(57)【要約】【課題】水道水を利用する貯湯式給湯機の暖房システムにおいて、外気温度が低温になったことを検出すると、凍結予防運転を行う。【解決手段】タンク１０と、外気温度検出部３３と、循環ポンプ２４と、加熱ポンプ２８と、熱交換器２９を備え、暖房運転を行っていないときに、外気温度検出部３３が外気温度の低下を検出すると、循環ポンプ２４を駆動することで、暖房負荷２６へ湯水を循環し、凍結予防を行う。また、循環する湯水温度も低温であった場合は、加熱ポンプ２８を駆動することで、タンク１０上部の熱いお湯が熱交換器２９へ流入し、暖房負荷２６の湯水へ熱交換による加熱を行う。よって、暖房負荷２６の湯水は徐々に上昇し、確実に凍結予防運転を行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を貯湯するタンクと、暖房負荷の湯水を循環する循環ポンプと、前記タンクの湯水を熱源として暖房負荷の湯水を熱交換により加熱する熱交換器を備え、暖房運転を行っていないときに、外気温度が所定温度以下になると、前記循環ポンプを駆動し凍結予防運転をする貯湯式給湯機。
【請求項２】
外気の温度を検出する外気温度検出部を備え、暖房運転を行っていないときに、外気温度が所定温度以下になったことを前記外気温度検出部が検出すると、循環ポンプを駆動し凍結予防運転をする請求項１記載の貯湯式給湯機。
【請求項３】
熱交換器の２次側出口に熱交換後の出湯温度を検出する出湯温度検出部を備え、暖房運転を行っていないときに、外気温度が所定温度以下になったことを前記出湯温度検出部が検出すると、循環ポンプを駆動し凍結予防運転をする請求項１記載の貯湯式給湯機。
【請求項４】
熱交換器の２次側入口に熱交換前の入水温度を検出する入水温度検出部を備え、暖房運転を行っていないときに、外気温度が所定温度以下になったことを前記入水温度検出部が検出すると、循環ポンプを駆動し凍結予防運転をする請求項１記載の貯湯式給湯機。
【請求項５】
湯水を貯湯するタンクと、暖房負荷の湯水を循環する循環ポンプと、前記タンクの湯水を熱源として暖房負荷の湯水を熱交換により加熱する熱交換器と、熱交換後の加熱された２次側の湯水を少なくとも２系統以上の暖房負荷に分岐して送り出す熱動弁を備え、暖房運転を行っている暖房系統と行っていない暖房系統が有る場合で、外気温度が所定温度以下になると、暖房運転を行っていない系統の前記熱動弁を駆動し凍結予防運転をする貯湯式給湯機。
【請求項６】
凍結予防運転開始の所定時間経過後に、入水温度検出部が所定の凍結予防解除温度に達したことを検出すると、凍結予防運転を終了する請求項１から５のいずれか記載の貯湯式給湯機。
【請求項７】
凍結予防運転開始の所定時間経過後に、入水温度検出部が所定の凍結予防解除温度に達しなければ、熱交換器により暖房負荷の湯水の加熱を行う請求項６記載の貯湯式給湯機。
【請求項８】
凍結予防運転開始の所定時間経過後に、熱交換器により暖房負荷の湯水の加熱を行った場合において、凍結予防運転の終了判定を所定の凍結予防解除温度より更に高い温度に設定した請求項７記載の貯湯式給湯機。
【請求項９】
タンク内の湯水を沸き上げる熱源部を備え、熱交換器により暖房負荷の湯水の加熱を行うための温度のお湯がタンクに無ければ、前記熱源部により前記タンクの沸き上げを行う請求項７記載の貯湯式給湯機。
【請求項１０】
暖房運転のオン／オフを操作する操作部を備え、凍結予防運転開始の所定時間経過後に、熱交換器により暖房負荷の湯水の加熱を行った場合に、前期操作部に加熱を行った情報を表示する請求項７記載の貯湯式給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はタンク内の湯水を利用して暖房運転を行う暖房システムを備え、低外気温度において暖房システムの凍結予防運転を行う貯湯式給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の貯湯式給湯器の暖房システムには不凍液を使用するものであった。