JP6065606B2 - ヒートポンプ給湯装置 - Google Patents

Description

本発明はヒートポンプ給湯装置に関し、特に除霜運転時に燃焼式の補助熱源機を利用してヒートポンプ回路の蒸発熱交換器に付着した霜を取り除くものに関する。

従来から、冷媒を利用した熱交換式のヒートポンプ給湯装置が一般に広く普及している。この種のヒートポンプ給湯装置は、ヒートポンプ回路、湯水を貯留する貯湯槽、ヒートポンプ回路と貯湯槽との間に湯水を循環する為の加熱循環回路等を備え、夜間割引の安価な電力を利用して、貯湯槽内の湯水を加熱循環回路に循環させてヒートポンプ回路で加熱して、その加熱された湯水を貯湯槽内に戻して貯留しておき、蛇口や風呂等の所望の給湯先に給湯するものである。

上記のヒートポンプ回路は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、蒸発熱交換器が冷媒配管を介して接続されることで構成され、ヒートポンプ回路に封入された冷媒を利用して給湯加熱運転が行われる。この給湯加熱運転では、圧縮機と蒸発熱交換器用の送風ファンとが夫々駆動され、給湯用熱交換器により冷媒と湯水との間で熱交換が行われて湯水が加熱される。

ところで、ヒートポンプ回路において、蒸発熱交換器で冷媒が外気から吸熱して気化する構造上、寒冷地や冬場等では、蒸発熱交換器の表面に大気中の水蒸気が付着して凍結することで霜が発生する場合がある。蒸発熱交換器に霜が付着すると、蒸発熱交換器における吸熱効率が著しく低下してしまい、結果的にヒートポンプ給湯装置の運転効率が低下してしまうという問題がある。

このため、一般的にヒートポンプ給湯装置には、給湯加熱運転を停止して蒸発熱交換器に付着した霜を取り除く為の除霜運転の機能が設けられている。このような除霜運転として、以下に説明するような種々の技術が実用化されている。

例えば、従来の除霜運転では、圧縮機に四方弁を設け、この四方弁を介して冷媒を通常運転時とは逆方向に流すことで、圧縮機で加熱された冷媒を蒸発熱交換器に直接流して蒸発熱交換器の霜を取り除いたり、給湯用熱交換器をバイパスする回路を設け、このバイパス回路に除霜弁を設け、これらバイパス回路と除霜弁を介して圧縮機で加熱された冷媒を蒸発熱交換器に直接流して蒸発熱交換器の霜を取り除いている。

また、特許文献１の給湯装置の除霜運転では、貯湯槽内の任意の高さ位置から湯水を取り出し、この湯水を使用して給湯用熱交換器で熱交換を介して冷媒を加熱し、この加熱された冷媒により蒸発熱交換器を加熱する技術が開示されている。さらに、特許文献２の給湯装置の除霜運転では、貯湯内に貯留された湯水又は暖房回路を流れる暖房水を利用して蒸発熱交換器を加熱する技術も開示されている。

特開２００８−２８１２８２号公報 特開２０１０−２５５９８６号公報

しかし、上述のように、ヒートポンプ回路に四方弁やバイパス回路等を設けて実行する除霜運転では、ヒートポンプ回路に対して追加的に部品を設置する構造上、コスト高となってしまう。また、圧縮機を除霜の為だけに稼動すると電気使用量が増加する上、圧縮機の断熱圧縮により温度が上昇する冷媒の熱量だけでは、蒸発熱交換器を除霜する為には時間が掛かるので、ヒートポンプ給湯装置の運転効率が著しく低下してしまうという問題がある。

また、特許文献１の除霜運転では、貯湯槽内の湯水を利用して行うので、除霜運転で放熱された低温の湯水が貯湯槽に戻されることになるため、貯湯槽内の温度成層が崩れてしまい、結果的に給湯に影響を与えるという問題が生じる。さらに、特許文献２の除霜運転では、暖房回路と蒸発熱交換器との間に除霜の為の専用回路を追加的に設置する必要があるので、コスト高となってしまう。

