(57)【要約】【課題】パワー素子の使用に耐え得る限界の温度を越えない範囲において、給湯装置に高い給湯性能を発揮させる給湯装置用制御装置を提供すること。【解決手段】給湯装置１００は、ヒートポンプ制御装置４０と冷凍回路５０とを有するヒートポンプユニット１０１を備える。ヒートポンプ制御装置４０は、制御温度値設定手段３、制御温度値補正手段４、制御圧力値設定手段５、制御圧力値補正手段６、判定手段７、カウンタ８、及び素子温度記録手段９を有するＣＰＵ４２を備える。制御温度値設定手段３は、制御温度値補正手段４から出力されるパワー素子４１の使用に耐え得る限界値Ｔｌｉｍと素子温度記録手段９が記録した最大記録値Ｔｍａｘとに基づいた補正値ΔＴを、制御目標とされるパワー素子４１の制御温度値Ｔｐｗｔに加算して、冷凍回路５０の圧力を設定する制御圧力値設定手段５に出力する。【選択図】図３
2010117066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプユニット式の給湯装置に適用される給湯装置用制御装置において、
前記給湯装置の駆動部品に電力を供給するパワー素子と、
前記パワー素子の温度を検出する素子温度センサと、
前記パワー素子の温度上昇を軽減するための素子保護制御を開始する温度である制御温度値を設定する制御温度値設定手段と、
前記素子温度センサによって検出される検出値が前記制御温度値に近づくように、前記ヒートポンプユニット内の圧力を制御する圧力制御手段と、
前記素子温度センサが検出する検出値と、前記制御温度値より大きく、前記パワー素子の使用に耐え得る限界値以下となるように予め設定された設定値とに基づいて、前記制御温度値を前記設定値に近づけるように補正する制御温度値補正手段とを備えることを特徴とする給湯装置用制御装置。
【請求項２】
前記設定値は、前記限界値であることを特徴とする請求項１に記載の給湯装置用制御装置。
【請求項３】
外気温度を検出する外気温度センサ、給水温度を検出する給水温度センサ、
使用者が給湯装置を操作するリモコン、及び蒸発器に気冷却空気を送風するファンのうち少なくとも１つを備え、
前記制御温度値設定手段は、前記外気温度センサが検出する検出値、前記給水温度センサが検出する検出値、前記リモコンが出力する沸き上げ希望温度値、及び前記ファンの回転数のうち少なくとも１つに基づいて前記制御温度値を設定することを特徴とする請求項１から２のいずれか１つに記載の給湯装置用制御装置。
【請求項４】
前記制御温度値設定手段が前記制御温度値を設定してから、前記制御温度値補正手段が前記制御温度値を補正するまでの第１記録期間、及び前記制御温度値補正手段が前記制御温度値を補正してから前記制御温度補正手段が再び前記制御温度値を補正するまでの第２記録期間に前記素子温度センサが検出する検出値を記録する素子温度記録手段を備え、
前記制御温度値補正手段は、前記制御温度値補正手段が前記制御温度値を補正する直前の前記記録期間に前記素子温度記録手段が記録した前記制御温度値のうち最大の最大記録値と前記設定値との差に基づいて、前記制御温度値を補正することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の給湯装置用制御装置。
【請求項５】
前記制御温度値補正手段は、前記素子温度センサが検出する検出値が低下し、前記制御温度値と一致した時に、前記制御温度値を補正することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の給湯装置用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ式の給湯装置に適用される制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍サイクルの制御装置として、特許文献１記載のものが知られている。特許文献１記載の制御装置は、冷凍回路、温度判定手段、コンプレッサ回転数制御手段、及びコンプレッサ回転停止手段を備えている。冷凍回路中のコンプレッサは、インバータによって回転数が制御される電動モータによって駆動されている。温度判定手段は、インバータの温度が第１の所定値よりも高いか否かを判定する。コンプレッサ回転数制御手段は、温度判定手段による比較結果が「インバータ温度が策１の所定値よりも高い」である場合に、インバータ及び電動モータを介してコンプレッサの回転数を低下させる。さらに、温度判定手段は、インバータの温度が第１の所定値よりも高い所定値である第２の所定値よりも高いか否かを判定する。コンプレッサ回転停止手段は、温度判定手段による比較結果が「インバータ温度が第２の所定値よりも高い」である場合に、インバータ及び電動モータを介してコンプレッサを停止させる。
【特許文献１】特開２００２−２４３２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１記載の制御装置では、第２の所定値は、インバータの使用に耐え得る限界の温度である素子最大許容温度を越えないように、限界の温度に対して余裕をもって低めに設定されている場合がある。その場合、第２の所定値よりも低い第１の所定値は、素子最大許容温度に対して過剰な余裕をもった値に設定され易い。つまり、特許文献１記載の空調装置では、コンプレッサ回転停止手段が、「インバータの温度が、限界の温度より過剰な余裕をもって設定された第１の所定値よりも高い」である場合に、コンプレッサの回転数を低下させる。その結果、冷凍回路の空調性能の向上が図り難いという問題点があった。
