給湯装置及び給湯装置の排水方法
【課題】水熱交換器から従来よりも確実に排水できる給湯装置を得る。
【解決手段】圧縮機４、水熱交換器３の冷媒側伝熱管３０、減圧装置６及び空気熱交換器７が配管接続された冷媒循環回路６０を有する給湯装置Ｋであって、水熱交換器３の水側伝熱管２９の入口側又は出口側の一方に設けられ、開いた状態では外部と連通する第１の開閉装置（開閉装置７３又は開閉装置８０Ａ）と、第１の開閉装置を開いた状態で圧縮機４を駆動し、水熱交換器３の冷媒側伝熱管３０に冷媒を流通させ、水熱交換器３の水側伝熱管２９内に滞留した水を排出する排水運転を行う制御装置１と、を備えたものである。
【解決手段】圧縮機４、水熱交換器３の冷媒側伝熱管３０、減圧装置６及び空気熱交換器７が配管接続された冷媒循環回路６０を有する給湯装置Ｋであって、水熱交換器３の水側伝熱管２９の入口側又は出口側の一方に設けられ、開いた状態では外部と連通する第１の開閉装置（開閉装置７３又は開閉装置８０Ａ）と、第１の開閉装置を開いた状態で圧縮機４を駆動し、水熱交換器３の冷媒側伝熱管３０に冷媒を流通させ、水熱交換器３の水側伝熱管２９内に滞留した水を排出する排水運転を行う制御装置１と、を備えたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯装置及び給湯装置の排水方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴルフ場等の給湯施設においては、冬季の営業していない期間等、長期にわたり給湯装置を停止させる場合がある。その際、給湯装置の電源を切ることが多い。このため、大気の温度が低下した場合、水熱交換器内（より詳しくは水熱交換器の水側伝熱管内）に水が残っていると、水熱交換器内の水が凍結して膨張し、水熱交換器を破壊してしまう可能性がある。
【０００３】
したがって、従来の給湯装置には、水熱交換器内からの排水方法として、例えば「液体回路Ｗ３内の液体温度を検出する液温センサ１６と、熱交換器３への液体流入路Ｗ１に液体の流入を断続させる開閉弁１３と吸気弁１４と、熱交換器３からの液体流出路Ｗ２に流体の流路を排水側に切り替える三方弁１５と循環ポンプ６とを設け、循環ポンプ６の運転を停止している状態で液温センサ１６にて検出される液体温度が所定値より低くなった場合、開閉弁１３により液体の流入を阻止し、三方弁１５を排水側に切り替え、循環ポンプ６を所定条件だけ運転して熱交換器３内の液体を排出する。」（特許文献１参照）というものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２４０３４３号公報（要約、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の水熱交換器内からの排水方法では、水熱交換器の水側伝熱管内の上部に空気の流れ道ができてしまった場合、水側伝熱管内に水が滞留したまま抜けきらないという問題点があった。特に、熱交換効率を向上させるために水側伝熱管をとぐろ状に配置した水熱交換器の場合、水側伝熱管が水平となったり、水側伝熱管が排水時の水の流れ方向と逆勾配となることがある。このため、とぐろ状に水側伝熱管を配置した水熱交換器は、上述のような水配管内に水が滞留したまま抜けきらないという問題点が発生しやすかった。水側伝熱管をとぐろ状に配置した熱交換ユニットを並列に段積みしたような熱交換器の場合、一部の熱交換ユニットの水側伝熱管内にだけ水が残るようなこともあり、上述のような水配管内に水が滞留したまま抜けきらないという問題点の発生はより顕著であった。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、水熱交換器から従来よりも確実に排水できる給湯装置及び給湯装置の排水方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る給湯装置は、圧縮機、冷媒によって水を加熱する第１の熱交換器の冷媒側伝熱管、減圧装置、及び蒸発器として作用する第２の熱交換器が配管接続された冷媒循環回路を有する給湯装置であって、第１の熱交換器の水側伝熱管の入口側又は出口側の一方に設けられ、開いた状態では外部と連通する第１の開閉装置と、第１の開閉装置を開いた状態で圧縮機を駆動し、冷媒側伝熱管に冷媒を流通させ、水側伝熱管の内部に滞留した水を排出する排水運転を行う制御装置と、を備えたものである。
【０００８】
また、本発明に係る給湯装置の排水方法は、圧縮機、冷媒によって水を加熱する第１の熱交換器の冷媒側伝熱管、減圧装置、及び蒸発器として作用する第２の熱交換器が配管接続された冷媒循環回路と、圧縮機の回転数及び減圧装置の開度を制御する制御装置と、を有する給湯装置の排水方法であって、第１の熱交換器の水側伝熱管の入口側又は出口側の一方に設けられた第１の開閉装置を開き、水側伝熱管と外部を連通させる第１の開口工程と、第１の開口工程の後、圧縮機を駆動して冷媒側伝熱管に冷媒を流通させ、水側伝熱管の内部に滞留した水を排出する排水運転工程と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、第１の熱交換器（水熱交換器）の冷媒側伝熱管に冷媒を流通させることによって、第１の熱交換器の水側伝熱管に滞留した水が蒸発し、第１の熱交換器の水側伝熱管内の圧力が上昇する。そして、この圧力上昇によって、第１の熱交換器の水側伝熱管内の蒸気及び水は、第１の開閉装置から排出される。このため、第１の熱交換器の水側伝熱管内に滞留した水を従来よりも確実に排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る給湯装置の回路構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る給湯装置の外観斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る給湯装置の分解斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る給湯装置の機械室を示す平面図である。
【図５】本発明に係る水熱交換器を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る水熱交換器の伝熱管コイルを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る開閉装置の一例を示す平面図である。
【図８】図７に示す開閉装置のストッパーを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る排水運転の排水効果を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る開閉装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る給湯装置の回路構成を示す構成図である。図１に示すように、給湯装置Ｋは、圧縮機４、水と冷媒とが熱交換して温水を製造する水熱交換器３、膨張弁等の減圧装置６、大気と冷媒とが熱交換する空気熱交換器７、及び水ポンプ２２等を備えている。そして、圧縮機４、水熱交換器３の冷媒側伝熱管３０、減圧装置６及び空気熱交換器７を配管接続し、冷媒が循環する冷媒循環回路６０を構成している。この冷媒循環回路６０には、圧縮機４の吐出側配管に、圧縮機４から吐出された冷媒の温度を検出する冷媒温度センサー６１及び圧縮機から吐出された冷媒の圧力を検出する冷媒圧力センサー６２が設けられている。また、空気熱交換器７の近傍には、空気熱交換器７に大気を供給するファン１０、及びこのファン１０を駆動するモーター１１が設けられている。なお、冷媒側伝熱管３０の詳細については、後述する。
【００１２】
