JP2002340403A - ヒートポンプ給湯機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 運転効率の向上と貯湯槽の湯容量の有効利用
をはかったヒートポンプ給湯機を提供する。 【解決手段】 貯湯槽５全体が沸き上がる直前を検出す
る沸き上げ完了直前検出手段１３と、貯湯槽５全体が沸
き上がる直前を検出したことを解除する沸き上げ完了直
前解除手段１４と、沸き上げ完了直前検出手段１３から
の信号で能力可変の圧縮機１の回転数を小さくし、その
後、沸き上げ完了直前解除手段１４からの信号で圧縮機
１の回転数を大きくする制御手段１２とを設け、沸き上
げ完了に近づき、吐出圧力が上昇する場合に、加熱能力
が小さくな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るため、貯湯槽５の湯容量を有
効に利用できる。その後、出湯等で給水温度が低くなっ
た場合には、加熱能力が大きくなるように制御するの
で、効率の良い給湯加熱運転が可能となる。

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
プ給湯機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のヒートポンプ給湯機は特
開昭６０−１６４１５７号公報に示すようなものがあ
る。図１３は従来のヒートポンプ給湯機の構成図であ
る。図１３において、圧縮機１、冷媒対水熱交換器２、
減圧装置３、蒸発器４からなる冷媒循環回路と、貯湯槽
５、循環ポンプ６、前記冷媒対水熱交換器２、補助加熱
器７を接続した給湯回路ならなり、前記圧縮機１より吐
出された高温高圧の過熱ガス冷媒は前記冷媒対水熱交換
器２に流入し、ここで前記循環ポンプ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前記減圧
装置３で減圧され、前記蒸発器４に流入し、ここで大気
熱を吸熱して蒸発ガス化し、前記圧縮機１に戻る。一
方、前記冷媒対水熱交換器２で加熱された湯は前記貯湯
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、前記冷媒対水熱交換器２の入口水温が設定値に達
すると給水温度検出手段８が検知し、前記圧縮機１によ
るヒートポンプ運転を停止して、前記補助加熱器７の単
独運転に切り換えるものである。

【０００３】

【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内の湯と水の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１４は貯湯槽５内
の湯の温度分布を示す。同図中において、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。従って、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の吐出圧力は上昇して、モー
タの巻線温度の上昇など圧縮機１の耐久性が課題となっ
てくる。

【０００４】図１５は横軸に冷媒対水熱交換器２に流入
する給水温度をとり、縦軸にその時の圧縮機１の吐出圧
力をとって、給水温度に対する圧縮機１の吐出圧力の関
係を示したグラフである。同図中の圧力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
運転ではこの圧力以下で運転する必要がある。圧力Ｐの
時の給水温度は同図中よりＴ３となる。また、有効な湯
温の下限をＴｕ（例えば４５℃）とし、このＴ３とＴｕ
を図１４に示す。同図の左側に示す貯湯槽５の断面図に
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（斜線の部
分）は有効な湯として利用できない領域である。

【０００５】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いう課
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
という課題がある。

【０００６】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、圧縮機の異常温度上昇ならびに異常圧力上昇もな
く、低消費電力量で貯湯槽の下部まで高温湯を貯湯し、
湯容量を有効に利用可能としたヒートポンプ給湯機の提
供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前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、貯湯槽全体
が沸き上がる直前を検出する沸き上げ完了直前検出手段
と、前記貯湯槽全体が沸き上がる直前を検出したことを
解除する沸き上げ完了直前解除手段と、前記沸き上げ完
了直前検出手段からの信号が所定の第一の信号になった
時に能力可変の圧縮機の回転数を小さくし、その後、前
記沸き上げ完了直前解除手段からの信号が所定の第二の
信号になった時に前記圧縮機の回転数を大きくするよう
に制御する制御手段とを設けたものである。だから、沸
き上げ完了に近づき、圧縮機の吐出圧力が上昇する場合
に圧縮機の回転数を小さくするように制御し、吐出圧力
を低く押さえるので、高温の給水温度まで給湯加熱運転
が可能となり、さらに、その後、出湯等で給水温度が低
くなった場合には、圧縮機の回転数を大きくするように
制御するので、効率の良い給湯加熱運転が可能となるも
のである。

