(57)【要約】【課題】貯湯タンク内の湯水が異常な高温になっても安全に電気ヒータへの通電を遮断することができるヒータ付き貯湯タンクを提供すること。【解決手段】本発明のヒータ付き貯湯タンクは、貯湯タンク内の湯水を加熱する３つのヒータエレメント４９ａ〜４９ｃで構成される３相ヒータ１５ａ（１５ｂ）と、それぞれのヒータエレメントと３相電源との間にヒータへの電力供給をＯＮ・ＯＦＦするリレー５１ａ〜５１ｃと、リレーのＯＮとＯＦＦとを切り替えるための主接続線５３と、それぞれのヒータエレメントと３相電源との間に第１〜第３の温度過昇防止装置５０ａ〜５０ｃと、主接続線に第４の温度過昇防止装置５０ｄとを備え、第１〜第４の温度過昇防止装置は、貯湯タンク内の温度が所定温度以上を検知した時に通電を遮断する。【選択図】図５
2011064394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する３つのヒータエレメントで構成される３相ヒータと、前記それぞれのヒータエレメントと３相電源との間にヒータへの電力供給をＯＮ・ＯＦＦするリレーと、前記リレーのＯＮとＯＦＦとを切り替えるための主接続線と、前記それぞれのヒータエレメントと３相電源との間に第１〜第３の温度過昇防止装置と、前記主接続線に第４の温度過昇防止装置とを備え、前記第１〜第３の温度過昇防止装置は、前記貯湯タンク内の温度が所定温度以上を検知した時に前記ヒータエレメントへの電力を遮断するように構成され、前記第４の温度過昇防止装置は、前記貯湯タンク内の温度が所定温度以上を検知した時に前記主接続線への通電を遮断することを特徴とするヒータ付き貯湯タンク。
【請求項２】
前記第１〜第３の温度過昇防止装置のいずれか１つの温度過昇防止装置に、前記ヒータエレメントへの電力が遮断したことを検知する安全制御装置を接続し、前記第４の温度過昇防止装置で前記リレーへの通電を遮断する前に、前記安全制御装置の接続された温度過昇防止装置で前記ヒータエレメントへの電力が遮断したことを前記安全制御装置が検知すると、前記第４の温度過昇防止装置で前記リレーへの通電を遮断することを特徴とする請求項１に記載のヒータ付き貯湯タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湯水を加熱するヒータを有した貯湯タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、石油やガスなどの燃焼系の燃料を熱源とした暖房機器の利用が大半を占めていたが、近年ではヒートポンプ技術を利用した暖房市場が急激に拡大している。また、従来の空気調和機においてもヒートポンプ技術を利用して、冷房と暖房の双方を利用することができるものもある。
【０００３】
しかしながら、従来の空気調和機だけでは、暖房時に足元が暖まりにくい等の課題があり、それを解消するためにヒートポンプ技術を利用した温水暖房装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の温水暖房装置では、高温冷媒と温水とを熱交換して、熱交換して昇温した温水を床暖房パネル等の暖房端末へ送り、暖房を行っている。
【０００４】
図９は、従来のヒートポンプ式温水暖房装置の構成図である。図９に示すように、従来のヒートポンプ式温水暖房装置は、圧縮機１０１と、水冷媒熱交換器１０２の冷媒流路と、減圧装置１０３と、蒸発器１０４とを順次冷媒配管１０５で環状に接続して冷凍サイクル１０６を構成し、水冷媒熱交換器１０２の水流路と、沸き上げポンプ１０９と、貯湯タンク１１０とを順次環状に接続して沸き上げサイクルを構成していた。
【０００５】
そして暖房運転を開始すると温水循環ポンプ１１１が駆動することによって貯湯タンク１１０内の温水を暖房端末１０８へ送る。また、給湯運転を行う時には、貯湯タンク１１０内に設けられた給湯熱交換器１１２で温水を貯湯タンク１１０内の高温水と熱交換して、給湯端末へ温水が供給される。
【０００６】
