JP2002310532A

JP2002310532A - ヒートポンプ給湯機

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Publication number: JP2002310532A
Application number: JP2001110946A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ohama; 昌宏尾浜
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-04-10
Filing date: 2001-04-10
Publication date: 2002-10-23
Anticipated expiration: 2021-04-10
Also published as: JP3719155B2

Abstract

(57)【要約】【課題】貯湯槽の湯容量を有効に利用できるととも
に、運転効率の向上を図ったヒートポンプ給湯機を提供
する。【解決手段】冷媒対水熱交換器２の水側出口水温であ
る沸き上げ温度を一定にするように循環ポンプ６の流量
を制御する流量制御手段１０と、貯湯槽５全体の沸き上
がり直前を給水温度などから検出する沸き上げ完了直前
検出手段１２と、沸き上げ完了直前検出手段１２が前記
沸き上がり直前を検出したときに圧縮機１の回転数を小
さくするように制御する制御手段１１とを備え、沸き上
げ完了に近づき、圧縮機１の吐出圧力が上昇する場合、
圧縮機１の回転数を小さくするように制御するので、高
温の給水温度まで給湯加熱運転が可能となり、貯湯槽５
の湯容量を有効に利用でき、さらに、効率のよい給湯加
熱運転を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、貯湯式のヒートポ
ンプ給湯機に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、従来の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。従来のこの種のヒート
ポンプ給湯機としては特開昭６０−１６４１５７号公報
に開示されたようなものがある。図２０は、上記従来の
ヒートポンプ給湯機の構成を示すブロック図である。図
２０において、圧縮機１、冷媒対水熱交換器２、減圧装
置３、および蒸発器４を順次に接続した冷媒循環回路
と、貯湯槽５、循環ポンプ６、冷媒対水熱交換器２、お
よび補助加熱器７を順次に接続した給湯回路とからな
り、圧縮機１から吐出された高温高圧の過熱ガス冷媒は
冷媒対水熱交換器２に流入し、ここで循環ポンプ６から
送られてきた水を加熱する。そして、凝縮液化した冷媒
は減圧装置３で減圧されて蒸発器４に流入し、ここで大
気熱を吸熱して蒸発ガス化し、圧縮機１に戻る。

【０００３】一方、冷媒対水熱交換器２で加熱された湯
は貯湯槽５の上部に流入し、上から次第に貯湯されてい
く。そして、冷媒対水熱交換器２の入口水温が所定の設
定値に達すると給水温度検出手段８がそれを検知し、圧
縮機１によるヒートポンプ運転を停止し、補助加熱器７
の単独運転に切り換える。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来例の構成では、沸き上げ運転時間の経過とと
もに貯湯槽５内の湯と水が接する部分で湯水混合層が生
じ、その層は次第に拡大していく。図２１は貯湯槽５内
の湯の温度分布を示す特性図である。図２１において、
（ａ）は貯湯槽５の断面を模式的に示し、（ｂ）は湯の
温度分布を示す。Ｔ１は沸き上げ温度（高温湯）であ
り、Ｔ２は市水温度（低温湯）である。前述の湯水混合
層は、高温湯と低温湯の熱伝導および対流により発生す
るものであり、高温湯から低温湯へ伝熱され、その境界
部分で高温湯は温度低下し、逆に低温湯は温度上昇す
る。したがって、貯湯槽５の沸き上げ完了近くになる
と、冷媒対水熱交換器２に流入する給水温度は高くなる
ため、圧縮機１の吐出圧力が上昇し、モータの巻線温度
の上昇など圧縮機１の耐久性が問題となってくる。

【０００５】図２２は、給水温度に対する圧縮機１の吐
出圧力を示す特性図である。図２２において、Ｐは常用
上限圧力であり、圧縮機１の耐久性を保証するために
は、通常運転ではこの常用上限圧力Ｐ以下で運転する必
要がある。常用上限圧力Ｐのときの給水温度はＴ３とな
る。また、有効な湯温の下限をＴｕ（たとえば４５℃）
とし、前述のＴ３とＴｕとを図２１に示す。図２１
（ａ）において、湯温Ｔ３以下の領域は沸き上げ可能な
領域であり、Ｔｕ以上の領域は有効な湯として使用でき
る領域である。しかし、湯温Ｔ３とＴｕの間の領域（斜
線で示した部分）は有効な湯として利用できない領域で
ある。

【０００６】このように従来例の構成では、冷媒対水熱
交換器２に流れる水温が低い状態で運転を停止せざるを
えないので、貯湯槽５の下部が低温の水の状態で停止す
ることになり、貯湯槽５の湯容量を有効に利用できな
い。そのため、貯湯熱量は減少し、給湯負荷を満足する
ことができない。これを解決する方法の一つとして、貯
湯槽５の容量を大きくすることが考えられる。しかし、
この場合には、貯湯槽５の設置面積が大きくなり、設置
の自由度が制限され、かつ、コストが高くなると言う問
題がある。また、他の方法として、ヒートポンプ運転を
停止した後、補助加熱器７の単独運転で貯湯熱量を増加
する方法がある。しかし、この場合には、ヒータなどで
加熱するため、消費電力が大きくなり、効率が悪くなる
と言う問題がある。

