JP2004069196A

JP2004069196A - ヒートポンプ給湯機

Info

Publication number: JP2004069196A
Application number: JP2002229749A
Authority: JP
Inventors: Ryuta Kondo; 近藤　龍太; Takeji Watanabe; 渡辺　竹司; Satoshi Imabayashi; 今林　敏; Keijiro Kunimoto; 國本　啓次郎; Satoshi Matsumoto; 松本　聡; Masahiro Ohama; 尾浜　昌宏; Yoshitsugu Nishiyama; 西山　吉継; Koji Oka; 岡　浩二; Seiichi Yasuki; 安木　誠一
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-08-07
Filing date: 2002-08-07
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】省エネを特に重視した給湯のための加熱運転を行い、給湯にかかる光熱費を低減する。
【解決手段】給湯用水を加熱するヒートポンプユニット３２と、通常時とは異なる省エネ運転を選択する省エネスイッチ５３とを備えるものである。これによって、省エネ運転を選択する選択手段があるので、使用者が省エネ運転を選択し、各種の検出手段を用いた省エネを特に重視した運転を行うことが可能となり、運転の省電力化や電気代の節約が図れ、給湯にかかる光熱費を低減することができる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水の加熱手段としてヒートポンプ熱源を用いたヒートポンプ給湯機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、Ｒ２２などの冷媒を使用するヒートポンプ給湯機が公知である（例えば、特開２００１−２０１１７７号公報）。この種のヒートポンプ給湯機としては、図６に示すように、給湯用水を貯留するタンク１、給湯用水の加熱手段であるヒートポンプ熱源２、タンク１とヒートポンプ熱源２とを接続する流水配管３、この流水配管３に給湯用水を循環させるポンプ４等より構成される。
【０００３】
ヒートポンプ熱源２は、運転周波数に基づいて能力可変とされた圧縮機５、給湯用熱交換器６、膨張弁７、室外熱交換器８、アキュムレータ９を順次冷媒配管１０により接続して構成され、冷媒が充填されている。給湯用熱交換器６は、圧縮機５より吐出された高圧のガス冷媒と給湯用水とを熱交換するもので、冷媒が流れる冷媒通路６ａと、給湯用水が流れる給湯用水通路６ｂとを有している。膨張弁７は、給湯用熱交換器６から流出する冷媒を弁開度に応じて減圧する減圧装置で、室外熱交換器８は、膨張弁７で減圧された冷媒をファン１１によって送風される外気との熱交換によって蒸発させる。アキュムレータ９は、室外熱交換器８で蒸発した冷媒を気液分離して液冷媒を貯留し、気相冷媒のみを圧縮機５に吸引させ、サイクル中の余剰冷媒を蓄えている。流水配管３は、給湯用熱交換器６の給湯用水通路６ｂに接続される冷水管３ａと温水管３ｂとで構成され、冷水管３ａの上流端がタンク１の底面に接続され、温水管３ｂの下流端がタンク１の天面に接続されている。ポンプ４は、冷水管３ａ（温水管３ｂでも良い）に設けられ、通電されて回転することにより、タンク１内の給湯用水を流水配管３に流通させる。なお、給湯用水の流通方向は、図に矢印で示すように、タンク１内の下部→冷水管３ａ→給湯用熱交換器６の給湯用水通路６ｂと流れ、ここでヒートポンプ熱源２により加熱されて温水となり、給湯用水通路６ｂ→温水管３ｂ→タンク１内の上部へと流れる。また、タンク１の底面には、タンク１内に給水するための給水配管１２が接続され、タンク１の天面には、タンク１内に蓄えられた給湯用水（温水）を使用者に供給するための給湯配管１３が接続されている。
【０００４】
一般に、このような貯湯式の給湯機では、タンクに蓄えられた温水を直接給湯用として使用する場合、衛生面上から温水の温度（貯湯温度）を６０℃以上としたり、タンクを小型化するために冷媒の特性上可能な限り高温（Ｒ２２では６５℃、二酸化炭素冷媒では例えば９０℃）に加熱してタンク１に貯湯する。そして、ヒートポンプ熱源２は電気料金の安い深夜時刻帯に運転されてタンク１内をすべて温水に加熱し、翌朝から夜にかけて給湯使用される運転方法が主になっており、タンク内に深夜貯湯した熱量を給湯負荷が上回りタンク１内の温水が不足することがないように、その加熱温度とタンク１の容量が設定されている。なお、給湯負荷とは、給湯使用に必要な温水を得るために要する熱量のことであり、例えば、同一の温水温度及び温水量を得るためには、供給水温が低いほど、必要熱量は増大する。
