JP2013145098A - 熱交換器及びこれを備える給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メッキ等のコーティングを施さなくても腐食の防止が図れる熱交換器及びこれを備える給湯装置を提供する。
【解決手段】外気温度Ｔｆａが、水通路１２ｂに流入する水の温度Ｔｗ以上である場合には、ＥＣＵ１００は、ポンプ２２の回転数を低下させるか、ポンプ２２を停止するように制御する（ステップ４０）。これにより、水の温度Ｔｗは外気温度Ｔｆａよりも高くなるように制御される。
【選択図】図３

Description

本発明は、水と冷媒との熱交換が行われる熱交換器及びこれを備える給湯装置に関する。

特許文献１に記載の熱交換器は、管内を高温水が流通する銅管の外周面に、アルミニウム部材である放熱部材を接合する構成を備える。そして、アルミニウム部材の接合面には、ニッケルメッキ及び銅メッキが施され、銅メッキ膜と銅部材の接合面との間には、銅入りはんだが設けられている。

このように、予めはんだ中に銅を融合させた銅入りはんだを用いてはんだ付けすることにより、銅メッキ膜がはんだの錫成分で浸食される銅食われ現象が抑止され、その結果アルミニウム部材と銅部材を十分な接合強度を保って接合することができる。

特開２０１０−３６２５０号公報

上記の従来技術においては、部材間の十分な接合強度を保つためや部材の腐食防止のために、はんだ付けによって接合されるアルミニウム部材と銅部材との間には、アルミニウム部材の接合面に施されたニッケルメッキ及び銅メッキを介在させる必要がある。したがって、部材間にメッキ等のコーティング層が不可欠であるという問題がある。また、この構成によれば、部材間の熱抵抗が大きくなることや、コーティング層の形成及び品質管理にコストを要することにもつながる。

そこで本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、メッキ等のコーティングを施さなくても腐食の防止が図れる熱交換器及びこれを備える給湯装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。請求項１は、冷媒が流通する冷媒通路（１２ａ）と、冷媒と熱交換する水が流通する水通路（１２ｂ）と、を備える熱交換器（１２）に係る発明であって、
水通路に流入する水の温度または当該水の温度に関連する関連情報温度である熱交換水温度が外気温度よりも高くなるように制御されることを特徴する。

この発明によれば、上記の熱交換水温度を外気温度よりも高くする制御により、熱交換器の水通路に流入する水温を、外気温度と同等であると仮定する露点温度よりも高くすることができる。これにより、熱交換器の水通路を形成する管や管と一体であるフィン等の部材表面に結露が発生することを抑制できるため、結露が起因する部材の腐食を防止できる。したがって、メッキ等のコーティングを施さなくても腐食の防止が図れる熱交換器を提供することができる。

なお、当該水の温度に関連する関連情報温度とは、水通路に流入する水の温度を検出するために用いられうる各種の温度であり、例えば、当該水と接触している管の温度、当該管と接触したり、または当該管と熱伝導したりする関係にある他の部材の温度である。

請求項２によると、冷媒通路（１２ａ）を形成する冷媒流通管（１２ａ１）はアルミニウムを主成分として構成され、水通路（１２ｂ）を形成する水流通管（１２ｂ１）は、銅を主成分として構成されることを特徴とする。

この発明によれば、冷媒流通管と水流通管の材質間の電位差が大きくなるため、電解腐食が発生しやすいが、このような部材の組み合わせでも、メッキ等のコーティングを施さなくても腐食の防止を図ることができる。

請求項３によると、水通路に流入する水の流量を制御する流量制御装置（２２，２６，１００）を備え、当該流量制御装置は、熱交換水温度が外気温度よりも高くなるように当該水の流量を制御することを特徴とする。

この発明によれば、水通路に流入する水流量を適正に制御することで、熱交換水温度が露点温度以下にならないように維持できる。したがって、水流量の調節による比較的容易な制御によって、熱交換器の結露発生を防止できる。

請求項４によると、流量制御装置（２２，１００）は、水通路に対する水の流入を停止し、当該熱交換器の冷媒通路には、圧縮した冷媒を供給することを特徴とする。この発明によれば、水通路に対する給水を停止することにより、熱交換水温度が外気温度よりも高くなるように制御できる。さらに、冷媒通路に圧縮冷媒が流入しているので、給水を開始したときに、熱交換器が予熱されている。この熱交換器の余熱効果によって、給水開始からの迅速な水温上昇が図れ、水の早期加熱を実現できる。

