JP7186529B2

JP7186529B2 - 給湯システム

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Publication number: JP7186529B2
Application number: JP2018130402A
Authority: JP
Inventors: 恵祐鈴木; 力也弓削
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2018-07-10
Filing date: 2018-07-10
Publication date: 2022-12-09
Anticipated expiration: 2038-07-10
Also published as: JP2020008223A

Description

本発明は、加熱した湯水を貯湯タンクに貯留し、貯湯タンクから供給する湯水を補助熱源ユニットにより加熱可能とした給湯システムに関する。

従来、貯湯タンクを有する貯湯ユニットと、貯湯タンク内の湯水をヒートポンプにより加熱するヒートポンプユニットと、貯湯ユニットから供給される湯水をバーナの燃焼により加熱する補助熱源ユニットとを備える給湯システムにおいては、補助熱源ユニットにより配管の凍結防止を行うものが知られている（下記特許文献１参照）。

この給湯システムの補助熱源ユニットは、凍結防止制御部を備えている。凍結防止制御部は、貯湯ユニットの周囲の外気温度又は補助熱源ユニットの周囲の外気温度が予め設定された凍結判定温度よりも低いとき、補助熱源ユニットの凍結防止運転を実行する。

補助熱源ユニットの凍結防止運転は、補助熱源ユニットが備える熱交換器又はその付近の通水路に設けた凍結防止用の電気ヒータへ通電することにより行われる。

特開２０１３－２２４８０９号公報

ところで、補助熱源ユニットは貯湯ユニットに比べてその構成部品が多く、補助熱源ユニットに設けた外気温度センサは配管の放熱等の影響を受けやすい。このため、補助熱源ユニットに設けた外気温度センサの検出温度は、実際の外気温度よりも高い。

そこで、凍結防止制御部における凍結判定温度を、配管の放熱等の影響を考慮して比較的高く設定しておくことが考えられる。

しかし、貯湯ユニットに設けた外気温度センサは、補助熱源ユニットに比して構成部品が比較的少ないため、配管の放熱等の影響を受け難く、貯湯ユニットに設けた外気温度センサの検出温度は、実際の外気温度との差は小さい。

このため、凍結防止制御部における凍結判定温度を、配管の放熱等の影響を考慮した高い温度に設定しておくと、貯湯ユニットの外気温度センサによる検出温度が凍結判定温度よりも低くなる回数が多くなるため、不要な補助熱源ユニットの凍結防止運転が行われるおそれがある。補助熱源ユニットの凍結防止運転が不必要に行われると、構成部品の熱劣化を招くだけでなく、凍結防止用の電気ヒータへの通電回数や通電時間が増加してランニングコストが高くなる不都合がある。

上記背景に鑑み、本発明は、補助熱源ユニットの不必要な凍結防止運転を防止することにより、構成部品の熱劣化やランニングコスト高となるのを防止することができる給湯システムを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、貯湯タンクを有する貯湯ユニットと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱ユニットと、前記貯湯ユニットから供給される湯水を加熱する補助熱源ユニットとを備える給湯システムであって、前記貯湯ユニットは、前記補助熱源ユニットとの間で通信を行うためのタンク通信回路と、前記貯湯ユニットの周囲の外気温度を検出するタンク外気温度センサと、前記タンク外気温度センサの検出温度を示すタンク外気温度データを前記補助熱源ユニットに送信するタンク外気温度送信部と、を備え、前記補助熱源ユニットは、バーナと、前記バーナに燃焼用空気を供給する燃焼ファンと、前記貯湯ユニットとの間で通信を行うための補助熱源通信回路と、前記補助熱源ユニットの周囲の外気温度を検出する補助熱源外気温度センサと、前記貯湯ユニットから前記タンク外気温度データを受信したとき、前記燃焼ファンの回転中においては、前記タンク外気温度データが示す温度と前記補助熱源外気温度センサの検出温度との少なくとも何れか一方が予め定められた凍結判定温度よりも低い場合に、前記補助熱源ユニットの凍結防止運転を実行し、前記燃焼ファンの回転停止中においては、前記補助熱源外気温度センサの検出温度が前記凍結判定温度よりも低い場合に、前記補助熱源ユニットの凍結防止運転を実行する凍結防止制御部と、を備えたことを特徴とする。