不凍液を使用することによって、暖房システム側の凍結予防は行う必要のないものであった（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２００２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の構成は、不凍液の補充を必要とするものであった。時間経過と共に不凍液内の水分が蒸発し、不凍液は徐々に減少していき、そのまま放置するとやがて暖房運転ができなくなってしまう。よって、定期的に不凍液の補充が必要となるものであった。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するのもので、水道水を利用し、その水分の蒸発によって水位が低下したことを検知すると、自動的に補水する暖房システムにおいて、水道水であるが故の凍結を予防することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために本発明の貯湯式給湯器は、外気温度が所定温度以下になると、暖房負荷の循環ポンプを駆動し凍結予防運転を行うとしたものである。
【０００６】
これによって、暖房システムに水道水を使用することができ、水分の蒸発によって水位が低下したことを検知すると、自動的に補水するシステムと組み合わせることで、定期的に不凍液の補充を行う必要が無くなることにことになる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の貯湯式給湯機は、外気温度が所定温度以下になると、暖房負荷の循環ポンプを駆動し凍結予防運転を行うことで、暖房システムに水道水を使用することができ、水分の蒸発によって水位が低下したことを検知すると、自動的に補水するシステムと組み合わせることで、不凍液の補充忘れによる暖房運転不可能状態になることを防止し、快適に暖房運転を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、湯水を貯湯するタンクと、暖房負荷の湯水を循環する循環ポンプと、タンクの湯水を熱源として暖房負荷の湯水を熱交換により加熱する熱交換器を備え、暖房運転を行っていないときに、外気温度が所定温度以下になると、循環ポンプを駆動し凍結予防運転をすることで、暖房システムに水道水を使用した場合に、凍結予防運転を行うことで、水分の蒸発によって水位が低下したことを検知すると、自動的に補水するシステムと組み合わせることで、不凍液の補充忘れによる暖房運転不可能状態になることを防止し、快適に暖房運転を行うことができる。
【０００９】
第２の発明は、特に、第１の発明において、外気の温度を検出する外気温度検出部を備え、暖房運転を行っていないときに、外気温度が所定温度以下になったことを外気温度検
出部が検出すると、循環ポンプを駆動し凍結予防運転を行うものとする。
【００１０】
第３の発明は、特に、第１の発明において、熱交換器の２次側出口に熱交換後の出湯温度を検出する出湯温度検出部を備え、暖房運転を行っていないときに、外気温度が所定温度以下になったことを出湯温度検出部が検出すると、循環ポンプを駆動し凍結予防運転を行うものとする。
【００１１】
第４の発明は、特に、第１の発明において、熱交換器の２次側入口に熱交換前の入水温度を検出する入水温度検出部を備え、暖房運転を行っていないときに、外気温度が所定温度以下になったことを入水温度検出部が検出すると、循環ポンプを駆動し凍結予防運転を行うものとする。
【００１２】
第５の発明は、湯水を貯湯するタンクと、暖房負荷の湯水を循環する循環ポンプと、タンクの湯水を熱源として暖房負荷の湯水を熱交換により加熱する熱交換器と、熱交換後の加熱された２次側の湯水を少なくとも２系統以上の暖房負荷に分岐して送り出す熱動弁を備え、暖房運転を行っている暖房系統と行っていない暖房系統が有る場合で、外気温度が所定温度以下になると、暖房運転を行っていない系統の熱動弁を駆動することで、暖房運転を行っていない暖房系統にも湯水を通水することができ、凍結を予防することができる。
【００１３】
