JP2010216751A - ヒートポンプ式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的な除霜運転が可能であり、しかも除霜運転時におけるタンクの湯の使用量を低減できるヒートポンプ式給湯機を提供する。
【解決手段】給湯機１１は、タンク１５内の湯を水熱交換器２１に供給して空気熱交換器２５の除霜運転を実行する制御部３３を備えている。除霜運転において、制御部３３は、水熱交換器２１に流入される冷媒の温度とタンク１５内の湯の温度との温度差に基づいて、タンク１５から水熱交換器２１への湯の供給時期を判断する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ヒートポンプ式給湯機に関するものである。

一般に、ヒートポンプ式給湯機は、圧縮機、水熱交換器、膨張弁および空気熱交換器をこの順に配管で接続した冷媒回路と、水が貯留されるタンク、このタンクの水を水熱交換器に送る入水配管、および水熱交換器により加熱された水をタンクに戻す出湯配管を有する貯湯回路とを備えている。このヒートポンプ式給湯機では、冬季において空気熱交換器が着霜するという問題がある。

そこで、特許文献１には、空気熱交換器の出口温度を検出する温度センサの検出値に基づいて、空気熱交換器の着霜を取り除くための除霜運転を行うヒートポンプ式給湯機が開示されている。この給湯機の除霜運転では、膨張弁の開度を通常運転時（沸き上げ運転時）よりも大きくするとともに、水熱交換器にタンク内の湯を供給することにより、水熱交換器を通過する冷媒が湯のエネルギーを受け取って温度上昇するので、除霜能力が向上する。これにより、タンクの湯を使用しない除霜運転と比べて除霜運転に要する時間を短縮できる、とされている。

特開２００１−８２８０２号公報

特許文献１のような除霜運転では、タンクの湯をエネルギー源として用いているのでエネルギーの観点では従来よりも効率的であるが、沸き上げ運転によってタンクに貯留されている湯は、ユーザの使用分として用いたいので、除霜運転時におけるタンクの湯の使用量はできる限り抑えることが望ましい。

そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、効率的な除霜運転が可能であり、しかも除霜運転時におけるタンクの湯の使用量を低減できるヒートポンプ式給湯機を提供することにある。

本発明のヒートポンプ式給湯機は、圧縮機（１９）と水熱交換器（２１）と膨張弁（２３）と空気熱交換器（２５）とを有し、これらを順次冷媒が循環する冷媒回路（１３）と、水が貯留されるタンク（１５）を有し、前記水を前記水熱交換器（２１）により加熱可能な貯湯回路（１７）と、前記水を前記水熱交換器（２１）により加熱する沸き上げ運転のときよりも前記膨張弁（２３）の開度を大きくするとともに、前記タンク（１５）内の湯を前記水熱交換器（２１）に供給して前記空気熱交換器（２５）の除霜運転を実行する制御手段（３３）と、を備えている。前記除霜運転において、前記制御手段（３３）は、前記水熱交換器（２１）に流入される前記冷媒の温度と前記タンク（１５）内の前記湯の温度との温度差に基づいて、前記タンク（１５）から前記水熱交換器（２１）への前記湯の供給時期を判断する。

特許文献１に記載の給湯機では、除霜運転中はタンク（１５）の湯を供給し続けるので、以下のような問題がある。すなわち、除霜運転中において水熱交換器（２１）に流入される冷媒の温度がタンク（１５）内の湯の温度よりも高い状況下では、冷媒が湯のエネルギーを受け取るのではなく、冷媒が湯にエネルギーを奪われて冷媒の温度が低下し、かえって除霜能力を低減させてしまう。しかも、タンク（１５）内の湯を無駄に使用することになるので、湯の使用量の点でも問題がある。

一方、本発明では上記構成を採用しているので、タンク（１５）から水熱交換器（２１）への湯の供給時期は、水熱交換器（２１）に流入される冷媒の温度とタンク（１５）内の湯の温度との温度差に基づいて判断される。したがって、仮に、除霜運転中において水熱交換器（２１）に流入される冷媒の温度がタンク（１５）内の湯の温度よりも高い時期には、タンク（１５）内の湯を水熱交換器（２１）に供給しないという判断が可能になる。