本発明者は、同じ外気温であっても、燃焼ファンの回転の有無によって補助熱源外気温度センサの検出温度が異なることを知見した。

即ち、補助熱源ユニットの燃焼ファンが回転していると、補助熱源外気温度センサの周囲に外気が滞りなく供給されることにより、補助熱源外気温度センサは、配管の放熱等の影響を受け難くなる。このため、補助熱源外気温度センサの検出温度は、外気温と同等或いは近似する可能性が高くなり、場合によっては、タンク外気温度データが示す温度よりも低くなる。

一方、補助熱源ユニットの燃焼ファンの回転が停止しているときには、補助熱源外気温度センサの周囲への外気の供給が滞るため、配管の放熱等の影響を受けて補助熱源ユニット内部の温度は外気温よりも高くなる。

上記発明者の知見に基づき、本発明における凍結防止制御部は、補助熱源ユニットの燃焼ファンが回転しているときには、タンク外気温度データが示す温度が凍結判定温度よりも低い場合、又は、補助熱源外気温度センサの検出温度が凍結判定温度よりも低い場合に補助熱源ユニットの凍結防止運転を実行する。また、本発明における凍結防止制御部は、補助熱源ユニットの燃焼ファンの回転が停止しているときには、補助熱源外気温度センサの検出温度が凍結判定温度よりも低い場合に補助熱源ユニットの凍結防止運転を実行する。

このように、補助熱源ユニットの燃焼ファンの回転が停止しているときには、タンク外気温度データが示す温度を凍結判定温度との比較対象とせず、補助熱源外気温度センサの検出温度のみを凍結判定温度との比較対象とする。これにより、補助熱源ユニットの燃焼ファンの回転が停止しているときに、不必要な凍結防止運転が実行されないので、構成部品の熱劣化やランニングコスト高となるのを防止することができる。

給湯システムの構成図。貯湯ユニット及び補助熱源ユニットの三面図。給湯システムの制御ブロック図。凍結防止制御部の制御フローチャート。

本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。本発明の給湯システムの一実施形態である貯湯式給湯装置１は、図１に示すように、貯湯ユニット１０と、ヒートポンプユニット５０（本発明の加熱ユニットに相当する）と、補助熱源ユニット８０と、貯湯式給湯装置１を遠隔操作するためのリモコン１４０とを備えて構成されている。

貯湯ユニット１０は、貯湯タンク１１、給水管１２、出湯管１３等を備えている。貯湯タンク１１は内部に湯水を保温して貯め、高さ方向に略等間隔で配置されたタンク温度センサ１４，１５，１６，１７と、貯湯タンク１１の上部に配置されて貯湯タンク１１から出湯管１３に供給される湯水の温度を検出するタンク出湯温度センサ２６とが設けられている。貯湯タンク１１の底部には、作業者の手動操作により開弁される排水弁１８が設けられている。

給水管１２は、一端が給水口３０を介して図示しない水道に接続され、他端が貯湯タンク１１の下部に接続されて、貯湯タンク１１内の下部に水を供給する。給水管１２には、貯湯タンク１１の内圧が過大になることを防止するための減圧弁１９と、給水管１２から貯湯タンク１１への方向のみの通水を可能にして、貯湯タンク１１から給水管１２側への湯水の流出を阻止する第１湯側逆止弁２０が設けられている。

給水管１２から分岐した給水バイパス管３４は、給湯混合弁２１を介して接続箇所Ｘで出湯管１３に連通しており、給湯混合弁２１により、貯湯タンク１１から出湯管１３に供給される湯水と給水バイパス管３４から出湯管１３に供給される水との混合比が変更される。

給水バイパス管３４には、給水バイパス管３４に供給される水の温度を検出する給水温度センサ２２と、給水バイパス管３４を流通する水の流量を検出する水側流量センサ２３と、給水バイパス管３４から出湯管１３への方向のみの通水を可能にして、出湯管１３から給水バイパス管３４側への湯水の流出を阻止する水側逆止弁２４とが設けられている。

出湯管１３は、一端が給湯口３１に接続され、他端が貯湯タンク１１の上部に接続されている。貯湯タンク１１の上部に貯められた湯水は、出湯管１３から給湯口３１を介して図示しない給湯栓（台所、洗面所、浴室のカランやシャワー等）に供給される。出湯管１３には、貯湯タンク１１から出湯管１３への方向のみの通水を可能にして、出湯管１３から貯湯タンク１１側への湯水の流入を阻止する第２湯側逆止弁２５と、貯湯タンク１１から出湯管１３に供給される湯水の流量を検出する湯側流量センサ２７とが設けられている。

