(57)【要約】【課題】本発明は、冷媒の漏洩の可能性を低減すると共に、可燃性冷媒を用いても廃棄時における高い安全性が確保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した。【解決手段】ヒートポンプ式給湯装置１は、圧縮機５と凝縮器６と膨張弁７と蒸発器８を有し、配管で接続されて管状の回路を構成している。当該回路には熱媒体が封入されており、回路内で相変化する。凝縮器６には、２つの閉止弁１４ａ，１４ｂが設けられ、閉止弁１４ａ，１４ｂ間に液化された熱媒体を封止して貯留できるため、熱媒体の漏洩の可能性を低減できる。さらに、凝縮器６及び２つの閉止弁１４ａ，１４ｂは、筐体１１に収容されているため、より熱媒体の漏洩の可能性を低減でき、可燃性冷媒を用いた場合であっても、廃棄時における安全性を確保できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と凝縮器と膨張手段と蒸発器の各機器が一連の配管で接続されて環状の回路を構成し、当該環状の回路内に相変化する熱媒体が封入されてヒートポンプ回路を構成し、凝縮器が発生する熱を熱交換して給湯に供するヒートポンプ式給湯装置において、
前記凝縮器内又は凝縮器の端部には、少なくとも２つの閉止弁が設けられ、
前記閉止弁同士に挟まれた熱媒体の経路内に液化した熱媒体を封止可能なものであり、
前記凝縮器及び閉止弁は共に、筐体に収容されていることを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【請求項２】
前記筐体は、凝縮器及び閉止弁を収容する収容空間と、前記収容空間と外部とを仕切る複数の仕切壁とを有し、
前記仕切壁は、いずれも隣接する他の仕切壁に対して永久締結されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項３】
前記凝縮器は、管によって形成された熱媒体通過管路を有し、当該熱媒体通過管路に液化した熱媒体を貯留するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項４】
前記熱媒体通過管路は、コイルを形成していることを特徴とする請求項３に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項５】
前記凝縮器は、管によって形成された湯水通過管路を有し、
前記湯水通過管路は、熱媒体通過管路と平行に隣接して配列されていることを特徴とする請求項３又は４に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項６】
前記閉止弁は、熱媒体通過管路が形成するコイルの内側に位置するように設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項７】
前記閉止弁は、凝縮器の入口側と出口側に配されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項８】
前記熱媒体通過管路は、断熱材により保温されていることを特徴とする請求項３乃至７のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項９】
閉止弁同士の間に封止された熱媒体を外部に排出可能な排出手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに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もので、特に可燃性の高い冷媒を用いたヒートポンプ式給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷蔵庫，空気調和器，並びに給湯装置等には、熱媒体としてフロン系冷媒が主に使用されていたが、１９８７年にオゾン層破壊物質に関するモントリオール議定書が採択されて以来、オゾン破壊係数が高いフロン系冷媒は規制され、オゾン破壊係数がゼロで地球温暖化係数も低い自然冷媒を使用する方向にシフトしてきている。
【０００３】
ところで、自然冷媒には、アンモニア等の化学物質，イソブタン，プロパン，プロピレン等の炭化水素系、さらに自然界に多く存在するＣＯ2等がある。一般的に、これらの自然冷媒のうち、ＣＯ2冷媒が最も安全性が高いとされ、近年、特許文献１に開示されているようにヒートポンプ等に採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４７９８５
【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、ＣＯ2冷媒は、従来のフロン系冷媒を使用する環境に比べて高圧環境を要するため、高機能性の圧縮機を要し、製造コストが大幅に増加する不満があった。
【０００６】
