(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒によって水を加熱するための利用側熱交換器と、膨張弁と、熱源側熱交換器とがこの順に冷媒流路で接続された冷凍サイクル回路と、
貯湯タンクと、一端が前記利用側熱交換器の水の入口に接続された第１の水配管と、前記第１の水配管の途中に設けられた水ポンプと、前記利用側熱交換器の水の出口と前記貯湯タンクの上部とを接続する第２の水配管と、前記第１の水配管の他端に配設された混合弁と、前記混合弁と前記貯湯タンクの下部とを接続する下部配管と、前記混合弁と前記貯湯タンクにおける前記下部配管との接続部よりも上部とを接続する上部配管と、第２の水配管の途中から分岐して前記貯湯タンクの下部へと接続された第３の水配管と、前記第２の水配管と前記第３の水配管との分岐点に設けられ、前記利用側熱交換器の水の出口を前記貯湯タンクの上部に連通させる状態と前記貯湯タンクの下部に連通させる状態とに切り替え可能な流路切替手段と、を有する給湯水回路と、
前記第３の水配管から前記貯湯タンクの下部へ循環される循環水の温度を検知するための第１の温度検知手段と、
前記貯湯タンクの下部へ市水を供給する市水供給手段と、
市水の温度を検知する第２の温度検知手段と、
前記冷凍サイクル回路および前記給湯水回路を制御する制御手段と、を備え、
前記混合弁は、前記下部配管を流れる水量と前記上部配管を流れる水量との比率を調整可能に構成され、
前記制御手段は、前記冷凍サイクル回路を流れる冷媒を逆流させて前記熱源側熱交換器の除霜を行う除霜運転時に、前記利用側熱交換器の水の出口を前記貯湯タンクの下部に連通させる状態に前記流路切替手段を切り替えるとともに、前記循環水の温度が前記市水の温度と等しくなるように、前記混合弁の開度を制御するヒートポンプ給湯装置。
【請求項２】
冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒によって水を加熱するための利用側熱交換器と、膨張弁と、熱源側熱交換器とがこの順に冷媒流路で接続された冷凍サイクル回路と、
貯湯タンクと、一端が前記利用側熱交換器の水の入口に接続された第１の水配管と、前記第１の水配管の途中に設けられた水ポンプと、前記利用側熱交換器の水の出口と前記貯湯タンクの上部とを接続する第２の水配管と、前記第１の水配管の他端に配設された混合弁と、前記混合弁と前記貯湯タンクの下部とを接続する下部配管と、前記混合弁と前記貯湯タンクにおける前記下部配管との接続部よりも上部とを接続する上部配管と、第２の水配管の途中から分岐して前記貯湯タンクの下部へと接続された第３の水配管と、前記第２の水配管と前記第３の水配管との分岐点に設けられ、前記利用側熱交換器の水の出口を前記貯湯タンクの上部に連通させる状態と前記貯湯タンクの下部に連通させる状態とに切り替え可能な流路切替手段と、を有する給湯水回路と、
前記第３の水配管から前記貯湯タンクの下部へ循環される循環水の温度を検知するための第１の温度検知手段と、
前記貯湯タンクの下部に貯留されている下部貯留水の温度を検知する第３の温度検知手段と、を更に備え、
前記冷凍サイクル回路および前記給湯水回路を制御する制御手段と、を備え、
前記混合弁は、前記下部配管を流れる水量と前記上部配管を流れる水量との比率を調整可能に構成され、
前記制御手段は、前記冷凍サイクル回路を流れる冷媒を逆流させて前記熱源側熱交換器の除霜を行う除霜運転時に、前記利用側熱交換器の水の出口を前記貯湯タンクの下部に連通させる状態に前記流路切替手段を切り替えるとともに、前記循環水の温度が前記下部貯留水の温度と等しくなるように、前記混合弁の開度を制御するヒートポンプ給湯装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記除霜運転時に、前記膨張弁を全開に開弁する請求項１または２記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項４】