【０００５】
そして、特開２００１ー２０１１７７号公報にある従来のヒートポンプ給湯機では、給湯負荷が多くてタンク１内の温水が不足する湯切れと称する状態が生じることなく高効率で運転して省エネ性を向上するために、外気温を検出する外気温検出手段１１と、時刻を検出する計時手段１２と、外気温検出手段１１によって検出された外気温と一日の時間帯の双方に基づいて圧縮機５の運転周波数を変更する制御手段１３とを備え、制御手段１３では、昼間時間帯において圧縮機５の運転周波数を外気温が高いときは高効率が得られる第１の周波数で、外気温が低い場合は第１の周波数よりも高周波の第２の周波数で運転している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のヒートポンプ給湯機は、圧縮機の能力変更について湯切れの防止に重点を置き、昼間の外気温の低い場合に高周波数に変更して運転し、昼間の外気温が高い場合は高効率の深夜運転と同じ通常周波数で運転するものであり、特別に省エネを追求する運転を行うものではなく、省エネが不十分なものであった。また、外気温と一日の時間帯の双方に基づいて圧縮機の能力変更を行うもので、能力変更だけでは省エネの点で十分な効果が得られないという課題があった。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、省エネ運転を選択した場合には、圧縮機の能力に限らず種々の省エネを特に重視した運転を行うことが可能となり、運転の省電力化や電気代の節約が図れるヒートポンプ貯湯運転をおこない、給湯にかかる光熱費を低減した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】
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、給湯用水を加熱するヒートポンプ熱源と、省エネ運転を選択する省エネ運転選択手段とを備えたものである。
【０００９】
これによって、使用者が省エネ運転を重視して省エネ運転を許可し選択するなど、ある条件が成立した場合に通常時とは異なる省エネ運転を選択する選択手段があるので、省エネを特に重視した運転を行うことが可能となり、運転の省電力化や電気代の節約が図れ、給湯にかかる光熱費を低減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、給湯用水を加熱するヒートポンプ熱源と、省エネ運転を選択する省エネ運転選択手段とを備えたことにより、省エネを特に重視した運転を行うことが可能となり、運転の省電力化や電気代の節約が図れ、給湯にかかる光熱費を低減することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、特に請求項１記載の発明において、ヒートポンプ熱源で加熱した給湯用水を貯えるタンクを備え、省エネ運転は、現在時刻を出力するクロック、外気温を検出する外気温検出手段、タンクに貯えられた温水の量を検出する残湯検出手段のうち少なくとも１つの出力信号に基づき運転を行うことにより、タンクを備えているので、深夜電気料金制度を利用して深夜時刻帯にタンク内に温水を十分に貯める湯沸かし運転を行い、一日分の給湯量を賄えるようにする夜間蓄熱式温水器となるため、安価な深夜電気で電気代が節約できるとともに、給湯使用により深夜に貯めた温水が不足して日中に沸き増し運転する場合にも、各種の検出手段があるので省エネを特に重視した運転を行うことが可能となり、運転の省電力化や電気代の節約が図れ、給湯にかかる光熱費をより一層低減することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、特に請求項２記載の発明において、ヒートポンプ熱源は、圧縮機と放熱器と減圧手段と室外熱交換器とファンとを有し、省エネ運転は、クロックの出力信号に基づき日中の時刻帯に運転する場合にファンの回転速度を通常時よりも増速運転することにより、運転騒音が夜間運転時よりも気にならない時間帯にファンを増速することで、室外熱交換器での吸熱量が増加して成績係数を向上させることができるので、給湯機の運転を効率化し、給湯のための運転費を節約できる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、特に請求項３に記載の発明において、ファンの回転駆動源としてＤＣモーターを備えたことにより、電源周波数の同期回転数を持たないので、損失を最小限にしてファン回転数を増速し、増速幅も大きくすることができ、より運転効率が向上し給湯にかかる光熱