一方、前記化学物質や炭化水素系の冷媒は、フロン系冷媒と同様に相変化させやすい冷媒であるが、それらの冷媒は毒性や可燃性を有しており、外部に漏洩した場合の安全性が懸念されていた。特に、この種の冷媒を回収して廃棄する場合の確かな安全性が望まれていた。
【０００７】
そこで本発明は、冷媒の漏洩の可能性を低減すると共に、可燃性冷媒を用いても廃棄時における高い安全性が確保できるヒートポンプ式給湯装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、圧縮機と凝縮器と膨張手段と蒸発器の各機器が一連の配管で接続されて環状の回路を構成し、当該環状の回路内に相変化する熱媒体が封入されてヒートポンプ回路を構成し、凝縮器が発生する熱を熱交換して給湯に供するヒートポンプ式給湯装置において、前記凝縮器内又は凝縮器の端部には、少なくとも２つの閉止弁が設けられ、前記閉止弁同士に挟まれた熱媒体の経路内に液化した熱媒体を封止可能なものであり、前記凝縮器及び閉止弁は共に、筐体に収容されていることを特徴とするヒートポンプ式給湯装置である。
【０００９】
本発明のヒートポンプ式給湯装置は、圧縮機と凝縮器と膨張手段と蒸発器が一連の配管で接続されて環状の回路を形成し、当該回路中に相変化する熱媒体が封入された構成を有している。そして、本発明のヒートポンプ式給湯装置では、凝縮器内又は凝縮器の端部には閉止弁が設けられ、閉止弁同士に挟まれる経路に液化した熱媒体が封止されて貯留される。即ち、例えば、給湯装置の運転を停止した際に、比較的強度が期待できる凝縮器内に液化した熱媒体を貯留可能とすることで、熱媒体の漏洩の可能性を低減することが可能となる。さらに、この凝縮器は、閉止弁と共に筐体に収容されているため、封止された熱媒体も筐体内に収まる。そのため、万が一、熱媒体が凝縮器から漏洩した場合でも、筐体により熱媒体が一時的に滞留するため、熱媒体が外部に急速に漏洩することを防止できる。これにより、外部において熱媒体の濃度が短時間に高くなることが防止でき、万一、熱媒体が漏洩することがあっても、拡散して濃度が希釈し得るので、安全性を確保できる。
【００１０】
また、本発明のヒートポンプ式給湯装置は、筐体内部に閉止弁が設けられているため、筐体の外側に位置する配管等を切り離すことで、凝縮器内に貯留された熱媒体を容易に回収することができる。即ち、本発明のヒートポンプ式給湯装置は、熱媒体の回収手間が殆どなく、安全に熱媒体を廃棄することができる。
従って、本発明のヒートポンプ式給湯装置によれば、熱媒体の漏洩の可能性を低減すると共に、可燃性の炭化水素系の熱媒体を採用する場合であっても、廃棄時における高い安全性を確保したヒートポンプ式給湯装置を提供できる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記筐体は、凝縮器及び閉止弁を収容する収容空間と、前記収容空間と外部とを仕切る複数の仕切壁とを有し、前記仕切壁は、いずれも隣接する他の仕切壁に対して永久締結されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式給湯装置である。
【００１２】
本発明のヒートポンプ式給湯装置は、筐体が凝縮器及び閉止弁を収容する収容空間を有し、その収容空間は複数の仕切壁により形成されている。そして、いずれの仕切壁も隣接するいずれかの仕切壁に対して永久締結されているため、筐体を容易に分解されることがない。即ち、本発明のヒートポンプ式給湯装置によれば、閉止弁間に封止された熱媒体を、人為的な要因（例えば、工具などで配管を破損させる行為）により誤って漏洩させるという可能性が殆どないため、使用者の安全性を確保することができる。なお、永久締結には、例えば、リベットや溶接などによる結合手段や、折り曲げ加工などが挙げられる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記凝縮器は、管によって形成された熱媒体通過管路を有し、当該熱媒体通過管路に液化した熱媒体を貯留するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒートポンプ式給湯装置である。
【００１４】
本発明のヒートポンプ式給湯装置は、液化した熱媒体を管によって形成された熱媒体通過管路に封止する。ここで、管は、一般的に均質で、継ぎ目がない構成とされており、剛性が高いものである。一方、公知技術のプレート型の管路を有する凝縮器は、管のような均質構造ではないため、管と比較すると耐圧強度に不安が残る。即ち、本発明のヒートポンプ式給湯装置によれば、管によって形成された熱媒体通過管路に封止されるため、漏洩する心配がなく、より高い安全性を備えたヒートポンプ式給湯装置を提供できる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記熱媒体通過管路は、コイルを形成していることを特徴とする請求項３に記載のヒートポンプ式給湯装置である。
