(57)【要約】【課題】  特別な配管構造を必要とすることなく、また、圧縮機を運転することなく除霜できるようにする。【解決手段】  入水回路２３に蒸発器９に向かって延出するように形成された延出部２３ａと、この延出部２３ａに接続され、該延出部２３ａ内を流れる水を蒸発器９の上部側に導く案内管２７と、この案内管２７を開閉する散水弁３１と、案内管２７によって導かれる水を蒸発器９に散水する散水機構２６と、蒸発器９の流出側の温度を検出する温度センサ１０と、この温度センサ１０が所定温度を検出するのに基づいて蒸発器９が着霜したと判断して圧縮機５及びポンプ１２の運転を停止させるとともに、散水弁３１を開放して除霜運転を行なうように制御する制御部３４とを具備する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を順次接続してなるヒートポンプ回路と、
前記凝縮器との間で熱交換する水熱交換器、この水熱交換器で加熱される湯を貯湯する貯湯タンク、及び前記水熱交換器と貯湯タンクとの間で湯を循環させるポンプとを備えてなる水回路と、
この水回路の一部に前記蒸発器に向かって延出するように形成された延出部と、
この延出部に接続され、該延出部内を流れる水、或いは温水を前記蒸発器の上部側に導く案内管と、
この案内管を開閉する開閉弁と、
前記案内管によって導かれる水、或いは温水を前記蒸発器に散水する散水手段と、
前記蒸発器の流出側の温度を検出する検出手段と、
この検出手段が所定温度を検出するのに基づいて前記蒸発器が着霜したと判断して前記圧縮機及び前記ポンプの運転を停止させるとともに、前記開閉弁を開放して除霜運転を行なうように制御する制御手段と
を具備することを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
前記散水手段は、前記蒸発器の上部側に位置し、前記案内管によって導かれる水、或いは温水を受ける散水トレイと、この散水トレイの内底面に形成されるスリット状の散水口と、前記散水トレイ内に設置される給水パットとを備えることを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項３】
前記水回路は、前記ポンプと前記水熱交換器との間を接続する入水回路を有し、
前記延出部は、前記入水回路に形成されたことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項４】
前記延出部に前記案内管の接続部と前記水熱交換器との間に位置して逆止弁を設けたことを特徴とする請求項３記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項５】
前記水回路は、前記水熱交換器と貯湯タンクとの間を接続する出湯回路を有し、
前記延出部は、前記出湯回路に形成され、
前記出湯回路に、前記案内管の接続部と前記貯湯タンクとの間に位置して逆止弁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給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ式冷凍サイクルにより水を加熱して高温水の給湯を可能とするヒートポンプ給湯機に係り、特に、蒸発器の除霜構造を改良したヒートポンプ給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のヒートポンプ給湯機は、冷媒を循環させるヒートポンプ式冷凍サイクルと、この冷凍サイクルにより加熱された湯水を給湯タンクに貯湯する水回路を備えている。
【０００３】
冷凍サイクルは、圧縮機に順次、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を接続して構成され、冷媒を循環させるようになっている。
【０００４】
水回路は、冷凍サイクルの凝縮器との間で熱交換する水熱交換器、この水熱交換器で加熱された温水を貯湯する給湯タンク、及び水熱交換器と給湯タンクとの間で温水を循環させるポンプを順次、水配管により接続して構成されている。
【０００５】
貯湯運転時には、冷凍サイクル及びポンプが運転され、水回路を循環される水が水熱交換器に流されると、凝縮器の放熱により加熱されて温水となって給湯タンク内に貯湯される。
【０００６】
この貯湯運転が長時間継続して行なわれると、特に、冬季のように外気温が低い条件での運転時には、蒸発器が着霜し、運転効率が低下してしまう。
【０００７】