第６の発明は、特に、第１から第５のいずれかの発明において、凍結予防運転開始の所定時間経過後に、入水温度検出部が所定の凍結予防解除温度に達したことを検出すると凍結予防運転を終了することができる。通常室内は屋外よりは高い温度になっているので、暖房システムの室内側、例えば床暖房パネルの内部の水温も外気温度より高い温度になっていることとなり、循環ポンプの駆動により、床暖房パネルの湯水が循環し、凍結予防運転が行われ、そして、所定の凍結予防解除温度に達したことを検出すると凍結予防運転を終了することができる。
【００１４】
第７の発明は、特に、第６の発明において、凍結予防運転開始の所定時間経過後に、入水温度検出部が所定の凍結予防解除温度に達しなければ、熱交換器により暖房負荷の湯水の加熱を行うことで、凍結予防運転の繰り返しにより、床暖房パネルの内部の水温が低下したり、元々の室温自体が低温であった場合などにおいて、タンクの湯水を熱源として暖房システムの湯水温度を上昇させ、凍結予防運転を行うことができる。
【００１５】
第８の発明は、特に、第７の発明において、凍結予防運転開始の所定時間経過後に、熱交換器により暖房負荷の湯水の加熱を行った場合に、凍結予防運転の終了判定を所定の凍結予防解除温度より更に高い温度に設定することで、凍結予防のために不用意に冷やしてしまった床面温度を元に戻すと共に、次回の凍結予防運転時に循環ポンプの循環だけで凍結の予防を行うことができる。
【００１６】
第９の発明は、特に、第７の発明において、タンク内の湯水を沸き上げる熱源部を備え、熱交換器により暖房負荷の湯水の加熱を行うための温度のお湯がタンクに無ければ、熱源部によりタンクの沸き上げを行うことができ、如何なるときも凍結することの無い凍結予防運転を行うことができる。
【００１７】
第１０の発明は、特に、第７の発明において、暖房運転のオン／オフを操作する操作部を備え、凍結予防運転開始の所定時間経過後に、熱交換器により暖房負荷の湯水の加熱を行った場合に、操作部に加熱を行った情報を表示することで、凍結予防のために床面温度が上昇したことを、使用者に対して知らせることができ、不信感を与えることを防止することができる。
【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は本発明の一実施例による貯湯式給湯機の構成図を示すものである。
【００２０】
図１において、１０はお湯を貯湯するタンクであり、上部には給湯管１１を、タンク１０の下部には給水管１２を有している。給水管１２は上水道が接続される給水口１３から、水道圧を減圧させる減圧弁１４を介して接続されている。タンク１０内では、比重差からお湯が上部、水が下部に分離し、タンク１０内の湯水の沸き上げ時にはタンク１０上部からお湯が貯湯されることで、お湯が押し下げられる形で層を形成して蓄積される。そして、給湯管１１から給湯されると、それに伴い給水管１２からタンク１０内に水が給水されて、タンク１０内は常に湯水で満たされた状態となる。タンク１０には、下部から上部へと連結された沸き上げ配管１５が接続されてあり、その沸き上げ配管１５には、沸き上げポンプ１６と熱源部１７が介在している。沸き上げポンプ１６を駆動することで、タンク１０下部の湯水を熱源部１７へと供給し、熱源部１７によって湯水が過熱した後、タンク１０上部へと戻されることで貯湯されていく。このとき熱源部１７は、ヒートポンプサイクル機構を有したヒートポンプ若しくヒータとする。
【００２１】
一般的に貯湯式給湯機は、安い深夜電力を利用する夜間蓄熱型の給湯機として、夜間にタンク１０全量の湯水の沸き上げを行う。よって、使用者は夜間に沸き上げられたお湯を、昼間の給湯に利用しているということになり、タンク１０内のお湯が減少すると、湯切れを防止するために割高な昼間電力による沸き上げを行うこととなる。そして、使用者がカラン１８、シャワー１９への給湯を行うとき、タンク１０から給湯管１１を介して供給されたお湯と、減圧弁１４で減圧され給水管１２を介して供給される水を、混合弁２０がミキシングを行う。混合弁２０は、給湯温度検出部２１が目標温度になるように駆動される。
【００２２】