【０００７】本発明は上記の課題を解決するもので、圧
縮機の異常温度上昇および異常圧力上昇がなく、低消費
電力量で貯湯槽の下部まで高温湯を貯湯でき、湯容量を
有効に利用可能なヒートポンプ給湯機を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、貯湯槽全体の沸き上がり直前を検出す
る沸き上げ完了直前検出手段と、前記沸き上がり直前を
検出したときに能力可変な圧縮機の回転数を小さくする
ように制御する制御手段とを備えたヒートポンプ給湯機
である。

【０００９】本発明により、沸き上げ完了に近づき、給
水温度の上昇に対応して圧縮機の吐出圧力が上昇した場
合に、圧縮機の加熱能力を落とすように制御して吐出圧
力を低く抑えるので、高温の給水温度まで給湯加熱運転
が可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】請求項１に係わる本発明は、能力
可変な圧縮機、冷媒対水熱交換器、減圧装置、および蒸
発器を順次に接続した冷媒循環回路と、貯湯槽、循環ポ
ンプ、および前記冷媒対水熱交換器を順次に接続した給
湯回路と、前記冷媒対水熱交換器の水側出口水温である
沸き上げ温度を一定にするように前記循環ポンプの流量
を制御する流量制御手段と、前記貯湯槽全体の沸き上が
り直前を検出する沸き上げ完了直前検出手段と、前記沸
き上げ完了直前検出手段が前記沸き上がり直前を検出し
たときに前記圧縮機の回転数を小さくするように制御す
る制御手段とを備えたヒートポンプ給湯機である。

【００１１】本発明において、沸き上げ完了直前検出手
段は、貯湯槽全体の沸き上がり直前を検出する手段であ
り、冷媒対水熱交換器への給水温度や、前記給水温度に
対応する吐出圧力などから検出することができる。制御
手段は、沸き上げ完了に近づき、給水温度の上昇に対応
して圧縮機の吐出圧力が上昇する場合、圧縮機の加熱能
力を落とすように制御して吐出圧力を低く抑える。これ
により高温の給水温度まで給湯加熱運転を可能とし、貯
湯槽の湯容量を有効に利用することができる。

【００１２】請求項２に係わる本発明は、外気温度を検
出する外気温度検出手段を備え、圧縮機の回転数の変更
量を前記外気温度に対応して決定する制御手段を備えた
請求項１に係わるヒートポンプ給湯機である。

【００１３】本発明において、制御手段は、外気温度に
応じた最適な加熱能力の変更を行うので、貯湯槽の湯容
量を有効に利用でき、かつ、効率のよい給湯加熱運転を
行うことができる。なお、上記変更量を外気温度に対応
してあらかじめ記憶手段に記憶しておくことで、変更量
を簡単に決定することができる。

【００１４】請求項３に係わる本発明は、沸き上げ完了
直前検出手段として冷媒対水熱交換器の水側入口水温で
ある給水温度を検出する給水温度検出手段を備え、前記
給水温度検出手段が所定の複数の給水温度を検出するご
とに圧縮機の回転数を小さくするように制御する制御手
段を備えた請求項１に係わるヒートポンプ給湯機であ
る。

【００１５】本発明において、制御手段は、給水温度に
応じた最適な加熱能力の変更を行うので、有効な湯とし
て利用できない無駄な領域がより少なくなるため、貯湯
槽の湯容量を有効に利用でき、かつ、効率のよい給湯加
熱運転を行うことができる。

【００１６】請求項４に係わる本発明は、圧縮機の回転
数を変更する変更量を給水温度が高いほど大きくして制
御する制御手段を備えた請求項３に係わるヒートポンプ
給湯機である。

【００１７】本発明において、制御手段は、吐出圧力の
上昇が大きい高給水温度時に圧縮機の回転数の変更量を
大きくして吐出圧力を大きく低下させて給水温度に応じ
た最適な加熱能力の変更を行うので、貯湯槽の湯容量を
有効に利用でき、かつ、効率のよい給湯加熱運転を行う
ことができる。

【００１８】請求項５に係わる本発明は、所定の時間間
隔ごとに圧縮機の回転数を変更する制御手段を備えた請
求項１に係わるヒートポンプ給湯機である。

【００１９】本発明において、制御手段は、沸き上げ完
了直前時に最適な加熱能力の変更を行うので、貯湯槽の
湯容量を有効に利用でき、かつ、効率のよい給湯加熱運
転を行うことができる。

【００２０】請求項６に係わる本発明は、圧縮機の回転
数を変更する時間間隔を沸き上げ完了に近づくほど小さ
くして制御する制御手段を備えた請求項５に係わるヒー
トポンプ給湯機である。

【００２１】本発明において、制御手段は、沸き上げ完
了に近づくほど吐出圧力の上昇が大きいときに圧縮機の
回転数の変更を多くして吐出圧力を大きく低下させ、最
適な加熱能力の変更を行うので、貯湯槽の湯容量を有効
に利用でき、かつ、効率のよい給湯加熱運転を行うこと
ができる。なお、時間間隔を給水温度に対応してあらか
じめ記憶手段に記憶しておくことにより、容易に決定す
ることができる。

【００２２】請求項７に係わる本発明は、沸き上げ完了
直前検出手段として、循環ポンプの流量が最大流量にな
ったときに最大流量になっている時間を計算する時間計
測手段を備えた請求項１に係わるヒートポンプ給湯機で
ある。