本実施の形態に係る給湯装置Ｋは、水ポンプ２２及び水熱交換器３の水側伝熱管２９が配管接続され、水循環回路７０も構成されている。この水循環回路７０には、例えば貯湯タンク等（図示せず）が接続される。水循環回路７０には、水熱交換器３の水側伝熱管２９の水流入口に接続された入口側配管７１に、開閉装置７３が設けられている。本実施の形態では、開閉装置７３として、例えば手動式の三方弁を用いている。つまり、開閉装置７３を開くことにより、水熱交換器３の水側伝熱管２９は、開閉装置７３を介して外部と連通するようになっている。また、水循環回路７０には、水熱交換器３の水側伝熱管２９の水流出口に接続された出口側配管７２に、開閉装置８０Ａが設けられている。つまり、開閉装置８０Ａを開くことにより、水熱交換器３の水側伝熱管２９は、開閉装置８０Ａを介して外部と連通するようになっている。なお、水側伝熱管２９及び開閉装置８０Ａの詳細については、後述する。
【００１３】
ここで、開閉装置７３又は開閉装置８０Ａの一方が、本発明における第１の開閉装置に相当する。また、開閉装置７３又は開閉装置８０Ａの他方が、本発明における第２の開閉装置に相当する。
【００１４】
また、本実施の形態に係る給湯装置Ｋには、制御装置１が設けられている。制御装置１は、冷媒温度センサー６１及び冷媒圧力センサー６２の検出値等に基づいて、圧縮機４の回転数、減圧装置６の開度、ファン１０に接続されたモーター１１の回転数等を制御する。
【００１５】
このような回路構成の給湯装置Ｋは、次のような構成となっている。
図２は、本発明の実施の形態に係る給湯装置の外観斜視図である。図３は、この給湯装置の分解斜視図である。図４は、この給湯装置の機械室を示す平面図である。
【００１６】
基盤４１の前部に前パネル４２、フィンガード４３及び上部パネル４４が配置され、基盤４１の両側部にサイドパネル４５及びサイドパネル４６が配備され、基盤４１の背部に後パネル４９及び後上部パネル４７が配備されている。上部パネル４４、サイドパネル４５、サイドパネル４６及び後上部パネル４７に囲まれた上面開口には、ファンガード４８が設置されている。そして、サイドパネル４５，４６、ベルマウス５０及び機械室仕切板５１により形成された空気通路を横切るように、空気熱交換器７が配置されている。また、空気熱交換器７の上方には、ファン１０及びモーター１１が配置されている。また、ケーシング下部の機械室仕切板５１、前パネル４２及び後パネル４９によって外環境から区画された機械室内には、圧縮機４、減圧装置６、水熱交換器３、水ポンプ２２、それらを接続する配管群及び制御ボックス２３等が配備されている。制御装置１は、制御ボックス２３に収納されている。
【００１７】
また、給湯装置Ｋの水熱交換器３は、次のように構成されている。
図５は、本発明に係る水熱交換器を示す斜視図である。また、図６はこの水熱交換器の伝熱管コイルを示す図であり、図６（ａ）は伝熱管コイルの斜視図を示し、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。
【００１８】
図５に示すように、水熱交換器３は、複数の熱交換ユニットを並列に段積みして構成されている。本実施の形態では、５つの熱交換ユニット３ａ〜３ｅを並列に段積みし、水熱交換器３を構成している。これら熱交換ユニット３ａ〜３ｅは、平面視において略長方形状となるように、伝熱管コイル２４をとぐろ状に配置したものである。また、これら熱交換ユニット３ａ〜３ｅは、内周側でとぐろ状に配置された伝熱管コイル２４が、外周側でとぐろ状に配置された伝熱管コイル２４よりも高くなるように構成されている。このため、熱交換ユニット３ａ〜３ｅのそれぞれは、水熱交換器３を設置した状態において、伝熱管コイル２４が水平になる箇所や、伝熱管コイル２４が勾配を有するように（傾いて）配置される箇所が存在する。伝熱管コイル２４をとぐろ状に配置して水熱交換器３を構成することにより、水熱交換器３の熱交換効率を保ちつつ、水熱交換器３の設置スペースを小さくすることが可能となる。
【００１９】
これら熱交換ユニット３ａ〜３ｅを構成する伝熱管コイル２４は、図６に示すような構造となっている。つまり、伝熱管コイル２４は、水側伝熱管２９に３本の冷媒側伝熱管３０（冷媒側伝熱管３０ａ〜３０ｃ）をねじって巻き付け、水側伝熱管２９に冷媒側伝熱管３０ａ〜３０ｃを固着して、形成されている。また、水側伝熱管２９を流れる水の方向と冷媒側伝熱管３０ａ〜３０ｃを流れる水の方向は、逆向きになっている。つまり、伝熱管コイル２４は、伝熱面積を増やし、水と冷媒を対向流にして熱交換を行なうようにしたものである。
【００２０】
熱交換ユニット３ａ〜３ｅは、図５に示すように、並列接続されて水熱交換器３を構成している。より詳しくは、熱交換ユニット３ａ〜３ｅの水側伝熱管２９の水流入口は、接続配管を介して水入口ヘッダー２６と接続されている。熱交換ユニット３ａ〜３ｅの水側伝熱管２９の水流出口は、接続配管を介して水出口ヘッダー２５と接続されている。熱交換ユニット３ａ〜３ｅの冷媒側伝熱管３０（冷媒側伝熱管３０ａ〜３０ｃ）の冷媒流入口は、接続配管を介して冷媒入口ヘッダー２７と接続されている。熱交換ユニット３ａ〜３ｅの冷媒側伝熱管３０（冷媒側伝熱管３０ａ〜３０ｃ）の冷媒流出口は、接続配管を介して冷媒出口ヘッダー２８と接続されている。
【００２１】
つまり、図１に示す入口側配管７１の端部は、水入口ヘッダー２６、及びこの水入口ヘッダー２６と水側伝熱管２９とを接続する接続配管となっている。また、図１に示す出口側配管７２の端部は、水出口ヘッダー２５、及びこの水出口ヘッダー２５と水側伝熱管２９とを接続する接続配管となっている。そして、開閉装置８０Ａは、水出口ヘッダー２５と最上部に配置された熱交換ユニット３ａの水側伝熱管２９とを接続する接続配管に設けられている。本実施の形態に係る熱交換ユニット３ａ〜３ｅは、最上部が水流出口となり、最下部が水流入口となるように形成されている。このため、開閉装置８０Ａは、水熱交換器３を構成する伝熱管コイル２４（水側伝熱管２９）の最も高い位置以上の高さに配置されている。また、開閉装置７３は、例えば水入口ヘッダー２６に設けられている（図示せず）。本実施の形態では、開閉装置８０Ａよりも低くなる位置の水入口ヘッダー２６に、開閉装置７３を設けている。
【００２２】
なお、開閉装置８０Ａが設けられる位置は、図５に示す位置に限定されるものではない。例えば、水出口ヘッダー２５に開閉装置８０Ａを設けてもよい。また例えば、水側伝熱管２９に、開閉装置８０Ａを設けてもよい。また例えば、水出口ヘッダー２５と熱交換ユニット３ａ以外の水側伝熱管２９とを接続する接続配管に開閉装置８０Ａを設けてもよい。本実施の形態では、このような水側伝熱管２９の水流出口近傍を、水側伝熱管２９の出口側と称する。つまり、開閉装置８０Ａは、水側伝熱管２９の出口側に設けられていればよい。
また、開閉装置７３が設けられる位置も、水入口ヘッダー２６に限定されるものではない。例えば、水出口ヘッダー２５と熱交換ユニット３ａ〜３ｅの水側伝熱管２９とを接続する接続配管に、開閉装置７３を設けてもよい。本実施の形態では、このような水側伝熱管２９の水流出口近傍を、水側伝熱管２９の入口側と称する。つまり、開閉装置７３は、水側伝熱管２９の入口側に設けられていればよい。
【００２３】
本実施の形態では、水側伝熱管２９の出口側に設けられる開閉装置８０Ａを以下のように構成している。
図７は、本発明の実施の形態に係る開閉装置の一例を示す平面図である。また、図８はこの開閉装置のストッパーを示す図であり、図８（ａ）がストッパーの正面図を示し、図８（ｂ）がストッパーの側面図を示す。なお、図７では、水出口ヘッダー２５と最上部に配置された熱交換ユニット３ａの水側伝熱管２９とを接続する接続配管を、出口側配管７２として示している。
【００２４】
本実施の形態では、図７に示すように、出口側配管７２を出口側配管７２ａと出口側配管７２ｂとに切断し、出口側配管７２ａと出口側配管７２ｂとの間に開閉装置８０Ａを設けている。この開閉装置８０Ａは、取り外し配管８１、Ｏリング８２及びストッパー８３を備えている。取り外し配管８１は、例えば略円筒形状をしており、両端部にフランジ８１ａが形成されている。取り外し配管８１の内周部の直径は、出口側配管７２ａ及び出口側配管７２ｂの端部の外径よりも、若干大きく形成されている。Ｏリング８２は、出口側配管７２ａ及び出口側配管７２ｂの端部に形成された溝部に設けられている。出口側配管７２ａ及び出口側配管７２ｂの端部を取り外し配管８１を挿入することにより、出口側配管７２ａ及び出口側配管７２ｂと取り外し配管８１との間は、Ｏリング８２によってシールされる。
