ヒートポンプ給湯機
【課題】信頼性を低下させることなく高い作業性の下に設置することが容易なヒートポンプ給湯機を得ること。
【解決手段】ヒートポンプユニット１０で水を加熱して得た湯を貯湯タンク２０に貯留し、貯湯タンク内の湯を給湯管路７５を介して所定の給湯先に送るヒートポンプ給湯機１２０Ａを構成するにあたり、貯湯タンクに水を供給する給水管路３０に流量制御弁３５を配置すると共に貯湯タンクの頂部側で該貯湯タンクに連通する空気抜き弁８５を設け、さらには流量制御弁および沸上げ用循環管路中の沸上げ用循環ポンプ４５の動作制御を行う制御装置９０Ａを設け、貯湯タンクへの水張りを指示する水張り指令が制御装置に入力されたときに、該制御装置により上記の流量制御弁を開にして給水管路から貯湯タンクに水を供給させ、その後、所定量の水が貯湯タンクに貯留されてから沸上げ用循環ポンプを起動させて沸上げ用循環管路内の空気抜きを行う。
【解決手段】ヒートポンプユニット１０で水を加熱して得た湯を貯湯タンク２０に貯留し、貯湯タンク内の湯を給湯管路７５を介して所定の給湯先に送るヒートポンプ給湯機１２０Ａを構成するにあたり、貯湯タンクに水を供給する給水管路３０に流量制御弁３５を配置すると共に貯湯タンクの頂部側で該貯湯タンクに連通する空気抜き弁８５を設け、さらには流量制御弁および沸上げ用循環管路中の沸上げ用循環ポンプ４５の動作制御を行う制御装置９０Ａを設け、貯湯タンクへの水張りを指示する水張り指令が制御装置に入力されたときに、該制御装置により上記の流量制御弁を開にして給水管路から貯湯タンクに水を供給させ、その後、所定量の水が貯湯タンクに貯留されてから沸上げ用循環ポンプを起動させて沸上げ用循環管路内の空気抜きを行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプユニットを用いて水を湯に沸き上げ、該湯を貯湯タンクに貯留して所望の給湯先に給湯するヒートポンプ給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプ給湯機の設置時には、貯湯タンク満水状態にする水張りを行うと共に、貯湯タンクの下部からヒートポンプユニットを経て貯湯タンクの上部に達する沸上げ用循環管路内も水で満たすことが必要である。沸上げ用循環管路内に水で満たされない部分があると、沸上げ用循環管路に設けられた沸上げ用循環ポンプの運転時に該沸上げ用循環ポンプのポンプケース内に水と空気が流入して沸上げ用循環ポンプが異常停止してしまったり、ヒートポンプユニットでの熱交換が正常に行われず、当該ヒートポンプユニットで冷媒を圧縮する圧縮機が高温になって異常停止してしまったりすることがある。
【０００３】
従来は、配管接続口に空気抜き栓を設け、貯湯タンクに水張りする際に当該空気抜き栓を手動で制御して沸上げ用循環管路内の空気を排出していたが、作業性をより高めるために、自動的に空気抜きを行う給湯機も開発されている。
【０００４】
例えば特許文献１には、貯湯タンクに接続された配管に開閉弁を設けると共に、該開閉弁が開いて水が流れたことを検出する検出センサを設け、上記の開閉弁が開いてから一定時間内に一定量の水が流れたと当該検出センサが検出したときに制御装置により開閉弁を閉じることで、貯湯タンク内への水張りおよび貯湯タンクからの空気抜きを自動的に行う貯湯式温水器が記載されている。上記の配管は、具体的には浴槽に給湯する配管や浴槽以外の箇所に給湯する配管であり、検出センサとしては流量センサ、流水検出スイッチ、またはサーミスタが用いられる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４５０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された貯湯式温水器では、貯湯タンクが水で満たされるまでの間、当該貯湯タンクから排出された空気が水と共に上記の配管を流れて検出センサを通過してしまう。一般に、ヒートポンプ給湯機や貯湯式温水器では、経済性を考慮して羽根車タイプの流量センサが使用されるわけであるが、該タイプの流量センサでは、水と一緒に空気を長時間流すと故障が起こり易い。このため、特許文献１に記載された貯湯式温水器では、設置時に上記の流量センサが故障してしまったり、流量センサの寿命が短縮されて当該貯湯式温水器の耐久性が低下してしまったりする危険性がある。
【０００７】
また、羽根車タイプの流量センサでは、水と空気が一緒に流れたときに水の流量のみを検出することはできないので、一定流量の水が流れたことを誤検出する場合がある。特許文献１には、上記の検出センサとして流水検出スイッチやサーミスタを用いることができるとの記載もあるが、これら流水検出スイッチやサーミスタによって一定流量の水が流れたことを検出することは困難である。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、信頼性を低下させることなく高い作業性の下に設置することが容易なヒートポンプ給湯機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成する本発明のヒートポンプ式給湯機は、ヒートポンプユニットで水を加熱して得た湯を貯湯タンクに貯留し、貯湯タンク内の湯を給湯管路を介して所定の給湯先に送るヒートポンプ給湯機であって、貯湯タンクの下部に接続されて該貯湯タンクに水を供給する給水管路と、給水管路に配置された流量制御弁と、貯湯タンク下部の取水口からヒートポンプユニットを経由して貯湯タンク上部の給水口に達する沸上げ用循環管路と、沸上げ用循環管路に設けられて該沸上げ用循環管路に貯湯タンク内の水を循環させる沸上げ用循環ポンプと、貯湯タンクの頂部側で該貯湯タンクに連通する空気抜き弁と、流量制御弁および沸上げ用循環ポンプの動作を制御する制御装置と、制御装置への指令を入力すると共に該入力部から入力された指令を表示する操作装置とを備え、制御装置は、貯湯タンクに水張りする水張り指令が入力部から入力されたときに、流量制御弁を開にして給水管路から貯湯タンクに水を供給させ、所定量の水が貯湯タンクに貯留された後に沸上げ用循環ポンプを起動させて沸上げ用循環管路内の空気抜きを行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のヒートポンプ給湯機では、給水管路に設けた流量制御弁の動作と沸上げ用循環ポンプの動作とを制御装置で制御するので、羽根車タイプの流量センサを用いなくても、貯湯タンクへの水張りおよび沸上げ用循環管路内の空気抜きを自動的に行うことをできる。このため、空気抜きの際に特定の部品が故障してしまったり、その寿命が短縮されて当該ヒートポンプ給湯機の耐久性が低下してしまったりする不具合を実質的に起こすことなく、高い作業性の下に設置工事を簡便かつ確実に行うことができる。したがって、本発明によれば、信頼性を低下させることなく高い作業性の下に設置することが容易なヒートポンプ給湯器が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明のヒートポンプ給湯機の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は下記の実施の形態に限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明のヒートポンプ給湯機の一例を示す概略図である。同図に示すヒートポンプ給湯機１２０Ａは、市水等の低温水をヒートポンプユニットで湯に沸き上げて所望箇所に給湯する機能と、温水式床暖房に用いられる温水や浴槽水等を追焚きする機能とを有するものであり、ヒートポンプユニット１０、給湯ユニット１００Ａ、および操作装置１１０を備えている。以下、ヒートポンプ給湯機１２０Ａの各構成要素について説明する。
【００１３】
上記のヒートポンプユニット１０は、冷媒を圧縮する圧縮機１と、沸上げ用熱交換器３と、膨張弁５と、蒸発器７と、これらを環状に接続する循環配管９とによって構成された冷凍サイクルシステムを有し、熱源器として機能する。上記の冷凍サイクルシステムでは、冷媒が圧縮機１で圧縮されて高温、高圧となった後に沸上げ用熱交換器３で放熱し、膨張弁５で減圧され、蒸発器７で吸熱してガス状態となって圧縮機１に吸入される。この冷凍サイクルシステムは、ユニットケースＵＣ1に納められている。
