(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、温水を加熱するための水熱交換器、電動弁及び空気熱交換器を順に接続した冷媒回路と、前記水熱交換器、タンク及び前記タンクからの温水を前記水熱交換器へ供給するポンプを接続した沸上回路とを備えたヒートポンプ式給湯機であって、
デフロスト運転の開始判定が、前記ポンプにおける流量が所定のポンプ流量以下で、且つ、出湯温度と目標出湯温度との温度差が所定の出湯温度差以上である状態が、所定のポンプ判定時間だけ継続した場合に行われることを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
【請求項２】
デフロスト運転の開始判定が、前記電動弁の開度が所定の電動弁開度以下で、且つ、前記圧縮機の吐出温度と目標出湯温度に対応した目標吐出温度との温度差が所定の吐出温度差以上である状態が、所定の電動弁判定時間だけ継続した場合に行われ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機。
【請求項３】
圧縮機、温水を加熱するための水熱交換器、電動弁及び空気熱交換器を順に接続した冷媒回路と、前記水熱交換器、タンク及び前記タンクからの温水を前記水熱交換器へ供給するポンプを接続した沸上回路とを備えたヒートポンプ式給湯機であって、
デフロスト運転の開始判定が、前記電動弁の開度が所定の電動弁開度以下で、且つ、前記圧縮機の吐出温度と目標出湯温度に対応した目標吐出温度との温度差が所定の吐出温度差以上である状態が、所定の電動弁判定時間だけ継続した場合に行われることを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
【請求項４】
圧縮機、温水を加熱するための水熱交換器、電動弁及び空気熱交換器を順に接続した冷媒回路と、前記水熱交換器、タンク及び前記タンクからの温水を前記水熱交換器へ供給するポンプを接続した沸上回路とを備えたヒートポンプ式給湯機であって、
デフロスト運転の開始判定が、前記ポンプにおける流量が所定のポンプ流量以下で、且つ、出湯温度と目標出湯温度との温度差が所定の出湯温度差以上である状態が、所定のポンプ判定時間だけ継続するとともに、前記電動弁の開度が所定の電動弁開度以下で、且つ、前記圧縮機の吐出温度と目標出湯温度に対応した目標吐出温度との温度差が所定の吐出温度差以上である状態が、所定の電動弁判定時間だけ継続した場合に行われることを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
【請求項５】
前記デフロスト運転の開始判定が、起動された後で一度もデフロスト運転が行われてない場合に行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯機。
【請求項６】
前記デフロスト運転の開始判定が、外気温度が所定の温度以下で起動された場合に行われることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯機。
【請求項７】
前記デフロスト運転の開始判定が、前記空気熱交換器の温度が所定の熱交換器温度以下で、且つ、起動後において所定の運転時間が継続された場合に行われることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デフロスト運転を行うヒートポンプ式給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプ式給湯機は、タンクから取り出した低温水を、水熱交換器において冷媒との熱交換により加熱して、タンクに戻す装置であって、水熱交換器と、圧縮機と、減圧手段である電動弁と、蒸発器である空気熱交換器とを含む冷媒回路を有する。
【０００３】
気温が低い場合、沸上運転時に空気熱交換器に着霜が発生して、空気熱交換器の能力が低下する場合がある。そのため、従来から、空気熱交換器の着霜を除去するために、ヒートポンプ式給湯機はデフロスト運転（除霜運転）を行えるように構成されている。
【０００４】
例えば、空気熱交換器の温度が所定の温度以下となったときに、デフロスト運転を開始するヒートポンプ式給湯機がある。
また、例えば、起動後から沸上能力が連続的に低下した場合に、デフロスト運転を開始するヒートポンプ式給湯機がある（例えば特許文献１参照）。ここでの沸上能力とは、水熱交換器に流入する温水の温度（入水温度）と流出する温水の温度（出湯温度）との温度差と、タンク内の温水を水熱交換器に供給するためのポンプ出力（すなわち水熱交換器を通過する温水流量）との積に基づいて算出される値である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２２２３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、空気熱交換器の温度が所定の温度以下となった場合に、デフロスト運転を開始するヒートポンプ給湯器では、誤検知を避けるため、所定の温度は低く設定されている。そのため、起動時に空気熱交換器に着雪が生じていても、その温度が所定の温度より高い場合がある。この場合、デフロスト運転が行われず、出湯温度が目標出湯温度に到達しない運転が長時間行われてしまう。
