JP2009008373A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無駄の少ない凍結防止運転を行う貯湯式給湯装置を提供する。
【解決手段】低外気温時に所定の待機時間が経過する毎に貯湯タンク２内の湯水を加熱手段３に循環させて凍結を防ぐ制御を行う凍結防止制御部２８は、前回の待機状態が開始された時の第１温度検出手段２３及び第２温度検出手段２４で検出した湯水温度のうち低い方の湯水温度Ａ_ｎ−１と、前回の待機時間Ｔ_ｎ−１経過後の湯水循環時に第１温度検出手段２３及び第２温度検出手段２４で検出した湯水温度の中で最も低い最低湯水温度Ｂ_ｎ−１と、前回の待機時間Ｔ_ｎ−１とから前回の温度勾配Δｔ_ｎ−１を算出し、今回の待機状態が開始された時の第１温度検出手段２３及び第２温度検出手段２４で検出した湯水温度のうち低い方の湯水温度Ａ_ｎと、予め定められた凍結予防温度Ｍと、前回の温度勾配Δｔ_ｎ−１とから今回の待機時間Ｔ_ｎを算出するようにした。
【選択図】 図２

Description

この発明は、貯湯タンク内の湯水を熱源として凍結防止制御を行う貯湯式給湯装置に関するものである。

従来この種の貯湯式給湯装置においては、図６に示すようなものがあった。１０１は湯水を貯湯する貯湯タンク１０２を備えた貯湯タンクユニット、１０３は貯湯タンク１０２内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット、１０４は前記ヒートポンプユニット１０３の加熱熱交換器としての水冷媒熱交換器、１０５はヒーポン循環回路で、貯湯タンク１０２の下部と水冷媒熱交換器１０４とを結び貯湯タンク１０２内の湯水を水冷媒熱交換器１０４に供給する往き管１０６と、水冷媒熱交換器１０４と貯湯タンク１０２上部とを結び水冷媒熱交換器１０４で熱交換された温水を貯湯タンク１０２上部に戻す戻り管１０７とから構成され、１０８は往き管１０６に設けられ貯湯タンク１０２の湯水をヒートポンプユニット１０３に循環させる循環ポンプである。

１０９は戻り管１０７の途中から分岐したバイパス路で、このバイパス路１０９はその一端が戻り管１０７の途中にバイパス切替弁１１０を介して接続され、他端が貯湯タンク１０２の下部に接続されている。ここで、貯湯タンク１０２の上部と水冷媒熱交換器１０４とを結ぶ戻り管１０７は、水冷媒熱交換器１０４とバイパス切替弁１１０とを結ぶ戻り管１０７ａと、バイパス切替弁１１０と貯湯タンク１０２の上部とを結ぶ戻り管１０７ｂとから構成されている。１１１は外気の温度を検出する外気温センサ、１１２は戻り管１０７ａを循環する湯水の温度を検出するタンク戻り温度センサ、１１３は各種センサの入力を受けて各アクチュエータの駆動を制御するマイコンを有し制御部を構成する制御手段であり、この制御手段１１３は低外気温時には貯湯タンク１０２内の湯水を用いて、往き管１０６及び戻り管１０７ａの凍結を防ぐ制御を行うものである。

前記制御手段１１３による凍結防止制御は、具体的には、外気温度が低くなった場合で外気温センサ１１１が所定温度以下を検出した時に、バイパス切替弁１１０を戻り管１０７ａとバイパス路１０９とを連通させる状態に切り替え、循環ポンプ１０８を駆動して貯湯タンク１０２内の湯水をヒートポンプユニット１０３に循環させて、往き管１０６及び戻り管１０７ａの凍結を防ぐものや、タンク戻り温度センサ１１２が所定温度以下を検出した時に、上記作動と同様のことを行い、往き管１０６及び戻り管１０７ａの凍結を防ぐものであった。（例えば、特許文献１参照。）
特開２００４−２５７５８３号公報

ところでこの従来のものは、外気温センサ１１１の検出した外気温度に基づいて循環ポンプ１０８を駆動し、貯湯タンク１０２内の湯水をヒートポンプユニット１０３に循環させて往き管１０６及び戻り管１０７ａの凍結防止を行う場合、往き管１０６及び戻り管１０７ａ内の湯水の温度が凍結防止のための湯水循環を必要としない温度でも、貯湯タンク１０２内の湯水をヒートポンプユニット１０３に循環させてしまい、無駄に往き管１０６及び戻り管１０７ａの凍結防止を行うおそれがあった。

また、タンク戻り温度センサ１１２の検出した湯水の温度に基づいて、貯湯タンク１０２内の湯水をヒートポンプユニット１０３に循環させて往き管１０６及び戻り管１０７ａの凍結防止を行う場合、貯湯タンクユニット１０１とヒートポンプユニット１０３との間の往き管１０６及び戻り管１０７ａで、この往き管１０６及び戻り管１０７ａのそれぞれの配管を覆っていたどちらか一方のまたは両方の断熱材が経年劣化等により破損してしまった時、断熱材が破損した箇所の往き管１０６及び戻り管１０７ａ内の湯水の温度は低下するのが速くなるが、タンク戻り温度センサ１１２は貯湯タンクユニット１０１内の戻り管７ａの湯水温度を検出しているため、破損箇所の湯水の温度低下を検出できずに往き管１０６及び戻り管１０７ａのどちらか一方または両方を凍結させてしまうおそれがあった。なお、タンク戻り温度センサ１１２と同様のセンサを貯湯タンクユニット１０１内の往き管１０６や、ヒートポンプユニット１０３内の往き管１０６または戻り管１０７ａに設けても、破損箇所の湯水の温度低下を検出できずに往き管１０６及び戻り管１０７ａのどちらか一方または両方を凍結させてしまうおそれがあった。

本発明は前記従来の課題を解決するものであり、必要のない時に無駄に往き管及び戻り管の凍結防止を行うことがなく、外気温等の気象条件または循環回路の施工状態に応じて最適な往き管及び戻り管の凍結防止を行うことが可能な貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。

この発明は上記課題を解決するために、特に請求項１ではその構成を、湯水を貯湯する貯湯タンクを内蔵する貯湯タンクユニットと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクの下部から前記加熱手段内に収納された加熱熱交換器に向かう往き管と、該往き管途中に設けられ湯水を循環させる循環ポンプと、前記加熱熱交換器から前記貯湯タンクの上部に戻る戻り管と、外気の温度を検出する外気温度検出手段とを備えると共に、低外気温時に所定の待機時間が経過する毎に前記貯湯タンク内の湯水を前記加熱手段に循環させて凍結を防ぐ制御を行う凍結防止制御部を有した貯湯式給湯装置に於いて、前記加熱手段内の前記往き管にこの往き管を循環する湯水温度を検出する第１温度検出手段を設けると共に、前記貯湯タンクユニット内の前記戻り管にこの戻り管を循環する湯水温度を検出する第２温度検出手段を設け、さらに前記凍結防止制御部は、前回の待機状態が開始された時の前記第１温度検出手段及び前記第２温度検出手段で検出した湯水温度のうち低い方の湯水温度Ａ_ｎ−１と、前回の待機時間Ｔ_ｎ−１経過後の湯水循環時に前記第１温度検出手段及び前記第２温度検出手段で検出した湯水温度の中で最も低い最低湯水温度Ｂ_ｎ−１と、前回の待機時間Ｔ_ｎ−１とから前回の温度勾配Δｔ_ｎ−１を算出し、今回の待機状態が開始された時の前記第１温度検出手段及び前記第２温度検出手段で検出した湯水温度のうち低い方の湯水温度Ａ_ｎと、予め定められた凍結予防温度Ｍと、前回の温度勾配Δｔ_ｎ−１とから今回の待機時間Ｔ_ｎを算出するものとした。

