JP2016161189A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
従来の給湯装置において凍結防止運転は、凍結防止を行う箇所によっては別途、電熱ヒータ等の発熱部品を用いて凍結防止を行う場合もある。
【解決手段】
本実施形態の給湯装置は、水熱交換器を流通する水を温湯にする加熱装置と、水熱交換器で生成された温湯を貯湯する縦長筒状の主貯湯タンクと、前記主貯湯タンクに接続される縦長筒状の第１の副貯湯タンクと、前記水熱交換器と前記主貯湯タンクの上部を接続する湯供給通路と、前記主貯湯タンクの下部と前記第１の副貯湯タンクの上部を接続する下部側配管と、前記第１の副貯湯タンクの下部に接続される下部側配管と、前記副貯湯タンクの下部側配管を介して、前記水熱交換器に接続される第２湯水配管と、前記副貯湯タンクの下部側配管の中途部から分岐する排水配管を備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、貯湯タンクを複数備えた給湯装置に係る。

一般にヒートポンプ給湯機などの給湯装置は湯水を貯留しておくための貯湯手段である貯湯タンクと、湯を生成するための熱源である冷凍サイクル回路を備えている。この貯湯タンクと冷凍サイクル回路とは、貯湯タンク内に貯留された水を熱源である冷凍サイクル回路へ導くための水供給通路と、冷凍サイクル回路で生成された湯を貯湯タンク内へ導くための湯供給通路を有している。

ここで、給湯装置には屋外に設置されるものがあり、外気温が零度以下の状態で貯湯運転を行っていない場合、湯供給通路又は水供給通路が凍結することがある。
そのため、外気温が低い場合、通路内の凍結を防止するための凍結防止運転を行う必要がある。
この凍結防止運転は、貯湯タンク内の温湯を湯供給通路、冷凍サイクル回路の水熱交換器を介して水供給通路に循環させることにより行われる。
また、凍結防止を行う箇所によっては別途、電熱ヒータ等の発熱部品を用いて凍結防止を行う場合もある。

特開２００８―１１６１３１号公報

しかし、上述のように凍結防止運転を行った場合、温湯の循環を行っても温湯の循環経路とならない配管部分での凍結防止を行うことができない。特に、利用者の用途に応じて貯湯タンクの数を追加可能とする給湯装置の場合、追加した貯湯タンクには電熱ヒータ等の電源を設けることができない場合もあり、排水管や排水栓などの循環経路以外の配管部分の凍結防止を行うことができない場合がある。
本実施形態は上記事情にもとづきなされたものであり、複数の貯湯タンクユニットを有する給湯装置において、温湯を循環させて行われる凍結防止運転によって効率よく凍結防止を行うとともに、電熱ヒータ等の発熱部品を別途設置することなく排水管及び排水栓の凍結防止を行うことができる給湯装置を提供する。

本実施形態の給湯装置は、水熱交換器を流通する水を温湯にする加熱装置と、水熱交換器で生成された温湯を貯湯する縦長筒状の主貯湯タンクと、前記主貯湯タンクに接続される縦長筒状の第１の副貯湯タンクと、前記水熱交換器と前記主貯湯タンクの上部を接続する湯供給通路と、前記主貯湯タンクの下部と前記第１の副貯湯タンクの上部を接続する下部側配管と、前記第１の副貯湯タンクの下部に接続される下部側配管と、前記副貯湯タンクの下部側配管を介して、前記水熱交換器に接続される第２湯水配管と、前記副貯湯タンクの下部側配管の中途部から分岐する排水配管を備える。

本発明の実施形態に係る給湯装置の構成と貯湯運転を示す図。 本発明の実施形態に係る給湯装置の制御部の要部を示すブロック図。 本発明の実施形態に係る給湯装置の第１の運転モードを示す図。 本発明の実施形態に係る給湯装置の第２の運転モードを示す図。 本発明の実施形態に係る給湯装置の凍結防止運転を示すフローチャート。

本発明の実施形態について図１乃至図５を用いて説明する。
図１に第１の実施形態に係る給湯装置１００の構成を示す。給湯装置１００は加熱装置として大気中から熱を汲み上げるヒートポンプユニット２９を備えており、加熱装置で生成された温湯を貯湯する貯湯タンクユニットAを有している。なお、本実施形態における湯水の流通する配管は、基本的に銅管やＳＵＳ管等の金属配管が用いられており、分岐点や配管同士の接続部には金属部品や樹脂部品が使用されている。

