JP6094566B2 - ヒートポンプ装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば貯湯式給湯装置やルームエアコンなどのヒートポンプ装置に関する。

従来、ヒートポンプ装置としては、圧縮機、凝縮器、膨張機構および蒸発器が環状に接続された冷媒回路を備え、蒸発器のデフロスト運転を行うものがある(例えば実公昭６３−３０９３９号公報(特許文献１)参照)。

実公昭６３−３０９３９号公報

ところで、上記蒸発器のデフロスト運転の方法としては、圧縮機から吐出された冷媒を、凝縮器、膨張機構および蒸発器をこの順で通過させて、圧縮機に戻す方法がある。このような方法では、例えば、蒸発器内の冷媒の温度が所定の温度以上になったとき、デフロスト運転が終了するようにすれば、蒸発器に付着した霜を溶かすことができると共に、圧縮機の吐出圧力が所定の高圧を超えて異常高圧になるのを防ぐことができる。

通常、上記デフロスト運転(以下、「通常デフロスト運転」と言う。)は、蒸発器の着霜量が多いときに行われる。一方、上記蒸発器の着霜量が少なかったり、蒸発器が着霜していなかったりするときでも、例外的に、デフロスト運転(以下、「例外デフロスト運転」と言う。)を行って、大事を取る方法が考えられる。この例外デフロスト運転の終了条件として通常デフロスト運転の終了条件を採用すると、圧縮機の吐出圧力が所定の高圧を超えて異常高圧になるとういう問題が生じてしまう。

そこで、この発明の課題は、圧縮機の吐出圧力が所定の高圧を超えて異常高圧になるのを防ぐことができるヒートポンプ装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のヒートポンプ装置は、
圧縮機、凝縮器、膨張機構および蒸発器が環状に接続された冷媒回路と、
上記蒸発器の温度を検出する蒸発器温度センサと、
所定の通常開始条件が成立することに応じて上記蒸発器をデフロストする通常デフロスト運転を行う通常デフロスト運転制御部と、
上記通常開始条件とは異なる所定の例外開始条件が成立することに応じて上記蒸発器をデフロストする例外デフロスト運転を行う例外デフロスト運転制御部と
を備え、
上記通常デフロスト運転制御部は、上記蒸発器温度センサによって検出された上記蒸発器の温度が所定の第１温度になったとき、上記通常デフロスト運転を終了させる一方、
上記例外デフロスト運転制御部は、上記圧縮機の吐出圧力が所定の高圧を超えないように、上記蒸発器温度センサによって検出された上記蒸発器の温度が上記第１温度よりも低い第２温度になったとき、上記例外デフロスト運転を終了させることを特徴としている。

上記構成によれば、上記例外デフロスト運転中、高温の冷媒が冷媒回路を循環する。このとき、上記蒸発器温度センサによって検出された蒸発器の温度が第２温度になると、例外デフロスト運転が終了する。この第２温度は、通常デフロスト運転が終了するときの第１温度よりも、低くなるように設定されている。これにより、上記圧縮機の吐出圧力が所定の高圧を超える前に、例外デフロスト運転を終了させることができる。したがって、上記例外デフロスト運転を行っても、圧縮機の吐出圧力が所定の高圧を超えて異常高圧になるのを防ぐことができる。

一実施形態のヒートポンプ装置は、
外気温度を検出する外気温度センサと、
湯と水の少なくとも一方を貯留する貯湯タンクと、
上記貯湯タンクおよび上記凝縮器に接続された沸き上げ回路と、
上記貯湯タンク内からの湯または水を上記凝縮器を介して上記貯湯タンク内へ戻すことで上記貯湯タンク内の湯または水の沸き上げをする沸き上げ運転を行う沸き上げ運転制御部と、
上記沸き上げ運転が終了したか否かを判定する沸き上げ運転終了判定部と、
上記沸き上げ運転が終了したと判定されたとき、上記外気温度センサによって検出された外気温度が所定の温度以下になっているか否を判定する外気温度判定部と
を備え、
上記例外開始条件は、上記外気温度判定部によって上記外気温度が上記所定の温度以下になっていると判定されることである。

上記実施形態によれば、上記沸き上げ運転終了判定部によって沸き上げ運転が終了したと判定されたとき、外気温度センサによって検出された外気温度が所定の温度以下になっているか否を外気温度判定部で判定する。ここで、上記外気温度が所定の温度以下になっていると判定されると、例外デフロスト運転が開始される。その結果、上記蒸発器の霜を完全に溶かした状態で、次回の沸き上げ運転を行うことができる。

一実施形態のヒートポンプ装置は、
外気温度を検出する外気温度センサを備え、
上記外気温度センサによって検出された外気温度が所定の温度以下になった状態が所定の時間継続したか否かを判定する状態継続判定部と、
上記状態が上記時間継続したと判定されたとき、上記状態が上記時間継続している間、上記通常デフロスト運転および上記例外デフロスト運転が行われたか否かを判定する運転実行判定部と
を備え、
上記例外開始条件は、上記運転実行判定部によって、上記状態が上記時間継続している間、上記通常デフロスト運転および上記例外デフロスト運転が行われていないと判定されることである。

上記実施形態によれば、上記外気温度センサによって検出された外気温度が所定の温度以下になった状態が所定の時間継続したか否かを状態継続判定部で判定する。そして、上記状態が所定の時間継続したと判定されると、その状態の継続中、通常デフロスト運転および例外デフロスト運転が行われたか否かを運転実行判定部で判定する。ここで、上記状態の継続中、通常デフロスト運転および例外デフロスト運転が行われていないと判定されると、例外デフロスト運転が開始される。その結果、低外気時、上記蒸発器に薄く着霜した状態で、沸き上げ運転が行われるのを防ぐことができる。すなわち、上記蒸発器から霜を確実に除去してから沸き上げ運転を行うことができる。

また、上記状態の継続中、通常デフロスト運転および例外デフロスト運転が行われていないと判定されてから、例外デフロスト運転が開始されるので、例外デフロスト運転が不必要時に開始されるのを防ぐことができる。すなわち、いわゆる空デフロストが行われる可能性を低減することができる。