補助熱源ユニット８０は、出湯管１３の給水バイパス管３４との接続箇所Ｘよりも下流側の途中に設けられ、貯湯ユニット１０には、補助熱源ユニット８０をバイパスして、補助熱源ユニット８０の下流側と上流側の出湯管１３を連通する出湯バイパス管３３と、出湯バイパス管３３を開閉する出湯バイパス弁２９とが設けられている。

出湯管１３の出湯バイパス管３３との分岐箇所Ｙと給湯混合弁２１との間に、給湯混合弁２１を介して出湯管１３に供給される湯水の温度を検出する混合温度センサ２８が設けられ、出湯管１３の出湯バイパス管３３との合流箇所Ｚと給湯口３１との間に、給湯口３１から出湯される湯水の温度を検出する給湯温度センサ３２が設けられている。また、貯湯ユニット１０の周囲温度（外気温度）を検出するための第１タンク外気温度センサ３５（本発明のタンク外気温度センサに相当する）、及び第２タンク外気温度センサ３６（本発明のタンク外気温度センサに相当する）が設けられている。

さらに、貯湯ユニット１０は、貯湯コントローラ１００を備えている。貯湯コントローラ１００は、貯湯ユニット１０の全体的な作動を制御するものであり、後述する沸かし上げ指示送信部１０２及びタンク外気温度送信部１０３としての機能を有する。

貯湯ユニット１０に備えられた各センサの検出信号は、貯湯コントローラ１００に入力される。また、貯湯コントローラ１００から出力される制御信号によって、給湯混合弁２１と出湯バイパス弁２９の作動が制御される。

次に、ヒートポンプユニット５０は、貯湯タンク１１内の湯水をタンク循環路４１を介して循環させて加熱するものであり、屋外に設置されている。ヒートポンプユニット５０は、ヒートポンプ循環路５２により接続された蒸発器５３、圧縮機５４、ヒートポンプ熱交換器５５（凝縮機）、及び膨張弁５６により構成されたヒートポンプ５１を有している。

蒸発器５３は、ヒートポンプファン６０の回転により供給される空気（外気）とヒートポンプ循環路５２内を流通する熱媒体（ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）等の代替フロン、二酸化炭素等）との間で熱交換を行う。圧縮機５４は、蒸発器５３から吐出された熱媒体を圧縮して高圧・高温とし、ヒートポンプ熱交換器５５に送出する。膨張弁５６は、圧縮機５４で加圧された熱媒体の圧力を開放する。

除霜弁６１は膨張弁５６をバイパスして設けられており、圧縮機５４から送出される熱媒体により蒸発器５３を除霜する。ヒートポンプ循環路５２の膨張弁５６の上流側及び下流側、圧縮機５４の上流側及び下流側には、ヒートポンプ循環路５２内を流通する熱媒体の温度を検出する熱媒体温度センサ６２，６３，６４，６５が、それぞれ設けられている。また、蒸発器５３には、蒸発器５３に吸入される空気の温度を検出するヒートポンプ外気温度センサ６７が設けられている。

ヒートポンプ熱交換器５５はタンク循環路４１と接続され、圧縮機５４により高圧・高温とされた熱媒体と、タンク循環路４１内を流通する湯水との熱交換により、タンク循環路４１内を流通する湯水を加熱する。タンク循環路４１には、貯湯タンク１１内の湯水をタンク循環路４１を介して循環させるためのタンク循環ポンプ６６が設けられている。

貯湯タンク１１内の下部に貯まった湯水は、タンク循環ポンプ６６によりタンク循環路４１に導かれ、ヒートポンプ熱交換器５５で後述する沸かし上げ温度まで加熱されて貯湯タンク１１の上部に戻される。これにより、沸かし上げ温度の湯水が、貯湯タンク１１の上部から順次積層して貯められる。

なお、タンク循環路４１のヒートポンプ熱交換器５５の上流側及び下流側には、タンク循環路４１内を流通する湯水の温度を検出する湯温度センサ６８，６９が設けられている。また、ヒートポンプ熱交換器５５には、その内部の雰囲気温度を検出する雰囲気温度センサ５７が設けられている。