【０００４】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、パワー素子の使用に耐え得る限界の温度を越えない範囲において、給湯装置に高い給湯性能を発揮させる給湯装置用制御装置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】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００６】
請求項１に係る発明では、ヒートポンプユニット式の給湯装置に適用される給湯装置用制御装置において、給湯装置の駆動部品に電力を供給するパワー素子と、パワー素子の温度を検出する素子温度センサと、パワー素子の温度上昇を軽減するための素子保護制御を開始する温度である制御温度値を設定する制御温度値設定手段と、素子温度センサによって検出される検出値が制御温度値に近づくように、ヒートポンプユニット内の圧力を制御する圧力制御手段と、素子温度センサが検出する検出値と、制御温度値より大きく、パワー素子の使用に耐え得る限界値以下となるように予め設定された設定値とに基づいて、制御温度値を設定値に近づけるように補正する制御温度値補正手段とを備える給湯装置用制御装置を特徴とする。
【０００７】
これによれば、パワー素子の表面温度を制御温度値に近づけるように制御される。そして、その制御温度値は、制御温度値より大きく、限界値以下の設定値に近づくように補正される為、限界値を越えない範囲において、パワー素子は、電力を供給する供給能力を効率よく発揮することが可能となる。
【０００８】
請求項２に係る発明では、設定値は、限界値であることを特徴とする。
【０００９】
これによれば、制御温度値は、限界値に近づくように補正される為、限界値を越えない範囲において、パワー素子は、電力を供給する供給能力を最大限に発揮することが可能となる。
【００１０】
請求項３に係る発明では、外気温度を検出する外気温度センサ、給水温度を検出する給水温度センサ、使用者が給湯装置を操作するリモコン、及び蒸発器に気冷却空気を送風するファンのうち少なくとも１つを備え、制御温度値設定手段は、外気温度センサが検出する検出値、給水温度センサが検出する検出値、リモコンが出力する沸き上げ希望温度値、及びファンの回転数のうち少なくとも１つに基づいて制御温度値を設定することを特徴とする。
【００１１】
これによれば、外気温度、給水温度、沸き上げ希望温度値、及びファンの回転数のうち少なくとも１つに基づき、各条件に応じた制御温度値を設定する為、適当な制御温度値を設定することが可能となる。
【００１２】
請求項４に係る発明では、制御温度値設定手段が制御温度値を設定してから、制御温度値補正手段が制御温度値を補正するまでの第１記録期間、及び制御温度値補正手段が制御温度値を補正してから、制御温度補正手段が再び制御温度値を補正するまでの第２記録期間に素子温度センサが検出する検出値を記録する素子温度記録手段を備え、制御温度値補正手段は、制御温度値補正手段が制御温度値を補正する直前の記録期間に素子温度記録手段が記録した制御温度値のうち最大の最大記録値と設定値との差に基づいて、制御温度値を設定値に近づけるように補正することを特徴とする。
【００１３】
これによれば、制御温度値補正手段は、最大記録値と設定値との差に基づいて、制御温度値に対する補正値を算出するので、必ず設定値を越えない範囲で制御温度値を補正することが可能となる。
【００１４】
請求項５に係る発明では、制御温度値補正手段は、素子温度センサが検出する検出値が低下し、制御温度値と一致した時に、制御温度値を補正することを特徴とする。
【００１５】
ここで、素子温度センサが検出する検出値が低下するとは、パワー素子の駆動装置へ供給する電力量を削減し、パワー素子の表面温度を低下させている状態のことである。これによれば、制御温度値以下となったパワー素子の表面温度を直ちに上昇させることができ、パワー素子の表面温度が低下し過ぎることを抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における給湯装置１００のブロック図である。図２は、第１実施形態におけるヒートポンプユニット１０１の模式図である。給湯装置１００は、大気中からの吸熱により湯を沸かすヒートポンプユニット１０１と、ヒートポンプユニット１０１で沸かした湯を貯めるタンクユニット１０２から構成されている。
【００１７】
ヒートポンプユニット１０１は、冷凍回路５０、各種センサ、及びヒートポンプ制御装置４０を備えている。これらの構成部品は、収納ケース４５内に配設されている。冷凍回路５０は、空気熱交換器１０、膨張弁２０、水熱交換器２５、コンプレッサ３０、及びこれらの構成部品を接続する配管によって構成されている。膨張弁２０にて膨張した低温低圧の冷媒を空気と熱交換させ、吸熱させる空気熱交換器１０は、膨張弁２０とコンプレッサ３０との間に接続されている。空気熱交換器１０の近傍には、空気熱交換器１０に外気を送風するファン１１が配設されている。ファン１１は、ファン１１及びヒートポンプ制御装置４０を支える支持部１２に取り付けられている。空気熱交換器１０にて吸熱した冷媒を圧縮するコンプレッサ３０は、水熱交換器２５と空気熱交換器１０との間に接続されている。コンプレッサ３０にて高温高圧に圧縮された冷媒とタンクユニット１０２内の水とを互いに熱交換させる水熱交換器２５は、コンプレッサ３０と膨張弁２０との間に接続されている。水熱交換器２５にて放熱した冷媒を膨張させる膨張弁２０は、水熱交換器２５と空気熱交換器１０との間に接続されている。
