(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプ給湯室外機を備えたヒートポンプ式給湯装置であって、
前記ヒートポンプ給湯室外機は、
湯水が流れる室外機水回路と、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
冷媒と前記室外機水回路の湯水との熱交換を行う水冷媒熱交換器と、
冷媒と空気との熱交換を行う空気冷媒熱交換器と、
前記空気冷媒熱交換器に送風する送風機と、
前記送風機を収納する送風機室と、
前記送風機室内に設けられ、前記室外機水回路に接続された送風機室水配管と、
複数の支柱を組み合わせた形状をなし、前記送風機を支持する支持部材と、
を有し、
前記送風機室水配管は、前記支柱に沿って設けられた部分を有し、
前記送風機室水配管の外径が前記支柱の幅以下であるヒートポンプ式給湯装置。
【請求項２】
前記送風機室水配管は、前記支柱と接触して設けられた部分を有する請求項１記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項３】
前記送風機室水配管に薄板状のフィンが取り付けられている請求項１または２記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項４】
前記水冷媒熱交換器で加熱された湯水が前記送風機室水配管に循環可能となるように流路を切り換え可能な流路切換手段と、
前記水冷媒熱交換器で加熱された湯水が前記送風機室水配管に循環するように送水する送水ポンプと、
を備え、
前記空気冷媒熱交換器の着霜を除霜する除霜運転の少なくとも一部の工程において、前記水冷媒熱交換器で加熱された湯水が前記送風機室水配管に循環するように前記流路切換手段を切り換えて前記送水ポンプを作動させる請求項１乃至３の何れか１項記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項５】
外部水配管を介して前記室外機水回路と接続された貯湯装置を更に備え、
前記流路切換手段および前記送水ポンプが前記貯湯装置に設けられている請求項４記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項６】
前記流路切換手段および前記送水ポンプが前記ヒートポンプ給湯室外機に設けられている請求項４記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項７】
前記室外機水回路は、前記送風機室水配管に湯水を流さない状態に流路を切り換え可能なバイパス手段を含む請求項１乃至６の何れか１項記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項８】
前記空気冷媒熱交換器の着霜を除霜する除霜運転の少なくとも一部の工程において、前記送風機側から前記空気冷媒熱交換器側への送風方向となるように前記送風機を駆動させる請求項１乃至７の何れか１項記載のヒートポンプ式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ式給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気冷媒熱交換器において空気の熱を冷媒に吸収し、圧縮機で圧縮して高温とした冷媒を水冷媒熱交換器に導き、この水冷媒熱交換器において水を加熱して湯を生成するヒートポンプ給湯室外機を備えたヒートポンプ式給湯装置が広く用いられている。ヒートポンプ給湯室外機を低外気温度条件で運転すると、空気冷媒熱交換器の着霜量が徐々に増加し、空気冷媒熱交換器の冷媒と空気の熱交換能力は徐々に低下するので、一時的に沸き上げ運転を中断し、空気冷媒熱交換器の着霜を除霜するための除霜運転を行う。除霜運転は、通常、圧縮機を駆動し、圧縮機に発生する冷媒の熱量を空気冷媒熱交換器の加熱に利用する方式としており、除霜運転では、沸き上げが行われずに圧縮機が電力を使用しながら駆動するので、年間効率低下の原因となっている。従って、年間効率の低下を抑制するため、圧縮機の駆動に要する電力の増加を抑制しながら除霜加熱能力を増加させ、除霜運転時間を短縮させることが望まれている。
【０００３】
