(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、水熱交換器、室外熱交換器を有するヒートポンプ式冷凍サイクルを備え、貯湯タンクの水をポンプにより水熱交換器に通して循環させることにより貯湯タンクに湯を貯える給湯機であって、
前記ポンプを運転しながら、前記圧縮機の吐出冷媒を前記室外熱交換器に流し、その室外熱交換器を経た冷媒を前記水熱交換器に通して前記圧縮機に戻す温水利用除霜運転の制御手段と、
前記ポンプを停止した状態で、前記圧縮機の吐出冷媒を前記室外熱交換器に流し、その室外熱交換器を経た冷媒をそのまま前記圧縮機に戻すクイック除霜運転の制御手段と、
前記ポンプを運転しながら、前記圧縮機の吐出冷媒を前記室外熱交換器に流し、その室外熱交換器を経た冷媒を前記水熱交換器に通して前記圧縮機に戻すとともに、前記室外熱交換器を経た冷媒の一部をそのまま前記圧縮機に戻す温水利用兼クイック除霜運転の制御手段と、
前記水熱交換器に流入する水の温度を検知する温度センサと、
前記温度センサの検知温度に応じて、前記温水利用除霜運転、前記クイック除霜運転、および前記温水利用兼クイック除霜運転を選択的に実行する温度制御用の制御手段と、
を備え、
前記温度制御用の制御手段は、前記温度センサの検知温度Ｔｗｉが設定値Ｔｗｉ２以上の状態にあれば、前記温水利用除霜運転を実行し、前記温度センサの検知温度Ｔｗｉが設定値Ｔｗｉ１（＜Ｔｗｉ２）未満の状態にあれば、前記クイック除霜運転を実行し、前記温度センサの検知温度Ｔｗｉが設定値Ｔｗｉ１以上、設定値Ｔｗｉ２未満の状態にあれば、前記温水利用兼クイック除霜運転を実行することを特徴とする給湯機。
【請求項２】
前記ポンプを運転しながら、前記圧縮機の吐出冷媒を前記水熱交換器に流し、その水熱交換器を経た冷媒を前記室外熱交換器に通して前記圧縮機に戻す給湯運転の制御手段、
をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、貯湯タンクの水をヒートポンプ式冷凍サイクルの水熱交換器に通して循環させることにより貯湯タンクに湯を貯える給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】  圧縮機、水熱交換器、室外熱交換器を有するヒートポンプ式冷凍サイクルを備え、貯湯タンクの水をポンプにより水熱交換器に通して循環させることにより貯湯タンクに湯を貯える給湯機がある。【０００３】  この給湯機では、蒸発器として機能する室外熱交換器の表面に徐々に霜が付着するため、定期的あるいは必要に応じて、室外熱交換器に対する除霜運転が行われる。【０００４】  除霜の方法として、ヒートポンプ式冷凍サイクルの冷媒の流れを反転し、圧縮機から吐出される高温冷媒をそのまま室外熱交換器に供給するいわゆる逆サイクル除霜が知られている。【０００５】  また、逆サイクル除霜を行いながら、貯湯タンクの湯を水熱交換器に流し、湯の熱を冷媒に与えて除霜に利用する方法もある（例えば、特開２００４−１８３９０８号公報）。この場合、逆サイクル除霜だけを行う場合に比べ、除霜にかかる時間を短縮することができる。
【発明の開示】
【０００６】  上記のように、逆サイクル除霜を行いながら、貯湯タンクの湯の熱を除霜に利用する方法では、除霜に要する時間を短縮できるという利点がある反面、水熱交換器に低温の水が流れた場合に、水熱交換器が凍結してしまうことがある。
【０００７】  この発明の一態様の給湯機の目的は、室外熱交換器の除霜に要する時間を短縮しながら、水熱交換器の凍結を未然に防止できることである。
【０００８】
この発明の一態様の給湯機は、圧縮機、水熱交換器、室外熱交換器を有するヒートポンプ式冷凍サイクルを備え、貯湯タンクの水をポンプにより水熱交換器に通して循環させることにより貯湯タンクに湯を貯えるものであって、
前記ポンプを運転しながら、前記圧縮機の吐出冷媒を前記室外熱交換器に流し、その室外熱交換器を経た冷媒を前記水熱交換器に通して前記圧縮機に戻す温水利用除霜運転の制御手段と、
前記ポンプを運転しながら、前記圧縮機の吐出冷媒を前記室外熱交換器に流し、その室外熱交換器を経た冷媒を前記水熱交換器に通して前記圧縮機に戻すとともに、前記室外熱交換器を経た冷媒の一部をそのまま前記圧縮機に戻す温水利用兼クイック除霜運転の制御手段と、
前記水熱交換器に流入する水の温度を検知する温度センサと、
