(57)【要約】  【課題】貯湯タンク21内の湯水をヒートポンプユニット13に対して循環させる循環路22に空気が残っていても、自動で空気抜きできる給湯装置11を提供する。  【解決手段】沸上運転開始時、または、沸上運転中に循環路22での湯水の流れを検知しないとき、空気抜き動作をする。空気抜き動作では、短時間内に循環路22の循環ポンプ25の動作と停止とを複数回繰り返し、循環ポンプ25内に湯水を呼び込み、自動で空気抜きする。  【選択図】図１
2007010297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンクと、
貯湯タンク内の湯水を沸き上げるヒートポンプユニットと、
前記貯湯タンク内の湯水が前記ヒートポンプユニットを通じて循環する循環路と、
この循環路に設けられ、前記貯湯タンク内の湯水を循環路で循環させる循環ポンプと、
前記ヒートポンプユニットおよび前記循環ポンプを動作させて貯湯タンク内の湯水の沸き上げを開始するとき、所定時間内に循環ポンプの動作と停止とを繰り返す空気抜き動作をさせる制御部と
を具備していることを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
貯湯タンクと、
貯湯タンク内の湯水を沸き上げるヒートポンプユニットと、
前記貯湯タンク内の湯水が前記ヒートポンプユニットを通じて循環する循環路と、
この循環路に設けられ、前記貯湯タンク内の湯水を循環路で循環させる循環ポンプと、
前記循環路を湯水が流れているか否かを検知する検知手段と、
前記ヒートポンプユニットおよび前記循環ポンプを動作させた状態で、前記検知手段が循環路での湯水の流れを検知しないとき、所定時間内に循環ポンプの停止と動作とを繰り返す空気抜き動作をさせる制御部と
を具備していることを特徴とする給湯装置。
【請求項３】
貯湯タンクの上部に、沸上動作で発生する湯水の膨張分、および循環路から貯湯タンク内に送り出されて貯湯タンクの上部に溜まる空気を貯湯タンク外に排出する逃し弁が設けられている
ことを特徴とする請求項１または２記載の給湯装置。
【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貯湯タンク内の湯水を沸き上げる給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートポンプユニットを用いて貯湯タンク内の湯水を沸き上げる給湯装置では、貯湯タンク内の湯水がヒートポンプユニットとの熱交換器を通じて循環する循環路が設けられるとともに、この循環路に貯湯タンク内の湯水を循環路に循環させる循環ポンプが設けられている。
【０００３】
そして、沸上運転時には、ヒートポンプユニットおよび循環ポンプをそれぞれ動作させることにより、貯湯タンクの下部側の湯水を循環路に取り入れてヒートポンプユニットとの熱交換器での熱交換によって沸き上げ、この沸き上げた湯は循環路を通じて貯湯タンクの上部側に戻し、貯湯タンクの上部から湯と水との比重の差を利用して貯湯している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１６１５１８号公報（第４−５頁、図１−２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような給湯装置では、設置時などに、貯湯タンクに給水する場合、ヒートポンプユニットとの熱交換器、循環路の配管および循環ポンプを含む循環路内に空気が残る場合がある。この循環路内に空気が残ると、循環ポンプの動作時に空回りして水を送水することができず、貯湯タンク内の湯水を沸き上げることができない。このような不具合を解消するためには、通常、業者などを呼んで、業者などにより手動で空気抜きをする必要がある。