JP5304602B2 - 給湯装置およびその制御方法 - Google Patents
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Description
加熱手段(20)によって沸き上げられた湯を貯めると共に、貯めた湯を出湯部へ出湯する貯湯タンク(10)と、
貯湯タンク(10)の下部に接続されて、貯湯タンク(10)内に給湯水を供給する給水管(11)と、
一端が貯湯タンク(10)の下部に接続され、他端が大気開放されて、貯湯タンク(10)内の湯水を排水する排水管(16)と、
排水管(16)の途中部位から分岐して、貯湯タンク(10)の上部に接続される吸排気管(17)と、
排水管(16)から吸排気管(17)が分岐する分岐部位に設けられて、排水管(16)の貯湯タンク(10)側、排水管(16)の大気開放側、および吸排気管(17)側をそれぞれ開閉可能とする三方弁(18)と、
三方弁(18)の三方の開閉を制御する制御装置(30)とを備えることを特徴としている。
排水管の断面積={1/2g×貯湯タンクの容量×貯湯タンクの水平断面積/(所定排水時間)2}1/2
ただし、gは重力加速度である。
自動給水運転において、検出手段(17a)による給湯水の流通検出をもって、給水が完了したものと判定することを特徴としている。
自動排水運転の実行の前に、開閉弁(11e)を閉じ、自動給水運転の実行の前に開閉弁(11e)を開くことを特徴としている。
第1実施形態おける給湯装置について図1〜図8を用いて説明する。尚、図1はヒートポンプユニット20を用いた給湯装置100Aの全体構成を示す模式図、図2は自動排水運転実行時の処理を示すフローチャート、図3は自動排水運転実行時の湯水および空気の流れ方向を示す模式図、図4は貯湯タンク上部から空気を吸入させた場合の排水流量の変化を示すグラフ、図5は貯湯タンク上部から空気を吸入させない場合の排水流量の変化を示すグラフ、図6は本実施形態における排水流量の変化を示すグラフ、図7は自動給水運転実行時の処理を示すフローチャート、図8は自動給水運転実行時の給湯水および空気の流れ方向を示す模式図である。
排水管断面積={1/2g×貯湯タンク容量×貯湯タンク水平断面積/(所定排水時間)2}1/2
ただし、gは重力加速度である。
排水時間=貯湯タンク容量/(排水速度×排水管断面積)
また、数式2中の排水速度は、以下の数式3によって算出される。
排水速度=(2g×貯湯タンク内水位)1/2
また、数式3中の貯湯タンク内水位は、以下の数式4によって算出される。
貯湯タンク内水位=貯湯タンク容量/貯湯タンク水平断面積)
よって、数式2に数式3、数式4を代入し、排水管断面積で整理することで数式1が得られるのである。この数式1は、排水管断面積は、貯湯タンク10の仕様(容積、水平断面積)に比例し、排水時間に反比例することを示している。特に、排水に必要とされる時間を所定時間内に収めたい場合に、その時間を所定排水時間として定めて、貯湯タンク10の仕様と併せて、排水管16の排水管断面積を定めることで、効果的な排水を可能とすることができるのである。
制御装置30は、図示しないヒートポンプ用制御装置に対して、深夜時間帯(例えば23時から翌日の7時)に安価な深夜電力を用いてヒートポンプユニット20(ヒートポンプサイクルおよび給水ポンプ)の作動指示をし、翌日用の湯の沸き上げを行う。つまり、制御装置30は、貯湯タンク10内の下部側の給湯水を循環回路21に循環させ、ヒートポンプユニット20で加熱して、生成された高温の湯を吸入口10dから貯湯タンク10の上部側に貯めていく。
昼間の台所や洗面所での湯の使用時には、制御装置30は、ユーザによって操作盤31の給湯設定温度スイッチから入力設定される設定温度と一致するように、混合弁13aの弁開度を調節して、貯湯タンク10の導出口10bから取出される高温取出し管12の高温の湯と分岐給水管11cから供給される給湯水とを混合して、温度調節した湯として給湯用配管14から給湯水栓へ供給する。
ユーザが長期間にわたって給湯装置100Aを使用しない場合には、例えば冬季であるとタンク内の凍結を防止するため、あるいはタンク内の腐敗を防止するために、貯湯タンク10内の湯水を排出する必要が生ずる。このような場合には、ユーザは、手動操作によってまず元栓11aを閉状態にし、操作盤31の排水スイッチにて排水処理の入力を行う。
上記自動排水運転を行った後に、ユーザが再び給湯装置100Aを使用する場合には、まず、貯湯タンク10内を給湯水で満水にする必要がある。このような場合には、ユーザは、手動操作によってまず元栓11aを開状態にし、操作盤31の給水スイッチにて給水処理の入力を行う。上記のように、ユーザが元栓11aを開状態とすることで、給湯水が給水管11を通して給排水口10aから貯湯タンク10内に流入していく。
本発明の第2実施形態を図9、図10に示す。第2実施形態の給湯装置100Bは、上記第1実施形態に対して、吸排気管17に検出手段としてのフローセンサ17aを設けたものである。フローセンサ17aは、吸排気管17内で給湯水の流れが発生すると、その流れが発生していることを検出して、図10に示すように検出信号を制御装置30に出力する。