又請求項２では、前記凍結防止制御部は、初回の待機時間Ｔ_０を、前記加熱手段の運転停止中に前記第１温度検出手段及び第２温度検出手段で検出した湯水温度のうち低い方の湯水温度Ａ_０と、前記外気温度検出手段で検出した外気温度とを基に算出するものとした。

又請求項３では、湯水を貯湯する貯湯タンクを内蔵する貯湯タンクユニットと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクの下部から前記加熱手段内に収納された加熱熱交換器に向かう往き管と、該往き管途中に設けられ湯水を循環させる循環ポンプと、前記加熱熱交換器から前記貯湯タンクの上部に戻る戻り管と、外気の温度を検出する外気温度検出手段とを備えると共に、低外気温時に所定の待機時間が経過する毎に前記貯湯タンク内の湯水を前記加熱手段に循環させて凍結を防ぐ制御を行う凍結防止制御部を有した貯湯式給湯装置に於いて、前記加熱手段内の前記往き管にこの往き管を循環する湯水温度を検出する第１温度検出手段を設け、前記貯湯タンクユニット内の前記戻り管にこの戻り管を循環する湯水温度を検出する第２温度検出手段を設け、前記加熱手段内の前記戻り管にこの戻り管を循環する湯水温度を検出する第３温度検出手段を設け、さらに前記凍結防止制御部は、前回の待機状態が開始された時の前記第１温度検出手段及び前記第２温度検出手段及び第３温度検出手段で検出した湯水温度のうち最も低い湯水温度Ａ_ｎ−１と、前回の待機時間Ｔ_ｎ−１経過後の湯水循環時に前記第１温度検出手段及び前記第２温度検出手段及び第３温度検出手段で検出した湯水温度の中で最も低い最低湯水温度Ｂ_ｎ−１と、前回の待機時間Ｔ_ｎ−１とから前回の温度勾配Δｔ_ｎ−１を算出し、今回の待機状態が開始された時の前記第１温度検出手段及び前記第２温度検出手段及び第３温度検出手段で検出した湯水温度のうち最も低い湯水温度Ａ_ｎと、予め定められた凍結予防温度Ｍと、前回の温度勾配Δｔ_ｎ−１とから今回の待機時間Ｔ_ｎを算出するものとした。

又請求項４では、前記凍結防止制御部は、初回の待機時間Ｔ_０を、前記加熱手段の運転停止中に前記第１温度検出手段及び第２温度検出手段及び第３温度検出手段で検出した湯水温度のうち最も低い湯水温度Ａ_０と、前記外気温度検出手段で検出した外気温度とを基に算出するものとした。

又請求項５では、湯水を貯湯する貯湯タンクを内蔵する貯湯タンクユニットと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、該加熱手段内に収納された加熱熱交換器と、前記貯湯タンクと前記加熱手段内に収納された加熱熱交換器とを湯水が循環可能に接続するヒーポン循環回路と、前記循環回路に設けられ湯水を循環させる循環ポンプと、外気の温度を検出する外気温度検出手段とを備えると共に、低外気温時に所定の待機時間が経過する毎に前記貯湯タンク内の湯水を前記加熱手段に循環させて凍結を防ぐ制御を行う凍結防止制御部を有した貯湯式給湯装置に於いて、前記ヒーポン循環回路にこのヒーポン循環回路を循環する湯水温度を検出する温度検出手段を設け、さらに前記凍結防止制御部は、前回の待機状態が開始された時の前記温度検出手段で検出した湯水温度Ａ_ｎ−１と、前回の待機時間Ｔ_ｎ−１経過後の湯水循環時に前記温度検出手段で検出した湯水温度の中で最も低い最低湯水温度Ｂ_ｎ−１と、前回の待機時間Ｔ_ｎ−１とから前回の温度勾配Δｔ_ｎ−１を算出し、今回の待機状態が開始された時の前記温度検出手段で検出した湯水温度Ａ_ｎと、予め定められた凍結予防温度Ｍと、前回の温度勾配Δｔ_ｎ−１とから今回の待機時間Ｔ_ｎを算出するものとした。

又請求項６では、前記凍結防止制御部は、初回の待機時間Ｔ_０を、前記加熱手段の運転停止中に前記温度検出手段で検出した湯水温度Ａ_０と、前記外気温度検出手段で検出した外気温度とを基に算出するものとした。

又請求項７では、前記前回の待機時間Ｔ_ｎ−１経過後の湯水を循環させる時間は、前記貯湯タンク内の湯水が前記加熱手段に循環されて再び貯湯タンク内に戻ってくる程度の時間とするものとした。

又請求項８では、前記貯湯タンクの上部の湯水を前記往き管に供給する湯水供給管を設け、前記前回の待機時間Ｔ_ｎ−１経過後の湯水循環時には、貯湯タンクの上部の湯水を前記往き管に供給して循環させるものとした。

この発明の請求項１によれば、前記湯水温度Ａ_ｎ−１と前記最低湯水温度Ｂ_ｎ−１と前回の待機時間Ｔ_ｎ−１とから算出した前回の温度勾配Δｔ_ｎ−１に基づいて、今回の待機時間Ｔ_ｎを決定しているので、貯湯式給湯装置が現に置かれている状況下における実績に最も即したかたちで今回の待機時間Ｔ_ｎを決定することができるものである。すなわち、外気温等の気象条件の変化や、経年劣化等による断熱材の破損といった施工状態の変化があってもそれに確実に追従するので、外気温度が低下してきた時には、往き管及び戻り管内の湯水の温度も低下するため、その変化に追従して待機時間を短くし、湯水を循環して往き管及び戻り管の凍結を確実に防ぐことができ、外気温度が上昇してきた時には、往き管及び戻り管内の湯水の温度の低下も小さいため、その変化に追従して待機時間を長くして無駄に往き管及び戻り管に湯水を循環させることがないものである。

又請求項２によれば、前記凍結防止制御部は、前記湯水温度Ａ_０と前記外気温度とから、往き管及び戻り管の凍結のおそれがなく且つ過剰な循環をすることがない時間を初回の待機時間として決定することができるものである。

