(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
浴槽内の湯水を第1ポンプの運転により加温用の熱交換器の第1流路に通して循環させながら、貯湯タンク内の湯を第2ポンプの運転により前記熱交換器の第2流路に通して循環させる機能を有するとともに、外気温度センサを有する給湯装置において、
前記外気温度センサの検知温度が設定値以下で、かつ前記第2ポンプの動作停止時間が所定時間以上の場合に、前記第2ポンプを一定時間動作させるとともに、前記所定時間を前記貯湯タンク内の残湯状態に応じて可変設定する制御手段、
を備えることを特徴とする給湯装置。
【発明を実施するための形態】
【0009】
[1]以下、第1実施形態について図面を参照して説明する。
図1において、1は屋外に設置される貯湯タンクユニットで、外部の給水管A1から水が供給される。この水が配管2により且つその配管2上の減圧弁3および逆止弁4を介して貯湯タンク5の底部流入口に導かれる。配管2における減圧弁3と逆止弁4との間を流れる水の一部は逆止弁6を介して混合弁7の第1流入口に導かれ、その混合弁7から流出する湯水が配管8により外部の給湯管A2に供給される。配管8には流量センサ9が取付けられる。給湯管A2は、台所給水口、洗面所給水口、浴室シャワー、浴室カラン等に接続される。混合弁7の第2流入口は、配管10を介して貯湯タンク5の上部流出口に接続される。
【0010】
配管10の中途部に逆止弁11が配置され、その配管10における逆止弁11より上流側の湯が混合弁12の第1流入口に導かれる。この混合弁12の第2流入口には、配管2における減圧弁3と逆止弁4との間の水が導かれる。そして、混合弁12から流出する湯水が配管14により且つその配管14上のホッパ15、銀イオン発生器20、フロースイッチ21を介して屋外の循環配管A3に供給される。この循環配管A3は、建屋の中に導入されて浴室60における浴槽61の循環金具62に接続される。ホッパ15は、開閉弁16、逆止弁17、フローセンサ18、および逆止弁19を有する。配管14には、内部の湯水の温度Trを検知する水温センサ(温度検知手段)22、および水位センサ23が取付けられる。フロースイッチ21は、循環配管A3および配管14内を通る湯水の流量が一定以上か否かを検知する検知手段として機能するもので、一定以上の場合にオンして一定未満の場合はオフする。
【0011】
また、配管14の銀イオン発生器20を経た湯水の一部は、ふろポンプ(第1ポンプ)24および配管25を通って加温用の熱交換器26の第1流路に供給され、その第1流路を経た湯水が配管27により屋外の循環配管A4に供給される。この循環配管A4も、建屋の中に導入されて浴槽61の循環金具62に接続される。配管27には、循環配管A4に向かって流れる湯の温度Tiを検知する湯温センサ28が取付けられる。
【0012】
上記配管10における逆止弁11より上流側の湯が配管30により且つその配管30上の逆止弁31を介して上記熱交換器26の第2流路に導かれ、その第2流路を経た湯が配管32、追い焚きポンプ(第2ポンプ)33、および配管44により貯湯タンク5の上部流入口に供給される。少なくとも配管30、逆止弁31、熱交換器26の第2流路、配管32、追い焚きポンプ33、配管44により、追い焚き運転用の追い焚き水路が形成される。この追い焚き水路は常に湯水で満たされた状態にある。この追い焚き水路の配管温度Txを検知するべく、配管30に配管温度センサ34が取付けられる。配管温度センサ34の取付け位置については、配管30に限らず、配管44であってもよい。
【0013】
貯湯タンク5の底部流出口から流出する湯水が配管40および沸き上げポンプ41により外部の循環配管A5に供給される。この循環配管A5は加熱手段であるヒートポンプユニット70の入水口に接続される。そして、配管40における沸き上げポンプ41より上流側位置が三方弁42の第1流出口に接続され、その三方弁42の流入口が配管43により外部の循環配管A6に接続される。循環配管A6は、ヒートポンプユニット70の流出口に接続される。三方弁42は、配管43から流入する湯を第1流出口および第2流出口のいずれか一方または両方から流出させる。第2流出口から流出する湯は配管44により貯湯タンク5の上部流入口に導かれる。配管43に入水温度センサ45が取付けられ、配管44に沸き上げ温度センサ46が取付けられる。入水温度センサ45は、循環配管A6から貯湯タンクユニット1に流入する湯水の温度Tt1を検知する、沸き上げ温度センサ46は、配管44から貯湯タンク5の上部流入口に流れる湯の温度Tt2を検知する。