また、例えば吹雪などの要因で沸上運転の起動前に空気熱交換器に着雪が生じている場合には、沸上能力は起動時に既に低く、起動後から沸上能力が低下しないため、沸上能力が連続的に低下した場合にデフロスト運転を開始するヒートポンプ給湯機では、デフロスト運転が行われない場合がある。その結果、空気熱交換器に着雪が生じたまま、出湯温度が目標出湯温度に到達しない運転が長時間行われてしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、沸上能力が低いままで出湯温度が目標出湯温度に到達しない運転が長時間行われるのを防止できるヒートポンプ式給湯機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】
【０００８】
上記課題を解決するために、第１の発明に係るヒートポンプ式給湯機は、圧縮機、温水を加熱するための水熱交換器、電動弁及び空気熱交換器を順に接続した冷媒回路と、前記水熱交換器、タンク及び前記タンクからの温水を前記水熱交換器へ供給するポンプを順に接続した沸上回路とを備えたヒートポンプ式給湯機であって、デフロスト運転の開始判定が、前記ポンプにおける流量が所定のポンプ流量以下で、且つ、出湯温度と目標出湯温度との温度差が所定の出湯温度差以上である状態が、所定のポンプ判定時間だけ継続した場合に行われることを特徴とする。
【０００９】
このヒートポンプ式給湯機では、ポンプ流量を小さくして出湯温度を上げる制御をしているにも関わらず、出湯温度が目標出湯温度よりも所定温度以上低い場合に、デフロスト運転を開始する。したがって、起動前に空気熱交換器に着霜または着雪が生じて、起動時の沸上能力が低い場合に、デフロスト運転を開始できるため、沸上能力が低いままで出湯温度が目標出湯温度に到達しない運転が長時間継続されるのを防止できる。
なお、「出湯温度と目標出湯温度との温度差」とは、目標出湯温度から出湯温度を差し引くことで得られる値であって、出湯温度が目標出湯温度よりも低い場合、正の値となる。
【００１０】
第２の発明に係るヒートポンプ式給湯機は、第１の発明において、デフロスト運転の開始判定が、前記電動弁の開度が所定の電動弁開度以下で、且つ、前記圧縮機の吐出温度と目標出湯温度に対応した目標吐出温度との温度差が所定の吐出温度差以上である状態が、所定の電動弁判定時間だけ継続した場合に行われることを特徴とする。
【００１１】
このヒートポンプ式給湯機では、ポンプ流量が所定のポンプ流量より大きい場合であっても、電動弁開度が小さく吐出温度が低い場合に、デフロスト運転が開始される。したがって、判定に電動弁開度と吐出温度を用いない場合に比べて、着雪または着霜が生じている場合に、より確実にデフロスト運転を開始できる。
なお、「吐出温度と目標吐出温度との温度差」とは、目標吐出温度から吐出温度を差し引くことで得られる値であって、吐出温度が目標吐出温度よりも低い場合、正の値となる。
【００１２】
第３の発明に係るヒートポンプ式給湯機は、圧縮機、温水を加熱するための水熱交換器、電動弁及び空気熱交換器を順に接続した冷媒回路と、前記水熱交換器、タンク及び前記タンクからの温水を前記水熱交換器へ供給するポンプを順に接続した沸上回路とを備えたヒートポンプ式給湯機であって、デフロスト運転の開始判定が、前記電動弁の開度が所定の電動弁開度以下で、且つ、前記圧縮機の吐出温度と目標出湯温度に対応した目標吐出温度との温度差が所定の吐出温度差以上である状態が、所定の電動弁判定時間だけ継続した場合に行われることを特徴とする。
【００１３】
このヒートポンプ式給湯機では、電動弁開度を小さくして圧縮機の吐出温度を上げる制御をしているにも関わらず、吐出温度が目標吐出温度よりも所定温度以上低い場合に、デフロスト運転を開始する。したがって、起動前に空気熱交換器に着霜または着雪が生じて、起動時の沸上能力が低い場合に、デフロスト運転を開始できるため、沸上能力が低いままで出湯温度および吐出温度が目標温度に到達しない運転が長時間継続されるのを防止できる。
【００１４】
第４の発明に係るヒートポンプ式給湯機は、圧縮機、温水を加熱するための水熱交換器、電動弁及び空気熱交換器を順に接続した冷媒回路と、前記水熱交換器、タンク及び前記タンクからの温水を前記水熱交換器へ供給するポンプを順に接続した沸上回路とを備えたヒートポンプ式給湯機であって、デフロスト運転の開始判定が、前記ポンプにおける流量が所定のポンプ流量以下で、且つ、出湯温度と目標出湯温度との温度差が所定の出湯温度差以上である状態が、所定のポンプ判定時間だけ継続するとともに、前記電動弁の開度が所定の電動弁開度以下で、且つ、前記圧縮機の吐出温度と目標出湯温度に対応した目標吐出温度との温度差が所定の吐出温度差以上である状態が、所定の電動弁判定時間だけ継続した場合に行われることを特徴とする。
【００１５】
このヒートポンプ式給湯機では、ポンプ流量と電動弁開度を小さくして出湯温度と吐出温度を上げる制御をしているにも関わらず、出湯温度と吐出温度がそれぞれの目標温度よりも所定温度以上低い場合に、デフロスト運転を開始する。したがって、起動前に空気熱交換器に着霜または着雪が生じて、起動時の沸上能力が低い場合に、デフロスト運転を開始できるため、沸上能力が低いままで出湯温度および吐出温度が目標温度に到達しない運転が長時間継続されるのを防止できる。
