(57)【要約】【課題】使用時間帯において貯湯タンク内の湯が不足することを抑制することの可能なヒートポンプ式給湯器を提供する。【解決手段】所定時間帯に所定の設定温度（例えば８０℃）の湯を貯湯タンク内に貯める沸き上げ運転と、貯湯タンク内の湯が使用時間帯に所定の残量（例えば５０リットル）以下になった場合に所定量（例えば５０リットル）の湯を沸き増しする沸き増し運転とを行うヒートポンプ式給湯器において、前記沸き増し運転を、前記沸き上げ運転の設定温度よりも低い設定温度（例えば６５℃）で行う制御部３０を備えた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定時間帯に所定の設定温度の湯を貯湯タンク内に貯める沸き上げ運転と、貯湯タンク内の湯が所定の使用時間帯に所定の残量以下になった場合に所定量の湯を沸き増しする沸き増し運転とを行うヒートポンプ式給湯器において、
前記沸き増し運転を、前記沸き上げ運転の設定温度よりも低い設定温度で行う制御手段を備えた
ことを特徴とするヒートポンプ式給湯器。
【請求項２】
外気温度を検出する外気温度検出手段を備え、
前記制御手段は、
外気温度検出手段によって検出された外気温度が所定温度よりも低い場合に、沸き上げ運転の設定温度よりも低い設定温度で沸き増し運転を行う
ことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ式給湯器。
【請求項３】
前記制御手段は、
沸き上げ運転の設定温度よりも低い所定の温度を設定温度として沸き増し運転を行う
ことを特徴とする請求項１または２記載のヒートポンプ式給湯器。
【請求項４】
前記制御手段は、
沸き上げ運転の設定温度よりも所定温度だけ低い温度を設定温度として沸き増し運転を行う
ことを特徴とする請求項１または２記載のヒートポンプ式給湯器。
【請求項５】
所定時間帯に所定の設定温度の湯を貯湯タンク内に貯める沸き上げ運転と、貯湯タンク内の湯が所定の使用時間帯に所定の第１の残量以下になる毎に、所定量の湯を沸き増しする第１の沸き増し運転と、第１の沸き増し運転の運転回数が所定回数に達したときに貯湯タンク内の湯が第１の残量よりも少ない所定の第２の残量以下になった場合に所定量の湯を沸き増しする第２の沸き増し運転とを行うヒートポンプ式給湯器において、
前記第２の沸き増し運転を、前記沸き上げ運転の設定温度よりも低い設定温度で行う制御手段を備えた
ことを特徴とするヒートポンプ式給湯器。
【請求項６】
外気温度を検出する外気温度検出手段を備え、
前記制御手段は、
外気温度検出手段によって検出された外気温度が所定温度よりも低い場合に、沸き上げ運転の設定温度よりも低い設定温度で第２の沸き増し運転を行う
ことを特徴とする請求項５記載のヒートポンプ式給湯器。
【請求項７】
前記制御手段は、
沸き上げ運転の設定温度よりも低い所定の温度を設定温度として第２の沸き増し運転を行う
ことを特徴とする請求項５または６記載のヒートポンプ式給湯器。
【請求項８】
前記制御手段は、
沸き上げ運転の設定温度よりも所定温度だけ低い温度を設定温度として第２の沸き増し運転を行う
ことを特徴とする請求項５または６記載のヒートポンプ式給湯器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばヒートポンプユニットによって貯湯タンク内の温水を設定温度に加熱することが可能なヒートポンプ式給湯器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のヒートポンプ式給湯器として、夜間の所定時間帯に所定の設定温度の湯を貯湯タンク内に貯める沸き上げ運転と、貯湯タンク内の湯が昼間の使用時間帯に所定の残量以下になった場合に所定量の湯を沸き増しする沸き増し運転とを行うものが知られている。
【０００３】
このヒートポンプ式給湯器では、湯を沸かすために必要な電力の使用料を低減させるために、夜間の所定時間帯に沸き上げ運転を行うようになっており、昼間の使用時間帯に貯湯タンク内の湯が使用されて所定の残量以下になる毎に、沸き増し運転を行って所定量の湯を補充するようになっている。