【0014】
貯湯タンク5内の湯水の温度および水位は、その貯湯タンク5の下部から上部にかけて順に配置された複数の温度センサT1,T2,…T6により検知される。温度の高い湯は貯湯タンク5内の上方に移行するので、最上部の温度センサT6の検知温度により、貯湯タンク5内の残湯状態を検出することができる。
【0015】
上記ヒートポンプユニット70は、圧縮機71、水-冷媒熱交換器72の冷媒側流路、内部熱交換器73の第1流路、減圧器たとえば膨張弁74、空気熱交換器75、および内部熱交換器73の第2流路を順次に接続して冷媒を循環させるヒートポンプ式冷凍サイクルを有するとともに、空気熱交換器75に外気を送るファン76、循環配管A5から流入する湯水を水-冷媒熱交換器72の水側流路に導く配管77、水-冷媒熱交換器72の水側流路から流出する湯を循環配管A6に導く配管78、配管77内の湯水の温度Twiを検知する給水温度センサ81、および配管78内の湯の温度Twoを検知する沸き上げ温度センサ82を有し、貯湯タンクユニット1から供給される湯水を取込み、取込んだ湯水を外気から汲み上げた熱により加熱して貯湯タンクユニット1へ供給する。
【0016】
また、貯湯タンクユニット1にコントローラ50が設けられ、そのコントローラ50に貯湯タンクユニット1内の弁・ポンプ・温度センサ、外気温度センサ83、浴室60のリモートコントロール式操作器(以下、リモコンと略称する)63、およびヒートポンプユニット70が接続される。外気温度センサ83は、ヒートポンプユニット70の筐体に取付けられ、外気温度Toを検知する。
【0017】
コントローラ50は、当該給水装置の全体を制御するもので、主要な機能として次の(1)〜(5)の手段を制御する。
(1)貯湯タンク5内の湯水をヒートポンプユニット70によって加熱し、この加熱により得られる湯を貯湯タンク5に貯える貯湯運転の実行を制御する第1制御手段。
【0018】
(2)貯湯タンク5内の湯を循環配管A3,A4を通して浴槽61に供給する給湯運転(湯はり運転ともいう)の実行を制御する第2制御手段。
【0019】
(3)浴槽61内の湯水をふろポンプ24の運転により循環配管A3,A4および熱交換器26の第1流路に通して循環させながら、貯湯タンク5内の上部の湯を追い焚きポンプ33の運転により配管10,30、熱交換器26の第2流路、配管32、追い焚きポンプ33を通して循環させる追い炊き運転(保温運転ともいう)の実行を制御する第3制御手段。
【0020】
(4)外気温度センサ83の検知温度Toが設定値Tos以下の場合に、追い焚きポンプ33を一定時間動作させて、貯湯タンク5内の上部の湯が追い焚き水路を通って同貯湯タンク5の上部に戻る凍結防止用の循環路を形成する第4制御手段。
【0021】
(5)ヒートポンプユニット70により得られる湯を循環配管A5,P6に通して循環させる凍結防止運転を定期的または必要に応じて実行する第5制御手段(凍結防止制御手段)。具体的には、給水温度センサ81の検知温度Twiが所定値未満の場合に、ヒートポンプユニット70の圧縮機71および沸き上げポンプ41を所定時間動作させて、循環配管A5,P6内の湯水が水-冷媒熱交換器72の水側流路および三方弁42を通って同循環配管A5,P6に戻る凍結防止用の循環路を形成する。この凍結防止用の循環路を形成することを、凍結防止ヒートポンプユニット動作という。
【0022】
つぎに、コントローラ50が実行する制御を
図2のフローチャートを参照しながら説明する。