一実施形態のヒートポンプ装置は、
湯と水の少なくとも一方を貯留する貯湯タンクと、
上記貯湯タンクおよび上記凝縮器に接続された沸き上げ回路と、
風呂の追い焚きをするための追い焚き熱交換器と、
上記貯湯タンクおよび上記追い焚き熱交換器に接続された風呂追い焚き回路と、
上記貯湯タンクからの湯を上記追い焚き熱交換器および上記凝縮器を介して上記貯湯タンクに戻すことで上記風呂の追い焚きをする風呂追い焚き運転を行う風呂追い焚き運転制御部と、
上記風呂追い焚き運転が終了したか否かを判定する風呂追い焚き運転終了判定部と
を備え、
上記例外開始条件は、上記風呂追い焚き運転終了判定部によって上記風呂追い焚き運転が終了したと判定されることである。

上記実施形態によれば、上記風呂追い焚き運転中は貯湯タンクからの湯を追い焚き熱交換器および凝縮器を介して貯湯タンクに戻すため、風呂追い焚き運転中に例外デフロスト運転が開始すると、風呂追い焚き運転が中断されてしまう。したがって、上記風呂追い焚き運転が終了したと判定されたとき、例外デフロスト運転を開始させることにより、風呂追い焚き運転が中断される事態が少なくなる。
また、この発明のヒートポンプ装置は、
圧縮機、凝縮器、膨張機構および蒸発器が環状に接続された冷媒回路と、
上記蒸発器の温度を検出する蒸発器温度センサと、
所定の通常開始条件が成立することに応じて上記蒸発器をデフロストする通常デフロスト運転を行う通常デフロスト運転制御部と、
上記通常開始条件とは異なる所定の例外開始条件が成立することに応じて上記蒸発器をデフロストする例外デフロスト運転を行う例外デフロスト運転制御部と
を備え、
上記通常デフロスト運転制御部は、上記蒸発器温度センサによって検出された上記蒸発器の温度が所定の第１温度になったとき、上記通常デフロスト運転を終了させる一方、
上記例外デフロスト運転制御部は、上記蒸発器温度センサによって検出された上記蒸発器の温度が上記第１温度よりも低い第２温度になったとき、上記例外デフロスト運転を終了させると共に、
外気温度を検出する外気温度センサを備え、
上記外気温度センサによって検出された外気温度が所定の温度以下になった状態が所定の時間継続したか否かを判定する状態継続判定部と、
上記状態が上記時間継続したと判定されたとき、上記状態が上記時間継続している間、上記通常デフロスト運転および上記例外デフロスト運転が行われたか否かを判定する運転実行判定部と
を備え、
上記例外開始条件は、上記運転実行判定部によって、上記状態が上記時間継続している間、上記通常デフロスト運転および上記例外デフロスト運転が行われていないと判定されることであることを特徴とする。

以上から明らかなように、この発明のヒートポンプ装置は、圧縮機の吐出圧力が所定の高圧を超えて異常高圧になるのを防ぐことができる。

図１はこの発明の第１実施形態の貯湯式給湯装置の配管系統図である。 図２は上記給湯装置の制御ブロック図である。 図３は上記給湯装置の通常デフロスト運転および例外デフロスト運転の動作を説明するためのフローチャートである。 図４は上記給湯装置の圧縮機の吐出圧力の異常高圧を説明するためのグラフである。 図５は上記給湯装置の変形例の制御ブロック図である。

以下、この発明のヒートポンプ装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、この発明のヒートポンプ装置の一実施形態である貯湯式給湯装置の配管系統図を示している。

この貯湯式給湯装置は、貯湯ユニット１と、この貯湯ユニット１に接続されたヒートポンプユニット２とを備えている。

上記貯湯ユニット１は、貯湯タンク３と、凝縮器の一例としての沸き上げ熱交換器１０と、追い焚き熱交換器２０と、制御装置１００とを有する。

上記貯湯タンク３は、湯と水の少なくとも一方(以下、「湯水」と言う。)を貯留する。この貯湯タンク３の下部には配管Ｌ１の一端を接続し、この配管Ｌ１の他端を沸き上げ用混合弁５０の第１入水ポートに接続している。また、沸き上げ用混合弁５０の出水ポートには配管Ｌ２の一端を接続し、この配管Ｌ２の他端を沸き上げ熱交換器１０の２次側の入水ポートに接続している。また、沸き上げ熱交換器１０の２次側の出水ポートには配管Ｌ３の一端を接続し、この配管Ｌ３の他端を貯湯タンク３の上部に接続している。また、配管Ｌ２には沸き上げ用循環ポンプＰ１を配設している。

また、上記貯湯タンク３および沸き上げ熱交換器１０には沸き上げ回路１１０を接続している。この沸き上げ回路１１０は、配管Ｌ１、配管Ｌ２および配管Ｌ３を含んでいる。

また、上記貯湯ユニット１では、沸き上げ用混合弁５０の第１入水ポート側(貯湯タンク３側)の開度を全開にした状態で沸き上げ用循環ポンプＰ１を駆動すると、貯湯タンク３内の湯水が、配管Ｌ１,沸き上げ用混合弁５０,配管Ｌ２,沸き上げ熱交換器１０,配管Ｌ３を介して循環するようになっている。

上記沸き上げ熱交換器１０には、冷媒配管Ｌ４,Ｌ５を介してヒートポンプユニット２を接続している。このヒートポンプユニット２は、ＨＦＣ冷媒を用いており、沸き上げ熱交換器１０の出湯温度を例えば５０℃〜７０℃の範囲で制御することが可能である。このヒートポンプユニット２に用いられるＨＦＣ冷媒としては、Ｒ３２、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃなどがある。

また、上記貯湯タンク３の下部には配管Ｌ１１を介して外部の給水源７０を接続している。この配管Ｌ１１には、減圧弁１１と逆止弁１２を上流側から下流側へ順に配設している。この逆止弁１２は、給水管側から貯湯タンク３側への流れのみを許容する。

一方、上記貯湯タンク３の上部には配管Ｌ２１の一端を接続し、この配管Ｌ２１の他端を追い焚き熱交換器２０の１次側の入水ポートに接続している。この追い焚き熱交換器２０の１次側の出水ポートには配管Ｌ２２の一端を接続し、この配管Ｌ２２の他端を沸き上げ用混合弁５０の第２入水ポートに接続している。

