(57)【要約】【課題】圧縮機の吐出圧力上昇を抑え、異常温度上昇もなく、低消費電力量で貯湯槽の下部まで高温湯を貯湯し、貯湯槽の容量を有効に利用可能な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】少なくとも圧縮機３１、給湯用熱交換器３２、第１の絞り装置３３、蓄熱器３４、第２の絞り装置３５、蒸発器３６を順次接続した冷媒回路４０と、少なくとも貯湯槽４１、前記給湯用熱交換器３２を順次接続した給湯回路４３とを備えたことを特徴とするもので、沸き上げ運転完了近くになって給湯用熱交換器３２への入水温度が高くなった場合に、第１の絞り装置３３を開方向に動作させ、第２の絞り装置３５を閉方向に動作させて、蓄熱器３４に流入する冷媒圧力を高圧とすることにより、圧縮機３１の吐出圧力上昇や吐出温度の異常上昇を抑え、低消費電力量で貯湯槽４１の下部まで高温湯を貯湯することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧縮機、給湯用熱交換器、第１の絞り装置、蓄熱器、第２の絞り装置、蒸発器を順次接続した冷媒回路と、少なくとも貯湯槽、前記給湯用熱交換器を順次接続した給湯回路とを備えたことを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
【請求項２】
第１の絞り装置と第２の絞り装置は、絞り開度を可変し、流量を制御できる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。
【請求項３】
給湯用熱交換器に流入する給湯水の温度を検知する入水温度センサーと、第１の絞り装置、第２の絞り装置の開度を制御する制御装置とを設け、前記制御装置は、前記入水温度センサーで検知した入水温度が設定値以上の場合に、前記第１の絞り装置の開度を開方向に動作させ、前記第２の絞り装置の開度を閉方向に動作させるように制御することを特徴とする請求項２記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項４】
給湯用熱交換器を流出する給湯水の温度を検知する出湯温度センサーを設け、制御装置は、入水温度センサーで検知した入水温度が設定値以上、かつ、前記出湯温度センサーで検知した出湯温度が設定値以上の場合に、第１の絞り装置の開度を開方向に動作させ、第２の絞り装置の開度を閉方向に動作させるように制御することを特徴とする請求項３記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項５】
外気温度を検知する外気温度センサーと、給湯用熱交換器を流出する給湯水の温度を検知する出湯温度センサーとを設け、制御装置は、入水温度センサーで検知した入水温度と、前記出湯温度センサーで検知した出湯温度と、前記外気温度センサーで検知した外気温度に基づいて、第１の絞り装置の開度を開方向に動作させ、第２の絞り装置の開度を閉方向に動作させるように制御することを特徴とする請求項３記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項６】
冷媒回路の第１の絞り装置をバイパスする第２の二方弁を介したバイパス回路を設け、第２の絞り装置は、絞り開度を可変し、流量を制御できる構成とした請求項１記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項７】
給湯用熱交換器に流入する給湯水の温度を検知する入水温度センサーと、バイパス回路の第２の二方弁の開閉、第２の絞り装置の開度を制御する制御装置とを設け、前記制御装置は、前記入水温度センサーで検知した入水温度が設定値以上の場合に、バイパス回路の第２の二方弁を開き、前記第２の絞り装置の開度を閉方向に動作させるように制御することを特徴とする請求項６記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項８】
