JP2012082987A - ヒートポンプ給湯装置、およびヒートポンプ給湯装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートポンプ給湯装置の各部が一定時間共振する可能性を低減する。
【解決手段】ヒートポンプ給湯装置１は、外気温度を測定する外気温度測定部１１１と入水温度を測定する入水温測定部１１３、または、出湯温度を測定する出湯温度測定部１１２と、運転周波数を変更可能な圧縮機２１１と、圧縮機２１１を制御するためのコントローラ１００とを備える。コントローラ１００は、外気温度と入水温度、または、出湯温度と目標出湯温度に基づいて圧縮機２１１の目標周波数を設定し、圧縮機２１１の運転周波数を現在の周波数から目標周波数まで上昇させる際に、予め定められられた少なくとも１つの中間周波数において圧縮機２１１の運転周波数の上昇を所定時間停止させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、運転周波数を変更可能な圧縮機を含むヒートポンプ給湯装置の技術に関する。

運転周波数を変更可能な圧縮機を含むヒートポンプ給湯装置が知られている。そのようなヒートポンプ給湯装置の中には、外気温度に基づいて、圧縮機の目標周波数を変更するものがある。

たとえば、特開２００５−１４７５４２号公報（特許文献１）には、ヒートポンプ給湯装置が開示されている。特開２００５−１４７５４２号公報（特許文献１）によると、ヒートポンプ給湯装置は、外気温度を検出する外気温度検出手段と、給湯用熱交換器に供給される入水温度を検出する入水温度検出手段と、圧縮機の運転周波数を決定する周波数決定手段とを備える。周波数決定手段は、圧縮機の目標周波数ｆａを、外気温度検出手段で検出される外気温度と、入水温度検出手段で検出される入水温度を用いて決定するとともに、入水温度が変化し圧縮機の目標周波数ｆａが上昇した場合に圧縮機の周波数を所定時間毎に段階的に上昇させる。

特開２００２−４８４２０号公報（特許文献２）には、ヒートポンプ給湯機が開示されている。特開２００２−４８４２０号公報（特許文献２）によると、ヒートポンプ給湯機は、インバータ装置により制御され冷媒を圧縮する圧縮機とこの圧縮機から供給される冷媒と水とを熱交換させて湯にする熱交換器（凝縮器）とこの熱交換器からの冷媒を減圧する減圧器とこの減圧器からの冷媒と外気とを熱交換させる蒸発器とを冷媒配管で接続した冷媒回路と、熱交換器で加熱した湯を貯留する貯湯槽と貯湯槽からの水を熱交換器へ送る循環ポンプと熱交換器とを温水配管で接続した給湯回路と、を備える。ヒートポンプ給湯機は、熱交換器の水入口の水温が指定温度より高い場合に圧縮機の能力を下げる制御手段を含む。

特開２００５−１４７５４２号公報 特開２００２−４８４２０号公報

しかしながら、段階的に圧縮機の運転周波数を上げる場合には、ヒートポンプ給湯装置の各部が一定時間共振する可能性がある。すなわち、圧縮機の運転周波数が、一定時間、ヒートポンプ給湯装置の各部が共振し易い周波数に留まる可能性がある。その結果、たとえば、ユーザに異音が聞こえる可能性が高くなる。

本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ヒートポンプ給湯装置の各部が一定時間共振する可能性を低減することである。

この発明のある局面に従うと、外気温度を測定する外気温測定部と入水温度を測定する入水温測定部、または、出湯温度を測定する出湯温度測定部と、運転周波数を変更可能な圧縮機と、圧縮機を制御するためのコントローラとを備えるヒートポンプ給湯装置が提供される。コントローラは、外気温度と入水温度、または、出湯温度と目標出湯温度に基づいて圧縮機の目標周波数を設定し、圧縮機の運転周波数を現在の周波数から目標周波数まで上昇させる際に、予め定められられた少なくとも１つの中間周波数において圧縮機の運転周波数の上昇を所定時間停止させる。

好ましくは、予め定められられた少なくとも１つの中間周波数は、ヒートポンプ給湯装置を構成する部材が共振し難い運転周波数である。

好ましくは、コントローラは、目標周波数を、予め定められた少なくとも１つの周波数帯外の値に修正する。予め定められた少なくとも１つの周波数帯は、ヒートポンプ給湯装置を構成する部材が共振し易い運転周波数を含む。

好ましくは、コントローラは、目標周波数を、予め定められた少なくとも１つの周波数帯内の値に修正する。予め定められた少なくとも１つの周波数帯は、ヒートポンプ給湯装置を構成する部材が共振し易い運転周波数を含まない。

この発明の別の局面に従うと、外気温度を測定する外気温測定部と入水温度を測定する入水温測定部、または、出湯温度を測定する出湯温度測定部と、運転周波数を変更可能な圧縮機と、圧縮機を制御するためのコントローラとを備えるヒートポンプ給湯装置が提供される。コントローラは、外気温度と入水温度、または、出湯温度と目標出湯温度に基づいて圧縮機の目標周波数を設定し、圧縮機の現在の周波数と目標周波数との間の範囲を均等に分割する少なくとも１つの中間周波数とを設定し、圧縮機の運転周波数を現在の周波数から目標周波数まで上昇させるときに、中間周波数において圧縮機の運転周波数の上昇を所定時間停止させる。