また、判定にポンプ流量と出湯温度を用いない場合、または、電動弁開度と吐出温度を用いない場合に比べて、誤判定を防止できる。なお、本明細書での誤判定とは、着雪または着霜がほとんど生じておらずデフロスト運転が不要なときにデフロスト運転を開始すると判定することである。
【００１６】
第５の発明に係るヒートポンプ式給湯機は、第１〜第４の発明のいずれかにおいて、前記デフロスト運転の開始判定が、起動された後で一度もデフロスト運転が行われてない場合に行われることを特徴とする。
【００１７】
このヒートポンプ式給湯機では、起動前に空気熱交換器に着霜または着雪が生じていても、起動後にデフロスト運転が１回でも行われた場合には、着霜または着雪は除去されるため、デフロスト運転後に前記開始判定を行う必要がない。したがって、起動された後でデフロスト運転が行われてない場合にのみ前記開始判定を行うことにより、不要な判断を無くすと共に、誤判定を防止できる。
【００１８】
第６の発明に係るヒートポンプ式給湯機は、第１〜第５の発明のいずれかにおいて、前記デフロスト運転の開始判定が、外気温度が所定の温度以下で起動された場合に行われることを特徴とする。
【００１９】
このヒートポンプ式給湯機では、起動時の外気温度が高い場合は、起動時に空気熱交換器に着霜または着雪が生じていないため、前記開始判定を行う必要がない。したがって、着雪のおそれのある所定の温度以下の場合にのみ前記開始判定を行うことにより、不要な判断を無くすと共に、誤判定を防止できる。
【００２０】
第７の発明に係るヒートポンプ式給湯機は、第１〜第６の発明のいずれかにおいて、前記デフロスト運転の開始判定が、前記空気熱交換器の温度が所定の熱交換器温度以下で、且つ、起動後において所定の運転時間が継続された場合に行われることを特徴とする。
【００２１】
このヒートポンプ式給湯機では、空気熱交換器の温度が高い場合は、空気熱交換器に着霜または着雪が生じていないため、空気熱交換器の温度が所定温度以下の場合にのみ前記開始判定を行うことにより、不要な判断を無くすと共に、誤判定を防止できる。
また、起動時に空気熱交換器に着霜または着雪が生じていなくても、起動直後は、空気熱交換器の温度、出湯温度および吐出温度が低い場合がある。したがって、起動後、所定の運転時間が経過して、空気熱交換器の温度、出湯温度および吐出温度が安定してから前記開始判定をすることにより、誤判定を防止できる。
【発明の効果】
【００２２】
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００２３】
第１の発明では、ポンプ流量を小さくして出湯温度を上げる制御をしているにも関わらず、出湯温度が目標出湯温度よりも所定温度以上低い場合に、デフロスト運転を開始する。したがって、起動前に空気熱交換器に着霜または着雪が生じて、起動時の沸上能力が低い場合に、デフロスト運転を開始できるため、沸上能力が低いままで出湯温度が目標出湯温度に到達しない運転が長時間継続されるのを防止できる。
【００２４】
第２の発明では、ポンプ流量が所定のポンプ流量より大きい場合であっても、電動弁開度が小さく吐出温度が低い場合に、デフロスト運転が開始される。したがって、判定に電動弁開度と吐出温度を用いない場合に比べて、着雪または着霜が生じている場合に、より確実にデフロスト運転を開始できる。
【００２５】
第３の発明では、電動弁開度を小さくして圧縮機の吐出温度を上げる制御をしているにも関わらず、吐出温度が目標吐出温度よりも所定温度以上低い場合に、デフロスト運転を開始する。したがって、起動前に空気熱交換器に着霜または着雪が生じて、起動時の沸上能力が低い場合に、デフロスト運転を開始できるため、沸上能力が低いままで出湯温度および吐出温度が目標温度に到達しない運転が長時間継続されるのを防止できる。
【００２６】
第４の発明では、ポンプ流量と電動弁開度を小さくして出湯温度と吐出温度を上げる制御をしているにも関わらず、出湯温度と吐出温度がそれぞれの目標温度よりも所定温度以上低い場合に、デフロスト運転を開始する。したがって、起動前に空気熱交換器に着霜または着雪が生じて、起動時の沸上能力が低い場合に、デフロスト運転を開始できるため、沸上能力が低いままで出湯温度および吐出温度が目標温度に到達しない運転が長時間継続されるのを防止できる。
また、判定にポンプ流量と出湯温度を用いない場合、または、電動弁開度と吐出温度を用いない場合に比べて、誤判定を防止できる。なお、誤判定とは、着雪または着霜が生じていない場合にデフロスト運転を開始すると判定することである。
【００２７】
第５の発明では、起動前に空気熱交換器に着霜または着雪が生じていても、起動後にデフロスト運転が１回でも行われた場合には、着霜または着雪は除去されるため、デフロスト運転後に前記開始判定を行う必要がない。したがって、起動された後でデフロスト運転が行われてない場合にのみ前記開始判定を行うことにより、不要な判断を無くすと共に、誤判定を防止できる。
【００２８】