【００２３】本発明において、制御手段は、循環ポンプ
の能力が、所定の時間の間、最大になったことを検出し
て圧縮機の回転数の変更を行い、吐出圧力を低く抑え、
加熱運転を続けるので、高温の給水温度まで給湯加熱運
転が可能となり、貯湯槽の湯容量を有効に利用できる。

【００２４】請求項８に係わる本発明は、沸き上げ完了
直前検出手段として吐出圧力検出手段を備えた請求項１
に係わるヒートポンプ給湯機である。

【００２５】本発明において、貯湯槽の湯容量を有効に
利用でき、かつ、直接圧力で制御するので、圧縮機のよ
り確実な耐久性の向上を図ることができる。

【００２６】以下、本発明の実施例について説明する。

【００２７】

【実施例】（実施例１）以下、本発明のヒートポンプ給
湯機の実施例１について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施例の構成を示すブロック図である。な
お、従来例と同じ構成要素には同一符号を付与して詳細
な説明を省略する。

【００２８】図１において、冷媒対水熱交換器２の水側
出口に設けられた沸き上げ温度検出手段９からの信号に
より、流量制御手段１０は、循環ポンプ６の回転数を制
御して、冷媒対水熱交換器２の出口水温（沸き上げ温
度）がほぼ一定になるように沸き上げる。また、制御手
段１１は、沸き上げ完了の直前を検出する沸き上げ完了
直前検出手段１２からの信号により、圧縮機１を駆動す
る圧縮機駆動手段１３を制御する。圧縮機駆動手段１３
はインバータを備え、圧縮機１の能力を可変する。な
お、沸き上げ完了直前検出手段１２として、本実施例で
は冷媒対水熱交換器２の水側入口水温である給水温度を
検出する給水温度検出手段８を用いる。

【００２９】上記構成における動作と作用について説明
する。図２は、本実施例の動作を示す特性図である。図
２において、（ａ）は給湯運転の状態、（ｂ）は圧縮機
１の回転数、（ｃ）は吐出圧力、（ｄ）は給水温度を、
それぞれ運転時間に対応して示す。従来例で説明したよ
うに、貯湯槽５の沸き上げ完了近くになると、冷媒対水
熱交換器２に流入する給水温度は高くなる。すなわち、
冷媒対水熱交換器２に流入する水が前述した湯水混合層
の部分になると、（ｄ）に示したように、運転時間とと
もに給水温度が上昇する。そして、沸き上げ完了直前検
出手段１２である給水温度検出手段８が（沸き上げ温度
Ｔ１よりも低い温度である）沸き上げ完了直前検出温度
Ｔｈを検出すると、制御手段１１は、圧縮機駆動手段１
３に所定の回転数に対応する信号を送ることにより、圧
縮機１の回転数を小さくして加熱能力を落とす。このと
き、吐出圧力はＰ１からＰ２に減少する。

【００３０】その後、運転時間の経過とともに給水温度
がさらに上昇し、それに従って吐出圧力が上昇する。そ
して、給水温度検出手段８が常用上限圧力Ｐとなる給水
温度Ｔ３ａを検出すると圧縮機１を停止し、加熱運転を
終了する。なお、図２に示した太い点線は、圧縮機１の
回転数の制御を行わない従来例の場合を示す。運転限界
の給水温度がＴ３からＴ３ａへと高くなり、運転範囲が
大きくなることがわかる。

【００３１】図３は、貯湯槽５内の湯の温度分布を示す
特性図である。図３において、（ａ）は貯湯槽５の断面
を模式的に示し、（ｂ）はその内部の湯の温度分布を示
す。湯温Ｔ３ａ以下の領域は沸き上げ可能な領域であ
り、Ｔｕ以上の領域は有効な湯として使用できる領域で
ある。有効な湯として利用できない領域は、図２１で示
した従来例の場合には湯温Ｔ３とＴｕの間の領域であっ
たが、本実施例の場合は湯温Ｔ３ａとＴｕの間の領域
（斜線で示した部分）である。すなわち、湯温Ｔ３とＴ
３ａの間の領域（点斜線で示した部分）が、本実施例に
よって、有効になった湯の領域である。

【００３２】以上のように、本実施例によれば、能力可
変な圧縮機１、冷媒対水熱交換器２、減圧装置３、およ
び蒸発器４を順次に接続した冷媒循環回路と、貯湯槽
５、循環ポンプ６、および冷媒対水熱交換器２を順次に
接続した給湯回路と、貯湯槽５全体の沸き上がり直前を
検出する沸き上げ完了直前検出手段と、前記沸き上げ完
了直前検出手段が前記沸き上がり直前を検出したとき、
圧縮機１の回転数を小さくする制御手段１１とを備えた
ことにより、沸き上げ完了に近づき、圧縮機１の吐出圧
力が上昇する場合に、加熱能力を落とすように制御して
吐出圧力を低く抑え、高温の給水温度まで給湯加熱運転
が可能となり、貯湯槽の湯容量を有効に利用することが
できる。

【００３３】（実施例２）以下、本発明のヒートポンプ
給湯機の実施例２について図面を参照しながら説明す
る。図４は、本実施例の構成を示すブロック図である。
なお、実施例１と同じ構成要素には同一符号を付与して
詳細な説明を省略する。本実施例が実施例１と異なる点
は、外気温度を検出する外気温度検出手段１４と、外気
温度に対する圧縮機１の回転数の変更量を記憶している
第１の記憶手段１５とを備えたことである。