そこで、従来においては、蒸発器が着霜した場合には、冷凍サイクルの冷媒の流れを逆に切り替えて、蒸発器を凝縮器として機能させることにより、冷媒凝縮時の放熱により霜を加熱し溶解して除霜するようにしている。
【０００８】
しかしながら、蒸発器を凝縮器として機能させた場合には、水熱交換器側が冷却されてしまい、除霜後の出湯に時間かかってしまうという問題があった。
【０００９】
そこで、近時においては、冷凍サイクルの冷媒の流れを逆に切り替えることなく、貯湯タンク内の湯水を室外熱交換器（蒸発器）に導いて散水することにより除霜するもの（例えば、特許文献１参照。）、或いは、水熱交換器から出湯された温水を室外熱交換器（蒸発器）に導いて散水することにより除霜するもの（例えば、特許文献２参照。）が開発されている。
【特許文献１】特開２００５−９７２３号公報
【特許文献２】特開２００２−２２８２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特開２００５−９７２３号公報に開示されるものは、貯湯タンク内の湯水を室外熱交換器（蒸発器）に導くための長い配管が別途、特別に必要となり、コスト高になるという問題がある。
【００１１】
また、特開２００２−２２８２５８号公報に開示されるものは、圧縮機を運転したまま除霜するため、消費電量が増大し、不経済的なものになるという問題がある。
【００１２】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、特別な配管構造を必要とすることなく、また、圧縮機を運転することなく除霜できるようにしたヒートポンプ給湯機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、請求項１記載のものは、圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を順次接続してなるヒートポンプ回路と、前記凝縮器との間で熱交換する水熱交換器、この水熱交換器で加熱される湯を貯湯する貯湯タンク、及び前記水熱交換器と貯湯タンクとの間で湯を循環させるポンプとを備えてなる水回路と、この水回路の一部に前記蒸発器に向かって延出するように形成された延出部と、この延出部に接続され、該延出部内を流れる水、或いは温水を前記蒸発器の上部側に導く案内管と、この案内管を開閉する開閉弁と、前記案内管によって導かれる水、或いは温水を前記蒸発器に散水する散水手段と、前記蒸発器の流出側の温度を検出する検出手段と、この検出手段が所定温度を検出するのに基づいて前記蒸発器が着霜したと判断して前記圧縮機及び前記ポンプの運転を停止させるとともに、前記開閉弁を開放して除霜運転を行なうように制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡単な構成で、しかも、無駄な消費電力を必要とすることなく、除霜することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。  
図１は本発明の第１の実施の形態に係るヒートポンプ給湯機１を概略的に示す構成図である。
【００１６】
このヒートポンプ給湯機１は水を循環させる水回路２と、この水回路２の水を加熱するヒートポンプ式の冷凍サイクル（ヒートポンプ回路）３とを備えている。冷凍サイクル３は、圧縮機５を備え、この圧縮機５には冷媒配管６を介して順次、凝縮器７、膨張弁８、蒸発器９が接続されている。蒸発器９の冷媒流出側には冷媒ガスの温度を検出する検出手段としての温度センサ１０が設けらている。水回路２は、ポンプ１２を備え、このポンプ１２には、水配管１３を介して順次、水熱交換器１４、貯湯タンク１５が接続されている。
【００１７】
また、ポンプ１２の吸込側には減圧弁１７を介して給水ライン１８が接続され、貯湯タンク１５の出湯側には混合弁１９を介して給湯ライン２１が接続されている。減圧弁１７の流出側と混合弁１９とはバイパス管２２を介して接続されている。
【００１８】
ところで、上記した水回路２は、ポンプ１２と水熱交換器１４とを接続する入水回路２３を有するとともに、水熱交換器１４と貯湯タンク１５とを接続する出湯回路２４を有している。入水回路２３の中途部は、冷凍サイクル３の蒸発器９に向かって延出され、この延出部２３ａには蒸発器９の上部側に水を導くための案内管２７が接続されている。
【００１９】
また、蒸発器９の上部側には、案内管２７によって導かれてくる水を蒸発器９に散水するための散水手段としての散水機構２６が設けられている。
【００２０】