又請求項３によれば、前記湯水温度Ａ_ｎ−１と前記最低湯水温度Ｂ_ｎ−１と前回の待機時間Ｔ_ｎ−１とから算出した前回の温度勾配Δｔ_ｎ−１に基づいて、今回の待機時間Ｔ_ｎを決定しているので、貯湯式給湯装置が現に置かれている状況下における実績に最も即したかたちで今回の待機時間Ｔ_ｎを決定することができるものである。すなわち、貯湯タンクユニットと加熱手段との間の往き管を覆う断熱材の経年劣化等による破損といった施工状態の変化は第１温度検出手段が検出する湯水温度で、貯湯タンクユニットと加熱手段との間の戻り管を覆う断熱材の経年劣化等の破損といった施工状態の変化は第２温度検出手段が検出する湯水温度で、さらに加熱手段内の雰囲気温度の変化、つまり加熱手段内の往き管及び加熱熱交換器及び戻り管内の湯水温度の変化は第３温度検出手段の検出する湯水温度でそれぞれ検知できるので、外気温度が低下してきた時には、往き管及び戻り管及び加熱手段内に収納された加熱熱交換器内の湯水の温度も低下するため、その変化に追従して待機時間を短くし、湯水を循環して往き管及び戻り管及び加熱熱交換器の凍結を確実に防ぐことができ、外気温度が上昇してきた時には、往き管及び戻り管及び加熱熱交換器内の湯水の温度の低下も小さいため、その変化に追従して待機時間を長くして無駄に往き管及び戻り管に湯水を循環させることがないものである。

又請求項４によれば、前記凍結防止制御部は、前記湯水温度Ａ_０と前記外気温度とから、往き管及び戻り管の凍結のおそれがなく且つ過剰な循環をすることがない時間を初回の待機時間として決定することができるものである。

又請求項５によれば、前記湯水温度Ａ_ｎ−１と前記最低湯水温度Ｂ_ｎ−１と前回の待機時間Ｔ_ｎ−１とから算出した前回の温度勾配Δｔ_ｎ−１に基づいて、今回の待機時間Ｔ_ｎを決定しているので、貯湯式給湯装置が現に置かれている状況下における実績に最も即したかたちで今回の待機時間Ｔ_ｎを決定することができるものである。すなわち、外気温度が低下してきた時には、ヒーポン循環回路内の湯水の温度も低下するため、その変化に追従して待機時間を短くし、湯水を循環してヒーポン循環回路の凍結を確実に防ぐことができ、外気温度が上昇してきた時には、ヒーポン循環回路内の湯水の温度の低下も小さいため、その変化に追従して待機時間を長くして無駄にヒーポン循環回路に湯水を循環させることがないものである。

又請求項６によれば、前記凍結防止制御部は、前記湯水温度Ａ_０と前記外気温度とから、ヒーポン循環回路の凍結のおそれがなく且つ過剰な循環をすることがない時間を初回の待機時間として決定することができるものである。

又請求項７によれば、湯水を循環させる時間は、前記貯湯タンク内の湯水が前記加熱手段に循環されて再び貯湯タンク内に戻ってくる程度の時間としたので、往き管及び戻り管に滞留する温度の低下した水を貯湯タンク内の熱量を持った湯水と置換でき、往き管及び戻り管の凍結を防ぐことができ、無駄な循環をさせることがないものである。

又請求項８によれば、貯湯タンクの上部からの湯水を、前回の待機時間Ｔ_ｎ−１経過後の湯水循環時に往き管に供給して循環させることができるので、確実に往き管及び戻り管の凍結を防止することができると共に、往き管及び戻り管内には高温の湯が満たされているので算出される待機時間Ｔ_ｎは長くなり、無駄に往き管及び戻り管に湯水を循環させることがないものである。

次にこの発明の第１の実施形態の貯湯式給湯装置を図１に基づき説明する。
１は湯水を貯湯する貯湯タンク２を備えた貯湯タンクユニット、３は貯湯タンク２内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット、４は前記ヒートポンプユニット３内に収納された加熱熱交換器としての水冷媒熱交換器、５はヒーポン循環回路で、貯湯タンク２の下部と水冷媒熱交換器４とを結び貯湯タンク２内の湯水を水冷媒熱交換器４に供給する往き管６と、水冷媒熱交換器４と貯湯タンク２上部とを結び水冷媒熱交換器４で熱交換された温水を貯湯タンク２上部に戻す戻り管７とから構成され、８は往き管６に設けられ貯湯タンク２の湯水をヒートポンプユニット３に循環させる循環ポンプである。

９は戻り管７の途中から分岐したバイパス路で、このバイパス路９はその一端が戻り管７の途中に流路切替手段としてのバイパス切替弁１０を介して接続され、他端が貯湯タンク２の下部に接続されている。ここで、貯湯タンク２の上部と水冷媒熱交換器４とを結ぶ戻り管７は、水冷媒熱交換器４とバイパス切替弁１０とを結ぶ戻り管７ａと、バイパス切替弁１０と貯湯タンク２の上部とを結ぶ戻り管７ｂとから構成され、前記バイパス切替弁１０は、例えば電動式の三方弁からなり、凍結防止運転時の状態である戻り管７ａと貯湯タンク２の下部に接続されたバイパス路９とを連通する状態と、沸き上げ運転時の状態である戻り管７ａと戻り管７ｂとを連通させる状態とに切替可能である。

１１は貯湯タンク２の下端に接続され前記貯湯タンク２に水を給水する入水管、１２は前記貯湯タンク２の上端に接続され貯湯されている高温水を出湯する出湯管、１３は前記入水管１１から分岐された給水管、１４は前記出湯管１２からの出湯と給水管１３からの給水を混合して設定温度の湯を供給する給湯混合弁、１５は台所や洗面所等に設けられた給湯栓である。

前記ヒートポンプユニット３は、凝縮器としての前記水冷媒熱交換器４と回転数可変の圧縮機１６と電子膨張弁１７と強制空冷式の蒸発器としての空気熱交換器１８で構成されたヒートポンプ回路１９と、空気熱交換器１８に送風する室外ファン２０と、前記ヒートポンプユニット３を制御するヒーポン制御部２１とを備えており、ヒートポンプ回路１９内には冷媒として二酸化炭素が用いられて超臨界ヒートポンプサイクルを構成しているものである。

２２は貯湯タンク２の側面上下方向に複数個配置された貯湯温度センサで、この実施形態では５つの貯湯温度センサ２２が配置され、この貯湯温度センサ２２が検出する温度情報によって、貯湯タンク２内にどれだけの熱量が残っているか検知し、そして貯湯タンク２内の上下方向の温度分布を検知するものである。

２３はヒートポンプユニット３内の往き管６に設けられ、この往き管６を循環する湯水温度を検出する第１温度検出手段としての熱交入口温度センサで、２４は貯湯タンクユニット１内の戻り管７に設けられ、この戻り管７を循環する湯水温度を検出する第２温度検出手段としてのタンク戻り温度センサで、２５は貯湯タンクユニット１内の往き管６に設けられ、この往き管６を循環する湯水温度を検出するタンク往き温度センサで、２６は空気熱交換器１８の風上側に設けられた外気の温度を検出する外気温度検出手段としての外気温センサである。

２７は貯湯タンクユニット１内の各種センサの入力を受けて各アクチュエータの駆動を制御するマイコンを有し制御部を構成する給湯制御部であり、この給湯制御部２７は給湯リモコン（図示せず）が無線または有線により接続されユーザーが任意の給湯設定温度を設定できるようにしているものであると共に、ヒーポン制御部２１と有線にて通信可能に接続されて沸き上げ温度および沸き上げ動作の発停の指示をヒーポン制御部２１へ送るものである。