【００２５】
出口側配管７２ａと取り外し配管８１の端部、及び出口側配管７２ｂと取り外し配管８１の端部は、ストッパー８３によって固定される。図８に示すように、ストッパー８３は、例えば板部材を板金加工したものである。このストッパー８３には、出口側配管７２ａ及び出口側配管７２ｂの外周部（より詳しくは、取り外し配管８１に挿入されていない範囲の外周部）を把持する把持部８４と、取り外し配管８１の外周部（より詳しくは、フランジ８１ａ以外の外周部）を把持する把持部８５が形成されている。また、把持部８４と把持部８５との間には、貫通口である挿入口８６が形成されている。出口側配管７２ａ及び出口側配管７２ｂの外周部を把持部８４で把持し、取り外し配管８１の外周部を把持部８５で把持することにより、出口側配管７２ａと取り外し配管８１の端部及び出口側配管７２ｂと取り外し配管８１の端部は、ストッパー８３によって固定される。このとき取り外し配管８１のフランジ８１ａは、挿入口８６に挿入される。
【００２６】
＜動作説明＞
このように構成された給湯装置Ｋは、次のような動作となる。
【００２７】
（給湯運転時の動作）
まず、通常の給湯運転時における給湯装置Ｋの動作について説明する。
通常の給湯運転時、圧縮機４で圧縮された高温高圧状態の冷媒は、水熱交換器３の冷媒側伝熱管３０に流入する。そして、この冷媒は、水熱交換器３の水側伝熱管２９を流れる水を加熱することで、冷却される。水熱交換器３で冷却された冷媒は、減圧装置６にて減圧され、蒸発器として作用する空気熱交換器７に流入する。空気熱交換器７に流入した冷媒は、ファン１０から送られる大気から熱を吸熱し、圧縮機４に流入する。通常の給湯運転時、水熱交換器３に流入する冷媒の温度は、水を沸騰させない程度の温度を目標に制御される。
【００２８】
（排水運転時の動作）
続いて、排水運転時における給湯装置Ｋの動作について説明する。
ゴルフ場等の給湯施設においては、冬季の営業していない期間等、長期にわたり給湯装置を停止させる場合がある。その際、給湯装置Ｋの電源を切ることが多い。そこで、給湯装置Ｋの制御装置１には、給湯装置Ｋを長期にわたって停止させる前に水熱交換器３の水側伝熱管２９から水を抜き取るため、排水運転動作を行う機能が設けられている。制御装置１は、外部から（例えば操作盤等によって）排水運転を指令する信号が入力されることで、排水運転を行う。
【００２９】
水熱交換器３の水側伝熱管２９から水を抜き取る際、まず、開閉装置７３及び開閉装置８０Ａを開く（開状態とする）。開閉装置８０Ａを開くには、出口側配管７２ａと取り外し配管８１の端部、及び出口側配管７２ｂと取り外し配管８１の端部から、ストッパー８３を取り外す。そして、取り外し配管８１から出口側配管７２ａ及び出口側配管７２ｂの端部を抜き取ることにより、開閉装置８０Ａが開く。なお、開閉装置７３及び開閉装置８０Ａを開く順番は、任意である。開閉装置７３と開閉装置８０Ａを同時に開いても勿論よい。
【００３０】
上述のように、開閉装置８０Ａは、開閉装置７３よりも高い位置に設けられている。このため、開閉装置８０Ａが吸気口として機能し、開閉装置７３が排水口として機能する。したがって、吸気口となる開閉装置８０Ａから水熱交換器３の水側伝熱管２９に空気が入る。そして、万有引力の法則により、吸気口となる開閉装置８０Ａから入った空気が水側伝熱管２９内の水を押し出し、排水口となる開閉装置７３より水側伝熱管２９内の水が排出される（以下、この排水工程を、自重による排水工程という）。なお、本実施の形態では、水熱交換器３の水側伝熱管２９の最も高い位置以上の高さに、開閉装置８０Ａが配置されている。このため、自重による排水工程において、水側伝熱管２９内の水を早く抜くことができる。
【００３１】
しかしながら、自重による排水工程のみでは、水熱交換器３の水側伝熱管２９内の上部に空気の流れ道ができてしまった場合、水側伝熱管２９内に水が滞留したまま抜けきらなくなってしまう。特に、本実施の形態に係る水熱交換器３のように水側伝熱管２９をとぐろ状に配置した場合、水側伝熱管２９が水平となったり、水側伝熱管２９が排水時の水の流れ方向と逆勾配となることがある。また、本実施の形態に係る水熱交換器３のように複数の熱交換ユニットを段積みした水熱交換器の場合、各熱交換ユニットの組み付け状態等によっても、水側伝熱管２９が水平となったり、水側伝熱管２９が排水時の水の流れ方向と逆勾配となることがある。このため、本実施の形態に係る水熱交換器３のような熱交換器は、水側伝熱管２９内に水が滞留したまま抜けきらなくなってしまうという問題点がより発生しやすくなる。
【００３２】
そこで、本実施の形態では、自重による排水工程の後に排水運転を行うことにより、水側伝熱管２９内に滞留した水を排出している。
外部から（例えば操作盤等によって）排水運転を指令する信号が入力されると、開閉装置７３及び開閉装置８０Ａを開いた状態で、制御装置１は、圧縮機を起動する。そして、冷媒循環回路６０に冷媒を循環させる。
なお、冷媒循環回路６０内の流れは、給湯運転時と同じ方向の流れである。
【００３３】
排水運転においては、制御装置１は、圧縮機４から吐出された冷媒の圧力（冷媒圧力センサー６２の検出値）が制限範囲内となるように、圧縮機４の回転数を制御する。圧縮機４から吐出された冷媒の圧力を制限範囲内に制御するのは、水熱交換器３の冷媒側伝熱管３０、圧縮機４の内部部品、その他の冷媒循環回路６０内の配管等が破損等しないようにするためである。この制御は、給湯運転時にも行われているが、排水運転においては、給水されない分、通常の給湯運転に対し、圧縮機１の回転数を低く保つ場合が常である。なお、圧縮機４から吐出された冷媒の圧力が制限範囲を超えた場合、圧縮機４を一旦停止させ、再度圧縮機を起動すればよい。
【００３４】
また、制御装置１は、圧縮機４から吐出された冷媒の温度（冷媒温度センサー６１の検出値）が所定の温度以上となるように、減圧装置６の開度を制御する。つまり、制御装置１は、所定の温度以上の冷媒が水熱交換器３の冷媒側伝熱管３０を流れるように、減圧装置６の開度を制御している。本実施の形態では、制御装置１は、圧縮機４から吐出された冷媒の温度（冷媒温度センサー６１の検出値）が１００℃以上となるように、減圧装置６の開度を制御している。より詳しくは、制御装置１は、圧縮機４から吐出された冷媒の温度（冷媒温度センサー６１の検出値）が約１２０℃となるように、減圧装置６の開度を制御している。水熱交換器３の水側伝熱管２９内に滞留した水をなるべく早く蒸発させるためである。なお、圧縮機４から吐出された冷媒の温度（冷媒温度センサー６１の検出値）がある上限値以下となるように、減圧装置６を制御してもよい。圧縮機４から吐出された冷媒の温度があまり高すぎると、圧縮機４が故障する場合があるためである。
【００３５】
このように排水運転を行うことにより、水熱交換器３の水側伝熱管２９内に滞留した水が蒸発し始める。そして、この水の蒸発に伴い、水熱交換器３の水側伝熱管２９内の圧力が上昇する。そして、この圧力上昇によって、水熱交換器３の水側伝熱管２９内の蒸気及び水は、開閉装置７３及び開閉装置８０Ａから排出される。
なお、本実施の形態では開閉装置７３及び開閉装置８０Ａの双方を開いて排水運転を行ったが、開閉装置７３又は開閉装置８０Ａの一方が開いていれば、本発明を実施することができる。開いている方の開閉装置から、水熱交換器３の水側伝熱管２９内の蒸気及び水が排出されるからである。
【００３６】
図９に、排水運転を行った場合の排水効果について示す。