費を低減することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、特に請求項２〜４に記載の発明において、ヒートポンプ熱源は運転速度を可変することで能力可変とされた圧縮機を有し、省エネ運転は、クロックの出力信号に基づき日中の時刻帯に運転する場合に圧縮機を通常時よりも低速運転にすることにより、深夜の湯沸かし運転でタンクに貯めた温水量では給湯量が不足となり、日中に沸き増し運転を行って補う場合、高能力で短時間に沸き増し運転しても、低能力で時間を掛けて沸き増し運転しても、給湯使用のための追加熱量は等しく、低速低能力で圧縮機を高効率に運転した方が加熱運転の成績係数が向上するので、給湯機の運転を効率化し、給湯のための運転費を節約できる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、特に請求項２〜５記載の発明において、タンクから水を取り出してヒートポンプ熱源内の放熱器へ供給し、放熱器で加熱された水をタンク内へ戻す加熱通路と、加熱通路の放熱器下流に設けて加熱された温水の温度を検出する加熱温度検出手段とを備え、省エネ運転は、クロックの出力信号に基づき日中の時刻帯に運転する場合に加熱温度検出手段の検出温度が通常時よりも低温になるように、放熱器での加熱温度を低温で運転することにより、深夜の湯沸かし運転でタンクに貯めた温水量では給湯量が不足となり、日中に沸き増し運転を行って補う場合、高温で少量を沸き増し運転しても低温で多量を沸き増し運転しても、給湯への追加熱量は等しく、放熱器での加熱温度を低温にした方が圧縮機での圧縮比が小さくなり加熱運転の成績係数が向上するので、給湯機の運転を効率化し、給湯のための運転費を節約できる。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、特に請求項２〜６記載の発明において、残湯検出手段の信号に基づきヒートポンプ熱源の運転の必要があるとき、省エネ運転は、クロックの出力信号に基づき午前の時刻帯であれば運転開始を遅延させて運転を開始することにより、午前中に給湯使用によりタンクへの沸き増しが必要となったとき、省エネ運転が設定されている場合は、正午過ぎに向けて外気温が上昇していくので、残湯検出手段から信号が出力されてもすぐに沸き増し運転を開始せず、所定時間遅延させて運転開始することで、外気温の上昇により冷媒回路の蒸発温度が上昇し、成績係数を向上させることができるので、給湯機の運転を効率化し、給湯のための運転費を節約できる。特に午前の比較的早い時間帯、例えば朝食準備・片付けで給湯使用があった直後などは、外気温が未だ低く次の給湯使用は昼食準備・片付け時刻になる場合が多いので、成績係数の向上がより顕著になる。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、特に請求項２〜７記載のヒートポンプ熱源において、残湯検出手段の信号に基づきヒートポンプ熱源の運転の必要があるとき、省エネ運転は、クロックの出力信号に基づき午後の時刻帯であれば運転開始を遅延させて運転を開始することにより、午後に給湯使用によりタンクへの沸き増しが必要となったとき、省エネ運転が設定されている場合は、残湯検出手段から信号が出力されてもすぐに沸き増し運転を開始せず、所定時間遅延させて運転開始することで、例えば昼食準備・片付けで給湯使用があった直後などは、次の給湯使用は夕食準備・片付け時刻になる場合が多いので、使用直前に沸き増し運転を行う方が貯湯タンクからの放熱ロスを防ぐことができ、日没までは外気温の低下が遅いので成績係数の低下は僅少で済むので、給湯機の運転を効率化し、給湯のための運転費を節約できる。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、特に請求項２〜８記載のヒートポンプ熱源において、残湯検出手段の信号に基づきヒートポンプ熱源の運転の必要があるとき、省エネ運転は、クロックの出力信号に基づき正午前後の時刻帯であれば運転開始を遅延させることにより、電力使用が集中する正午頃に電気料金が一段と高くなる電気料金制度を使用者が電力会社と契約している場合に、料金が一段と高い時刻帯に沸き増し運転が行われることを極力少なくすることで、給湯にかかる光熱費を低減することができる。
【００１９】
【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。
【００２０】
（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施例におけるヒートポンプ給湯機の構成の模式図を示すものである。
【００２１】
