【手続補正書】
【提出日】平成16年10月7日(2004.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】  ヒートポンプ給湯装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  圧縮機と放熱器を有する冷媒循環回路と、前記冷媒循環回路の能力を制御する能力制御手段と、前記放熱器と熱交換を行う水流路を備えた熱交換器と、前記水流路に水を供給する給水管と、前記水流路から給湯端末へと通水するように接続する給湯回路と、前記熱交換器で加熱された湯を貯湯する貯湯槽と、給湯端末への出湯状態を検出する出湯検出手段と、少なくとも出湯状態に基づき冷媒循環回路の運転条件が予め設定された記憶装置と、前記出湯検出手段により検出した出湯状態から前記運転条件に基づき前記冷媒循環回路を運転する制御手段とを有するヒートポンプ給湯装置。
【請求項２】  出湯状態と外気温度と前記熱交換器の入出口水温から冷媒循環回路の運転条件を予め設定された記憶装置とを備え、制御手段は、出湯状態と検出した外気温度と入水温度と出水温度から前記運転条件に基づき前記冷媒循環回路を運転することを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項３】  制御手段は、給湯端末への出湯が所定時間継続した場合に冷媒循環回路の運転を開始する請求項１または２記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項４】  制御手段は、給湯端末への出湯を検出した時刻に基づき冷媒循環回路の運転を制御する請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項５】  制御手段は、給湯端末への出湯流量が所定流量より多い場合に冷媒循環回路の運転を開始する請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項６】  制御手段は、給湯端末への出湯流量が所定流量より少ない場合に冷媒循環回路の運転をおこなわない、あるいは運転を停止する請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項７】  冷媒循環回路の運転中に出湯流量が急変した時に冷媒循環回路の能力制御を湯温制御手段より優先する優先制御手段を備えた請求項１〜６のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項８】  冷媒循環回路は、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルであり、前記臨界圧力以上に昇圧された冷媒により熱交換器の水流路の流水を加熱する請求項１〜７のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプ給湯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のヒートポンプ給湯装置は、給湯温度と設定温度との差に応じて圧縮機のインバータ出力周波数を変換して給湯量を給湯温度で増減しないようにしている（例えば、特開文献１参照）。図９は特許文献１に記載されたヒートポンプ給湯装置を示すものである。
【０００３】