特許文献１には、空気冷媒熱交換器の送風ファンによる送風の風上側に放熱器を備え、水冷媒熱交換器で加熱される前の給水をこの放熱器に通すように水配管を接続することにより、水冷媒熱交換器で加熱される前の水の熱量を上記放熱器で放熱して除霜をしながら沸き上げ運転を行うヒートポンプ式給湯装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９８６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、水の熱量を放熱する放熱器を空気冷媒熱交換器の外側に隣接して設けると、著しい量の配管の追加が必要になり、更に、ヒートポンプ給湯室外機の構造が複雑かつ大型となり、コストが著しく増加する等の問題点がある。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、構造の複雑化および製造コスト増加を抑制しながら、空気冷媒熱交換器の着霜を除霜する除霜加熱能力を増加させ、除霜運転時間を短縮させることのできるヒートポンプ式給湯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るヒートポンプ式給湯装置は、ヒートポンプ給湯室外機を備えたヒートポンプ式給湯装置であって、ヒートポンプ給湯室外機は、湯水が流れる室外機水回路と、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と室外機水回路の湯水との熱交換を行う水冷媒熱交換器と、冷媒と空気との熱交換を行う空気冷媒熱交換器と、空気冷媒熱交換器に送風する送風機と、送風機を収納する送風機室と、送風機室内に設けられ、室外機水回路に接続された送風機室水配管と、複数の支柱を組み合わせた形状をなし、送風機を支持する支持部材と、を有し、送風機室水配管は、支柱に沿って設けられた部分を有し、送風機室水配管の外径が支柱の幅以下であるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、送風機室内に設けた送風機室水配管からの放熱量を空気冷媒熱交換器を除霜する除霜加熱能力に利用することにより、圧縮機の駆動に要する電力の増加を抑制しながら除霜加熱能力は増加し、除霜運転時間は短縮し、年間効率低下が抑制できる。また、著しい量の配管の追加は不要であり、ヒートポンプ給湯室外機の構造が複雑かつ大型となることが抑制できるので、コスト増加を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１のヒートポンプ式給湯装置が備えるヒートポンプ給湯室外機を示す分解斜視図である。
【図２】ヒートポンプ給湯室外機におけるベースに対する水冷媒熱交換器の設置状態を説明するための分解斜視図である。
【図３】ヒートポンプ給湯室外機の内部構成を模式的に示す正面図である。
【図４】送風機室水配管を示す図である。
【図５】送風機室水配管の他の構成例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１のヒートポンプ式給湯装置の冷媒回路および水回路を示す回路図である。
【図７】本発明の実施の形態２のヒートポンプ式給湯装置の冷媒回路および水回路を示す回路図である。
【図８】本発明の実施の形態３のヒートポンプ式給湯装置の冷媒回路および水回路を示す回路図である。
【図９】本発明の実施の形態４のヒートポンプ式給湯装置の冷媒回路および水回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のヒートポンプ式給湯装置が備えるヒートポンプ給湯室外機を示す分解斜視図である。まず、図１を参照して、本実施形態のヒートポンプ給湯室外機の全体構成について説明する。なお、図１中では、左下が前方、右上が後方である。
【００１２】
図１に示す本実施形態のヒートポンプ給湯室外機１の外郭は、底部（基部）となるベース１７と、前面部１８、後面部１９、上面部２０、右側面部２１および左側面部２２を有する筐体とで構成される。空気冷媒熱交換器７の設置部以外は、上記筐体で覆われている。筐体は、通常、板金材から成形される。ヒートポンプ給湯室外機１の内部は、仕切板１６が設けられ、この仕切板１６により、前面から見て右側の機械室１４と左側の送風機室１５とに区画されている。送風機室１５の下方のベース１７の上には、水冷媒熱交換器８が設置されている。
【００１３】
