(57)【要約】【課題】残湯量状態、水温、外気温により湯切れ防止を図りつつ、ＣＯＰをできるだけ悪化させないような沸き上げを行う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用いて給湯用の液体を加熱し、その加熱された液体を給湯器本体１の貯湯タンク２の上部より蓄え、貯湯タンク２の下部より加熱源であるヒートポンプ本体１５に戻し、貯湯タンク２又はヒートポンプ本体１５に戻す液体の温度が予め設定された加熱停止温度になると、ヒートポンプ本体１５の加熱動作を停止するヒートポンプ式給湯器において、加熱停止温度を貯湯タンク２内の残湯状態により可変させる制御手段３０を備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプサイクルを用いて給湯用の液体を加熱し、その加熱された液体を給湯器本体の貯湯タンクの上部より蓄え、貯湯タンクの下部より加熱源であるヒートポンプ本体に戻し、貯湯タンク又はヒートポンプ本体に戻す液体の温度が予め設定された加熱停止温度になると、ヒートポンプ本体の加熱動作を停止するヒートポンプ式給湯器において、
前記加熱停止温度を貯湯タンク内の残湯状態により可変させる制御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ式給湯器。
【請求項２】
ヒートポンプサイクルを用いて給湯用の液体を加熱し、その加熱された液体を給湯器本体の貯湯タンクの上部より蓄え、貯湯タンクの下部より加熱源であるヒートポンプ本体に戻し、貯湯タンク又はヒートポンプ本体に戻す液体の温度が予め設定された加熱停止温度になると、ヒートポンプ本体の加熱動作を停止するヒートポンプ式給湯器において、
前記加熱停止温度を外気温又は水温により可変させる制御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ式給湯器。
【請求項３】
ヒートポンプサイクルを用いて給湯用の液体を加熱し、その加熱された液体を給湯器本体の貯湯タンクの上部より蓄え、貯湯タンクの下部より加熱源であるヒートポンプ本体に戻し、貯湯タンク又はヒートポンプ本体に戻す液体の温度が予め設定された加熱停止温度になると、ヒートポンプ本体の加熱動作を停止するヒートポンプ式給湯器において、
前記加熱停止温度を貯湯タンク内の残湯状態と外気温又は水温とにより可変させる制御手段を備え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給湯機は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器よりなる冷凍サイクルを有するヒートポンプ部と、貯湯槽の下方に設けた取水口より水循環ポンプを介して取水し冷媒熱交換器で熱交換した後、貯湯槽上方の受水口より温水を落とし込み成層状態で貯湯する貯湯タンク部と、外気温度を検出する外気温検出手段と、給水温度を検出する給水温度検出手段と、運転制御部とを備え、前記運転制御部は、予め設けた沸き上げ設定温度を前記外気温検出手段あるいは給水温度検出手段の情報に基づいて外気温度あるいは給水温度が高くなると沸き上げ設定温度を下げる方向に変更するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１４７８４６号公報（第２−５頁、図１−２）
【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（特に、ＣＯ２冷媒のもの）は、図５に示すようにヒートポンプ部への入水温度が高くなる（高給水運転になる）とＣＯＰが低下するため、ヒートポンプ部への入水温度が高くなると（例えば、６０℃以上の時など）、沸き上げを行わないようにしていた。
例えば、通常の使用状態（お湯を使用した状態）では、深夜時間帯の沸き上げ開始時点（２３時など）では、図６に示すように、貯湯タンク２の上部のお湯が残っており、途中にお湯と水の混合層があり、貯湯タンク２の中央部より下は水になっている。
一方、数日間の旅行などでお湯を使用せずに放置されていたときなどは、図７に示すように、貯湯タンク２のかなり下の方まで、高温のお湯が残っている状態となっている。ここで、貯湯タンク２内にはお湯は残っているが、その温度が６０℃以上の時は沸き上げが行われず、旅行などから帰ってきた初日に湯切れが発生してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、残湯量状態や水温、外気温により湯切れ防止を図りつつ、ＣＯＰをできるだけ悪化させないような沸き上げを行うヒートポンプ式給湯器を提供することを目的としたものである。
【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、ヒートポンプサイクルを用いて給湯用の液体を加熱し、その加熱された液体を給湯器本体の貯湯タンクの上部より蓄え、貯湯タンクの下部より加熱源であるヒートポンプ本体に戻し、貯湯タンク又はヒートポンプ本体に戻す液体の温度が予め設定された加熱停止温度になると、ヒートポンプ本体の加熱動作を停止するヒートポンプ式給湯器において、前記加熱停止温度を貯湯タンク内の残湯状態により可変させる制御手段を備えたものである。
