JP2007163091A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、貯湯タンク内に湯水が無い状態で、湯水の加熱動作を停止して、ヒートポンプユニットの異常高温による損傷あるいは劣化を防止することができる貯湯式給湯装置に関するものである。
【解決手段】出湯検出手段が貯湯タンク内の出湯を検出した場合、記憶手段には、前記出湯検出手段によって出湯が検出されたことをデータとして記憶される。ヒートポンプ制御手段は、前記記憶手段に出湯の記憶がない場合、ヒートポンプの運転を行わないように制御する。前記ヒートポンプ制御手段は、前記記憶手段に出湯の記憶がデータとして記憶されている場合、前記ヒートポンプの運転を行い、前記貯湯タンク内の湯水を加熱するように制御する。前記のような制御は、貯湯式給湯装置を設置した直後のように貯湯タンク内に湯水がない場合、間違えて前記ヒートポンプによる貯湯タンクの空焚きを防止することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電力によってヒートポンプユニット等の給水加熱装置を稼働させ、加熱した湯水を貯湯タンク内に貯めて置くことができる貯湯式給湯装置に関するものである。また、本発明は、前記貯湯タンク内に湯水が無い状態で、湯水の加熱動作を停止して、ヒートポンプユニットの異常高温による損傷あるいは劣化を防止することができる貯湯式給湯装置に関するものである。

従来の貯湯式給湯装置は、貯湯タンク内に湯水がない空焚きを防止するために貯湯タンク内の温度を検出するための検出用の複数の温度センサおよび水位センサを設けている。前記貯湯タンク内の上部または下部に設置されている前記温度センサの上昇速度を検出して、前記上昇速度が所定以上であれば、貯湯タンクを空焚きしていると判断している。前記貯湯式給湯装置は、たとえば、特開２００５−２８３０２４号公報に詳細が記載されている。

前記貯湯式給湯装置は、貯湯タンク制御装置が貯湯タンク内の湯水温度および蓄熱量を基にして、目標温度を決定し、給水加熱装置へ沸き上げ指令を伝えている。前記貯湯式給湯装置は、その後、貯湯タンク内の湯水温度が目標温度に到達した時、給水加熱装置へ沸き上げ停止指令を伝える。前記給水加熱装置は、前記沸き上げ指令を受けている間、加熱動作を行ない、前記沸き上げ停止指令により加熱動作を停止する。
特開２００５−２８３０２４号公報

しかし、上述のような貯湯式給湯装置は、施工時に問題が発生することがある。たとえば、前記貯湯式給湯装置は、貯湯タンクに湯水が入っていることを前提としており、不足分の湯水を前記貯湯タンク内に供給し、所定の温度に加熱している。しかしながら、前記貯湯タンクは、施工開始時点、あるいは補修後において、内部に湯水が供給されておらず、前記貯湯タンク内の温度が大気温度付近にあり、目標温度を大きく下回っているのが普通である。前記貯湯式給湯装置は、前記のような状態の時に、電源が誤って投入された場合、給水加熱装置へ沸き上げ指令が伝えられ、前記貯湯タンク内に湯水が無い状態で加熱動作を開始してしまう。前記貯湯タンク内に湯水が無い状態で、加熱動作が長く継続すると、前記給水加熱装置は、損傷あるいは劣化を招く事態になる。

前記特許公開公報に記載されている貯湯式給湯装置は、空焚きを検出するために、一度、給水加熱装置を稼働する必要があり、前記給水加熱装置のヒータが劣化するおそれがあった。特に、前記貯湯式給湯装置は、施工直後または補修等を行った後に、空焚きの危険がある。

以上のような課題を解決するために、本発明は、施工直後または補修後における給水加熱装置を空焚きすることがない安価な貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。本発明は、貯湯タンク内に湯水を入れた後、電源を投入する旨のマニアルを見落としたとしても、故障あるいは劣化しない貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。