給湯用熱交換器を流出する給湯水の温度を検知する出湯温度センサーを設け、制御装置は、入水温度センサーで検知した入水温度が設定値以上、かつ、前記出湯温度センサーで検知した出湯温度が設定値以上の場合に、バイパス回路の第２の二方弁を開き、第２の絞り装置の開度を閉方向に動作させるように制御することを特徴とする請求項７記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項９】
外気温度を検知する外気温度センサーを設け、制御装置は、入水温度センサーで検知した入水温度と、出湯温度センサーで検知した出湯温度と、外気温度センサーで検知した外気温度に基づいて、バイパス回路の第２の二方弁を開き、第２の絞り装置の開度を閉方向に動作させるように制御することを特徴とする請求項８記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項１０】
第１の絞り装置と蓄熱器との間に、圧縮機の吐出冷媒を流入させるホットガスバイパス回路を設けたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯装置
。
【請求項１１】
冷媒として炭酸ガスを用いたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に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】
本発明は貯湯式の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、この種のヒートポンプ給湯装置は、図５に示すものがある。図５は従来のヒートポンプ給湯機の構成図である。図５において、圧縮機１、給湯用熱交換器２、絞り装置３、蒸発器４からなる冷媒循環回路と、貯湯槽５、循環ポンプ６、前記給湯用熱交換器２、補助加熱器１９を接続した給湯回路からなり、前記圧縮機１より吐出された高温高圧の過熱ガス冷媒は前記給湯用熱交換器２に流入し、ここで前記循環ポンプ６から送られてきた給湯水を加熱する。
【０００３】
そして、凝縮液化した冷媒は前記絞り装置３で減圧され、前記蒸発器４に流入し、ここで大気熱を吸熱して蒸発ガス化し、前記圧縮機１にもどる。一方、前記給湯用熱交換器２で加熱された湯は前記貯湯槽５の上部に流入し、上から次第に貯湯されていく。そして、前記給湯用熱交換器２の入口水温が設定値に達すると水温検知器２０が検知し、前記圧縮機１によるヒートポンプ運転を停止して、前記補助加熱器１９の単独運転に切り換えるものである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６０−１６５１５７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、上記のような従来の構成では、沸き上げ運転時間の経過とともに貯湯槽５内の湯と水の接する部分で湯水混合層が生じ、その層は次第に拡大していく。これは、高温湯と低温水の熱伝導および対流により発生するものであり、高温湯から低温水へ伝熱されその境界部分で高温湯は温度低下し、逆に低温水は温度上昇する。従って、沸き上げ運転完了近くになると、前記給湯用熱交換器２に流入する水温は高くなるため、前記給湯用熱交換器２での放熱量が低下し、前記圧縮機１の吐出圧力および吐出温度が上昇して、前記圧縮機１のモータの巻線温度の上昇など前記圧縮機１の耐久性が課題となる。
【０００５】
そのため、前記給湯用熱交換器２に流入する水温が低い状態で運転を停止していたため、前記貯湯槽５の下部が低温の水の状態で運転を停止することになり、前記貯湯槽５の湯容量を有効に利用できず、そのため、貯湯熱量は減少していた。また、貯湯熱量を増加するため、ヒートポンプ運転を停止した後、補助加熱器１９の単独運転で貯湯熱量を増加する場合には、電気ヒータで加熱するため、消費電力が大きくなり、効率が悪くなっていた。
