JP4604723B2

JP4604723B2 - ヒートポンプ給湯機

Info

Publication number: JP4604723B2
Application number: JP2005003592A
Authority: JP
Inventors: 章藤高
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-01-11
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2025-01-11
Also published as: JP2006194460A

Description

本発明はヒートポンプを利用したヒートポンプ給湯機に関するものである。

図４は、従来のヒートポンプ給湯機の代表的な構成を示すものである（例えば、特許文献１参照）。図４に示すように、この種のヒートポンプ給湯機は、圧縮機１、放熱器２、減圧装置３、空気熱交換器４からなる冷媒回路５と、貯湯槽６、循環ポンプ７、放熱器２を接続した水回路８から構成されている。冷媒回路５の空気熱交換器４で大気から吸熱して放熱器２で放熱し、貯湯槽６の下部から循環ポンプ７を介して放熱器２に供給される水を加熱して貯湯槽６に循環させ、貯湯槽６に貯留した温水を給湯している。

この従来の構成では、夜間電力を使用して夜間にヒートポンプ給湯機を運転して加熱した温水を貯湯槽６に貯め、昼間は貯湯槽６に貯められた温水と低温の市水を混合して所定の温度の温水を供給している。
特開２０００−３４６４４７号公報

しかしながら上記従来の構成では、冷媒回路５の空気熱交換器４は、蒸発器として作用し、空気から吸熱するため、蒸発器温度が空気の露点以下となる場合、空気熱交換器４の表面に空気中の水蒸気が凝縮し、常に湿った状態となる。夏期は気温が高く、空気熱交換器４の表面が凝縮水で湿った状態が続くと、空気熱交換器４にカビやコケが発生し、空気熱交換器４の通風抵抗が高くなり、運転効率が低下するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、空気熱交換器にカビやコケが発生するのを防止し、運転効率の高いヒートポンプ給湯機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために本発明のヒートポンプ給湯機は、圧縮機、放熱器、減圧装置、空気熱交換器を順次接続した冷媒回路と、前記空気熱交換器に空気を送る送風機と、貯湯槽、循環手段、前記放熱器を順次接続した水回路と、前記貯湯槽内の湯温を検出する温度検出手段とを備え、前記温度検出手段が検出した湯温が所定値以上のとき、前記循環手段の運転を停止させるとともに、前記減圧装置の開度を大きくすることで、前記空気熱交換器に高温の冷媒を流入させる運転を一定時間行い、前記圧縮機の運転を停止させた後、前記送風機を所定時間運転させることを特徴とするもので、送風機を所定時間運転させることで、空気熱交換器を乾燥させることができ、その結果、空気熱交換器にカビやコケが発生するのを防止できるため、運転効率の高いヒートポンプ給湯機を提供できる。

本発明によれば、空気熱交換器にカビやコケが発生するのを防止し、運転効率の高いヒートポンプ給湯機を提供できる。

第１の発明は、圧縮機、放熱器、減圧装置、空気熱交換器を順次接続した冷媒回路と、前記空気熱交換器に空気を送る送風機と、貯湯槽、循環手段、前記放熱器を順次接続した水回路と、前記貯湯槽内の湯温を検出する温度検出手段とを備え、前記温度検出手段が検出した湯温が所定値以上のとき、前記循環手段の運転を停止させるとともに、前記減圧装置の開度を大きくすることで、前記空気熱交換器に高温の冷媒を流入させる運転を一定時間行い、前記圧縮機の運転を停止させた後、前記送風機を所定時間運転させることを特徴とするもので、送風機を所定時間運転させることで、空気熱交換器を乾燥させることができ、その結果、空気熱交換器にカビやコケが発生するのを防止できるため、運転効率の高いヒートポンプ給湯機を提供できる。

また、空気熱交換器に高温高圧の冷媒を流入させることで、空気熱交換器の温度を上昇させることができ、その結果、空気熱交換器をより早く乾燥させられ、カビやコケの発生を防止でき、運転効率の高いヒートポンプ給湯機を提供できる。