さらに、ヒートポンプユニット５０は、ヒートポンプユニット５０の全体的な作動を制御するヒートポンプコントローラ１２０を備えている。ヒートポンプユニット５０に備えられた各センサの検出信号は、ヒートポンプコントローラ１２０に入力される。また、ヒートポンプコントローラ１２０から出力される制御信号によって、圧縮機５４、タンク循環ポンプ６６、及びヒートポンプファン６０の作動が制御される。

次に、補助熱源ユニット８０は、出湯管１３を流通する湯水を加熱するものであり、缶体８７内に収容されたガスバーナ８１（本発明のバーナに相当する）及びガスバーナ８１により加熱される給湯熱交換器８２等を備えている。ガスバーナ８１には、図示しないガス供給管から燃料ガスが供給されると共に、燃焼ファン８３により燃焼用空気が供給される。

給湯熱交換器８２は、出湯管１３の途中に接続されており、ガスバーナ８１の燃焼熱によって、内部を流通する湯水を加熱する。出湯管１３には、上流側から順に、水量サーボ弁９３と水量センサ８８とが設けられている。

給湯熱交換器８２の上流側と下流側は、熱源バイパス管８９により連通されており、熱源バイパス管８９には、熱源バイパス管８９の開度を調節するための熱源バイパス弁９０が設けられている。また、給湯熱交換器８２には、凍結防止用の電気ヒータ９４が設けられている。

出湯管１３の給湯熱交換器８２の出口付近には熱交出湯温度センサ９１が設けられ、出湯管１３の熱源バイパス管８９との接続箇所の下流側には熱源出湯温度センサ９２が設けられている。また、補助熱源ユニット８０の周囲温度（外気温度）を検出するための補助熱源外気温度センサ９５が設けられている。

さらに、補助熱源ユニット８０は、補助熱源コントローラ１３０を備えている。補助熱源コントローラ１３０は、補助熱源ユニット８０の全体的な作動を制御するものであり、後述する凍結防止制御部１３２及び補助熱源外気温度送信部１３３としての機能を有する。

補助熱源コントローラ１３０は、通信ケーブル１５２によりリモコン１４０と接続されている。リモコン１４０は、貯湯式給湯装置１の運転状況や運転条件の設定等を表示するための表示器１４１と、各種スイッチが設けられたスイッチ部１４２とを備えている。貯湯式給湯装置１の使用者は、リモコン１４０のスイッチ部１４２を操作することによって、給湯口３１からの給湯温度（目標給湯温度）の設定等を行う。

貯湯コントローラ１００とヒートポンプコントローラ１２０とは、通信ケーブル１５１により互いに接続されていることにより相互の通信が可能となっている。また、貯湯コントローラ１００と補助熱源コントローラ１３０とは、通信ケーブル１５０により互いに接続されて相互の通信が可能となっている。

次に、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、貯湯ユニット１０と補助熱源ユニット８０とは、筐体２００内に収容されて設置されている。補助熱源ユニット８０は、図示しない支持台に載置されており、筐体２００の前面は前面下部カバー２０１により閉塞されている。また、筐体２００の側面は、右上部カバー２１０及び右下部カバー２１１と、左上部カバー２１２及び左下部カバー２１３とにより閉塞されている。また、図２Ｃに示すように、筐体２００の背面は、背面上部カバー２２０及び背面下部カバー２２１により閉塞されている。

補助熱源ユニット８０の補助熱源外気温度センサ９５は、補助熱源ユニット８０の底部に設けられおり、補助熱源外気温度センサ９５の四方は、前面下部カバー２０１、右下部カバー２１１、左下部カバー２１３、及び背面下部カバー２２１により囲まれている。

一方、第１タンク外気温度センサ３５は、右下部カバー２１１の外側に露出して設けられており、第２タンク外気温度センサ３６は、筐体２００の底面の外側に露出して設けられている。

このように、補助熱源外気温度センサ９５は、配管の放熱等に伴う筐体２００内の熱の滞留の影響により、外気温度よりも高めの検出温度を出力する場合が多い。それに対して、第１タンク外気温度センサ３５と第２タンク外気温度センサ３６は、筐体２００の外側に露出して設けられているため、外気温度と同等か近似した検出温度を出力する。

次に、図３を参照して、貯湯ユニット１０と、ヒートポンプユニット５０と、補助熱源ユニット８０との協働動作について説明する。

貯湯コントローラ１００は、タンク通信回路１０１を介してヒートポンプコントローラ１２０及び補助熱源コントローラ１３０との間で通信を行う。貯湯コントローラ１００は、給湯口３１を介して接続された給湯栓（図示しない）が開栓されて、給水管１２に最低作動流量（例えば、２．４リットル/min）以上の水が供給されていることを、湯側流量センサ２７の検出流量と水側流量センサ２３の検出流量との合計流量（総検出流量）により検出しているときに、給湯口３１から目標給湯温度の湯を出湯する給湯運転を実行する。