【０００６】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、圧縮機の吐出圧力上昇を抑え、異常温度上昇もなく、低消費電力量で貯湯槽の下部まで高温湯を貯湯し、貯湯槽の容量を有効に利用可能な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】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ給湯装置は、少なくとも圧縮機、給湯用熱交換器、第１の絞り装置、蓄熱器、第２の絞り装置、蒸発器を順次接続した冷媒回路と、少なくとも貯湯槽、前記給湯用熱交換器を順次接続した給湯回路とを備えたことを特徴とするもので、沸き上げ運転完了近くになって給湯用熱交換器への入水温度が高くなった場合に、第１の絞り装置を開方向に動作させ、第２の絞り装置を閉方向に動作させて、蓄熱器に流入する冷媒圧力を高圧とすることにより、低温の蓄熱器を放熱器とし
て作用させ、高温、高圧の冷媒から放熱させ、その熱を蓄熱することができ、冷媒回路の圧縮機の吐出圧力上昇や吐出温度の異常上昇を抑え、低消費電力量で貯湯槽の下部まで高温湯を貯湯することができる。
【０００８】
さらに圧縮機起動時に、第１の絞り装置を閉方向に動作させ、第２の絞り装置を開方向に動作させて、蓄熱器に流入する冷媒圧力を低温、低圧とすることにより、蓄熱器の熱を吸熱し、圧縮機吸入圧力の異常低下を防ぐとともに、圧縮機の吐出圧力や吐出温度を急速に上昇させ、低消費電力量で給湯能力の向上ができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、圧縮機の吐出圧力上昇を抑え、異常温度上昇もなく、低消費電力量で貯湯槽の下部まで高温湯を貯湯し、貯湯槽の容量を有効に利用可能なヒートポンプ給湯装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、少なくとも圧縮機、給湯用熱交換器、第１の絞り装置、蓄熱器、第２の絞り装置、蒸発器を順次接続した冷媒回路と、少なくとも貯湯槽、前記給湯用熱交換器を順次接続した給湯回路とを備えたことを特徴とするもので、沸き上げ運転完了近くになって入水温度が高くなった場合にも、蓄熱器を放熱器として作用させることができるので、冷媒回路の圧縮機の吐出圧力や吐出温度を低減しながら、給湯水を容易に高温に加熱することができ、ヒートポンプを安全にかつ高効率で運転できる。また、貯湯槽の下部まで高温湯を貯湯でき、貯湯槽の容量を有効に利用できる。
【００１１】
第２の発明は、第１の絞り装置と第２の絞り装置は、絞り開度を可変し、流量を制御できることを特徴とするもので、部品点数を増やすことなく冷媒回路の圧縮機の吐出圧力や吐出温度を低減できる。
【００１２】
第３の発明は、給湯用熱交換器に流入する給湯水の温度を検知する入水温度センサーと、第１の絞り装置、第２の絞り装置の開度を制御する制御装置とを設け、前記制御装置は、前記入水温度センサーで検知した入水温度が設定値以上の場合に、前記第１の絞り装置の開度を開方向に動作させ、前記第２の絞り装置の開度を閉方向に動作させるように制御することを特徴とするもので、冷媒回路の起動時や、入水温度が低い場合には、蓄熱器に低温低圧の冷媒が流れるため、吸熱量を多く取ることができ、ヒートポンプを高効率で運転することができる。
【００１３】
第４の発明は、給湯用熱交換器を流出する給湯水の温度を検知する出湯温度センサーを設け、制御装置は、入水温度センサーで検知した入水温度が設定値以上、かつ、前記出湯温度センサーで検知した出湯温度が設定値以上の場合に、第１の絞り装置の開度を開方向に動作させ、第２の絞り装置の開度を閉方向に動作させるように制御することを特徴とするもので、蓄熱器に流入する冷媒圧力を高圧とすることにより、蓄熱器を放熱器として作用させ、冷媒回路の圧縮機の吐出圧力を減少させることができ、ヒートポンプを安全に高効率で運転することができる。
【００１４】
第５の発明は、外気温度を検知する外気温度センサーと、給湯用熱交換器を流出する給湯水の温度を検知する出湯温度センサーとを設け、制御装置は、入水温度センサーで検知した入水温度と、前記出湯温度センサーで検知した出湯温度と、前記外気温度センサーで検知した外気温度に基づいて、第１の絞り装置の開度を開方向に動作させ、第２の絞り装置の開度を閉方向に動作させるように制御することを特徴とするもので、蓄熱器に流入する冷媒圧力を高圧とすることにより、蓄熱器を放熱器として作用させ、冷媒回路の圧縮機の吐出圧力を減少させることができ、ヒートポンプをさらに高効率で運転することができ
