(57)【要約】【課題】システムの複雑化やコストアップを回避しつつ、除霜運転時の熱損失低減（＝除霜効率の向上）を図る。【解決手段】ヒートポンプ式給湯機において、除霜運転を開始する前に、給湯用熱交換器２の温水流路２２内の水の温度を上昇させる。このようにすれば、圧縮機１から吐出された冷媒が給湯用熱交換器２の冷媒流路２１を流通する際の熱損失が低減される。したがって、圧縮機１から吐出された冷媒は大きく温度低下することなく空気熱交換器４まで到達し、空気熱交換器４の除霜の時間が短縮される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機（１）と、前記圧縮機（１）から吐出された冷媒と水との熱交換を行って水を加熱する給湯用熱交換器（２）と、前記給湯用熱交換器（２）にて加熱された水を蓄える貯湯タンク（６）と、前記給湯用熱交換器（２）を通過した冷媒と空気との熱交換を行う空気熱交換器（４）と、前記空気熱交換器（４）に付着した霜を冷媒の熱により溶かす除霜運転を行う制御手段（Ｅ）とを備えるヒートポンプ式給湯機において、
前記制御手段（Ｅ）は、前記除霜運転を開始する前に、前記給湯用熱交換器（２）内の水の温度を上昇させる除霜準備運転を行うことを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
【請求項２】
前記給湯用熱交換器（２）から流出した水を前記貯湯タンク（６）をバイパスして前記給湯用熱交換器（２）に戻すバイパス配管（１３０）および水循環ポンプ（８）を備え、前記制御手段（Ｅ）は、前記除霜準備運転の際、前記給湯用熱交換器（２）にて冷媒と熱交換した水を、前記バイパス配管（１３０）を介して前記給湯用熱交換器（２）に戻す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】
前記貯湯タンク（６）と前記給湯用熱交換器（２）との間で水を循環させる水循環ポンプ（８）を備え、前記制御手段（Ｅ）は、前記除霜準備運転の際、前記水循環ポンプ（８）を停止させた状態で、前記給湯用熱交換器（２）内に滞留した水と冷媒との熱交換を行わせ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４】
前記給湯用熱交換器（２）に流入する水の温度を検出する水温センサ（９１）を備え、前記制御手段（Ｅ）は、前記除霜準備運転時に前記水温センサ（９１）で検出した温度が所定温度に達したら前記除霜運転を開始することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つ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、ヒートポンプにて沸き上げた水を貯湯タンクに蓄えるようにしたヒートポンプ式給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒートポンプ式給湯機は、空気熱交換器の出口側冷媒温度が所定温度に低下した場合、除霜運転を実施して空気熱交換器の霜取りを実施するようになっている。除霜運転は、圧縮機から吐出された高温の冷媒を利用して空気熱交換器の霜を除去する動作であるが、圧縮機と空気熱交換器の間に給湯用熱交換器が存在するため、給湯用熱交換器内での熱損失による除霜効率の低下が課題であった。
【０００３】
そこで、圧縮機から吐出された冷媒を、除霜運転時には給湯用熱交換器をバイパスして空気熱交換器に流すバイパス方式（例えば、特許文献１参照）や、除霜運転時には水循環ポンプを停止させかつ膨張弁を通常運転に比べて開放側に設定することにより、圧縮機から空気熱交換器に至る間の熱損失を極力低減させる手法（例えば、特許文献２参照）等が考案されてきた。
【特許文献１】特開２００１−１０８２５６号公報
【特許文献２】特開２００１−８２８０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前者は給湯用熱交換器をバイパスさせるための機能部品（冷媒配管やバイパス弁）の追加によるシステムの複雑化やコストアップが課題である。また、後者は給湯用熱交換器内に滞留している低温水による損失が改善されていない課題があった。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、システムの複雑化やコストアップを回避しつつ、除霜運転時の熱損失低減（＝除霜効率の向上）を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ヒートポンプ式給湯機において、除霜運転を開始する前に、給湯用熱交換器（２）内の水の温度を上昇させる除霜準備運転を行うことを特徴とする。
