JP2009210195A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率良くヒートポンプユニットを除霜できる給湯装置を提供する。
【解決手段】着霜検知手段95が着霜を検知すると、制御部14は、調整弁73を制御し、中間部経路26から取り出した中温の湯水と下部取出経路71から取り出した低温の湯水とを混合し、除霜最適温度の湯水をヒートポンプユニット81に供給して除霜する。除霜運転時に、貯湯タンク17上部の高温の湯水を使用せず、除霜運転後に沸き上げ効率が低下する貯湯タンク17の中温水を利用することにより、沸上効率を向上できる。高温水を除霜に使用しないため、中温水が生成されにくく、さらに沸き上げ効率を向上できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプユニットを備えた給湯装置に関する。

従来、貯湯タンク内に貯湯する湯をヒートポンプを用いて沸き上げる給湯装置が知られている。

この給湯装置では、沸上運転時において、冷媒が圧縮機、沸上用熱交換器、蒸発器の順に循環する通常サイクルでヒートポンプユニットを作動させ、貯湯タンクの下部から取り出した水をヒートポンプユニットの沸上用熱交換器を経て所定温度に沸き上げ、この沸き上げた湯を貯湯タンクの上部に戻すように沸上用循環ポンプによって循環させることにより、貯湯タンクの上部側から湯を順次貯湯している。

また、冬季などの外気温度が低い場合、ヒートポンプユニットの沸上運転中に、大気中の水蒸気が蒸発器に付着して凍結すると、大気熱の集熱効率が低下してしまう。そのため、蒸発器に着霜したときには、ヒートポンプユニットの除霜運転によって蒸発器に付着した霜を取り除くようにしている。

このヒートポンプユニットの除霜運転時には、冷媒が圧縮機、蒸発器、沸上用熱交換器の順に循環する逆サイクルでヒートポンプユニットを作動させ、貯湯タンクから湯水を取り出して沸上用熱交換器を経て貯湯タンクに戻すように循環させることにより、貯湯タンクから取り出し湯水の熱を沸上用熱交換器で冷媒側に集熱して蒸発器を加熱し、この蒸発器に付着した霜を融解させている。

このような給湯装置について、着霜を検出した際に、ヒートポンプユニットを逆サイクルに切り替えて運転するとともに、貯湯タンクの下部に設けた取出口から水を取り出し、熱交換器を経て貯湯タンクの下部取入口から取り入れさせることにより、貯湯タンクの上部の高温水を使用せずに除霜できるとともに、貯湯タンクの下部の水温の上昇を防止できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、貯湯タンクの下部の水を使用する構成では、水の温度が低い際の除霜において、除霜の効果が小さくなり、除霜に要する時間が長くなる。

また、除霜運転の間も貯湯運転を可能とすることを図り、貯湯タンクの底部の低温水と貯湯タンクの頭頂部の高温水とを混合して、ヒートポンプユニットの沸上用熱交換器に供給し、蒸発器の温度を上昇させるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照。）。

しかしながら、貯湯タンクの頭頂部の高温の湯水を使用すると、せっかく貯湯した高温の湯水を除霜に使用することになる。また、高温の湯水を除霜に使用すると、除霜に使用した後の湯水が、例えば約４０℃〜６５℃の中温水となり、貯湯タンク内に中温水が貯湯され、ヒートポンプユニットを利用した沸き上げ効率が低下する。
特開２００６−１０５５６６号公報（第３−４頁、図１） 特開２００６−１３２８８８号公報（第４頁、図１）

上記従来のように、貯湯タンク上部の高温の湯水を使用してヒートポンプユニットの除霜を行うと、除霜の時間は短縮できるものの、貯湯タンク内の湯量を減少させてしまうとともに、除霜に使用した湯水が中温水となり、貯湯タンク内に中温水が貯まって沸き上げ効率が低下する。また、貯湯タンクの下部の水を使用すると、水の温度が低い際の除霜に時間がかかる。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、効率良くヒートポンプユニットの除霜が可能な給湯装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の給湯装置は、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の上部の湯水をこの貯湯タンクから取り出す上部取出経路と、前記上部取出経路に取り出された湯水が供給される取出経路と、前記貯湯タンク内の下部の湯水をこの貯湯タンクから取り出す下部取出経路と、前記貯湯タンク内の上下方向の中間部の湯水をこの貯湯タンクから取り出す中間部取出経路と、前記中間部取出経路から取り出す湯水と前記下部取出経路から取り出す湯水との混合比率を調整して取り出す調整弁と、圧縮機、熱交換器、及び蒸発器を設けた冷媒回路を有して湯水を沸き上げるヒートポンプユニットと、前記調整弁と前記ヒートポンプユニットの入口側とを接続するヒートポンプ往き経路と、前記ヒートポンプユニットの出口側と前記貯湯タンクとを接続するヒートポンプ戻り経路と、前記ヒートポンプユニットの着霜を除く除霜運転時に、前記調整弁を制御し、前記ヒートポンプユニットに供給する湯水の温度を制御する制御部とを具備しているものである。