また、貯湯タンク１１０には電気ヒータ１１５が設けられており、貯湯タンク１１０内の湯水を加熱している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−３９３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の構成の電気ヒータがついた貯湯タンクにおいて、電気ヒータが故障、もしくは何らかの異常が発生して、貯湯タンク内の湯水が異常な温度になることがあり、安全対策をしなければならないという課題を有していた。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、貯湯タンク内の湯水が異常な高温になっても安全に電気ヒータへの通電を遮断することができるヒータ付き貯湯タンク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】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明のヒータ付き貯湯タンクは、湯水を貯える貯湯タンクと、貯湯タンク内の湯水を加熱する３つのヒータエレメントで構成される３相ヒータと、それぞれのヒータエレメントと３相電源との間にヒータへの電力供給をＯＮ・Ｏ
ＦＦするリレーと、リレーのＯＮとＯＦＦとを切り替えるための主接続線と、それぞれのヒータエレメントと３相電源との間に第１〜第３の温度過昇防止装置と、主接続線に第４の温度過昇防止装置とを備え、第１〜第３の温度過昇防止装置は、貯湯タンク内の温度が所定温度以上を検知した時にヒータエレメントへの電力を遮断するように構成され、第４の温度過昇防止装置は、貯湯タンク内の温度が所定温度以上を検知した時に主接続線への通電を遮断することを特徴とするものである。
【００１１】
これによって、第１〜第３の温度過昇防止装置が異常な温度を検知したときには、３つのヒータエレメントへの電力供給を直接遮断するだけではなく、第１〜第３の温度過昇防止装置が働かなくても、３つのリレーへ信号を送るための主接続線に第４の温度過昇防止装置を設けることによって、第４の温度過昇防止装置が異常な温度を検知したときには、３つのリレー全てをＯＦＦすることができるので、確実にヒータへの電力供給を遮断することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、貯湯タンク内の湯水が異常な高温になっても安全に電気ヒータへの通電を遮断することができるヒータ付き貯湯タンクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ式温水暖房装置の構成図
【図２】同実施の形態１における貯湯タンクの一部断面図
【図３】同実施の形態１におけるＡＡ断面図
【図４】同実施の形態１におけるＢＢ断面図
【図５】同実施の形態１におけるヒータの回路図
【図６】同実施の形態１における貯湯タンクの要部拡大図
【図７】同実施の形態１における流量調整弁の駆動タイミング図
【図８】同実施の形態１における流量調整弁の特性図
【図９】従来のヒートポンプ式温水暖房装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の発明のヒータ付き貯湯タンクは、湯水を貯える貯湯タンクと、貯湯タンク内の湯水を加熱する３つのヒータエレメントで構成される３相ヒータと、それぞれのヒータエレメントと３相電源との間にヒータへの電力供給をＯＮ・ＯＦＦするリレーと、リレーのＯＮとＯＦＦとを切り替えるための主接続線と、それぞれのヒータエレメントと３相電源との間に第１〜第３の温度過昇防止装置と、主接続線に第４の温度過昇防止装置とを備え、第１〜第３の温度過昇防止装置は、貯湯タンク内の温度が所定温度以上を検知した時にヒータエレメントへの電力を遮断するように構成され、第４の温度過昇防止装置は、貯湯タンク内の温度が所定温度以上を検知した時に主接続線への通電を遮断することを特徴とするものである。
【００１５】
これによって、第１〜第３の温度過昇防止装置が異常な温度を検知したときには、３つのヒータエレメントへの電力供給を直接遮断するだけではなく、第１〜第３の温度過昇防止装置が働かなくても、３つのリレーへ信号を送るための主接続線に第４の温度過昇防止装置を設けることによって、第４の温度過昇防止装置が異常な温度を検知したときには、３つのリレー全てをＯＦＦすることができるので、確実にヒータへの電力供給を遮断することができる。
【００１６】
第２の発明のヒータ付き貯湯タンクは、特に第１の発明において、第１〜第３の温度過昇防止装置のいずれか１つの温度過昇防止装置に、ヒータエレメントへの電力が遮断したことを検知する安全制御装置を接続し、第４の温度過昇防止装置でリレーへの通電を遮断
する前に、安全制御装置の接続された温度過昇防止装置でヒータエレメントへの電力が遮断したことを安全制御装置が検知すると、第４の温度過昇防止装置でリレーへの通電を遮断することを特徴とするものである。
【００１７】