図９において、閉回路に構成される圧縮機１、放熱器２、減圧手段３、吸熱器４が接続された冷媒循環回路５と、放熱器２の冷媒流路と熱交換を行う水流路７を備えた熱交換器６と、この水流路７に水道水を供給する給水管８と、前記水流路７とシャワーや蛇口等の給湯端末とを接続する給湯回路９と、給湯回路９に設け給湯温度を検出する温度センサ１０と、圧縮機１の回転数を制御するインバータ１１を備え、圧縮機１を温度センサ１０の検出温度と設定温度との差に応じてインバータ１１の出力周波数を変換するようにしていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−２２３７６７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例の給湯装置の構成では、給湯時における給湯負荷が一定ではない。特に流量は使用者が給湯目的によってさまざまに変化させるために給湯負荷は大きく変ってしまう。例えば家庭用の給湯の場合、シャワーや風呂への湯張りに給湯する場合は１０〜２０Ｌ／ｍｉｎの大流量となるが、台所で食器を洗う場合や洗面への給湯では３〜５Ｌ／ｍｉｎと少流量である。また、１箇所の給湯端末から出湯している場合に他の給湯端末から出湯すると出湯流量が急変する。また、季節によっても給湯負荷は大きく変わり、また季節によってインバータの出力周波数が同じでも冷媒循環回路の加熱能力が変わる。
【０００６】
こうした流量や水温の変化により大きくかわる給湯負荷を、出湯と連動して圧縮機を運転するようにした給湯システムにおいて、運転開始時に従来のヒートポンプ給湯装置のように圧縮機２を温度センサ１０の検出温度と設定温度との差に応じてインバータ１１の出力周波数を変換して給湯熱量を制御するフィードバック制御では、シャワー等の大流量の給湯負荷から台所や洗面等の小流量の給湯負荷まで対応して所定の給湯温度を短時間で得るのは困難であり、運転開始時に給湯温度および冷媒循環回路内の冷媒動作点が不安定となる。そして、運転中に給湯負荷（例えば出湯流量）が急変する場合に給湯温度を一定にするために頻繁にインバータなどによる出力変動を余儀なくされる。しかし、給湯温度はインバータ出力変動に対して遅れが生じるため、給湯温度が高温から低温まで変動して不安定になる。そして、ヒートポンプ動作点が急変し、給湯温度が高温に変動すると冷媒循環回路内の高圧側冷媒圧力が異常上昇して機器の運転を停止せざるを得ないなど、使い勝手が悪く、機器の耐久性を確保するにも課題となる。
【０００７】
以上のように従来のヒートポンプ給湯装置では温度センサの検出温度と設定温度との差に応じてインバータの出力周波数を変換して給湯熱量を制御するために給湯負荷の出湯量が変化すると出湯温度が不安定となるばかりか、圧縮機の出力周波数を頻繁に変更するために圧縮機の信頼性が損なう。そのため、幅広い給湯負荷への対応が困難であったり、応答性が悪化したり、機器の耐久性が悪化するなどの問題があった。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、幅広い給湯負荷に対して、出湯温度の制御性と耐久性の高いヒートポンプ給湯装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、本発明のヒートポンプ給湯装置は、給湯端末への出湯状態を検出して冷媒循環回路の運転条件を設定し、設定条件で運転をおこなう制御手段を備えたものである。これによって、幅広い給湯負荷（出湯状態）に対して、安定した出湯温度が得られるように運転条件を設定して、利便性を向上するとともに機器の耐久性が向上する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機と放熱器を有する冷媒循環回路と、前記冷媒循環回路の能力を制御する能力制御手段と、前記放熱器と熱交換を行う水流路を備えた熱交換器と、前記水流路に水を供給する給水管と、前記水流路から給湯端末へと通水するように接続する給湯回路と、前記熱交換器で加熱された湯を貯湯する貯湯槽と、給湯端末への出湯状態を検出する出湯検出手段と、少なくとも出湯状態に基づき冷媒循環回路の運転条件が予め設定された記憶装置と、前記出湯検出手段により検出した出湯状態から前記運転条件に基づき前記冷媒循環回路を運転する制御手段とを有するヒートポンプ給湯機とする。
【００１１】