次に暖房システムの暖房運転の説明を行う。使用者が暖房運転を行うときは、操作部２２の暖房運転スイッチ２３のオン操作を行う。暖房運転スイッチ２３をオンすると、循環ポンプ２４を駆動することで、入水温度検出部２５により暖房負荷２６の水温のチェックを行う。暖房負荷２６には、床暖房パネル、浴室乾燥機や、温風ファンコンベクタ等があり、本明細書での暖房負荷は床暖房パネルとしての説明を行う。入水温度検出部２５で検出した温度が、操作部２２の暖房温度スイッチ２７で設定された温度を下回っていた場合に、加熱ポンプ２８を駆動することで、タンク１０上部の熱いお湯が熱交換器２９へ流入する。加熱ポンプ２８は、出湯温度検出部３４が暖房温度スイッチ２７で設定された温度になるように調整されて駆動される。そしてタンク１０の熱いお湯は熱交換器２９から、暖房負荷２６の湯水の加熱を行った後に、タンク１０下部へと戻される。この熱交換による加熱によって暖房負荷２６の湯温は徐々に上昇し、入水温度検出部２５で検出した温度が暖房温度スイッチ２７で設定された温度を上回ったときに、加熱ポンプ２８を停止し加熱を終了する。
【００２３】
次に暖房システムの自動的に補水するシステムの説明を行う。暖房システムの２次側には、補水タンク３０があり、給水管１２から補水弁３１を介して給水が行われるようになっている。補水弁３１は通常閉じた状態にあり、補水タンク３０に設けた水位検出部３２が水位低下を検出すると、補水弁３１を開いて補水タンク３０への補水を行う。そして、水位検出部３２が水位上昇を検出すると、補水弁３１を閉じて補水を終了する。このように補水を繰り返すことで、水分の蒸発によって水位が低下した場合でも、使用者に定期的に補充してもらう必要がなく、補充忘れによる暖房運転不可能状態になることを防止する
ことができる。
【００２４】
以上のように構成された暖房システムにおいて、以下その凍結予防の動作について、図２の制御フローを併用しながら説明する。
【００２５】
まず、外気温度検出部３３、または入水温度検出部２５、または出湯温度検出部３４が外気温度の低下を検出する（ステップ００１）と、循環ポンプ２４を駆動する（ステップ００２）。このとき、循環ポンプ２４を駆動してから暫くは、暖房負荷２６までの配管内に滞留した湯水の温度によって、正確な温度検出ができない期間となる。よって、所定時間経過するまで温度検出を待機させる（ステップ００３）。そして、所定時間経過後に入水温度検出部２５が、凍結予防開始時より高めの温度に設定された所定の凍結予防解除温度に達していれば、循環ポンプを停止し、凍結予防運転を終了する。このとき、通常室内は屋外よりは高い温度になっているので、暖房負荷２６の内部の水温も外気温度より高い温度になっていることとなり、循環ポンプ２４の駆動により、暖房負荷２６の湯水が循環し、凍結予防運転が行われることとなる。しかし、凍結予防運転の繰り返しにより、暖房負荷２６の内部の水温が低下したり、元々の室温自体が低温であった場合などにおいては、所定の凍結予防解除温度に達しないときがある（ステップ００４）。その場合において、加熱ポンプ２８を駆動する（ステップ００５）ことで、熱交換器２９により暖房負荷２６の湯水の加熱を行い、確実に凍結予防を行っている。また、加熱ポンプ２８の駆動により、暖房負荷２６の湯水の加熱を行った場合は、凍結予防運転の終了判定を所定の凍結予防解除温度より更に高い温度に設定する（ステップ００６）ことで、凍結予防のために不用意に冷やしてしまった床面温度を元に戻すと共に、次回の凍結予防運転時に循環ポンプ２４の循環だけで凍結の予防を行うことができる。加熱動作によって徐々に暖房負荷２６の湯水温度が上昇し、入水温度検出部２５が所定の凍結予防解除温度より更に高い温度を検出すると、加熱ポンプ２８を停止（ステップ００７）し、循環ポンプ２４も停止（ステップ００８）することで、凍結予防運転を終了する。また、外気温度検出部３３で外気温度を検出し、凍結予防を行う場合においては、凍結予防終了後に直ぐに再び凍結予防運転が開始しないように、外気温度の検出を禁止する期間を設けても良いものとする。
【００２６】