これによって、どの温度過昇防止装置が一番初めに働くかは分からないが、異常温度を検知すれば第１〜第３の温度過昇防止装置は順番にヒータエレメントへの電力を遮断するため、第１〜第３の温度過昇防止装置のいずれか１つのみをに安全制御装置を接続しておき、安全制御装置が接続された温度過昇防止装置が働いた時点で、第４の温度過昇防止装置で通電を遮断することで、３つのリレー全てをＯＦＦさせることができるので、確実にヒータエレメントへの電力を遮断することができる。また、３つの温度過昇防止装置すべてを監視しておく必要がないので、電源の引き回しが容易となる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ式温水暖房装置の構成図である。まず、図１を用いて本実施の形態におけるヒートポンプ式温水暖房装置の構成を説明する。本実施の形態のヒートポンプ式温水暖房装置は、ヒートポンプユニットＡと、熱交換ユニットＢと、タンクユニットＣの３つのユニットで構成され、ヒートポンプユニットＡは屋外に設置され、熱交換ユニットＢおよびタンクユニットＣは屋内に設置される。
【００２０】
そして本実施の形態のヒートポンプ式温水暖房装置は、冷媒を圧縮して高温冷媒を吐出する圧縮機１と、水と高温冷媒とを熱交換して温水を生成する水冷媒熱交換器２と、冷媒を減圧する減圧装置３と、空気と冷媒とで熱交換を行う蒸発器４ａと、冷媒の流路を変更する四方弁５とを備えている。そして、圧縮機１、水冷媒熱交換器２、減圧装置３、蒸発器４ａ、四方弁５を冷媒配管６で環状に接続してヒートポンプサイクルを構成している。さらに、蒸発器４ａに送風を行い、空気と冷媒との熱交換を促進させる送風ファン４ｂを設けている。なお、水冷媒熱交換器２の形態としては、プレート式や二重管方式のいずれの形態であっても問題はない。
【００２１】
また、水冷媒熱交換器２を熱交換ユニットＢ内に配置し、圧縮機１、減圧装置３、蒸発器４ａ、四方弁５をヒートポンプユニットＡ内に配置することによって、屋内と屋外とは冷媒配管で接続されることになるため、ヒートポンプ式温水暖房装置が寒冷地に設置された場合であっても冷媒配管が凍結する恐れが低い。また、本実施の形態では冷媒をＲ４１０Ａとして説明するが、これに限定されることはなく、例えばＲ４０７Ｃ等のフロン系冷媒を用いることができる。
【００２２】
また、タンクユニットＣ内には、湯水を貯える貯湯タンク７を有しており、貯湯タンク７の内部は仕切り板８で上下に分割されている。そして貯湯タンク７の内部は、仕切り板８よりも上が給湯用温水部７ａになっており、仕切り板８よりも下が暖房用温水部７ｂとなっている。このように貯湯タンク７の内部を上下に分割することによって、給湯用温水部７ａ内の温水は給湯時の熱交換のために使用することができ、暖房用温水部７ｂ内の温水は暖房時に暖房端末へ循環させるために使用することができる。
【００２３】
さらに、貯湯タンク７の下方部から水冷媒熱交換器２へ低温水を送るための沸き上げポンプ９を備えている。そして沸き上げポンプ９を駆動することによって、貯湯タンク７の下方部の水出口１０から低温水を水冷媒熱交換器２へ送り、水冷媒熱交換器２で冷媒から熱を貰い温水が生成されている。
【００２４】
また、水冷媒熱交換器２で生成された温水は、貯湯タンク７の略中間部、かつ、仕切り板８よりも下方の湯入口１１へ戻されている。このように、本実施の形態では、貯湯タンク７、水出口１０、沸き上げポンプ９、水冷媒熱交換器２、湯入口１１を配管で接続して沸き上げサイクルを構成している。なお、沸き上げポンプ９には循環流量が一定のＡＣポンプが用いられている。
【００２５】
図２は、貯湯タンク７の一部断面図であり、図３は図２のＡＡ断面図である。図２、図３に示すように、貯湯タンク７の略中間部には仕切り板８が配置されている。また、図３に示すように、仕切り板８には複数の開口部８ａを設けており、ヒートポンプサイクルで加熱された温水が暖房用温水部７ｂへ戻ってきたときに、開口部８ａを通って給湯用温水部７ａへ温水が流入する。なお、本実施の形態では開口部８ａを４箇所設けているが、これに限定されることはない。
【００２６】
また、仕切り板８の周囲と貯湯タンク７の内壁とは４箇所の溶接ポイント８ｂで溶接されており、溶接箇所以外の仕切り板８の周囲と貯湯タンク７との間には隙間が空いている。そして、湯入口１１から戻された温水は、仕切り板８の周囲と貯湯タンク７の内壁との間に出来た隙間を通って、給湯用温水部７ａへ温水が流入する。なお、本実施の形態では溶接ポイント８ｂを４箇所設けているが、これに限定されることはない。