この発明によれば、幅広い給湯負荷（出湯状態）に対して、安定した出湯温度が得られるように運転条件を設定して、利便性を向上するとともに機器の耐久性が向上する。また、運転開始する際、検出した出湯流量に対応した最適加熱能力の冷媒循環回路で運転開始できる。また、運転中に給湯負荷、例えば、出湯流量が急変した場合でも、急変した出湯流量に対して最適加熱能力に冷媒循環回路の運転を切り換えるため、給湯温度の変動が少なく、短時間で所定温度に回復する。
【００１２】
請求項２に記載の発明のヒートポンプ給湯装置は、特に、出湯状態と外気温度と前記熱交換器の入出口水温から冷媒循環回路の運転条件を予め設定された記憶装置とを備え、制御手段は、出湯状態と検出した外気温度と入水温度と出水温度から前記運転条件に基づき前記冷媒循環回路を運転することを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機である。
【００１３】
この発明によれば、運転開始する際、検出した出湯流量に対応した最適加熱能力の冷媒循環回路で運転開始できる。また、運転中に給湯負荷、例えば、出湯流量が急変した場合でも、急変した出湯流量に対して最適加熱能力に冷媒循環回路の運転を切り換えるため、給湯温度の変動が少なく、短時間で所定温度に回復する。
【００１４】
請求項３に記載の発明のヒートポンプ給湯装置は、特に、制御手段は、出湯が所定時間継続した場合に冷媒循環回路の運転を開始するものである。
【００１５】
この発明によれば、蛇口から短時間に頻繁に出湯をＯＮ−ＯＦＦして使われる場合、また、それを繰り返す場合、圧縮機を運転しないで貯湯槽から出湯して給湯負荷に対応する。そして、出湯が所定時間継続した場合に圧縮機を運転して、冷媒循環回路で加熱した温水を給湯端末へ通水する。したがって、圧縮機の頻繁なＯＮ−ＯＦＦを低減するため、給湯温度が安定するとともに高効率化と耐久性が向上する。
【００１６】
請求項４に記載の発明のヒートポンプ給湯装置は、特に、制御手段は、出湯を検出した時刻に基づき冷媒循環回路の運転を制御するものである。
【００１７】
この発明によれば、夏季昼間時間帯、あるいは電力負荷が大きい時間帯に出湯を検出した場合に貯湯槽から出湯して給湯負荷に対応する。また、深夜時間帯直前の午後１０時ごろに出湯を検出した場合でも貯湯槽からの出湯を優先し、深夜時間帯に貯湯槽の水を沸き上げるようにすることができる。従って、電力負荷の平準化、電力ピークカットに対応可能となるばかりか安価で比較的電力供給に余裕のある深夜時間帯に運転を遅延することができる。
【００１８】
また、給湯用途と出湯時間帯はある程度関係があり、例えば、朝６時〜８時頃は洗面、台所で出湯、昼間１２時前後は台所、夕方６時〜１１時は台所、風呂、洗面で利用される。従って、時刻から用途を判断して、用途に合った出湯流量、給湯負荷を想定し、負荷に対応した運転条件を設定して運転するため安定した出湯温度が得られる。
【００１９】
また、時刻別の出湯流量、出湯温度、出湯時間を１週間単位で学習して、その時刻に合った運転が可能となるため安定した出湯温度が得られる。
【００２０】
請求項５に記載の発明のヒートポンプ給湯装置は、特に、制御手段は、出湯流量が所定流量より多い場合に冷媒循環回路の運転を開始するものである。
【００２１】
この発明によれば、風呂への湯張り、シャワーなど、大流量で比較的長時間の給湯負荷に対して、出湯流量センサーといった簡単な検出手段で給湯負荷の用途を判断してすぐに冷媒循環回路の運転を開始することができる。したがって、低コストで給湯温度の安定化、冷媒循環回路の連続運転が多くなり効率良く利用できる。
【００２２】
請求項６に記載の発明のヒートポンプ給湯装置は、特に、制御手段は、出湯流量が所定流量より少ない場合に冷媒循環回路の運転をおこなわない、あるいは運転を停止するものである。
【００２３】
この発明によれば、台所で食器を洗う場合や洗面への給湯などの場合でも冷媒循環回路の高圧が異常上昇しない所定流量に対して、その所定流量より少ない場合、あるいは少ない流量に給湯端末の蛇口で変更が生じた場合に、冷媒循環回路の運転をおこなわない、あるいは運転を停止して冷媒循環回路内の高圧異常上昇を防止して耐久性向上をはかる。
