JP7386895B2 - ヒートポンプ装置及びヒートポンプ給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプ装置及びヒートポンプ給湯機に関する。

従来のヒートポンプ給湯機として、圧縮機、冷媒対水熱交換器、減圧装置、及び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、及び冷媒対水熱交換器を順次接続した給湯回路と、を備え、冷媒対水熱交換器で加熱された水を貯湯槽に貯留する給湯運転を行うヒートポンプ給湯機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このヒートポンプ給湯機では、給湯運転時において、貯湯槽内の水の沸き上げ完了に近づき冷媒対水熱交換器に流入する水の温度が上昇した場合に、圧縮機の加熱能力を落とすことで、圧縮機の吐出圧力の過剰な上昇を抑制している。

特開２００２－３１０５３２号公報

上記のヒートポンプ給湯機では冷媒対水熱交換器に流入する水の温度が上昇した場合に圧縮機の加熱能力を落としているが、圧縮機の吐出圧力は冷媒対水熱交換器に流入する水の温度だけでなく冷媒対水熱交換器から流出する水の温度によっても変化する。一般的に、冷媒対水熱交換器から流出する水の温度が低いほど、圧縮機の吐出圧力は低くなる。

そのため、上記のヒートポンプ給湯機では、冷媒対水熱交換器に流入する水の温度が上昇した場合、冷媒対水熱交換器から流出する水の温度が比較的低く、圧縮機の加熱能力を落とす必要がない場合でも圧縮機の加熱能力を落とすことになる。そのため、貯湯槽に必要な貯湯量を生成するための運転時間が延び、消費電力量が増加するという問題があった。

本発明は、上述した問題を解決するためになされたもので、冷媒対水熱交換器に流入する水の温度が上昇した場合に、冷媒対水熱交換器から流出する水の温度が比較的低く、圧縮機の加熱能力を落とす必要がない場合に圧縮機の加熱能力を落とすことを抑制することのできるヒートポンプ装置及びヒートポンプ給湯機を提供することを目的とする。

本発明に係るヒートポンプ装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機により圧縮された冷媒と熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、冷媒を減圧する減圧装置と、減圧装置で減圧された冷媒と外気との間で熱交換を行う蒸発器と、熱交換器に流入する熱媒体の温度である流入温度と熱交換器から流出する熱媒体の温度である流出温度との和又は積による演算値が、予め設定された設定値に達したとき、圧縮機の回転数を下げる制御装置と、を備え、前記演算値は、前記流出温度が上昇した場合に上昇し、前記流入温度が上昇した場合にも上昇する。

また、本発明に係るヒートポンプ給湯機は、上記ヒートポンプ装置と、熱媒体として水を貯留する貯湯タンクと、貯湯タンク内の水を熱交換器に送る循環ポンプと、流入温度を検出する流入温度検出装置と、流出温度を検出する流出温度検出装置と、を備える。

本発明に係るヒートポンプ装置及びヒートポンプ給湯機によれば、流入温度と流出温度とから得られる値が予め設定された設定値に達したときに圧縮機の回転数を下げるようにしているので、流入温度が上昇した場合に、流出温度が比較的低く、圧縮機の加熱能力を落とす必要がない場合に圧縮機の加熱能力を落とすことを抑制することができる。これにより、給湯運転時において、運転時間の増加及び消費電力量の増加を抑制しつつ、圧縮機の吐出圧力の過剰な上昇を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機を示す構成図である。 本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の制御ブロック図である。 本発明の実施の形態１の処理回路のハードウェア構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１のヒートポンプ給湯機において、熱交換器への水の流入温度に対する圧縮機の吐出圧力を示す特性図である。 本発明の実施の形態１に係る制御装置の動作を示すフローチャート図である。 本発明の実施の形態１のヒートポンプ給湯機における圧縮機の回転数の変化を示す図である。 本発明の実施の形態１のヒートポンプ給湯機において、熱交換器への水の流入温度と熱交換器からの水の流出温度との和に対する圧縮機の吐出圧力を示す特性図である。 本発明の実施の形態２に係る制御装置の動作を示すフローチャート図である。 本発明の実施の形態２のヒートポンプ給湯機における圧縮機の回転数の変化を示す図である。 本発明の実施の形態２の変形例のヒートポンプ給湯機における圧縮機の回転数の変化を示す図である。 本発明の実施の形態３に係るヒートポンプ給湯機を示す構成図である。 本発明の実施の形態３に係るヒートポンプ給湯機の制御ブロック図である。 本発明の実施の形態３に係る制御装置の動作を示すフローチャート図である。 本発明の実施の形態３の変形例に係る制御装置の動作を示すフローチャート図である。 本発明の実施の形態４に係る制御装置の動作を示すフローチャート図である。 本発明の実施の形態４の制御装置に記憶されているデータテーブルである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