図１では図示を省略しているものもあるが、仕切板１６により分離された右側の機械室１４内には、冷媒を圧縮するための圧縮機２、冷媒を減圧するための膨張弁３、これらを接続する吸入管４や吐出管５等の冷媒配管、その他の冷媒回路部品が組み込まれている。圧縮機２の内部には、冷媒の圧縮動作を行う圧縮部（図示せず）と、圧縮部と接続され圧縮部を駆動するモータ（図示せず）とが組み込まれ、外部から供給される電力によりモータおよび圧縮部が所定の回転数で駆動するようになっている。また、圧縮機２の下部に取り付けられた脚部材には３〜４個の防振マウントが取り付けられている。防振マウントは、概略円筒形のゴムあるいは金属コイルの成形品である。防振マウントは、ベース１７の上面に設置され、圧縮機２を弾性的に支持している。また、冷媒を吸入するための吸入管４と、冷媒を圧縮機２の内部で圧縮した後に吐出するための吐出管５とが、圧縮機２にそれぞれ取り付けられている。圧縮機２は、吐出管５を介して水冷媒熱交換器８の冷媒入口部と接続され、水冷媒熱交換器８の冷媒出口部は、出口側冷媒配管を介して膨張弁３の入口部と接続されている。膨張弁３は、冷媒流路本体外側面にコイル部材が取り付けられ、このコイル部材に外部から通電することにより発生する電磁作用により、内部の流路抵抗調節部を稼動させて冷媒の流路抵抗を調節し、膨張弁３の上流側の高圧冷媒と下流側の低圧冷媒とを所定の圧力に調節している。膨張弁３の出口部は、別の冷媒配管を介して空気冷媒熱交換器７の冷媒入口部と接続されている。空気冷媒熱交換器７の冷媒出口部は、吸入管４を介して圧縮機２と接続されている。また、冷媒配管の途中にはその他の冷媒回路部品が取り付けられている場合もある。このように構成された冷媒回路の密閉空間内に所定の量の冷媒が封入されており、通常ＣＯ２冷媒が使用されている。
【００１４】
機械室１４内には、更に、第１内部水配管２４、水冷媒熱交換器８の給湯出口部と接続された第２内部水配管２５等の、室外機水回路の部品が組み込まれている。筐体の右側下部には、水入口バルブ２９と、給湯出口バルブ３０とが設けられている。第１内部水配管２４は水入口バルブ２９に接続され、第２内部水配管２５は給湯出口バルブ３０に接続されている。また、水入口バルブ２９と給湯出口バルブ３０を保護するため、サービスパネル２３が筐体の右側面部２１に取り付けられている。
【００１５】
仕切板１６により分離された左側の送風機室１５内には、送風機６と、送風機６の後方に配置された空気冷媒熱交換器７とが組み込まれている。送風機室１５内は、風路確保のため大きな空間を有している。送風機６は、２〜３枚の翼を有するプロペラ翼と、このプロペラ翼を回転駆動させるモータとが組み合わされており、外部から電力がモータに供給されることによりプロペラ翼が所定の回転数で回転するようになっている。空気冷媒熱交換器７は、複数回往復曲げ成形された長い冷媒配管に多数のアルミ薄板のフィンが密着して構成され、略平板状の全体形状を有している。この空気冷媒熱交換器７では、冷媒配管内の冷媒とフィン周辺の空気とで熱交換が行われるようになっており、送風機６により各フィン間を流れて通過する空気の風量が増やされて調節され、熱交換の量が増やされて調節されている。
【００１６】
電気部品収納箱９は、圧縮機２、膨張弁３、送風機６等の動作部品を駆動制御する電源装置、制御装置等の電気部品を収納している。電源装置は、圧縮機２のモータの回転数を数十ｒｐｓ（Ｈｚ）〜百ｒｐｓ（Ｈｚ）程度の所定回転数に変化させ、また、膨張弁３の開度を所定量に変化させ、また、送風機６の回転数を数百ｒｐｍ〜千ｒｐｍ程度の所定回転数に変化させるよう制御している。電気部品収納箱９の右部には外部電気配線を接続する端子台９ａが設けられ、筐体の右側面部２１に取り付けられているサービスパネル２３が端子台９ａを保護している。冷媒配管、水配管に取り付けられている温度センサは、取り付け箇所の冷媒温度、水温度を検出し、制御装置に検出情報を伝送する。制御装置は、沸き上げ運転、除霜運転等での圧縮機２、膨張弁３、送風機６等の動作部品の動作内容を決定し、電源装置に動作指示内容を伝送する。
【００１７】
図２は、ヒートポンプ給湯室外機１におけるベース１７に対する水冷媒熱交換器８の設置状態を説明するための分解斜視図である。水冷媒熱交換器８は、冷媒の熱により水回路内の湯水を加熱する装置である。図２に示すように、水冷媒熱交換器８は、前方から見て左右に長い略直方体形状の外形を有する発泡材の収納容器１２に収納され、送風機室１５内の送風機６の下方に位置するベース１７の上面に設置されている。水冷媒熱交換器８を収納した収納容器１２は、ベース１７に取り付けられた板金材の収納囲部材１０に囲まれ、発泡材の収納容器蓋１３により上側を覆われる。この収納容器蓋１３を更に覆うように、板金材の収納蓋部材１１が設置される。
【００１８】
図３は、ヒートポンプ給湯室外機１の内部構成を模式的に示す正面図である。図４は、送風機室水配管４１を示す図である。これらの図を参照して、送風機室１５内に設けられた送風機室水配管４１について説明する。
【００１９】