これにより、水熱交換器（２１）において冷媒が湯からエネルギーを奪われるのを抑制し、しかもその間の湯を無駄に使用することも抑制できる。これにより、効率的な除霜運転が可能となり、しかも除霜運転時におけるタンク（１５）の湯の使用量を低減することもできる。

例えば、前記制御手段（３３）は、前記除霜運転の開始時において前記冷媒の温度が前記湯の温度よりも高い場合に、前記温度差が前記開始時に比べて所定の範囲まで小さくなった後、前記タンク（１５）から前記水熱交換器（２１）へ前記湯を供給開始するように制御する。

例えば除霜運転の直前まで沸上げ運転を行っていた場合などには、除霜運転において水熱交換器（２１）に流入される冷媒の温度は、除霜運転開始時が最も高く、その後、徐々に低下する傾向にある。したがって、除霜運転中において、水熱交換器（２１）に流入される冷媒の温度がタンク（１５）内の湯の温度よりも高いという状況は、特に除霜運転の開始時に起こりやすい。

本構成では、タンク（１５）内の湯を水熱交換器（２１）に供給する時期は、除霜運転の開始と同時とはせず、前記温度差が前記開始時に比べて所定の範囲まで小さくなった後に設定される。これにより、除霜運転開始時から湯の供給開始までの間において、冷媒が湯にエネルギーを奪われるのを抑制でき、しかもその間にタンク（１５）の湯を使用しなくてよいので湯の使用量を低減することもできる。

前記制御手段（３３）は、前記冷媒の温度が前記湯の温度よりも低くなったときに前記タンク（１５）から前記水熱交換器（２１）へ前記湯を供給開始するように制御するのが好ましい。

この構成は、効率的な除霜運転および湯の使用量低減という点で特に望ましい。

前記制御手段（３３）は、前記タンク（１５）に貯留されている残湯量が所定量以上である場合に、前記タンク（１５）から前記水熱交換器（２１）へ前記湯を供給するように制御するのが好ましい。

この構成では、タンク（１５）に貯留されている残湯量が所定量以上である場合にタンク（１５）から水熱交換器（２１）へ湯を供給し、残湯量が所定量に満たない場合には湯を供給しないので、タンク（１５）の湯切れを抑制することができる。

前記除霜運転において、前記タンク（１５）の上部から前記水熱交換器（２１）へ前記湯が供給され、この湯が前記水熱交換器（２１）から前記タンク（１５）の下部に戻される。

通常、タンク（１５）内の上部には下部と比べて高温の水が存在するので、本構成を採用することによって、より高温の水を水熱交換器（２１）に供給できるとともに、水熱交換器（２１）において冷媒にエネルギーを与えて温度が低下した水をタンク（１５）の下部に戻すことにより、タンク（１５）の上部にある高温の水の温度が低下するのを抑制できる。

前記タンク（１５）は容量が２００Ｌ以下の小型タンクである。特に、本構成のように小型タンクを用いる場合には湯切れのおそれが高まるので、湯の使用量を低減する効果が顕著になる。

以上説明したように、本発明によれば、効率的な除霜運転が可能となり、しかも除霜運転時におけるタンクの湯の使用量を低減することもできる。

本発明の一実施形態にかかるヒートポンプ式給湯機を示す構成図であり、（ａ）は沸上げ運転を開始した直後の貯湯回路における水の流れを示し、（ｂ）は沸上げ運転時の貯湯回路における通常の水の流れを示し、（ｃ）は除霜運転時の貯湯回路における水の流れを示す。 除霜運転前の沸上げ運転時における冷媒の温度変化、除霜運転時における冷媒の温度変化、及び除霜運転後の沸上げ運転時における冷媒の温度変化を示すグラフである。 図１のヒートポンプ式給湯機の制御例１を示すフローチャートである。 図１のヒートポンプ式給湯機の制御例２を示すフローチャートである。 図１のヒートポンプ式給湯機の変形例１を示す構成図であり、（ａ）は沸上げ運転時の貯湯回路における通常の水の流れを示し、（ｂ）は除霜運転時の貯湯回路における水の流れを示す。 図１のヒートポンプ式給湯機の変形例２を示す構成図であり、（ａ）は沸上げ運転時の貯湯回路における通常の水の流れを示し、（ｂ）は除霜運転時の貯湯回路における水の流れを示す。