本発明の目的は、短時間で除霜することで省エネルギー化を図ることができるヒートポンプ給湯装置を提供すること、低コストで除霜運転可能なヒートポンプ給湯装置を提供すること、貯湯槽内の湯水の温度成層を維持したまま除霜運転が可能なヒートポンプ給湯装置を提供すること、等である。

請求項１のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機と給湯用熱交換器と膨張手段と蒸発熱交換器とが冷媒回路によって接続されたヒートポンプ回路と、湯水を貯留する貯湯槽と、この貯湯槽の下部から取り出した低温水を前記給湯用熱交換器によって加熱して前記貯湯槽の上部に戻す加熱循環回路と、前記貯湯槽内の湯水温度が設定温度以下の場合に再加熱する燃焼式の補助熱源手段とを備えたヒートポンプ給湯装置において、前記給湯用熱交換器の湯水出口側を、前記補助熱源手段を経由して前記給湯用熱交換器の湯水入口側に接続する循環回路と、前記ヒートポンプ回路における除霜運転時には、前記補助熱源手段を稼動させて前記循環回路の湯水を前記圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度よりも高温になるように加熱すると共に、この加熱された高温水と冷媒とを前記給湯用熱交換器にて熱交換するように制御する除霜運転制御手段とを備えたことを特徴としている。

請求項２のヒートポンプ給湯装置は、請求項１の発明において、前記循環回路は、除霜運転時の前記補助熱源手段によって加熱された高温水及び前記給湯用熱交換器において熱交換された低温水が前記貯湯槽を経由することなく前記補助熱源手段と前記給湯用熱交換器との間を循環するように構成されたことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、除霜運転時には、除霜運転制御手段によって、補助熱源手段を稼動させて循環回路の湯水を圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度よりも高温になるように加熱すると共に、この加熱された高温水と冷媒とを給湯用熱交換器にて熱交換するようにヒートポンプ給湯装置を制御するので、燃焼式の補助熱源手段により循環回路の湯水が加熱され、給湯用熱交換器にて加熱された湯水と冷媒との間で熱交換され、この高温の冷媒によって蒸発熱交換器に付着した霜を溶融して除霜することができる。

従って、燃焼式の補助熱源手段を利用した除霜運転では、従来の圧縮機による加熱を利用した除霜運転と比較すると、冷媒を効率良く加熱できるので、短時間で蒸発熱交換器に付着した霜を取り除くことができると共に、電気使用量の増加を抑制できるので、ヒートポンプ給湯装置の省エネルギー化を図ることができる。

また、ヒートポンプ回路に四方弁やバイパス回路等の除霜の為の専用の回路を追加的に設置せずに、既存の補助熱源手段や加熱循環回路等を利用することで、低コストで除霜運転可能なヒートポンプ給湯装置が実現する。

請求項２の発明によれば、循環回路は、除霜運転時の補助熱源手段によって加熱された高温水及び給湯用熱交換器において熱交換された低温水が貯湯槽を経由することなく補助熱源手段と給湯用熱交換器との間を循環するように構成されたので、貯湯槽に貯留された湯水を利用せずに除霜運転可能となり、故に、貯湯槽内の温度成層を維持することができ、ヒートポンプ給湯装置の運転効率の低下を防止することができる。

本発明の実施例に係るヒートポンプ給湯装置の概略構成図である。 除霜運転時におけるヒートポンプ給湯装置の概略構成図である。 除霜運転制御に係るフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

先ず、ヒートポンプ給湯装置１の全体構成について説明する。
図１に示すように、ヒートポンプ給湯装置１は、湯水を貯留する貯湯槽５を備えた貯湯式給湯装置２、ヒートポンプ回路３０を有するヒートポンプ式熱源機３、貯湯槽５の下部から取り出した低温水をヒートポンプ式熱源機３の給湯用熱交換器３３によって加熱して貯湯槽５の上部に戻す加熱循環回路４等から構成されている。