【００１４】
一方、給湯ユニット１００Ａは、貯湯タンク２０、給水管路３０、沸上げ用循環管路４０、熱源用循環管路５０、追焚き用循環管路６０、追焚き用熱交換器７０、給湯管路７５、空気抜き弁８５、制御装置９０Ａ、およびユニットケースＵＣ2を有している。
【００１５】
上記の貯湯タンク２０は、給水管路３０から供給される水を貯留すると共にヒートポンプユニット１０で沸き上げられた湯を貯留するものであり、常に満水状態に保たれる。ヒートポンプ給湯機１２０Ａの使用時には、貯湯タンク２０内に温度成層が形成される。この貯湯タンク２０での内側頂部には、例えば水と接触することにより貯湯タンク２０が満水になったことを検知する満水センサ２５が配置されている。満水センサ２５は、貯湯タンク２０が満水になったことを検知すると、所定の信号を制御装置９０Ａに送る。
【００１６】
給水管路３０は、市水等の低温水を貯湯タンク２０および後述する第１、第２湯水混合弁８０ａ，８０ｂに供給する管路であり、第１〜３給水管部３０ａ〜３０ｃを含んでいる。また、当該給水管路３０には、水圧を所定値にする減圧弁３３と流量制御弁３５とが配置されている。給水管路３０を構成する第１給水管部３０ａは水道等の水源（図示せず）と減圧弁３３とを繋ぎ、第２給水管部３０ｂは減圧弁３３と貯湯タンク２０の下部とを繋ぎ、第３給水管部３０ｃは減圧弁３３と第１、第２湯水混合弁８０ａ，８０ｂとを繋ぐ。流量制御弁３５は、第２給水管部３０ｂに設けられている。
【００１７】
沸上げ用循環管路４０は、貯湯タンク２０の下部の取水口２０ａからヒートポンプユニット１０を経由して貯湯タンク２０の上部の給水口２０ｂに達する管路であり、往き管４０ａと戻り管４０ｂとを含んでいる。往き管４０ａは上記の取水口２０ａと沸上げ用熱交換器３とを繋ぎ、戻り管４０ｂは沸上げ用熱交換器３と上記の給水口２０ｂとを繋ぐ。往き管４０ａの途中に沸上げ用循環ポンプ４５が設けられている。
【００１８】
熱源用循環管路５０は、貯湯タンク２０の上部から湯を取水して貯湯タンク２０の下部から該貯湯タンク２０に戻す管路であり、往き管５０ａと戻り管５０ｂとを含んでいる。往き管５０ａは貯湯タンク２０の上部と追焚き用熱交換器７０の上部とを繋ぎ、戻り管５０ｂは追焚き用熱交換器７０の下部と貯湯タンク２０の下部とを繋ぐ。戻り管５０ｂの途中に熱源用循環ポンプ５５が設けられている。
【００１９】
追焚き用循環管路６０は、温水式床暖房装置や浴槽（図示せず）から取水して当該温水式床暖房装置や浴槽に戻す管路であり、往き管６０ａと戻り管６０ｂとを含んでいる。往き管６０ａは、温水式床暖房装置や浴槽と追焚き用熱交換器７０の下部とを繋ぎ、戻り管６０ｂは、追焚き用熱交換器７０の上部と温水式床暖房装置や浴槽とを繋ぐ。往き管６０ａの途中に追焚き用循環ポンプ６５が設けられている。
【００２０】
追焚き用熱交換器７０は、例えば複数の伝熱プレートが所定のピッチで該追焚き用熱交換器７０での高さ方向に積層され、隣り合う伝熱プレート間が流路として機能するプレート式熱交換であり、熱源用循環管路５０を流下する湯と追焚き用循環管路６０を流下する水との間で熱交換を行って、追焚き用循環管路６０内の水を加温する。
【００２１】
給湯管路７５は、貯湯タンク２０に貯留された湯を所望の給湯先、例えば浴室や台所の給湯栓、浴槽、温水式床暖房装置（いずれも図示せず）等に供給する管路であり、第１〜３給湯管部７５ａ〜７５ｃを含んでいる。第１給湯管部７５ａの下流端には第１湯水混合弁８０ａおよび第２湯水混合弁８０ｂが接続されている。
【００２２】
第１給湯管部７５ａにおける貯湯タンク２０側の端部は熱源用循環管路５０の往き管５０ａと共用され、当該第１給湯管部７５ａでの下流側端部は２つの流路に分岐して一方が第１湯水混合弁８０ａに、他方が第２湯水混合弁８０ｂにそれぞれ接続されている。第２給湯管部７５ｂは、第１湯水混合弁８０ａと追焚き用循環管路６０での戻り管６０ｂとを繋いでおり、追焚き用循環管路６０は給湯管路７５の一部となっている。第３給湯管部７５ｃの上流端は第２湯水混合弁８０ｂに接続され、当該第３給湯管部７５ｃでの下流側端部は例えば浴室や台所の給湯栓に接続されている。なお、給水管路３０での第３給水管部３０ｃの下流側端部は２つの管路に分岐して一方が上述の第１湯水混合弁８０ａに、他方が上述の第２湯水混合弁８０ｂにそれぞれ接続されている。
【００２３】
空気抜き弁８５は、配管８３を介して戻り管４０ｂでの下流側端部に接続され、結果的に貯湯タンク２０の頂部側に連通して、ヒートポンプ給湯機１２０Ａの設置時や貯湯タンク２０の水抜きを行った後等に行われる貯湯タンク２０への水張り時に、貯湯タンク２０内および沸上げ用循環管路４０内の空気を外部に逃がす。また、ヒートポンプユニット１０で沸き上げられた湯が貯湯タンク２０に貯留されて該貯湯タンク２０の内圧が上昇したときに、余剰水を外部に逃がして貯湯タンク２０の内圧過上昇を防ぐ圧力逃がし弁としても機能する。
【００２４】
制御装置９０Ａは、ヒートポンプユニット１０、減圧弁３３、流量制御弁３５、沸上げ用循環ポンプ４５、熱源用循環ポンプ５５、追焚き用循環ポンプ６５、第１湯水混合弁８０ａ、および第２湯水混合弁８０ｂに接続されて、操作装置１１０からユーザにより入力された沸上げ開始時刻、沸上げ温度、給湯温度等の情報や水張り開始、追焚き開始、給湯温度変更等の指令に基づいてこれらの動作を制御する。また、流量制御弁３５については、満水センサ２５の検知結果に基づいても動作制御する。流量制御弁３５、第１湯水混合弁８０ａ、および第２湯水混合弁８０ｂの各々は電動式の弁である。
【００２５】
給湯ユニット１００Ａを構成する上述の給水管路３０、沸上げ用循環管路４０、追焚き用循環管路６０、および給湯管路７５をそれぞれ除いた残りの構成部材は、ユニットケースＵＣ2に納められている。給水管路３０、沸上げ用循環管路４０、追焚き用循環管路６０、および給湯管路７５の各々は、その一部がユニットケースＵＣ2の外部にまで延在している。
【００２６】
操作装置１１０は、制御装置９０Ａに沸上げ開始時刻、沸上げ温度、給湯温度等の情報や水張り開始、追焚き開始、給湯温度変更等の指令を入力する入力部１０３、制御装置９０Ａから受信した情報や入力部１０３から入力した情報ないし指令を表示する表示部１０５、および制御装置９０Ａに有線接続または無線接続される送受信部（図示せず）等を有している。この操作装置１１０は、ユニットケースＵＣ2の外部に設置されている。
【００２７】
上述の構成を有するヒートポンプ給湯機１２０Ａは、操作装置１１０からユーザにより入力された沸上げ開始時刻、沸上げ温度、給湯温度等の情報や水張り開始、追焚き開始、給湯温度変更等の指令に基づいて動作する。例えば、沸上げ開始時刻になると、制御装置９０Ａによる制御の下にヒートポンプユニット１０および沸上げ用循環ポンプ４５が起動されて沸上げ運転が開始され、所定量、所定温度の湯が貯湯タンク２０に貯留されるまで継続される。この間、貯湯タンク２０内の低温水が取水口２０ａから沸上げ用循環管路４０に流入し、ヒートポンプユニット１０で湯に沸き上げられた後に貯湯タンク２０の上部から該貯湯タンク２０に戻される。流量制御弁３５が閉になっていたときには、沸上げ運転の開始に先だって当該流量制御弁３５を開にする。
【００２８】
また、追焚き開始指令が操作装置１１０から入力されると、制御装置９０Ａによる制御の下に熱源用循環ポンプ５５および追焚き用循環ポンプ６５が起動され、貯湯タンク２０内の湯が熱源用循環管路５０を流れる一方で温水式床暖房装置や浴槽から取水された水が追焚き用循環管路６０を流れ、熱源用循環管路５０を流れる湯と追焚き用循環管路６０を流れる水との間で熱交換が行われる。結果として、温水式床暖房装置や浴槽から取水された水が追焚きされる。給湯先での給湯温度は、操作装置１１０から予め入力された当該給湯温度の指定情報、または操作装置１１０から入力された給湯温度変更指令に応じて制御装置９０Ａが第１湯水混合弁８０ａ、または第２湯水混合弁８０ｂの弁開度を変更することにより制御される。
【００２９】