前記給湯制御部２７は低外気温時、例えば外気温度が５℃以下の時で往き管６及び戻り管７に凍結のおそれがある場合に、所定の待機時間が経過する毎に貯湯タンク２内の湯水をヒートポンプユニット３に循環ポンプ８により循環させて、往き管６及び戻り管７の凍結を防ぐ凍結防止運転を行う凍結防止制御部２８を有しているものである。

前記凍結防止制御部２８は、前記凍結防止運転中において、前回の待機状態が開始された時の熱交入口温度センサ２３及びタンク戻り温度センサ２４で検出した湯水温度のうち低い方の湯水温度Ａ_ｎ−１と、前回の待機時間Ｔ_ｎ−１経過後の湯水循環時に熱交入口温度センサ２３及びタンク戻り温度センサ２４で検出した湯水温度の中で最も低い最低湯水温度Ｂ_ｎ−１と、前回の待機時間Ｔ_ｎ−１とから前回の待機時間Ｔ_ｎ−１中における単位時間当たりの温度低下率としての前回の温度勾配Δｔ_ｎ−１を算出し、次に前回の待機時間Ｔ_ｎ−１経過後の湯水循環終了時、すなわち今回の待機状態が開始された時の熱交入口温度センサ２３及びタンク戻り温度センサ２４で検出した湯水温度のうち低い方の湯水温度Ａ_ｎと、予め定められた水が凍結しない程度の温度である凍結予防温度Ｍ、例えば１０℃と、前回の温度勾配Δｔ_ｎ−１とから今回の待機時間Ｔ_ｎを算出するものである。

上記凍結防止制御部２８の説明において、前記前回の待機状態が開始された時が、ヒートポンプユニット３の運転停止中で且つ初回の待機時間Ｔ_０が開始された時だとすると、この初回の待機時間Ｔ_０は、低外気温時に、ヒートポンプユニット３の運転停止中に熱交入口温度センサ２３及びタンク戻り温度センサ２４で検出した湯水温度のうち低い方の湯水温度Ａ_０と、外気温センサ２６で検出した外気温度とに基づいて、凍結防止制御部２８により算出されるものである。なお、初回の待機時間Ｔ_０の算出方法としては、前記湯水温度Ａ_０と前記外気温度とに応じた適切な初回の待機時間Ｔ_０を実験的に求めておいて、それを予め凍結防止制御部２８に記憶させておいたり、前記湯水温度Ａ_０と前記外気温度との温度情報が入力されると初回の待機時間Ｔ_０が算出されるような実験的に求められた計算式を予め凍結防止制御部２８に記憶させておくような方法があり、初回の待機時間Ｔ_０を算出する方法は先に挙げた例に限定されるものではない。

次に、図１に示す第１の実施形態の作動において、貯湯タンク２内にヒートポンプユニット３で加熱された高温水を貯湯する沸き上げ運転について説明する。給湯制御部２７は、電力料金が安価な深夜時間帯になって、貯湯温度センサ２２に基づいて貯湯タンク２内に翌日に必要な熱量が残っていないことを検知すると、ヒーポン制御部２１に対して沸き上げ開始指令を発する。この指令を受けたヒーポン制御部２１は、圧縮機１６を起動した後に循環ポンプ８の駆動を開始する。この時のバイパス切替弁１０は戻り管７ａと戻り管７ｂとを連通させる状態に流路が切り替えられ、貯湯タンク２の下部から取り出された湯水が往き管６を介して水冷媒熱交換器４に流入し加熱され、戻り管７を介して貯湯タンク２の上部に戻されることにより、高温の湯が貯湯される。

そして、貯湯タンク２の側面に設けられた貯湯温度センサ２２から得られる貯湯タンク２内の温度分布情報に基づいて必要な熱量が貯湯されたことを検知すると、ヒーポン制御部２１に対して沸き上げ停止指令を発し、圧縮機１６を停止すると共に循環ポンプ８を停止して、夜間時間帯の終了時までに沸き上げ運転を終了するものである。

次に、凍結防止運転時の制御について図２及び図３に基づいて説明する。ここで、図２は本実施形態での凍結防止運転の作動を示すフローチャートで、図３は本実施形態での凍結防止運転について説明した図であり、図３中の曲線で示したタンク戻り湯水温度はタンク戻り温度センサ２４が検出する湯水温度の推移である。実際には凍結防止制御部２８はタンク戻り温度センサ２４が検出する湯水温度の推移だけでなく熱交入口温度センサ２３が検出する湯水温度の推移も監視しており、熱交入口温度センサ２３とタンク戻り温度センサ２４とで検出する湯水温度を比較して前記湯水温度Ａ_ｎ−１や前記最低湯水温度Ｂ_ｎ−１を決定するものであるが、説明を簡単にするために図３中ではタンク戻り温度センサ２４が検出する湯水温度の推移のみを示し、タンク戻り温度センサ２４が検出する湯水温度で前記湯水温度Ａ_ｎ−１や前記最低湯水温度Ｂ_ｎ−１を決定しているものとする。

ヒートポンプユニット３の運転停止中において、バイパス切替弁１０は戻り管７ａとバイパス路９とを連通する凍結防止運転時の状態に切り替わっており、図２に示すように、凍結防止制御部２８は、ステップ１（以下、Ｓ１と略す）で、外気温センサ２６が検出する外気温度が所定温度以下、例えば５℃以下かどうか判断し、ＹＥＳであればＳ２に進み、ＮＯであればＳ１の処理に戻る。

外気温度が５℃以下であるとＳ２で、熱交入口温度センサ２３及びタンク戻り温度センサ２４で検出した湯水温度のうち低い方の湯水温度Ａ_ｎ−１（初期値として１をｎに入力）、すなわち湯水温度Ａ_０と、その時に外気温センサ２６で検出された外気温度とを記憶し、Ｓ３で前記湯水温度Ａ_０と外気温度とを基に初回の待機時間Ｔ_０を算出する。なお、初回の待機時間Ｔ_０の算出方法としては、先に説明したように、例えば前記湯水温度Ａ_０と前記外気温度とに応じた適切な初回の待機時間Ｔ_０を実験的に求めておいて、それを予め凍結防止制御部２８に記憶させておく方法等があり、それによって、往き管６及び戻り管７ａの凍結のおそれがなく且つ過剰な循環をすることがない時間を初回の待機時間Ｔ_０として決定できるものである。

続いてＳ４で初回の待機時間Ｔ_０が経過したかどうか判断し、初回の待機時間Ｔ_０が経過していればＹＥＳでＳ５に進み、循環ポンプ８を駆動し、貯湯タンク２内の湯水が往き管６を通って、水冷媒熱交換器４に送られ、さらに戻り管７ａからバイパス路９を通って貯湯タンク２の下部に戻るように循環させる。そして、Ｓ６において貯湯タンク２内の湯水を循環させてから所定時間、例えば１０分間が経過したかどうか判断して、所定時間が経過していない場合はＮＯでＳ７に進み、湯水循環時に熱交入口温度センサ２３及びタンク戻り温度センサ２４で検出した湯水温度の中で最も低い最低湯水温度Ｂ_０を記憶し、Ｓ６で所定時間が経過したと判断されるとＹＥＳでＳ８に進み、循環ポンプ８の駆動を停止する。