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、自動で空気抜きできる給湯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の給湯装置は、貯湯タンクと、貯湯タンク内の湯水を沸き上げるヒートポンプユニットと、前記貯湯タンク内の湯水が前記ヒートポンプユニットを通じて循環する循環路と、この循環路に設けられ、前記貯湯タンク内の湯水を循環路で循環させる循環ポンプと、前記ヒートポンプユニットおよび前記循環ポンプを動作させて貯湯タンク内の湯水の沸き上げを開始するとき、所定時間内に循環ポンプの動作と停止とを繰り返す空気抜き動作をさせる制御部とを具備しているものである。
【０００７】
請求項２記載の給湯装置は、貯湯タンクと、貯湯タンク内の湯水を沸き上げるヒートポンプユニットと、前記貯湯タンク内の湯水が前記ヒートポンプユニットを通じて循環する循環路と、この循環路に設けられ、前記貯湯タンク内の湯水を循環路で循環させる循環ポンプと、前記循環路を湯水が流れているか否かを検知する検知手段と、前記ヒートポンプユニットおよび前記循環ポンプを動作させた状態で、前記検知手段が循環路での湯水の流れを検知しないとき、所定時間内に循環ポンプの停止と動作とを繰り返す空気抜き動作をさせる制御部とを具備しているものである。
【０００８】
請求項３記載の給湯装置は、請求項１または２記載の給湯装置において、貯湯タンクの上部に、沸上動作で発生する湯水の膨張分、および循環路から貯湯タンク内に送り出されて貯湯タンクの上部に溜まる空気を貯湯タンク外に排出する逃し弁が設けられているものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の給湯装置によれば、ヒートポンプユニットおよび循環ポンプを動作させて貯湯タンク内の湯水の沸き上げを開始するとき、所定時間内に循環ポンプの動作と停止とを繰り返す空気抜き動作をさせることにより、循環ポンプ内に湯水を呼び込み、自動で空気抜きできる。
【００１０】
請求項２記載の給湯装置によれば、ヒートポンプユニットおよび循環ポンプを動作させた状態で、検知手段が循環路での湯水の流れを検知しないとき、所定時間内に循環ポンプの停止と動作とを繰り返す空気抜き動作をさせることにより、循環ポンプ内に湯水を呼び込み、自動で空気抜きできる。
【００１１】
請求項３記載の給湯装置によれば、請求項１または２記載の給湯装置の効果に加えて、貯湯タンクの上部に設けた逃し弁により、沸上動作で発生する湯水の膨張分、および循環路から貯湯タンク内に送り出されて貯湯タンクの上部に溜まる空気を貯湯タンク外に排出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
図１および図２に第１の実施の形態を示す。
【００１４】
図１に示すように、給湯装置11は、貯湯タンクユニット12、およびヒートポンプユニット13を備えている。
【００１５】
貯湯タンクユニット12は湯を貯湯する貯湯タンク21を有し、図示していないが、この貯湯タンク21の下部には水道管などの給水源に配管される給水管が減圧弁を介して接続され、貯湯タンク21の上部には給湯場所に湯を給湯する給湯管が接続され、貯湯タンク21の側面には貯湯タンク21内の湯温、水温を検知するサーミスタなどが配設されている。
【００１６】
また、貯湯タンク21とヒートポンプユニット13との間には、貯湯タンク21内の下部の水をヒートポンプユニット13に対して循環させる循環路22が形成されている。この循環路22は、貯湯タンク21の下部とヒートポンプユニット13とを接続する配管23、ヒートポンプユニット13と貯湯タンク21の上部とを接続する配管24、これら配管23，24を通じて貯湯タンク21の下部から上部に湯水が流れる方向に循環させる循環ポンプ25を有している。
【００１７】
貯湯タンク21の上部には排水管26が接続され、この排水管26には沸上動作で発生する湯水の膨張分を逃す逃し弁27が配設されている。
【００１８】