次に、貯湯式給湯装置２について説明する。
図１に示すように、貯湯式給湯装置２は、貯湯、給湯、床暖房パネル等の温水暖房端末への温水の供給、風呂の追い焚き等の機能を有するものであり、貯湯槽５、燃焼式の補助熱源機６、第１，第２熱交換器７，８、加熱循環回路４、給水通路１１、出湯通路１２、風呂給湯追焚回路１３、温水暖房回路１４、熱利用循環回路１５、主制御ユニット１６等を備え、これら大部分は外装ケース１７内に一体的に収納されて構成されている。

貯湯槽５は、ヒートポンプ式熱源機３で加熱された高温の温水（例えば、８０〜９０℃）を貯留可能な密閉タンクで構成され、貯留された湯水の放熱を防ぐ為にタンク周囲は断熱材で覆われている。貯湯槽５内の複数の貯留層の湯水の温度が複数の貯湯水温度センサ５ａ〜５ｄにより検出される。

補助熱源機６（補助熱源手段に相当する）は、バーナー６ａや熱交換器６ｂ等を内蔵した公知のガス給湯器で構成されている。補助熱源機６は、貯湯槽５内の湯水温度が設定温度以下の場合や加熱循環回路４や熱利用循環回路１５の湯水の温度が不足する等の特別な場合に限り、主制御ユニット１６から指令が送信されて燃焼作動され、湯水を再加熱するものである。

第１熱交換器７は、風呂給湯追焚回路１３を流れる浴槽水を加熱するものであり、熱利用循環回路１５の一部となる熱交換通路部７ａと、風呂給湯追焚回路１３の一部となる内部通路部７ｂとを有している。第１熱交換器７において、熱利用循環回路１５を流れる高温の湯水と風呂給湯追焚回路１３を流れる風呂のお湯との間で熱交換され、浴槽水が加熱される。

第２熱交換器８は、温水暖房回路１４を流れる暖房水を加熱するものであり、熱利用循環回路１５の一部となる熱交換通路部８ａと、温水暖房回路１４の一部となる熱交換通路部８ｂとを有している。第２熱交換器８において、熱利用循環回路１５を流れる高温の湯水と温水暖房回路１４を流れる暖房水との間で熱交換され、暖房水が加熱される。

次に、加熱循環回路４と給水通路１１と出湯通路１２について説明する。
図１に示すように、加熱循環回路４は、貯湯槽５と給湯用熱交換器３３との間に湯水を循環させる閉回路であり、往き側通路部４ａ、戻り側通路部４ｂ、加熱・熱利用共通通路部４ｃ、加熱・出湯共通通路部４ｄを有し、貯湯槽５の下部に上流端が接続され、給湯用熱交換器３３と補助熱源機６と経由して、貯湯槽５の上部に下流端が接続されている。

往き側通路部４ａには、熱交換器入口センサ４ｅが設置され、戻り側通路部４ｂには、熱交換器出口センサ４ｆが設置されている。加熱・熱利用共通通路部４ｃには、湯水循環ポンプ１８と補助熱源機６と補助熱源機出口温度センサ６ｃと電磁開閉弁１９とが順に設置されている。

給水通路１１は、上水源から低温の上水を貯湯槽５に供給するものであり、上水源に上流端が接続され、貯湯槽５の下部に下流端が接続されている。給水通路１１には、給水温度センサ１１ａと逆止弁１１ｂとが設置されている。

出湯通路１２は、貯湯槽５内に貯湯された湯水を風呂等の所望の給湯先に供給するものであり、高温の湯水が流れる加熱・出湯共通通路部４ｄと上流出湯通路部１２ａ、水と高温の湯水が混合された混合湯水が流れる下流出湯通路部１２ｂを有し、貯湯槽５の上部に上流端が接続され、給湯栓に下流端が接続されている。