【０００８】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、能力可
変な圧縮機、冷媒対水熱交換器、減圧装置、蒸発器を順
次接続した冷媒循環回路と、貯湯槽、循環ポンプ、前記
冷媒対水熱交換器を順次接続した給湯回路と、貯湯槽全
体が沸き上がる直前を検出する沸き上げ完了直前検出手
段と、前記貯湯槽全体が沸き上がる直前を検出したこと
を解除する沸き上げ完了直前解除手段と、前記沸き上げ
完了直前検出手段からの信号が所定の第一の信号になっ
た時に前記圧縮機の回転数を小さくし、その後、前記沸
き上げ完了直前解除手段からの信号が所定の第二の信号
になった時に前記圧縮機の回転数を大きくするように制
御する制御手段とを備えたことにより、沸き上げ完了に
近づき、圧縮機の吐出圧力が上昇する場合に、加熱能力
を落とし、吐出圧力を低く押さえ、高温の給水温度まで
給湯加熱運転が可能となり、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
有効に利用できるものであり、さらに、その後、出湯等
で給水温度が低くなった場合には、加熱能力を大きくす
るように制御するので、効率の良い給湯加熱運転が可能
となるものである。

【０００９】請求項２に記載の発明は、沸き上げ完了直
前検出手段および沸き上げ完了直前解除手段として吐出
圧力検出手段を備えたことにより、直接吐出圧力を制御
して吐出圧力に応じた最適な圧縮機の回転数の変更を行
うので、圧縮機のより確実な耐久性の向上となり、ま
た、効率の良い給湯加熱運転ができるものである。

【００１０】請求項３に記載の発明は、完了直前解除手
段として貯湯槽から出湯したことを検出する出湯検出手
段と出湯時間を計測するタイマーとを備え、沸き上げ完
了直前検出手段からの信号で圧縮機の回転数を小さくす
るように制御した後、前記出湯検出手段が所定の出湯時
間を検出した場合に、前記圧縮機の回転数を大きくする
ように制御する制御手段を備えたことにより、沸き上げ
完了直前検出時には加熱能力を落とすように制御するの
で、貯湯槽の湯容量を有効に利用でき、かつ、効率の良
い給湯加熱運転ができるものであり、その後、出湯した
ことを検出して沸き上げ完了直前の検知を解除した時に
は給水温度が下がるため加熱能力を大きくするように制
御するので、効率の良い給湯加熱運転が可能となるもの
である。

【００１１】請求項４に記載の発明は、出湯検出手段と
して、貯湯槽から出湯される湯温を検出する出湯温度検
出手段を備えたことにより、出湯温度検出手段が出湯温
度を検出して出湯を検知した時には、給水温度が下がる
ため圧縮機の回転数を大きくするように制御するので、
効率の良い給湯加熱運転が可能となるものである。

【００１２】請求項５に記載の発明は、沸き上げ完了直
前検出手段および沸き上げ完了直前解除手段として貯湯
槽の下部温度を検出する貯湯槽温度検出手段を備えたこ
とにより、直接貯湯槽温度の検出を行い、この貯湯槽温
度に応じた最適な圧縮機の回転数の変更を行うので、圧
縮機のより確実な耐久性の向上となり、また、効率の良
い給湯加熱運転ができるものである。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００１４】（実施例１）図１は本発明の実施例１のヒ
ートポンプ給湯機の構成図、図２は同ヒートポンプ給湯
機の沸き上げ完了直前解除がない場合の運転時間に対す
る沸き上げ完了直前検出手段の検出状態と給湯運転の状
態と圧縮機の回転数と吐出圧力と給水温度とを示すグラ
フ、図３は同ヒートポンプ給湯機の貯湯槽の温度分布を
示す説明図、図４は同ヒートポンプ給湯機の沸き上げ完
了直前解除がある場合の運転時間に対する沸き上げ完了
直前検出手段の検出状態と給湯運転の状態と圧縮機の回
転数と吐出圧力と給水温度とを示す説明図である。な
お、従来例で説明した図１３と同じ構成部材には同一符
号を用い説明を省略する。

【００１５】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からの信号で
流量制御手段１０は流量調整弁１１の開度を制御して、
冷媒対水熱交換器２の出口水温（沸き上げ温度）をほぼ
一定になるように沸き上げる。また、制御手段１２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１３からの信号、または、沸き上げ完了の直前を検出
したことを解除する沸き上げ完了直前解除手段１４から
の信号で、圧縮機１を駆動制御する圧縮機駆動手段１５
を制御するものであり、この圧縮機駆動手段１５はイン
バータを有し、圧縮機１の能力を可変するものである。
さらに、状態記憶手段１６は、沸き上げ完了直前検出手
段１３が沸き上げ完了の直前を検出したか否かを記憶す
るものであり、１７は給水管である。なお、沸き上げ完
了直前検出手段１３および沸き上げ完了直前解除手段１
４として、ここでは、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。また、前記流量調整弁１１としてはステッピングモ
ータで駆動する電動バルブ（図示せず）などがある。