以下、本発明の一実施形態にかかるヒートポンプ式給湯機について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態にかかるヒートポンプ式給湯機１１は、冷媒を循環させる冷媒回路１３と、この冷媒回路１３の冷媒との熱交換により低温水を沸き上げてタンク１５に高温水を貯湯するための貯湯回路１７とを備えている。

冷媒回路１３は、圧縮機１９と、水熱交換器２１と、電動膨張弁（減圧機構）２３と、空気熱交換器２５と、これらを接続する配管と、空気熱交換器２５に向けて送風するファン４３とを有している。本実施形態では、冷媒回路１３を循環する冷媒として二酸化炭素を用いている。この二酸化炭素は圧縮機１９により臨界圧力以上に圧縮される。冷媒は、水熱交換器２１において貯湯回路１７を循環する水と熱交換して水を加熱し、空気熱交換器２５において外気と熱交換して外気から熱を吸収する。

この冷媒回路１３は、水熱交換器２１から流出した高圧冷媒と、空気熱交換器２５から流出した低圧冷媒との熱交換を行う液ガス熱交換器６３を設けたので、圧縮機１９に入る冷媒を過熱することができる。これにより、圧縮機１９の湿り圧縮を抑制することができる。

貯湯回路１７は、水が貯留されるタンク１５と、このタンク１５の水を水熱交換器２１に送る入水配管２７と、水熱交換器２１との熱交換により加熱された水をタンク１５に戻す出湯配管２９と、貯湯回路１７内において水を循環させるポンプ３１とを有している。

また、貯湯回路１７は、後述する除霜運転においてタンク１５内の上部に貯留された高温の水を水熱交換器２１に供給するための配管７１と、この除霜運転において水熱交換器２１を出た水をタンク１５内の下部に戻すための配管７７とをさらに有している。配管７１は、一端がタンク１５の上部に接続されており、他端が入水配管２７に接続されている。入水配管２７への配管７１の接続部分には水の経路を切り換えるための切換部である三方弁７３が設けられている。配管７７は、一端が出湯配管２９に接続されており、他端がタンク１５の下部に接続されている。出湯配管２９への配管７７の接続部分には水の経路を切り換えるための切換部である三方弁７５が設けられている。

切換手段には三方弁７３と三方弁７５が含まれる。三方弁７３は、タンク１５から水熱交換器２１までつづく入水配管２７を連通させるとともに配管７１を遮断する状態と、タンク１５側の入水配管２７を遮断するとともに水熱交換器２１側の入水配管２７と配管７１とを連通させる状態とに切換可能である。三方弁７５は、水熱交換器２１からタンク１５までつづく出湯配管２９を連通させるとともに配管７７を遮断する状態と、タンク１５側の出湯配管２９を遮断するとともに水熱交換器２１側の出湯配管２９と配管７７とを連通させる状態とに切換可能である。

タンク１５は、貯湯された高温水をタンク１５の上部から取り出して浴槽などへ給湯するための給湯配管３５と、タンク１５の底部に水道水などの低温水を供給するための給水配管３７とを備えている。本実施形態のタンク１５の容量は２００リットル以下の小型タンクである。

冷媒回路１３には、水熱交換器２１の上流側に接続された冷媒配管に取り付けられ、水熱交換器２１に流入する冷媒の温度を検出する温度センサ５２と、水熱交換器２１の下流側に接続された冷媒配管に取り付けられ、水熱交換器２１から流出する冷媒の温度を検出する温度センサ５４とが設けられている。また、冷媒回路１３には、空気熱交換器２５の上流側に接続された冷媒配管に取り付けられ、空気熱交換器２５に流入する冷媒の温度を検出する温度センサ５６と、空気熱交換器２５の下流側に接続された冷媒配管に取り付けられ、空気熱交換器２５から流出する冷媒の温度を検出する温度センサ５８とが設けられている。さらに、冷媒回路１３には、圧縮機１９の吐出温度を検出する温度センサ５９が設けられている。

