特許 5975271 貯湯式給湯システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5975271

(24)【登録日】2016年7月29日

(45)【発行日】2016年8月23日

(54)【発明の名称】貯湯式給湯システム

(51)【国際特許分類】

   F24H 1/18 20060101AFI20160809BHJP

【ＦＩ】

   F24H1/18 301A

   F24H1/18 D

   F24H1/18 H

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2012-147455(P2012-147455)

(22)【出願日】2012年6月29日

(65)【公開番号】特開2014-9896(P2014-9896A)

(43)【公開日】2014年1月20日

【審査請求日】2015年5月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004709

【氏名又は名称】株式会社ノーリツ

(74)【代理人】

【識別番号】100120514

【弁理士】

【氏名又は名称】筒井 雅人

(72)【発明者】

【氏名】岩澤 直人

(72)【発明者】

【氏名】中野 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】木村 艶隆

【審査官】 吉村 俊厚

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０９１１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３２３５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３１７７４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４９６６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｈ １／００ − ９／２０

Ｆ２４Ｄ １／００ − １９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

循環ポンプを駆動させることにより、貯湯タンク内の湯水をこの貯湯タンクの下部から主熱源機の熱交換器に供給して加熱させた後に前記貯湯タンク内の上部に戻すことが可能とされた湯水加熱循環経路と、
前記貯湯タンクの上部から流出して所定の出湯口または熱負荷に送られる湯水をその途中で加熱することが可能な補助熱源機と、
を備えている、貯湯式給湯システムであって、
前記補助熱源機によって加熱された湯水を前記貯湯タンク内の下部に流入させることが可能な追加のポンプを備えた補助流路を設定可能とされており、
前記貯湯タンク内および前記貯湯タンクに接続されている配管部各所への水張り作業後において、前記補助流路を設定するとともに、前記補助熱源機によって加熱された湯水を前記追加のポンプの駆動により前記貯湯タンク内の下部に流入させ、かつ前記主熱源機の運転を停止させた状態で前記循環ポンプを駆動させることにより、前記貯湯タンク内の下部の前記加熱された湯水を前記湯水加熱循環経路を通じて前記主熱源機に向けて送り出す試運転が可能であり、
この試運転時において、試運転開始時から所定時間が経過する迄の期間に前記主熱源機の熱交換器の出口側温度が上昇した場合には、水張りが正常に行なわれていると判断し、そうでない場合には、水張りは正常に行なわれていないと判断してその旨を通知する判断手段を備えていることを特徴とする、貯湯式給湯システム。

【請求項2】

請求項１に記載の貯湯式給湯システムであって、
前記補助熱源機ならびに前記循環ポンプの駆動制御、および前記補助流路の設定動作制御が可能な制御手段を備えており、
この制御手段は、所定のスイッチ操作が行なわれることによって前記試運転を開始させるように構成されている、貯湯式給湯システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、たとえばヒートポンプなどを用いて加熱された湯水を貯留するための貯湯タンクを備えた貯湯式給湯システムに関する。

【背景技術】

【0002】

この種の貯湯式給湯システムは、たとえばヒートポンプを用いて加熱された湯水を貯湯タンクに貯留させておき、給湯栓が開状態とされると、貯湯タンク内の湯水が給湯栓に向けて供給されるように構成されている。このようなシステムにおいては、貯湯タンク内の湯水が目標給湯温度よりも低い場合が生じ得る。そこで、従来では、ヒートポンプ（主熱源機）とは別に補助熱源機をさらに設け、貯湯タンクから出湯した湯水を、補助熱源機を利用して加熱させてから給湯先に供給可能としたものがある（たとえば、特許文献１，２を参照）。

【0003】

前記したような貯湯式給湯システムの設置工事を完了した場合、他の貯湯式給湯システムと同様に、貯湯タンクおよびこれに繋がった湯水流路に水張り作業を行なう必要がある。その一方、水張り作業を終えた後には、その水張りが適切に行なわれているか否かを確認することが望まれる。水張りが適切に行なわれていない状態のままヒートポンプがその後に駆動されたのでは、貯湯タンク側からヒートポンプ側に適正な湯水供給がなされず、湯水加熱に用いられるヒートポンプの凝縮器（熱交換器）が適切に冷却されない状態、すなわちヒートポンプの空焚き状態を生じる虞がある。また、水張りが適切でない場合には、ポンプへのエア噛み込みに起因する湯水循環不良や、エロージョン・コロージョンの加速を生じさせるといった虞もある。
これに対し、従来においては、前記した水張りが適切に行なわれているか否かを容易かつ的確に判断し得る手段は提供されていないのが実情である。したがって、この点において改善すべき余地があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−１１２３２０号公報

