(57)【要約】【課題】凍結防止作動時の不必要な熱源部の起動回数を減らし、熱源部の耐久性向上及びランニングコストを抑えた貯湯式給湯器を供給すること。【解決手段】貯湯タンク２０と、熱源部２３と、循環ポンプ２５と、循環水路２６と、バイパス側水路２８と、三方弁２９と、外気温検出部３０、３１とを備え、外気温検出部３０、３１が予め定められた第１所定温度以下を検出したときに、まず三方弁２７がバイパス側水路２８へ切り替わり、循環水路２６とバイパス側水路２８及び、貯湯タンク２１の下部領域で水路を構成して、循環ポンプ２５が駆動することで、貯湯タンク２１の下部領域に貯湯されている湯水の持つ熱量を利用し、循環水路２６の凍結防止が行うようにしている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンクを内蔵した貯湯ユニットと、熱源部及び熱交換部よりなる熱源ユニットと、前記貯湯タンク下部の水を前記熱交換部を経由して上部へ供給する循環ポンプ及び循環水路部と、熱交換後の温水を前記貯湯タンクの上部に接続された貯湯側水路、または前記貯湯タンク下部に接続されたバイパス側水路に切り替える三方弁と、外気の温度を検出する外気温検出部を備え、前記外気温検出部が予め定められた第１設定温度以下の温度を検出すると前記三方弁をバイパス側水路に切り替えて循環ポンプを駆動させる第１凍結防止運転モードと、前記外気温検出部が前記第１設定温度より低く設定した第２設定温度以下を検出すると前記熱源部を駆動する第２凍結防止運転モードを有する貯湯式給湯器。
【請求項２】
貯湯ユニット側の循環水路部にタンク側循環温度検出部を設け、該タンク側循環温度検出部が予め定められた第１設定温度以下の温度を検出すると三方弁をバイパス側水路に切り替えて循環ポンプを駆動させる第１凍結防止運転モードと、前記タンク側循環温度検出部が前記第１設定温度より低く設定した第２設定温度以下を検出すると熱源部を駆動する第２凍結防止運転モードを有する請求項１記載の貯湯式給湯器。
【請求項３】
熱源ユニット側の循環水路部に熱源側循環温度検出部を設け、該熱源側循環温度検出部が予め定められた第１設定温度以下の温度を検出すると三方弁をバイパス側水路に切り替えて循環ポンプを駆動させる第１凍結防止運転モードと、前記熱源側循環温度検出部が前記第１設定温度より低く設定した第２設定温度以下を検出すると熱源部を駆動する第２凍結防止運転モードを有する請求項１記載の貯湯式給湯器。
【請求項４】
第２凍結防止運転モードは、循環ポンプの駆動回転数を沸き上げ時の回転数以上で作動し続けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の貯湯式給湯器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、寒冷地での使用に対応した貯湯式給湯器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の貯湯式給湯器は、外気温度が低下したときの凍結防止作動を行う場合、貯湯タンク内の湯水を使用せず循環水路のみで閉水路を構成し、循環ポンプの駆動及び、熱源部の駆動を行っていた（例えば、特開文献１参照）。
【０００３】
図３は、従来の貯湯式給湯器を示すものである。図３において、１は貯湯タンク、２は熱源ユニット部、３は熱源部、４は熱交換部、５は循環ポンプ、６は循環水路、７は貯湯側水路、８はバイパス側水路、９は三方弁、１０及び１１は温度検出部である。
【０００４】
この貯湯式給湯器において、温度検出部１０、１１が予め定められた所定温度１以下を検出したとき、三方弁７をバイパス側水路８方向へ切り替え、循環ポンプ５を駆動すると共に、熱源部３を駆動している。熱源部３はヒートポンプシステムで構成されていて、駆動を開始すると、加熱された冷媒が熱交換部４へと流入する。また、同時に循環ポンプ５を駆動することで、循環水路６とバイパス側水路８で構成された閉水路内を水が循環し、熱交換部４へと流入する。そして、熱交換部４において加熱された冷媒と水が熱交換を行うことで温水が作り出されて、閉水路に温水が循環し始める。また、温度検出部１０、１１が予め定められた所定温度１より高い所定温度２を検出した時点で循環ポンプ５及び熱源器３は停止する。以降温度検出部１０、１１の検出温度に従い、循環ポンプ５及び熱源部３の駆動と停止を繰り返すことで、閉水路の凍結防止作動を行っている。
【０００５】
【特開文献１】
