(57)【要約】【課題】深夜時間帯内に沸き上げ運転を確実に完了する上で有利になるヒートポンプ給湯機を提供する。【解決手段】ヒートポンプ給湯機は、加熱手段により加熱された湯を貯湯タンク１１に貯める沸き上げ運転を制御する制御手段と、給湯に使用された熱量を算出する給湯熱量算出手段５２とを備える。深夜時間帯における沸き上げ運転は、加熱能力の値が異なる複数の運転モードを含む。制御手段は、給湯熱量算出手段５２により算出された値に基づいて、深夜時間帯に使用される熱量の予測値である深夜使用熱量を算出する。深夜時間帯における沸き上げ運転のときに、制御手段は、深夜使用熱量が少ない場合の加熱能力よりも、深夜使用熱量が多い場合の加熱能力が大きくなるように制御する。制御手段は、深夜時間帯における沸き上げ運転の加熱能力が昼間時間帯における沸き上げ運転の加熱能力よりも大きくなるように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を加熱するヒートポンプサイクルを有し、加熱能力を調整可能な加熱手段と、
貯湯タンクと、
前記加熱手段により加熱された湯を前記貯湯タンクに貯める沸き上げ運転を制御する制御手段と、
給湯に使用された熱量を算出する給湯熱量算出手段と、
を備え、
深夜時間帯における前記沸き上げ運転は、前記加熱能力の値が異なる複数の運転モードを含み、
前記制御手段は、前記給湯熱量算出手段により算出された値に基づいて、前記深夜時間帯に使用される熱量の予測値である深夜使用熱量を算出し、
前記深夜時間帯における前記沸き上げ運転のときに、前記制御手段は、前記深夜使用熱量が少ない場合の前記加熱能力よりも、前記深夜使用熱量が多い場合の前記加熱能力が大きくなるように制御し、
前記制御手段は、前記深夜時間帯における前記沸き上げ運転の前記加熱能力が昼間時間帯における前記沸き上げ運転の前記加熱能力よりも大きくなるように制御するヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
沸き上げ必要熱量は、前記深夜時間帯における前記沸き上げ運転で生成する目標熱量であり、
前記制御手段は、前記深夜使用熱量が多い場合ほど前記沸き上げ必要熱量が大きくなるように前記沸き上げ必要熱量を算出し、
前記制御手段は、前記沸き上げ必要熱量が少ないときの前記加熱能力よりも、前記沸き上げ必要熱量が多いときの前記加熱能力が大きくなるように制御する請求項１に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項３】
前記制御手段は、前記深夜時間帯における前記沸き上げ運転の前記加熱能力が、前記沸き上げ必要熱量を前記深夜時間帯内で生成することができる値となるように制御する請求項２に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項４】
前記制御手段は、定格加熱能力では前記沸き上げ必要熱量を前記深夜時間帯内で生成することができない場合には、前記加熱能力を、前記定格加熱能力を超える値にして前記深夜時間帯の前記沸き上げ運転を行う請求項２または請求項３に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項５】
前記昼間時間帯における前記沸き上げ運転は、前記加熱能力の値が異なる複数の運転モードを含む請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項６】
前記加熱手段は、冷媒を圧縮する圧縮機を有し、
前記制御手段は、前記深夜時間帯における前記沸き上げ運転の開始時における前記圧縮機の回転数が、当該沸き上げ運転において前記加熱手段から流出する湯の温度である沸き上げ温度が目標温度に達した後の前記圧縮機の回転数よりも高くなるように制御する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項７】
前記制御手段は、前記深夜時間帯における前記沸き上げ運転での総消費電力量が、前記昼間時間帯における前記沸き上げ運転での総消費電力量よりも大きくなるように制御する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項８】
前記貯湯タンクの上側の部分を覆う上部断熱材と、
前記上部断熱材よりも下側の位置で前記貯湯タンクを覆う下部断熱材と、
を備え、
前記上部断熱材の熱通過率は、前記下部断熱材の熱通過率よりも小さい請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項９】
深夜時間帯モードを設定可能とする設定手段を備え、
前記深夜時間帯モードが設定された場合には、前記深夜時間帯における前記沸き上げ運転において、前記制御手段は、前記加熱能力を最高の加熱能力とするとともに、前記加熱手段から流出する湯の温度である沸き上げ温度が所定の最高温度になるように制御する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項１０】
前記沸き上げ運転のときの前記加熱能力に関する情報を使用者に報知する報知手段を備える請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項１１】
前記加熱能力の値が異なる複数の運転モードを有効にするか無効にするかを選択可能な選択手段を備える請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１に開示された従来のヒートポンプ給湯機では、深夜時間帯における沸き上げ運転のときの加熱能力が、昼間時間帯における加熱能力と略同等以下となるように設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−８３０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の給湯機は、深夜時間帯の沸き上げ運転の加熱能力を小さくして運転する。そのため、深夜時間帯に湯の利用が発生し、深夜時間帯における沸き上げ湯量が増えた場合に、深夜時間帯内で必要湯量の沸き上げを完了できない可能性がある。夜間に熱を蓄える夜間蓄熱機器の利用者向けの電力料金では、夜間よりも昼間の方が単位電力当たりの料金が高い。このため、ヒートポンプ給湯機の利用者の電力料金が増加する可能性がある。
【０００５】