請求項５によると、流量制御装置は、回転数が制御されることによって、水通路に流入する水の流量を制御するポンプ（２２）を含み、当該ポンプは、熱交換水温度が外気温度よりも高くなるように当該水の流量を低下させることを特徴とする。この発明によれば、水流量を絞るようにポンプの回転数を制御することで、熱交換水温度が露点温度以下にならないように維持できる。したがって、比較的容易なポンプの制御によって、熱交換器の結露発生を防止できる。

請求項６によると、流量制御装置は、水通路に流入する水の流量を調節する流調弁（２６）を含み、当該流調弁は、熱交換水温度が外気温度よりも高くなるように当該水の流量を低下させることを特徴とする。この発明によれば、流調弁の開度制御により水流量の低下を行うため、応答性の高い流量制御を実施することができる。したがって、結露しうる状況が起こったときに、熱交換器の結露防止の措置を早期に実施できる。

請求項７によると、冷媒通路（１２ａ）に流入した冷媒によって加熱された水を貯えるタンク（２１）と、熱交換器の水通路（１２ｂ）とタンクとをタンク内の水が循環する通路を形成するように接続する循環回路（２０）と、循環回路に設けられ、水通路を流出した水をタンクに流入させる通路またはタンクを迂回して水通路に流入させる通路に切り換える切換弁（２７）と、を備え
切換弁は、熱交換水温度が外気温度よりも高くなるように、冷媒通路に流入した冷媒によって水通路で加熱された加熱水を、タンクに流入させないで再び水通路に流入させることを特徴とする。

この発明によれば、水通路で一旦加熱された高温水をタンクに戻す前にすぐに水通路に供給するため、熱交換水温度を迅速に上昇させることができる。したがって、結露しうる状況が起こったときに、熱交換器の結露防止の措置を早期に実施できる。

請求項８によると、請求項１から７のいずれか一項に記載の熱交換器（１２）と、当該熱交換器の冷媒通路（１２ａ）に、圧縮した冷媒を供給する加熱装置（１０）と、熱交換器の水通路（１２ｂ）と循環回路（２０）によって接続され、圧縮された冷媒によって加熱された水を給湯用水として貯えるタンク（２１）と、タンクの水を前記循環回路で循環させる循環ポンプ（２２）と、熱交換水温度を外気温度よりも高くなるように制御する温度制御装置（１００）と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、メッキ等のコーティングを施さなくても熱交換器の腐食防止が図れる給湯装置を提供することができる。

なお、特許請求の範囲および上記手段の項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

本発明を適用した第１実施形態の給湯用熱交換器を備えるヒートポンプ式給湯装置の構成を示す概略図である。 第１実施形態の給湯用熱交換器を示す正面図である。 第１実施形態の給湯用熱交換器における防食制御を説明するフローチャートである。 防食制御を説明するための第１例のタイムチャートである。 防食制御を説明するための第２例のタイムチャートである。 本発明を適用した第２実施形態のヒートポンプ式給湯装置の構成を示す概略図である。 第２実施形態の給湯用熱交換器における防食制御を説明するフローチャートである。 本発明を適用した第３実施形態のヒートポンプ式給湯装置の構成を示す概略図である。 第３実施形態の給湯用熱交換器における防食制御を説明するフローチャートである。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
本発明を適用する第１実施形態を図１〜図５を用いて説明する。図１は、第１実施形態の給湯用熱交換器を備えるヒートポンプ式給湯装置の構成を示す概略図である。ヒートポンプ式給湯装置１は、給湯用の湯を貯えるタンク２１と、タンク２１内から取り出した水を沸き上げる加熱手段としてヒートポンプユニット１０と、タンク２１とヒートポンプユニット１０とを接続する貯湯水が循環する循環回路２０と、ヒートポンプユニット１０等を制御するＥＣＵ１００と、を備えて構成される。

タンク２１に関して説明する。タンク２１は、耐食性に優れた金属、たとえばステンレス鋼からなり、外周部に断熱材が配置される。この構成により、高温の給湯用の湯をタンク２１内に長時間に渡って保温することができる。タンク２１の底面には、導入口２ａが設けられている。この導入口２ａにはタンク２１内に水道水を導入する給水経路である導入管２が接続されている。導入管２の上流側は、減圧逆止弁を介して上水に接続されて、所定圧の水道水を導入するようになっている。