【００１６】
本発明のヒートポンプ式給湯装置は、熱媒体通過管路がコイル形状を有しているため、管路内が高圧とされても、全体が変形し得るため、その分、本来有している部材強度以上の耐圧を発揮できる。即ち、同じ設計強度を有する直線状の部材と比較しても、耐圧に優れている。
【００１７】
本発明のヒートポンプ式給湯装置は、前記凝縮器は、管によって形成された湯水通過管路を有し、前記湯水通過管路は、熱媒体通過管路と平行に隣接して配列されたものであることが推奨される。（請求項５）
【００１８】
請求項６に記載の発明は、前記閉止弁は、熱媒体通過管路が形成するコイルの内側に位置するように設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載のヒートポンプ式給湯装置である。
【００１９】
本発明のヒートポンプ式給湯装置は、閉止弁が熱媒体通過管路のコイル形状の内側に位置するため、筐体の容積はコイル形状の熱媒体通過管路が収容できる程度の大きさに抑えることが可能である。即ち、筐体の大きさを閉止弁の大きさを加味した容積にする必要がないため、装置全体の省スペース化を図ることができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、前記閉止弁は、凝縮器の入口側と出口側に配されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯装置である。
【００２１】
本発明のヒートポンプ式給湯装置は、閉止弁を凝縮器の入口側と出口側に配した構成としたため、凝縮器の容量を最大限に活かして熱媒体を封止することが可能となり、より多くの液化した熱媒体を凝縮器内に貯留することができる。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、前記熱媒体通過管路は、断熱材により保温されていることを特徴とする請求項３乃至７のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯装置である。
【００２３】
本発明のヒートポンプ式給湯装置は、断熱材により熱媒体通過管路を保温しているため、熱効率を高く維持できる。また、断熱材により、熱媒体の熱は断熱材の外側に殆ど漏れないため、筐体内部の温度が熱媒体の熱により急激に上昇することを防止できる。これにより、閉止弁が加熱されることによる電気的不具合が生じることを阻止できる。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、閉止弁同士の間に封止された熱媒体を外部に排出可能な排出手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯装置である。
【００２５】
本発明のヒートポンプ式給湯装置は、閉止弁同士の間に封止された熱媒体を外部に排出可能な排出手段を備えているため、熱媒体を廃棄する場合などにおいては便利である。なお、排出手段には、例えば、筐体外側に凝縮器に導く窪みを設けたり、閉止弁に通電可能な通電線を設けて強制的に弁を開く等の手段が挙げられる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のヒートポンプ式給湯装置は、少なくとも２つの閉止弁を凝縮器に設けて、閉止弁間に熱媒体を封止可能とし、その凝縮器と閉止弁とを筐体に収容する構成としたため、熱媒体の漏洩の可能性を低減できる。また、筐体内部に閉止弁が設けられているため、凝縮器に貯留された熱媒体を廃棄する場合であっても、凝縮器に貯留された熱媒体を漏洩させることなく安全に回収することができる。これにより、可燃性冷媒を用いた場合であっても、高い安全性が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置を示す配管系統図である。
【図２】図１の実施形態で採用する凝縮器を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は、図２の凝縮器のＡ方向矢視図であり、（ｂ）は、図２の凝縮器を一部破断したＢ方向矢視図である。
【図４】図２の凝縮器を収容する筐体を示す斜視図である。
【図５】排出手段により熱媒体を排出させる段階を示す説明図で、（ａ）はネジ貫通前の状態、（ｂ）は熱媒体を排出した状態である。
【図６】ヒートポンプ部における熱媒封止動作の説明図で、（ａ）は通常運転状態、（ｂ）は出口側閉止弁閉止状態、（ｃ）は圧縮機運転停止状態である。
【図７】図１の実施形態のヒートポンプ式給湯装置の各部の動作を示すタイムチャートである。
【図８】図１の実施形態のヒートポンプ式給湯装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の別の実施形態のヒートポンプ式給湯装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００２９】