【００１８】
本実施形態の給湯装置１００は、素子温度センサ３５、圧カセンサ３６、外気温度センサ３７、及び給水温度センサ３８を備えている。これらのセンサ３５〜３８は、ヒートポンプ制御装置４０に接続されている。ヒートポンプ制御装置４０は、支持部１２の一端側に配設され、収納ケース４５内に収納されている。ヒートポンプ制御装置４０は、パワー素子４１の温度上昇を軽減する為の素子保護制御機能を有している。パワー素子４１は、コンプレッサ３０を駆動するモータ３１に電力を供給する素子である。パワー素子４１の表面温度を検出する素子温度センサ３５は、伝熱材を介してパワー素子４１の表面に配設されている。伝熱材とは、パワー素子４１の表面と素子温度センサ３５との間の熱伝達率を向上させる材料、例えばグリースが用いられている。素子温度センサ３５は、パワー素子４１の表面温度の検出値Ｔｐｗをヒートポンプ制御装置４０に出力する。冷凍回路５０内の冷媒の圧力を検出する圧カセンサ３６は、空気熱交換器１０と膨張弁２０との間の配管に設けられている。外気温度を検出する外気温度センサ３７は、検出値Ｔａをヒートポンプ制御装置４０に出力する。給水温度を検出する給水温度センサ３８は、検出値Ｔｗｉをヒートポンプ制御装置４０に出力する。
【００１９】
タンクユニット１０２は、流体回路５５、及びタンク制御装置６０を備えている。流体回路５５は、ポンプ６５、貯湯タンク７０、水熱交換器２５、及びこれら構成部品の各々を接続する配管によって構成されている。流体回路５５内の流体である水を循環させるポンプ６５は、水熱交換器２５の下流側、及び貯湯タンク７０の上流側に配設されている。水熱交換器２５は、貯湯タンク７０の下流側、及びポンプ６５の上流側に配設されている。貯湯タンク７０の下部から流出した水は、水熱交換器２５に流入し、水熱交換器２５において冷媒と熱交換し、加熱される。水熱交換器２５で加熱された湯は、貯湯タンク７０の上部から貯湯タンク７０内に流入する。タンク制御装置６０には、リモコン７５、及びヒートポンプ制御装置４０が接続されている。給湯装置１００の使用者が望む沸き上げ温度を設定するリモコン７５は、沸き上げ希望温度値Ｔｐをタンク制御装置６０に出力する。リモコン７５は、給湯装置１００の使用者の手が届き易い場所、例えば使用者の居室内に設けられている。
【００２０】
次に、第１実施形態におけるヒートポンプ制御装置４０について、図３を用いて説明する。図３は、第１実施形態におけるヒートポンプ制御装置４０のブロック図である。ヒートポンプ制御装置４０は、ＣＰＵ４２、コンプレッサ駆動回路４３、及び膨張弁駆動回路４４を備えている。ＣＰＵ４２は、制御温度値設定手段３、制御温度値補正手段４、制御圧力値設定手段５、制御圧力値補正手段６、判定手段７、カウンタ８、及び素子温度記録手段９を備えている。
【００２１】
パワー素子４１の表面温度の制御温度値Ｔｐｗｔを設定する制御温度値設定手段３には、制御温度値補正手段４、外気温度センサ３７、給水温度センサ３８、及びタンク制御装置６０が接続されている。制御温度値設定手段３には、制御温度値補正手段４によって算出された補正値ΔＴ、外気温度センサ３７の検出値Ｔａ、給水温度センサ３８の検出値Ｔｗｉ、及びタンク制御装置６０の沸き上げ希望温度値Ｔｐが入力される。一方、制御温度値設定手段３は、制御温度値補正手段４、制御圧力値設定手段５、及び判定手段７に制御温度値Ｔｐｗｔを出力する。
【００２２】
制御温度値Ｔｐｗｔの補正値ΔＴを算出する制御温度値補正手段４には、制御温度値設定手段３、判定手段７、及び素子温度記録手段９が接続されている。制御温度値補正手段４には、制御温度値設定手段３が設定する制御温度値Ｔｐｗｔ、判定手段７の比較結果、及び素子温度記録手段９によって記録された最大記録値Ｔｍａｘが入力される。一方、制御温度値補正手段４は、制御温度値設定手段３に補正値ΔＴを出力し、制御温度値Ｔｐｗｔをパワー素子４１の使用に耐え得る限界値以下となるように予め設定された設定値に近づける。本実施形態では、設定値は、限界値Ｔｌｉｍである。
【００２３】
冷凍回路５０内の制御圧力値Ｐｏを設定する制御圧力値設定手段５には、制御温度値設定手段３、制御圧力値補正手段６、コンプレッサ駆動回路４３、及び膨張弁駆動回路４４が接続されている。制御圧力値設定手段５には、制御温度値設定手段３が設定する制御温度値Ｔｐｗｔ、及び制御圧力値補正手段６によって算出された補正値ΔＰが入力される。一方、制御圧力値設定手段５は、コンプレッサ駆動回路４３、及び膨張弁駆動回路４４に制御圧力値Ｐｏを出力する。
【００２４】
制御圧力値Ｐｏの補正値ΔＰを算出する制御圧力値補正手段６には、制御温度値設定手段３、制御圧力値設定手段５、判定手段７、素子温度記録手段９、及び圧カセンサ３６が接続されている。制御圧力値補正手段６には、制御温度値設定手段３の制御温度値Ｔｐｗｔ、判定手段７の比較結果、素子温度記録手段９の最大記録値Ｔｍａｘ、及び圧力センサ３６の検出値Ｐが入力される。一方、制御圧力値補正手段６は、制御圧力値設定手段５に補正値ΔＰを出力する。