ヒートポンプユニット２９は、筐体内部に圧縮機４０と、四方弁４１と、水熱交換器３７と、膨張装置４２と、空気熱交換器４３を備えており、順次冷媒配管によって接続された冷凍サイクル回路を有している。空気熱交換器４３近傍には外気との熱交換を促進させるための送風機４４が隣設されている。貯湯運転時には、冷凍サイクル回路と送風機４４は室外機制御部５１によって運転制御され、水を加熱するための熱源として機能する。
水熱交換器３７は貯湯タンクユニットAと湯水配管３１，３２を介して接続されており、湯水を循環する循環経路の一部を形成している。

ヒートポンプユニット２９には湯水配管３１、３２の流路切替え手段である第１、第２の三方弁３５、３６が設けられている。第１、第２の三方弁３５、３６にはそれぞれに３つのポート３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３６ａ、３６ｂ、３６ｃが設けられている。
第１の三方弁３５のポート３５ａは湯水配管３１により水熱交換器３７と接続されており、第２の三方弁３６のポート３６ａは湯水配管３２により水熱交換器３７と接続されている。湯水配管３１には途中に温水を循環させるための循環ポンプ３０が設けられており、この循環ポンプ３０を運転することで湯水配管３１から水熱交換器３７を介して、湯水配管３２へ温湯又は水が流動する。

また、ヒートポンプユニット２９の筐体には外気温度Ｔ０を検知するための外気温センサ３４が設けられている。

貯湯タンクユニットAは、主貯湯タンク５を備えた主貯湯タンクユニット１と、第１，第２，第３の副貯湯タンク６，７，８を備えた副貯湯タンクユニット２，３，４を順次配管接続されて構成されている。主貯湯タンクユニット１、副貯湯タンクユニット２，３，４は互いに隣接して配置されている。
主貯湯タンク５と、副貯湯タンク６、７、８は縦長円筒状の缶体であり、内部に湯水を貯留可能な密閉型貯湯タンクとなっている。主貯湯タンク５と、副貯湯タンク６、７、８は発泡断熱材や真空断熱材等の各種断熱材で覆われており、保温性を有している。

主貯湯タンク５の側面部には上方から下方にかけて湯温検知手段である湯温センサ９、１０、１１が設けられている。最も上方に位置する湯温センサ９で計測される温度をＴｚ３、中間に位置する湯温センサ１０で計測される温度をＴｚ２、最も下方に位置する湯温センサ１１で計測される温度をＴｚ１とする。なお、湯温センサは主貯湯タンク５内の上下方向の湯温度分布を計測可能であれば、３つ以上設けてよく、その他の形態の温度センサを用いてもよい。
また、主貯湯タンクユニット１内には給湯装置１００の運転を制御する制御器５０が設けられている。

主貯湯タンク５の上部には貯湯運転時に温湯を流入させるための湯供給通路６０の一端が接続されている。湯供給通路６０の他端は分岐しており、ヒートポンプユニット２９の第１の三方弁３５のポート３５ｃと第２の三方弁３６のポート３６ｂが接続されている。また、湯供給通路６０の中途部には排水口に接続されたエアー抜き弁１５が設けられている。
主貯湯タンク５の下方には下部側配管６１の一端が接続されている。下部側配管６１の他端は主貯湯タンクユニット１の筐体下側から外部に連通する接続端子が設けられており、後述する連結配管７２と接続可能に配置されている。また、下部側配管６１は主貯湯タンクユニット１の筐体内で分岐する分岐管６１ａを有しており、分岐管６１ａの先端には排水栓６１ｂが設けられている。排水栓６１ｂは手動で開閉が可能な樹脂製の弁体である。

