(57)【要約】【課題】一部の凍結防止ヒータが機能しなくて一部配管が凍結しても、貯湯タンク内の水が排水でき、貯湯タンク内の水が凍結して破損することの無い、安価で信頼性の高いヒートポンプ式給湯器を提供する。【解決手段】ヒートポンプサイクルを利用して貯湯タンク内に湯を沸き上げるようにしたヒートポンプ式給湯器において、外気温度を検出する外気温度センサ３０と、貯湯タンク２と接続された配管部を加熱する凍結防止用ヒータ２７ａ〜２７ｅ，２８ａ〜２８ｃ，２９ａと、前記外気温度センサ３０の検出温度に基づいて前記凍結防止用ヒータ２７ａ〜２７ｅ，２８ａ〜２８ｃ，２９ａへの通電を制御する制御部１３とを有し、前記凍結防止用ヒータ２７ａ〜２７ｅ，２８ａ〜２８ｃ，２９ａは少なくとも貯湯タンク２下部に接続された配管毎に取付けられ、かつ前記配管毎に独立して通電されるように構成した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給湯器本体と、加熱源としてのヒートポンプ本体とを備え、前記給湯器本体内に設けた貯湯タンクと前記ヒートポンプ本体内に設けた貯湯用熱交換器とを冷水配管と温水配管とにより環状に接続して循環回路を形成し、この循環回路の冷水配管に設けた循環ポンプを運転して前記貯湯タンク下部より低温の水を取り出し、前記冷水配管を通して前記ヒートポンプ本体内の貯湯用熱交換器に送り、該貯湯用熱交換器で加熱されて高温となった湯を前記温水配管を通して貯湯タンク上部に戻すように構成したヒートポンプ式給湯器において、
前記給湯器本体又はヒートポンプ本体の内部温度、又は外気温度、又は配管部の温度を検出する温度検出手段と、前記貯湯タンクと接続された配管部を加熱する凍結防止用ヒータと、前記温度検出手段の検出温度に基づいて前記凍結防止用ヒータへの通電を制御する制御手段とを有し、前記凍結防止用ヒータは少なくとも貯湯タンク下部に接続された配管毎に取付けられ、かつ前記配管毎に独立して作動するように構成したことを特徴とするヒートポンプ式給湯器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプサイクルを利用して貯湯タンク内に湯を沸き上げるようにしたヒートポンプ式給湯器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のヒートポンプ式給湯器においては、冬季にヒートポンプ給湯運転が装置の故障によって湯温を保てなくなると、貯湯タンクないの水が凍結する虞があるため、給湯器本体とヒートポンプ本体の間で循環ポンプを運転して貯湯タンク内の水を流動させることで、凍結温度以下でも凍結をしないようにしていた。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−６３６６１号公報（第３−５頁、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のヒートポンプ式給湯器は、前述のように、循環ポンプの運転して、貯湯タンク内の水を流動させることで、凍結防止を行なっているため、循環ポンプが故障すると、凍結防止が行なえなくなり、貯湯タンクの下部と接続されている給水配管や排水管又はヒートポンプ本体との循環配管内の水が凍結して、貯湯タンク内の水を抜くことができなくなり、貯湯タンクが破損してしまうという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、凍結防止が行えなくなった場合にも、貯湯タンク内が凍結して破損することの無い、安価で信頼性の高いヒートポンプ式給湯器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るヒートポンプ式給湯器は、給湯器本体と、加熱源としてのヒートポンプ本体とを備え、前記給湯器本体内に設けた貯湯タンクと前記ヒートポンプ本体内に設けた貯湯用熱交換器とを冷水配管と温水配管とにより環状に接続して循環回路を形成し、この循環回路の冷水配管に設けた循環ポンプを運転して前記貯湯タンク下部より低温の水を取り出し、前記冷水配管を通して前記ヒートポンプ本体内の貯湯用熱交換器に送り、該貯湯用熱交換器で加熱されて高温となった湯を前記温水配管を通して貯湯タンク上部に戻すように構成したヒートポンプ式給湯器において、前記給湯器本体又はヒートポンプ本体の内部温度、又は外気温度、又は配管部の温度を検出する温度検出手段と、前記貯湯タンクと接続された配管部を加熱する凍結防止用ヒータと、前記温度検出手段の検出温度に基づいて前記凍結防止用ヒータへの通電を制御する制御手段とを有し、前記凍結防止用ヒータは少なくとも貯湯タンク下部に接続された配管毎に取付けられ、かつ前記配管毎に独立して作動するように構成したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１を示すヒートポンプ式給湯器の構成図である。