【００２４】
請求項７に記載の発明のヒートポンプ給湯装置は、冷媒循環回路の運転中に出湯流量が急変した時に冷媒循環回路の運転能力制御を優先する優先制御手段を備えたものである。
【００２５】
この発明によれば、給湯端末からの出湯流量が急変した場合、あるいはシャワー中に台所で出湯して出湯流量が急変した場合などに、給湯温度変化に基づき冷媒循環回路の運転能力制御をする制御から出湯流量が急変したことを検出して冷媒循環回路の運転能力制御をする制御を優先することによって、給湯温度の安定化、あるいは冷媒循環回路内の冷媒圧力の異常上昇を防止して機器の耐久性向上をはかる。
【００２６】
請求項８に記載の発明のヒートポンプ給湯装置は、請求項１〜７のいずれか１に記載の冷媒循環回路は、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルであり、臨界圧力以上に昇圧された冷媒により熱交換器の水流路の流水を加熱する構成である。
【００２７】
そして、熱交換器の放熱器を流れる冷媒は、圧縮機で臨界圧力以上に加圧されているので、熱交換器の水流路の流水により熱を奪われて温度低下しても凝縮することがない。したがって熱交換器全域で冷媒と水とに温度差を形成しやすくなり、高温の湯が得られ、かつ熱交換効率を高くできる。
【００２８】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、従来例および各実施例において、同じ構成、同じ動作をする部分については同一符号を付与し、詳細な説明を省略する。
【００２９】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１におけるヒートポンプ給湯装置の構成図である。図１において、５は冷媒循環回路で、圧縮機１、放熱器２、減圧手段３、吸熱器４が接続され、閉回路を構成する。そして、冷媒循環回路５は、例えば炭酸ガス（ＣＯ２）を冷媒として使用し、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧以上となる超臨界ヒートポンプサイクルを使用している。
【００３０】
また、６は放熱器２の冷媒流路と熱交換を行う水流路７を備えた熱交換器である。１２は貯湯槽であり、熱交換器６で加熱された湯を上部から貯湯する。１３は流量制御手段であり、水流路７の流量を制御する。１４は湯温制御手段であり、熱交換器６出口の水温センサー１０の検出信号が所定信号となるように流量制御手段１３を制御する。１５は循環ポンプであり、給水管８、あるいは貯湯槽１２下部の水を熱交換器６に通水する。１６は能力制御手段であり、圧縮機１のインバータ（図示せず）駆動周波数を制御して冷媒循環回路５の能力を制御する。また、水流路７に水道水を供給する給水管８と、水流路７から給湯端末へ通水するように接続する給湯回路９が接続されている。１７は貯湯槽１２上部の湯を給湯回路９へ通水する出湯回路である。１８は温度調整手段であり、貯湯槽１２の湯と給湯回路９の湯を混合して所定温度に制御する。１９は出湯検出手段であり、給湯端末への出湯状態を検出する。例えば、給湯端末へ通水する流量を検出する、あるいは給水管８、水流路７、給湯回路９などの水圧を検出する。２０は制御手段であり、出湯検出手段１９からの出湯状態を検出して、能力制御手段１６に指令して冷媒循環回路５の能力調整とか運転ＯＮ、運転ＯＦＦなど冷媒循環回路５の運転条件を設定して運転する。２１は湯水混合手段であり、貯湯槽１２から出湯する場合など、給湯回路９に高温湯が通水する場合に給水管８の市水と混合して所定温度にミキシングして給湯端末に通水する。
【００３１】