水側伝熱管２９に０．８Ｌの水を貯留できる水熱交換器３を用いて、排水効果を確認した。自重による排水工程を行うと、水熱交換器３の水側伝熱管２９内には、０．２５Ｌ〜０．５Ｌの水が滞留した。なお、この値は、水側伝熱管２９の配置条件等（水側伝熱管２９の水平部分の長さ、水側伝熱管２９に排水時の水の流れ方向と逆勾配になっている箇所があるか否か等）によって異なる。
一方、排水運転を実施した後は、水熱交換器３の水側伝熱管２９内には、０．２５Ｌ〜０．２６Ｌの水しか滞留していなかった。つまり、排水運転を行うことにより、自重による排水工程では排出しきれなかった水側伝熱管２９内の水を排出することができる。
【００３７】
以上、このように構成された給湯装置Ｋは、少なくとも開閉装置７３又は開閉装置８０Ａの一方を開いて排水運転を行うことにより、水熱交換器３の水側伝熱管２９内の水を従来よりも確実に排出することができる。
【００３８】
また、開閉装置７３及び開閉装置８０Ａの双方を開くことにより、自重による排水工程も実施することができる。このため、水熱交換器３の水側伝熱管２９内の排水作業を迅速に行うことができる。
【００３９】
また、排水運転において、圧縮機４から吐出された冷媒の温度（水熱交換器３の冷媒側伝熱管３０を流れる冷媒の温度）を１００℃以上とすることにより、水熱交換器３の水側伝熱管２９内の水が早く蒸発し、排水運転における排水作業を迅速に行うことができる。
【００４０】
また、水熱交換器３の水側伝熱管２９の最も高い位置以上の高さに開閉装置８０Ａを設けることにより、自重による排水工程において排水作業を迅速に行うことができる。
【００４１】
なお、本実施の形態で示した開閉装置７３及び開閉装置８０Ａは、あくまでも一例である。例えば、開閉装置７３に、開閉装置８０Ａを用いてもよい。また例えば、開閉装置８０Ａを手動式の三方弁等にしてもよい。また例えば、開閉装置７３や開閉装置８０Ａを図１０に示すような構成にしてもよい。
図１０は本発明の実施の形態に係る開閉装置の別の一例を示す図であり、図１０（ａ）がこの開閉装置の平面図を示し、図１０（ｂ）がこの開閉装置の分解斜視図を示している。なお、この図１０は、開閉装置８０Ａの位置に開閉装置８０Ｂを設置した場合について示している。また、図１０では、開閉装置８０Ｂの一方の端部側（出口側配管７２ａ側）のみを示している。開閉装置８０Ｂの他方の端部側（出口側配管７２ｂ側）も、開閉装置８０Ｂの一方の端部側（出口側配管７２ａ側）と同様の形状となっている。
【００４２】
図１０に示すように、出口側配管７２ａには、端部側から、Ｏリング８２が設けられる溝、及びフランジ７２ｃが形成されている。フランジ７２ｃの外径は、取り外し配管８１に形成されたフランジ８１ａの外径とほぼ同じになっている。また、ストッパー８７には、把持部８８が形成されている。把持部８８の内径は、フランジ７２ｃ及びフランジ８１ａの外径とほぼ同じになっている。また、把持部８８の幅は、「フランジ７２ｃの幅＋フランジ８１ａの幅」とほぼ同じになっている。フランジ７２ｃとフランジ８１ａが接触するように、出口側配管７２ａを取り外し配管８１へ挿入する。そして、フランジ７２ｃ及びフランジ８１ａを把持部８８で把持することにより、出口側配管７２ａと取り外し配管８１が固定される。
【００４３】
また、開閉装置７３及び開閉装置８０Ａに自動式の開閉装置（三方弁等）を用いても勿論よい。つまり、自動式の開閉装置７３及び開閉装置８０Ａと制御装置１を電気的に接続し、制御装置１によって、開閉装置７３及び開閉装置８０Ａの開閉を行ってもよい。自重による排水工程も、外部から制御装置１へ信号を入力することによって行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００４４】
１ 制御装置、３ 水熱交換器、３ａ〜３ｅ 熱交換ユニット、４ 圧縮機、６ 減圧装置、７ 空気熱交換器、１０ ファン、１１ モーター、２２ 水ポンプ、２３ 制御ボックス、２４ 伝熱管コイル、２５ 水出口ヘッダー、２６ 水入口ヘッダー、２７ 冷媒入口ヘッダー、２８ 冷媒出口ヘッダー、２９ 水側伝熱管、３０（３０ａ〜３０ｃ） 冷媒側伝熱管、４１ 基盤、４２ 前パネル、４３ フィンガード、４４ 上部パネル、４５ サイドパネル、４６ サイドパネル、４７ 後上部パネル、４８ ファンガード、４９ 後パネル、５０ ベルマウス、５１ 機械室仕切板、６０ 冷媒循環回路、６１ 冷媒温度センサー、６２ 冷媒圧力センサー、７０ 水循環回路、７１ 入口側配管、７２（７２ａ，７２ｂ） 出口側配管、７２ｃ フランジ、７３ 開閉装置、８０Ａ，８０Ｂ 開閉装置、８１ 取り外し配管、８１ａ フランジ、８２ Ｏリング、８３ ストッパー、８４ 把持部、８５ 把持部、８６ 挿入口、８７ ストッパー、８８ 把持部、Ｋ 給湯装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯装置及び給湯装置の排水方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴルフ場等の給湯施設においては、冬季の営業していない期間等、長期にわたり給湯装置を停止させる場合がある。その際、給湯装置の電源を切ることが多い。このため、大気の温度が低下した場合、水熱交換器内（より詳しくは水熱交換器の水側伝熱管内）に水が残っていると、水熱交換器内の水が凍結して膨張し、水熱交換器を破壊してしまう可能性がある。
【０００３】
したがって、従来の給湯装置には、水熱交換器内からの排水方法として、例えば「液体回路Ｗ３内の液体温度を検出する液温センサ１６と、熱交換器３への液体流入路Ｗ１に液体の流入を断続させる開閉弁１３と吸気弁１４と、熱交換器３からの液体流出路Ｗ２に流体の流路を排水側に切り替える三方弁１５と循環ポンプ６とを設け、循環ポンプ６の運転を停止している状態で液温センサ１６にて検出される液体温度が所定値より低くなった場合、開閉弁１３により液体の流入を阻止し、三方弁１５を排水側に切り替え、循環ポンプ６を所定条件だけ運転して熱交換器３内の液体を排出する。」（特許文献１参照）というものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２４０３４３号公報（要約、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の水熱交換器内からの排水方法では、水熱交換器の水側伝熱管内の上部に空気の流れ道ができてしまった場合、水側伝熱管内に水が滞留したまま抜けきらないという問題点があった。特に、熱交換効率を向上させるために水側伝熱管をとぐろ状に配置した水熱交換器の場合、水側伝熱管が水平となったり、水側伝熱管が排水時の水の流れ方向と逆勾配となることがある。このため、とぐろ状に水側伝熱管を配置した水熱交換器は、上述のような水配管内に水が滞留したまま抜けきらないという問題点が発生しやすかった。水側伝熱管をとぐろ状に配置した熱交換ユニットを並列に段積みしたような熱交換器の場合、一部の熱交換ユニットの水側伝熱管内にだけ水が残るようなこともあり、上述のような水配管内に水が滞留したまま抜けきらないという問題点の発生はより顕著であった。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、水熱交換器から従来よりも確実に排水できる給湯装置及び給湯装置の排水方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る給湯装置は、圧縮機、冷媒によって水を加熱する第１の熱交換器の冷媒側伝熱管、減圧装置、及び蒸発器として作用する第２の熱交換器が配管接続された冷媒循環回路を有する給湯装置であって、第１の熱交換器の水側伝熱管の入口側又は出口側の一方に設けられ、開いた状態では外部と連通する第１の開閉装置と、第１の開閉装置を開いた状態で圧縮機を駆動し、冷媒側伝熱管に冷媒を流通させ、水側伝熱管の内部に滞留した水を排出する排水運転を行う制御装置と、を備えたものである。
【０００８】