前記温度センサの検知温度に応じて、前記温水利用除霜運転および前記温水利用兼クイック除霜運転を選択的に実行する温度制御用の制御手段と、
を備え、温度制御用の制御手段は、前記温度センサの検知温度が設定値以上の状態にあれば、前記温水利用除霜運転を実行し、前記温度センサの検知温度が設定値未満の状態にあれば、前記温水利用兼クイック除霜運転を実行する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、一実施形態の構成、貯湯時の冷媒の流れ、および給湯時の湯の流れを示す図。
【図２】図２は、一実施形態における除霜運転の選択条件を示す図。
【図３】図３は、一実施形態における温水利用除霜運転時の冷媒および湯の流れを示す図。
【図４】図４は、一実施形態におけるクイック除霜運転時の冷媒の流れを示す図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、熱源ユニットおよび貯湯タンクユニット２により、給湯機が構成されている。【００１１】  熱源ユニット１は、圧縮機１１、四方弁１２、水熱交換器１３、流量調整弁１４、室外熱交換器１５を順次に配管接続してなるヒートポンプ式冷凍サイクルを備えている。流量調整弁１４と室外熱交換器１５との間の配管から、圧縮機１１の吸込側配管にかけて、二方弁１６を介してバイパス１９が接続されている。外部から導入される循環配管（水側）２１が、ポンプ１７を介して水熱交換器１３の流入側に接続され、その水熱交換器１３の流出側に循環配管（湯側）２２が接続されている。この循環配管（湯側）２２は、外部に導出されている。上記循環配管２１に、水熱交換器１３に流入する水の温度Ｔｗｉを検知する温度センサ１８が、取付けられている。【００１２】  貯湯タンクユニット２は、貯湯タンク２０を備え、給水配管２３から供給される水を貯湯タンク２０の下部に取込み、貯湯タンク２０内の水（または湯）を循環配管２１に流すとともに、循環配管（湯側）２２から導かれる湯を貯湯タンク２０の上部に取込み、貯湯タンク２０内の湯を給湯配管２４に供給する。【００１３】  また、熱源ユニット１に制御セクション３０が設けられている。制御セクション３０は、主要な機能として、次の（１）〜（５）の制御セクションを有している。
（１）ポンプ１７を運転しながら、圧縮機１１の吐出冷媒を四方弁１２により水熱交換器１３に流し、その水熱交換器１３を経た冷媒を流量調整弁１４、室外熱交換器１５、および四方弁１２に通して圧縮機１１に戻す給湯運転の制御セクション。【００１４】  （２）ポンプ１７を運転しながら、圧縮機１１の吐出冷媒を四方弁１２により室外熱交換器１５に流し、その室外熱交換器１５を経た冷媒を流量調整弁１４、水熱交換器１３、および四方弁１２に通して圧縮機１１に戻す温水利用除霜運転の制御セクション。【００１５】  （３）ポンプ１７を停止した状態で、圧縮機１１の吐出冷媒を四方弁１２により室外熱交換器１５に流し、その室外熱交換器１５を経た冷媒を二方弁１６側にバイパスしてそのまま圧縮機１１に戻すクイック除霜運転の制御セクション。【００１６】  （４）ポンプ１７を運転しながら、圧縮機１１の吐出冷媒を四方弁１２により室外熱交換器１５に流し、その室外熱交換器１５を経た冷媒を流量調整弁１４、水熱交換器１３、および四方弁１２に通して圧縮機１１に戻すとともに、室外熱交換器１５を経た冷媒の一部を二方弁１６側にバイパスしてそのまま圧縮機１１に戻す温水利用兼クイック除霜運転の制御セクション。【００１７】  （５）温度センサ１８の検知温度Ｔｗｉに応じて、温水利用除霜運転、クイック除霜運転、および温水利用兼クイック除霜運転を選択的に実行する温度制御の制御セクション。【００１８】  以下、給湯運転、貯湯運転、除霜運転について説明する。【００１９】  ［ａ］給湯運転
給水用の水が給水配管２３を介して貯湯タンク２０の下部に流れ込み、この流れ込みにより、貯湯タンク２０の上部の湯が給湯配管２４へ流出する。給湯配管２４に流れた湯は、その給湯配管２４によって所定の場所に送られる。【００２０】  ［ｂ］貯湯運転
貯湯運転時の湯の流れおよび冷媒の流れを、図１に矢印で示している。
