JP2015113996A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タンクとヒートポンプを備える給湯装置において、ユーザの利便性を確保しつつ、施工性をより向上することが可能な技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示する給湯装置は、圧縮機と、凝縮器と、膨張機構と、蒸発器を備えており、凝縮器における冷媒からの放熱により水を加熱するヒートポンプと、容量が２５リットル以下であって、ヒートポンプで加熱された水を貯えるタンクと、ヒートポンプの動作を制御する制御装置を備えている。その給湯装置では、制御装置が、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、圧縮機の停止時間が基準時間に満たない場合に、回転数の立上りが速い第１の始動方式で圧縮機を始動させ、圧縮機の停止時間が基準時間を越える場合に、回転数の立上りが遅い第２の始動方式で圧縮機を始動させる。【選択図】図２

Description

本明細書は、給湯装置に関する。

特許文献１に、圧縮機と、凝縮器と、膨張機構と、蒸発器を備えており、凝縮器における冷媒からの放熱により水を加熱するヒートポンプと、容量が３００リットル以上であって、ヒートポンプで加熱された水を貯えるタンクと、ヒートポンプの動作を制御する制御装置を備える給湯装置が開示されている。

特開２０１３−２０４８４２号公報

特許文献１の給湯装置のように、容量が３００リットルを超える大型のタンクを用いる場合、タンクの水を一度沸上げておけば、一日に使用する給湯量を賄うことができる。このため、ヒートポンプによるタンクの水の沸上げは、一日に一度、例えば電力料金が安価な深夜時間帯に行なえばよい。しかしながら、このような大型のタンクを据え付ける際には、地震に対する耐震強度を確保するために、通常はタンクをコンクリートの基礎にアンカー固定して地面に設置する。このため、配管類の地中への埋め込みや、基礎となるコンクリートの打設、アンカー固定などの作業が必要となり、据付作業に多大な労力を必要としている。給湯装置の施工性をより向上するためには、基礎へのアンカー固定をしなくても耐震強度を確保可能な小型のタンクを用いることが好ましい。

例えば、容量が２５リットル以下の小型のタンクを用いるようにすれば、満水時のタンクの重量はそれほど重くならないため、簡素な据付構造であっても十分な耐震強度を確保することができる。しかしながら、容量が２５リットル以下の小型のタンクを用いる場合、数回の給湯が行なわれる度にタンクが湯切れして、その度にタンクの沸上げを行う必要が生じる。従って、小型のタンクを用いる場合において、ユーザの利便性を確保するためには、タンクの沸上げに要する時間を可能な限り短縮することが極めて重要となる。

本明細書は、上記の課題を解決する技術を提供する。本明細書では、タンクとヒートポンプを備える給湯装置において、ユーザの利便性を確保しつつ、施工性をより向上することが可能な技術を提供する。

本明細書が開示する給湯装置は、圧縮機と、凝縮器と、膨張機構と、蒸発器を備えており、凝縮器における冷媒からの放熱により水を加熱するヒートポンプと、容量が２５リットル以下であって、ヒートポンプで加熱された水を貯えるタンクと、ヒートポンプの動作を制御する制御装置を備えている。その給湯装置では、制御装置が、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、圧縮機の停止時間が基準時間に満たない場合に、回転数の立上りが速い第１の始動方式で圧縮機を始動させ、圧縮機の停止時間が基準時間を越える場合に、回転数の立上りが遅い第２の始動方式で圧縮機を始動させる。

上記の給湯装置では、タンクの容量が２５リットル以下であり、満水時のタンクの重量が比較的軽いため、簡素な据付構造でも地震に対する耐震性を十分に確保することができる。このため、上記の給湯装置を据え付ける際には、大型のタンクを地面に据え付ける場合に必要な、配管類の地中への埋め込みや、基礎となるコンクリートの打設、アンカー固定などの作業が不要となる。上記の給湯装置によれば、施工性を向上することができる。