実施の形態１．
図１を用いて、実施の形態１のヒートポンプ給湯機１００の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機１００を示す構成図である。図１に示すように、実施の形態１のヒートポンプ給湯機１００は、ヒートポンプ装置１０及び貯湯装置２０を備える。

ヒートポンプ装置１０は、圧縮機１１、熱交換器１２、減圧装置１３、蒸発器１４、及び制御装置１５を備える。圧縮機１１、熱交換器１２、減圧装置１３、及び蒸発器１４が、冷媒配管１６により順次接続されることで冷媒回路が形成される。

圧縮機１１は、冷媒を圧縮する。冷媒は、例えば二酸化炭素であってもよいし、他の冷媒であってもよい。熱交換器１２は、圧縮機１１により圧縮された高圧冷媒と液状の熱媒体との間で熱交換を行うことで、熱媒体を加熱する。熱媒体としては、例えば、水、塩化カルシウム水溶液、エチレングリコール水溶液、プロピレングリコール水溶液、アルコールなどを使用できる。本実施の形態では、熱媒体として水を使用している。

減圧装置１３は、熱交換器１２を通過した高圧冷媒を減圧する。減圧装置１３は、例えば、開度可変の電子制御式膨張弁である。蒸発器１４は、減圧装置１３で減圧された低圧冷媒と外気との間で熱交換を行う熱交換器である。蒸発器１４で蒸発した低圧冷媒は、圧縮機１１に吸入される。

貯湯装置２０は、貯湯タンク２１、循環ポンプ２２、流入温度検出装置２３、及び流出温度検出装置２４を備える。貯湯タンク２１、循環ポンプ２２、及び熱交換器１２が、水配管２５により順次接続されることで給湯回路が形成される。

貯湯タンク２１は、熱交換器１２で加熱された水を貯留する。循環ポンプ２２は、貯湯タンク２１内の下部の水を熱交換器１２に送り、熱交換器１２で加熱された水を貯湯タンク２１内の上部に戻すように、貯湯タンク２１内の水を循環させる。これにより、貯湯タンク２１内には、上方に高温の水が存在し、下方に行くにつれて低温の水が存在するようになっている。循環ポンプ２２は、水配管２５における熱交換器１２と貯湯タンク２１の下部との間に設けられる。なお、循環ポンプ２２は、水配管２５における熱交換器１２と貯湯タンク２１の上部との間に設けられていてもよい。

流入温度検出装置２３は、熱交換器１２に流入する水の温度である流入温度を検出するセンサである。流入温度検出装置２３は、水配管２５における熱交換器１２の水入口側、すなわち、熱交換器１２と貯湯タンク２１の下部との間に設けられる。流出温度検出装置２４は、熱交換器１２から流出する水の温度である流出温度を検出するセンサである。流出温度検出装置２４は、水配管２５における熱交換器１２の水出口側、すなわち、熱交換器１２と貯湯タンク２１の上部との間に設けられる。

貯湯装置２０は、さらに混合弁２６を備える。混合弁２６には、第１の給水配管２７と、第１の給湯配管２８と、第２の給湯配管２９と、が接続されている。

第１の給水配管２７は、給水口３１と混合弁２６とを接続する。また、第１の給水配管２７から分岐した第２の給水配管３０は、貯湯タンク２１の下部に接続される。第１の給湯配管２８は、水配管２５における熱交換器１２と貯湯タンク２１の上部との間と、混合弁２６とを接続する。第２の給湯配管２９は、混合弁２６と給湯口３２とを接続する。

混合弁２６は、第１の給水配管２７から流入する低温水と、第１の給湯配管２８から流入する高温水との混合比を調整することで、給湯口３２からユーザに供給する湯の温度を調節する。給湯口３２は、例えば、浴槽、シャワー、蛇口、食器洗い機等のユーザ端末に接続される。

