(57)【要約】【課題】高外気温時に沸き上げ運転を開始した途端に停止することのないヒートポンプ式給湯機を提供する。【解決手段】沸き上げ運転の開始が指示されたとき、外気温度検出手段２５の検出する外気温度が所定温度以上の場合には、流路切替手段１０をバイパス管９側に切り替えた状態で循環ポンプ８を所定時間駆動させ、その後に沸き上げ運転を開始するようにしたことで、夏場等の高外気温時に、往き管６、戻り管７に滞留する湯水が高温の外気や日光によって加熱された状態であっても、沸き上げ運転前に循環ポンプ８を所定時間駆動させ往き管６、戻り管７に滞留する湯水を循環させて貯湯タンク２内下部に戻し、往き管６、戻り管７内の湯水の温度を貯湯タンク２内下部の低温の湯水の温度とほぼ同一にして、加熱熱交換器４に流入する湯水の温度を低下させるので、沸き上げ運転の際には、沸き上げ運転を開始した途端に停止するという不具合を防止することができた。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段と、前記貯湯タンクの下部と前記ヒートポンプ式加熱手段内に収納された加熱熱交換器とを結ぶ往き管と、該往き管途中に設けられ湯水を循環させる循環ポンプと、前記加熱熱交換器で加熱された湯水を前記貯湯タンクの上部に戻す戻り管と、該戻り管から分岐し前記貯湯タンク下部に接続されるバイパス管と、前記戻り管を流通する湯水の流れを貯湯タンク上部側または前記バイパス管側に切り替える流路切替手段と、前記加熱熱交換器に流入する湯水の温度を検出する熱交入口温度検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを備え、前記循環ポンプを駆動させると共にヒートポンプ式加熱手段を動作させ貯湯タンク内の湯水を所望の温度に沸き上げる沸き上げ運転を行い、前記熱交入口温度検出手段の検出温度に基づいて前記沸き上げ運転を終了させるヒートポンプ式給湯機において、前記沸き上げ運転の開始が指示されたとき、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が所定温度以上の場合には、前記流路切替手段を前記バイパス管側に切り替えた状態で前記循環ポンプを所定時間駆動させ、その後に前記沸き上げ運転を開始するようにしたことを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、貯湯タンク内の湯水をヒートポンプ式加熱手段で所望の温度に沸き上げる沸き上げ運転を行うヒートポンプ式給湯機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機においては、図３に示すようなものがあった。１０１は湯水を貯湯する貯湯タンク１０２を備えた貯湯タンクユニット、１０３は貯湯タンク１０２内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段としてのヒートポンプユニット、１０４は前記ヒートポンプユニット１０３の加熱熱交換器としての水冷媒熱交換器、１０５はヒーポン循環回路で、貯湯タンク１０２の下部と水冷媒熱交換器１０４とを結び貯湯タンク１０２内の湯水を水冷媒熱交換器１０４に供給する往き管１０６と、水冷媒熱交換器１０４と貯湯タンク１０２上部とを結び水冷媒熱交換器１０４で加熱された湯水を貯湯タンク１０２上部に戻す戻り管１０７とから構成され、１０８は往き管１０６に設けられ貯湯タンク１０２の湯水をヒートポンプユニット１０３に循環させる循環ポンプである。
【０００３】
１０９は戻り管１０７の途中から分岐したバイパス管で、このバイパス管１０９はその一端が戻り管１０７の途中にバイパス切替弁１１０を介して接続され、他端が貯湯タンク１０２の下部に接続されている。前記バイパス切替弁１１０は、戻り管１０７を通過する湯水の流れを貯湯タンク１０２下部に戻すようにバイパス管１０９側に切り替えた状態と、貯湯タンク１０２上部に戻すように貯湯タンク１０２上部側に切り替えた状態とに設定可能である。また、１１１は水冷媒熱交換器１０４に流入する湯水の温度を検出する熱交入口温度センサ、１１２は貯湯タンク１０２の側面上下方向に複数個配置された貯湯温度センサである。
【０００４】
１１３は各種センサの入力を受けて各アクチュエータの駆動を制御するマイコンを有し制御部を構成する貯湯制御部であり、この貯湯制御部１１３は、貯湯タンク１０２内の湯水をヒートポンプユニット１０３で加熱して、所望の温度に沸き上げる沸き上げ運転を制御するものであり、沸き上げ運転開始当初は、前記バイパス切替弁１１０をバイパス管１０９側に切り替えた状態で循環ポンプ１０８を駆動させると共に、ヒートポンプユニット１０３を動作させて、沸き上げ運転開始当初の十分に加熱されていない温度の低い湯水は貯湯タンク１０２下部に戻されるものであった。（例えば、特許文献１参照。）
