(57)【要約】   【課題】  除霜運転が行われても、所定時間内での沸き上げ完了を可能にして、経済的にも有利な沸き上げが行えるヒートポンプ給湯装置を提供することを目的とする。  【解決手段】  圧縮機１１、水冷媒熱交換器１２、膨張弁１３、空気熱交換器１４を冷媒配管で接続したヒートポンプサイクル１０と、前記ヒートポンプサイクル１０で加熱された液体を貯留する貯湯タンク１５を備えたヒートポンプ給湯装置において、前記空気熱交換器１４の着霜状態を検出する温度センサ１６Ｄ又は温度センサ１６Ｅと、外部熱源からの熱供給により前記空気熱交換器の除霜を行う加熱手段１８を設け、前記温度センサ１６Ｄ又は温度センサ１６Ｅが着霜状態を検出すると、前記加熱手段１８を作動して除霜運転を行うと同時に、前記圧縮機１１の回転数を低下させて、ヒートポンプサイクル１０の沸き上げ能力を低下させ、沸き上げ動作を止めずに前記除霜運転を行うようにした。  【選択図】  図1
2008057910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、水冷媒熱交換器、膨張弁、空気熱交換器を冷媒配管で接続したヒートポンプサイクルと、前記ヒートポンプサイクルで加熱された液体を貯留する貯湯タンクを備えたヒートポンプ給湯装置において、前記空気熱交換器の着霜状態を検出する着霜状態検知手段と、外部熱源からの熱供給により前記空気熱交換器の除霜を行う加熱手段を設け、前記着霜状態検知手段が着霜状態を検出すると、前記加熱手段を作動して除霜運転を行うと同時に、前記圧縮機の回転数を低下させて、ヒートポンプサイクルの沸き上げ能力を低下させ、沸き上げ動作を止めずに前記除霜運転を行うようにしたことを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
【請求項２】
前記加熱手段は、空気熱交換器の着霜量の多い風上側に配設したことを特徴とする請求項1記載のヒートポンプ給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯タンクを備えたヒートポンプ給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、該外気温度が低下して空気熱交換器が霜付きを起したときには、空気熱交換器に吸熱仕事をさせないよう様に通常のヒートポンプサイクルを止めて、ヒートポンプサイクル上のホットガスを空気熱交換器に流して除霜運転を行うのが一般的である(例えば、特許文献1参照)。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３００５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、上記従来の構成では、低外気温時における除霜時間をなくす、あるいは極端に短くすることはできない。よって、除霜運転による沸き上げ動作の停止は避けらない。このため、所定時間内で沸き上げ完了に至らないことがある。この場合は、電力契約上の予定していた時間帯以外の電力を使用しなければならず、電気料金の割引が適用されない時間帯での電力使用で電気料金がアップするという問題が生ずる。
【０００５】
本発明のヒートポンプ給湯装置は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、除霜運転が行われても、所定時間内での沸き上げ完了を可能にして、経済的にも有利な沸き上げが行えるヒートポンプ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】
【０００６】
本発明のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機、水冷媒熱交換器、膨張弁、空気熱交換器を冷媒配管で接続したヒートポンプサイクルと、前記ヒートポンプサイクルで加熱された液体を貯留する貯湯タンクを備えたヒートポンプ給湯装置において、前記空気熱交換器の着霜状態を検出する着霜検出手段と、外部熱源からの熱供給により前記空気熱交換器の除霜を行う加熱手段を設け、前記着霜状態検出手段が着霜状態を検出すると、前記加熱手段を作動して除霜運転を行うと同時に、前記圧縮機の回転数を低下させて、ヒートポンプサイクルの沸き上げ能力を低下させ、沸き上げ動作を止めずに前記除霜運転を行うようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のヒートポンプ給湯装置は、低外気温時において、除霜運転が行われても、沸き上げ動作を止めないで、除霜することができるため、低外気温時に複数回入る除霜に対しての沸き上げロス時間をなくすることができる。また、沸き上げ動作を止めないため、沸き上げ開始時間をその分遅らせことができる。しかも、低外気温時に、所定時間内に沸き上げを完了させることが可能となるため、従来の電気料金の割引が適用されない時間帯での電力使用により電気料金がアップするという問題を解消でき、経済的にも有利な沸き上げが行えるという効果が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【０００９】
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置の回路構成図、図２は実施の形態１における空気熱交換器１４の構成図である。
【００１０】
まず、本実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置の冷媒回路について説明する。
【００１１】