【特許文献１】特開２００２−１４７８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来例では、沸き上げ運転時の設定温度と沸き増し運転時の設定温度が等しいことから、設定温度が高く設定されている場合には、ヒートポンプユニットが効率の悪い沸き増し運転を行うことになり、貯湯タンク内に湯を補充するのに時間がかかっていた。これにより、例えば寒い時期の昼間に湯の使用量が増大した場合には、沸き増し運転を行っている間に貯湯タンク内の湯が不足するおそれがあった。
【０００５】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、使用時間帯において貯湯タンク内の湯が不足することを抑制することの可能なヒートポンプ式給湯器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記目的を達成するために、所定時間帯に所定の設定温度の湯を貯湯タンク内に貯める沸き上げ運転と、貯湯タンク内の湯が所定の使用時間帯に所定の残量以下になった場合に所定量の湯を沸き増しする沸き増し運転とを行うヒートポンプ式給湯器において、前記沸き増し運転を、前記沸き上げ運転の設定温度よりも低い設定温度で行う制御手段を備えている。
【０００７】
これにより、沸き増し運転が行われるときには沸き上げ運転時の設定温度よりも低い温度の湯が沸き増しされることから、沸き増し運転を行う場合には、沸き上げ運転時における設定温度の湯を貯湯タンク内に貯める場合よりも短時間で湯を貯めることが可能になる。
【０００８】
また、本発明は、前記目的を達成するために、所定時間帯に所定の設定温度の湯を貯湯タンク内に貯める沸き上げ運転と、貯湯タンク内の湯が所定の使用時間帯に所定の第１の残量以下になる毎に、所定量の湯を沸き増しする第１の沸き増し運転と、第１の沸き増し運転の運転回数が所定回数に達したときに貯湯タンク内の湯が第１の残量よりも少ない所定の第２の残量以下になった場合に所定量の湯を沸き増しする第２の沸き増し運転とを行うヒートポンプ式給湯器において、前記第２の沸き増し運転を、前記沸き上げ運転の設定温度よりも低い設定温度で行う制御手段を備えている。
【０００９】
これにより、第２の沸き増し運転が行われるときには沸き上げ運転時の設定温度よりも低い温度の湯が沸き増しされることから、第２の沸き増し運転を行う場合には、沸き上げ運転時における設定温度の湯を貯湯タンク内に貯める場合よりも短時間で湯を貯めることが可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、沸き増し運転を行う場合には、沸き上げ運転時における設定温度の湯を貯湯タンク内に貯める場合よりも短時間で湯を貯めることができるので、昼間の使用時間帯に貯湯タンク内の湯の残量が少なくなった場合でも湯の残量を速やかに増加させることができ、貯湯タンク内の湯が不足することを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１乃至図５は本発明の一実施形態を示すもので、図１はヒートポンプ式給湯器の概略構成図、図２はヒートポンプ式給湯器の制御系構成を示すブロック図、図３は運転テーブルの一例を示す図、図４及び図５は昼間の使用時間帯における制御部の動作を説明するフロー図である。
【００１２】
まず、図１及び図２を参照して本実施形態のヒートポンプ式給湯器の構成を説明する。
【００１３】
本実施形態のヒートポンプ式給湯器は、所定時間帯に所定の設定温度の湯を貯湯タンク２２内に貯める沸き上げ運転と、貯湯タンク２２内の湯が所定の使用時間帯に所定の残量以下になった場合に所定量の湯を沸き増しする沸き増し運転とを行うものであり、電力の使用料が低く設定されている時間帯（例えば深夜）に沸き上げ運転を行うことにより、運用コストを低減することが可能になっている。なお、沸き増し運転及び沸き増し運転を行う時間帯については、任意に設定することが可能である。