貯湯回路１７には、水熱交換器２１の上流側の入水配管２７に取り付けられ、水熱交換器２１に流入する水の温度を検出する温度センサ３９と、水熱交換器２１の下流側の出湯配管２９に取り付けられ、水熱交換器２１により加熱された水の温度を検出する温度センサ４１とが設けられている。

タンク１５には、タンク１５の上部に取り付けられ、タンク１５内の上部にある水の温度を検出する温度センサ５１と、中央部に取り付けられ、タンク１５内の中央部にある水の温度を検出する温度センサ５３と、下部に取り付けられ、タンク１５内の下部にある水の温度を検出する温度センサ５５とが設けられている。これらの温度センサ５１，５３，５５により、タンク１５内の残湯量が得られる。上記した各温度センサとしては例えばサーミスタを用いることができる。

給湯機１１は、マイクロコンピュータと入出力回路などからなる制御部（制御手段）３３を備えている。この制御部３３は、上記した各温度センサからのデータなどに基づいて冷媒回路１３および貯湯回路１７を制御する。

制御部３３は、冷媒回路１３の圧縮機１９を駆動させ、電動膨張弁２３の開度を調節するとともに、貯湯回路１７のポンプ３１を駆動させる。これにより、図１（ｂ）に示すように、タンク１５の底部に設けられた出水口からタンク１５内の低温水が入水配管２７を通じて水熱交換器２１に送られ、水熱交換器２１において加熱される。加熱された高温水は出湯配管２９を通じてタンク１５の上部に設けられた入水口からタンク１５内に戻される。これにより、この沸上げ運転中のタンク１５内は、上部に高温水が貯湯され、下部にいくほど水の温度が低くなっている。

ただし、この沸上げ運転の起動直後において、水熱交換器２１に流入するタンク１５内の水が水熱交換器２１において十分に加熱されていない場合には、沸上げ運転を起動してから水熱交換器２１における熱交換が安定するまでの間は、図１（ａ）に示す水の循環経路を通じてタンク１５内の水を循環させるのが好ましい。すなわち、水熱交換器２１から出た水は、出湯配管２９及び配管７７を通じてタンク１５の下部に戻される。これにより、沸上げ運転起動直後において水熱交換器２１で十分に加熱されていない低温の水がタンク１５内の上部に貯留されている高温水の温度を低下させるのを抑制できる。

タンク１５内の残湯量は、ユーザが使用可能な高温水の量であり、タンク１５内の水の温度と量から求めることができる。本実施形態では、タンク１５に３つの温度センサ５１，５３，５５が設けられているので、各温度センサ５１，５３，５５が取り付けられている高さとそれらの検出データから、どの程度の温度の水がどの程度タンク１５内に存在するかを把握することができる。

また、制御部３３は、空気熱交換器２５を除霜する除霜運転の制御も行う。本実施形態における除霜運転では、制御部３３は、沸き上げ運転のときよりも電動膨張弁２３の開度を大きくするとともに、図１（ｃ）に示すようにタンク１５内の湯を水熱交換器２１に供給して空気熱交換器２５の除霜運転を実行する。この除霜運転では、タンク１５内の高温の水を用いて冷媒を加熱するために、タンク１５の上部に接続された配管７１及び入水配管２７を通じてタンク１５内の高温水が水熱交換器２１に供給される。そして、水熱交換器２１において冷媒と熱交換された水が出湯配管２９及び配管７７を通じてタンク１５の下部に戻される。

この除霜運転において、制御部３３は、水熱交換器２１に流入される冷媒の温度とタンク１５内の湯の温度との温度差に基づいて、タンク１５から水熱交換器２１への湯の供給時期を判断する。その具体的な制御例を以下に示す。