【００２５】
素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗと制御温度値Ｔｐｗｔとの大小を比較し、カウンタ８から出力されるカウントＸに応じて、その比較結果を出力する判定手段７には、制御温度値設定手段３、制御温度値補正手段４、制御圧力値補正手段６、カウンタ８、及び素子温度センサ３５が接続されている。判定手段７には、制御温度値設定手段３の制御温度値Ｔｐｗｔ、カウンタ８のカウントＸ、及び素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗが入力される。一方、判定手段７は、制御温度値補正手段４、制御圧力値補正手段６、及びカウンタ８に比較結果を出力する。ここで、比較結果は、４つの場合がある。１つ目は、「素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗが、制御温度値Ｔｐｗｔより低い」である。２つ目は、「制御温度値Ｔｐｗｔより低かった素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗが、制御温度値Ｔｐｗｔを上回った」である。３つ目は、「素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗが、制御温度値Ｔｐｗｔより高い」である。そして４つ目は、「制御温度値ＴＰｗｔより高かった素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗが、制御温度値Ｔｐｗｔを下回った」である。判定手段７は、制御温度値補正手段４に対し、制御温度値Ｔｐｗｔより高かった素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗが、制御温度値Ｔｐｗｔを下回った場合のみ出力する。判定手段７は、制御圧力値補正手段６に対し、素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗが、制御温度値Ｔｐｗｔより低い場合以外の３つの比較結果を出力する。判定手段７は、カウンタ８に４つ全ての比較結果を出力する。
【００２６】
カウントＸを０から１、又は１から０に切り替えるカウンタ８には、判定手段７が接続されている。カウンタ８には、判定手段７の比較結果が入力される。一方、カウンタ８は、判定手段７にカウントＸを出力する。ここで、カウンタ８は、判定手段７にて、素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗが、制御温度値Ｔｐｗｔより低いと判定した場合、カウントＸは＝０を出力する。カウンタ８は、判定手段７にて制御温度値Ｔｐｗｔより低かった素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗが、制御温度値Ｔｐｗｔを上回ったと判定した場合、カウントＸを０から１に切り替える。カウンタ８は、判定手段７にて、素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗが、制御温度値Ｔｐｗｔより高いと判定した場合、カウントＸ＝１を出力する。カウンタ８は、判定手段７にて、制御温度値Ｔｐｗｔより高かった素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗが、制御温度値Ｔｐｗｔを下回ったと判定した場合、カウントＸを１から０に切り替える。
【００２７】
パワー素子４１の表面温度を記録する素子温度記録手段９には、制御温度値補正手段４、制御圧力値補正手段６、及び素子温度センサ３５が接続されている。素子温度記録手段９には、素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗが入力される。一方、素子温度記録手段９は、制御温度値補正手段４、及び制御圧力値補正手段６にパワー素子４１の表面温度の記録値のうち、最大記録値Ｔｍａｘを出力する。素子温度記録手段９は、制御温度値設定手段３が制御温度値を設定してから、或いは、制御温度値補正手段４が制御温度値を補正してから、制御温度値補正手段４が制御温度値を補正するまでの各記録期間（例えば、第１記録期間、第２記録期間）毎の素子温度センサ３５が検出する検出値を記録する。制御温度値補正手段４は、制御温度値補正手段４が制御温度値を補正する直前の記録期間に素子温度記録手段９が記録した制御温度値のうち最大の最大記録値Ｔｍａｘに基づいて補正する。制御圧力値補正手段６も、制御圧力値補正手段６が制御圧力値を上方補正する場合、その直前の記録期間に素子温度記録手段９が記録した制御温度値のうち最大の最大記録値Ｔｍａｘに基づいて補正する。
【００２８】
制御圧力値設定手段５の制御圧力値Ｐｏに応じてコンプレッサ３０を駆動するモータ３１の回転数を制御するコンプレッサ駆動回路４３には、制御圧力値設定手段５、及びモータ３１が接続されている。コンプレッサ駆動回路４３には、制御圧力値設定手段５の制御圧力値Ｐｏが入力される。一方、コンプレッサ駆動回路４３は、モータ３１にその回転数を出力する。また、コンプレッサ駆動回路４３は、素子温度センサ３５によって表面温度が検出されるパワー素子４１を有している。
