(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給湯用水を貯溜する貯湯タンクと、貯湯タンク内の給湯用水をポンプによって貯湯タンクの下部から取り出して水熱交換器に流通した後、貯湯タンクの上部に流入させる給湯回路と、給湯回路の水熱交換器を流通する給湯用水を冷媒によって加熱するヒートポンプ回路と、貯湯タンクの下部から給湯回路の水熱交換器に流入する給湯用水の温度を検出する入水温度センサとを備え、給湯回路のポンプ及びヒートポンプ回路を作動することにより、入水温度センサの検出温度が所定の入水温度以上になるまで給湯用水を加熱する沸き上げ運転を行うようにしたヒートポンプ式給湯装置において、
前記貯湯タンクの上下方向一箇所に設けられ、貯湯タンク内の給湯用水の温度を検出する貯湯温度センサと、
貯湯温度センサの検出温度が所定の貯湯温度以下になると前記沸き上げ運転を行い、貯湯温度センサの検出温度が前記所定の貯湯温度よりも高い場合であっても所定時間おきに沸き上げ運転を行う制御手段とを備えた
ことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【請求項２】
前記所定時間は１２時間以上２４時間以下である
ことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項３】
前記ポンプ、水熱交換器、ヒートポンプ回路及び入水温度センサが配置された加熱ユニットと、
前記ポンプ、ヒートポンプ回路、入水温度センサ及び貯湯温度センサが接続された制御ユニットとを備え、
制御ユニットを加熱ユニットに配置した
ことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項４】
前記貯湯タンクに、貯湯温度センサを取付可能なセンサ取付部を上下方向複数箇所に設け、貯湯温度センサを任意のセンサ取付部に取り付けた
ことを特徴とする請求項１、２または３記載のヒートポンプ式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ回路によって給湯用水を加熱して貯湯タンクに貯溜するヒートポンプ式給湯装置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装置としては、給湯用水を貯溜する貯湯タンクと、貯湯タンク内の給湯用水をポンプによって貯湯タンクの下部から取り出して水熱交換器に流通した後、貯湯タンクの上部に流入させる給湯回路と、給湯回路の水熱交換器を流通する給湯用水を冷媒によって加熱するヒートポンプ回路と、貯湯タンクの下部から給湯回路の水熱交換器に流入する給湯用水の温度を検出する入水温度センサとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、貯湯タンクの上下方向複数箇所に、貯湯タンク内の給湯用水の温度を検出する複数の貯湯温度センサを設けたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
この給湯装置では、各貯湯温度センサの検出温度に基づいて貯湯タンク内の残湯量を検出し、貯湯タンク内の給湯用水が予め設定された残湯量以下になると、入水温度センサの検出温度が所定の入水温度以上になるまで給湯用水を加熱する沸き上げ運転を行うことにより、貯湯タンク内に湯を補充するようにしている。
【０００４】
この場合、各貯湯温度センサによって貯湯タンク内の給湯用水の温度が上下方向複数箇所で検出されるため、例えばユーザーの使用履歴から学習することによって沸き上げ量を設定し、その設定に応じた残湯量になるように各貯湯温度センサの検出温度に基づいて沸き上げ運転を行うことにより、給湯不足を生じないようにしている。
【０００５】
また、前記給湯装置は、ヒートポンプ回路、水熱交換器及び入水温度センサが配置された加熱ユニットと、貯湯タンク及びポンプが配置されたタンクユニットとを備え、加熱ユニットとタンクユニットとを給湯回路の配管を介して接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２５４９３号公報
