JP3758627B2 - ヒートポンプ式給湯装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ヒートポンプ式給湯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ヒートポンプ式給湯装置は、一般には図５に示すように、貯湯タンク５１を有するタンクユニット５２と、水熱交換器５３を有するヒートポンプユニット５４とを備える。すなわち、貯湯タンク５１の底部側の取水口５５と、この貯湯タンク５１の上部側の湯入口５６とを循環路５７にて結び、この循環路５７に水循環用ポンプ５８と熱交換路５９とを介設している。この場合、水熱交換器５３が熱交換路５９を構成し、この上記熱交換路５９をヒートポンプ式加熱源により加熱するものである。すなわち、水循環用ポンプ５８を駆動させて、上記取水口５５からの未加熱水を熱交換路５９にて沸上げて上記湯入口５６に返流する沸上げ運転を行う。なお、ヒートポンプユニット５４は、図示省略しているが、上記水熱交換器５３以外に、圧縮機と膨張弁と蒸発器とを備え、圧縮機を駆動させることによって、上記水熱交換器５３を凝縮器として機能させるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、冬場等の外気が低温である場合に上記沸上げ運転を長時間停止すれば、タンクユニット５２とヒートポンプユニット５４との間の配管（循環路５７）及び熱交換路５９を構成する水熱交換器５３内の水が凍結するおそれがあった。このため、上記圧縮機を駆動させることなく、水循環用ポンプ５８のみを駆動させて、循環路５７内の水を循環させる凍結防止運転を行っていた。ところが、この循環路５７の水を循環させることは、取水口５５から低温の水を循環路５７へ流出させてこの低温のままの水を湯入口５６から返流することになる。
【０００４】
この場合、貯湯タンク５１の上部（頂部）に出湯口６０が設けられ、この出湯口６０から台所や浴室に温湯が供給される。そのため、この貯湯タンク５１には高温の温湯が貯められており、低温のままの水がこの上部に返流されれば、この上部の高温の温湯の温度が低下して、台所や浴室に供給される温湯が低温となる。したがって、圧縮機を駆動させる沸上げ運転を行う必要があり、凍結防止のために、過大な入力エネルギーを必要として、消費電力の増大を招いていた。
【０００５】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、過大な入力エネルギーを必要とせずに循環路の凍結を防止することが可能なヒートポンプ式給湯装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１のヒートポンプ式給湯装置は、貯湯タンク３と、この貯湯タンク３の底部側の取水口１０とこの貯湯タンク３の上部側の湯入口１１とを結ぶ循環路１２とを有し、この循環路１２に水循環用ポンプ１３と熱交換路１４とを介設し、上記熱交換路１４をヒートポンプ式加熱源により加熱して、上記取水口１０からの未加熱水を沸上げて上記湯入口１１に返流する沸上げ運転を行うヒートポンプ式給湯装置において、上記循環路１２に、湯入口１１側から分岐して上記貯湯タンク３の底部側に接続されるバイパス用流路１７を設け、外気温度が凍結防止基準外気温以下であり、かつ上記循環路１２内の水が凍結防止基準温以下であるときに、上記水循環用ポンプ１３を駆動させ、上記貯湯タンク３の水を取水口１０から上記循環路１２へ流出させて上記バイパス用流路１７を介して上記貯湯タンク３の底部側に返流させる循環凍結防止運転を行い、さらに、上記循環路１２内の水の温度が上記凍結防止基準温よりもさらに低い低温基準値以下であるときに、上記ヒートポンプ式加熱源の沸上げによる加熱凍結防止運転を行うことを特徴としている。
【０００７】