前記冷媒流路から前記膨張弁をバイパスするバイパス管と、
前記バイパス管を開閉する開閉弁と、を更に備え、
前記制御手段は、前記除霜運転時に、前記開閉弁を開弁する請求項１または２記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項５】
前記第３の水配管から前記貯湯タンクの下部へ循環される循環水の温度を検知するための第１の温度検知手段を更に備え、
前記制御手段は、前記除霜運転時に、前記循環水の温度が０℃以上となるように前記三方弁を制御する請求項１乃至４の何れか１項記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項６】
前記利用側熱交換器の冷媒の入口の冷媒温度を検知する第４の温度検知手段と、
前記利用側熱交換器の冷媒の出口の冷媒温度を検知する第５の温度検知手段と、
を更に備え、
前記制御手段は、前記除霜運転時に、前記第４の温度検知手段によって検知される冷媒温度が前記第５の温度検知手段によって検知される冷媒温度よりも高い場合に、前記圧縮機の回転数を低下させる請求項１乃至５の何れか１項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、ヒートポンプ給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和機、ヒートポンプ給湯装置などのヒートポンプ装置は、圧縮機、利用側熱交換器、膨張手段、熱源側熱交換器からなる冷凍サイクルで構成され、その冷凍サイクル内に冷媒が充填されている。圧縮機で圧縮された冷媒は、高温高圧のガス冷媒となり、利用側熱交換器（凝縮器）に送り込まれる。利用側熱交換器に流れ込んだ冷媒は、水に熱を放出することで液化する。一方、水は利用側熱交換器において加温されることで高温のお湯が生成される。
【０００３】
液化した冷媒は、膨張手段で減圧されて気液二相状態となり、熱源側熱交換器（蒸発器）にて周囲空気から熱を吸収することでガス化した後に圧縮機へ戻る。このとき、熱源側熱交換器の周囲空気温度が低く、冷媒の蒸発温度が０℃より低くなる場合は、熱源側熱交換器のフィン表面に霜が発生する。霜が発生すると、風量低下及び熱抵抗の増大により、給湯能力が低下するため、定期的に霜を取り除く除霜運転が必要となる。
【０００４】
除霜運転としては、冷媒の流れる向きを逆にし、貯湯タンク内の温水を熱源として除霜を行うリバース除霜が知られている。リバース除霜は、冷媒の流れを逆にすることで、利用側熱交換器を蒸発器、熱源側熱交換器を凝縮器として熱源側熱交換器の霜を溶かすものである。このとき、水の流れ方向は変わらないため、蒸発器として作用する利用側熱交換器には、貯湯タンクの下部から冷たい水が入り、利用側熱交換器において更に冷やされて貯湯タンクの上部に戻ることになる。この場合、低温の水を熱源とするため、除霜時間が長くなるといった問題がある他、利用側熱交換器で冷やされた水がタンク上部に戻ることになるため、タンク上部に蓄えられている給湯用の高温の湯が冷やされて、給湯できないといった問題が発生する。
【０００５】
そこで、ヒートポンプ給湯装置において、リバース除霜時に冷媒の流れだけでなく、水の流れも逆にして、蒸発器として作用する利用側熱交換器に高温の湯を入れ、そこで冷やされた水を貯湯タンク下部に戻すヒートポンプ給湯装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この装置では、高温の湯を熱源とするため、除霜時間が短縮される。また、利用側熱交換器で冷やされた水が貯湯タンク下部に戻されるので、貯湯タンク上部の高温のお湯が冷やされることを回避することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−２１４７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の装置のように、リバース除霜時に水の流れを逆にすると、貯湯タンクの上部に貯湯されている高温のお湯が熱源として使用される。このため、お湯の使用度合によっては、貯湯タンク内に存在する給湯に必要な高温のお湯の量が減少し、給湯したいときにできないといった湯切れ問題が発生してしまうおそれがある。