好ましくは、コントローラは、少なくとも１つの中間周波数を、予め定められた少なくとも１つの周波数帯外の値に修正する。予め定められた少なくとも１つの周波数帯は、ヒートポンプ給湯装置を構成する部材が共振し易い運転周波数を含む。

好ましくは、コントローラは、目標周波数を、予め定められた少なくとも１つの周波数帯外の値に修正する。

好ましくは、コントローラは、少なくとも１つの中間周波数を、予め定められた少なくとも１つの周波数帯内の値に修正する。予め定められた少なくとも１つの周波数帯は、ヒートポンプ給湯装置を構成する部材が共振し易い運転周波数を含まない。

好ましくは、コントローラは、目標周波数を、予め定められた少なくとも１つの周波数帯内の値に修正する。

好ましくは、コントローラは、ヒートポンプ給湯装置の起動時に、圧縮機の運転周波数を所定の周波数まで上昇させる。

この発明の別の局面に従うと、外気温度を測定する外気温測定部と入水温度を測定する入水温測定部、または、出湯温度を測定する出湯温度測定部と、運転周波数を変更可能な圧縮機と、圧縮機を制御するためのコントローラとを含むヒートポンプ給湯装置の制御方法が提供される。制御方法は、コントローラが、外気温度と入水温度、または、出湯温度と目標出湯温度に基づいて圧縮機の目標周波数を設定するステップと、コントローラが、圧縮機の運転周波数を現在の周波数から目標周波数まで上昇させる際に、予め定められられた少なくとも１つの中間周波数において圧縮機の運転周波数の上昇を所定時間停止させるステップとを備える。

この発明の別の局面に従うと、外気温度を測定する外気温測定部と入水温度を測定する入水温測定部、または、出湯温度を測定する出湯温度測定部と、運転周波数を変更可能な圧縮機と、圧縮機を制御するためのコントローラとを含むヒートポンプ給湯装置の制御方法が提供される。制御方法は、コントローラが、外気温度と入水温度、または、出湯温度と目標出湯温度に基づいて圧縮機の目標周波数を設定するステップと、コントローラが、圧縮機の現在の周波数と目標周波数との間の範囲を均等に分割する少なくとも１つの中間周波数とを設定するステップと、コントローラが、圧縮機の運転周波数を現在の周波数から目標周波数まで上昇させるときに、中間周波数において圧縮機の運転周波数の上昇を所定時間停止させるステップとを備える。

以上のように、本発明によって、ヒートポンプ給湯装置の各部が一定時間共振する可能性が低減される。

本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１の全体構成を示すイメージ図である。 本実施の形態に係るコントローラ１００のハードウェア構成を表わすブロック図である。 本実施の形態に係る経過時間と圧縮機２１１の運転周波数との関係を示す図である。 本実施の形態に係るコントローラ１００における圧縮機制御処理の処理手順を示すフローチャートである。 本実施の形態に係る周波数帯テーブル（共振周波数帯テーブル１０１Ａ）を示すイメージ図である。 本実施の形態に係るコントローラ１００における制御処理の処理手順を示すフローチャートである。 本実施の形態に係る周波数帯テーブル（許容周波数帯テーブル１０１Ｂ）の変形例を示すイメージ図である。 本実施の形態に係るコントローラ１００における制御処理の処理手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［実施の形態１］
＜ヒートポンプ給湯装置の全体構成＞
まず、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置の全体構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１の全体構成を示すイメージ図である。

図１を参照して、ヒートポンプ給湯装置１は、ヒートポンプユニット２１０と、タンクユニット２０１とを含む。

ヒートポンプユニット２１０は、圧縮機２１１、凝縮器２１２、膨張弁２１３、空気熱交換器２１４、およびそれらを連結する冷媒配管を含むヒートポンプ回路を有している。このヒートポンプ回路内では、たとえばＲ４１０Ａ、ＣＯ２などの冷媒が循環している。

圧縮機２１１は、後述するコントローラ１００からの指令に基づいて、運転周波数を変更する。すなわち、圧縮機２１１は、コントローラ１００からの指令に基づいて、冷媒の吐出速度を変更する。

空気熱交換器２１４は、冷媒と大気との熱交換を実行する。空気熱交換器２１４の近傍には送風ファン２１５が配置されている。送風ファン２１５は、空気熱交換器２１４内での、大気から冷媒への熱の移動（冷媒の吸熱）を促進する。

タンクユニット２０１は、貯湯タンク２０２、循環ポンプ２０９、凝縮器２１２と熱交換する水熱交換器２１６、混合弁２０８、およびそれらを連結する冷温水配管を含む給湯回路を有している。水熱交換器２１６は、圧縮機２１１から吐出された高温冷媒（ホットガス）とタンクユニット２０１内を循環する水との熱交換を実行する。