また、ヒートポンプユニット13は、冷媒が充填された冷媒回路31を有し、この冷媒回路31には圧縮機32、凝縮器として機能する熱交換器33、膨張弁34、室外熱交換器としての蒸発器35などが含まれ、圧縮機32の運転時に熱交換器33を通じて循環路22を循環する水を所定の沸上温度に沸き上げる。
【００１９】
熱交換器33には、熱交換器33の温度（凝縮温度）を検知する温度センサ36が配設されている。
【００２０】
また、図２に、給湯装置11を制御する制御部41を示し、この制御部41は、温度センサ36を含む各センサなどからの信号を入力し、ヒートポンプユニット13の圧縮機32や、循環ポンプ25などを制御する。
【００２１】
制御部41は、温度センサ36で検知する熱交換器33の温度が所定温度以上か否かによって循環路22を湯水が流れているか否かを間接的に検知する検知手段42の機能を有している。すなわち、温度センサ36で検知する熱交換器33の温度が所定温度以内であれば循環路22を湯水が流れていることを検知し、温度センサ36で検知する熱交換器33の温度が所定温度以上であれば循環路22を湯水が流れていないことを検知する。
【００２２】
そして、制御部41は、ヒートポンプユニット13および循環ポンプ25を動作させて貯湯タンク21内の湯水の沸き上げを開始するとき、例えば数秒または数十秒という短い所定時間内に循環ポンプ25の動作と停止とを複数回繰り返す空気抜き動作をさせる第１の空気抜き機能、ヒートポンプユニット13および循環ポンプ25を動作させた状態で、検知手段42が循環路22での湯水の流れを検知しないとき、例えば数秒または数十秒という所定時間内に循環ポンプ25の停止と動作とを複数回繰り返す空気抜き動作をさせる第２の空気抜き機能のうち、少なくとも一方の機能を有している。
【００２３】
次に、第１の実施の形態の給湯装置11の動作を説明する。
【００２４】
貯湯タンク21に湯を沸き上げて貯湯する通常の沸上運転時には、ヒートポンプユニット13の圧縮機32を駆動してヒートポンプユニット13を運転し、このヒートポンプユニット13の運転中において、循環路22の循環ポンプ25を駆動し、貯湯タンク21の下部から配管23を通じて取り出した水をヒートポンプユニット13との熱交換器33に送り、この熱交換器33で冷媒回路31内の高温の冷媒と循環路22内の水との熱交換によって循環路22内の水を所定の沸上温度に沸き上げ、この沸き上げた湯は配管24を通じて貯湯タンク21の上部に送り、貯湯タンク21の上部から下部へ向かって湯を順に貯湯する。
【００２５】
また、第１の空気抜き機能が設定されている場合について説明する。
【００２６】
沸上運転開始時に、例えば数秒または数十秒という短い所定時間内に循環ポンプ25の動作と停止とを複数回繰り返す。これにより、循環路22内には循環ポンプ25に貯湯タンク21内の水を呼び込む脈動が発生し、循環路22のいずれかの場所に空気が残っていても、貯湯タンク21内の水を循環ポンプ25内に呼び込んで循環路22内に送水でき、自動で空気抜きできる。
【００２７】
空気抜き動作後は、循環ポンプ25を通常の沸上運転に対応した動作に切り換える。
【００２８】
空気抜き動作によって循環路22内の空気は、貯湯タンク21に送り込まれ、貯湯タンク21の上部に溜まる。そして、沸上運転の経過により、貯湯タンク21の上部に設けた逃し弁27から、沸上動作で発生する湯水の膨張分とともに、貯湯タンク21の上部に溜まる空気を貯湯タンク21外に排出できる。
【００２９】
なお、この第１の空気抜き機能は、給湯装置11の設置後やメンテナンスによるリセット後の１回目の沸上運転開始時に実施すればよく、空気抜きが完了している２回目以降の沸上運転開始時には実施しなくてもよい。また、空気抜き動作を実施するとき、ヒートポンプユニット13は動作させていてもさせていなくてもよい。
【００３０】
また、第２の空気抜き機能が設定されている場合について説明する。
【００３１】