主貯湯タンクユニット１の周囲に隣設される副貯湯タンクユニット２，３，４は、略同一の構成を有しており、相互に互換可能となっている。
副貯湯タンクユニット２，３，４の筐体内部に設けられる第１，第２，第３の副貯湯タンク６，７，８の上部には、上部側配管６２ａ，６３ａ，６４ａの一端が接続されており、下部には下部側配管６２ｂ，６３ｂ，６４ｂの一端が接続されている。下部側配管６２ｂ，６３ｂ，６４ｂは熱伝導率の高い銅管等が用いられる。
また、上部側配管６２ａ，６３ａ，６４ａ及び下部側配管６２ｂ，６３ｂ，６４ｂの他端は副貯湯タンクユニット２，３，４の筐体下方に設けられる接続端子によって筐体外部に連通し、後述する連結配管７２，７３，７４を接続可能となっている。副貯湯タンクユニット２，３，４の上部側配管６２ａ，６３ａ，６４ａ他端に接続される接続端子は筐体前面から見て左端側に配置され、下部側配管６２ｂ，６３ｂ，６４ｂの他端に接続される接続端子は筐体前面から見て右端側に配置されている。このように筐体前面からみて左右両端に接続端子を配置することで、副貯湯タンクユニット同士を連結する際の連結配管の配管長を短くすることができ、部材価格の削減と配管部分による放熱量を小さくすることができるとともに、接続作業を容易に行うことができる。
下部側配管６２ｂ，６３ｂ，６４ｂは中途部が分岐し、その先端には排水栓６２ｃ，６３ｃ，６４ｃが設けられている。排水栓６２ｃ，６３ｃ，６４ｃは手動で開閉可能な樹脂製の弁体で、副貯湯タンクユニット２，３，４下方から筐体外部に連通している。

上記のように構成される、主貯湯タンクユニット１及び副貯湯タンクユニット２，３，４は連結配管７２，７３，７４，７５により直列接続される。
これにより、主貯湯タンク５の下部と第１の副貯湯タンク６の上部は、下部側配管６１と連結配管７２と上部側配管６２ａを介して連通し、第１の副貯湯タンク６下部と第２の副貯湯タンク７の上部は、下部側配管６２ｂと連結配管７３と上部側配管６３ａを介して連通し、第２の副貯湯タンク７下部と第３の副貯湯タンク８の上部は、下部側配管６３ｂと連結配管７４と上部側配管６４ａを介して連通する。さらに、第３の副貯湯タンク８の下部は下部側配管６４ｂと連結配管７５を介して、主貯湯タンクユニット１の水供給通路６８に接続されている。

水供給通路６８は外部の給水栓に接続されており、給湯装置１００に水を供給している。
これにより、水供給通路６８から水が供給されると、図１中一点鎖線矢印で示す方向に水が流通し、第３の副貯湯タンク８、第２の副貯湯タンク７、第１の副貯湯タンク６及び主貯湯タンク５内に順次水が貯留される。

なお、副貯湯タンクは３台に限らず、利用者の利用形態や湯の必要量に併せて、台数を変更してよく、同一構成を有する副貯湯タンクユニットを直列に複数台連結することで、給湯装置１００の総貯湯量を変更することができる。ここで、副貯湯タンクユニット２，３，４は、水温センサ等の検知部やポンプ等の駆動部を有しておらず、電源接続を行う必要がない。

水供給通路６８の中途部は分岐しておりヒートポンプユニット２９の第２の三方弁３６のポートｃと第１の三方弁３５のポート３５ｂに接続されている。この分岐した配管の中途部には流量検知部５５が設けられており、ヒートポンプユニット２９と主貯湯タンクユニット１間を流動した水の総量を検知するようになっている。

また、上記流量検知部５５は、水供給通路６８水熱交換器３７へ向かう水の流れを許容し、それとは逆方向の水の流れを阻止する第１の逆止弁２５ａと、第１の流量センサ１７ａと、水供給通路７５内の水温Ｔｗを検知する水温検知手段としての第１の水温センサ２１ａが配置された主流路６８ａと、この主流路６８ａに対し並列に接続され、水熱交換器３７から水供給通路７５の一端側へ向かう水の流れを許容し、それとは逆の水の流れを阻止する第２の逆止弁２５ｂ、第２の流量センサ１７ｂ、水供給通路６８内の水温Ｔｗを検知する水温検知手段としての第２の水温センサ２１ｂが配設されたバイパス流路６８ｂバイパス流路６８ｂを有している。

給湯装置１００が据付けられた後、上記のように接続された各貯湯タンクと各供給通路と湯水配管には、水供給通路６８を介して、エアー抜き弁１５から空気が抜かれつつ、水が供給される。そして、各貯湯タンクと各供給通路と湯水配管内は水で満たされる。