＜制御例１＞
次に、給湯機１１の制御例１について説明する。図２は除霜運転前の沸上げ運転時における冷媒の温度変化、除霜運転時における冷媒の温度変化、及び除霜運転後の沸上げ運転時における冷媒の温度変化を示すグラフである。図３は給湯機１１の制御例１における制御の流れを示すフローチャートである。

なお、図２において、実線Ａは、圧縮機１９から冷媒が吐出される吐出配管に取り付けられた温度センサ５９による検出値を示す。一点鎖線Ｂは、水熱交換器２１の上流側に接続された冷媒配管に取り付けられ、水熱交換器２１に流入する冷媒の温度を検出する温度センサ５２による検出値を示す。二点鎖線Ｃは、水熱交換器２１の下流側に接続された冷媒配管に取り付けられ、水熱交換器２１から流出する冷媒の温度を検出する温度センサ５４による検出値を示す。実線Ｄは、空気熱交換器２５の上流側に接続された冷媒配管に取り付けられ、空気熱交換器２５に流入する冷媒の温度を検出する温度センサ５６による検出値を示す。一点鎖線Ｅは、空気熱交換器２５の下流側に接続された冷媒配管に取り付けられ、空気熱交換器２５から流出する冷媒の温度を検出する温度センサ５８による検出値を示す。

図２に示すように、給湯機１１の沸上げ運転中に、除霜運転を実行する条件を満たすと除霜運転が開始される。除霜運転の要否は、例えば空気熱交換器２５の温度が予め設定された基準値以下に達したか否かで判断される。本制御例１の場合には、制御部３３は、空気熱交換器２５の出口温度が−１０℃以下に達したとき（図２の符号ａで示すポイント）に除霜運転を開始するように制御する。

この除霜運転では、冷媒回路１３において、圧縮機１９を駆動させ、電動膨張弁２３の開度を沸上げ運転時よりも大きく（例えば全開）する。これにより、圧縮機１９から吐出された冷媒が大きく温度低下することなく空気熱交換器２５に到達するので、空気熱交換器２５の除霜を行うことができる。この除霜運転中は、貯湯回路１７においてポンプ３１を停止させて沸上げ運転を一時的に中断している。

図３に示すように、除霜運転が開始されると、ステップＳ１において、制御部３３は、水熱交換器２１に流入する冷媒の温度とタンク１５の上部に貯留されている湯の温度とを比較し、前記冷媒の温度が前記湯の温度以上であるか否かを判断する。前記冷媒の温度は温度センサ５２により検出され、前記湯の温度は温度センサ５１により検出される。

図２に示すように、除霜運転を開始した時点（図２の横軸の経過時間０分の時点）では、水熱交換器２１に流入する冷媒の温度はタンク１５の上部に貯留されている湯の温度（図２の縦軸の温度Ｔ）以上である。この時点では、タンク１５の湯は水熱交換器２１へ供給されない。その後、時間の経過とともに水熱交換器２１に流入する冷媒の温度は徐々に低下し、除霜運転開始からｔ分経過した時点で前記冷媒の温度が前記湯の温度よりも低くなる。

したがって、制御部３３は、前記冷媒の温度が前記湯の温度以上である場合、すなわち図２における除霜運転の経過時間０分からｔ分までの間には、ステップＳ３に進む。一方、制御部３３は、前記冷媒の温度が前記湯の温度未満である場合、すなわち図２における除霜運転の経過時間ｔ分以降のときにはステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、制御部３３は、図１（ｃ）に示すように、タンク１５の上部から配管７１及び入水配管２７を通じてタンク１５内の湯を水熱交換器２１に供給開始するように制御し、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、制御部３３は、除霜運転終了条件を満たすか否かを判断する。除霜運転終了条件は、例えば空気熱交換器２５の温度を基準とすることができる。具体的には、例えば空気熱交換器２５の下流側に設けられた温度センサ５８の検出値が設定値に達した場合に除霜運転終了条件を満たしていると判断する。本制御例１では、この設定値が１０℃に設定されており、図２に示す符号ｂの時点において温度センサ５８による検出値が１０℃に達している。