【００２７】
図４は、図３のＢＢ断面図である。図４に示すように、仕切り板８は貯湯タンク７とアーム８ｃを介して溶接されている。そして、アーム８ｃは貯湯タンク７の内壁から離間するように角度θを成すように構成されており、溶接ポイント８ｄで貯湯タンク７と溶接されている。また、仕切り板８とアーム８ｃとは溶接ポイント８ｂで溶接されている。
【００２８】
また、貯湯タンク７および仕切り板８には耐食性の観点からステンレスを用いている。しかしながら、ステンレス同士の隙間が狭いと、隙間腐蝕が発生してしまい、その結果、水漏れが発生してしまう可能性がある。そのため、本実施の形態では、仕切り板８と貯湯タンク７の内壁とは所定の間隙Ｌａ、仕切り板８とアーム８ｃとの間に所定の間隙Ｌｂを設けている。本実施の形態では、それぞれ５０μｍ以上の間隙をとるようにしている。なお、隙間腐蝕はステンレス同士の間隙が４０μｍ未満の時に発生するため、所定の間隙ＬａおよびＬｂは４０μｍ以上とすることで、確実に隙間腐蝕を防止することができる。
【００２９】
図５は、上部ヒータ１５ａ（もしくは下部ヒータ１５ｂ）の回路図である。上部ヒータ１５ａおよび下部ヒータ１５ｂはそれぞれ３つのヒータエレメント４９ａ〜４９ｃで構成されている。また、三相電源５２と、それぞれのヒータエレメント４９ａ〜４９ｃとの間には、温度が異常に上昇したことを検知すると内部の接点が解除して通電を遮断する第１〜第３の温度過昇防止装置５０ａ〜５０ｃと、ヒータへの電力供給をＯＮ・ＯＦＦするＯＮ・ＯＦＦ手段であるリレー５１ａ〜５１ｃが設けられている。さらに、リレー５１ａ〜５１ｃのＯＮとＯＦＦとを切り替えるための主接続線５３を有しており、主接続線５３にも温度過昇防止装置５０ｄが設けられている。また、第３の温度過昇防止装置には安全制御装置５４が接続されている。
【００３０】
図６は、貯湯タンク７の要部斜視図である。図６に示すように、貯湯タンク７には温度過昇防止装置５０ａ〜５０ｄが上部ヒータ１５ａもしくは下部ヒータ１５ｂの近傍に取り付けられ、温水の温度が検知できるように配置されている。
【００３１】
また、水冷媒熱交換器２の水側入口には入水温度を検出する温度センサ１２ａと、水冷媒熱交換器２の水側出口には出湯温度を検出する温度センサ１２ｂとを設けている。また、沸き上げサイクル内に湯水が流れていることを検出するためのフロースイッチ１３を設けている。
【００３２】
図７（ａ）は熱交換ユニットＢの構成正面図、図７（ｂ）は熱交換ユニットＢの構成斜視図である。図７（ａ）（ｂ）に示すように、熱交換ユニットＢ内で、フロースイッチ１３が沸き上げポンプ９よりも上方に配置させている。このように沸き上げポンプ９よりもフロースイッチ１３を上方に配置することで、フロースイッチ１３で湯水の流れを検知しなければ、沸き上げポンプ９が正常に動作していないことを検出することができる。
【００３３】
また、沸き上げサイクル内の圧力調整を行う過圧逃し弁１４が設けられており、沸き上げサイクル内に異常が発生して内圧が上昇し、過圧逃し弁１４の設定圧力よりも高くなると、過圧逃し弁１４から膨張した湯水を排水することができる。
【００３４】
また、貯湯タンク７の給湯用温水部７ａおよび暖房用温水部７ｂのそれぞれには、上部ヒータ１５ａおよび下部ヒータ１５ｂが配置されている。上部ヒータ１５ａは給湯用温水部７ａ内の温水を加熱するために使用され、下部ヒータ１５ｂは暖房用温水部７ｂ内の温水を加熱するために使用される。
【００３５】
さらに、貯湯タンク７の側壁には温度センサ１６ａ〜１６ｄが配置されており、貯湯タンク７内の湯水の温度を検出している。温度センサ１６ａは上部ヒータ１５ａよりも上方に配置され、温度センサ１６ｂは上部ヒータ１５ａと略同じ高さに配置されている。また、温度センサ１６ｃは仕切り板８よりも下方で、かつ、下部ヒータ１５ｂよりも上方に配置され、温度センサ１６ｄは下部ヒータ１５ｂと略同じ高さに配置されている。
【００３６】
また、給湯端末１７へ送る温水を生成する給湯熱交換器１８を設けている。そして給湯熱交換器１８の１次側の流路には貯湯タンク７内の高温水が送られ、給湯熱交換器１８の２次側の流路には給水源から低温水が送られる構成となっている。
【００３７】
また、給湯熱交換器１８へ貯湯タンク７内の高温水を送るために給湯ポンプ１９が設けられている。そして給湯ポンプ１９を駆動することによって、貯湯タンク７の上方に設けられた出湯口２０から高温水を給湯熱交換器１８の１次側の流路へ送る構成となっている。