図１において、３１は給湯用水を貯留するタンク、３２は給湯用水の加熱手段となる熱源であるヒートポンプユニットであり、３３はタンク３１とヒートポンプユニット３２とを接続する流水配管、３４は給湯用水を循環させるポンプである。ヒートポンプユニット３２は、圧縮機３５、給湯用熱交換器３６、膨張弁３７、室外熱交換器３８を順次冷媒配管３９により接続して構成され冷媒が充填されたヒートポンプ回路とファン４０を備えている。ここで本実施例においては、冷媒に二酸化炭素冷媒を使用した。給湯用熱交換器３６は、圧縮機３５より吐出された高圧のガス冷媒と給湯用水とを熱交換する放熱器で、冷媒が流れる冷媒通路３６ａと、給湯用水が流れる給湯用水通路３６ｂとを有している。膨張弁３７は、給湯用熱交換器３６から流出する冷媒を弁開度に応じて減圧する減圧手段で、室外熱交換器３８は、膨張弁３７で減圧された冷媒をファン４０によって送風される外気との熱交換によって蒸発させる。
【００２２】
ヒートポンプ熱源での加熱通路となる流水配管３３は、給湯用熱交換器３６の給湯用水通路３６ｂに接続される流入管３３ａと流出管３３ｂとで構成され、流入管３３ａの上流端がタンク３１の底面に接続され、流出管３３ｂの下流端がタンク３１の天面に接続されている。ポンプ３４は、ヒートポンプユニット３２内の流入管３３ａ（流出管３３ｂでも良い）に設けられ、通電されて回転することにより、タンク３１内の給湯用水を流水配管３３に流通させる。
【００２３】
なお、給湯用水の流通方向は、図に矢印で示すように、タンク３１内の下部→流入管３３ａ→給湯用熱交換器３６の給湯用水通路３６ｂと流れ、ここでヒートポンプユニット３２により加熱されて温水となり、給湯用水通路３６ｂ→流出管３３ｂ→タンク３１内の上部へと流れ、タンク３１に温水が貯められていく。
【００２４】
また、タンク３１の底面には、給水圧を加えながらタンク３１に市水を供給するための給水配管４１が接続され、タンク３１の天面には、タンク３１内に貯えられた給湯用水（温水）を使用者に供給するための給湯配管４２が接続され、その先端には台所、洗面、浴室などの複数の蛇口４３が設けられている。
【００２５】
タンク３１の壁面には、温度検知手段である３個のサーミスタ４４、４５、４６がそれぞれ異なる高さに配置されている。具体的には、第１サーミスタ４４、第２サーミスタ４５、第３サーミスタ４６の順に、図における上部から下部に向かって所定の間隔を置いて配置されている。
【００２６】
また、流出管３３ｂの給湯用熱交換器３６の出口近傍には加熱された温水の温度を検出する加熱温度検出手段としての出口サーミスタ４７が、流入管３３ａの給湯用熱交換器３６の入口側には入口サーミスタ４８が設けられ、各サーミスタ４４、４５、４６および４７、４８の検出信号は、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース等を有するマイクロコンピュータ（図示せず）を用いて構成された制御手段４９にそれぞれ入力されるよう構成されている。５０はヒートポンプ給湯機の遠隔操作を行うリモコンであり、リモコン５０は信号用のケーブル５１で制御手段４９と有線接続されている。
【００２７】
上記構成のヒートポンプ給湯機の運転動作のうちの湯沸かし運転について説明する。まず、制御手段４９が電気的に接続された冷媒回路中の圧縮機３５を駆動し、給湯用熱交換器３６を放熱器として機能させると共に、室外熱交換器３８を蒸発器として機能させる。次に、水系統回路におけるポンプ３４を作動させる。すると、タンク３１の底部から貯留水が流出し、前述した水の流れの通り、これが流入管３３ａを介して給湯用熱交換器３６の水通路３６ｂを流通する。そのときこの水は放熱器として機能している給湯用熱交換器３６によって加熱され流出管３３ｂを通って再びタンク３１内の上部へと返流される。そしてこのような動作を継続して行うことによって、タンク３１の上端側から下端側へと高温湯が次第に貯留されるように構成されている。
【００２８】
この湯沸かし運転においては、出口サーミスタ４７が給湯用熱交換器３６で加熱された高温湯の温度を検出し、電気的に接続された制御手段４９が高温湯の温度を決定した所定値（例えば二酸化炭素冷媒では加熱温度８５℃に設定）になるように、この検出信号に基づき運転制御する。そして入口サーミスタ４８がタンク３１から流入する水の温度を検出し、タンクからの流入温度が所定の加熱終了温度（例えば、設定加熱温度８５℃から１０度引いた７５℃）より高温になると、その信号に基づき制御手段４９はタンク３１全量が高温湯となったと判断し、湯沸かし運転を停止する。
【００２９】
この湯沸かし運転は、通常は深夜電気料金制度を利用して電気料金の安い深夜時刻帯に行い、日中の給湯量を賄うように湯を沸かして貯めることで給湯コストを低減するようにしている。