すなわち、上記貯湯タンク３と、風呂の追い焚きをするための追い焚き熱交換器２０とには、風呂追い焚き回路１２０を接続している。この風呂追い焚き回路１２０は、配管Ｌ２１および配管Ｌ２２を含んでいる。

また、上記貯湯ユニット１では、沸き上げ用混合弁５０の第２入水ポート側(風呂追い焚き回路１２０側)の開度を全開にした状態で沸き上げ用循環ポンプＰ１を駆動すると、貯湯タンク３内の上部の湯が、配管Ｌ２１,追い焚き熱交換器２０(１次側),配管Ｌ２２,沸き上げ用混合弁５０,配管Ｌ２,沸き上げ熱交換器１０,配管Ｌ３を介して循環する。

また、上記貯湯タンク３の上部には配管Ｌ３１の一端を接続し、この配管Ｌ３１の他端を給湯用混合弁２２の第１入水ポートに接続している。また、配管Ｌ３１には、貯湯タンク３側から給湯用混合弁２２への流れのみを許容する逆止弁２１を配設している。また、給湯用混合弁２２の第２入水ポートには分岐配管Ｌ１２の一端を接続し、この分岐配管Ｌ１２の他端を配管Ｌ１１の減圧弁１１と逆止弁１２との間に接続している。また、分岐配管Ｌ１２には、配管Ｌ１１側から給湯用混合弁２２への流れのみを許容する逆止弁２３を配設している。

そして、上記給湯用混合弁２２の出水ポートには配管Ｌ３２の一端を接続し、この配管Ｌ３２の他端を給湯端末６０に接続している。また、配管Ｌ３２には水量センサ２４を配設している。なお、図１では給湯端末６０を蛇口形状にしているが、この実施形態において給湯端末６０は蛇口やシャワーなどを含むものとする。

上記分岐配管Ｌ１２と配管Ｌ３１と配管Ｌ３２と逆止弁２１と給湯用混合弁２２と逆止弁２３と水量センサ２４とが、給湯端末６０に給湯するための給湯回路を構成している。

上記給湯用混合弁２２は、ステッピングモータ(図示せず)により駆動されるパルス駆動方式の混合弁が用いられている。この給湯用混合弁２２の第２入水ポート(給水側)の流量に対する第１入水ポート(貯湯タンク３側)の流量の比は、給湯用混合弁２２の開度０％〜１００％(例えば駆動パルス０〜１８００)を調整することによって制御される。

また、上記配管Ｌ３２の水量センサ２４の上流側には配管Ｌ３３の一端を接続し、配管Ｌ３３の他端を、浴槽４に設けられた接続アダプタ９の給湯口９ａに接続している。
この配管Ｌ３３には、湯張り用電磁弁２５と逆止弁２６と水量センサ２７と逆止弁２８とを、上流側から下流側へ順に配設している。この逆止弁２６,２８は、給湯用混合弁２２側から浴槽４への流れのみを許容する。

上記配管Ｌ３３と湯張り用電磁弁２５と逆止弁２６,２８と水量センサ２７とが、給湯回路の配管Ｌ３２から分岐して浴槽４に接続された風呂給湯回路を構成している。

また、上記水量センサ２４と水量センサ２７が給湯量検出部を構成している。

上記接続アダプタ９の追い焚き用吸水口９ｂには配管Ｌ３５の一端を接続し、この配管Ｌ３５の他端を追い焚き熱交換器２０の２次側の入水ポートに接続している。また、配管Ｌ３５には風呂用循環ポンプＰ２を配設している。また、配管Ｌ３３の水量センサ２７よりも下流側には配管Ｌ３４の一端を接続し、この配管Ｌ３４の他端を追い焚き熱交換器２０の２次側の出水ポートに接続している。

また、上記貯湯ユニット１では、風呂用循環ポンプＰ２を駆動すると、浴槽４内の湯水が、配管Ｌ３５と追い焚き熱交換器２０の２次側の部分と配管Ｌ３４と配管Ｌ３３の一部とを介して循環する。

上記配管Ｌ３５と追い焚き熱交換器２０の２次側の部分と配管Ｌ３４と配管Ｌ３３の一部とが、風呂循環回路を構成している。

また、上記配管Ｌ２１には配管Ｌ４１の一端を接続し、この配管Ｌ４１の他端を排水口８０に接続している。また、配管Ｌ４１には逃し弁３１を配設している。

また、上記貯湯タンク３には、下側から上側に向かって４つの温度センサＴ１〜Ｔ４を略等間隔に設けている。また、配管Ｌ２には、沸き上げ熱交換器１０の入水温度を検出する温度センサＴ１１を設けている。また、配管Ｌ３には、沸き上げ熱交換器１０の出湯温度を検出する温度センサＴ１２を設けている。

また、上記沸き上げ熱交換器１０には温度センサＴ１３を設けている。また、給湯端末６０に連通する配管Ｌ３２には、水量センサ２４よりも下流側に位置するように、給湯温度を検出する温度センサＴ２１を設けている。また、接続アダプタ９の追い焚き用吸水口９ｂに連通する配管Ｌ３５には、水位センサＬＳと水流スイッチＳＷと温度センサＴ２３とを、接続アダプタ９側から風呂用循環ポンプＰ２側へ順に設けている。また、接続アダプタ９の給湯口９ａに連通する配管Ｌ３３には、温度センサＴ２２を設けている。この温度センサＴ２２は、配管Ｌ３３と配管Ｌ３４との接続点に位置し、浴槽４に供給される給湯水の温度を検出する。

上記ヒートポンプユニット２は、膨張機構の一例としての膨張弁２０１と、蒸発器の一例としての空気熱交換器２０２と、四路切換弁２０３と、圧縮機２０４とを有する。ここで、沸き上げ熱交換器１０の１次側の入水ポートには冷媒配管Ｌ４の一端を接続し、この冷媒配管Ｌ４の他端を四路切換弁２０３に接続している。また、上記沸き上げ熱交換器１０の１次側の出水ポートには冷媒配管Ｌ５の一端を接続し、この冷媒配管Ｌ５の他端を膨張弁２０１に接続している。このようにして、膨張弁２０１、空気熱交換器２０２、四路切換弁２０３、圧縮機２０４および沸き上げ熱交換器１０が環状に接続されることにより、冷媒回路２１０が構成されている。