請求項２記載の給湯装置は、請求項１記載の給湯装置において、ヒートポンプユニットの熱交換器に供給される湯水の温度を測定する吸出温度測定手段と、中間部取出経路から取り出される湯水の温度を測定する貯湯温度測定手段とを具備し、制御部は、前記吸出温度測定手段及び前記貯湯温度測定手段が測定した温度を監視し、除霜運転の開始時に、前記熱交換器に供給される湯水の温度が予め設定された除霜最適温度となるように調整弁を制御するものである。

請求項３記載の給湯装置は、請求項１または２記載の給湯装置において、中間部取出経路から取り出される湯水の温度を測定する貯湯温度測定手段とを具備し、制御部は、除霜運転時に、前記中間部取出経路から取り出される湯水の温度が給湯に適した温度より低い場合には、前記中間部取出経路から取り出される湯水の温度が給湯に適した温度以上である場合に比べて、前記中間部取出経路から取り出す湯水の混合比率を大きくし予め定められた除霜最適温度よりも給水温度が高くなるように調整弁を制御するものである。

請求項４記載の給湯装置は、請求項１または２記載の給湯装置において、中間部取出経路から取り出される湯水の温度を測定する貯湯温度測定手段とを具備し、制御部は、除霜運転時に、前記中間部取出経路から取り出される湯水の温度が給湯に適した温度以上である場合には、前記中間部取出経路から取り出される湯水の温度が給湯に適した温度より低い場合に比べて、前記中間部取出経路から取り出す湯水の混合比率を小さくし予め定められた除霜最適温度よりも給水温度が低くなるように調整弁を制御するものである。

請求項５記載の給湯装置は、請求項１ないし４いずれか一記載の給湯装置において、中間部取出経路から取り出される湯水の温度を測定する貯湯温度測定手段と、ヒートポンプユニットの熱交換器から取り出される湯水の温度を測定する沸上温度測定手段と、取出経路から湯水が供給され、この湯水を熱負荷側と熱交換する負荷用熱交換器と、この負荷用熱交換器を通過した湯水を貯湯タンクに戻す戻り経路とを備え、制御部は、除霜運転時に、前記中間部取出経路から取り出される湯水の温度が除霜に適した所定温度より低い場合には、前記沸上温度測定手段が測定した温度が所定の範囲になるように、上部取出経路から取り出した湯水を前記取出経路から前記戻り経路を介して調整弁に供給するものである。

請求項１記載の給湯装置によれば、ヒートポンプユニットの着霜を除く除霜運転時に、制御手段が調整弁を制御し、中間部取出経路から取り出す中温の湯水と下部取出経路から取り出す低温の湯水との混合比率を調整してヒートポンプユニットに供給することにより、貯湯タンク上部の高温の湯水を使用することなく、ヒートポンプによる沸き上げの効率が低くかつ給湯に適さない場合がある中温の湯水を使用して、除霜に適した温度の湯水を効率良く生成してヒートポンプユニットに供給し、ヒートポンプユニットを効率良く除霜できる。

請求項２記載の給湯装置によれば、請求項１記載の給湯装置の効果に加えて、制御部が、ヒートポンプユニットの熱交換器に供給される湯水の温度、及び中間部取出経路から取り出される湯水の温度を監視することにより、除霜運転の開始時に、調整弁を迅速に制御して、ヒートポンプユニットの熱交換器に予め設定された除霜最適温度の湯水を迅速に供給し、ヒートポンプユニットを迅速かつ効率良く除霜できる。

請求項３記載の給湯装置によれば、請求項１または２記載の給湯装置の効果に加えて、制御部は、除霜運転時に、中間部取出経路から取り出される湯水の温度が給湯に適した温度より低い場合には、中間部取出経路から取り出される湯水の温度が給湯に適した温度以上である場合に比べて、中間部取出経路から取り出す湯水の混合比率を大きくし予め定められた除霜最適温度よりも給水温度が高くなるように調整弁を制御することにより、ヒートポンプによる沸き上げの効率が低くかつ給湯に適さない場合がある中温の湯水を使用し、貯湯タンク内の中温水を減少させつつ、ヒートポンプユニットを迅速に除霜できる。

請求項４記載の給湯装置によれば、請求項１または２記載の給湯装置の効果に加えて、制御部は、除霜運転時に、中間部取出経路から取り出される湯水の温度が給湯に適した温度以上である場合には、中間部取出経路から取り出される湯水の温度が給湯に適した温度より低い場合に比べて、中間部取出経路から取り出す湯水の混合比率を小さくし予め定められた除霜最適温度よりも給水温度が低くなるように調整弁を制御することにより、貯湯タンク内の給湯可能な湯水の減少を抑制できるとももに、ヒートポンプユニットの除霜後に生成される中温水を減少させることができる。