以上のように構成されたヒートポンプ給湯装置について、以下その動作、作用について説明する。最初に、貯湯槽に貯湯する貯湯運転について述べる。圧縮機１から吐出する高温高圧冷媒が放熱器２へ流入し、循環ポンプ１５を介して貯湯槽１２下部から水流路７へ流れる水を加熱する。その際、熱交換器６の出口温度が所定温度となるように流量制御手段１３が水流路７を流れる流量を制御する。そして、所定温度に加熱された水は給湯回路９から温度調整手段１８を経て貯湯槽１２の上部に流入し貯湯される。一方、放熱器２で放熱した冷媒は減圧手段３で減圧されて吸熱器４に流入し、大気熱を吸熱して蒸発ガス化し、圧縮機１に戻る。このサイクルを繰り返しながら貯湯槽１２上部から貯湯する。
【００３２】
次に、給湯端末の蛇口が開かれて冷媒循環回路５で加熱された湯と貯湯槽１２の湯と混合して出湯する場合について述べる。蛇口が開かれると給水管から貯湯槽１２下部へ水道水が流れ込み、貯湯槽１２上部から湯が出湯する。また、出湯検出手段１９が出湯を検出して制御手段２０が冷媒循環回路５の運転を開始する。そして、検出した出湯流量を基に制御手段２０は熱交換器６で加熱される水が所定温度となるように能力制御する。そして、加熱された湯は熱交換器６出口から給湯回路９に流れ貯湯槽１２上部から出湯する湯と混合して所定温度となって給湯端末から出湯される。その際、運転開始直後は熱交換器６出口の湯温は低いが、貯湯槽１２の湯と混合して温度調整手段１８で所定温度にミキシングされて給湯端末へ通水される。そして、時間経過とともに熱交換器６の出口湯温が次第に上昇して所定温度に達する。その間、熱交換器６出口の温水温度が上昇するにつれて貯湯槽１２上部からの出湯量は次第に減少する。そして、冷媒循環回路で加熱できる最大能力時の流量より給湯端末からの出湯流量が多い場合は、冷媒循環回路で加熱する水量と貯湯槽から出湯する水量で給湯負荷を満たす。また、冷媒循環回路で加熱できる最大能力時の流量より給湯端末からの出湯流量が少ない場合は、冷媒循環回路で加熱する水量のみで給湯負荷を満たす。従って、給湯負荷の大小に関わらず、安定した出湯温度が得られる。
【００３３】
また、流量制御手段１３および循環ポンプ１５の代わりに流量可変型ポンプ（ＤＣポンプ）を用いて流量制御しても同様の効果がある。
【００３４】
また、出湯状態として出湯流量以外に給水管、水流路、給湯回路のいづれかの水圧で出湯状態を検出しても同様の効果がある。出湯流量が多い場合には水圧の低下が大きく、出湯流量が少ない場合には水圧の低下が少ないため、水圧で出湯流量を判断して能力制御しても同様の効果がある。
【００３５】
また、図２に示す如く、給水管を貯湯槽と接続して、貯湯槽から水流路に通水する構成でも同様の効果がある。
【００３６】
また、図２に示す如く、貯湯運転時には図２の実線矢印方向で表すように水流路から開閉弁２２を通じて貯湯槽上部に通水するようにして貯湯する。そして、冷媒循環回路から給湯端末へ出湯する場合は開閉弁２２を閉にして図２の破線矢印方向で表すように水回路から給湯回路に通水するようにしても同様の効果がある。さらに、この場合には、貯湯運転と貯湯槽から出湯を同時に実現できる効果がある。
【００３７】
また、ヒートポンプサイクルを、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルとしたが、もちろん一般の臨界圧力以下のヒートポンプサイクルでもよい。またこの場合、冷媒としてはフロンガス、アンモニア、ハイドロカーボンなどを用いても良い。
【００３８】
（実施例２）