ヒートポンプ式給湯装置１は、図１に示すように、大きく分けてヒートポンプ部２と貯湯部３によって構成されている。
【００３０】
ヒートポンプ部２は、公知のヒートポンプと同様に、圧縮機５と凝縮器６と膨張弁（膨張手段）７と蒸発器８が配管を用いて環状の回路を構成したものであり、当該回路内に相変化する熱媒体が封入されている。熱媒体は、具体的には炭化水素系冷媒であり、圧力と温度に応じて、気相状態と液相状態に相変化するものである。また熱媒体は、可燃性である。
【００３１】
圧縮機５は、公知の密閉形圧縮機である。
【００３２】
凝縮器６は、図２のようなコイル状の熱媒体通過管路１０及び湯水通過管路４５を有するものである。即ち、凝縮器６は、水冷式の熱交換器であり、筐体１１の中にコイル状の熱媒通路（以下、コイル状熱媒通路と言う）１０及びコイル状の湯水通路（以下、コイル状湯水通路と言う）４５が設けられている。コイル状熱媒通路１０とコイル状湯水通路４５は、平行に隣接して配列されている。
【００３３】
コイル状熱媒通路（一次側流路）１０内には、熱媒体が流れ、コイル状湯水通路（二次側流路）４５内には、湯水が通過する。コイル状熱媒通路１０及びコイル状湯水通路４５は、相当の肉厚を持つ均質な銅管で構成されており、１６ＭＰａ以上の耐圧を持つ。即ち、コイル状熱媒通路１０は、圧縮機５による加圧に対して十分な安全率をもって耐え得る設計強度とされており、ヒートポンプ部２を構成する別の機器あるいはそれらを接続する配管と比較すると、耐圧に優れている。そのため、コイル状熱媒通路１０は、圧縮機５により管内が高圧にされても破損しにくい構成である。
【００３４】
さらに、コイル状熱媒通路（一次側流路）１０とコイル状湯水通路（二次側流路）４５は、コイル形状を有しているため、管内が高圧とされても、全体が変形して圧力を逃がすことができる。即ち、コイル状熱媒通路１０とコイル状湯水通路４５は、同じ設計強度を有する直線状の管路と比べても、耐圧に優れている。
【００３５】
また、コイル状熱媒通路１０とコイル状湯水通路４５には、図４に示すように、外周を覆うように断熱材４８が設けられている。これにより、コイル状熱媒通路１０を流れる熱媒体の熱が外部に漏洩しにくくなるため、熱媒体と湯水との熱効率の低下を防止できる。結果的に、前記断熱材４８により、筐体１１内部の温度が上昇することを防止できる。
【００３６】
また、コイル状熱媒通路１０の両端側には、閉止弁１４ａ及び閉止弁１４ｂが設けられている。具体的には、コイル状熱媒通路１０には、凝縮器６の入口側に入口側閉止弁１４ｂ、出口側に出口側閉止弁１４ａが配されており、当該閉止弁１４ａ，１４ｂが閉止されることで、コイル状熱媒通路１０内に液化された熱媒体を貯留できる封鎖領域９を形成可能なものである。なお、本実施形態では、閉止弁１４ａ，１４ｂに公知の電磁弁が採用されている。
【００３７】
より詳細に説明すると、コイル状熱媒通路１０は、図３（ａ）に示すように、凝縮器６の入口側と出口側に、管路がコイル形状の水平方向内側に屈曲した屈曲部１２を有しており、当該屈曲部１２に閉止弁１４ａ，１４ｂが配されている。これにより、屈曲部１２に対して隣接する管路が、閉止弁１４ａ，１４ｂを設置する障害となり得ないため、コイル状熱媒通路１０に閉止弁１４ａ，１４ｂを容易に取り付けることができる。また、屈曲部１２は、図３（ｂ）に示すように、コイル形状の垂直方向内側にさらに屈曲しているため、コイル状熱媒通路１０及びコイル状湯水通路４５が形成するコイル形状より外側に、閉止弁１４ａ，１４ｂが露出することがない。換言すると、コイル状熱媒通路１０とコイル状湯水通路４５と閉止弁１４ａ，１４ｂとが形成する大きさは、コイル状熱媒通路１０とコイル状湯水通路４５が形成する大きさに等しい。即ち、コイル状熱媒通路１０とコイル状湯水通路４５と閉止弁１４ａ，１４ｂが必要とする領域を最小限に抑えることが可能となる。なお、閉止弁１４ａ，１４ｂは、公知の電磁弁であり、電力供給がないと閉止状態であり、電力供給があると開状態となる電磁弁である。
【００３８】
筐体１１は、図４に示すように、一面が開放された筐体本体１１ａと、筐体本体１１ａの開放された一面を閉塞可能な蓋部１１ｂにより構成されている。即ち、筐体１１は、筐体本体１１ａと蓋部１１ｂとにより形成される閉塞した空間（収容空間１３）に、凝縮器６及び閉止弁１４ａ，１４ｂを収容するものである。即ち、前記したように、凝縮器６と閉止弁１４ａ，１４ｂが占める領域の大きさは、コイル状熱媒通路１０及びコイル状湯水通路４５が形成するコイル形状の大きさに等しいので、筐体１１の大きさはコイル状熱媒通路１０とコイル状湯水通路４５が収まる程度の大きさとすることができる。これにより、筐体１１の大きさがコンパクト化されるため、ヒートポンプ部２全体のコンパクト化を図ることができる。
【００３９】