請求項１のヒートポンプ式給湯装置では、外気温度が凍結防止基準外気温以下であり、かつ上記循環路１２内の水が凍結防止基準温以下であるときに、循環路１２内の水を循環させる循環凍結防止運転を行うことができる。すなわち、上記凍結防止基準外気温として、この温度以下となれば、上記循環路１２が凍結するおそれがある温度を設定し、上記凍結防止基準温として、この温度以下となれば、上記循環路１２が凍結するおそれがある温度を設定しておけば、外気温度および循環路１２内の水の温度が上記基準値以下となれば、凍結するおそれが極めて高く、このときに、循環凍結防止運転を行って確実に凍結を防止することができる。この際、循環路１２の水は貯湯タンクの底部側に返流されるので、貯湯タンク３の上部の高温の温湯に低温の水が混合されず、使用（利用）する温湯の温度低下を防止することができる。また、このヒートポンプ式給湯装置では、循環路１２内の水の温度が極めて低く凍結するおそれが高い場合に、ヒートポンプ加熱源の沸上げによる加熱凍結防止運転を行って、循環路１２内の水を温めることができる。これにより凍結を確実に防止することができる。なお、ヒートポンプ加熱源にて沸上げる場合、通常はバイパス用通路１７を介することなく貯湯タンク３に返流する運転を行うことになるが、バイパス用通路１７を介して貯湯タンク３に返流するような運転を行ってもよい。
【００１２】
請求項２のヒートポンプ式給湯装置は、上記循環凍結防止運転を所定時間継続した後、上記循環路１２内の水の温度が上記凍結防止基準温よりもさらに低い低温基準値以下であるときに、上記ヒートポンプ式加熱源の沸上げによる加熱凍結防止運転を行うことを特徴としている。
【００１３】
上記請求項２のヒートポンプ式給湯装置では、循環路１２の水を加熱することなく、単に循環路１２内の水を循環させるのみではまだ凍結のおそれがある場合に、ヒートポンプ式加熱源の沸上げによる加熱凍結防止運転を行って確実に凍結を防止することができる。
【００１４】
請求項３のヒートポンプ式給湯装置は、外気温度が上記凍結防止基準外気温よりも高い凍結防止解除外気温以上、及び上記循環路１２内の水の温度が上記凍結防止基準温よりも高い凍結防止解除入水温以上のすくなくともいずれか一方の場合に、上記凍結防止運転を停止することを特徴としている。
【００１５】
上記請求項３のヒートポンプ式給湯装置では、外気温度が上記凍結防止基準外気温よりも高い凍結防止解除外気温以上や上記循環路１２内の水の温度が上記凍結防止基準温よりも高い凍結防止解除入水温以上のときには、凍結のおそれがないので、このような状態で、凍結防止運転を停止することができる。これにより、不必要な凍結防止運転を回避することができる。
【００１６】
請求項４のヒートポンプ式給湯装置は、外気温度が上記凍結防止基準外気温よりも高い凍結防止解除外気温以上、及び上記循環路１２内の水の温度が上記凍結防止基準温よりも高い凍結防止解除温以上となったときから所定時間を経過したときのすくなくとも一方の場合に、上記凍結防止運転を停止することを特徴としている。
【００１７】
上記請求項４のヒートポンプ式給湯装置では、循環路１２内の水の温度が上記凍結防止基準温よりも高い凍結防止解除温以上となったときから所定時間を経過したときには、凍結しない確率が高く、不必要な凍結防止運転を確実に回避することができる。
【００１８】
請求項５のヒートポンプ式給湯装置は、上記凍結防止基準温は、上記循環路１２の熱交換路１４の前位側に対する温度であることを特徴としている。
【００１９】
上記請求項５のヒートポンプ式給湯装置では、凍結防止運転は、循環路１２の熱交換路１４の前位側の水の温度を基準とする。
【００２０】
請求項６のヒートポンプ式給湯装置は、上記凍結防止基準温は、上記循環路１２の熱交換路１４の後位側に対する温度であることを特徴としている。
【００２１】
上記請求項６のヒートポンプ式給湯装置では、凍結防止運転は、循環路１２の熱交換路１４の後位側の水の温度を基準とする。
【００２２】
請求項７のヒートポンプ式給湯装置は、上記凍結防止基準温は、上記循環路１２の熱交換路１４の前位側又は後位側に対する温度であることを特徴としている。
【００２３】
上記請求項７のヒートポンプ式給湯装置では、凍結防止運転は、循環路１２の熱交換路１４の前位側又は後位側の水の温度を基準とする。
【００２４】
請求項８のヒートポンプ式給湯装置は、上記凍結防止基準温は、上記循環路１２の熱交換路１４の前位側及び後位側に対する温度であることを特徴としている。
【００２５】