第６の発明では、起動時の外気温度が高い場合は、起動時に空気熱交換器に着霜または着雪が生じていないため、前記開始判定を行う必要がない。したがって、着雪のおそれのある所定の温度以下の場合にのみ前記開始判定を行うことにより、不要な判断を無くすと共に、誤判定を防止できる。
【００２９】
第７の発明では、空気熱交換器の温度が高い場合は、空気熱交換器に着霜または着雪が生じていないため、空気熱交換器の温度が所定温度以下の場合にのみ前記開始判定を行うことにより、不要な判断を無くすと共に、誤判定を防止できる。
また、起動時に空気熱交換器に着霜または着雪が生じていなくても、起動直後は、空気熱交換器の温度、出湯温度および吐出温度が低い場合がある。したがって、起動後、所定の運転時間が経過して、空気熱交換器の温度、出湯温度および吐出温度が安定してから前記開始判定をすることにより、誤判定を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るヒートポンプ式給湯機の配管系統図である。
【図２】空気熱交温度および起動後の経過時間とデフロスト運転の開始判定条件との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の第１実施形態の第１判定条件のフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態の第１判定条件のフローチャートである。
【図５】本発明の第３実施形態の第１判定条件のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１の実施の形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態のヒートポンプ式給湯機１は、給湯端末に温水を供給するための装置であって、給湯端末に供給される温水を貯留するタンク３１を有する給湯ユニット３と、タンク３１内の温水を加熱するためのヒートポンプユニット２とを備えている。このヒートポンプ式給湯機１は、タンク３１に貯留される温水を加熱する沸上運転を行うと共に、ヒートポンプユニット２の空気熱交換器１４に付着した霜または雪を除去するために、沸上運転の途中で沸上運転を一時的に停止してデフロスト運転を行う。
【００３２】
［ヒートポンプユニット２の構成］
ヒートポンプユニット２は、冷媒（例えばＣＯ２）が循環する冷媒回路４を有している。冷媒回路４は、圧縮機１１と、温水を加熱するための水熱交換器１２と、電動弁１３と、空気熱交換器１４と、これらを順に接続する配管とを備えている。冷媒回路４は、水熱交換器１２から出る高温高圧の冷媒と、空気熱交換器１４から出る冷温低圧の冷媒との間で熱交換を行うための液ガス熱交換器１６を備えている。
【００３３】
この冷媒回路４においては、圧縮機１１で圧縮された冷媒は、水熱交換器１２に供給されて水熱交換器１２において温水との熱交換により冷却された後、液ガス熱交換器１６でさらに冷却される。その後、冷媒は電動弁１３において減圧された後、空気熱交換器１４において外気との熱交換により加熱されて、圧縮機１１に戻る。
【００３４】
空気熱交換器１４には、空気熱交換器１４の能力を調整するためのファン１５が付設されている。また、電動弁１３は開度が変更可能である。電動弁１３の開度を小さくすることで、圧縮機１１から吐出される冷媒の温度（吐出温度）が上昇する。開度を大きくした場合は、その逆となる。
【００３５】
また、ヒートポンプユニット２は、空気熱交換器１４の温度（空気熱交温度）を検知するための熱交サーミスタ２１と、圧縮機１１から吐出された冷媒の温度（吐出温度）を検知するための吐出サーミスタ２２と、外気温度を検知するための外気サーミスタ２３とを有する。
【００３６】
［給湯ユニット３の構成］
給湯ユニット３は、タンク３１を介して接続された沸上回路５と給湯回路６を有する。タンク３１は、その上部に給湯出口３１ａと上部戻し口３１ｂを有しており、下部に給水口３１ｃと取出口３１ｄと下部戻し口３１ｅを有する。
【００３７】
沸上回路５は、水熱交換器１２と、タンク３１と、ポンプ３２と、これらを順に接続する配管とを有する。この沸上回路５においては、ポンプ３２の駆動によって、タンク３１内の温水が取出口３１ｄから取り出されて、水熱交換器１２に供給されて水熱交換器１２において加熱された後、上部戻し口３１ｂまたは下部戻し口３１ｅからタンク３１内に戻される。
【００３８】
また、沸上回路５は、タンク３１の上部戻し口３１ｂと下部戻し口３１ｅのいずれかを水熱交換器１２と連通させるための三方弁３３を有している。三方弁３３は、水熱交換器１２で加熱された温水の温度（出湯温度）に応じて切り換えられる。出湯温度が低い場合（例えば沸上運転の起動直後）には、三方弁３３は、水熱交換器１２で加熱された温水が下部戻し口３１ｅからタンク３１内に流入するように切り換えられ、出湯温度が目標出湯温度に近付くと、水熱交換器１２で加熱された温水が上部戻し口３１ｂからタンク３１内に流入するように切り換えられる。
【００３９】
また、ポンプ３２は回転数が変更可能であり、ポンプ３２の回転数を下げることで、タンク３１に戻される温水の流量が低減すると共に、その温度が上昇する。ポンプ３２の回転数を上げた場合は、その逆となる。
【００４０】