以上説明したヒートポンプ給湯機１２０Ａは、貯湯タンク２０への水張り時の制御に特徴を有しているので、以下、図１で用いた参照符号を適宜引用しつつ図２を参照して、水張り時の制御について詳述する。
【００３０】
図２は、図１に示したヒートポンプ給湯機で貯湯タンクに水張りする際に行われる制御装置による動作制御の一例を概略的に示すフローチャートである。同図に示す例では、制御装置９０Ａ（図１参照）がステップＳ１〜Ｓ５を行って、貯湯タンク２０への水張りおよび沸上げ用循環管路４０（図１参照）内の空気抜きを自動的に行う。
【００３１】
操作装置１１０の入力部１０３（図１参照）から水張り開始を指示する水張り指令が入力されると、該水張り指令を受けた制御装置９０Ａは、まずステップＳ１を行って流量制御弁３５を開にする。これにより、給水管路３０から貯湯タンク２０に水が供給され、水張りが開始される。貯湯タンク２０に水が供給されると、貯湯タンク２０内の水位上昇に伴って、貯湯タンク２０内の空気が空気抜き弁８５（図１参照）から外部に徐々に排出される。
【００３２】
次いで行われるステップＳ２では、貯湯タンク２０が満水になったことを満水センサ２５（図１参照）が検知したか否かを制御装置９０Ａが判断する。満水になったことを満水センサ２５が未だ検知していないと判断されたときには当該ステップＳ２を繰り返し、満水になったことを満水センサ２５が検知した、すなわち満水センサ２５から所定の信号を受信したと判断されたときにはステップＳ３に進む。
【００３３】
ステップＳ３では、制御装置９０Ａが沸上げ用循環ポンプ４５を起動させる。これにより、貯湯タンク２０内から沸上げ用循環管路４０内に水が流入し、該沸上げ用循環管路４０内の空気が戻り管４０ｂから配管８３および空気抜き弁８５を介して外部に排出される。沸上げ用循環管路４０内の空気抜きが行われる。
【００３４】
ステップＳ３の開始から所定時間が経過すると、制御装置９０Ａは沸上げ用循環管路４０内の空気抜きが完了したと判断し、ステップＳ４に進んで流量制御弁３５を閉にする。さらには、ステップＳ５に進んで沸上げ用循環ポンプ４５を停止させ、貯湯タンク２０への水張りを終了する。ステップＳ３の開始からステップＳ４へ移行するまでの時間間隔は、例えば、沸上げ用循環管路４０の配管長や沸上げ用循環ポンプ４５の性能等に基づいてヒートポンプ給湯機１２０Ａのメーカにより設定されて、制御装置９０Ａの記憶部（図示せず）に予め格納される。
【００３５】
このように、ヒートポンプ給湯機１２０Ａでは、制御装置９０Ａが流量制御弁３５および沸上げ用循環ポンプ４５の各々を動作制御して貯湯タンク２０への水張りおよび沸上げ用循環管路４０内の空気抜きを自動的に行う。羽根車タイプの流量センサを用いることなく貯湯タンク２０への水張りおよび沸上げ用循環管路４０内の空気抜きを自動的に行うので、空気抜きの際に特定の部品が故障してしまったり、その寿命が短縮されて当該ヒートポンプ給湯機１２０Ａの耐久性が低下してしまったりする不具合を実質的に起こすことなく、高い作業性の下に設置工事を簡便かつ確実に行うことができる。したがって、信頼性を低下させることなく高い作業性の下に当該ヒートポンプ給湯機１２０Ａを設置することが容易である。
【００３６】
実施の形態２．
本発明のヒートポンプ給湯機においては、満水センサを用いることなく貯湯タンクへの水張りおよび沸上げ用循環管路内の空気抜きを自動的に行うこともできる。例えば、貯湯タンクが満水になるまでの時間や、沸上げ用循環管路内の空気抜きに要する量の水が貯湯タンクに貯留されるまでの時間は、給水管路での水圧および管径、貯湯タンクの内容積、および沸上げ用循環管路の内容積を用いて求めることができるので、制御装置に計時機能を付与することにより、満水センサを用いることなく貯湯タンクへの水張り沸上げ用循環管路内の空気抜きを自動的に行うことが可能になる。
【００３７】
図３は、満水センサを用いることなく貯湯タンクへの水張りおよび沸上げ用循環管路内の空気抜きを自動的に行うことができるヒートポンプ給湯機の一例を示す概略図である。同図に示すヒートポンプ給湯機１２０Ｂは、図１に示した給湯ユニット１００Ａに代えて給湯ユニット１００Ｂを備えているという点を除き、図１に示したヒートポンプ給湯機１２０Ａと同様の構成を有している。そして、上記の給湯ユニット１００Ｂは、図１に示した満水センサ２５を有していない点、および図１に示した制御装置９０Ａに代えて制御装置９０Ｂを有している点をそれぞれ除き、図１に示した給湯ユニット１００Ａと同様の構成を有している。
【００３８】
上記の制御装置９０Ｂは、減圧弁３３により減圧されて給水管路３０の第２給水管部３０ｂを流れる水の水圧、第２給水管部３０ｂの管径、および沸上げ用循環管路４０の内容積を用いて、沸上げ用循環管路４０内の空気抜きに要する量の水が貯湯タンク２０への水張り時に当該貯湯タンク２０に貯留されるのに要する時間を算出する機能を有している。また、第２給水管部３０ｂを流れる水の水圧、第２給水管部３０ｂの管径、および貯湯タンク２０の内容積を用いて、貯湯タンク２０への水張り時に当該貯湯タンク２０が満水になるのに要する時間を算出する機能を有している。さらには、計時機能も有している。
【００３９】
上記第２給水管部３０ｂを流れる水の水圧、第２給水管部３０ｂの管径、沸上げ用循環管路４０の内容積、および貯湯タンク２０の内容積は、それぞれ、ヒートポンプ給湯機１２０Ｂのメーカにより選定され、これらの情報は制御装置９０Ｂの記憶部（図示せず）に予め格納される。制御装置９０Ｂは、貯湯タンク２０への水張り時に当該記憶部に格納されている情報を基に上記の各時間を算出し、流量制御弁３５を開にして貯湯タンク２０への水張りを開始した時から計時を行って、所定の時期に沸上げ用循環ポンプ４５の動作を制御する。また、所定の時期に流量制御弁３５を閉にする。
【００４０】
図４は、図３に示したヒートポンプ給湯機で貯湯タンクに水張りする際に行われる制御装置による動作制御の一例を概略的に示すフローチャートである。同図に示す例では、制御装置９０Ｂ（図３参照）がステップＳ１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ３，Ｓ３ａ，Ｓ４，Ｓ５を行って、貯湯タンク２０への水張りおよび沸上げ用循環管路４０（図３参照）内の空気抜きを自動的に行う。
【００４１】
最初に行われるステップＳ１ａでは、操作装置１１０（図３参照）から水張り開始指令を受けた制御装置９０Ｂが流量制御弁３５を開にして貯湯タンク２０への水張りを開始すると共に、計時を開始する。次いで行われるステップＳ２ａでは、沸上げ用循環管路４０内の空気抜きに要する量の水が貯湯タンクに貯留されるまでの時間を制御装置９０Ｂが算出すると共に、当該時間が水張り開始から経過したか否かを制御装置９０Ｂが判断する。上記の時間が未だ経過していないと判断されたときにはステップＳ２ａを繰り返し、上記の時間が経過したと判断されたときにはステップＳ３に進む。
【００４２】
ステップＳ３では、制御装置９０Ｂが沸上げ用循環ポンプ４５を起動させる。これにより、貯湯タンク２０内から沸上げ用循環管路４０内に水が流入し、該沸上げ用循環管路４０内の空気が戻り管４０ｂから配管８３および空気抜き弁８５を介して外部に排出される。沸上げ用循環管路４０内の空気抜きが行われる。
【００４３】
次に行われるステップＳ３ａでは、貯湯タンク２０が満水になるまでの時間を制御装置９０Ｂが算出すると共に当該時間が水張り開始から経過したか否かを制御装置９０Ｂが判断する。上記の時間が未だ経過していないと判断されたときにはステップＳ３ａを繰り返し、上記の時間が経過したと判断されたときにはステップＳ４に進んで流量制御弁３５を閉にし、更にはステップＳ５に進んで沸上げ用循環ポンプ４５を停止させて、貯湯タンク２０への水張りを終了する。
【００４４】
このように、ヒートポンプ給湯機１２０Ｂでは、満水センサを用いることなく、貯湯タンク２０への水張り開始からの経過時間を制御装置９０Ｂが計時して貯湯タンク２０への水張りおよび沸上げ用循環管路４０内の空気抜きを自動的に行う。羽根車タイプの流量センサを用いることなく貯湯タンク２０への水張りおよび沸上げ用循環管路４０内の空気抜きを行うので、実施の形態１で説明したヒートポンプ給湯機１２０Ａと同様の技術的効果が得られる。
【００４５】