（第１発明）
第１発明の貯湯式給湯装置は、給湯に使用する湯水を内部に貯める貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の最下部の湯水を前記貯湯タンク内の最上部に送る循環回路と、前記循環回路に設けられ、前記循環回路を流れる湯水を加熱して高温の湯とする給水加熱装置とから構成されており、前記貯湯タンク内の出湯を検出する出湯検出手段と、前記出湯検出手段によって検出された出湯を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された出湯の有無による情報によりヒートポンプの運転を行うか否かを決めるヒートポンプ制御手段とから少なくとも構成されていることを特徴とする。

（第２発明）
第２発明の貯湯式給湯装置は、第１発明の記憶手段に出湯の検出情報を書き込む際に最新の日時情報が加えられて記憶されることを特徴とする。

（第３発明）
第３発明の貯湯式給湯装置は、第１発明または第２発明のヒートポンプ制御手段が前記記憶手段に記憶された出湯の最新情報を見て、所定期間が経過していると判断した場合、前記記憶手段に記憶されている情報をクリアさせて、通水の判定をやり直すことを特徴とする。

（第４発明）
第４発明の貯湯式給湯装置は、第１発明から第３発明のヒートポンプ制御手段が出湯流量と入水量との差を前記記憶手段に情報として記憶し、前記貯湯タンクの加熱を行うか否かを決めることを特徴とする。

（第５発明）
第５発明の貯湯式給湯装置は、第１発明から第４発明のヒートポンプ制御手段が出湯情報を出力できる水流センサと貯湯タンクの底部に設けられた水圧を検出できる圧力センサの情報を前記記憶手段に記憶し、前記貯湯タンクの加熱を行うか否かを決めることを特徴とする。

本発明によれば、特別の水位センサまたは温度センサを設けることなく、現在のシステム構成を維持したままで、貯湯タンク内に湯水があるか否かを検出でき、湯水が検出されない場合、給水加熱装置が加熱動作を行わないようにすることで、給水加熱装置の損傷および／または劣化を防止することが低コストで実現できる。

本発明によれば、施工時のマニュアルに記載されている事項を見落として、貯湯タンク内に湯水がない場合に電源が投入されても、給水加熱装置が加熱動作を行わないようになっているため、前記給水加熱装置の損傷および／または劣化を防止することが低コストで実現できる。

本発明によれば、出湯を検出するという簡単な構成により、貯湯タンク内に湯水がない場合、電源が投入されても加熱動作を行わないように給水ポンプの動作を停止するようになっている。

（第１発明）
第１発明の貯湯式給湯装置は、給湯に使用する湯水を内部に貯める貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の最下部の湯水を前記貯湯タンク内の最上部に送る給水ポンプを備えた循環回路と、前記循環回路に設けられ、前記循環回路を流れる湯水を加熱して高温の湯とする給水加熱装置、たとえば、ヒートポンプとから構成される。さらに、前記貯湯式給湯装置は、出湯を検出する出湯検出手段と、出湯が検出されたことを情報として記憶する記憶手段と、ヒートポンプの運転を行うか否かを決めるヒートポンプ制御手段とから少なくとも構成されている。

前記出湯検出手段が前記貯湯タンク内の出湯を検出した場合、前記記憶手段には、前記出湯検出手段によって出湯が検出されたことを情報として記憶される。前記ヒートポンプ制御手段は、前記記憶手段に出湯の情報が記憶されていない場合、前記ヒートポンプの運転を行わない、すなわち、沸き上げを禁止するように制御する。前記ヒートポンプ制御手段は、前記記憶手段に出湯の情報が記憶されている場合、前記ヒートポンプの運転を行い、前記貯湯タンク内の湯水を加熱するように制御する。前記のような制御は、貯湯式給湯装置を設置した直後のように貯湯タンク内に湯水がない場合に、間違えて前記ヒートポンプの空焚きするのを簡単な手段によって加熱装置の劣化を防止することができる。