【特許文献２】特開２００７−１７８０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記給湯装置の加熱ユニットには、ヒートポンプ回路及びポンプを制御する制御ユニットが設けられているが、複数の貯湯温度センサが貯湯タンクに設けられているため、各貯湯温度センサを加熱ユニットの制御ユニットに直接接続すると配線が多くなる。このため、各貯湯温度センサが接続される他の制御ユニットをタンクユニットに設け、加熱ユニットの制御ユニットとタンクユニットの制御ユニットとを接続するようにしている。しかしながら、加熱ユニット及びタンクユニットにそれぞれ制御ユニットが必要になるため、構造が複雑になり、製造コストが高くつくという問題点があった。
【０００８】
また、貯湯温度センサの数を少なくして配線数を減らすことにより、貯湯温度センサを加熱ユニット側の制御ユニットに直接接続するようにすれば、タンクユニット側に制御ユニットを設ける必要がなくなる。しかしながら、この場合は、貯湯温度センサによる残湯量の検出位置が少なくなるため、適正な沸き上げ量の設定ができなくなり、使用量が多い場合に給湯不足を生じやすくなるという問題点があった。
【０００９】
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、給湯不足を生じさせることなく構造の簡素化を図ることのできるヒートポンプ式給湯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は前記目的を達成するために、給湯用水を貯溜する貯湯タンクと、貯湯タンク内の給湯用水をポンプによって貯湯タンクの下部から取り出して水熱交換器に流通した後、貯湯タンクの上部に流入させる給湯回路と、給湯回路の水熱交換器を流通する給湯用水を冷媒によって加熱するヒートポンプ回路と、貯湯タンクの下部から給湯回路の水熱交換器に流入する給湯用水の温度を検出する入水温度センサとを備え、給湯回路のポンプ及びヒートポンプ回路を作動することにより、入水温度センサの検出温度が所定の入水温度以上になるまで給湯用水を加熱する沸き上げ運転を行うようにしたヒートポンプ式給湯装置において、前記貯湯タンクの上下方向一箇所に設けられ、貯湯タンク内の給湯用水の温度を検出する貯湯温度センサと、貯湯温度センサの検出温度が所定の貯湯温度以下になると前記沸き上げ運転を行い、貯湯温度センサの検出温度が前記所定の貯湯温度よりも高い場合であっても所定時間おきに沸き上げ運転を行う制御手段とを備えている。
【００１１】
これにより、貯湯温度センサが貯湯タンクの上下方向一箇所のみに設けられることから、貯湯温度センサの配線数が少なくなる。この場合、貯湯温度センサの検出温度が所定の貯湯温度以下になると沸き上げ運転が行われ、貯湯温度センサの検出温度が所定の貯湯温度よりも高い場合であっても所定時間おきに沸き上げ運転が行われることから、貯湯温度センサを貯湯タンクの上下方向複数箇所に設けて残湯量を検出しなくとも給湯不足を生ずることがない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、貯湯温度センサの配線数を少なくすることができるので、貯湯温度センサを接続するための他の制御ユニットを設ける必要がなく、構造の簡素化及び低コスト化を図ることができる。この場合、貯湯温度センサを貯湯タンクの上下方向複数箇所に設けて残湯量を検出しなくとも給湯不足を生ずることがないので、常に十分な給湯量を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態を示すヒートポンプ式給湯装置の構成図
【図２】制御系を示すブロック図
【図３】本発明の他の実施形態を示す貯湯タンクの部分分解側面断面図
【図４】貯湯タンクの部分側面断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１乃至図４は本発明の一実施形態を示すもので、ヒートポンプ回路によって給湯用水を加熱して貯湯タンクに貯溜するヒートポンプ式給湯装置を示すものである。
【００１５】
本実施形態の給湯装置は、給湯用水を貯溜する貯湯タンク１０と、貯湯タンク１０の給湯用水を流通する給湯回路２０と、冷媒を流通するヒートポンプ回路３０と、給湯回路２０の給湯用水とヒートポンプ回路３０の冷媒とを熱交換する水熱交換器４０とを備え、給湯回路２０を流通する給湯用水をヒートポンプ回路３０の冷媒によって加熱するようになっている。
【００１６】