図１おいて、給湯器本体１内には、貯湯タンク２と、この貯湯タンク２の下部と接続された給水配管３と、この給水配管３に設けられた減圧弁４と、前記貯湯タンク２の上部と接続された給湯配管５と、逃し弁６が配設されている。温度センサＡ７は前記貯湯タンク２の外壁面に取り付けられ、貯湯タンク２内の水の温度を検出する。この温度センサＡ７は貯湯タンク２の外壁面のある所定容量の位置に取り付けることにより、その取り付け位置の検出温度から前記貯湯タンク２内の残湯量も検出する。ヒートポンプ本体８は、冷水配管９と温水配管１０とにより前記貯湯タンク２の上下部と循環回路を構成するように接続されている。循環ポンプ１１は前記冷水配管９に設けられ、冷水配管９と温水配管１０により貯湯タンク２内の水をヒートポンプ本体８との間で循環させる。また、温水配管１０の途中と冷水配管９の循環ポンプ１１の上流側を凍結防止運転用三方弁２５を介してバイパス管２６で接続している。温度センサＢ１２はヒートポンプ本体８の加熱動作を停止するための温度を検出する。
【０００８】
制御部１３は、前記温度センサＡ７及び温度センサＢ１２の検出値と沸き上げ温度等を設定する操作部１４からの入力値に基づいて、前記ヒートポンプ本体８への加熱動作開始・停止及び循環ポンプ１１の運転を制御する。止水栓１５は給水配管３に設けられ、手動操作により開閉される。また、止水栓１６は排水管１７に設けられ、同じく手動操作により開閉される。前記貯湯タンク２と接続された給水配管３、給湯配管４、冷水配管９、温水配管１０、排水管１７には外気温度センサＣ３０の検出温度に基づいてそれぞれ配管毎に独立して通電が制御される凍結防止用ヒータ２７ａ〜２７ｅ，２８ａ〜２８ｃ，２９ａが適所に取付けられている。前記冷水配管９には循環ポンプ１１に溜まった空気を排出するための空気抜き栓３１が設けられている。また、前記給水配管３には災害時など、水道水の供給が停止した時に、貯湯タンク２内の水を取出して使用するための非常用取水栓３２が設けられている。
【０００９】
図２は本発明の実施の形態１を示すヒートポンプ本体の構成図である。
図２おいて、ヒートポンプ本体８のヒートポンプサイクルは圧縮機１８、貯湯用熱交換器１９、膨張弁２０、室外熱交換器２１、アキュームレータ２２を順次冷媒配管２３により接続して構成されている。
ここで、室外熱交換器２１に吸熱するために送風ファン２４が取り付けてあり、また、貯湯用熱交換器１９は圧縮器１８より吐出された高圧のガス冷媒と給湯用の水とを熱交換するもので、冷媒が流れる冷媒通路１９ａと貯湯用の水が流れる貯湯用水通路１９ｂを有する。
【００１０】
上記構成からなるヒートポンプ式給湯器にあっては、貯湯タンク２内への給水は、給水配管３より減圧弁４で一定の圧力に減圧されて満たされる。貯湯タンク２内に給水された水は冷水配管９より循環ポンプ１１でヒートポンプ本体８に送られ、加熱される。加熱されて高温となった温水は温水配管１０を通り貯湯タンク２の上部に戻され、貯湯される。貯湯タンク２内の水は加熱されることで膨張し、その膨張した分は逃がし弁６より排出され、貯湯タンク２の内圧が上昇するのを防ぐ。貯湯タンク２の外壁面の所定位置に取り付けられた温度センサＡ７は、貯湯タンク２内の温水の温度を検知し、制御部１３はこの温度センサＡ７からの検知信号を受けて貯湯タンク２の残湯量を判断する。温度センサＢ１２は貯湯タンク２の下部と接続された冷水配管９を通る水の温度を検知し、制御部１３はこの温度センサＢ１１からの検知信号を受けて貯湯タンク２の水が全て加熱されたことを判断すると、ヒートポンプ本体８の加熱動作を停止する。
【００１１】
冬季において、外気温度が５℃以下になり、配管が凍結する惧れがあるときに、温度センサーＣ３０で凍結する惧れのある外気温度を検出して、各配管に取付けられた凍結防止用ヒータ２７ａ〜２７ｅ，２８ａ〜２８ｃ，２９ａに通電し、配管を加温することで凍結を防止する。さらに、冷水配管９と温水配管１０の凍結防止として、前記凍結防止運転用三方弁２５により流路を切り替えて、貯湯タンク２を介さずにバイパス管２６を通して冷水配管９、ヒートポンプ本体８の貯湯用熱交換器１９、温水配管１０の間で循環させて、ヒートポンプ本体８で加熱することで、貯湯タンク２内の湯を使用することなく、また、別途凍結防止用ヒータを設置することなく、冷水配管９と温水配管１０の凍結を防止することができる。
