(57)【要約】【課題】積雪時ヒートポンプユニット上面に積もった雪が溶けた時、この溶けた水が吹出口に入り、吹出口の内側に設けた送風ファンが凍り付いて異常停止が発生する事を防止する。【解決手段】圧縮機４、蒸発器７及び冷媒対水熱交換器５を有するヒートポンプユニット３と、このヒートポンプユニット３の冷媒対水熱交換器５で加熱された水を貯留可能に循環する貯湯タンク２とを備えたヒートポンプ式給湯装置に於いて、前記ヒートポンプユニット３は少なくとも背面に空気吸込口９を前面に吹出口１０を備え、前記吸込口９の内側に前記蒸発器７を、前記吹出口１０の内側に送風ファン１１を位置させ、前記貯湯タンク２に蓄えた温水をヒートポンプユニット３上部に導く融雪手段を設けたものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、蒸発器及び冷媒対水熱交換器を有するヒートポンプユニットと、このヒートポンプユニットの冷媒対水熱交換器で加熱された水を貯留可能に循環する貯湯タンクとを備えたヒートポンプ式給湯装置に於いて、前記ヒートポンプユニットは少なくとも背面に空気吸込口を前面に吹出口を備え、前記吸込口の内側に前記蒸発器を、前記吹出口の内側に送風ファンを位置させ、前記貯湯タンクに蓄えた温水をヒートポンプユニット上部に導く融雪手段を設けたことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【請求項２】
前記融雪手段はヒートポンプユニットの上面内側に接して融雪管を設けると共に、前記上面は前面から背面に向かって下降するように傾斜して設け、前記上面の蒸発器上方には複数の排水孔を設けたことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項３】
前記融雪管の一端は融雪往き管にて貯湯タンクの中間位置に接続し、融雪管の他端は融雪戻り管にて貯湯タンクの下部に接続し、前記融雪往き管または融雪戻り管に融雪循環ポンプを設け、貯湯タンクと融雪往き管と融雪管と融雪戻り管にて融雪循環回路を形成したことを特徴とする請求項１または２記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項４】
前記貯湯タンク下部と冷媒対水熱交換器とを接続するヒーポン往き管と、貯湯タンク上部と冷媒対水熱交換器とを接続するヒーポン戻り管を設け、ヒーポン往き管またはヒーポン戻り管にヒーポン循環ポンプを設け、貯湯タンクとヒーポン往き管と冷媒対水熱交換器とヒーポン戻り管にてヒーポン循環回路を形成し、前記ヒーポン往き管に三方弁を設け、この三方弁と前記融雪管の一端を接続する融雪往き管と、融雪管の他端とヒーポン往き管を接続する融雪戻り管を設け、前記三方弁の切換によってヒーポン往き管の水を融雪管に循環する融雪バイパス回路を設けたことを特徴とする請求項１または２記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項５】
前記蒸発器に発生した霜を取り除く除霜運転と、前記融雪管への通水動作を同期させたことを特徴とする請求項３または４記載のヒートポンプ式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は冬期間ヒートポンプユニットへ降雪するヒートポンプ式給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種のものには、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出する冷媒と給湯用流水との熱交換をする冷媒対水熱交換器と、前記冷媒対水熱交換器から流出する冷媒を減圧する膨張弁と、前記膨張弁から流出する冷媒を蒸発させて冷媒に熱を吸収させる蒸発器とを兼ね備えるヒートポンプサイクルにて給湯用流水を加熱する給湯器であって、前記蒸発器において空気中の水分が凝結して除霜運転の際、発生する水滴を受け、排水するドレンパンと、前記ドレンパンで水滴が凍結・成長することを冷媒対水熱交換器に流入する給湯用流水配管の一部を用いて防ぐ機構をドレンパンに配することで、低外気温時の温度条件下でヒートポンプサイクルの除霜運転をする際に、ドレンパン上で水滴が凍結・成長することを給湯用流水配管の一部を前記ドレンパンに配することで防止している。