また、本発明に係る給湯装置の排水方法は、圧縮機、冷媒によって水を加熱する第１の熱交換器の冷媒側伝熱管、減圧装置、及び蒸発器として作用する第２の熱交換器が配管接続された冷媒循環回路と、圧縮機の回転数及び減圧装置の開度を制御する制御装置と、を有する給湯装置の排水方法であって、第１の熱交換器の水側伝熱管の入口側又は出口側の一方に設けられた第１の開閉装置を開き、水側伝熱管と外部を連通させる第１の開口工程と、第１の開口工程の後、圧縮機を駆動して冷媒側伝熱管に冷媒を流通させ、水側伝熱管の内部に滞留した水を排出する排水運転工程と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、第１の熱交換器（水熱交換器）の冷媒側伝熱管に冷媒を流通させることによって、第１の熱交換器の水側伝熱管に滞留した水が蒸発し、第１の熱交換器の水側伝熱管内の圧力が上昇する。そして、この圧力上昇によって、第１の熱交換器の水側伝熱管内の蒸気及び水は、第１の開閉装置から排出される。このため、第１の熱交換器の水側伝熱管内に滞留した水を従来よりも確実に排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る給湯装置の回路構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る給湯装置の外観斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る給湯装置の分解斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る給湯装置の機械室を示す平面図である。
【図５】本発明に係る水熱交換器を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る水熱交換器の伝熱管コイルを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る開閉装置の一例を示す平面図である。
【図８】図７に示す開閉装置のストッパーを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る排水運転の排水効果を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る開閉装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る給湯装置の回路構成を示す構成図である。図１に示すように、給湯装置Ｋは、圧縮機４、水と冷媒とが熱交換して温水を製造する水熱交換器３、膨張弁等の減圧装置６、大気と冷媒とが熱交換する空気熱交換器７、及び水ポンプ２２等を備えている。そして、圧縮機４、水熱交換器３の冷媒側伝熱管３０、減圧装置６及び空気熱交換器７を配管接続し、冷媒が循環する冷媒循環回路６０を構成している。この冷媒循環回路６０には、圧縮機４の吐出側配管に、圧縮機４から吐出された冷媒の温度を検出する冷媒温度センサー６１及び圧縮機から吐出された冷媒の圧力を検出する冷媒圧力センサー６２が設けられている。また、空気熱交換器７の近傍には、空気熱交換器７に大気を供給するファン１０、及びこのファン１０を駆動するモーター１１が設けられている。なお、冷媒側伝熱管３０の詳細については、後述する。
【００１２】
本実施の形態に係る給湯装置Ｋは、水ポンプ２２及び水熱交換器３の水側伝熱管２９が配管接続され、水循環回路７０も構成されている。この水循環回路７０には、例えば貯湯タンク等（図示せず）が接続される。水循環回路７０には、水熱交換器３の水側伝熱管２９の水流入口に接続された入口側配管７１に、開閉装置７３が設けられている。本実施の形態では、開閉装置７３として、例えば手動式の三方弁を用いている。つまり、開閉装置７３を開くことにより、水熱交換器３の水側伝熱管２９は、開閉装置７３を介して外部と連通するようになっている。また、水循環回路７０には、水熱交換器３の水側伝熱管２９の水流出口に接続された出口側配管７２に、開閉装置８０Ａが設けられている。つまり、開閉装置８０Ａを開くことにより、水熱交換器３の水側伝熱管２９は、開閉装置８０Ａを介して外部と連通するようになっている。なお、水側伝熱管２９及び開閉装置８０Ａの詳細については、後述する。
【００１３】
ここで、開閉装置７３又は開閉装置８０Ａの一方が、本発明における第１の開閉装置に相当する。また、開閉装置７３又は開閉装置８０Ａの他方が、本発明における第２の開閉装置に相当する。
【００１４】
また、本実施の形態に係る給湯装置Ｋには、制御装置１が設けられている。制御装置１は、冷媒温度センサー６１及び冷媒圧力センサー６２の検出値等に基づいて、圧縮機４の回転数、減圧装置６の開度、ファン１０に接続されたモーター１１の回転数等を制御する。
【００１５】
このような回路構成の給湯装置Ｋは、次のような構成となっている。
図２は、本発明の実施の形態に係る給湯装置の外観斜視図である。図３は、この給湯装置の分解斜視図である。図４は、この給湯装置の機械室を示す平面図である。
【００１６】
基盤４１の前部に前パネル４２、フィンガード４３及び上部パネル４４が配置され、基盤４１の両側部にサイドパネル４５及びサイドパネル４６が配備され、基盤４１の背部に後パネル４９及び後上部パネル４７が配備されている。上部パネル４４、サイドパネル４５、サイドパネル４６及び後上部パネル４７に囲まれた上面開口には、ファンガード４８が設置されている。そして、サイドパネル４５，４６、ベルマウス５０及び機械室仕切板５１により形成された空気通路を横切るように、空気熱交換器７が配置されている。また、空気熱交換器７の上方には、ファン１０及びモーター１１が配置されている。また、ケーシング下部の機械室仕切板５１、前パネル４２及び後パネル４９によって外環境から区画された機械室内には、圧縮機４、減圧装置６、水熱交換器３、水ポンプ２２、それらを接続する配管群及び制御ボックス２３等が配備されている。制御装置１は、制御ボックス２３に収納されている。
【００１７】
また、給湯装置Ｋの水熱交換器３は、次のように構成されている。
図５は、本発明に係る水熱交換器を示す斜視図である。また、図６はこの水熱交換器の伝熱管コイルを示す図であり、図６（ａ）は伝熱管コイルの斜視図を示し、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。
【００１８】
図５に示すように、水熱交換器３は、複数の熱交換ユニットを並列に段積みして構成されている。本実施の形態では、５つの熱交換ユニット３ａ〜３ｅを並列に段積みし、水熱交換器３を構成している。これら熱交換ユニット３ａ〜３ｅは、平面視において略長方形状となるように、伝熱管コイル２４をとぐろ状に配置したものである。また、これら熱交換ユニット３ａ〜３ｅは、内周側でとぐろ状に配置された伝熱管コイル２４が、外周側でとぐろ状に配置された伝熱管コイル２４よりも高くなるように構成されている。このため、熱交換ユニット３ａ〜３ｅのそれぞれは、水熱交換器３を設置した状態において、伝熱管コイル２４が水平になる箇所や、伝熱管コイル２４が勾配を有するように（傾いて）配置される箇所が存在する。伝熱管コイル２４をとぐろ状に配置して水熱交換器３を構成することにより、水熱交換器３の熱交換効率を保ちつつ、水熱交換器３の設置スペースを小さくすることが可能となる。
【００１９】
これら熱交換ユニット３ａ〜３ｅを構成する伝熱管コイル２４は、図６に示すような構造となっている。つまり、伝熱管コイル２４は、水側伝熱管２９に３本の冷媒側伝熱管３０（冷媒側伝熱管３０ａ〜３０ｃ）をねじって巻き付け、水側伝熱管２９に冷媒側伝熱管３０ａ〜３０ｃを固着して、形成されている。また、水側伝熱管２９を流れる水の方向と冷媒側伝熱管３０ａ〜３０ｃを流れる水の方向は、逆向きになっている。つまり、伝熱管コイル２４は、伝熱面積を増やし、水と冷媒を対向流にして熱交換を行なうようにしたものである。
【００２０】