また、沸上回路５は、水熱交換器１２に流入する温水の温度（入水温度）を検知する入水サーミスタ４１と、水熱交換器１２で加熱された温水の温度（出湯温度）を検知する出湯サーミスタ４２とを有する。
【００４１】
給湯回路６は、タンク３１の給湯出口３１ａから出湯された温水と給水源から供給された水とを混合弁３４において混合して給湯端末に供給するように構成されている。また、給湯回路６は、給湯出口３１ａから温水が出湯される際、同時に、給水源からの水が給水口３１ｃからタンク３１内に供給されるように構成されている。そのため、タンク３１内の温水がすべて加熱されて高温となっている場合を除けば、タンク３１内の温水の温度は、上部が高温、下部が低温となっている。
【００４２】
また、タンク３１の外側面には、複数のタンクサーミスタ４３が、上下方向に並んで取り付けられている。タンクサーミスタ４３は、タンク３１内の温水の温度を検知するためのものである。タンクサーミスタ４３により検知された温度は、タンク３１内に高温の温水がどれだけ残っているかを検知（残湯量検知）するために用いられる。
【００４３】
［制御部の構成］
次に、ヒートポンプ式給湯機１を制御する制御部について説明する。
制御部は、冷媒回路４の圧縮機１１、電動弁１３、ファン１５、沸上回路５のポンプ３２、三方弁３３を制御して、沸上運転およびデフロスト運転を制御する。また、制御部は、給湯端末から温水が出湯される場合には、設定された温度の温水が給湯端末に供給されるように混合弁３４を制御する。
【００４４】
制御部は、タンク３１の残湯量などに基づいて沸上運転を開始するか否か判定する。また、制御部は、リモコン等で設定された給湯温度および使用予定湯量などに基づいて目標出湯温度を設定すると共に、この目標出湯温度に基づいて目標吐出温度を設定する。沸上運転を開始する場合には、制御部は、冷媒回路４の圧縮機１１とファン１５、および沸上回路５のポンプ３２を駆動する。沸上運転時には、制御部は、出湯サーミスタ４２によって検知される出湯温度と吐出サーミスタ２２によって検知される吐出温度がそれぞれ目標出湯温度と目標吐出温度に近づくように、圧縮機１１の運転周波数、電動弁１３の開度、ポンプ３２の回転数、およびファン１５の回転数を制御する。また、沸上運転時、制御部は、出湯温度に基づいて三方弁３３を切り換える。
【００４５】
制御部は、沸上運転中に、複数の判定条件（本実施形態では３つの条件）を用いて、デフロスト運転を開始するか否かを判定し、複数の判定条件のいずれかでデフロスト運転を開始すると判定した場合に、デフロスト運転を開始する。
【００４６】
図２は、判定条件と、空気熱交温度および起動後の経過時間との関係を示すグラフである。図２示すように、第１判定条件では、沸上運転起動時からの経過時間ｔがｔ１≦ｔ＜ｔ２（例えばｔ１＝２８分、ｔ２＝９０分）で、空気熱交温度ＴがＴ１＜Ｔ≦Ｔ２（例えばＴ１＝−２７℃、Ｔ２＝−１１℃）であって、且つ、外気温度、ポンプ３２の流量、および出湯温度が所定の条件を満たす場合に、デフロスト運転を開始すると判定する。第１判定条件の詳細については後述する。なお、温度Ｔ２は、固定値であっても、外気温度から所定値を引いた値であってもよい。
【００４７】
第２判定条件では、沸上運転起動時または前回のデフロスト運転終了時からの経過時間ｔがｔ１≦ｔ＜ｔ２で、空気熱交温度ＴがＴ≦Ｔ１の場合に、デフロスト運転を開始すると判定する。第３判定条件では、沸上運転起動時または前回のデフロスト運転終了時からの経過時間ｔがｔ≧ｔ２以上で、空気熱交温度ＴがＴ≦Ｔ２の場合に、デフロスト運転を開始すると判定する。第２判定条件と第３判定条件によって、沸上運転中に空気熱交換器１４に発生した着霜を除去することができる。
【００４８】
以下、第１判定条件について図３のフローチャートを用いて説明する。
制御部は、沸上運転を起動すると（ステップＳ１）、外気サーミスタ２３によって検知される起動時の外気温度が所定の温度Ａ以下であるか否か判断する（ステップＳ２）。温度Ａは、着雪のおそれのある温度であって、例えば０℃±２〜３℃である。外気温度が温度Ａよりも高い場合には（ステップＳ２：ＮＯ）、デフロスト運転を開始しないと判定する（ステップＳ３）。一方、外気温度が温度Ａ以下の場合には（ステップＳ２：ＹＥＳ）、起動してからの経過時間ｔが時間ｔ１以上であるか判断する（ステップＳ４）。
【００４９】
起動してからの経過時間ｔが時間ｔ１未満の場合には（ステップＳ４：ＮＯ）、経過時間ｔがｔ１に到達するまでこのステップＳ４を繰り返し、起動してからの経過時間ｔが時間ｔに達すると（ステップＳ４：ＹＥＳ）、起動後にデフロスト運転が行われたかどうかを判断する（ステップＳ５）。
【００５０】
起動後にデフロスト運転が行われた場合には（ステップＳ５：ＮＯ）、デフロスト運転を開始しないと判定する（ステップＳ３）。一方、起動後にデフロスト運転が行われていない場合には（ステップＳ５：ＹＥＳ）、起動してからの経過時間ｔが時間ｔ２を超えていないかどうか判断する（ステップＳ６）。
【００５１】
起動してからの経過時間ｔが時間ｔ２を超えている場合には（ステップＳ６：ＮＯ）、デフロスト運転を開始しないと判定する（ステップＳ３）。一方、起動してからの経過時間ｔが時間ｔ２を超えている場合には（ステップＳ６：ＹＥＳ）、熱交サーミスタ２１によって検知される空気熱交温度ＴがＴ１＜Ｔ≦Ｔ２であるか否か判断する（ステップＳ７）。