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００４−２１８８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、この従来のものは、ドレンパンの凍結の心配はないが、積雪地域で使用した場合に、ヒートポンプユニット上面に積もった雪が溶けた時、この溶けた水が運転中に前面の吹出口に入ると、蒸発器によって冷却された吹出風によって凍り付いてしまい、吹出口の内側に設けた送風ファンが凍り付いてロックし異常停止が発生する問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１では、圧縮機、蒸発器及び冷媒対水熱交換器を有するヒートポンプユニットと、このヒートポンプユニットの冷媒対水熱交換器で加熱された水を貯留可能に循環する貯湯タンクとを備えたヒートポンプ式給湯装置に於いて、前記ヒートポンプユニットは少なくとも背面に空気吸込口を前面に吹出口を備え、前記吸込口の内側に前記蒸発器を、前記吹出口の内側に送風ファンを位置させ、前記貯湯タンクに蓄えた温水をヒートポンプユニット上部に導く融雪手段を設けたものである。
【０００５】
また、請求項２では、前記融雪手段はヒートポンプユニットの上面内側に接して融雪管を設けると共に、前記上面は前面から背面に向かって下降するように傾斜して設け、前記上面の蒸発器上方には複数の排水孔を設けたものである。
【０００６】
また、請求項３では、前記融雪管の一端は融雪往き管にて貯湯タンクの中間位置に接続し、融雪管の他端は融雪戻り管にて貯湯タンクの下部に接続し、前記融雪往き管または融雪戻り管に融雪循環ポンプを設け、貯湯タンクと融雪往き管と融雪管と融雪戻り管にて融雪循環回路を形成するようにしたものである。
【０００７】
また、請求項４では、前記貯湯タンク下部と冷媒対水熱交換器とを接続するヒーポン往き管と、貯湯タンク上部と冷媒対水熱交換器とを接続するヒーポン戻り管を設け、ヒーポン往き管またはヒーポン戻り管にヒーポン循環ポンプを設け、貯湯タンクとヒーポン往き管と冷媒対水熱交換器とヒーポン戻り管にてヒーポン循環回路を形成し、前記ヒーポン往き管に三方弁を設け、この三方弁と前記融雪管の一端を接続する融雪往き管と、融雪管の他端とヒーポン往き管を接続する融雪戻り管を設け、前記三方弁の切換によってヒーポン往き管の水を融雪管に循環するバイパス回路を設けたものである。
【０００８】
また、請求項５では、前記蒸発器に発生した霜を取り除く除霜運転と、前記融雪管への通水動作を同期させたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、ヒートポンプユニット上面の積雪を速やかに融雪し、蒸発器上部に排水するので、送風ファンのロックによる異常停止を防止すると共に、蒸発器の効率を上げることができる。
また、中温水を融雪に利用することにより、中温水の温度を低下させることでＣＯＰを向上させることができる。
また、水冷媒熱交換器の入口温度を低下させることでＣＯＰを向上させることができる。
また、蒸発器に発生した霜を取り除く除霜運転と、前記融雪管への通水動作を同期させたので、更に速やかな融雪を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明を実施するために好適な実施例を説明する。
【実施例１】
【００１１】
次に、本発明の実施例１について図１〜３に基づいて説明する。
１は湯水を貯湯する貯湯タンク２等を収納する貯湯タンクユニット、３は貯湯タンク２内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニットで、内部には圧縮機４と凝縮器としての冷媒対水熱交換器５と電子膨張弁６と強制空冷式の蒸発器７とで構成され、このヒートポンプユニット３には冷媒として二酸化炭素が用いられて超臨界ヒートポンプサイクルを構成しているものである。また、前記圧縮機４や電子膨張弁６等によりヒートポンプサイクルを駆動制御するヒーポン制御部８を設けている。
【００１２】