また、貯湯コントローラ１００は、貯湯タンク１１の湯切れの有無を監視する。そして、貯湯タンク１１の湯切れが生じていないときは、水量サーボ弁９３を閉弁すると共に、出湯バイパス弁２９を開弁する。

そして、貯湯コントローラ１００は、タンク出湯温度センサ２６の検出温度Ｔh（貯湯タンク１１から出湯管１３に供給される湯の温度）と、湯側流量センサ２７の検出流量Ｆh（貯湯タンク１１から出湯管１３に供給される湯の流量）と、給水温度センサ２２の検出温度Ｔw（給水バイパス管３４から出湯管１３に供給される水の温度）と、水側流量センサ２３の検出流量Ｆw（給水バイパス管３４から出湯管１３に供給される水の流量）とに基づいて、出湯管１３と給水バイパス管３４との接続箇所Ｘから出湯管１３に目標給湯温度の湯が供給されるように、給湯混合弁２１により、貯湯タンク１１から出湯管１３に供給される湯と給水バイパス管３４から出湯管１３に供給される水との混合比を設定する「混合温調制御」を実行する。

一方、貯湯タンク１１の湯切れが生じているときには、貯湯コントローラ１００は、出湯バイパス弁２９を閉弁して水量サーボ弁９３を開弁すると共に、給湯混合弁２１を、給水バイパス管３４からの水が出湯管１３に供給される設定状態にする。

そして、貯湯コントローラ１００は、補助熱源ユニット８０の作動を許可して、熱源出湯温度センサ９２の検出温度が目標給湯温度となるように、給水温度センサ２２の検出温度Ｔw（給水バイパス管３４から出湯管１３に供給される水の温度）と、水量センサ８８の検出流量Ｆw（給水バイパス管３４から出湯管１３に供給される水の流量）とに基づいて、ガスバーナ８１の燃焼量と熱源バイパス弁９０の開度と水量サーボ弁９３の開度を調節する「加熱温調制御」を実行する。

貯湯コントローラ１００の沸かし上げ指示送信部１０２は、貯湯タンク１１の湯切れを検知したときに、沸かし上げ指示送信部１０２により、ヒートポンプコントローラ１２０に対して、貯湯タンク１１内の湯水を所定の沸かし上げ温度まで加熱する沸かし上げ運転の実行を指示する沸かし上げ指示データを送信する。

なお、貯湯コントローラ１００は、湯切れの検知を、(1)補助熱源ユニット８０のガスバーナ８１が燃焼したこと、(2)貯湯タンク１１のタンク温度センサ１４，１５，１６，１７の検出温度が目標給湯温度よりも低くなったこと、(3)タンク出湯温度センサ２６による貯湯タンク１１からの湯水の検出温度が目標給湯温度よりも低くなったこと、等を判断することによって行う。

貯湯コントローラ１００は、沸かし上げ指示データにより、沸かし上げ温度を目標給湯温度よりも高い温度（例えば、４０℃，４５℃，５０℃，５５℃に区分される）に指示する。例えば、リモコン１４０により目標給湯温度が４０℃に設定されているときには、貯湯コントローラ１００は、沸かし上げ温度を４５℃に設定する。

また、貯湯コントローラ１００のタンク外気温度送信部１０３は、第１タンク外気温度センサ３５の検出温度Ｔo2と、第２タンク外気温度センサ３６の検出温度Ｔo3と、補助熱源コントローラ１３０から受信した補助熱源外気温データから認識した、補助熱源外気温度センサ９５の検出温度Ｔo4とのうちで、最も低い温度Ｔoj1を示すデータを、第１タンク外気温度データとしてヒートポンプコントローラ１２０に送信する。

また、タンク外気温度送信部１０３は、第１タンク外気温度センサ３５の検出温度Ｔo2と、第２タンク外気温度センサ３６の検出温度Ｔo3とのうちで、低い方の検出温度Ｔoj2を示すデータを、第２タンク外気温度データ（本発明のタンク外気温度データに相当する）として補助熱源コントローラ１３０に送信する。