外気温度センサ83の検知温度Toが設定値Tos以下のとき(ステップ101のYES)、追い焚きポンプ33の動作停止時間が所定時間以上であれば(ステップ102のYES)、追い焚き水路凍結防止運転の動作条件が成立したとの判断の下に、追い焚きポンプ33をオンする(ステップ103)。設定値Tosは、例えば−10℃である。追い焚きポンプ33の動作停止時間とは、追い焚きポンプ33がオフしてからの経過時間のことである。
【0023】
追い焚きポンプ33がオン(動作)すると、貯湯タンク5内の上部の湯が配管10、配管30、熱交換器26の第1流路、配管32、配管44を通って貯湯タンク5の上部に戻る循環路が形成される。この時、混合弁7は閉じられている。そして、追い焚きポンプ33のオンから一定時間が経過すると(ステップ104のYES)、追い焚きポンプ33をオフする(ステップ105)。
【0024】
追い焚き水路は、ユーザがリモコン63で追い焚き運転を設定しなければ通水せず、常に湯水で満たされた状態にある。このまま外気温度Toが設定値Tos以下に低下して長い時間が経過すると、追い焚き水路に凍結が生じる可能性がある。ただし、上記のように追い焚きポンプ33をオンして追い焚き水路に湯を流すことにより、追い焚き水路の温度が上昇する。これにより、追い焚き水路の凍結を未然に防止することができる。
【0025】
追い焚き水路凍結防止運転の動作条件として、外気温度センサ83の検知温度Toが設定値Tos以下に低下という条件のほかに、追い焚きポンプ33の動作停止時間が所定時間以上という条件を加味しているので、追い焚きポンプ33の動作が不要に連続したり頻繁に繰り返されるといった不具合を回避できる。
【0026】
なお、追い焚き水路凍結防止運転に入っているときに、ユーザのリモコン操作により追い焚き運転が設定された場合には、その追い焚き水路凍結防止運転が停止されて追い焚き運転が開始される。
【0027】
[2]第2の実施形態について説明する。
コントローラ50は、追い焚き水路凍結防止運転の動作条件として、外気温度センサ83の検知温度Toが設定値Tos以下という条件のほかに、配管温度センサ34の検知温度Txが設定値Tx1以下という条件を加味する。
【0028】
すなわち、
図3のフローチャートに示すように、外気温度センサ83の検知温度Toが設定値Tos以下で(ステップ101のYES)、かつ配管温度センサ34の検知温度Txが設定値Tx1以下のとき(ステップ102aのYES)、追い焚き水路凍結防止運転の動作条件が成立したとの判断の下に、追い焚きポンプ33をオンする(ステップ103)。設定値Tosは例えば−10℃、設定値Tx1は例えば0〜2℃である。そして、追い焚きポンプ33のオンから一定時間が経過すると(ステップ104のYES)、追い焚きポンプ33をオフする(ステップ105)。
【0029】
追い焚き水路凍結防止運転の動作条件として、外気温度センサ83の検知温度Toが設定値Tos以下という条件のほかに、配管温度センサ34の検知温度Txが設定値Tx1以下という条件を加味しているので、追い焚き水路が凍結に至る危険性を的確に把握することができる。これに伴い、凍結防止の信頼性が向上する。
【0030】
なお、追い焚き水路における配管30の温度Txを配管温度センサ34で検知したが、配管40にも配管温度センサを取付けてその配管温度を検知し、これら2つの配管温度センサのどちらか低い方の検知温度を追い焚き水路凍結防止運転の動作条件としてもよい。
【0031】
他の構成、制御、効果については第1の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。
【0032】
[3]第3の実施形態について説明する。
コントローラ50は、追い焚き水路凍結防止運転の動作条件として、外気温度センサ83の検知温度Toが設定値Tos以下という条件のほかに、ヒートポンプユニット70の圧縮機71および沸き上げポンプ41を所定時間動作させて循環配管A5,P6の凍結を防止する凍結防止ヒートポンプユニット動作の実行をもう1つの条件とする。
【0033】
すなわち、
図4のフローチャートに示すように、外気温度センサ83の検知温度Toが設定値Tos以下で(ステップ101のYES)、かつ凍結防止ヒートポンプユニット動作を実行するとき(ステップ102bのYES)、その実行に伴い、追い焚きポンプ33をオンする(ステップ103)。そして、追い焚きポンプ33のオンから一定時間が経過すると(ステップ104のYES)、追い焚きポンプ33をオフする(ステップ105)。