【００３８】
そして給湯熱交換器１８で熱交換した後の温水は、貯湯タンク７の下方部に設けられた入水口２１から貯湯タンク７へ戻される。このように、本実施の形態では、貯湯タンク７、出湯口２０、給湯熱交換器１８、給湯ポンプ１９、入水口２１を配管で接続して給湯サイクルを構成している。なお、給湯ポンプ１９には循環流量が一定であるＡＣポンプが用いられている。
【００３９】
また、給湯ポンプ１９と入水口２１との間には、沸き上げサイクル内の湯水の循環流量を調整する流量調節弁２２と、逆止弁２３が設けられている。逆止弁２３は給湯サイクル内の湯水の対流を防止するために備えられている。これは、給湯ポンプ１９を駆動していないときであっても、貯湯タンク７の上部にある高温水が給湯熱交換器１８を通って、貯湯タンク７の下部へ入水することがあるため、貯湯タンク７の下部へ高温水が流入すると、水冷媒熱交換器２へ送られる温水の温度が高くなってしまい、沸き上げ効率が落ちる。
【００４０】
そこで、本実施の形態では、逆止弁２３を設けることによって、ある所定の荷重以上の流量になったときだけ給湯サイクル内に湯水が順方向に循環するようにしている。本実施の形態では、逆止弁２３の順方向に対して２０ｇの荷重が掛かったときのみ、順方向に湯水が流れるようになっている。なお、荷重の値は２０ｇに限定されるものではない。
【００４１】
また、給湯サイクル内の圧力調整を行う過圧逃し弁２４が設けられており、給湯サイク
ル内の圧力が過圧逃し弁２４の設定圧力よりも高くなると、過圧逃し弁２４から湯水を排水することが出来る。また、貯湯タンク７の下部には排水栓２５が設けられており、貯湯タンク７内の湯水を外部に排水することができる。
【００４２】
また、給水源より伸びている水道管を給水管２６へ接続し、給水管２６は三方弁２７を介して、貯湯タンク７の底部および給湯熱交換器１８の２次側流路へと接続されている。また、三方弁２７と貯湯タンク７との間には過圧逃し弁２８が設けられており、膨張水を排水することができる。
【００４３】
そして、タンクユニットＣを設置する際に、三方弁２７を貯湯タンク７と接続される流路に切り替えて水張りを行い、貯湯タンク７が満水になった後は、三方弁２７を給湯熱交換器１８と接続される流路に切り替えておく。このように、貯湯タンク７へ入水したあとは、三方弁２７を給湯熱交換器１８へ接続される流路に切り替えておくことで、貯湯タンク７を含む水回路は閉回路となるので、新鮮な水は入ってくることなく、ミネラル分を多く含む硬水の地域であっても、スケールの析出は最初に貯湯タンク７へ入れた水量分のみに抑えることができる。
【００４４】
また、三方弁２７と給湯熱交換器１８との間には過圧逃し弁２９が設けられている。これは給湯熱交換器１８へは給水源から直接給水圧が掛かることになるので、給水圧が高い場合、給水源から給湯熱交換器１８へ直接入水すると、給湯熱交換器１８を破壊してしまい故障させてしまう可能性がある。そのため、過圧逃し弁２９を設けることによって、ある給水圧以上の湯水が入水した場合に、過圧逃し弁２９を通して外部へ排水させ、給湯熱交換器１８の故障を未然に防ぐことができる。
【００４５】
そして給水源から供給された低温水が給湯熱交換器１８で昇温すると、給湯管３０を通って給湯端末１７へ供給される。また、給湯管３０には、湯水の温度を検出する給湯温度検出手段である温度センサ３１および予備温度センサ３２、および流量を検出するための流量検出手段である流量センサ３３を備えている。
【００４６】
また、居室内を暖房する暖房端末３４を備えており、暖房端末３４の内部を貯湯タンク７内の温水を循環させて居室内を暖房することができる。そのため、貯湯タンク７の暖房用温水部７ｂから暖房端末３４へ温水を送るための暖房ポンプ３５を備えている。なお、暖房端末３４へ送られる温水は、湯入口１１の近傍に設けられた温水取り出し口３６から取り出され、暖房端末３４へ暖房用温水部７ｂの温水が供給される。そして暖房端末３４で熱交換した後の温水は貯湯タンク７の底部へ戻されるようになっている。なお、暖房ポンプ３５には、循環流量が一定のＡＣポンプが用いられている。
【００４７】
また、熱交換ユニットＢおよびタンクユニットＣには、設定を行うためのリモコン装置３７および３８が設けられている。さらに、ヒートポンプユニットＡ、熱交換ユニットＢ、タンクユニットＣには、それぞれのユニット内に配置されている駆動機器に指示を与える制御装置３９ａ〜ｃが設けられている。なお、制御装置３９ｃは安全制御装置５４の機能を兼用してもよい。