図４に示すように、送風機室水配管４１は、略Ｕ字形状が逆さになった形状となっている。図３に示すように、送風機室１５内の収納蓋部材１１の上には、送風機６を支持するモータサポート４６（支持部材）が設置されている。モータサポート４６は、複数（本実施形態では２本）の支柱を組み合わせた形状をなしており、このモータサポート４６に送風機６のモータが固定されている。モータサポート４６の支柱に近接して、送風機室水配管４１が設けられている。送風機室水配管４１は、モータサポート４６の一方の支柱に沿って下部から上部に延び、上部で折り返し、他方の支柱に沿って下部に戻るように配設されている。送風機室水配管４１の一端は、第１内部水配管２４に接続されている。送風機室水配管４１の他端は、水冷媒熱交換器８の水入口部の水配管８ａと接続されている。送風機室水配管４１の配管外径は、モータサポート４６の支柱の幅以下となっている。このため、送風機室水配管４１がモータサポート４６の支柱の幅に収まるので、送風機室１５内の空気の流れの抵抗増加を抑制することができる。
【００２０】
水冷媒熱交換器８は、１本の水配管８ａの外周に、複数本に分岐された冷媒配管８ｂが螺旋状に密着接合され、ハンダ付け、あるいは、ロウ付け等により接合が固着された構成となっている。この接合構造体が、略直方体形状の収納容器１２に収納可能なように数回曲げ成形されている。水配管８ａ内の水と、冷媒配管８ｂ内の冷媒とで、熱交換が行われる。
【００２１】
図６は、本発明の実施の形態１のヒートポンプ式給湯装置の冷媒回路および水回路を示す回路図である。図６に示すように、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、上述したヒートポンプ給湯室外機１と、貯湯装置３１とを備えている。ヒートポンプ給湯室外機１と、貯湯装置３１とは、第１外部水配管３６、第２外部水配管３７、および電気配線（図示せず）を介して接続されている。貯湯装置３１には、例えば数百リットル程度の容量の貯湯タンク３２と、送水ポンプ３３と、切換弁３５（流路切換手段）と、水配管４２，４３，４４，４５と、送水ポンプ３３や切換弁３５等の動作部品を駆動制御する電源装置および制御装置が設けられている。水配管４２は、貯湯タンク３２の下部と切換弁３５とを接続している。水配管４３は、切換弁３５と第１外部水配管３６の一端とを接続している。水配管４３の途中に送水ポンプ３３が設けられている。第１外部水配管３６の他端は、ヒートポンプ給湯室外機１の水入口バルブ２９を介して、ヒートポンプ給湯室外機１の第１内部水配管２４と接続されている。水配管４４は、貯湯タンク３２の上部と切換弁３５とを接続している。水配管４５は、切換弁３５と第２外部水配管３７の一端とを接続している。第２外部水配管３７の他端は、給湯出口バルブ３０を介して、ヒートポンプ給湯室外機１の第２内部水配管２５と接続されている。送水ポンプ３３は、送水部を駆動するモータが組み込まれ、外部から電源供給されることによりモータと送水部が所定回転数で駆動するようになっている。切換弁３５は、切換状態Ａと切換状態Ｂとに切換可能になっている。切換状態Ａでは、水配管４２と水配管４３とが接続されるとともに、水配管４４と水配管４５とが接続される。これに対し、切換状態Ｂでは水配管４３と水配管４５とが接続される。
【００２２】
次に、貯湯装置３１内の貯湯タンク３２内の湯量を増やすための沸き上げ運転における機能部品の動作について説明する。貯湯装置３１では、切換弁３５が切換状態Ａとされ、送水ポンプ３３が駆動される。ヒートポンプ給湯室外機１では、電気部品収納箱９に収納された制御装置から動作内容が指示され、電源装置から圧縮機２内のモータに電源供給されるとモータが駆動し、モータと接続された圧縮機２内の圧縮部が駆動する。電源装置は、モータの回転数を数十ｒｐｓ（Ｈｚ）〜百ｒｐｓ（Ｈｚ）程度の所定回転数に変化させ、冷媒が循環して行われるヒートポンプサイクルの循環速度、冷媒の流量を変化させることにより、所定沸き上げ能力に調節制御している。また、電気部品収納箱９に収納された制御装置から動作内容が指示され、電源装置から送風機６のモータに電源供給されるとモータが駆動し、モータと接続された送風機６のプロペラ翼が回転駆動する。電源装置は、モータの回転数を数百ｒｐｍ〜千ｒｐｍ程度に変化させ、空気冷媒熱交換器７を通過する空気の流量を変化させることにより、空気冷媒熱交換器７での冷媒と空気の熱交換量を所定量に調節制御している。空気は送風機６の後方に設置された空気冷媒熱交換器７の後方から送風機６により吸い込まれ、空気冷媒熱交換器７を通過し、空気冷媒熱交換器７の前方へ排出される。また、電気部品収納箱９に収納された制御装置から動作内容が指示され、電源装置から膨張弁３の冷媒流路本体外側面に取り付けられたコイル部材に通電されると、膨張弁３はコイルに発生する電磁作用により内部の流路抵抗調節部を稼動させて冷媒の流路抵抗度を調節し、膨張弁３の上流側高圧と下流側低圧の冷媒を所定圧力に調節制御している。圧縮機２の回転数、送風機６の回転数、膨張弁３の流路抵抗度は、ヒートポンプ給湯室外機１の設置環境、使用環境に応じて制御されている。