次に、図２を用いて、実施の形態１のヒートポンプ給湯機１００の制御系の構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機１００の制御ブロック図である。

図２に示すように、制御装置１５には、流入温度検出装置２３で検出された流入温度の情報及び流出温度検出装置２４で検出された流出温度の情報が入力される。制御装置１５は、入力されたこれらの情報に基づいて、圧縮機１１、減圧装置１３、及び循環ポンプ２２の動作を制御する。

制御装置１５は、例えば、図３に示したハードウェア構成の処理回路として実現される。図３は、本発明の実施の形態１の処理回路のハードウェア構成の一例を示す図である。図３に示すように、制御装置１５は、例えば、演算部であるプロセッサ４１と、記憶部であるメモリ４２とを備える。プロセッサ４１がメモリ４２に記憶されたプログラムを実行することにより、制御装置１５の各機能が実現される。なお、複数のプロセッサ及び複数のメモリが連携して、制御装置１５の各機能が実現されるようにしてもよい。

なお、実施の形態１では、ヒートポンプ装置１０が備える制御装置１５が循環ポンプ２２の動作を制御するようにしているが、貯湯装置２０が循環ポンプ２２の動作を制御する制御装置を備えるようにしてもよい。この場合、ヒートポンプ装置１０が備える制御装置１５と、貯湯装置２０が備える制御装置とが連携して制御を行えるようにすればよい。

次に、実施の形態１のヒートポンプ給湯機１００の給湯運転時の動作について説明する。給湯運転は、ヒートポンプ装置１０により加熱された水を貯湯タンク２１に貯留する運転である。給湯運転では、制御装置１５は、圧縮機１１及び循環ポンプ２２を運転させる。これにより、圧縮機１１により圧縮された高温の高圧冷媒が熱交換器１２に送られる。また、循環ポンプ２２により貯湯タンク２１内の下部の低温水が熱交換器１２に送られる。そして、熱交換器１２で加熱されて高温となった水が貯湯タンク２１の上部に流入することで、貯湯タンク２１内に高温の水が貯留される。また、給湯運転では、制御装置１５は、流出温度検出装置２４で検出される流出温度が目標の設定温度となるように循環ポンプ２２の動作を制御する。

ここで、給湯運転時における圧縮機１１の吐出圧力と、熱交換器１２への水の流入温度及び熱交換器１２からの水の流出温度との関係について説明する。図４は、本発明の実施の形態１のヒートポンプ給湯機１００において、熱交換器１２への水の流入温度に対する圧縮機１１の吐出圧力を示す特性図である。

給湯運転では、貯湯タンク２１の上部に高温の水が貯留されていくにしたがって、貯湯タンク２１の下部から熱交換器１２へ送られる水の温度も高くなる。図４に示すように、熱交換器１２への水の流入温度が高くなると、圧縮機１１の吐出圧力は上昇する。圧力Ｐ１は圧縮機１１の常用上限圧力であり、圧縮機１１の耐久性を保証するためには、圧縮機１１の吐出圧力が常用上限圧力Ｐ１以下となるように運転する必要がある。

ここで、圧縮機１１の吐出圧力は、熱交換器１２への水の流入温度だけでなく、熱交換器１２からの水の流出温度によっても変化する。一般的に、熱交換器１２からの水の流出温度が低いほど、圧縮機１１の吐出圧力は低くなる。図４では、例として、熱交換器１２からの水の流出温度が９０℃程度となる比較的高温の高流出温度時、及び熱交換器１２からの水の流出温度が６５℃程度となる比較的低温の低流出温度時における圧縮機１１の吐出圧力と熱交換器１２への水の流入温度との関係を示している。

図４に示すように、圧縮機１１の吐出圧力が常用上限圧力Ｐ１となる流入温度は、低流出温度時よりも高流出温度時の方が低い。よって、流入温度を用いて圧縮機１１の動作を制御する場合、流出温度によらず圧縮機１１の吐出圧力が常用上限圧力Ｐ１を超えないようにするためには、流入温度が、高流出温度時において圧縮機１１の吐出圧力が常用上限圧力Ｐ１となる流入温度Ｔ１を超える前に圧縮機１１の加熱能力を落とす必要がある。

しかしながら、この場合、低流出温度時は流入温度Ｔ１となっても常用上限圧力Ｐ１に達していないにも関わらず、圧縮機１１の加熱能力を落とすことになる。そのため、貯湯タンク２１に必要な貯湯量を生成するための運転時間が延び、消費電力量が増加するという問題が発生する。