なお、筐体本体１１ａと蓋部１１ｂは、特殊ネジ（永久締結要素）２９により接合されており、両者の分解が困難な構造とされている。また、筐体本体１１ａ及び蓋部１１ｂはそれぞれ、折り曲げ加工及び溶接により形成されており、いずれの面（仕切壁）も隣接する面（仕切壁）に対して永久締結されている。これにより、本実施形態に採用される筐体１１は、使用者が容易に分解できない。従って、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置１によれば、筐体１１内部に収容された凝縮器６に使用者が触れることは困難であるため、閉止弁１４ａ，１４ｂ間に封止された熱媒体が人為的要因（例えば、工具などで配管を破損させる行為）で漏洩することを防止できる。
【００４０】
また、筐体１１の蓋部１１ｂには、図４に示すように、収容空間１３側に凹んだ小さなほぼ円形状の凹部３９が設けられている。この凹部３９は、図５（ａ）に示すように、コイル状熱媒通路１０の垂直上方に位置しており、先端が尖形状のネジ４４等を貫通させてコイル状熱媒通路１０に導くものである。そして、図５（ｂ）に示すように、蓋部１１ｂを貫通させたネジ４４を、コイル状熱媒通路１０にさらに貫通させて、凝縮器６内に貯留された熱媒体を外部に排出させる。即ち、凹部３９及びネジ４４は、凝縮器６に貯留された熱媒体を排出する排出手段として機能する。これにより、貯留された熱媒体が不要となって廃棄する必要が生じた場合であっても、凝縮器６における特定の箇所から外部に容易に排出することができるため、安全性を確保した廃棄を行うことができる。
【００４１】
蒸発器８は、気液熱交換器であり、熱媒体が通過する熱媒体通過流路を持ち、その周囲に図示しないフィンがあり、送風機２４の送風を受けて熱交換する。
【００４２】
従って、ヒートポンプ部２は、前記したように、圧縮機５、凝縮器６、膨張弁７、蒸発器８が環状に配管結合されたものであり、圧縮機５を運転することにより、内部のガス状熱媒体が圧縮され、凝縮器６に入る。そして熱媒体は、凝縮器６で熱を奪われて液化する。液化した熱媒体は、膨張弁７から放出され、蒸発器８内で体積膨張して周囲から熱を奪う。そして熱媒体は、再び気化して圧縮機５に戻る。
【００４３】
次に貯湯部３について説明する。貯湯部３は、図１に示すように、貯留タンク２０と、貯湯ポンプ３２を有し、貯湯部３に高温の湯水を溜める回路を備えたものである。
貯留タンク２０は、内部に温度成層を形成するタンクであり、密閉タンクである。貯留タンク２０は、上部側に上部側入水口２２と上部側出水口２３を有し、下部側に下部側入水口２５、下部側出水口２６及び補助入水口２７が設けられている。
【００４４】
また貯留タンク２０には、高さを違えて複数の温度センサ３０が設けられている。温度センサ３０は、どの位置まで高温の湯が溜まったかを知るために設けられたものである。
【００４５】
本実施形態では、貯留タンク２０と凝縮器６のコイル状湯水通路４５及び貯湯ポンプ３２が環状に配管接続されて貯湯回路３３が構成されている。
即ち、貯留タンク２０の下部側出水口２６が貯湯ポンプ３２を経て凝縮器６のコイル状湯水通路（二次側流路）４５の入水側に接続され、凝縮器６のコイル状湯水通路４５の出水側は三方弁３５を経て貯留タンク２０の上部側入水口２２に接続されている。
【００４６】
コイル状湯水通路４５の入口近傍と出口近傍にはそれぞれ温度センサ１８，１９が設けられている。より具体的には、凝縮器６の二次側たるコイル状湯水通路４５の入口側に入口側温度センサ１８が設けられ、コイル状湯水通路４５の出口側に出口側温度センサ１９が設けられている。従って、湯水が凝縮器６内を通過する際には、コイル状湯水通路４５の入口側の温度と出口側の温度が、温度センサ１８，１９によって測定される。
【００４７】
また、前記した三方弁３５の残るポートは、貯留タンク２０の補助入水口２７に接続されている。
従って、三方弁３５を貯湯ポンプ３２と上部側入水口２２が連通する状態にして貯湯ポンプ３２を起動すると、貯留タンク２０の下部から湯水が排出されて凝縮器６のコイル状湯水通路４５を通過し、貯留タンク２０の上部側入水口２２から貯留タンク２０に戻る。
【００４８】
一方、三方弁３５を貯湯ポンプ３２と補助入水口２７が連通する状態にして貯湯ポンプ３２を起動すると、貯留タンク２０の下部から湯水が排出されて凝縮器６のコイル状湯水通路４５を通過し、貯留タンク２０の下部に設けられた補助入水口２７から貯留タンク２０に戻る。
【００４９】
また、貯留タンク２０の残る２つの開口たる、上部側出水口２３と下部側入水口２５は、外部配管に接続されている。
より具体的には、下部側入水口２５は、外部の上水源３６に接続されている。一方、上部側出水口２３は、給湯路３７を介して外部の給湯設備（例えば給湯栓３８）に接続されている。また上水源３６と給湯路３７との間にはバイパス水路４０が設けられ、バイパス水路４０には流量制御弁４１が設けられている。