【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に係るヒートポンプ式給湯器の構成図である。
給湯器本体１（以下、本体という）内には、例えば貯水量３７０Ｌの貯湯タンク２が配設されており、その下部には減圧弁４を介して給水配管３が接続されている。５は給水配管３の途中に設けられ、貯湯タンク２内の給水水温を検出する第１の温度センサである。給水タンク２の上部には給湯配管６が接続され、また、逃し弁７が設けられている。
【０００８】
また、貯湯タンク２の下部と後述の循環ポンプ１６とを接続する冷水管１２には、貯湯タンク２の全量沸き上げた場合に、ヒートポンプ本体１５の加熱動作を停止するための温度を検出する第２の温度センサ８が設けられている。さらに、貯湯タンク２の下部壁面（貯湯タンク２の上部から例えば２５０Ｌの位置）には、残湯（２５０Ｌ）の有無を判断する第３の温度センサ９が取付けられており、また、貯湯タンク２の上部壁面（貯湯タンク２の上部から例えば１００Ｌの位置）には、残湯（１００Ｌ）の有無を判断する第４の温度センサ１０が取付けられている。１１は本体１のケース外側に取付けられ、外気温度を検出する第５の温度センサである。
【０００９】
ヒートポンプ本体１５内には、ヒートポンプ本体１５のヒートサイクルで発生した熱を貯湯タンク２内の水と置換するため、冷水管１２と温水管１３とにより、貯湯タンク２の水をヒートポンプ本体１５との間で循環させる循環ポンプ１６が設けられており、この循環ポンプ１６はＤＣポンプであって、循環させる水の流量を調整することができる。
そして、貯湯タンク２の下部に接続された冷水管１２によりヒートポンプ本体１５に水が供給され、ヒートポンプ本体１５で加熱された水を貯湯タンク２の上部に接続された温水管１３により戻し、貯湯タンク２の上部より貯湯する。
【００１０】
ヒートポンプ本体１６のヒートポンプサイクルは、圧縮機１７、給湯用熱交換１８、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おり、また、室外熱交換器２１に吸熱するためにファン２４が設けられている。
給湯用熱交換器１８は圧縮機１７から吐出された高圧の冷媒と、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と給湯用の水が流れる給湯用水通路１９ｂとを備えている。２５は温水管１３に設けられ、貯湯タンク２に戻す湯の温度を検出する第６の温度センサである。
【００１１】
制御手段である制御部３０は、貯湯タンク２内の水の沸き上げ、ヒートポンプ本体６の運転開始・停止制御を行うものであり、第１の温度センサ５、第２の温度センサ８と、沸き上げ温度等を設定するリモコン３１からの入力値に基づいて、ヒートポンプ本体１５の加熱動作開始・停止及び循環値に基づいて、ヒートポンプ本体１５の加熱動作開始・停止及び循環ポンプ１６の運転を制御する。なお、制御部３０には、第３、第４の温度センサ９，１０からの検出信号も入力する。
【００１２】
次に、本実施の形態におけるヒートポンプ式給湯器により、リモコン３１で沸き上げ設定温度を９０℃に設定した場合の深夜時間帯における沸き上げ制御動作につき、図２のフローチャートを用いて説明する。
【００１３】
まず、沸き上げ制御を開始すると（Ｓ１）、第４の温度センサ１０の検出温度により残湯量が１００Ｌ未満か否か判断（具体的には第４の温度センサ１０の検出温度が５０℃以上のときは残湯有り、５０℃未満の時は残湯なしと判定する）され（Ｓ２１）、残湯１００Ｌ未満のときは、前日の残湯がほとんどないため、加熱停止温度を６０℃とする（Ｓ２２）。
残湯が１００Ｌ以上のときは、第３の温度センサ９の検出温度により残湯が２５０Ｌ未満か否かが判断され（Ｓ２３）、残湯が１００Ｌ以上２５０Ｌ未満のときは、加熱停止温度を６５℃とする（Ｓ２４）。
残湯が２５０Ｌ以上のときは、前日までのお湯がかなり残っており、湯切れ起こさないように加熱停止温度を７０℃とする（Ｓ２５）
ここでは、残湯の有無判定で加熱停止温度を決定する場合を示したが、残湯の有無だけでなく、残湯の温度状態も合わせて加味し、加熱停止温度を可変させることも可能である。
【００１４】
次に、沸き上げを開始（Ｓ３１）し、第２の温度センサ８の検出温度が前に設定した加熱停止温度以上になったか否か判断し（Ｓ３２）、加熱停止温度以上になった時点で沸き上げを停止し（Ｓ３３）、沸き上げ完了（Ｓ３４）となる。
【００１５】
ヒートポンプ式給湯器では、上部からお湯が積層されて沸きあがるため、沸き上がりの終了間際は貯湯タンク２の下部は混合層（湯と水の混ざった中間温度領域）となる。ここで、加熱停止温度を調整することにより実質的な沸き上げ量を可変させることができる。
加熱停止温度を高くすれば、沸き上げ量を増やすことになる。ただし、一方で、加熱停止温度をどんどんあげていくとＣＯＰが悪化してくるため、必要なお湯の量によって、調整が必要となってくる。
【００１６】
そこで、このように、残湯状態から加熱停止温度を可変させるようにすることにより、数日間の旅行などでお湯を使用せずに放置され、図７に示すように、貯湯タンク２のかなり下の方まで、高温のお湯が残っている状態においても、貯湯タンク２内のお湯を下部を除き、９０℃まで沸き上げることができるため、湯切れを防ぐことができる。また、通常時には、加熱停止温度を低くしてＣＯＰの低下を防ぐことができる。