そこで、本発明では、圧縮機１１の動作制御に、熱交換器１２への水の流入温度だけでなく、熱交換器１２からの水の流出温度も用いる。具体的には、熱交換器１２への水の流入温度と熱交換器１２からの水の流出温度とから得られる値が、予め設定された設定値に達したときに、圧縮機１１の回転数を下げるようにする。本実施の形態では、熱交換器１２への水の流入温度と熱交換器１２からの水の流出温度との和が、予め設定された設定値に達したときに、圧縮機１１の回転数を下げる。

実施の形態１の制御装置１５の動作について、図５を用いて説明する。図５は、本発明の実施の形態１に係る制御装置１５の動作を示すフローチャート図である。

図５に示すように、ステップＳ１において、制御装置１５は、流入温度検出装置２３で検出された流入温度と流出温度検出装置２４で検出された流出温度との和が予め設定された設定値Ｔ３以上であるか否かを判定する。

本実施の形態では、高流出温度時に圧縮機１１の吐出圧力が常用上限圧力Ｐ１となる流入温度と流出温度との和を設定値Ｔ３として設定する。設定値Ｔ３は、制御装置１５に記憶されている。

ステップＳ１において、制御装置１５は、流入温度と流出温度との和が予め設定された設定値Ｔ３未満であると判定した場合、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ１において、制御装置１５は、流入温度と流出温度との和が予め設定された設定値Ｔ３以上になったと判定すると、ステップＳ２に進み、圧縮機１１の回転数を下げる。

図６は、本発明の実施の形態１のヒートポンプ給湯機１００における圧縮機１１の回転数の変化を示す図である。図６に示すように、制御装置１５は、流入温度と流出温度との和が予め設定された設定値Ｔ３に達したとき、圧縮機１１の回転数を低下量ΔＲ１だけ下げる。圧縮機１１の回転数の低下量ΔＲ１は、予め制御装置１５に記憶されている。

図７は、本発明の実施の形態１のヒートポンプ給湯機１００において、熱交換器１２への水の流入温度と熱交換器１２からの水の流出温度との和に対する圧縮機１１の吐出圧力を示す特性図である。

図７に示すように、高流出温度時に圧縮機１１の吐出圧力が常用上限圧力Ｐ１となる流入温度と流出温度との和を設定値Ｔ３と設定することで、流入温度と流出温度との和が設定値Ｔ３となる高流出温度時の流入温度Ｔ１と低流出温度時の流入温度Ｔ２との関係はＴ１＜Ｔ２となる。したがって、低流出温度時は高流出温度時よりも流入温度が高い範囲まで圧縮機１１の加熱能力を落とすことなく給湯運転が可能となる。

実施の形態１のヒートポンプ給湯機１００によれば、流入温度と流出温度との和が予め設定された設定値に達したときに圧縮機１１の回転数を下げるようにしているので、流入温度が上昇した場合に、流出温度が比較的低く、圧縮機１１の加熱能力を落とす必要がない場合に圧縮機１１の加熱能力を落とすことを抑制することができる。これにより、給湯運転時において、運転時間の増加及び消費電力量の増加を抑制しつつ、圧縮機１１の吐出圧力の過剰な上昇を抑制することができる。

なお、本実施の形態では、高流出温度時に圧縮機１１の吐出圧力が常用上限圧力Ｐ１となる流入温度と流出温度との和を設定値Ｔ３として設定したが、高流出温度時に圧縮機１１の吐出圧力が常用上限圧力Ｐ１未満の値として設定する設定圧力となる流入温度と流出温度との和を設定値Ｔ３として設定してもよい。このように、常用上限圧力Ｐ１の代わりに常用上限圧力Ｐ１未満の値を用いて設定値Ｔ３を設定することにより、圧縮機１１の耐久性をより向上させることができる。

実施の形態２．
図８及び図９を用いて、実施の形態２のヒートポンプ給湯機１００について説明する。図８は、本発明の実施の形態２に係る制御装置１５の動作を示すフローチャート図である。図９は、本発明の実施の形態２のヒートポンプ給湯機１００における圧縮機１１の回転数の変化を示す図である。