図２に通常の運転制御を実行するとともに凍結防止制御を実行する制御器５０の要部を示す。
制御器５０には上記した外気温センサ３４、水温センサ２１ａ，２１ｂ、湯温センサ９、１０、１１と循環ポンプ３０と、第１、第２の三方弁３５、３６と、室外機制御部５１と流量検知部５５の流量センサ１７ａ、１７ｂと第１、第２の水温センサ２１ａ、２１ｂが接続されている。

制御器５０は、給湯装置１００が後述の貯湯運転と凍結防止運転を行う際に、室外機制御部５１に運転オン・オフを指令し、流路切替え手段である第１、第２の三方弁３５、３６に流路切替えを指令し、循環ポンプ３０に運転オン・オフを指令する。また、流量検知部５５において、貯湯タンクユニットＡ内に貯留されている温湯量と水量の割合を検知し、貯湯運転の際に所定流量を検知し運転停止の判断を行う。

外気温センサ３４、第１、第２の水温センサ２１ａ，２１ｂ、湯温センサ９、１０、１１が検知した外気温Ｔ０、水供給通路７５内の水温Ｔｗ、主貯湯タンク５内の湯温Ｔｚ１、Ｔｚ２、Ｔｚ３から後述の凍結防止運転の各制御判断を行う。

上記の構成を有する給湯装置１００の貯湯運転について説明する。
貯湯運転は、予め定められている時間帯（例えば深夜電力時間帯など）に自動で開始される。貯湯運転が開始されると、制御器５０が冷凍サイクル回路の制御部５１に運転オンを指令し、かつ循環ポンプ３０を運転オンする。

給湯装置１００が貯湯運転を行う際には、冷凍サイクル回路内の冷媒は図１の破線矢印の示す方向へ流動する。即ち、圧縮機４０で圧縮された冷媒が四方弁４１を介して水熱交換器３７へ流動し、水熱交換器３７内の水と熱交換して凝縮される。ここで冷媒の凝縮熱により水は温湯となる。凝縮された冷媒は、膨張装置４２で減圧されつつ空気熱交換器４３内で大気と熱交換し蒸発する。蒸発した冷媒は四方弁４１を介して圧縮機４０内へ流動し、再び圧縮され上記冷媒配管内を循環する。

貯湯運転を行う際には、第１、第２の三方弁３５、３６のポート３５ａとポート３５ｂが連通し、ポート３６ａとポート３６ｂが連通するように開放される。これにより、湯水配管３２と湯供給通路６１が連通され、湯水配管３１と水供給通路７５が連通される。図１の実線矢印は、このとき温湯又は水の流動方向を示す。

湯水配管３１に設けられた循環ポンプ３０が運転されると、副貯湯タンク８に貯留された水（又は低温の温湯）が水供給通路６８と流量検知部５５の主流路６８ａを介して流動され、第１の三方弁３５のポート３５ｂ、３５ａと湯水配管３１を介して水熱交換器３７内に流入する。水熱交換器３７内で水は冷媒の凝縮熱により加熱され、高温の温湯となる。高温の温湯は水熱交換器３７から、湯水配管３２と第２の三方弁３６のポート３６ａ、３６ｂと湯供給通路６０を介して主貯湯タンク５の上部へ流動し、主貯湯タンク５の上方から下方に向かって貯湯されていき、さらに第１，第２，第３の副貯湯タンク６，７，８へ順次貯湯されていく。
これにより、主貯湯タンク５の上方から副貯湯タンク８の下方に向かい、高温から低温へ向かう温度分布となって温湯が貯留される。

そして、流量検知部５５により第１の流量センサ１７ａ、貯湯タンクユニットA内に貯留された湯量が所定量に達したことが検知されると、制御器５０が室外機制御部５１へ運転オフを指令し、循環ポンプに運転オフを指令し、貯湯運転が終了される。

次に、凍結防止運転について図３ないし図５を用いて説明する。

凍結防止運転は貯湯運転を終了後、外気温が５℃以下の低外気温状態において、各貯湯タンクユニットの上下接続配管と連結配管７２，７３，７４，７５及び水供給通路６８や湯供給通路６０の各ユニット筐体外に配置された部分の凍結を防止するための運転である。

凍結防止運転は流路切替え手段である第１、第２の三方弁３５、３６により切替えられる第１の運転モードと第２の運転モードを有している。

まず、図３を用いて第１の運転モードについて説明する。
第１の運転モードが開始されると、制御器５０からの指令により流路切替え手段である第１、第２の三方弁３５、３６の流路が切替えられ、ポート３５ａとポート３５ｃが連通し、ポート３６ａとポート３６ｃが連通する。即ち、湯供給通路６１と湯水配管３１が連通し、水供給通路７５と湯水配管３２が連通する。