【００５２】
空気熱交温度Ｔが、Ｔ１以下またはＴ２より高い場合には（ステップＳ７：ＮＯ）、デフロスト運転を開始しないと判定する（ステップＳ３）。一方、空気熱交温度ＴがＴ１＜Ｔ≦Ｔ２の場合には（ステップＳ７：ＹＥＳ）、ポンプ３２の流量が所定の流量Ｆ以下であるか否か判断する（ステップＳ８）。なお、流量Ｆは、ポンプ３２の最小流量またはそれに近い値である。ポンプ３２の流量が流量Ｆ以下であるか否かの判断は、ポンプ３２の回転数が、流量Ｆに対応する回転数以下であるか否か判断することで行っても良い。
【００５３】
ポンプ３２の流量が流量Ｆよりも多い場合には（ステップＳ８：ＮＯ）、ステップＳ５に戻る。一方、ポンプ３２の流量が流量Ｆ以下の場合には（ステップＳ８：ＹＥＳ）、出湯サーミスタ４２によって検知される出湯温度と目標出湯温度との温度差が所定の温度差ΔＴｗ以上であるか否か判断する（ステップＳ９）。なお、温度差ΔＴｗは正の値である。また、出湯温度と目標出湯温度との温度差とは、目標出湯温度から出湯温度を差し引いた値である。
【００５４】
出湯温度と目標出湯温度との温度差がΔＴｗよりも小さい場合には（ステップＳ９：ＮＯ）、ステップＳ５に戻る。一方、出湯温度と目標出湯温度との温度差がΔＴｗ以上の場合には（ステップＳ９：ＹＥＳ）、ポンプ３２の流量が流量Ｆ以下で、且つ、出湯温度と目標出湯温度との温度差がΔＴｗ以上である状態が、所定の時間ｔａ（例えば３〜１５分）継続するか否か判断する（ステップＳ１０）。
【００５５】
ポンプ３２の流量が流量Ｆ以下で、且つ、出湯温度と目標出湯温度との温度差がΔＴｗ以上である状態の継続時間がｔａに満たなかった場合には（ステップＳ１０：ＮＯ）、ステップＳ５に戻り、継続時間がｔａに達した場合には（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、デフロスト運転を開始すると判定する（ステップＳ１１）。
【００５６】
複数の判定条件のいずれかでデフロスト運転を開始すると判定して、デフロスト運転を開始する場合には、制御部は、ポンプ３２を停止させて沸上回路５における温水の循環を停止すると共に、電動弁１３を全開にして空気熱交換器１４に高温の冷媒を供給する。また、制御部は、デフロスト運転時にはファン１５を停止させると共に、圧縮機１１の運転周波数を低周波数とする。デフロスト運転を行って、空気熱交温度が所定の温度まで上昇すると、制御部は、デフロスト運転を終了して沸上運転を再開する。
【００５７】
［第１実施形態のヒートポンプ式給湯機の特徴］
本実施形態のヒートポンプ式給湯機１には、以下のような特徴がある。
【００５８】
このヒートポンプ式給湯機１では、ポンプ流量を小さくして出湯温度を上げる制御をしているにも関わらず、出湯温度が目標出湯温度よりもΔＴｗ以上低い場合に、第１判定条件によってデフロスト運転を開始する。したがって、起動前に空気熱交換器１４に着霜または着雪が生じて、起動時の沸上能力が低い場合に、デフロスト運転を開始できるため、沸上能力が低いままで出湯温度が目標出湯温度に到達しない運転が長時間継続されるのを防止できる。
【００５９】
起動前に空気熱交換器１４に着霜または着雪が生じていても、起動後にデフロスト運転が１回でも行われた場合には、着霜または着雪は除去される。第１判定条件のステップＳ６〜Ｓ１０は、起動時に空気熱交換器１４に着霜または着雪が生じているか否かを判断するためのものであるため、デフロスト運転後はステップＳ６〜Ｓ１０による判断を行う必要がない。したがって、起動された後でデフロスト運転が行われてない場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）にのみ、ステップＳ６〜Ｓ１０の判断を行うことにより、不要な判断を無くすと共に、誤判定を防止できる。なお、誤判定とは、空気熱交換器１４に着霜または着雪がほとんど生じておらずデフロスト運転が不要なときにデフロスト運転を開始開始すると判定することである。
【００６０】
起動時の外気温度が高い場合は、起動時に空気熱交換器１４に着霜または着雪が生じていないため、第１判定条件のステップＳ４〜Ｓ１０の判断を行う必要がない。したがって、外気温度が着雪のおそれのある温度Ａ以下の場合にのみステップＳ４〜Ｓ１０の判断を行うことにより、不要な判断を無くすと共に、誤判定を防止できる。
【００６１】
空気熱交温度Ｔが高い場合は、空気熱交換器１４に着霜または着雪が生じていないため、空気熱交温度が温度Ｔ２以下の場合にのみステップＳ８〜Ｓ１０の判断を行うことにより、不要な判断を無くすと共に、誤判定を防止できる。
【００６２】
また、起動時に空気熱交換器１４に着霜または着雪が生じていなくても、起動直後は、空気熱交温度、出湯温度および吐出温度が低い場合がある。したがって、起動後、所定時間ｔ１が経過して、空気熱交温度Ｔ、出湯温度および吐出温度が安定してからステップＳ４〜Ｓ１０の判断を行うことにより、誤判定を防止できる。