また、従来技術では、加熱能力を小さくした場合には同一熱量を沸き上げる時の沸き上げ時間が増加することを考慮していない。つまり、沸き上げ開始から沸き上げ完了時までのタンクから外気への放熱を考慮していないことになる。よって、加熱能力を小さくすると、ヒートポンプ給湯機で加熱、生成した熱量は同一であっても、沸き上げ完了後のタンクの蓄熱量が低くなる。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、深夜時間帯内に沸き上げ運転を確実に完了する上で有利になるヒートポンプ給湯機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るヒートポンプ給湯機は、水を加熱するヒートポンプサイクルを有し、加熱能力を調整可能な加熱手段と、貯湯タンクと、加熱手段により加熱された湯を貯湯タンクに貯める沸き上げ運転を制御する制御手段と、給湯に使用された熱量を算出する給湯熱量算出手段と、を備え、深夜時間帯における沸き上げ運転は、加熱能力の値が異なる複数の運転モードを含み、制御手段は、給湯熱量算出手段により算出された値に基づいて、深夜時間帯に使用される熱量の予測値である深夜使用熱量を算出し、深夜時間帯における沸き上げ運転のときに、制御手段は、深夜使用熱量が少ない場合の加熱能力よりも、深夜使用熱量が多い場合の加熱能力が大きくなるように制御し、制御手段は、深夜時間帯における沸き上げ運転の加熱能力が昼間時間帯における沸き上げ運転の加熱能力よりも大きくなるように制御するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、深夜時間帯内に沸き上げ運転を確実に完了する上で有利になるヒートポンプ給湯機を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１によるヒートポンプ給湯機を示す全体構成図である。
【図２】実施の形態１によるヒートポンプ給湯機における沸き上げ運転のときの水及び冷媒の流れを示す図である。
【図３】実施の形態１によるヒートポンプ給湯機における深夜時間帯の沸き上げ運転の制御フローチャートである。
【図４】実施の形態１によるヒートポンプ給湯機における一日の沸き上げ運転のパターンの一例を示す図である。
【図５】ヒートポンプユニットの加熱能力とＣＯＰの関係を示す図である。
【図６】深夜時間帯における沸き上げ運転が開始された後の沸き上げ温度の経時変化を示す図である。
【図７】深夜時間帯における沸き上げ運転の開始前及び完了後の貯湯タンク内の温度分布の変化の例を示す図である。
【図８】沸き上げ運転のときの加熱能力の値を表示部に表示したときのリモコンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。なお、本実施の形態では、湯が持っている熱量を、所定温度の湯に換算した湯量として扱う場合がある。すなわち、以下の説明において、湯量との表記は、実質的には熱量を意味する場合がある。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１によるヒートポンプ給湯機を示す全体構成図である。図１に示すように、本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、水を加熱する加熱手段に相当するヒートポンプユニット１００と、貯湯タンク１１を有する貯湯ユニット２００とを備えた貯湯式のヒートポンプ給湯機である。ヒートポンプユニット１００及び貯湯ユニット２００との間は、水が通る配管１６ａ及び配管１６ｋと、電気配線（図示省略）とを介して接続されている。
【００１２】
ヒートポンプユニット１００は、圧縮機１、水冷媒熱交換器２、膨張弁３及び空気熱交換器４等の機器を有しており、電力により作動する。これらの機器は、配管等により環状に接続され、圧縮機１により冷媒を循環させる冷媒回路１０１を構成している。冷媒回路１０１は、水を加熱するヒートポンプサイクルに相当する。水冷媒熱交換器２は、水と冷媒との間で熱を交換するもので、水の流入口及び流出口を有している。以下の説明では、ヒートポンプユニット１００により加熱された湯を「加熱水」と呼ぶ場合がある。水冷媒熱交換器２は、流入口から流入した水を冷媒により加熱し、流出口から加熱水を流出させる。また、空気熱交換器４は、空気と冷媒との間で熱を交換する。ヒートポンプユニット１００は、外気を空気熱交換器４へ送風するファン５をさらに備えている。なお、以下の説明において、単に「水」または「湯」と記載した場合には、低温の水から、高温の湯まで、あらゆる温度の液体の水が含まれうる。
【００１３】
貯湯ユニット２００内には、貯湯タンク１１のほか、循環ポンプ６ａ、追焚用ポンプ６ｂ、切替弁７、切替弁８、切替弁９、及び切換弁１０などが備えられている。循環ポンプ６ａは、後述の貯湯回路２０１及び追焚回路２０２に水（加熱水を含む）を循環させ、水冷媒熱交換器２の流入口に向けて水を送る。循環ポンプ６ａは、貯湯回路２０１及び追焚回路２０２の一部を構成している。追焚用ポンプ６ｂは、追焚熱交換器１２に向けて、浴槽（図示省略）の水を送る。切替弁７は、例えば、Ａポート、Ｂポート、Ｃポート、及びＤポートの４つのポートを有する電磁駆動式の四方弁等により構成されている。切替弁７は、水冷媒熱交換器２の流出口から流出する加熱水の流路を、切替弁８と、貯湯タンク１１の下部にある低温水戻し口１１ｅとに切り替える切替機構を構成している。また、切替弁７は、貯湯タンク１１の上部にある高温水取出口１１ａから流出した湯を低温水戻し口１１ｅに戻す切替機構を構成している。
【００１４】
切替弁８は、例えば、Ｅポート、Ｆポート、Ｇポート、及びＨポートの４つのポートを有する電磁駆動式の四方弁等により構成されている。切替弁８は、Ｅポートから流入する水の流路を、貯湯タンク１１の中間高さ部分にある追焚戻し口１１ｃと、貯湯タンク１１の上部にある高温水流出入口１１ｂと、追焚熱交換器１２とに切り替える切替機構を構成している。切替弁９は、例えば、Ｉポート、Ｊポート、及びＫポートの３つのポートを有する電磁駆動式の三方弁等により構成されている。切替弁９は、貯湯タンク１１の下部にある取水口１１ｆから流出した水が循環ポンプ６ａを通過して水冷媒熱交換器２へ流入する流路状態と、追焚熱交換器１２から流出した水が循環ポンプ６ａを通過して水冷媒熱交換器２へ流入する流路状態とを切り替える切替機構を構成している。
【００１５】
切換弁１０は、Ｌポート、Ｍポート、及びＮポートの３つのポートを有している。切換弁１０は、貯湯タンク１１の中間高さ部分にある中温水取出口１１ｄから取り出される中温水と、水源に接続された給水端からの低温水とを混合または、中温水と低温水との切換えをし、給湯混合部１５へ流出させる。貯湯タンク１１は、加熱水を貯留する。貯湯タンク１１は、前述した高温水取出口１１ａ、高温水流出入口１１ｂ、追焚戻し口１１ｃ、中温水取出口１１ｄ、低温水戻し口１１ｅ、及び取水口１１ｆのほか、貯湯タンク１１の下部に位置する給水口１１ｇを備えている。給水口１１ｇは、配管１６ｐを介して給水端に接続されている。給水端から供給される低温水が配管１６ｐを通って、貯湯タンク１１内に流入する。