貯湯タンク１０は縦長の密閉容器からなり、その下部には水道水を貯湯タンク１０に供給するための給水配管１１が接続されている。また、給水配管１１には減圧弁１２が設けられている。貯湯タンク１０の上部には、貯湯タンク１０の湯を住居内等の給湯先に供給するための給湯配管１３が接続され、給湯配管１３と給水配管１１とはバイパス管１４を介して接続されている。給湯配管１３とバイパス管１４との間には混合弁１５が設けられ、混合弁１５は、貯湯タンク１０の湯と給水配管１１の水とを混合して給湯配管１３に流通させるようになっている。また、貯湯タンク１０には、貯湯タンク１０内の給湯用水の温度を検出する一つの貯湯温度センサ１６が設けられ、貯湯温度センサ１６は貯湯タンク１０の上下方向略中央の一箇所のみに設けられている。
【００１７】
給湯回路２０は、貯湯タンク１０の下部と水熱交換器４０の流入側に接続された流入管２１と、水熱交換器４０の流出側と貯湯タンク１０の上部に接続された流出管２２と、流入管２１に設けられたポンプ２３とからなり、流入管２１には給湯用水の温度を検出する入水温度センサ２４が設けられている。また、流出管２２には、貯湯タンク１０内の圧力を所定の圧力以下にするための安全弁２５が設けられている。
【００１８】
ヒートポンプ回路３０は、圧縮機３１、蒸発器３２、膨張弁３３及び水熱交換器４０を接続してなり、図中実線矢印で示すように圧縮機３１、水熱交換器４０、膨張弁３３、蒸発器３２、圧縮機３１の順に冷媒を流通させるようになっている。尚、このヒートポンプ回路３０で使用される冷媒は、例えば二酸化炭素等の自然系冷媒である。
【００１９】
水熱交換器４０は、冷媒流通路４１と水流通路４２を有する二重管型の熱交換器からなり、冷媒流通路４１にはヒートポンプ回路３０が接続され、水流通路４２には給湯回路２０の流入管２１及び流出管２２が接続されている。
【００２０】
前記給湯装置は、ポンプ２３、ヒートポンプ回路３０、水熱交換器４０及び入水温度センサ２４が配置された加熱ユニット５０と、貯湯タンク１０が配置されたタンクユニット６０とを備え、加熱ユニット５０とタンクユニット６０とは給湯回路２０の流入管２１及び流出管２２を介して接続されている。
【００２１】
また、前記給湯装置には、貯湯温度センサ１６、入水温度センサ２４、圧縮機３１及びポンプ２３が接続された制御ユニット７０が設けられ、制御ユニット７０は加熱ユニット５０に配置されている。制御ユニット７０は、制御手段としてのプログラムが格納されたＣＰＵを備え、貯湯温度センサ１６及び入水温度センサ２４の検出温度に基づいて圧縮機３１及びポンプ２３を制御するようになっている。また、制御ユニット７０は、図示しないタイマを備えている。
【００２２】
以上のように構成された給湯装置においては、給湯回路２０のポンプ２３が作動することにより、貯湯タンク１０内の給湯用水が貯湯タンク１０の下部から流入管２１を介して水熱交換器４０の水流通路４２を流通した後、流出管２２を介して貯湯タンク１０内の上部に流入する。また、ヒートポンプ回路３０の圧縮機３１が作動することにより、圧縮機３１から吐出する高温冷媒が水熱交換器４０の冷媒流通路４１を流通し、冷媒流通路４１の高温冷媒と水流通路４２の給湯用水とが熱交換される。これにより、給湯回路２０の給湯用水が水熱交換器４０で加熱される。
【００２３】
また、給湯先で湯が使用されると、貯湯タンク１０内の上部の給湯用水が給湯配管１３に流出し、流出した分だけ給水配管１１から貯湯タンク１０内の下部に水が供給される。即ち、湯が使用されることにより、貯湯タンク１０内の高温の給湯用水が減るとともに、低温の給湯用水が貯湯タンク１０内の下部から増えていき、貯湯温度センサ１６の検出温度が徐々に低下する。
【００２４】
ここで、図２のフローチャートを参照し、制御ユニット７０のプログラムによる動作について説明する。まず、タイマをリセットするとともに（Ｓ１）、タイマによる計時を開始する（Ｓ２）。次に、所定時間ｔ（例えば、２４時間）が経過しておらず（Ｓ３）、貯湯温度センサ１６の検出温度Ｔ1 が所定の貯湯温度Ｔs1（例えば、４５℃）以下でなければ（Ｓ４）、前記ステップＳ３に戻り、ステップＳ３〜Ｓ４の動作を繰り返す。ここで、湯の使用量が多い場合など、貯湯タンク１０内の高温の給湯用水が減少し、前記ステップＳ４において貯湯温度センサ１６の検出温度Ｔ1 が貯湯温度Ｔs1以下になると、圧縮機３１及びポンプ２３を作動し、沸き上げ運転を開始する（Ｓ５）。この後、入水温度センサ２４の検出温度Ｔ2 が所定の入水温度Ｔs2（例えば、５０℃）以上になったならば（Ｓ６）、沸き上げ運転を終了し（Ｓ７）、前記ステップＳ３に戻る。また、前記ステップＳ４において貯湯温度センサ１６の検出温度Ｔ1 が貯湯温度Ｔs1以下にならない場合でも、前記ステップＳ３において所定時間ｔが経過した場合には、圧縮機３１及びポンプ２３を作動し、沸き上げ運転を開始する（Ｓ８）。この後、入水温度センサ２４の検出温度Ｔ2 が所定の入水温度Ｔs2以上になったならば（Ｓ９）、沸き上げ運転を終了し（Ｓ１０）、前記ステップＳ１に戻る。