また、上記ヒートポンプユニット２では、四路切換弁２０３を実線の切換位置にした状態で圧縮機２０４を運転すると、圧縮機２０４から吐出された高温高圧の冷媒は、四路切換弁２０３と冷媒配管Ｌ４を介して沸き上げ熱交換器１０に流入して、沸き上げ熱交換器１０で凝縮される。そして、沸き上げ熱交換器１０で凝縮した冷媒は、冷媒配管Ｌ５を介して流入した膨張弁２０１において低圧冷媒となって空気熱交換器２０２に流入し、空気熱交換器２０２で蒸発した後、四路切換弁２０３を介して圧縮機２０４の吸入側に戻るようになっている。

また、上記ヒートポンプユニット２には、外気温度を検出する外気温度センサ２０５と、空気熱交換器２０２の温度を検出する温度センサＴ３１とが設けられている。なお、温度センサＴ３１は蒸発器温度センサの一例である。

上記温度センサＴ３１は、空気熱交換器２０２内の冷媒経路の略中間部に取り付けられる。別の言い方をすれば、温度センサＴ３１は、空気熱交換器２０２内において気液２相状態の冷媒の温度を検出できるように配置されている。

図２は上記給湯装置の制御ブロック図を示している。

上記給湯装置は、マイクロコンピュータと入出力回路などからなる制御装置１００と、この制御装置１００との間で信号を送受信するリモートコントローラ２００とを備えている。この制御装置１００は、温度センサＴ１〜Ｔ４,Ｔ１１〜Ｔ１３,Ｔ２１〜Ｔ２３,Ｔ３１と水位センサＬＳと水流スイッチＳＷと水量センサ２４,２７と外気温度センサ２０５とリモートコントローラ２００などからの信号を受けて、ヒートポンプユニット２と沸き上げ用循環ポンプＰ１と風呂用循環ポンプＰ２と給湯用混合弁２２と湯張り用電磁弁２５と沸き上げ用混合弁５０などを制御する。

また、上記制御装置１００は、「沸き上げ運転」を制御する沸き上げ運転制御部１００ａと、給湯端末６０の給湯温度を制御する給湯制御部１００ｂと、「風呂湯張り運転」などを含む浴槽４への注湯を制御する風呂注湯制御部１００ｃと、「風呂追い焚き運転」を制御する風呂追い焚き運転制御部１００ｄとを有する。

以下、図１,図２を参照しつつ、「沸き上げ運転」などについて、より詳しく説明する。

〔沸き上げ運転〕
上記ヒートポンプユニット２により貯湯タンク３内の湯水を沸き上げる「沸き上げ運転」では、制御装置１００の沸き上げ運転制御部１００ａが、沸き上げ用混合弁５０の第１入水ポート側(貯湯タンク３側)の開度を全開にした状態で沸き上げ用循環ポンプＰ１を駆動して、貯湯タンク３内の湯水を、配管Ｌ１,沸き上げ用混合弁５０,配管Ｌ２,沸き上げ熱交換器１０,配管Ｌ３を介して循環させる。すなわち、貯湯タンク３内から出た湯水を沸き上げ熱交換器１０を介して貯湯タンク３内へ戻すことにより、貯湯タンク３内の湯水の沸き上げが行われる。なお、貯湯タンク３内の湯水を沸き上げるとき、沸き上げ用混合弁５０の第２入水ポート側(風呂追い焚き回路１２０側)の開度は全閉にしている。

上記沸き上げ運転制御部１００ａは、沸き上げ運転時、温度センサＴ１２により検出された出湯温度が目標出湯温度ｔ_Ｓになるように、ヒートポンプユニット２と沸き上げ用循環ポンプＰ１との少なくとも一方を制御する。ここで、目標出湯温度ｔ_Ｓは、貯湯タンク３から給湯される湯量などに基づいて制御装置１００で算出される。例えば、使用される湯量が多い場合、目標出湯温度ｔ_Ｓは例えば７０℃と高くなり、使用される湯量が少ない場合、目標出湯温度ｔ_Ｓは例えば５０℃と低くなる。

そして、上記温度センサＴ１１により検出された沸き上げ熱交換器１０の入水温度が例えば４０℃〜４５℃(沸き終い温度)になると、沸き上げ運転は終了する。

〔給湯運転〕
上記給湯端末６０の給湯温度を制御する「給湯運転」では、貯湯タンク３の上部から出た湯水と、外部の給水管から配管Ｌ１１および分岐配管Ｌ１２を介して供給される水とを、給湯用混合弁２２で混合する。これにより、所望の温度の湯水が給湯端末６０に供給される。このとき、制御装置１００の給湯制御部１００ｂが、温度センサＴ２１により検出された給湯温度が給湯設定温度ｔ_ＫＳになるように、給湯用混合弁２２の開度を制御する。

〔風呂湯張り運転および風呂足し湯運転〕
上記貯湯タンク３から風呂の浴槽４内に給湯する「風呂湯張り運転」や「風呂足し湯運転」を行う場合、制御装置１００の風呂注湯制御部１００ｃが、湯張り用電磁弁２５を開いて、貯湯タンク３内の湯を給湯用混合弁２２と風呂給湯回路(Ｌ３３,２５,２６,２７,２８)を介して浴槽４内に供給する。このとき、風呂注湯制御部１００ｃは、給湯用混合弁２２を制御して、風呂設定温度ｔ_ＢＳに基づいて、貯湯タンク３からの高温の湯と外部からの給水とを給湯用混合弁２２により混合すると共に、水量センサ２７での検出する流量の積算値が、ふろ設定湯量に到達すると、湯張り用電磁弁２５を閉じて、風呂湯張り運転を完了させる。なお、風呂湯張り運転は、完了までに２〜３度中断しながら(湯張り用電磁弁２５を閉じて)実行される。

