(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、水と冷媒との間で熱交換を行う水熱交換器、膨張弁、前記冷媒と空気との間で熱交換を行う空気熱交換器を順次配管接続したヒートポンプユニットと、
前記水熱交換器の水回路に連結され前記水熱交換器で生成された高温水を貯留する貯湯タンクと、
前記貯湯タンク内の高温水と前記水とが風呂用混合栓にて混合され、給水弁と排水弁と逆止弁およびフローセンサからなるホッパーを介して供給される浴槽と、
前記浴槽の湯を循環させる風呂循環ポンプと、前記湯と前記貯湯タンク内の前記高温水との間で熱交換を行う風呂熱交換器と、から構成される湯保温回路と、
前記ホッパーと前記湯保温回路との間に設けられる銀イオン発生装置と、
前記ヒートポンプユニット及び前記銀イオン発生装置を制御する制御部を備え、
前記制御部は、ホッパー内に設けられているフローセンサが湯張り運転による前記浴槽への湯の流れを検出した場合に、前記制御部が銀イオン発生装置に通電し、前記フローセンサにより前記湯の流れが検出されなくなった場合に、前記制御部が前記銀イオン発生装置への通電を遮断することを特徴とするヒートポンプ給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ給湯システム及びヒートポンプ給湯システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
浴槽に給湯された湯の浄化、殺菌のために銀イオン発生装置を利用することが行われている。銀イオン発生装置の設置の仕方は様々であるが、例えば、浴槽内に直接設置する、或いは、湯の保温、追い焚きのための循環回路内に設置する等が挙げられる。
【０００３】
また、銀イオン発生装置を組み込み、浴槽への給湯路と浴槽内の湯を保温、追い焚きする湯保温回路の一部とを共通に構成した貯湯式給湯装置も以下の特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１８３９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、銀イオン発生装置を浴槽内に直接設置する、或いは、循環回路内に設置する方法では、使用中、使用後の湯に直接触れる場所に銀イオン発生装置が設置されることになるため、銀イオン発生装置に汚れが付着することが多くなる。この汚れが付着した状態を避けるためには、頻繁にメンテナンスを行わなければならないという煩雑さが生ずる。
【０００６】
また、上述の特許文献１に開示された貯湯式給湯装置においては、湯保温回路を構成する戻り路が直接貯湯タンク内に引き込まれている。但し、この構成は、貯湯タンクの中上部に戻り路を貫通させる孔を設けなければならず、貯湯タンクの密閉性を低下させることにもなる。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、銀イオン発生装置を浴槽への湯張り経路上に設置することで汚れが付着することを極力抑えるとともにメンテナンス性を向上させるとともに、貯湯タンクに不要な加工を施すことなく湯保温回路を構成したヒートポンプ給湯システム及びヒートポンプ給湯システムの制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、圧縮機、水と冷媒との間で熱交換を行う水熱交換器、膨張弁、前記冷媒と空気との間で熱交換を行う空気熱交換器を順次配管接続したヒートポンプユニットと、前記水熱交換器の水回路に連結され前記水熱交換器で生成された高温水を貯留する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の高温水と前記水とが風呂用混合栓にて混合され、給水弁と排水弁と逆止弁およびフローセンサからなるホッパーを介して供給される浴槽と、前記浴槽の湯を循環させる風呂循環ポンプと、前記湯と前記貯湯タンク内の前記高温水との間で熱交換を行う風呂熱交換器と、から構成される湯保温回路と、前記ホッパーと前記湯保温回路との間に設けられる銀イオン発生装置と、前記ヒートポンプユニット及び前記銀イオン発生装置を制御する制御部を備え、前記制御部は、ホッパー内に設けられているフローセンサが湯張り運転による前記浴槽への湯の流れを検出した場合に、前記制御部が銀イオン発生装置に通電し、前記フローセンサにより前記湯の流れが検出されなくなった場合に、前記制御部が前記銀イオン発生装置への通電を遮