制御部３３は、除霜運転終了条件が満たされていない場合にはステップＳ４に進み、除霜運転終了条件が満たされている場合には除霜運転を終了するように制御する。除霜運転が終了すると、図２に示すように、再び沸上げ運転が開始される。

ステップＳ４では、制御部３３は、その時点でタンク１５から水熱交換器２１に湯を供給中であるか否かを判断する。制御部３３は、その時点で湯を供給中である場合にはステップＳ３に進み、上記した除霜運転終了条件が満たされているか否かの判断を繰り返す。一方、制御部３３は、その時点で湯を供給していない場合にはステップＳ１に戻って上記制御を繰り返す。

以上説明したように、上記実施形態では、前記除霜運転において、前記制御部３３は、水熱交換器２１に流入される冷媒の温度とタンク１５内の湯の温度との温度差に基づいて、タンク１５から水熱交換器２１への湯の供給時期を判断するので、仮に、除霜運転中において水熱交換器２１に流入される冷媒の温度がタンク１５内の湯の温度よりも高い時期には、タンク１５内の湯を水熱交換器２１に供給しないという判断が可能になる。これにより、水熱交換器２１において冷媒が湯からエネルギーを奪われるのを抑制し、しかもその間の湯を無駄に使用することも抑制できる。これにより、効率的な除霜運転が可能となり、しかも除霜運転時におけるタンクの湯の使用量を低減することもできる。

また、上記実施形態のように除霜運転の直前まで沸上げ運転を行っていた場合には、除霜運転において水熱交換器２１に流入される冷媒の温度は、除霜運転開始時が最も高く、その後、徐々に低下する傾向にある。したがって、除霜運転中において、水熱交換器２１に流入される冷媒の温度がタンク１５内の湯の温度よりも高いという状況は、特に除霜運転の開始時に起こりやすい。

上記実施形態では、タンク１５内の湯を水熱交換器２１に供給する時期は、除霜運転の開始と同時とはせず、前記冷媒の温度が前記湯の温度よりも低くなったときにタンク１５から水熱交換器２１へ湯が供給開始される。このような制御は、効率的な除霜運転および湯の使用量低減という点で特に望ましい。

前記除霜運転において、前記タンク１５の上部から水熱交換器２１へ湯が供給され、この湯が水熱交換器２１からタンク１５の下部に戻される。通常、タンク１５内の上部には下部と比べて高温の水が存在するので、本構成を採用することによって、より高温の水を水熱交換器２１に供給できるとともに、水熱交換器２１において冷媒にエネルギーを与えて温度が低下した水をタンク１５の下部に戻すことにより、タンク１５の上部にある高温の水の温度が低下するのを抑制できる。

また、上記実施形態では、タンク１５の容量が２００Ｌ以下の小型タンクが用いられており、このような小型タンクを用いる場合には湯切れのおそれが高まるので、湯の使用量を低減する効果が顕著になる。

＜制御例２＞
図４は給湯機１１の制御例２を示すフローチャートである。この制御例２では、制御部３３は、冷媒の温度が湯の温度よりも低くなり、かつ、タンク１５に貯留されている残湯量が所定量以上であるときに、タンク１５から水熱交換器２１に湯を供給開始するように制御する。この点が制御例１と異なっている。

すなわち、ステップＳ１１において、制御部３３は、水熱交換器２１に流入する冷媒の温度とタンク１５の上部に貯留されている湯の温度とを比較し、前記冷媒の温度が前記湯の温度以上であるか否かを判断する。制御部３３は、前記冷媒の温度が前記湯の温度以上である場合、すなわち図２における除霜運転の経過時間０分からｔ分までの間には、ステップＳ１４に進む。一方、制御部３３は、前記冷媒の温度が前記湯の温度未満である場合、すなわち図２における除霜運転の経過時間ｔ分以降のときにはステップＳ１２に進む。