【0034】
外気温度Toが設定値Tos以下で、しかも凍結防止ヒートポンプユニット動作を実行するという状況は、貯湯タンクユニット1の追い焚き水路にも凍結の危険性があると想定することができる。この凍結防止ヒートポンプユニット動作の実行をトリガーとして追い焚きポンプ33をオンすることにより、追い焚き水路の凍結を未然に防止することができる。
【0035】
凍結防止ヒートポンプユニット動作に連動させることで、第2の実施形態で用いた配管温度センサ34を不要にすることができる。
他の構成、制御、効果については第1の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。
【0036】
[4]第4の実施形態について説明する。
コントローラ50は、外気温度センサ83の検知温度Toが設定値Tos以下で、かつ追い焚きポンプ33の動作停止時間が所定時間以上のとき、追い焚きポンプ33を一定時間動作させて、貯湯タンク5内の上部の湯が追い焚き水路を通って同貯湯タンク5の上部に戻る凍結防止用の循環路を形成するとともに、上記所定時間を貯湯タンク5内の残湯状態に応じて可変設定する。
【0037】
すなわち、
図5のフローチャートに示すように、外気温度センサ83の検知温度Toが設定値Tos以下で(ステップ101のYES)、かつ追い焚きポンプ33の動作停止時間が所定時間以上であるとき(ステップ102cのYES)、追い焚きポンプ33をオンする(ステップ103)。そして、追い焚きポンプ33のオンから一定時間が経過すると(ステップ104のYES)、追い焚きポンプ33をオフする(ステップ105)。
【0038】
さらに、外気温度センサ83の検知温度Toが設定値Tos以下でないとき(ステップ101のNO)、貯湯タンク5の上部に取付けている温度センサT6の検知温度(タンク上部温度)と設定値Taたとえば30℃とを比較する(ステップ106)。温度センサT6の検知温度は、貯湯タンク5内の上部に存する湯の温度に相当する。この湯の温度を貯湯タンク5内の残湯状態として検出する。
【0039】
温度センサT6の検知温度が設定値Ta未満であれば(ステップ106のYES)、追い焚きポンプ33の動作停止時間の判定に用いる上記所定時間として、短めの所定時間t1たとえば25分を設定する(ステップ107)。温度センサT6の検知温度が設定値Ta以上であれば(ステップ106のNO)、追い焚きポンプ33の動作停止時間の判定に用いる上記所定時間として、長めの所定時間t2たとえば60分を設定する(ステップ108)。
【0040】
つまり、貯湯タンク5内の上部に存する湯の温度が低い場合は、追い焚きポンプ33の動作の時間間隔を短めの25分として追い焚きポンプ33の稼働率を上げることにより、貯湯タンク5の湯を利用する凍結防止運転の確実性および信頼性を高めることができる。貯湯タンク5内の上部に存する湯の温度がそれほど低くない場合は、追い焚きポンプ33の動作の時間間隔を長めの60分として追い焚きポンプ33の稼働率を下げることにより、消費電力を低減できて省エネルギー効果が得られる。
【0041】
所定時間t1,t2については、外気温度センサ83の検知温度Toや温度センサT6の検知温度に応じて逐次に補正してもよい。つまり、外気温度センサ83の検知温度Toや温度センサT6の検知温度が低いほど短縮方向に補正して高いほど延長方向に補正する。
【0042】
他の構成、制御、効果については第1の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。
【0043】
[5]第5の実施形態について説明する。
コントローラ50は、外気温度センサ83の検知温度Toが設定値Tos以下のとき、追い焚きポンプ33の動作停止時間が所定時間以上という条件および凍結防止ヒートポンプユニット動作を実行という条件のいずれかの条件が成立する場合に、追い焚きポンプ33を一定時間動作させて、貯湯タンク5内の上部の湯が追い焚き水路を通って同貯湯タンク5の上部に戻る凍結防止用の循環路を形成するとともに、上記所定時間を貯湯タンク5内の残湯状態に応じて可変設定する。