これにより、循環ポンプ３０が運転されると、主貯湯タンク５の上部から流動した温湯（又は水）は、湯供給通路６１と第１の三方弁３５と湯水配管３１と水熱交換器３７と湯水配管３２と第２の三方弁３５と流量検知部５５のバイパス流路６８ｂと水供給通路６８の分岐管内を順次流動し、副貯湯タンク８の下部へと向かう。

ここで、循環ポンプ３０は運転開始から所定時間Ａだけ運転を行う。この所定時間Ａは、循環ポンプ３０の運転開始後に主貯湯タンク８から湯供給通路６１に流出した温湯（又は水）が、水供給通路６８の副貯湯タンク８下部と接続されている一端に到達するまでの時間であり、循環ポンプ３０の流量と主貯湯タンク５上部から副貯湯タンク下部までの流路長さ流路長さに応じて設定される。
すなわち、循環ポンプ３０を運転した際に、主貯湯タンク５の上部に貯留されていた温湯が、湯供給通路６０，水供給通路６８の分岐管，連結配管７５を介して、下部側配管６４ｂの一端まで行き渡るように設定される。
さらに、主貯湯タンク５上部から副貯湯タンク下部までの流路長さよりも、主貯湯タンクユニット１の下部側配管６１一端から副貯湯タンクユニット２の上部側配管６２ａ一端までの流路長さ、副貯湯タンクユニット２の下部側配管６２ｂ一端から副貯湯タンクユニット３の上部側配管６３ａ一端までの流路長さ、副貯湯タンクユニット３の下部側配管６３ｂ一端から副貯湯タンクユニット４の上部側配管６４ａ一端までの流路長さは短く形成されている。

これにより、第１の運転モードを行った際に、第１，第２，第３の副貯湯タンク６，７，８の上部に貯留される温湯（又は比較的温度の高い水）が主貯湯タンクユニット１，副貯湯タンクユニット２，３の下部側配管６１，６２ｂ，６３ｂの一端まで十分に行き渡る。

次に、図４を用いて第２の運転モードについて説明する。
第２の運転モードが開始されると、制御器５０から流路切替え手段である第１、第２の三方弁３６、３５が切替えられ、ポート３６ａと３６ｂが連通し、ポート３５ａとポート３５ｂが連通する。即ち、湯供給通路６１と湯水配管３２が連通し、水供給通路７５と湯水配管３１が連通する。

そして、循環ポンプ３０が運転されると、副貯湯タンク８の下部から連結配管７５と流量検知手段５５の主流路６８ａと第１の三方弁３５と湯水配管３１と水熱交換器３７と湯水配管３２と第２の三方弁３６と湯供給通路６１を順次流動し、主貯湯タンク５の上部へと向かう。

ここで、循環ポンプ３０は運転開始から所定時間Ｂだけ運転を行う。この所定時間Ｂは、循環ポンプの運転開始直後に副貯湯タンク８から水供給通路７５に流出した温湯（又は水）が、湯供給通路６１の主貯湯タンク５上部と接続されている一端に到達するまでの時間であり、循環ポンプ３０の流量と湯供給通路６１及び水供給通路７５の流路長さに応じて設定される。

ここで、第１の運転モードと第２の運転モードでは流れ方向が異なるのみで、流路長さと流量差がなく、所定時間Ａと所定時間Ｂは略同一である。

上記のような第１の運転モードと第２の運転モードを有する凍結防止運転制御手段の作用について、制御器５０の制御処理を図５のフローチャートを用いて説明する。

制御器５０からの指令により貯湯運転を停止すると、室外機制御部５１が圧縮機４０を停止させ冷凍サイクル回路の運転を停止させる（ステップ２０１）。

その後、冷凍サイクル回路の運転が完全に停止しているか否かを判定する（ステップ２０２）。冷凍サイクル回路が停止している場合（ステップ２０２のＹｅｓ）、外気温センサ３４で検知されている外気温Ｔ０が５℃より高いか否かを判定する。

外気温Ｔ０が5℃よりも高い場合（ステップ２０３のＮｏ）は、ステップ２０２に戻り冷凍サイクル回路が停止しているかを再度確認する。即ち、冷凍サイクル回路が動作を停止している状態であっても、外気温が５℃以上の状態では、以後の凍結防止運転は行われない。