タンクユニット２０１内を循環する水は、外部から、給水配管２０３と貯湯タンク２０２とを通って、ヒートポンプユニット２１０における水熱交換器２１６に達する。水は、水熱交換器２１６において冷媒から熱を奪うことによって温水となる。温水は、貯湯タンク２０２に戻り、貯湯タンク２０２に蓄えられる。温水は、給湯配管２０６から外部へと給湯される。

コントローラ１００は、圧縮機２１１、循環ポンプ２０９、送風ファン２１５などの動作を制御して、タンクユニット２０１内を循環する水の温度をコントロールしている。また、コントローラ１００は、外気温度を測定するための外気温度センサ１１１と、出湯配管２０５から出湯される水の温度を測定するための出湯温度センサ１１２と、入水配管２０４から入水される水の温度を測定するための入水温度センサ１１３とに接続されている。

＜コントローラ１００のハードウェア構成＞
本実施の形態に係るコントローラ１００のハードウェア構成の一態様について説明する。図２は、本実施の形態に係るコントローラ１００のハードウェア構成を表わすブロック図である。

メモリ１０１は、ＣＰＵ１１０によって実行される制御プログラム、圧縮機２１１の起動周波数、圧縮機２１１の中間周波数ｆｍなどを記憶する。本実施の形態においては、メモリ１０１は、中間周波数ｆｍとして、ヒートポンプ給湯装置１の各部（配管や筐体やファンなど）が共振し難い所定の周波数を記憶している。なお、メモリ１０１は、複数の中間周波数ｆｍを予め記憶していてもよい。

なお、外気温度によってヒートポンプ給湯装置１の各部が共振し難い周波数が変化する可能性がある。そこで、メモリ１０１は、外気温度毎に、１つの中間周波数ｆｍ、または複数の中間周波数ｆｍを記憶していてもよい。

たとえば、ＣＰＵ１１０は、タンクユニット２０１との通信インターフェイス１０５を介して、タンクユニット２０１のコントローラ１２０から、ヒートポンプ給湯装置１から出湯されるべき水の温度（目標出湯温度）を受け付ける。

次に、本実施の形態に係るＣＰＵ１１０の動作について説明する。なお、図３は、本実施の形態に係る経過時間と圧縮機２１１の運転周波数との関係を示す図である。

図３を参照して、ＣＰＵ１１０は、ヒートポンプ給湯装置１が起動されると、起動モードに移行する。起動モードにおいては、ＣＰＵ１１０は、圧縮機２１１の運転周波数を予め定められた起動周波数へと上昇させる。

循環ポンプの制御方法により、周波数計算方法は、異なる。
まず、循環ポンプ２０９の制御方法において、ポンプの回転数が、目標出湯温度と出湯温度の偏差によって制御されず、概ね一定速の場合、ＣＰＵ１１０は、出湯温度センサ１１２から取得する出湯温度と、目標出湯温度の偏差に基づいて、好ましい圧縮機２１１の運転周波数（目標周波数ｆａ）を計算する。なお、圧縮機２１１の運転周波数は、出湯温度の偏差が大きいほど高くなるものである。

一方、循環ポンプ２０９の制御方法が、目標出湯温度と出湯温度の偏差によって制御される場合、ＣＰＵ１１０は、外気温度センサ１１１から取得する外気温度と、入水温度センサ１１３から取得する入水温度に基づいて、好ましい圧縮機２１１の運転周波数（目標周波数ｆａ）を計算する。なお、圧縮機２１１の運転周波数は、外気温度が低いほど高くなり、入水温度が低いほど高くなるものである。

ＣＰＵ１１０は、圧縮機２１１の運転周波数が起動周波数（現在の周波数ｆｂ）に達すると、圧縮機２１１の運転周波数を目標周波数ｆａまで上昇させる。あるいは、ＣＰＵ１１０は、外気温度と入水温度の少なくともいずれか、または、出湯温度と目標出湯温度の少なくともいずれかが変更されたときに、新たな外気温度と入水温度の少なくともいずれか、または出湯温度と目標出湯温度の少なくともいずれかに基づいて目標周波数ｆａを更新する。ＣＰＵ１１０は、圧縮機２１１の運転周波数を現在の周波数ｆｂから新たな目標周波数ｆａまで上昇させる。

本実施の形態においては、ＣＰＵ１１０は、圧縮機２１１の運転周波数を予め定められた中間周波数ｆｍまで上昇させると、当該中間周波数ｆｍを維持したまま所定時間Ｔ待機する。なお、ＣＰＵ１１０は、メモリ１０１を参照して外気温度に適した中間周波数ｆｍを読み出し、圧縮機２１１の運転周波数を中間周波数ｆｍまで上昇させると、当該中間周波数ｆｍを維持したまま所定時間Ｔ待機してもよい。

このようにして、ＣＰＵ１１０は、圧縮機２１１の運転周波数を現在の周波数ｆｂから目標周波数ｆａへ上昇させる際に、両者の間に位置する中間周波数ｆｍで、圧縮機２１１の運転周波数の上昇を一旦停止させる。ＣＰＵ１１０は、所定時間Ｔが経過すると、再度、圧縮機２１１の運転周波数を目標周波数ｆａに向けて上昇させる。