断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、銀イオン発生装置を浴槽への湯張り経路上に設置することで汚れが付着することを極力抑えるとともにメンテナンス性を向上させるとともに、貯湯タンクに不要な加工を施すことなく湯保温回路を構成したヒートポンプ給湯システム及びヒートポンプ給湯システムの制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態におけるヒートポンプ給湯システムの全体構成を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態における制御部の内部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態における貯湯タンクの全体を示す外観図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯システムの制御の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるヒートポンプ給湯システムの制御の流れ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】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態におけるヒートポンプ給湯システム１の全体構成を示す回路図である。
【００１５】
図１に示すように、ヒートポンプ給湯システム１は、大きく分けてヒートポンプユニット１０と、貯湯ユニット３０と、供給された湯が使用される浴槽５０から構成されている。また、ヒートポンプ給湯システム１は、制御部６０によってそのシステムが制御されている。ヒートポンプユニット１０と貯湯ユニット３０とはいわゆる水回路２１で、貯湯ユニット３０と浴槽５０とは後述する湯保温回路４０でそれぞれ接続されている。なお、各管路上に示されている三角形は逆止弁であり、鋭角に示されている方向にのみ水、或いは湯が流れることができる。
【００１６】
ヒートポンプユニット１０には、冷凍サイクル内を循環する冷媒を圧縮する圧縮機１１と、冷媒の熱を利用して水回路２１を介して給水管Ｗから供給される水を温め貯湯タンクに貯留される高温水を生成する水熱交換器１２と、膨張弁１３と、膨張弁１３を通ってきた水熱交換器１２で液体となった冷媒を気体にする空気熱交換器１４とを順次配管接続した冷凍サイクル１５が設けられている。冷凍サイクル１５では、蒸発器として空気熱交換器１４を用いており、この空気熱交換器は外気を取り入れて冷媒を気体にする。
【００１７】
貯湯ユニット３０は、冷凍サイクル１５を利用して生成された高温水を貯める貯湯タンク３１と、浴槽５０に湯張りを行う湯張り路Ｐ１と、浴槽５０と接続されて浴槽５０内の湯を保温、追い炊きするための湯保温回路４０とから構成されている。
【００１８】
ここで、ヒートポンプ給湯システム１における冷凍サイクルについて、上述の冷凍サイクル１５を例に簡単に説明する。まず、気体である冷媒は圧縮機１１において圧力が掛けられて高温高圧にされ水熱交換器１２に供給される。一方、給水管Ｗから減圧弁Ｒを介して供給された水は一旦貯湯タンク３１に貯留され、必要に応じて貯湯運転の際に貯湯タンク３１から水配管を介してポンプ２０にて水熱交換器１２に送られる（図１に示す実線の矢印を参照）。
【００１９】
水熱交換器１２内では、冷媒と水との間で熱交換が行われる。すなわち、冷媒の熱がポンプ２０によって水熱交換器１２に送り込まれた水を熱し、冷媒はこの水によって冷やされて気体から液体に変化する。熱せられた水は、高温水となって水回路２１を介して図１に示す実線の矢印の向きに配管を流れ貯湯タンク３１に貯えられる。貯湯タンク３１に貯留された高温水は、給湯用混合栓３２において給水管Ｗから供給される水と適宜混合されて、台所等の各使用場所に給湯管Ｈを介して供給される。水熱交換器１２によって熱を奪われ液体になった冷媒は膨張弁１３、空気熱交換器１４によって再び気体にされてこれまでのサイクルを繰り返す。
【００２０】
貯湯タンク３１内に貯められた高温水は、風呂用混合栓３３において給水管Ｗから供給される水と適宜混合されて湯張り路Ｐ１を通って浴槽５０に供給される。ここで湯張り路Ｐ１は、風呂用混合栓３３から浴槽５０まで接続される経路である。
【００２１】