外気温Ｔ０が５℃以下の場合（ステップ２０３のＹｅｓ）、主貯湯タンク５内の最も上部に位置する湯温センサ９で検知された湯温Ｔｚ３が４５℃以上であるか否かを判定する（ステップ２０４）。ここで、Ｔｚ３が４５℃以上である場合（ステップ２０４のＹｅｓ）、初めに上記の第１の運転モードの凍結防止運転を行う（ステップ２０５）。即ち、制御器５０から流路切替え手段である第１、第２の三方弁３６、３５の流路が切替えられ、ポート３５ａとポート３５ｃ、及びポート３６ａとポート３６ｃが連通し、湯供給通路６１と湯水配管３１、及び、水供給通路７５と湯水配管３２が連通する。そして、循環ポンプ３０が所定時間Ａだけ運転され、主貯湯タンク５の上部から温湯が流動し、湯供給通路６１と第１の三方弁３５と湯水配管３１と水熱交換器３７と湯水配管３２と第２の三方弁３５と流量検知部５５のバイパス流路６８ｂと水供給通路７５内を順次流動し、副貯湯タンク８の下部へと向かう。

その後、循環ポンプ３０の運転が３０秒間休止される（ステップ２０６）。これにより、主貯湯タンク５の上部に貯留されていた４５℃以上の温湯又は副貯湯タンク上部に貯留されていた比較的温度の高い湯水が、凍結しやすい水供給通路６８の分岐管、主貯湯タンクユニット１の下部側配管６１、副貯湯タンクユニット２，３，４の下部側配管６２ｂ，６３ｂ，６４ｂ、連結配管７２，７３，７４，７５に行渡り滞留することで、上記配管の凍結を防止することができる。
さらに、下部側配管６１，６２ｂ，６３ｂ，６４ｂから分岐している分岐配管部及びその先端の排水栓６１ｂ，６２ｃ，６３ｃ，６４ｃに滞留する水も加熱され、排水栓６４ｃの凍結も防止することができる。
３０秒が経過すると（ステップ２０６のＹｅｓ）、第２の運転モードの運転を行う（ステップ２０７）。即ち、制御器５０から流路切替え手段である第１、第２の三方弁３６、３５が切替えられ、ポート３６ａと３６ｂ、及びポート３５ａとポート３５ｂが連通し、湯供給通路６１と湯水配管３２、及び水供給通路７５と湯水配管３１が連通される。そして循環ポンプ３０が所定時間Ｂだけ運転され、副貯湯タンク８の下部から温湯が流動し、水供給通路７５と流量検知部５５の主流路６８ａと第１の三方弁３５と湯水配管３１と水熱交換器３７と湯水配管３２と第２の三方弁３６と湯供給通路６１を順次流動し、主貯湯タンク５の上部へと向かう。

ここで、所定時間ＡとＢは同一であり、第１の運転モードで主貯湯タンク５から水供給通路７５の一端へ流出した温湯は、主貯湯タンク５内へ戻る。

第２の運転モードを終了すると運転を休止し、そのままの状態で３０分が経過したか否かを判定する（ステップ２０８）。
３０分が経過していない状態では（ステップ２０８のＮｏ）、貯湯運転が開始したか否かの判定が行われる（ステップ２１４）。貯湯運転が開始されると（ステップ２１４のＹｅｓ）、以後の凍結防止運転は行われず通常の貯湯運転が行われる（ステップ２０９）。
貯湯運転が開始されないまま、３０分が経過すると（ステップ２０８のＹｅｓ）、ステップ２０２へ戻る。

その後、主貯湯タンク５内の最も上部に位置する湯温センサ９で検知された湯温Ｔｚ３が４５℃以上であるか否かの判定で、Ｔｚ３が４５℃未満である場合（ステップ２０４のＮｏ）、上記の第２の運転モードの凍結防止運転を行う（ステップ２１０）。即ち、制御器５０から流路切替え手段である第１、第２の三方弁３６、３５が切替えられ、ポート３６ａと３６ｂ、及びポート３５ａとポート３５ｂが連通し、湯供給通路６１と湯水配管３２、及び水供給通路７５と湯水配管３１が連通される。そして循環ポンプ３０が所定時間Ｂだけ運転され、副貯湯タンク８の下部から水が流動し、水供給通路７５と流量検知部５５の主流路６８ａ第１の三方弁３５と湯水配管３１と水熱交換器３７と湯水配管３２と第２の三方弁３６と湯供給通路６１を順次流動し、主貯湯タンク５の上部へと向かう。