【００３４】上記構成における動作と作用について説明
する。図５は、本実施例における圧縮機１の回転数と吐
出圧力との関係を、外気温度をパラメータ（冬はたとえ
ば５℃、中間期はたとえば１８℃、夏はたとえば２９
℃）にして示す特性図である。図５に示したように、圧
縮機１の回転数が小さくなれば吐出圧力が減少する。そ
こで、吐出圧力をＰ１からＰ２に減少させるための圧縮
機１の回転数の変更量を求めれば、冬（たとえばえば５
℃）では△Ｓ１、中間期（たとえば１８℃）では△Ｓ
２、夏（たとえば２９℃）では△Ｓ３となる。

【００３５】図６は、本実施例の動作を示す特性図であ
る。図６において、（ａ）は沸き上げ完了直前検出温
度、（ｂ）は圧縮機１の回転数の変更量を、それぞれ外
気温度に対応して示す。外気温度に対する圧縮機１の回
転数の変更量の関係は、図５で求めた外気温度（冬は５
℃、中間期は１８℃、夏は２９℃）に対する変更量（冬
は△Ｓ１、中間期は△Ｓ２、夏は△Ｓ３）の関係であ
る。また、外気温度に対する沸き上げ完了直前検出温度
の関係は、各外気温度（冬はたとえば５℃、中間期はた
とえば１８℃、夏はたとえば２９℃）において吐出圧力
がＰ１になる給水温度（沸き上げ完了直前検出温度Ｔ
ｈ）を求めることによって決定できる。図６はこれらの
関係を示し、図６に示した関係を第１の記憶手段１５に
あらかじめ記憶しておく。

【００３６】制御手段１１は、定期的に、沸き上げ完了
直前検出手段１２である給水温度検出手段８から給水温
度を検出するとともに、外気温度検出手段１４から外気
温度を検出し、第１の記憶手段１５に記憶させてある外
気温度に対する圧縮機１の回転数の変更量と沸き上げ完
了直前検出温度Ｔｈとを求める。そして、給水温度検出
手段８から求めた給水温度が沸き上げ完了直前検出温度
Ｔｈより低ければ、圧縮機１の回転数は変更せず、逆
に、給水温度が沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈより高け
れば第１の記憶手段１５から求めた圧縮機１の回転数の
変更量だけ、圧縮機駆動手段１３に信号を送ることによ
り圧縮機１の回転数を変更する。圧縮機１の回転数を変
更すると吐出圧力はＰ１からＰ２に減少する。

【００３７】その後、実施例１で説明したように、運転
時間の経過とともに給水温度がさらに上昇し、それに従
って吐出圧力が上昇する。そして、給水温度検出手段８
が常用上限圧力Ｐとなる給水温度Ｔ３ａを検出すると、
圧縮機１を停止し、加熱運転を終了する。

【００３８】以上のように、本実施例によれば、圧縮機
１の回転数の変更量を外気温度検出手段１４が検出した
外気温度に対応して決定する制御手段１１を備えたこと
により、外気温度に応じた最適な加熱能力の変更を行う
ので、貯湯槽５の湯容量を有効に利用でき、かつ、効率
のよい給湯加熱運転を行うことができる。

【００３９】（実施例３）以下、本発明のヒートポンプ
給湯機の実施例３について図面を参照しながら説明す
る。図７は、本実施例の構成を示すブロック図である。
なお、実施例１と同じ構成要素には同一符号を付与して
詳細な説明を省略する。本実施例が実施例１と異なる点
は、給水温度記憶手段１６を備えたことである。

【００４０】上記構成における動作と作用について説明
する。図８は、本実施例の動作を示す特性図である。図
８において、（ａ）は給湯運転の状態、（ｂ）は圧縮機
１の回転数、（ｃ）は吐出圧力、（ｄ）は給水温度を、
それぞれ運転時間に対応して示す。図８に示したＴｈ
１、Ｔｈ２（Ｔｈ１＜Ｔｈ２）は、沸き上げ完了直前検
出温度であり、それぞれ第１の沸き上げ完了直前検出温
度、第２の沸き上げ完了直前検出温度とする。この第１
の沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ１と第２の沸き上げ完
了直前検出温度Ｔｈ２とを給水温度記憶手段１６にあら
かじめ記憶しておく。

【００４１】前述のように、貯湯槽５の沸き上げ完了近
くになると、冷媒対水熱交換器２に流入する給水温度は
高くなる。制御手段１１は、定期的に、沸き上げ完了直
前検出手段１２である給水温度検出手段８により給水温
度を検出し、さらに、給水温度記憶手段１６に記憶して
ある第１の沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ１を求める。
そして、給水温度検出手段８から求めた給水温度が第１
の沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ１より低ければ、圧縮
機１の回転数は変更せず、逆に、給水温度が第１の沸き
上げ完了直前検出温度Ｔｈ１より高ければ圧縮機１の回
転数を小さくする。圧縮機１の回転数を変更すると吐出
圧力は減少する。その後も、制御手段１１は、定期的
に、沸き上げ完了直前検出手段１２である給水温度検出
手段８から給水温度を検出し、さらに、給水温度記憶手
段１６に記憶させている第２の沸き上げ完了直前検出温
度Ｔｈ２を求める。