次に、ヒートポンプコントローラ１２０は、貯湯式給湯装置１の運転中に電源１２２から常時電力供給されて作動するヒートポンプ通信回路１２１及び電源供給制御回路１２３と、電源供給制御回路１２３からの制御信号により、導通状態と遮断状態が切替えられる電源切替回路１２４と、電源切替回路１２４を介して電力供給されるヒートポンプ制御回路１２５とを備えている。

ヒートポンプコントローラ１２０は、ヒートポンプ通信回路１２１を介して貯湯コントローラ１００との間で通信を行う。電源供給制御回路１２３は、貯湯コントローラ１００から沸かし上げ指示データを受信したときに、電源切替回路１２４を遮断状態から導通状態に切替えてヒートポンプ制御回路１２５を作動状態にし、沸かし上げ運転の実行を指示する。

この沸かし上げ運転の実行の指示に応じて、ヒートポンプ制御回路１２５は、ヒートポンプ５１とタンク循環ポンプ６６を起動し、貯湯タンク１１内の湯水を沸かし上げ温度まで加熱する沸かし上げ運転を実行する。電源供給制御回路１２３は、沸かし上げ運転が完了したときに、電源切替回路１２４を導通状態から遮断状態に切替えて、ヒートポンプ制御回路１２５への電力供給を停止する。

また、電源供給制御回路１２３は、貯湯コントローラ１００から、第１タンク外気温度データを受信したときに、第１タンク外気温度データにより示されている温度Ｔoj1が、第１凍結判定温度よりも低いか否かを判断する。そして、Ｔoj1が第１凍結判定温度よりも低いときに、電源供給制御回路１２３は、電源切替回路１２４を遮断状態から導通状態に切替えて、ヒートポンプ制御回路１２５を作動させ、ヒートポンプユニット５０の凍結防止運転の準備を指示する凍結防止準備指示信号を送信する。

凍結防止準備指示信号を受信したヒートポンプ制御回路１２５は、ヒートポンプ外気温度センサ６７の検出温度Ｔo1が第２凍結判定温度よりも低いか否かを判断する。

そして、Ｔo1が第２凍結判定温度よりも低いときに、ヒートポンプ制御回路１２５は、ヒートポンプユニット５０の凍結防止運転を実行する。具体的には、ヒートポンプ制御回路１２５は、先ず、タンク循環ポンプ６６を作動させる。そして、タンク循環ポンプ６６の作動開始から３０分が経過しても、タンク循環路４１内の水の温度（湯温度センサ６８，６９により検出される）が所定温度未満、且つ、ヒートポンプ外気温度センサ６７の検出温度Ｔo1が第２凍結判定温度未満であるときには、さらにヒートポンプ５１を作動させる。

一方、Ｔo1が第２凍結判定温度以上であるときには、ヒートポンプ制御回路１２５は、ヒートポンプ凍結防止運転が不要と判断する。

なお、タンク循環ポンプ６６の作動を、ヒートポンプ制御回路１２５とは別個に設けたタンク循環ポンプ制御回路により制御する構成とし、貯湯コントローラ１００から第１タンク外気温度データを受信したときに、タンク循環ポンプ制御回路が、第１タンク外気温度データにより示されている温度Ｔoj1が第１凍結防止温度よりも低いか否かを判断して、Ｔoj1が第１凍結判定温度よりも低いときに、タンク循環ポンプ６６を作動させるようにしてもよい。

電源供給制御回路１２３は、ヒートポンプ制御回路１２５によるヒートポンプ凍結防止運転が完了した時、及び、ヒートポンプ凍結防止運転が不要と判断された時に、電源切替回路１２４を遮断状態としてヒートポンプ制御回路１２５への電力供給を停止する。

このように、電源供給制御回路１２３は、沸かし上げ運転と、ヒートポンプ凍結防止運転の要否の判断及びヒートポンプ凍結防止運転を行うときに限定して、電源切替回路１２４を導通状態としてヒートポンプ制御回路１２５及びヒートポンプ外気温度センサ６７に電力供給する。そのため、ヒートポンプコントローラ１２０の待機電力を低減することができる。

また、ヒートポンプ制御回路１２５は、ヒートポンプユニット５０に設けられたヒートポンプ外気温度センサ６７の検出温度Ｔo1を用いることによって、ヒートポンプユニット５０から離れた場所（屋内等）に設置される場合がある貯湯ユニット１０の第１タンク外気温度センサ３５及び第２タンク外気温度センサ３６の検出温度Ｔo2，Ｔo3、又は補助熱源ユニット８０の補助熱源外気温度センサ９５の検出温度Ｔo4を用いる場合よりも、ヒートポンプユニット５０の凍結防止運転の要否を、精度良く判断することができる。

