【手続補正書】
【提出日】平成16年12月2日(2004.12.2)
【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】  ヒートポンプ給湯機
【特許請求の範囲】
【請求項１】  圧縮機、冷媒対水熱交換器、減圧装置を接続した冷媒循環回路と、貯湯槽および前記冷媒対水熱交換器を接続した給湯回路と、前記冷媒対水熱交換器の水側入口において給水温度を検出する給水温度検出手段と、前記給水温度検出手段が所定の複数の給水温度を検出するごとに前記圧縮機の回転数を小さくし、かつ前記給水温度検出手段が検出する給水温度が高いほど前記圧縮機の回転数の変更量を大きく制御する制御手段とを備えたヒートポンプ給湯機。
【請求項２】  圧縮機、冷媒対水熱交換器、減圧装置を接続した冷媒循環回路と、貯湯槽および前記冷媒対水熱交換器を接続した給湯回路と、前記冷媒対水熱交換器の水側入口において給水温度を検出する給水温度検出手段と、前記給水温度検出手段が所定の給水温度を検出したときから前記圧縮機の回転数を所定の時間間隔ごとに小さくする制御手段とを備えたヒートポンプ給湯機。
【請求項３】  制御手段は、給水温度が高くなるほど圧縮機の回転数を変更する時間間隔を小さくする請求項２記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項４】  圧縮機、冷媒対水熱交換器、減圧装置を接続した冷媒循環回路と、貯湯槽、循環ポンプおよび前記冷媒対水熱交換器を接続した給湯回路と、前記循環ポンプの流量が最大流量となっている時間を計算する時間計測手段と、前記時間計測手段が所定時間を越えたときに前記圧縮機の回転数を小さくするように制御する制御手段とを備えたヒートポンプ給湯機。
【請求項５】  圧縮機、冷媒対水熱交換器、減圧装置を接続した冷媒循環回路と、貯湯槽および前記冷媒対水熱交換器を接続した給湯回路と、前記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と、前記吐出圧力検出手段による検出される吐出圧力が所定の圧力よりも高いときに前記圧縮機の回転数を小さくするように制御する制御手段とを備えたヒートポンプ給湯機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貯湯式のヒートポンプ給湯機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来のヒートポンプ給湯機について図面を参照しながら説明する。従来のこの種のヒートポンプ給湯機としては特開昭６０−１６４１５７号公報に開示されたようなものがある。図２０は、上記従来のヒートポンプ給湯機の構成を示すブロック図である。図２０において、圧縮機１、冷媒対水熱交換器２、減圧装置３、および蒸発器４を順次に接続した冷媒循環回路と、貯湯槽５、循環ポンプ６、冷媒対水熱交換器２、および補助加熱器７を順次に接続した給湯回路とからなり、圧縮機１から吐出された高温高圧の過熱ガス冷媒は冷媒対水熱交換器２に流入し、ここで循環ポンプ６から送られてきた水を加熱する。そして、凝縮液化した冷媒は減圧装置３で減圧されて蒸発器４に流入し、ここで大気熱を吸熱して蒸発ガス化し、圧縮機１に戻る。
【０００３】
一方、冷媒対水熱交換器２で加熱された湯は貯湯槽５の上部に流入し、上から次第に貯湯されていく。そして、冷媒対水熱交換器２の入口水温が所定の設定値に達すると給水温度検出手段８がそれを検知し、圧縮機１によるヒートポンプ運転を停止し、補助加熱器７の単独運転に切り換える。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来例の構成では、沸き上げ運転時間の経過とともに貯湯槽５内の湯と水が接する部分で湯水混合層が生じ、その層は次第に拡大していく。図２１は貯湯槽５内の湯の温度分布を示す特性図である。図２１において、（ａ）は貯湯槽５の断面を模式的に示し、（ｂ）は湯の温度分布を示す。Ｔ１は沸き上げ温度（高温湯）であり、Ｔ２は市水温度（低温湯）である。前述の湯水混合層は、高温湯と低温湯の熱伝導および対流により発生するものであり、高温湯から低温湯へ伝熱され、その境界部分で高温湯は温度低下し、逆に低温湯は温度上昇する。したがって、貯湯槽５の沸き上げ完了近くになると、冷媒対水熱交換器２に流入する給水温度は高くなるため、圧縮機１の吐出圧力が上昇し、モータの巻線温度の上昇など圧縮機１の耐久性が問題となってくる。
【０００５】