特開２００２−２１３８２１号公報（図３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、循環水路及びバイパス側水路で閉水路を構成していることにより、循環水量は少量となってしまう。少量で有るが故に熱源部を駆動すると直ぐに循環水路内の湯温が上昇し、熱源部は停止する。直ぐに停止することで熱源部の発停回数が多くなり、熱源部の耐久性の低下、熱源部の起動によるランニングコストの増加という課題を有していた。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、閉水路構成に貯湯タンクの下部領域を使用することで、不必要な熱源部の起動回数を減らし、熱源部の耐久性向上及びランニングコストを抑えた貯湯式給湯器を供給することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の貯湯式給湯器は、外気温検出部が予め定められた第１設定温度以下の温度を検出すると三方弁をバイパス側水路に切り替えて循環ポンプを駆動させる第１凍結防止運転モードとし、前記外気温検出部が前記第１設定温度より低く設定した第２設定温度以下を検出すると熱源部の駆動を追加した第２凍結防止運転モードとするようにしてある。
【０００９】
上記発明によれば、外気温度が凍結しそうな温度になると、まず貯湯タンク下部領域に貯湯されている湯水の持つ熱量を利用して循環水路の凍結防止運転を行ない、さらに外気温度が低下し上記貯湯タンク下部領域の熱量だけでは凍結防止運転が不足する場合は、熱源部を駆動させて熱量補給するようにしてあるので、外気温度に応じて効率的な凍結防止運転が可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、貯湯タンクを内蔵した貯湯ユニットと、熱源部及び熱交換部よりなる熱源ユニットと、前記貯湯タンク下部の水を前記熱交換部を経由して上部へ供給する循環ポンプ及び循環水路部と、熱交換後の温水を前記貯湯タンクの上部に接続された貯湯側水路、または前記貯湯タンク下部に接続されたバイパス側水路に切り替える三方弁と、外気の温度を検出する外気温検出部を備え、前記外気温検出部が予め定められた第１設定温度以下の温度を検出すると前記三方弁をバイパス側水路に切り替えて循環ポンプを駆動させる第１凍結防止運転モードと、前記外気温検出部が前記第１設定温度より低く設定した第２設定温度以下を検出すると前記熱源部を駆動する第２凍結防止運転モードを有することを特徴としたものである。
【００１１】
そして、外気温度が凍結しそうな第１設定温度以下になると、まず貯湯タンク下部領域に貯湯されている湯水の持つ熱量を利用して循環水路の凍結防止運転を行ない、さらに外気温度が低下し第２設定温度以下となって、上記貯湯タンク下部領域の熱量だけでは凍結防止運転が不足する場合は、熱源部を駆動させて熱量補給するようにしてあるので、外気温度に応じて効率的な凍結防止運転が可能となる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の外気温検出部の代わりに、貯湯ユニット部側の循環水路部に設けたタンク側循環温度検出部で温度検出を行い、このタンク側循環温度検出部が予め定められた第１設定温度以下の温度を検出すると三方弁をバイパス側水路に切り替えて循環ポンプを駆動させる第１凍結防止運転モードと、前記タンク側循環温度検出部が前記第１設定温度より低く設定した第２設定温度以下を検出すると熱源部を駆動する第２凍結防止運転モードを有する構成としたことにより、循環水路の温度をより正確に検出できるようになり、実際の水温に従った効果的な凍結防止を行うことができる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の外気温検出部の代わりに、熱源ユニット部側の循環水路部に設けた熱源側循環温度検出部で温度検出を行い、この熱源側循環温度検出部が予め定められた第１設定温度以下の温度を検出すると三方弁を前記バイパス側水路に切り替えて循環ポンプを駆動させる第１凍結防止運転モードと、更に前記熱源側循環温度検出部が予め定められた第２設定温度以下を検出すると熱源部の駆動を追加する第２凍結防止運転モードを有する構成としたことにより、循環水路の温度をより正確に検出できるようになり、実際の水温に従った効果的な凍結防止を行うことができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１から３記載の発明において、第２設定温度２を検出して熱源部を駆動するとき、循環ポンプは予め定められた一定回転数以上で作動し続けることにより、循環水量不足による循環水路凍結を防止することができる。