請求項５記載の給湯装置によれば、請求項１ないし４いずれか一記載の給湯装置の効果に加えて、制御部は、除霜運転時に、中間部取出経路から取り出される湯水の温度が除霜に適した所定温度より低い場合には、ヒートポンプユニットの熱交換器から取り出される湯水の温度が所定の範囲になるように、上部取出経路から取り出した高温の湯水を取出経路から戻り経路を介して調整弁に供給することにより、水温の過度の低下を防止してヒートポンプユニットを確実に除霜できるとともに、水温の必要以上の上昇を防止して貯湯タンク内に中温水が貯湯されることを抑制できる。ヒートポンプユニットに高温の湯水を供給する経路は、負荷用熱交換器の経路を利用することにより、構成を簡略化して製造コストを低減できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１に示すように、給湯装置11は、本体ユニット12と、湯を沸き上げるための室外機13と、給湯装置11の全体を制御する制御部14とを備え、給湯機能とともに、浴槽15に張った浴槽水の追焚機能を有している。

本体ユニット12は、湯を貯湯する貯湯タンク17を有し、この貯湯タンク17には、貯湯タンク17の上部位置と、貯湯タンク17の上部から容量に対応した１／５位置、２／５位置、３／５位置、４／５位置と、貯湯タンク17の下部位置とに、貯湯タンク17内の湯水温度を検知する複数の貯湯温度測定手段としてのサーミスタ18a〜18fがそれぞれ配設されている。

貯湯タンク17の下部には、水道管等の給水源に配管される給水経路20が接続されている。この給水経路20には、給水圧力を減圧する減圧弁21、逆流を規制する逆止弁22が配設されている。

貯湯タンク17の上部に高温の湯水を取り出す上部取出経路25が接続され、貯湯タンク17の上下方向中間位置であって１／５位置のサーミスタ18bと２／５位置のサーミスタ18cとの間に中間部取入経路の機能および中温水を取り出す中間部取出経路の機能を有する中間部取出経路としての中間部経路26が接続され、この中間部経路26に循環経路27が接続されている。循環経路27には中間部経路26から貯湯タンク17の中間部へと取り入れる湯の一部の流れを取り出し方向にのみ許容する逆止弁28が配設されている。これら上部取出経路25と循環経路27とは電動弁である混合弁29に接続され、この混合弁29により、上部取出経路25から取り出す貯湯タンク17の上部の湯と中間部経路26から貯湯タンク17へと戻す湯の一部を循環経路27を介して循環させるように取り出す湯との混合比率を調整して取り出す。この混合弁29で調整可能とする混合比率には、いずれか一方が１００％、他方が０％の場合も含まれる。混合弁29には取り出された湯を給湯する給湯経路30が接続されている。給湯経路30には湯の温度を検知する取出温度検知手段としての取出温度センサ31が配設されている。そして、これら上部取出経路25、中間部経路26、循環経路27、混合弁29、給湯経路30によって、貯湯タンク17から湯を取り出す取出経路32が形成されている。

また、取出経路32の給湯経路30と給水経路20とが給湯用の湯温調整手段としての電動弁である混合弁34および浴槽用の湯温調整手段としての電動弁である混合弁35にそれぞれ接続されている。これら混合弁34，35は、取出経路32の給湯経路30からの湯と給水経路20からの水とを混合して所定温度の湯を給湯する。これら混合弁34，35で調整可能とする混合比率には、いずれか一方が１００％、他方が０％の場合も含まれる。

これら混合弁34，35に接続される給湯経路30および給水経路20には、給湯経路30側および給水経路20側への逆流を規制する逆止弁36，37がそれぞれ配設されている。

給湯用の混合弁34は、例えば台所等に設置されるメインリモコンや浴室に設置される浴室リモコン等によりそれぞれ設定される給湯設定温度の湯を供給する。この給湯用の混合弁34には所定の給湯場所に給湯する給湯路38が接続され、この給湯路38には流量を測定する流量センサ39および温度を検知する給湯温度センサ40が配設されている。

浴槽用の混合弁35は、例えば台所等に設置されるメインリモコンや浴室に設置される浴室リモコン等によりそれぞれ設定される湯張り設定温度の湯を供給したり、浴室リモコンによる追い焚き操作時に浴槽水の追い焚き能力に応じた温度の湯を供給したりする。この浴槽用の混合弁35には浴槽15に給湯する浴槽用給湯経路41が接続され、この浴槽用給湯経路41には流路を開閉する浴槽用給湯手段としての給水電磁弁等を備えたホッパ42が配設されている。