【０００７】
このようにすれば、除霜運転開始時には給湯用熱交換器（２）内の水温が上昇しているため、圧縮機（１）から吐出された冷媒が給湯用熱交換器（２）を流通する際の熱損失が低減される。また、給湯用熱交換器（２）をバイパスさせるための機能部品が不要であり、システムの複雑化やコストアップを回避することができる。
【０００８】
この場合、給湯用熱交換器（２）から流出した水を貯湯タンク（６）をバイパスして給湯用熱交換器（２）に戻すバイパス配管（１３０）および水循環ポンプ（８）を備え、除霜準備運転の際、給湯用熱交換器（２）にて冷媒と熱交換した水を、バイパス配管（１３０）を介して給湯用熱交換器（２）に戻すことができる。
【０００９】
このようにすれば、貯湯タンク（６）をバイパスさせない場合よりも、給湯用熱交換器（２）内の水温を速やかに上昇させることができる。
【００１０】
また、貯湯タンク（６）と給湯用熱交換器（２）との間で水を循環させる水循環ポンプ（８）を備え、除霜準備運転の際、水循環ポンプ（８）を停止させた状態で、給湯用熱交換器（２）内に滞留した水と冷媒との熱交換を行わせることができる。
【００１１】
このようにすれば、水を循環させる場合よりも、給湯用熱交換器（２）内の水温を速やかに上昇させることができる。  
【００１２】
また、給湯用熱交換器（２）に流入する水の温度が所定温度に達したら除霜運転を開始することができる。
【００１３】
このようにすれば、除霜運転開始時には給湯用熱交換器（２）内の水温が確実に上昇したことが確認でき、熱交換器以外の配管中の水を不必要に加熱するロスを低減できるため、圧縮機（１）から吐出された冷媒が給湯用熱交換器（２）を流通する際の熱損失が確実に低減される。
【００１４】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の一実施形態について説明する。図１は本実施形態に係るヒートポンプ式給湯機の全体構成を示す図である。
【００１６】
ヒートポンプ式給湯機は、ヒートポンプＨ、温水回路Ｗ、および制御装置Ｅ等から構成される。
【００１７】
ヒートポンプＨは、圧縮機１、給湯用熱交換器２の冷媒流路２１、膨張弁３、空気熱交換器４、およびアキュームレータ５を冷媒配管１００で環状に接続して構成されるとともに、空気熱交換器４に外気を送風する室外ファン４１を備えている。
【００１８】
圧縮機１は、電動機（図示せず）によって駆動され、アキュームレータ５から吸引した気相冷媒を圧縮して吐出する。給湯用熱交換器２は、冷媒流路２１を流れる圧縮機１からの吐出冷媒と、温水流路２２を流れる水との間で熱交換する。これにより、給湯用熱交換器２の温水流路２２内を流れる水が加熱されることになる。なお、給湯用熱交換器２は、冷媒の流れ方向と液体の流れ方向とが対向するように構成されている
膨張弁３は、給湯用熱交換器２の冷媒流路２１から流出した冷媒を減圧・膨張させるもので、電動機（図示せず）によって弁体が駆動されてその弁開度が制御される。空気熱交換器４は、膨張弁３を通過した冷媒を、室外ファン４１により送風される外気と熱交換させて蒸発させる。アキュームレータ５は、空気熱交換器４を通過した冷媒を、気相冷媒と液冷媒とに分離する。
【００１９】
温水回路Ｗは、給湯用熱交換器２にて加熱された水（温水）を蓄える貯湯タンク６と、給湯用熱交換器２の温水流路２２とを備えている。貯湯タンク６の下部に設けられた温水出口６１と温水流路２２が第１温水配管１１０にて接続され、貯湯タンク６の上部に設けられた温水入口６２と温水流路２２が第２温水配管１２０にて接続されている。
【００２０】
第１温水配管１１０と第２温水配管１２０がバイパス配管１３０にて接続されている。第１温水配管１１０とバイパス配管１３０の接続部には、流路を切り替える電動式のバイパス弁７が配置されている。第１温水配管１１０における温水流路２２とバイパス弁７との間に、電動機（図示せず）によって駆動されて水の流れを発生させる水循環ポンプ８が配置されている。
【００２１】
バイパス弁７の第１切替位置では、水循環ポンプ８の作動に伴って、貯湯タンク６と温水流路２２との間で水が循環する。より詳細には、貯湯タンク６内の水は、温水出口６１から第１温水配管１１０を介して温水流路２２に流入し、温水流路２２を通過した後に第２温水配管１２０を介して温水入口６２から貯湯タンク６内に戻される。