熱交換ユニット３ａ〜３ｅは、図５に示すように、並列接続されて水熱交換器３を構成している。より詳しくは、熱交換ユニット３ａ〜３ｅの水側伝熱管２９の水流入口は、接続配管を介して水入口ヘッダー２６と接続されている。熱交換ユニット３ａ〜３ｅの水側伝熱管２９の水流出口は、接続配管を介して水出口ヘッダー２５と接続されている。熱交換ユニット３ａ〜３ｅの冷媒側伝熱管３０（冷媒側伝熱管３０ａ〜３０ｃ）の冷媒流入口は、接続配管を介して冷媒入口ヘッダー２７と接続されている。熱交換ユニット３ａ〜３ｅの冷媒側伝熱管３０（冷媒側伝熱管３０ａ〜３０ｃ）の冷媒流出口は、接続配管を介して冷媒出口ヘッダー２８と接続されている。
【００２１】
つまり、図１に示す入口側配管７１の端部は、水入口ヘッダー２６、及びこの水入口ヘッダー２６と水側伝熱管２９とを接続する接続配管となっている。また、図１に示す出口側配管７２の端部は、水出口ヘッダー２５、及びこの水出口ヘッダー２５と水側伝熱管２９とを接続する接続配管となっている。そして、開閉装置８０Ａは、水出口ヘッダー２５と最上部に配置された熱交換ユニット３ａの水側伝熱管２９とを接続する接続配管に設けられている。本実施の形態に係る熱交換ユニット３ａ〜３ｅは、最上部が水流出口となり、最下部が水流入口となるように形成されている。このため、開閉装置８０Ａは、水熱交換器３を構成する伝熱管コイル２４（水側伝熱管２９）の最も高い位置以上の高さに配置されている。また、開閉装置７３は、例えば水入口ヘッダー２６に設けられている（図示せず）。本実施の形態では、開閉装置８０Ａよりも低くなる位置の水入口ヘッダー２６に、開閉装置７３を設けている。
【００２２】
なお、開閉装置８０Ａが設けられる位置は、図５に示す位置に限定されるものではない。例えば、水出口ヘッダー２５に開閉装置８０Ａを設けてもよい。また例えば、水側伝熱管２９に、開閉装置８０Ａを設けてもよい。また例えば、水出口ヘッダー２５と熱交換ユニット３ａ以外の水側伝熱管２９とを接続する接続配管に開閉装置８０Ａを設けてもよい。本実施の形態では、このような水側伝熱管２９の水流出口近傍を、水側伝熱管２９の出口側と称する。つまり、開閉装置８０Ａは、水側伝熱管２９の出口側に設けられていればよい。
また、開閉装置７３が設けられる位置も、水入口ヘッダー２６に限定されるものではない。例えば、水出口ヘッダー２５と熱交換ユニット３ａ〜３ｅの水側伝熱管２９とを接続する接続配管に、開閉装置７３を設けてもよい。本実施の形態では、このような水側伝熱管２９の水流出口近傍を、水側伝熱管２９の入口側と称する。つまり、開閉装置７３は、水側伝熱管２９の入口側に設けられていればよい。
【００２３】
本実施の形態では、水側伝熱管２９の出口側に設けられる開閉装置８０Ａを以下のように構成している。
図７は、本発明の実施の形態に係る開閉装置の一例を示す平面図である。また、図８はこの開閉装置のストッパーを示す図であり、図８（ａ）がストッパーの正面図を示し、図８（ｂ）がストッパーの側面図を示す。なお、図７では、水出口ヘッダー２５と最上部に配置された熱交換ユニット３ａの水側伝熱管２９とを接続する接続配管を、出口側配管７２として示している。
【００２４】
本実施の形態では、図７に示すように、出口側配管７２を出口側配管７２ａと出口側配管７２ｂとに切断し、出口側配管７２ａと出口側配管７２ｂとの間に開閉装置８０Ａを設けている。この開閉装置８０Ａは、取り外し配管８１、Ｏリング８２及びストッパー８３を備えている。取り外し配管８１は、例えば略円筒形状をしており、両端部にフランジ８１ａが形成されている。取り外し配管８１の内周部の直径は、出口側配管７２ａ及び出口側配管７２ｂの端部の外径よりも、若干大きく形成されている。Ｏリング８２は、出口側配管７２ａ及び出口側配管７２ｂの端部に形成された溝部に設けられている。出口側配管７２ａ及び出口側配管７２ｂの端部を取り外し配管８１を挿入することにより、出口側配管７２ａ及び出口側配管７２ｂと取り外し配管８１との間は、Ｏリング８２によってシールされる。
【００２５】
出口側配管７２ａと取り外し配管８１の端部、及び出口側配管７２ｂと取り外し配管８１の端部は、ストッパー８３によって固定される。図８に示すように、ストッパー８３は、例えば板部材を板金加工したものである。このストッパー８３には、出口側配管７２ａ及び出口側配管７２ｂの外周部（より詳しくは、取り外し配管８１に挿入されていない範囲の外周部）を把持する把持部８４と、取り外し配管８１の外周部（より詳しくは、フランジ８１ａ以外の外周部）を把持する把持部８５が形成されている。また、把持部８４と把持部８５との間には、貫通口である挿入口８６が形成されている。出口側配管７２ａ及び出口側配管７２ｂの外周部を把持部８４で把持し、取り外し配管８１の外周部を把持部８５で把持することにより、出口側配管７２ａと取り外し配管８１の端部及び出口側配管７２ｂと取り外し配管８１の端部は、ストッパー８３によって固定される。このとき取り外し配管８１のフランジ８１ａは、挿入口８６に挿入される。
【００２６】
＜動作説明＞
このように構成された給湯装置Ｋは、次のような動作となる。
【００２７】
（給湯運転時の動作）
まず、通常の給湯運転時における給湯装置Ｋの動作について説明する。
通常の給湯運転時、圧縮機４で圧縮された高温高圧状態の冷媒は、水熱交換器３の冷媒側伝熱管３０に流入する。そして、この冷媒は、水熱交換器３の水側伝熱管２９を流れる水を加熱することで、冷却される。水熱交換器３で冷却された冷媒は、減圧装置６にて減圧され、蒸発器として作用する空気熱交換器７に流入する。空気熱交換器７に流入した冷媒は、ファン１０から送られる大気から熱を吸熱し、圧縮機４に流入する。通常の給湯運転時、水熱交換器３に流入する冷媒の温度は、水を沸騰させない程度の温度を目標に制御される。
【００２８】
（排水運転時の動作）
続いて、排水運転時における給湯装置Ｋの動作について説明する。
ゴルフ場等の給湯施設においては、冬季の営業していない期間等、長期にわたり給湯装置を停止させる場合がある。その際、給湯装置Ｋの電源を切ることが多い。そこで、給湯装置Ｋの制御装置１には、給湯装置Ｋを長期にわたって停止させる前に水熱交換器３の水側伝熱管２９から水を抜き取るため、排水運転動作を行う機能が設けられている。制御装置１は、外部から（例えば操作盤等によって）排水運転を指令する信号が入力されることで、排水運転を行う。
【００２９】
水熱交換器３の水側伝熱管２９から水を抜き取る際、まず、開閉装置７３及び開閉装置８０Ａを開く（開状態とする）。開閉装置８０Ａを開くには、出口側配管７２ａと取り外し配管８１の端部、及び出口側配管７２ｂと取り外し配管８１の端部から、ストッパー８３を取り外す。そして、取り外し配管８１から出口側配管７２ａ及び出口側配管７２ｂの端部を抜き取ることにより、開閉装置８０Ａが開く。なお、開閉装置７３及び開閉装置８０Ａを開く順番は、任意である。開閉装置７３と開閉装置８０Ａを同時に開いても勿論よい。
【００３０】
上述のように、開閉装置８０Ａは、開閉装置７３よりも高い位置に設けられている。このため、開閉装置８０Ａが吸気口として機能し、開閉装置７３が排水口として機能する。したがって、吸気口となる開閉装置８０Ａから水熱交換器３の水側伝熱管２９に空気が入る。そして、万有引力の法則により、吸気口となる開閉装置８０Ａから入った空気が水側伝熱管２９内の水を押し出し、排水口となる開閉装置７３より水側伝熱管２９内の水が排出される（以下、この排水工程を、自重による排水工程という）。なお、本実施の形態では、水熱交換器３の水側伝熱管２９の最も高い位置以上の高さに、開閉装置８０Ａが配置されている。このため、自重による排水工程において、水側伝熱管２９内の水を早く抜くことができる。
【００３１】
しかしながら、自重による排水工程のみでは、水熱交換器３の水側伝熱管２９内の上部に空気の流れ道ができてしまった場合、水側伝熱管２９内に水が滞留したまま抜けきらなくなってしまう。特に、本実施の形態に係る水熱交換器３のように水側伝熱管２９をとぐろ状に配置した場合、水側伝熱管２９が水平となったり、水側伝熱管２９が排水時の水の流れ方向と逆勾配となることがある。また、本実施の形態に係る水熱交換器３のように複数の熱交換ユニットを段積みした水熱交換器の場合、各熱交換ユニットの組み付け状態等によっても、水側伝熱管２９が水平となったり、水側伝熱管２９が排水時の水の流れ方向と逆勾配となることがある。このため、本実施の形態に係る水熱交換器３のような熱交換器は、水側伝熱管２９内に水が滞留したまま抜けきらなくなってしまうという問題点がより発生しやすくなる。