（第２発明）
第２発明の貯湯式給湯装置は、出湯の検出を書き込む際に最新の日時情報を記憶手段に記憶する。前記最新の日時情報は、どれくらいの期間通水がなかったかが判る。たとえば、旅行等により予め決められた期間通水がない場合であっても、貯湯タンク内に湯水がある場合、湯水の出し始めは、前記ヒートポンプを動作させずに、前記貯湯タンク内の湯水を加熱しないようにするが、前記湯水を検出したことが情報として前記記憶手段に記憶された後、ヒートポンプの加熱が開始される。

（第３発明）
第３発明の貯湯式給湯装置は、ヒートポンプ制御手段が記憶手段に記憶された出湯の最新情報を見て、所定期間が経過していると判断した場合、前記記憶手段に記憶されている情報をクリアさせて、通水の判定をやり直すことができる。たとえば、前記ヒートポンプ制御手段は、過去に通水があったことを情報として記憶手段に記憶されていたとしても、水抜きを行った後、長期間貯湯タンクに水を入れない場合等があるため、前記情報をクリアして、通水なしの状態に戻し、判定のやり直しを行うことで、ヒートポンプの空焚きを防止することができる。

（第４発明）
第４発明の貯湯式給湯装置は、記憶手段に出湯流量と入水量との差が記憶されている。ヒートポンプ制御手段は、前記記憶手段に記憶されている出湯流量と入水量との差によって、貯湯タンク内の湯水を加熱するか否かを決める。前記出湯流量が入水量と比較して多い場合、前記ヒートポンプ制御手段は、貯湯タンク内の湯水が加熱して異常高温による劣化を防止するように制御する。

（第５発明）
第５発明の貯湯式給湯装置は、記憶手段に出湯情報を出力できる水流センサと、貯湯タンクの底部に設けられた水圧を検出する圧力センサの情報が記憶されている。ヒートポンプ制御手段は、前記記憶手段に記憶されている前記水流センサの出湯流量と前記圧力センサにより前記貯湯タンク内の水量との差によって、貯湯タンク内の湯水を加熱するか否かを決める。前記出湯流量が前記貯湯タンク内の湯水と比較して多い場合、前記ヒートポンプ制御手段は、貯湯タンク内の湯水が加熱して異常高温による劣化を防止するように制御する。

図１は本発明の実施例である貯湯式給湯装置の概略を説明するための全体図である。図１において、貯湯式給湯装置は、貯湯タンク１と、ヒートポンプユニット（給水加熱装置）２と、貯湯式給湯装置制御手段（図示されていない）とから少なくとも構成されている。前記貯湯タンク１は、耐食性に優れた金属製部材、たとえば、ステンレス製部材から構成されており、その外周部が図示されていない断熱材によって覆われており、高温の給湯用湯水を長時間にわたって保温することができるようになっている。

前記貯湯タンク１は、図示のごとく、縦長形状であり、その底面に水道管１７からの水道水を導入する導入口１０が設けられている。また、混合弁１５は、開口面積比を調節することにより、貯湯タンク１の最上部の導出口１１からの湯と、水道水との混合比を調節できるようになっている。なお、前記混合弁１５は、サーボモータ等の駆動原により弁体を駆動して、各経路の開度を調節する電動弁であり、図示されていない制御装置からの制御信号により動作するとともに、作動状態を制御装置に出力するようになっている。

前記混合弁１５の出口側には、蛇口、シャワー、風呂等への混合湯経路である出湯用通水配管１４が接続されている。前記出湯用通水配管１４には、給湯検出手段である流量カウンタ１６が設けられている。前記流量カウンタ１６は、前記出湯用通水配管１４内の流量情報を図示されていない制御装置へフィードバックするようになっている。前記貯湯タンク１の下部の吸入口１２と、貯湯タンク１の上部側の吐出口１３とは、循環回路２０で接続されている。前記循環回路２０の一部は、ヒートポンプユニット（給水加熱装置）２内に配置されている。