それと同時にＳ９で、Ｓ２で記憶した湯水温度Ａ_０とＳ７で記憶した最低湯水温度Ｂ_０
との温度差を初回の待機時間Ｔ_０で割り算し、初回の待機時間Ｔ_０中における単位時間当たりの温度低下率としての初回の温度勾配Δｔ_０を算出し、Ｓ１０で初回の待機時間Ｔ_０経過後の湯水循環終了時、すなわち２回目の待機状態が開始された時の熱交入口温度センサ２３及びタンク戻り温度センサ２４で検出した湯水温度のうち低い方の湯水温度Ａ_１を記憶し、Ｓ１１でＳ１０で記憶した湯水温度Ａ_１と予め定められた水が凍結しない程度の温度である凍結予防温度Ｍ、例えば１０℃との温度差を、初回の温度勾配Δｔ_０で割り算して２回目の待機時間Ｔ_１を算出し、Ｓ１２においてＳ２でｎに入力された初期値１に１を足してｎに２が入力される。

その後、Ｓ４に戻り待機時間Ｔ_ｎ−１が経過したかどうか判断する。ここで、前記Ｓ１２でｎには２が入力されているので、ここでの待機時間Ｔ_ｎ−１とは２回目の待機時間Ｔ_１を示すことになり、２回目の待機時間Ｔ_１が経過するとＹＥＳでＳ５に進み、循環ポンプ８を駆動し、貯湯タンク２内の湯水が往き管６を通って、水冷媒熱交換器４に送られ、さらに戻り管７ａからバイパス路９を通って貯湯タンク２の下部に戻るように循環させる。そして、Ｓ６において貯湯タンク２内の湯水を循環させてから所定時間、例えば１０分間が経過したかどうか判断して、所定時間が経過していない場合はＮＯでＳ７に進み、湯水循環時に熱交入口温度センサ２３及びタンク戻り温度センサ２４で検出した湯水温度の中で最も低い最低湯水温度Ｂ_１を記憶し、Ｓ６で所定時間が経過したと判断されるとＹＥＳでＳ８に進み、循環ポンプ８の駆動を停止する。

それと同時にＳ９で、初回のＳ１０で記憶した湯水温度Ａ_１とＳ７で記憶した最低湯水温度Ｂ_１との温度差を２回目の待機時間Ｔ_１で割り算し、２回目の待機時間Ｔ_１中における単位時間当たりの温度低下率としての２回目の温度勾配Δｔ_１を算出し、Ｓ１０で２回目の待機時間Ｔ_１経過後の湯水循環終了時、すなわち３回目の待機状態が開始された時の熱交入口温度センサ２３及びタンク戻り温度センサ２４で検出した湯水温度のうち低い方の湯水温度Ａ_２を記憶し、Ｓ１１でＳ１０で記憶した湯水温度Ａ_２と予め定められた水が凍結しない程度の温度である凍結予防温度Ｍ、例えば１０℃との温度差を、２回目の温度勾配Δｔ_１で割り算して３回目の待機時間Ｔ_２を算出し、Ｓ１２においてｎに入力されている値の２に１を足してｎに３が入力される。

その後、再びＳ４に戻り待機時間Ｔ_ｎ−１が経過したかどうか判断する。ここで、前記Ｓ１２でｎには３が入力されているので、ここでの待機時間Ｔ_ｎ−１とは３回目の待機時間Ｔ_２を示すことになる。そして再びＳ４からＳ１２までの処理を繰り返し行い、４回目の待機時間Ｔ_３、５回目の待機時間Ｔ_４、・・・を算出するものである。なお、凍結防止運転中で、ある所定のタイミングでの待機時間Ｔ_ｎ−１中に、外気温センサ２６で検出される外気温が著しく低下したと凍結防止制御部２８が判断した場合には、すぐに貯湯タンク２内の湯水をヒートポンプユニット３側に循環ポンプ８により循環させるものである。また、給湯制御部２７からヒーポン制御部２１へ沸き上げや沸き増しの指示によりヒートポンプユニット３の運転が開始された時や、外気温センサ２６で検出される外気温度が凍結のおそれのない温度まで上昇した時には上記の凍結防止運転を終了するものである。

以上説明した凍結防止運転時の制御において、Ｓ１０では凍結防止制御部２８は熱交入口温度センサ２３及びタンク戻り温度センサ２４で検出した湯水温度のうち低い方の湯水温度Ａ_ｎを記憶するとあるが、どちらか一方の温度センサ、例えばタンク戻り温度センサ２４で検出した温度のみで前記湯水温度Ａ_ｎを決定しようとすると、ヒートポンプユニット３の運転終了直後、すなわち沸き上げ運転終了直後、あるいは沸き上げ運転が終了してから少ししか時間が経過していない時には、Ｓ１０でまだ熱量を持った冷媒の残る水冷媒熱交換器４で加熱された湯水の温度をタンク戻り温度センサ２４が検出し、その温度を前記湯水温度Ａ_ｎとして記憶してＳ１１でその情報を基に待機時間Ｔ_ｎを算出する。この時、戻り管７ａ内には往き管６内よりも温度の高い湯水が溜まっているが、往き管６内には低温の水が溜まっている場合があるので、待機時間Ｔ_ｎが経過する前に往き管６については凍結してしまうおそれがある。一方、熱交入口温度センサ２３で検出した温度のみで前記湯水温度Ａ_ｎを決定しようとすると、例えば貯湯タンクユニット１とヒートポンプユニット３との間の戻り管７ａを覆っていた断熱材が経年劣化等により破損してしまった時には、断熱材が破損した戻り管７ａ側の湯水の温度は往き管６側よりも低下するのが速いが、熱交入口温度センサ２３では往き管６内の湯水温度しか検出できず、そこで検出した湯水温度をＳ１０で前記湯水温度Ａ_ｎとして記憶し、Ｓ１１でその情報を基に待機時間Ｔ_ｎを算出する。この時、往き管６内よりも温度の低い湯水が溜まっている戻り管７ａは待機時間Ｔ_ｎが経過する前に凍結してしまうおそれがある。しかし、本実施形態の貯湯式給湯装置における凍結防止制御部２８は、Ｓ１０で熱交入口温度センサ２３及びタンク戻り温度センサ２４で検出した湯水温度のうち常に低い方を湯水温度Ａ_ｎとして記憶しているので、確実に往き管６及び戻り管７ａの凍結を防止することができるものである。