タンク２１の最上部には導出口３ａが設けられている。導出口３ａにはタンク２１内の湯を導出するための給湯配管３が接続されている。給湯配管３の下流側は、例えばカラン、シャワーおよび風呂等が設けられる。給湯配管３の経路途中には、水道水を給湯配管３内に混合する湯水混合手段である混合弁が接続される。この構成により、タンク２１内の高温の湯と水道水とを混合させて所定温度の給湯水が得られるように構成されている。タンク２１の下部には、タンク２１内の水を循環回路２０に吸入するための吸入口２１ａが設けられている。タンク２１の上部には、タンク２１内に湯を循環回路２０から吐出する吐出口２１ｂが設けられている。

循環回路２０に関して説明する。循環回路２０は、上流側がタンク２１の吸入口２１ａに接続され、下流側がタンク２１の吐出口２１ｂに接続されている。循環回路２０は、ヒートポンプユニット１０を構成する給湯用熱交換器１２に設けられる水通路１２ｂに接続されている。吸入口２１ａの下流側には、循環させるポンプ２２が設けられる。ポンプ２２は、沸き上げのときに循環回路２０内にタンク２１内の水を循環させる循環ポンプである。したがって、循環回路２０の一部は、ヒートポンプユニット１０を構成する給湯用熱交換器１２内に配置されている。吸入口２１ａから吸入したタンク２１内の水は、給湯用熱交換器１２に設けられる冷媒通路１２ａを通過する高温冷媒との間で熱交換して加熱し、吐出口２１ｂからタンク２１内に戻される。これにより、タンク２１内には、上部に高温水が貯えられる。

ポンプ２２の下流側であって、給湯用熱交換器１２の水通路１２ｂの上流側には、給湯用熱交換器１２に流入する水の温度を検出する給水温度センサ２３が設けられる。給湯用熱交換器１２の水通路１２ｂの下流側であって、吐出口２１ｂの上流側には、給湯用熱交換器１２から流出された沸き上げ温度を検出する沸き上げ温度センサ２５が設けられる。給水温度センサ２３及び沸き上げ温度センサ２５が検出した各温度情報は、ＥＣＵ１００に入力される。

ヒートポンプユニット１０に関して説明する。ヒートポンプユニット１０は、本実施形態では超臨界ヒートポンプによって実現される。ここでいう超臨界ヒートポンプとは、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクルであって、冷媒は、臨界温度の低い二酸化炭素（ＣＯ_２）が用いられる。

ヒートポンプユニット１０は、圧縮機１１、給湯用熱交換器１２、膨張弁１３、及び蒸発器１４を含み、これらを順に環状に冷媒配管によって接続することで構成される。圧縮機１１は、内蔵する電動モータによって駆動され、蒸発器１４からの冷媒を一般的使用条件において臨界圧力以上まで圧縮して、給湯用熱交換器１２に吐出する。ヒートポンプユニット１０には、外気温度を検出する外気温度センサ１５が設けられる。外気温度センサ１５が検出した温度情報は、ＥＣＵ１００に入力される。

給湯用熱交換器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧のガス冷媒とタンク２１内から取水した水とを熱交換する熱交換器である。給湯用熱交換器１２は、タンク内下部の水を加熱する。給湯用熱交換器１２の冷媒通路１２ａを流れる冷媒は、圧縮機１１で臨界圧力以上に加圧されているため、給湯用熱交換器１２の水通路１２ｂを流通する水に放熱して温度低下しても凝縮することがない。

給湯用熱交換器１２は、圧縮機１１より吐出された高温の冷媒とポンプ２２によりタンク２１内から供給された水とを熱交換する。給湯用熱交換器１２は、冷媒が流れる冷媒通路１２ａと、水が流れる水通路１２ｂとを備える。図２は、給湯用熱交換器１２を示す正面図である。図２に示すように、給湯用熱交換器１２は、断面矩形状で螺旋状に延びる冷媒流通管１２ａ１と、断面矩形状で螺旋状に延びる水流通管１２ｂ１と、を少なくとも備えて構成される。給湯用熱交換器１２は、水通路１２ｂに下部から水が流入して上部から流出し、冷媒通路１２ａに上部から水が流入して下部から流出する。給湯用熱交換器１２は、冷媒通路１２ａを流れる冷媒の冷媒流れ方向と水通路１２ｂを流れる水の水流れ方向とが互いに逆方向となるように構成される。

水通路１２ｂには、給湯用熱交換器１２に入口部または入口部に近い上流側の部位に、給湯用熱交換器１２に流入する水の温度を検出する熱交換水温度センサ２４が設けられる。熱交換水温度センサ２４が検出した温度情報は、ＥＣＵ１００に入力される。また、熱交換水温度の検出は、給水温度センサ２３の検出によっても代用することが可能である。