【００３０】
以上のように構成されたヒートポンプ給湯機において、前述したような湯沸かし運転によりタンク３１の全量（例えば、３００リットルタンクであれば３００リットル）が高温湯となって貯められた状態から、給湯使用により湯量が減少してくる。給湯使用する際は、使用者が最寄りのリモコン５０を操作して給湯を要求する。すると、この給湯要求信号はケーブル５１を経て制御手段４９に伝わる。蛇口からの出湯の場合、蛇口４３を開栓すると給水配管４１を流れる水の給水圧によってタンク３１内に貯留された約８５℃の高温湯が押し上げられ、給湯配管４２を通って使用する蛇口４３に供給される。
【００３１】
ところで、上記に示したようにタンク３１には３個のサーミスタ４４、４５、４６がそれぞれ異なる高さ位置に配置されており、タンク３１内を３つに区分して湯温を検出できるようになっている。すなわち、図における上方部から下方部に向かって、第１サーミスタ４４は最小残湯量を、第２サーミスタ４５は大出湯を、第３サーミスタ４６は最大貯湯量をそれぞれ検知するよう設けられ、各位置の湯温を検出している。また、各サーミスタ４４、４５、４６および４７の検出信号は、制御手段４９にそれぞれ入力されるよう構成されており、制御手段４９は所定時間内に入力される各検出信号の温度変化から適切な給湯運転制御を選択して、運転指令を発する機能を有している。
【００３２】
そして、残湯量が所定の最小湯量（例えば、前記３００リットルタンクであれば１００リットル）以下になると、ヒートポンプユニット３２を運転して沸き増しを行う。具体的には、タンク３１の第１サーミスタ４４で検知される湯温ｔｗが、基準温度ｔｓ０（例えば、５０℃）よりも低くなると、その検出信号を受けて制御手段４９は沸き増し運転開始の判定を行う。そして、制御手段４９はヒートポンプユニット３２の運転を要求し、第一のポンプ３４と圧縮機３５を駆動し沸き増し運転を行う。そして、第１サーミスタ４４で検知される湯温ｔｗが設定加熱温度（例えば、８５℃）に達すれば、運転を停止するというような制御を繰り返し行うことによって、上記一定の残湯量を維持するよう制御される。
【００３３】
次に、本発明の実施例の特徴的な省エネ運転の選択手段と、その省エネ運転方法について説明する。ファン４０を回転駆動させるモーターにはＤＣモーター５２が設けられ、制御手段４９に電気的に接続されている。リモコン５０には省エネ運転選択手段である省エネスイッチ５３が設けられており、この省エネスイッチ５３を押下することで通常運転とは異なり特に省エネを重視して制御される「省エネ運転モード」を、使用者が許可して選択することができる。さらに、制御手段４９には現在時刻を検出するクロック５４が設けられている。
【００３４】
そして使用者が省エネスイッチ５３により「省エネ運転モード」を選択している状態で、深夜の湯沸かし運転後の給湯使用で前述の沸き増し運転が生じた場合、クロック５４の出力に基づき制御手段４９が日中の時刻帯であると判断し、ＤＣモーター５２への印可電圧を通常時よりも大きくすることでファン４０の回転速度を通常時よりも増速運転する。ファン４０を増速することで室外熱交換器３８へ送風される空気量が増大し、室外熱交換器３８での吸熱量が増加して成績係数を向上させることができるので、給湯機の運転を効率化し、給湯のための運転費を節約できる。
【００３５】
このとき、ファン４０の回転駆動源としてＤＣモーター５２を用いているので、ＡＣモーターのように電源周波数におよそ同期して回転数を大きく変化できないというような不具合がなく、またインダクションモータに比べて損失が少ないため高効率で回転駆動できるので、より運転効率が向上し給湯にかかる光熱費を低減することができる。そして、ファン４０の増速によって送風量の増大に伴う騒音の増大が発生するが、日中の時刻帯においては夜間運転時よりも運転騒音が気にならず、さらに省エネ運転選択手段によって、騒音性能が劣ることになっても使用者が省エネ運転を重視して省エネ運転を許可し選択しているので、この省エネを特に重視した運転を行うことが可能となり、運転の省電力化や電気代の節約が図れ、給湯にかかる光熱費を低減することができるのである。
【００３６】
なお本実施例では、省エネ運転選択手段として使用者が押下する省エネスイッチ５３を用いて説明したが、ヒートポンプユニット３２の周囲の日中の暗騒音を検出して自動的に省エネ運転を選択するようなものを用いても同様の作用、効果が得られ、使用者が選択設定するものに限定されるものではない。
【００３７】
（実施例２）
図２は、本発明の第２の実施例における給湯機であるヒートポンプ給湯機の構成の模式図を示すものである。
【００３８】