【００１６】
水冷媒熱交換器２の流出口は、配管１６ａを介して切替弁７のＡポートに接続されている。切替弁７のＢポートは、配管１６ｂを介して切替弁８のＥポートに接続されている。切替弁８のＦポートは、配管１６ｃ及び配管１６ｄを介して高温水取出口１１ａに接続されている。また、Ｆポートは、配管１６ｃ及び配管１６ｅを介して追焚熱交換器１２の一次側流入口に接続されている。追焚熱交換器１２の１次側の流出口は、配管１６ｆを介して切替弁９のＪポートに接続されている。また、追焚熱交換器１２の１次側の流出口は、配管１６ｇを介して、中温水取出口１１ｄと切換弁１０のＬポートとの間をつなぐ流路に接続されている。切替弁９のＩポートは、配管１６ｈを介して取水口１１ｆに接続されている。切替弁９のＫポートは、配管１６ｊを介して循環ポンプ６ａの吸込口に接続されている。循環ポンプ６ａの吐出口は、配管１６ｋを介して水冷媒熱交換器２の流入口に接続されている。また、循環ポンプ６ａの吐出口は、配管１６ｌを介して切替弁７のＣポートに接続されている。切替弁７のＤポートは、配管１６ｍを介して低温水戻し口１１ｅに接続されている。切替弁８のＨポートは、配管１６ｎ及び配管１６ｑを介して高温水流出入口１１ｂに接続されている。切替弁８のＧポートは、配管１６ｏを介して追焚戻し口１１ｃに接続されている。
【００１７】
循環ポンプ６ａ、貯湯タンク１１、配管１６ａ，１６ｂ，１６ｈ，１６ｊ，１６ｋ，１６ｎ，１６ｑ、及び切替弁７，８，９は、水冷媒熱交換器２から流出する加熱水を貯湯タンク１１内に貯湯する貯湯回路２０１を構成している。
【００１８】
循環ポンプ６ａ、追焚熱交換器１２、配管１６ｂ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｊ，１６ｌ，１６ｏ、及び切替弁７，８，９は、追焚熱交換器１２により負荷側の加熱対象水を加熱する追焚回路２０２を構成している。
【００１９】
追焚熱交換器１２により加熱される加熱対象水は、前述した浴槽水に限定されるものではなく、例えば、床暖房用の循環水であってもよい。循環ポンプ６ａは、必ずしも貯湯ユニット２００に設置する必要はなく、ヒートポンプユニット１００側に搭載してもよい。また、高温水流出入口１１ｂ、中温水取出口１１ｄ、配管１６ｑ、切換弁１０、及び給湯混合部１５は、貯湯タンク１１から温水を取出して、浴槽あるいは給湯端に給湯する給湯回路２０３を構成している。
【００２０】
本実施の形態では、ヒートポンプユニット１００の冷媒回路１０１の加熱能力を調整可能である。以下の説明では、ヒートポンプユニット１００の冷媒回路１０１の加熱能力を単に「加熱能力」と呼ぶ場合がある。加熱能力は、ヒートポンプユニット１００が時間当たりに水に与える熱量に相当する。加熱能力の単位は、例えばｋＷ（キロワット）である。圧縮機１は、例えばインバータ制御式のＤＣブラシレスモータ等を備えた駆動装置（図示せず）により駆動される。この場合には、当該駆動装置により圧縮機１の回転数を調整することで、圧縮機１から吐出する冷媒の圧力及び温度を変化させたり、加熱能力を変化させたりすることができる。ただし、本開示のヒートポンプ給湯機においては、そのような駆動装置を用いなくてもよく、例えば、ヒートポンプユニット１００に複数台の圧縮機を搭載し、そのうちで稼動する圧縮機の台数を切り替えることで、吐出する冷媒の圧力及び温度、あるいは加熱能力を変化させる構成としてもよい。
【００２１】
また、圧縮機１には、他の構造物を付加してもよい。そのような他の構造物としては、例えば、その吸込側に配置されて冷媒音を低減させるサクションマフラーのような容器と、圧縮機１の吐出側に流出した潤滑油を分離回収する油分離装置とが挙げられる。ヒートポンプユニット１００の冷媒としては、例えば二酸化炭素、Ｒ４１０Ａ、プロパン、プロピレンなどのように、高温出湯が可能な冷媒を用いるのが好ましいが、本開示のヒートポンプ給湯機においては、これらの冷媒に限定されるものではない。
【００２２】
次に、ヒートポンプ給湯機の制御系統について説明する。以下の説明では、水冷媒熱交換器２から流出する加熱水の温度を「沸き上げ温度」と呼ぶ。ヒートポンプユニット１００は、水冷媒熱交換器２に流入する水の温度を検出する入水温度センサ１３ａと、沸き上げ温度を検出する沸き上げ温度センサ１３ｂと、ヒートポンプユニット１００の周囲の外気温度を検出する外気温度センサ１３ｃとを備えている。沸き上げ温度センサ１３ｂは、水冷媒熱交換器２の流出口の近傍に配置されている。また、冷媒回路１０１は、圧縮機１から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ１３ｄと、圧縮機１に吸込まれる冷媒の温度を検出する吸込温度センサ１３ｅと、空気熱交換器４の入口もしくは中間部となる位置で冷媒の温度を検出する蒸発温度センサ１３ｆとを備えている。貯湯ユニット２００には、複数の貯湯温度センサ１３ｇ，１３ｈ，１３ｉ，１３ｊが設けられている。貯湯温度センサ１３ｇ，１３ｈ，１３ｉ，１３ｊは、互いに異なる高さの位置において貯湯タンク１１に設置され、それぞれの設置場所で貯湯タンク１１内の水温を検出する。
【００２３】
本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプユニット１００に搭載された制御装置１４と、貯湯ユニット２００に搭載された制御装置５０を備えている。制御装置１４及び制御装置５０のそれぞれは、マイクロコンピュータ等を備えている。制御装置１４と制御装置５０とは、双方向に通信可能に接続されている。本実施の形態では、制御装置１４と制御装置５０とが連携してヒートポンプ給湯機の動作を制御する。制御装置１４及び制御装置５０は、ヒートポンプユニット１００により加熱された湯を貯湯タンク１１に貯める沸き上げ運転を制御する制御手段に相当している。
【００２４】
以下では、説明の便宜上、制御装置１４及び制御装置５０を総称して単に「制御装置５０」と呼ぶ。すなわち、以下の説明では、制御装置５０が処理を実行するものとして記載するが、いずれの処理についても、制御装置１４が単独で実行してもよいし、制御装置５０が単独で実行してもよいし、制御装置１４と制御装置５０とが連携して実行してもよい。また、制御装置１４及び制御装置５０に代えて例えばリモコン５１が処理を実行してもよい。その場合にはリモコン５１が制御手段に相当する。また、本開示におけるヒートポンプ給湯機の制御手段は、本実施の形態のように複数の制御装置が連携する構成に限らず、単一の制御装置によって構成されるものでもよい。
