JP4316521B2 - Water heater - Google Patents
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Description
本発明は、筐体内に湯水の配管と凍結防止ヒータを備えた給湯装置に関するものである。 The present invention relates to a hot water supply apparatus including a hot water pipe and a freeze prevention heater in a housing.
従来よりこの種の電気温水器やヒートポンプ貯湯式給湯装置においては、給湯装置は屋外に設置されて使用されるものであるため外気温度が零下になったようなときには通水配管内の水が凍結して、通水が不可能となる恐れがある。そこで、従来からこの通水配管に凍結防止ヒータを取り付け、通水配管を温めて加熱することによりこの通水配管内の水の凍結防止を図っていた。冬季に配管内の給湯用水を凍結させないためには、外気温度の影響を受け易い複数の個所に凍結防止ヒータを設置して、凍結防止ヒータに直接接続されているサーモスタットが所定の温度(例えば、サーモスタットが5℃以下になったときに凍結防止ヒータをONさせ、13℃でOFFさせる)で、これらの配管を加温させて凍結防止を図っている。(例えば、特許文献1参照)
しかし、この従来のものでは、外気温が5℃程の場合には、実際には配管の凍結の可能性が低いにもかかわらず、冬期間凍結防止ヒータが昼夜連続通電され、無駄に電力が消費される問題があった。 However, in this conventional apparatus, when the outside air temperature is about 5 ° C., the antifreeze heater is continuously energized day and night in the winter period even though the possibility of freezing of the pipe is low. There was a problem that was consumed.
そこで、本発明は上記課題を解決するため、請求項1では、筐体内に湯水の配管類を備え、凍結防止のために前記配管類を加熱する凍結防止ヒータと、前記筐体内の温度を検出する温度センサと、この温度センサの値に応じて前記凍結防止ヒータの通電を行う制御装置を備えた給湯装置に於いて、運転停止や時刻の設定等を行う操作部を設け、前記制御装置には時刻認識手段を備えると共に、現在時刻に応じて前記凍結防止ヒータの作動温度が異なるヒータ制御手段を備え、前記ヒータ制御手段は、時刻Aから時刻Bまでの夜間の前記凍結防止ヒータをOFFする温度より前記時刻Bから前記時刻Aまでの昼間の前記凍結防止ヒータをOFFする温度の方を低くしたものである。
Accordingly, in order to solve the above-described problems, the present invention provides a hot water pipe in a casing, a freeze prevention heater for heating the pipes to prevent freezing, and a temperature in the casing. And a control device for energizing the antifreeze heater according to a value of the temperature sensor, an operation unit for stopping operation, setting time, etc. is provided, and the control device Rutotomoni with time recognizing means, a heater control means for operating temperature of the antifreeze heater is different depending on the current time, the heater control means, OFF at night the antifreeze heater from time a to time B The temperature at which the freeze prevention heater is turned off in the daytime from the time B to the time A is lower than the temperature at which the heat treatment is performed.
また、請求項2では、給水管と給湯管が接続され湯水を貯湯する貯湯タンクを内部に備えた貯湯タンクユニットと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、凍結防止のために貯湯タンク内の配管類を加熱する凍結防止ヒータと、前記貯湯タンクユニット内の温度を検出する温度センサと、この温度センサの値に応じて前記凍結防止ヒータの通電を行う制御装置を備えた貯湯式給湯装置に於いて、運転停止や時刻の設定等を行う操作部を設け、前記制御装置には時刻認識手段を備えると共に、現在時刻に応じて前記凍結防止ヒータの作動温度が異なるヒータ制御手段を備え、前記ヒータ制御手段は、時刻Aから時刻Bまでの夜間の前記凍結防止ヒータをOFFする温度より前記時刻Bから前記時刻Aまでの昼間の前記凍結防止ヒータをOFFする温度の方を低くしたものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a hot water storage tank unit having a hot water storage tank for storing hot water connected to the hot water supply pipe, a heating means for heating the hot water in the hot water storage tank, and hot water storage for preventing freezing. A hot water storage type equipped with a freeze prevention heater for heating piping in the tank, a temperature sensor for detecting the temperature in the hot water storage tank unit, and a controller for energizing the freeze prevention heater according to the value of the temperature sensor in the water heater, the operation unit for setting the operation stop, time or the like is provided, Rutotomoni includes a time recognition means to the control device, the operating temperature of the antifreeze heater in accordance with the current time are different heater control means wherein the heater control means, the daytime the antifreeze heater than the temperature to OFF at night the antifreeze heater from time a to time B from the time B to the time a It is obtained by low towards the FF to temperature.