以上、本発明のヒートポンプ給湯機について実施の形態を挙げて説明したが、前述のように、本発明は上述の形態に限定されるものではない。例えば、実施の形態１，２で説明した各ヒートポンプ給湯機は追焚き用循環管路を備えたものであるが、追焚き用循環回路は任意の構成要素とすることができる。また、ヒートポンプユニットは、給湯ユニットの側方に配置する他に、上下二段に仕切られた筐体や所定の支持部材を用いて給湯ユニットの上方に配置してもよい。
【００４６】
実施の形態２で説明したヒートポンプ給湯機は、沸上げ用循環管路内の空気抜きに要する量の水が貯湯タンクに貯留されるまでの時間を図４に示したステップＳ２ａで算出するものであるが、当該時間はステップＳ２ａに先だって算出してもよい。また、給水管路の水圧、給水管路の内径、貯湯タンクの内容積、および沸上げ用循環管路の配管長がそれぞれ固定されている場合には、ヒートポンプ給湯機を作製した時点で上記の時間が確定されるので、当該時間を予め記憶部に格納しておき、貯湯タンクへの水張り時には上記の時間を算出することなく記憶部から読み出してもよい。貯湯タンクが満水になるまでの時間についても同様である。
【００４７】
また、実施の形態２で説明したヒートポンプ給湯機は、沸上げ用循環管路内の空気抜きを行った後に貯湯タンクを満水にするものであるが、貯湯タンクを満水にした後に沸上げ用循環管路内の空気抜きを行うように構成することもできる。この場合、制御装置９０Ｂ（図３参照）は、貯湯タンクが満水になるまでの時間を図４に示したステップＳ２ａで算出するか、ステップＳ２ａを行う前に算出し、当該ステップＳ２ａで上記の時間が水張り開始から経過したか否かを判断する。同図に示したステップＳ３ａは省略される。
【００４８】
貯湯タンクが満水になったと制御装置が判断したときに、貯湯タンクが満水になったことを知らせる満水情報を当該制御装置が操作装置に送信し、満水情報を受信した操作装置がその表示部に所定の画像、すなわち貯湯タンクが満水になったことを示す文字、キャラクタ、シンボル等の画像を表示するようにヒートポンプ給湯機を構成してもよい。同様に、沸上げ用循環管路の空気抜きが終了したと制御装置が判断したときに、空気抜きが終了したことを知らせる空気抜き終了情報を当該制御装置が操作装置に送信し、この空気抜き終了情報を受信した操作装置がその表示部に所定の画像、すなわち沸上げ用循環管路の空気抜きが終了したことを示す文字、キャラクタ、シンボル等の画像を表示するようにヒートポンプ給湯機を構成してもよい。
【００４９】
上述の画像を操作装置の表示部に表示する機能をヒートポンプ給湯機に付与すると、貯湯タンクへの水張りの完了や沸上げ用循環管路内の空気抜きの完了を施工者が容易に確認することができるようになるので、設置工事を効率よく進め易くなり、施工者にとっての利便性が高まる。勿論、所定の表示ランプを操作装置に設け、当該表示ランプの点灯により貯湯タンクが満水になったことや沸上げ用循環管路の空気抜きが終了したことを知らせるようにヒートポンプ給湯機を構成することもできる。
【００５０】
また、貯湯タンクが満水になるのに要する時間を算出する機能を制御装置に付与する場合、当該制御装置に残り時間、すなわち貯湯タンクが満水になるのに要する残り時間を算出して操作装置の表示部に表示させる機能も付加すると、ヒートポンプ給湯機の設置工事を行う施工者にとっての利便性が更に高まる。本発明のヒートポンプ給湯機については、上述した以外にも種々の変形、修飾、組合せ等が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明のヒートポンプ給湯機は、家庭用または業務用の給湯機として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明のヒートポンプ給湯機の一例を示す概略図である。
【図２】図１に示したヒートポンプ給湯機で貯湯タンクに水張りする際に行われる制御装置による動作制御の一例を概略的に示すフローチャートである。
【図３】本発明のヒートポンプ給湯機のうちで、満水センサを用いることなく貯湯タンクへの水張りおよび沸上げ用循環管路内の空気抜きを自動的に行うことができるものの一例を示す概略図である。
【図４】図３に示したヒートポンプ給湯機で貯湯タンクに水張りする際に行われる制御装置による動作制御の一例を概略的に示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
１０ ヒートポンプユニット
２０ 貯湯タンク
２５ 満水センサ
３０ 給水管路
３５ 流量制御弁
４０ 沸上げ用循環管路
４５ 沸上げ用循環ポンプ
７５ 給湯管路
８５ 空気抜き弁
９０Ａ，９０Ｂ 制御装置
１０３ 入力部
１０５ 表示部
１１０ 操作装置
１２０Ａ，１２０Ｂ ヒートポンプ給湯機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプユニットを用いて水を湯に沸き上げ、該湯を貯湯タンクに貯留して所望の給湯先に給湯するヒートポンプ給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプ給湯機の設置時には、貯湯タンク満水状態にする水張りを行うと共に、貯湯タンクの下部からヒートポンプユニットを経て貯湯タンクの上部に達する沸上げ用循環管路内も水で満たすことが必要である。沸上げ用循環管路内に水で満たされない部分があると、沸上げ用循環管路に設けられた沸上げ用循環ポンプの運転時に該沸上げ用循環ポンプのポンプケース内に水と空気が流入して沸上げ用循環ポンプが異常停止してしまったり、ヒートポンプユニットでの熱交換が正常に行われず、当該ヒートポンプユニットで冷媒を圧縮する圧縮機が高温になって異常停止してしまったりすることがある。
【０００３】
従来は、配管接続口に空気抜き栓を設け、貯湯タンクに水張りする際に当該空気抜き栓を手動で制御して沸上げ用循環管路内の空気を排出していたが、作業性をより高めるために、自動的に空気抜きを行う給湯機も開発されている。
【０００４】
例えば特許文献１には、貯湯タンクに接続された配管に開閉弁を設けると共に、該開閉弁が開いて水が流れたことを検出する検出センサを設け、上記の開閉弁が開いてから一定時間内に一定量の水が流れたと当該検出センサが検出したときに制御装置により開閉弁を閉じることで、貯湯タンク内への水張りおよび貯湯タンクからの空気抜きを自動的に行う貯湯式温水器が記載されている。上記の配管は、具体的には浴槽に給湯する配管や浴槽以外の箇所に給湯する配管であり、検出センサとしては流量センサ、流水検出スイッチ、またはサーミスタが用いられる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４５０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された貯湯式温水器では、貯湯タンクが水で満たされるまでの間、当該貯湯タンクから排出された空気が水と共に上記の配管を流れて検出センサを通過してしまう。一般に、ヒートポンプ給湯機や貯湯式温水器では、経済性を考慮して羽根車タイプの流量センサが使用されるわけであるが、該タイプの流量センサでは、水と一緒に空気を長時間流すと故障が起こり易い。このため、特許文献１に記載された貯湯式温水器では、設置時に上記の流量センサが故障してしまったり、流量センサの寿命が短縮されて当該貯湯式温水器の耐久性が低下してしまったりする危険性がある。
【０００７】