【００２９】
制御圧力値設定手段５の制御圧力値Ｐｏに応じて膨張弁２０の弁開度を制御する膨張弁駆動回路４４には、制御圧力値設定手段５、及びモータ３１が接続されている。膨張弁駆動回路４４には、制御圧力値設定手段５の制御圧力値Ｐｏが入力される。一方、膨張弁駆動回路４４は、膨張弁２０にその弁開度を出力する。
【００３０】
次に、第１実施形態における給湯装置１００の作動について説明する。まず、使用者が望む沸き上げ温度がリモコン７５によって設定される。沸き上げ希望温度値Ｔｐが設定されると、ヒートポンプ制御装置４０により、コンプレッサ３０を駆動するモータ３１が回転し、コンプレッサ３０により、冷凍回路５０内の冷媒が圧縮される。コンプレッサ３０により圧縮された高温、高圧となった冷媒は、水熱交換器２５に流入し、流体回路５５内の水を加熱する。水熱交換器２５から流出した冷媒は、膨張弁２０にて減圧され、低温、低圧となる。ここで、膨張弁２０は、ヒートポンプ制御装置４０により弁開度が制御されている。低温低圧に膨張した冷媒は、空気熱交換器１０に流入し、ファン１１により送風された外気と熱交換し、吸熱する。ここで、ファン１１は、ヒートポンプ制柳装置４０によりファン１１の回転数が制御されている。空気熱交換器１０から流出した冷媒は、再びコンプレッサ３０にて圧縮される。
【００３１】
一方、コンプレッサ３０を駆動するモータ３１が回転すると同時に、ヒートポンプ制御装置４０により、ポンプ６５が駆動する。ポンプ６５によって、流体回路５５内の水が循環する。ポンプ６５から吐出された水は、水熱交換器２５に流入する。水熱交換器２５に流入した水は、冷凍回路５０内の冷媒と熱交換する。冷凍回路５０内の冷媒と熱交換した水は吸熱し、水熱交換器２５から流出する。水熱交換器２５から流出した水は、貯湯タンク７０にて貯留される。その後、貯湯タンク７０内に貯留する水は、使用者が希望する温度に調整されて便用者に提供される。
【００３２】
次に、第１実施形態におけるヒートポンプ制御装置４０の作動について、図４を用いて説明する。図４は、第１実施形態におけるヒートポンプ制御装置４０のヒートポンプ制御を示すフローチャートである。
【００３３】
このフローチャートのうち、ステップＳ１０３の演算処理によって、図３の制御温度値設定手段３という機能的構成要素が提供されている。そして、ステップＳ１０４の演算処理によって、図３の制御圧力値設定手段５という機能的構成要素が提供されている。さらに、ステップＳ１０８及びステップＳ１０９の演算処理によって、図３の判定手段７という機能的構成要素が提供されている。そして、ステップＳ１１１及びステップＳ１１３の演算処理によって、図３の制御圧力値補正手段６という機能的構成要素が提供されている。さらに、ステップＳ１１２の演算処理によって、図３の制御温度値補正手段４という機能的構成要素が提供されている。
【００３４】
まず、ステップＳ１００にて、タンク制御装置６０から沸き上げ希望温度値Ｔｐを読み込む。沸き上げ希望温度値Ｔｐを読み込むと同時に、ステップＳ１０１にて素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗ、圧力センサ３６の検出値Ｐ、外気温度センサ３７の検出値Ｔａ、及び給水温度センサ３８の検出値Ｔｗｉを読み込む。ステップＳ１０２にて、カウンタ８にカウントＸ＝０を入力する。そして、ステップＳ１０３にて、パワー素子４１の表面温度上昇を軽減する為の素子保護制御を開始する温度である制御温度値Ｔｐｗｔを設定する。次に、その制御温度値Ｔｐｗｔに基づいて、ステップＳ１０４にて、冷凍回路５０内の制御圧力値Ｐｏを設定する。その制御圧力値Ｐｏに基づいて、ステップＳ１０５にてファン１１の目標とする回転数を、ステップＳ１０６にて膨張弁２０の目標とする弁開度を、ステップＳ１０７にてコンプレッサ３０の目標とする回転数を順に設定する。
【００３５】
そして、ステップＳ１０８にて、素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗと制御温度値Ｔｐｗｔとの大小を比較する。ステップＳ１０８にて、比較結果が素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗが、制御温度値Ｔｐｗｔより低い場合、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９にて、カウンタ８がカウントＸ＝１を出力しているか否かを判定する。カウンタ８がカウント＝１を出力していない場合、つまりカウントＸ＝０を出力している場合、ステップＳ１０８に戻り、素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗと制御温度値Ｔｐｗｔとの大小を再度比較する。
【００３６】