【００４２】そして、給水温度検出手段８により検出し
た給水温度が第２の沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ２よ
り低ければ、圧縮機１の回転数は変更せず、逆に、給水
温度が第２の沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ２より高け
れば、圧縮機駆動手段１３に信号を送ることにより、圧
縮機１の回転数を小さくする。圧縮機１の回転数を変更
したときは吐出圧力が減少する。その後、実施例１で説
明したように、運転時間の経過とともに給水温度がさら
に上昇し、それに従って吐出圧力が上昇する。そして、
給水温度検出手段８が常用上限圧力Ｐとなる給水温度Ｔ
３ａを検出すると、圧縮機１を停止し、加熱運転を終了
する。

【００４３】以上のように、本実施例によれば、あらか
じめ決められた複数の給水温度ごとに圧縮機１の回転数
の変更を行う制御手段１１を備えたことにより、給水温
度に応じた最適な加熱能力の変更を行うので、有効な湯
として利用できない無駄な領域がより少なくなり、貯湯
槽５の湯容量を有効に利用でき、かつ、効率のよい給湯
加熱運転を行うことができる。

【００４４】なお、本実施例では、沸き上げ完了直前検
出温度として２つの給水温度を設定したが、３つ以上の
給水温度を設定しても本実施例と同様の作用、効果を得
られることは言うまでもない。また、本実施例では圧縮
機１の回転数を給水温度に対応して段階的に変更した
が、給水温度に対応して連続的に変更してもよいことは
言うまでもない。

【００４５】（実施例４）以下、本発明のヒートポンプ
給湯機の実施例４について図面を参照しながら説明す
る。図９は、本実施例の構成を示すブロック図である。
なお、実施例３と同じ構成要素には同一符号を付与して
詳細な説明を省略する。本実施例が実施例３と異なる点
は、給水温度に対する圧縮機１の回転数の変更量を記憶
する第２の記憶手段１７を備えたことである。

【００４６】上記構成における動作と作用について説明
する。図１０は、本実施例の動作を示す特性図である。
図１０において、（ａ）は圧縮機１の回転数、（ｂ）は
吐出圧力を、それぞれ給水温度に対応して示す。なお、
点線は圧縮機１の回転数を一定とした場合の吐出圧力を
示す。図１０からわかるように、給水温度が高くなれば
なるほど急激に吐出圧力が高くなる。また、図１０に示
したＴｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３、Ｔｈ４、Ｔｈ５（Ｔｈ１
＜Ｔｈ２＜Ｔｈ３＜Ｔｈ４＜Ｔｈ５）は、沸き上げ完了
直前検出温度Ｔｈを示す給水温度であり、それぞれ第
１、第２、第３、第４、第５の沸き上げ完了直前検出温
度である。この第１ないし第５の沸き上げ完了直前検出
温度を給水温度記憶手段１６にあらかじめ記憶してお
く。

【００４７】沸き上げ完了直前検出手段１２である給水
温度検出手段８が検出した給水温度が、給水温度記憶手
段１６に記憶させてある沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ
（Ｔｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３、Ｔｈ４、Ｔｈ５）以上にな
れば、圧縮機１の回転数を小さくする（それぞれ△Ｓ
１、△Ｓ２、△Ｓ３、△Ｓ４、△Ｓ５）。このときの圧
縮機１の回転数の変更量を、図１０に示したように、沸
き上げ完了直前検出温度の高い方をより大きくする。す
なわち、沸き上げ完了直前検出温度がＴｈ１＜Ｔｈ２＜
Ｔｈ３＜Ｔｈ４＜Ｔｈ５のとき、圧縮機１の回転数の変
更量を△Ｓ１＜△Ｓ２＜△Ｓ３＜△Ｓ４＜△Ｓ５とす
る。これにより、図１０に実線で示したように、吐出圧
力の急激な上昇がなくなる。図１１は、給水温度と圧縮
機１の回転数の変更量との関係を示す特性図である。こ
の関係を第２の記憶手段１７にあらかじめ記憶してお
く。

【００４８】制御手段１１は、定期的に、沸き上げ完了
直前検出手段１２である給水温度検出手段８により給水
温度を検出する。そして、給水温度記憶手段１６に記憶
させてある沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ（Ｔｈ１、Ｔ
ｈ２、Ｔｈ３、Ｔｈ４、Ｔｈ５）を求める。そして、給
水温度検出手段８で検出した給水温度が沸き上げ完了直
前検出温度Ｔｈより低ければ、圧縮機１の回転数は変更
せず、逆に、給水温度が沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ
より高ければ、圧縮機駆動手段１３に信号を送ることに
よって、第２の記憶手段１７に記憶している給水温度に
対する圧縮機１の回転数の変更量（それぞれ△Ｓ１、△
Ｓ２、△Ｓ３、△Ｓ４、△Ｓ５）だけ圧縮機１の回転数
を小さくする。

【００４９】以上のように、本実施例によれば、給水温
度が高いほど圧縮機１の回転数の変更量を大きくした制
御手段１１を備えたことにより、吐出圧力の上昇が大き
くなる高給水温度時には圧縮機１の回転数の変更量を大
きくして吐出圧力を大きく低下させ、給水温度に応じた
最適な加熱能力の変更を行うので、貯湯槽５の湯容量を
有効に利用でき、かつ、効率のよい給湯加熱運転を行う
ことができる。