また、請求項3では、前記ヒータ制御手段にて現在時刻が夜の時刻Aから朝の時刻Bまでの間は、前記凍結防止ヒータは温度センサの値が所定温度T1でONし、所定温度T1より高い所定温度T2でOFFする通電制御を行い、朝の時刻Bから夜の時刻Aまでの間は凍結防止ヒータは温度センサの値が前記所定温度T1でONし、所定温度T1と所定温度T2の間の所定温度T3でOFFする通電制御を行う制御装置を備えたものである。 According to a third aspect of the present invention, during the period from the time A at night to the time B in the morning by the heater control means, the antifreeze heater is turned on at a predetermined temperature T1, and the predetermined temperature T1 The energization control is performed to turn off at a higher predetermined temperature T2, and during the period from morning time B to night time A, the value of the temperature sensor of the freeze prevention heater is turned on at the predetermined temperature T1, and the predetermined temperature T1 and the predetermined temperature T2 And a control device that performs energization control to be turned off at a predetermined temperature T3.
また、請求項4では、前記操作部にて前記時刻Aまたは時刻Bを任意に変更可能な制御装置を備えたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, a control device that can arbitrarily change the time A or the time B at the operation unit is provided.
以上のように、本発明によれば、凍結防止ヒータの通電精度が向上し、消費電力を低減する事ができる。
また、時刻Aまたは時刻Bを任意に変更可能な制御装置を備えたので、給湯装置を使用する地方の気候に応じて条件の変更ができ、より消費電力を低減する事ができる。
As described above, according to the present invention, the energization accuracy of the antifreeze heater can be improved and the power consumption can be reduced.
Moreover, since the control apparatus which can change time A or time B arbitrarily is provided, conditions can be changed according to the local climate which uses a hot-water supply apparatus, and power consumption can be reduced more.
次に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
この貯湯式給湯装置は、時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜時間帯に湯水を沸き上げて貯湯し、この貯湯した湯水を給湯に用いるもので、1は筐体内に湯水を貯湯する貯湯タンク2を備えた貯湯タンクユニット、3は貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット、4は台所や洗面所等に設けられた給湯栓、5はこの貯湯式給湯装置を遠隔操作する操作部としてのリモコン、6は浴槽である。
In this hot water storage type hot water supply apparatus, hot water is boiled and stored in the midnight hours when the unit price of contracted electric power by time zone is low, and the hot water stored is used for hot water supply. 1 stores hot water in a housing. A hot water storage tank unit having a hot
前記貯湯タンクユニット1の貯湯タンク2は、上端に給湯管7と、下端に給水管8とが接続され、さらに、下部にヒーポン循環回路を構成する入水管9と、上部にヒーポン循環回路を構成する出湯管10とが接続され、前記ヒートポンプユニット3によって入水管9から取り出した貯湯タンク2内の湯水を沸き上げて出湯管10から貯湯タンク2内に戻して貯湯され、給水管8からの給水により貯湯タンク2内の湯水が押し上げられて貯湯タンク2内上部の高温水が給湯管7から押し出されて給湯されるものである。
The hot water storage tank 2 of the hot water storage tank unit 1 has a hot