【００１２】
図３は凍結防止用ヒータの制御回路のブロック図である。
図３に示す如く、凍結防止用ヒータ２７ａ〜２７ｅ，２８ａ〜２８ｃ，２９ａは各配管毎にグループ分けされて通電が制御されるようになっている。すなわち、第１グループとして給水配管３と給湯配管５に取付けられた凍結防止用ヒータ２７ａ〜２７ｅへの通電が制御され、第２グループとして冷水配管９と温水配管１０に取付けられた凍結防止用ヒータ２８ａ〜２８ｃへの通電が制御され、第３グループとして排水管１７に取付けられた凍結防止用ヒータ２９ａへの通電が制御される。これら３つのグループの凍結防止用ヒータはそれぞれ並列配線したり制御を分けて行うことで、独立して制御される。これにより、どこか１ヶ所の凍結防止ヒータが故障してそのグループの配管が凍結しても、他のグループが１つでも正常に機能していれば、給水配管３に設けられた非常用取水栓３２、排水管１７に設けられた止水栓１６、冷水配管９に設けられた空気抜き栓３１のいずれかを開いて貯湯タンク２内の水を排水することができ、貯湯タンク２内の水が凍結して貯湯タンク２が破損するのを防止できる。
【００１３】
従って、上記実施の形態１に示す構成のものによれば、本実施の形態１によれば、貯湯タンク２下部に接続されている配管毎に前記凍結防止用ヒータが取付けられ、前記配管毎に前記ヒータが独立して作動するようにしたことで、一部の凍結防止用ヒータが機能しなくて一部配管が凍結しても、凍結していない他の配管から貯湯タンク２内の水が排水でき、貯湯タンク２内が凍結して破損することの無い、安価で信頼性の高いヒートポンプ式給湯機を提供することができる。
【００１４】
なお、上記実施の形態１では、外気温度センサ３０が検出する外気温度に基づいて凍結防止用ヒータへの通電を制御するようにしているが、給湯機本体１やヒートポンプ本体８の内部温度、あるいは給水配管３、冷水配管９、排水管１７などの温度を検出して凍結防止用ヒータへの通電を制御するようにしてもよい。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によるヒートポンプ式給湯器によれば、給湯器本体と、加熱源としてのヒートポンプ本体とを備え、前記給湯器本体内に設けた貯湯タンクと前記ヒートポンプ本体内に設けた貯湯用熱交換器とを冷水配管と温水配管とにより環状に接続して循環回路を形成し、この循環回路の冷水配管に設けた循環ポンプを運転して前記貯湯タンク下部より低温の水を取り出し、前記冷水配管を通して前記ヒートポンプ本体内の貯湯用熱交換器に送り、該貯湯用熱交換器で加熱されて高温となった湯を前記温水配管を通して貯湯タンク上部に戻すように構成したヒートポンプ式給湯器において、前記給湯器本体又はヒートポンプ本体の内部温度、又は外気温度、又は配管部の温度を検出する温度検出手段と、前記貯湯タンクと接続された配管部を加熱する凍結防止用ヒータと、前記温度検出手段の検出温度に基づいて前記凍結防止用ヒータへの通電を制御する制御手段とを有し、前記凍結防止用ヒータは少なくとも貯湯タンク下部に接続された配管毎に取付けられ、かつ前記配管毎に独立して作動するように構成したので、一部の凍結防止ヒータが機能しなくて一部配管が凍結しても、凍結していない他の配管に設けられた止水栓、空気抜き栓、非常用取水栓等を開いて貯湯タンク内の水を排水でき、貯湯タンク内が凍結して破損することの無い、安価で信頼性の高いヒートポンプ式給湯機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を示すヒートポンプ式給湯器の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１を示すヒートポンプ本体の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１を示す凍結防止ヒータの制御回路のブロック図である。
【符号の説明】
１  給湯器本体、２  貯湯タンク、３  給水配管、５  給湯配管、８  ヒートポンプ本体、９  冷水配管、１０  温水配管、１３  制御部、１６  止水栓、１７  排水管、２７ａ〜２７ｅ  ，２８ａ〜２８ｃ，２９ａ  凍結防止用ヒータ，３０  外気温度センサ、３１  空気抜き栓、３２  非常用取水栓。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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