また、Ｓ７では凍結防止制御部２８は湯水循環時に熱交入口温度センサ２３及びタンク戻り温度センサ２４で検出した湯水温度の中で最も低い最低湯水温度Ｂ_ｎ−１を記憶するとあるが、どちらか一方の温度センサ、例えばタンク戻り温度センサ２４で検出した温度のみで前記最低湯水温度Ｂ_ｎ−１を決定しようとすると、Ｓ７でタンク戻り温度センサ２４は温度低下が速く温度が低いであろう貯湯タンクユニット１とヒートポンプユニット３との間の戻り管７ａ内の最低湯水温度は検出することはできるが、同じく温度低下が速く温度が低いであろう貯湯タンクユニット１とヒートポンプユニット３との間の往き管６内の湯水の温度は、タンク戻り温度センサ２４で検出される前に水冷媒熱交換器４を通過するので、まだ熱量を持った冷媒が水熱交換器４に残っていた場合は、その熱により貯湯タンクユニット１とヒートポンプユニット３との間の往き管６内の湯水が加熱され、貯湯タンクユニット１とヒートポンプユニット３との間の往き管６内の湯水の正確な温度を把握することができず、本当に一番低い最低湯水温度は貯湯タンクユニット１とヒートポンプユニット３との間の往き管６内の湯水であったのに、最低湯水温度Ｂ_ｎ−１としては貯湯タンクユニット１とヒートポンプユニット３との間の戻り管７ａ内の最低湯水温度が記憶され、Ｓ９で温度勾配Δｔ_ｎ−１、Ｓ１１で待機時間Ｔ_ｎが算出されてしまい、待機時間Ｔ_ｎが経過する前に往き管６が凍結してしまうおそれがある。一方、熱交入口温度センサ２３で検出した温度のみで前記最低湯水温度Ｂ_ｎ−１を決定しようとすると、熱交入口温度センサ２３では往き管６内の湯水の状況しか判断できず、戻り管７ａの状況は判断できない。例えば、貯湯タンクユニット１とヒートポンプユニット３との間の戻り管７ａを覆っていた断熱材が経年劣化等により破損してしまった時、断熱材が破損した箇所の戻り管７ａ内の湯水の温度は低下するのが速く凍結の危険性が高まるが、本当に一番低い最低湯水温度は貯湯タンクユニット１とヒートポンプユニット３との間の戻り管７ａ内の湯水であったのに、最低湯水温度Ｂ_ｎ−１としては熱交入口温度センサ２３で検出された貯湯タンクユニット１とヒートポンプユニット３との間の往き管６内の最低湯水温度が記憶され、Ｓ９で温度勾配Δｔ_ｎ−１、Ｓ１１で待機時間Ｔ_ｎが算出されてしまい、待機時間Ｔ_ｎが経過する前に戻り管７ａは凍結してしまうおそれがある。しかし、本実施形態の貯湯式給湯装置における凍結防止制御部２８は、Ｓ７で湯水循環時に熱交入口温度センサ２３及びタンク戻り温度センサ２４で検出した湯水温度の中で最も低い湯水温度を最低湯水温度Ｂ_ｎ−１として記憶しているので、確実に往き管６及び戻り管７ａの凍結を防止することができるものである。

また、前記Ｓ６で所定時間は１０分間という一定時間を用いたが、これに限定されず、所定時間を貯湯タンク２内の湯水がヒートポンプユニット３に循環されて再び貯湯タンク２内に戻ってくる程度の時間としてもよく、具体的には、予め凍結防止制御部２８に貯湯タンクユニット１とヒートポンプユニット３との間の往き管６及び戻り管７ａそれぞれの配管の長さを足した長さ別に対応する、貯湯タンク２の下部からヒートポンプユニット３を介して湯水が再び貯湯タンク２の下部に戻るまでの所定時間を、実験的に求めて記憶させておき、本実施形態の貯湯式給湯装置の施工後に、給湯制御部２７に接続されたリモコン（図示せず）に初期設定として貯湯タンクユニット１とヒートポンプユニット３との間の往き管６及び戻り管７ａそれぞれの配管の長さを足した長さを入力すると、その情報から凍結防止運転時における湯水を循環させる所定時間を決定するような方法や、Ｓ５で循環ポンプ８を駆動し湯水の循環を開始させ、タンク戻り温度センサ２４で検出する湯水の温度が、タンク往き温度センサ２５で検出している湯水の温度と近似してきて、温度差がある一定の範囲内となり、その状態が例えば１０秒間続いたら、貯湯タンク２内の湯水がヒートポンプユニット３を介して再び貯湯タンク２の下部に戻ってきたと判断し、その時点までを所定時間とする方法等があり、先に挙げた例のように所定時間を決定することで、無駄な循環をさせることなく往き管６、水冷媒熱交換器４、戻り管７ａ、バイパス路９に滞留する温度の低下した水を貯湯タンク２内の熱量を持った湯水と置換でき、往き管６及び戻り管７ａの凍結を防ぐことができるものである。

また、Ｓ２からＳ１１において、湯水温度Ａ_ｎ−１と最低湯水温度Ｂ_ｎ−１と待機時間Ｔ_ｎ−１とから算出した温度勾配Δｔ_ｎ−１に基づいて、待機時間Ｔ_ｎを決定しているので、本実施形態の貯湯式給湯装置が現に置かれている状況下における実績に最も即したかたちで、待機時間Ｔ_ｎを決定することができるものであり、外気温等の気象条件の変化や、経年劣化等による断熱材の破損といった施工状態の変化があってもそれに確実に追従するので、外気温度が低下してきた時には、往き管６及び戻り管７ａ内の湯水の温度も低下するため、その変化に追従して算出される待機時間Ｔ_ｎは短くなり、湯水を循環させて往き管６及び戻り管７ａの凍結を確実に防ぐことができ、外気温度が上昇してきた時には、往き管６及び戻り管７ａ内の湯水の温度の低下も小さいため、その変化に追従して算出される待機時間Ｔ_ｎは長くなり、無駄に往き管６及び戻り管７ａに湯水を循環させることがないものである。

なお、本発明は上記の第１の実施形態に限定されるものではなく、本実施形態では凍結防止制御部２８は給湯制御部２７が有しているが、凍結防止制御部２８はヒーポン制御部２１が有していてもよいものであり、給湯制御部２７やヒーポン制御部２１とは別に凍結防止制御部２８だけを独立して、貯湯タンクユニット１内またはヒートポンプユニット３内設けてもよいものである。給湯制御部２７やヒーポン制御部２１とは別に凍結防止制御部２８だけを独立して、貯湯タンクユニット１内またはヒートポンプユニット３内に設ける場合には、給湯制御部２７とヒーポン制御部２１と互凍結防止制御部２８とは、互いに有線または無線にて通信可能に接続されているものである。

次に図４に示す本発明の第２の実施形態について説明するが、この実施形態は先に説明した第１の実施形態と同一部分については同一符号を付し説明を省略して相違する点についてのみ説明する。
２９はヒーポン循環回路５に循環切替弁３０を介してバイパスするよう接続されたバイパス管であり、このバイパス管２９と戻り管７ｂとが接続された位置から貯湯タンク２側の戻り管７ｂとバイパス管２９とによって、貯湯タンク２の上部の湯水を往き管６に供給する湯水供給管を構成している。３１はバイパス管２９途中に設けられ、その二次側に放熱部（図示せず）が接続された熱交換器、３２はバイパス管２９途中の熱交換器３１の下流から分岐され貯湯タンク２の中間位置に接続された中間戻し管、３３はバイパス管２９の中間戻し管３２よりも熱交換器３１側に設けられた熱交循環ポンプ、３４はバイパス管２９の中間戻し管３２への分岐点に設けられた熱交切替弁である。前記循環切替弁３０は往き管６のヒートポンプユニット３側を、往き管６の貯湯タンク２側に連通するかバイパス管２９側に連通するかを切り替える電動三方弁より構成されており、前記熱交切替弁３４はバイパス管２９の熱交換器３１側をヒーポン循環回路５の往き管６側に連通するか中間戻し管３２側に連通するかを切り替える電動三方弁より構成されている。