また、取出経路32の給湯経路30の混合弁34，35の接続箇所より下流側には、上流側への逆流を規制する逆止弁43、および熱負荷側である浴槽15の浴槽水と熱交換する負荷用熱交換器としての追焚用熱交換器44を介して、この追焚用熱交換器44を通過した湯を貯湯タンク17に戻す戻り経路45が接続されている。この戻り経路45には、貯湯タンク17から取出経路32を通じて湯を取り出すとともに追焚用熱交換器44を通過した湯を戻り経路45および中間部経路26を経て貯湯タンク17の中間部に戻すように湯を循環させるポンプである追焚用循環ポンプ46が配設されている。

戻り経路45は循環経路27に接続されている。そして、戻り経路45と循環経路27とで、貯湯タンク17の中間部に追焚用熱交換器44を通過した湯を戻す取入経路52が形成されている。

そして、取出経路32および取入経路52によって熱負荷回路としての追焚回路53が形成されている。

また、追焚用熱交換器44と浴槽15とが浴槽用循環経路54によって接続されている。この浴槽用循環経路54は、浴槽15の浴槽水を取り込んで追焚用熱交換器44に導く戻り配管55、追焚用熱交換器44を通過した浴槽水を浴槽15に導く往き配管56を有している。戻り配管55には、浴槽15から取り込んだ浴槽水の温度を検知するサーミスタ57、浴槽15の水位を検知する圧力センサ58、浴槽15への自動湯張り時に流路を切り換えるための電動弁である切換弁59、浴槽水を循環させる浴槽用循環ポンプ60、浴槽水の循環を検知するフロースイッチ61が配設されている。往き配管56には、浴槽15に導入する浴槽水の温度を検知するサーミスタ62が配設されている。

切換弁59には浴槽用給湯経路41が接続され、浴槽用給湯経路41から給湯される湯を戻り配管55の１管、または戻り配管55と往き配管56との２管を通じて浴槽15に給湯可能になっている。

一方、貯湯タンク17の上部取出経路25には、沸上時の過剰な圧力を逃す逃し弁65が接続され、この逃し弁65は排水経路66に接続されている。

また、貯湯タンク17側と室外機13とが沸上回路68によって接続されている。この沸上回路68は、貯湯タンク17の下部と室外機13の入口側とを接続する沸上用取出経路69と、室外機13の出口側と貯湯タンク17側とを接続する沸上用戻り経路70とを有している。

そして、沸上用取出経路69は、貯湯タンク17の下部に接続され低温水を取り出す下部取出経路71と、ヒートポンプユニット81の入口側に接続されたヒートポンプ往き経路としてのポンプ側取入経路72とが、電動弁の混合弁である調整弁73で接続されている。また、下部取出経路71には、バルブ74が接続され、このバルブ74を介して所定の場所に排水するように構成されている。

また、沸上用戻り経路70には切換手段としての電動弁である切換弁75が接続され、この切換弁75には、貯湯タンク17の上部に接続される沸上用上部取入経路76、貯湯タンク17の上下方向中間位置であって３／５位置と４／５位置との間に接続される沸上用中間部取入経路77が接続されている。この切換弁75により、沸上用戻り経路70に対して、沸上用上部取入経路76および沸上用中間部取入経路77のいずれか一方が接続するように切り換えられる。そして、沸上用戻り経路70と沸上用上部取入経路76および沸上用中間部取入経路77とで、貯湯タンク17の上部および中間部の複数位置に室外機13を通過した湯を戻す複数のヒートポンプ戻り経路としての沸上用取入経路78が形成されている。

さらに、中間部経路26には、循環経路27を介して接続経路79が接続され、この接続経路79が、沸上用取出経路69の下部取出経路71に配設された電動弁の混合弁である調整弁73に接続されている。この調整弁73は、貯湯タンク17の上下方向の中間部に接続された中間部経路26からの湯水と、貯湯タンク17の下部に接続された下部取出経路71からの湯水とを混合して、ポンプ側取入経路72からヒートポンプユニット81の入口側に送水する。

また、室外機13には、湯を沸き上げる沸上手段としてのヒートポンプユニット81が配設されている。このヒートポンプユニット81は、凝縮器として機能する熱交換器としての沸上用熱交換器82を備え、この沸上用熱交換器82に沸上回路68が接続されている。このヒートポンプユニット81の沸上用熱交換器82の上流側に、貯湯タンク17の下部の水を沸上用取出経路69側から沸上用戻り経路70側に循環させる沸上用循環ポンプ83が配設されている。また、ヒートポンプユニット81には、沸上用取出経路69に取り入れた湯水の温度を検知する沸上用取入温度検知手段であり吸出温度測定手段としての取入温度センサ84と、沸上用熱交換器82を通過した湯の温度を検知する沸上用出湯温度検知手段であり沸上温度測定手段としての出湯温度センサ85とがそれぞれ配設されている。さらに、ヒートポンプユニット81は、沸上用熱交換器82、圧縮機91、蒸発器92、膨張弁93、及び図示しない四方弁等で構成される冷媒回路を有している。さらに、蒸発器92には、この蒸発器92の着霜を検知するセンサである着霜検知手段が配設されている。