【特許文献2】特開２０１２−９３０８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、貯湯タンクおよびこれに繋がった湯水流路に水張り作業を行なった後に、この水張りが適正であるか否かを容易かつ的確に判断することが可能な貯湯式給湯システムを提供することを、その課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

【0007】

本発明により提供される貯湯式給湯システムは、循環ポンプを駆動させることにより、貯湯タンク内の湯水をこの貯湯タンクの下部から主熱源機の熱交換器に供給して加熱させた後に前記貯湯タンク内の上部に戻すことが可能とされた湯水加熱循環経路と、前記貯湯タンクの上部から流出して所定の出湯口または熱負荷に送られる湯水をその途中で加熱することが可能な補助熱源機と、を備えている、貯湯式給湯システムであって、前記補助熱源機によって加熱された湯水を前記貯湯タンク内の下部に流入させることが可能な追加のポンプを備えた補助流路を設定可能とされており、前記貯湯タンク内および前記貯湯タンクに接続されている配管部各所への水張り作業後において、前記補助流路を設定するとともに、前記補助熱源機によって加熱された湯水を前記追加のポンプの駆動により前記貯湯タンク内の下部に流入させ、かつ前記主熱源機の運転を停止させた状態で前記循環ポンプを駆動させることにより、前記貯湯タンク内の下部の前記加熱された湯水を前記湯水加熱循環経路を通じて前記主熱源機に向けて送り出す試運転が可能であり、この試運転時において、試運転開始時から所定時間が経過する迄の期間に前記主熱源機の熱交換器の出口側温度が上昇した場合には、水張りが正常に行なわれていると判断し、そうでない場合には、水張りは正常に行なわれていないと判断してその旨を通知する判断手段を備えていることを特徴としている。

【0008】

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、前記試運転時において、補助熱源機によって加熱された湯水が、貯湯タンク内に流入し、かつその後にこの貯湯タンク内から主熱源機の熱交換器に向けて適切に送られると、主熱源機が運転停止中であるにも拘わらず、前記熱交換器の出口側温度は上昇する。したがって、この出口側温度が上昇を生じた場合には、湯水加熱循環経路に適切に水張りがなされ、かつ貯湯タンクから主熱源機側への湯水供給が適切に行なわれているものと判断することができる。一方、前記とは異なり、主熱源機の熱交換器の出口側温度が上昇しない場合、その要因として循環ポンプなどの機器類に故障が無いとすれば、水張りが適切に行なわれていないことが大きな要因であると考えることができる。このようなことから、本発明によれば、水張りが適正であるか否かを容易かつ的確に判定することができる。その結果、水張りが不適切な状態であるにも拘わらず、これに気付くことなくヒートポンプなどの主熱源機が空焚き状態で運転されるといった不具合を防止するのに好ましいものとなる。

【0010】

さらに、前記構成によれば、水張りが適正に行なわれているか否かの判断は、判断手段によりなされるために、作業者がそのような判断を行なう必要がなくなる。

【0011】

本発明において、好ましくは、前記補助熱源機ならびに前記循環ポンプの駆動制御、および前記補助流路の設定動作制御が可能な制御手段を備えており、この制御手段は、所定のスイッチ操作が行なわれることによって前記試運転を開始させるように構成されている。

【0012】

このような構成によれば、所定のスイッチ操作を行なうことによって、試運転を簡単に行なうことができ、作業者の負担軽減を図るのにより好ましいものである。

【0013】

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に係る貯湯式給湯システムの一例を示す説明図である。

【図2】図１に示す貯湯式給湯システムにおいて試運転が行なわれる状態を示す説明図である。

【図3】図１に示す貯湯式給湯システムの制御部の動作手順の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

【0016】

図１に示す貯湯式給湯システムＡは、主熱源機としてのヒートポンプ１と、貯湯タンクユニットＵとを組み合わせて構成されている。
ヒートポンプ１は、従来既知のものと同様であり、たとえばＣＯ₂などの冷媒の循環路に、ファン１０ａを利用して取り込まれる空気から熱を吸収する蒸発器１０、圧縮器１１、凝縮器としての湯水加熱用の熱交換器１２、および膨張弁１３が設けられたものである。