上流出湯通路部１２ａと下流出湯通路部１２ｂとの間には混合弁２１が設置され、この混合弁２１に給水通路１１から分岐したバイパス通路２２が接続されている。混合弁２１は、出湯温度が指令温度になるように水と高温の湯水の混合比を制御するものである。バイパス通路２２には、逆止弁２２ａが設置されている。上流出湯通路部１２ａと下流出湯通路部１２ｂには、出湯温度センサ１２ｃ，１２ｄが夫々設置されている。

バイパス通路２２から混合弁２１を介さずに下流出湯通路部１２ｂへ直接接続する高温回避通路２３が分岐され、この高温回避通路２３には、高温回避電磁弁２３ａが設置されている。この高温回避通路２３によって、下流出湯通路部１２ｂに上水源から低温の上水を直接供給することができる。

次に、風呂給湯追焚回路１３と温水暖房回路１４について説明する。
図１に示すように、風呂給湯追焚回路１３は、風呂のお湯を追い焚きする回路であり、戻り側通路部１３ａ、往き側通路部１３ｂを有している。戻り側通路部１３ａと往き側通路部１３ｂとの間には、第１熱交換器７の内部通路部７ｂが接続され、戻り側通路部１３ａには、風呂循環ポンプ１３ｃが設置されている。

温水暖房回路１４は、床暖房パネルや浴室乾燥機等に供給される暖房水を循環させる回路であり、戻り側通路部１４ａ、往き側共通通路部１４ｂ、往き側高温通路部１４ｃ、往き側低温通路部１４ｄを有している。戻り側通路部１４ａと往き側共通通路部１４ｂとの間には、第２熱交換器８の熱交換通路部８ｂが接続されている。戻り側通路部１４ａには、暖房循環ポンプ１４ｅが設置されている。

往き側高温通路１４ｃから往き側低温通路１４ｄに接続するバイパス通路１４ｆが分岐され、このバイパス通路１４ｆには、逆止弁１４ｇが設置されている。往き側低温通路部１４ｄには、流量制御弁１４ｈが設置されている。尚、往き側高温通路部１４ｃは、浴室乾燥機等に高温の暖房水を供給するものであり、往き側低温通路部１４ｄは、床暖房パネル等に低温の暖房水を供給するものである。

次に、熱利用循環回路１５について説明する。
図１に示すように、熱利用循環回路１５は、貯湯槽５の高温の湯水を循環させて温水暖房回路１４や風呂給湯追焚回路１３との間で熱交換を行う閉回路であり、湯水供給通路部１５ａ、加熱・熱利用共通通路部４ｃ、追焚回路側通路部１５ｂ、暖房回路側通路部１５ｃ、湯水戻り側通路部１５ｄを有し、貯湯槽５の上部に上流端が接続され、貯湯槽５の下部に下流端が接続されている。

湯水供給通路部１５ａの下流端と加熱循環回路４の戻り側通路部４ｂの下流端と加熱・熱利用共通通路部４ｃの上流端との合流部には第１三方弁２５が設置され、この第１三方弁２５は、湯水供給通路部１５ａと加熱・熱利用共通通路部４ｃとの間の接続・遮断及び戻り側通路部４ｂと加熱・熱利用共通通路部４ｃとの間の接続・遮断を択一的に切換可能なものである。

追焚回路側通路部１５ｂの途中部には、第１熱交換器７の熱交換通路部７ａが介装され、暖房回路側通路部１５ｃの途中部には、第２熱交換器８の熱交換通路部８ａが介装されている。追焚回路側通路部１５ｂの下流端と暖房回路側通路部１５ｃの下流端と湯水戻り側通路部１５ｄとの合流部には第２三方弁２６が設置され、この第２三方弁２６は、追焚回路側通路部１５ｂと湯水戻り側通路部１５ｄとの間の接続・遮断及び暖房回路側通路部１５ｃと湯水戻り側通路部１５ｄとの間の接続・遮断を択一的に切換可能なものである。