実施の形態１では、図６に示すように、流入温度と流出温度との和が予め設定された設定値Ｔ３に達したとき、圧縮機１１の回転数を低下量ΔＲ１だけ下げていた。一方、実施の形態２では、図９に示すように、設定値を複数設定し、流入温度と流出温度との和が、この複数の設定値に達するごとに圧縮機１１の回転数を下げる。

実施の形態２では、制御装置１５は、設定値として、第１の設定値Ｔ３Ａと、第１の設定値Ｔ３Ａよりも大きい第２の設定値Ｔ３Ｂとを有する。第１の設定値Ｔ３Ａ及び第２の設定値Ｔ３Ｂは、制御装置１５に記憶されている。そして、図９に示すように、流入温度と流出温度との和が予め設定された第１の設定値Ｔ３Ａに達したときに、圧縮機１１の回転数を低下量ΔＲ１Ａだけ下げ、第２の設定値Ｔ３Ｂに達したときに、圧縮機１１の回転数をさらに低下量ΔＲ１Ｂだけ下げる。

なお、圧縮機１１の回転数の低下量ΔＲ１ＡとΔＲ１Ｂとは同じ量であってもよいし、流入温度と流出温度との和がＴ３Ａ、Ｔ３Ｂと大きくなるにつれて圧縮機１１の回転数の低下量を大きくし、ΔＲ１Ａ＜ΔＲ１Ｂとなるようにしてもよい。

実施の形態２において、制御装置１５の動作が異なること以外は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

図８に示すように、ステップＳ１１において、制御装置１５は、流入温度検出装置２３で検出した流入温度と流出温度検出装置２４で検出した流出温度との和が予め設定された第１の設定値Ｔ３Ａ以上であるか否かを判定する。

第１の設定値Ｔ３Ａは、高流出温度時に圧縮機１１の吐出圧力が常用上限圧力Ｐ１となる流入温度と流出温度との和に設定してもよいし、圧縮機１１の耐久性を考慮して常用上限圧力Ｐ１未満の値として設定する設定圧力となる流入温度と流出温度との和に設定してもよい。

ステップＳ１１において、制御装置１５は、流入温度と流出温度との和が予め設定された第１の設定値Ｔ３Ａ未満であると判定すると、ステップＳ１１に戻る。ステップＳ１１において、制御装置１５は、流入温度と流出温度との和が予め設定された第１の設定値Ｔ３Ａ以上となったと判定すると、ステップＳ１２に進み、圧縮機１１の回転数を低下量ΔＲ１Ａだけ下げる。

ステップＳ１２において、圧縮機１１の回転数を下げると、次に、ステップＳ１３に進み、制御装置１５は、流入温度と流出温度との和が予め設定された第２の設定値Ｔ３Ｂ以上であるか否かを判定する。

第２の設定値Ｔ３Ｂは、圧縮機１１の回転数を低下量ΔＲ１Ａだけ下げた後において、高流出温度時に圧縮機１１の吐出圧力が常用上限圧力Ｐ１となる流入温度と流出温度との和に設定してもよいし、圧縮機１１の耐久性を考慮して常用上限圧力Ｐ１未満の値として設定する設定圧力となる流入温度と流出温度との和に設定してもよい。

ステップＳ１３において、制御装置１５は、流入温度と流出温度との和が予め設定された第２の設定値Ｔ３Ｂ未満であると判定すると、ステップＳ１３に戻る。ステップＳ１３において、制御装置１５は、流入温度と流出温度との和が予め設定された第２の設定値Ｔ３Ｂ以上となったと判定すると、ステップＳ１４に進み、圧縮機１１の回転数を低下量ΔＲ１Ｂだけ下げる。

実施の形態２のヒートポンプ給湯機１００においても、実施の形態１と同様、流入温度と流出温度との和が予め設定された設定値に達したときに圧縮機１１の回転数を下げるようにしているので、流入温度が上昇した場合に、流出温度が比較的低く、圧縮機１１の加熱能力を落とす必要がない場合に圧縮機１１の加熱能力を落とすことを抑制することができる。これにより、給湯運転時において、運転時間の増加及び消費電力量の増加を抑制しつつ、圧縮機１１の吐出圧力の過剰な上昇を抑制することができる。

また、制御装置１５が設定値を複数有し、流入温度と流出温度との和が予め設定された複数の設定値に達するごとに圧縮機１１の回転数を下げるようにしているので、圧縮機１１の吐出圧力の過剰な上昇を抑制しつつ、流入温度と流出温度との和がより大きい値になるまで、給湯運転を行うことができる。