＜圧縮機制御処理＞
次に、本実施の形態に係るコントローラ１００による圧縮機制御処理について説明する。図４は、本実施の形態に係るコントローラ１００における圧縮機制御処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、以下では、ＣＰＵ１１０が、既に、外気温度と、入水温度と、出湯温度と、目標出湯温度などに基づいて、好ましい圧縮機２１１の運転周波数（目標周波数ｆａ）を計算しているものとする。

図４を参照して、ＣＰＵ１１０は、通信インターフェイス１０５を介して、圧縮機２１１の運転周波数を目標周波数ｆａに向けて上昇させる（ステップＳ１０２）。ＣＰＵ１１０は、メモリ１０１を参照して、現在の外気温度に適した、予め定められている少なくとも１つの中間周波数ｆｍを読み出す。ＣＰＵ１１０は、中間周波数ｆｍのいずれかに達したか否かを判断する（ステップＳ１０４）。ＣＰＵ１１０は、運転周波数が中間周波数ｆｍに達していない場合（ステップＳ１０４においてＮＯである場合）、ステップＳ１０２からの処理を実行する。

ＣＰＵ１１０は、運転周波数が中間周波数ｆｍに達した場合（ステップＳ１０４においてＹＥＳである場合）、通信インターフェイス１０５を介して、当該中間周波数ｆｍのまま圧縮機２１１を待機させる（ステップＳ１０６）。ＣＰＵ１１０は、待機時間が所定時間Ｔに達したか否かを判断する（ステップＳ１０８）。ＣＰＵ１１０は、待機時間が所定時間Ｔに達していない場合（ステップＳ１０８においてＮＯである場合）、ステップＳ１０６からの処理を繰り返す。

ＣＰＵ１１０は、待機時間が所定時間Ｔに達した場合（ステップＳ１０８においてＹＥＳである場合）、ステップＳ１０２からの処理を繰り返す。

ＣＰＵ１１０は、圧縮機２１１の運転周波数が目標周波数ｆａに達したか否かを判断する（ステップＳ１１０）。ＣＰＵ１１０は、運転周波数が目標周波数ｆａに達していない場合（ステップＳ１１０においてＮＯである場合）、ステップＳ１０２からの処理を繰り返す。

一方、ＣＰＵ１１０は、運転周波数が目標周波数ｆａに達した場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳである場合）、目標周波数ｆａが変更されるまで、当該目標周波数ｆａのまま圧縮機２１１を待機させる。

なお、ＣＰＵ１１０は、後述する実施の形態２と同様に、外気温度と入水温度、または、出湯温度と目標出湯温度などに基づいて計算された目標周波数ｆａが、ヒートポンプ給湯装置１が共振し易い周波数帯域（共振周波数帯）内である場合、目標周波数ｆａを当該共振周波数帯域外かつ目標周波数ｆａに最も近い値へと修正してもよい。あるいは、ＣＰＵ１１０は、後述する実施の形態２の変形例と同様に、計算された目標周波数ｆａがヒートポンプ給湯装置１が共振し難い周波数帯域（許容周波数帯）外である場合、目標周波数ｆａを当該許容周波数帯域内かつ目標周波数ｆａに最も近い値へと修正してもよい。

このように、本実施の形態においては、圧縮機２１１の急な周波数の上昇による過負荷状態に陥る可能性を低減しつつ、ヒートポンプ給湯装置１の各部が共振する可能性を低減することが可能になる。より詳細には、ヒートポンプ給湯装置１の各部は所定の周波数で共振する可能性があるため、ヒートポンプ給湯装置１の各部が共振し易い周波数帯域以外の中間周波数ｆｍで圧縮機２１１の運転周波数の上昇を待機させることが好ましい。

［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について説明する。上述の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯装置１では、好ましい中間周波数ｆｍが予め設定されているものであった。一方、本実施の形態においては、コントローラ１００が現在の周波数ｆｂと目標周波数ｆａとに基づいて、中間周波数を決定するものである。

なお、実施の形態１に係るヒートポンプ給湯装置１と同様の構成については、説明を繰り返さない。たとえば、図１のヒートポンプ給湯装置１の全体構成、図４の圧縮機制御処理は、本実施の形態に係るそれらと同様であるため、ここでは説明を繰り返さない。以下では、実施の形態１に係るヒートポンプ給湯装置１と異なる構成について説明する。

まず、本実施の形態に係るコントローラ１００に関しては、ＣＰＵ１１０の動作と、メモリ１０１に記憶されるデータとが、実施の形態１に係るそれらと異なる。

図２を参照して、本実施の形態に係るメモリ１０１について説明する。メモリ１０１は、ＣＰＵ１１０によって実行される制御プログラム、圧縮機２１１の起動周波数、共振周波数帯テーブル１０１Ａ（後述する変形例においては許容周波数帯テーブル１０１Ｂ）などを記憶する。