そして、ステップＳ１２において、制御部３３は、タンク１５内の残湯量が例えばＡリットル以上であるか否かを判断する。制御部３３は、残湯量がＡリットル以上である場合にはステップＳ１３に進み、残湯量がＡリットル未満である場合にはステップＳ１４に進む。具体的には、タンク１５の高さ方向中央部に設けられた温度センサ５３による検出値が例えば図２に示すＴ℃以上である場合には残湯量がＡリットル以上であると判断する。

ステップＳ１３〜Ｓ１５の制御は、制御例１のステップＳ２〜Ｓ４と同様である。また、その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが制御例１と同様である。

以上のように、本制御例２では、制御部３３は、タンク１５に貯留されている残湯量が所定量以上である場合にタンク１５から水熱交換器２１へ湯を供給し、残湯量が所定量に満たない場合には湯を供給しないので、タンク１５の湯切れを抑制することができる。

＜変形例１＞
図５は、給湯機１１の変形例１を示す構成図である。図５（ａ）は沸上げ運転時の貯湯回路における通常の水の流れを示し、図５（ｂ）は除霜運転時の貯湯回路における水の流れを示す。図１の給湯機１１では、三方弁７３を介して配管７１を入水配管２７に接続し、三方弁７５を介して配管７７を出湯配管２９に接続することによって除霜運転においてタンク１５の上部から水熱交換器２１に湯を供給するようにしている。一方、この変形例１では、これらの配管７１，７７及び三方弁７３，７５に替えて四方弁７９が切換手段として用いられている点が図１の給湯機１１と異なっている。

四方弁７９は、配管２７を通じてタンク１５側から水熱交換器２１側に向かってタンク１５内の水を流す状態と、配管２７を通じて水熱交換器２１側からタンク１５側に向かってタンク１５に水を戻す状態とに切換可能である。

図５（ａ）に示す沸上げ運転時には、ポンプ３１が駆動すると、タンク１５内の低温の水は、タンク１５の下部に接続された配管２７を通じて水熱交換器２１に送られ、水熱交換器２１において冷媒と熱交換した後、配管２９を通じてタンク１５の上部に戻される。

一方、図５（ｂ）に示す除霜運転時には、四方弁７９内の経路を切り換えることによってタンク１５内の高温の水は、タンク１５の上部に接続された配管２９を通じて水熱交換器２１に送られ、水熱交換器２１において冷媒と熱交換した後、配管２７を通じてタンク１５の下部に戻される。

＜変形例２＞
図６は、給湯機１１の変形例２を示す構成図である。図６（ａ）は沸上げ運転時の貯湯回路における通常の水の流れを示し、図６（ｂ）は除霜運転時の貯湯回路における水の流れを示す。この変形例２では、図１の給湯機１１における配管７１，７７及び三方弁７３，７５に替えて分岐管８７，８８、電磁弁８５，８６及び逆止弁８１〜８４が切換手段として用いられている点が図１の給湯機１１と異なっている。

変形例２における前記切換手段は、タンク１５側の配管２７と分岐管８７，８７と水熱交換器２１側の配管２７とを連通させる状態と、水熱交換器２１側の配管２７と分岐管８８，８８とタンク１５側の配管２７とを連通させる状態とに切換可能である。

図６（ａ）に示す沸上げ運転時には、電磁弁８５を開け、電磁弁８６を閉じた状態でポンプ３１を駆動すると、タンク１５内の低温の水は、タンク１５の下部に接続された配管２７に設けられた電磁弁８５、逆止弁８１、逆止弁８２をこの順に通過して水熱交換器２１に送られ、水熱交換器２１において冷媒と熱交換した後、配管２９を通じてタンク１５の上部に戻される。

一方、図５（ｂ）に示す除霜運転時には、電磁弁８５を閉じ、電磁弁８６を開けた状態でポンプ３１を駆動すると、タンク１５内の高温の水は、タンク１５の上部に接続された配管２９を通じて水熱交換器２１に送られ、水熱交換器２１において冷媒と熱交換した後、配管２７に設けられた電磁弁８６、逆止弁８３、逆止弁８４をこの順に通過してタンク１５の下部に戻される。