上記請求項８のヒートポンプ式給湯装置では、凍結防止運転は、循環路１２の熱交換路１４の前位側及び後位側の水の温度を基準とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に、この発明のヒートポンプ式給湯装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１はこのヒートポンプ式給湯装置の簡略図を示し、このヒートポンプ式給湯装置は、タンクユニット１と熱源ユニット（ヒートポンプユニット）２を備え、タンクユニット１の水（温湯）を熱源ユニット２にて加熱するものである。
【００２７】
タンクユニット１は貯湯タンク３を備え、この貯湯タンク３に貯湯された温湯が図示省略の浴槽等に供給される。すなわち、貯湯タンク３には、その底壁に給水口５が設けられると共に、その上壁に出湯口６が設けられている。そして、給水口５から貯湯タンク３に市水が供給され、出湯口６から高温の温湯が出湯される。また、貯湯タンク３には、その底壁に取水口１０が開設されると共に、側壁（周壁）の上部に湯入口１１が開設され、取水口１０と湯入口１１とが循環路１２にて連結されている。そして、この循環路１２に水循環用ポンプ１３と熱交換路１４とが介設されている。なお、給水口５には給水用流路８が接続されている。
【００２８】
また、上記循環路１２に、湯入口１１側から分岐して上記貯湯タンク３の底部側に接続されるバイパス用流路１７が設けられている。また、上記バイパス用流路１７の分岐部よりも湯入口１１側の循環路１２に設けられる第１開閉弁（２方向弁）１５ａと、バイパス用流路１７に設けられる第２開閉弁（２方向弁）１５ｂとからなる切換手段１５が形成され、この切換手段１５の切換にて循環路１２の流路が変更される。すなわち、第１開閉弁１５ａを開状態とすると共に、第２開閉弁１５ｂを閉状態とすることによって、取水口１０から循環路１２に入った水（温湯）がこの循環路１２を流れて湯入口１１から貯湯タンク３に戻る運転とすることができ、また、逆に、第２開閉弁１５ｂを開状態とすると共に、第１開閉弁１５ａを閉状態とすることによって、取水口１０から循環路１２に入った水（温湯）がこの循環路１２を流れてバイパス用流路１７に入って、このバイパス用流路１７から貯湯タンク３の底壁の接続口１６を介して貯湯タンク３に戻るバイパス運転とすることができる。なお、切換手段１５を３方弁にて構成することも可能である。また、バイパス用流路１７を貯湯タンク３の底部側に接続する場合、貯湯タンク３の底壁の接続口１６に直接接続するのではなく、循環路１２の水循環用ポンプ１３の上流側、つまり、取水口１０と水循環用ポンプ１３との間において接続してもよい。
【００２９】
ところで、貯湯タンク３には、上下方向に所定ピッチで４個の残湯量検出器１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、及び給水温度検出器１８ｅが設けられ、さらには、貯湯タンク３の上壁に保安器（温度センサ）１９が設けられている。上記検出器１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ及び温度センサ１９は、例えば、それぞれサーミスタからなる。また、上記循環路１２には、熱交換路１４の上流側に取水サーミスタ２０が設けられると共に、熱交換路１４の下流側に出湯サーミスタ２１が設けられている。
【００３０】
次に、熱源ユニット（ヒートポンプユニット）２は冷媒回路を備え、この冷媒回路は、圧縮機２５と、熱交換路１４を構成する水熱交換器２６と、電動膨張弁（減圧機構）２７と、空気熱交換器（蒸発器）２８とを順に接続して構成される。すなわち、圧縮機２５の吐出管２９を水熱交換器２６に接続し、水熱交換器２６と電動膨張弁２７とを冷媒通路３０にて接続し、電動膨張弁２７と蒸発器２８とを冷媒通路３１にて接続し、蒸発器２８と圧縮機２５とをアキュームレータ３２が介設された冷媒通路３３にて接続している。これにより、圧縮機２５が駆動すると、水熱交換器２６が凝縮器として機能して、後述するように、熱交換路１４を流れる水を加熱することができる。
【００３１】
ところで、このヒートポンプ式給湯装置の制御部は、図２に示すように、外気温検出手段３５と、入水温検出手段３６と、出湯温検出手段３４と、タイマ手段３７と、これらの各検出手段３４、３５、３６、３７からのデータ（数値）が入力される制御手段３８とを備える。なお、制御手段３８は例えばマイクロコンピュータを用いて構成することができる。
【００３２】