また、上記の給湯装置では、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、圧縮機の停止時間に応じて、圧縮機の始動方式を切り替える。長時間にわたって停止している圧縮機を始動する場合、冷凍機油が運転中よりも粘度の高い状態で冷媒に溶け込んでいるため、圧縮機の回転数を始動時から高くすると、冷媒のみが圧縮機に吸い込まれる。このとき、冷凍機油は配管内に滞留するため、圧縮機内の冷凍機油が不足することとなる。このため、従来は、停止した状態の圧縮機を始動する際には、圧縮機の回転数を緩やかに上昇させている。しかしながら、圧縮機の運転を停止させてからそれほど時間が経過していなければ、冷凍機油の粘度が高くなっているおそれがないため、始動時に圧縮機の回転数を速やかに上昇させても潤滑不良等の問題は生じない。そこで、上記の給湯装置では、圧縮機の停止時間が基準時間に満たない場合に、回転数の立上りが速い第１の始動方式で圧縮機を始動させる。これによって、ヒートポンプによる水の加熱速度を向上して、タンクの沸上げに要する時間を短縮することができる。また、上記の給湯装置では、圧縮機の停止時間が基準時間を超える場合に、回転数の立上りが遅い第２の始動方式で圧縮機を始動させる。これによって、ヒートポンプの圧縮機において潤滑不良等の問題を生じることを防ぐことができる。

上記の給湯装置は、タンクの重量が建物の壁によって支持されるように構成することができる。

一般に、耐圧性能を確保するために、タンクは細長い形状とされることが多い。この場合、満水時のタンクの重心は高い位置となるため、タンクを地面に設置する場合、タンク（またはタンクを収容するケーシング）の転倒を防止するための措置が必要となる。上記の給湯装置によれば、タンクの重量を建物の壁によって支持するので、タンク（またはタンクを収容するケーシング）の転倒を防止するための措置を取る必要がない。給湯装置の据付構造をより簡素化することができる。

上記の給湯装置は、冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段をさらに備えており、制御装置が、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、冷媒温度検出手段で検出される冷媒の温度が上限冷媒温度を超える場合に、圧縮機の停止時間が基準時間を越える場合であっても、第１の始動方式で圧縮機を始動させるように構成することができる。

ヒートポンプにおいては、圧縮機の停止時間が長くても、その間に冷媒の温度が高く保たれていれば、冷凍機油の粘度は低い状態で維持され、圧縮機内の冷凍機油が不足するおそれはないと考えられる。このため、上記の給湯装置では、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、冷媒温度検出手段で検出される冷媒の温度が上限冷媒温度を超える場合に、圧縮機の停止時間が基準時間を越える場合であっても、回転数の立上りが速い第１の始動方式で圧縮機を始動させる。このような構成とすることによって、ヒートポンプによる水の加熱速度を向上して、タンクの沸上げに要する時間を短縮することができる。

上記の給湯装置は、制御装置が、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、冷媒温度検出手段で検出される冷媒の温度が下限冷媒温度を下回る場合に、第２の始動方式で圧縮機を始動させるように構成することができる。

冷媒の温度が低下している場合には、冷凍機油の粘度が高くなり圧縮機に冷凍機油が戻り難くなっているおそれがある。このため、上記の給湯装置では、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、冷媒温度検出手段で検出される冷媒の温度が下限冷媒温度を下回る場合に、回転数の立上りが遅い第２の始動方式で圧縮機を始動させる。このような構成とすることによって、ヒートポンプの圧縮機において潤滑不良等の問題を生じることを防ぐことができる。

上記の給湯装置は、外気温度を検出する外気温度検出手段をさらに備えており、制御装置が、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、外気温度検出手段で検出される外気温度が基準外気温度を超える場合に、圧縮機の停止時間が基準時間を越える場合であっても、第１の始動方式で圧縮機を始動させるように構成することができる。

夏季などの外気温度が高い時期については、圧縮機の停止時間が長くても、冷媒が温度の高い外気により即座に加熱され、溶け込んでいる冷凍機油も即座に温度を上げて粘度が低下する。このため、上記の給湯装置では、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、外気温度検出手段で検出される外気温度が基準外気温度を超える場合に、圧縮機の停止時間が基準時間を越える場合であっても、第１の始動方式で圧縮機を始動させる。このような構成とすることによって、ヒートポンプによる水の加熱速度を向上して、タンクの沸上げに要する時間を短縮することができる。

上記の給湯装置は、燃料の燃焼によって水を加熱する補助熱源機をさらに備えるように構成することができる。

上記の給湯装置によれば、タンクが湯切れしてからタンクの沸上げが完了するまでの間にユーザが給湯を行なう場合であっても、補助熱源機を用いて所望の温度で給湯を行なうことができる。なお、上記の給湯装置では、タンクの沸上げに要する時間を短縮することができるので、ヒートポンプに比べてエネルギー効率の低い補助熱源機を併用する場合でも、水の加熱におけるヒートポンプの利用割合を可能な限り多くして、高いエネルギー効率を実現することができる。