貯湯槽５から湯水循環ポンプ１８を介して高温の湯水が、湯水供給通路部１５ａから加熱・熱利用共通通路部４ｃを通り、補助熱源機６の熱交換器６ｂに送られ必要に応じて再加熱され、加熱・熱利用共通通路部４ｃを通った湯水は、追焚回路側通路部１５ｂ又は暖房回路側通路部１５ｃを流れて第１，第２熱交換器７，８に送られ、この第１，第２熱交換器７，８で熱交換された湯水は、湯水戻り側通路部１５ｄを通って貯湯槽５の下部に戻される。

次に、ヒートポンプ式熱源機３について説明する。
図１に示すように、ヒートポンプ式熱源機３は、蒸発熱交換器としての外気熱吸収用熱交換器３１と、冷媒を断熱圧縮する圧縮機３２と、凝縮器としての給湯用熱交換器３３と、高圧の冷媒を急膨張させて温度と圧力を下げる膨張弁３４とを有し、これら機器が冷媒配管３５を介して接続されヒートポンプ回路３０を構成し、このヒートポンプ回路３０に収容された冷媒を利用して給湯加熱運転を行う。

ヒートポンプ式熱源機３は、さらに送風モータで駆動される蒸発熱交換器用の送風ファン３６と、主制御ユニット１６に接続され且つヒートポンプ式熱源機３を制御する補助制御ユニット３７と、これらを収納する外装ケース３８等を備えている。

外気熱吸収用熱交換器３１は、冷媒配管３５に含まれる蒸発器通路部３１ａを有し、この蒸発器通路部３１ａは複数のフィンを有し、この外気熱吸収用熱交換器３１において、蒸発器通路部３１ａを流れる冷媒と外気との間で熱交換され、冷媒は外気から吸熱して気化する。

圧縮機３２は、気相状態の冷媒を断熱圧縮して温度を上昇させる公知の密閉型圧縮機である。尚、除霜運転時には、圧縮機３２を冷媒を圧縮しないポンプとして駆動可能であり、この場合、圧縮機３２からは非圧縮状態の冷媒が吐出される。

給湯用熱交換器３３は、加熱循環回路４の一部となる熱交換器通路部３３ａと冷媒配管３５の一部となる内部通路部３３ｂとを有する二重管で構成されている。この給湯用熱交換器３３において、給湯加熱運転時には、内部通路部３３ｂを流れる冷媒と加熱循環回路４から熱交換器通路部３３ａに供給される湯水との間で熱交換され、湯水は加熱され、冷媒は冷却され液化する。

膨張弁３４（膨張手段に相当する）は、液相状態の冷媒を断熱膨張させ温度低下させるものである。この膨張弁３４は絞り量が可変な制御弁からなり、後述するように、除霜運転時には、冷媒を膨張させない全開状態に設定される。

ヒートポンプ式熱源機３の通常の給湯加熱運転時において、圧縮機３２により高圧に圧縮された加熱状態の冷媒は、給湯用熱交換器３３に送られ、湯水循環ポンプ１８の駆動により貯湯槽５の下端部から往き側通路部４ａを経て熱交換器通路部３３ａに流入した水と熱交換してその水を暖め、温度が低下した冷媒は膨張弁３４に送られる。加熱された湯水は、戻り側通路部４ｂ、加熱・熱利用共通通路部４ｃ、加熱・出湯共通通路部４ｄを通って貯湯槽５に貯留され、ヒートポンプ式熱源機３を経由する加熱動作を繰り返すことで貯湯槽５に高温の湯水が貯留される（図１参照）。尚、給湯用熱交換器３３での湯水の加熱が不足する場合、湯水が補助熱源機６の熱交換器６ｂを通る際に必要に応じて再加熱可能である。