【００４８】
以上のように構成されたヒートポンプ式温水暖房装置において、以下、ヒートポンプ式温水暖房装置の動作について説明する。
【００４９】
まず、沸き上げ運転について説明する。まず、使用者は熱交換ユニットＢに設けられているリモコン装置３７で、水冷媒熱交換器２における湯水の沸き上げ温度Ｔｈを設定する。そして沸き上げ運転が開始されると、沸き上げポンプ９が駆動し貯湯タンク７内の温水が水冷媒熱交換器２へ供給される。そして、温度センサ１２ｂで検出される温度が沸き上
げ温度Ｔｈを超えるまでヒートポンプサイクルによる沸き上げ運転が継続される。なお、貯湯タンク７内の温水をヒートポンプサイクルで沸き上げる時には、圧縮機１から吐出する高温冷媒が水冷媒熱交換器２へ流入する流路となるように四方弁５が切り替わっている。
【００５０】
その結果、圧縮機１から吐出される高温冷媒が水冷媒熱交換器２へ流入し、湯水へと放熱することによって高温水を生成することができる。なお、水冷媒熱交換器２内では、水と冷媒とは対向流にして熱交換効率を向上させている。
【００５１】
そして、温度センサ１２ｂで検出する水冷媒熱交換器２から出湯する湯水の温度が、沸き上げ温度Ｔｈに近づいてくると、圧縮機１の回転数を小さくして能力を下げる。そして温度センサ１２ｂで検出する温度が、沸き上げ温度Ｔｈよりも所定温度Ｔａ（例えば、２℃）だけ高くなると、圧縮機１の運転を停止して沸き上げ運転を終了する。そして、貯湯タンク７へは沸き上げ温度Ｔｈの湯水で満たされることになる。
【００５２】
なお、水冷媒熱交換器２で生成された高温水は、暖房用温水部７ｂへ戻されるが、仕切り板８の周囲と貯湯タンク７との間にできた隙間を通って、給湯用温水部７ａも沸き上げ温度Ｔｈの湯水で満たされる。このとき、制御装置３９ｂでは圧縮機１の運転を停止した時に温度センサ１２ａで検出した入水温度Ｔｉを記憶しておく。
【００５３】
また、ヒートポンプサイクルによる沸き上げ運転が終了した後も、沸き上げポンプ９を駆動させて貯湯タンク７内の温水を水冷媒熱交換器２へ循環させている。これは沸き上げ運転停止中であっても、温度センサ１２ａおよび温度センサ１２ｂで貯湯タンク７内の温水の温度を検出しておく必要があり、貯湯タンク７内の温水の温度が低下するとすぐにヒートポンプサイクルによる沸き上げ運転を再開しなければならないからである。
【００５４】
そして、給湯運転停止中も沸き上げポンプ９を駆動して、温度センサ１２ａで貯湯タンク７内の温水を常時検出しており、温度センサ１２ｂで検出する温度が、圧縮機１の運転を停止した時に記憶した入水温度Ｔｉよりも所定温度Ｔｂ（例えば、５℃）だけ小さくなった時に圧縮機１の運転を再開し、沸き上げ運転を開始する。
【００５５】
例えば、沸き上げ温度Ｔｈに５５℃を設定すると、温度センサ１２ｂで検出する温度が５７℃（＝５５℃＋２℃）を超えたときに圧縮機１の運転を停止する。そして、圧縮機１の運転を停止した時の温度が５３℃であったとすると、入水温度Ｔｉが５３℃であると記憶する。そして、圧縮機１の運転が停止後も沸き上げポンプ９の駆動を行い、温度センサ１２ｂが検出する温度が入水温度Ｔｉよりも所定温度Ｔｂ（例えば、５℃）小さくなったときに圧縮機１の運転を再開する。また、本実施の形態に示した所定温度Ｔａ、Ｔｂは、一つの実施例であって、本実施の形態に限定されることはない。
【００５６】
また、タンクユニットＣに設けられているリモコン装置３８では、上部ヒータ１５ａでの沸き上げ温度を設定できるようになっている。図８は、リモコン装置３８の正面図である。図８に示すように、リモコン装置３８には操作部３８ａ、表示部３８ｂを有しており、操作部３８ａを操作して温度を設定することができる。本実施の形態では、操作部３８ａを操作することによって、上部ヒータ１５ａの沸き上げ温度Ｔｕ、下部ヒータ１５ｂの沸き上げ温度Ｔｂｏ、給湯端末１７への給湯温度Ｔｋを設定することができる。
【００５７】
そして、本実施の形態では上部ヒータ１５ａの沸き上げ温度Ｔｕに、リモコン装置３７で設定した沸き上げ温度Ｔｈよりも高い温度に設定しておくことで、給湯用温水部７ａ内の温水を沸き上げ温度Ｔｕまで沸き上げることができる。例えば、リモコン装置３７で沸き上げ温度Ｔｈを５５℃に設定し、リモコン装置３８で沸き上げ温度Ｔｕを７５℃に設定
すると、水冷媒熱交換器２で沸き上げ温度Ｔｈ（５５℃）まで沸き上げ、さらに上部ヒータ１５ａで７５℃まで沸き上げ運転を行う。
【００５８】