前記ヒートポンプユニット3は、回転数可変の圧縮機11と凝縮器としての冷媒−水熱交換器12と膨張弁13と強制空冷式の蒸発器14で構成されたヒートポンプ回路15と、貯湯タンク2内の湯水を前記入水管9および出湯管10を介して冷媒−水熱交換器12に循環させる循環ポンプ16と、それらの駆動を制御するヒーポン制御部17とを備えており、ヒートポンプ回路15内には冷媒として二酸化炭素が用いられて超臨界ヒートポンプサイクルを構成しているものである。なお、冷媒に二酸化炭素を用いているので、低温水を電熱ヒータなしで約90℃の高温まで沸き上げることが可能なものである。
The
18は前記入水管9又は冷媒−水熱交換器12入り口に取り付けられた入水温センサで、冷媒−水熱交換器12で加熱する前の水温をサーミスタセンサ等により検知するものである。
19は前記出湯管10又は冷媒−水熱交換器12出口に取り付けられた出湯温センサで、冷媒−水熱交換器12で加熱後の湯温をサーミスタセンサ等によって検知するものである。
A hot
ここで、前記冷媒−水熱交換器12は冷媒と被加熱水たる貯湯タンク2内の湯水とが対向して流れる対向流方式を採用しており、超臨界ヒートポンプサイクルでは熱交換時において冷媒は超臨界状態のまま凝縮されるため効率良く高温まで被加熱水を加熱することができ、被加熱水の冷媒−水熱交換器12入口温度bと冷媒の出口温度aとの温度差tに応じて前記膨張弁12または圧縮機11の回転数を制御すると共に、前記循環ポンプ16の流量cを制御することで、COPがとても良い状態で被加熱水を加熱することが可能なものである。
Here, the refrigerant-
次に、20は前記浴槽6の湯水を加熱するためのステンレス製の蛇管よりなる熱交換器で、貯湯タンク2内の上部に配置されていると共に、この熱交換器20にはふろ往き管21およびふろ循環ポンプ22を備えたふろ戻り管23よりなるふろ循環回路24が接続されて浴槽6の湯水が循環可能にされ、浴槽6内の湯水が貯湯タンク2内の高温水により加熱されて保温あるいは追い焚きが行われるものである。
Next, 20 is a heat exchanger made of a stainless steel serpentine tube for heating the hot water in the
25はふろ戻り管23を介して熱交換器20を流出し浴槽6へ流れる温度を検出するふろ戻り温度センサ、26は熱交換器20に流入する浴槽水の温度を検出するふろ往き温度センサ26である。
A bath
次に、27は給湯管7からの湯と給水管8から分岐された給水バイパス管28からの低温水を混合する電動ミキシング弁より構成された給湯混合弁であり、その下流の給湯管29に設けた給湯温度センサ30で検出した湯温がリモコン5でユーザーが設定した給湯設定温度になるように混合比率が制御されるものである。
Next, 27 is a hot water supply mixing valve composed of an electric mixing valve for mixing hot water from the hot
31は給湯管29から分岐されてふろ戻り管23に連通された湯張り管で、この湯張り管31には、浴槽6への湯張りの開始/停止を行う湯張り弁32と、浴槽6への湯張り量をカウントするふろ流量カウンタ33と、浴槽水が給湯管29へ逆流するのを防止する逆止弁34とが設けられているものである。
次に、35は貯湯タンク2の上下方向に複数個配置された貯湯温度センサで、この実施形態では5つの貯湯温度センサが配置され上から35a、35b、35c、35d、35eと呼び、この貯湯温度センサ35が検出する温度情報によって、貯湯タンク2内にどれだけの熱量が残っているかを検知し、そして貯湯タンク2内の上下方向の温度分布を検知するものである。
Next, a plurality of hot water
36はタンクユニット1内の各配管に多数取り付けられた凍結防止ヒータで、複数個の発熱体が連なって接続端子間に接続され、この接続端子間に交流電圧を入力すると、個々の発熱体が発熱して各配管を加熱する事で、配管内の凍結を防止して通水を確保するものである。
37は温度センサで、タンクユニット1内の給水管8近傍で、配管温度又は配管雰囲気温度をサーミスタセンサで検知するものである。
38は貯湯タンクユニット1内の各センサの入力を受け各アクチュエータの駆動を制御するマイコンを有し制御装置を構成する給湯制御部である。この給湯制御部38に前記リモコン5が無線または有線により接続されユーザーが任意の給湯設定温度やふろ設定温度や時刻の設定・変更ができるようにしているものである。
A number of
A hot water
前記給湯制御部38には、温度センサ37の温度に応じて凍結防止ヒータ36の通電制御を行うヒータ制御手段39と、現在時刻を計時する時刻認識手段40を備え、現在時刻に応じて前記凍結防止ヒータ36の作動温度を異ならせることで、凍結防止ヒータ36の消費電力の削減を行うもので、具体的には、現在時刻が夜の時刻A(PM8:00)から朝の時刻B(AM8:00)までの夜間は、前記凍結防止ヒータ36は温度センサ37の値が所定温度T1(5℃)でONし、T1より高い所定温度T2(13℃)でOFFする通電制御を行い、朝の時刻B(AM8:00)から夜の時刻A(PM8:00)までの昼間は、夜間に比べて外気温が高いので凍結防止ヒータ36は温度センサ37の値が前記所定温度T1(5℃)でONし、所定温度T1(5℃)と所定温度T2(13℃)の間の所定温度T3(6℃)でOFFする通電制御を行う。
The hot water
これによって、外気温が5℃程の場合で、実際には配管の凍結の可能性が極めて低い冬期間の日中の凍結防止ヒータ36の通電が抑制され無駄な電力消費を削減できるものである。
また、前記給湯制御部38は前記リモコン5からなる操作部にて前記夜の時刻Aまたは朝の時刻Bを任意に変更可能とすることで、給湯機の使用地域に応じてよりいっそうの電力消費の削減ができるものである。
また、前記給湯制御部38には、前記複数の貯湯温度センサ35a〜35eの出力が入力され、これらの検出温度を基に貯湯タンク2内の残熱量が足りているかを判断する残熱量判断部41が設けられている。