なお、実施の形態２では、設定値を２つ設定し、圧縮機１１の回転数が２段階で下がるようにしているが、設定値を３つ以上設定してもよい。また、設定値をより細かい間隔で数多く設定することにより、図１０に示すように、圧縮機１１の回転数が連続的に下がるようにしてもよい。この場合の制御装置１５の動作は、図８のフローチャートと同様であり、流入温度と流出温度との和が、細かい間隔で設定した設定値に達するごとに圧縮機１１の回転数を下げればよい。

図１０は、本発明の実施の形態２の変形例のヒートポンプ給湯機１００における圧縮機１１の回転数の変化を示す図である。図１０に示すように、流入温度と流出温度との和が予め設定された第１の設定値Ｔ３Ａに達した後、流入温度と流出温度との和が増加するにつれて、圧縮機１１の回転数が連続的に下がる。これにより、圧縮機１１の吐出圧力の過剰な上昇を抑制しつつ、流入温度と流出温度との和がより大きい値になるまで、給湯運転を行うことができる。

実施の形態３．
実施の形態３のヒートポンプ給湯機１００の構成について、図１１及び図１２を用いて説明する。図１１は、本発明の実施の形態３に係るヒートポンプ給湯機１００を示す構成図である。図１２は、本発明の実施の形態３に係るヒートポンプ給湯機１００の制御ブロック図である。

図１１に示すように、実施の形態３のヒートポンプ給湯機１００は、ヒートポンプ装置１０が、外気温度を検出する外気温度検出装置１７をさらに備える。本実施の形態において、外気温度検出装置１７は、蒸発器１４で冷却される前の外気の温度を検出する。なお、外気温度検出装置１７は、外気温度を検出することができれば他の場所に設置されていてもよい。

図１２に示すように、制御装置１５には、外気温度検出装置１７で検出された外気温度の情報がさらに入力される。制御装置１５は、流入温度検出装置２３で検出された流入温度の情報、流出温度検出装置２４で検出された流出温度の情報、及び外気温度検出装置１７で検出された外気温度の情報に基づいて、圧縮機１１、減圧装置１３、及び循環ポンプ２２の動作を制御する。

実施の形態３において、ヒートポンプ給湯機１００が外気温度を検出する外気温度検出装置１７をさらに備えていること以外の構成は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

次に、図１３を用いて、実施の形態３の制御装置１５の動作について説明する。図１３は、本発明の実施の形態３に係る制御装置１５の動作を示すフローチャート図である。

図１３に示すように、実施の形態３では、実施の形態１のステップＳ１の前にステップＳ３の動作が入る。ステップＳ３において、制御装置１５は、外気温度検出装置１７で検出された外気温度に応じて設定値Ｔ３を設定する。

制御装置１５には、設定値Ｔ３が外気温度に対応付けられて記憶されている。ステップＳ３では、制御装置１５は、外気温度検出装置１７で検出された外気温度に対応した設定値Ｔ３を読み出すことで、設定値Ｔ３を設定する。ここで、圧縮機１１の吐出圧力は、外気温度が高いほど上がりやすい。そのため、設定値Ｔ３は、外気温度が高いほど、小さい値に設定する。なお、設定値Ｔ３は、外気温度を用いて演算により算出するようにしてもよい。

制御装置１５は、ステップＳ３において設定値Ｔ３を設定すると、ステップＳ１に進み、流入温度検出装置２３で検出された流入温度と流出温度検出装置２４で検出された流出温度との和が予め設定された設定値Ｔ３以上であるか否かを判定する。ステップＳ１及びステップＳ２については実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

実施の形態３のヒートポンプ給湯機１００においても、実施の形態１と同様、流入温度と流出温度との和が予め設定された設定値に達したときに圧縮機１１の回転数を下げるようにしているので、流入温度が上昇した場合に、流出温度が比較的低く、圧縮機１１の加熱能力を落とす必要がない場合に圧縮機１１の加熱能力を落とすことを抑制することができる。これにより、給湯運転時において、運転時間の増加及び消費電力量の増加を抑制しつつ、圧縮機１１の吐出圧力の過剰な上昇を抑制することができる。