上記の給湯装置は、タンクの容量が１０リットル以上であるように構成することができる。

上記の給湯装置によれば、浴槽への湯張りやシャワーなどを除いて、一般的なユーザが洗面や台所で一度に使用する給湯量を、タンクからの出湯で賄うことができる。

本明細書が開示する給湯装置によれば、ユーザの利便性を確保しつつ、施工性をより向上することができる。

実施例の給湯装置１０の構成を模式的に示す図である。 実施例の給湯装置１０において、沸上げ運転の際にコントローラ１１が行う処理を説明するフローチャートである。 実施例の給湯装置１０において、ヒートポンプを低速始動した場合の、圧縮機回転数とヒートポンプ出口温度の経時的な変化を示す図である。 実施例の給湯装置１０において、ヒートポンプを高速始動した場合の、圧縮機回転数とヒートポンプ出口温度の経時的な変化を示す図である。

（実施例）
図１に示すように、給湯装置１０は、タンクユニット２０と、ＨＰ熱源ユニット４０と、ガス熱源ユニット５０と、コントローラ１１を備えている。

ＨＰ熱源ユニット４０は、圧縮機４１と、凝縮器４３と、膨張弁４４と、蒸発器４５を備えるヒートポンプ４０ａを備えている。ヒートポンプ４０ａでは、圧縮機４１の吐出側と、凝縮器４３の冷媒流路４３ａと、膨張弁４４と、蒸発器４５と、圧縮機４１の吸入側が、冷媒配管４６によって順に接続されており、冷媒がこの順に循環する。冷媒は、例えばＲ７４４（ＣＯ２冷媒）であってもよいし、Ｒ４１０Ａ（ＨＦＣ冷媒）であってもよい。ヒートポンプ４０ａにおいて圧縮機４１を駆動すると、圧縮機４１から凝縮器４３に気体状の高温高圧の冷媒が送り出される。凝縮器４３に流入した冷媒は、水流路４３ｂを流れる水への放熱により凝縮して液体状となり、膨張弁４４へ送り出される。膨張弁４４では、液体状の冷媒は断熱膨張されて低温低圧となり、蒸発器４５へ送り出される。蒸発器４５に流入した冷媒は、ファン４５ａにより送風される外気からの吸熱により気化して気体状となり、圧縮機４１へ送り出される。このように、ＨＰ熱源ユニット４０では、外気を熱源として水を加熱することができる。蒸発器４５と圧縮機４１の間の冷媒配管４６には、冷媒温度を検出する冷媒サーミスタ４６ａが設けられている。

ＨＰ熱源ユニット４０の冷媒配管４６には、凝縮器４３と膨張弁４４との間と、膨張弁４４と蒸発器４５との間に、除霜経路４７が接続されている。除霜経路４７には、除霜弁４７ａが設けられている。ヒートポンプ４０ａにおいては、蒸発器４５の表面に霜が付着することがある。このような場合に、除霜弁４７ａを開いた状態で圧縮機４１を駆動すると、凝縮器４３から蒸発器４５へ、断熱膨張されていない比較的高温の冷媒が送られて、蒸発器４５の表面に付着した霜を溶融させることができる。

凝縮器４３の水流路４３ｂの入口側には循環往路接続経路４８が接続されており、出口側には循環復路接続経路４９が接続されている。循環往路接続経路４８には、循環ポンプ４２と入口側サーミスタ４８ａが設けられている。循環復路接続経路４９には出口側サーミスタ４９ａが設けられている。入口側サーミスタ４８ａは、凝縮器４３の水流路４３ｂに流入する水の温度を検出する。出口側サーミスタ４９ａは、凝縮器４３の水流路４３ｂから流出する水の温度を検出する。

タンクユニット２０は、タンク２１と混合器２４とを備えている。本実施例のタンク２１は、容量が２５リットルの小型のタンクである。タンク２１の容量は、２５リットル以下であれば、どのような容量でもよい。好ましくは、タンク２１の容量は、１０リットル以上である。タンク２１の容量が１０リットル以上あれば、浴槽への湯張りやシャワーなどを除いて、一般的なユーザが洗面や台所で一度に使用する給湯量をタンク２１からの出湯で賄うことができる。