この場合、図１に示すように、外気温検出手段３５は外気サーミスタ３５ａからなり、入水温検出手段３６は上記取水サーミスタ２０からなり、出湯温検出手段３４は上記出湯サーミスタ２１からなる。すなわち、外気温検出手段３５にて外気の温度が検出され、入水温検出手段３６にて循環路１２内の熱交換路１４の前位側（上流側）の温度が検出され、出湯温検出手段３４にて循環路１２内の熱交換路１４の後位側（下流側）の温度が検出され、これらの検出値が制御手段３８に入力される。
【００３３】
また、この制御手段３８には、凍結防止基準外気温と、凍結防止基準温等が入力されている。ここで、凍結防止基準外気温とは、外気温（外気温度）がこの凍結防止基準外気温以下に低下した場合に、循環路１２が凍結するおそれがある温度である。また、凍結防止基準温には凍結防止基準入水温と凍結防止基準出湯温とがあり、凍結防止基準入水温とは、入水温度（循環路１２内の熱交換路１４の前位側の温度）がこの温度以下に低下した場合に、循環路１２が凍結するおそれがある温度であり、凍結防止基準出湯温とは、出湯温度（循環路１２内の熱交換路１４の後位側の温度）がこの温度以下に低下した場合に、循環路１２が凍結するおそれがある温度である。そして、上記凍結防止基準外気温と凍結防止基準温（凍結防止基準入水温と凍結防止基準出湯温）とは設定手段３９（図２参照）にて設定される。なお、凍結防止基準出湯温は、加熱されない低温の水に対するものであり、低温（例えば、３℃程度）である。
【００３４】
そして、制御手段３８では、検出した外気温（外気温度）と凍結防止基準外気温とを比較すると共に、循環路１２内の検出した水の温度と凍結防止基準温とを比較する。検出した外気温が凍結防止基準外気温以下であるときや、検出した温度が凍結防止基準温以下であるときに、上記切換手段１５を切換えて、バイパス運転可能状態としてポンプ１３を駆動させる。これによって、取水口１０から循環路１２に入った水（温湯）がこの循環路１２を流れてバイパス用流路１７に入って、貯湯タンク３の底壁の接続口１６から貯湯タンク３に戻るバイパス運転（循環凍結防止運転）が行われる。
【００３５】
また、凍結防止基準温よりもさらに低く設定された低温基準値（この場合、入水温度に対応する基準値と出湯温度に対応する基準値とがある）、凍結防止基準外気温よりも高い凍結防止解除外気温、及び凍結防止基準温よりも高い凍結防止解除温（この場合、入水温度に対応する凍結防止解除入水温と出湯温度に対応する凍結防止解除出湯温とがある）が上記設定手段３９にてそれぞれ設定され、この低温基準値、凍結防止解除外気温、及び凍結防止解除温が上記制御手段３８にそれぞれ入力されている。そして、検出した温度（入水温度及び／又は出湯温度）とこの低温基準値とが制御手段３８にて比較され、検出した温度が低温基準値以下のとき等に、圧縮機２５を駆動させて沸上運転である加熱凍結防止運転を行う。また、検出した外気温とこの凍結防止解除外気温等が制御手段３８にて比較され、外気温が凍結防止解除外気温以上のとき等に、上記循環凍結防止運転や加熱凍結防止運転が停止される。
【００３６】
次に、上記ヒートポンプ式給湯装置の運転動作を説明する。圧縮機２５を駆動させると共に、水循環用ポンプ１３を駆動（作動）させる。すると、貯湯タンク３の底部に設けた取水口１０から貯溜水（温湯）が流出し、これが循環路１２の熱交換路１４を流通する。そのときこの温湯は水熱交換器２６によって加熱され（沸上げられ）、湯入口１１から貯湯タンク３の上部に返流される。そしてこのような動作を継続して行うことによって、貯湯タンク３に温湯が貯湯されることになる。この場合、出湯サーミスタ２１にて検出し沸上げ温度が、予め設定された所定温度（例えば、８５℃）以下であれば、切換手段１５を切換えてバイパス用流路１７に温湯が流れるバイパス運転（循環凍結防止運転）を行って、上記所定温度を超えれば、切換手段１５を切換えてバイパス用流路１７に温湯を流さない通常の運転を行わせるようにすることも可能である。なお、現状の電力料金制度は夜間の電力料金単価が昼間に比べて低く設定されているので、この沸上運転は、低額である深夜時間帯に行い、コストの低減を図るようにするのが好ましい。
【００３７】