その後、３０秒間運転が休止される（ステップ２１１）。これにより、主貯湯タンク５の上部に貯留されていた４５℃未満の温湯が、凍結しやすい水供給通路７５の一端まで行渡り滞留することで、水供給配管６５が加熱され凍結が防止される。

３０秒が経過すると（ステップ２１１のＹｅｓ）、第１の運転モードの運転を行う（ステップ２１２）。即ち、制御器５０から流路切替え手段である第１、第２の三方弁３６、３５の流路が切替えられ、ポート３５ａとポート３５ｃ、及びポート３６ａとポート３６ｃが連通し、湯供給通路６１と湯水配管３１、及び、水供給通路７５と湯水配管３２が連通する。そして、循環ポンプ３０が所定時間Ａだけ運転され、主貯湯タンク５の上部から水（又は温湯）が流動し、湯供給通路６１と第１の三方弁３５と湯水配管３１と水熱交換器３７と湯水配管３２と第２の三方弁３５と流量検知部５５のバイパス流路６８ｂと水供給通路７５内を順次流動し、副貯湯タンク８の下部へと向かう。

ここで、所定時間ＡとＢは同一であり、第２の運転モードで副貯湯タンク８から湯供給通路６１の一端へ流出した温湯は、副貯湯タンク８内へ戻る。

第１の運転モードが終了すると、水供給通路７５に設けられた流量検知部５５の第２の水温センサ２１ｂにより検出された水温Ｔｗが５℃以上であるか否かの判定が行われる（ステップ２１３）。水温Ｔｗが５℃以上である場合（ステップ２１３のＹｅｓ）には、運転を休止したままの状態で３０分経過したか否かの判定が行われる（ステップ２０８）。

３０分が経過していない状態では（ステップ２０８のＮｏ）、貯湯運転が開始したか否かの判定が行われる（ステップ２１４）。貯湯運転が開始されると（ステップ２１４のＹｅｓ）、以後の凍結防止運転は行われず通常の貯湯運転が行われる（ステップ２０９）。
貯湯運転が開始されないまま３０分が経過すると（ステップ２０８のＹｅｓ）、ステップ２０２へ戻り上記の動作を繰り返す。

また、上記第１の運転モードが終了後、ステップ２１３で水温Ｔｗが５℃以下と判定された場合（ステップ２１３のＮｏ）には、制御器５０から室外機制御部５１へ運転開始を指令し、貯湯運転が開始される（ステップ２１５）。

即ち、制御器５０の指令により、第１、第２の三方弁３５、３６のポート３５ａとポート３５ｂが連通し、ポート３６ａとポート３６ｂが連通するように開放され、湯水配管３２と湯供給通路３６が連通し湯水配管３１と水供給通路７５が連通される。

そして、湯水配管３１に設けられた循環ポンプ３０が運転し、副貯湯タンク８に貯留された水（又は低温の温湯）が水供給通路７５と流量検知部５５の主流路６８ａを介して流動され、第１の三方弁３５のポート３５ｂ、３５ａと湯水配管３１を介して水熱交換器３７内に流動され、冷媒の凝縮熱により過熱され、高温の温湯となる。高温の温湯は水熱交換器３７から、湯水配管３２と第２の三方弁３６のポート３６ａ、３６ｂと湯供給通路６１を介して主貯湯タンク５の上部へ流動し、貯湯される。

その後、主貯湯タンク５の最も上方に位置する湯温センサ９で検知される湯温Ｔｚ３が４５℃以上であるか否かを判定し（ステップ２１６）、湯温Ｔｚ３が４５℃以上となるまで上記貯湯運転が継続される。