なお、浴槽５０に供給される湯の温度は使用者が自由に設定することができるのはもちろんである。その設定温度に従って、制御部６０が風呂用混合栓３３の開度を制御し、水と高温水とを混合する。これによって設定された温度の湯が浴槽５０に供給される。
【００２２】
湯張り路Ｐ１は、風呂用混合栓３３の下流にホッパー３４、銀イオン発生装置３５を備え、これらを順次通過することによって浴槽５０に湯が供給される。すなわち、図１において太い実線の矢印にて示される向きに湯が流れる。
【００２３】
ホッパー３４は、図１において破線にて示され、貯湯タンク３１等の上流側に下流側から湯等が逆流しないようにする役割を担っている。通常は大気圧に開放されているが、下流の圧力が上流の圧力よりも高くなった場合には圧力を開放し、上流側への逆流を防ぐ。
【００２４】
ホッパー３４は、その内部に上流から下流に向けて給水弁３４ａとフローセンサ３４ｂと排水弁３４ｃと逆止弁とを備える。給水弁３４ａは例えば給水電磁弁であり、制御部６０の指令により開閉が行われる。また、フローセンサ３４ｂは、湯張り路Ｐ１を流れる湯の流量を計測する。排水弁３４ｃは、湯張り運転後に湯張り路Ｐ１に残った湯を排水するために用いる。
【００２５】
なお、このフローセンサ３４ｂは、浴槽５０への湯張り運転の際の湯の流量を計測することができるものであればどのようなセンサであっても構わない。また、湯張り路Ｐ１内を湯が流れているか否かのみを計測するセンサでも良い。
【００２６】
銀イオン発生装置３５は、ホッパー３４の下流、湯保温回路４０の上流に設置されている。銀イオン発生装置３５は、主に浴槽５０に供給される湯が流れる管と、その管内に水流と平行となるように設置される一対の銀プレートとから構成される。制御部６０が後述するスイッチＳＷをＯＮすることによって銀イオン発生装置３５に通電し、この一対の銀プレートの間に銀イオンが発生する。発生した銀イオンは、銀イオン発生装置３５を構成する管（湯張り路Ｐ１）内を流れる湯に対して溶解し、浴槽５０に供給される。
【００２７】
銀プレートの一方、或いは、他方、少なくとも正極側の電極となるプレートは、銀または銀を含む合金により形成され、制御部６０の指令により通電すると、電気分解により銀イオンを溶出するようになっている。
【００２８】
銀イオン発生装置３５を構成する管は、湯張り路Ｐ１を構成する管の一部に接続される。また、上述したようにこの管内に一対の銀プレートが設置されているので、銀イオン発生装置３５を一体にまとめて簡易に取り付けることができる。
【００２９】
湯張り路Ｐ１の一部は、湯保温回路４０の一部とその流路を共有している。浴槽５０には、浴槽５０内部に貯められている湯の温度を保つための湯保温回路４０が接続されている。この湯保温回路４０は、浴槽に貯められた湯を湯保温回路４０内に循環させる風呂循環ポンプ４１と、この浴槽５０内部に貯められている湯を貯湯タンク３１内の高温水との間で熱交換を行う風呂熱交換器４２とから構成される。
【００３０】
具体的な浴槽５０に供給された湯の保温、追い炊きにおける湯の流れついては、以下の通りである（図１に示す破線の矢印を参照）。すなわち、浴槽５０内の湯は、湯張り路Ｐ１と共有する管を通り、風呂循環ポンプ４１を介して風呂熱交換器４２に送られる。この湯の流れは、湯張り運転の際に湯が浴槽５０に流れる向きと逆である。風呂熱交換器４２内には、貯湯タンク３１内の高温水が通るための管が設けられ、この高温水と浴槽５０から送水された湯との間で熱交換が行われる。熱交換され湯温が上昇した湯は、再度浴槽５０へと戻る。
【００３１】
一方、風呂熱交換ポンプ４３は貯湯タンク３１から高温水を風呂熱交換器４２へと供給するとともに、熱交換によって生成された温度の下がった湯を再度貯湯タンク３１へと戻す。
【００３２】
制御部６０は、本発明の実施の形態におけるヒートポンプ給湯システム１のシステム全体を制御している。本発明の実施の形態においては、貯湯タンク３１に設けられている。図１では図示の都合上ヒートポンプ給湯システム１の各部との接続を省略しているが、例えば、給湯用混合栓３２、風呂用混合栓３３、或いは湯保温回路４０内の風呂循環ポンプ４１や風呂熱交換ポンプ４３等の駆動を制御する。
【００３３】
図２は、本発明の実施の形態における制御部６０の内部構成を示すブロック図である。制御部６０は、本発明の実施の形態においては上述したように貯湯タンク３１に設けられている。制御部６０は、その内部にヒートポンプユニット１０や貯湯ユニット３０内の各機器を制御するため制御回路６１が設けられているが、図２においては特に銀イオン発生装置３５との接続を表わす部分のみを示している。