る。
【００１５】
第６の発明は、冷媒回路の第１の絞り装置をバイパスする第２の二方弁を介したバイパス回路を設け、第２の絞り装置は、絞り開度を可変し、流量を制御できる構成としたもので、低コストで冷媒回路の圧縮機の吐出圧力を減少させて、安全にかつ高効率で給湯水をより高温に加熱することができ、貯湯熱量を増大できる。
【００１６】
第７の発明は、給湯用熱交換器に流入する給湯水の温度を検知する入水温度センサーと、バイパス回路の第２の二方弁の開閉、第２の絞り装置の開度を制御する制御装置とを設け、前記制御装置は、前記入水温度センサーで検知した入水温度が設定値以上の場合に、バイパス回路の第２の二方弁を開き、前記第２の絞り装置の開度を閉方向に動作させるように制御することを特徴とするもので、入水温度が低い場合には、蓄熱器は蒸発器として作用させるため、吸熱量を多く取ることができ、低コストでヒートポンプを高効率で運転することができる。
【００１７】
第８の発明は、給湯用熱交換器を流出する給湯水の温度を検知する出湯温度センサーを設け、制御装置は、入水温度センサーで検知した入水温度が設定値以上、かつ、前記出湯温度センサーで検知した出湯温度が設定値以上の場合に、バイパス回路の第２の二方弁を開き、第２の絞り装置の開度を閉方向に動作させるように制御することを特徴とするもので、蓄熱器に流入する冷媒圧力を高圧とすることにより、蓄熱器を放熱器として作用させ、冷媒回路の圧縮機の吐出圧力を減少させることができ、低コストでヒートポンプを安全に高効率で運転することができる。
【００１８】
第９の発明は、外気温度を検知する外気温度センサーを設け、制御装置は、入水温度センサーで検知した入水温度と、出湯温度センサーで検知した出湯温度と、外気温度センサーで検知した外気温度に基づいて、バイパス回路の第２の二方弁を開き、第２の絞り装置の開度を閉方向に動作させるように制御することを特徴とするもので、蓄熱器に流入する冷媒圧力を高圧とすることにより、蓄熱器を放熱器として作用させ、冷媒回路の圧縮機の吐出圧力を減少させることができ、低コストでヒートポンプを安全に高効率で運転することができる。
【００１９】
第１０の発明は、第１の絞り装置と蓄熱器との間に、圧縮機の吐出冷媒を流入させるホットガスバイパス回路を設けたことを特徴とするもので、除霜運転時にホットガスバイパス回路により、蓄熱器の蓄熱剤に蓄熱した熱を吸熱しながら、蒸発器に高温高圧の冷媒を流入させ、蒸発器の着霜を早く溶かすことができ、除霜運転時間を短縮し、効率の良い運転が可能となる。
【００２０】
第１１の発明は、冷媒として炭酸ガスを用いたことを特徴とするもので、給湯水の高温化を高効率で実現すると共に、冷媒が外部に漏れた場合にも、地球温暖化への影響は非常に少なくなる。
【００２１】
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。なお、各実施例において、同じ構成、同じ動作をする部分については同一符号を付与し、詳細な説明を省略する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の構成図を示すものである。
【００２３】
図１において、圧縮機３１、給湯用熱交換器３２、第１の絞り装置３３、蓄熱器３４、
第２の絞り装置３５、蒸発器３６を順に環状に接続し、冷媒として炭酸ガスを封入して冷媒回路４０を形成し、蒸発器３６には、外気を送風するためのファン３９を備えている。また、貯湯槽４１、循環ポンプ４２、給湯用熱交換器３２を順に接続した給湯回路４３を形成しており、圧縮機３１より吐出された高温高圧の過熱ガス冷媒は給湯用熱交換器３２に流入し、ここで循環ポンプ４２から送られてきた給湯水を加熱するようになっている。また、給湯用熱交換器３２に流入する入水温度を検知する入水温度センサー５１と給湯用熱交換器３２から流出する出湯温度を検知する出湯温度センサー５２と外気温度を検知する外気温度センサー５３を設けてあり、各々の温度があらかじめ設定しある温度と比較して、第１の絞り装置３３と第２の絞り装置３５の開閉を制御する制御装置５４を設置している。
【００２４】