【００３２】
そこで、本実施の形態では、自重による排水工程の後に排水運転を行うことにより、水側伝熱管２９内に滞留した水を排出している。
外部から（例えば操作盤等によって）排水運転を指令する信号が入力されると、開閉装置７３及び開閉装置８０Ａを開いた状態で、制御装置１は、圧縮機を起動する。そして、冷媒循環回路６０に冷媒を循環させる。
なお、冷媒循環回路６０内の流れは、給湯運転時と同じ方向の流れである。
【００３３】
排水運転においては、制御装置１は、圧縮機４から吐出された冷媒の圧力（冷媒圧力センサー６２の検出値）が制限範囲内となるように、圧縮機４の回転数を制御する。圧縮機４から吐出された冷媒の圧力を制限範囲内に制御するのは、水熱交換器３の冷媒側伝熱管３０、圧縮機４の内部部品、その他の冷媒循環回路６０内の配管等が破損等しないようにするためである。この制御は、給湯運転時にも行われているが、排水運転においては、給水されない分、通常の給湯運転に対し、圧縮機１の回転数を低く保つ場合が常である。なお、圧縮機４から吐出された冷媒の圧力が制限範囲を超えた場合、圧縮機４を一旦停止させ、再度圧縮機を起動すればよい。
【００３４】
また、制御装置１は、圧縮機４から吐出された冷媒の温度（冷媒温度センサー６１の検出値）が所定の温度以上となるように、減圧装置６の開度を制御する。つまり、制御装置１は、所定の温度以上の冷媒が水熱交換器３の冷媒側伝熱管３０を流れるように、減圧装置６の開度を制御している。本実施の形態では、制御装置１は、圧縮機４から吐出された冷媒の温度（冷媒温度センサー６１の検出値）が１００℃以上となるように、減圧装置６の開度を制御している。より詳しくは、制御装置１は、圧縮機４から吐出された冷媒の温度（冷媒温度センサー６１の検出値）が約１２０℃となるように、減圧装置６の開度を制御している。水熱交換器３の水側伝熱管２９内に滞留した水をなるべく早く蒸発させるためである。なお、圧縮機４から吐出された冷媒の温度（冷媒温度センサー６１の検出値）がある上限値以下となるように、減圧装置６を制御してもよい。圧縮機４から吐出された冷媒の温度があまり高すぎると、圧縮機４が故障する場合があるためである。
【００３５】
このように排水運転を行うことにより、水熱交換器３の水側伝熱管２９内に滞留した水が蒸発し始める。そして、この水の蒸発に伴い、水熱交換器３の水側伝熱管２９内の圧力が上昇する。そして、この圧力上昇によって、水熱交換器３の水側伝熱管２９内の蒸気及び水は、開閉装置７３及び開閉装置８０Ａから排出される。
なお、本実施の形態では開閉装置７３及び開閉装置８０Ａの双方を開いて排水運転を行ったが、開閉装置７３又は開閉装置８０Ａの一方が開いていれば、本発明を実施することができる。開いている方の開閉装置から、水熱交換器３の水側伝熱管２９内の蒸気及び水が排出されるからである。
【００３６】
図９に、排水運転を行った場合の排水効果について示す。
水側伝熱管２９に０．８Ｌの水を貯留できる水熱交換器３を用いて、排水効果を確認した。自重による排水工程を行うと、水熱交換器３の水側伝熱管２９内には、０．２５Ｌ〜０．５Ｌの水が滞留した。なお、この値は、水側伝熱管２９の配置条件等（水側伝熱管２９の水平部分の長さ、水側伝熱管２９に排水時の水の流れ方向と逆勾配になっている箇所があるか否か等）によって異なる。
一方、排水運転を実施した後は、水熱交換器３の水側伝熱管２９内には、０．２５Ｌ〜０．２６Ｌの水しか滞留していなかった。つまり、排水運転を行うことにより、自重による排水工程では排出しきれなかった水側伝熱管２９内の水を排出することができる。
【００３７】
以上、このように構成された給湯装置Ｋは、少なくとも開閉装置７３又は開閉装置８０Ａの一方を開いて排水運転を行うことにより、水熱交換器３の水側伝熱管２９内の水を従来よりも確実に排出することができる。
【００３８】
また、開閉装置７３及び開閉装置８０Ａの双方を開くことにより、自重による排水工程も実施することができる。このため、水熱交換器３の水側伝熱管２９内の排水作業を迅速に行うことができる。
【００３９】
また、排水運転において、圧縮機４から吐出された冷媒の温度（水熱交換器３の冷媒側伝熱管３０を流れる冷媒の温度）を１００℃以上とすることにより、水熱交換器３の水側伝熱管２９内の水が早く蒸発し、排水運転における排水作業を迅速に行うことができる。
【００４０】
また、水熱交換器３の水側伝熱管２９の最も高い位置以上の高さに開閉装置８０Ａを設けることにより、自重による排水工程において排水作業を迅速に行うことができる。
【００４１】
なお、本実施の形態で示した開閉装置７３及び開閉装置８０Ａは、あくまでも一例である。例えば、開閉装置７３に、開閉装置８０Ａを用いてもよい。また例えば、開閉装置８０Ａを手動式の三方弁等にしてもよい。また例えば、開閉装置７３や開閉装置８０Ａを図１０に示すような構成にしてもよい。
図１０は本発明の実施の形態に係る開閉装置の別の一例を示す図であり、図１０（ａ）がこの開閉装置の平面図を示し、図１０（ｂ）がこの開閉装置の分解斜視図を示している。なお、この図１０は、開閉装置８０Ａの位置に開閉装置８０Ｂを設置した場合について示している。また、図１０では、開閉装置８０Ｂの一方の端部側（出口側配管７２ａ側）のみを示している。開閉装置８０Ｂの他方の端部側（出口側配管７２ｂ側）も、開閉装置８０Ｂの一方の端部側（出口側配管７２ａ側）と同様の形状となっている。
【００４２】
図１０に示すように、出口側配管７２ａには、端部側から、Ｏリング８２が設けられる溝、及びフランジ７２ｃが形成されている。フランジ７２ｃの外径は、取り外し配管８１に形成されたフランジ８１ａの外径とほぼ同じになっている。また、ストッパー８７には、把持部８８が形成されている。把持部８８の内径は、フランジ７２ｃ及びフランジ８１ａの外径とほぼ同じになっている。また、把持部８８の幅は、「フランジ７２ｃの幅＋フランジ８１ａの幅」とほぼ同じになっている。フランジ７２ｃとフランジ８１ａが接触するように、出口側配管７２ａを取り外し配管８１へ挿入する。そして、フランジ７２ｃ及びフランジ８１ａを把持部８８で把持することにより、出口側配管７２ａと取り外し配管８１が固定される。
【００４３】
また、開閉装置７３及び開閉装置８０Ａに自動式の開閉装置（三方弁等）を用いても勿論よい。つまり、自動式の開閉装置７３及び開閉装置８０Ａと制御装置１を電気的に接続し、制御装置１によって、開閉装置７３及び開閉装置８０Ａの開閉を行ってもよい。自重による排水工程も、外部から制御装置１へ信号を入力することによって行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００４４】
１ 制御装置、３ 水熱交換器、３ａ〜３ｅ 熱交換ユニット、４ 圧縮機、６ 減圧装置、７ 空気熱交換器、１０ ファン、１１ モーター、２２ 水ポンプ、２３ 制御ボックス、２４ 伝熱管コイル、２５ 水出口ヘッダー、２６ 水入口ヘッダー、２７ 冷媒入口ヘッダー、２８ 冷媒出口ヘッダー、２９ 水側伝熱管、３０（３０ａ〜３０ｃ） 冷媒側伝熱管、４１ 基盤、４２ 前パネル、４３ フィンガード、４４ 上部パネル、４５ サイドパネル、４６ サイドパネル、４７ 後上部パネル、４８ ファンガード、４９ 後パネル、５０ ベルマウス、５１ 機械室仕切板、６０ 冷媒循環回路、６１ 冷媒温度センサー、６２ 冷媒圧力センサー、７０ 水循環回路、７１ 入口側配管、７２（７２ａ，７２ｂ） 出口側配管、７２ｃ フランジ、７３ 開閉装置、８０Ａ，８０Ｂ 開閉装置、８１ 取り外し配管、８１ａ フランジ、８２ Ｏリング、８３ ストッパー、８４ 把持部、８５ 把持部、８６ 挿入口、８７ ストッパー、８８ 把持部、Ｋ 給湯装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、冷媒によって水を加熱する第１の熱交換器の冷媒側伝熱管、減圧装置、及び蒸発器として作用する第２の熱交換器が配管接続された冷媒循環回路を有する給湯装置であって、