【００２２】
バイパス弁７の第２切替位置では、水循環ポンプ８の作動に伴って、温水流路２２から流出した水は、第２温水配管１２０を介してバイパス配管１３０に流入し、さらに第１温水配管１１０を介して温水流路２２に戻される。換言すると、温水流路２２から流出した水は、貯湯タンク６をバイパスして温水流路２２に戻される。
【００２３】
制御手段としての制御装置Ｅは、マイクロコンピュータ、メモリ（記憶手段）、カウンタ、および周辺回路から構成されている。制御装置Ｅには、温水流路２２の入口側の水温を検出する水温センサ９１の出力信号や、空気熱交換器４の出口側の冷媒温度を検出する冷媒温センサ９２の出力信号等が入力され、制御装置Ｅは、それらの出力信号等に基づいて、圧縮機１、膨張弁３、室外ファン４１、バイパス弁７、および水循環ポンプ８等を制御する。
【００２４】
次に、本実施形態の給湯機の作動について説明する。図２は本実施形態の給湯機の作動例を示すタイムチャートである。
【００２５】
図２に示すように、沸き上げ運転時には、圧縮機１、室外ファン４１、および水循環ポンプ８を作動させる。また、バイパス弁７は第１切替位置に制御され、貯湯タンク６と温水流路２２との間で水が循環する。なお、沸き上げ運転は、周知のものであり、詳細な説明は省略する。
【００２６】
沸き上げ運転を実行しているときに、冷媒温センサ９２で検出した空気熱交換器４の出口側冷媒温度が第１所定温度（例えば−５℃）まで低下すると、沸き上げ運転から除霜準備運転に切り替えられる。
【００２７】
この除霜準備運転では、圧縮機１および水循環ポンプ８を作動させ、室外ファン４１を停止させる。因みに、圧縮機１の回転数を沸き上げ運転時よりも高くして冷媒流量を増加させている。
【００２８】
また、バイパス弁７は第２切替位置に制御され、給湯用熱交換器２で冷媒と熱交換して昇温された温水は、温水流路２２から流出して、第２温水配管１２０、バイパス配管１３０、さらに第１温水配管１１０を介して温水流路２２に戻される。これにより、温水流路２２内の全ての水を高温にする。このように、貯湯タンク６をバイパスして水を循環させることにより、貯湯タンク６をバイパスさせない場合よりも、温水流路２２内の水温を速やかに上昇させることができる。
【００２９】
そして、水温センサ９１で検出した温水流路２２の入口側の水温が第２所定温度に達すると、除霜準備運転から除霜運転に切り替えられる。
【００３０】
この除霜運転では、圧縮機１の回転数を除霜準備運転時よりも高くして冷媒流量をさらに増加させる。また、水循環ポンプ８および室外ファン４１は停止させる。これにより、空気熱交換器４に付着した霜が冷媒の熱により溶かされる。
【００３１】
ここで、除霜運転開始時には、除霜準備運転によって温水流路２２内の水温が高められているため、圧縮機１から吐出された冷媒が給湯用熱交換器２の冷媒流路２１を流通する際の熱損失が低減される。したがって、圧縮機１から吐出された冷媒は大きく温度低下することなく空気熱交換器４まで到達し、空気熱交換器４の除霜の時間が短縮される。
【００３２】
（他の実施形態）
上記実施形態では、除霜準備運転の際、水循環ポンプ８を作動させて水を循環させたが、除霜準備運転の際、水循環ポンプ８を停止させた状態で、温水流路２２内に滞留した水と冷媒との熱交換を行うようにしてもよい。
【００３３】
また、除霜準備運転時に沸き上げたお湯をバイパス配管１３０を介して再度温水流路２２に導入する際、除霜準備運転開始直前に温水流路２２の出口近くにあった水が、丁度バイパス配管１３０を含む回路を一周して再度温水流路２２内に導入されたタイミングで水循環ポンプ８を停止させることにより、温水流路２２内の水温を上昇させるための運転実施時間を短縮することができる。このタイミングの検知には、水温センサ９１で検出した温水流路２２の入口側の水温を利用する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係るヒートポンプ式給湯機の全体構成を示す図である。
【図２】図１の給湯機の作動例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
１…圧縮機、２…給湯用熱交換器、４…空気熱交換器、６…貯湯タンク、
Ｅ…制御装置（制御手段）。
【図１】
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【図２】
2008121923.tif 000004