ヒートポンプサイクル１０は、圧縮機１１、水冷媒熱交換器１２、膨張弁１３、空気熱交換器１４の順に配管接続して構成されている。また、ヒートポンプサイクル１０は、圧縮機１１の吐出冷媒温度を検出する温度センサ１６Ａと圧縮機１１の吸入冷媒温度を検出する温度センサ１６Ｃ、空気熱交換器１４の除霜温度を検出する温度センサ１６Ｄ、空気熱交換器１４の入口冷媒温度を検出するための温度センサ１６Ｂ、空気熱交換器１４への吸入空気温度を検出する温度センサ１６Ｅを備えている。また、ヒートポンプサイクル１０に対応する空気熱交換器１４に送風するための送風ファン２１を設けている。また、除霜用の加熱手段として、外部熱源によって熱の供給を行う電熱ヒータ１８が空気熱交換器１４の風上側に位置して設けられている。
【００１２】
本実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置は、二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側では臨界圧を超える状態で運転することが好ましい。
【００１３】
次に、本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置の貯湯回路について説明する。
【００１４】
貯湯タンク１５の底部は循環ポンプ１９を介して水冷媒熱交換器１２の水用配管の流入側と接続されている。また、貯湯タンク１５の上部は水冷媒熱交換器１２の水用配管の流出側と接続されている。また、この給湯回路の前記水冷媒熱交換器１２の流入側には、入水温度と検出するための入水温度センサ１７Ａを備えており、また、前記水冷媒熱交換器１２の流出側には、熱交換後の水の温度を検出するための出湯温度センサ１７Ｂを備えている。
【００１５】
制御手段２０は、出湯温度の指示や、沸き上げ温度及び沸き上げ開始などの指示に基づいてヒートポンプサイクル１０を制御する。制御手段２０には、各温度センサの検出値が入力されると共に、圧縮機１１、膨張弁１３、送風ファンの制御に関しては、制御手段２０から出力された結果により制御される。
【００１６】
次に、本実施の形態１によるヒートポンプ給湯装置の動作について説明する。
【００１７】
通常の運転の場合、圧縮機１１で圧縮仕事された冷媒を水冷媒熱交換器１２で放熱し、膨張弁１３で減圧された後、空気熱交換器１４にて吸熱し、ガス状態にて圧縮機１１に吸入される。沸き上げする際は、貯湯タンク１５下部より循環ポンプ１９によって排出された水が水冷媒熱交換器１２で冷媒側と熱交換をして熱を受け取る。これにより沸き上がった湯が貯湯タンク１５上部に貯留される。このサイクルにおいて、水冷媒熱交換器１２にて放熱、空気熱交換器１４にて吸熱を行っている。空気熱交換器１４にて吸熱した際、空気中の水分も吸熱され、水滴・霜となり、空気熱交換器１４に付着する。
【００１８】
制御手段２０は、温度センサ１６Ｄによる除霜温度の検出、もしくは温度センサ１６Ｅによる空気熱交換器１４への吸込空気温度の検出が一定温度以下を検出した場合に除霜モードに入る。一定の条件成立後、制御手段２０の指令により空気熱交換器１４の除霜動作に移行する。制御手段２０は、除霜モードでは、圧縮機１１の回転数を低下させ、又空気熱交換器１４後方の送風ファン２１の回転数を低下させることにより、湿度を含んだ外気からの空気熱交換器１４への吸熱量を減少させる。この吸熱量不足分を外部熱源によって熱の供給を行う電熱ヒータ１８に通電することにより、水冷媒熱交換器１２の放熱と空気熱交換器１４の吸熱のバランスを良好に保つようにし、ヒートポンプサイクル１０自体を成り立たせる。これにより、沸き上げ量は多少減少するが、沸き上げ動作の停止には至らないので、電力料金が割引される深夜時間帯において、所定時間内での沸き上げが可能となる。
【００１９】
なお、上記実施の形態１においては、外部熱源による加熱手段の例として電熱ヒータ１８を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、空気熱交換器１４に温水パイプを配設して、この温水パイプに貯湯タンク１５内の湯を導いたり、あるいは圧力逃し弁からの膨張水を導いくようにしてもよい。
【００２０】
以上のように、本発明にかかるヒートポンプ給湯装置は、低外気温時において、除霜運転が行われても、沸き上げ動作を止めないで、除霜することができるため、低外気温時に複数回入る除霜に対しての沸き上げロス時間をなくすることができる。また、沸き上げ動作を止めないため、沸き上げ開始時間をその分遅らせこともできる。しかも、所定時間内に沸き上げを完了させることが可能となるため、従来の電気料金の割引が適用されない時間帯での電力使用により電気料金がアップするという問題を解消でき、経済的にも有利な沸き上げが行えるという効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１を示すヒートポンプ給湯装置の回路構成図である。
【図２】本発明の実施の形態1における空気熱交換器の構成図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０    ヒートポンプサイクル
１１    圧縮機
１２    水冷媒熱交換器
１３    膨張弁
１４    空気熱交換器
１５    貯湯タンク
１６Ａ  温度センサ
１６Ｂ  温度センサ
１６Ｃ  温度センサ
１６Ｄ  温度センサ
１７Ａ  温度センサ
１７Ｂ  温度センサ
１８    電熱ヒータ（加熱手段）
１９    循環ポンプ
２０    制御手段
２１    送風ファン
【図１】
2008057910.tif 000003
【図２】
2008057910.tif 000004