【0017】

貯湯タンクユニットＵは、貯湯タンク２、循環ポンプＰ１、補助熱源機３、および制御部４を具備している。貯湯タンク２の下部および上部は、配管部５０ａ，５０ｂを介してヒートポンプ１の熱交換器１２に配管接続されており、湯水加熱循環経路５が構成されている。この湯水加熱循環経路５においては、循環ポンプＰ１が駆動されると、矢印Ｎ１１〜Ｎ１３で示す経路で湯水流通がなされる。具体的には、貯湯タンク２内の湯水は、配管部５０ａを通過して熱交換器１２に供給され、かつその後に配管部５０ｂを通過して貯湯タンク２内の上部に戻される。ヒートポンプ１の運転中においては、熱交換器１２によって湯水加熱がなされ、貯湯タンク２内には加熱された湯水が順次貯留されていく。

【0018】

貯湯タンク２の下部には、下部配管部６０を介して入水管６１が接続されており、この入水管６１の入水口６１ａに供給された水が貯湯タンク２内の下部に流入可能である。一方、貯湯タンク２の上部には、出湯口６２ａを有する出湯管６２が接続されており、出湯口６２ａに配管接続された給湯栓９０が開状態にされると、貯湯タンク２内への入水圧によって貯湯タンク２内の湯水は出湯管６２に流出し、流出口６２ａから給湯栓９０に向けて供給される。

【0019】

補助熱源機３は、貯湯タンク２から出湯する湯水が所定の目標給湯温度よりも低い場合にこの湯水を加熱するのに利用されるものであり、その構成は、たとえばガス瞬間式湯沸器と同様である。補助熱源機３の入水側配管部７０ａは、ポンプＰ２（本発明でいう追加のポンプの具体例に相当する）および三方弁Ｖ１を介して貯湯タンク２の上部に繋がっている一方、補助熱源機３の出湯側配管部７０ｂは、三方弁Ｖ２を介して出湯管６２に繋がっている。出湯口６２ａから給湯栓９０に向けて出湯が行なわれる場合に、三方弁Ｖ２を切り替えることによって、矢印Ｎ２１，Ｎ２２に示すように、補助熱源機３によって加熱された湯水を出湯口６２ａに供給することが可能である。

【0020】

貯湯タンクユニットＵにおいては、次に述べる補助流路７を切り替え設定可能とされている。補助流路７は、図２の矢印Ｎ３１〜Ｎ３５で湯水が流れる経路（この部分を太線で示している）であり、補助熱源機３の出湯側配管部７０ｂに分岐接続された配管部７１を三方弁Ｖ３を介して下部配管部６０に直接または間接的に接続して構成されている。この補助流路７が設定された状態においては、ポンプＰ２が駆動されると、補助熱源機３によって加熱された湯水が貯湯タンク２内の下部に流入する。

【0021】

配管部７１には、熱交換器９２が適宜設けられる。この熱交換器９２は、本発明でいう熱負荷の一例に相当に相当し、たとえば床暖房装置などの暖房端末９１用の熱媒を加熱するためのものである。ポンプＰ３の駆動によって熱交換器９２と暖房端末９１との間を熱媒が循環流通可能である。なお、三方弁Ｖ１，Ｖ３間は、配管部６３を介して接続されており、熱交換器９２を通過して三方弁Ｖ３に到達した湯水を、貯湯タンク２を介することなく補助熱源機３に再度送り込んで加熱することが可能となっている。

【0022】

制御部４は、マイクロコンピュータなどを用いて構成されており、貯湯タンクユニットＵの各部の動作制御やデータ処理を実行する。この制御部４は、本発明でいう「判断手段」および「制御手段」の一例に相当する。制御部４には、操作スイッチ４０が設けられており、湯水加熱循環経路５などの各部への水張り作業の完了後において、所定のスイッチ
操作がなされると、後述する試運転を開始させる制御を実行する。なお、試運転を開始させるための操作スイッチ４０は、制御部４に設けられた構成に限定されず、たとえば制御部４に通信接続されたリモコン（図示略）に設けられている構成とすることもできる。制御部４は、試運転時においては、ヒートポンプ１に設けられた温度センサＳａの検出信号に基づいて熱交換器１２の出口側温度を監視しており、この出口側温度が上昇した場合には水張りが正常である旨の判断を行ない、そうでない場合には水張りは正常でない旨の判断を行なうように構成されている。ただし、その詳細については後述する。

【0023】

次に、前記した貯湯式給湯システムＡの作用について説明する。併せて、制御部４による動作制御手順の一例について、図３のフローチャートを参照しつつ説明する。

【0024】

まず、貯湯式給湯システムＡの設置工事が完了した後には、貯湯タンク２内に注水を行ない、この貯湯タンク２に接続されている配管部の各所に水を行き渡らせる水張り作業が行なわれる。このような水張り作業が完了し、所定のスイッチ操作がなされると、制御部４は試運転を開始させる（Ｓ１：ＹＥＳ，Ｓ２）。この試運転は、図２の太線で示す経路での湯水流通を生じさせるものであり、前記した補助流路７を設定した上で、循環ポンプＰ１およびポンプＰ２を駆動させ、かつ補助熱源機３をオンとすることにより実行される。ヒートポンプ１の運転は停止させたままである。