【００２５】
制御装置５０と、リモコン５１との間は、有線通信または無線通信により、双方向に通信可能である。制御装置５０とリモコン５１とがネットワークを介して通信可能でもよい。リモコン５１は、ユーザーインターフェースの例である。リモコン５１は、情報を表示する表示部５１ａと、使用者が操作する操作部５１ｂとを有する。リモコン５１は、表示部５１ａ及び操作部５１ｂの両方の機能を有するタッチスクリーンを備えてもよい。使用者等の人間は、リモコン５１を操作することで、ヒートポンプ給湯機を遠隔操作したり、各種の設定などを行ったりすることが可能である。表示部５１ａは、使用者等の人間に情報を報知する報知手段としての機能を有する。本実施の形態におけるリモコン５１は、表示部５１ａを報知手段として備えるが、変形例として、例えば音声案内装置のような他の報知手段を備えてもよい。リモコン５１は、例えば台所、リビング、浴室などの壁に設置されたものでもよい。または、例えばスマートフォンのような携帯情報端末がリモコン５１のようなユーザーインターフェースとしての機能を有するように構成してもよい。複数のリモコン５１が制御装置５０に対して通信可能でもよい。
【００２６】
制御装置５０には、ヒートポンプ給湯機が備える各種のセンサの出力と、リモコン５１に対する使用者の操作内容の情報などが入力される。制御装置５０は、これらの入力情報に基づいてヒートポンプユニット１００及び貯湯ユニット２００の動作をそれぞれ制御する。例えば、制御装置５０は、圧縮機１、循環ポンプ６ａ、及び追焚用ポンプ６ｂの運転状態と、膨張弁３の開度と、切替弁７、切替弁８、切替弁９、及び切換弁１０の流路方向あるいは切替位置等を制御する。また、制御装置５０は、後述のように、沸き上げ運転、追焚運転等を実行する。制御装置５０は、沸き上げ運転中に、沸き上げ温度の制御と、冷媒回路１０１の加熱能力の制御とを実行する。
【００２７】
制御装置５０は、外部機器（図示省略）とさらに通信可能に接続されていてもよい。当該外部機器は、例えばＨＥＭＳ（ホームエネルギーマネジメントシステム）コントローラでもよい。
【００２８】
本実施の形態において、深夜時間帯は、他の時間帯に比べて電気料金単価が割安な時間帯である。深夜時間帯は、例えば、２３時から翌朝７時までの時間帯である。昼間時間帯は、深夜時間帯以外の時間帯である。昼間時間帯は、例えば、７時から２３時までの時間帯である。この昼間時間帯は、深夜時間帯に比べて電気料金単価が割高な時間帯となる。ただし、深夜時間帯及び昼間時間帯は、本実施の形態での例に限定されるものではなく、それらの開始時刻及び終了時刻は、電力供給事業者との契約などに応じて変化し得るものである。制御装置５０は、深夜時間帯及び昼間時間帯の開始時刻及び終了時刻の情報を記憶している。制御装置５０は、タイマー機能を有しており、現在の時刻が深夜時間帯にあるか昼間時間帯にあるかを判別できる。また、制御装置５０は、リモコン５１または外部機器から、深夜時間帯及び昼間時間帯の開始時刻及び終了時刻の情報を取得してもよい。
【００２９】
本実施の形態における制御装置５０は、給湯に使用された熱量（以下、「給湯使用熱量」と称する）を算出する給湯熱量算出手段５２を備える。給湯熱量算出手段５２は、給水温度センサ１３ｋが検出する給水温度と、給湯温度センサ１３ｌが検出する給湯温度と、風呂給湯温度センサ１３ｍが検出する給湯温度と、給湯流量センサ１７ａが検出する給湯流量と、風呂給湯流量センサ１７ｂが検出する給湯流量とに基づいて、給湯使用熱量を算出する。給水温度センサ１３ｋが検出する給水温度とは、水源から給水端へ供給された低温水の温度である。給湯温度センサ１３ｌが検出する給湯温度とは、給湯混合部１５から浴槽以外の給湯端へ供給された湯の温度である。風呂給湯温度センサ１３ｍが検出する給湯温度とは、給湯混合部１５から浴槽へ供給された湯の温度である。給湯流量センサ１７ａが検出する給湯流量とは、給湯混合部１５から上記給湯端へ供給された湯の流量である。風呂給湯流量センサ１７ｂが検出する給湯流量とは、給湯混合部１５から浴槽へ供給された湯の流量である。
【００３０】
制御装置５０は、過去所定期間（例えば過去２週間）に給湯熱量算出手段５２により算出された給湯使用熱量に関するデータを記憶することにより、給湯使用熱量を学習する機能を有している。例えば、制御装置５０は、過去所定期間の給湯使用熱量を統計的に処理することにより、給湯使用熱量を学習する。また、制御装置５０は、一日のうちの時間ごとに給湯使用熱量を学習してもよい。
【００３１】
本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機は、深夜時間帯モードを設定可能とする設定手段を備えてもよい。例えば、使用者がリモコン５１を操作することによって深夜時間帯モードを設定可能としてもよい。また、制御装置５０が例えばＨＥＭＳコントローラのような外部機器からの指令を受信すると深夜時間帯モードが設定されるように構成してもよい。深夜時間帯モードは、特に電力単価の安い深夜時間帯により多くの熱量を貯湯タンク１１に貯めることで電力料金を安価とするためのモードに相当する。深夜時間帯モードが設定された場合には、深夜時間帯における沸き上げ運転において、制御装置５０は、冷媒回路１０１の加熱能力を所定の最高加熱能力に設定するとともに、沸き上げ温度が所定の最高沸き上げ温度になるように制御する。これにより、深夜時間帯に沸き上げ運転を集中させるため、昼間時間帯での沸き上げ運転が不要な程度の給湯使用量の場合には、ランニングコストの低減が可能となる。なお、最高沸き上げ温度は、例えば９０℃でもよい。
【００３２】
次に、図２を参照しつつ、ヒートポンプ給湯機の沸き上げ運転の動作について説明する。図２は、実施の形態１によるヒートポンプ給湯機における沸き上げ運転のときの水及び冷媒の流れを示す図である。図２に示すように、沸き上げ運転では、冷媒回路１０１及び貯湯回路２０１を作動させることにより、貯湯タンク１１の取水口１１ｆから流出させた低温水を冷媒回路１０１により加熱し、水冷媒熱交換器２の流出口から流出する高温の加熱水を高温水流出入口１１ｂから貯湯タンク１１内に流入させる。
【００３３】
沸き上げ運転について、さらに以下に説明する。冷媒回路１０１では、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒が水冷媒熱交換器２を流通する水に放熱しながら温度低下する。このとき、高圧側冷媒圧力が臨界圧以下であれば、冷媒は液化しながら放熱する。また、水冷媒熱交換器２から流出した高圧低温の冷媒は、膨張弁３を通過することにより低圧気液二相の状態に減圧される。そして、この冷媒は、空気熱交換器４内を流通しつつ外気から吸熱することにより、蒸発してガス化される。空気熱交換器４から流出した低圧冷媒は、圧縮機１に吸込まれて循環するので、この循環により冷凍サイクルすなわちヒートポンプサイクルが形成される。