前記ヒートポンプユニット３は背面と左側面に格子状の空気吸込口９を、前面に略円形で格子状のガードを形成した空気吹出口１０を備え、前記吸込口９の内側にはフィンチューブ式の熱交換器から成る前記蒸発器７を、前記吹出口１０の内側には送風ファン１１をを備え、前記吸込口９と蒸発器７と送風ファン１１と吹出口１０を連通して送風経路１２を形成している。
【００１３】
融雪手段として、前記ヒートポンプユニット３の上面は、前面から背面に向かって下降するように傾斜して設け、前記上面の後ろ側で蒸発器７上方にはこの蒸発器７に対向して排水溝１３と、この排水溝１３下部に複数の排水孔１４を設けている。また、前記上面の内側に接して銅管を蛇行させ融雪管１５を設けている。
【００１４】
１６は前記貯湯タンク２の下部と冷媒対水熱交換器５を接続するヒーポン往き管で、ヒーポン循環ポンプ１７が取り付けられ、このヒーポン循環ポンプ１７と前記貯湯タンク２の間には第１三方弁１８を設けている。１９は前記冷媒対水熱交換器５と貯湯タンク２の上部を接続するヒーポン戻り管で、前記貯湯タンク２とヒーポン往き管１６と冷媒対水熱交換器５とヒーポン戻り管１９を連通してヒーポン循環回路２０を形成している。
【００１５】
２１は前記貯湯タンク２の下部に接続され貯湯タンク２に水を給水する入水管。２２は前記貯湯タンク２の上部に接続され貯湯されている高温水を出湯する出湯管。２３は前記貯湯タンク２の中間位置に接続された中間出湯管。２４は前記出湯管２２からの湯水と前記中間出湯管２３からの湯水とを任意の温度になるよう混合する中間混合弁。２５は前記入水管２１から分岐された給水管。２６は前記中間混合弁２４からの湯水と前記給水管２５からの給水とを給湯設定温度に混合する給湯混合弁である。
【００１６】
２７は前記ヒーポン循環回路２０に第１三方弁１８を介してバイパスするよう接続されたバイパス管。２８は前記バイパス管２７途中に設けられ、その二次側に放熱部（図示せず）が接続された暖房用熱交換器。２９は前記バイパス管２７途中で前記暖房用熱交換器２８の下流側に前記貯湯タンク２の中間位置に接続された中間戻し管である。前記第１三方弁１８はヒーポン往き管１６のヒートポンプユニット３側を、ヒーポン往き管１６の貯湯タンク２側に連通するかバイパス管２７側に連通するかを切換える電動三方弁より構成されている。なお、この第１三方弁１８は前記ヒーポン循環回路２０のヒーポン戻り管１９側に設けてもよいものである。
【００１７】
３０は前記貯湯タンク２の中間位置と融雪管１５の一端を接続し、融雪循環ポンプ３１を備えた融雪往き管。３２は前記融雪管１５の他端と貯湯タンク２の下部を接続する融雪戻り管で、前記貯湯タンク２と融雪往き管３０と融雪管１５と融雪戻り管３２を連通して融雪循環回路３３を形成している。
【００１８】
３４は前記三方弁１８や循環ポンプ１７・３１、送風ファン１１等の駆動制御を行うと共に、前記ヒーポン制御部８に指令を発し、予めプログラミングされたマイクロコンピュータを主体として構成されている制御部である。
【００１９】
ここで、貯湯タンク２内にヒートポンプユニット３で加熱された高温水を貯湯する貯湯運転について説明する。
制御部３４は深夜時刻になると電力単価が安価な深夜時間帯内で朝の所定時刻までに沸き上がるように貯湯運転を開始し、第１三方弁１８をヒートポンプユニット３と貯湯タンク２とが連通するように切換え、ヒーポン循環ポンプ１７とヒートポンプユニット３を駆動および起動して、貯湯タンク２の下部から取り出した湯水をヒートポンプユニット３により沸き上げ温度まで沸き上げて貯湯タンク２の上部に積層させるように貯湯する。そして、所望の熱量を貯湯するとヒーポン循環ポンプ１７およびヒートポンプユニット３を停止して貯湯運転を終了する。
【００２０】
次に、ユーザーが給湯栓を開いて給湯する時の給湯運転について説明する。
給湯栓が開かれると入水管２１から貯湯タンク２内に給水されると同時に出湯管２２から貯湯温水が出湯される。このとき、中間混合弁２４の混合比率により中間出湯管２３からも貯湯温水が出湯され、中間混合弁２４によってある温度に混合される。そして、この中間混合弁２４からの湯水は給湯混合弁２６に流入し、給水管２５からの給水と混合されて所望の給湯設定温度で給湯栓から給湯される。