このように、仕切り板８の上下で異なる沸き上げ温度を設定することができるので、それぞれの端末に合わせて最適な温度に沸き上げることができ、使用性を向上させることができる。
【００５９】
次に、上部ヒータ１５ａでの沸き上げ運転について説明する。上部ヒータ１５ａの運転を開始するときは、上部ヒータ１５ａよりも高い位置に設けられた温度センサ１６ａで検出する温度が、沸き上げ温度Ｔｕよりも所定温度Ｔｃ（例えば、５℃）だけ低い温度を検出した時に上部ヒータ１５ａの出力をＯＮする。そして上部ヒータ１５ａによって給湯用温水部７ａ内の温水を温め、上部ヒータ１５ａと同じ位置に設けられた温度センサ１６ｂで検出する温度が、沸き上げ温度Ｔｕよりも所定温度Ｔｄ（例えば、２℃）だけ高い温度を検出した時に上部ヒータ１５ａの出力をＯＦＦしている。
【００６０】
このように上部ヒータ１５ａがＯＮするときに判断する温度センサと、上部ヒータ１５ａがＯＦＦするときに判断する温度センサを異ならせることによって、頻繁に上部ヒータ１５ａのＯＮ・ＯＦＦが切り替えられることがないようにし、上部ヒータ１５ａの耐久性を向上させている。また、本実施の形態に示した所定温度Ｔｃ、Ｔｄは、一つの実施例であって、本実施の形態に限定されることはない。
【００６１】
次に、下部ヒータ１５ｂでの沸き上げ運転について説明する。下部ヒータ１５ｂはヒートポンプユニットＡによる沸き上げ運転が出来ないときにＯＮさせることによって、暖房用温水部７ｂ内の温水の温度低下を防止することができる。
【００６２】
例えば、暖房運転を継続すると蒸発器４ａに着霜してしまい、除霜運転を行わなければならない。その時には、四方弁５で冷媒流路を切り替えることによって、圧縮機１から出た高温冷媒を蒸発器４ａへ流入させ、冷媒の温度で除霜を行う。
【００６３】
しかしながら、除霜運転時には水冷媒熱交換器２で冷媒を放熱させることはできないため、水冷媒熱交換器２での温水生成ができなくなってしまう。その結果、暖房用温水部７ｂ内の温水が低下してしまい、暖房端末３４へ供給する湯水の温度を下げてしまう。それを防止するために、下部ヒータ１５ｂをＯＮさせることによって暖房用温水部７ｂ内の温水の低下を防ぎ、暖房端末３４での快適性を維持させることができる。なお、除霜運転だけではなく、ヒートポンプユニットＡが故障したときであっても、下部ヒータ１５ｂによって暖房用温水部７ｂ内の湯水を加熱することができる。
【００６４】
そして本実施の形態では、リモコン装置３８で下部ヒータ１５ｂでの沸き上げ温度Ｔｂｏを設定することができる。一方、沸き上げ温度Ｔｂｏは、沸き上げ温度Ｔｈと同一の温度が設定されている場合が多い。また、暖房用温水部７ｂ内において、上部の温度が高く、下部の温度が低いという温度分布がある。
【００６５】
そのため、水冷媒熱交換器２から戻ってくる温水の温度が沸き上げ温度Ｔｈ（＝Ｔｂｏ）であっても、温度センサ１６ｄで検出する温度は沸き上げ温度Ｔｈ（＝Ｔｂｏ）よりも低くなってしまう。これは、暖房端末３４で放熱した後の温水や、給湯熱交換器１８で放熱した後の温水が、貯湯タンク７の下方部へ戻されるからである。
【００６６】
その結果、温度センサ１６ｄで検出する温度が、沸き上げ温度Ｔｂｏで維持するように下部ヒータ１５ｂ制御すると、温度センサ１６ｄで検出する温度が少しでも沸き上げ温度Ｔｂｏを下回れば下部ヒータ１５ｂがＯＮしてしまうことになり、頻繁に下部ヒータ１５
ｂで沸き上げ運転を行ってしまうことになる。
【００６７】
しかしながら、一般的に暖房用温水部７ｂ内の湯水は下部ヒータ１５ｂを使用せずに、できるだけヒートポンプユニットＡを用いて沸き上げ運転を行った方が効率が良い。そこで、本実施の形態では、温度センサ１６ｄで検出する温度が、沸き上げ温度Ｔｂｏよりも所定温度Ｔｅ（例えば、１０℃）だけ低いことを検出した場合に限って、下部ヒータ１５ｂがＯＮするように制御されている。
【００６８】
その結果、沸き上げ温度Ｔｂｏ＝沸き上げ温度Ｔｈと設定されている場合は、暖房用温水部７ｂにはヒートポンプユニットＡによって沸き上げ温度Ｔｈまで沸き上げられることになり、温度センサ１６ｄが検出する温度が、沸き上げ温度Ｔｂｏよりも所定温度Ｔｅだけ低いことを検出しない限り、下部ヒータ１５ｂがＯＮすることはない。
【００６９】
また、蒸発器４ａの除霜運転時や、ヒートポンプユニットＡの能力が出ない時において、温度センサ１６ｄで検出する温度が、沸き上げ温度Ｔｂｏよりも所定温度Ｔｅだけ低いことを検出した時に限って下部ヒータ１５ｂをＯＮすることができ、非常に効率の良い沸き上げ運転を行うことができる。