〔風呂追い焚き運転〕
上記風呂の浴槽４内の湯を再加熱する「風呂追い焚き運転」を行う場合、制御装置１００の風呂追い焚き運転制御部１００ｄが、湯張り用電磁弁２５を閉じた状態で風呂用循環ポンプＰ２を運転して、浴槽４内の湯を風呂循環回路(Ｌ３５,２０(２次側),Ｌ３４,Ｌ３３(一部))を介して循環させる。すなわち、貯湯タンク３内から出た湯水を追い焚き熱交換器２０および沸き上げ熱交換器１０を介して貯湯タンク３に戻すことにより、風呂の浴槽４内の湯が再加熱される。

そして、上記温度センサＴ２３により検出された浴槽４内の湯の風呂温度に基づいて、風呂追い焚き運転制御部１００ｄは、ヒートポンプユニット２を用いずに、貯湯タンク３内の湯を熱源とする風呂追い焚き運転を行う。この風呂追い焚き運転では、沸き上げ用循環ポンプＰ１により、沸き上げ熱交換器１０からの湯を貯湯タンク３と沸き上げ回路１１０と風呂追い焚き回路１２０を介して循環させて風呂の追い焚きを行う。このとき、沸き上げ用混合弁５０の第１入水ポート側(貯湯タンク３の下部側)の開度は全閉にされる一方、沸き上げ用混合弁５０の第２入水ポート側(風呂追い焚き回路１２０側)の開度は全開にされる。

なお、上記ヒートポンプユニット２を用いて風呂追い焚き運転を行う場合、ヒートポンプユニット２を用いないで風呂追い焚き運転を行う場合と同じように、追い焚き熱交換器２０からの戻り湯と貯湯タンク３の下部からの湯水とが、沸き上げ用混合弁５０によって混合されないようにしてもよい。あるいは、ヒートポンプユニット２の沸き上げ効率を向上するために、沸き上げ用混合弁５０の第１,第２入水ポート側の開度を制御して、追い焚き熱交換器２０からの戻り湯と貯湯タンク３の下部からの湯水とが沸き上げ用混合弁５０によって混合されるようにしてもよい。

また、上記制御装置１００は、通常デフロスト運転制御部１００ｅと、例外デフロスト運転制御部１００ｆと、沸き上げ運転終了判定部１００ｇと、状態継続判定部１００ｈと、運転実行判定部１００ｉと、風呂追い焚き運転終了判定部１００ｊと、外気温度判定部１００ｋとを有する。

上記通常デフロスト運転制御部１００ｅは、所定の通常開始条件が成立することに応じて空気熱交換器２０２をデフロストする通常デフロスト運転を行う。この通常デフロスト運転制御部１００ｅは、温度センサＴ３１によって検出された空気熱交換器２０２の温度が所定の第１温度(例えば７℃)になったとき、通常デフロスト運転を終了させる。ここで、上記通常開始条件は、温度センサＴ３１によって検出された空気熱交換器２０２の温度が所定の温度(例えば−２０℃)以下になることである。すなわち、温度センサＴ３１によって検出された空気熱交換器２０２の温度が上記所定の温度以下になったとき、通常デフロスト運転が開始するようになっている。

上記例外デフロスト運転制御部１００ｆは、上記通常デフロスト運転の通常開始条件とは異なる所定の複数の例外開始条件のうちのいずれか一つが成立することに応じて空気熱交換器２０２をデフロストする例外デフロスト運転を行う。この例外デフロスト運転制御部１００ｆは、温度センサＴ３１によって検出された空気熱交換器２０２の温度が第１温度よりも低い第２温度(例えば５℃)になったとき、例外デフロスト運転を終了させる。

上記沸き上げ運転終了判定部１００ｇは、沸き上げ運転制御部１００ａによる沸き上げ運転が終了したか否かを判定する。ここで、沸き上げ運転終了判定部１００ｇによって沸き上げ運転が終了したと判定されたとき、外気温度判定部１００ｋが、外気温度センサ２０５によって検出された外気温度が所定の温度(例えば２℃)以下になっているか否を判定する。この外気温度判定部１００ｋによって、外気温度が所定の温度(例えば２℃)以下になっていると判定されることが、複数の例外開始条件の一つである。すなわち、外気温度判定部１００ｋによって外気温度が所定の温度(例えば２℃)以下になっていると判定されると、例外デフロスト運転が開始するようになっている。

上記状態継続判定部１００ｈは、外気温度センサ２０５によって検出された外気温度が所定の温度(例えば−１０℃)以下になった状態が所定の時間(例えば１２０分)継続したか否かを判定する。

上記運転実行判定部１００ｉは、上記状態が上記時間継続したと判定されたとき、上記状態が上記時間継続している間、通常デフロスト運転および例外デフロスト運転が行われたか否かを判定する。この運転実行判定部１００ｉによって、上記状態が上記時間継続している間、上記通常デフロスト運転および上記例外デフロスト運転が行われていないと判定されることが、上記複数の例外開始条件の一つである。すなわち、運転実行判定部１００ｉによって、上記状態が上記時間継続している間、上記通常デフロスト運転および上記例外デフロスト運転が行われていないと判定されると、例外デフロスト運転が開始するようになっている。

上記風呂追い焚き運転終了判定部１００ｊは、風呂追い焚き運転制御部１００ｄによる風呂追い焚き運転が終了したか否かを判定する。この風呂追い焚き運転終了判定部１００ｊによって風呂追い焚き運転が終了したと判定されることが、上記複数の例外開始条件の一つである。すなわち、風呂追い焚き運転終了判定部１００ｊによって風呂追い焚き運転が終了したと判定されると、例外デフロスト運転が開始するようになっている。

以下、図３のフローチャートを用いて、通常デフロスト運転制御部１００ｅによる通常デフロスト運転の動作と、例外デフロスト運転制御部１００ｆによる例外デフロスト運転の動作とを説明する。

上記通常デフロスト運転および例外デフロスト運転の処理が開始すると、まず、ステップＳ１０１で、上記通常開始条件が成立したか否かを判定する。このステップＳ１０１で、上記通常開始条件が成立したと判定すると、ステップＳ１０２に進む一方、上記通常開始条件が成立していないと判定すると、ステップＳ２０１に進む。なお、上記通常開始条件が成立したと判定したとき、沸き上げ運転または風呂追い焚き運転が行われていれば、沸き上げ運転または風呂追い焚き運転の中断処理を行う。