散水機構２６は、図２にも示すように、案内管２７によって導かれてくる水を受ける散水トレイ２８を備えている。散水トレイ２８の内底面には、スリット状の散水口２８ａが形成されるているとともに、給水パット２９が収納されている。なお、蒸発器９は、所定間隔を存して複数枚、立位状態で配置されるフィン９ａを備え、このフィン９ａに冷媒管を蛇行状に挿通させて構成されている。
【００２１】
案内管２７の先端部は散水トレイ２８の側板に挿通され、案内管２７の中途部には案内管２７を開閉する開閉弁としての散水弁３１が設けられている。また、入水回路２３の延出部２３ａには案内管２７の接続部と水熱交換器１４との間に位置して逆止弁３２が設けられている。
【００２２】
上記した散水弁３１には、制御回路を介して例えばマイクロプロセッサ等よりなる制御部（制御手段）３４が接続され、この制御部３４には、信号回路を介して上記した蒸発器９の流出側の温度センサ１０が接続されている。
【００２３】
制御部３４は、給湯運転時に、温度センサ１０の検出温度が設定温度以下になると、蒸発器９が着霜して能力が低下したと判断し、圧縮機５及びポンプ１２の運転を停止させるとともに、散水弁３１を開放させて除霜運転を開始させるようにようになっている。
【００２４】
また、制御部３４は、除霜運転により、温度センサ１０の検出温度が設定温度を超えた場合には、圧縮機５及びポンプ１２の運転を再開させるとともに、散水弁３１を閉塞させて給湯運転を再開させるようにようになっている。
【００２５】
次に、上記したように構成されるヒートポンプ給湯機１の給湯運転について説明する。
【００２６】
この給湯運転時には、冷凍サイクル３の圧縮機５及び水回路２のポンプ１２が運転される。圧縮機５の運転により、図１に破線矢印で示すように高温高圧のガス状冷媒が圧縮機５から吐出されて凝縮器７に送られ、この凝縮器７内で凝縮液化して放熱する。凝縮器７を通過した液冷媒は膨張弁８を介して蒸発器９内に流入し、この蒸発器９で蒸発して再び圧縮機５に戻される。以後、同様に冷媒が循環される。
【００２７】
一方、水回路２のポンプ１２の運転により、実線矢印で示すように給水ライン１８を介して水熱交換器１４に水が供給され、この水は凝縮器７の放熱により加熱されたのち、貯湯タンク１５内に送られる。また、貯湯タンク１５内の下部の湯はポンプ１２を介して凝縮器７に流されて加熱され、高温水になって貯湯タンク１５内に貯湯される。この貯湯タンク１５内に貯湯された湯水は、給湯ライン２１を介して給湯されることになる。
【００２８】
ところで、この貯湯運転時には、蒸発器９の流出側の温度が温度センサ１０によって検出され、その検出温度が設定温度以下になると、制御部３４は、蒸発器９に着霜が発生したと判断し、除霜運転を開始する。即ち、制御部３４は、圧縮機５及びポンプ１２の運転を停止させるとともに、散水弁３１を開放させる。散水弁３１の開放により、図３に矢印で示すように水道水が入水回路２３の延出部２３ａから案内管２７に流され、この案内管２７から散水トレイ２８に放出される。散水トレイ２８に放出された水は、散水トレイ２８のスリット散水口２８ａから蒸発器９に散水され、そのフィン９ａに沿って流下する。この散水の流下により、フィン９ａ上の霜が溶解されて除霜されることになる。
【００２９】
この除霜運転により、蒸発器９の流出側の温度が温度センサ１０によって設定温度を超えたことが検出されると、制御部３４は、蒸発器９の除霜が終了したと判断し、再度、圧縮機５及びポンプ１２の運転を開始させるとともに、散水弁３１を閉塞させて貯湯運転を再開させる。この貯湯運転により蒸発器９が再度着霜すると、上記した除霜運転が繰り返される。
【００３０】
上記したように、この実施の形態によれば、除霜運転時には、圧縮機５の運転を停止させるため、除霜に電力を無駄に使用することがなく、貯湯運転の効率を向上できる。
【００３１】
また、ポンプ１２と水熱交換器１４とを接続する入水回路２３の延出部２３ａを散水弁３１の近傍まで伸ばすため、散水弁３１や案内管２７の凍結を防止できる。
【００３２】
さらに、散水トレイ２８の内底部に設けたスリット散水ロ２８ａから蒸発器９のフィン９ａに散水するため，全てのフィン９ａに水を流下させることができ、除霜効率が優れる。
【００３３】
また、散水トレイ２８の内底部に給水パット２９を設置するため、蒸発器９のフィン９ａに対し水を均一に流下させることができ、除霜むらもなくなる。
【００３４】
図４は、本発明の第２の実施の形態であるヒートポンプ給湯機１Ｂを示すものである。
【００３５】