【００３４】
また、切替弁７により配管１６ａと配管１６ｂとが相互に接続され、切替弁８により配管１６ｂと配管１６ｎとが相互に接続され、切替弁９により配管１６ｈと配管１６ｊとが相互に接続される。これにより、貯湯回路２０１が形成される。そして、循環ポンプ６ａが作動すると、貯湯タンク１１内の水は、取水口１１ｆから配管１６ｈ，１６ｊ，１６ｋを通って水冷媒熱交換器２に導入される。そして、この水は、水冷媒熱交換器２内でガス冷媒により加熱され、加熱水となって水冷媒熱交換器２から流出する。この加熱水は、配管１６ａ，１６ｂ，１６ｎ，１６ｑを通過して高温水流出入口１１ｂから貯湯タンク１１内に流入する。このように、沸き上げ運転が実行されると、貯湯タンク１１の上部が高温水となり下部が低温水となる温度分布状態を維持しつつ、貯湯される。
【００３５】
貯湯タンク１１は、断熱材（図示省略）により覆われている。本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機は、貯湯タンク１１の上側の部分を覆う上部断熱材と、上部断熱材よりも下側の位置で貯湯タンク１１を覆う下部断熱材とを備えてもよい。その場合、上部断熱材の熱通過率が下部断熱材の熱通過率よりも小さくなるように構成することが望ましい。上述したように、貯湯タンク１１は上部が高温で下部が低温となる積層式に貯湯される方式であり、貯湯タンク１１の上側の部分の貯湯温度は、貯湯タンク１１の下側の部分の貯湯温度よりも高い。上部断熱材の熱通過率が下部断熱材の熱通過率よりも小さくすることで、貯湯タンク１１の上側の部分の断熱性能を特に高くすることができる。その結果、貯湯タンク１１からの放熱量を低く抑える上でより有利になる。また、下部断熱材の構成を比較的簡単にできるので、コスト低減に有利になる。なお、上部断熱材を下部断熱材よりも厚くすることで上部断熱材の熱通過率が下部断熱材の熱通過率よりも小さくなるようにしてもよいし、下部断熱材の材料（例えば発泡プラスチック）よりも熱伝導率の低い材料（例えば真空断熱材）を上部断熱材に用いることによって上部断熱材の熱通過率が下部断熱材の熱通過率よりも小さくなるようにしてもよい。
【００３６】
次に、沸き上げ運転時に制御装置５０が実行する加熱水の温度制御及び冷媒回路１０１の加熱能力制御について説明する。まず、温度制御とは、沸き上げ温度センサ１３ｂにより検出される沸き上げ温度が所定の目標沸き上げ温度に等しくなるように、循環ポンプ６ａの回転数をフィードバック制御するものである。このフィードバック制御は、例えば、一定の時間間隔で周期的に実行される。沸き上げ運転では、目標沸き上げ温度を所定の貯湯目標温度に設定した状態で貯湯を実行する。すなわち、目標沸き上げ温度は、貯湯目標温度に等しい。例えば、制御装置５０は、貯湯タンク１１の容量との関係において、目標蓄熱量を貯湯タンク１１に貯えることができるように貯湯目標温度すなわち目標沸き上げ温度を設定する。目標蓄熱量は、例えば、リモコン５１の操作内容等に基づいて設定されるか、または過去の給湯使用量などに基づいて算出される。また、制御装置５０は、貯湯目標温度すなわち目標沸き上げ温度が、予め定められた範囲内（例えば、６５〜９０℃）に収まるように設定する。
【００３７】
上記温度制御では、水冷媒熱交換器２に出入りする加熱水の流量を制御するだけなので、温度制御により実現される沸き上げ温度の最高値は、冷媒回路１０１の加熱能力に依存している。従って、冷媒回路１０１には、目標沸き上げ温度が設定範囲内の最大値（上記例では、９０℃）に設定された場合でも、これを実現できるだけの加熱能力が要求される。このため、加熱能力制御では、例えば、貯湯タンク１１内の残湯量すなわち残熱量、外気温度、給水温度等に基づいて上記要求を満たす加熱能力の目標値（目標加熱能力）を設定し、冷媒回路１０１の実際の加熱能力が目標加熱能力に等しくなるように、圧縮機１の回転数等を制御する。このように加熱能力を制御すれば、目標沸き上げ温度の設定及び外部条件がどのように変化した場合でも、要求される沸き上げ温度を安定的に確保することができる。加熱能力制御は、例えば、一定の時間間隔で周期的に実行される。また、圧縮機１の回転数には、耐久性の観点から上限回転数及び下限回転数が設けられている。
【００３８】
また、本開示では、ヒートポンプユニット１００として、例えば冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプユニットだけでなく、臨界圧力以下で作動するヒートポンプユニットを用いてもよい。この場合、冷媒としてはフロンガス、アンモニア等を用いてもよい。
【００３９】
ここで、本実施の形態では、加熱能力は一定ではなく、残湯量が少ない場合は加熱能力を大きくし、短時間で湯を利用できる状態として、使用者の利便性を高める。また、残湯量が多い場合は、加熱能力を小さくし、省エネルギー性を高める。
【００４０】
本実施の形態において、深夜時間帯における沸き上げ運転は、加熱能力の値が異なる複数の運転モードを含む。本実施の形態において、制御装置５０は、深夜時間帯における沸き上げ運転の加熱能力が、昼間時間帯における沸き上げ運転の加熱能力よりも大きくなるように制御する。これにより、深夜時間帯の沸き上げ運転中に使用者が湯を使用することによって残湯量が低減した場合にも、深夜時間帯内で沸き上げ運転を完了させることができる。
【００４１】
以下の説明では、深夜時間帯における沸き上げ運転で生成すべき目標熱量を「沸き上げ必要熱量」と称する。本実施の形態において、制御装置５０は、沸き上げ必要熱量が比較的少ないときの加熱能力よりも、沸き上げ必要熱量が比較的多いときの加熱能力が大きくなるように制御する。これにより、沸き上げ必要熱量が比較的多いときにも、深夜時間帯内で沸き上げ運転を確実に完了させることができる。
【００４２】
以上のように構成されたヒートポンプ給湯機について、その動作を以下に説明する。基本的な沸き上げ運転の制御方法としては、主に非活動時間帯である深夜時間帯に沸き上げ運転を行って、翌日の昼間時間帯における湯の使用に備える。なお、ヒートポンプユニット１００においては、ファン５を回転させ、空気熱交換器４内を流れる冷媒に空気の熱を供給するとともに、減圧手段に相当する膨張弁３により、圧縮機１から吐出される冷媒の温度を調整している。
【００４３】