【０００８】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、貯湯タンク内の湯切れを抑制しつつ高速で高効率な除霜運転を行うことのでき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】
【０００９】
本発明に係るヒートポンプ給湯装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された冷媒によって水を加熱するための利用側熱交換器と、膨張弁と、熱源側熱交換器とがこの順に冷媒流路で接続された冷凍サイクル回路と、貯湯タンクと、一端が利用側熱交換器の水の入口に接続された第１の水配管と、第１の水配管の途中に設けられた水ポンプと、利用側熱交換器の水の出口と貯湯タンクの上部とを接続する第２の水配管と、第１の水配管の他端に配設された混合弁と、混合弁と貯湯タンクの下部とを接続する下部配管と、混合弁と貯湯タンクにおける下部配管との接続部よりも上部とを接続する上部配管と、第２の水配管の途中から分岐して貯湯タンクの下部へと接続された第３の水配管と、第２の水配管と第３の水配管との分岐点に設けられ、利用側熱交換器の水の出口を貯湯タンクの上部に連通させる状態と貯湯タンクの下部に連通させる状態とに切り替え可能な流路切替手段と、を有する給湯水回路と、第３の水配管から貯湯タンクの下部へ循環される循環水の温度を検知するための第１の温度検知手段と、貯湯タンクの下部へ市水を供給する市水供給手段と、市水の温度を検知する第２の温度検知手段と、冷凍サイクル回路および給湯水回路を制御する制御手段と、を備え、混合弁は、下部配管を流れる水量と上部配管を流れる水量との比率を調整可能に構成され、制御手段は、冷凍サイクル回路を流れる冷媒を逆流させて熱源側熱交換器の除霜を行う除霜運転時に、利用側熱交換器の水の出口を貯湯タンクの下部に連通させる状態に流路切替手段を切り替えるとともに、循環水の温度が市水の温度と等しくなるように、混合弁の開度を制御するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のヒートポンプ給湯装置によれば、貯湯タンク内の湯切れを抑制しつつ高速で高効率な除霜運転を行うことのできるヒートポンプ給湯装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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概略構成を示す図である。
【図２】沸き上げ運転時のタンクユニット２００の水の流れを説明するための図である。
【図３】利用側熱交換器３における加熱能力の時間変化を示す図である。
【図４】除霜運転時の冷媒および水の流れを説明するための図である。
【図５】除霜運転時の水の流れの一例を説明するための図である。
【図６】本実施の形態１のヒートポンプ給湯装置が除霜運転を実行するルーチンのフローチャートである。
【図７】本実施の形態１のヒートポンプ給湯装置の変形例を示す図である。
【図８】本実施の形態１のヒートポンプ給湯装置の変形例を示す図である。
【図９】本実施の形態１のヒートポンプ給湯装置の変形例を示す図である。
【図１０】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概略構成を示す図である。