次に、ステップＳ１０２で、通常デフロスト運転を開始する。具体的には、四路切換弁２０３を実線の切換位置にした状態で圧縮機２０４を運転すると共に、膨張弁２０１を開いて、高温の冷媒を空気熱交換器２０２に送る。

次に、ステップＳ１０３で、温度センサＴ３１によって検出された空気熱交換器２０２の温度が所定の第１温度になったと判定すると、ステップＳ１０４に進む。

次に、ステップＳ１０４で、上記通常デフロスト運転を終了した後、この処理を終了する。なお、上記沸き上げ運転または風呂追い焚き運転の中断処理を行っていたのであれば、沸き上げ運転または風呂追い焚き運転の再開処理を行う。

一方、上記ステップＳ１０１からステップＳ２０１に進んだ場合、ステップＳ２０１で、上記複数の例外開始条件のうちの一つが成立したか否かを判定する。このステップＳ２０１で、上記複数の例外開始条件のうちの一つが成立したと判定すると、例外デフロスト運転を開始する。具体的には、四路切換弁２０３を実線の切換位置にした状態で圧縮機２０４を運転すると共に、膨張弁２０１を開いて、高温の冷媒を空気熱交換器２０２に送る。なお、上記例外開始条件が成立したと判定したとき、沸き上げ運転または風呂追い焚き運転が行われていれば、沸き上げ運転または風呂追い焚き運転の中断処理を行う。

次に、ステップＳ２０３で、温度センサＴ３１によって検出された空気熱交換器２０２の温度が上記第１温度よりも低い所定の第２温度以上になったと判定すると、ステップＳ２０４に進む。

次に、ステップＳ２０４で、上記例外デフロスト運転を終了した後、この処理を終了する。なお、上記沸き上げ運転または風呂追い焚き運転の中断処理を行っていたのであれば、沸き上げ運転または風呂追い焚き運転の再開処理を行う。

このように、上記通常デフロスト運転と例外デフロスト運転とのどちらの運転中も、高温の冷媒が冷媒回路２１０を循環する。この通常デフロスト運転は、温度センサＴ３１によって検出された空気熱交換器２０２の温度が所定の第１温度になると、終了する。一方、上記例外デフロスト運転は、温度センサＴ３１によって検出された空気熱交換器２０２の温度が上記第１温度よりも低い所定の第１温度になると、終了する。これにより、圧縮機２０４の吐出圧力が所定の高圧を超える前に、例外デフロスト運転を終了させることができる。したがって、上記例外デフロスト運転を行っても、圧縮機２０４の吐出圧力が所定の高圧を超えて異常高圧になるのを防ぐことができる。

仮に、上記温度センサＴ３１によって検出された空気熱交換器２０２の温度が上記第１温度になったときに例外デフロスト運転が終了するようにすると、図４に示すように、圧縮機２０４の吐出圧力が所定の高圧を超えてしまう。

一方、上記空気熱交換器２０２の温度が上記第２温度であるときは、圧縮機２０４の吐出圧力は所定の高圧を超えていないことが判る。

なお、図４において、縦軸は、周波数(Ｈｚ)、圧力(ＭＰａ)、温度(℃)のいずれか一つに対応している。また、上記縦軸の数値は紙面下側から紙面上側に行くにしたがって大きくなる。この図４の例外デフロストも、通常デフロスト運転が開始するときよも空気熱交換器２０２の着霜が少ない状態で開始されている。また、例外デフロスト運転中の沸き上げ用循環ポンプＰ１の回転数は０である。

また、上記沸き上げ運転が終了したと判定されたとき、外気温度判定部１００ｋが、外気温度センサ２０５によって検出された外気温度が所定の温度(例えば２℃)以下になっていると判定すると、例外デフロスト運転が開始される。その結果、空気熱交換器２０２に霜が付着していない状態で、次回の沸き上げ運転を行うことができる。

また、上記外気温度センサ２０５によって検出された外気温度が所定の温度以下になった状態が所定の時間継続したと判定され、かつ、上記状態の継続中、通常デフロスト運転および例外デフロスト運転が行われていないと判定されると、例外デフロスト運転が開始される。その結果、低外気時、空気熱交換器２０２の着霜量が少ない状態で、沸き上げ運転が行われるのを防ぐことができる。すなわち、空気熱交換器２０２から霜を確実に除去してから沸き上げ運転を行うことができる。

また、上記状態の継続中、通常デフロスト運転および例外デフロスト運転が行われていないと判定されてから、例外デフロスト運転が開始されるので、例外デフロスト運転が不必要時に開始されるのを防ぐことができる。すなわち、いわゆる空デフロストが行われる可能性を低減することができる。

また、上記風呂追い焚き運転中は貯湯タンク３からの湯を追い焚き熱交換器２０および沸き上げ熱交換器１０を介して貯湯タンク３に戻すため、風呂追い焚き運転中に例外デフロスト運転が開始すると、風呂追い焚き運転が中断されてしまう。したがって、上記風呂追い焚き運転が終了したと判定されたとき、例外デフロスト運転を開始させることにより、風呂追い焚き運転が中断される事態が少なくなる。

上記実施形態では、温度センサＴ３１によって検出された空気熱交換器２０２の温度が所定の温度(例えば−２０℃)以下になったとき、通常デフロスト運転が開始するようにしていたが、外気温度センサ２０５によって検出された外気温度が所定の温度(例えば−２５℃)以下になったとき、通常デフロスト運転が開始するようにしてもよい。あるいは、温度センサＴ３１によって検出された空気熱交換器２０２の温度が所定の温度(例えば−２０℃)以下になり、かつ、外気温度センサ２０５によって検出された外気温度が所定の温度(例えば−２５℃)以下になったとき、通常デフロスト運転が開始するようにしてもよい。あるいは、他の通常開始条件が成立したとき、通常デフロスト運転が開始するようにしてもよい。

上記実施形態では、例外デフロスト運転の所定の例外開始条件は複数あったが、１つにしてもよい。また、上記実施形態の例外開始条件以外の条件を、この発明の例外開始条件の一例として用いてもよい。

上記実施形態では、この発明を貯湯式給湯装置に適用していたが、この発明を例えばルームエアコンに適用してもよい。このルームエアコンは、冷房運転と暖房運転とのうちの少なくとも暖房運転を行えるものである。