【００２３】
次に、ヒートポンプ給湯室外機１の冷媒回路の沸き上げ運転における冷媒のヒートポンプサイクル作用について説明する。圧縮機２、膨張弁３、送風機６等は、電気部品収納箱９に収納された制御装置から指示され、電源装置から電源供給されて駆動され、貯湯装置３１の送水ポンプ３３、切換弁３５等は、貯湯装置３１の制御装置から指示され、電源装置から電源供給されて駆動される。圧縮機２内の圧縮部が駆動すると圧縮部内で冷媒の圧縮動作が行われ、低圧冷媒は吸入管４から圧縮機２に吸入される。低圧冷媒は圧縮機２内の圧縮部で高温高圧冷媒に圧縮されエンタルピを増加させ、圧縮機２から吐出管５に吐出され、高温高圧冷媒は吐出管５から水冷媒熱交換器８の冷媒入口部に流入し、高温高圧冷媒は水冷媒熱交換器８で低温水と熱交換し、低温水を加熱して高温湯を生成させる。高温高圧冷媒は水冷媒熱交換器８でエンタルピを低下させ、温度を低下させて水冷媒熱交換器８の冷媒出口部から膨張弁３の入口部に流入する。高圧冷媒は膨張弁３で所定圧力に減圧され温度降下し低温低圧冷媒となり膨張弁３の出口部から空気冷媒熱交換器７の入口部に流入する。低温低圧冷媒は空気冷媒熱交換器７で空気と熱交換し、圧縮機２でのエンタルピ増加量の数倍エンタルピを増加させ、空気冷媒熱交換器７の出口部から吸入管４に流入し、圧縮機２に吸入される。このように冷媒が循環してヒートポンプサイクルが行われる。また、同時に、送風機６による送風で空気冷媒熱交換器７を通過する空気の風量が増やされて調節され、空気と冷媒の熱交換の量が増やされて調節されており、冷媒のエンタルピは圧縮機２での増加量、水冷媒熱交換器８での増減量、空気冷媒熱交換器７での増加量でほぼ熱収支がとれ、ヒートポンプサイクルが成立している。貯湯装置３１内の切換弁３５は、切換状態Ａに切り換えられ、送水ポンプ３３は所定回転数で駆動している。冷媒のヒートポンプサイクルと同時に、送水ポンプ３３により、貯湯タンク３２内の下部の低温水が、水配管４２，４３、第１外部水配管３６を通って流れ、ヒートポンプ給湯室外機１の第１内部水配管２４に流入し、送風機室水配管４１内を流れ、水冷媒熱交換器８の水入口部に流入し、水冷媒熱交換器８で冷媒と熱交換し、水はおよそ水冷媒熱交換器８での冷媒のエンタルピの低下分エンタルピを増加させ、加熱されて高温湯に生成される。生成された高温湯は水冷媒熱交換器８の給湯出口部から第２内部水配管２５に流入し、給湯出口バルブ３０を介して第２外部水配管３７内を流れ、貯湯装置３１内の水配管４５，４４内を流れ、貯湯タンク３２の上部に戻される。このように水あるいは湯が、ヒートポンプ給湯室外機１の水回路と貯湯装置３１の水回路を循環して貯湯タンク３２内の高温湯の量が増加している。
【００２４】
次に、空気冷媒熱交換器７の着霜を除霜するための除霜運転について説明する。ヒートポンプ給湯室外機１を低外気温度条件で運転すると、空気冷媒熱交換器７の着霜量が徐々に増加し、空気冷媒熱交換器７の冷媒と空気の熱交換能力は徐々に低下するので、一時的に沸き上げ運転を中断し、空気冷媒熱交換器７を除霜するための除霜運転を行う。圧縮機２、膨張弁３、送風機６等は、電気部品収納箱９に収納された制御装置から指示され、電源装置から電源供給されて駆動され、貯湯装置３１の送水ポンプ３３、切換弁３５等は、貯湯装置３１の制御装置から指示され、電源装置から電源供給されて駆動される。除霜運転制御は、第１ステップ、第２ステップ、第３ステップの３つの工程を含む。除霜運転開始直前の第１ステップでは、圧縮機２、送風機６、送水ポンプ３３を所定回転数で駆動し、膨張弁３を所定開度に調節し、切換弁３５を切換状態Ｂに切り換え、水回路内の水のほぼ全域を短時間で高温湯の状態にさせる。その後、第２ステップに移行し、除霜運転開始する。第２ステップでは、圧縮機２を所定回転数で駆動させ、冷媒がほとんど減圧しないように膨張弁３を調節し、送風機６を停止させ、切換弁３５は切換状態Ｂを維持させ、送水ポンプ３３を所定回転数で駆動させる。循環する湯水の温度が所定温度以上である間は第１ステップを継続し、循環する湯水が所定温度以下となった時に第２ステップに移行し、送水ポンプ３３のみ停止させ、送水ポンプ３３以外は第１ステップの状態を継続させる。除霜運転中の第２ステップでは、冷媒は吸入管４から圧縮機２に吸入され、圧縮機２内の圧縮部で圧縮されエンタルピを増加させ、圧縮機２から吐出管５に吐出され、高温高圧冷媒は吐出管５から水冷媒熱交換器８の冷媒入口部に流入する。