第２の発明は、二方弁を介して圧縮機、放熱器の間と減圧器、空気熱交換器の間を接続するバイパス回路とを備え、前記温度検出手段が検出した湯温が所定値以上のとき、前記循環手段の運転を停止させるとともに前記二方弁を開き、前記空気熱交換器に高温高圧の冷媒を流入させる運転を一定時間行った後、圧縮機の運転を停止させ、その後、送風機を一定時間運転させることを特徴とするもので、圧縮機からの高温冷媒を直接空気熱交換器に流入することで、空気熱交換器の温度をいち早く上昇させることができるため、その結果、空気熱交換器をより早く乾燥させられ、カビやコケの発生を防止し、運転効率の高いヒートポンプ給湯機を提供できる。

第３の発明は、温度検出手段が検出した湯温が所定値以上のとき、循環手段とともに、一定時間運転させるまで送風機の運転も停止させるもので、空気熱交換器に高温高圧の冷媒を流入させるとき、送風機の運転動作が停止しているため、空気熱交換器の温度をいちはやく上昇させることができ、その結果、空気熱交換器をより早く乾燥させられるため、カビやコケの発生を防止でき、運転効率の高いヒートポンプ給湯機を提供できる。

第４の発明は、外気温度を検出する温度検出手段を備え、上記請求項１〜３のいずれか１項に記載の運転動作は、前記温度検出手段が検出した外気温度が所定値以上のときに行なうことを特徴とするもので、気温が高くカビやコケが発生しやすい時にのみに、空気熱交換器の温度を上昇させることで、空気熱交換器をより早く乾燥させ、カビやコケの発生を防止し、運転効率の高いヒートポンプ給湯機を提供できる。

以下、本発明の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の構成図を示すものである。図４と同じ構成部材には同一符号を用いて説明を一部省略する。

図１において、冷媒回路５は圧縮機１、放熱器２、減圧装置３および空気熱交換器４から構成されている。水回路８は、貯湯槽６、循環ポンプ７、放熱器２、および貯湯槽６と放熱器２間に接続された２方弁８から構成されている。貯湯槽６の下部には市水を供給するための給水管９が、貯湯槽６の上部には出湯管１０が接続されている。出湯管１０は給水管９から分岐された市水配管１１と混合弁１２を介して接続されている。混合弁１２の出口配管は給湯端末１３に接続されて給湯回路１４を構成している。１５は空気熱交換器４に空気を送る送風機である。

２１は貯湯槽６の下部から導出される水の温度を検出する温度センサー、２２は放熱器２で加熱された温水の温度を検出する給湯温度センサー、２３は貯湯槽６の残湯量を検出する複数の残湯温度センサー、２４はヒートポンプ給湯機の出湯温度を検出する出湯温度センサーである。

以上のように構成されたヒートポンプ給湯機について、以下その動作、作用を説明する。

まず、貯湯運転信号により冷媒回路５が運転されると、冷媒は圧縮機１で圧縮されて高温高圧となり、放熱器２で水を加熱することにより放熱し、減圧装置３により低温低圧となり、空気熱交換器４により大気から吸熱して蒸発し、圧縮機１に戻る。この時、空気熱交換器４の温度が空気の露点より低い場合、空気中の水蒸気が空気熱交換器４の表面で凝縮し水滴となる。水滴が大きくなれば、空気熱交換器４の表面上を下方に流れ、ヒートポンプ給湯機から排水される。

水回路８では、給水管９から貯湯槽６に給水された市水が貯湯槽６の下部から循環ポンプ７により放熱器２に供給され、放熱器２で加熱される。放熱器２で加熱されて高温となった湯は貯湯槽６の上部に流入し、上部から次第に貯湯されていく。そして、温度センサー２１により放熱器２の入口の水の温度が設定値に達したことを検知すると貯湯槽６に貯水された温水の温度が所定の温度に達したことになるので圧縮機１の運転を停止する。しかし、送風機１５は一定時間（例えば１０分間）圧縮機停止後も継続して運転し、空気熱交換器４に凝縮し付着した水分を蒸発させる。そして、一定時間経過後、送風機１５を停止する。

通常、給湯端末１３から供給される湯温は４５℃以下であるが、本発明においては、貯湯運転において、水回路８の加熱温度を６０℃以上として貯湯槽６への蓄熱量を増加させる。このように、水回路８の加熱温度を６０℃以上にして貯湯槽６に貯湯する温水の温度を給湯端末１３から供給される温水の温度より高い温度に設定することにより、貯湯槽６の容量を少なくして貯湯槽６を小型にすることができる。