【図１１】本実施の形態２のヒートポンプ給湯装置が除霜運転を実行するルーチンのフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態３におけるヒートポンプ給湯装置の概略構成を示す図である。
【図１３】本実施の形態３のヒートポンプ給湯装置が除霜運転を実行するルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
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概略構成を示す図である。図１に示すとおり、本実施形態のヒートポンプ給湯装置は、ヒートポンプユニット１００とタンクユニット２００とを備えている。ヒートポンプユニット１００内には、圧縮機１、四方弁２、利用側熱交換器３、膨張弁４および熱源側熱交換器５が搭載され、これらが冷媒配管１３によって環状に接続されることにより冷凍サイクル回路が形成されている。四方弁２は、図１に示すように冷媒配管１３における圧縮機１の前後に介在するように配置され、連通させるポートの切り替えを行うことにより、冷媒配管１３を流通する冷媒の流れ方向を切り替え可能に構成されている。
【００１４】
タンクユニット２００内には、負荷側媒体である水（給湯水）を利用側熱交換器３に送る水ポンプ７と、利用側熱交換器３で加熱されることによって生成された高温水を貯留する貯湯タンク６と、が搭載されている。水ポンプ７は、制御部によってそのポンプ回転数を制御することにより、運転・停止の切り替えや流量調整が可能に構成されている。水ポンプは第１の水配管２１の途中に配設されており、当該第１の水配管２１の一端は利用側熱交換器３の水の入口に接続されている。利用側熱交換器３の水の出口と貯湯タンク６の上部とは、第２の水配管２２で接続されている。第１の水配管２１の他端は第１の三方弁８に接続されている。貯湯タンク６の上部および下部は、それぞれ上部配管１９および下部配管２０を介して三方弁８に接続されている。更に、貯湯タンク６の下部と第２の水配管２２における利用側熱交換器３の下流側とは、第３の水配管２４で接続され、その接続部には第２の三方弁９が配設されている。第３の水配管２４の途中には、第１の温度検出手段１０が配設されている。また、貯湯タンク６の下部に市水（０℃よりも高い）を供給する配管１２の途中には、第２の温度検出手段１１が配設されている。
【００１５】
［実施の形態１の動作］
次に、本実施の形態１のヒートポンプ給湯装置での運転動作について説明する。
【００１６】
（沸き上げ運転動作）
先ず、本実施の形態１のヒートポンプ式給湯装置の沸き上げ運転動作について説明する。沸き上げ運転とは、ヒートポンプユニット１００とタンクユニット２００とを動作させ、貯湯タンク６の下部から水ポンプ７で低温水を流出させて貯湯タンク６に送水し、利用側熱交換器３で冷媒と熱交換することにより沸き上げて高温水とし、この高温水を貯湯タンク６の上部に戻す運転動作である。
【００１７】
図１に示すように、ヒートポンプユニット１００では、圧縮機１で圧縮された冷媒は、高温高圧のガス冷媒となり、四方弁２を通り利用側熱交換器３に送り込まれる。利用側熱交換器３に流れ込んだ冷媒は、水に熱を放出することにより液化する。液化した冷媒は膨張弁４に流れ込む。液状態の冷媒は膨張弁４で減圧されて気液二相状態となり、熱源側熱交換器５に送り込まれ、空気から熱を吸収することでガス化し、圧縮機１へ戻される。
【００１８】
図２は、沸き上げ運転時のタンクユニット２００の水の流れを説明するための図である。図２に示すように、タンクユニット２００では、水ポンプ７により第１の水配管２１を通って貯湯タンク６の下部から利用側熱交換器３に送り込まれた水は、利用側熱交換器３で冷媒から熱をもらい高温のお湯となり、第２の水配管２２を通って貯湯タンク６の上部に戻る。このような構成とすることで、貯湯タンク６の上部には高温のお湯、下部には低温の水といったように温度成層が生成され、給湯時に貯湯タンク６上部から高温のお湯を取り出せるようにしている。