【００１４】
また、ヒートポンプ式給湯器は、ヒートポンプユニット１０と、貯湯タンクユニット２０と、制御部３０と、記憶部３１と、外気温度センサ３２とを備えており、ヒートポンプユニット１０は、ＣＯ２等の冷媒を封入した冷媒管１１を介して圧縮機１２、水熱交換器１３、減圧弁１４及び熱交換器１５を順次接続して構成される冷媒回路を備えている。さらに、ヒートポンプユニット１０は、被制御装置としての圧縮機１２、温度センサ１３ａ、減圧弁１４及び送風ファン１６を備えており、これらの各被制御装置は、制御部３０によって制御される。
【００１５】
圧縮機１２は駆動源としてモータ（図示省略）を有し、回転数が可変制御される周知の構成からなり、冷媒を加圧して冷媒回路を循環させている。
【００１６】
水熱交換器１３は圧縮機１２から吐出され冷媒管１１を流れる高温高圧の冷媒と、後述の循環管２１を流れる温水との熱交換を行っている。これにより、水熱交換器１３は凝縮器として機能し、後述の循環管２１を流れる温水が加熱される。また、水熱交換器１３には、熱交換された循環管２１の温水の温度を検出する温度センサ１３ａが設けられており、温度センサ１３ａは、検出した温度を表す信号を制御部３０に送信する。
【００１７】
減圧弁１４は周知の電動弁であり、水熱交換器１３によって熱を奪われた冷媒を減圧して低温低圧にしている。
【００１８】
熱交換器１５は減圧弁１４から流入された冷媒と送風ファン１６によって吸引した外部の空気との熱交換を行い、冷媒管１１を介して圧縮機１２へ冷媒を流出させている。これにより、熱交換器１５は蒸発器として機能し、冷媒が加熱される。また、送風ファン１６は、周知のモータ（図示省略）を駆動源として有しており、モータの回転数、即ち送風ファン１６の回転数に応じたパルス信号が制御部３０に送信されるようになっている。
【００１９】
貯湯タンクユニット２０は、循環管２１を介して貯湯タンク２２、循環ポンプ２３及び前述の水熱交換器１３を順次接続して構成される循環回路２４と、給水管２５、給湯管２６とを備えている。また、貯湯タンクユニット２０は、被制御装置としての複数の温度センサ２２ｅ、循環ポンプ２３、混合弁２７、流量計２８及び温度計２９を備えており、これらの各被制御装置は、制御部３０によって制御される。
【００２０】
貯湯タンク２２は、上部に循環入口２２ａ及び出湯口２２ｂを、下部に循環出口２２ｃ及び入水口２２ｄを備えており、外部の水源（図示省略）から給水管２５及び入水口２２ｄを介して常温の水が必要に応じて供給されるようになっている。また、貯湯タンク２２には、複数の温度センサ２２ｅが上下方向に間隔をあけて設けられており、それぞれ設置位置における貯湯タンク２０内の温水の温度を検出している。これにより、設定温度を検出している温度センサ２２ｅの設置位置から貯湯タンク２０内の所定温度の温水量と常温の温水量とが分かる。
【００２１】
循環ポンプ２３は循環出口２２ｃから流出した温水を加圧し、循環回路２４を循環させて循環入口２２ａから流入させている。これにより、貯湯タンク２２の下部から流出した温水がヒートポンプユニット１０の水熱交換器１３によって加熱され、貯湯タンク２２の上部から設定温度の温水が貯えられる。また、循環ポンプ２３は、周知のモータ（図示省略）を駆動源として有しており、モータの回転数に応じたパルス信号が貯湯タンクユニット制御部３２に送信されるようになっている。
【００２２】
混合弁２７は周知のステッピングモータ（図示省略）を駆動源として用いており、制御部３０からパルス信号を受信すると、弁体を回転させて開度を制御することにより、貯湯タンク２２内の湯と給水管２５の温水とを混合して所定の湯温に調整する。また、混合弁２７は、弁体が所定の位置に達したことが、混合弁２７に設けられたホールＩＣ素子やマイクロスイッチ等により検知されると、所定の基点位置検出信号を制御部３０に送信する。一方、制御部３０は、混合弁２７から受信した基点位置検出信号に基づき弁体の基点位置の確認処理を行うとともに、弁体の開度ずれを補正することが可能になる。この場合、制御部３０は、基点位置検出信号を受信した際の弁体の開度を基点位置として、弁体を任意の開度に調整するためのパルス信号を混合弁２７に送信することにより、弁体の開度が制御される。