次に、制御ユニット４０について説明する。
図１に示すように、ヒートポンプ給湯装置１は、主制御ユニット１６と補助制御ユニット３７からなる制御ユニット４０によって制御される。各種の温度センサ、各種の流量センサ等の検出信号が制御ユニット４０に送信され、この制御ユニット４０により、貯湯式給湯装置２とヒートポンプ式熱源機３の動作、各種のポンプの作動・停止、各種の三方弁の切り換え、各種の開閉弁の開閉状態の切り換え及び開度調整等を制御し、各種運転（加熱循環運転、風呂注湯運転、風呂追い焚き運転、暖房運転、給湯運転、除霜運転等）を実行する。

主制御ユニット１６は、ユーザーが操作可能な操作リモコン３９との間でデータ通信可能であり、操作リモコン３９のスイッチ操作により目標給湯温度が設定されると、その目標給湯温度データが操作リモコン３９から主制御ユニット１６に送信される。補助制御ユニット３７は、主制御ユニット１６との間でデータ通信可能であり、主制御ユニット１６からの指令に従ってヒートポンプ式熱源機３の各種機器（圧縮機３２、送風モータ３６等）の駆動制御を行う。

ここで、本発明に係る除霜用循環回路４１について説明する。
図２に示すように、除霜用循環回路４１（循環回路に相当する）は、除霜運転時に補助熱源機６で加熱された湯水を循環させ、給湯用熱交換器３３での熱交換を介して通常の給湯加熱運転時とは逆に、ヒートポンプ回路３０の非圧縮状態の冷媒を加熱する為のものである。

この除霜用循環回路４１は、給湯用熱交換器３３の湯水出口側を、補助熱源機６を経由して給湯用熱交換器３３の湯水入口側に接続するように構成されている。即ち、除霜用循環回路４１は、加熱循環回路４の往き側通路部４ａと戻り側通路部４ｂ、加熱・熱利用共通通路部４ｃ、熱利用循環回路１５の追焚回路側通路部１５ｂ又は暖房回路側通路部１５ｃと湯水戻り側通路部１５ｄからなる閉回路に構成されている。

図２に示すように、除霜運転時には、湯水循環ポンプ１８の駆動を介して、湯水は給湯用熱交換器３３の湯水出口側に接続された戻り側通路部４ｂを通って加熱・熱利用共通通路部４ｃに流れ、加熱・熱利用共通通路部４ｃを通過中に湯水は補助熱源機６の熱交換器６ｂに送られ加熱され、この加熱された高温の湯水は、追焚回路側通路部１５ｂ又は暖房回路側通路部１５ｃの何れか一方を通って湯水戻り側通路部１５ｄに流れ、そして、この高温の湯水は給湯用熱交換器３３の湯水入口側に接続された往き側通路部４ａを流れて給湯用熱交換器３３に流入し、非圧縮状態の冷媒との間で熱交換が行われる。尚、加熱された高温の湯水は、暖房回路側通路部１５ｃを流れる方が好ましい。

このように、除霜用循環回路４１は、既存の補助熱源機６、加熱循環回路４や熱利用循環回路１５を利用して、補助熱源機６によって加熱された高温水及び給湯用熱交換器３３において熱交換された低温水が貯湯槽５を経由することなく補助熱源機６と給湯用熱交換器３３との間を循環するように構成されている。

次に、ヒートポンプ回路３０の外気熱吸収用熱交換器３１に霜が付着した場合に自動的に行われる、外気熱吸収用熱交換器３１に対する除霜運転制御について、図３のフローチャートに基づいて説明する。尚、図中の符号Ｓｉ（ｉ=１，２，・・）は各ステップを示す。この除霜運転制御の制御プログラムは、制御ユニット４０に予め格納されている。