また、制御装置１５は、外気温度検出装置１７で検出された外気温度に応じて設定値Ｔ３を設定するので、外気温度を考慮に入れた設定値Ｔ３を用いて圧縮機１１の加熱能力を落とすことにより、より精度良く圧縮機１１の制御を行うことができる。具体的には、外気温度が高いほど設定値Ｔ３を小さい値に設定するので、外気温度が高い場合であっても、圧縮機１１の吐出圧力の過剰な上昇を抑制することができる。また、外気温度が低いほど設定値Ｔ３を大きい値に設定するので、外気温度が低い場合には、圧縮機１１の吐出圧力の過剰な上昇を抑制しつつ、流入温度と流出温度との和がより大きい値になるまで、給湯運転を行うことができる。

なお、実施の形態３において、ステップＳ１で、制御装置１５が、流入温度と流出温度との和が予め設定された設定値Ｔ３未満であると判定した場合、ステップＳ１ではなく、ステップＳ３に戻るようにしてもよい。これにより、給湯運転中において、外気温度が変化した場合でも、外気温度に応じて設定値Ｔ３を変更することができ、より精度よく圧縮機１１の制御を行うことができる。

また、実施の形態３では、設定値Ｔ３を外気温度に応じて設定したが、設定値Ｔ３に達したときの圧縮機１１の回転数の低下量も外気温度に応じて設定してもよい。図１４は、本発明の実施の形態３の変形例に係る制御装置１５の動作を示すフローチャート図である。

図１４に示すように、変形例では、実施の形態３のステップＳ１とステップＳ２との間にステップＳ４が入る。ステップＳ１において、制御装置１５は、流入温度と流出温度との和が予め設定された設定値Ｔ３以上になったと判定すると、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４において、制御装置１５は、外気温度検出装置１７で検出された外気温度に応じて圧縮機１１の回転数の低下量を設定する。

制御装置１５には、圧縮機１１の回転数の低下量が外気温度に対応付けられて記憶されている。ステップＳ４では、制御装置１５は、外気温度検出装置１７で検出された外気温度に対応した圧縮機１１の回転数の低下量を読み出すことで、圧縮機１１の回転数の低下量を設定する。なお、圧縮機１１の回転数の低下量は、外気温度を用いて演算により算出するようにしてもよい。

制御装置１５は、ステップＳ４において圧縮機１１の回転数の低下量を設定すると、ステップＳ２に進み、圧縮機１１の回転数を設定した低下量だけ下げる。

このように、制御装置１５は、外気温度検出装置１７で検出された外気温度に応じて圧縮機１１の回転数の低下量を設定するので、より精度良く圧縮機１１の制御を行うことができる。

なお、実施の形態１から３では、流入温度と流出温度との和が予め設定された設定値Ｔ３に達したときに圧縮機１１の回転数を下げていたが、流入温度と流出温度との積が設定値Ｔ３に達したときに圧縮機１１の回転数を下げるようにしてもよい。この場合、高流出温度時に圧縮機１１の吐出圧力が常用上限圧力Ｐ１となる流入温度と流出温度との積を設定値Ｔ３とすればよい。

この場合であっても、流入温度と流出温度との積が設定値Ｔ３となる高流出温度時の流入温度Ｔ１と低流出温度時の流入温度Ｔ２との関係はＴ１＜Ｔ２となるため、低流出温度時には、高流出温度時よりも流入温度が高い範囲まで圧縮機１１の加熱能力を落とすことなく給湯運転が可能となる。

また、流入温度と流出温度との和又は積ではなく、流入温度と流出温度とを和、積、差及び商のうち複数の演算子を用いて演算して得られる演算値を用いて、圧縮機１１の回転数の制御を行ってもよい。この場合であっても、流入温度と流出温度との演算値が設定値Ｔ３となる高流出温度時の流入温度Ｔ１と低流出温度時の流入温度Ｔ２との関係がＴ１＜Ｔ２となれば、本発明の効果は得られる。

実施の形態４．
図１５及び図１６を用いて、実施の形態４のヒートポンプ給湯機１００について説明する。図１５は、本発明の実施の形態４に係る制御装置１５の動作を示すフローチャート図である。図１６は、本発明の実施の形態４の制御装置１５に記憶されているデータテーブルである。

実施の形態１から３では、流入温度と流出温度とを演算して得られる演算値が設定値Ｔ３に達したときに圧縮機１１の回転数を下げていたが、実施の形態４では、データテーブルを用いて流入温度と流出温度とから得られる値が設定値Ｔ３に達したときに圧縮機１１の回転数を下げる。