図５は、本実施の形態に係る周波数帯テーブル（共振周波数帯テーブル１０１Ａ）を示すイメージ図である。図５を参照して、共振周波数帯テーブル１０１Ａは、ヒートポンプ給湯装置１の各部（配管や筐体やファンなど）が共振し易い周波数帯（共振周波数帯）を格納する。共振周波数帯テーブル１０１Ａは、複数の共振周波数帯を格納していてもよいし、１つの共振周波数帯を格納していてもよい。

なお、外気温度によってヒートポンプ給湯装置１の各部が共振し易い周波数帯が変化する可能性がある。そこで、メモリ１０１は、外気温度毎に、１つの共振周波数帯または複数の共振周波数帯を格納する共振周波数帯テーブル１０１Ａを記憶していてもよい。

次に、本実施の形態に係るＣＰＵ１１０の動作について説明する。
図３を参照して、本実施の形態においても、ＣＰＵ１１０は、ヒートポンプ給湯装置１が起動されると、起動モードに移行する。起動モードにおいては、ＣＰＵ１１０は、通信インターフェイス１０５を介して、圧縮機２１１の運転周波数を予め定められた起動周波数へと上昇させる。

循環ポンプの制御方法により、周波数計算方法は、異なる。
まず、循環ポンプ２０９の制御方法において、ポンプの回転数が、目標出湯温度と出湯温度の偏差によって制御されず、概ね一定速の場合、ＣＰＵ１１０は、出湯温度センサ１１２から取得する出湯温度と、目標出湯温度の偏差に基づいて、好ましい圧縮機２１１の運転周波数（目標周波数ｆａ）を計算する。なお、圧縮機２１１の運転周波数は、出湯温度の偏差が大きいほど高くなるものである。

一方、循環ポンプ２０９の制御方法が、目標出湯温度と出湯温度の偏差によって制御される場合、ＣＰＵ１１０は、外気温度センサ１１１から取得する外気温度と、入水温度センサ１１３から取得する入水温度に基づいて、好ましい圧縮機２１１の運転周波数（目標周波数ｆａ）を計算する。なお、圧縮機２１１の運転周波数は、外気温度が低いほど高くなり、入水温度が低いほど高くなるものである。

ここで、ＣＰＵ１１０は、メモリ１０１を参照して外気温度に適した共振周波数帯テーブル１０１Ａを読み出してもよい。そして、ＣＰＵ１１０は、外気温度と入水温度と出湯温度と目標出湯温度などに基づいて計算された目標周波数ｆａが共振周波数帯テーブル１０１Ａのいずれかの共振周波数帯域内である場合、目標周波数ｆａを当該共振周波数帯外かつ目標周波数ｆａに最も近い値へと修正してもよい。

ＣＰＵ１１０は、圧縮機２１１の運転周波数が起動周波数（現在の周波数ｆｂ）に達すると、通信インターフェイス１０５を介して、圧縮機２１１の運転周波数を目標周波数ｆａまで上昇させる。あるいは、ＣＰＵ１１０は、外気温度と入水温度の少なくともいずれか、または、出湯温度と目標出湯温度の少なくともいずれかが変更されたときに、新たな外気温度と入水温度の少なくともいずれか、または、出湯温度と目標出湯温度の少なくともいずれかに基づいて目標周波数ｆａを更新する。ＣＰＵ１１０は、圧縮機２１１の運転周波数を現在の周波数ｆｂから新たな目標周波数ｆａまで上昇させる。

本実施の形態においては、ＣＰＵ１１０は、現在の周波数ｆｂと目標周波数ｆａとの間の範囲を均等に分割する少なくとも１つの中間周波数ｆｍを計算する。ＣＰＵ１１０は、中間周波数ｆｍが共振周波数帯テーブル１０１Ａのいずれかの共振周波数帯内である場合、中間周波数ｆｍを当該共振周波数帯外かつ中間周波数ｆｍに最も近い値へと修正してもよい。ＣＰＵ１１０は、圧縮機２１１の運転周波数を中間周波数ｆｍまで上昇させると、当該中間周波数ｆｍを維持したまま所定時間Ｔ待機する。

このようにして、ＣＰＵ１１０は、圧縮機２１１の運転周波数を現在の周波数ｆｂから目標周波数ｆａへ上昇させる際に、両者の間に位置する中間周波数ｆｍで、圧縮機２１１の運転周波数の上昇を一旦停止させる。ＣＰＵ１１０は、所定時間Ｔが経過すると、再度、圧縮機２１１の運転周波数を目標周波数ｆａに向けて上昇させる。

＜制御処理＞
次に、本実施の形態に係るコントローラ１００による制御処理について説明する。図６は、本実施の形態に係るコントローラ１００における制御処理の処理手順を示すフローチャートである。

図６を参照して、ＣＰＵ１１０は、外気温度センサ１１１から外気温度を取得し、入水温度センサ１１３から入水温度を取得し、出湯温度センサ１１２から出湯温度を取得し、タンクユニットとの通信により目標出湯温度を取得する（ステップＳ２０２）。ＣＰＵ１１０は、外気温度、入水温度、出湯温度、目標出湯温度などに基づいて、好ましい圧縮機２１１の運転周波数（目標周波数ｆａ）を計算する（ステップＳ２０４）。