ヒートポンプユニット13および循環ポンプ25を動作させた沸上運転を実施している状態で、温度センサ36で検知する熱交換器33の温度が所定温度以上か否か、つまり循環路22を水が流れているか否かを間接的に監視する。
【００３２】
循環路22のいずれかの場所に空気が残っている場合には、循環ポンプ25が空回りして水を送水することができず、熱交換器33での高温の冷媒と水との熱交換が実施されず、熱交換器33の温度が上昇する。
【００３３】
温度センサ36で検知する熱交換器33の温度が所定温度以上となれば、循環路22を水が流れていないと判断し、例えば数秒または数十秒という所定時間内に循環ポンプ25の停止と動作とを複数回繰り返す。これにより、循環路22内には循環ポンプ25に貯湯タンク21内の水を呼び込む脈動が発生し、循環路22のいずれかの場所に空気が残っていても、貯湯タンク21内の水を循環ポンプ25内に呼び込んで循環路22内に送水でき、自動で空気抜きできる。
【００３４】
空気抜き動作後には循環ポンプ25を動作させ、温度センサ36で検知する熱交換器33の温度が所定温度以上か否か、つまり循環路22を水が流れているか否かを間接的に確認する。
【００３５】
循環路22内を水が流れると、熱交換器33での高温の冷媒と水との熱交換が実施されるので、熱交換器33の温度は所定温度以上には上昇しない。
【００３６】
温度センサ36で検知する熱交換器33の温度が所定温度以内であれば、循環路22を水が流れていると判断し、循環ポンプ25を通常の沸上運転に対応した動作に切り換える。
【００３７】
空気抜き動作によって循環路22内の空気は、貯湯タンク21に送り込まれ、貯湯タンク21の上部に溜まる。そして、沸上運転の経過により、貯湯タンク21の上部に設けた逃し弁27から、沸上動作で発生する湯水の膨張分とともに、貯湯タンク21の上部に溜まる空気を貯湯タンク21外に排出できる。
【００３８】
なお、第１の空気抜き機能と第２の空気抜き機能との両方を備えることにより、仮に第１の空気抜き機能による空気抜きが十分でなかったとしても、第２の空気抜き機能によって確実に空気抜きできる。
【００３９】
また、熱交換器33の温度を検知する温度センサ36は、循環ポンプ25の故障などを検知するために給湯装置11では通常備えているため、この温度センサ36を兼用することにより、特別なセンサなどが必要なく、構造を簡素化できる。
【００４０】
なお、循環路22を湯水が流れているか否かを検知する検知手段は、熱交換器33の温度から間接的に検知する例に限らず、循環路22における熱交換器33からの吐出側の湯の温度から間接的に検知する例、循環路22内に流量センサを設けて直接検知する例でもよい。
【００４１】
次に、図３に第２の実施の形態を示す。
【００４２】
給湯装置11は、貯湯タンクユニット12、ヒートポンプユニット13、貯湯用熱交換ユニット51、室内などに設置されるエアコンの室内ユニット52を備え、貯湯タンク21の沸上運転に加え、エアコン運転の冷房運転および暖房運転が可能になっている。
【００４３】
ヒートポンプユニット13の冷媒回路31には、圧縮機32、凝縮器として機能する貯湯用熱交換ユニット51の熱交換器33および室内ユニット52の熱交換器53、膨張弁34、蒸発器35、沸上運転および暖房運転と冷房運転とでサイクルを切り換える四方弁54などが配設されている。
【００４４】
貯湯用の熱交換器33およびエアコン用の熱交換器53は、冷媒回路31に対して並列に接続される貯湯用回路部55およびエアコン用回路部56にそれぞれ配設されている。各回路部55，56には、二方弁57，58および膨張弁59，60を備え、二方弁57，58の切り換えで各回路部55，56を冷媒回路31に対して接続、遮断できるようにしている。
【００４５】
貯湯用回路部55には、沸上運転時に余分な冷媒を貯留するバッファとして機能するマフラー61が配設されている。
【００４６】
次に、第２の実施の形態の給湯装置11の動作を説明する。
【００４７】