冷媒は水冷媒熱交換器８で湯水に熱量を与えるか受け取るかわずかな熱量の熱交換をし、水冷媒熱交換器８の冷媒出口部から膨張弁３の入口部に流入する。高圧冷媒は膨張弁３ではほとんど減圧されず膨張弁３の出口部から空気冷媒熱交換器７入口部に流入する。冷媒は空気冷媒熱交換器７で熱量を与えエンタルピを低下させ、空気冷媒熱交換器７の出口部から吸入管４に流入し、圧縮機２に吸入される。このように冷媒が循環している。また、冷媒のエンタルピは圧縮機２での増加量、水冷媒熱交換器８での増減量、空気冷媒熱交換器７での低下量でほぼ熱収支がとれ、サイクルが成立している。また、第２ステップでは、冷媒のヒートポンプサイクルと同時に、送水ポンプ３３により高温湯が水配管４３、第１外部水配管３６内を流れ、第１内部水配管２４に流入し、送風機室水配管４１内を流れ、送風機室水配管４１内の湯は送風機室１５内で放熱し、水冷媒熱交換器８の水入口部に流入し、水冷媒熱交換器８で冷媒と少量の熱量の熱交換をし、第２内部水配管２５に流入し、給湯出口バルブ３０を介して第２外部水配管３７内を流れ、水配管４５、切換弁３５、水配管４３を経由して送水ポンプ３３に戻され、循環している。第２ステップでは、空気冷媒熱交換器７の着霜は、冷媒からの熱量と送風機室水配管４１を通る湯水から送風機室１５内に放熱された熱量とにより、除霜される。第２ステップで、循環する湯水は除霜運転開始後から徐々に温度が低下するので、所定温度以下となった時に第３ステップに移行し、圧縮機は駆動させたまま送水ポンプ３３の駆動を停止し、水冷媒熱交換器８で湯水と冷媒の熱交換量をできるだけ減少するようにする。第３ステップでの冷媒のヒートポンプサイクルは第２ステップとほぼ同じであるが、空気冷媒熱交換器７の着霜は冷媒からの熱量により除霜される。空気冷媒熱交換器７の着霜がほぼ全て除霜されたら、除霜運転を終了し、沸き上げ運転を開始するが、以上の除霜運転開始直前の第１ステップ、除霜運転中の第２ステップ、第３ステップ、沸き上げ運転等の切り換えは、冷媒配管、水配管に取り付けられている温度センサで検出される冷媒温度、水温度等に基づき、電気部品収納箱９に収納された制御装置で決定される。送風機室水配管４１が設けられていないヒートポンプ給湯室外機と比較し、第２ステップでは除霜加熱能力が増加し、第３ステップでは除霜加熱能力が同等になるので、第２ステップでの増加分だけ除霜加熱能力は増加するので、圧縮機２の駆動に要する電力の増加を抑制しながら除霜加熱能力が増加するので、除霜運転時間を短縮させ、年間効率低下を抑制することができる。また、送風機室１５内に送風機室水配管４１を設けたので、著しい量の配管の追加は不要になり、更に、ヒートポンプ給湯室外機１の構造が複雑かつ大型となることが抑制でき、コストが著しく増加することが抑制できる。
【００２５】
以上のように、本実施形態では、送風機室水配管４１を設けたことにより、ヒートポンプ給湯室外機１の空気冷媒熱交換器７を除霜する除霜加熱能力を増加させることによる年間効率向上に効果があり、コストの増加を抑制しながら効率面で優れたヒートポンプ給湯室外機１を得ることができる。すなわち、本実施形態のヒートポンプ給湯室外機１は、従来の給湯装置と比較して、効率が良く、電力消費量を低減することができ、効率向上に著しく貢献する。
【００２６】
上述した例では、モータサポート４６の支柱に近接して送風機室水配管４１を設けているが、送風機室水配管４１をモータサポート４６の支柱に接触あるいは密着させ、送風機室水配管４１の熱をモータサポート４６に伝達させて、空気冷媒熱交換器７の着霜を除霜する除霜加熱能力を増加させるようにしてもよい。この場合、送風機室水配管４１とモータサポート４６の支柱とを溶接、ロウ付け、ハンダ付け等により接合させてもよい。送風機室水配管４１をモータサポート４６の支柱に接触させることにより、空気冷媒熱交換器７の着霜を除霜する除霜運転中の第２ステップでは、送風機室水配管４１内の湯水の熱量はモータサポート４６に伝達し、モータサポート４６が接触している箇所から空気冷媒熱交換器７に熱量が伝達し、局所的に除霜加熱能力が大きく伝達するので、除霜運転時間を更に短縮させ、年間効率低下を更に抑制することができる。
【００２７】
図５は、送風機室水配管４１の他の構成例を示す図である。図５に示す送風機室水配管４１には、薄板状のフィン４１ａが取り付けられ、放熱量を増加させるように構成されている。複数枚のフィン４１ａは、例えばアルミ材等で構成される。空気冷媒熱交換器７の着霜を除霜する除霜運転中の第２ステップでは、送風機室水配管４１内の湯水の熱量は送風機室１５内で放熱し、除霜加熱能力に利用されており、フィン４１ａにより放熱量が増加し、除霜加熱能力が更に増加するので、除霜運転時間を更に短縮させ、年間効率低下を更に抑制することができる。