図３は、実施の形態１によるヒートポンプ給湯機における深夜時間帯の沸き上げ運転の制御フローチャートである。制御装置５０は、例えば、深夜時間帯の開始時刻またはその直前に、図３のフローチャートの処理を実行する。制御装置５０は、深夜時間帯における沸き上げ運転開始前の貯湯タンク１１内の残熱量と、学習した過去の湯の使用実績などに基づき、翌日の使用に備えて深夜時間帯の終了時までに貯湯タンク１１に貯めておく必要のある熱量（以下、「目標蓄熱量」と称する）とを算出する（ステップＳ１）。
【００４４】
残湯量または残熱量は、貯湯温度センサ１３ｇ〜１３ｊが検出する温度のうち少なくとも１つ以上を用いて把握する。例えば、貯湯温度センサ１３ｈと、貯湯温度センサ１３ｊとを用いて、それらの値の温度差（Ｔｈ−Ｔｊ）が所定値α（例えば、３ｄｅｇ）未満で、かつ、その下方側にあたる貯湯温度センサ１３ｊの値Ｔｊが所定値β（例えば、６０℃）を超える場合、貯湯タンク１１の天面から貯湯温度センサ１３ｊの位置まで湯があると判断できる。
【００４５】
また、貯湯温度センサ１３ｊの温度が６０℃以下の場合、残湯量または残熱量が少ないと判断し、一方、貯湯温度センサ１３ｊの温度が６０℃より高い場合、貯湯タンク１１の天面から貯湯温度センサ１３ｊの位置まで湯があると判断できる。
【００４６】
なお、複数の貯湯温度センサを用いて残熱量を算出する方が精度は良いが、貯湯タンク１１内において上方の方が下方より温度が高く貯湯される温度成層型の貯湯タンク１１においては、貯湯タンク１１の高さ方向において、少なくとも略中央部と底部との間に配設された貯湯温度センサ１３ｊの温度を用いて温度判定するのが望ましい。
【００４７】
続いて、制御装置５０は、給湯熱量算出手段５２により算出された値に基づいて、当日の深夜時間帯に使用される熱量の予測値である深夜使用熱量を算出する（ステップＳ２）。例えば、制御装置５０は、過去所定期間の毎日の深夜時間帯における給湯使用熱量のデータを統計的に処理することにより、深夜使用熱量を算出する。この場合、制御装置５０は、過去所定期間の毎日の深夜時間帯における給湯使用熱量の平均値または最大値に基づいて深夜使用熱量を算出してもよい。
【００４８】
次いで、制御装置５０は、ステップＳ１で算出された目標蓄熱量及び残熱量と、ステップＳ２で予測された深夜使用熱量とを用いて、沸き上げ必要熱量を算出する（ステップＳ３）。例えば、制御装置５０は、目標蓄熱量から残熱量を差し引いた値に深夜使用熱量を加算することにより、沸き上げ必要熱量を算出する。このように、制御装置５０は、深夜使用熱量が多い場合ほど、沸き上げ必要熱量が大きくなるように沸き上げ必要熱量を算出する。
【００４９】
本実施の形態では、深夜時間帯の沸き上げ運転における加熱能力の値を、Ｑ１と、Ｑ２と、Ｑ３とに調整することができる。ここで、Ｑ１＜Ｑ２＜Ｑ３である。Ｑ１は、定格加熱能力に相当する。この定格加熱能力Ｑ１は、例えばＪＩＳによる性能評価条件で運転するときの加熱能力の値でもよい。本実施の形態では、定格加熱能力Ｑ１を超える加熱能力Ｑ２あるいは加熱能力Ｑ３で沸き上げ運転を行うことができる。例えば、定格加熱能力Ｑ１を超える加熱能力にしてもヒートポンプユニット１００等が有する機器の制約条件内で運転可能であることが確認されているような場合には、定格加熱能力Ｑ１を超える加熱能力で沸き上げ運転を行うことが可能である。
【００５０】
本実施の形態では、制御装置５０は、定格加熱能力Ｑ１では沸き上げ必要熱量を深夜時間帯内で生成することができない場合には、加熱能力を、定格加熱能力Ｑ１を超える値である加熱能力Ｑ２あるいは加熱能力Ｑ３に設定して、深夜時間帯の沸き上げ運転を行う。これにより、深夜時間帯内でより確実に沸き上げ運転を完了させることが可能となる。
【００５１】
なお、制御装置５０が沸き上げ必要熱量を設定する方法は、上記ステップＳ１からステップＳ３の方法に限定されるものではない。例えば、リモコン５１、もしくはＨＥＭＳコントローラ等の外部機器から制御装置５０が受信した情報に基づいて沸き上げ必要熱量を設定してもよい。
【００５２】
また、前述した深夜時間帯モードが設定された場合には、制御装置５０は、沸き上げ必要熱量を最も高く設定する。これにより、図３のフローチャートに従うことによって、深夜時間帯に設定できる異なる加熱能力運転モードのうちの最高加熱能力（加熱能力Ｑ３）に設定されるとともに、沸き上げ温度が所定の最高沸き上げ温度に設定される。
【００５３】
図３のフローチャートでは、上記ステップＳ３の処理に続いて、制御装置５０は、ヒートポンプユニット１００が定格加熱能力Ｑ１で沸き上げ必要熱量を生成するために必要な時間である沸き上げ所要時間ｔ１を算出する（ステップＳ４）。沸き上げ所要時間ｔ１は、例えば、沸き上げ必要熱量を定格加熱能力Ｑ１で除算した値に基づいて求めることができる。
【００５４】
以下の説明では、深夜時間帯の沸き上げ運転を終了する目標の時刻を「目標終了時刻」と称する。目標終了時刻は、深夜時間帯の終了時刻（例えば翌朝７時）と同じ時刻でもよいし、深夜時間帯の終了時刻に対して所定時間（例えば、１時間）早い時刻でもよい。
【００５５】
ステップＳ４の処理に続いて、制御装置５０は、上記の沸き上げ所要時間ｔ１から予測される沸き上げ運転完了時刻が、目標終了時刻よりも早くなるか否かを判定する（ステップＳ５）。沸き上げ所要時間ｔ１から予測される沸き上げ運転完了時刻とは、例えば、深夜時間帯の開始時刻よりも沸き上げ所要時間ｔ１だけ後の時刻である。
【００５６】
沸き上げ必要熱量が定格加熱能力Ｑ１に対して適当で、予測される沸き上げ運転完了時刻が目標終了時刻よりも早くなる場合には、制御装置５０は、ヒートポンプユニット１００の加熱能力の値をＱ１に設定して沸き上げ運転を行う（ステップＳ６）。この場合、制御装置５０は、目標終了時刻よりも沸き上げ所要時間ｔ１だけ前の時刻に沸き上げ運転を開始してもよい。
【００５７】
これに対し、沸き上げ必要熱量が定格加熱能力Ｑ１に対して過大であり、予測される沸き上げ運転完了時刻が目標終了時刻よりも早くならない場合には、制御装置５０は、ヒートポンプユニット１００が加熱能力Ｑ２で沸き上げ必要熱量を生成するために必要な時間である沸き上げ所要時間ｔ２を算出する（ステップＳ７）。ここで、加熱能力Ｑ２＞定格加熱能力Ｑ１であるので、沸き上げ所要時間ｔ１＞沸き上げ所要時間ｔ２となる。
【００５８】
次に、制御装置５０は、上記の沸き上げ所要時間ｔ２から予測される沸き上げ運転完了時刻が目標終了時刻よりも早くなるか否かを判定する（ステップＳ８）。
【００５９】
沸き上げ必要熱量が加熱能力Ｑ２に対して適当で、予測される沸き上げ運転完了時刻が目標終了時刻よりも早くなる場合には、制御装置５０は、ヒートポンプユニット１００の加熱能力の値をＱ２に設定して沸き上げ運転を行う（ステップＳ９）。この場合、制御装置５０は、目標終了時刻よりも沸き上げ所要時間ｔ２だけ前の時刻に沸き上げ運転を開始してもよい。