上記実施形態において、例外デフロスト運転に要する時間は、通常デフロスト運転に要する時間に比べて短くなってもよい。

上記実施形態では、温度センサＴ３１は、空気熱交換器２０２内の冷媒経路の略中間部に取り付けられていたが、空気熱交換器２０２近傍に位置するように、空気熱交換器２０２外の冷媒経路に取り付けられてもよい。

上記実施形態では、風呂追い焚き回路１２０に循環ポンプを配設していなかったが、風呂追い焚き回路１２０に循環ポンプを配設してもよい。このようにする場合、配管Ｌ２には、沸き上げ用循環ポンプＰ１を配設するようにしてもよいし、配設しないようにしてもよい。

また、上記風呂追い焚き回路１２０に循環ポンプを配設すると共に、配管Ｌ２に沸き上げ用循環ポンプＰ１を配設する場合、配管Ｌ２２の他端を、沸き上げ用混合弁５０の第２入水ポートに接続せずに、貯湯タンク３の下部に接続するようにしてもよい。

上記実施形態において、沸き上げ運転制御部１００ａ、給湯制御部１００ｂ、風呂注湯制御部１００ｃおよび風呂追い焚き運転制御部１００ｄは、それぞれ、ソフトウェアで構成されてもよいし、ハードウェアで構成されてもよい。また、通常デフロスト運転制御部１００ｅ、例外デフロスト運転制御部１００ｆ、沸き上げ運転終了判定部１００ｇ、状態継続判定部１００ｈ、運転実行判定部１００ｉおよび風呂追い焚き運転終了判定部１００ｊも、それぞれ、ソフトウェアで構成されてもよいし、ハードウェアで構成されてもよい。

上記実施形態では、例外デフロストの開始条件が複数あったが、この複数のうちの１つだけが例外デフロストの開始条件となるようにしてもよい。また、例外デフロストの開始条件として、上記実施形態で記載した条件以外の条件を採用してもよい。

上記実施形態において、例えば、制御装置１００は、沸き上げ運転終了判定部１００ｇと、状態継続判定部１００ｈと、運転実行判定部１００ｉと、風呂追い焚き運転終了判定部１００ｊと、外気温度判定部１００ｋのうち、沸き上げ運転終了判定部１００ｇと外気温度判定部１００ｋだけを有するようにしたり、状態継続判定部１００ｈと運転実行判定部１００ｉだけを有するようにしたり、風呂追い焚き運転終了判定部１００ｊだけを有するようにしたりしてもよい。

すなわち、貯湯ユニット１は、制御装置１００以外の制御装置を備えてもよい。例えば、貯湯ユニット１は、図５に示す制御装置１１００を備えてもよい。この制御装置１１００は、蒸発器温度判定部の一例としての空気熱交換器温度判定部１００ｌを有している点だけが、制御装置１００と異なる。より詳しくは、風呂追い焚き運転終了判定部１００ｊによって風呂追い焚き運転が終了したと判定されたとき、空気熱交換器温度判定部１００ｌが、温度センサＴ３１によって検出された空気熱交換器２０２の温度が所定の第３温度(例えば−５℃)以下になっているか否かを判定する。この空気熱交換器温度判定部１００ｌによって空気熱交換器２０２の温度が上記第３温度以下になっていると判定されると、例外デフロスト運転が開始するようになっている。ここで、上記第３温度は、通常デフロスト運転を開始させための空気熱交換器２０２の温度よりも高く設定すると、例外デフロスト運転が開始され易くなる。

上記実施形態では、温度センサＴ３１によって検出された空気熱交換器２０２の温度が所定の温度(例えば−２０℃)以下であるとき、通常デフロスト運転が開始するようになっていたが、温度センサＴ３１によって検出された空気熱交換器２０２の温度が所定の温度(例えば−１０℃)以下の状態が、所定の時間(例えば３分)継続したとき、通常デフロスト運転が開始するようにしてもよい。このようにする場合、風呂追い焚き運転終了判定部１００ｊによって風呂追い焚き運転が終了したと判定された後、温度センサＴ３１によって検出された空気熱交換器２０２の温度が上記所定の温度以下の状態が、上記所定の時間より短い設定時間(例えば１分)継続したとき、例外デフロスト運転が開始するようにしてもよい。あるいは、風呂追い焚き運転終了判定部１００ｊによって風呂追い焚き運転が終了したと判定された後、温度センサＴ３１によって検出された空気熱交換器２０２の温度が上記所定の温度よりも高い設定温度(−５℃)以下の状態が、上記所定の時間よりも短い設定時間(例えば１分または３分)継続したとき、例外デフロスト運転が開始するようにしてもよい。

この発明の具体的な一実施形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、上記実施形態またはこの変形例に周知技術を追加したものを、この発明の一実施形態としてもよい。

１ 貯湯ユニット
２ ヒートポンプユニット
３ 貯湯タンク
４ 浴槽
１０ 沸き上げ熱交換器
２０ 追い焚き熱交換器
５０ 沸き上げ用混合弁
６０ 給湯端末
７０ 給水源
８０ 排水口
１００,１１００ 制御装置
１００ａ 沸き上げ運転制御部
１００ｂ 給湯制御部
１００ｃ 風呂注湯制御部
１００ｄ 風呂追い焚き運転制御部
１００ｅ 通常デフロスト運転制御部
１００ｆ 例外デフロスト運転制御部
１００ｇ 沸き上げ運転終了判定部
１００ｈ 状態継続判定部
１００ｉ 運転実行判定部
１００ｊ 風呂追い焚き運転終了判定部
２００ リモートコントローラ
２０１ 膨張弁
２０２ 空気熱交換器
２０３ 四路切換弁
２０４ 圧縮機
２０５ 外気温度センサ
Ｌ１,Ｌ２,Ｌ２,Ｌ１１,Ｌ２１,Ｌ２２,Ｌ３１〜Ｌ３５,Ｌ４１ 配管
Ｌ４,Ｌ５ 冷媒配管
Ｌ１２ 分岐配管
ＬＳ 水位センサ
Ｐ１ 沸き上げ用循環ポンプ
Ｐ２ 風呂用循環ポンプ
ＳＷ 水流スイッチ
Ｔ１〜Ｔ４,Ｔ１１〜Ｔ１３,Ｔ２１〜Ｔ２３,Ｔ３１ 温度センサ