【００５０】
従って、給湯栓３８を開くと、上水源３６の水圧によって、貯留タンク２０の下部側入水口２５から貯留タンク２０内に冷水が入り、貯留タンク２０の上部に設けられた上部側出水口２３から給湯路３７に湯水が押し出される。ここで後述するように、貯留タンク２０の上部側には、高温の湯が溜められているため、給湯栓３８を開くと、上水源３６の水圧によって、貯留タンク２０に溜められた高温の湯が給湯路３７に湯水が押し出されることとなる。そして、この湯水にバイパス水路４０を流れる冷水が混合され、温度調節されて給湯栓３８から給湯される。
【００５１】
次に本実施形態のヒートポンプ式給湯装置１の機能について説明する。
本実施形態のヒートポンプ式給湯装置１は、ヒートポンプ部２の凝縮器６で発生する熱を熱交換して湯を作り、この湯を貯留タンク２０に溜置き、必要に応じて給湯に供するものであり、運転モードとして貯留タンク２０に湯を溜める貯留モードを備えている。また湯水の貯留を停止する際には、熱媒体を凝縮器６内に封止して熱媒体を貯留する熱媒封止動作が実行される。
【００５２】
貯留モードにおいては、ヒートポンプ部２を運転すると共に、貯湯部３の貯湯ポンプ３２を起動する。また貯留モードにおいては、三方弁３５を貯湯ポンプ３２と上部側入水口２２が連通する状態にする。
【００５３】
ヒートポンプ部２の圧縮機５を起動すると、前記したように、内部のガス状熱媒体が圧縮され、当該熱媒体は凝縮器６の一次側流路たるコイル状熱媒通路１０に入る。ここで凝縮器６に入ったガス状熱媒体は、圧縮機５によって断熱圧縮されており、温度が上昇している。
【００５４】
一方、貯湯部３の貯湯ポンプ３２が起動されているため、凝縮器６のコイル状湯水通路４５には水流があり、ガス状熱媒体が発生する熱がコイル状湯水通路４５の水流に奪われて凝縮器６内の熱媒体が液化する。
【００５５】
また、凝縮器６のコイル状湯水通路４５を流れる水は、熱を受けて昇温する。そしてコイル状湯水通路４５を出た湯水は、三方弁３５を経て上部側入水口２２から貯留タンク２０に戻る。
【００５６】
即ち、貯留タンク２０の下部から冷水が取り出され、この冷水が凝縮器６の熱で昇温して貯留タンク２０の上部側から貯留タンク２０に導入される。その結果、貯留タンク２０の上部側に高温の湯が溜まり、下部側に冷水が残ることとなる。そして貯留モードを続けると、次第に貯留タンク２０内の高温の湯の割合が増大する。そして遂には、貯留タンク２０内に高温の湯で満たされることとなる。
【００５７】
次に、貯留を停止する際に実行される熱媒封止動作について図面を用いて説明する。
本実施形態では、日常的に運転モードにおいて湯水の貯留を停止する際には、熱媒封止動作が行われる。
即ち、図６（ａ）に示す状態から、所定の条件が揃って、圧縮機５を停止する際、図７のタイムチャート及び図８のフローチャートに示すように、圧縮機５の停止に先立って圧縮機５のモータ（図示しない）の回転速度を低速（運転周波数の変更）にして（図８のＳＴＥＰ２）、凝縮器６のコイル状熱媒通路１０の出口側に設けられた出口側閉止弁１４ａを閉止する（ＳＴＥＰ３）。
【００５８】
一方、貯湯部３側においては、貯湯ポンプ３２の運転を維持する（ＳＴＥＰ２）。ただし、三方弁３５を切り換え、貯湯ポンプ３２と上部側入水口２２が連通する状態から、貯湯ポンプ３２と補助入水口２７が連通する状態にする。
即ち、三方弁３５を切り換えた結果、貯留タンク２０の下部から湯水が排出されて凝縮器６のコイル状湯水通路（二次側流路）４５を通過し、貯留タンク２０の下部に設けられた補助入水口２７から貯留タンク２０に戻ることとなる。
【００５９】
圧縮機５の停止に先立って凝縮器６のコイル状熱媒通路（一次側流路）１０の出口側に設けられた出口側閉止弁１４ａを閉止した結果、凝縮器６内の圧力が一時的に上昇するが、前記したように、出口側閉止弁１４ａの閉止前に圧縮機５が低速にされ、さらに貯湯ポンプ３２の運転が維持され（ＳＴＥＰ２）、凝縮器６のコイル状湯水通路４５の通水が維持されるので、凝縮器６内の熱媒体は、凝縮器６で熱を奪われて液化する。ただし、前記したように凝縮器６の出口側に設けられた出口側閉止弁１４ａが閉止されている（ＳＴＥＰ３）ので、液化した熱媒体は出口を失い、凝縮器６内に溜まる。（図６（ｂ））
【００６０】
また、ＳＴＥＰ３では、送風機２４の運転が維持されるため、万一、熱媒体が外部に漏洩した場合であっても、漏洩したガス状熱媒体を拡散させることができる。即ち、送風機２４の運転を一時的に維持することで、漏洩箇所のガス濃度の上昇を抑えることができるため、万一、可燃性の熱媒体が漏洩した場合であっても、安全性を低下させない。
【００６１】
そして、圧縮機５から凝縮器６に送られてくるガス状熱媒体は、次々に液化され、凝縮器６内に溜まることとなる。一方、他の機器内の熱媒体は、圧縮機５及び凝縮器６に奪われ、他の部位は負圧状態となる。
【００６２】