【００１６】次に動作、作用について説明する。まず、
沸き上げ完了直前解除がない場合について説明する。図
２は横軸に運転時間をとり、縦軸に沸き上げ完了直前検
出手段１３の検出状態と給湯運転の状態と圧縮機１の回
転数と吐出圧力と給水温度とをとって、運転時間に対す
る沸き上げ完了直前検出手段１３の検出状態と給湯運転
の状態と圧縮機１の回転数と吐出圧力と給水温度との関
係を示したものである。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。つまり、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、同図に示すように、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１３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１２は、圧縮機１を駆動する圧縮機駆動手
段１５を制御することによって圧縮機１の回転数を小さ
くするとともに、制御手段１２からの信号で、状態記憶
手段１６は、沸き上げ完了直前検出手段１３が沸き上げ
完了の直前を検出したことを記憶する。この時、吐出圧
力はＰ１からＰ２に減少する。その後、運転時間の経過
とともに給水温度が更に上昇し、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になる給水温度Ｔ３ａを検出すると、圧縮機１を
停止し、給湯加熱運転を終了する。なお、同図中の太い
点線は、圧縮機１の回転数の制御を行わない従来例の場
合である。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。

【００１７】図３は貯湯槽５内の湯の温度分布を示す。
同図の左側に示す貯湯槽５の断面図において、湯温Ｔ３
ａ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１４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（斜線の部分）であ
る。つまり、湯温Ｔ３とＴ３ａの間の領域（点線による
斜線の部分）が、本実施例によって、有効になった湯の
領域である。

【００１８】次に、沸き上げ完了直前解除がある場合に
ついて説明する。図４は、図２と同様に、横軸に運転時
間をとり、縦軸に沸き上げ完了直前検出手段１３の検出
状態と給湯運転の状態と圧縮機１の回転数と吐出圧力と
給水温度とをとって、運転時間に対する沸き上げ完了直
前検出手段１３の検出状態と給湯運転の状態と圧縮機１
の回転数と吐出圧力と給水温度との関係を示したグラフ
である。前述の場合と同様、沸き上げ完了直前検出手段
１３である給水温度検出手段８が沸き上げ完了直前検出
温度Ｔｈを検出すると、制御手段１２は、圧縮機１を駆
動する圧縮機駆動手段１５を制御することによって圧縮
機１の回転数を小さくするとともに、制御手段１２から
の信号で、状態記憶手段１６は、沸き上げ完了直前検出
手段１３が沸き上げ完了の直前を検出したことを記憶す
る。この時、吐出圧力はＰ１からＰ２に減少する。そし
て、運転時間の経過とともに給水温度が更に上昇し、そ
れに従って吐出圧力が上昇する。その後、運転時間ｔに
おいて、貯湯槽５から出湯されるとともに冷たい水が給
水管１７から貯湯槽５に流入すると、給水温度検出手段
８が検出する給水温度も低下する。そして、ついに給水
温度が沸き上げ完了直前解除温度Ｔｒになると、制御手
段１２は状態記憶手段１６の内容を検出する。そして、
状態記憶手段１６の内容が、沸き上げ完了の直前を検出
したことを記憶しておれば、圧縮機１を駆動する圧縮機
駆動手段１５を制御することによって圧縮機１の回転数
を大きくするとともに、状態記憶手段１６は、沸き上げ
完了直前検出手段１３が沸き上げ完了の直前を検出した
記憶を解除する（もし、状態記憶手段１６の内容が、沸
き上げ完了の直前を検出したことを記憶していなけれ
ば、圧縮機１の回転数の制御は行わない）。その後、運
転時間の経過とともに給水温度が更に上昇し、沸き上げ
完了直前検出手段１３である給水温度検出手段８が、再
度、沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈを検出すると、制御
手段１２は、再び、圧縮機１を駆動する圧縮機駆動手段
１５を制御することによって圧縮機１の回転数を小さく
するとともに、制御手段１２からの信号で、状態記憶手
段１６は、沸き上げ完了直前検出手段１３が沸き上げ完
了の直前を検出したことを記憶する。その後、運転時間
の経過とともに給水温度が更に上昇し、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、給
水温度Ｔ３ａを検出すると、圧縮機１を停止し、給湯加
熱運転を終了する。