【００１７】
［実施の形態２］
図３は本発明の実施の形態２における沸き上げ制御動作を示すフローチャートである。なお、本実施の形態に係るヒートポンプ式給湯器の構成は、実施の形態１の図１と同じであるため、説明を省略する。本実施の形態２においてヒートポンプ式給湯器のリモコン３１で沸き上げ設定温度を９０℃に設定した場合の深夜時間帯の沸き上げ制御動作について、図３のフローチャートを用いて説明する。
【００１８】
まず、沸き上げ制御を開始すると（Ｓ１）、第１の温度センサ５から制御部３０に入力させた給水温度が２３℃以上か否か判断され（Ｓ１１）、２３℃以上であれば、夏と判断して、水温が高いため水と貯湯タンク２内のお湯を混合した混合湯量は少なくてすむため、加熱停止温度を６０℃と低く設定する（Ｓ１２）。
給水水温が２３℃未満でかつ１１℃以上か否か判断され（Ｓ１３）、２３℃未満でかつ１１℃以上であれば、中間期と判断して、加熱停止温度を６５℃に設定する（Ｓ１４）。
給水水温が１１℃未満であれば、冬と判断して、湯切れをしないように少しでも多くお湯を沸き上げるように加熱停止温度を７０℃と高く設定する（Ｓ１５）。
以下、Ｓ３１からＳ３４までは実施の形態１の場合と同じであるため、説明を省略する。
【００１９】
以上のような構成にすることにより、季節に応じて、加熱停止時間を可変させ、ＣＯＰをある程度確保しつつ、湯切れを防ぐことができる。
ここで、給水水温の代わりに第５温度センサ１１により、外気温を使用しても同様の効果を得ることができる。
【００２０】
［実施の形態３］
図４は本発明の実施の形態３における沸き上げ制御動作を示すフローチャートである。なお、本実施の形態に係るヒートポンプ式給湯器の構成は、実施の形態１の図１と同じであるため、説明を省略する。
本実施の形態は、実施の形態１と実施の形態２とを組み合わせたもので、以下、ヒートポンプ式給湯器のリモコン３１で、沸き上げ設定温度を９０℃に設定した場合の深夜時間帯における沸き上げ制御動作につき、図４のフローチャートを用いて説明する。
【００２１】
まず、沸き上げ制御を開始すると（Ｓ１）、第１の温度センサ５から制御部３０に入力させた給水温度が２３℃以上か否か判断され（Ｓ１１）、２３℃以上であれば、夏と判断して、水温が高いため水と貯湯タンク２内のお湯を混合した混合湯量は少なくてすむため、加熱停止温度を６０℃と低く設定する（Ｓ１２）。
給水水温が２３℃未満でかつ１１℃以上か否か判断され（Ｓ１３）、２３℃未満でかつ１１℃以上であれば、中間期と判断して、加熱停止温度を６５℃に設定する（Ｓ１４）。
給水水温が１１℃未満であれば、冬と判断して、湯切れをしないように少しでも多くお湯を沸き上げるように加熱停止温度を７０℃と高く設定する（Ｓ１５）。
【００２２】
次に、第３の温度センサ９の検出温度により残湯が２５０Ｌ未満か否かが判断され（Ｓ−２６）、残湯が２５０Ｌ未満のときは、前記加熱停止温度を５℃増力して７５℃とする（Ｓ−２７）。
以下、Ｓ３１からＳ３４までは実施の形態１の場合と同様である。
【００２３】
本実施の形態は、上記のような構成にすることにより、残湯状態や季節に応じて、加熱停止時間を可変させ、ＣＯＰをある程度確保しつつ、湯切れを防ぐことができる効果がある。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明のヒートポンプ式給湯器によれば、残湯状態から加熱停止温度を可変させるようにすることにより、数日間の旅行などでお湯を使用せずに放置され、図７に示すように、貯湯タンクのかなり下の方まで、高温のお湯が残っている状態においても、貯湯タンク内のお湯を下部を除き、９０℃まで沸き上げることができるため、湯切れを防ぐことができる。また、通常時には、加熱停止温度を低くしてＣＯＰの低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１〜実施の形態３に係る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の沸き上げ制御動作のフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２の沸き上げ制御動作のフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態３の沸き上げ制御動作のフローチャートである。
【図５】入水温度とＣＯＰの関係を表すグラフである。
【図６】通常使用状態における深夜電力時間帯開始時の貯湯タンク内の温度分布を表すグラフである。
【図７】数日間お湯を使用しなかったときの深夜電力時間帯開始時の貯湯タンク内の温度分布を表すグラフである。
【符号の説明】
１  給湯器本体、２  貯湯タンク、５  第１の温度センサ、  ８  第２の温度センサ、９  第３の温度センサ、１０  第４の温度センサ、  １１  第５の温度センサ、１５  ヒートポンプ本体、２５  第６の温度センサ、３０  制御部、３１  リモコン。
【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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