【００２８】
実施の形態２．
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図７は、本発明の実施の形態２のヒートポンプ式給湯装置の冷媒回路および水回路を示す回路図である。
【００２９】
実施の形態１では貯湯装置３１内に送水ポンプ３３が設けられているが、本実施形態では、貯湯装置３１内でなく、ヒートポンプ給湯室外機１内に送水ポンプ２６が設けられている。ヒートポンプ給湯室外機１には、送水ポンプ２６と、水冷媒熱交換器８と、送風機室水配管４１と、第１内部水配管２４ａ，２４ｂと、第２内部水配管２５ａ，２５ｂと、切換弁２７（流路切換手段）等が組み込まれている。切換弁２７は、切換状態Ａと切換状態Ｂとに切換可能になっている。切換状態Ａでは、第１内部水配管２４ａと第１内部水配管２４ｂとが接続されるとともに、第２内部水配管２５ａと第２内部水配管２５ｂとが接続される。これに対し、切換状態Ｂでは、第１内部水配管２４ａと第２内部水配管２５ａとが接続される。貯湯装置３１には、貯湯タンク３２と、第１外部水配管３６に連通する水配管４２と、第２外部水配管３７に連通する水配管４４等が組み込まれている。
【００３０】
本実施形態の構成は、送水ポンプ２６および切換弁２７が、貯湯装置３１内でなく、ヒートポンプ給湯室外機１内に設けられていること以外は、実施の形態１とほぼ同様である。ヒートポンプ給湯室外機１および貯湯装置３１の動作部品の、沸き上げ運転時、除霜運転開始直前の第１ステップ、除霜運転時の第２ステップ、第３ステップでの動作は、実施の形態１とほぼ同様であり、切換弁２７で、湯水の流れが第１外部水配管３６および第２外部水配管３７を経由するか、経由しないでバイパスしてヒートポンプ給湯室外機１の水回路を循環するかを切り換えられるようになっている。本実施形態によれば、実施の形態１と同様な効果が得られる。
【００３１】
実施の形態３．
次に、図８を参照して、本発明の実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図８は、本発明の実施の形態３のヒートポンプ式給湯装置の冷媒回路および水回路を示す回路図である。
【００３２】
本実施形態では、実施の形態１と同様に貯湯装置３１内に切換弁３５を設けるほかに、ヒートポンプ給湯室外機１内に第２切換弁２８（バイパス手段）を追加して設け、沸き上げ運転時の効率低下を抑制する。ヒートポンプ給湯室外機１には、水冷媒熱交換器８と、送風機室水配管４１と、第１内部水配管２４ａ，２４ｂと、第２内部水配管２５と、第２切換弁２８等が組み込まれている。ヒートポンプ給湯室外機１の構造は、第２切換弁２８が設けられ、送風機室水配管４１、第１内部水配管２４ａ，２４ｂの接続状態が異なること以外は、実施の形態１のヒートポンプ給湯室外機１とほぼ同様である。貯湯装置３１の構造は、実施の形態１の貯湯装置３１とほぼ同様である。第２切換弁２８は、湯水の流れが送風機室水配管４１を経由する切換状態Ｂと、湯水の流れが送風機室水配管４１を経由しないでバイパスする切換状態Ａとを切り換え可能になっている。切換状態Ｂでは、第１内部水配管２４ａと第１内部水配管２４ｂとが接続される。切換状態Ａでは、水冷媒熱交換器８の水入口部と第１内部水配管２４ｂとが接続される。沸き上げ運転時では、湯水の流れが送風機室水配管４１を経由しないでバイパスする切換状態Ａに切換弁２８が切り換えられる。除霜運転開始直前の第１ステップ、除霜運転中の第２ステップ、第３ステップでは、湯水の流れが送風機室水配管４１を経由する切換状態Ｂに切換弁２８が切り換えられる。ヒートポンプ給湯室外機１および貯湯装置３１の動作部品の、沸き上げ運転時、除霜運転開始直前の第１ステップ、除霜運転時の第２ステップ、第３ステップでの動作は、第２切換弁２８の動作以外は、実施の形態１とほぼ同様である。本実施形態によれば、実施の形態１と同様な効果に加え、更に次の効果が得られる。沸き上げ運転中に水が送風機室水配管４１内を流れている場合、送風機室水配管４１内の水の温度が周囲の温度より低い時に、送風機室水配管４１内の水の熱量が送風機室１５内に放熱され、沸き上げ熱量が低下し、沸き上げ効率が低下する。これに対し、本実施形態では、沸き上げ運転中に水が送風機室水配管４１内を流れないようにするので、沸き上げ効率の低下が抑制され、年間効率低下を更に抑制することができる。
【００３３】
実施の形態４．
次に、図９を参照して、本発明の実施の形態４について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図９は、本発明の実施の形態４のヒートポンプ式給湯装置の冷媒回路および水回路を示す回路図である。