【００１９】以上のように、本実施例においては、貯湯
槽５全体が沸き上がる直前を検出する沸き上げ完了直前
検出手段１３と、貯湯槽５全体が沸き上がる直前を検出
したことを解除する沸き上げ完了直前解除手段１４と、
沸き上げ完了直前検出手段１３からの信号が所定の第一
の信号になった時に能力可変な圧縮機１の回転数を小さ
くし、その後、沸き上げ完了直前解除手段１４からの信
号が所定の第二の信号になった時に圧縮機１の回転数を
大きくするように制御する制御手段１２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、加熱能力が落ちるように制御し、吐出
圧力を低く押さえ、高温の給水温度まで給湯加熱運転が
可能となり、貯湯槽５の湯容量を有効に利用できるもの
である。その後、出湯等で給水温度が低くなった場合に
は、加熱能力が大きくなるように制御するので、効率の
良い給湯加熱運転が可能となるものである。

【００２０】なお、本実施例において、循環ポンプ６を
冷媒対水熱交換器２の水側入口と貯湯槽５との間に設
け、流量調整弁１１を循環ポンプ６と冷媒対水熱交換器
２の水側入口との間に設けたが、流量調整弁１１の位置
としては、循環ポンプ６の入口と貯湯槽５との間に設け
ても、冷媒対水熱交換器２の水側出口と貯湯槽５との間
に設けも、図１の実施例と同様の作用、効果が得られ
る。

【００２１】また、冷凍サイクルとしては、図１３の従
来例で説明したように、冷媒対水熱交換器２を凝縮器と
して使用する吐出圧力が臨界点より低い通常のヒートポ
ンプサイクルであってもよいし、冷媒対水熱交換器２を
ガスクーラとして使用する吐出圧力が臨界点より高い超
臨界ヒートポンプサイクルであってもよい。

【００２２】（実施例２）図５は本発明の実施例２のヒ
ートポンプ給湯機の構成図、図６は同ヒートポンプ給湯
機の運転時間に対する沸き上げ完了直前検出手段の検出
状態と給湯運転の状態と圧縮機の回転数と吐出圧力とを
示すグラフである。

【００２３】本実施例において、実施例１と異なる点
は、沸き上げ完了直前検出手段１３および沸き上げ完了
直前解除手段１４として、圧縮機１の吐出圧力を検出す
る吐出圧力検出手段１８を設けた構成としていることで
ある。なお、実施例１と同符号の部分は同一構成を有
し、説明は省略する。

【００２４】次に動作、作用について説明する。図６
は、横軸に運転時間をとり、縦軸に沸き上げ完了直前検
出手段１３の検出状態と給湯運転の状態と圧縮機の回転
数と吐出圧力とをとって、運転時間に対する沸き上げ完
了直前検出手段１３の検出状態と給湯運転の状態と圧縮
機の回転数と吐出圧力との関係を示したものである。実
施例１で説明したように、冷媒対水熱交換器２に流入す
る水が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、それに従って、同図に示すように、吐
出圧力も上昇する。そして、沸き上げ完了直前検出手段
１３である吐出圧力検出手段１８が沸き上げ完了直前検
出圧力Ｐｈを検出すると、制御手段１２は、圧縮機１を
駆動する圧縮機駆動手段１５を制御することによって圧
縮機１の回転数を小さくするとともに、制御手段１２か
らの信号で、状態記憶手段１６は、沸き上げ完了直前検
出手段１３が沸き上げ完了の直前を検出したことを記憶
する。この時、吐出圧力は減少する。そして、運転時間
の経過とともに給水温度が更に上昇し、それに従って吐
出圧力が上昇する。その後、運転時間ｔにおいて、貯湯
槽５から出湯されるとともに冷たい水が給水管１７から
貯湯槽５に流入すると、吐出圧力検出手段１８が検出す
る吐出圧力も低下する。そして、ついに吐出圧力が沸き
上げ完了直前解除圧力Ｐｒになると、制御手段１２は状
態記憶手段１６の内容を検出する。そして、状態記憶手
段１６の内容が、沸き上げ完了の直前を検出したことを
記憶しておれば、圧縮機１を駆動する圧縮機駆動手段１
５を制御することによって圧縮機１の回転数を大きくす
るとともに、状態記憶手段１６は、沸き上げ完了直前検
出手段１３が沸き上げ完了の直前を検出した記憶を解除
する（もし、状態記憶手段１６の内容が、沸き上げ完了
の直前を検出したことを記憶していなければ、圧縮機１
の回転数の制御は行わない）。その後、運転時間の経過
とともに給水温度が更に上昇することによって吐出圧力
も上昇する。そして、沸き上げ完了直前検出手段１３で
ある吐出圧力検出手段１８が、再度、沸き上げ完了直前
検出圧力Ｐｈを検出すると、制御手段１２は、再び、圧
縮機１を駆動する圧縮機駆動手段１５を制御することに
よって圧縮機１の回転数を小さくするとともに、制御手
段１２からの信号で、状態記憶手段１６は、沸き上げ完
了直前検出手段１３が沸き上げ完了の直前を検出したこ
とを記憶する。その後、運転時間の経過とともに給水温
度が更に上昇し、それに従って吐出圧力も上昇する。そ
して、吐出圧力検出手段１８が、常用上限圧力Ｐを検出
すると、圧縮機１を停止し、給湯加熱運転を終了する。