また、羽根車タイプの流量センサでは、水と空気が一緒に流れたときに水の流量のみを検出することはできないので、一定流量の水が流れたことを誤検出する場合がある。特許文献１には、上記の検出センサとして流水検出スイッチやサーミスタを用いることができるとの記載もあるが、これら流水検出スイッチやサーミスタによって一定流量の水が流れたことを検出することは困難である。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、信頼性を低下させることなく高い作業性の下に設置することが容易なヒートポンプ給湯機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成する本発明のヒートポンプ式給湯機は、ヒートポンプユニットで水を加熱して得た湯を貯湯タンクに貯留し、貯湯タンク内の湯を給湯管路を介して所定の給湯先に送るヒートポンプ給湯機であって、貯湯タンクの下部に接続されて該貯湯タンクに水を供給する給水管路と、給水管路に配置された流量制御弁と、貯湯タンク下部の取水口からヒートポンプユニットを経由して貯湯タンク上部の給水口に達する沸上げ用循環管路と、沸上げ用循環管路に設けられて該沸上げ用循環管路に貯湯タンク内の水を循環させる沸上げ用循環ポンプと、貯湯タンクの頂部側で該貯湯タンクに連通する空気抜き弁と、流量制御弁および沸上げ用循環ポンプの動作を制御する制御装置と、制御装置への指令を入力すると共に該入力部から入力された指令を表示する操作装置とを備え、制御装置は、貯湯タンクに水張りする水張り指令が入力部から入力されたときに、流量制御弁を開にして給水管路から貯湯タンクに水を供給させ、所定量の水が貯湯タンクに貯留された後に沸上げ用循環ポンプを起動させて沸上げ用循環管路内の空気抜きを行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のヒートポンプ給湯機では、給水管路に設けた流量制御弁の動作と沸上げ用循環ポンプの動作とを制御装置で制御するので、羽根車タイプの流量センサを用いなくても、貯湯タンクへの水張りおよび沸上げ用循環管路内の空気抜きを自動的に行うことをできる。このため、空気抜きの際に特定の部品が故障してしまったり、その寿命が短縮されて当該ヒートポンプ給湯機の耐久性が低下してしまったりする不具合を実質的に起こすことなく、高い作業性の下に設置工事を簡便かつ確実に行うことができる。したがって、本発明によれば、信頼性を低下させることなく高い作業性の下に設置することが容易なヒートポンプ給湯器が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明のヒートポンプ給湯機の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は下記の実施の形態に限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明のヒートポンプ給湯機の一例を示す概略図である。同図に示すヒートポンプ給湯機１２０Ａは、市水等の低温水をヒートポンプユニットで湯に沸き上げて所望箇所に給湯する機能と、温水式床暖房に用いられる温水や浴槽水等を追焚きする機能とを有するものであり、ヒートポンプユニット１０、給湯ユニット１００Ａ、および操作装置１１０を備えている。以下、ヒートポンプ給湯機１２０Ａの各構成要素について説明する。
【００１３】
上記のヒートポンプユニット１０は、冷媒を圧縮する圧縮機１と、沸上げ用熱交換器３と、膨張弁５と、蒸発器７と、これらを環状に接続する循環配管９とによって構成された冷凍サイクルシステムを有し、熱源器として機能する。上記の冷凍サイクルシステムでは、冷媒が圧縮機１で圧縮されて高温、高圧となった後に沸上げ用熱交換器３で放熱し、膨張弁５で減圧され、蒸発器７で吸熱してガス状態となって圧縮機１に吸入される。この冷凍サイクルシステムは、ユニットケースＵＣ1に納められている。
【００１４】
一方、給湯ユニット１００Ａは、貯湯タンク２０、給水管路３０、沸上げ用循環管路４０、熱源用循環管路５０、追焚き用循環管路６０、追焚き用熱交換器７０、給湯管路７５、空気抜き弁８５、制御装置９０Ａ、およびユニットケースＵＣ2を有している。
【００１５】
上記の貯湯タンク２０は、給水管路３０から供給される水を貯留すると共にヒートポンプユニット１０で沸き上げられた湯を貯留するものであり、常に満水状態に保たれる。ヒートポンプ給湯機１２０Ａの使用時には、貯湯タンク２０内に温度成層が形成される。この貯湯タンク２０での内側頂部には、例えば水と接触することにより貯湯タンク２０が満水になったことを検知する満水センサ２５が配置されている。満水センサ２５は、貯湯タンク２０が満水になったことを検知すると、所定の信号を制御装置９０Ａに送る。
【００１６】
給水管路３０は、市水等の低温水を貯湯タンク２０および後述する第１、第２湯水混合弁８０ａ，８０ｂに供給する管路であり、第１〜３給水管部３０ａ〜３０ｃを含んでいる。また、当該給水管路３０には、水圧を所定値にする減圧弁３３と流量制御弁３５とが配置されている。給水管路３０を構成する第１給水管部３０ａは水道等の水源（図示せず）と減圧弁３３とを繋ぎ、第２給水管部３０ｂは減圧弁３３と貯湯タンク２０の下部とを繋ぎ、第３給水管部３０ｃは減圧弁３３と第１、第２湯水混合弁８０ａ，８０ｂとを繋ぐ。流量制御弁３５は、第２給水管部３０ｂに設けられている。
【００１７】
沸上げ用循環管路４０は、貯湯タンク２０の下部の取水口２０ａからヒートポンプユニット１０を経由して貯湯タンク２０の上部の給水口２０ｂに達する管路であり、往き管４０ａと戻り管４０ｂとを含んでいる。往き管４０ａは上記の取水口２０ａと沸上げ用熱交換器３とを繋ぎ、戻り管４０ｂは沸上げ用熱交換器３と上記の給水口２０ｂとを繋ぐ。往き管４０ａの途中に沸上げ用循環ポンプ４５が設けられている。
【００１８】
熱源用循環管路５０は、貯湯タンク２０の上部から湯を取水して貯湯タンク２０の下部から該貯湯タンク２０に戻す管路であり、往き管５０ａと戻り管５０ｂとを含んでいる。往き管５０ａは貯湯タンク２０の上部と追焚き用熱交換器７０の上部とを繋ぎ、戻り管５０ｂは追焚き用熱交換器７０の下部と貯湯タンク２０の下部とを繋ぐ。戻り管５０ｂの途中に熱源用循環ポンプ５５が設けられている。
【００１９】
追焚き用循環管路６０は、温水式床暖房装置や浴槽（図示せず）から取水して当該温水式床暖房装置や浴槽に戻す管路であり、往き管６０ａと戻り管６０ｂとを含んでいる。往き管６０ａは、温水式床暖房装置や浴槽と追焚き用熱交換器７０の下部とを繋ぎ、戻り管６０ｂは、追焚き用熱交換器７０の上部と温水式床暖房装置や浴槽とを繋ぐ。往き管６０ａの途中に追焚き用循環ポンプ６５が設けられている。
【００２０】
追焚き用熱交換器７０は、例えば複数の伝熱プレートが所定のピッチで該追焚き用熱交換器７０での高さ方向に積層され、隣り合う伝熱プレート間が流路として機能するプレート式熱交換であり、熱源用循環管路５０を流下する湯と追焚き用循環管路６０を流下する水との間で熱交換を行って、追焚き用循環管路６０内の水を加温する。
【００２１】
給湯管路７５は、貯湯タンク２０に貯留された湯を所望の給湯先、例えば浴室や台所の給湯栓、浴槽、温水式床暖房装置（いずれも図示せず）等に供給する管路であり、第１〜３給湯管部７５ａ〜７５ｃを含んでいる。第１給湯管部７５ａの下流端には第１湯水混合弁８０ａおよび第２湯水混合弁８０ｂが接続されている。
【００２２】
第１給湯管部７５ａにおける貯湯タンク２０側の端部は熱源用循環管路５０の往き管５０ａと共用され、当該第１給湯管部７５ａでの下流側端部は２つの流路に分岐して一方が第１湯水混合弁８０ａに、他方が第２湯水混合弁８０ｂにそれぞれ接続されている。第２給湯管部７５ｂは、第１湯水混合弁８０ａと追焚き用循環管路６０での戻り管６０ｂとを繋いでおり、追焚き用循環管路６０は給湯管路７５の一部となっている。第３給湯管部７５ｃの上流端は第２湯水混合弁８０ｂに接続され、当該第３給湯管部７５ｃでの下流側端部は例えば浴室や台所の給湯栓に接続されている。なお、給水管路３０での第３給水管部３０ｃの下流側端部は２つの管路に分岐して一方が上述の第１湯水混合弁８０ａに、他方が上述の第２湯水混合弁８０ｂにそれぞれ接続されている。
【００２３】
空気抜き弁８５は、配管８３を介して戻り管４０ｂでの下流側端部に接続され、結果的に貯湯タンク２０の頂部側に連通して、ヒートポンプ給湯機１２０Ａの設置時や貯湯タンク２０の水抜きを行った後等に行われる貯湯タンク２０への水張り時に、貯湯タンク２０内および沸上げ用循環管路４０内の空気を外部に逃がす。また、ヒートポンプユニット１０で沸き上げられた湯が貯湯タンク２０に貯留されて該貯湯タンク２０の内圧が上昇したときに、余剰水を外部に逃がして貯湯タンク２０の内圧過上昇を防ぐ圧力逃がし弁としても機能する。
【００２４】