図３のフローチャートにおいて、この制御が開始されると、最初にＳ１において、除霜運転開始条件成立か否か判定される。除霜運転を開始する為の条件が成立している場合は、つまり、Ｓ１の判定がＹｅｓの場合、Ｓ２に移行し、Ｓ１の判定がＮｏのうちはＳ１を繰り返す。

尚、除霜運転開始条件としては、例えば、ヒートポンプ回路３０を流れる冷媒の温度を検出する各種の冷媒温度センサからの検出信号に基づいても良いし、外気熱吸収用熱交換器３１の近傍部に設置されて外気熱吸収用熱交換器３１に霜が付着したことを検出可能な着霜センサからの検出信号に基づいても良く、種々の条件を採用可能であり特に限定する必要はない。

次に、Ｓ２において、ヒートポンプ給湯装置１が給湯加熱運転中の場合はその運転を停止して、Ｓ３に移行し、除霜運転が開始される。この場合、貯湯式給湯装置２側においては、第２三方弁２６を湯追焚回路側通路部１５ｂと湯水戻り側通路部１５ｄとの間の接続、又は、暖房回路側通路部１５ｃと湯水戻り側通路部１５ｄとの間の接続の何れか一方に切り換え、開閉弁１９を閉弁状態に設定する。そして、湯水循環ポンプ１８を駆動して除霜用循環回路４１に湯水を循環させると共に補助熱源機６を稼動して湯水を加熱する。尚、第２三方弁２６は、暖房回路側通路部１５ｃと湯水戻り側通路部１５ｄとの間を接続する方が好ましい。

一方、ヒートポンプ式熱源機３側においては、圧縮機３２を出力制限状態（低負荷状態）にしてポンプとして駆動し、膨張弁３４を全開状態に設定する。このように設定することで、圧縮機３２からの非圧縮状態の冷媒を、給湯用熱交換器３３で除霜用循環回路４１を流れる高温の湯水との間で熱交換することで加熱し、この加熱された高温の冷媒を全開状態の膨張弁３４を通して外気熱吸収用熱交換器３１に流すことで外気熱吸収用熱交換器３１を加熱し、外気熱吸収用熱交換器３１に付着した霜を溶融し除霜を行うことができる。

次に、Ｓ４において、ヒートポンプ式熱源機３側の圧縮機出口センサ３２ａと貯湯式給湯装置２側の熱交換器入口センサ４ｅの検出信号を夫々読み込み、給湯用熱交換器３３に流入する湯水温度が圧縮機３２からの非圧縮状態の冷媒の吐出温度よりも常時高くなるように、つまり、除霜用循環回路４１を流れる湯水により冷媒を加熱可能な状態となるように、補助熱源機６の出力を調節しながら除霜運転を行い、Ｓ５に移行する。

次に、Ｓ５において、通常運転復帰条件成立か否か判定される。ヒートポンプ給湯装置１を通常の給湯加熱運転に復帰させる条件が成立している場合は、つまり、Ｓ５の判定がＹｅｓの場合、Ｓ７に移行して給湯加熱運転を再開して除霜運転を終了する。Ｓ５の判定がＮｏのうちはＳ４に戻り、Ｓ４とＳ５を繰り返す。

尚、通常運転復帰条件成立としては、除霜運転開始から所定時間経過した場合に除霜運転を停止して通常運転に復帰しても良いし、除霜運転開始条件と同様に、各種の冷媒温度センサからの検出信号に基づいても良いし、着霜センサからの検出信号に基づいても良く、種々の条件を適用可能であり特に限定する必要はない。