【００２５】以上のように、本実施例においては、沸き
上げ完了直前検出手段および沸き上げ完了直前解除手段
として吐出圧力検出手段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、
圧縮機１の回転数を小さくするように制御し、吐出圧力
を低く押さえ、高温の給水温度まで給湯加熱運転が可能
となり、貯湯槽５の湯容量を有効に利用できるものであ
る。その後、出湯等で給水温度が低くなった場合には、
圧縮機１の回転数を大きくするように制御するので、効
率の良い給湯加熱運転が可能となるものである。また、
直接吐出圧力で制御するので、圧縮機１のより確実な耐
久性の向上になるものである。

【００２６】（実施例３）図７は本発明の実施例３のヒ
ートポンプ給湯機の構成図、図８は同ヒートポンプ給湯
機の運転時間に対する沸き上げ完了直前検出手段の検出
状態と出湯の有無と圧縮機の回転数と吐出圧力と給水温
度とを示すグラフである。

【００２７】本実施例において、実施例１と異なる点
は、沸き上げ完了直前解除手段１４として貯湯槽５から
出湯したことを検出する出湯検出手段１９と前記出湯検
出手段１９が出湯したことを検出している時間を計測す
るタイマー２０とを設けた構成としていることである。
また、前記出湯検出手段１９として、ここでは、出湯し
た湯の流れの有無を検出する流れ検出手段２１を用い
る。なお、実施例１と同符号の部分は同一構成を有し、
説明は省略する。

【００２８】次に動作、作用について説明する。図８
は、横軸に運転時間をとり、縦軸に沸き上げ完了直前検
出手段１３の検出状態と出湯の有無と圧縮機の回転数と
吐出圧力と給水温度とをとって、運転時間に対する沸き
上げ完了直前検出手段１３の検出状態と出湯の有無と圧
縮機の回転数と吐出圧力と給水温度との関係を示したも
のである。貯湯槽５の沸き上げ完了近くになると、実施
例１で説明したように、運転時間とともに給水温度が上
昇し、それに従って、同図に示すように、吐出圧力も上
昇する。そして、沸き上げ完了直前検出手段１３である
給水温度検出手段８が沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈを
検出すると、制御手段１２は、圧縮機１を駆動する圧縮
機駆動手段１５を制御することによって圧縮機１の回転
数を小さくするとともに、制御手段１２からの信号で、
状態記憶手段１６は、沸き上げ完了直前検出手段１３が
沸き上げ完了の直前を検出したことを記憶する。この
時、吐出圧力は減少する。そして、運転時間の経過とと
もに給水温度が更に上昇し、それに従って吐出圧力が上
昇する。その後、運転時間ｔにおいて、貯湯槽５から出
湯されると、出湯検出手段１９である流れ検出手段２１
が出湯した湯の流れを検出し、タイマー２０は出湯して
いる時間を計測する。このタイマー２０の計測した時間
が所定の出湯時間ｔｏになると、制御手段１２は状態記
憶手段１６の内容を検出する。そして、状態記憶手段１
６の内容が、沸き上げ完了の直前を検出したことを記憶
しておれば、圧縮機１を駆動する圧縮機駆動手段１５を
制御することによって圧縮機１の回転数を大きくすると
ともに、状態記憶手段１６は、沸き上げ完了直前検出手
段１３が沸き上げ完了の直前を検出したという記憶を解
除する（もし、状態記憶手段１６の内容が、沸き上げ完
了の直前を検出したことを記憶していなければ、圧縮機
１の回転数の制御は行わない）。