＜他の実施形態＞
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、上記実施形態では、冷媒の温度が湯の温度よりも低くなったときにタンク１５から水熱交換器２１へ湯を供給開始する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、制御部３３は、水熱交換器２１に流入される冷媒の温度がタンク１５内の湯の温度よりも低くなる前にタンク１５から水熱交換器２１へ湯を供給開始するように制御してもよい。具体的には、除霜運転を開始してからその後の冷媒の温度変化の推移（例えば図２に示すような温度変化の推移）をある程度予測できる場合には、水熱交換器２１への湯の供給を開始するタイミングは、例えば冷媒の温度が湯の温度よりも低くなることを見越したものであってもよい。すなわち、前記タイミングは、冷媒の温度が湯の温度よりも低くなる前で、冷媒の温度と湯の温度との温度差が開始時に比べて所定の範囲まで小さくなった時点であってもよい。

また、上記実施形態では、冷媒として二酸化炭素を用いたが、冷媒としては、二酸化炭素以外に、エチレンやエタン、酸化窒素等の超臨界で使用する冷媒であってもよく、さらには、超臨界で使用する冷媒ではなく、ジクロロジフルオロメタンＲ−１２）やクロロジフルオロメタン（Ｒ−２２）のような冷媒を使用してもよい。

また、上記実施形態では、タンクの容量が２００Ｌ以下の小型タンクを用いる場合を例に挙げて説明したが、２００Ｌを超えるタンクを用いてもよい。

１１ 給湯機
１３ 冷媒回路
１５ タンク
１７ 貯湯回路
１９ 圧縮機
２１ 水熱交換器
２３ 膨張弁
２５ 空気熱交換器
２７ 入水配管
２９ 出湯配管
３１ ポンプ
３３ 制御部
３５ 給湯配管
３７ 給水配管
３９，４１，５１，５３，５５，５７，５９ 温度センサ

Claims (6)

1. 圧縮機（１９）と水熱交換器（２１）と膨張弁（２３）と空気熱交換器（２５）とを有し、これらを順次冷媒が循環する冷媒回路（１３）と、
   水が貯留されるタンク（１５）を有し、前記水を前記水熱交換器（２１）により加熱可能な貯湯回路（１７）と、
   前記水を前記水熱交換器（２１）により加熱する沸き上げ運転のときよりも前記膨張弁（２３）の開度を大きくするとともに、前記タンク（１５）内の湯を前記水熱交換器（２１）に供給して前記空気熱交換器（２５）の除霜運転を実行する制御手段（３３）と、を備えたヒートポンプ式給湯機であって、
   前記除霜運転において、前記制御手段（３３）は、前記水熱交換器（２１）に流入される前記冷媒の温度と前記タンク（１５）内の前記湯の温度との温度差に基づいて、前記タンク（１５）から前記水熱交換器（２１）への前記湯の供給時期を判断する、ヒートポンプ式給湯機。
2. 前記制御手段（３３）は、前記除霜運転の開始時において前記冷媒の温度が前記湯の温度よりも高い場合に、前記温度差が前記開始時に比べて所定の範囲まで小さくなった後、前記タンク（１５）から前記水熱交換器（２１）へ前記湯を供給開始するように制御する、ヒートポンプ式給湯機。
3. 前記制御手段（３３）は、前記冷媒の温度が前記湯の温度よりも低くなったときに前記タンク（１５）から前記水熱交換器（２１）へ前記湯を供給開始するように制御する、請求項２に記載のヒートポンプ式給湯機。
4. 前記制御手段（３３）は、前記タンク（１５）に貯留されている残湯量が所定量以上である場合に、前記タンク（１５）から前記水熱交換器（２１）へ前記湯を供給するように制御する、請求項１〜３のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯機。
5. 前記除霜運転において、前記タンク（１５）の上部から前記水熱交換器（２１）へ前記湯が供給され、この湯が前記水熱交換器（２１）から前記タンク（１５）の下部に戻される、請求項１〜４のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯機。
6. 前記タンク（１５）は容量が２００Ｌ以下の小型タンクである、請求項１〜５のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯機。

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