【００６０】
これに対し、沸き上げ必要熱量が加熱能力Ｑ２に対して過大で、予測される沸き上げ運転完了時刻が目標終了時刻よりも早くならない場合は、制御装置５０は、ヒートポンプユニット１００の加熱能力の値をＱ３に設定して沸き上げ運転を行う（ステップＳ１０）。
【００６１】
以上説明したように、本実施の形態では、制御装置５０は、深夜時間帯における沸き上げ運転の加熱能力が、深夜時間帯における沸き上げ必要熱量を深夜時間帯内で生成することができる値となるように制御する。また、制御装置５０は、深夜使用熱量が多い場合ほど、沸き上げ必要熱量が大きくなるように沸き上げ必要熱量を算出する。したがって、制御装置５０は、深夜時間帯における沸き上げ運転において、深夜使用熱量が少ない場合の加熱能力よりも、深夜使用熱量が多い場合の加熱能力が大きくなるように制御する。このため、深夜使用熱量が多い場合であっても、深夜時間帯内で沸き上げ運転を確実に完了させることができる。
【００６２】
本実施の形態であれば、制御装置５０により予測された深夜使用熱量に応じて加熱能力を決定することができる。このため、深夜時間帯の沸き上げ運転の開始後に利用が予測される湯の熱量についても、深夜時間帯内に確実に生成することができる。その結果、沸き上げ運転中に加熱能力を変更して効率ロスを発生させるようなことを抑制できる。また、深夜時間帯に多量の湯が利用される場合にも、沸き上げ運転を深夜時間帯内に確実に完了することができる。また、深夜時間帯における加熱能力が昼間時間帯における加熱能力よりも大きくなるように設定されているために、電力会社が規定する夜間蓄熱式機器としてのメリットを享受することができる。
【００６３】
また、本実施の形態であれば、深夜時間帯における沸き上げ運転の加熱能力を、昼間時間帯における沸き上げ運転の加熱能力よりも大きくすることで、貯湯タンク１１から外気への放熱量を低減する上で有利になる。この理由について以下に説明する。同一の沸き上げ必要熱量を生成すると仮定した場合、加熱能力が大きいほど、沸き上げ運転の所要時間が短くなるので、沸き上げ運転中に貯湯タンク１１から外気へ放熱する熱量が低くなる。本実施の形態であれば、深夜時間帯における沸き上げ運転の加熱能力を比較的大きい値にするので、沸き上げ運転中に貯湯タンク１１から外気へ放熱する熱量が低くなり、沸き上げ運転完了時の貯湯タンク１１の実際の蓄熱量を多くすることが可能となる。
【００６４】
制御装置５０は、深夜時間帯の沸き上げ運転を開始した後に、湯が利用された場合には、目標終了時刻までに沸き上げ運転を完了できるかどうかを確認する処理を実施してもよい。当該処理は、沸き上げ運転を開始した後、所定の時刻に行ってもよいし、所定時間が経過する毎に行ってもよい。当該処理において目標終了時刻までに沸き上げ運転を完了できないと判定した場合には、制御装置５０は、加熱能力を現在の値よりも大きい値に変更して沸き上げ運転を行う。これにより、目標終了時刻までに沸き上げ運転をより確実に完了できる。
【００６５】
図４は、実施の形態１によるヒートポンプ給湯機における一日の沸き上げ運転のパターンの一例を示す図である。図４は、深夜時間帯の開始時に、図３に示したフローチャートに従って、沸き上げ必要熱量からヒートポンプユニット１００の加熱能力の値がＱ２に決定された場合の例を示している。図４に示す例では、昼間時間帯の沸き上げ運転においては、制御装置５０は、ヒートポンプユニット１００の加熱能力の値がＱ０となるように制御している。ここで、加熱能力Ｑ０＜定格加熱能力Ｑ１である。
【００６６】
昼間時間帯における沸き上げ運転は、加熱能力の値が異なる複数の運転モードを含むものでもよい。例えば、昼間時間帯における沸き上げ運転において、生成すべき熱量に応じて加熱能力を異なる値に設定することで、加熱能力を必要以上に大きくすることを回避できる。その結果、より高いＣＯＰ（成績係数）で運転することができるので、昼間時間帯の沸き上げ運転時の消費電力量の増加をより確実に抑制することが可能となる。また、昼間時間帯の加熱能力は、給水温度、外気温度の条件、学習した湯の使用状況などに応じて変更してもよい。ただし、本開示のヒートポンプ給湯機は、上記の例に限定されるものではなく、昼間時間帯における沸き上げ運転の加熱能力の値が一定値に固定されたものでもよい。
【００６７】
制御装置５０は、ヒートポンプユニット１００の加熱能力が小さい場合ほど、目標沸き上げ温度が低くなるように設定する。
【００６８】
図５は、ヒートポンプユニット１００の加熱能力とＣＯＰの関係を示す図である。図５に示すように、加熱能力が小さいほどＣＯＰは大きくなる傾向がある。本実施の形態では、昼間時間帯には、深夜時間帯に比べて低い加熱能力で沸き上げ運転を行うことにより、高いＣＯＰで高効率な運転が可能となる。その一方で、深夜時間帯には昼間時間帯よりも高い加熱能力で沸き上げ運転を行うことで、多量の湯が使用された場合の湯切れリスクを抑制することができる。これらのことから、本実施の形態であれば、省エネルギー性と使用者の利便性とを両立できるヒートポンプ給湯機を提供することができる。
【００６９】
なお、ヒートポンプユニット１００の冷媒として二酸化炭素を使用している場合には、高圧側で超臨界状態として動作させているので、沸き上げ温度が高温（例えば、６５℃〜９０℃）である場合にも高い効率が得られる。また、加熱能力を小さくして沸き上げ運転を行った場合においても、同様に、超臨界状態として冷媒を動作させるので、効率よく高温の湯を生成することができる。
【００７０】
図６は、深夜時間帯における沸き上げ運転が開始された後の沸き上げ温度の経時変化を示す図である。沸き上げ運転が開始された直後には、圧縮機１自体及び水冷媒熱交換器２自体を昇温する必要がある。このため、実際の沸き上げ温度が目標沸き上げ温度に到達するまでに、ある程度の時間を要する。この時間の間、圧縮機１及び水冷媒熱交換器２の昇温に伴って両者から放熱をしながらも、沸き上げ温度は、一時的に中温（例えば、２０〜５０℃程度）を経て、目標沸き上げ温度へと到達していく。
【００７１】
一般に、ヒートポンプユニット１００の加熱能力が小さくなると、前述のようにＣＯＰは向上するが、沸き上げ温度が目標沸き上げ温度に到達するまでの時間が著しく長くなる。これは、圧縮機１及び水冷媒熱交換器２などの構成部品からの放熱量が、構成部品の温度に依存して、ヒートポンプユニット１００の加熱能力の大きさに依存しないので、加熱能力が小さくなると、加熱能力に対する放熱量の相対割合が大きくなるためである。
【００７２】