【００２９】以上のように、本実施例においては、沸き
上げ完了直前検出手段として給水温度検出手段８を備
え、沸き上げ完了直前解除手段として流れ検出手段２１
とタイマー２０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、圧縮機
１の回転数を小さくするように制御し、吐出圧力を低く
押さえ、高温の給水温度まで給湯加熱運転が可能とな
り、貯湯槽５の湯容量を有効に利用できるものである。
その後、所定の時間の出湯を検出した場合には、圧縮機
１の回転数を大きくするように制御するので、効率の良
い給湯加熱運転が可能となるものである。また、直接出
湯の流れの有無を検出して制御するので、より確実性の
ある運転が可能である。

【００３０】（実施例４）図９は本発明の実施例４のヒ
ートポンプ給湯機の構成図、図１０は同ヒートポンプ給
湯機の運転時間に対する沸き上げ完了直前検出手段の検
出状態と出湯温度と圧縮機の回転数と吐出圧力と給水温
度とを示すグラフである。

【００３１】本実施例において、実施例３と異なる点
は、出湯検出手段１９として貯湯槽５から出湯した湯の
温度を検出する出湯温度検出手段２２を設けた構成とし
ていることである。なお、実施例３と同符号の部分は同
一構成を有し、説明は省略する。

【００３２】次に動作、作用について説明する。図１０
は、横軸に運転時間をとり、縦軸に沸き上げ完了直前検
出手段１３の検出状態と出湯温度と圧縮機１の回転数と
吐出圧力と給水温度とをとって、運転時間に対する沸き
上げ完了直前検出手段１３の検出状態と出湯温度と圧縮
機１の回転数と吐出圧力と給水温度との関係を示したも
のである。実施例３で説明したように、冷媒対水熱交換
器２に流入する水が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、それに従って、同図に示
すように、吐出圧力も上昇する。そして、沸き上げ完了
直前検出手段１３である給水温度検出手段８が沸き上げ
完了直前検出温度Ｔｈを検出すると、制御手段１２は、
圧縮機１を駆動する圧縮機駆動手段１５を制御すること
によって圧縮機１の回転数を小さくするとともに、制御
手段１２からの信号で、状態記憶手段１６は、沸き上げ
完了直前検出手段１３が沸き上げ完了の直前を検出した
ことを記憶する。そして、運転時間の経過とともに給水
温度が更に上昇し、それに従って吐出圧力が上昇する。
いま、運転時間ｔにおいて、貯湯槽５から出湯される
と、出湯検出手段１９である出湯温度検出手段２２が出
湯基準温度Ｔｏ以上の温度を検出することによって出湯
を検知する。そして、タイマー２０は出湯している時間
を計測する。このタイマー２０の計測した時間が所定の
出湯時間ｔｏになると、制御手段１２は状態記憶手段１
６の内容を検出する。そして、状態記憶手段１６の内容
が、沸き上げ完了の直前を検出したことを記憶しておれ
ば、圧縮機１を駆動する圧縮機駆動手段１５を制御する
ことによって圧縮機１の回転数を大きくするとともに、
状態記憶手段１６は、沸き上げ完了直前検出手段１３が
沸き上げ完了の直前を検出したという記憶を解除する
（もし、状態記憶手段１６の内容が、沸き上げ完了の直
前を検出したことを記憶していなければ、圧縮機１の回
転数の制御は行わない）。

【００３３】以上のように、本実施例においては、沸き
上げ完了直前検出手段として給水温度検出手段８を備
え、沸き上げ完了直前解除手段として出湯温度検出手段
２２とタイマー２０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、圧
縮機１の回転数を小さくするように制御し、吐出圧力を
低く押さえ、高温の給水温度まで給湯加熱運転が可能と
なり、貯湯槽５の湯容量を有効に利用できるものであ
る。その後、所定の時間の出湯を検出した場合には、圧
縮機１の回転数を大きくするように制御するので、効率
の良い給湯加熱運転が可能となるものである。また、直
接出湯温度を検出して制御するので、より確実性のある
運転が可能である。