冷媒流通管１２ａ１と水流通管１２ｂ１は、断面矩形状の一面を互いに密着させた状態で、当該密着部分をろう付け接合されて一体に構成されている。この構成により、当該密着部分を介して冷媒流通管１２ａ１内の冷媒と水流通管１２ｂ１内の水との間で熱交換が行われる。冷媒通路１２ａを形成する冷媒流通管１２ａ１は、材質としてアルミニウムを主成分として構成される。冷媒流通管１２ａ１は、アルミニウムを主成分するアルミニウム合金によっても構成することができる。水通路１２ｂを形成する水流通管１２ｂ１は、材質として銅を主成分として構成される。水流通管１２ｂ１は、銅を主成分する銅合金によっても構成することができる。また、冷媒流通管１２ａ１と水流通管１２ｂ１は、当該密着部分の両者間にプレートを介在させて一体にろう付け接合される形態でもよい。

膨張弁１３は、固定式の減圧装置であり、給湯用熱交換器１２から流出する冷媒を減圧して、減圧した冷媒を蒸発器１４に与える。膨張弁１３は、弁開度に応じて冷媒を減圧する。また膨張弁１３は、ＥＣＵ１００によって弁開度が電気的に制御されるものであってもよい。蒸発器１４は、膨張弁１３で減圧された冷媒を送風機によって送風される大気との熱交換によって蒸発させる。蒸発器１４は、蒸発した気相冷媒を圧縮機１１に与える。

ヒートポンプユニット１０は、冷媒を循環させることによって、給湯用熱交換器１２に高温の冷媒を供給する加熱装置である。ヒートポンプユニット１０は、超臨界ヒートポンプであるので、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温、（例えば８５℃以上９０℃以下程度の給湯水を沸き上げることができる。

ＥＣＵ１００に関して説明する。ＥＣＵ１００は、ヒートポンプユニット１０の作動を制御することによって、沸き上げ運転を行ない、タンク２１に給湯用の湯を貯える制御装置である。また、ＥＣＵ１００は、ポンプ２２の作動を制御することによって、給湯用熱交換器１２の水通路１２ｂに流入する水の流量を制御する流量制御装置でもあり、さらに、熱交換水温度の温度を調節する温度制御装置でもある。また、熱交換水温度とは、水通路１２ｂに流入する水の温度または当該水の温度に関連する関連情報温度のことである。当該関連情報温度とは、水通路１２ｂに流入する水の温度を検出するために用いられうる各種の温度であり、例えば、当該水と接触している水流通管１２ｂ１の温度、水流通管１２ｂ１と接触したり、または当該管と熱伝導したりする関係にあるフィン等の他の部材の温度である。

ＥＣＵ１００は、操作盤からの操作信号、外気温度センサ１５、熱交換水温度センサ２４、給水温度センサ２３及び沸き上げ温度センサ２５による温度情報に基づいて、圧縮機１１、ポンプ２２等を制御する。ＥＣＵ１００は、沸き上げ運転に必要な沸き上げ温度を算出し、沸き上げ運転時に、沸き上げ温度と各種の温度情報に基づいて、圧縮機１１の回転数とポンプ２２の回転数を制御する。沸き上げ運転は、タンク２１の外壁面に設けられた複数の水位サーミスタの温度情報により貯湯量を検出し、所定の貯湯量以下となったときに行なわれる。

また、ＥＣＵ１００は、沸き上げ運転時に、給湯用熱交換器１２の結露を防止する防食制御を行い、熱交換水温度と外気温度に基づいて、ポンプ２２の回転数を制御する。この防食制御は、給湯用熱交換器１２の水流通管１２ｂ１の温度を制御することで、水流通管１２ｂ１の表面に発生する結露を防止する制御である。

ヒートポンプ式給湯装置１の沸き上げ運転時における防食制御について図３〜図５を参照して説明する。図３は、防食制御を説明するためのフローチャートである。本フローチャートは、ＥＣＵ１００によって実行される。ＥＣＵ１００は、沸き上げ運転開始の指令があると図３のフローチャートの処理を開始し、沸き上げ運転終了の指令があるとフローチャートの処理を終了する。