たとえば、ＣＰＵ１１０は、外気温度と入水温度との組み合わせに基づいて、好ましい圧縮機２１１の運転周波数（目標周波数ｆａ）を計算する。あるいは、ＣＰＵ１１０は、出湯温度と目標出湯温度との組み合わせに基づいて、好ましい圧縮機２１１の運転周波数（目標周波数ｆａ）を計算する。

ＣＰＵ１１０は、メモリ１０１を参照して、現在の外気温度に適した共振周波数帯テーブル１０１Ａを読み出す。ＣＰＵ１１０は、共振周波数帯テーブル１０１Ａを参照して、計算された目標周波数ｆａがいずれかの共振周波数帯域内であるか否かを判断する（ステップＳ２０６）。目標周波数ｆａがいずれの共振周波数帯域内でもない場合（ステップＳ２０６においてＮＯである場合）、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ２１０からの処理を実行する。目標周波数ｆａがいずれかの共振周波数帯域内である場合（ステップＳ２０６においてＹＥＳである場合）、ＣＰＵ１１０は、目標周波数ｆａを当該共振周波数帯外かつ目標周波数ｆａに最も近い値へと修正する（ステップＳ２０８）。

ＣＰＵ１１０は、現在の周波数ｆｂと目標周波数ｆａとに基づいて、現在の周波数ｆｂと目標周波数ｆａとの間に等間隔で位置する少なくとも１つの（所定数の）中間周波数ｆｍを計算する（ステップＳ２１０）。たとえば、所定数がＮである場合、ＣＰＵ１１０は、以下の式（１）に基づいてｎ番目の中間周波数ｆｍを計算することができる。

ｆｍ＝ｆｂ＋｛ｎ（ｆａ−ｆｂ）／（Ｎ＋１）｝・・・（１）
ＣＰＵ１１０は、共振周波数帯テーブル１０１Ａを参照して、計算された中間周波数ｆｍがいずれかの共振周波数帯域内であるか否かを判断する（ステップＳ２１２）。中間周波数ｆｍがいずれの共振周波数帯域内でもない場合（ステップＳ２１２においてＮＯである場合）、ＣＰＵ１１０は、圧縮機制御処理（ステップＳ１００）を実行する。

中間周波数ｆｍがいずれかの共振周波数帯域内である場合（ステップＳ２１２においてＹＥＳである場合）、ＣＰＵ１１０は、中間周波数ｆｍを当該共振周波数帯外かつ中間周波数ｆｍに最も近い値へと修正する（ステップＳ２１４）。ＣＰＵ１１０は、圧縮機制御処理（ステップＳ１００）を実行する。

このように、本実施の形態においては、圧縮機２１１が過負荷状態に陥る可能性を低減しつつ、ヒートポンプ給湯装置１の各部が共振する可能性を低減することが可能になる。より詳細には、ヒートポンプ給湯装置１の各部は所定の周波数で共振する可能性があるため、ヒートポンプ給湯装置１の各部が共振し易い共振周波数帯域以外の中間周波数ｆｍで圧縮機２１１の運転周波数の上昇を待機させることが好ましい。

＜周波数帯テーブルの変形例＞
図７は、本実施の形態に係る周波数帯テーブル（許容周波数帯テーブル１０１Ｂ）の変形例を示すイメージ図である。図７を参照して、許容周波数帯テーブル１０１Ｂは、ヒートポンプ給湯装置１の各部（配管や筐体やファンなど）が共振し難い周波数帯（許容周波数帯）を格納する。許容周波数帯テーブル１０１Ｂは、複数の許容周波数帯を格納していてもよいし、１つの許容周波数帯を格納していてもよい。

なお、外気温度によってヒートポンプ給湯装置１の各部が共振し難い周波数帯が変化する可能性がある。そこで、メモリ１０１は、外気温度毎に、１つの許容周波数帯または複数の許容周波数帯を格納する許容周波数帯テーブル１０１Ｂを記憶していてもよい。

本変形例においては、ＣＰＵ１１０は、メモリ１０１を参照して外気温度に適した許容周波数帯テーブル１０１Ｂを読み出してもよい。ＣＰＵ１１０は、外気温度と入水温度と出湯温度と目標出湯温度の少なくともいずれかに基づいて計算された目標周波数ｆａが許容周波数帯テーブル１０１Ｂのいずれかの許容周波数帯域外である場合、目標周波数ｆａを当該許容周波数帯域内かつ目標周波数ｆａに最も近い値へと修正してもよい。また、ＣＰＵ１１０は、許容周波数帯外である場合、中間周波数ｆｍを当該許容周波数帯内かつ中間周波数ｆｍに最も近い値へと修正してもよい。

＜制御処理＞
次に、本変形例に係るコントローラ１００による制御処理について説明する。図８は、本実施の形態に係るコントローラ１００における制御処理の処理手順を示すフローチャートである。