図３は本発明の実施例２におけるヒートポンプ給湯装置の構成図である。なお、実施例１の給湯装置と同一構造のものは同一符号を付与し、説明を省略する。図３において、２３は記憶装置であり、運転条件を設定する際に、出湯状態と外気温度と熱交換器の入出口水温から予め設定された圧縮機の駆動周波数を設定する。２４は制御手段であり、出湯を検出した時の外気温度を外気温度センサー２５で検出し、熱交換器６に流入する水温を入水温度センサー（図示省略）で検出し、熱交換器６から流出する水温を出水温度センサー（図示省略）で検出し、検出した外気温度と入水温度と出水温度から記憶装置２３に基づいた圧縮機駆動周波数で冷媒循環回路を運転する。例えば、出湯流量と熱交換器６に流入する水温および熱交換器６から流出する水温から給湯負荷を演算して、給湯負荷に相当する冷媒循環回路の能力を設定し、その時の外気温度から給湯負荷に対応する圧縮機駆動周波数を設定する。そして、給湯負荷が冷媒循環回路の最大能力より大きい場合は、圧縮機駆動周波数を最大に設定して運転する。
【００３９】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。この実施例２によれば、冬季と夏季で圧縮機１の駆動周波数が同じでも大気熱から吸熱する能力は冬季が小さくなる。そのため冬季と夏季で同じ出湯量、かつ熱交換器の出湯温度を同じにする場合には冬季は夏季より圧縮機駆動周波数を大きくして運転する。逆に夏季は圧縮機駆動周波数を小さくして運転する。また、出湯流量が少ない場合は圧縮機駆動周波数を小さく、出湯流量が多い場合は圧縮機駆動周波数を大きくして運転する。よって、冬季でも大能力で運転開始するため、熱交換器出口の湯温が所定温度に短時間で達する。従って、冬季から夏季まで年間を通じて、大出量流量から少出湯流まで給湯負荷に対応した温水温度をスピーディに出湯できる。
【００４０】
（実施例３）
図４は本発明の実施例３におけるヒートポンプ給湯装置の制御動作を示すフローチャートである。なお、実施例１、実施例２の給湯装置と同一構造のものは同一符号を付与し、説明を省略する。図４において、２５はタイマーであり、出湯を検出してからの出湯時間を計測する。２６は制御手段であり、出湯が所定時間継続した場合に冷媒循環回路の運転を開始する。
【００４１】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。出湯を検出してタイマーが時間を計測する。そして、タイマーが所定時間経過するまで制御手段が冷媒循環回路の運転開始を指令しないため、貯湯槽の湯を給湯端末から出湯して給湯負荷に対応する。次に、タイマーが所定時間達した時、制御手段が冷媒循環回路の運転開始を指令する。そして、冷媒循環回路で加熱した湯を給湯回路に通水して貯湯槽の湯と混合して給湯端末から出湯する。従って、洗面、台所など、頻繁に出湯のオン、オフを繰り返す場合は貯湯槽から出湯し、浴槽への湯張り、シャワーなど所定時間、連続出湯する給湯負荷の場合に冷媒循環回路の運転をおこない給湯端末から出湯する。したがって、圧縮機の頻繁なＯＮ−ＯＦＦを低減できるため耐久性が向上する。
【００４２】
また、給湯用途と出湯時間帯はある程度関係があり、例えば、朝６時〜８時頃は洗面、台所で出湯、昼間１２時前後は台所、夕方６時〜１１時は台所、風呂、洗面で利用される。そして、台所、洗面の出湯流量は３〜５Ｌ／ｍｉｎと少流量であり、シャワーや風呂への湯張りの出湯流量は１０〜２０Ｌ／ｍｉｎと大流量である。よって、出湯を検出した時刻が朝、昼の場合には、少流量の給湯負荷を想定した設定で運転する。そのため、給湯温度が安定する。従って、出湯時の時刻から用途を判断して、用途に合った出湯流量、給湯負荷を想定し、負荷に対応した運転条件を設定して運転するため安定した出湯温度が得られる。
【００４３】
また、時刻別の出湯流量、出湯温度、出湯時間を例えば１週間単位で学習して、学習機能を持たせることにより、出湯時の時刻から給湯負荷に対応した運転条件で運転が可能となるため安定した出湯温度が得られる。
【００４４】
また、シャワーや風呂への湯張りの時刻が近づく夕刻に貯湯槽へ貯湯する貯湯運転を設定することによって、湯切れの不安解消あるいは貯湯槽の小容量化を実現する。
【００４５】
（実施例４）