【００３４】
実施の形態３では、水冷媒熱交換器８の入水側に第２切換弁２８（バイパス手段）が設けられているが、本実施形態では、水冷媒熱交換器８の出湯側に第２切換弁２８が設けられている。ヒートポンプ給湯室外機１の構造は、水冷媒熱交換器８の出湯側に第２切換弁２８が設けられ、送風機室水配管４１、第１内部水配管２４、第２内部水配管２５ａ，２５ｂ，２５ｃの接続状態が異なること以外は、実施の形態１のヒートポンプ給湯室外機１とほぼ同様である。貯湯装置３１の構造は、実施の形態１および実施の形態３の貯湯装置３１とほぼ同様である。第２切換弁２８は、湯水の流れが送風機室水配管４１を経由する切換状態Ｂと、湯水の流れが送風機室水配管４１を経由しないでバイパスする切換状態Ａとを切り換え可能になっている。切換状態Ｂでは、第２内部水配管２５ａと第２内部水配管２５ｂとが接続される。切換状態Ａでは、第２内部水配管２５ａと第２内部水配管２５ｃとが接続される。沸き上げ運転時では、湯水の流れが送風機室水配管４１を経由しないでバイパスする切換状態Ａに第２切換弁２８が切り換えられる。除霜運転開始直前の第１ステップ、除霜運転中の第２ステップ、第３ステップでは、湯水の流れが送風機室水配管４１を経由する切換状態Ｂに第２切換弁２８が切り換えられる。ヒートポンプ給湯室外機１の動作部品の、沸き上げ運転時、除霜運転開始直前の第１ステップ、除霜運転時の第２ステップ、第３ステップでの動作は、実施の形態３とほぼ同様である。貯湯装置３１の動作部品の、沸き上げ運転時、除霜運転開始直前の第１ステップ、除霜運転時の第２ステップ、第３ステップでの動作は、実施の形態１および実施の形態３とほぼ同様である。本実施形態では、実施の形態３と同様な効果に加え、更に次の効果が得られる。除霜運転開始直前の第１ステップでは、切り換え直後から湯水（高温湯）が送風機室水配管４１内を流れるので、送風機室水配管４１内の湯水の熱量はモータサポート４６に伝達し、モータサポート４６が接触している箇所から空気冷媒熱交換器７に熱量が伝達するので、局所的に除霜加熱能力が大きく伝達し、この第１ステップでの除霜加熱効果により除霜運転時間を更に短縮させ、年間効率低下を更に抑制することができる。
【００３５】
以上説明した各実施の形態では、除霜運転中の第２ステップ、第３ステップで送風機６を停止させているが、除霜運転中の第２ステップ、第３ステップで送風機６側から空気冷媒熱交換器７側への送風方向となるように送風機６を駆動させ、除霜加熱能力を更に増加させるようにしてもよい。すなわち、沸き上げ運転時には、空気は送風機６により送風機６の後方に設置された空気冷媒熱交換器７の後方から吸い込まれ、空気冷媒熱交換器７を通過し、空気冷媒熱交換器７と反対側の前方へ排出されるよう駆動される。これに対し、除霜運転中の第２ステップ、第３ステップでは、送風機６側から空気冷媒熱交換器７側への送風方向となるように送風機６を駆動させる。これにより、除霜運転時の第２ステップ、第３ステップでは、送風機室水配管４１から送風機室１５内に放熱された熱量が、空気冷媒熱交換器７側へ送風されるので、熱量伝達は促進され、除霜加熱能力が更に増加するので、除霜運転時間を更に短縮させ、年間効率低下を更に抑制することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１      ヒートポンプ給湯室外機
２      圧縮機
３      膨張弁
４      吸入管
５      吐出管
６      送風機
７      空気冷媒熱交換器
８      水冷媒熱交換器
８ａ    水配管
８ｂ    冷媒配管
９      電気部品収納箱
１４    機械室
１５    送風機室
１７    ベース
１８    前面部
１９    後面部
２０    上面部
２１    右側面部
２２    左側面部
２３    サービスパネル
２４，２４ａ，２４ｂ  第１内部水配管
２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ  第２内部水配管
２６，３３  送水ポンプ
２７，３５  切換弁
２８    第２切換弁
２９    水入口バルブ
３０    給湯出口バルブ
３１    貯湯装置
３２    貯湯タンク
３６    第１外部水配管
３７    第２外部水配管
４１    送風機室水配管
４１ａ  フィン
４２，４３，４４，４５  水配管
４６    モータサポート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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