なお、上記第１の実施の形態で示した部分と同一部分については、同一番号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３６】
この第２の実施の形態は、上記した第１の実施の形態において、入水回路２３の延出部２３ａに設けられた逆止弁３２を取り除いたものである。
【００３７】
この第２の実施の形態において、散水弁３１が開放されて除霜運転が行なわれると、図５に示すように貯湯タンク１５内の湯と水道水が矢印で示すように流されて入水回路２３の延出部２３ａで混合されてから案内管２７に流される。案内管２７に流された混合水は、散水トレイ２８に供給され、散水トレイ２８から蒸発器９に散水されて除霜が行なわれる。
【００３８】
このように、第２の実施の形態では、温水と水を混合して散水するため、水道水のみの場合よりも高温の温水を散水でき、第１の実施の形態と比較して除霜時間を短縮する事ができる。
【００３９】
第１の実施の形態では、除霜運転の後半は水道水のみによる除霜となるため、冬期などにおいては、除霜時間が長くなる事がある。寒冷地などの除霜負荷が大きいところでは第２の実施の形態のほうが除霜時間を短縮できる利点がある。
【００４０】
図６は、本発明の第３の実施の形態であるヒートポンプ給湯機１Ｃを示すものである。
【００４１】
なお、上記第１の実施の形態で示した部分と同一部分については、同一番号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４２】
上記した第１の実施の形態では、除霜運転時には、蒸発器９に対して水道水を散水するようにしたが、この第３の実施の形態では、蒸発器９に対して水熱交換器１４で加熱された温水を散水するようにしている。
【００４３】
即ち、この第３の実施の形態では、水熱交換器１４と貯湯タンク１５とを接続する出湯回路２４の中途部を冷凍サイクル３の蒸発器９に向かって延出し、この延出部２４ａに案内管２７を接続している。延出部２４ａには案内管２７の接続部と貯湯タンク１５との間に位置して逆止弁３６が設けられている。
【００４４】
この第３の実施の形態において、散水弁３１が開放されて除霜運転が行なわれると、図７に示すように、水熱交換器１４で加熱されて出湯される高温の湯水が出湯管２４の延出部２４ａを介して案内管２７に流される。この案内管２７に流された湯水は、散水トレイ２８に供給され、散水トレイ２８から蒸発器９に散水されて除霜が行なわれる。
【００４５】
このように第３の実施の形態では、水熱交換器１４内の高温の湯水が蒸発器９に散水させるため、霜が早く溶解し、除霜時間を短縮する事ができる。上記した第１の実施の形態では、蒸発器９に散水される水の温度は水道水の温度と同じであるため、冬期などにはかなり低い温度になり、除霜時間が長くなってしまう虞がある。
【００４６】
また、この第３の実施の形態では、散水トレイ２８の吸水パット２９が氷結している場合には、早く溶かすことが出来る。ただし、水熱交換器１４の湯が流出した後は、通常の水道水を散水しての除霜となる。
【００４７】
なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るヒートポンプ給湯機を示す概略的構成図。
【図２】図１の蒸発器及び散水機構を示す斜視図。
【図３】図１のヒートポンプ給湯機の除霜運転時における散水状態を示す図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るヒートポンプ給湯機を示す概略的構成図。
【図５】図４のヒートポンプ給湯機の除霜運転時における散水状態を示す図。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るヒートポンプ給湯機を示す概略的構成図。
【図７】図６のヒートポンプ給湯機の除霜運転時における散水状態を示す図。
【符号の説明】
【００４９】
３…ヒートポンプ回路、５…圧縮機、７…凝縮器、８…膨張弁、９…蒸発器、１０…温度センサ（検出手段）、１２…ポンプ、１３…水回路、１４…水熱交換器、１５…貯湯タンク、２３…入水回路、２３ａ…延出部、２４…出湯回路、２４ａ…延出部、２６…散水機構（散水手段）、２７…案内管、２８…散水トレイ、２８ａ…散水口、２９…給水パット、３１…散水弁（開閉弁）、３４…制御部（制御手段）、３２…逆止弁、３６…逆止弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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