まず、沸上運転時には、貯湯用回路部55の二方弁57を開くとともにエアコン用回路部56の二方弁58を閉じて貯湯用回路部55を冷媒回路31に接続し、四方弁54の切り換えにより、実線矢印ａに示すように、圧縮機32、四方弁54、二方弁57、貯湯用の熱交換器33、マフラー61、膨張弁59、膨張弁34、蒸発器35の順に冷媒が循環するサイクルとし、ヒートポンプユニット13を動作させる。
【００４８】
ヒートポンプユニット13の動作中において、循環路22の循環ポンプ25を駆動し、貯湯タンク21の下部から配管23を通じて取り出した水をヒートポンプユニット13との熱交換器33に送り、この熱交換器33で冷媒回路31内の高温の冷媒と循環路22内の水との熱交換によって循環路22内の水を所定の沸上温度に沸き上げ、この沸き上げた湯は配管24を通じて貯湯タンク21の上部に送り、貯湯タンク21の上部から下部へ向かって湯を順に貯湯する。
【００４９】
そして、この第２の実施の形態の給湯装置11においても、上述した第１の実施の形態の給湯装置11と同様に、第１の空気抜き機能および第２の空気抜き機能を備え、循環路22のいずれかの場所に空気が残っていても、貯湯タンク21内の水を循環ポンプ25内に呼び込んで循環路22内に送水でき、自動で空気抜きできる。この空気抜き動作によって循環路22内の空気は、貯湯タンク21に送り込まれ、貯湯タンク21の上部に溜まり、沸上運転の経過により、図示していないが、貯湯タンク21の上部に設けた逃し弁27から、沸上動作で発生する湯水の膨張分とともに、貯湯タンク21の上部に溜まる空気を貯湯タンク21外に排出できる。
【００５０】
また、暖房運転時には、貯湯用回路部55の二方弁57を閉じるとともにエアコン用回路部56の二方弁58を開いてエアコン用回路部56を冷媒回路31に接続し、四方弁54の切り換えにより、１点鎖線矢印ｂに示すように、圧縮機32、四方弁54、二方弁58、エアコン用の熱交換器53、膨張弁60、膨張弁34、蒸発器35の順に冷媒が循環するサイクルとし、ヒートポンプユニット13を動作させる。
【００５１】
ヒートポンプユニット13の動作により、高温の冷媒が室内ユニット52の熱交換器53に送り込まれ、この熱交換器53で高温の冷媒と室内の空気とを熱交換し、室内を暖房する。
【００５２】
また、冷房運転時には、貯湯用回路部55の二方弁57を閉じるとともにエアコン用回路部56の二方弁58を開いてエアコン用回路部56を冷媒回路31に接続し、四方弁54の切り換えにより、破線鎖線矢印ｃに示すように、圧縮機32、四方弁54、蒸発器35、膨張弁34、膨張弁60、エアコン用の熱交換器53、二方弁58の順に冷媒が循環するサイクルとし、ヒートポンプユニット13を動作させる。
【００５３】
ヒートポンプユニット13の動作により、低温の冷媒が室内ユニット52の熱交換器53に送り込まれ、この熱交換器53で低温の冷媒と室内の空気とを熱交換し、室内を冷房する。
【００５４】
また、沸上運転とエアコン運転とでは冷媒量に差があり、その差があるままでは不安定になる場合があるが、マフラー61によって余分な冷媒を貯留することにより、冷媒量に差を調整することができ、各運転を安定させることができる。
【００５５】
なお、貯湯タンク21内にヒータを設置し、エアコン運転時にヒータに通電して沸上運転を行なうことにより、併用運転ができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す給湯装置の構成図である。
【図２】同上給湯装置のブロック図である。
【図３】第２の実施の形態を示す給湯装置の構成図である。
【符号の説明】
【００５７】
11    給湯装置
13    ヒートポンプユニット
21    貯湯タンク
22    循環路
27    逃し弁
41    制御部
42    検知手段
【図１】
2007010297.tif 000003
【図２】
2007010297.tif 000004
【図３】
2007010297.tif 000005