圧縮機１１が運転され、その圧縮機１１から吐出される冷媒が、四方弁１２、水熱交換器１３、流量調整弁１４、室外熱交換器１５、および四方弁１２を通り、圧縮機１に吸い込まれる。また、ポンプ１７が運転される。【００２１】  ポンプ１７の運転により、貯湯タンク２０の下部の水（または湯）が循環配管２１へ流出する。流出した水（または湯）は、ポンプ１７を通って水熱交換器１３に流れ、そこでヒートポンプ式冷凍サイクルの冷媒から熱を奪って温度上昇する。この温度上昇した湯は、水熱交換器１３から循環配管２２に流れる。循環配管２２に流れた湯は、貯湯タンク２０の上部に流入する。この流入に伴い、上記のように、貯湯タンク２０の下部から循環配管２１へ、水（または湯）が再び流出する。【００２２】  こうして、水熱交換器１３と貯湯タンク２０との間で水（または湯）が循環することにより、貯湯タンク２０に湯が貯えられる。【００２３】  ［ｃ］除霜運転
貯湯運転時、定期的または必要（室外熱交換器１５の温度等）に応じて、室外熱交換器１５に付着する霜を除去するための除霜運転が実行される。この除霜運転には、温水利用除霜運転、クイック除霜運転、温水利用兼クイック除霜運転（温水利用除霜＋クイック除霜）の３つがある。この３つの除霜運転のいずれかが、温度センサ１８の検知温度Ｔｗｉに応じて選択的に実行される。この選択条件を図２に示している。【００２４】  ［ｃ−１］温水利用除霜運転
貯湯タンク２０から水熱交換器１３に供給される湯の温度が比較的高くて、温度センサ１８の検知温度Ｔｗｉが設定値Ｔｗｉ２以上の状態にあれば、図３に示す温水利用除霜運転が実行される。【００２５】
まず、四方弁１２が切換えられることにより、圧縮機１１から吐出される高温冷媒が四方弁１２を通って室外熱交換器１５に直接的に流れる。この高温冷媒の供給により、室外熱交換器１５に付着した霜が除去される。
【００２６】  室外熱交換器１５を経た冷媒は、流量調整弁１４、水熱交換器１３、および四方弁１２を通り、圧縮機１に吸い込まれる。【００２７】  ポンプ１７は運転しており、貯湯タンク２０の湯が水熱交換器１３を通して循環する。この循環により、湯の熱が冷媒に与えられて除霜に利用され、除霜能力がアップする。この除霜能力のアップにより、除霜に要する時間が短縮される。【００２８】  ［ｃ−２］クイック除霜運転
貯湯タンク２０から水熱交換器１３に低温の水が供給され、温度センサ１８の検知温度Ｔｗｉが設定値Ｔｗｉ１未満の状態にあれば、図４に示すクイック除霜運転が実行される。【００２９】
まず、四方弁１２が切換えられて、圧縮機１１から吐出される高温冷媒が四方弁１２を通って室外熱交換器１５に直接的に流れる。この高温冷媒の供給により、室外熱交換器１５に付着した霜が除去される。
【００３０】  室外熱交換器１５を経た冷媒は、流量調整弁１４の全閉により、水熱交換器１３側に流れることなく、二方弁１６側にバイパスしてそのまま圧縮機１に吸い込まれる。【００３１】  ポンプ１７は停止しており、低温の水が水熱交換器１３に流れない。【００３２】  このように、冷媒が水熱交換器１３に流れず、しかも低温の水が水熱交換器１３に流れないことにより、水熱交換器１３の凍結が未然に防止される。【００３３】  ［ｃ−３］温水利用兼クイック除霜運転（温水利用除霜＋クイック除霜）
温度センサ１８の検知温度Ｔｗｉが設定値Ｔｗｉ１以上、設定値Ｔｗｉ２未満の状態にあれば、図３と図４に示す２つの除霜運転を同時に行う温水利用兼クイック除霜運転（温水利用除霜＋クイック除霜）が実行される。【００３４】
まず、四方弁１２が切換えられることにより、圧縮機１１から吐出される高温冷媒が四方弁１２を通って室外熱交換器１５に直接的に流れる。この高温冷媒の供給により、室外熱交換器１５に付着した霜が除去される。
【００３５】  室外熱交換器１５を経て温度低下した冷媒は、流量調整弁１４を通って水熱交換器１３に流れるとともに、一部が二方弁１６側にバイパスしてそのまま圧縮機１に吸い込まれる。【００３６】  ポンプ１７は運転しており、貯湯タンク２０の湯が水熱交換器１３を通して循環する。この循環により、湯の熱が冷媒に与えられて除霜に利用され、除霜能力がアップする。この除霜能力のアップにより、除霜に要する時間が短縮される。【００３７】  この場合、室外熱交換器１５で温度低下した冷媒が水熱交換器１３に流れても、その流量は二方弁１６側へのバイパス分だけ少ないので、水熱交換器１３が凍結することはない。
【産業上の利用可能性】
【００３８】  この発明の給湯機は、水熱交換器の凍結が心配される給湯システムへの利用が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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