制御装置９０Ａは、ヒートポンプユニット１０、減圧弁３３、流量制御弁３５、沸上げ用循環ポンプ４５、熱源用循環ポンプ５５、追焚き用循環ポンプ６５、第１湯水混合弁８０ａ、および第２湯水混合弁８０ｂに接続されて、操作装置１１０からユーザにより入力された沸上げ開始時刻、沸上げ温度、給湯温度等の情報や水張り開始、追焚き開始、給湯温度変更等の指令に基づいてこれらの動作を制御する。また、流量制御弁３５については、満水センサ２５の検知結果に基づいても動作制御する。流量制御弁３５、第１湯水混合弁８０ａ、および第２湯水混合弁８０ｂの各々は電動式の弁である。
【００２５】
給湯ユニット１００Ａを構成する上述の給水管路３０、沸上げ用循環管路４０、追焚き用循環管路６０、および給湯管路７５をそれぞれ除いた残りの構成部材は、ユニットケースＵＣ2に納められている。給水管路３０、沸上げ用循環管路４０、追焚き用循環管路６０、および給湯管路７５の各々は、その一部がユニットケースＵＣ2の外部にまで延在している。
【００２６】
操作装置１１０は、制御装置９０Ａに沸上げ開始時刻、沸上げ温度、給湯温度等の情報や水張り開始、追焚き開始、給湯温度変更等の指令を入力する入力部１０３、制御装置９０Ａから受信した情報や入力部１０３から入力した情報ないし指令を表示する表示部１０５、および制御装置９０Ａに有線接続または無線接続される送受信部（図示せず）等を有している。この操作装置１１０は、ユニットケースＵＣ2の外部に設置されている。
【００２７】
上述の構成を有するヒートポンプ給湯機１２０Ａは、操作装置１１０からユーザにより入力された沸上げ開始時刻、沸上げ温度、給湯温度等の情報や水張り開始、追焚き開始、給湯温度変更等の指令に基づいて動作する。例えば、沸上げ開始時刻になると、制御装置９０Ａによる制御の下にヒートポンプユニット１０および沸上げ用循環ポンプ４５が起動されて沸上げ運転が開始され、所定量、所定温度の湯が貯湯タンク２０に貯留されるまで継続される。この間、貯湯タンク２０内の低温水が取水口２０ａから沸上げ用循環管路４０に流入し、ヒートポンプユニット１０で湯に沸き上げられた後に貯湯タンク２０の上部から該貯湯タンク２０に戻される。流量制御弁３５が閉になっていたときには、沸上げ運転の開始に先だって当該流量制御弁３５を開にする。
【００２８】
また、追焚き開始指令が操作装置１１０から入力されると、制御装置９０Ａによる制御の下に熱源用循環ポンプ５５および追焚き用循環ポンプ６５が起動され、貯湯タンク２０内の湯が熱源用循環管路５０を流れる一方で温水式床暖房装置や浴槽から取水された水が追焚き用循環管路６０を流れ、熱源用循環管路５０を流れる湯と追焚き用循環管路６０を流れる水との間で熱交換が行われる。結果として、温水式床暖房装置や浴槽から取水された水が追焚きされる。給湯先での給湯温度は、操作装置１１０から予め入力された当該給湯温度の指定情報、または操作装置１１０から入力された給湯温度変更指令に応じて制御装置９０Ａが第１湯水混合弁８０ａ、または第２湯水混合弁８０ｂの弁開度を変更することにより制御される。
【００２９】
以上説明したヒートポンプ給湯機１２０Ａは、貯湯タンク２０への水張り時の制御に特徴を有しているので、以下、図１で用いた参照符号を適宜引用しつつ図２を参照して、水張り時の制御について詳述する。
【００３０】
図２は、図１に示したヒートポンプ給湯機で貯湯タンクに水張りする際に行われる制御装置による動作制御の一例を概略的に示すフローチャートである。同図に示す例では、制御装置９０Ａ（図１参照）がステップＳ１〜Ｓ５を行って、貯湯タンク２０への水張りおよび沸上げ用循環管路４０（図１参照）内の空気抜きを自動的に行う。
【００３１】
操作装置１１０の入力部１０３（図１参照）から水張り開始を指示する水張り指令が入力されると、該水張り指令を受けた制御装置９０Ａは、まずステップＳ１を行って流量制御弁３５を開にする。これにより、給水管路３０から貯湯タンク２０に水が供給され、水張りが開始される。貯湯タンク２０に水が供給されると、貯湯タンク２０内の水位上昇に伴って、貯湯タンク２０内の空気が空気抜き弁８５（図１参照）から外部に徐々に排出される。
【００３２】
次いで行われるステップＳ２では、貯湯タンク２０が満水になったことを満水センサ２５（図１参照）が検知したか否かを制御装置９０Ａが判断する。満水になったことを満水センサ２５が未だ検知していないと判断されたときには当該ステップＳ２を繰り返し、満水になったことを満水センサ２５が検知した、すなわち満水センサ２５から所定の信号を受信したと判断されたときにはステップＳ３に進む。
【００３３】
ステップＳ３では、制御装置９０Ａが沸上げ用循環ポンプ４５を起動させる。これにより、貯湯タンク２０内から沸上げ用循環管路４０内に水が流入し、該沸上げ用循環管路４０内の空気が戻り管４０ｂから配管８３および空気抜き弁８５を介して外部に排出される。沸上げ用循環管路４０内の空気抜きが行われる。
【００３４】
ステップＳ３の開始から所定時間が経過すると、制御装置９０Ａは沸上げ用循環管路４０内の空気抜きが完了したと判断し、ステップＳ４に進んで流量制御弁３５を閉にする。さらには、ステップＳ５に進んで沸上げ用循環ポンプ４５を停止させ、貯湯タンク２０への水張りを終了する。ステップＳ３の開始からステップＳ４へ移行するまでの時間間隔は、例えば、沸上げ用循環管路４０の配管長や沸上げ用循環ポンプ４５の性能等に基づいてヒートポンプ給湯機１２０Ａのメーカにより設定されて、制御装置９０Ａの記憶部（図示せず）に予め格納される。
【００３５】
このように、ヒートポンプ給湯機１２０Ａでは、制御装置９０Ａが流量制御弁３５および沸上げ用循環ポンプ４５の各々を動作制御して貯湯タンク２０への水張りおよび沸上げ用循環管路４０内の空気抜きを自動的に行う。羽根車タイプの流量センサを用いることなく貯湯タンク２０への水張りおよび沸上げ用循環管路４０内の空気抜きを自動的に行うので、空気抜きの際に特定の部品が故障してしまったり、その寿命が短縮されて当該ヒートポンプ給湯機１２０Ａの耐久性が低下してしまったりする不具合を実質的に起こすことなく、高い作業性の下に設置工事を簡便かつ確実に行うことができる。したがって、信頼性を低下させることなく高い作業性の下に当該ヒートポンプ給湯機１２０Ａを設置することが容易である。
【００３６】
実施の形態２．
本発明のヒートポンプ給湯機においては、満水センサを用いることなく貯湯タンクへの水張りおよび沸上げ用循環管路内の空気抜きを自動的に行うこともできる。例えば、貯湯タンクが満水になるまでの時間や、沸上げ用循環管路内の空気抜きに要する量の水が貯湯タンクに貯留されるまでの時間は、給水管路での水圧および管径、貯湯タンクの内容積、および沸上げ用循環管路の内容積を用いて求めることができるので、制御装置に計時機能を付与することにより、満水センサを用いることなく貯湯タンクへの水張り沸上げ用循環管路内の空気抜きを自動的に行うことが可能になる。
【００３７】
図３は、満水センサを用いることなく貯湯タンクへの水張りおよび沸上げ用循環管路内の空気抜きを自動的に行うことができるヒートポンプ給湯機の一例を示す概略図である。同図に示すヒートポンプ給湯機１２０Ｂは、図１に示した給湯ユニット１００Ａに代えて給湯ユニット１００Ｂを備えているという点を除き、図１に示したヒートポンプ給湯機１２０Ａと同様の構成を有している。そして、上記の給湯ユニット１００Ｂは、図１に示した満水センサ２５を有していない点、および図１に示した制御装置９０Ａに代えて制御装置９０Ｂを有している点をそれぞれ除き、図１に示した給湯ユニット１００Ａと同様の構成を有している。
【００３８】
上記の制御装置９０Ｂは、減圧弁３３により減圧されて給水管路３０の第２給水管部３０ｂを流れる水の水圧、第２給水管部３０ｂの管径、および沸上げ用循環管路４０の内容積を用いて、沸上げ用循環管路４０内の空気抜きに要する量の水が貯湯タンク２０への水張り時に当該貯湯タンク２０に貯留されるのに要する時間を算出する機能を有している。また、第２給水管部３０ｂを流れる水の水圧、第２給水管部３０ｂの管径、および貯湯タンク２０の内容積を用いて、貯湯タンク２０への水張り時に当該貯湯タンク２０が満水になるのに要する時間を算出する機能を有している。さらには、計時機能も有している。
【００３９】