次に、通常の沸上げ運転を停止している場合のこのヒートポンプ式給湯装置の一つの制御方法を図３に示すフローチャート図に沿って説明する。ステップＳ１のように、外気温が凍結防止基準外気温（例えば、３℃）以下かつ入水温度が凍結防止基準入水温（例えば、３℃）以下であるか否かを判断する。そして、これらが以下でなければそのままの停止状態を継続し、両温度がそれ以下であれば、ステップＳ２へ移行して凍結防止モード▲１▼に入る。ここで、凍結防止モード▲１▼とは、バイパス運転が可能な状態に切換手段１５を切換えて、水循環ポンプ１３を駆動させるモードである。この際、圧縮機２５を駆動させない。したがって、この凍結防止モード▲１▼では、外気が低下すると共に、循環路１２の水の温度が低下して、この循環路１２が凍結するおそれが生じた際に、循環路１２内の水が循環する循環凍結防止運転を行って凍結を防止することができる。
【００３８】
その後はステップＳ３へ移行して、凍結防止モード▲１▼を解除するか否かを判断する。すなわち、外気温が上記凍結防止基準外気温よりも所定値だけ高い凍結防止解除外気温（例えば、６℃）以上であるか、または入水温度が上記凍結防止基準入水温よりも所定値だけ高い凍結防止解除入水温（例えば、６℃）以上であるかを判断する。そして、どちらかがそれ以上であれば、ステップＳ４へ移行して凍結防止モードを解除する。すなわち、水循環ポンプ１３を停止してバイパス運転を停止する。次に、ステップＳ３で凍結防止モード▲１▼を解除しない場合、つまり、外気温が凍結防止解除外気温以上でないと共に、入水温度が凍結防止解除入水温以上でない場合に、ステップＳ５へ移行する。
【００３９】
このステップＳ５では、入水温度が上記低温基準値（例えば、１℃）以下で、かつ上記凍結防止モード▲１▼が所定時間（例えば、３０分）以上継続したかを判断する。この凍結防止モード▲１▼の継続時間は、上記タイマ手段３７にて計測する。すなわち、上記凍結防止モード▲１▼が所定時間継続しているにもかかわらず、入水温度が上記低温基準値以下であれば、ステップＳ６の凍結防止モード▲２▼へ移行する。そして、ステップＳ５で、凍結防止モード▲１▼が所定時間経過していても入水温度が低温基準値を超えていれば、ステップＳ３に戻る。ここで、凍結防止モード▲２▼とは、循環路１２の温湯が湯入口１１から貯湯タンク３に返流するように、上記切換手段１５を切換えて、圧縮機２５を駆動させる通常の沸上げ運転モードをいう。したがって、凍結防止モード▲２▼では、取水口１０から循環路１２に入った水（未加熱水）を熱交換路１４にて沸上げて湯入口１１から貯湯タンク３に返流する加熱凍結防止運転となって、循環路１２の凍結を確実に防止することができる。しかも、沸上げられた温湯を湯入口１１から貯湯タンク３へ供給するので、出湯口６から出湯される利用側の湯の温度を低下させることがない。
【００４０】
凍結防止モード▲２▼に移行した後は、ステップＳ７へ移行して、ステップＳ３と同様、外気温が上記凍結防止基準外気温よりも所定値だけ高い凍結防止解除外気温（例えば、６℃）以上か、または入水温度が上記凍結防止基準入水温よりも所定値だけ高い凍結防止解除入水温（例えば、６℃）以上かを判断する。つまり、凍結防止モード▲２▼を解除するか否かを判断する。解除でなければ、凍結防止モード▲２▼をさらに続行する。解除であれば、ステップＳ４へ移行し、この凍結防止モード▲２▼を解除してステップＳ１に戻る。
【００４１】
このように、循環路１２が凍結するおそれがある条件において、循環路１２の水を循環させ、さらには、熱交換路１４を使用して加熱することによって、凍結を防止することができる。しかも、熱交換路１４を使用して加熱しない場合であっても、低温の水を貯湯タンク３の上部に返流させないので、この低温の水が貯湯タンク３の上部の高温の温湯と混合せず、出湯口６から出湯される温湯の温度を低下させることがなく、安定して高温の温湯を使用することができる。すなわち、バイパス運転（循環凍結防止運転）を行っても、使用する温湯を低下させないので、無駄な沸上げ運転を行う必要がなくなって、省エネを達成することができる。しかも、凍結するおそれがなくなれば、循環凍結防止運転および加熱凍結防止運転を停止することができ、無駄な運転を回避することができる。
【００４２】