次に、本発明のヒートポンプ給湯装置１の作用及び効果について説明する。
除霜運転時には、制御ユニット４０（除霜運転制御手段）によって、補助熱源機６を稼動させて除霜用循環回路４１の湯水を圧縮機３２から非圧縮状態で吐出される冷媒の吐出温度よりも高温になるように加熱すると共に、この加熱された高温水と冷媒とを給湯用熱交換器３３にて熱交換するようにヒートポンプ給湯装置１を制御するので、燃焼式の補助熱源機６により除霜用循環回路４１の湯水が加熱され、給湯用熱交換器３３にて加熱された湯水と非圧縮状態の冷媒との間で熱交換され、この高温の冷媒によって外気熱吸収用熱交換器３１に付着した霜を溶融して除霜することができる。

従って、燃焼式の補助熱源機６を利用した除霜運転では、従来の圧縮機３２による加熱を利用した除霜運転と比較すると、冷媒を効率良く加熱できるので、短時間で蒸発熱交換器３１に付着した霜を取り除くことができると共に、電気使用量の増加を抑制できるので、ヒートポンプ給湯装置１の省エネルギー化を図ることができる。

また、ヒートポンプ回路３０に四方弁やバイパス回路等の除霜の為の専用の回路を追加的に設置せずに、既存の補助熱源機６や加熱循環回路４等を利用することで、低コストで除霜運転可能なヒートポンプ給湯装置１が実現する。

さらに、除霜用循環回路４１は、除霜運転時の補助熱源機６によって加熱された高温水及び給湯用熱交換器３３において熱交換された低温水が貯湯槽５を経由することなく補助熱源機６と給湯用熱交換器３３との間を循環するように構成されたので、貯湯槽５に貯留された湯水を利用せずに除霜運転可能となり、故に、貯湯槽５内の温度成層を維持することができ、ヒートポンプ給湯装置１の運転効率の低下を防止することができる。

次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
［１］前記実施例の除霜用循環回路４１において、給湯用熱交換器３３の湯水出口側を、補助熱源機６を経由して給湯用熱交換器３３の湯水入口側に接続するような回路構造であれば、種々の構造を採用可能である。

［２］前記実施例の除霜運転制御は、ほんの１例を示したに過ぎず、除霜運転時には、補助熱源機６を稼動させて除霜用循環回路４１の湯水を圧縮機３２から非圧縮状態で吐出される冷媒の吐出温度よりも高温になるように加熱すると共に、この加熱された高温水と冷媒とを給湯用熱交換器３３にて熱交換するように制御するのであれば、種々の制御方法を採用可能である。

［３］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。

１ ヒートポンプ給湯装置
４ 加熱循環回路
５ 貯湯槽
６ 補助熱源機
３０ ヒートポンプ回路
３１ 外気熱吸収用熱交換器
３２ 圧縮機
３３ 給湯用熱交換器
３４ 膨張弁
３５ 冷媒配管
４０ 制御ユニット
４１ 除霜用循環回路

Claims (2)

1. 圧縮機と給湯用熱交換器と膨張手段と蒸発熱交換器とが冷媒回路によって接続されたヒートポンプ回路と、湯水を貯留する貯湯槽と、この貯湯槽の下部から取り出した低温水を前記給湯用熱交換器によって加熱して前記貯湯槽の上部に戻す加熱循環回路と、前記貯湯槽内の湯水温度が設定温度以下の場合に再加熱する燃焼式の補助熱源手段とを備えたヒートポンプ給湯装置において、
   前記給湯用熱交換器の湯水出口側を、前記補助熱源手段を経由して前記給湯用熱交換器の湯水入口側に接続する循環回路と、
   前記ヒートポンプ回路における除霜運転時には、前記補助熱源手段を稼動させて前記循環回路の湯水を前記圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度よりも高温になるように加熱すると共に、この加熱された高温水と冷媒とを前記給湯用熱交換器にて熱交換するように制御する除霜運転制御手段とを備えたことを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
2. 前記循環回路は、除霜運転時の前記補助熱源手段によって加熱された高温水及び前記給湯用熱交換器において熱交換された低温水が前記貯湯槽を経由することなく前記補助熱源手段と前記給湯用熱交換器との間を循環するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯装置。