【００１５】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（実施例１）
図１は本発明の第１の実施例における貯湯式給湯器の構成を示す模式図である。
【００１７】
図１において、２０は貯湯ユニット部、２１は貯湯タンク、２２は熱源ユニット部、２３は熱源部、２４は熱交換部、２５は循環ポンプ、２６は循環水路、２７は貯湯側水路、２８はバイパス側水路、２９は三方弁、３０及び３１は外気温検出部、３２は取水口、３３は戻り口、３４は貯湯口、３５は出湯温度検出部である。
【００１８】
この貯湯式給湯器において、通常貯湯タンク２１にお湯を貯湯する場合の沸き上げ作動の説明を行う。
【００１９】
熱源部２３はヒートポンプシステムで構成されていて、駆動を開始すると、冷媒が熱交換部２４へと流入する。このとき熱源部２３はヒートポンプシステムであるために、出力は段階的に上昇し、冷媒温度も出力に合せて段階的に上昇して行く。そのため、三方弁２９は同時にバイパス側水路２８へ切り替えて、循環水路２６とバイパス側水路２８及び、貯湯タンク２１の下部領域で水路を構成するが、循環ポンプ２５は冷媒温度が上昇するまで停止しているか、若しくは低速での駆動を行う。その後、冷媒温度が段階的に上昇するのに併せ、循環ポンプ２５の駆動速度も上昇し、熱交換部２４において加熱された冷媒と水が熱交換を行うことで温水が作り出される。そして、出湯温度検出部３５が予め定められた三方弁切替温度を検出したとき、三方弁２９が貯湯側水路２７に切り替わることで、温水が貯湯口３４より貯湯タンク２１に流入し、お湯が貯湯されて行くことになる。
【００２０】
次に、貯湯ユニット２０と熱源ユニット２２を繋ぐ循環水路２６は、外気温度が低下すると凍結する恐れがあるので、これを防止するための、凍結防止作動の説明を行う。
【００２１】
まず、上記の沸き上げ作動を行っていないときに、貯湯ユニット２０に設けられた外気温検出部３０、若しくは熱源ユニット２２に設けられた外気温検出部３１のどちらか一方が、予め定められた所定温度１以下を検出したときに、凍結防止作動が起動される。まず、三方弁２７がバイパス側水路２８へ切り替わり、循環水路２６とバイパス側水路２８及び、貯湯タンク２１の下部領域で水路を構成する。そして循環ポンプ２５が駆動し、循環水路２６の凍結を防止するための湯水が循環することになる。このとき、バイパス側水路２８より貯湯タンク２１に接続されている戻り口３３は、循環水路２６が接続されている給水口３２よりも上方に取りつけられている構成としている。よって、貯湯タンク２１内全てにお湯が貯湯されていた場合、給水口３２より循環水路２６にお湯が供給されることになるが、戻り口３３まで循環されて戻ってくる頃には、外気温で冷やされ冷水となって貯湯タンク２１に流入することになる。お湯と冷水はその比重の違いから、分離層を形成しお互いが直ぐに交じり合わない状態になることは一般的に知られている。この特性を利用することで、給水口３２から戻り口３３までの領域にある熱量を利用し、循環水路２６の凍結防止作動を行うことができる。
【００２２】
また、更に外気温度が低下していき、貯湯ユニット２０に設けられた外気温検出部３０、若しくは熱源ユニット２２に設けられた外気温検出部３１のどちらか一方が、予め定められた所定温度２以下を検出すると、熱源部２３を作動させることで、給水口３２から戻り口３３までの領域にある熱量以上の十分な熱量が確保でき循環水路２６が凍結する心配は無くなる。
【００２３】
以上のように本実施例においては、外気温検出部３０、若しくは３１が予め定められた設定温度１以下の温度を検出すると三方弁２９をバイパス側水路２８に切り替えて循環ポンプ２５を駆動させるようにすることで、貯湯タンク２１の下部領域に貯湯されている湯水の持つ熱量を利用し、循環水路２６の凍結防止が行えるようになり、不必要な熱源部２３の起動回数を減らし、熱源部２３の耐久性向上及びランニングコストを抑えることができる。
【００２４】
また、本実施例の、外気温検出部３０、３１は外気温度が正確に計測できるとり付け位置であれば、貯湯ユニット２０、或いは熱源ユニット２２のどちらか一方のみでも可である。
【００２５】
（実施例２）
図２は本発明の第２の実施例における貯湯式給湯器の構成を示す模式図である。
【００２６】
図２において、４０及び４１はタンク側循環温度検出部、４２は熱源側循環温度検出部である。