以上のように構成されたヒートポンプ給湯装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００２５】
通常の運転時は、第２の絞り装置３５の開度は全開に動作させ、蓄熱器３４には低温低圧の冷媒が流れ、蓄熱剤は低温に保たれる。この時、圧縮機３１で高温高圧の超臨界状態に圧縮された冷媒（炭酸ガス）は、給湯用熱交換器３２で給湯回路４３を流れる水と熱交換し、自らは中温高圧の冷媒となり、第１の絞り装置３３で減圧された後、蓄熱器３４、蒸発器３６に流入し、蒸発器３６ではファン３９で送風された外気と熱交換して蒸発ガス化し、圧縮機３１にもどる。一方、循環ポンプ４２で送られた給湯水は給湯用熱交換器３２で加熱され、生成した湯は貯湯槽４１の上部に流入し、上から次第に貯湯されていく。一方、沸き上げ運転時間の経過とともに貯湯槽４１内の湯と水の接する部分で湯水混合層が生じ、その層は貯湯槽４１の下部にに拡大し、沸き上げ運転完了近くになると、貯湯槽４１下部より循環ポンプ４２を経て給湯用熱交換器３２に流入する水温は高くなってくる。
【００２６】
この場合、給湯用熱交換器３２では冷媒は流入する水温までしか放熱されないため、給湯用熱交換器３２出口の冷媒の密度は低く、高圧が上昇する。この時、入水温度センサー５１で検知した入水温度が制御装置５４にあらかじめ設定してある温度よりも上昇すると、第１の絞り装置３３を開方向に動作させ、第２の絞り装置３５を閉方向に動作させる。こうすることにより、蓄熱器３４に流入する冷媒圧力を高圧とすることにより、蓄熱器３４を放熱器として作用させ、高温、高圧の冷媒は低温の蓄熱剤と熱交換させ中温高圧の冷媒となり、第２の絞り装置３５で減圧され、低温低圧の冷媒となった後、蒸発器３６に流入し、外気と熱交換して蒸発ガス化し、圧縮機３１にもどる。
【００２７】
この時、蓄熱器３４が放熱器として作用するため、冷媒回路４０内に封入された冷媒の内、高圧冷媒の存在できるところが給湯用熱交換器３２と蓄熱器３４となり体積が増加し、さらに、蓄熱器３４で冷媒は放熱されるため、密度の高い冷媒が蓄熱器３４に存在することとなる。また、蓄熱剤は高温となり、高温の熱が蓄熱される。そして、入水温度センサー５１で検知した入水温度が制御装置５４にあらかじめ設定してある温度よりも上昇すると、貯湯槽４１の下部まで高温湯を貯湯できたと判断し、圧縮機３１の運転を停止する。
【００２８】
その結果、冷媒回路４０の圧縮機３１の吐出圧力を減少させることができ、ヒートポンプ給湯装置を安全にかつ高効率で運転することができる。また、貯湯槽４１の下部まで高温湯を貯湯でき、貯湯槽４１の容量を有効に利用できる効果がある。
【００２９】
また、冷媒回路４０の運転停止時は、蓄熱剤には高温の熱が蓄熱されているため、給湯により貯湯槽４１の湯が減少し、冷媒回路４０の運転が起動した時に、第１の絞り装置３３を閉方向に動作させ、第２の絞り装置３５を開方向に動作させて、蓄熱器３４に流入す
る冷媒圧力を低温、低圧とすることにより、蓄熱器３４の高温の蓄熱剤の熱を冷媒は吸熱し、圧縮機３１の吸入圧力の異常低下を防ぐとともに、圧縮機３１の吐出圧力や吐出温度を急速に上昇させ、低消費電力量で給湯能力の向上ができる。
【００３０】
また、出湯温度が高い場合、冷媒回路４０の圧縮機３１の吐出温度を高くする必要があるが、そのためには圧縮機３１の吐出圧力も高くする必要がある。したがって、入水温度が上昇すると、出湯温度が高いほど圧縮機３１の吐出圧力は高くなる。
【００３１】
従って、入水温度センサー５１で検知した入水温度と、出湯温度センサー５２で検知した出湯温度が、制御装置５４にあらかじめ設定してある温度よりも上昇すると、第１の絞り装置３３を開方向に動作させ、第２の絞り装置３５を閉方向に動作させ、蓄熱器３４に流入する冷媒圧力を高圧とし、蓄熱器３４を放熱器として作用させることにより、冷媒回路４０の圧縮機３１の吐出圧力を減少させることができ、ヒートポンプ給湯装置をさらに安全にかつ高効率で運転することができる。
【００３２】
また、外気温度が高いと、蒸発圧力が上昇する。蒸発圧力が高いほど、圧縮機３１の吸入冷媒の比容積が小さくなり、冷媒循環量が増加し給湯能力が増加する。そのため、外気温が高いほど圧縮機３１の吐出圧力は高くなる。