【0044】
すなわち、
図6のフローチャートに示すように、外気温度センサ83の検知温度Toが設定値Tos以下のとき(ステップ101のYES)、追い焚きポンプ33の動作停止時間が所定時間以上であれば(ステップ102dのYES)、あるいは凍結防止ヒートポンプユニット動作を実行する状況であれば(ステップ102dのYES)、追い焚きポンプ33をオンする(ステップ103)。そして、追い焚きポンプ33のオンから一定時間が経過すると(ステップ104のYES)、追い焚きポンプ33をオフする(ステップ105)。
【0045】
万一、タイマ機能の故障などにより、追い焚きポンプ33の動作停止時間が所定時間以上という条件の成立に不備が生じた場合でも、それを、凍結防止ヒートポンプユニット動作を実行という条件の成立で補うことができる。また、何らかの理由により、凍結防止ヒートポンプユニット動作を実行という条件の成立に不備が生じた場合でも、それを、追い焚きポンプ33の動作停止時間が所定時間以上という条件の成立で補うことができる。したがって、凍結防止運転の確実性および信頼性を高めることができる。
【0046】
他の構成、制御、効果については第4の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。
【0047】
[6]第6の実施形態について説明する。
第1乃至第5の実施形態における追い焚き水路凍結防止運転の動作条件のいずれかが成立する場合でも、ホッパ15の開閉弁16を開いて浴槽61へ給湯するふろ系動作や、混合弁7を開いて台所・洗面所・浴室シャワー・浴室カラン等へ給湯する給湯系動作をユーザの設定により行っている場合は、そのまま追い焚き水路凍結防止運転を実行すると、給湯の湯温に支障を生じる可能性がある。
【0048】
そこで、コントローラ50は、
図7のフローチャートに示すように、追い焚き水路凍結防止運転の動作条件が成立する場合でも(ステップ201のYES)、開閉弁16および混合弁7のいずれかが開であれば(ステップ202のNO)、あるいは開閉弁16や混合弁7が開であってもそのときの給湯が動作時間の短い例えばたし湯運転である場合は(ステップ203のNO)、追い焚き水路凍結防止運転に入らず待機する。
【0049】
給湯動作時間については、給湯の内容や当該給湯装置の種類などに応じて異なる。この給湯動作時間に関するデータが、給湯の湯温に支障を与えるか否かの判定要素として、コントローラ50に予め登録されている。
【0050】
追い焚き水路凍結防止運転の動作条件が成立したとき(ステップ201のYES)、開閉弁16および混合弁7のいずれかが開であっても(ステップ202のNO)、そのときの給湯が動作時間の長い例えば湯はり運転である場合は(ステップ203のYES)、湯温のことよりも凍結リスクの増大に対処するべく、すぐにステップ103〜104の追い焚き水路凍結防止運転に入る。
【0051】
また、追い焚き水路凍結防止運転の動作条件が成立したとき(ステップ201のYES)、開閉弁16や混合弁7が開であっても(ステップ202のNO)、そのときの給湯がシャワーや力ランへの給湯であれば(ステップ203のYES)、すぐにステップ103〜104の追い焚き水路凍結防止運転に入る。シャワーや力ランへの給湯はユーザによって動作時間がまちまちで、短いこともあれば長くなることも多いので、この場合はすぐに水路凍結防止運転に入る。
【0052】
このように、追い焚き水路凍結防止運転の動作条件が成立した場合でも、その時点の給湯状況を考慮しながら水路凍結防止運転の待機と実行を選択することとにより、給湯の湯温への影響をできるだけ回避しながら追い焚き水路の凍結を防ぐことができる。
【0053】
なお、上記各実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な各実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。