【００２７】
この貯湯式給湯器において、凍結防止作動のを説明行う。
【００２８】
実施例１記載の外気温検出部３５の代わりに、貯湯ユニット部２０側の熱交換部２４へ流入前の循環水路２６配管上に設けたタンク側循環温度検出部４１、或いは貯湯ユニット部２０側の熱交換部２４から流出後の循環水路２６配管上に設けたタンク側循環温度検出部４０で温度検出を行い、これらタンク側循環温度検出部４０、４１のどちらか一方が予め定められた設定温度１以下の温度を検出すると、凍結予防の作動を開始する。凍結予防作動は、まず、三方弁２７がバイパス側水路２８へ切り替わり、循環水路２６とバイパス側水路２８及び、貯湯タンク２１の下部領域で水路を構成する。そして循環ポンプ２５が駆動し、循環水路２６の凍結を防止するための湯水が循環することになる。その後の凍結防止作動中に、タンク側循環温度検出部４０が設定温度１より数℃高い予め定められた温度に達したことを検出すると、循環ポンプ２５を停止し、凍結防止作動を停止する。再び、タンク側循環温度検出部４０、４１のどちらか一方が予め定められた設定温度１以下の温度を検出すると、循環ポンプ２５が駆動し、循環水路２６の凍結を防止するための湯水が循環する。このようにタンク側循環温度検出部４０、４１の検出温度に従って循環ポンプ２５が駆動、停止を繰り返すことで、より効果的な凍結防止作動を行うことができる。
【００２９】
循環ポンプ２５の駆動、停止の繰り返しによる凍結防止作動が続けられると、やがて給水口３２から戻り口３３までの領域にある熱量では循環水路２６の凍結防止ができなくなってくる。そうなると、循環ポンプ２５を駆動し続けても、タンク側循環温度検出部４０、４１が検出する温度は徐々に低下してくる。そして、タンク側循環温度検出部４０、４１のどちらか一方が、予め定められた所定温度２以下を検出すると、熱源部２３を作動させることで、循環水路２６内の水温を熱交換により上昇させ、不足している熱量を補うことで、十分な熱量が確保でき循環水路２６が凍結する心配は無くなる。
【００３０】
以上のように本実施例においては、凍結防止作動の起動、停止の判定をタンク側循環温度検出部４０、４１にて行うことで、循環水路２６の温度をより正確に検出できるようになり、実際の水温に従った効果的な凍結防止を行うことができる。
【００３１】
また、本実施例のタンク側循環温度検出部４１を取り付けず、タンク側循環温度検出部４０のみでの凍結防止判定でも可である。
【００３２】
また、本実施例のタンク側循環温度検出部４０、４１の変りに熱源ユニット側の出湯温度検出部３５のみか、熱源ユニット部２２側の熱交換部２４へ流入前の循環水路２６配管上に設けた熱源側循環温度検出部４２を併用して凍結防止判定を行っても可である。
【００３３】
また、本実施例のタンク側循環温度検出部４０、４１、或いは出湯温度検出部３５、或いは熱源側循環温度検出部４２が、予め定められた設定温度２以下を検出したとき熱源部２６を駆動させることになるが、このときの循環ポンプ２５は予め定められた一定回転数以上で作動し続けることにすることで、循環水量不足による循環水路２６の凍結を防止することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、外気温検出部、或いは、タンク側循環温度検出部、或いは出湯温度検出部、或いは熱源側循環温度検出部が予め定められた第１設定温度以下の温度を検出したときの凍結防止作動では、貯湯タンクの下部領域に貯湯されている湯水の持つ熱量を利用し、循環水路の凍結防止が行えるようになり、不必要な熱源部の起動回数を減らし、熱源部の耐久性向上及びランニングコストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における貯湯式給湯器の構成を示す模式図
【図２】本発明の実施例２における貯湯式給湯器の構成を示す模式図
【図３】従来の貯湯式給湯器の構成を示す模式図
【符号の説明】
２０  貯湯ユニット部
２１  貯湯タンク
２２  熱源ユニット部
２３  熱源部
２４  熱交換部
２５  循環ポンプ
２６  循環水路部
２７  貯湯側水路
２８  バイパス側水路
２９  三方弁
３０、３１  外気温検出部
４０、４１  タンク側循環温度検出部
４２  熱源側循環温度検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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