(57)【要約】【課題】消費エネルギー量の低減を図ることのできる給湯装置を提供する。【解決手段】湯沸かし運転時以外には、温度センサ４１の検出温度Ｔが設定温度Ｔ１以下となると、循環ポンプ３１を運転するとともに、圧縮機１１を第１運転周波数よりも周波数の低い第２運転周波数で運転するようにしたので、圧縮機１１を、運転と運転の停止繰り返すことなく、加熱能力を小さくした状態で継続的に運転することができ、消費エネルギー量を低減することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動の圧縮機、高圧側熱交換器、膨張機構及び低圧側熱交換器を有する冷媒回路と、温水を貯える貯湯タンクと、貯湯タンクと高圧側熱交換器の水流入側を接続する往き管及び高圧側熱交換器の水流出側と貯湯タンクを接続する還り管を有する循環回路と、循環回路に設けられた循環ポンプとを備えた給湯装置において、
前記循環回路が設置された空間の温度を検出する温度センサと、
高圧側熱交換器において加熱した温水を貯湯タンクに貯える湯沸かし運転時以外には、温度センサの検出温度が所定温度以下となると、循環ポンプを運転するとともに、湯沸かし運転時の圧縮機の回転数領域よりも低い凍結防止運転用の回転数で圧縮機の運転を行う制御手段とを備えた
ことを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
前記循環回路において貯湯タンクを迂回するバイパス管と、
循環回路の流路を貯湯タンク側とバイパス管側に切り換える流路切換弁と、
湯沸かし運転時以外には、流路切換弁によって循環回路をバイパス管側に設定する制御手段を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒回路の高圧側交換器において加熱した温水を貯湯タンク内に貯える給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の給湯装置としては、電動の圧縮機、高圧側熱交換器、膨張機構及び低圧側熱交換器を有する冷媒回路と、温水を貯える貯湯タンクと、貯湯タンクと高圧側熱交換器の水流入側を接続する往き管及び高圧側熱交換器の水流出側と貯湯タンクを接続する還り管を有する循環回路と、循環回路に設けられた循環ポンプとを備えたものが知られている。
【０００３】
この給湯装置は、一般に循環回路が屋外に配管されている場合が多く、冬季等の低外気温時に温水を貯湯タンクに貯えるための湯沸かし運転が停止していると、循環回路内の水が凍結するおそれがある。そこで、外気温が所定温度以下となると、循環ポンプを運転して循環回路に水を流通させ、圧縮機を運転して循環回路を流通する水を加熱して凍結を防止する凍結防止運転を行うようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−０１０１４５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、従来の給湯装置では、凍結防止運転中に、湯沸かし運転と同じ回転数で圧縮機を運転するとともに、循環回路を流通する水の温度が第１の所定温度以上となると圧縮機を停止し、循環回路を流通する水の温度が第１の所定温度以下の第２の所定温度よりも低くなると圧縮機を運転するように、圧縮機の運転と停止を繰り返すため、消費電力量が大きくなるという問題点があった。
【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、消費エネルギー量の低減を図ることのできる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】
【０００６】
本発明は前記目的を達成するために、電動の圧縮機、高圧側熱交換器、膨張機構及び低圧側熱交換器を有する冷媒回路と、温水を貯える貯湯タンクと、貯湯タンクと高圧側熱交換器の水流入側を接続する往き管及び高圧側熱交換器の水流出側と貯湯タンクを接続する還り管を有する循環回路とを備えた給湯装置において、前記循環回路が設置された空間の温度を検出する温度センサと、高圧側熱交換器において加熱した温水を貯湯タンクに貯える湯沸かし運転時以外には、温度センサの検出温度が所定温度以下となると、湯沸かし運転時の圧縮機の回転数領域よりも低い凍結防止用の回転数で圧縮機の運転を行う制御手段とを備えている。
【０００７】
これにより、凍結防止運転時には、湯沸かし運転時の圧縮機の回転数領域よりも低い凍結防止運転用の回転数で圧縮機が運転されることから、圧縮機が、運転と運転の停止を繰り返すことなく、加熱能力を小さくして継続的に運転される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、圧縮機を、運転と運転の停止を繰り返すことなく、加熱能力を小さくして継続的に運転することができるので、消費エネルギー量を低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１乃至図３は本発明の一実施形態を示すもので、図１は給湯装置の概略構成図、図２は制御系を示すブロック図、図３は凍結防止運転に関する制御部の動作を示すフローチャートである。