そのため、ヒートポンプユニット５０の凍結防止運転の開始タイミングが遅れること、及び、不必要なヒートポンプユニット５０の凍結防止運転の実行により、無駄な電力が消費されることを防止することができる。

なお、第１タンク外気温度データにより示されている温度Ｔoj1と、ヒートポンプ外気温度センサ６７の検出温度Ｔo1とのうちの低い方の温度が、第２凍結判定温度よりも低いときに、ヒートポンプユニット５０の凍結防止運転を実行するようにしてもよい。

次に、補助熱源コントローラ１３０は、補助熱源通信回路１３１によって貯湯コントローラ１００との間で通信を行う。補助熱源コントローラ１３０は、貯湯コントローラ１００により作動が許可されているときに、熱源出湯温度センサ９２の検出温度が目標給湯温度となるように、ガスバーナ８１の燃焼量、燃焼ファン８３の回転数、熱源バイパス弁９０の開度等を調節する。

また、補助熱源外気温度送信部１３３は、補助熱源外気温度センサ９５の検出温度Ｔo4を示す補助熱源外気温度データを、貯湯コントローラ１００に常時（貯湯コントローラ１００の制御周期毎に）送信する。

ここで、本発明の要旨である凍結防止制御部１３２の作動について図４を参照して説明する。

凍結防止制御部１３２は、ＳＴＥＰ１で燃焼ファン８３の回転が停止しているか否かを判断し、燃焼ファン８３の回転が停止していれば、ＳＴＥＰ２へ進む。燃焼ファン８３の回転の有無を判断する方法の一つとしては、補助熱源コントローラ１３０による燃焼ファン８３に対する回転数指示値を確認することが挙げられる。この場合、燃焼ファン８３に対する回転数指示値＝０であるとき、燃焼ファン８３の回転が停止しているとみなす。

ＳＴＥＰ２で、凍結防止制御部１３２は、補助熱源外気温度センサ９５の検出温度Ｔo4が、第３凍結防止判定温度（例えば２℃、本発明の凍結判定温度に相当する）よりも低いか否かを判断し、補助熱源外気温度センサ９５の検出温度Ｔo4が、第３凍結防止判定温度よりも低い場合にはＳＴＥＰ３へ進む。凍結防止制御部１３２は、ＳＴＥＰ３へ進むと、電気ヒータ９４に通電して給湯熱交換器８２を加熱する凍結防止運転を開始する。

その後、凍結防止制御部１３２は、ＳＴＥＰ４へ進み、燃焼ファン８３の回転が停止しているか否かを判断する。燃焼ファン８３の回転が停止していれば、ＳＴＥＰ５へ進み、補助熱源外気温度センサ９５の検出温度Ｔo4が、凍結防止運転終了温度（例えば３℃）以上となったか否かを判断する。そして、補助熱源外気温度センサ９５の検出温度Ｔo4が、凍結防止運転終了温度以上となった場合には、凍結防止制御部１３２は、ＳＴＥＰ６へ進んで凍結防止運転を終了させる。

また、凍結防止制御部１３２は、ＳＴＥＰ１で燃焼ファン８３が回転していると判断した場合にＳＴＥＰ７へ進む。ＳＴＥＰ７では、凍結防止制御部１３２は、貯湯コントローラ１００から受信した第２タンク外気温度データ（本発明のタンク外気温度データに相当する）が示す温度Ｔoj2と、補助熱源外気温度センサ９５の検出温度Ｔo4とのうち、少なくとも何れか一方が、第３凍結防止判定温度よりも低くなっている場合に、ＳＴＥＰ３へ進んで凍結防止運転を開始する。

このように、燃焼ファン８３の回転が停止しているときには、第２タンク外気温度データが示す温度Ｔoj2を用いず、補助熱源外気温度センサ９５の検出温度Ｔo4を用いて、凍結防止運転を実行するか否かを決定するので、燃焼ファンの回転が停止しているときに、不必要な凍結防止運転が実行されることがなく、構成部品の熱劣化やランニングコスト高となるのを防止することができる。