As a result, in the case where the outside air temperature is about 5 ° C., the energization of the
In addition, the hot water
The hot water
前記リモコン5には、給湯設定温度を設定する給湯温度設定スイッチ42、およびふろ設定温度を設定するふろ温度設定スイッチ43がそれぞれ設けられていると共に、浴槽6へふろ設定温度の湯をリモコン5の湯張り量設定スイッチ(図示せず)で設定された湯張り量だけ湯張りし所定時間保温させるふろ自動スイッチ44と、浴槽水を追い焚きさせる追い焚きスイッチ(図示せず)と、現在時刻の設定や夜の時刻Aや朝の時刻Bの設定を切り替えるモード切替スイッチ45と、貯湯タンク2内の湯水を昼間時間帯においても一定量沸き増しさせる沸き増しスイッチ46とが設けられているものである。また、このリモコン5にはドットマトリクスの表示部47と、ブザー音や音声案内を出力するスピーカ48と、これらを制御するリモコン制御部49とが設けられているものである。
The remote controller 5 is provided with a hot water supply
また、前記表示部47の一部領域には、貯湯タンク2内の残湯量を視覚的に表示する貯湯量表示部50が設けられているもので、前記残熱量判断部41にて算出される残湯量に応じて貯湯タンク2を模した図形内に残湯を示すバー表示の点灯数を変化させるものである。
Further, a partial area of the
そして、前記リモコン制御部49には表示部47に表示させる文字情報を記憶した文字情報メモリ51と、スピーカ48から報知する音声案内の音声を記憶した音声合成IC52が設けられているものである。
The
なお、53は貯湯タンク2の過圧を逃す過圧逃し弁、54は給水の圧力を減圧する減圧弁、55は給湯する湯水の量をカウントする給湯流量カウンタ、56は給水の温度を検出する給水温度センサである。 In addition, 53 is an overpressure relief valve for releasing the overpressure of the hot water storage tank 2, 54 is a pressure reducing valve for reducing the pressure of the water supply, 55 is a hot water supply flow rate counter for counting the amount of hot water to be supplied, and 56 is for detecting the temperature of the water supply. It is a feed water temperature sensor.
なお、この種の貯湯式給湯装置のCOPは{(出湯温度a−入水温度b)×循環流量c÷消費電力}の式により求める事ができるものであるが、電源を交流200Vの商用電源を使用するので、前記の演算式(t×c/d1)では消費電力に変え電流値d1を用い、且つ所定値xを定めることで簡易的に計算を行うものである。 Note that the COP of this type of hot water storage type hot water supply device can be obtained by the formula {(hot water temperature a-water temperature b) × circulation flow rate c ÷ power consumption}. Therefore, the calculation formula (t × c / d1) is simply calculated by using the current value d1 instead of the power consumption and determining the predetermined value x.
次に、この実施例1の作動を説明する。
まず、深夜電力時間帯になって貯湯温度センサ35が貯湯タンク2内に翌日に必要な熱量が残っていないことを検出すると、給湯制御部38はヒーポン制御部17に対して沸き上げ開始指令を発する。指令を受けたヒーポン制御部17は圧縮機11を起動した後に循環ポンプ16を駆動開始し、貯湯タンク2下部に接続された入水管9から取り出した5〜20℃程度の低温水を冷媒−水熱交換器12で65〜90℃程度の高温に加熱し、貯湯タンク2上部に接続された出湯管10から貯湯タンク2内に戻し、貯湯タンク2の上部から順次積層して高温水を貯湯していく。貯湯温度センサ35や出湯温センサ19が必要な熱量が貯湯されたことを検出すると、給湯制御部38はヒーポン制御部17に対して沸き上げ停止指令を発し、ヒーポン制御部17は圧縮機11を停止すると共に循環ポンプ16も停止して沸き上げ動作を終了するものである。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
First, when the hot water
次に、給湯運転について説明すると、給湯栓4を開くと、給水管8からの給水が貯湯タンク2内に流れ込む。そして貯湯タンク2に貯められた高温水が給湯管7を介して給湯混合弁27へ流入し、給水バイパス管38からの低温水と混合され、給湯制御部38により給湯混合弁27の混合比率が調整されて給湯設定温度の湯が給湯栓4から給湯される。そして、給湯栓4の閉止によって給湯が終了するものである。
Next, the hot water supply operation will be described. When the hot water tap 4 is opened, the water supplied from the