ステップＳ１０８にて、比較結果が、制御温度値Ｔｐｗｔより低かった素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗが、制御温度値Ｔｐｗｔを上回った場合、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０にて、判定手段７から、制御温度値Ｔｐｗｔより低かった素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗが、制御温度値Ｔｐｗｔを上回ったという比較結果が入力されたカウンタ８により、カウントＸを０から１に切り替える。そして、ステップＳ１１１にて、判定手段７から、制御温度値Ｔｐｗｔより低かった素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗが、制御温度値Ｔｐｗｔを上回ったという比較結果が入力された制御圧力値補正手段６により、補正値ΔＰ１が算出される。補正値ΔＰ１は、その補正値ΔＰ１を用いて補正することにより、素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗを低減する値である。そして、ステップＳ１０４に戻り、補正値ΔＰ１が入力された制御圧力値設定手段５により、冷凍回路５０内の制御圧力値Ｐｏを再度設定する。
【００３７】
ステップＳ１０８にて、比較結果が、素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗが、制御温度値Ｔｐｗｔより高い場合も、ステップＳ１１０に進む。そして、ステップＳ１１１にて、判定手段７から、素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗが、制御温度値Ｔｐｗｔより高いという比較結果が入力された制御圧力値補正手段６により、補正値ΔＰ２が算出される。補正値ΔＰ２は、その補正値ΔＰ２を用いて補正することにより、素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗを低減する値である。その後、ステップＳ１０４に戻り、補正値ΔＰ２等が入力された制御圧力値設定手段５により、冷凍回路５０内の制御圧力値Ｐｏを再度設定する。
【００３８】
ステップＳ１０８にて、比較結果が、制御温度値Ｔｐｗｔより高かった素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗが、制御温度値Ｔｐｗｔを下回った場合、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９にて、カウンタ８がカウントＸ＝１を出力しているか否かを判定する。ここでは、カウンタ８がカウント＝１を出力しているので、ステップＳ１１２に進む。ステップＳ１１２にて、判定手段７から、制御温度値Ｔｐｗｔより高かった素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗが、制御温度値Ｔｐｗｔを下回ったという比較結果が入力された制御温度値補正手段４により、補正値ΔＴ１を算出する。補正値ΔＴ１は、制御温度値Ｔｐｗｔを増やす値である。また、ステップＳ１１３にて、判定手段７から、制御温度値Ｔｐｗｔより高かった素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗが、制御温度値Ｔｐｗｔを下回ったという比較結果が入力された制御圧力値補正手段６により、補正値ΔＰ３を算出する。補正値ΔＰ３は、その補正値ΔＰ３を用いて補正することにより、制御圧力値Ｐｏを増やし、素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗを増やす値である。
【００３９】
そして、ステップＳ１０２に戻り、判定手段７から、制御温度値Ｔｐｗｔより高かった素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗが、制御温度値Ｔｐｗｔを下回ったという比較結果が入力されたカウンタ８により、カウントＸを１から０に切り替える。そして、ステップＳ１０４にて、補正値ΔＴ１が入力された制御温度値設定手段３により、パワー素子４１の制御目標とされる表面温度の制御温度値Ｔｐｗｔを再度設定する。また、ステップＳ１０４にて、補正値ΔＰ３が入力された制御圧力値設定手段５により、冷凍回路５０内の制御圧力値Ｐｏを再度設定する。ヒートポンプ制御装置４０は、タンク制御装置６０から沸き上げ停止の信号が入力されるまで、これらの演算処理を繰り返し行う。
【００４０】
次に、制御温度値補正手段４が算出する補正値ΔＴ、及び制御圧力値補正手段６が算出する補正値ΔＰを、図５、及び図６を用いて説明する。図５は、第１実施形態における制御温度値補正手段４が算出する補正値ΔＴを示すグラフである。横軸は時間を、縦軸は温度を示している。制御温度値Ｔｐｗｔを実線で、素子温度センサ３５が検出する検出値Ｔｐｗを破線で示している。検出値Ｔｐｗは、三角関数のような挙動を示している。
【００４１】
図５に示す経過時点Ａとは、ヒートポンプ制御装置４０に、タンク制御装置６０から沸き上げ希望温度値Ｔｐが入力される時点である。沸き上げ希望温度値Ｔｐが入力された制御装置４０は、検出値Ｔｐｗより高い制御温度値Ｔｐｗｔを設定する。検出値Ｔｐｗは、時間が経つにつれて徐々に高くなる。制御温度値Ｔｐｗｔは、一定である。カウンタ８のカウントＸは０である。
【００４２】