また、他の制御方法として、次の図４のフローチャートのようにしてもよい。この場合、ステップＳ１１のように、外気温が凍結防止基準外気温（例えば、３℃）以下かつ出湯温度が凍結防止基準出湯温（例えば、３℃）以下であるか否かを判断する。そして、これらが以下でなければそのままの停止状態を継続し、両温度がそれ以下であれば、ステップＳ１２へ移行して凍結防止モード▲１▼（バイパス用通路１７を水が循環するモード）に入る。したがって、この凍結防止モード▲１▼では、外気が低下すると共に、循環路１２の水の温度が低下して、この循環路１２が凍結するおそれが生じた際に、循環路１２内の水が循環する循環凍結防止運転を行って凍結を防止することができる。
【００４３】
その後はステップＳ１３へ移行して、凍結防止モード▲１▼を解除するか否かを判断する。すなわち、外気温が上記凍結防止基準外気温よりも所定値だけ高い凍結防止解除外気温（例えば、６℃）以上であるか、または所定時間（例えば６０秒）経過したかを判断する。この所定時間のカウント開始としては、入水温度が上記凍結防止基準入水温（例えば、３℃）よりも所定値だけ高い凍結防止解除温（例えば、６℃）以上であり、かつ出湯温度が上記凍結防止基準出湯温（例えば、３℃）よりも所定値だけ高い凍結防止解除温（例えば、６℃）以上となったときである。そして、上記ステップＳ１３でどちらかの条件が成立すれば、ステップＳ１４へ移行して凍結防止モードを解除する。すなわち、水循環ポンプ１３を停止してバイパス運転を停止する。次に、ステップＳ１３で凍結防止モード▲１▼を解除しない場合、つまり、外気温が凍結防止解除外気温以上でないと共に、所定時間経過していない場合に、ステップＳ１５へ移行する。なお、ステップＳ１３での所定時間のカウントは上記タイマ手段３７にて計測する。
【００４４】
このステップＳ１５では、入水温度が低温基準値（例えば、１℃）以下か又は出湯温度が低温基準値（例えば、１℃）以下であるかを判断する。すなわち、入水温度か出湯温度のどちらかが低温基準値であれば、ステップＳ１６の凍結防止モード▲２▼（加熱凍結防止運転）へ移行する。そして、ステップＳ１５で、入水温度も出湯温度も低温基準値を越えていれば、ステップＳ１３に戻る。したがって、凍結防止モード▲２▼では、取水口１０から循環路１２に入った水（未加熱水）を熱交換路１４にて沸上げて湯入口１１から貯湯タンク３に返流する加熱凍結防止運転となって、循環路１２の凍結を確実に防止することができる。しかも、沸上げられた温湯を湯入口１１から貯湯タンク３へ供給するので、出湯口６から出湯される利用側の湯の温度を低下させることがない。
【００４５】
凍結防止モード▲２▼に移行した後は、ステップＳ１７へ移行して、ステップＳ１３と同様、外気温が上記凍結防止基準外気温よりも所定値だけ高い凍結防止解除外気温（例えば、６℃）以上であるか、または所定時間（例えば６０秒）経過したかを判断する。つまり、凍結防止モード▲２▼を解除するか否かを判断する。解除でなければ、凍結防止モード▲２▼をさらに続行する。解除であれば、ステップＳ１４へ移行し、この凍結防止モード▲２▼を解除してステップＳ１１に戻る。
【００４６】
ところで、上記実施の形態では、外気温と、入水温度（又は出湯温度）とがともに基準温度以下である場合に凍結防止モード▲１▼に入っていたが、外気温が凍結防止基準外気温以下、又は入水温度（出湯温度）が凍結防止基準温以下であれば、凍結防止モード▲１▼になるようにしてもよい。このように、どちらか一方のみに基づく場合、制御の演算処理等の簡略化を図ることができる。このため、凍結防止モード▲１▼に入る場合、外気温のみ、入水温度のみ、出湯温度のみをもって判断基準としてもよく、さらには、これら３種類のうち任意に２種類を選択してそれらを判断基準としたり、又は３種類全部を判断基準したりしてもよい。また、凍結防止モード解除を行う場合、つまり図３のステップＳ３やステップＳ７において、入水温度に代えて出湯温度を判断基準としたり、外気温が凍結防止解除外気温以上でかつ入水温度及び／又は出湯温度が凍結防止解除温以上でなければ、凍結解除を行わないようにしてもよい。さらに、図４のステップＳ１３やステップＳ１７において、外気温が凍結防止解除外気温以上でかつ所定時間経過したときにでなければ、凍結解除を行わないようにしてもよく、さらに、この所定時間のカウント開始を、入水温度又は出湯温度のどちらかのみを基準とすることも可能である。また、図３のステップＳ５において、入水温度に代えて出湯温度を判断基準とすることができ、入水温度のみ、出湯温度のみ、凍結防止モード▲１▼の継続時間のみに基づいて判断してもよく、さらには外気温に基づいて判断してもよい。さらに、図４のステップＳ１５で、入水温度及び出湯温度が共に基準温以下でなければ、ステップＳ１６へ移行しないようにすることも可能である。