湯温Ｔｚ３が４５℃以上であると判定されると（ステップ２１６のＹｅｓ）、制御器５０の指令により、貯湯運転が停止される（ステップ２１７）。

貯湯運転が停止されると、上記したステップ２０５、２０６、２０７、２０８の動作が順次行われる。

そして、深夜電力時間帯などで貯湯運転を開始した場合（ステップ２０２のＮｏ）には、凍結防止運転を終了し通常の貯湯運転を行う（ステップ２０９）。

本実施形態においては、湯水を湯供給通路６１側から水熱交換器３７を介して水供給通路７５側へ所定時間Ａ流動させる第１の運転モードでの運転と、水供給通路側から水熱交換器を介して湯供給通路側へ所定時間Ｂ流動させる第２の運転モードでの運転を交互に行うことで、水供給通路７５内の水又は温湯が往復的に流動される。そして、凍結防止運転終了時に、主貯湯タンク５の上方に貯湯された高温の温湯が、湯供給通路６１及び水供給通路７５や、副貯湯タンク８内に多量に滞留することがない。これにより、凍結防止運転を終了した直後に貯湯運転を行った場合でも水熱交換器３７に温湯が流入することなく、冷凍サイクル回路の熱交換効率を低下させることなく、安定した貯湯運転を行うことができる。

また、上記のように各貯湯タンクの下部に接続される下部側配管を分岐し排水栓を設けることで、第１、第２の運転モードに伴う湯水の流動による凍結防止運転を行うことで、排水栓の凍結防止も行うことができる。これにより、排水栓に凍結防止ヒータ等のその他の熱源を設けることなく、排水栓の凍結による故障を引き起こさず信頼性の高い、部品点数の少ない安価な給湯装置を提供することができる。
さらに、無電源の補助貯湯タンクユニットを備える場合であっても、凍結防止のためのヒータや電源必要とせず、信頼性の高い給湯装置を提供することができる。

尚、第１の運転モードでの循環ポンプ３０の所定動作時間Ａと第２の運転モードでの循環ポンプ３０の所定動作時間Ｂは、凍結防止運転の終了後に、水供給通路７５と副貯湯タンク８の下方に多量の温湯が滞留することを防止できれば、同じでなくてもよい。

また、凍結防止運転のステップ２０４において、湯温センサ９で検知される温度Ｔｚ３が４５℃未満の時、先に第２の運転モードで運転を行い、その後、第１の運転モードで運転を行ったが、先に第１の運転モードで運転を行い、その後、第２の運転モードで運転を行ってもよい。先に第１の運転モードで運転を行い、その後、第２の運転モードで運転を行った場合、水温Ｔｗは第１の水温センサ２１ａで検出された温度が用いられる。

その他、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。全ての構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

Ａ…貯湯タンクユニット、１…主貯湯タンクユニット、２，３，４…副貯湯タンクユニット、５…主貯湯タンク、６，７，８…第１，第２，第３の副貯湯タンク、２９…ヒートポンプユニット、３０…循環ポンプ、３７…水熱交換器、３１，３２…湯水配管、４０…圧縮機、４１…四方弁、４２…膨張装置、４３…空気熱交換器、４４…送風機、６１…湯供給通路、３５…第１の三方弁、３６…第２の三方弁、６５…水供給通路、５５…流量検知部、６８ａ…主流路、６８ｂ…バイパス流路、１７ａ，１７ｂ…第１，第２の流量センサ、２１ａ，２１ｂ…第１，第２の水温センサ

Claims (4)

1. 水熱交換器を流通する水を温湯にする加熱装置と、
   水熱交換器で生成された温湯を貯湯する縦長筒状の主貯湯タンクと、
   前記主貯湯タンクに接続される縦長筒状の第１の副貯湯タンクと、
   前記水熱交換器と前記主貯湯タンクの上部を接続する湯供給通路と、
   前記主貯湯タンクの下部と前記第１の副貯湯タンクの上部を接続する下部側配管と、
   前記第１の副貯湯タンクの下部に接続される下部側配管と、
   前記副貯湯タンクの下部側配管を介して、前記水熱交換器に接続される第２湯水配管と、
   前記副貯湯タンクの下部側配管の中途部から分岐する排水配管を備えることを特徴とする給湯装置。
2. 前記副貯湯タンクは無電源の副貯湯タンクユニット筐体に収納されていることを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
3. 前記副貯湯タンクの第２接続配管の排水管との分岐管部分は、前記副貯湯タンクユニット筐体内にあることを特徴とする請求項２に記載の給湯装置。
4. 前記給湯装置は、第１の副貯湯タンクと同一に構成された第２の副貯湯タンクを備え、前記第１の副貯湯タンクの下部側配管と前記第２の副貯湯タンクの上部が接続され前記第２の副貯湯タンク下部側配管を介して、前記水熱交換器に接続されることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の給湯装置。

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