そして、このヒートポンプユニット81は、通常サイクル(正サイクル)では、冷媒が圧縮機91、沸上用熱交換器82、膨張弁93、蒸発器92、圧縮機91、の順に循環し、蒸発器92で外気から集熱して沸上用熱交換器82で沸上回路68を循環する水を沸き上げる。また、除霜運転時には、必要に応じて冷媒回路を四方弁により逆サイクルに切り替え、この逆サイクルでは、冷媒が圧縮機91、蒸発器92、膨張弁93、沸上用熱交換器82、圧縮機91の順に循環し、沸上用熱交換器82により沸上回路68を循環する水から集熱し蒸発器の温度を上昇させて除霜する。

また、給湯装置11の制御部14は、ＣＰＵ、ＲＯＭなどの記憶手段及びタイマーなどを備え、このタイマーや各部のセンサなどに基づき、ヒートポンプユニット81や各部の電動弁及びポンプなど、本体ユニット12及び室外機13を含む給湯装置11の全体を制御している。

制御部14は、サーミスタ18a〜18fからの出力により、貯湯タンク17内の各位置の湯水の温度を測定して常時監視し、残湯量を把握し、必要に応じて通常サイクルでヒートポンプユニット81を作動させる。また、制御部14は、取出温度センサ31の検知に基づいて、循環経路27を介して中間部経路26から給湯経路30へと循環する循環湯に対する、上部取出経路25を介して貯湯タンク17の上部から取り出す高温の湯の混合比率を調整するように混合弁29を制御する。より詳細には、制御部14は、循環湯の温度が高いほど、上部取出経路25から取り出す貯湯タンク17の上部の湯量を減少させ、循環湯の温度が低くなると、上部取出経路25から取り出す貯湯タンク17の上部の湯量を増加させるように混合弁29を制御する機能を有する。さらに、制御部14は、後述するように、着霜検知手段95が着霜を検知すると、必要に応じてヒートポンプユニット81を逆サイクルで運転させるとともに、調整弁73及び混合弁29を制御し、予め設定され記憶手段に記憶された除霜最適温度あるいはこの除霜最適温度から上下に変更した所定の温度の湯水をヒートポンプユニット81の入口側に送水し、蒸発器92を除霜する。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

まず、貯湯タンク17への湯の貯湯動作について説明する。

特定の沸上時間帯として例えば時間帯別電灯制度の夜間時間帯において、室外機13のヒートポンプユニット81および沸上用循環ポンプ83を作動させる。沸上用循環ポンプ83の作動により、沸上回路68で貯湯タンク17の下部の低温の水を沸上用取出経路69から取り出してヒートポンプユニット81に送り、このヒートポンプユニット81で沸き上げた高温の湯を沸上用戻り経路70から貯湯タンク17に戻す。

出湯温度センサ85で検知した室外機13のヒートポンプユニット81からの湯の出湯温度が低いときには、切換弁75で沸上用中間部取入経路77に切り換え、貯湯タンク17の中間部に中温水を戻し、貯湯タンク17の上部の湯の温度低下を防止する。また、出湯温度センサ85で検知した室外機13のヒートポンプユニット81からの湯の出湯温度が沸上目標温度以上のときには、切換弁75で沸上用上部取入経路76に切り換え、貯湯タンク17の上部に沸上目標温度以上の湯を送り込んで貯湯する。これにより、貯湯タンク17の上部に低温湯を貯湯することがなくなり、貯湯温度を高温にできる。

次に、給湯動作について説明する。

給湯路38の下流側に配設される給湯栓等を開くことにより、給水圧力により貯湯タンク17内の湯を押し出し、上部取出経路25、中間部経路26、混合弁29および給湯経路30を通じて貯湯タンク17から取り出される湯と給水経路20から給水される水とを給湯用の混合弁34で混合して給湯設定温度の湯とし、この湯を給湯路38から給湯する。給湯経路30に取り出す湯は、混合弁29により、上部取出経路25から取り出す貯湯タンク17の上部の湯と中間部経路26から取り出す貯湯タンク17の中間部の湯との混合比率を調整して取り出す。

次に、浴槽15の利用について説明する。

浴槽15に湯張りする場合には、ホッパ42の給水電磁弁を開くことにより、給水圧力により貯湯タンク17内の湯を押し出し、上部取出経路25、中間部経路26、混合弁29および給湯経路30を通じて貯湯タンク17から取り出される湯と給水経路20から給水される水とを浴槽用の混合弁35で混合して湯張り設定温度の湯とし、この湯を供給し、浴槽用給湯経路41およびこの浴槽用給湯経路41の一部を構成する浴槽用循環経路54を通じて浴槽15に給湯する。浴槽15に湯張りする場合、切換弁59で戻り配管55と往き配管56との２管に湯が流れるように切り換えることにより、所定量の湯を迅速に給湯して湯張りできる。なお、浴槽15に湯張りする場合、切換弁59で往き配管56の１管のみに湯が流れるように切り換え、戻り配管55の圧力センサ58で水位を監視しながら給湯することにより、浴槽15の湯の水位が設定水位に正確に一致するように湯張りできる。また、給湯経路30に取り出す湯は、混合弁29により、上部取出経路25から取り出す貯湯タンク17の上部の湯と中間部経路26から取り出す貯湯タンク17の中間部の湯との混合比率を調整して取り出す。