次に、浴槽6への湯張り運転について説明すると、リモコン5のふろ自動スイッチ44が操作されると、給湯制御部38が湯張り弁32を開弁する。そして、給湯混合弁27によってふろ設定温度に調整された湯水が湯張り管31からふろ戻り管23を介して浴槽6へ湯張りされ、湯張り管31途中に設けられたふろ流量カウンタ33が所定の湯張り量をカウントすると給湯制御部38が湯張り弁32を閉弁して湯張り運転を終了するものである。
Next, the hot water filling operation to the
次に、図3によって冬期間の凍結防止ヒータ36の作動について説明すれば、運転中にST1にて温度センサ37と現在時刻Xと設定時刻A・Bを読み込む。
次に、現在時刻が夜の時刻A(PM8:00)から朝の時刻B(AM8:00)までの夜間はST3に進み、現在時刻が朝の時刻B(AM8:00)から夜の時刻A(PM8:00)までの昼間はST5に進む。ST3にて夜間は気温が低くなるため、配管の凍結防止を十分に行う必要が有り、凍結防止ヒータ36は温度センサ37の値が所定温度T1(5℃)でONし(ST4)、ST6にてT1より高い所定温度T2(13℃)と比較し、Yesの場合ST8にて凍結防止ヒータ36をOFFする通電制御を行う事で貯湯タンクユニット1内の配管の凍結を完全に防止することができる。またST6にてNoの場合には、ST1に戻るものである。
Next, the operation of the
Next, in the night from the current time A (PM 8:00) to the morning time B (AM 8:00), the process proceeds to ST3, and the current time is the morning time B from the morning time B (AM 8:00). During the daytime until (PM8: 00), proceed to ST5. At ST3, the temperature is low at night, so it is necessary to sufficiently prevent the pipe from freezing. The
また、ST5では朝の時刻B(AM8:00)から夜の時刻A(PM8:00)までの昼間は夜間に比べ気温が高くなるので、特に外気温が5℃程の場合には、実際には配管の凍結の可能性が低いにもかかわらず、冬期間凍結防止ヒータが昼夜連続通電され、無駄に電力が消費されることを防止するために、凍結防止ヒータ36は温度センサ37の値が所定温度T1(5℃)でONし、所定温度T1(5℃)と所定温度T2(13℃)の間の所定温度T3(6℃)でOFFする通電制御を行う(ST7〜8)ことで、無駄な電力の消費を削減することができる。ST7にてNoの場合にはST1に戻る。また、ST4・8にて凍結防止ヒータ36制御後もST1に戻って運転中は常にこの凍結防止の制御を繰り返すものである。
Also, in ST5, the temperature during the daytime from morning time B (AM8: 00) to nighttime time A (PM8: 00) is higher than during the night, especially when the outside temperature is about 5 ° C. The
次に、夜の時刻Aと朝の時刻Bの変更方法について説明すれば、モード切替スイッチ45を押圧すれば、表示部47に夜の時刻Aが表示され、給湯温度設定スイッチ42の押圧によって自由に時間変更ができるものであり、モード切替スイッチ45の再度の押圧により、表示部47に夜の時刻Bが表示され、給湯温度設定スイッチ42の押圧によって自由に時間変更ができるものであり、また、モード切替スイッチ45の次の押圧により、表示部47に現在時刻が表示され、給湯温度設定スイッチ42の押圧によって自由に時刻変更ができるものであり、また、モード切替スイッチ45の次の押圧により表示部47が通常の表示に戻るものである。
Next, a method for changing the night time A and the morning time B will be described. When the mode switch 45 is pressed, the night time A is displayed on the
このように、本発明によれば、外気温に対する凍結防止ヒータの通電精度が向上し、消費電力を低減する事ができる。
また、時刻Aまたは時刻Bを任意に変更可能な制御装置を備えたので、給湯装置を使用する地方の気候に応じて条件の変更ができ、より消費電力を低減する事ができる。
As described above, according to the present invention, the energization accuracy of the anti-freezing heater with respect to the outside air temperature can be improved, and the power consumption can be reduced.
Moreover, since the control apparatus which can change time A or time B arbitrarily is provided, conditions can be changed according to the local climate which uses a hot-water supply apparatus, and power consumption can be reduced more.
1 貯湯タンクユニット
5 リモコン
36 凍結防止ヒータ
37 温度センサ
38 給湯制御部
39 ヒータ制御手段
40 時刻認識手段
45 モード切替スイッチ
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