【００２１】
次に、暖房運転について説明する。
暖房の要求が発生すると、前記制御部３４は暖房の二次側の運転を開始すると共に、第１三方弁１８をバイパス管２７とヒーポン循環回路２０のヒートポンプユニット３側とが連通するように切換え、ヒーポン循環ポンプ１７とヒートポンプユニット３を駆動及び起動して、ヒートポンプユニット３で沸き上げた高温水を暖房用熱交換器２８に直接供給し、二次側と熱交換して温度低下した温水を再度ヒートポンプユニット３に直接循環させて再度加熱して暖房を行う。
【００２２】
次に、暖房運転と給湯運転とが同時に行われる併用運転について説明する。
暖房運転中に給湯運転の要求が発生すると、前記制御部３４は第１三方弁１８を貯湯タンク２とヒートポンプユニット３とが連通するように切換える。ヒートポンプユニット３で加熱された温水は暖房用熱交換器２８を通過し、二次側との熱交換により温度低下した温水が中間戻し管２９を介して貯湯タンク２の中間部に戻される。そして、貯湯タンク２の下部に貯められている湯水および入水管２１から貯湯タンク２の下部に流入した冷水がヒーポン往き管１６を介してヒートポンプユニット３に循環されて加熱される。一方、貯湯タンク２の中間部に戻された温水は、制御部３４でコントロールされる中間混合弁２４の混合比率に応じた量が中間出湯管２３を介して出湯され、給湯混合弁２６によって給湯設定温度の湯として給湯される。
【００２３】
次に貯湯タンク２の中温水による融雪運転について説明する。
降雪の発生を手動又は降雪センサ等の自動で検知し、融雪循環ポンプ３１を運転すれば、貯湯タンク２の中温水が融雪往き管３０から融雪管１５に流れ、この融雪管１５に接するヒートポンプユニット３上面に積もった雪を溶かし、融雪戻り管３２から温度低下した中温水が貯湯タンク２の下部に戻る。
【００２４】
溶けた水は、ヒートポンプユニット３の上面が、前面から背面に向かって下降するように設けた傾斜によって後ろ側に流れ、蒸発器７上方に備えた排水溝１３に集まり、この排水溝１３下部に設けた排水孔１４から蒸発器７上部に流れることで、溶けた水が前方吸込口９から侵入して凍結することで発生する送風ファン１１のロックによる異常停止を防止すると共に、蒸発器７の効率を上げることができる。
また、中温水を融雪に利用することにより、中温水の温度を低下させることでＣＯＰを向上させることができるものである。
また、制御部３４に於いて、蒸発器７に発生した霜を取り除く除霜運転と、融雪管１５への通水動作を同期させれば、更に速やかで確実な融雪を行うことができる。
【００２５】
次に本発明の実施例２について図４に基づいて説明する。なお、先の実施例１と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略することとする。
この実施例ではヒーポン往き管１６の第１三方弁１８とヒートポンプユニット３との間に第２三方弁３５とこの第２三方弁３５から前記融雪管１５への融雪バイパス回路３６を設け、第２三方弁３５の切換により融雪運転を行うものである。これにより、溶けた水が前方吸込口９から侵入して凍結することで発生する送風ファン１１のロックによる異常停止を防止すると共に、蒸発器７の効率を上げることができ、冷媒対水熱交換器５の入口温度を確実に低下させることでＣＯＰを向上させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施例１側面の断面図。
【図２】同平面図。
【図３】同概略構成図。
【図４】この発明の実施例２の概略構成図。
【符号の説明】
【００２７】
２  貯湯タンク
３  ヒートポンプユニット
７  蒸発器
９  吸込口
１０  吹出口
１１  送風ファン
１４  排水孔
１５  融雪管
１６  ヒーポン往き管
１７  ヒーポン循環ポンプ
１８  第１三方弁
１９  ヒーポン戻り管
３０  融雪往き管
３１  融雪循環ポンプ
３２  融雪戻り管
３３  融雪循環回路
３５  第２三方弁
３６  融雪バイパス回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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