図６に示すように、本実施の形態の制御装置５０は、深夜時間帯における沸き上げ運転の開始時における圧縮機１の回転数が、当該沸き上げ運転において沸き上げ温度が目標沸き上げ温度に達して定常状態となった後の圧縮機１の回転数よりも高くなるように制御する。図６に示す例では、沸き上げ運転の開始時における圧縮機１の運転周波数をｆ１とし、沸き上げ温度が目標沸き上げ温度に達した後の圧縮機１の運転周波数をｆ２としている。ここで、ｆ１＞ｆ２である。
【００７３】
上記のようにすることで、以下のような効果が得られる。圧縮機１及び水冷媒熱交換器２などの構成部品の温度を短時間で上昇させることができ、沸き上げ運転開始後、短時間で沸き上げ温度を目標沸き上げ温度に到達させることができる。よって、沸き上げ運転開始後に生成する中温水の量を抑制することができる。生成する中温水によって貯湯タンク１１内の湯温が低下することを抑制することができるので、浴槽の湯の追い焚きに要する時間が長くなったり、湯の使用量が多い日に湯切れを発生したりすることを抑制できる。加熱能力を比較的低くした場合でも、沸き上げ運転開始後に沸き上げ温度が目標沸き上げ温度に到達するまでの時間が長くなることを抑制できるので、加熱能力を低くすることによるＣＯＰ向上効果を得る場合に有利になる。その結果、使用者の利便性と省エネルギー性とを両立することができる。なお、上記のように制御する場合においては、沸き上げ温度が目標沸き上げ温度に達した後の加熱能力が、深夜時間帯における沸き上げ運転の加熱能力に相当するものとする。
【００７４】
本実施の形態において、制御装置５０は、一日のうちで、深夜時間帯における沸き上げ運転での総消費電力量が、昼間時間帯における沸き上げ運転での総消費電力量よりも大きくなるように制御してもよい。これにより、本実施の形態のヒートポンプ給湯機が夜間蓄熱式機器として扱われるので、各電力会社が定める夜間蓄熱式機器のインセンティブ（通電制御割引等）を享受することができる。
【００７５】
深夜時間帯における沸き上げ運転の加熱能力の値が異なると、生成する中温水が、貯湯タンク１１内に予めある湯に与える影響が異なる。図７は、深夜時間帯における沸き上げ運転の開始前及び完了後の貯湯タンク１１内の温度分布の変化の例を示す図である。以下の説明では、深夜時間帯における沸き上げ運転の開始前の貯湯タンク１１内の残湯量を「開始前残湯量」と称する。図７では、開始前残湯量が多く加熱能力がＱ１となる場合と、開始前残湯量が中程度であり加熱能力がＱ２となる場合と、開始前残湯量が少なく加熱能力がＱ３となる場合とを示している。
【００７６】
図７に示すように、開始前残湯量が中程度もしくは少ない場合には、沸き上げ必要熱量が比較的多くなるので、Ｑ２もしくはＱ３の比較的高い加熱能力で沸き上げ運転が行われる。その結果、沸き上げ運転の開始後に生成されて、貯湯タンク１１内に供給される中温水の量は比較的少ない。
【００７７】
その一方で、開始前残湯量が多い場合には、沸き上げ必要熱量が少なくなるので、比較的低い加熱能力Ｑ１で沸き上げ運転が行われる。その結果、沸き上げ運転の開始後に生成されて、貯湯タンク１１内に供給される中温水の量は増加する傾向がある。
【００７８】
これに対し、本実施の形態であれば、深夜時間帯における沸き上げ運転の開始時における圧縮機１の回転数が、当該沸き上げ運転において沸き上げ温度が目標沸き上げ温度に達した後の圧縮機１の回転数よりも高くなるように制御する。これにより、比較的低い加熱能力Ｑ１で沸き上げ運転が行われる場合であっても、生成する中温水の量を抑制することができる。
【００７９】
本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、沸き上げ運転のときの加熱能力に関する情報を使用者に報知する報知手段を備えてもよい。そのような報知手段として、例えば、リモコン５１の表示部５１ａに、沸き上げ運転のときの加熱能力の値あるいは大小に関する情報を表示してもよい。これにより、優れた利便性が得られる。図８は、沸き上げ運転のときの加熱能力の値を表示部５１ａに表示したときのリモコン５１を示す図である。図８に示す例では、『加熱能力：○○ｋＷ』と表示部５１ａに表示されている。この例のように加熱能力の値そのものを表示部５１ａに表示することに代えて、加熱能力が大きいか小さいかを示す図形などを表示部５１ａに表示してもよい。
【００８０】
本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、加熱能力の能力可変のモードを有効にするか無効にするかを、使用者その他の人間が選択可能な選択手段を備えてもよい。そのような選択手段として、例えば、リモコン５１に対するボタン操作などによって加熱能力の能力可変のモードを有効にするか無効にするかを選択できるように構成し、制御装置５０は、加熱能力の能力可変のモードが有効にされたときにのみ、加熱能力を可変とする構成としてもよい。機器の動作及び性能を確認するための機器検定時などにおいて、加熱能力が変動しないようにすることが求められる場合がある。そのような場合には、加熱能力の能力可変のモードを無効にすることで、加熱能力の変動を防止する操作を容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００８１】
１  圧縮機、  ２  水冷媒熱交換器、  ３  膨張弁、  ４  空気熱交換器、  ５  ファン、  ６ａ  循環ポンプ、  ６ｂ  追焚用ポンプ、  ７，８，９  切替弁、  １０  切換弁、  １１  貯湯タンク、  １１ａ  高温水取出口、  １１ｂ  高温水流出入口、  １１ｃ  追焚戻し口、  １１ｄ  中温水取出口、  １１ｅ  低温水戻し口、  １１ｆ  取水口、  １１ｇ  給水口、  １２  追焚熱交換器、  １３ａ  入水温度センサ、  １３ｂ  温度センサ、  １３ｃ  外気温度センサ、  １３ｄ  吐出温度センサ、  １３ｅ  吸込温度センサ、  １３ｆ  蒸発温度センサ、  １３ｇ，１３ｈ，１３ｉ，１３ｊ  貯湯温度センサ、  １３ｋ  給水温度センサ、  １３ｌ  給湯温度センサ、  １３ｍ  風呂給湯温度センサ、  １４  制御装置、  １５  給湯混合部、  １７ａ  給湯流量センサ、  １７ｂ  風呂給湯流量センサ、  ５０  制御装置、  ５１  リモコン、  ５１ａ  表示部、  ５１ｂ  操作部、  ５２  給湯熱量算出手段、  １００  ヒートポンプユニット、  １０１  冷媒回路、  ２００  貯湯ユニット、  ２０１  貯湯回路、  ２０２  追焚回路、  ２０３  給湯回路
【図１】
2020091089.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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