前記循環回路２０のヒートポンプユニット２内に配置された部分には、たとえば、図示されていない熱交換器が設けられている。前記吸入口１２から吸入した前記貯湯タンク１内の湯水は、高温の二酸化炭素冷媒との熱交換により加熱され、吐出口１３から貯湯タンク１内に戻されて、沸き上げることができるようになっている。また、水道管１７は、前記貯湯タンク１および混合弁１５に接続されている。

図２は本発明の実施例である貯湯式給湯装置の制御系を説明するための概略ブロック構成図である。図２において、貯湯式給湯装置の制御系は、貯湯タンク１からの出湯量を検出する出湯流量カウンタ２１１と、前記出湯があったことを情報として記憶する、たとえば、不揮発性メモリ等からなる記憶手段２１２と、前記出湯があったか否かを判断する比較判断制御手段２１３と、前記比較判断制御手段２１３の判断により、ヒートポンプを制御するヒートポンプコントローラー２１４と、前記ヒートポンプコントローラ２１４によって制御されるヒートポンプ２１５と、所定の期間通水がない場合、前記記憶手段２１２の記憶をクリアさせて通水なしの状態に戻すクリア回路２１６と、前記混合弁１５等の制御あるいは前記各ブロックを監視制御する貯湯式給湯装置制御手段２１７とから少なくとも構成されている。

前記貯湯式給湯装置の制御系は、さらに、出湯を出湯流量カウンタ２１１によって検出した日時を記憶手段２１２に記憶させるためのタイマ２１９と、前記貯湯タンク１内に入る入水量を計る入水量カウンタ２１８と、前記貯湯タンク１から流れる水流センサ２２０と、前記貯湯タンク１の底部に設けられたタンク底部圧力センサ２２１を備えることができる。前記貯湯式給湯装置制御手段２１７は、前記出湯流量カウンタ２１１と入水量カウンタ２１８との量を前記比較判断制御手段２１３に比較させ、出湯流量が多い場合に、ヒートポンプコントローラ２１４によって、ヒートポンプ２１５を加熱しないように制御する。

前記貯湯式給湯装置制御手段２１７は、前記タンク底部圧力センサ２２１と水流センサ２２０との値を監視し、前記貯湯タンク１内の湯水の量が極端に少ない場合、前記ヒートポンプコントローラー２１４に知らせ、ヒートポンプの運転を停止する。

蛇口、シャワー、風呂等から給湯を行う場合、混合弁１５は、前記貯湯式給湯装置制御手段２１７によって制御され、貯湯タンク１の上部の湯と水道水とを混合させることにより、ユーザの設定通りの出湯を出力させる。しかし、貯湯タンク１内の熱量が充分でなかった場合、前記貯湯式給湯装置制御手段２１７は、貯湯タンク１内の熱量を確保するため、ヒートポンプユニット２へ沸き上げ指示を出す。この時、貯湯タンク１および／または通水配管が渇水状態であれば、ヒートポンプユニット２は、空焚き状態になり、異常高温となり、損傷および／または劣化するおそれがある。

図３は本発明の実施例である貯湯式給湯装置の作動の一例を説明するためのフローチャートである。図３において、貯湯式給湯装置は、たとえば、所定の場所に設置される（ステップ３１１）。前記貯湯式給湯装置は、マニュアル通りに、貯湯タンク１内に給水を開始する（ステップ３１２）。前記貯湯式給湯装置制御手段２１７は、前記流量カウンタ１６の状態を監視し、出湯があるか否かを調べる（ステップ３１３）。前記貯湯式給湯装置制御手段２１７は、前記流量カウンタ１６によって出湯を検出した場合、記憶手段２１２に、その日時と出湯のあったことを情報として記憶する（ステップ３１４）。