【０００５】
また、特許文献１に挙げたようなものでは、一般的に、前記熱交入口温度センサ１１１の検出する検出温度や、前記貯湯温度センサ１１２のうち貯湯タンク１０２の下部に設けられた貯湯温度センサ１１２の検出温度に基づいて、沸き上げ運転を終了させるものであった。
【特許文献１】特開２００３−２７９１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところでこの従来のヒートポンプ式給湯機は、屋外に設置される場合が多く、貯湯タンクユニット１０１とヒートポンプユニット１０３との両ユニット間の往き管１０６及び戻り管１０７は外気にさらされており、夏場等のように高外気温で直射日光が往き管１０６及び戻り管１０７に当たる場合には、往き管１０６内及び戻り管１０７内に滞留する湯水が加熱され、貯湯タンク１０２下部に貯められている水の温度よりも高くなることがあり、この状態で沸き上げ運転が開始されると、熱交入口温度センサ１１１で検出する湯水の温度が、場合によっては沸き上げ運転を終了させる条件を満たす温度になる可能性があり、その場合には沸き上げ運転開始後にすぐに沸き上げ運転を停止してしまうという不具合を生じるものであった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は上記課題を解決するために、特に請求項１ではその構成を、湯水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段と、前記貯湯タンクの下部と前記ヒートポンプ式加熱手段内に収納された加熱熱交換器とを結ぶ往き管と、該往き管途中に設けられ湯水を循環させる循環ポンプと、前記加熱熱交換器で加熱された湯水を前記貯湯タンクの上部に戻す戻り管と、該戻り管から分岐し前記貯湯タンク下部に接続されるバイパス管と、前記戻り管を流通する湯水の流れを貯湯タンク上部側または前記バイパス管側に切り替える流路切替手段と、前記加熱熱交換器に流入する湯水の温度を検出する熱交入口温度検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを備え、前記循環ポンプを駆動させると共にヒートポンプ式加熱手段を動作させ貯湯タンク内の湯水を所望の温度に沸き上げる沸き上げ運転を行い、前記熱交入口温度検出手段の検出温度に基づいて前記沸き上げ運転を終了させるヒートポンプ式給湯機において、前記沸き上げ運転の開始が指示されたとき、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が所定温度以上の場合には、前記流路切替手段を前記バイパス管側に切り替えた状態で前記循環ポンプを所定時間駆動させ、その後に前記沸き上げ運転を開始するものとした。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、沸き上げ運転の開始が指示されたとき、外気温度検出手段の検出する外気温度が所定温度以上の場合には、流路切替手段をバイパス管側に切り替えた状態で、循環ポンプを所定時間駆動させ、その後に沸き上げ運転を開始することで、沸き上げ運転前に、往き管、戻り管に滞留し高温の外気や日光によって加熱された湯水を循環させて貯湯タンク内下部に戻し、往き管、戻り管内の湯水の温度を貯湯タンク内下部の低温の湯水の温度とほぼ同一にして、加熱熱交換器に流入する湯水の温度を低下させるので、沸き上げ運転の際には、沸き上げ運転を開始した途端に停止するという不具合を防止することができ、さらに加熱熱交換器に流入させる湯水の温度は変動が少なく安定したものとなるので、沸き上げ運転の立ち上がりをスムーズにすることができ、安定した沸き上げ運転を行うことができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、この発明の一実施形態のヒートポンプ式給湯機を図１に基づき説明する。
１は湯水を貯湯する貯湯タンク２を備えた貯湯タンクユニット、３は貯湯タンク２内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段としてのヒートポンプユニット、４は前記ヒートポンプユニット３内に収納された加熱熱交換器としての水冷媒熱交換器、５はヒーポン循環回路で、貯湯タンク２の下部と水冷媒熱交換器４とを結び貯湯タンク２内の湯水を水冷媒熱交換器４に供給する往き管６と、水冷媒熱交換器４と貯湯タンク２上部とを結び水冷媒熱交換器４で加熱された湯水を貯湯タンク２上部に戻す戻り管７とから構成される。また、８は前記往き管６に設けられ貯湯タンク２の湯水をヒートポンプユニット３に循環させる循環ポンプである。