ＥＣＵ１００は、まずステップ１０で、外気温度センサ１５によって検出される外気温度Ｔｆａを取得する。次にステップ２０で、熱交換水温度センサ２４によって検出される水通路１２ｂに流入した水温Ｔｗを取得する。なお、この水温Ｔｗは、水通路１２ｂに流入する水と接触している水流通管１２ｂ１の表面温度や、水流通管１２ｂ１と接触したり、または当該管と熱伝導したりする関係にあるフィン等の温度であってもよい。また、外気温度Ｔｆａと水温Ｔｗの取得ステップは、その順序が逆であってもよい。

次にＥＣＵ１００は、ステップ３０で、外気温度Ｔｆａが水温Ｔｗ以上であるか否かを判定する。外気温度は露点温度にほぼ等しいと考え、外気温度Ｔｆａが水温Ｔｗ未満であると（ＮＯの場合）判定した場合には、水流通管１２ｂ１に結露は発生しないので、防食のための処理を行う必要はない。したがって、ステップ４５で、ポンプ２２の回転数を増加または一定値に安定させる処理を実行するとともに、ステップ５０で圧縮機１１を駆動して高温冷媒による沸き上げ運転を促進し、必要な熱量をタンク２１内に早期に貯えるようにする。

一方、ステップ３０で外気温度Ｔｆａが水温Ｔｗ以上であると判定した場合（ＹＥＳの場合）には、外気中の水分が水流通管１２ｂ１の表面で冷やされて結露する可能性が高いので、結露防止の条件が整うように防食のための処理を行う必要がある。したがって、ステップ４０で、ポンプ２２の回転数を低下させるか、またはポンプ２２の運転を停止するかの処理を実行する。これにより、沸き上げ運転の促進を犠牲しても、水温Ｔｗが外気温度Ｔｆａよりも高くなるように、水通路１２ｂに流入する水の流量を制御するのである。そして、ステップ５０で圧縮機１１を駆動する。

再びステップ１０に戻り、ＥＣＵ１００は以降の処理を繰り返し実行する。つまり、ＥＣＵ１００は、沸き上げ運転の間継続して、外気温度Ｔｆａが水温Ｔｗ以上である場合には、水温Ｔｗが外気温度Ｔｆａよりも高くなるように、ポンプ２２の回転数制御によって、水通路１２ｂに流入する水の流量を制御し続けるのである。

図４は、防食制御を説明するための第１例のタイムチャートである。第１例のタイムチャートでは、露点温度とほぼ等しいと考えられる外気温度が熱交換水温度よりも高い状態で上記の防食制御が実行され、その後、外気温度に変化はないものの、次第に熱交換水温度が上昇することを示している。そして、熱交換水温度が外気温度よりも高くなるまで、防食制御は継続し、熱交換水温度が外気温度よりも高くなると、防食制御を解除するようになる。

次に、図５は、防食制御を説明するための第２例のタイムチャートである。第２例のタイムチャートでは、当初、外気温度は熱交換水温度よりも低い定常状態であり、外気温度が上昇する状況が到来して気温度が熱交換水温度よりも高温になると防食制御が実行されて熱交換水の流量が減少することが示されている。また、このとき、給湯用熱交換器１２は、熱容量が大きいために、特に水流通管１２ｂ１の表面温度は急激な外気温度の上昇に対して線形的に追従できないことがある。その後、熱交換水温度が上昇して、熱交換水温度が外気温度よりも高くなるまで、防食制御は継続し、熱交換水温度が外気温度よりも高くなると、防食制御を解除するので、熱交換水の流量が増加するようになる。なお、このように外気温度が上昇する状況とは、日の出時間以降の、太陽熱による大気の温度上昇時であり、例えば、朝露が発生する状況である。

本実施形態の給湯用熱交換器１２がもたらす作用効果を以下に述べる。本実施形態の給湯用熱交換器１２によれば、水通路１２ｂ１に流入する水の温度または当該水の温度に関連する関連情報温度である熱交換水温度が外気温度よりも高くなるように制御される。

この制御によれば、上記の熱交換水温度を外気温度よりも高くする制御により、給湯用熱交換器１２の水通路１２ｂに流入する水温を、外気温度と同等であると仮定する露点温度よりも高くすることができる。これにより、水通路１２ｂを形成する管や管と一体であるフィン等の部材表面に結露が発生することを抑制できるため、結露が起因する部材の腐食を防止することができる。したがって、メッキ等のコーティングを施さなくても腐食の防止を実現することができる。