【００２３】
貯湯タンク２２に貯えられた温水は、要求に応じて出湯口２２ｂから給湯管２６を介して外部に供給されるようになっており、給湯管２６に設けられた流量計２８及び温度計２９は混合弁２７から流出する温水の流量及び温度をそれぞれ検出している。
【００２４】
制御部３０はＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びタイマ回路等を備えたコンピュータからなり、後述の記憶部３１に記憶されている各被制御装置の制御データ３１ａを用いてヒートポンプユニット１０及び貯湯タンクユニット２０の被制御装置を制御する。
【００２５】
記憶部３１は、ＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能な記憶素子であり、制御データ３１ａと、運転テーブル３１ｂとが記憶されている。運転テーブル３１ｂには、図３に示すように、夜間の沸き上げ運転時に貯湯タンク２２内に貯められる湯の設定温度を表す温度レベルと、昼間の使用時間帯に貯湯タンク２２内の湯が第１の残量（例えば１００リットル）になったときに行われる第１の沸き増し運転（使用沸き増し運転）の運転回数と、貯湯タンク２２内の湯が第１の残量よりも少ない第２の残量（例えば５０リットル）になったときに行われる第２の沸き増し運転（湯切れ沸き増し運転）とが、１から１２までの運転レベル毎に設定されている。
【００２６】
制御部３０は、設定された運転レベル及び温度レベルに基づき沸き上げ運転、使用沸き増し運転及び湯切れ沸き増し運転を行うようになっており、例えば運転レベル及び温度レベルがそれぞれ４及び７０に設定されている場合には、沸き上げ運転時に７０℃の湯を貯湯タンク２２内に貯めるとともに、昼間の使用時間帯に貯湯タンク２２内の湯の残量が５０リットル以下になると、湯切れ沸き増し運転を行う。
【００２７】
また、運転レベル及び温度レベルがそれぞれ７及び８０に設定されている場合には、制御部３０は、沸き上げ運転時に８０℃の湯を貯湯タンク２２内に貯めるとともに、昼間の使用時間帯に貯湯タンク２２内の湯の残量が１００リットル以下になると、使用沸き増し運転を１回行う。そして、制御部３０は、使用沸き増し運転終了後に貯湯タンク２２内の湯の残量が５０リットル以下になると、湯切れ沸き増し運転を行う。なお、使用沸き増し運転及び湯切れ沸き増し運転の詳細については後述する。
【００２８】
外気温度センサ３２は周知の温度センサであり、外気温度を検出するとともに、検出された外気温度を表す信号を制御部３０に送信する。
【００２９】
以上のように構成されたヒートポンプ式給湯器において、制御部３０は、所定時間帯（例えば２３時から翌日の７時まで）に記憶部３１の運転テーブル３１ｂを読出し、事前に設定された運転レベル及び温度レベルに基づき沸き上げ運転を行う。ここで、制御部３０は、所定の使用時間帯（例えば７時から２３時まで）に湯切れ沸き増し運転を行った場合に、事前に設定された運転レベル及び温度レベルをそれぞれ一つずつ増加させて沸き上げ運転を行う。例えば運転レベル及び温度レベルがそれぞれ６及び７５に設定されており、使用時間帯に湯切れ沸き増し運転が行われた場合には、制御部３０は、運転レベル及び温度レベルをそれぞれ７及び８０に設定して沸き上げ運転を行う。
【００３０】