【００５０】なお、本実施例では、沸き上げ完了直前検
出温度Ｔｈとして５つの給水温度を設定したが、６つ以
上の給水温度を設定しても、本実施例と同様の作用、効
果を得られることは言うまでもない。

【００５１】（実施例５）以下、本発明のヒートポンプ
給湯機の実施例５について図面を参照しながら説明す
る。図１２は、本実施例の構成を示すブロック図であ
る。なお、実施例１と同じ構成要素には同一符号を付与
して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例１と異な
る点は、タイマ１８を備えたことである。

【００５２】上記構成における動作と作用について説明
する。図１３は、本実施例の動作を示す特性図である。
図１３において、（ａ）は吐出圧力、（ｂ）は圧縮機１
の回転数、（ｃ）は給水温度を、それぞれ運転時間に対
応して示す。前述のように、湯水混合層の部分になると
運転時間とともに給水温度が上昇する。図１３におい
て、点線は圧縮機１の回転数を一定とした場合を示し、
運転時間が経過して給水温度が高くなればなるほど急激
に吐出圧力が高くなる。そこで、給水温度が、沸き上げ
完了直前検出温度Ｔｈになれば、あらかじめ設定された
所定の時間間隔△Ｔごとに、圧縮機１の回転数を小さく
する。このようにすれば、図１３に示したように、圧縮
機１の回転数が一定の場合に比べて、吐出圧力を低くす
ることができる。

【００５３】すなわち、制御手段１１は、定期的に、沸
き上げ完了直前検出手段１２である給水温度検出手段８
により給水温度を検出する。そして、給水温度検出手段
８により検出した給水温度が沸き上げ完了直前検出温度
Ｔｈより高ければ、タイマ１８からの信号で所定の時間
間隔△Ｔごとに、圧縮機駆動手段１３に信号を送ること
により圧縮機１の回転数を小さくする。

【００５４】以上のように、本実施例によれば、あらか
じめ設定された時間間隔△Ｔごとに圧縮機１の回転数の
変更を行う制御手段１１を備えたことにより、沸き上げ
完了直前時に最適な加熱能力の変更を行うので、貯湯槽
５の湯容量を有効に利用でき、かつ、効率のよい給湯加
熱運転を行うことができる。

【００５５】（実施例６）以下、本発明のヒートポンプ
給湯機の実施例６について図面を参照しながら説明す
る。図１４は、本実施例の構成を示すブロック図であ
る。なお、実施例５と同じ構成要素には同一符号を付与
して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例５と異な
る点は、時間間隔記憶手段１９を備えたことである。

【００５６】上記構成における動作と作用について説明
する。図１５は、本実施例の動作を示す特性図である。
図１５において、（ａ）は吐出圧力、（ｂ）は圧縮機１
の回転数、（ｃ）は給水温度を、それぞれ運転時間に対
応して示す。前述のように、湯水混合層の部分になると
運転時間とともに給水温度が上昇する。同図において、
点線は圧縮機１の回転数を一定とした場合を示し、運転
時間が経過して給水温度が高くなればなるほど急激に吐
出圧力が高くなる。そこで、給水温度が、第１の沸き上
げ完了直前検出温度Ｔｈ１になれば、あらかじめ設定さ
れた所定の第１の時間間隔△Ｔ１ごとに圧縮機１の回転
数を小さくする。そして、給水温度が上昇し、給水温度
が第２の沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ２になれば、前
記第１の時間間隔△Ｔ１より小さい所定の第２の時間間
隔△Ｔ２（△Ｔ２＜△Ｔ１）ごとに、圧縮機１の回転数
を小さくする。このように、吐出圧力が急激に上昇する
高給水温度時に、圧縮機１の回転数を変更する時間間隔
を短くすれば、（ａ）に示したように、圧縮機１の回転
数が一定の場合に比べて吐出圧力を低くすることがで
き、とくに、急激な吐出圧力の上昇をなくすことができ
るため、給湯加熱運転の範囲を広げることができる。な
お、第１の時間間隔△Ｔ１と第２の時間間隔△Ｔ２とを
時間間隔記憶手段１９に記憶させておく。

【００５７】すなわち、制御手段１１は、定期的に、沸
き上げ完了直前検出手段１２である給水温度検出手段８
により給水温度を検出する。そして、給水温度検出手段
８により検出した給水温度が第１の沸き上げ完了直前検
出温度Ｔｈ１より高ければ、時間間隔記憶手段１９から
第１の時間間隔△Ｔ１を読み出す。そして、タイマ１８
からの信号で第１の時間間隔△Ｔ１ごとに圧縮機駆動手
段１３に信号を送って圧縮機１の回転数を小さくする。
さらに、給水温度が上昇し、給水温度検出手段８により
検出した給水温度が第２の沸き上げ完了直前検出温度Ｔ
ｈ２より高ければ、時間間隔記憶手段１９から第２の時
間間隔△Ｔ２を読み出す。そして、タイマ１８からの信
号で第２の時間間隔△Ｔ２ごとに圧縮機駆動手段１３に
信号を送って圧縮機１の回転数を小さくする。