給湯端末１３に給湯する場合は、給湯回路１４において、貯湯槽６下部の給水管９から貯湯槽６に流入する市水の圧力により貯湯槽６の温水を出湯管１０に流出させる。貯湯槽６から流出した湯は混合弁１２で市水配管１１から流入する低温の市水と混合される。混合弁１２は出湯温度センサー２４の出力値により、貯湯槽６からの温水と市水の混合割合を調整し、所定の温度として給湯端末１３に給湯する。

なお、給湯端末１３から４５℃で給湯する場合、市水温度は季節により変動するため、市水温度と外気温度によりヒートポンプ給湯機の加熱必要能力は変化する。特に冬期は市水温度が低下し、さらに室外気温が低下するため、ヒートポンプ給湯機の加熱能力が低下する。従って、水回路８の加熱温度を高くして、貯湯槽６への蓄熱量を増加させる必要がある。そこで、室外気温や市水温度に応じて水回路８の加熱温度を６０℃から９０℃の範囲で変化させて、貯湯槽６への蓄熱量を変化させる。

この様に本実施の形態によれば、圧縮機１の停止後、送風機１５を一定時間運転するため、空気熱交換器４に凝縮し付着した水分を蒸発させることができ、空気熱交換器４にカビやコケが発生することを防止し、空気熱交換器４の通風抵抗の上昇を防止することができ、効率の高い運転を行なうことができる。

また、減圧装置３を全開可能な電動膨張弁などを用いることで、貯湯槽６の水が冷媒回路５により加熱され、貯湯槽６の水が全て湯になった（残湯温度センサー２３のうち貯湯槽６の下方に配設されたセンサーの検出温度が所定値以上のとき）後、循環ポンプ７を停止し、減圧装置３を全開とし、空気熱交換器４に高温高圧の冷媒を流入させ、一定時間運転させて空気熱交換器４の温度を上昇させた後、圧縮機１を停止させ、送風機１５を一定時間運転することで、空気熱交換器４の温度を上昇させ、早く乾燥させ、カビやコケの発生を防止し、さらに運転効率の高いヒートポンプ給湯運転を行なうことができる。

さらに、貯湯槽６の水が冷媒回路により加熱され、貯湯槽６の水が全て湯になった（残湯温度センサー２３のうち貯湯槽６の下方に配設されたセンサーの検出温度が所定値以上のとき）後、循環ポンプ７および空気熱交換器４に空気を送る送風機１５を停止し、減圧装置３を全開とし、空気熱交換器４に高温高圧の冷媒を流入させ、一定時間運転させて空気熱交換器４の温度を上昇させた後、圧縮機１を停止させ、送風機１５を一定時間運転することで、空気熱交換器４の温度をより早く上昇させ、空気熱交換器４を早く乾燥させ、カビやコケの発生を防止し、さらに運転効率のヒートポンプ給湯運転を行なうことができる。

また、図２の様に外気温度センサー２５の出力により送風機１５の運転を切り替えることにより、外気温度が低く（例えば２０℃未満）、カビやコケが発生しない温度条件の時は、貯湯槽６の水が全て湯になった後の運転（減圧装置の全開や圧縮機１停止後の送風機１５の運転など）を行わず、貯湯槽６の水が全て湯になった直後に、ヒートポンプ給湯運転を停止し、外気温度が高く（例えば２０℃以上）、カビやコケが発生しやすい温度条件の時に、貯湯槽６の水が全て湯になった後の運転を行なうことで、消費電力を低減でき、より効率の高いヒートポンプ給湯運転を行なうことができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態のヒートポンプ給湯機の構成図である。図２と同じ構成部材には同一符号を用い説明を省略する。

図３において、１７は二方弁１６を介し放熱器２入口配管と減圧装置３の出口配管を接続するバイパス回路である。

以上のように構成されたヒートポンプ給湯機において、通常の運転時は二方弁１６を閉じて給湯運転を行なう。給湯運転動作および作用は図１および図２で説明した実施の形態１と同じであり、説明を省略する。

つぎに、貯湯槽６の水が冷媒回路により加熱され、貯湯槽６の水が全て湯になった（残湯温度センサー２３のうち貯湯槽６の下方に配設されたセンサーの検出温度が所定値以上のとき）後の運転について説明する。