また、冷媒通路１２ａを形成する冷媒流通管１２ａ１はアルミニウムを主成分として構成され、水通路１２ｂを形成する水流通管１２ｂ１は銅を主成分として構成される。この構成によれば、冷媒流通管１２ａ１と水流通管１２ａの材質間の電位差が大きくなるため、給湯用熱交換器１２に結露水が付着すると、銅側からアルミニウム側へガルバニック電流が流れて電解腐食が発生しやすい。しかしながら、このような部材の組み合わせでも、部材にメッキ等のコーティングを施す処理を不要とし、部材の腐食防止を実現できる。

また、本実施形態によれば、防食制御において水通路１２ｂに流入する水の流量を制御する流量制御装置を備える。流量制御装置は、熱交換水温度が外気温度よりも高くなるように当該水の流量を制御する。

この構成によれば、水通路１２ｂに流入する水流量を適正に制御することによって、熱交換水温度が露点温度以下にならないように維持できる。このように、水流量の調節による比較的容易な制御によって、給湯用熱交換器１２の結露防止を実施できる。

また、本実施形態の流量制御装置は、防食制御において、水通路１２ｂに対する水の流入を停止するとともに、冷媒通路１２ａには圧縮した冷媒を供給する。この発明によれば、水通路に対する給水を停止することにより、熱交換水温度が外気温度よりも高くなるように制御できる。さらに、冷媒通路１２ａに圧縮冷媒が流入しているので、給水を開始したときに、給湯用熱交換器１２（特に水流通管１２ｂ１）が予熱されている。この給湯用熱交換器１２の余熱効果によって、給水開始からの迅速な水温上昇を実施できるので、沸き上げ運転における早期の沸き上げ実施を実現できる。

また、本実施形態の流量制御装置には、防食制御において、回転数が制御されることによって水通路に流入する水の流量を制御するポンプ２２と、ポンプ２２の作動を制御するＥＣＵ１００と、が含まれる。ポンプ２２は、熱交換水温度が外気温度よりも高くなるように当該水の流量を低下させる。これによれば、水流量を絞るようにポンプ２２の回転数を低下させる制御を実行することによって、熱交換水温度が露点温度以下にならないように維持できる。このように比較的容易なポンプ２２の制御によって、給湯用熱交換器１２の結露防止を確実に実施できる。

また、ヒートポンプ式給湯装置１は、給湯用熱交換器１２と、給湯用熱交換器１２の冷媒通路１２ａに、圧縮した冷媒を供給するヒートポンプユニット１０と、給湯用熱交換器１２の水通路１２ｂと循環回路２０によって接続され、圧縮された冷媒によって加熱された水を給湯用水として貯えるタンク２１と、タンク２１の水を循環回路２０で循環させるポンプ２２と、熱交換水温度を外気温度よりも高くなるように制御するＥＣＵ１００と、を備える。この構成によれば、メッキ等のコーティングを施さなくても、特徴的な水側の流動制御によって、給湯用熱交換器１２の腐食防止を図ることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態は、ヒートポンプ式給湯装置１Ａの構成及び防食制御について、第１実施形態を変更する実施形態である。図６は、第２実施形態のヒートポンプ式給湯装置１Ａの構成を示す概略図である。図７は、第２実施形態の防食制御を説明するフローチャートである。第２実施形態において、第１実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品及び説明しない構成は、第１実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏するものである。

図６に示すヒートポンプ式給湯装置１Ａは、第１実施形態に対して、水の流量を調整可能な流調弁２６を備える点が相違している。図７に示すフローチャートでは、図３に対してステップ４０Ａ及びステップ４５Ａが異なっている。以下、第１実施形態と異なる部分のみ説明する。

流調弁２６は、弁開度に応じて水通路１２ｂに流入する水の流量を可変する。流調弁２６は、ＥＣＵ１００によってその弁開度が電気的に制御される電子制御式流量調整弁である。この流調弁２６を備えることに伴い、ポンプ２２Ａは、ＯＮ、ＯＦＦによって停止及び運転のみが制御されることで足りる。ヒートポンプ式給湯装置１Ａでは、回転数固定式のポンプ２２Ａを採用することができる。

ヒートポンプ式給湯装置１Ａの沸き上げ運転時における防食制御について図７を参照して説明する。図７は、防食制御を説明するためのフローチャートである。

ＥＣＵ１００は、ステップ３０で、外気温度Ｔｆａが水温Ｔｗ未満であると（ＮＯの場合）判定した場合には、ステップ４５Ａで、ポンプ２２が運転した状態で、流調弁２６の開度を増加させる処理を実行するとともに、ステップ５０で圧縮機１１を駆動して高温冷媒による沸き上げ運転を促進し、必要な熱量をタンク２１内に早期に貯えるようにする。