【００５８】以上のように、本実施例によれば、圧縮機
１の回転数の変更を行う時間間隔を沸き上げ完了に近づ
くほど小さくした制御手段１１を備えたことにより、沸
き上げ完了に近づくほど吐出圧力の上昇が大きいときに
圧縮機１の回転数の変更を多くして吐出圧力を大きく低
下させ、最適な加熱能力の変更を行うので、貯湯槽５の
湯容量を有効に利用でき、かつ、効率のよい給湯加熱運
転を行うことができる。

【００５９】なお、本実施例では、圧縮機１の回転数の
変更を行う時間間隔として２つの時間間隔（△Ｔ１、△
Ｔ２）を設定したが、３つ以上の時間間隔を設定しても
本実施例と同様の作用、効果を得られることは言うまで
もない。

【００６０】（実施例７）以下、本発明のヒートポンプ
給湯機の実施例７について図面を参照しながら説明す
る。図１６は、本実施例の構成を示すブロック図であ
る。なお、実施例１と同じ構成要素には同一符号を付与
して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例１と異な
る点は、沸き上げ完了直前検出手段１２として、循環ポ
ンプ６の流量が最大流量になっている時間を計測する時
間計測手段２０を備えたことである。

【００６１】上記構成における動作と作用について説明
する。図１７は、本実施例の動作を示す特性図である。
図１７において、（ａ）は圧縮機１の回転数、（ｂ）は
吐出圧力、（ｃ）は流量、（ｄ）は循環ポンプ６の回転
数、（ｅ）は給水温度を、それぞれ運転時間に対応して
示す。前述のように、流量制御手段１０は、冷媒対水熱
交換器２の水側出口に設けられた沸き上げ温度検出手段
９により検出した出口水温である沸き上げ温度により循
環ポンプ６の回転数を制御して、冷媒対水熱交換器２の
沸き上げ温度をほぼ一定になるように沸き上げる。い
ま、湯水混合層の部分になると運転時間とともに給水温
度が上昇するので、冷媒対水熱交換器２の水側流量が大
きくなるように循環ポンプ６の回転数を増加させてい
く。

【００６２】ところが、循環ポンプ６の回転数が最大回
転数に達してもなお給水温度が上昇する場合がある。こ
の場合には、冷媒対水熱交換器２の出口水温である沸き
上げ温度が上昇し、かつ、吐出圧力も急激に上昇する。
そこで、循環ポンプ６の回転数が所定の運転時間継続し
て最大回転数、すなわち流量が所定の運転時間継続して
最大流量になれば、圧縮機１の回転数を小さくするよう
に制御すれば、図１７に示したように、吐出圧力が低下
し、給湯加熱運転を続けることが可能となる。

【００６３】すなわち、制御手段１１は、定期的に、沸
き上げ完了直前検出手段１２である時間計測手段２０か
ら循環ポンプ６の流量が最大流量になっている時間を検
出する。そして、この検出した時間が所定の運転時間よ
り長ければ、時間計測手段２０からの信号で、圧縮機駆
動手段１３に所定の回転数に対応する信号を送ることに
より、圧縮機１の回転数を小さくする。

【００６４】以上のように、本実施例によれば、沸き上
げ完了直前検出手段１２として、循環ポンプ６の流量が
最大流量になったときに、最大流量になっている時間を
計算する時間計測手段２０を備えたことにより、循環ポ
ンプ６の能力が、所定の時間の間、最大になったことを
検出して圧縮機１の回転数の変更を行い、吐出圧力を低
く抑え、加熱運転を続けるので、高温の給水温度まで給
湯加熱運転が可能となり、貯湯槽の湯容量を有効に利用
することができる。

【００６５】（実施例８）以下、本発明のヒートポンプ
給湯機の実施例８について図面を参照しながら説明す
る。図１８は、本実施例の構成を示すブロック図であ
る。なお、実施例１と同じ構成要素には同一符号を付与
して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例１と異な
る点は、沸き上げ完了直前検出手段１２として、吐出圧
力を検出する吐出圧力検出手段２１を備えたことであ
る。

【００６６】上記構成における動作と作用について説明
する。図１９は、本実施例の動作を示す特性図である。
図１９において、（ａ）は圧縮機１の回転数、（ｂ）は
吐出圧力、（ｃ）は給水温度を、それぞれ運転時間に対
応して示す。前述のように、湯水混合層の部分になると
運転時間とともに給水温度が上昇し、これに伴って、吐
出圧力も高くなる。そこで、吐出圧力が基準圧力Ｐｓに
なれば、圧縮機１の回転数を小さくする。その結果、吐
出圧力を低下させることができる。

【００６７】すなわち、制御手段１１は、定期的に、沸
き上げ完了直前検出手段１２である吐出圧力検出手段２
１から吐出圧力を検出する。そして、吐出圧力検出手段
２１から求めた吐出圧力があらかじめ設定された基準圧
力Ｐｓより高ければ、吐出圧力検出手段２１からの信号
により、圧縮機駆動手段１３に所定の回転数に対応する
信号を送ることによって、圧縮機１の回転数を小さくす
る。そして、この動作を繰り返す。

【００６８】以上のように、本実施例によれば、沸き上
げ完了直前検出手段１２として吐出圧力検出手段２１を
用い、所定の基準圧力になれば圧縮機１の回転数を小さ
くするように制御する制御手段１１を備えたことによ
り、貯湯槽５の湯容量を有効に利用でき、かつ、直接に
吐出圧力で制御するので、圧縮機１のより確実な耐久性
の向上を図ることができる。