上記第２給水管部３０ｂを流れる水の水圧、第２給水管部３０ｂの管径、沸上げ用循環管路４０の内容積、および貯湯タンク２０の内容積は、それぞれ、ヒートポンプ給湯機１２０Ｂのメーカにより選定され、これらの情報は制御装置９０Ｂの記憶部（図示せず）に予め格納される。制御装置９０Ｂは、貯湯タンク２０への水張り時に当該記憶部に格納されている情報を基に上記の各時間を算出し、流量制御弁３５を開にして貯湯タンク２０への水張りを開始した時から計時を行って、所定の時期に沸上げ用循環ポンプ４５の動作を制御する。また、所定の時期に流量制御弁３５を閉にする。
【００４０】
図４は、図３に示したヒートポンプ給湯機で貯湯タンクに水張りする際に行われる制御装置による動作制御の一例を概略的に示すフローチャートである。同図に示す例では、制御装置９０Ｂ（図３参照）がステップＳ１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ３，Ｓ３ａ，Ｓ４，Ｓ５を行って、貯湯タンク２０への水張りおよび沸上げ用循環管路４０（図３参照）内の空気抜きを自動的に行う。
【００４１】
最初に行われるステップＳ１ａでは、操作装置１１０（図３参照）から水張り開始指令を受けた制御装置９０Ｂが流量制御弁３５を開にして貯湯タンク２０への水張りを開始すると共に、計時を開始する。次いで行われるステップＳ２ａでは、沸上げ用循環管路４０内の空気抜きに要する量の水が貯湯タンクに貯留されるまでの時間を制御装置９０Ｂが算出すると共に、当該時間が水張り開始から経過したか否かを制御装置９０Ｂが判断する。上記の時間が未だ経過していないと判断されたときにはステップＳ２ａを繰り返し、上記の時間が経過したと判断されたときにはステップＳ３に進む。
【００４２】
ステップＳ３では、制御装置９０Ｂが沸上げ用循環ポンプ４５を起動させる。これにより、貯湯タンク２０内から沸上げ用循環管路４０内に水が流入し、該沸上げ用循環管路４０内の空気が戻り管４０ｂから配管８３および空気抜き弁８５を介して外部に排出される。沸上げ用循環管路４０内の空気抜きが行われる。
【００４３】
次に行われるステップＳ３ａでは、貯湯タンク２０が満水になるまでの時間を制御装置９０Ｂが算出すると共に当該時間が水張り開始から経過したか否かを制御装置９０Ｂが判断する。上記の時間が未だ経過していないと判断されたときにはステップＳ３ａを繰り返し、上記の時間が経過したと判断されたときにはステップＳ４に進んで流量制御弁３５を閉にし、更にはステップＳ５に進んで沸上げ用循環ポンプ４５を停止させて、貯湯タンク２０への水張りを終了する。
【００４４】
このように、ヒートポンプ給湯機１２０Ｂでは、満水センサを用いることなく、貯湯タンク２０への水張り開始からの経過時間を制御装置９０Ｂが計時して貯湯タンク２０への水張りおよび沸上げ用循環管路４０内の空気抜きを自動的に行う。羽根車タイプの流量センサを用いることなく貯湯タンク２０への水張りおよび沸上げ用循環管路４０内の空気抜きを行うので、実施の形態１で説明したヒートポンプ給湯機１２０Ａと同様の技術的効果が得られる。
【００４５】
以上、本発明のヒートポンプ給湯機について実施の形態を挙げて説明したが、前述のように、本発明は上述の形態に限定されるものではない。例えば、実施の形態１，２で説明した各ヒートポンプ給湯機は追焚き用循環管路を備えたものであるが、追焚き用循環回路は任意の構成要素とすることができる。また、ヒートポンプユニットは、給湯ユニットの側方に配置する他に、上下二段に仕切られた筐体や所定の支持部材を用いて給湯ユニットの上方に配置してもよい。
【００４６】
実施の形態２で説明したヒートポンプ給湯機は、沸上げ用循環管路内の空気抜きに要する量の水が貯湯タンクに貯留されるまでの時間を図４に示したステップＳ２ａで算出するものであるが、当該時間はステップＳ２ａに先だって算出してもよい。また、給水管路の水圧、給水管路の内径、貯湯タンクの内容積、および沸上げ用循環管路の配管長がそれぞれ固定されている場合には、ヒートポンプ給湯機を作製した時点で上記の時間が確定されるので、当該時間を予め記憶部に格納しておき、貯湯タンクへの水張り時には上記の時間を算出することなく記憶部から読み出してもよい。貯湯タンクが満水になるまでの時間についても同様である。
【００４７】
また、実施の形態２で説明したヒートポンプ給湯機は、沸上げ用循環管路内の空気抜きを行った後に貯湯タンクを満水にするものであるが、貯湯タンクを満水にした後に沸上げ用循環管路内の空気抜きを行うように構成することもできる。この場合、制御装置９０Ｂ（図３参照）は、貯湯タンクが満水になるまでの時間を図４に示したステップＳ２ａで算出するか、ステップＳ２ａを行う前に算出し、当該ステップＳ２ａで上記の時間が水張り開始から経過したか否かを判断する。同図に示したステップＳ３ａは省略される。
【００４８】
貯湯タンクが満水になったと制御装置が判断したときに、貯湯タンクが満水になったことを知らせる満水情報を当該制御装置が操作装置に送信し、満水情報を受信した操作装置がその表示部に所定の画像、すなわち貯湯タンクが満水になったことを示す文字、キャラクタ、シンボル等の画像を表示するようにヒートポンプ給湯機を構成してもよい。同様に、沸上げ用循環管路の空気抜きが終了したと制御装置が判断したときに、空気抜きが終了したことを知らせる空気抜き終了情報を当該制御装置が操作装置に送信し、この空気抜き終了情報を受信した操作装置がその表示部に所定の画像、すなわち沸上げ用循環管路の空気抜きが終了したことを示す文字、キャラクタ、シンボル等の画像を表示するようにヒートポンプ給湯機を構成してもよい。
【００４９】
上述の画像を操作装置の表示部に表示する機能をヒートポンプ給湯機に付与すると、貯湯タンクへの水張りの完了や沸上げ用循環管路内の空気抜きの完了を施工者が容易に確認することができるようになるので、設置工事を効率よく進め易くなり、施工者にとっての利便性が高まる。勿論、所定の表示ランプを操作装置に設け、当該表示ランプの点灯により貯湯タンクが満水になったことや沸上げ用循環管路の空気抜きが終了したことを知らせるようにヒートポンプ給湯機を構成することもできる。
【００５０】
また、貯湯タンクが満水になるのに要する時間を算出する機能を制御装置に付与する場合、当該制御装置に残り時間、すなわち貯湯タンクが満水になるのに要する残り時間を算出して操作装置の表示部に表示させる機能も付加すると、ヒートポンプ給湯機の設置工事を行う施工者にとっての利便性が更に高まる。本発明のヒートポンプ給湯機については、上述した以外にも種々の変形、修飾、組合せ等が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明のヒートポンプ給湯機は、家庭用または業務用の給湯機として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明のヒートポンプ給湯機の一例を示す概略図である。
【図２】図１に示したヒートポンプ給湯機で貯湯タンクに水張りする際に行われる制御装置による動作制御の一例を概略的に示すフローチャートである。
【図３】本発明のヒートポンプ給湯機のうちで、満水センサを用いることなく貯湯タンクへの水張りおよび沸上げ用循環管路内の空気抜きを自動的に行うことができるものの一例を示す概略図である。
【図４】図３に示したヒートポンプ給湯機で貯湯タンクに水張りする際に行われる制御装置による動作制御の一例を概略的に示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
１０ ヒートポンプユニット
２０ 貯湯タンク
２５ 満水センサ
３０ 給水管路
３５ 流量制御弁
４０ 沸上げ用循環管路
４５ 沸上げ用循環ポンプ
７５ 給湯管路
８５ 空気抜き弁
９０Ａ，９０Ｂ 制御装置
１０３ 入力部
１０５ 表示部
１１０ 操作装置
１２０Ａ，１２０Ｂ ヒートポンプ給湯機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプユニットで水を加熱して得た湯を貯湯タンクに貯留し、前記貯湯タンク内の湯を給湯管路を介して所定の給湯先に送るヒートポンプ給湯機であって、
前記貯湯タンクの下部に接続されて該貯湯タンクに水を供給する給水管路と、