図８を参照して、ＣＰＵ１１０は、通信インターフェイス１０５を介して、外気温度センサ１１１から外気温度を取得し、入水温度センサ１１３から入水温度を取得し、出湯温度センサ１１２から出湯温度を取得し、タンクユニットとの通信により目標出湯温度を取得する（ステップＳ３０２）。ＣＰＵ１１０は、外気温度、入水温度、出湯温度、目標出湯温度などに基づいて、好ましい圧縮機２１１の運転周波数（目標周波数ｆａ）を計算する（ステップＳ３０４）。

たとえば、ＣＰＵ１１０は、外気温度と入水温度との組み合わせに基づいて、好ましい圧縮機２１１の運転周波数（目標周波数ｆａ）を計算する。あるいは、ＣＰＵ１１０は、出湯温度と目標出湯温度との組み合わせに基づいて、好ましい圧縮機２１１の運転周波数（目標周波数ｆａ）を計算する。

ＣＰＵ１１０は、メモリ１０１を参照して、現在の外気温度に適した許容周波数帯テーブル１０１Ｂを読み出す。ＣＰＵ１１０は、許容周波数帯テーブル１０１Ｂを参照して、計算された目標周波数ｆａがいずれかの許容周波数帯域内であるか否かを判断する（ステップＳ３０６）。目標周波数ｆａがいずれかの許容周波数帯域内である場合（ステップＳ３０６においてＹＥＳである場合）、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ３１０からの処理を実行する。目標周波数ｆａがいずれの許容周波数帯域内でもない場合（ステップＳ３０６においてＮＯである場合）、ＣＰＵ１１０は、目標周波数ｆａを当該許容周波数帯内かつ目標周波数ｆａに最も近い値へと修正する（ステップＳ３０８）。

ＣＰＵ１１０は、現在の周波数ｆｂと目標周波数ｆａとに基づいて、現在の周波数ｆｂと目標周波数ｆａとの間に等間隔で位置する少なくとも１つの（所定数の）中間周波数ｆｍを計算する（ステップＳ３１０）。たとえば、所定数がＮである場合、ＣＰＵ１１０は、上記式（１）に基づいてｎ番目の中間周波数ｆｍを計算することができる。

ＣＰＵ１１０は、許容周波数帯テーブル１０１Ｂを参照して、計算された中間周波数ｆｍがいずれかの許容周波数帯域内であるか否かを判断する（ステップＳ３１２）。中間周波数ｆｍがいずれかの許容周波数帯域内である場合（ステップＳ３１２においてＹＥＳである場合）、ＣＰＵ１１０は、圧縮機制御処理（ステップＳ１００）を実行する。

中間周波数ｆｍがいずれの許容周波数帯域内でもない場合（ステップＳ３１２においてＮＯである場合）、ＣＰＵ１１０は、中間周波数ｆｍを当該許容周波数帯内かつ中間周波数ｆｍに最も近い値へと修正する（ステップＳ３１４）。ＣＰＵ１１０は、圧縮機制御処理（ステップＳ１００）を実行する。

このように、本変形例においても、圧縮機２１１が過負荷状態に陥る可能性を低減しつつ、ヒートポンプ給湯装置１の各部が共振する可能性を低減することが可能になる。より詳細には、ヒートポンプ給湯装置１の各部は所定の周波数で共振する可能性があるため、ヒートポンプ給湯装置１の各部が共振し難い共振周波数帯域内の中間周波数ｆｍで圧縮機２１１の運転周波数の上昇を待機させることが好ましい。

なお、実施の形態１と実施の形態２に記載の技術を組み合わせることも可能である。たとえば、予め決定されている少なくとも１つの（実施の形態１に係る）中間周波数と、目標周波数と現在周波数とに基づいて計算される少なくとも１つの（実施の形態２に係る）中間周波数とにおいて、圧縮機２１１の運転周波数の上昇を待機させてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ヒートポンプ給湯装置、１００ コントローラ、１０１ メモリ、１０１Ａ，１０１Ｂ 周波数帯テーブル、１０２ ディスプレイ、１０３ タブレット、１０４ ボタン、１０５ 通信インターフェイス、１０６ タッチパネル、１１０ ＣＰＵ、１１１ 外気温度センサ、１１２ 出湯温度センサ、１１３ 入水温度センサ、１２０ タンクユニットのコントローラ、２０１ タンクユニット、２０２ 貯湯タンク、２０３ 給水配管、２０４ 入水配管、２０５ 出湯配管、２０６ 給湯配管、２０８ 混合弁、２０９ 循環ポンプ、２１０ ヒートポンプユニット、２１１ 圧縮機、２１２ 凝縮器、２１３ 膨張弁、２１４ 空気熱交換器、２１５ 送風ファン、２１６ 水熱交換器。

Claims (12)