【００１９】
（除霜運転動作）
次に、本実施の形態１のヒートポンプ給湯装置の除霜運転動作について説明する。除霜運転とは、熱源側熱交換器５に付着した霜を、圧縮機１から吐出された冷媒の熱で溶かすための運転動作である。熱源側熱交換器５での冷媒の蒸発温度が０℃以下の場合、空気中に存在している水分が熱源側熱交換器５に付着し、霜となって堆積する。その堆積量は時間とともに増加する。図３は、利用側熱交換器３における加熱能力の時間変化を示す図である。この図に示すとおり、熱源側熱交換器５の一部であるフィンに付着した霜によって熱抵抗、通風抵抗が増加すると、図３に示すように、利用側熱交換器３における加熱能力が時間とともに低下する。このため、熱源側熱交換器５に霜が付着している場合には、沸き上げ運転を一時中断して定期的に除霜運転を行い熱源側熱交換器５の霜を除去する必要がある。
【００２０】
図４は、除霜運転時の冷媒および水の流れを説明するための図である。この図に示すとおり、除霜運転を行う場合には、四方弁２を切り替えることにより冷媒が逆流されて、熱源側熱交換器５に高温高圧の冷媒が導入される。これにより、熱源側熱交換器５を凝縮器として作用させて除霜を行うことができる。
【００２１】
また、除霜運転中は、利用側熱交換器３には低温低圧の冷媒が流れ、蒸発器として作用し、除霜に必要な熱を水から吸熱する。この際、除霜に十分な熱量をもった湯を貯湯タンク６から利用側熱交換器３に流入させるため、第１の三方弁８で上部配管１９から来る貯湯タンク６上部の高温の湯と下部配管２０から来る貯湯タンク６下部の低温の水とを混合することとしている。
【００２２】
利用側熱交換器３に流入した混合湯は、利用側熱交換器３で低温の水となり、第２の水配管２２、第２の三方弁９、第３の水配管２４を通って貯湯タンク６の下部に戻される。このように、冷水の戻し口を貯湯タンク６の下部にすることで、温度成層を壊すことなくタンク内に水を戻すことが可能となり、貯湯タンク６上部の高温のお湯と下部の低温のお湯の混合が低減されるといった効果がある。
【００２３】
図５は、除霜運転時の水の流れの一例を説明するための図である。この図に示すとおり、貯湯タンク６の下部に戻る水の温度が中温であって、貯湯タンク６の下部に供給される水（市水）の温度よりも高い場合には、図５に示すように貯湯タンク６内の温度成層を乱してしまい、貯湯タンク６の上部の高温の湯と下部の低温の水とが混合され、給湯に使用できる高温の湯量が減少してしまう。
【００２４】
また、貯湯タンク６の下部に戻る水の温度が、タンク下部に供給される水（市水）の温度よりも高いということは、除霜に必要な熱量を得るために高温の湯を多量に使用してしまうということになり、給湯に使用できる高温の湯量が減少してしまう。つまり、貯湯タンク６の下部に戻る水の温度はなるべく低くなるように、利用側熱交換器３に流す湯の温度を低くして、高温の湯の使用量を減らしたほうがよい。
【００２５】
但し、利用側熱交換器３に流す湯の温度を低くし過ぎると、除霜運転が長くなるといった問題がある。また、利用側熱交換器３で加熱される熱量Ｑｈは、水の流量Ｖｗ(l/s)、水の比熱Ｃ(kJ/kg)、利用側熱交換器３に流入する水の温度をＴｉｎ、流出する湯の温度をＴｏｕｔとすると、以下の式で表される。
Ｑｈ=Ｖｗ×Ｃ×（Ｔｏｕｔ-Ｔｉｎ）  ・・・（１）
【００２６】
上式（１）からも分かるとおり、貯湯タンク６の下部に戻る水の温度が、貯湯タンク６の上部に給水される水（市水）の温度よりも低くなる場合は、除霜運転終了後の加熱運転時に利用側熱交換器３で所定の温度まで加熱する際の加熱量が増えてしまうということになり、消費電力量が増大してしまう。
【００２７】