図５は本発明の実施例４におけるヒートポンプ給湯装置の制御動作を示すフローチャートである。なお、実施例１〜実施例３の給湯装置と同一構造のものは同一符号を付与し、説明を省略する。図５において、２７はクロック、２８は制御手段であり、出湯を検出した時刻をクロック２８から検出して、出湯時の時刻が予め設定した時間帯である場合に冷媒循環回路の運転をしない。そして、予め設定した時間帯以外の場合には冷媒循環回路の運転をおこなうように制御する。
【００４６】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。夏季昼間時間帯、あるいは電力負荷が大きい時間帯に出湯を検出した場合、貯湯槽の湯水を出湯して給湯負荷に対応する。また、深夜時間帯直前の午後１０時ごろに出湯を検出した場合、貯湯槽から出湯して給湯負荷に対応して、深夜時間帯に達した時に貯湯槽の水を沸き上げる貯湯運転をおこなう。従って、電力負荷の平準化、電力ピークカットに対応するとともに安価で比較的電力供給に余裕のある深夜時間帯に貯湯運転をする。
【００４７】
また、集合住宅に機器を設置する場合、運転開始の時間帯を各家庭別、あるいは一定戸数のゾーン毎に運転を遅延して突入電流を下げて受電設備を有効に活用することができる。
【００４８】
（実施例５）
図６は本発明の実施例５におけるヒートポンプ給湯装置の制御動作を示すフローチャートである。なお、実施例１〜実施例４の給湯装置と同一構造のものは同一符号を付与し、説明を省略する。図６において、２９は出湯流量センサーであり、出湯流量を計測する。３０は制御手段であり、出湯流量センサー２９の検出した出湯流量が所定流量より多い場合に冷媒循環回路の運転を開始する。
【００４９】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。この発明によれば、風呂への湯張り、シャワーなどの給湯時は比較的長時間利用され、かつ大流量である。そのような給湯負荷に対して、所定流量より多い出流量で出湯されたことを出湯流量センサー２９が検出して、制御手段３０は冷媒循環回路の運転を開始して加熱した湯を給湯回路を通水して給湯端末から出湯する。よって、出湯流量センサーといった簡単な検出手段を用いて低コストで給湯負荷の用途を判断してすぐに冷媒循環回路の運転を開始できる。したがって、低コストで給湯温度の安定化および、冷媒循環回路を連続運転できるため高効率運転が実現できる。
【００５０】
（実施例６）
図７は本発明の実施例６におけるヒートポンプ給湯装置の制御動作を示すフローチャートである。なお、実施例１〜５の給湯装置と同一構造のものは同一符号を付与し、説明を省略する。図７において、３１は制御手段であり、出湯流量センサー２９の出湯流量が所定流量より少ない場合に冷媒循環回路の運転をおこなわない、あるいは運転を停止する。
【００５１】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。この発明によれば、台所で食器を洗う場合や洗面への給湯などにおいて、出湯流量センサー２９で出湯流量を検出し、出湯流量が所定流量より少ない場合、制御手段３１は冷媒循環回路の運転を開始しない。そして、貯湯槽の湯が給湯端末から出湯する。また、出湯中に端末の蛇口が絞られて出湯流量が所定流量より少なくなった場合、制御手段３１は出湯流量が所定流量より少ないことを検出して冷媒循環回路の運転を停止する。そして、貯湯槽の湯のみで給湯負荷に対応する。従って、放熱器の放熱量低減による冷媒循環回路内の高圧異常上昇を防止できるようになり耐久性が向上する。
【００５２】
（実施例７）
図８は本発明の実施例７におけるヒートポンプ給湯装置の制御動作を示すフローチャートである。なお、実施例１〜６の給湯装置と同一構造のものは同一符号を付与し、説明を省略する。図８において、３２は優先制御手段であり、冷媒循環回路の運転中に出湯流量が急変した時に、急変した出湯流量を基に記憶装置２３から圧縮機駆動周波数を再設定して冷媒循環回路の運転能力制御を湯温制御手段１４より優先する。