図５に示す経過時点Ｂとは、制御温度値Ｔｐｗｔと検出値Ｔｐｗとが、等しくなる時点である。カウンタ８のカウントＸは、０から１に切り替わる。経過時点Ｂ〜経過時点Ｃにおいて、検出値Ｔｐｗは、素子目標温度Ｔｐｗｔより高い。検出値Ｔｐｗは、時間が経つにつれて最大記録値Ｔ１ｍａｘを頂点として徐々に増加し、最大記録値Ｔ１ｍａｘを記録後、徐々に減少している。ここで、最大記録値Ｔ１ｍａｘは、パワー素子４１の使用に耐え得る限界値Ｔｌｉｍより低い値である。制御温度値Ｔｐｗｔは、一定である。カウンタ８のカウントＸは１である。
【００４３】
図５に示す経過時点Ｃとは、制御温度値Ｔｐｗｔと検出値Ｔｐｗとが、等しくなる時点である。制御温度値Ｔｐｗｔと検出値Ｔｐｗとが等しくなった後、制御温度値Ｔｐｗｔに補正値ΔＴ１が加算される。ここで、補正値ΔＴ１は、限界値Ｔｌｉｍから最大記録値Ｔ１ｍａｘを減算した値に所定の係数が乗算された値である。所定の係数とは、最大記録値Ｔｍａｘが限界値Ｔｌｉｍより必ず低い温度となる係数であり、本実施形態の所定の係数は、０．８である。カウンタ８のカウントＸは、１から０に切り替わる。経過時点Ｃ〜経過時点Ｄにおいて、検出値Ｔｐｗは、制御温度値Ｔｐｗｔより低い。検出値Ｔｐｗは、時間が経つにつれて最小記録値Ｔ１ｍｉｎを頂点として徐々に減少し、最小記録値Ｔ１ｍｉｎを記録後、徐々に増加している。制御温度値Ｔｐｗｔは、一定である。カウンタ８のカウントＸは０である。
【００４４】
図５に示す経過時点Ｄとは、制御温度値Ｔｐｗｔと検出値Ｔｐｗとが、経過時点Ｂと同様に、等しくなる時点である。カウンタ８のカウントＸは、０から１に切り替わる。経過時点Ｄ〜経過時点Ｅにおいて、検出値Ｔｐｗは、経過時点Ｂ〜Ｃと同様に、制御温度値Ｔｐｗｔより高い。検出値Ｔｐｗは、時間が経つにつれて最大記録値Ｔ２ｍａｘを頂点として徐々に増加し、最大記録値Ｔ１ｍａｘを記録後、徐々に減少している。ここで、最大記録値Ｔ２ｍａｘは、パワー素子４１の使用に耐え得る限界値Ｔｌｉｍより低い値である。また、最大記録値Ｔ２ｍａｘは、最大記録値Ｔ１ｍａｘより高い。制御温度値Ｔｐｗｔは、一定である。カウンタ８のカウントＸは１である。
【００４５】
図５に示す経過時点Ｅとは、制御温度値Ｔｐｗｔと検出値Ｔｐｗとが、経過時点Ｃと同様に、等しくなる時点である。制御温度値Ｔｐｗｔと検出値Ｔｐｗとが等しくなった後、制御温度値Ｔｐｗｔに補正値ΔＴ２が加算される。ここで、補正値ΔＴ２は、限界値Ｔｌｉｍから最大記録値Ｔ２ｍａｘを減算した値に所定の係数が乗算された値である。本実施形態の所定の係数は、０．８である。また、補正値ΔＴ２は、補正値ΔＴ１より小さい。カウンタ８のカウントＸは、１から０に切り替わる。経過時点Ｅ以降も、検出値Ｔｐｗは、三角関数の曲線を描きながら、制御温度値Ｔｐｗｔへ収束していく。
【００４６】
図６は、第１実施形態における制御圧力値補正手段６が算出する補正値ΔＰを示すグラフである。横軸は時間を、縦軸は圧力を示している。制御圧力値Ｐｏを実線で、圧カセンサ３６が検出する検出値Ｐを破線で示している。検出値Ｐは、三角関数のような挙動を示している。図６に示す検出値Ｐは、図５に示す制御温度値Ｔｐｗｔと略同一の挙動である。
【００４７】
図６に示す経過時点Ａとは、ヒートポンプ制御装置４０に、タンク制御装置６０から沸き上げ希望温度値Ｔｐが入力される時点であり、図５に示す経過時点Ａと同じである。沸き上げ希望温度値Ｔｐが入力された制御装置４０は、検出値Ｐより高い制御圧力値Ｐｏを設定する。経過時点Ａ〜経過時点Ｂにおいて、検出値Ｐは、制御圧力値Ｐ０より低い。検出値Ｐは、時間か経つにつれて徐々に高くなる。制御圧力値Ｐｏは、一定である。カウンタ８のカウントＸは０である。
【００４８】
図６に示す経過時点Ｂとは、図５に示す制御温度値Ｔｐｗｔと検出値Ｔｐｗとが、等しくなる時点であり、図５に示す経過時点Ｂと同じである。カウンタ８のカウントＸは、０から１に切り替わる。図６に示す制御圧力値Ｐｏは、経過時点Ｂにおける検出値Ｐから補正値ΔＰ１を減算した値となる。ここで、補正値ΔＰ１は、図５の経過時間Ｂにおける検出値Ｔｐｗの傾きに応じた値である。本実施形態の補正値ΔＰ１は、後述する補正値ΔＰ２の４倍である。経過時点Ｂ〜経過時点Ｃにおいて、検出値Ｐは、制御圧力値Ｐｏより高い。検出値Ｐは、時間が経つにつれて、ある圧力を頂点として徐々に増加し、その頂点を経過後、徐々に減少している。制御圧力値Ｐｏは、時間が経つにつれて、徐々に減少している。本実施形態では、制御圧力値Ｐｏは、補正値ΔＰ２ずつ減っていく。カウンタ８のカウントＸは１である。
【００４９】
図６に示す経過時点Ｃとは、図５に示す制御温度値Ｔｐｗｔと検出値Ｔｐｗとが、等しくなる時点であり、図５に示す経過時点Ｃと同じである。カウンタ８のカウントＸは、１から０に切り替わる。制御圧力値Ｐｏは、経過時点Ｃにおける検出値Ｐに補正値ΔＰ３を加算した値となる。ここで、補正値ΔＰ３は、図５に示す限界値Ｔｌｉｍから最大記録値Ｔ１ｍａｘを減算した値に応じる圧力に所定の係数が乗算された値である。所定の係数とは、最大記録値Ｔｍａｘが限界値Ｔｌｉｍより必ず低い温度となる係数であり、本実施形態の所定の係数は、０．８である。経過時点Ｃ〜経過時点Ｄにおいて、検出値Ｐは、制御圧力値Ｐｏより低い。検出値Ｐは、時間が経つにつれてある圧力を頂点として徐々に減少し、その頂点を記録後、徐々に増加している。制御圧力値Ｐｏは、一定である。カウンタ８のカウントＸは０である。
【００５０】