そして、浴槽15に湯張りした後は、所定時間毎に、浴槽用循環ポンプ60を作動させて浴槽15の浴槽水を浴槽用循環経路54内に循環させ、サーミスタ57で浴槽水の温度を検知し、保温の必要つまり追い焚き動作の必要があるか監視する。

また、浴槽水の温度が設定温度よりも低下した際には自動的に追い焚き動作し、また、浴槽リモコン等の手動操作によっても追い焚き動作する。

追い焚き動作では、まず、浴槽用循環ポンプ60を作動させ、浴槽水を浴槽用循環経路54内に取り込んで追焚用熱交換器44に循環させる。その状態で、追焚用循環ポンプ46を作動させることにより、貯湯タンク17内の湯を、上部取出経路25、中間部経路26、混合弁29、給湯経路30（取出経路32）を通じて取り出して追焚用熱交換器44に送り込み、この追焚用熱交換器44で貯湯タンク17からの湯と浴槽15からの浴槽水とで熱交換させ、この熱交換により温度上昇した浴槽水を浴槽15に戻し、浴槽15内の湯温を上昇させる。なお、給湯経路30（取出経路32）に取り出す湯は、混合弁29により、上部取出経路25から取り出す貯湯タンク17の上部の湯と中間部経路26から循環経路27を経て循環し追焚用熱交換器44を通過して温度低下した中温水である循環湯との混合比率を調整して取り出す。

さらに、追焚用熱交換器44を通過して温度低下した貯湯タンク17からの湯は、戻り経路45および中間部経路26を通じて貯湯タンク17にその一部を戻す。このとき、例えば追焚用循環ポンプ46の循環量が仮に１０Ｌであり、再利用する循環湯の量を８Ｌとすれば、中間部経路26を経由して貯湯タンク17に戻る湯量は２Ｌとなる。このように、追焚用熱交換器44を通過して温度低下した後の循環湯(仮に約４０℃〜６５℃)と貯湯タンク17の上部の高温湯とを混合弁29で混合して、追い焚きに使用する湯に温度を上昇させて、再度追い焚きに使用することにより、貯湯タンク17での熱量の消費を抑制でき、再利用する中温水に熱量を追加する分だけ貯湯タンク17の上部の湯を使用するので、貯湯タンク17の上部の湯の使用量を低減できる。また、追い焚きに使用した湯の一部のみを貯湯タンク17に戻すため、貯湯タンク17内にできる中温水の量を減少させることができ、給湯として使用できる温度の湯が減ることを防止できるとともに、沸上効率（ＣＯＰ）の低下を軽減できる。

次に、除霜運転の第１の運転制御について説明する。

制御部14の記憶手段には、機種などに応じて各種試験から除霜に最適な給水温度として決定された除霜最適温度を記憶しておく。この除霜最適温度は、機種などにより異なるが、例えば、１５℃〜４０℃、より好ましくは３０℃である。また、制御部14は、ヒートポンプユニット81内の取入温度センサ84と貯湯タンク17のサーミスタ18a〜18fとを常時監視し、ヒートポンプユニット81への給水温度と貯湯タンク17の少なくとも中間部経路26付近の湯水の温度とを常時監視する。そして、これら監視している温度により、調整弁73の混合比率を常時あるいは一定の間隔で算出している。

着霜検知手段95が着霜を検知すると、図１の配管経路の黒表示、および矢印にて示すように、制御部14は、除霜運転を開始し、ヒートポンプユニット81を逆サイクルで運転させるとともに、算出した混合比率となるように直ちに調整弁73の開度を適切に制御し、中間部経路26から取り出した中温の湯水と下部取出経路71から取り出した低温の湯水とを算出した比率で混合し、除霜の開始と同時に除霜最適温度の湯水をヒートポンプユニット81の沸上用熱交換器82に供給し、蒸発器92を除霜する。ヒートポンプユニット81の除霜を行い温度が低下した低温の水は、沸上用中間部取入経路77から貯湯タンク17の中間部に戻される。

このように、貯湯タンク17の湯または水を使用してヒートポンプユニット81の除霜運転を行う構成について、短時間で除霜に最適な温度の湯水をヒートポンプユニット81に供給できるため、除霜に使用する熱量を最小にとどめ、貯湯タンク17内の熱量の無駄な使用をなくしつつ、水の温度が低い際にも、効果的に除霜し、短時間に確実に除霜できる。