こうして、ヒートポンプ部２の回路内の熱媒体の大半が、凝縮器６内に入り、凝縮器６内で液化された段階で、図６（ｃ）に示すように、凝縮器６の入口側閉止弁１４ｂを閉止する（ＳＴＥＰ５）。その結果、ヒートポンプ部２内の熱媒体の大半が、凝縮器６内の封鎖領域９で液化された状態で封止されて貯留される。
そしてその後に、圧縮機５を停止する。
【００６３】
即ち、本実施形態では、出口側閉止弁１４ａと入口側閉止弁１４ｂとの合計２つの閉止弁１４ａ，１４ｂを用いて１つの封鎖領域９を形成して、熱媒体を当該封鎖領域９にて封止している。また、封鎖領域９を含む凝縮器６及び閉止弁１４ａ，１４ｂは、筐体１１により収容されているため、万一、熱媒体が凝縮器６から漏洩することがあったとしても、筐体により熱媒体が一時的に滞留するため、熱媒体が外部に急速に漏洩することを防止できるため、外部において熱媒体の濃度が短時間に高くなることがない。即ち、万一、熱媒体が漏洩することがあっても、拡散して濃度が希釈し得るので、安全性を確保できる。
【００６４】
さらに、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置１では、不要となった貯留された熱媒体を、筐体１１ごと回収して廃棄することが可能である。具体的に説明すると、熱媒体は、閉止弁１４ａ，１４ｂ間に封止されており、凝縮器６と接続された筐体１１の外部に延びる配管を切り離しても凝縮器６内に貯留された熱媒体は外部に漏洩することがない。即ち、凝縮器６内に貯留された熱媒体は、筐体１１をヒートポンプ部２から切り離すことで、安全に回収される。
また、前記したように、回収された筐体１１には、凹部３９が設けられており、凹部３９からネジ４４をコイル状熱媒通路１０に貫通させて凝縮器６に貯留された熱媒体を外部に排出することができる。これにより、不要となった貯留された熱媒体を、凝縮器６の特定の箇所から排出できるため、安全性を確保して外部に廃棄することができる。従って、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置１によれば、熱媒体の漏洩の可能性を低減すると共に、可燃性の熱媒体を用いても廃棄時における高い安全性が確保できる。
【００６５】
ここで、凝縮器６の入口側閉止弁１４ｂを閉止するタイミング及び圧縮機５を停止するタイミングは、図７のタイムチャート及び図８のフローチャートに示すように、凝縮器６内の温度のバラツキを監視し（ＳＴＥＰ４）、このバラツキが一定の範囲になったならば入口側閉止弁１４ｂを閉止し（ＳＴＥＰ５）、その直後に圧縮機５を停止する。具体的には、コイル状湯水通路４５に配した入口側温度センサ１８及び出口側温度センサ１９により、湯水の温度のバラツキを監視しており、入口側温度センサ１８と出口側温度センサ１９との温度差が一定以下となることを条件に入口側閉止弁１４ｂを閉止すると共に圧縮機５を停止することとしている。
【００６６】
より詳細に説明すると、凝縮器６は、圧縮機５から、高温高圧の気体（熱媒体）が導入され、これを冷却して膨張弁７側に排出するものであるため、通常の運転時においては、熱媒体の導入部の温度が高く、排出側の温度が低い。
【００６７】
しかしながら、前記したように、凝縮器６の出口側を出口側閉止弁１４ａで封鎖し、ヒートポンプ部２内の熱媒体を次々に凝縮器６に送り込んで冷却していくと、液化して温度低下した熱媒体が蓄積されていくため、凝縮器６内における低温領域がしだいに増大していく。
【００６８】
そしてついには、凝縮器６内における略全ての熱媒体が液化するから、凝縮器６内の温度のバラツキが解消される。換言すると、凝縮器６内における略全ての熱媒体が液化することにより、凝縮器６の二次側を流れる湯水の入口側と出口側との温度のバラツキが解消される。従って、凝縮器６内の温度のバラツキが、熱媒体の凝縮器６内への回収率を知る指標となる。
【００６９】
そこで本実施形態では、凝縮器６のコイル状湯水通路４５の入口近傍と出口近傍の貯湯回路３３に温度センサ１８，１９を設け、凝縮器６内における入口側の温度と出口側の温度を温度センサ１８，１９によって監視している。そして２つの温度センサ１８，１９の検知温度を比較し、両者の差が僅少となったことを条件として、入口側閉止弁１４ｂを閉止し、その直後に圧縮機５を停止する。
【００７０】
具体的には、両者の温度差が摂氏５〜１度未満、好ましくは３〜１度未満となったところで入口側閉止弁１４ｂを閉止し、その直後に圧縮機５を停止する。本実施形態では、通常運転から圧縮機５が低速運転に制御され、圧縮機５が停止するまでに２〜５分程度の時間を要するとされている。
【００７１】
また、凝縮器６内の温度のバラツキに加えて、あるいは凝縮器６内の温度のバラツキの条件に変えて、出口側閉止弁１４ａを閉止した後の経過時間によって入口側閉止弁１４ｂを閉止し、圧縮機５を停止してもよい。例えば、図９のフローチャートに従うと、出口側閉止弁１４ａを閉止した後、２〜５分程度時間が経過したことを条件（図９のＳＴＥＰ４）として入口側閉止弁１４ｂを閉止し（ＳＴＥＰ５）、圧縮機５を停止してもよい。