一方、ステップ３０で外気温度Ｔｆａが水温Ｔｗ以上であると判定した場合（ＹＥＳの場合）には、ステップ４０Ａで、流調弁２６の開度を低下させるか、または開度をゼロするかの処理を実行する。これにより、沸き上げ運転の促進を犠牲しても、水温Ｔｗが外気温度Ｔｆａよりも高くなるように、水通路１２ｂに流入する水の流量を制御するのである。そして、ステップ５０で圧縮機１１を駆動する。

再びステップ１０に戻り、ＥＣＵ１００は以降の処理を繰り返し実行する。つまり、ＥＣＵ１００は、沸き上げ運転の間継続して、外気温度Ｔｆａが水温Ｔｗ以上である場合には、水温Ｔｗが外気温度Ｔｆａよりも高くなるように、流調弁２６の制御によって、水通路１２ｂに流入する水の流量を制御し続けるのである。

本実施形態がもたらす作用効果を以下に述べる。本実施形態によれば、流量制御装置は、水通路１２ｂに流入する水の流量を調節する流調弁２６で構成される。流調弁２６は、熱交換水温度が外気温度よりも高くなるように当該水の流量を低下させる。この構成によれば、流調弁２６の開度制御によって水流量の低下が行われるため、応答性の高い流量制御を実施することができる。したがって、給湯用熱交換器１２に結露しうる状況が起こったときに、結露防止の措置を早期かつ確実に実施できる。

（第３実施形態）
第３実施形態は、ヒートポンプ式給湯装置１Ｂの構成及び防食制御について、第１実施形態を変更する実施形態である。図８は、第３実施形態のヒートポンプ式給湯装置１Ｂの構成を示す概略図である。図９は、第３実施形態の防食制御を説明するフローチャートである。第３実施形態において、第１実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品及び説明しない構成は、第１実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏するものである。

図８に示すヒートポンプ式給湯装置１Ｂは、第１実施形態に対して、循環回路２０Ｂに流路を切り換え可能な切換弁２７を備える点が相違している。図９に示すフローチャートでは、図３に対してステップ４０Ｂ及びステップ４５Ｂが異なっている。以下、第１実施形態と異なる部分のみ説明する。

切換弁２７は、循環回路２０Ｂに設けられ、水通路１２ｂを流出した水をタンク２１に流入させる通路か、タンク２１を迂回して水通路１２ｂに流入させるバイパス通路２０ａかに切り換えることができる。バイパス通路２０ａは、吐出口２１ｂよりも上流の部位と吸入口２１ａよりも下流の部位とを接続する通路である。切換弁２７は、冷媒通路１２ａに流入した冷媒によって水通路１２ｂで加熱された水をタンク２１に戻さないで直接水通路１２ｂに流入させることにより、熱交換水温度を外気温度よりも高くなるように制御する。

ヒートポンプ式給湯装置１Ｂの沸き上げ運転時における防食制御について図９を参照して説明する。図９は、防食制御を説明するためのフローチャートである。

ＥＣＵ１００は、ステップ３０で、外気温度Ｔｆａが水温Ｔｗ未満であると（ＮＯの場合）判定した場合には、ステップ４５Ｂで、ポンプ２２が運転した状態で、水通路１２ｂの出口側とタンク２１の吐出口２１ｂ側とを接続するように、切換弁２７による通路接続を制御する。さらにステップ５０で圧縮機１１を駆動して高温冷媒による沸き上げ運転を促進し、必要な熱量をタンク２１内に早期に貯えるようにする。

一方、ステップ３０で外気温度Ｔｆａが水温Ｔｗ以上であると判定した場合（ＹＥＳの場合）には、ステップ４０Ｂで、ポンプ２２が運転した状態で、水通路１２ｂの出口側と水通路１２ｂの入口側とを接続するように、切換弁２７による通路接続を制御する。これにより、水通路１２ｂを流出した加熱された水は、タンク２１を迂回して水通路１２ｂの入口部に流入するようになる。したがって、沸き上げ運転の促進を犠牲しても、水温Ｔｗが外気温度Ｔｆａよりも高くなるように、水通路１２ｂに流入する水の流量は制御される。そして、ステップ５０で圧縮機１１を駆動する。

再びステップ１０に戻り、ＥＣＵ１００は以降の処理を繰り返し実行する。つまり、ＥＣＵ１００は、沸き上げ運転の間継続して、外気温度Ｔｆａが水温Ｔｗ以上である場合には、水温Ｔｗが外気温度Ｔｆａよりも高くなるように、切換弁２７の制御によって、水通路１２ｂに流入する水の流量を制御し続けるのである。