図６に示す経過時点Ｄとは、図５に示す制御温度値Ｔｐｗｔと検出値Ｔｐｗとが、等しくなる時点であり、図５に示す経過時点Ｄと同じである。カウンタ８のカウントＸは、０から１に切り替わる。図６に示す制御圧力値Ｐｏは、経過時点Ｄにおける検出値Ｐから補正値ΔＰ４を減算した値となる。ここで、補正値ΔＰ４は、図５の経過時間Ｄにおける検出値Ｔｐｗの傾きに応じた値である。本実施形態の補正値ΔＰ４は、後述する補正値ΔＰ５の４倍である。また、補正値ΔＰ４は、補正値ΔＰ１より低い。経過時点Ｄ〜経過時点Ｅにおいて、検出値Ｐは、制御圧力値Ｐｏより高い。検出値Ｐは、時間が経つにつれて、ある圧力を頂点として徐々に増加し、その頂点を経過後、徐々に減少している。制御圧力値Ｐｏは、時間が経つにつれて、徐々に減少している。本実施形態では、制御圧力値Ｐｏは、補正値ΔＰ５ずつ減っていく。カウンタ８のカウントＸは１である。
【００５１】
図６に示す経過時点Ｅとは、図５に示す制御温度値Ｔｐｗｔと検出値Ｔｐｗとが、等しくなる時点であり、図５に示す経過時点Ｅと同じである。カウンタ８のカウントＸは、１から０に切り替わる。制御圧力値Ｐｏは、経過時点Ｅにおける検出値Ｐに補正値ΔＰ５を加算した値となる。ここで、補正値ΔＰ５は、図５に示す限界値Ｔｌｉｍから最大記録値Ｔ１ｍａｘを減算した値に応じる圧力に所定の係数が乗算された値である。所定の係数とは、最大記録値Ｔｍａｘが限界値Ｔｌｉｍより必ず低い温度となる係数であり、本実施形態の所定の係数は、０．８である。また、本実施形態における補正値ΔＰ３と補正値ΔＰ５との比は、図５に示す制御温度値補正手段４による補正値ΔＴ１と補正値ΔＴ２との比と同一である。経過時点Ｅ以降も、検出値Ｐは、三角関数の曲線を描きながら、制御圧力値Ｐｏへ収束していく。
【００５２】
本実施形態の給湯装置１００は、制御温度値設定手段３、制御温度値補正手段４、制御圧力値設定手段５、制御圧力値補正手段６、判定手段７、及び素子温度記録手段９を有するＣＰＵ４２を備えている。よって、パワー素子４１の使用に耐え得る限界の温度である限界値Ｔｌｉｍに制御温度値Ｔｐｗｔを近づけることが可能となる。その結果、限界値Ｔｌｉｍと制御温度値Ｔｐｗｔとの間の余裕を小さくすることが可能となる。また、制御温度値Ｔｐｗｔには、限界値Ｔｌｉｍから最大記録値Ｔｍａｘを減算した値に所定の係数が乗算された値である補正値ΔＴが加算される。その結果、制御温度値Ｔｐｗｔに収束するように制御される素子温度センサ３５の検出値Ｔｐｗは、決して限界値Ｔｌｉｍを超えない。よって、給湯装置１００は、パワー素子４１の使用に耐え得る限界値Ｔｌｉｍを越えない範囲において、給湯装置１００に高い給湯性能を発揮させるヒートポンプ制御装置４０を備えることが可能となる。
（他の実施形態）
上記第１実施形態では、パワー素子４１の表面温度を検出する素子温度センサ３５は、伝熱材を介してパワー素子４１の表面に配設されている。しかし、素子温度センサ３５は、直接パワー素子の表面に配設されていてもよい。また、パワー素子の内部に配置されていてもよい。
【００５３】
また、上記第１実施形態では、補正値ΔＴ１は、限界値Ｔｌｉｍから最大記録値Ｔｍａｘを減算した値に所定の係数が乗算された値である。所定の係数とは、パワー素子４１の表面温度が限界値Ｔｌｉｍより必ず低い温度となる係数であり、本実施形態の所定の係数は、０．８である。しかし、所定の係数は、これに限定されず、パワー素子の表面温度が限界値を越えない係数であればよい。
【００５４】
また、上記第１実施形態では、圧力センサ３６を冷凍回路５０の低圧側に設けたが、高圧側に設けてあってもよい。例えば、コンプレッサ３０の冷媒流れの下流側に設けてあってもよい。
【００５５】
また、上記第１実施形態では、限界値Ｔｌｉｍを設定値として素子保護制御している。しかし、設定値は、制御温度値Ｔｐｗｔより大きく、限界値Ｔｌｉｍ以下となるように予め設定された設定値であればよく、例えば、限界値Ｔｌｉｍに０．８を乗算した値であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１実施形態における給湯装置のブロック図である。
【図２】第１実施形態におけるヒートポンプユニットの模式図である。
【図３】第１実施形態におけるヒートポンプ制御装置のブロック図である。
【図４】第１実施形態におけるヒートポンプ制御装置のヒートポンプ制御を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態における制御温度値補正手段が算出する補正値を示すグラフである。
【図６】第１実施形態における制御圧力値補正手段が算出する補正値を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５７】
３      制御温度値設定手段
４      制御温度値修正手段
５      圧力設定手段
６      圧力修正手段
７      判定手段
９      素子温度記録手段
２０    膨張弁
３０    コンプレッサ
３１    モータ
３５    温度センサ
３６    圧カセンサ
４０    ヒートポンプ制御装置
４１    パワー素子
６０    タンク制御装置
【図１】
2010117066.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010117066.tif 000007
【図６】
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