1. 外気温度を測定する外気温度測定部および入水温度を測定する入水温度測定部、または出湯温度を測定する出湯温度測定部と、
   運転周波数を変更可能な圧縮機と、
   前記圧縮機を制御するためのコントローラとを備え、
   前記コントローラは、
   前記外気温度および前記入水温度、または、前記出湯温度および目標出湯温度、に基づいて前記圧縮機の目標周波数を設定し、
   前記圧縮機の運転周波数を現在の周波数から前記目標周波数まで上昇させる際に、予め定められられた少なくとも１つの中間周波数において前記圧縮機の運転周波数の上昇を所定時間停止させる、ヒートポンプ給湯装置。
2. 前記予め定められられた少なくとも１つの中間周波数は、前記ヒートポンプ給湯装置を構成する部材が共振し難い運転周波数である、請求項１に記載のヒートポンプ給湯装置。
3. 前記コントローラは、
   前記目標周波数を、予め定められた少なくとも１つの周波数帯外の値に修正し、
   前記予め定められた少なくとも１つの周波数帯は、前記ヒートポンプ給湯装置を構成する部材が共振し易い運転周波数を含む、請求項１または２に記載のヒートポンプ給湯装置。
4. 前記コントローラは、
   前記目標周波数を、予め定められた少なくとも１つの周波数帯内の値に修正し、
   前記予め定められた少なくとも１つの周波数帯は、前記ヒートポンプ給湯装置を構成する部材が共振し易い運転周波数を含まない、請求項１または２に記載のヒートポンプ給湯装置。
5. 外気温度を測定する外気温度測定部および入水温度を測定する入水温度測定部、または出湯温度を測定する出湯温度測定部と、
   運転周波数を変更可能な圧縮機と、
   前記圧縮機を制御するためのコントローラとを備え、
   前記コントローラは、
   前記外気温度および前記入水温度、または、前記出湯温度および目標出湯温度、に基づいて前記圧縮機の目標周波数を設定し、
   前記圧縮機の現在の周波数と前記目標周波数との間の範囲を均等に分割する少なくとも１つの中間周波数とを設定し、
   前記圧縮機の運転周波数を前記現在の周波数から前記目標周波数まで上昇させるときに、前記中間周波数において前記圧縮機の運転周波数の上昇を所定時間停止させる、ヒートポンプ給湯装置。
6. 前記コントローラは、
   前記少なくとも１つの中間周波数を、予め定められた少なくとも１つの周波数帯外の値に修正し、
   前記予め定められた少なくとも１つの周波数帯は、前記ヒートポンプ給湯装置を構成する部材が共振し易い運転周波数を含む、請求項５に記載のヒートポンプ給湯装置。
7. 前記コントローラは、
   前記目標周波数を、前記予め定められた少なくとも１つの周波数帯外の値に修正する、請求項６に記載のヒートポンプ給湯装置。
8. 前記コントローラは、
   前記少なくとも１つの中間周波数を、予め定められた少なくとも１つの周波数帯内の値に修正し、
   前記予め定められた少なくとも１つの周波数帯は、前記ヒートポンプ給湯装置を構成する部材が共振し易い運転周波数を含まない、請求項５に記載のヒートポンプ給湯装置。
9. 前記コントローラは、
   前記目標周波数を、前記予め定められた少なくとも１つの周波数帯内の値に修正する、請求項８に記載のヒートポンプ給湯装置。
10. 前記コントローラは、前記ヒートポンプ給湯装置の起動時に、前記圧縮機の運転周波数を所定の周波数まで上昇させる、請求項１〜９のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯装置。
11. 外気温度を測定する外気温度測定部および入水温度を測定する入水温度測定部、または出湯温度を測定する出湯温度測定部と、運転周波数を変更可能な圧縮機と、前記圧縮機を制御するためのコントローラとを含むヒートポンプ給湯装置の制御方法であって、
    前記コントローラが、前記外気温度および前記入水温度、または、前記出湯温度および目標出湯温度、に基づいて前記圧縮機の目標周波数を設定するステップと、
    前記コントローラが、前記圧縮機の運転周波数を現在の周波数から前記目標周波数まで上昇させる際に、予め定められられた少なくとも１つの中間周波数において前記圧縮機の運転周波数の上昇を所定時間停止させるステップとを備える、ヒートポンプ給湯装置の制御方法。
12. 外気温度を測定する外気温度測定部および入水温度を測定する入水温度測定部、または出湯温度を測定する出湯温度測定部と、運転周波数を変更可能な圧縮機と、前記圧縮機を制御するためのコントローラとを含むヒートポンプ給湯装置の制御方法であって、
    前記コントローラが、前記外気温度および前記入水温度、または、前記出湯温度および目標出湯温度、に基づいて前記圧縮機の目標周波数を設定するステップと、
    前記コントローラが、前記圧縮機の現在の周波数と前記目標周波数との間の範囲を均等に分割する少なくとも１つの中間周波数とを設定するステップと、
    前記コントローラが、前記圧縮機の運転周波数を前記現在の周波数から前記目標周波数まで上昇させるときに、前記中間周波数において前記圧縮機の運転周波数の上昇を所定時間停止させるステップとを備える、ヒートポンプ給湯装置の制御方法。

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