また、除霜運転時に、ヒートポンプユニット81の除霜に貯湯タンク17上部に貯湯した高温の湯水を使用せず、貯湯タンク17の下部の湯水とともに貯湯タンク17の中間部の中温水を中間部経路26から取り出して混合して利用することにより、給湯に適しないとともに除霜運転後に沸き上げ効率が低下する貯湯タンク17の中温水を削減し、中温水の沸上量を減少させて、沸上効率を向上できる。また、高温水を除霜に使用しないため、中温水が生成されにくく、さらに沸き上げ効率を向上できる。

なお、除霜運転時に、貯湯タンク17の中間部経路26近傍の湯水が給湯としてそのまま使用できない温度、例えば４０℃以下の中温水の場合は、この中温水を貯湯タンク17内に貯湯しておくと沸上時にも効率が悪くなる。そこで、除霜運転時に、中間部取出経路26から取り出される湯水が給湯に適した温度より低い中温水の場合には、制御部14は、この中温水を優先的に使用するように調整弁73の混合比率を中間部経路26側が大きくなるように調整することもできる。すると、貯湯タンク17内の中温水を削減して沸き上げ効率を向上できるとともに、除霜最適温度より高い温度の湯水がヒートポンプユニット81に供給され、あるいは湯水の量を増加させ、迅速に除霜できる。

また、除霜運転時に、貯湯タンク17の中間部経路26近傍の湯水が給湯としてそのまま使用できる温度、例えば４２℃以上の中温水あるいは高温水の場合は、この中温水あるいは高温水を貯湯タンク17内に貯湯しおくことが望ましい。そこで、除霜運転時に、中間部経路26から取り出される湯水の温度が給湯に適した温度以上である場合には、制御部14は、この中温水あるいは高温水をできるだけ使用しないように調整弁73の混合比率を中間部経路26側が小さくなるように調整することもできる。すると、ヒートポンプユニット81に供給される湯水の温度は低下し、あるいは湯水の量は減少するが、貯湯タンク17内の給湯可能な湯水の減少を抑制できるとももに、ヒートポンプユニット81の除霜後に生成される中温水を減少させることが容易になる。すなわち、除霜に使用した後の湯水が中温水になると、この中温水が貯湯タンク17内に貯湯されてしまうため、出湯温度センサ85の温度を監視し、除霜に使用した後の温度が約５℃〜２０℃ぐらいの温度になるように調整弁73の混合比率を制御することにより、除霜により中温水が生成され貯湯タンク17内に貯湯されてしまうことを抑制できる。

次に、除霜運転時に、貯湯タンク17内に中温水が存在せず、貯湯タンク17の上部が高温の湯水で、他は全て低温の水である状態の第２の運転制御について説明する。

このように、中間部経路26から取り出される湯水の温度が除霜に適した所定温度より低い場合には、制御部14は、混合弁29の開度を上部取出経路25側のみが開くように調整し、追焚用循環ポンプ46を作動させる。すると、図２の配管経路の黒表示、および矢印にて示すように、貯湯タンク17内の上部の高温の湯水は、上部取出経路25、混合弁29、取出経路32の給湯経路30を通じて取り出して追焚用熱交換器44に送り込まれ、さらに、戻り経路45および接続経路79を介して調整弁73に送り込まれ、この調整弁73で、下部取出経路71の貯湯タンク17の下部の低温の湯水と混合された上、ヒートポンプユニット81に供給され除霜を行う。ヒートポンプユニット81の除霜を行い温度が低下した低温の水は、沸上用中間部取入経路77から貯湯タンク17の中間部に戻される。ここで、制御部14は、ヒートポンプユニット81の出湯温度センサ85の温度を監視し、この出湯温度センサ85の温度が約３℃〜１０℃ぐらいの温度になるように調整弁73の混合比率を制御する。

そして、この第２の運転制御によれば、除霜運転時に、貯湯タンク17内に中温水が存在せず、少なくとも中間部経路26から中温水を取り出すことができない場合に、貯湯タンク17の上部の高温の湯水を使用し、水温の過度の低下を防止してヒートポンプユニット81を確実に除霜できる。また、出湯温度センサ85の温度を監視することにより、貯湯タンク17内の上部の高温の湯水の使用量を最小限に抑制できるとともに、水温の必要以上の上昇を防止して除霜により中温水が生成され貯湯タンク17内に貯湯されてしまうことを抑制できる。また、ヒートポンプユニット81に高温の湯水を供給する経路は、追焚用熱交換器44の経路を利用することにより、専用の経路を設ける必要がなく、構成を簡略化して製造コストを低減できる。

なお、貯湯タンク17から取り出した湯水を沸上用熱交換器82で熱交換した後の湯水の温度を測定するヒートポンプユニット81の出湯温度センサ85を省略し、製造コストを低減することもできる。このように出湯温度センサ85を設けない場合には、ふろ往きの湯水の温度がほぼ熱交換後に貯湯タンク17に戻る湯水の温度と同じになるため、往き配管56に配設した浴槽15に導入する浴槽水の温度を検知するサーミスタ62の出力を、出湯温度センサ85の出力として代用することができる。