凍結防止運転中で貯湯タンク２内の湯水を循環させる時には、バイパス切替弁１０は戻り管７ａとバイパス路９とを連通させるよう切り替え、循環切替弁３０は往き管６のヒートポンプユニット３側をバイパス管２９側に連通させるよう切り替え、熱交切替弁３４はバイパス管２９の熱交換器３１側をヒーポン循環回路５の往き管６側に連通させるよう切り替える。そして、循環ポンプ８の駆動により貯湯タンク２上部から高温の湯を取り出し、湯水供給管を介して往き管６に供給し、往き管６及び戻り管７ａを循環させバイパス路９を通って貯湯タンク２下部に戻されるので、確実に往き管６及び戻り管７ａの凍結を防止することができると共に、往き管６戻り管７ａ内には高温の湯が満たされているので算出される待機時間Ｔ_ｎは長くなり、無駄に往き管６及び戻り管７ａに湯水を循環させることがないものである。

また、熱交換器３１に熱交循環ポンプ３３の駆動により貯湯タンク２の上部から高温の湯を循環させ、二次側と熱交換して温度低下した中間温度の湯、例えば４０℃の湯をバイパス管２９の熱交換器３１側を中間戻し管３２側に連通させた熱交切替弁３４から中間戻し管３２を介して貯湯タンク２の中間部に戻す暖房または風呂の追い焚き等の運転を行っていた時に、凍結防止運転中で貯湯タンク２内の湯水を循環させる場合には、熱交切替弁３４はバイパス管２９の熱交換器３１側を中間戻し管３２側に連通している状態から、バイパス管２９の熱交換器３１側をヒーポン循環回路５の往き管６側に連通する状態に切り替え、バイパス切替弁１０は戻り管７ａとバイパス路９とを連通させるよう切り替え、循環切替弁３０は往き管６のヒートポンプユニット３側をバイパス管２９側に連通させるよう切り替え、熱交循環ポンプ３３の駆動により貯湯タンク２の上部から高温の湯を取り出し、湯水供給管を介して熱交換器３１で二次側と熱交換して温度低下した中間温度の湯を、往き管６に供給し、往き管６及び戻り管７ａを循環させバイパス路９を通って貯湯タンク２下部に戻されるので、確実に往き管６及び戻り管７ａの凍結を防止することができると共に、暖房あるいは風呂の追い焚きの熱源として利用するには温度が低いため適さず、沸き上げ運転を行う場合にも、ＣＯＰ（エネルギー消費効率）を低下させてしまうこの中間温度の湯を、往き管６及び戻り管７ａの凍結防止に有効に利用することができるものである。

なお、本発明は上記の第２の実施形態に限定されるものではなく、先に説明した第１の実施形態と同様に、凍結防止運転中で貯湯タンク２内の湯水を循環させる時には、貯湯タンク２の下部から取り出した湯水を循環ポンプ８の駆動により、往き管６から水冷媒熱交換器４を介して戻り管７ａに送りバイパス路９から貯湯タンク２の下部に循環させるようにしてもよいものである。

また、前記湯水供給管は戻り管７ｂの一部とバイパス管２９とで構成し、凍結防止運転中の湯水循環時に貯湯タンク２上部から高温の湯を取り出し往き管６に供給しているが、前記湯水供給管はその一端を直接貯湯タンク２の上部に接続し、他端を往き管６に接続させ、凍結防止運転中の湯水循環時に貯湯タンク２上部から高温の湯を取り出し往き管６に供給する構成としてもよいものである。

また、前記熱交切替弁３４として中間戻し管３２側とヒーポン循環回路５の往き管６側とを連通させる状態にも切り替えできる切替弁を採用し、凍結防止運転中で貯湯タンク２内の湯水を循環させる時には、中間戻し管３２とバイパス管２９とで貯湯タンク２の上部の湯水を往き管６に供給する湯水供給管を構成させ、貯湯タンク２の中間位置に接続された中間戻し管３２から湯水を取り出し、往き管６及び戻り管７ａの凍結を防止するものでもよい。

次に図５に示す本発明の第３の実施形態について説明するが、この実施形態は先に説明した第１の実施形態と同一部分については同一符号を付し説明を省略して相違する点についてのみ説明する。
３５はヒートポンプユニット３内の戻り管７ａに設けられ、このヒートポンプユニット３内の戻り管７ａを循環する湯水温度を検出する第３温度検出手段としての熱交出口温度センサである。

本実施形態において前記凍結防止運転時に前記凍結防止制御部２８は、ヒートポンプユニット３内の往き管６に設けた熱交入口温度センサ２３及び貯湯タンクユニット１内の戻り管７ａに設けたタンク戻り温度センサ２４及びヒートポンプユニット３内の戻り管７ａに設けた熱交出口温度センサ３５のそれぞれで検出した湯水温度のうち最も低い湯水温度を前記湯水温度Ａ_ｎ−１や前記湯水温度Ａ_ｎとし、前回の待機時間Ｔ_ｎ−１経過後の湯水循環時に熱交入口温度センサ２３及びタンク戻り温度センサ２４及び熱交出口温度センサ３５で検出した湯水温度の中で最も低い湯水温度を前記最低湯水温度Ｂ_ｎ−１とするものである。

上記したように、熱交入口温度センサ２３及びタンク戻り温度センサ２４及び熱交出口温度センサ３５の３つの温度センサを設けることで、貯湯タンクユニット１とヒートポンプユニット３との間の往き管６を覆う断熱材の経年劣化等による破損といった施工状態の変化は、熱交入口温度センサ２３が検出する湯水温度で検知することができ、貯湯タンクユニット１とヒートポンプユニット３との間の戻り管７ａを覆う断熱材の経年劣化等の破損といった施工状態の変化は、タンク戻り温度センサ２４が検出する湯水温度で検知することができ、さらに外気温度低下に伴うヒートポンプユニット３内の雰囲気温度の変化、つまりヒートポンプユニット３内の往き管６及び水冷媒熱交換器４及び戻り管７ａ内の湯水温度の変化は、熱交出口温度センサ３５の検出する湯水温度で検知することができるので、前記凍結防止運転時に前記凍結防止制御部２８は、前記３つの温度センサで検出する湯水温度を比較して、精度よく前記湯水温度Ａ_ｎ−１や前記湯水温度Ａ_ｎ、前記最低湯水温度Ｂ_ｎ−１を決定することができ、往き管６及び水冷媒熱交換器４及び戻り管７ａ内の湯水温度の変化に追従して待機時間を長短させることができ、湯水を循環して往き管６及び水冷媒熱交換器４及び戻り管７ａの凍結を確実に防ぐと共に、無駄な湯水循環をさせることがないものである。

なお、先に説明した第２の実施形態に熱交出口温度センサ３５を設け、上記第３の実施形態と同様の作動を行ってもよいものである。

また、本発明は上記した第１の実施形態乃至第３の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な変形が可能であり、これを妨げるものではない。

この発明の第１の実施形態の概略構成図。 同第１の実施形態の凍結防止運転の作動を示すフローチャート。 同第１の実施形態の凍結防止運転説明図。 この発明の第２の実施形態の概略構成図。 この発明の第３の実施形態の概略構成図。 従来例の概略構成図。