【００３４】（実施例５）図１１は本発明の実施例５の
ヒートポンプ給湯機の構成図、図１２は同ヒートポンプ
給湯機の運転時間に対する沸き上げ完了直前検出手段の
検出状態と給湯運転の状態と圧縮機の回転数と吐出圧力
と貯湯槽の下部温度とを示すグラフである。

【００３５】本実施例において、実施例１と異なる点
は、沸き上げ完了直前検出手段１３および沸き上げ完了
直前解除手段１４として、貯湯槽５の下部温度を検出す
る貯湯槽温度検出手段２３を設けた構成としていること
である。なお、実施例１と同符号の部分は同一構成を有
し、説明は省略する。

【００３６】次に動作、作用について説明する。図１２
は、横軸に運転時間をとり、縦軸に沸き上げ完了直前検
出手段１３の検出状態と給湯運転の状態と圧縮機１の回
転数と吐出圧力と貯湯槽５の下部温度とをとって、運転
時間に対する沸き上げ完了直前検出手段１３の検出状態
と給湯運転の状態と圧縮機１の回転数と吐出圧力と貯湯
槽５の下部温度との関係を示したものである。同図にお
いて、沸き上げ完了直前検出手段１３である貯湯槽温度
検出手段２３が沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈを検出す
ると、制御手段１２は、圧縮機１を駆動する圧縮機駆動
手段１５を制御することによって圧縮機１の回転数を小
さくするとともに、制御手段１２からの信号で、状態記
憶手段１６は、沸き上げ完了直前検出手段１３が沸き上
げ完了の直前を検出したことを記憶する。この時、吐出
圧力はＰ１からＰ２に減少する。そして、運転時間の経
過とともに貯湯槽５の下部温度が更に上昇し、それに従
って吐出圧力が上昇する。その後、運転時間ｔにおい
て、貯湯槽５から出湯されるとともに冷たい水が給水管
１７から貯湯槽５に流入すると、貯湯槽温度検出手段２
３が検出する貯湯槽５の下部温度も低下する。そして、
ついに貯湯槽５の下部温度が沸き上げ完了直前解除温度
Ｔｒになると、制御手段１２は状態記憶手段１６の内容
を検出する。そして、状態記憶手段１６の内容が、沸き
上げ完了の直前を検出したことを記憶しておれば、圧縮
機１を駆動する圧縮機駆動手段１５を制御することによ
って圧縮機１の回転数を大きくするとともに、状態記憶
手段１６は、沸き上げ完了直前検出手段１３が沸き上げ
完了の直前を検出した記憶を解除する（もし、状態記憶
手段１６の内容が、沸き上げ完了の直前を検出したこと
を記憶していなければ、圧縮機１の回転数の制御は行わ
ない）。その後、運転時間の経過とともに貯湯槽５の下
部温度が更に上昇し、沸き上げ完了直前検出手段１３で
ある貯湯槽温度検出手段２３が、再度、沸き上げ完了直
前検出温度Ｔｈを検出すると、制御手段１２は、再び、
圧縮機１を駆動する圧縮機駆動手段１５を制御すること
によって圧縮機１の回転数を小さくするとともに、制御
手段１２からの信号で、状態記憶手段１６は、沸き上げ
完了直前検出手段１３が沸き上げ完了の直前を検出した
ことを記憶する。その後、運転時間の経過とともに貯湯
槽５の下部温度が更に上昇し、それに従って吐出圧力が
上昇する。そして、貯湯槽温度検出手段２３が、貯湯槽
５の下部温度Ｔ３ａを検出すると、圧縮機１を停止し、
給湯加熱運転を終了する。

【００３７】以上のように、本実施例においては、沸き
上げ完了直前検出手段および沸き上げ完了直前解除手段
として貯湯槽５の下部温度を検出する貯湯槽温度検出手
段２３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、圧縮機１の回転数
を小さくするように制御し、吐出圧力を低く押さえ、高
温の給水温度まで給湯加熱運転が可能となり、貯湯槽５
の湯容量を有効に利用できるものである。その後、出湯
等で給水温度が低くなった場合には、圧縮機１の回転数
を大きくするように制御するので、効率の良い給湯加熱
運転が可能となるものである。また、直接貯湯槽１の下
部温度で制御するので、圧縮機１のより確実な耐久性の
向上になるものである。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、請求項１から請求項５に
記載の発明によれば、沸き上げ完了に近づき、圧縮機の
吐出圧力が上昇する場合に、能力可変な圧縮機の回転数
を小さくするように制御し、吐出圧力を低く押さえ、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るた
め、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、コスト低減にもなり、さらに、効率の良い給湯
加熱運転ができるものである。その後、出湯等で給水温
度が低くなった場合には、圧縮機の回転数を大きくする
ように制御するので、効率の良い給湯加熱運転が可能と
なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のヒートポンプ給湯機を示す
構成図