Claims (5)

1. 圧縮機(２０４)、凝縮器(１０)、膨張機構(２０１)および蒸発器(２０２)が環状に接続された冷媒回路(２１０)と、
   上記蒸発器(２０２)の温度を検出する蒸発器温度センサ(Ｔ３１)と、
   所定の通常開始条件が成立することに応じて上記蒸発器(２０２)をデフロストする通常デフロスト運転を行う通常デフロスト運転制御部(１００ｅ)と、
   上記通常開始条件とは異なる所定の例外開始条件が成立することに応じて上記蒸発器(２０２)をデフロストする例外デフロスト運転を行う例外デフロスト運転制御部(１００ｆ)と
   を備え、
   上記通常デフロスト運転制御部(１００ｅ)は、上記蒸発器温度センサ(Ｔ３１)によって検出された上記蒸発器(２０２)の温度が所定の第１温度になったとき、上記通常デフロスト運転を終了させる一方、
   上記例外デフロスト運転制御部(１００ｆ)は、上記圧縮機(２０４)の吐出圧力が所定の高圧を超えないように、上記蒸発器温度センサ(Ｔ３１)によって検出された上記蒸発器(２０２)の温度が上記第１温度よりも低い第２温度になったとき、上記例外デフロスト運転を終了させることを特徴とするヒートポンプ装置。
2. 請求項１に記載のヒートポンプ装置において、
   外気温度を検出する外気温度センサ(２０５)と、
   湯と水の少なくとも一方を貯留する貯湯タンク(３)と、
   上記貯湯タンク(３)および上記凝縮器(１０)に接続された沸き上げ回路(１１０)と、
   上記貯湯タンク(３)内からの湯または水を上記凝縮器(１０)を介して上記貯湯タンク(３)内へ戻すことで上記貯湯タンク(３)内の湯または水の沸き上げをする沸き上げ運転を行う沸き上げ運転制御部(１００ａ)と、
   上記沸き上げ運転が終了したか否かを判定する沸き上げ運転終了判定部(１００ｇ)と、
   上記沸き上げ運転が終了したと判定されたとき、上記外気温度センサ(２０５)によって検出された外気温度が所定の温度以下になっているか否を判定する外気温度判定部(１００ｋ)と
   を備え、
   上記例外開始条件は、上記外気温度判定部(１００ｋ)によって上記外気温度が上記所定の温度以下になっていると判定されることであることを特徴とするヒートポンプ装置。
3. 請求項１に記載のヒートポンプ装置において、
   外気温度を検出する外気温度センサ(２０５)を備え、
   上記外気温度センサ(２０５)によって検出された外気温度が所定の温度以下になった状態が所定の時間継続したか否かを判定する状態継続判定部(１００ｈ)と、
   上記状態が上記時間継続したと判定されたとき、上記状態が上記時間継続している間、上記通常デフロスト運転および上記例外デフロスト運転が行われたか否かを判定する運転実行判定部(１００ｉ)と
   を備え、
   上記例外開始条件は、上記運転実行判定部(１００ｉ)によって、上記状態が上記時間継続している間、上記通常デフロスト運転および上記例外デフロスト運転が行われていないと判定されることであることを特徴とするヒートポンプ装置。
4. 請求項１に記載のヒートポンプ装置において、
   湯と水の少なくとも一方を貯留する貯湯タンク(３)と、
   上記貯湯タンク(３)および上記凝縮器(１０)に接続された沸き上げ回路(１１０)と、
   風呂の追い焚きをするための追い焚き熱交換器(２０)と、
   上記貯湯タンク(３)および上記追い焚き熱交換器(２０)に接続された風呂追い焚き回路(１２０)と、
   上記貯湯タンク(３)からの湯を上記追い焚き熱交換器(２０)および上記凝縮器(１０)を介して上記貯湯タンク(３)に戻すことで上記風呂の追い焚きをする風呂追い焚き運転を行う風呂追い焚き運転制御部(１００ｄ)と、
   上記風呂追い焚き運転が終了したか否かを判定する風呂追い焚き運転終了判定部(１００ｊ)と
   を備え、
   上記例外開始条件は、上記風呂追い焚き運転終了判定部(１００ｊ)によって上記風呂追い焚き運転が終了したと判定されることであることを特徴とするヒートポンプ装置。
5. 圧縮機(２０４)、凝縮器(１０)、膨張機構(２０１)および蒸発器(２０２)が環状に接続された冷媒回路(２１０)と、
   上記蒸発器(２０２)の温度を検出する蒸発器温度センサ(Ｔ３１)と、
   所定の通常開始条件が成立することに応じて上記蒸発器(２０２)をデフロストする通常デフロスト運転を行う通常デフロスト運転制御部(１００ｅ)と、
   上記通常開始条件とは異なる所定の例外開始条件が成立することに応じて上記蒸発器(２０２)をデフロストする例外デフロスト運転を行う例外デフロスト運転制御部(１００ｆ)と
   を備え、
   上記通常デフロスト運転制御部(１００ｅ)は、上記蒸発器温度センサ(Ｔ３１)によって検出された上記蒸発器(２０２)の温度が所定の第１温度になったとき、上記通常デフロスト運転を終了させる一方、
   上記例外デフロスト運転制御部(１００ｆ)は、上記蒸発器温度センサ(Ｔ３１)によって検出された上記蒸発器(２０２)の温度が上記第１温度よりも低い第２温度になったとき、上記例外デフロスト運転を終了させると共に、
   外気温度を検出する外気温度センサ(２０５)を備え、
   上記外気温度センサ(２０５)によって検出された外気温度が所定の温度以下になった状態が所定の時間継続したか否かを判定する状態継続判定部(１００ｈ)と、
   上記状態が上記時間継続したと判定されたとき、上記状態が上記時間継続している間、上記通常デフロスト運転および上記例外デフロスト運転が行われたか否かを判定する運転実行判定部(１００ｉ)と
   を備え、
   上記例外開始条件は、上記運転実行判定部(１００ｉ)によって、上記状態が上記時間継続している間、上記通常デフロスト運転および上記例外デフロスト運転が行われていないと判定されることであることを特徴とするヒートポンプ装置。

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