符号の説明

１ 貯湯タンクユニット
２ 貯湯タンク
３ 加熱手段（ヒートポンプユニット）
４ 加熱熱交換器（水冷媒熱交換器）
６ 往き管
７ 戻り管
８ 循環ポンプ
２３ 第１温度検出手段
２４ 第２温度検出手段
２６ 外気温度検出手段（外気温センサ）
２８ 凍結防止制御部
３５ 第３温度検出手段

Claims (8)

1. 湯水を貯湯する貯湯タンクを内蔵する貯湯タンクユニットと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクの下部から前記加熱手段内に収納された加熱熱交換器に向かう往き管と、該往き管途中に設けられ湯水を循環させる循環ポンプと、前記加熱熱交換器から前記貯湯タンクの上部に戻る戻り管と、外気の温度を検出する外気温度検出手段とを備えると共に、低外気温時に所定の待機時間が経過する毎に前記貯湯タンク内の湯水を前記加熱手段に循環させて凍結を防ぐ制御を行う凍結防止制御部を有した貯湯式給湯装置に於いて、前記加熱手段内の前記往き管にこの往き管を循環する湯水温度を検出する第１温度検出手段を設けると共に、前記貯湯タンクユニット内の前記戻り管にこの戻り管を循環する湯水温度を検出する第２温度検出手段を設け、さらに前記凍結防止制御部は、前回の待機状態が開始された時の前記第１温度検出手段及び前記第２温度検出手段で検出した湯水温度のうち低い方の湯水温度Ａ_ｎ−１と、前回の待機時間Ｔ_ｎ−１経過後の湯水循環時に前記第１温度検出手段及び前記第２温度検出手段で検出した湯水温度の中で最も低い最低湯水温度Ｂ_ｎ−１と、前回の待機時間Ｔ_ｎ−１とから前回の温度勾配Δｔ_ｎ−１を算出し、今回の待機状態が開始された時の前記第１温度検出手段及び前記第２温度検出手段で検出した湯水温度のうち低い方の湯水温度Ａ_ｎと、予め定められた凍結予防温度Ｍと、前回の温度勾配Δｔ_ｎ−１とから今回の待機時間Ｔ_ｎを算出するようにしたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
2. 前記凍結防止制御部は、初回の待機時間Ｔ_０を、前記加熱手段の運転停止中に前記第１温度検出手段及び第２温度検出手段で検出した湯水温度のうち低い方の湯水温度Ａ_０と、前記外気温度検出手段で検出した外気温度とを基に算出するようにしたことを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯装置。
3. 湯水を貯湯する貯湯タンクを内蔵する貯湯タンクユニットと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクの下部から前記加熱手段内に収納された加熱熱交換器に向かう往き管と、該往き管途中に設けられ湯水を循環させる循環ポンプと、前記加熱熱交換器から前記貯湯タンクの上部に戻る戻り管と、外気の温度を検出する外気温度検出手段とを備えると共に、低外気温時に所定の待機時間が経過する毎に前記貯湯タンク内の湯水を前記加熱手段に循環させて凍結を防ぐ制御を行う凍結防止制御部を有した貯湯式給湯装置に於いて、前記加熱手段内の前記往き管にこの往き管を循環する湯水温度を検出する第１温度検出手段を設け、前記貯湯タンクユニット内の前記戻り管にこの戻り管を循環する湯水温度を検出する第２温度検出手段を設け、前記加熱手段内の前記戻り管にこの戻り管を循環する湯水温度を検出する第３温度検出手段を設け、さらに前記凍結防止制御部は、前回の待機状態が開始された時の前記第１温度検出手段及び前記第２温度検出手段及び第３温度検出手段で検出した湯水温度のうち最も低い湯水温度Ａ_ｎ−１と、前回の待機時間Ｔ_ｎ−１経過後の湯水循環時に前記第１温度検出手段及び前記第２温度検出手段及び第３温度検出手段で検出した湯水温度の中で最も低い最低湯水温度Ｂ_ｎ−１と、前回の待機時間Ｔ_ｎ−１とから前回の温度勾配Δｔ_ｎ−１を算出し、今回の待機状態が開始された時の前記第１温度検出手段及び前記第２温度検出手段及び第３温度検出手段で検出した湯水温度のうち最も低い湯水温度Ａ_ｎと、予め定められた凍結予防温度Ｍと、前回の温度勾配Δｔ_ｎ−１とから今回の待機時間Ｔ_ｎを算出するようにしたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
4. 前記凍結防止制御部は、初回の待機時間Ｔ_０を、前記加熱手段の運転停止中に前記第１温度検出手段及び第２温度検出手段及び第３温度検出手段で検出した湯水温度のうち最も低い湯水温度Ａ_０と、前記外気温度検出手段で検出した外気温度とを基に算出するようにしたことを特徴とする請求項３記載の貯湯式給湯装置。
5. 湯水を貯湯する貯湯タンクを内蔵する貯湯タンクユニットと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、該加熱手段内に収納された加熱熱交換器と、前記貯湯タンクと前記加熱手段内に収納された加熱熱交換器とを湯水が循環可能に接続するヒーポン循環回路と、前記循環回路に設けられ湯水を循環させる循環ポンプと、外気の温度を検出する外気温度検出手段とを備えると共に、低外気温時に所定の待機時間が経過する毎に前記貯湯タンク内の湯水を前記加熱手段に循環させて凍結を防ぐ制御を行う凍結防止制御部を有した貯湯式給湯装置に於いて、前記ヒーポン循環回路にこのヒーポン循環回路を循環する湯水温度を検出する温度検出手段を設け、さらに前記凍結防止制御部は、前回の待機状態が開始された時の前記温度検出手段で検出した湯水温度Ａ_ｎ−１と、前回の待機時間Ｔ_ｎ−１経過後の湯水循環時に前記温度検出手段で検出した湯水温度の中で最も低い最低湯水温度Ｂ_ｎ−１と、前回の待機時間Ｔ_ｎ−１とから前回の温度勾配Δｔ_ｎ−１を算出し、今回の待機状態が開始された時の前記温度検出手段で検出した湯水温度Ａ_ｎと、予め定められた凍結予防温度Ｍと、前回の温度勾配Δｔ_ｎ−１とから今回の待機時間Ｔ_ｎを算出するようにしたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
6. 前記凍結防止制御部は、初回の待機時間Ｔ_０を、前記加熱手段の運転停止中に前記温度検出手段で検出した湯水温度Ａ_０と、前記外気温度検出手段で検出した外気温度とを基に算出するようにしたことを特徴とする請求項５記載の貯湯式給湯装置。
7. 前記前回の待機時間Ｔ_ｎ−１経過後の湯水を循環させる時間は、前記貯湯タンク内の湯水が前記加熱手段に循環されて再び貯湯タンク内に戻ってくる程度の時間とすることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の貯湯式給湯装置。
8. 前記貯湯タンクの上部の湯水を前記往き管に供給する湯水供給管を設け、前記前回の待機時間Ｔ_ｎ−１経過後の湯水循環時には、貯湯タンクの上部の湯水を前記往き管に供給して循環させるようにしたことを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の貯湯式給湯装置。

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