【００２５】
本実施形態によれば、貯湯温度センサ１６を貯湯タンク１０の上下方向一箇所のみに設けたので、貯湯温度センサ１６の配線数を少なくすることができる。これにより、貯湯温度センサ１６を接続するための他の制御ユニットをタンクユニット６０に設ける必要がなく、構造の簡素化及び低コスト化を図ることができる。
【００２６】
この場合、貯湯温度センサ１６の検出温度Ｔ1 が所定の貯湯温度Ｔs1以下になると沸き上げ運転を行い、貯湯温度センサ１６の検出温度が所定の貯湯温度Ｔs1よりも高い場合であっても所定時間ｔおきに沸き上げ運転を行うようにしたので、貯湯温度センサ１６を貯湯タンク１０の上下方向複数箇所に設けて残湯量を検出しなくとも給湯不足を生ずることがなく、常に十分な給湯量を確保することができる。
【００２７】
即ち、一般家庭においては、朝と夕（夜）に湯の使用量が多くなるが、例えば検出温度Ｔ1 が貯湯温度Ｔs1以下でない場合でも、ほぼ貯湯温度Ｔs1に近い温度まで低下している場合がある。このような場合でも、本実施形態では、所定時間ｔごとに強制的に沸き上げ運転が行われるので、湯の使用量の多い時間帯に備えて十分な湯を確保しておくことができる。この場合、所定時間ｔを１２時間以上２４時間以下とすることにより、強制的な沸き上げ運転を無用に多くすることなく雑菌の繁殖を抑制する上で極めて効果的である。
【００２８】
更に、ポンプ２３、水熱交換器４０、ヒートポンプ回路３０及び入水温度センサ２４が配置された加熱ユニット５０を備え、ポンプ２３、ヒートポンプ回路３０、入水温度センサ２４及び貯湯温度センサ１６が接続された制御ユニット７０を加熱ユニット５０に配置したので、タンクユニット６０の構造を簡素化することができ、タンクユニット６０の設計、製造を容易に行うことができる。
【００２９】
尚、前記実施形態では、貯湯温度センサ１６は貯湯タンク１０の上下方向所定箇所に配置したものを示したが、図３及び図４の他の実施形態に示すように、貯湯温度センサ１６を取付可能なセンサ取付部１０ａを貯湯タンク１０の上下方向複数箇所に設け、貯湯温度センサ１６を任意のセンサ取付部１０ａに取り付けるようにしてもよい。
【００３０】
各センサ取付部１０ａは、貯湯タンク１０の側面に設けられたねじ孔からなり、互いに上下方向に間隔をおいて配置されている。貯湯温度センサ１６は、ボルト状のネジ部１６ａと、貯湯タンク１０内に配置される温度検出部１６ｂと、温度検出部１６ｂに接続されたリード線１６ｃとを有し、ネジ部１６ａをセンサ取付部１０ａに螺合することにより、センサ取付部１０ａに取り付けられる。この場合、ネジ部１６ａと貯湯タンク１０との間にパッキン（図示せず）を介在させることにより、ネジ部１６ａとセンサ取付部１０ａとの間が密閉される。また、貯湯温度センサ１６が取り付けられない他のセンサ取付部１０ａは閉鎖部材１７によって閉鎖される。閉鎖部材１７は、貯湯温度センサ１６と同様、ボルト状のネジ部１７ａを有し、ネジ部１７ａをセンサ取付部１０ａに螺合することにより、センサ取付部１０ａに取り付けられる。この場合、貯湯温度センサ１６と同様、ネジ部１７ａと貯湯タンク１０との間にパッキン（図示せず）を介在させることにより、ネジ部１７ａとセンサ取付部１０ａとの間が密閉される。
【００３１】
本実施形態では、前記給湯装置の製造時に、何れか一つのセンサ取付部１０ａに貯湯温度センサ１６を取り付けることにより、貯湯温度センサ１６の上下位置が異なる複数種類の仕様に対応することができるので、汎用性の向上を図ることができる。即ち、貯湯温度センサ１６の上下位置が異なる複数種類の仕様に対応することにより、設置先の状況に応じて貯湯量を調整することができるので、無駄な湯を沸かすことがなくなり、使用者にとって経済的に有利である。
【符号の説明】
【００３２】
１０…貯湯タンク、１０ａ…センサ取付部、１６…貯湯温度センサ、２０…給湯回路、２３…ポンプ、２４…入水温度センサ、３０…ヒートポンプ、４０…水熱交換器、５０…加熱ユニット、７０…制御ユニット。
【図１】
0005474906.tif 000002
【図２】
0005474906.tif 000003
【図３】
0005474906.tif 000004
【図４】
0005474906.tif 000005