タンク２１の底部には、タンク２１に水道水を給水する給水経路２２が接続されている。給水経路２２の水道水入口２２ａの近傍には、減圧弁２３が設けられている。減圧弁２３は、給水経路２２への給水圧力を調整する。給水経路２２の減圧弁２３より下流側には、混合器２４の混合給水経路２６が接続されている。混合給水経路２６には、給水制御弁２６ａと、給水流量センサ２６ｂと、給水サーミスタ２６ｃが設けられている。給水制御弁２６ａは、混合給水経路２６を流れる水道水の流量を調整する。給水流量センサ２６ｂと給水サーミスタ２６ｃは、混合給水経路２６を流れる水道水の流量及び温度を検出する。タンク２１内の温水が減圧したり、給水制御弁２６ａが開いたりすると、減圧弁２３の下流側圧力が低下する。減圧弁２３は、下流側圧力が低下すると開き、その圧力を所定の調圧値に維持しようとする。このため、タンク２１内の温水が減圧したり、混合器２４の給水制御弁２６ａが開いたりすると、これらに水道水が給水される。

給水経路２２において、混合給水経路２６の接続部よりも下流側には、排水経路３１が接続されている。排水経路３１の途中には、排水弁３２が設けられている。排水弁３２は手動で開閉することができる。排水弁３２を開くと、タンク２１内の水が排水経路３１を通じて外部に排水される。

タンク２１の底部には、循環往路３３の一端が接続されており、タンク２１の上部には、循環復路３４の一端が接続されている。循環往路３３の他端は、ＨＰ熱源ユニット４０の循環往路接続経路４８に接続されており、循環復路３４の他端は、循環復路接続経路４９に接続されている。循環往路３３には、往路サーミスタ３６が設けられている。往路サーミスタ３６は、タンク２１から循環往路３３に流出した水の温度を検出する。ＨＰ熱源ユニット４０のヒートポンプ４０ａを駆動して、さらに循環ポンプ４２を駆動すると、タンク２１の下部から循環往路３３に水が吸出され、この水が凝縮器４３の水流路４３ｂを流れて加熱されて、循環復路３４を通じてタンク２１の上部に戻される。このようにして、タンク２１の水をヒートポンプ４０ａによって沸上げることができる。

タンクユニット２０の循環復路３４の途中には、圧力開放経路３８が接続されており、圧力開放経路３８には、リリーフ弁３８ａが設けられている。リリーフ弁３８ａの開弁圧力は、減圧弁２３の調圧値よりも僅かに大きく設定されている。減圧弁２３の調圧が不能になった場合には、リリーフ弁３８ａが開き、タンク２１内の圧力が耐圧可能な圧力を超えるのを防止する。タンク２１の上部には、上部サーミスタ３９が取り付けられている。上部サーミスタ３９は、タンク２１上部の水温を検出する。なお、タンクユニット２０には、外気温度を検出する外気温度サーミスタ３５も設けられている。

タンク２１の上部には、混合器２４の温水経路２５が接続されている。温水経路２５には、温水制御弁２５ａと、温水流量センサ２５ｂと、温水サーミスタ２５ｃが設けられている。温水制御弁２５ａは、タンク２１から温水経路２５へ流れる水の流量を調整する。温水流量センサ２５ｂは、タンク２１から温水経路２５へ流れる水の流量を検出する。温水サーミスタ２５ｃは、温水経路２５を流れる水の温度を検出する。温水経路２５と混合給水経路２６とは合流して第１混合経路２７に接続されている。第１混合経路２７には、第１混合経路２７を流れる混合水の温度を検出する混合サーミスタ２７ａが設けられている。

タンクユニット２０は、第１給湯経路２９を備えている。第１給湯経路２９には、給湯サーミスタ２９ａが設けられている。第１給湯経路２９の先端には、給湯栓６０が接続されている。給湯栓６０は、浴室、洗面所、台所等に配置されている（図１では、これら複数の給湯栓６０を１つで代表している）。第１混合経路２７の途中と第１給湯経路２９の途中は、給湯バイパス経路２８によって接続されている。給湯バイパス経路２８には、バイパス制御弁２８ａが設けられている。バイパス制御弁２８ａを開いた状態では、第１混合経路２７を流れた混合水が給湯バイパス経路２８へ流れ、バイパス制御弁２８ａを閉じた状態では、第１混合経路２７を流れた混合水が、後記するガス熱源ユニット５０の第２混合経路５１へ流れる。