図２において、図１と同符号のものは相当する構成要素であり、詳細な説明は省略する。図において、ヒートポンプユニット３２には圧縮機として運転速度を変えることで能力調節が可能な能力可変のインバータ圧縮機５５が設けられている。このヒートポンプ給湯機において、以下その動作、作用のうち省エネ運転が選択された場合の運転方法について説明する。
【００３９】
深夜の湯沸かし運転によりタンク３１の全量が温水として貯湯された後、日中の給湯使用で前述の沸き増し運転が生じた場合、省エネスイッチ５３により「省エネ運転モード」が選択されていると、クロック５４の出力に基づき制御手段４９が日中の時刻帯であると判断し、インバータ圧縮機５５を通常時よりも低速運転する判定を行う。制御手段４９は３個のサーミスタ４４、４５、４６の出力信号とクロック５４の出力に基づき、過去の給湯使用のパターンから一日のうちに給湯使用が多く行われる時間帯を学習しており、その学習結果を記憶している。そして、例えば正午過ぎの昼食準備・片付けで給湯使用があった直後の時刻において、沸き増し運転の必要が生じたことを制御手段４９が判定すると、過去の学習結果から次の給湯使用は夕食時であり十分な加熱時間があることを制御手段４９が認識し、インバータ圧縮機５５の低速運転判定に基づき加熱時間に合わせて通常の運転速度よりも低速で省エネの沸き増し運転を開始する。貯湯量不足を沸き増し運転により補う場合、高能力で短時間に沸き増し運転しても、低能力で時間を掛けて沸き増し運転しても、給湯使用のための追加熱量は等しく、湯切れが発生しない限度まで圧縮機の低速低能力運転は可能となる。また、使用者が省エネスイッチ５３により省エネ運転を選択しているので、むやみに給湯使用することは控えられているので、湯切れは発生しにくくなっている。
【００４０】
このように、能力可変とされたインバータ圧縮機５５を有し、クロック５４の出力信号に基づき日中の沸き増し運転による熱量の追加を行う場合に、圧縮機を通常時よりも低速運転にすることにより、低速低能力で圧縮機を高効率に運転して加熱運転の成績係数が向上するので、給湯機の運転を効率化し、給湯のための運転費を節約できる。
【００４１】
（実施例３）
図３は、本発明の第３の実施例における給湯機であるヒートポンプ給湯機の構成の模式図を示すもので、図４は同実施例のヒートポンプ給湯機における放熱器での加熱温度と成績係数（ＣＯＰ）特性の実験結果を示すもので、図５は、ＨＡＳＰ気象データに基づく外気温の時刻変化を示す変化状態説明図である。
【００４２】
図３において、図１および図２と同符号のものは相当する構成要素であり、詳細な説明は省略する。図において、５６は外気温を検出する外気温検出手段である外気温サーミスタであり、他のサーミスタと同様に外気温サーミスタ５６の検出信号も、制御手段４９に入力されるよう構成されている。このヒートポンプ給湯機において、以下その動作、作用のうち省エネ運転が選択された場合の運転方法について説明する。
【００４３】
深夜の湯沸かし運転により貯湯された後、日中に沸き増し運転が生じた場合、省エネスイッチ５３により「省エネ運転モード」が選択されていると、クロック５４の出力に基づき制御手段４９が日中の時刻帯であると判断し、加熱温度検出手段である出口サーミスタ４７での加熱温度の所定値を低温にして沸き増し運転を行うことが可能であると判定する。そして制御手段４９は前述の第２の実施例と同様に給湯使用パターンの学習結果から、短時間のうちに多量の給湯使用による湯切れのおそれがないことを判定すると、低温加熱の沸き増し運転の判定に基づき給湯使用パターンに合わせて出口サーミスタ４７での設定加熱温度を通常時よりも低温（例えば、通常時８５℃であったものを７０℃）に設定し、放熱器である給湯用熱交換器３６での加熱温度が低温（７０℃）になるように沸き増し運転を開始する。貯湯量不足を沸き増し運転により補う場合、高温（８５℃）で少量を沸き増し運転しても低温（７０℃）で多量を沸き増し運転しても給湯への追加熱量は等しい、すなわち１０℃の水を８５℃で１００Ｌ沸き増ししても７０℃で１２５Ｌを１００Ｌ＋２５Ｌに分けて沸き増ししても追加熱量は等しく、湯切れが発生しない限度まで放熱器での低温加熱運転は可能となる。また、使用者が省エネスイッチ５３により省エネ運転を選択しているので、むやみに給湯使用することは控えられているので、湯切れは発生しにくくなっている。このときの成績係数は、図４に示す放熱器である給湯用熱交換器３６での加熱温度と成績係数（ＣＯＰ）特性からわかるように、成績係数が７０℃の低温加熱にすることで３．０から３．２に向上している。
【００４４】