【００１０】
この給湯装置は、水を加熱するためのヒートポンプユニット１０と、ヒートポンプユニット１０において加熱された温水を貯えるための貯湯タンクユニット２０と、貯湯タンクユニット２０の水をヒートポンプユニット１０において加熱して貯湯タンクユニット２０に戻すための循環回路３０と、運転状態を制御するための制御部４０とを備えている。
【００１１】
ヒートポンプユニット１０は、電動の圧縮機１１、高圧側熱交換器としてのガスクーラ１２、膨張機構としての膨張弁１３及び低圧側熱交換器としての蒸発器１４を有し、これらを銅またはステンレス等の管によって順次接続することにより冷媒回路１０ａが構成されている。また、冷媒回路１０ａには、高圧側が超臨界状態となる二酸化炭素が冷媒として充填されている。更に、蒸発器１４には、冷媒と熱交換する空気を流通させるための送風機１４ａが設けられている。また、圧縮機１１は、駆動源としてのモータがインバータ制御等により運転周波数を変更可能に設けられており、湯沸かし運転時には第１運転周波数（例えば、４０Ｈｚ〜１００Ｈｚ）の範囲で運転され、凍結防止運転時には第１運転周波数よりも周波数が低い第２運転周波数（例えば、２０Ｈｚ〜３０Ｈｚ）の範囲で運転されるようになっている。
【００１２】
貯湯タンクユニット２０は、上端及び下端が閉鎖された上下に延びる円筒状の貯湯タンク２１と、貯湯タンク２１に水を供給するための給水管２２と、貯湯タンク２１に貯えられた温水を浴室や台所等に供給するための給湯管２３とを有している。
【００１３】
貯湯タンク２１は、ステンレス等の部材によって形成され、グラスウールまたは発泡ウレタン等の断熱材によって外部が覆われており、内部と外部との熱の移動が遮断されるようになっている。
【００１４】
給水管２２は、貯湯タンク２１の下部に接続された第１給水管２２ａと、後述する混合弁に接続された第２給水管２２ｂとを有する。また、第１給水管２２ａ及び第２給水管２２ｂの上流側に位置する給水管２２には、上水道から供給される水を所定の圧力に減圧して流通させるための減圧弁２２ｃが設けられている。
【００１５】
給湯管２３は、貯湯タンク２１の上部に接続されており、第１給水管２２ａから貯湯タンク２１の下部に流入する水の圧力によって、貯湯タンク２１の上部の温水が流通するようになっている。また、給湯管２３には、電動の混合弁２３ａを介して第２給水管２２ｂが接続されており、貯湯タンク２１から流出する温水と第２給水管２２ｂを流通する水が混合されて流通するようになっている。
【００１６】
循環回路３０は、貯湯タンク２１の下部、循環ポンプ３１、ガスクーラ１２、貯湯タンク２１の上部を順次銅管またはステンレス管によって接続することにより構成され、貯湯タンク２１の下部の水が循環ポンプ３１によってガスクーラ１２を通って貯湯タンク２１の上部に流入するようになっている。また、循環回路３０は、ヒートポンプユニット１０と貯湯タンクユニット２０との間を接続する往き管３２及び還り管３３を有している。更に、循環回路３０の貯湯タンク２１の流入側及び流出側には、貯湯タンク２１を迂回させて水を循環させるためのバイパス管３４が接続され、三方弁からなる流路切換弁３５によって循環回路３０の流路を貯湯タンク２１側とバイパス管３４側に切り換えるようになっている。
【００１７】
制御部４０は、マイクロコンピュータによって構成され、そのメモリには、湯沸かし運転及び凍結防止運転などの運転に関するプログラムが記憶されている。制御部４０には、圧縮機１１、送風機１４ａ、循環ポンプ３１、流路切換弁３５及び外気温度を検出するための温度センサ４１が接続されている。制御部４０は、温度センサ４１の検出信号を受信し、温度センサ４１の検出信号に応じた出力信号を圧縮機１１、送風機１４ａ、循環ポンプ３１及び流路切換弁３５に送信するようになっている。
【００１８】
以上のように構成された給湯装置において、深夜電力等の電力を利用して湯沸かし運転を行う場合には、循環回路３０を流路切換弁３５によって貯湯タンク２１側に設定し、圧縮機１１、送風機１４ａ及び循環ポンプ３１を運転する。ことのとき、圧縮機１１は、第１運転周波数で運転を行う。これにより、圧縮機１１から吐出された冷媒は、ガスクーラ１２を流通して放熱した後に膨張弁１３を介して蒸発器１４に流入して吸熱し、蒸発器１４から流出した冷媒は、圧縮機１１に吸入される。また、貯湯タンク２１の下部の水は、循環ポンプ３１によって循環回路３０を流通し、ガスクーラ１２において冷媒と熱交換することにより加熱され、貯湯タンク２１の上部に貯えられる。予め設定された温度の温水が貯湯タンク２１に所定量貯えられると、圧縮機１１、送風機１４ａ及び循環ポンプ３１を停止する。