ガス熱源ユニット５０は、バーナ熱交換器５２とバーナ５３等を備えている。バーナ熱交換器５２には、第２混合経路５１を介して、タンクユニット２０の第１混合経路２７からの混合水が流入する。第２混合経路５１には、入水サーミスタ５１ａと給湯流量センサ５１ｂと水量サーボ５１ｃとが設けられている。入水サーミスタ５１ａと給湯流量センサ５１ｂは、それぞれ第２混合経路５１を流れる水の温度及び流量を検出する。水量サーボ５１ｃは、第２混合経路５１を流れる水の流量を調整する。ガス燃焼式のバーナ５３は、バーナ熱交換器５２を加熱する。バーナ熱交換器５２で加熱された水は、第２給湯経路５４を介して、タンクユニット２０の第１給湯経路２９に流れ込む。第２給湯経路５４には、バーナ熱交換器５２の出口近傍に、缶体サーミスタ５５が設けられており、その下流側に出湯サーミスタ５６が設けられている。第２混合経路５１における水量サーボ５１ｃの下流側と、第２給湯経路５４の缶体サーミスタ５５と出湯サーミスタ５６との間には、熱源機バイパス経路５７が接続されている。第２混合経路５１と熱源機バイパス経路５７との接続部には、熱源機バイパス制御弁５８が設けられている。熱源機バイパス制御弁５８の開度を調整することによって、第２混合経路５１を流れる水の一部が熱源機バイパス経路５７に流れ、その水の流量が調整される。

コントローラ１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。ＲＯＭには各種の運転プログラムが格納されている。ＲＡＭには、コントローラ１１に入力される各種信号や、ＣＰＵが処理を実行する過程で生成される種々のデータが一時的に記憶される。コントローラ１１では、ＣＰＵがＲＯＭやＲＡＭに記憶された情報に基づいて、タンクユニット２０、ＨＰ熱源ユニット４０およびガス熱源ユニット５０の各種機器に対して駆動信号を出力する。また、コントローラ１１には、リモコン１３が接続されている。リモコン１３には、給湯装置１０を操作するためのスイッチ１６、給湯装置１０の動作状態を表示する液晶表示器１７等が設けられており、リモコン１３で設定された情報がコントローラ１１に入力される。

本実施例の給湯装置１０では、タンクユニット２０とガス熱源ユニット５０は、いずれも建物の外壁に支持されるように設置される。特に、本実施例では、タンク２１の容量が２５リットルであり、満水時のタンク２１の重量が比較的軽いため、タンク２１の重量を建物の壁で支持しても、地震に対する耐震性を十分に確保することができる。このように小型のタンク２１を用いると、大型のタンクを地面に据え付ける場合に必要な、配管類の地中への埋め込みや、基礎となるコンクリートの打設、アンカー固定などの作業が不要となる。

以下では、給湯装置１０の動作について説明する。

（給湯運転）
給湯運転では、混合器２４で給湯設定温度に調整された混合水を給湯バイパス経路２８を通じて給湯栓６０から給湯する第１給湯運転と、混合器２４で給湯設定温度よりも低い温度に調整された混合水をガス熱源ユニット５０で加熱して給湯栓６０から給湯する第２給湯運転のいずれかを実行する。

タンク２１の上部サーミスタ３９の検出水温が、リモコン１３で設定されている給湯設定温度よりも高い第１基準温度（例えば給湯設定温度＋５℃）以上である場合には、第１給湯運転が行われる。第１給湯運転では、コントローラ１１がバイパス制御弁２８ａを開状態とし、水量サーボ５１ｃを全閉状態とする。コントローラ１１は、混合サーミスタ２７ａで検出される水温が給湯設定温度となるように、温水制御弁２５ａの開度と給水制御弁２６ａの開度を調整する。給湯設定温度に調整された混合水は、第１混合経路２７を流れた後に、給湯バイパス経路２８及び第１給湯経路２９を通じて給湯栓６０から給湯される。

一方、上部サーミスタ３９の検出水温が第１基準温度未満である場合には、第２給湯運転が行われる。第２給湯運転では、コントローラ１１が、バイパス制御弁２８ａを全閉状態とし、水量サーボ５１ｃを所定開度に設定する。コントローラ１１は、混合サーミスタ２７ａで検出される水温が給湯設定温度よりも低い第２基準温度（例えば給湯設定温度−５℃）となるように、温水制御弁２５ａの開度と給水制御弁２６ａの開度を調整する。第２基準温度に調整された混合水は、第１混合経路２７を流れ、ガス熱源ユニット５０の第２混合経路５１を流れてバーナ熱交換器５２に流入し、バーナ５３により加熱される。バーナ５３の加熱能力は、バーナ熱交換器５２の出口に設けられている缶体サーミスタ５５で検出される水温が６０℃以上となるように制御される。これにより、配管に結露水が発生することを抑制することができる。第２混合経路５１を流れる混合水の一部が熱源機バイパス経路５７を通じて第２給湯経路５４に流入し、バーナ熱交換器５２からの６０℃以上の水と熱源機バイパス経路５７からの第２基準温度の水とが混合されて、給湯設定温度の水が第１給湯経路２９に送られる。このようにして、給湯設定温度に調温された水が、第１給湯経路２９を通じて給湯栓６０から給湯される。これにより、第１給湯運転中にタンク２１に貯湯しておいた温水を消費しつくした場合にも、給湯設定温度に調温された温水を給湯し続けることができる。