【0025】

前記の試運転時においては、補助熱源機３によって加熱された湯水が、貯湯タンク２内の下部に流入する。その一方、貯湯タンク２内の下部の湯水は、循環ポンプＰ１によってヒートポンプ１の熱交換器１２に向けて送られる。したがって、水張りが適切に行なわれている場合には、補助熱源機３によって加熱された湯水は、ヒートポンプ１の熱交換器１２に送り込まれて、この熱交換器１２を通過することとなる。このような加熱湯水の流通が起きると、温度センサＳａを介して検出される熱交換器１２の出口側温度は上昇する。このような温度上昇を生じると、制御部４は、水張りは正常であると判断し、その旨を報知する（Ｓ３：ＹＥＳ，Ｓ４，Ｓ５）。

【0026】

ステップＳ５の報知は、たとえば制御部４または制御部４に接続されたリモコンなどにおいて、画面表示あるいは音響（音声メッセージ、メロディ音など）の発生により実行される。このことにより、作業者が判断結果を適切に確認することができる。この点は、後述するステップＳ８の報知動作についても同様である。なお、前記した判断に際しては、熱交換器１２の出口側温度が上昇した場合であっても、その上昇幅が所定幅未満の僅かな温度であって、その温度上昇が誤差の範囲内（補助熱源機３によって加熱された湯水が通過することに起因する温度上昇であるとは認められない程度の小幅な温度上昇）である場合には、水張りが正常であるとは判断しないようにすることが可能である。

【0027】

一方、前記とは異なり、試運転が開始されてから所定時間が経過したにも拘わらず、熱交換器１２の出口側温度が上昇しない場合には、制御部４は、水張りは正常でないと判断し、その旨を報知させる（Ｓ３：ＮＯ，Ｓ６：ＹＥＳ，Ｓ７，Ｓ８）。水張りが適切に行なわれていない場合には、前記した試運転を適当な時間だけ実行したとしても、補助熱源機３によって加熱された湯水が熱交換器１２に適切に送られず、その出口側温度が上昇しない状況が生じるが、前記した判断手法によれば、そのような状況を把握し、水張りが正常でない旨を的確に判断することが可能である。

【0028】

前記した一連の動作処理によれば、水張りが正常であるか否かを正確に判断することができ、たとえば水張りが正常ではないにも拘わらず、これに気付かずにヒートポンプ１が駆動されて、空焚き状態になるといった不具合を適切に回避することが可能である。また、前記した試運転の制御や、水張りが正常であるか否かの判断は、制御部４によって実行されるために、作業者の労力負担は少なく、また過誤判断も少なくすることが可能である
。

【0029】

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る貯湯式給湯システムの各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。

【0030】

本発明でいう補助流路は、補助熱源機によって加熱された湯水を貯湯タンク内の下部に流入させ得る流路であればよく、たとえば補助熱源機の出湯側配管部に分岐接続された配管部７１を貯湯タンクの下部に直接的に連結することにより構成してもよい。主熱源機の熱交換器の出口側温度が上昇したか否かの判断を行なうための温度センサＳａは、必ずしも熱交換器１２の出口側近傍に設けられていなくてもよく、たとえば熱交換器１２の出口部に接続された配管部５０ｂに設けた構成とすることもできる。

【0031】

本発明でいう主熱源機は、ヒートポンプに限らない。たとえば、湯水加熱に利用可能な高温の排ガスを発生させる燃料電池や、ガスエンジンを利用した発電装置を、主熱源機として用いることが可能である。補助熱源機は、ガス燃焼方式のものに限らず、たとえば電熱ヒータ方式などとすることもできる。

【符号の説明】

【0032】

Ａ 貯湯式給湯システム
Ｐ１ 循環ポンプ
Ｐ２ ポンプ（追加のポンプ）
Ｓａ 温度センサ
１ ヒートポンプ（主熱源機）
２ 貯湯タンク
３ 補助熱源機
４ 制御部（判断手段、制御手段）
５ 湯水加熱循環経路
７ 補助流路
１２ ヒートポンプの凝縮器としての熱交換器（主熱源機の熱交換器）
６２ａ 出湯口
９２ 熱交換器（熱負荷）

【図1】

【図2】

【図3】