前記第１の熱交換器の水側伝熱管の入口側又は出口側の一方に設けられ、開いた状態では外部と連通する第１の開閉装置と、
前記第１の開閉装置を開いた状態で前記圧縮機を駆動し、前記冷媒側伝熱管に前記冷媒を流通させ、前記水側伝熱管の内部に滞留した水を排出する排水運転を行う制御装置と、
を備えたことを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
前記第１の熱交換器の前記水側伝熱管の入口側又は出口側の他方には、開いた状態では外部と連通する第２の開閉装置が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記排水運転の際、１００℃以上の冷媒が前記冷媒側伝熱管に流入するように、前記圧縮機の回転数及び前記減圧装置の開度を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の給湯装置。
【請求項４】
前記第１の熱交換器は、入口側から出口側にかけて高さが変化していき、入口側と出口側の途中で水平部分が形成されるように、とぐろ状に前記水側伝熱管が配置されており、
前記第１の開閉装置及び前記第２の開閉装置のうちの高い側に設けられた開閉装置は、前記水側伝熱管の最も高くなる箇所以上の高さとなる位置に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の給湯装置。
【請求項５】
圧縮機、冷媒によって水を加熱する第１の熱交換器の冷媒側伝熱管、減圧装置、及び蒸発器として作用する第２の熱交換器が配管接続された冷媒循環回路と、
前記圧縮機の回転数及び前記減圧装置の開度を制御する制御装置と、
を有する給湯装置の排水方法であって、
前記第１の熱交換器の水側伝熱管の入口側又は出口側の一方に設けられた第１の開閉装置を開き、前記水側伝熱管と外部を連通させる第１の開口工程と、
前記第１の開口工程の後、前記圧縮機を駆動して前記冷媒側伝熱管に前記冷媒を流通させ、前記水側伝熱管の内部に滞留した水を排出する排水運転工程と、
を備えたことを特徴とする給湯装置の排水方法。
【請求項６】
前記第１の熱交換器の前記水側伝熱管の入口側又は出口側の他方には、開いた状態では外部と連通する第２の開閉装置が設けられ、
前記排水運転工程の前に、前記第２の開閉装置を開く第２の開口工程を備えたことを特徴とする請求項５に記載の給湯装置の排水方法。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記排水運転工程の際、１００℃以上の冷媒が前記冷媒側伝熱管に流入するように、前記圧縮機の回転数及び前記減圧装置の開度を制御することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の給湯装置の排水方法。
【請求項８】
前記第１の熱交換器は、入口側から出口側にかけて高さが変化していき、入口側と出口側の途中で水平部分が形成されるように、とぐろ状に前記水側伝熱管が配置されており、
前記第１の開閉装置及び前記第２の開閉装置のうちの高い側に設けられた開閉装置は、前記水側伝熱管の最も高くなる箇所以上の高さとなる位置に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の給湯装置の排水方法。
【請求項１】
圧縮機、冷媒によって水を加熱する第１の熱交換器の冷媒側伝熱管、減圧装置、及び蒸発器として作用する第２の熱交換器が配管接続された冷媒循環回路を有する給湯装置であって、
前記第１の熱交換器の水側伝熱管の入口側又は出口側の一方に設けられ、開いた状態では外部と連通する第１の開閉装置と、
前記第１の開閉装置を開いた状態で前記圧縮機を駆動し、前記冷媒側伝熱管に前記冷媒を流通させ、前記水側伝熱管の内部に滞留した水を排出する排水運転を行う制御装置と、
を備えたことを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
前記第１の熱交換器の前記水側伝熱管の入口側又は出口側の他方には、開いた状態では外部と連通する第２の開閉装置が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記排水運転の際、１００℃以上の冷媒が前記冷媒側伝熱管に流入するように、前記圧縮機の回転数及び前記減圧装置の開度を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の給湯装置。
【請求項４】
前記第１の熱交換器は、入口側から出口側にかけて高さが変化していき、入口側と出口側の途中で水平部分が形成されるように、とぐろ状に前記水側伝熱管が配置されており、
前記第１の開閉装置及び前記第２の開閉装置のうちの高い側に設けられた開閉装置は、前記水側伝熱管の最も高くなる箇所以上の高さとなる位置に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の給湯装置。
【請求項５】
圧縮機、冷媒によって水を加熱する第１の熱交換器の冷媒側伝熱管、減圧装置、及び蒸発器として作用する第２の熱交換器が配管接続された冷媒循環回路と、
前記圧縮機の回転数及び前記減圧装置の開度を制御する制御装置と、
を有する給湯装置の排水方法であって、
前記第１の熱交換器の水側伝熱管の入口側又は出口側の一方に設けられた第１の開閉装置を開き、前記水側伝熱管と外部を連通させる第１の開口工程と、
前記第１の開口工程の後、前記圧縮機を駆動して前記冷媒側伝熱管に前記冷媒を流通させ、前記水側伝熱管の内部に滞留した水を排出する排水運転工程と、
を備えたことを特徴とする給湯装置の排水方法。
【請求項６】
前記第１の熱交換器の前記水側伝熱管の入口側又は出口側の他方には、開いた状態では外部と連通する第２の開閉装置が設けられ、
前記排水運転工程の前に、前記第２の開閉装置を開く第２の開口工程を備えたことを特徴とする請求項５に記載の給湯装置の排水方法。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記排水運転工程の際、１００℃以上の冷媒が前記冷媒側伝熱管に流入するように、前記圧縮機の回転数及び前記減圧装置の開度を制御することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の給湯装置の排水方法。
【請求項８】
前記第１の熱交換器は、入口側から出口側にかけて高さが変化していき、入口側と出口側の途中で水平部分が形成されるように、とぐろ状に前記水側伝熱管が配置されており、
前記第１の開閉装置及び前記第２の開閉装置のうちの高い側に設けられた開閉装置は、前記水側伝熱管の最も高くなる箇所以上の高さとなる位置に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の給湯装置の排水方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１７４６３１（Ｐ２０１１−１７４６３１Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３７３２７（Ｐ２０１０−３７３２７）
【出願日】平成２２年２月２３日（２０１０．２．２３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２３日（２０１０．２．２３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
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