（沸上げ運転）
沸上げ運転では、ヒートポンプ４０ａによってタンク２１の水を加熱して高温の温水とし、この温水をタンク２１に貯湯する。以下では図２を参照しながら、給湯装置１０が行う沸上げ運転について説明する。沸上げ運転を開始する際には、コントローラ１１は図２の処理を実行する。

ステップＳ２では、コントローラ１１は、圧縮機４１の停止時間が基準時間（例えば１０分）を下回るか否かを判断する。圧縮機４１の停止時間が基準時間に満たない場合（ステップＳ２でＹＥＳの場合）、蒸発器４５、冷媒配管４６内の冷凍機油の粘度が高いおそれがないので、ヒートポンプ４０ａを高速始動するために、処理はステップＳ１２へ進む。圧縮機４１の停止時間が基準時間を超える場合（ステップＳ２でＮＯの場合）、処理はステップＳ４へ進む。

ステップＳ４では、コントローラ１１は、冷媒サーミスタ４６ａで検出される冷媒温度が上限冷媒温度（例えば４０℃）を超えるか否かを判断する。冷媒サーミスタ４６ａで検出される冷媒温度は、蒸発器４５から圧縮機４１へ送られることになる冷媒の温度である。この冷媒の温度がある程度高い場合には、冷凍機油の粘度は上昇しておらず、圧縮機４１を高速で回転させても問題は生じないと考えられる。このため、冷媒サーミスタ４６ａで検出される冷媒温度が上限冷媒温度を超える場合（ステップＳ４でＹＥＳの場合）には、ヒートポンプ４０ａを高速始動するために、処理はステップＳ１２へ進む。冷媒サーミスタ４６ａで検出される冷媒温度が上限冷媒温度以下の場合（ステップＳ４でＮＯの場合）、処理はステップＳ６へ進む。

ステップＳ６では、コントローラ１１は、冷媒サーミスタ４６ａで検出される冷媒温度が下限冷媒温度（例えば２０℃）を下回るか否かを判断する。蒸発器４５から圧縮機４１へ送られることになる冷媒の温度がある程度低い場合には、冷凍機油の粘度が高く、ヒートポンプ４０ａを高速始動すると蒸発器４５、冷媒配管４６内に冷凍機油が滞留して圧縮機４１へ戻る冷凍機油が不足するおそれがある。このため、冷媒サーミスタ４６ａで検出される冷媒温度が下限冷媒温度を下回る場合（ステップＳ６でＹＥＳの場合）には、ヒートポンプ４０ａを低速始動するために、処理はステップＳ１０へ進む。冷媒サーミスタ４６ａで検出される冷媒温度が下限冷媒温度以上の場合（ステップＳ６でＮＯの場合）、処理はステップＳ８へ進む。

ステップＳ８では、コントローラ１１は、外気温度サーミスタ３５で検出される外気温度が基準外気温度（例えば３０℃）を超えるか否かを判断する。夏季などの外気温度が高い時期においては、長時間にわたって圧縮機４１を停止させていても、冷媒温度が下限冷媒温度以上であれば、冷媒が温度の高い外気により即座に加熱され、溶け込んでいる冷凍機油も即座に温度を上げて粘度が低下するため、圧縮機４１を高速で回転させても問題は生じないと考えられる。このため、外気温度サーミスタ３５で検出される外気温度が基準外気温度を超える場合（ステップＳ８でＹＥＳの場合）には、ヒートポンプ４０ａを高速始動するために、処理はステップＳ１２へ進む。外気温度サーミスタ３５で検出される外気温度が基準外気温度以下の場合（ステップＳ８でＮＯの場合）、ヒートポンプ４０ａを低速始動するために、処理はステップＳ１０へ進む。

ステップＳ１０では、コントローラ１１は、ヒートポンプ４０ａを低速始動する。具体的には、コントローラ１１は、圧縮機４１の回転数を所定時間、低回転数でＦＦ（フィードフォワード）制御し、その後に、出口側サーミスタ４９ａで検出される水の温度が沸上げ目標温度に近付くように、圧縮機４１の回転数をＦＢ（フィードバック）制御する。ステップＳ１０の後、処理はステップＳ１４へ進む。