また、本実施の形態による貯湯式温水機では、タンク１０に湯温度検出部３５ａ〜３５ｃを設けている。カラン１８、シャワー１９からの給湯によって、タンク１０の湯水が減少し、熱交換器２９で暖房負荷２６の湯水の加熱を行うための温度のお湯が無いことを湯温度検出部３５ａ〜３５ｃで検出すれば、熱源部１７によりタンク１０の沸き上げを行うことで、如何なるときも凍結予防運転を行うことができるものとしている。なお、タンク１０にお湯が無いことを検出する方法として、加熱ポンプ２８の駆動で加熱動作を開始した後に、入水温度検出部２５と出湯温度検出部３４の温度差が小さいことによって判断することでも良いものとする。
【００２７】
（実施の形態２）
次に、図３を用いて説明を行う。
【００２８】
本実施の形態２による貯湯式温水機では、暖房負荷を少なくとも２系統以上接続できるようになっている。４０ａ〜４０ｃは熱動弁であり、熱交換後の加熱された２次側の湯水を、それぞれの暖房負荷４１ａ〜４１ｃへと分岐している。そして、それぞれの負荷に分岐後は循環ポンプ２４の流入口へと集約している。操作部２２には、暖房運転スイッチ４２ａ〜４２ｃがあり、暖房運転スイッチ４２ａをオン操作したときは、熱動弁４０ａが開き循環ポンプ２４の駆動により、暖房負荷４１ａへと湯水が流入する。同じく、暖房運転スイッチ４２ｂをオン操作したときは、熱動弁４０ｂが開き循環ポンプ２４の駆動により、暖房負荷４１ｂへと湯水が流入し、暖房運転スイッチ４２ｃをオン操作したときは、熱動弁４０ｃが開き循環ポンプ２４の駆動により、暖房負荷４１ｃへと湯水が流入する。暖
房運転スイッチ４２ａ〜４２ｃは、それぞれ単独でのオン操作や２つ同時、３つ同時にオン操作することができ、オン操作していない系統の熱動弁４０ａ〜４０ｃは閉じているシステムになっている。
【００２９】
以上のようなシステムにおいて、凍結予防の動作について説明する。例えば、暖房運転スイッチ４２ａのみをオン操作した状態の場合において、外気温度検出部３３、または入水温度検出部２５、または出湯温度検出部３４の検出した外気温度が凍結予防運転の必要な低温であったとする。この場合、熱動弁４０ａの系統は、既に暖房運転を行っていることから凍結予防運転は必要ないが、熱動弁４０ｂ、熱動弁４０ｃは閉じられているので、これらの系統は湯水の循環が無く、配管などの系統が凍結する恐れがある。そこで、暖房運転を行っていない熱動弁４０ｂ、熱動弁４０ｃも開くことで、湯水を循環することができ、凍結を予防することができる。
【００３０】
また、本実施の形態による貯湯式温水機では、操作部２２に表示部５０を設けている。凍結予防運転開始の所定時間経過後に、熱交換器２９により暖房負荷２６の湯水の加熱を行った場合、床面温度が上昇してしまうことになる。そこで、表示部５０に凍結予防運転のために加熱動作を行った旨の説明表示を行うこととしている。この表示を行うことで、使用者に凍結予防のために床面温度が上昇したことを知らしめることができ、突然床面温度が上昇したことに対しての不信感を払拭することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように、本発明にかかる貯湯式給湯器は、外気温度が低温となったときに、暖房システムの凍結予防運転を行う機器として、電気温水器やヒートポンプ給湯機等の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１における貯湯式給湯器の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における貯湯式給湯器のフローチャート
【図３】本発明の実施の形態２における貯湯式給湯器の構成図
【符号の説明】
【００３３】
１０  タンク
１７  熱源部
２２  操作部
２４  循環ポンプ
２５  入水温度検出部
２９  熱交換器
３３  外気温度検出部
３４  出湯温度検出部
４０ａ〜４０ｃ  熱動弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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