【００７０】
また、下部ヒータ１５ｂによる沸き上げ運転が行われた場合において、下部ヒータ１５ｂを停止する場合には、温度センサ１６ｄで検出する温度が、沸き上げ温度Ｔｂｏよりも所定温度Ｔｆ（例えば、２℃）だけ高いことを検出すると下部ヒータ１５ｂがＯＦＦするように沸き上げ運転が行われる。
【００７１】
以上のように、ヒートポンプユニットＡによる沸き上げ運転と、下部ヒータ１５ｂによる沸き上げ運転とを併用することで、蒸発器４ａの除霜運転等によりヒートポンプユニットＡによる沸き上げ運転が行われない状態であっても、暖房用温水部７ｂ内の温水は沸き上げ温度Ｔｂｏの状態に維持され、暖房端末３４へ安定的に温水を送ることができ、快適性を損なうことがない。また、本実施の形態に示した所定温度Ｔｅ、Ｔｆは、一つの実施例であって、本実施の形態に限定されることはない。
【００７２】
次に、上部ヒータ１５ａ（もしくは下部ヒータ１５ｂ）の安全制御について説明する。まず、貯湯タンク７の側面に取り付けられた、第１〜第４の温度過昇防止装置のいずれかで、貯湯タンク７内の湯水が異常な高温になっていることを検知すると、検知した温度過昇防止装置内の接点がＯＦＦとなり通電を遮断する。第１〜第４の温度過昇防止装置５０ａ〜５０ｄは、異常な高温を検知すると内部の接点がＯＦＦして通電を遮断するように構成されている。
【００７３】
例えば、第１の温度過昇防止装置５０ａが異常温度を検知すると、第１の温度過昇防止装置５０ａ内の接点がＯＦＦとなり、ヒータエレメント４９ａへの通電が遮断される。そして、次に第３の温度過昇防止装置５０ｃが異常温度を検知すると、第３の温度過昇防止装置５０ａ内の接点がＯＦＦとなり、ヒータエレメント４９ｃへの通電が遮断される。
【００７４】
そして、第３の温度過昇防止装置には安全制御装置５４が接続されているため、第３の温度過昇防止装置が働いたことを検知すると、第４の温度過昇防止装置５０ｄが働いていなくても、第４の温度過昇防止装置５０ｄ内の接点をＯＦＦすることによって、全てのリレーへの通電が遮断され、すべてのリレーがＯＦＦされヒータエレメント４９ｂへの通電も遮断される。
【００７５】
このように、第１〜第４の温度過昇防止装置５０ａ〜５０ｄは、異常な温度を検知した箇所から通電が遮断されるため、第１〜第３の温度過昇防止装置５０ａ〜５０ｃが働く前
に、第４の温度過昇防止装置５０ｄが働く場合もある。また、第１〜第３の温度過昇防止装置５０ａ〜５０ｃのいずれか１つに安全制御装置を接続するだけで、二重安全の構成を可能とすることができ、リード線の引き回しなどを簡単化することができる。またシンプルな構造ゆえに、結線作業性を向上させ、誤結線を防止することもできる。
【００７６】
以上のように、本発明のヒータ付き貯湯タンクは、ヒータエレメントそれぞれの通電を遮断するだけではなく、ヒータへの通電のＯＮ・ＯＦＦを行っているリレーへの通電も遮断することができるので、安全性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上のように、本発明のヒータ付き貯湯タンクは、電気温水器やヒートポンプ式温水暖房装置へ適用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１  圧縮機
２  水冷媒熱交換器
３  減圧装置
４ａ  蒸発器
４ｂ  送風ファン
５  四方弁
６  冷媒管
７  貯湯タンク
８  仕切り板
９  沸き上げポンプ
１０  水出口
１１  湯入口
１２ａ、ｂ  温度センサ
１３  フロースイッチ
１４  過圧逃し弁
１５ａ  上部ヒータ
１５ｂ  下部ヒータ
１６ａ〜ｄ  温度センサ
１７  給湯端末
１８  給湯熱交換器
１９  給湯ポンプ
２０  出湯口
２１  入水口
２２  流量調整弁
２３  逆止弁
２４  過圧逃し弁
２５  排水栓
２６  給水管
２７  三方弁
２８  過圧逃し弁
２９  過圧逃し弁
３０  給湯管
３１  温度センサ
３２  予備温度センサ
３３  流量センサ
３４  暖房端末
３５  暖房ポンプ
３６  温水取り出し口
３７  リモコン装置
３８  リモコン装置
３９ａ〜ｃ  制御装置
Ａ  ヒートポンプユニット
Ｂ  熱交換ユニット
Ｃ  タンクユニット
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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