ステップＳ１２では、コントローラ１１は、ヒートポンプ４０ａを高速始動する。具体的には、コントローラ１１は、圧縮機４１の回転数を、水の沸上げ目標温度に対応して予め設定された回転数へＦＦ（フィードフォワード）制御する。ステップＳ１２の後、処理はステップＳ１４へ進む。

ステップＳ１４では、コントローラ１１は、循環ポンプ４２を駆動する。これによって、タンク２１の下部から吸い出された水が、凝縮器４３で加熱されて、タンク２１の上部へと戻される。

ステップＳ１６では、コントローラ１１は、タンク２１の沸上げが完了するまで待機する。本実施例では、コントローラ１１は、往路サーミスタ３６で検出される温度が沸上げ目標温度になると、タンク２１の沸上げが完了したものと判断する。タンク２１の沸上げが完了すると（ステップＳ１６でＹＥＳとなると）、処理はステップＳ１８へ進む。

ステップＳ１８では、コントローラ１１は、循環ポンプ４２を停止する。また、ステップＳ２０では、コントローラ１１は、ヒートポンプ４０ａを停止する。ステップＳ２０の処理を行なった後、図２の処理は終了する。

図３および図４は、ヒートポンプ４０ａを低速始動する場合と高速始動する場合の、圧縮機４１の回転数（圧縮機回転数）と、ヒートポンプ４０ａからタンク２１へ戻される水の温度（ＨＰ出口温度）の経時的変化を示している。図３に示すように、ヒートポンプ４０ａを低速始動する場合、圧縮機４１の回転数は緩やかに上昇し、ヒートポンプ４０ａからタンク２１へ戻される水の温度も沸上げ目標温度へ緩やかに近付いていく。この場合、冷凍機油の粘度が高い場合でも、圧縮機４１における潤滑不良を防ぎつつ、ヒートポンプ４０ａを始動することができる。これに対して、図４に示すように、ヒートポンプ４０ａを高速始動する場合、圧縮機４１の回転数は速やかに上昇し、ヒートポンプ４０ａからタンク２１へ戻される水の温度も沸上げ目標温度へ速やかに近付いていく。この場合、タンク２１の沸上げに要する時間を短縮することができる。

本実施例の給湯装置１０では、圧縮機４１の停止時間がそれほど長くない場合には、ヒートポンプ４０ａを高速で始動する。圧縮機４１の停止時間がそれほど長くない場合、冷凍機油の粘度は低く、圧縮機４１の回転数を速やかに上昇させても、冷凍機油は速やかに圧縮機４１に戻り、潤滑不良等の問題を生じることがない。従って、このような場合に、ヒートポンプ４０ａを高速で始動することによって、タンク２１の沸上げに要する時間を短縮することができる。

本実施例の給湯装置１０では、冷媒温度が上限冷媒温度を超える場合に、ヒートポンプ４０ａを高速で始動する。冷媒温度が高い場合は、冷凍機油の粘度は低く、圧縮機４１の回転数を速やかに上昇させても、潤滑不良等の問題を生じることがない。従って、このような場合に、ヒートポンプ４０ａを高速で始動することによって、タンク２１の沸上げに要する時間を短縮することができる。逆に、本実施例の給湯装置１０では、冷媒温度が下限冷媒温度を下回る場合に、ヒートポンプ４０ａを低速で始動する。冷媒温度が低い場合は、冷凍機油の粘度が高く、圧縮機４１内へ冷凍機油が戻り難くなっているおそれがある。従って、このような場合に、ヒートポンプ４０ａを低速で始動することによって、圧縮機４１において潤滑不良等の問題を生じることを防ぐことができる。

本実施例の給湯装置１０では、冷媒温度が下限冷媒温度以上で、かつ外気温度が基準外気温度を超える場合に、ヒートポンプ４０ａを高速で始動する。夏季などの外気温度が高い時期については、冷凍機油の粘度がある程度高くても、温度の高い外気により冷媒が即座に加熱されて粘度が低下するため、圧縮機４１が潤滑不良を起こすおそれはないと考えられる。従って、このような場合に、ヒートポンプ４０ａを高速で始動することによって、タンク２１の沸上げに要する時間を短縮することができる。