そこで、本実施の形態のヒートポンプでは、第２の温度検出手段１１を市水を供給する配管に設け、第３の水配管２４に設けた第１の温度検出手段１０の温度が第２の温度検出手段１１の検出値と同じになるように、第１の三方弁８における高温のお湯と低温の水の混合量を決定する。このように、貯湯タンク６に戻る水の温度を調整することで、タンク内部の湯を有効に利用することができ、且つ除霜するために必要な熱を十分にもった熱源とすることができる。
【００２８】
次に、フローチャートを参照して各アクチュエータの動作について具体的に説明する。図６は、本実施の形態１のヒートポンプ給湯装置が除霜運転を実行するルーチンのフローチャートである。尚、図６に示すルーチンは、熱源側熱交換器５への着霜により加熱能力が低下したことを判定した場合に実行される。
【００２９】
図６に示すルーチンでは、先ずステップＳ１において、圧縮機１を停止させるか、圧縮機周波数を任意の周波数まで低下させる。ただし、四方弁２が切り替え可能であれば、圧縮機周波数はそのままでもよい。
【００３０】
次のステップＳ２では、四方弁２を切り替えて冷媒の流れを逆にし、膨張弁４を全開にする。このように、膨張弁部の抵抗を減らし、冷媒流量を増やすことで、除霜時間をより短縮することも可能となる。
【００３１】
次のステップＳ３では、圧縮機周波数を予め決められた除霜運転時の圧縮機周波数にする。また、次のステップＳ４では、第１の温度検出手段１０の検出値Ｔｗ１と、第２の温度検出手段１１の検出値Ｔｗ２とを比較する。その結果、Ｔｗ１＝Ｔｗ２の場合には、次のステップＳ６に移行し、除霜運転の終了を判定する。一方、上記ステップＳ４においてＴｗ１≠Ｔｗ２の場合には、次のステップＳ５に移行し、第１の三方弁８の調整を行う。ここでは、具体的には、例えば、Ｔｗ１＞Ｔｗ２の場合には、第１の三方弁８を貯湯タンク６の下部からの低温の水の量が多くなるように調整し、Ｔｗ１＜Ｔｗ２の場合には、第１の三方弁８を貯湯タンク６の上部からの高温の湯の量が多くなるように調整する。
【００３２】
上記ステップＳ５の処理が終了すると、次に、上述したステップＳ６に移行する。ステップＳ６では、除霜終了か否かが判定され、未だ除霜終了でない場合には、再度ステップＳ４に戻り、Ｔｗ１とＴｗ２との比較を行う。この動作を除霜運転終了まで行う。尚、図６に示すルーチンではＴｗ１＝Ｔｗ２となるようにしたが、Ｔｗ１＝Ｔｗ２＋αとし、貯湯タンク６に戻る温度が市水温度よりも高めの温度としてもよい。
【００３３】
以上のように、除霜運転時に利用側熱交換器３へ供給するお湯の温度を調整することにより、貯湯タンク６内の高温の湯量減少を抑制し給湯時の湯切れ防止や、加熱運転時に戻った時のお湯の再加熱を回避できる。また、前述したように除霜に必要な熱をお湯から有効に取り出すことで、高速で高効率な除霜運転が可能となる。
【００３４】
また、除霜運転時には、蒸発器として作用する利用側熱交換器３の冷媒飽和温度が０℃以下となり、利用側熱交換器内部の水が凍ってしまうという不具合が発生する場合があるが、本発明のように利用側熱交換器３から出て貯湯タンク６に戻る水温を市水温度（０℃よりも高い）、あるいは、貯湯タンク６の下部の温度になるように調整しているので、水が凍って、水流路が塞がったり、水流路が破裂したりといった不具合を回避できるといった効果もある。
【００３５】
ところで、上述した実施の形態１のヒートポンプ給湯装置では、除霜運転時に膨張弁４を全開に開弁することとしたが、例えば以下に示す構成によって対応することとしてもよい。図７は、本実施の形態１のヒートポンプ給湯装置の変形例を示す図である。この図に示すように、膨張弁４をバイパスするバイパス回路４１と、バイパス回路４１の途中に配設された開閉弁４２と、を備え、沸き上げ運転時は開閉弁４２を閉に制御し、除霜運転時は、開閉弁４２を開に制御することとしてもよい。
【００３６】