また、上記の各除霜運転は、沸上回路68の凍結防止運転として用いることもできる。

また、熱交換器で貯湯タンク17の湯と熱交換する熱負荷としては、浴槽15の浴槽水の追い焚きに限らず、温水暖房する場合にも適用できる。

本発明の一実施の形態を示す給湯装置の除霜運転の第１の運転制御を示す構成図である。 同上給湯装置の除霜運転の第２の運転制御を示す構成図である。

符号の説明

11 給湯装置
14 制御部
17 貯湯タンク
18a〜18f 貯湯温度測定手段としてのサーミスタ
25 上部取出経路
26 中間部取出経路としての中間部経路
32 取出経路
44 負荷用熱交換器としての追焚用熱交換器
45 戻り経路
70 ヒートポンプ往き経路としての沸上回路
71 下部取出経路
72 ヒートポンプ往き経路としてのポンプ側取入経路
73 調整弁
78 ヒートポンプ戻り経路としての沸上用取入経路
81 ヒートポンプユニット
82 熱交換器としての沸上用熱交換器
84 吸出温度測定手段としての取入温度センサ
85 沸上温度測定手段としての出湯温度センサ
91 圧縮機
92 蒸発器

Claims (5)

1. 湯水を貯湯する貯湯タンクと、
   前記貯湯タンク内の上部の湯水をこの貯湯タンクから取り出す上部取出経路と、
   前記上部取出経路に取り出された湯水が供給される取出経路と、
   前記貯湯タンク内の下部の湯水をこの貯湯タンクから取り出す下部取出経路と、
   前記貯湯タンク内の上下方向の中間部の湯水をこの貯湯タンクから取り出す中間部取出経路と、
   前記中間部取出経路から取り出す湯水と前記下部取出経路から取り出す湯水との混合比率を調整して取り出す調整弁と、
   圧縮機、熱交換器、及び蒸発器を設けた冷媒回路を有して湯水を沸き上げるヒートポンプユニットと、
   前記調整弁と前記ヒートポンプユニットの入口側とを接続するヒートポンプ往き経路と、
   前記ヒートポンプユニットの出口側と前記貯湯タンクとを接続するヒートポンプ戻り経路と、
   前記ヒートポンプユニットの着霜を除く除霜運転時に、前記調整弁を制御し、前記ヒートポンプユニットに供給する湯水の温度を制御する制御部と
   を具備していることを特徴とする給湯装置。
2. ヒートポンプユニットの熱交換器に供給される湯水の温度を測定する吸出温度測定手段と、
   中間部取出経路から取り出される湯水の温度を測定する貯湯温度測定手段とを具備し、
   制御部は、前記吸出温度測定手段及び前記貯湯温度測定手段が測定した温度を監視し、除霜運転の開始時に、前記熱交換器に供給される湯水の温度が予め設定された除霜最適温度となるように調整弁を制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の給湯装置。
3. 中間部取出経路から取り出される湯水の温度を測定する貯湯温度測定手段とを具備し、
   制御部は、除霜運転時に、前記中間部取出経路から取り出される湯水の温度が給湯に適した温度より低い場合には、前記中間部取出経路から取り出される湯水の温度が給湯に適した温度以上である場合に比べて、前記中間部取出経路から取り出す湯水の混合比率を大きくし予め定められた除霜最適温度よりも給水温度が高くなるように調整弁を制御する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の給湯装置。
4. 中間部取出経路から取り出される湯水の温度を測定する貯湯温度測定手段とを具備し、
   制御部は、除霜運転時に、前記中間部取出経路から取り出される湯水の温度が給湯に適した温度以上である場合には、前記中間部取出経路から取り出される湯水の温度が給湯に適した温度より低い場合に比べて、前記中間部取出経路から取り出す湯水の混合比率を小さくし予め定められた除霜最適温度よりも給水温度が低くなるように調整弁を制御する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の給湯装置。
5. 中間部取出経路から取り出される湯水の温度を測定する貯湯温度測定手段と、
   ヒートポンプユニットの熱交換器から取り出される湯水の温度を測定する沸上温度測定手段と、
   取出経路から湯水が供給され、この湯水を熱負荷側と熱交換する負荷用熱交換器と、
   この負荷用熱交換器を通過した湯水を貯湯タンクに戻す戻り経路とを備え、
   制御部は、除霜運転時に、前記中間部取出経路から取り出される湯水の温度が除霜に適した所定温度より低い場合には、前記沸上温度測定手段が測定した温度が所定の範囲になるように、上部取出経路から取り出した湯水を前記取出経路から前記戻り経路を介して調整弁に供給する
   ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一記載の給湯装置。

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