【００４７】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、冷媒としては、ジクロロジフルオロメタン（Ｒ−１２）、クロロジフルオロメタン（Ｒ−２２）、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（Ｒ−１３４ａ）のような冷媒であっても、二酸化炭素、エチレン、エタン、酸化窒素等の超臨界で使用する冷媒であってもよい。なお、冷媒が超臨界で使用する冷媒であれば、水熱交換器２６は、圧縮機２５にて圧縮された高温・高圧の超臨界冷媒を冷却する機能を有するガス冷却器となる。また、凍結防止基準外気温や凍結防止基準温（凍結防止基準入水温、凍結防止基準出湯温）や低温基準値は、循環路１２が凍結するであろう温度に基づいて決定（設定）するものであるので、使用する配管の長さや肉厚等に応じて変更することができ、凍結防止基準入水温と凍結防止基準出湯温とを相違させても、低温基準値において、凍結防止基準入水温に対するものと、凍結防止基準出湯温に対するものとで相違させてもよい。さらに、上記図３のステップＳ５において、ヒートポンプユニットの沸上げによる凍結防止運転（凍結運転モード▲２▼）を行う基準となる継続時間（凍結運転モード▲１▼の継続時間）も３０分に限るものではなく、外気温や入水温度等の種々の条件によって変更することができる。また、図４のステップＳ１３やステップＳ１７においても、凍結防止モード解除の基準の所定時間も６０秒に限るものではない。なお、加熱凍結防止運転を行う場合、上記実施の形態では、バイパス用流路１７を使用することなく湯入口１１から貯湯タンク３に返流させていたが、バイパス用流路１７を介して貯湯タンク３に返流するようにしてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１のヒートポンプ式給湯装置によれば、循環路及び熱交換路を構成する水熱交換器内等が凍結のおそれがある場合に、循環路内の水が循環して凍結するのを防止することができる。この際、循環路の水は貯湯タンクの底部側に返流されるので、貯湯タンクの上部の高温の温湯に低温の水が混合されず、使用（利用）する温湯の温度低下を防止することができる。これにより、過大な入力エネルギーを必要とせず、省エネ化に寄与することができる。
【００５０】
請求項１又は請求項２のヒートポンプ式給湯装置によれば、循環路内の水が極めて低く凍結するおそれが高い場合に、加熱凍結防止運転を行って確実に凍結を防止することができる。これにより、循環路等の凍結を確実に防止することができ、その後の通常の沸上運転を安定して行うことができて、貯湯タンク３に所望の量の高温の湯を貯湯することができる。しかも、貯湯タンクの温湯の温度の低下を確実に防止することができ、貯湯タンクから高温の温湯を安定して出湯させることができる。
【００５１】
請求項３又は請求項４のヒートポンプ式給湯装置によれば、循環路等が凍結のおそれがなくなれば凍結防止運転を停止することができるので、不必要な凍結防止運転を回避することができ、一層の省エネ化を達成できる。しかも、凍結のおそれがあるときには、凍結防止運転を行うことができて凍結を防止することができる。
【００５２】
請求項５のヒートポンプ式給湯装置によれば、凍結防止運転は、循環路の熱交換路の前位側の水の温度を基準とする。これにより、凍結のおそれがあるときに、安定して凍結防止運転を行うことができる。
【００５３】
請求項６のヒートポンプ式給湯装置によれば、凍結防止運転は、循環路の熱交換路の後位側の水の温度を基準とする。すなわち、熱交換路を通過して一層低温となるおそれがある部位を基準とするので、凍結防止運転開始の信頼性が向上する。
【００５４】
請求項７のヒートポンプ式給湯装置によれば、凍結防止運転は、熱交換路の前位側又は後位側のどちらかの水の温度を基準とするので、凍結防止運転の判定を行い易い。
【００５５】