前記貯湯式給湯装置制御手段２１７は、出湯流量カウンタ２１１における出湯を監視し、流量があるか否かを調べる（ステップ３１５）。前記貯湯式給湯装置制御手段２１７は、前記流量カウンタで流量が検出された場合、前記記憶手段２１２に出湯情報があるか否かを調べる（ステップ３１６）。前記貯湯式給湯装置制御手段２１７は、前記記憶手段２１２に出湯情報があると判断した場合、ヒートポンプコントローラー２１４に貯湯タンク１の湯水に対する沸き上げ指示を行う（ステップ３１７）。また、前記貯湯式給湯装置制御手段２１７は、前記流量カウンタ２１１で流量が検出されない場合、所定期間出湯があるか否かを調べる（ステップ３１８）。前記貯湯式給湯装置制御手段２１７は、前記流量カウンタ２１１で流量が検出された場合、ステップ３１５に戻り、流量カウンタの監視を継続する。前記貯湯式給湯装置制御手段２１７は、比較判断制御手段２１３により、所定期間出湯がないと判断した場合、記憶手段２１２の出湯情報を削除し、ステップ３１３に戻る（ステップ３１９）。

前記貯湯式給湯装置制御手段２１７は、前記ステップ３１３において、所定期間出湯を検出しない場合、および前記ステップ３１６において、記憶手段２１２に出湯情報がない場合、ヒートポンプコントローラー２１４に貯湯タンク１の湯水に対する沸き上げ指示を行わない（ステップ３２０）。

また、前記貯湯式給湯装置制御手段２１７は、過去に通水があると判断した場合でも、所定期間、たとえば、数週間または１カ月程度、通水がない場合、前記記憶手段２１２に記憶された出湯情報をクリアして、通水しないの状態に戻すことにより、水抜きを行った後、長期間使用しない場合における空焚きを防止することができる。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。たとえば、本実施例は、給水加熱装置として、ヒートポンプを説明したが、他のタイプのものを適用することができる。また、本発明の実施例におけるブロック構成図は、周知または公知の技術を使用することができる。

本発明の実施例である貯湯式給湯装置の概略を説明するための全体図である。（実施例１） 本発明の実施例である貯湯式給湯装置の制御系を説明するための概略ブロック構成図である。 本発明の実施例である貯湯式給湯装置の作動の一例を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１・・・貯湯タンク
２・・・ヒートポンプユニット（給水加熱装置）
１０・・・導入口
１１・・・導出口
１２・・・吸入口
１３・・・吐出口
１４・・・出湯用通水配管
１５・・・混合弁
１６・・・流量カウンタ
１７・・・水道管
２０・・・循環回路

Claims (5)

1. 給湯に使用する湯水を内部に貯める貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の最下部の湯水を前記貯湯タンク内の最上部に送る循環回路と、前記循環回路に設けられ、前記循環回路を流れる湯水を加熱して高温の湯とする給水加熱装置とから構成される貯湯式給湯装置において、
   前記貯湯タンク内の出湯を検出する出湯検出手段と、
   前記出湯検出手段によって検出された出湯を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された出湯の有無による情報によりヒートポンプの運転を行うか否かを決めるヒートポンプ制御手段と、
   から少なくとも構成されていることを特徴とする貯湯式給湯装置。
2. 前記記憶手段には、出湯の検出情報を書き込む際に最新の日時情報が加えられて記憶されることを特徴とする請求項１に記載された貯湯式給湯装置。
3. 前記ヒートポンプ制御手段は、前記記憶手段に記憶された出湯の最新情報を見て、所定期間が経過していると判断した場合、前記記憶手段に記憶されている情報をクリアさせて、通水の判定をやり直すことを特徴とする請求項１または請求項２に記載された貯湯式給湯装置。
4. 前記ヒートポンプ制御手段は、出湯流量と入水量との差を前記記憶手段に情報として記憶し、前記貯湯タンクの加熱を行うか否かを決めることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された貯湯式給湯装置。
5. 前記ヒートポンプ制御手段は、出湯情報を出力できる水流センサと貯湯タンクの底部に設けられた水圧を検出できる圧力センサの情報を前記記憶手段に記憶し、前記貯湯タンクの加熱を行うか否かを決めることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載された貯湯式給湯装置。

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