このように、タンク３１への貯湯を行うための加熱通路の放熱器下流に加熱温度検出手段である出口サーミスタ４７を有し、クロック５４の出力信号に基づき日中の沸き増し運転による熱量の追加を行う場合にヒートポンプ熱源での加熱温度を通常時よりも低温にするので、放熱器での加熱温度を低温にした方が圧縮機での圧縮比が小さくなり、加熱運転の成績係数が向上するので、給湯機の運転を効率化し、給湯のための運転費を節約できる。
【００４５】
また、省エネスイッチ５３により「省エネ運転モード」が選択されている状態で、特に午前の比較的早い時間帯、例えば朝食準備・片付けでの給湯使用や朝風呂に入浴したなどで午前８時に１００Ｌの沸き増し運転が生じた場合、クロック５４の出力に基づき制御手段４９が午前の時刻帯であると判断するとともに、これまでの外気温サーミスタ５６による検出温度の変化状況から正午過ぎに向けて外気温が上昇していくと判断し、沸き増し運転を所定時間（例えば３０分）だけ遅延させ外気温が上昇するのを待って運転を開始することが可能であると判定する。そして外気温サーミスタ５６の出力信号により外気温の上昇を確認しながら、クロック５４の出力により時刻が３０分遅延した午前８時３０分になると、制御手段４９は沸き増し運転を開始する。水温が１０℃のときに７０℃で１００Ｌの沸き増し運転が必要で、ヒートポンプユニット３２での加熱能力が４．５ｋＷである場合、１００Ｌ分を加熱するのにおよそ１．５時間かかるので、午前１０時頃に沸き増し運転が終了することになる。この場合、給湯使用パターンの学習結果から次の給湯使用は昼食準備・片付け時刻になる場合が多くて時間的にも余裕があり、また使用者の省エネスイッチ５３の選択意識から湯切れは発生しにくく、午前８時３０分から１０時に行う沸き増し運転は、図５に示す外気温の変化のように、午前中は外気温が大きな傾きで上昇しているので、当初の午前８時に運転を開始した場合より外気温が上昇している。また、例えば午前７時に同様の沸き増し運転が生じた場合には、１時間３０分の遅延が可能となり、外気温の上昇は更に顕著なものとなっている。
【００４６】
このように、クロック５４の出力信号に基づき午前の時刻帯に沸き増し運転が必要となったとき、すぐに沸き増し運転を開始せず所定時間だけ遅延させて運転開始するので、外気温の上昇により冷媒回路の蒸発温度が上昇し、成績係数を向上させることができるので、給湯機の運転を効率化し、給湯のための運転費を節約できる。
【００４７】
一方、「省エネ運転モード」が選択されている状態で、午後の時刻帯、例えば昼食準備・片付けでの給湯使用後の午後３時に１００Ｌの沸き増し運転が生じた場合、クロック５４の出力に基づき制御手段４９が午後の時刻帯であると判断し、沸き増し運転を所定時間（例えば１時間３０分）だけ遅延させ運転を開始することが可能であると判定する。そしてクロック５４の出力により時刻が１時間３０分遅延した午後４時３０分になると、制御手段４９は沸き増し運転を開始する。前述のような１００Ｌの沸き増し運転を約１．５時間行うと、午後６時頃に沸き増し運転が終了することになる。この場合、給湯使用パターンの学習結果から次の給湯使用は夕食準備・片付け時刻になる場合が多く、また使用者の省エネスイッチ５３の選択意識から湯切れは発生しにくく、午後４時３０分から６時に行う沸き増し運転は、当初の午後３時に運転を開始した場合よりも使用直前に沸き増し運転を行え、貯湯タンク３１からの放熱ロスを防ぐことができる。また図５に示す外気温の変化のように、日没までは外気温の低下が遅くなっているので成績係数の低下は僅少で済む。
【００４８】
このように、クロック５４の出力信号に基づき午後の時刻帯に沸き増し運転が必要となったとき、すぐに沸き増し運転を開始せず所定時間だけ遅延させて運転開始するので、日没までは外気温の低下が遅いので成績係数の低下は僅少で済むのに対して、使用直前に沸き増し運転を行う方が貯湯タンク３１からの放熱ロスを防ぐことができ、給湯機の運転を効率化し、給湯のための運転費を節約できる。
【００４９】
さらに使用者が、電力使用が集中する正午頃に電気料金が一段と高くなる電気料金制度を電力会社と契約している場合、制御手段４９は「省エネ運転モード」が選択されていると、正午前後の時刻帯に沸き増し運転が生じても当時刻帯の運転を控えて、運転開始を遅延させて沸き増し運転するようになっている。例えば、午前１０時から午後５時までの時刻帯に電気料金が一段と高くなる季節別時間帯別電灯料金制度を契約している場合、午前９時から午後４時３０分までの間に生じた沸き増し運転は、給湯使用パターンの学習結果に基づき湯切れが生じない確率が高い場合に午後４時３０分から開始するようになっている。また、給湯使用パターンの学習結果に基づき午前９時の時点で、制御手段４９は３個のサーミスタ４４、４５、４６の出力信号に基づき電気料金が高い時刻帯に沸き増し運転が生じる可能性が高いことを判定した場合、この時点から沸き増し運転を開始するようになっている。