【００６３】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。但し、上記第１実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を用いて適宜その説明を省略する。
本実施形態のヒートポンプ式給湯機は、第１判定条件の一部が第１実施形態と異なっており、その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００６４】
本実施形態の第１判定条件は、沸上運転起動時からの経過時間ｔがｔ１≦ｔ＜ｔ２で、空気熱交温度ＴがＴ１＜Ｔ≦Ｔ２であって、且つ、外気温度、電動弁１３の流量、および吐出温度が所定の条件を満たす場合に、デフロスト運転を開始すると判定する。
【００６５】
以下、第１判定条件について図４のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ２１からステップＳ２７は、第１実施形態の第１判定条件のステップＳ１からステップＳ７と同じである。空気熱交温度ＴがＴ１＜Ｔ≦Ｔ２の場合には（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、電動弁１３の開度が所定の開度Ｄ以下であるか否か判断する（ステップＳ２８）。なお、開度Ｄは、電動弁１３の最小の開度またはそれに近い値である。電動弁開度が開度Ｄ以下であるか否かの判断は、電動弁１３における流量が、開度Ｄに対応する流量以下であるか否か判断することで行っても良い。
【００６６】
電動弁１３の開度が開度Ｄよりも大きい場合には（ステップＳ２８：ＮＯ）、ステップＳ２５に戻る。一方、電動弁１３の開度が開度Ｄ以下の場合には（ステップＳ２８：ＹＥＳ）、吐出サーミスタ２２によって検知される吐出温度と目標吐出温度との温度差が所定の温度差ΔＴｒ以上であるか否か判断する（ステップＳ２９）。なお、温度差ΔＴｒは正の値である、また、吐出温度と目標吐出温度との温度差との温度差とは、目標吐出温度から吐出温度を差し引いた値である。
【００６７】
吐出温度と目標吐出温度との温度差がΔＴｒよりも小さい場合には（ステップＳ２９：ＮＯ）、ステップＳ２５に戻る。一方、吐出温度と目標吐出温度との温度差がΔＴｒ以上の場合には（ステップＳ２９：ＹＥＳ）、電動弁１３の開度が開度Ｄ以下で、且つ、吐出温度と目標吐出温度との温度差がΔＴｒ以上である状態が、所定時間ｔｂ（例えば３〜１５分）継続するか否か判断する（ステップＳ３０）。
【００６８】
電動弁１３の開度が開度Ｄ以下で、且つ、吐出温度と目標吐出温度との温度差がΔＴｒ以上である状態の継続時間がｔｂに満たなかった場合には（ステップＳ３０：ＮＯ）、ステップＳ２５に戻り、継続時間が時間ｔｂに達した場合には（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、デフロスト運転を開始すると判定する（ステップＳ３１）。
【００６９】
デフロスト運転の制御は、第１実施形態と同様である。
【００７０】
［第２実施形態のヒートポンプ式給湯機の特徴］
本実施形態のヒートポンプ式給湯機には、第１実施形態と異なる特徴として、以下のような特徴がある。
【００７１】
このヒートポンプ式給湯機では、電動弁１３の開度を小さくして吐出温度を上げる制御をしているにも関わらず、吐出温度が目標吐出温度よりも温度ΔＴｒ以上低い場合に、第１判定条件によってデフロスト運転を開始する。したがって、起動前に空気熱交換器１４に着霜または着雪が生じて、起動時の沸上能力が低い場合に、デフロスト運転を開始できるため、沸上能力が低いままで吐出温度および出湯温度が目標温度に到達しない運転が長時間継続されるのを防止できる。
【００７２】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。但し、上記第１実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を用いて適宜その説明を省略する。
本実施形態のヒートポンプ式給湯機は、第１判定条件の一部が第１実施形態と異なっており、その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００７３】
本実施形態の第１判定条件は、沸上運転起動時からの経過時間ｔがｔ１≦ｔ＜ｔ２で、空気熱交温度ＴがＴ１＜Ｔ≦Ｔ２であって、且つ、外気温度、ポンプ３２の流量、電動弁１３の流量、出湯温度および吐出温度が所定の条件を満たす場合に、デフロスト運転を開始すると判定する。
【００７４】
以下、第１判定条件について図５のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ４１からステップＳ４７は、第１実施形態の第１判定条件のステップＳ１からステップＳ７と同じである。空気熱交温度ＴがＴ１＜Ｔ≦Ｔ２の場合には（ステップＳ４７：ＹＥＳ）、ポンプ３２の流量が流量Ｆ以下であるか否か判断すると共に（ステップＳ４８）、電動弁１３の開度が開度Ｄ以下であるか否か判断する（ステップＳ５３）。
【００７５】