また、ＳＴＥＰ４で燃焼ファン８３が回転しているとき、凍結防止制御部１３２は、ＳＴＥＰ８へ進む。凍結防止制御部１３２は、ＳＴＥＰ８へ進むと貯湯コントローラ１００から受信した第２タンク外気温度データ（本発明のタンク外気温度データに相当する）が示す温度Ｔoj2と、補助熱源外気温度センサ９５の検出温度Ｔo4との両方共に、凍結防止運転終了温度（例えば３℃）以上となった場合に、凍結防止制御部１３２は、ＳＴＥＰ６へ進んで凍結防止運転を終了させる。

これによれば、燃焼ファン８３の回転が停止しているときには、第２タンク外気温度データが示す温度Ｔoj2を用いず、補助熱源外気温度センサ９５の検出温度Ｔo4を用いて、凍結防止運転を停止するか否かを決定するので、燃焼ファンの回転が停止しているときに、不必要に長時間にわたって凍結防止運転が継続されることがなく、構成部品の熱劣化やランニングコスト高となるのを防止することができる。

なお、本実施形態においては、給湯用のガスバーナ８１のみを備える補助熱源ユニット８０を挙げたが、図示しないが、暖房用のガスバーナ及び燃焼ファンを備える場合は、上記ＳＴＥＰ１において、給湯用の燃焼ファン８３と暖房用の燃焼ファンとの両方の回転が停止しているか否かを判断する。

また、本実施形態においては、ヒートポンプユニット５０により貯湯タンク１１内の湯水を加熱する貯湯式給湯装置１を示したが、電気ヒータ等の他の種類の加熱手段により、貯湯タンク１１内の湯水を沸き上げる貯湯式給湯装置に対しても、本発明の適用が可能である。

また、本実施形態では、補助熱源ユニット８０としてガスバーナ８１を備えるものを示したが、本発明は、ガスバーナ８１に限らず燃焼用空気を供給するための燃焼ファンを備えるものであれば、例えば、石油等の他の燃料を用いるバーナを備える補助熱源ユニットにも好適に採用することができる。

また、本実施形態では、設置箇所が異なる２個のタンク外気温度センサ（第１タンク外気温度センサ３５、第２タンク外気温度センサ３６）を備えた例を示したが、３個以上のタンク外気温度センサを備えて、最も低い検出温度を示すタンク外気温度データをヒートポンプコントローラ１２０に送信するようにしてもよい。また、１個のタンク外気温度センサを備えて、このタンク外気温度センサの検出温度を示すタンク外気温度データをヒートポンプコントローラ１２０に送信するようにしてもよい。

１…貯湯式給湯装置（給湯システム）、１０…貯湯ユニット、１１…貯湯タンク、１０１…タンク通信回路、１０３…タンク外気温度送信部、３５…タンク外気温度センサ、１３１…補助熱源通信回路、５０…ヒートポンプユニット（加熱ユニット）、８０…補助熱源ユニット、８１…ガスバーナ（バーナ）、８３…燃焼ファン、９５…補助熱源外気温度センサ、１３２…凍結防止制御部。

Claims

貯湯タンクを有する貯湯ユニットと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱ユニットと、前記貯湯ユニットから供給される湯水を加熱する補助熱源ユニットとを備える給湯システムであって、
前記貯湯ユニットは、
前記補助熱源ユニットとの間で通信を行うためのタンク通信回路と、
前記貯湯ユニットの周囲の外気温度を検出するタンク外気温度センサと、
前記タンク外気温度センサの検出温度を示すタンク外気温度データを前記補助熱源ユニットに送信するタンク外気温度送信部と、を備え、
前記補助熱源ユニットは、
バーナと、
前記バーナに燃焼用空気を供給する燃焼ファンと、
前記貯湯ユニットとの間で通信を行うための補助熱源通信回路と、
前記補助熱源ユニットの周囲の外気温度を検出する補助熱源外気温度センサと、
前記貯湯ユニットから前記タンク外気温度データを受信したとき、前記燃焼ファンの回転中においては、前記タンク外気温度データが示す温度と前記補助熱源外気温度センサの検出温度との少なくとも何れか一方が予め定められた凍結判定温度よりも低い場合に、前記補助熱源ユニットの凍結防止運転を実行し、前記燃焼ファンの回転停止中においては、前記補助熱源外気温度センサの検出温度が前記凍結判定温度よりも低い場合に、前記補助熱源ユニットの凍結防止運転を実行する凍結防止制御部と、を備えたことを特徴とする給湯システム。