【００１０】
９は戻り管７の途中から分岐したバイパス管で、このバイパス管９はその一端が戻り管７の途中に流路切替手段としてのバイパス切替弁１０を介して接続され、他端が貯湯タンク２の下部に接続されている。ここで、貯湯タンク２の上部と水冷媒熱交換器４とを結ぶ戻り管７は、水冷媒熱交換器４とバイパス切替弁１０とを結ぶ戻り管７ａと、バイパス切替弁１０と貯湯タンク２の上部とを結ぶ戻り管７ｂとから構成され、前記バイパス切替弁１０は、例えば電動式の三方弁からなり、前記戻り管７を流通する湯水の流れをバイパス管９側に切り替えた状態、すなわち戻り管７ａと貯湯タンク２の下部に接続されたバイパス管９とを連通させる状態と、戻り管７を流通する湯水の流れを貯湯タンク２上部に戻すように貯湯タンク２上部側に切り替えた状態、すなわち戻り管７ａと戻り管７ｂとを連通させる状態とに設定可能である。
【００１１】
１１は貯湯タンク２の下端に接続され前記貯湯タンク２に水を給水する給水管、１２は前記貯湯タンク２の上端に接続され貯湯されている高温水を出湯する出湯管、１３は前記給水管１１から分岐された給水バイパス管、１４は前記出湯管１２からの出湯と給水バイパス管１３からの給水を混合して設定温度の湯を供給する給湯混合弁、１５は台所や洗面所等に設けられた給湯栓であり、給湯栓１５を開くと、給水管１１からの給水が貯湯タンク２内に流れ込み、貯湯タンク２下部から低温水が貯まっていくことになる。
【００１２】
前記ヒートポンプユニット３は、凝縮器としての前記水冷媒熱交換器４と回転数可変の圧縮機１６と電子膨張弁１７と強制空冷式の蒸発器としての空気熱交換器１８で構成されたヒートポンプ回路１９と、空気熱交換器１８に送風する室外ファン２０と、前記ヒートポンプユニット３を制御するヒーポン制御部２１とを備えており、ヒートポンプ回路１９内には冷媒として二酸化炭素が用いられて超臨界ヒートポンプサイクルを構成しているものである。
【００１３】
２２は貯湯タンク２の側面上下方向に複数個配置された貯湯温度検出手段としての貯湯温度センサで、この実施形態では５つの貯湯温度センサ２２が配置され、この貯湯温度センサ２２が検出する温度情報によって、貯湯タンク２内にどれだけの熱量が残っているか検知し、そして貯湯タンク２内の上下方向の温度分布を検知するものである。また、２３は往き管６に設けられ、水冷媒熱交換器４に流入する湯水の温度を検出する熱交入口温度検出手段としての熱交入口温度センサである。なお、貯湯タンク２内の湯水を所望の温度に沸き上げる沸き上げ運転時には、前記貯湯温度センサ２２のうち貯湯タンク２の最下部に配置された貯湯温度センサ２２の検出温度、または前記熱交入口温度センサ２３の検出温度に基づいて、沸き上げ運転を終了させるものである。
【００１４】
２４は戻り管７ａに設けられ、水冷媒熱交換器４で加熱された湯水の温度を検出する熱交出口温度検出手段としての熱交出口温度センサで、２５は空気熱交換器１８の風上側に設けられた外気の温度を検出する外気温度検出手段としての外気温センサである。
【００１５】
２６は貯湯タンクユニット１内の各種センサの入力を受けて各アクチュエータの駆動を制御するマイコンを有し制御部を構成する貯湯制御部であり、この貯湯制御部２６は給湯リモコン（図示せず）が無線または有線により接続されユーザーが任意の給湯設定温度を設定できるようにしているものであると共に、ヒーポン制御部２１と有線にて通信可能に接続されて沸き上げ温度および沸き上げ動作の発停の指示をヒーポン制御部２１へ送り、貯湯タンク２内の湯水を沸き上げる沸き上げ運転を制御するものである。
【００１６】
次に、図１に示す一実施形態の作動において、貯湯タンク２内の湯水を所望の温度に沸き上げる沸き上げ運転について図２のフローチャートを用いて説明する。
前記貯湯制御部２６は、電力料金の安価な深夜時間帯や、日中の給湯等の使用により不足する湯量または熱量を補うために昼間時間帯に、貯湯温度センサ２２の検出温度に基づいて沸き上げ運転の開始を指示する。前記沸き上げ運転の開始が指示されると、まず、外気温センサ２５の検出する温度が所定温度、例えば３５℃以上か否かを判断し（ステップＳ１）、外気温センサ２５の検出する温度が３５℃以上だと判断したら、循環ポンプ８の駆動を開始させる（ステップＳ２）。この時のバイパス切替弁１０はバイパス管９側に切り替えた状態であり、貯湯タンク２下部から取り出された湯水は、往き管６、水冷媒熱交換器４、戻り管７ａ、バイパス管９を循環し、再び貯湯タンク２の下部に戻るものである。
【００１７】
そして、前記ステップＳ２で循環ポンプ８を駆動させてから所定時間、例えば２分間が経過したか否かを判断し（ステップＳ３）、所定時間が経過したと判断したら、ヒートポンプユニット３の圧縮機１６、電子膨張弁１７、室外ファン２０の動作を開始させて（ステップＳ４）、沸き上げ運転を開始し、貯湯タンク２下部から供給される湯水を加熱して熱交温度センサ２４で検出される温度が所望の沸き上げ温度になるようにするものである。