【００３４】
制御部６０は、商用電源Ｅから電源の供給を受けている。この商用電源Ｅは、さらに定電流回路６２を介して銀イオン発生装置３５にも電源を供給している。但し、スイッチＳＷによって定電流回路６２（銀イオン発生装置３５）は通常は電源がＯＦＦされている。制御回路６１は、浴槽５０への湯張りのタイミングに同期させてスイッチＳＷをＯＮ、或いはＯＦＦする。
【００３５】
図３は、本発明の実施の形態における貯湯タンク３１の全体を示す外観図である。この図３には、ヒートポンプユニット１０及び浴槽５０は示されていないが、両者以外の各機器が貯湯タンク３１の周囲に集められて配置されているので、ヒートポンプ給湯システム１全体がコンパクトにまとまる。給水管Ｗから供給された水からヒートポンプユニット１０を介して高温水を生成し貯湯タンク３１に貯留させる流れ及び、湯保温回路４０における浴槽５０内の湯の保温、追い焚きの流れは上述した通りである。
【００３６】
次に、浴槽５０に湯張りを行う際の流れについて、銀イオン発生装置３５の駆動制御を含めて図４に示すフローチャートを利用して説明する。
【００３７】
制御部６０は、例えば浴槽５０の付近において浴槽５０への湯張り運転開始の指示がなされたか否かを確認する（ＳＴ１）。通常は浴室に設置されるリモコンに設けられた、例えば「湯張りボタン」が押し下げられたか否かで判断される。この湯張り運転開始の指示がなされない限り（ＳＴ１のＮＯ）、制御部６０はそのまま待機している。
【００３８】
湯張りボタンが押され湯張り運転開始の指示を受信した場合には（ＳＴ１のＹＥＳ）、制御部６０は湯張り運転を開始するとともに、スイッチＳＷを入れて（リレーをＯＮして）商用電源Ｅから定電流回路６２を介して銀イオン発生装置３５にも電源が供給されるようにする。これによって銀イオン発生装置３５がＯＮされる（ＳＴ２）。
【００３９】
銀イオン発生装置３５に電源が供給されることによって、一対の銀プレート間に通電し銀イオンが発生する。湯張り運転が開始されていることから、風呂用混合栓３３によって設定温度となるように混合された湯が湯張り路Ｐ１内を通り浴槽５０に供給される。その際、この湯が銀イオン発生装置３５を通過する際発生した銀イオンをも流すので、銀イオンも併せて浴槽５０に供給される。
【００４０】
制御部６０は、ホッパー３４内のフローセンサ３４ｂからの流量検出の情報を随時、或いは、適宜取得しており、湯張り運転において指定された湯量に到達したか否かを判断する。浴槽５０に所定の湯量が供給された場合には、制御部６０は湯張り運転を終了させ（ＳＴ３のＹＥＳ）、併せて銀イオン発生装置３５に対して電源ＯＦＦの指令を出す（ＳＴ４）。これによってスイッチＳＷ（リレー）がＯＦＦとなり、銀プレートへの通電が遮断される。従って、浴槽５０に湯の供給が終了すると同時に銀イオン発生装置３５による銀イオンの発生も終了する。
【００４１】
以上説明したように、銀イオン発生装置を浴槽への湯張り経路上に設置することで汚れが付着することを極力抑えるとともにメンテナンス性を向上させるとともに、貯湯タンクに不要な加工を施すことなく湯保温回路を構成したヒートポンプ給湯システム及びヒートポンプ給湯システムの制御方法を提供することができる。
【００４２】
特に、湯張り路は浴槽への湯張りのためのみに使用される流路であり、浴槽における使用中、使用後の湯が流れ込むことはない。また、湯張り以外以外には使用されないため、管内に湯が残っていることもない。
【００４３】
従って、この湯張り路のホッパーと湯保温回路との間に銀イオン発生装置を設置することによって、銀イオン発生装置に汚れが付着することを極力抑えることができるとともに、銀イオン発生装置が一体化して構成されていることとも相まって元水栓を閉めることなく銀イオン発生装置を交換できる等、メンテナンス性も向上させることができる。
【００４４】
併せて、湯保温回路内に風呂熱交換器を設けたことで貯湯タンクに不要な加工を施す必要がないため、貯湯タンクの機密性を保つことができるとともに配管の取り回し等、貯湯ユニットの設計の自由度を確保することができる。
【００４５】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態において、上述の第１の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
【００４６】