【００１９】
また、利用者によって浴室や台所の水栓のハンドルが操作されると、貯湯タンク２１の上部の温水は、給湯管２３を流通し、混合弁２３ａにおいて第２給水管２２ｂを流通する水と混合され、水栓から利用者に供給される。貯湯タンク２１の温水が消費されると、貯湯タンク２１には、第１給水管２２ａから水が流入するため、貯湯タンク２１内は常に満水状態が保持される。
【００２０】
また、冬季などの外気温が低く、湯沸かし運転が行われていない場合、循環回路３０内に残っている水が凍結するおそれがある。このため、湯沸かし運転が行われておらず外気温が設定温度以下（例えば、３℃）となると、凍結防止運転を行う。凍結防止運転を行う場合には、循環回路３０を流路切換弁３５によってバイパス管３４側に設定し、圧縮機１１、送風機１４ａ及び循環ポンプ３１を運転する。このとき、圧縮機１１は、第１運転周波数よりも周波数が低い第２運転周波数で運転を行うため、ガスクーラ１２における加熱能力は低い状態となる。また、循環回路３０の水は、ガスクーラ１２において冷媒と熱交換することにより加熱された後、貯湯タンク２１に流入することなくバイパス管３４を流通し、繰り返しガスクーラ１２において加熱され、循環回路３０内の水の凍結が防止される。
【００２１】
ここで、凍結防止運転に関する制御部４０の動作を、図３のフローチャートを用いて説明する。
【００２２】
まず、湯沸かし運転を開始する条件（例えば、設定された時刻となる場合、または、貯湯タンク２１内の残湯の量が所定量よりも少なくなった場合）が成立すると（ステップＳ１１）、所定温度の温水を貯湯タンク２１に所定量貯えるための湯沸かし運転制御を行う（ステップＳ１２）。また、湯沸かし運転を開始する条件が成立していないときは（ステップＳ１１）、流路切換弁３５を操作して循環回路３０をバイパス管３５側に設定し（ステップＳ１３）、温度センサ４１の検出温度Ｔが設定温度Ｔ１以下の場合には（ステップＳ１４）、圧縮機１１を第２運転周波数で運転すると共に、送風機１４ａ及び循環ポンプ３１を運転する凍結防止運転を行う（ステップＳ１５）。更に、温度センサ４１の検出温度Ｔが設定温度Ｔ１よりも高い場合には（ステップＳ１４）、圧縮機１１、送風機１４ａ及び循環ポンプ３１を停止する（ステップＳ１６）。また、温度センサ４１の検出温度Ｔが設定温度Ｔ１以下の場合において（ステップＳ１４）、圧縮機１１を第２運転周波数で運転すると共に、送風機１４ａ及び循環ポンプ３１を運転する凍結防止運転中に（ステップＳ１５）、湯沸かし運転を開始する条件が成立すると（ステップＳ１１）、湯沸かし運転を開始し（ステップＳ１２）、圧縮機１１を第１運転周波数運転でする。
【００２３】
凍結防止運転は、圧縮機１１が周波数の低い第２周端数で運転され、加熱能力が小さいため、温度センサ４１の検出温度Ｔが設定温度Ｔ１よりも高くなる以外は、圧縮機１１を継続的に運転する。
【００２４】
このように、本実施形態の給湯装置によれば、湯沸かし運転時以外には、温度センサ４１の検出温度Ｔが設定温度Ｔ１以下となると、循環ポンプ３１を運転するとともに、圧縮機１１を第１運転周波数よりも周波数の低い第２運転周波数で運転するようにしたので、圧縮機１１を、運転と運転の停止繰り返すことなく、加熱能力を小さくした状態で継続的に運転することができ、消費エネルギー量を低減することが可能となる。
【００２５】
また、湯沸かし運転時以外には、流路切換弁３５によって循環回路３０をバイパス管３４側に設定するようにしたので、循環回路３０を流通する温度の低い水が貯湯タンク２１に流入することを防止することができ、貯湯タンク２１に貯えられた温水の温度の低下を防止することが可能となる。
【００２６】
尚、前記実施形態では、循環回路３０において貯湯タンク２１を迂回するバイパス管３４と、循環回路３０の流路を貯湯タンク２１側とバイパス管３４側に切り換える流路切換弁３５とを備えたものを示したが、バイパス管３４及び流路切換弁３５を設けることなく、凍結防止運転時に循環回路３０の水の流通量を減少させ、ガスクーラ１２において所定温度に加熱した温水を貯湯タンク２１に流入させるようにしても、貯湯タンク２１に貯えられた温水の温度の低下を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態を示す給湯装置の概略構成図
【図２】制御系を示すフローチャート
【図３】凍結防止運転に関する制御部の動作を示すフローチャート
【符号の説明】
【００２８】
１０…ヒートポンプユニット、１０ａ…冷媒回路、１１…圧縮機、１２…ガスクーラ、１３…膨張弁、１４…蒸発器、２０…貯湯タンクユニット、２１…貯湯タンク、３０…循環回路、３２…往き管、３３…還り管、３４…バイパス管、３５…流路切換弁、４０…制御部、４１…温度センサ。
【図１】
2008232576.tif 000003
【図２】
2008232576.tif 000004
【図３】
2008232576.tif 000005