【００６９】

【発明の効果】以上のように、請求項１ないし請求項８
に係わる本発明によれば、沸き上げ完了に近づき、給水
温度の上昇に対応して圧縮機の吐出圧力が上昇する場
合、能力可変な圧縮機の回転数を小さくするように制御
して吐出圧力を低く抑え、高温の給水温度まで給湯加熱
運転が可能となるので、有効な湯として利用できない無
駄な領域がより少なくなり、貯湯槽の湯容量を有効に利
用できる。その結果、従来と同じ大きさの貯湯槽でより
大きな給湯負荷を満足し、逆に、従来と同じ大きさの給
湯負荷を満足するためには従来より小形の貯湯槽でよい
ので、設置の自由度が大きく、コスト低減にもなる。さ
らに、効率のよい給湯加熱運転を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のヒートポンプ給湯機の構成を示すブロ
ック図

【図２】同実施例の動作を示す特性図

【図３】同実施例における貯湯槽の内部の温度分布を示
す特性図

【図４】本発明のヒートポンプ給湯機の実施例２の構成
を示すブロック図

【図５】同実施例の動作を示す特性図

【図６】同実施例における外気温度に対する沸き上げ完
了直前検出温度と圧縮機の回転数の変更量とを示す特性
図

【図７】本発明のヒートポンプ給湯機の実施例３の構成
を示すブロック図

【図８】同実施例の動作を示す特性図

【図９】本発明のヒートポンプ給湯機の実施例４の構成
示すブロック図

【図１０】同実施例の動作を示す特性図

【図１１】同実施例における給水温度に対する圧縮機の
回転数の変更量を示す特性図

【図１２】本発明のヒートポンプ給湯機の実施例５の構
成を示すブロック図

【図１３】同実施例の動作を示す特性図

【図１４】本発明のヒートポンプ給湯機の実施例６の構
成を示すブロック図

【図１５】同実施例の動作を示す特性図

【図１６】本発明のヒートポンプ給湯機の実施例７の構
成を示すブロック図

【図１７】同実施例の動作を示す特性図

【図１８】本発明のヒートポンプ給湯機の実施例８の構
成を示すブロック図

【図１９】同実施例の動作を示す特性図

【図２０】従来例のヒートポンプ給湯機の構成を示すブ
ロック図

【図２１】同従来例における貯湯槽の内部の温度分布を
示す特性図

【図２２】同従来例における給水温度に対する吐出圧力
を示す特性図

【符号の説明】

１圧縮機２冷媒対水熱交換器３減圧装置４蒸発器５貯湯槽６循環ポンプ７補助加熱器８給水温度検出手段９沸き上げ温度検出手段１０流量制御手段１１制御手段１２沸き上げ完了直前検出手段１３圧縮機駆動手段１４外気温度検出手段１５第１の記憶手段１６給水温度記憶手段１７第２の記憶手段１８タイマ１９時間間隔記憶手段２０時間計測手段２１吐出圧力検出手段Ｐ常用上限圧力Ｐｓ基準圧力Ｔｈ沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ１第１の沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ２第２の沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ３第３の沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ４第４の沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ５第５の沸き上げ完了直前検出温度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】能力可変な圧縮機、冷媒対水熱交換器、
減圧装置、および蒸発器を順次に接続した冷媒循環回路
と、貯湯槽、循環ポンプ、および前記冷媒対水熱交換器
を順次に接続した給湯回路と、前記冷媒対水熱交換器の
水側出口水温である沸き上げ温度を一定にするように前
記循環ポンプの流量を制御する流量制御手段と、前記貯
湯槽全体の沸き上がり直前を検出する沸き上げ完了直前
検出手段と、前記沸き上げ完了直前検出手段が前記沸き
上がり直前を検出したときに前記圧縮機の回転数を小さ
くするように制御する制御手段とを備えたヒートポンプ
給湯機。
【請求項２】外気温度を検出する外気温度検出手段を
備え、圧縮機の回転数の変更量を前記外気温度に対応し
て決定する制御手段を備えた請求項１記載のヒートポン
プ給湯機。
【請求項３】沸き上げ完了直前検出手段として冷媒対
水熱交換器の水側入口水温である給水温度を検出する給
水温度検出手段を備え、前記給水温度検出手段が所定の
複数の給水温度を検出するごとに圧縮機の回転数を小さ
くするように制御する制御手段を備えた請求項１記載の
ヒートポンプ給湯機。
【請求項４】圧縮機の回転数を変更する変更量を給水
温度が高いほど大きくして制御する制御手段を備えた請
求項３記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項５】所定の時間間隔ごとに圧縮機の回転数を
変更する制御手段を備えた請求項１記載のヒートポンプ
給湯機。
【請求項６】圧縮機の回転数を変更する時間間隔を沸
き上げ完了に近づくほど小さくして制御する制御手段を
備えた請求項５記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項７】沸き上げ完了直前検出手段として、循環
ポンプの流量が最大流量になったときに最大流量になっ
ている時間を計算する時間計測手段を備えた請求項１記
載のヒートポンプ給湯機。
【請求項８】沸き上げ完了直前検出手段として吐出圧
力検出手段を備えた請求項１記載のヒートポンプ給湯
機。