上記のように、ヒートポンプ４０ａを高速で始動して、タンク２１の沸上げ時間を短縮できることは、本実施例のようにタンク２１が小型である場合に、特に有利な効果を奏する。タンク２１が小型である場合、数回の給湯でタンク２１が湯切れしてしまい、その都度沸上げを行なう必要がある。上記のように、ヒートポンプ４０ａを高速で始動してタンク２１の沸上げ時間を短縮することで、ユーザの利便性を確保することができる。また、本実施例のようにガス熱源ユニット５０等の補助熱源機を備える場合、タンク２１が湯切れしてからタンク２１の沸上げが完了するまでの間も、補助熱源機を用いて給湯を行なうことができるが、その場合、エネルギー効率が低下してしまう。上記のように、ヒートポンプ４０ａを高速で始動してタンク２１の沸上げ時間を短縮することで、ヒートポンプ４０ａに比べてエネルギー効率の低い補助熱源機を併用する場合でも、水の加熱におけるヒートポンプ４０ａの利用割合を可能な限り多くして、高いエネルギー効率を実現することができる。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０ 給湯装置
１１ コントローラ
１３ リモコン
１６ スイッチ
１７ 液晶表示器
２０ タンクユニット
２１ タンク
２２ 給水経路
２２ａ 水道水入口
２３ 減圧弁
２４ 混合器
２５ 温水経路
２５ａ 温水制御弁
２５ｂ 温水流量センサ
２５ｃ 温水サーミスタ
２６ 混合給水経路
２６ａ 給水制御弁
２６ｂ 給水流量センサ
２６ｃ 給水サーミスタ
２７ 第１混合経路
２７ａ 混合サーミスタ
２８ 給湯バイパス経路
２８ａ バイパス制御弁
２９ 第１給湯経路
２９ａ 給湯サーミスタ
３１ 排水経路
３２ 排水弁
３３ 循環往路
３４ 循環復路
３５ 外気温度サーミスタ
３６ 往路サーミスタ
３８ 圧力開放経路
３８ａ リリーフ弁
３９ 上部サーミスタ
４０ ＨＰ熱源ユニット
４０ａ ヒートポンプ
４１ 圧縮機
４２ 循環ポンプ
４３ 凝縮器
４３ａ 冷媒流路
４３ｂ 水流路
４４ 膨張弁
４５ 蒸発器
４５ａ ファン
４６ 冷媒配管
４６ａ 冷媒サーミスタ
４７ 除霜経路
４７ａ 除霜弁
４８ 循環往路接続経路
４８ａ 入口側サーミスタ
４９ 循環復路接続経路
４９ａ 出口側サーミスタ
５０ ガス熱源ユニット
５１ 第２混合経路
５１ａ 入水サーミスタ
５１ｂ 給湯流量センサ
５１ｃ 水量サーボ
５２ バーナ熱交換器
５３ バーナ
５４ 第２給湯経路
５５ 缶体サーミスタ
５６ 出湯サーミスタ
５７ 熱源機バイパス経路
５８ 熱源機バイパス制御弁
６０ 給湯栓

Claims (7)

1. 圧縮機と、凝縮器と、膨張機構と、蒸発器を備えており、凝縮器における冷媒からの放熱により水を加熱するヒートポンプと、
   容量が２５リットル以下であって、ヒートポンプで加熱された水を貯えるタンクと、
   ヒートポンプの動作を制御する制御装置を備える給湯装置であって、
   制御装置が、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、圧縮機の停止時間が基準時間に満たない場合に、回転数の立上りが速い第１の始動方式で圧縮機を始動させ、圧縮機の停止時間が基準時間を越える場合に、回転数の立上りが遅い第２の始動方式で圧縮機を始動させる、給湯装置。
2. タンクの重量が建物の壁によって支持される、請求項１の給湯装置。
3. 冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段をさらに備えており、
   制御装置が、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、冷媒温度検出手段で検出される冷媒の温度が上限冷媒温度を超える場合に、圧縮機の停止時間が基準時間を越える場合であっても、第１の始動方式で圧縮機を始動させる、請求項１または２の給湯装置。
4. 制御装置が、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、冷媒温度検出手段で検出される冷媒の温度が下限冷媒温度を下回る場合に、第２の始動方式で圧縮機を始動させる、請求項３の給湯装置。
5. 外気温度を検出する外気温度検出手段をさらに備えており、
   制御装置が、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、外気温度検出手段で検出される外気温度が基準外気温度を超える場合に、圧縮機の停止時間が基準時間を越える場合であっても、第１の始動方式で圧縮機を始動させる、請求項１から４の何れか一項の給湯装置。
6. 燃料の燃焼によって水を加熱する補助熱源機をさらに備える、請求項１から５の何れか一項の給湯装置。
7. タンクの容量が１０リットル以上である、請求項１から６の何れか一項の給湯装置。

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