【００３３】
このように出湯温度や外気温が高く、入水温度が高くなるほど、圧縮機３１の吐出圧力は高くなる傾向がある。従って、入水温度センサー５１で検知した入水温度と、出湯温度センサー５２で検知した出湯温度と外気温センサー５３で検知した外気温により、第１の絞り装置３３を開方向に動作させ、第２の絞り装置３５を閉方向に動作させ、蓄熱器３４に流入する冷媒圧力を高圧とし、蓄熱器３４を放熱器として作用させることにより、冷媒回路４０の圧縮機３１の吐出圧力を減少させることができ、ヒートポンプ給湯装置をさらに安全にかつ高効率で運転することができる。
【００３４】
さらに、低外気温時の運転により、蒸発器３６に着霜する場合、外気温度センサー５３で検知した外気温が制御装置５４にあらかじめ設定してある温度よりも低下すると、着霜する可能性があると判断し、第１の絞り装置３３を開方向に動作させ、第２の絞り装置３５を閉方向に動作させる。こうすることにより、蓄熱器３４に流入する冷媒圧力を高圧とすることにより、高温、高圧の冷媒は低温の蓄熱剤と熱交換させ蓄熱器３４に蓄熱する。
【００３５】
その後、蒸発器３６の温度が低下し、除霜運転が行われる時、第２の絞り装置３５を開方向に動作させ、蒸発器３６に高温高圧の冷媒を流入させ、蒸発器３６の着霜を溶かす。この時、蓄熱器３４から吸熱できるので、蒸発器３６の着霜を早く溶かすことができ、除霜運転時間を短縮し、効率の良い運転が可能となる。
【００３６】
なお、図２に示すように、圧縮機３１の吐出冷媒を第１の絞り装置３３と蓄熱器３４の間に流入させる二方弁３７を介したホットガスバイパス回路３８を設け、除霜運転の時、二方弁３７を開き、蓄熱器３４の蓄熱剤に蓄熱した熱を吸熱しながら、蒸発器３６に高温高圧の冷媒を流入させ、蒸発器３６の着霜を溶かす様に制御しても、蒸発器３６の着霜を早く溶かすことができ、除霜運転時間を短縮し、効率の良い運転が可能となる。
【００３７】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の構成図を示すものである。
【００３８】
図３において、図１と同様要素には同一の番号を付してある。ここで、図１と異なるのは、第１の絞り装置３３と並列に第２の二方弁４４を介したバイパス回路４５と第２の二
方弁４４の開閉を制御する制御装置５４を設けたことである。
【００３９】
以上のように構成されたヒートポンプ給湯装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００４０】
圧縮機３１で高温高圧の超臨界状態に圧縮された冷媒（炭酸ガス）は、給湯用熱交換器３２で給湯回路４３を流れる水と熱交換し、自らは中温高圧の冷媒となり、第２の二方弁４４は閉じられているため、第１の絞り装置３３に流入し減圧された、低温低圧の冷媒となり、蓄熱器３４を通り蒸発器３６に流入し、蒸発器３６でファン３９で送風された外気と熱交換して蒸発ガス化し、圧縮機３１にもどる。一方、循環ポンプ４２で送られた給湯水は給湯用熱交換器３２で加熱され、生成した湯は貯湯槽４１の上部に流入し、上から次第に貯湯されていく。この時、蓄熱器３４の蓄熱剤は低温になる。
【００４１】
一方、沸き上げ運転時間の経過とともに貯湯槽４１内の湯と水の接する部分で湯水混合層が生じ、その層は貯湯槽４１の下部にに拡大し、沸き上げ運転完了近くになると、貯湯槽４１下部より循環ポンプ４２を経て給湯用熱交換器３２に流入する水温は高くなってくる。
【００４２】
この場合、入水温度センサー５１で検知した入水温度が制御装置５４にあらかじめ設定してある温度よりも上昇した場合には、バイパス回路４５の第２の二方弁４４を開き、第２の絞り装置３５の開度を閉方向に動作させる。こうすることにより、蓄熱器３４に流入する冷媒圧力を高圧とすることにより、蓄熱器３４を放熱器として作用させ、高温、高圧の冷媒は低温の蓄熱剤と熱交換させ中温高圧の冷媒となり、第２の絞り装置３５で減圧され、低温低圧の冷媒となった後、蒸発器３６に流入し、外気と熱交換して蒸発ガス化し、圧縮機３１にもどる。
【００４３】