次に、沸き上げ運転の内容について説明する。まず、制御部３０は、圧縮機１２、減圧弁１４、送風ファン１６及び循環ポンプ２３を起動して貯湯タンク２２内の温水の加熱を開始する。そして、制御部３０は、各温度センサ２２ｅから入力される温度データに基づき貯湯タンク２２内の湯の温度が温度レベル（例えば８０℃）に達したか否かを判別し、温度レベルの温水で貯湯タンク２２内が満たされたときに、圧縮機１２、減圧弁１４、送風ファン１６及び循環ポンプ２３を停止させて貯湯タンク２２内の温水の加熱を終了する。これにより、沸き上げ運転が終了する。なお、運転レベル及び温度レベルは、制御部３０のＲＡＭに保持される。
【００３１】
次いで、使用時間帯における制御部３０の動作について図４及び図５を参照して説明する。まず、運転レベルがレベル１からレベル６までの間に設定されている場合の制御部３０の動作について図４を参照して説明する。制御部３０は、各温度センサ２２ｅから受信した信号に基づいて、貯湯タンク２２内に貯められた設定温度の湯の残量を判別し、残量が５０リットル以下であって（ステップＳ１）、且つ外気温度センサ３２によって検出された外気温度が所定温度（例えば１０℃）以下の場合に（ステップＳ２）、沸き上げ運転の設定温度（例えば８０℃）よりも低い温度（例えば６５℃）を設定温度とし（ステップＳ３）、該設定温度（６５℃）の湯を所定量（例えば５０リットル）沸き増しする湯切れ沸き増し運転を行う（ステップＳ４）。
【００３２】
また、制御部３０は、ステップＳ２において検出された外気温度が所定温度（例えば１０℃）よりも高い場合に、沸き上げ運転時の設定温度（例えば８０℃）と同じ設定温度で湯切れ沸き増し運転を行う。
【００３３】
次に、運転レベルが７から１２までの間に設定されている場合の制御部３０の動作について図５を参照して説明する。
【００３４】
制御部３０は、各温度センサ２２ｅから受信した信号に基づいて、貯湯タンク２２内に貯められた設定温度の湯の残量を判別し、残量が１００リットル以下となった場合に（ステップＳ１１）、使用沸き増し運転の運転回数が所定回数に達したか否かを判別する（ステップＳ１２）。例えば、運用レベルが９の場合には、図３に示すように、一つの使用時間帯につき使用沸き増し運転を３回行うことができる。制御部３０は、使用沸き増し運転の運転回数が所定回数に達していない場合に、後述の使用沸き増し運転を行い（ステップＳ１３〜Ｓ１５）、使用沸き増し運転の運転回数を一つ増加させる（ステップＳ１６）。そして、制御部３０は、ステップＳ１１の処理に移行する。
【００３５】
ここで、使用沸き増し運転について説明すると、制御部３０は、外気温度センサ３２によって検出された外気温度が所定温度（例えば１０℃）以下の場合に、沸き上げ運転の設定温度（例えば８０℃）よりも低い温度（例えば６５℃）を設定温度とし（ステップＳ１４）、該設定温度（６５℃）の湯を所定量（例えば５０リットル）沸き増しする使用沸き増し運転を行う（ステップＳ１５）。
【００３６】
また、制御部３０は、ステップＳ１３において検出された外気温度が所定温度（例えば１０℃）よりも高い場合に、沸き上げ運転時の設定温度（例えば８０℃）と同じ設定温度で使用沸き増し運転を行う。
【００３７】
さらに、ステップＳ１２において使用沸き増し運転の運転回数が所定回数に達している場合には、制御部３０は、各温度センサ２２ｅから受信した信号に基づいて、貯湯タンク２２内に貯められた設定温度の湯の残量を判別し、残量が５０リットル以下となった場合に（ステップＳ１７）、湯切れ沸き増し運転を行う（ステップＳ１８〜Ｓ２０）。そして、制御部３０は、ステップＳ１１の処理に移行する。ここで、ステップＳ１８〜Ｓ２０の処理内容は、前述のステップＳ２〜Ｓ４の処理内容と同様である。
【００３８】
なお、上記フローでは、沸き上げ運転の設定温度（例えば８０℃）よりも低い所定の温度（例えば６５℃）を設定温度として使用沸き増し運転及び湯切れ沸き増し運転を行っているが、沸き上げ運転の設定温度よりも所定温度（例えば１０℃）だけ低い温度を設定温度として使用沸き増し運転及び湯切れ沸き増し運転を行うようにしてもよい。
【００３９】
また、使用沸き増し運転の運転回数は、昼間の使用時間帯を経過したときに０に初期化される。
【００４０】