実施の形態４では、制御装置１５は、図１６に示すようなデータテーブルを記憶している。データテーブルには、熱交換器１２への水の流入温度と熱交換器１２からの水の流出温度とに対応して出力値Ｔａが記憶されている。例えば、流入温度がＴ_ｉｎ１、流出温度がＴ_ｏｕｔ１のときの出力値はＴａ１１である。出力値Ｔａは、例えば、流入温度と流出温度との和又は積である。

図１５を用いて、制御装置１５の動作について説明する。図１５に示すように、ステップＳ２１において、制御装置１５は、流入温度と流出温度とから決定した出力値Ｔａが予め設定された設定値Ｔ３以上であるか否かを判定する。具体的には、制御装置１５は、図１６に示すデータテーブルを用いて、入力された流入温度と流出温度とに対応した出力値Ｔａを読み出すことで、出力値Ｔａを決定する。

ステップＳ２１において、制御装置１５は、出力値Ｔａが予め設定された設定値Ｔ３未満であると判定した場合、ステップＳ２１に戻る。

ステップＳ２１において、制御装置１５は、出力値Ｔａが予め設定された設定値Ｔ３以上になったと判定すると、ステップＳ２に進み、圧縮機１１の回転数を下げる。

実施の形態４のヒートポンプ給湯機１００のように、データテーブルを用いて流入温度と流出温度とから得られる出力値Ｔａを用いたとしても、出力値Ｔａが設定値Ｔ３となる高流出温度時の流入温度Ｔ１と低流出温度時の流入温度Ｔ２との関係がＴ１＜Ｔ２となれば、この出力値Ｔａが設定値Ｔ３に達したときに圧縮機の回転数を下げることにより、本発明の効果は得られる。

１０ ヒートポンプ装置、１１ 圧縮機、１２ 熱交換器、１３ 減圧装置、１４ 蒸発器、１５ 制御装置、１６ 冷媒配管、１７ 外気温度検出装置、２０ 貯湯装置、２１ 貯湯タンク、２２ 循環ポンプ、２３ 流入温度検出装置、２４ 流出温度検出装置、２５ 水配管、２６ 混合弁、２７ 第１の給水配管、２８ 第１の給湯配管、２９ 第２の給湯配管、３０ 第２の給水配管、３１ 給水口、３２ 給湯口、４１ プロセッサ、４２ メモリ、１００ ヒートポンプ給湯機。

Claims (5)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機により圧縮された前記冷媒と熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、
   前記冷媒を減圧する減圧装置と、
   前記減圧装置で減圧された前記冷媒と外気との間で熱交換を行う蒸発器と、
   前記熱交換器に流入する前記熱媒体の温度である流入温度と前記熱交換器から流出する前記熱媒体の温度である流出温度との和又は積による演算値が、予め設定された設定値に達したとき、前記圧縮機の回転数を下げる制御装置と、
   を備え、
   前記演算値は、前記流出温度が上昇した場合に上昇し、前記流入温度が上昇した場合にも上昇するヒートポンプ装置。
2. 前記制御装置は、前記設定値として、第１の設定値と、前記第１の設定値よりも大きい第２の設定値と、を有し、前記演算値が、前記第１の設定値に達したときに、前記圧縮機の回転数を下げ、前記第２の設定値に達したときに、前記圧縮機の回転数をさらに下げる請求項１に記載のヒートポンプ装置。
3. 外気温度を検出する外気温度検出装置を備え、
   前記制御装置は、前記外気温度が高いほど前記設定値を小さい値に設定する請求項１又は２に記載のヒートポンプ装置。
4. 前記制御装置は、前記流入温度と前記流出温度と前記演算値とが複数対応付けられたデータテーブルを予め記憶しておき、
   前記データテーブルを用いて前記流入温度と前記流出温度とから得られる前記演算値が前記設定値に達したとき、前記圧縮機の回転数を下げる請求項１から３のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置と、
   前記熱媒体として水を貯留する貯湯タンクと、
   前記貯湯タンク内の前記水を前記熱交換器に送る循環ポンプと、
   前記流入温度を検出する流入温度検出装置と、
   前記流出温度を検出する流出温度検出装置と、
   を備えたヒートポンプ給湯機。

Images