また、上述した実施の形態１のヒートポンプ給湯装置では、貯湯タンク６の下部に市水を供給する配管１２の途中に設けられた第２の温度検出手段１１の検出値Ｔｗ２と第１の温度検出手段１０の検出値Ｔｗ１とを比較することとしているが、比較する温度はこれに限られない。図８は、本実施の形態１のヒートポンプ給湯装置の変形例を示す図である。この図に示すように、第２の温度検出手段１１の代わりに、第３の温度検出手段１４を貯湯タンク６の下部の水温が検知できるように設け、第３の水配管２４に設けた第１の温度検出手段１０の検出値Ｔｗ１が第３の温度検出手段１４の検出値と同じになるように、第１の三方弁８の開度を決定してもよい。
【００３７】
また、上述した実施の形態１のヒートポンプ給湯装置では、第１の三方弁８が上部配管１９に接続されているが、貯湯タンク６内の中温水を取り出すように貯湯タンク６の中部に接続された中部配管２３に接続してもよい。図９は、本実施の形態１のヒートポンプ給湯装置の変形例を示す図である。この図に示すように、貯湯タンク６中央部の中温水を減らすことで、より温度成層が生成しやすくなり、貯湯タンク６の上部の高温のお湯と下部の低温のお湯の混合が低減されるといった効果もある。
【００３８】
実施の形態２．
次に、図１０および図１１を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。図１０は、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概略構成を示す図である。図１０に示すとおり、本実施形態のヒートポンプ給湯装置は、冷媒配管１３における利用側熱交換器３の前後に、第４の温度検出手段１５と第５の温度検出手段１６とがそれぞれ配設されている点を除き、図１に示すヒートポンプ給湯装置と同様に構成されている。第４の温度検出手段１５では、除霜運転時に利用側熱交換器３に入る冷媒の温度を検出し、第５の温度検出手段１５では、除霜運転時に利用側熱交換器３から出る冷媒の温度を検出する。
【００３９】
図１０に示すヒートポンプ給湯装置では、上述した温度検出手段を加えることで、更に信頼性を向上させたヒートポンプ装置とすることが可能である。すなわち、除霜運転中において利用側熱交換器３に導入された冷媒が蒸発しきれずに、液冷媒を含んだ二相状態で圧縮機１に戻って液圧縮するという問題が発生する場合がある。そこで、図１０に示す第４の温度検出手段１５の検出値Ｔｗ４と第５の温度検出手段１６の検出値Ｔｗ５とを比較し、Ｔｗ５＜Ｔｗ４である場合は、蒸発しきれていないと判断し、圧縮機周波数を低下させ、冷媒流量を減らすこととする。
【００４０】
次に、フローチャートを参照して本実施の形態２の具体的処理について説明する。図１１は、本実施の形態２のヒートポンプ給湯装置が除霜運転を実行するルーチンのフローチャートである。尚、図１１に示すルーチンにおいて、ステップＳ１からステップＳ５までは、上述した図６に示すルーチンと同様であるため、説明を省略する。
【００４１】
ステップＳ６では、Ｔｗ５とＴｗ４とを比較する。その結果、Ｔｗ５＜Ｔｗ４の場合には、冷媒が蒸発しきれておらず圧縮機１に液冷媒が流入している（液バックしている）と判定し、次のステップＳ７で圧縮機周波数を予め決められた量だけ低下させる。その後、ステップＳ８において除霜終了かどうか判定を行い、まだ除霜終了ではない場合は、ステップＳ４から再度同じ動作を繰りかえす。
【００４２】
このように、圧縮機１に戻る冷媒が常にガス状態となるように冷媒流量を調整することで、液圧縮を回避しヒートポンプ給湯装置の信頼性を向上させることが可能となる。また、液圧縮による消費電力増大も回避できる。
【００４３】
実施の形態３．
次に、図１２および図１３を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。図１２は、本発明の実施の形態３におけるヒートポンプ給湯装置の概略構成を示す図である。図１２に示すとおり、本実施形態のヒートポンプ給湯装置は、第４の水配管２５を貯湯タンク６の下部に接続せずに排水する構造とした点を除き、図１に示すヒートポンプ給湯装置と同様に構成されている。