【００５３】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。最初に、出湯流量が少ない場合から大出湯流量に急変した場合、例えば、シャワー中に台所の蛇口が開けられて同時出湯されて出湯流量が大きくなった場合について説明する。シャワー出湯時には熱交換器６出口の温水温度が所定温度となるように冷媒循環回路がされている。そして、台所で出湯されると熱交換器６を流れる水量が増加するため、熱交換器６出口の温水温度が低下する。そして、温水温度の低下を検出して温水温度を高くするように流量制御手段１３は流量を絞る。そのため、貯湯槽からの出湯量が多くなり貯湯残湯量が減少する。あるいは、熱交換器６出口の温水温度の低下を検出して冷媒循環回路の能力を上げる制御がおこなわれる。しかし、温水温度の低下を検出しながら冷媒循環回路の能力アップ制御するため、冷媒循環回路が所定能力に達するのに時間がかかる。その間、シャワー温度が低下した状態であるため、利便性が悪い。
【００５４】
次に、出湯流量が多い場合から出湯流量に急に減少した場合、例えば、シャワーと台所の同時出湯中に台所の蛇口が閉められて出湯流量が急に少なくなった場合について説明する。同時出湯中の大流量から少流量になると熱交換器６を流れる水量が減少するため、熱交換器６の出口水温が急激に上昇するとともに放熱器２で放熱量が減少して冷媒循環回路内の高圧側の冷媒圧力が急激に異常上昇する。そのため、高温水がシャワー端末から出湯するとともに機器の耐久性が課題となる。しかし、実施例７によれば、出湯流量が急変したことを検出して、検出した出湯流量を基に記憶装置２３から圧縮機駆動周波数を再設定して冷媒循環回路の運転能力を湯温制御手段１４より優先して制御する。そのため、熱交換器６の出口温度変化が少なく、所定温度に短時間で回復するとともに冷媒循環回路内の圧力が異常上昇することもない。従って、給湯温度が安定するとともに機器の耐久性が向上する。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、幅広い給湯負荷に対して、出湯温度の制御性と耐久性の高いヒートポンプ給湯装置を提供することができる。また、運転開始する際、検出した出湯流量に対応した最適加熱能力の冷媒循環回路で運転開始できる。また、運転中に給湯負荷、例えば、出湯流量が急変した場合でも、急変した出湯流量に対して最適加熱能力に冷媒循環回路の運転を切り換えるため、給湯温度の変動が少なく、短時間で所定温度に回復する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施例１におけるヒートポンプ給湯装置の構成図
【図２】
本発明の実施例１の他実施例を示すヒートポンプ給湯装置の構成図
【図３】
本発明の実施例２におけるヒートポンプ給湯装置の構成図
【図４】
本発明の実施例３におけるヒートポンプ給湯装置の制御動作を示すフローチャート
【図５】
本発明の実施例４におけるヒートポンプ給湯装置の制御動作を示すフローチャート
【図６】
本発明の実施例５におけるヒートポンプ給湯装置の制御動作を示すフローチャート
【図７】
本発明の実施例６におけるヒートポンプ給湯装置の制御動作を示すフローチャート
【図８】
本発明の実施例７におけるヒートポンプ給湯装置の制御動作を示すフローチャート
【図９】
従来のヒートポンプ給湯装置の構成図
【符号の説明】
１  圧縮機
２  放熱器
３  減圧手段
４  吸熱器
５  冷媒循環回路
６  熱交換器
７  水流路
８  給水管
９  給湯回路
１０  温度センサー
１２  貯湯槽
１３  流量制御手段
１４  湯温制御手段
１６  能力制御手段
１７  出湯回路
１８  温度調整手段
１９  出湯検出手段
２０、２４、２６、２８、３０、３１  制御手段
２１  湯水混合手段
２２  開閉弁
２３  記憶装置
２５  外気温センサー
２６  タイマー
２７  クロック
２９  出湯流量センサー
３２  優先制御手段