ポンプ３２の流量が流量Ｆよりも多い場合には（ステップＳ４８：ＮＯ）、ステップＳ４５に戻り、ポンプ３２の流量が流量Ｆ以下の場合には（ステップＳ４８：ＹＥＳ）、出湯温度と目標出湯温度との温度差がΔＴｗ以上であるか否か判断する（ステップＳ４９）。出湯温度と目標出湯温度との温度差がΔＴｗよりも小さい場合には（ステップＳ４９：ＮＯ）、ステップＳ４５に戻る。一方、温度差がΔＴｗ以上の場合には（ステップＳ４９：ＹＥＳ）、ポンプ３２の流量が流量Ｆ以下で、且つ、出湯温度と目標出湯温度との温度差がΔＴｗ以上である状態が、時間ｔａ継続するか否か判断する（ステップＳ５０）。
【００７６】
ポンプ３２の流量が流量Ｆ以下で、且つ、出湯温度と目標出湯温度との温度差がΔＴｗ以上である状態の継続時間が、時間ｔａに満たなかった場合には（ステップＳ５０：ＮＯ）、ステップＳ４５に戻り、継続時間が時間ｔａに達した場合には（ステップＳ５０：ＹＥＳ）、第１着雪判定を行う（ステップＳ５１）。
【００７７】
また、電動弁１３の開度が開度Ｄよりも大きい場合には（ステップＳ５３：ＮＯ）、ステップＳ４５に戻り、電動弁１３の開度が開度Ｄ以下の場合には（ステップＳ５３：ＹＥＳ）、吐出温度と目標吐出温度との温度差がΔＴｒ以上であるか否か判断する（ステップＳ５４）。吐出温度と目標吐出温度との温度差がΔＴｒよりも小さい場合には（ステップＳ５４：ＮＯ）、ステップＳ４５に戻り、吐出温度と目標吐出温度との温度差がΔＴｒ以上の場合には（ステップＳ５４：ＹＥＳ）、電動弁１３の開度が開度Ｄ以下で、且つ、吐出温度と目標吐出温度との温度差がΔＴｒ以上である状態が、時間ｔｂ継続するか否か判断する（ステップＳ５５）。
【００７８】
電動弁１３の開度が開度Ｄ以下で、且つ、吐出温度と目標吐出温度との温度差がΔＴｒ以上である状態の継続時間が、時間ｔｂに満たなかった場合には（ステップＳ５５：ＮＯ）、ステップＳ４５に戻り、継続時間が時間ｔｂに達した場合には（ステップＳ５５：ＹＥＳ）、第２着雪判定を行う（ステップＳ５６）。
【００７９】
そして、第１着雪判定と第２着雪判定の両方が行われた場合に（ステップＳ５２：ＹＥＳ、ステップＳ５７：ＹＥＳ）、デフロスト運転を開始すると判定する（ステップＳ５８）。第２着雪判定がなされず、第１着雪判定のみがなされた場合には（ステップＳ５２：ＮＯ）、ステップＳ５０に戻り、第１着雪判定がなされず、第２着雪判定のみがなされた場合には（ステップＳ５７：ＮＯ）、ステップＳ５５に戻る。
【００８０】
デフロスト運転の制御は、第１実施形態と同様である。
【００８１】
［第３実施形態のヒートポンプ式給湯機の特徴］
本実施形態のヒートポンプ式給湯機には、第１実施形態と異なる特徴として、以下のような特徴がある。
【００８２】
このヒートポンプ式給湯機では、ポンプ流量と電動弁開度を小さくして出湯温度と吐出温度を上げる制御をしているにも関わらず、出湯温度が目標出湯温度よりも温度ΔＴｗ以上低く、且つ、吐出温度が目標吐出温度よりも温度ΔＴｒ以上低い場合に、第１判定条件によってデフロスト運転を開始する。したがって、起動前に空気熱交換器１４に着霜または着雪が生じて、起動時の沸上能力が低い場合に、デフロスト運転を開始できるため、沸上能力が低いままで出湯温度および吐出温度が目標温度に到達しない運転が長時間継続されるのを防止できる。
【００８３】
また、第１判定条件に、ポンプ流量と出湯温度を用いない場合、または、電動弁開度と吐出温度を用いない場合に比べて、誤判定を防止できる。
【００８４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成は、上記実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００８５】
デフロスト運転の判定条件として、第１実施形態の第１判定条件と、第２実施形態の第１判定条件の両方を使用し、複数の判定条件のいずれかでフロスト運転開始判定がなされた場合に、デフロスト運転を開始してもよい。この構成によると、第１〜第３実施形態に比べて、着雪または着霜が生じている場合に、より確実にデフロスト運転を開始できる。
【００８６】
上記第１〜第３実施形態では、電動弁１３を全開にすることで空気熱交換器１４に高温の冷媒を供給してデフロスト運転を行っているが、デフロスト運転の方法はこれに限定されない。例えば、圧縮機１１の下流側の配管と、空気熱交換器１４の上流側の配管とを接続するバイパス配管を設けると共に、このバイパス配管に開閉弁を介設して、デフロスト運転を行う場合に、開閉弁を開弁して、圧縮機１１から吐出された高温の冷媒を水熱交換器１２を通さずに、空気熱交換器１４に供給してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明を利用すれば、ヒートポンプ式給湯機において、沸上能力が低いままで出湯温度が目標出湯温度に到達しない運転が長時間行われるのを防止できる。
【符号の説明】
【００８８】
１  ヒートポンプ式給湯機
２  ヒートポンプユニット
３  給湯ユニット
４  冷媒回路
５  沸上回路
６  給湯回路
１１  圧縮機
１２  水熱交換器
１３  電動弁
１４  空気熱交換器
１５  ファン
３１  タンク
３２  ポンプ
【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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