【００１８】
また、沸き上げ運転を開始して熱交出口温度センサ２４により検出される湯水温度が、所定の温度に達したら、バイパス切替弁１０を貯湯タンク２上部側、すなわち、戻り管７ａと戻り管７ｂとを連通させる状態に切り替え、貯湯タンク２下部から取り出した湯水を水冷媒熱交換器４で加熱し、戻り管７ａ、戻り管７ｂを介して貯湯タンク２上部に戻されることにより、貯湯タンク２上部に高温水が貯湯されるものであり、前記熱交出口温度センサ２４により検出される出湯温度が、所定の温度に達したら、バイパス切替弁１０をバイパス管９側から貯湯タンク２上部側に切り替えることで、沸き上げ運転を開始してすぐの十分に加熱されていない温度の低い低温水は貯湯タンク２下部に戻され、貯湯タンク２の上部に戻されることがないので、貯湯タンク２内上部の高温水の温度を低下させることがないものである。
【００１９】
前記ステップＳ４でヒートポンプユニット３を起動させて、沸き上げ運転を開始し、熱交入口温度センサ２３の検出温度、または前記貯湯温度センサ２２のうち貯湯タンク２の最下部に配置された貯湯温度センサ２２の検出温度に基づいて、貯湯タンク２内の湯水の沸き上げが完了したか否かを判断し（ステップＳ５）、熱交入口温度センサ２３の検出温度、または前記貯湯温度センサ２２のうち貯湯タンク２の最下部に配置された貯湯温度センサ２２の検出温度が、例えば５０℃に達したら沸き上げが完了したと判断し、循環ポンプ８の駆動を停止させると共に、ヒートポンプユニット３の動作を停止させ、バイパス切替弁１０を貯湯タンク２上部側からバイパス管９側に切り替え、沸き上げ運転を終了させるものであり、沸き上げ運転終了時にバイパス切替弁１０を貯湯タンク２上部側からバイパス管９側に切り替えることで、ヒーポン循環回路５を介した貯湯タンク２下部から貯湯タンク２上部への湯水の対流を防止することができ、貯湯タンク２上部の高温水の温度を低下させることがないものである。
【００２０】
また、前記ステップＳ１で外気温センサ２５の検出する外気温度が所定温度、例えば３５℃より低いと判断したら、循環ポンプ８を駆動させると共に、ヒートポンプユニット３を起動させて沸き上げ運転を開始し（ステップＳ６）、前記ステップＳ５の処理に移行するものである。
【００２１】
以上説明した沸き上げ運転において、沸き上げ運転の開始が指示されたときに、外気温センサ２５の検出する温度が所定温度、ここでは３５℃以上の高外気温であると判断した場合（前記ステップＳ１でＹＥＳ）には、バイパス切替弁１０をバイパス管９側に切り替えた状態で、循環ポンプ８を所定時間駆動させ（前記ステップＳ２、前記ステップＳ３）、その後にヒートポンプユニット３を動作させて（前記ステップＳ４）、沸き上げ運転を開始することで、例えば、夏場等の高外気温時の日中に、往き管６、戻り管７に滞留する湯水が高温の外気や日光によって加熱された状態であったとしても、沸き上げ運転前に循環ポンプ８を駆動させ往き管６、戻り管７に滞留する湯水を循環させて貯湯タンク２内下部に戻し、往き管６、戻り管７内の湯水の温度を貯湯タンク２内下部の湯水の温度とほぼ同一にして、水冷媒熱交換器４に流入する湯水の温度を低下させるので、沸き上げ運転の際には、沸き上げ運転を開始した途端に停止するという不具合を防止することができ、さらに水冷媒熱交換器４に流入させる湯水の温度は変動が少なく安定したものとなるので、沸き上げ運転の立ち上がりをスムーズにすることができ、安定した沸き上げ運転を行うことができるものである。
【００２２】
なお、本実施形態では深夜時間帯の沸き上げ運転時及び昼間時間帯の沸き上げ運転時の双方に本発明を適用しているが、特に昼間時間帯の沸き上げ運転時に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の一実施形態の概略構成図。
【図２】同一実施形態の沸き上げ運転の作動を示すフローチャート。
【図３】従来例の概略構成図。
【符号の説明】
【００２４】
２  貯湯タンク
３  ヒートポンプ式加熱手段（ヒートポンプユニット）
４  加熱熱交換器（水冷媒熱交換器）
６  往き管
７  戻り管
８  循環ポンプ
９  バイパス管
１０  流路切替手段（バイパス切替弁）
２３  熱交入口温度検出手段
２５  外気温度検出手段
【図１】
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【図２】
2010054108.tif 000004
【図３】
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