本実施形態がもたらす作用効果を以下に述べる。本実施形態によれば、水通路１２ｂで一旦加熱された高温水をタンク２１に戻さないで、再び水通路１２ｂに供給するため、熱交換水温度を迅速に上昇させることができる。したがって、給湯用熱交換器１２に結露しうる状況が起こったときに、熱交換器の結露防止の措置を早期かつ確実に実施できる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

上記の各実施形態では、ヒートポンプユニット１０は、圧縮機１１で冷媒を臨界圧力以上に加圧する超臨界冷凍サイクルを構成しているが、超臨界冷凍サイクルに限るものではない。また、冷媒は二酸化炭素であるが、これに限ることはなく、フロン等の他の冷媒であってもよい。

また、上記の各実施形態では、本発明を適用する熱交換器は、給湯用熱交換器１２によって実現しているが、給湯用熱交換器１２に限るものではなく、他の熱交換器に適用してもよい。つまり、熱交換器の雰囲気中に含まれる水分が熱交換器の表面に結露しうる熱交換器であれば、その用途、形状等について、限定することなく広く適用することができる。

１…ヒートポンプ式給湯装置（給湯装置）
１０…ヒートポンプユニット（加熱装置）
１２…給湯用熱交換器（熱交換器）
１２ａ…冷媒通路
１２ａ１…冷媒流通管
１２ｂ…水通路
１２ｂ１…水流通管
２０…循環回路
２１…タンク
２２…ポンプ（流量制御装置，循環ポンプ）
２６…流調弁（流量制御装置）
１００…ＥＣＵ（温度制御装置，流量制御装置）

Claims (8)

1. 冷媒が流通する冷媒通路（１２ａ）と、前記冷媒と熱交換する水が流通する水通路（１２ｂ）と、を備える熱交換器（１２）であって、
   前記水通路に流入する水の温度または当該水の温度に関連する関連情報温度である熱交換水温度が外気温度よりも高くなるように制御されることを特徴する熱交換器。
2. 前記冷媒通路（１２ａ）を形成する冷媒流通管（１２ａ１）はアルミニウムを主成分として構成され、前記水通路（１２ｂ）を形成する水流通管（１２ｂ１）は、銅を主成分として構成されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記水通路に流入する水の流量を制御する流量制御装置（２２，２６，１００）を備え、
   前記流量制御装置は、前記熱交換水温度が前記外気温度よりも高くなるように前記水の流量を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記流量制御装置（２２，１００）は、前記水通路に対する水の流入を停止し、
   当該熱交換器の前記冷媒通路には、圧縮した冷媒を供給することを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
5. 前記流量制御装置は、回転数が制御されることによって、前記水通路に流入する水の流量を制御するポンプ（２２）を含み、
   当該ポンプは、前記熱交換水温度が前記外気温度よりも高くなるように前記水の流量を低下させることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
6. 前記流量制御装置は、前記水通路に流入する水の流量を調節する流調弁（２６）を含み、
   当該流調弁は、前記熱交換水温度が前記外気温度よりも高くなるように前記水の流量を低下させることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
7. 前記冷媒通路（１２ａ）に流入した冷媒によって加熱された水を貯えるタンク（２１）と、
   前記熱交換器の前記水通路（１２ｂ）と前記タンクとを前記タンク内の水が循環する通路を形成するように接続する循環回路（２０）と、
   当該循環回路に設けられ、前記水通路を流出した水を前記タンクに流入させる通路または前記タンクを迂回して前記水通路に流入させる通路に切り換える切換弁（２７）と、
   を備え
   前記切換弁は、前記熱交換水温度が前記外気温度よりも高くなるように、前記冷媒通路に流入した冷媒によって前記水通路で加熱された加熱水を前記タンクに流入させないで再び前記水通路に流入させることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の熱交換器（１２）と、
   当該熱交換器の前記冷媒通路（１２ａ）に、圧縮した冷媒を供給する加熱装置（１０）と、
   前記熱交換器の前記水通路（１２ｂ）と循環回路（２０）によって接続され、前記圧縮された冷媒によって加熱された水を給湯用水として貯えるタンク（２１）と、
   前記タンクの水を前記循環回路で循環させる循環ポンプ（２２）と、
   前記熱交換水温度を前記外気温度よりも高くなるように制御する温度制御装置（１００）と、
   を備えることを特徴とする給湯装置。

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