請求項８のヒートポンプ式給湯装置によれば、凍結防止運転は、循環路の熱交換路の前位側及び後位側の水の温度を基準とする。これにより、凍結のおそれがあるときに、より一層安定して凍結防止運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のヒートポンプ式給湯装置の実施形態を示す簡略図である。
【図２】上記ヒートポンプ式給湯装置の制御部の簡略ブロック図である。
【図３】上記ヒートポンプ式給湯装置の運転制御を示すフローチャート図である。
【図４】上記ヒートポンプ式給湯装置の他の運転制御を示すフローチャート図である。
【図５】従来のヒートポンプ式給湯装置の簡略図である。
【符号の説明】
３ 貯湯タンク
１０ 取水口
１１ 湯入口
１２ 循環路
１３ 水循環用ポンプ
１４ 熱交換路
１７ バイパス用流路

Claims (8)

1. 貯湯タンク（３）と、この貯湯タンク（３）の底部側の取水口（１０）とこの貯湯タンク（３）の上部側の湯入口（１１）とを結ぶ循環路（１２）とを有し、この循環路（１２）に水循環用ポンプ（１３）と熱交換路（１４）とを介設し、この熱交換路（１４）をヒートポンプ式加熱源により加熱して、上記取水口（１０）からの未加熱水を沸上げて上記湯入口（１１）に返流する沸上げ運転を行うヒートポンプ式給湯装置において、上記循環路（１２）に、湯入口（１１）側から分岐して上記貯湯タンク（３）の底部側に接続されるバイパス用流路（１７）を設け、外気温度が凍結防止基準外気温以下であり、かつ上記循環路（１２）内の水が凍結防止基準温以下であるときに、上記水循環用ポンプ（１３）を駆動させ、上記貯湯タンク（３）の水を取水口（１０）から上記循環路（１２）へ流出させて上記バイパス用流路（１７）を介して上記貯湯タンク（３）の底部側に返流させる循環凍結防止運転を行い、さらに、上記循環路（１２）内の水の温度が上記凍結防止基準温よりもさらに低い低温基準値以下であるときに、上記ヒートポンプ式加熱源の沸上げによる加熱凍結防止運転を行うことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
2. 上記循環凍結防止運転を所定時間継続した後、上記循環路（１２）内の水の温度が上記凍結防止基準温よりもさらに低い低温基準値以下であるときに、上記ヒートポンプ式加熱源の沸上げによる加熱凍結防止運転を行うことを特徴とする請求項１のヒートポンプ式給湯装置。
3. 外気温度が上記凍結防止基準外気温よりも高い凍結防止解除外気温以上、及び上記循環路（１２）内の水の温度が上記凍結防止基準温よりも高い凍結防止解除温以上のすくなくともいずれか一方の場合に、上記凍結防止運転を停止することを特徴とする請求項１又は請求項２のヒートポンプ式給湯装置。
4. 外気温度が上記凍結防止基準外気温よりも高い凍結防止解除外気温以上、及び上記循環路（１２）内の水の温度が上記凍結防止基準温よりも高い凍結防止解除温以上となったときから所定時間を経過したときのすくなくとも一方の場合に、上記凍結防止運転を停止することを特徴とする請求項１又は請求項２のヒートポンプ式給湯装置。
5. 上記凍結防止基準温は、上記循環路（１２）の熱交換路（１４）の前位側に対する温度であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかのヒートポンプ式給湯装置。
6. 上記凍結防止基準温は、上記循環路（１２）の熱交換路（１４）の後位側に対する温度であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかのヒートポンプ式給湯装置。
7. 上記凍結防止基準温は、上記循環路（１２）の熱交換路（１４）の前位側又は後位側に対する温度であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかのヒートポンプ式給湯装置。
8. 上記凍結防止基準温は、上記循環路（１２）の熱交換路（１４）の前位側及び後位側に対する温度であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかのヒートポンプ式給湯装置。

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