前記給水管路に配置された流量制御弁と、
前記貯湯タンク下部の取水口から前記ヒートポンプユニットを経由して前記貯湯タンク上部の給水口に達する沸上げ用循環管路と、
前記沸上げ用循環管路に設けられて該沸上げ用循環管路に前記貯湯タンク内の水を循環させる沸上げ用循環ポンプと、
前記貯湯タンクの頂部側で該貯湯タンクに連通する空気抜き弁と、
前記流量制御弁および前記沸上げ用循環ポンプの動作を制御する制御装置と、
前記制御装置への指令を入力すると共に該入力部から入力された指令を表示する操作装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記貯湯タンクに水張りする水張り指令が前記入力部から入力されたときに、前記流量制御弁を開にして前記給水管路から前記貯湯タンクに水を供給させ、所定量の水が前記貯湯タンクに貯留された後に前記沸上げ用循環ポンプを起動させて前記沸上げ用循環管路内の空気抜きを行う、
ことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
前記貯湯タンクの頂部に配置されて該貯湯タンクが満水になったことを検知する満水センサを更に備え、
前記制御装置は、前記水張り指令が前記入力部から入力されたときに、前記流量制御弁を開にして前記給水管路から前記貯湯タンクに水を供給させ、前記満水センサにより前記貯湯タンクが満水になったと検知された後に前記沸上げ用循環ポンプを起動させて前記沸上げ用循環管路内の空気抜きを行う、
ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項３】
前記給水管路に設けられて該給水管路での水圧を所定値にする減圧弁を更に備え、
前記制御装置は、前記水張り指令が前記入力部から入力されたときに、前記流量制御弁を開にして前記給水管路から前記貯湯タンクに水を供給させ、前記給水管路での水圧と前記給水管路の管径と前記流量制御弁を開にしてからの経過時間とを用いて算出される前記貯湯タンクでの貯水量が所定量に達した後に、前記沸上げ用循環ポンプを起動させて前記沸上げ用循環管路内の空気抜きを行う、
ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項４】
前記制御装置は、前記給水管路での水圧と前記給水管路の管径と前記流量制御弁を開にしてからの経過時間とを用いて算出される前記貯湯タンクでの貯水量が満水量に達した後に、前記沸上げ用循環ポンプを起動させて前記沸上げ用循環管路内の空気抜きを行う、
ことを特徴とする請求項３に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項５】
前記制御装置は、前記貯湯タンクが満水になったと判断されたときに、前記貯湯タンクが満水になったことを知らせる満水情報を前記操作装置に送信し、
前記満水情報を受信した前記操作装置は、前記貯湯タンクが満水になったことを示す画像を前記表示部に表示させる、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項６】
前記制御装置は、前記沸上げ用循環管路内の空気抜きが終了したと判断されたときに、前記空気抜きが終了したことを知らせる空気抜き終了情報を前記操作装置に送信し、
前記空気抜き終了情報を受信した前記操作装置は、前記沸上げ用循環管路内の空気抜きが終了したことを示す画像を前記表示部に表示させる、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項１】
ヒートポンプユニットで水を加熱して得た湯を貯湯タンクに貯留し、前記貯湯タンク内の湯を給湯管路を介して所定の給湯先に送るヒートポンプ給湯機であって、
前記貯湯タンクの下部に接続されて該貯湯タンクに水を供給する給水管路と、
前記給水管路に配置された流量制御弁と、
前記貯湯タンク下部の取水口から前記ヒートポンプユニットを経由して前記貯湯タンク上部の給水口に達する沸上げ用循環管路と、
前記沸上げ用循環管路に設けられて該沸上げ用循環管路に前記貯湯タンク内の水を循環させる沸上げ用循環ポンプと、
前記貯湯タンクの頂部側で該貯湯タンクに連通する空気抜き弁と、
前記流量制御弁および前記沸上げ用循環ポンプの動作を制御する制御装置と、
前記制御装置への指令を入力すると共に該入力部から入力された指令を表示する操作装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記貯湯タンクに水張りする水張り指令が前記入力部から入力されたときに、前記流量制御弁を開にして前記給水管路から前記貯湯タンクに水を供給させ、所定量の水が前記貯湯タンクに貯留された後に前記沸上げ用循環ポンプを起動させて前記沸上げ用循環管路内の空気抜きを行う、
ことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
前記貯湯タンクの頂部に配置されて該貯湯タンクが満水になったことを検知する満水センサを更に備え、
前記制御装置は、前記水張り指令が前記入力部から入力されたときに、前記流量制御弁を開にして前記給水管路から前記貯湯タンクに水を供給させ、前記満水センサにより前記貯湯タンクが満水になったと検知された後に前記沸上げ用循環ポンプを起動させて前記沸上げ用循環管路内の空気抜きを行う、
ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項３】
前記給水管路に設けられて該給水管路での水圧を所定値にする減圧弁を更に備え、
前記制御装置は、前記水張り指令が前記入力部から入力されたときに、前記流量制御弁を開にして前記給水管路から前記貯湯タンクに水を供給させ、前記給水管路での水圧と前記給水管路の管径と前記流量制御弁を開にしてからの経過時間とを用いて算出される前記貯湯タンクでの貯水量が所定量に達した後に、前記沸上げ用循環ポンプを起動させて前記沸上げ用循環管路内の空気抜きを行う、
ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項４】
前記制御装置は、前記給水管路での水圧と前記給水管路の管径と前記流量制御弁を開にしてからの経過時間とを用いて算出される前記貯湯タンクでの貯水量が満水量に達した後に、前記沸上げ用循環ポンプを起動させて前記沸上げ用循環管路内の空気抜きを行う、
ことを特徴とする請求項３に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項５】
前記制御装置は、前記貯湯タンクが満水になったと判断されたときに、前記貯湯タンクが満水になったことを知らせる満水情報を前記操作装置に送信し、
前記満水情報を受信した前記操作装置は、前記貯湯タンクが満水になったことを示す画像を前記表示部に表示させる、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項６】
前記制御装置は、前記沸上げ用循環管路内の空気抜きが終了したと判断されたときに、前記空気抜きが終了したことを知らせる空気抜き終了情報を前記操作装置に送信し、
前記空気抜き終了情報を受信した前記操作装置は、前記沸上げ用循環管路内の空気抜きが終了したことを示す画像を前記表示部に表示させる、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のヒートポンプ給湯機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２５０４７３（Ｐ２００９−２５０４７３Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９６５８５（Ｐ２００８−９６５８５）
【出願日】平成２０年４月２日（２００８．４．２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２日（２００８．４．２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
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