この時、蓄熱器３４が放熱器として作用するため、冷媒回路４０内に封入された冷媒の内、高圧冷媒の存在できるところが給湯用熱交換器３２と蓄熱器３４となり体積が増加し、さらに、蓄熱器３４で冷媒は放熱されるため、密度の高い冷媒が蓄熱器３４に存在することとなる。また、蓄熱剤は高温となり、高温の熱が蓄熱される。そして、入水温度センサー５１で検知した入水温度が制御装置５４にあらかじめ設定してある温度よりも上昇すると、貯湯槽４１の下部まで高温湯を貯湯できたと判断し、圧縮機３１の運転を停止する。
【００４４】
その結果、冷媒回路４０の圧縮機３１の吐出圧力を減少させることができ、ヒートポンプ給湯装置を安全にかつ高効率で運転することができる。また、貯湯槽４１の下部まで高温湯を貯湯でき、貯湯槽４１の容量を有効に利用できる効果がある。
【００４５】
また、冷媒回路４０の運転停止時は、蓄熱剤には高温の熱が蓄熱されているため、給湯により貯湯槽４１の湯が減少し、冷媒回路４０の運転が起動した時に、バイパス回路４５の第２の二方弁４４を閉め、第１の絞り装置３３を閉方向に動作させ、第２の絞り装置３５を開方向に動作させて、蓄熱器３４に流入する冷媒圧力を低温、低圧とすることにより、蓄熱器３４の高温の蓄熱剤の熱を冷媒は吸熱し、圧縮機３１の吸入圧力の異常低下を防ぐとともに、圧縮機３１の吐出圧力や吐出温度を急速に上昇させ、低消費電力量で給湯能力の向上ができる。
【００４６】
さらに、低外気温時の運転により、蒸発器３６に着霜する場合、外気温度センサー５３で検知した外気温が制御装置５４にあらかじめ設定してある温度よりも低下すると、着霜する可能性があると判断し、バイパス回路４５の第２の二方弁４４を開き、第１の絞り装置３３をバイパスさせ、第２の絞り装置３５を閉方向に動作させる。こうすることにより
、蓄熱器３４に流入する冷媒圧力を高圧とすることにより、高温、高圧の冷媒は低温の蓄熱剤と熱交換させ蓄熱器３４に蓄熱する。その後、蒸発器３６の温度が低下し、除霜運転が行われる時、第２の絞り装置３５を開方向に動作させ、蒸発器３６に高温高圧の冷媒を流入させ、蒸発器３６の着霜を溶かす。この時、蓄熱器３４から吸熱できるので、蒸発器３６の着霜を早く溶かすことができ、除霜運転時間を短縮し、効率の良い運転が可能となる。
【００４７】
なお、図４に示すように、圧縮機３１の吐出冷媒を第１の絞り装置３３と蓄熱器３４の間に流入させる二方弁３７を介したホットガスバイパス回路３８を設け、除霜運転の時、二方弁３７を開き、蓄熱器３４の蓄熱剤に蓄熱した熱を吸熱しながら、蒸発器３６に高温高圧の冷媒を流入させ、蒸発器３６の着霜を溶かす様に制御しても、蒸発器３６の着霜を早く溶かすことができ、除霜運転時間を短縮し、効率の良い運転が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように、本発明にかかるヒートポンプ給湯装置は、冷媒回路の圧縮機の吐出圧力や吐出温度を低減しながら、給湯水を容易に高温に加熱することができが可能となるので、高温を得るヒートポンプ給湯機や高温風を得る空調機等の用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるのヒートポンプ給湯装置の構成図
【図２】同他のヒートポンプ給湯装置の構成図
【図３】本発明の実施の形態２におけるヒートポンプ給湯装置の構成図
【図４】同他のヒートポンプ給湯装置の構成図
【図５】従来のヒートポンプ給湯装置の構成図
【符号の説明】
【００５０】
３１  圧縮機
３２  給湯用熱交換器
３３  第１の絞り装置
３４  蓄熱器
３５  第２の絞り装置
３６  蒸発器
３７  二方弁
３８  ホットガスバイパス回路
３９  ファン
４０  冷媒回路
４１  貯湯槽
４２  循環ポンプ
４３  給湯回路
４４  第２の第２の二方弁
４５  バイパス回路
５１  入水温度センサー
５２  出湯温度センサー
５３  外気温度センサー
５４  制御装置
【図１】
2005351589.tif 000003
【図２】
2005351589.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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