貯湯槽６の水が全て湯になった（残湯温度センサー２３のうち貯湯槽６の下方に配設されたセンサーの検出温度が所定値以上のとき）後、循環ポンプ７を停止し、二方弁１６開き、空気熱交換器４に高温高圧の冷媒を流入させ、一定時間運転させて空気熱交換器４の温度を上昇させた後、圧縮機１を停止させ、送風機１５を一定時間運転する。これにより、空気熱交換器４の温度を上昇させ、空気熱交換器４に付着した水分早く乾燥させ、カビやコケの発生を防止し、さらに運転効率の高いヒートポンプ給湯運転を行なうことができる。

さらに、貯湯槽６の水が前記冷媒回路により加熱され、貯湯槽６の水が全て湯になった後、循環ポンプ７および空気熱交換器４に空気を送る送風機１５を停止し、二方弁１６を開き、空気熱交換器４に高温高圧の冷媒を流入させ、一定時間運転させて空気熱交換器４の温度を上昇させた後、圧縮機１を停止させ、送風機１５を一定時間運転する。循環ポンプ７だけでなく空気熱交換器４に空気を送る送風機１５も停止することで、空気熱交換器４の温度をより早く高温に上昇させ、空気熱交換器４を早く乾燥させ、カビやコケの発生を防止し、さらに運転効率のヒートポンプ給湯運転を行なうことができる。

また、外気温度センサー２５の出力により送風機１５の運転を切り替えることにより、外気温度が低く（例えば２０℃未満）、カビやコケが発生しない温度条件の時は、貯湯槽６の水が全て湯になった後の運転（二方弁の開閉や圧縮機１停止後の送風機１５の運転など）を行わず、外気温度が高く（例えば２０℃以上）、カビやコケが発生しやすい温度条件の時は、貯湯槽６の水が全て湯になった後の運転を行なうことで、消費電力を低減でき、より効率の高いヒートポンプ給湯運転を行なうことができる。

以上のように、本発明にかかるヒートポンプ給湯機は、空気熱交換器のカビやコケの発生を防止し、運転効率の高いヒートポンプ給湯機を提供することができ、家庭用だけでなく産業用のヒートポンプ給湯機等の用途に適用できる。

本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機の構成図本発明の実施の形態１における他のヒートポンプ給湯機の構成図本発明の実施の形態２におけるヒートポンプ給湯機の構成図従来のヒートポンプ給湯機の構成図

１圧縮機
２放熱器
３減圧装置
４空気熱交換器
５冷媒回路
６貯湯槽
７循環ポンプ（循環手段）
８水回路
９給水管
１０出湯管
１１市水配管
１２混合弁
１３給湯端末
１４給湯回路
１５送風機
１６２方弁
１７バイパス回路
２１温度センサー（温度検知手段）
２２給湯温度センサー（給湯温度検知手段）
２３残湯温度センサー（残湯温度検知手段）
２４出湯温度センサー（出湯温度検知手段）
２５外気温度センサー（外気温度検知手段）

Claims

圧縮機、放熱器、減圧装置、空気熱交換器を順次接続した冷媒回路と、前記空気熱交換器に空気を送る送風機と、貯湯槽、循環手段、前記放熱器を順次接続した水回路と、前記貯湯槽内の湯温を検出する温度検出手段とを備え、前記温度検出手段が検出した湯温が所定値以上のとき、前記循環手段の運転を停止させるとともに、前記減圧装置の開度を大きくすることで、前記空気熱交換器に高温の冷媒を流入させる運転を一定時間行い、前記圧縮機の運転を停止させた後、前記送風機を所定時間運転させることを特徴とするヒートポンプ給湯機。
二方弁を介して圧縮機、放熱器の間と減圧器、空気熱交換器の間を接続するバイパス回路を備え、前記温度検出手段が検出した湯温が所定値以上のとき、前記循環手段の運転を停止させるとともに前記二方弁を開き、前記空気熱交換器に高温高圧の冷媒を流入させる運転を一定時間行った後、前記圧縮機の運転を停止させ、その後、前記送風機を一定時間運転させることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯機。
温度検出手段が検出した湯温が所定値以上のとき、循環手段とともに、一定時間運転させるまで送風機の運転も停止させる請求項１または２に記載のヒートポンプ給湯機。
外気温度を検出する温度検出手段を備え、上記請求項１〜３のいずれか１項に記載の運転動作は、前記温度検出手段が検出した外気温度が所定値以上のときに行なうことを特徴とするヒートポンプ給湯機。