第１の実施の形態においては、湯張り運転の開始、終了をもって銀イオン発生装置３５のＯＮ、ＯＦＦを制御していた。第２の実施の形態では、ホッパー３４内のフローセンサ３４ｂを利用して銀イオン発生装置３５の制御を行う点に特徴がある。
【００４７】
図５のフローチャートに示されているように、制御部６０は、湯張り路Ｐ１内を湯張りの際の湯が流れているか否かをチェックする。具体的には、フローセンサ３４ｂが湯の流れを検知するか否かである（ＳＴ１１）。フローセンサ３４ｂによって湯の流れが検知されない場合には（ＳＴ１１のＮＯ）、銀イオン発生装置３５のＯＮについては制御部６０はそのままの状態で待機する。
【００４８】
制御部６０が湯張り運転を開始してフローセンサ３４ｂが湯の流れを検知した場合には（ＳＴ１１のＹＥＳ）、制御部６０はスイッチＳＷを入れて（リレーをＯＮして）商用電源Ｅから定電流回路６２を介して銀イオン発生装置３５にも電源が供給されるようにする。これによって銀イオン発生装置３５がＯＮされる（ＳＴ１２）。
【００４９】
銀イオン発生装置３５に電源が供給されることによって、一対の銀プレート間に通電し銀イオンが発生する。湯張り運転が開始されると、風呂用混合栓３３によって設定温度となるように混合された湯が湯張り路Ｐ１内を通り浴槽５０に供給される。その際、この湯が銀イオン発生装置３５を通過する際発生した銀イオンをも流すので、銀イオンも併せて浴槽５０に供給される。
【００５０】
制御部６０は、ホッパー３４内のフローセンサ３４ｂから湯張り路Ｐ１内を湯が流れているか否かについての情報を随時、或いは適宜取得しており、湯張り路Ｐ１内を湯が流れているか否か判断する。浴槽５０に所定の湯量が供給されて制御部６０が湯張り運転を終了させると、湯張り路Ｐ１内には湯は流れなくなる。すなわち、フローセンサ３４ｂは湯の流れを検知することができなくなる（非検知）（ＳＴ１３のＹＥＳ）。
【００５１】
そこで、制御部６０はこの非検知の状態を基に銀イオン発生装置３５に対して電源ＯＦＦの指令を出す（ＳＴ１４）。これによってスイッチＳＷ（リレー）がＯＦＦとなり、銀プレートへの通電が遮断される。従って、浴槽５０に湯の供給が終了すると同時に銀イオン発生装置３５による銀イオンの発生も終了する。
【００５２】
以上説明したように、銀イオン発生装置を浴槽への湯張り経路上に設置することで汚れが付着することを極力抑えるとともにメンテナンス性を向上させるとともに、貯湯タンクに不要な加工を施すことなく湯保温回路を構成したヒートポンプ給湯システム及びヒートポンプ給湯システムの制御方法を提供することができる。
【００５３】
特に、湯張り路は浴槽への湯張りのためのみに使用される流路であり、浴槽における使用中、使用後の湯が流れ込むことはない。また、湯張り以外以外には使用されないため、管内に湯が残っていることもない。
【００５４】
従って、この湯張り路上に設けられているフローセンサを用いることで湯張り路内を湯が流れているか否かを確実に把握することができる。そのため銀イオン発生装置のＯＮ、ＯＦＦも確実に制御することができる。
【００５５】
その他、この湯張り路のホッパーと湯保温回路との間に銀イオン発生装置を設置することによって、銀イオン発生装置に汚れが付着することを極力抑えることができるとともに、銀イオン発生装置が一体化して構成されていることとも相まって元水栓を閉めることなく銀イオン発生装置を交換できる等、メンテナンス性も向上させることができる。
【００５６】
併せて、湯保温回路内に風呂熱交換器を設けたことで貯湯タンクに不要な加工を施す必要がないため、貯湯タンクの機密性を保つことができるとともに配管の取り回し等、貯湯ユニットの設計の自由度を確保することができる。
【００５７】
なお、この発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１…ヒートポンプ給湯システム、１０…ヒートポンプユニット、１１…圧縮機、１２…水熱交換器、１３…膨張弁、１４…空気熱交換器、１５…冷凍サイクル、２０…ポンプ、２１…水回路、３０…貯湯ユニット、３１…貯湯タンク、３２…給湯用混合栓、３３…風呂用混合栓、３４…ホッパー、３５…銀イオン発生装置、４０…湯保温回路、４１…風呂循環ポンプ、４２…風呂熱交換器、４３…風呂熱交換ポンプ、５０…浴槽、６０…制御部、Ｈ…給湯管、Ｒ…減圧弁、Ｗ…給水管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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