【図２】同ヒートポンプ給湯機の沸き上げ完了直前解除
がない場合の運転時間に対する沸き上げ完了直前検出手
段の検出状態と給湯運転の状態と圧縮機の回転数と吐出
圧力と給水温度とを示すグラフ

【図３】同ヒートポンプ給湯機の貯湯槽の温度分布を示
す説明図

【図４】同ヒートポンプ給湯機の沸き上げ完了直前解除
がある場合の運転時間に対する沸き上げ完了直前検出手
段の検出状態と給湯運転の状態と圧縮機の回転数と吐出
圧力と給水温度とを示すグラフ

【図５】本発明の実施例２のヒートポンプ給湯機を示す
構成図

【図６】同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する沸き
上げ完了直前検出手段の検出状態と給湯運転の状態と圧
縮機の回転数と吐出圧力とを示すグラフ

【図７】本発明の実施例３のヒートポンプ給湯機を示す
構成図

【図８】同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する沸き
上げ完了直前検出手段の検出状態と出湯の有無と圧縮機
の回転数と吐出圧力と給水温度とを示すグラフ

【図９】本発明の実施例４のヒートポンプ給湯機を示す
構成図

【図１０】同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する沸
き上げ完了直前検出手段の検出状態と出湯温度と圧縮機
の回転数と吐出圧力と給水温度とを示すグラフ

【図１１】本発明の実施例５のヒートポンプ給湯機を示
す構成図

【図１２】同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する沸
き上げ完了直前検出手段の検出状態と給湯運転の状態と
圧縮機の回転数と吐出圧力と貯湯槽の下部温度とを示す
グラフ

【図１３】従来例におけるヒートポンプ給湯機を示す構
成図

【図１４】同ヒートポンプ給湯機の貯湯槽の温度分布を
示す説明図

【図１５】同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する吐
出圧力を示すグラフ

【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 １０ 流量制御手段 １１ 流量調整弁 １２ 制御手段 １３ 沸き上げ完了直前検出手段 １４ 沸き上げ完了直前解除手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 聡 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 能力可変の圧縮機、冷媒対水熱交換器、
   減圧装置、蒸発器を順次接続した冷媒循環回路と、貯湯
   槽、循環ポンプ、前記冷媒対水熱交換器を順次接続した
   給湯回路と、前記給湯回路において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ため
   に前記冷媒対水熱交換器の水側入口と前記貯湯槽との間
   に、または、前記冷媒対水熱交換器の水側出口と前記貯
   湯槽との間に設けられた流量調節弁を制御する流量制御
   手段と、前記貯湯槽全体が沸き上がる直前を検出する沸
   き上げ完了直前検出手段と、前記貯湯槽全体が沸き上が
   る直前を検出したことを解除する沸き上げ完了直前解除
   手段と、前記沸き上げ完了直前検出手段からの信号が所
   定の第一の信号になった時に前記圧縮機の回転数を小さ
   くし、その後、前記沸き上げ完了直前解除手段からの信
   号が所定の第二の信号になった時に前記圧縮機の回転数
   を大き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。
2. 【請求項２】 沸き上げ完了直前検出手段および沸き上
   げ完了直前解除手段として吐出圧力検出手段を備えたこ
   とを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
3. 【請求項３】 沸き上げ完了直前解除手段として貯湯槽
   から出湯したことを検出する出湯検出手段と出湯時間を
   計測するタイマーとを備え、沸き上げ完了直前検出手段
   からの信号で圧縮機の回転数を小さくするように制御し
   た後、前記出湯検出手段が所定の出湯時間を検出した場
   合に、前記圧縮機の回転数を大きくするように制御する
   制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のヒー
   トポンプ給湯機。
4. 【請求項４】 出湯検出手段として、貯湯槽から出湯さ
   れる湯温を検出する出湯温度検出手段を備えたことを特
   徴とする請求項３記載のヒートポンプ給湯機。
5. 【請求項５】 沸き上げ完了直前検出手段および沸き上
   げ完了直前解除手段として貯湯槽の下部温度を検出する
   貯湯槽温度検出手段を備えたことを特徴とする請求項１
   記載のヒートポンプ給湯機。