このようにして、使用沸き増し運転及び湯切れ沸き増し運転が行われるときには沸き上げ運転時の設定温度よりも低い温度の湯が沸き増しされることから、沸き増し運転を行う場合には、沸き上げ運転時における設定温度の湯を貯湯タンク２２内に貯める場合よりも短時間で湯を貯めることが可能になる。
【００４１】
このように、本実施形態のヒートポンプ式給湯器によれば、沸き増し運転を行う場合には、沸き上げ運転時における設定温度の湯を貯湯タンク２２内に貯める場合よりも短時間で湯を貯めることができるので、使用時間帯に貯湯タンク２２内の湯の残量が少なくなった場合でも湯の残量を速やかに増加させることができ、貯湯タンク２２内の湯が不足することを抑制することができる。
【００４２】
また、制御部３０は、貯湯タンク２２内の湯が１００リットル以下になる毎に所定量（５０リットル）の湯を沸き増しする使用沸き増し運転を行うとともに、使用沸き増し運転の運転回数が所定回数に達したときに貯湯タンク２２内の湯の残量が５０リットル以下になった場合に、沸き上げ運転の設定温度よりも低い設定温度の湯を所定量（５０リットル）沸き増しする第２の沸き増し運転を行うので、貯湯タンク２２内の湯の残量に応じて湯を段階的に補充することができる。
【００４３】
さらに、外気温度を検出する外気温度センサ３２を備え、制御部３０は、外気温度センサ３２によって検出された外気温度が所定温度よりも低い場合に、沸き上げ運転の設定温度よりも低い設定温度で湯切れ沸き増し運転を行うので、例えば湯の使用量が増大する寒い時期には、低い設定温度の湯を短時間で補充することができ、貯湯タンク２２内の湯が不足することを抑制することができる。
【００４４】
さらにまた、制御部３０は、沸き上げ運転の設定温度よりも低い所定の温度を設定温度として沸き増し運転を行うので、沸き増し運転時の設定温度を一元化することができ、制御部３０の処理内容を簡素化することができる。
【００４５】
さらに、制御部３０は、沸き上げ運転の設定温度よりも所定温度だけ低い温度を設定温度として沸き増し運転を行うので、沸き上げ運転の設定温度に応じて沸き増し運転の設定温度を設定することができる。
【００４６】
なお、上記実施形態は本発明の具体例に過ぎず、本発明が上記実施形態のみに限定されるものではない。従って、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。
【００４７】
例えば、上記実施形態では、使用沸き増し運転及び湯切れ沸き増し運転の設定温度を沸き上げ運転の設定温度と等しくなるように設定していたが、湯切れ沸き増し運転の設定温度のみを、沸き上げ運転の設定温度よりも低くなるように設定してもよい。
【００４８】
これにより、湯切れ沸き増し運転が行われるときには沸き上げ運転時の設定温度よりも低い温度の湯が沸き増しされることから、湯切れ沸き増し運転を行う場合には、沸き上げ運転時における設定温度の湯を貯湯タンク２２内に貯める場合よりも短時間で湯を貯めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態を示すヒートポンプ式給湯器の概略構成図
【図２】ヒートポンプ式給湯器の制御系構成を示すブロック図
【図３】運転テーブルの一例を示す図
【図４】昼間の使用時間帯における制御部の動作を説明するフロー図
【図５】昼間の使用時間帯における制御部の動作を説明するフロー図
【符号の説明】
【００５０】
１０…ヒートポンプユニット、１２…圧縮機、１３ａ…温度センサ、１４…減圧弁、１６…送風ファン、２０…貯湯タンクユニット、２２…貯湯タンク、２２ｅ…複数の温度センサ、２３…循環ポンプ、２７…混合弁、２８…流量計、２９…温度計、３０…制御部、３１…記憶部、３１ｂ…運転テーブル、３２…外気温度センサ。
【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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