【００４４】
本実施の形態３では、貯湯タンク６に戻す水温を気にする必要はなく、第４の水配管２５に設けた第２の温度検出手段１１が極力低くなるようにする。但し、実施の形態１でも述べたように、利用側熱交換器３の凍結を回避するために第１の温度検出手段１０の温度が０℃となるように、第１の三方弁８を調整することとする。
【００４５】
次に、フローチャートを参照して本実施の形態３の具体的処理について説明する。図１３は、本実施の形態３のヒートポンプ給湯装置が除霜運転を実行するルーチンのフローチャートである。尚、図１３に示すルーチンにおいて、ステップＳ１からステップＳ３までは、上述した図６に示すルーチンと同様であるため、説明を省略する。
【００４６】
ステップＳ４では、第１の温度検出手段１０の検出値Ｔｗ１が０℃に等しいか否かを判定する。その結果、Ｔｗ１≠０℃の場合には、次のステップＳ５に移行し、第１の三方弁８の調整を行う。ここでは、具体的には、Ｔｗ１＞０℃の場合には、第１の三方弁８を貯湯タンク６の下部からの低温の水の量が多くなるように調整し、Ｔｗ１＜０℃の場合には、第１の三方弁８を貯湯タンク６上部からの高温の湯の量が多くなるように調整する。
【００４７】
ステップＳ４においてＴｗ１≠０℃の場合、またはステップＳ５において第１の三方弁８の開度を調整した後は、次のステップＳ６に移行する。ステップＳ６では、除霜終了か否かが判定され、未だ除霜終了でない場合には、再度ステップＳ４に戻り、Ｔｗ１が０℃に等しいか否かの判定を行う。この動作を除霜運転終了まで行う。尚、図１３に示すルーチンではＴｗ１=０℃となるようにしたが、Ｔｗ１=０℃＋αとし、Ｔｗ１の温度が０℃よりも高めの温度としてもよい。
【００４８】
以上のように、除霜運転時に利用側熱交換器３へ供給するお湯の温度を調整することにより、貯湯タンク６の高温の湯量減少を抑制し給湯時の湯切れ防止となる。また、冷水を排水することで、貯湯タンク６の下部にある水の温度低下を抑制することが可能となり、加熱運転に戻った時のお湯の再加熱を回避することができる。また、前述したように除霜に必要な熱をお湯から有効に取り出すことで、高速で高効率な除霜運転が可能となる。
【符号の説明】
【００４９】
１  圧縮機
２  四方弁
３  利用側熱交換器
４  膨張弁
５  熱源側熱交換器
６  貯湯タンク
７  水ポンプ
８  第１の三方弁（混合弁）
９  第２の三方弁（流路切替手段、第２の流路切替手段）
１０  第１の温度検出手段
１１  第２の温度検出手段
１２  配管
１３  冷媒配管
１４  第３の温度検出手段
１５  第４の温度検出手段
１６  第５の温度検出手段
１９  上部配管
２０  下部配管
２１  第１の水配管
２２  第２の水配管
２４  第３の水配管
２５  第４の水配管
４１  バイパス回路（バイパス管）
４２  開閉弁
１００  ヒートポンプユニット
２００  タンクユニット
【図１】
0005333507.tif 000002
【図２】
0005333507.tif 000003
【図３】
0005333507.tif 000004
【図４】
0005333507.tif 000005
【図５】
0005333507.tif 000006
【図６】
0005333507.tif 000007
【図７】
0005333507.tif 000008
【図８】
0005333507.tif 000009
【図９】
0005333507.tif 000010
【図１０】
0005333507.tif 000011
【図１１】
0005333507.tif 000012
【図１２】
0005333507.tif 000013
【図１３】
0005333507.tif 000014