【００５０】
このように、クロック５４の出力信号に基づき正午前後の時刻帯に沸き増し運転が必要となったとき、すぐに沸き増し運転を開始せず運転開始を遅延させて運転を控えるので、電力使用が集中する正午頃に電気料金が一段と高くなる電気料金制度を、使用者が電力会社と契約している場合に、料金が一段と高い時刻帯に沸き増し運転が行われることを極力少なくすることで、給湯にかかる光熱費を低減することができる。
【００５１】
さらに、タンク３１を備え、クロック５４、外気温検出手段である外気温サーミスタ５６、残湯検出手段である３個のサーミスタ４４、４５、４６の出力信号に基づき通常時とは異なる省エネ運転を行うので、深夜電気料金制度を利用して深夜時刻帯にタンク３１内に温水を十分に貯める湯沸かし運転を行い、安価な深夜電気で電気代が節約できるとともに、給湯使用により深夜に貯めた温水が不足して日中に沸き増し運転する場合にも各種の検出手段を用いて省エネを特に重視した運転を行うことが可能となり、運転の省電力化や電気代の節約が図れ、給湯にかかる光熱費をより一層低減することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、省エネ運転を選択する選択手段があるので、省エネを特に重視した運転を行うことが可能となり、運転の省電力化や電気代の節約が図れ、給湯にかかる光熱費を低減することができる。
【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の構成図
【図２】本発明の実施例２のヒートポンプ給湯機の構成図
【図３】本発明の実施例３のヒートポンプ給湯機の構成図
【図４】本発明の実施例３のヒートポンプ給湯機の成績係数特性図
【図５】外気温の時刻変化を示す変化状態説明図
【図６】従来のヒートポンプ給湯機の構成図
【符号の説明】
３１　タンク
３２　ヒートポンプユニット（ヒートポンプ熱源）
３３　流水配管（加熱通路）
３５　圧縮機
３６　給湯用熱交換器（放熱器）
３７　膨張弁（減圧手段）
３８　室外熱交換器（蒸発器）
４０　ファン
４４　第１サーミスタ（残湯検出手段）
４５　第２サーミスタ（残湯検出手段）
４７　出口サーミスタ（加熱温度検出手段）
５２　ＤＣモーター
５３　省エネスイッチ（省エネ運転選択手段）
５４　クロック
５５　インバータ圧縮機
５６　外気温サーミスタ（外気温検出手段）

Claims

給湯用水を加熱するヒートポンプ熱源と、省エネ運転を選択する省エネ運転選択手段とを備えたヒートポンプ給湯機。
ヒートポンプ熱源で加熱した給湯用水を貯えるタンクを備え、省エネ運転は、現在時刻を出力するクロック、外気温を検出する外気温検出手段、タンクに貯えられた温水の量を検出する残湯検出手段のうち少なくとも１つの出力信号に基づき運転を行う請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
ヒートポンプ熱源は、圧縮機と放熱器と減圧手段と室外熱交換器とファンとを有し、省エネ運転は、クロックの出力信号に基づき日中の時刻帯に運転する場合にファンの回転速度を通常時よりも増速運転する請求項２記載のヒートポンプ給湯機。
ファンの回転駆動源としてＤＣモーターを備えた請求項３記載のヒートポンプ給湯機。
ヒートポンプ熱源は運転速度を可変することで能力可変とされた圧縮機を有し、省エネ運転は、クロックの出力信号に基づき日中の時刻帯に運転する場合に圧縮機を通常時よりも低速運転にする請求項２〜４のいずれか１項記載のヒートポンプ給湯機。
タンクから水を取り出してヒートポンプ熱源内の放熱器へ供給し、前記放熱器で加熱された水を前記タンク内へ戻す加熱通路と、前記加熱通路の前記放熱器下流に設けて加熱された温水の温度を検出する加熱温度検出手段とを備え、省エネ運転は、クロックの出力信号に基づき日中の時刻帯に運転する場合に前記加熱温度検出手段の検出温度が通常時よりも低温になるように、前記放熱器での加熱温度を低温で運転する請求項２〜５のいずれか１項記載のヒートポンプ給湯機。
残湯検出手段の信号に基づきヒートポンプ熱源の運転の必要があるとき、省エネ運転は、クロックの出力信号に基づき午前の時刻帯であれば運転開始を遅延させて運転する請求項２〜６のいずれか１項記載のヒートポンプ給湯機。
残湯検出手段の信号に基づきヒートポンプ熱源の運転の必要があるとき、省エネ運転は、クロックの出力信号に基づき午後の時刻帯であれば運転開始を遅延させて運転する請求項２〜７のいずれか１項記載のヒートポンプ給湯機。
残湯検出手段の信号に基づきヒートポンプ熱源の運転の必要があるとき、省エネ運転は、クロックの出力信号に基づき正午前後の時刻帯であれば運転開始を遅延させる請求項２〜８のいずれか１項記載のヒートポンプ給湯機。