本発明の第3実施形態を図11〜図13に示す。第3実施形態の給湯装置100Cは、上記第1実施形態に対して、給水管11に開閉手段としての開閉弁11eを設けたものである。開閉弁11eは、図11に示すように制御装置30によって開閉制御されて、給水管11を開閉する弁であり、給水管11において減圧弁11bの貯湯タンク10側に設けられている。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
10 貯湯タンク
11 給水管
11e 開閉弁
16 排水管
17 吸排気管
17a フローセンサ(検出手段)
18 三方弁
20 ヒートポンプユニット(加熱手段)
30 制御装置
Claims (10)
- 加熱手段(20)によって沸き上げられた湯を貯めると共に、貯めた湯を出湯部へ出湯する貯湯タンク(10)と、
前記貯湯タンク(10)の下部に接続されて、前記貯湯タンク(10)内に給湯水を供給する給水管(11)と、
一端が前記貯湯タンク(10)の下部に接続され、他端が大気開放されて、前記貯湯タンク(10)内の湯水を排水する排水管(16)と、
前記排水管(16)の途中部位から分岐して、前記貯湯タンク(10)の上部に接続される吸排気管(17)と、
前記排水管(16)から前記吸排気管(17)が分岐する分岐部位に設けられて、前記排水管(16)の前記貯湯タンク(10)側、前記排水管(16)の前記大気開放側、および前記吸排気管(17)側をそれぞれ開閉可能とする三方弁(18)と、
前記三方弁(18)の三方の開閉を制御する制御装置(30)とを備えることを特徴とする給湯装置。 - 前記排水管(16)の長手方向に交差する断面の面積は、排水に必要とされる時間が所定排水時間となるように、以下の数式1に基づいて決定されたことを特徴とする請求項1に記載の給湯装置。
(数式1)
前記排水管の断面積={1/2g×前記貯湯タンクの容量×前記貯湯タンクの水平断面積/(前記所定排水時間)2}1/2
ただし、gは重力加速度である。 - 前記吸排気管(17)には、内部に前記給湯水が流通すると、その流通状態を検出すると共に、検出信号を前記制御装置(30)に出力する検出手段(17a)が設けられたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の給湯装置。
- 前記給水管(11)には、前記制御装置(30)によって開閉制御される開閉弁(11e)が設けられたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載の給湯装置。
- 前記制御装置(30)は、前記貯湯タンク(10)内への湯の沸き上げ、および前記貯湯タンク(10)からの出湯を制御する給湯用制御装置(30)に組み込まれたことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載の給湯装置。
- 加熱手段(20)によって沸き上げられた湯を貯めると共に、貯めた湯を出湯部へ出湯する貯湯タンク(10)と、
前記貯湯タンク(10)の下部に接続されて、前記貯湯タンク(10)内に給湯水を供給する給水管(11)と、
一端が前記貯湯タンク(10)の下部に接続され、他端が大気開放されて、前記貯湯タンク(10)内の湯水を排水する排水管(16)と、
前記排水管(16)の途中部位から分岐して、前記貯湯タンク(10)の上部に接続される吸排気管(17)と、
前記排水管(16)から前記吸排気管(17)が分岐する分岐部位に設けられた三方弁(18)とを備える給湯装置の制御方法であって、
前記給水管(11)からの前記給湯水の供給が停止された後、前記貯湯タンク(10)内の前記湯水を排水する自動排水運転において、前記三方弁(18)によって、前記排水管(16)の前記貯湯タンク(10)側と前記排水管(10)の前記大気開放側とが接続される第1接続状態と、前記排水管(16)の前記大気側と前記吸排気管(17)とが接続される第2接続状態とを繰り返し形成し、
前記給水管(16)からの前記給湯水の供給が行われるようにした後、前記貯湯タンク(10)内に前記給湯水を供給する自動給水運転において、前記三方弁(18)によって、前記第2接続状態を形成することを特徴とする給湯装置の制御方法。 - 前記自動排水運転において、予め定めた第1所定時間の経過をもって、前記排水が完了したものと判定することを特徴とする請求項6に記載の給湯装置の制御方法。
- 前記自動給水運転において、予め定めた第2所定時間の経過をもって、前記給水が完了したものと判定することを特徴とする請求項6または請求項7に記載の給湯装置の制御方法。
- 前記吸排気管(17)には、内部に前記給湯水が流通すると、その流通状態を検出する検出手段(17a)が設けられ、
前記自動給水運転において、前記検出手段(17a)による前記給湯水の流通検出をもって、前記給水が完了したものと判定することを特徴とする請求項6または請求項7に記載の給湯装置の制御方法。 - 前記給水管(11)には、この給水管(11)を開閉する開閉弁(11e)が設けられており、
前記自動排水運転の実行の前に、前記開閉弁(11e)を閉じ、前記自動給水運転の実行の前に前記開閉弁(11e)を開くことを特徴とする請求項6〜請求項9のいずれか1つに記載の給湯装置の制御方法。
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