上記した時間は、ヒートポンプ部２内の熱媒体の大半が凝縮器６内に入り、凝縮器６内で液化されるのに要する時間であり、ヒートポンプ部２内の熱媒体の量と圧縮機５の圧縮能力等によって決まる時間である。実際上は、実験によって定められる時間である。
【００７２】
上記実施形態では、凝縮器６内に貯留された熱媒体を、筐体１１に設けられた凹部３９に先端が尖形状のネジ４４などを貫通させてコイル状熱媒通路１０に誘導して、ネジ４４等をさらにコイル状熱媒通路１０に貫通させる排出手段を備えた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ヒートポンプ部２から筐体１１を切り離した後であっても、閉止弁１４ａあるいは閉止弁１４ｂに対して電力供給を可能な構成として、いずれかの閉止弁１４ａ，１４ｂに電力を供給して開状態とすることで外部に熱媒体を排出する構成であっても構わない。要するに、筐体１１を分解することなく、凝縮器６内に貯留された熱媒体を外部に排出できる排出手段であれば、いずれの手段であっても構わない。
【００７３】
上記実施形態では、筐体１１を構成する筐体本体１１ａと蓋部１１ｂとが特殊ネジ２９によって接合された構成を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、筐体本体１１ａと蓋部１１ｂを溶接により接合した構成であっても構わない。即ち、筐体１１を構成する隣接する面（仕切壁）同士が、溶接やリベット、折り曲げ加工などにより接合されて、容易に分解できない構成であれば構わない。換言すると、筐体１１は、筐体本体１１ａと蓋部１１ｂにより構成される必要はなく、板部材（仕切壁）同士を永久締結して、閉塞された収容空間１３が形成できればよい。
【００７４】
上記実施形態では、凝縮器６に２つの閉止弁１４ａ，１４ｂを設けた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、３つ以上の閉止弁を設けた構成であっても構わない。このような構成とすることで、いずれかの閉止弁に不具合が生じた場合であっても、他の閉止弁が代行可能であるため、閉止弁間に封止された熱媒体が漏洩する可能性をより低減させることができる。
【００７５】
上記実施形態では、出口側閉止弁１４ａ，入口側閉止弁１４ｂの双方に電磁弁を採用した構成を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、入口側閉止弁１４ｂに逆止弁を採用した構成であっても構わない。また、この場合であっても、前記したように、入口側閉止弁１４ｂに複数の逆止弁を採用することで、熱媒体を封止する信頼性がより向上される。
以下、例えば、出口側閉止弁１４ａに２つの電磁弁を採用し、入口側閉止弁１４ｂに２つの逆止弁を採用する場合の封止動作について説明する。
【００７６】
前記したように、封止動作を実行する場合、まず圧縮機５の回転数を低速にしてから、出口側閉止弁１４ａを閉止する。このとき、圧縮機５を基準として、下流側の閉止弁１４ａから順番に閉止するか、双方の閉止弁１４ａを同時に閉止する。そして、二次側流路の湯水の温度のバラツキが、一定以下となることを条件に圧縮機５が停止される。
ここで、前記したように、封止動作中、熱媒体が貯留される凝縮器６以外の部位は負圧状態となるため、圧縮機５の停止により、熱媒体が圧縮機５側（上流側）に逆流しようとする。
しかしながら、凝縮器６の入口側に設けた逆止弁により、熱媒体の逆流が防止される。そのため、電磁弁と逆止弁とを採用した場合であっても、上記実施形態と同じように熱媒体を封鎖領域９内に貯留することができるため、上記実施形態と同様の効果を得ることが出来る。
【符号の説明】
【００７７】
１    ヒートポンプ式給湯装置
２    ヒートポンプ部
５    圧縮機
６    凝縮器
７    膨張弁（膨張手段）
８    蒸発器
１０    コイル状熱媒通路（熱媒体通過管路）
１３    収容空間
１４ａ    出口側閉止弁（閉止弁）
１４ｂ    入口側閉止弁（閉止弁）
４５    コイル状湯水通路（湯水通過管路）
【図１】
2011052853.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2011052853.tif 000006
【図５】
2011052853.tif 000007
【図６】
2011052853.tif 000008
【図７】
2011052853.tif 000009
【図８】
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【図９】
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