図２２は、給水温度に対する圧縮機１の吐出圧力を示す特性図である。図２２において、Ｐは常用上限圧力であり、圧縮機１の耐久性を保証するためには、通常運転ではこの常用上限圧力Ｐ以下で運転する必要がある。常用上限圧力Ｐのときの給水温度はＴ３となる。また、有効な湯温の下限をＴｕ（たとえば４５℃）とし、前述のＴ３とＴｕとを図２１に示す。図２１（ａ）において、湯温Ｔ３以下の領域は沸き上げ可能な領域であり、Ｔｕ以上の領域は有効な湯として使用できる領域である。しかし、湯温Ｔ３とＴｕの間の領域（斜線で示した部分）は有効な湯として利用できない領域である。
【０００６】
このように従来例の構成では、冷媒対水熱交換器２に流れる水温が低い状態で運転を停止せざるをえないので、貯湯槽５の下部が低温の水の状態で停止することになり、貯湯槽５の湯容量を有効に利用できない。そのため、貯湯熱量は減少し、給湯負荷を満足することができない。これを解決する方法の一つとして、貯湯槽５の容量を大きくすることが考えられる。しかし、この場合には、貯湯槽５の設置面積が大きくなり、設置の自由度が制限され、かつ、コストが高くなると言う問題がある。また、他の方法として、ヒートポンプ運転を停止した後、補助加熱器７の単独運転で貯湯熱量を増加する方法がある。しかし、この場合には、ヒータなどで加熱するため、消費電力が大きくなり、効率が悪くなると言う問題がある。
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するもので、圧縮機の異常温度上昇および異常圧力上昇がなく、低消費電力量で貯湯槽の下部まで高温湯を貯湯でき、湯容量を有効に利用可能なヒートポンプ給湯機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、冷媒対水熱交換器の水側入口において給水温度を検出する給水温度検出手段と、給水温度検出手段が所定の複数の給水温度を検出するごとに圧縮機の回転数を小さくし、かつ給水温度検出手段が検出する給水温度が高いほど圧縮機の回転数の変更量を大きく制御する制御手段とを備えたヒートポンプ給湯機である。
【０００９】
本発明により、沸き上げ完了に近づき、給水温度の上昇に対応して圧縮機の吐出圧力が上昇した場合に、圧縮機の加熱能力を落とすように制御して吐出圧力を低く抑えるので、高温の給水温度まで給湯加熱運転が可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、圧縮機、冷媒対水熱交換器、減圧装置を接続した冷媒循環回路と、貯湯槽および前記冷媒対水熱交換器を接続した給湯回路と、前記冷媒対水熱交換器の水側入口において給水温度を検出する給水温度検出手段と、前記給水温度検出手段が所定の複数の給水温度を検出するごとに前記圧縮機の回転数を小さくし、かつ前記給水温度検出手段が検出する給水温度が高いほど前記圧縮機の回転数の変更量を大きく制御する制御手段とを備えたヒートポンプ給湯機である。
【００１１】
本発明において、制御手段は、給水温度に応じた最適な加熱能力の変更を行うので、有効な湯として利用できない無駄な領域がより少なくなるため、貯湯槽の湯容量を有効に利用でき、かつ、効率のよい給湯加熱運転を行うことができる。
【００１２】
また、吐出圧力の上昇が大きい高給水温度時に圧縮機の回転数の変更量を大きくして吐出圧力を大きく低下させて給水温度に応じた最適な加熱能力の変更を行うので、貯湯槽の湯容量を有効に利用でき、かつ、効率のよい給湯加熱運転を行うことができる。
【００１３】
また、本発明は、圧縮機、冷媒対水熱交換器、減圧装置を接続した冷媒循環回路と、貯湯槽および前記冷媒対水熱交換器を接続した給湯回路と、前記冷媒対水熱交換器の水側入口において給水温度を検出する給水温度検出手段と、前記給水温度検出手段が所定の給水温度を検出したときから前記圧縮機の回転数を所定の時間間隔ごとに小さくする制御手段とを備えたヒートポンプ給湯機である。
【００１４】
本発明において、制御手段は、沸き上げ完了直前時に最適な加熱能力の変更を行うので、貯湯槽の湯容量を有効に利用でき、かつ、効率のよい給湯加熱運転を行うことができる。
【００１５】
また、本発明の制御手段は、給水温度が高くなるほど圧縮機の回転数を変更する時間間隔を小さくするものである。
【００１６】
本発明において、制御手段は、沸き上げ完了に近づくほど吐出圧力の上昇が大きいときに圧縮機の回転数の変更を多くして吐出圧力を大きく低下させ、最適な加熱能力の変更を行うので、貯湯槽の湯容量を有効に利用でき、かつ、効率のよい給湯加熱運転を行うことができる。なお、時間間隔を給水温度に対応してあらかじめ記憶手段に記憶しておくことにより、容易に決定することができる。
【００１７】
また、本発明は、圧縮機、冷媒対水熱交換器、減圧装置を接続した冷媒循環回路と、貯湯槽、循環ポンプおよび前記冷媒対水熱交換器を接続した給湯回路と、前記循環ポンプの流量が最大流量となっている時間を計算する時間計測手段と、前記時間計測手段が所定時間を越えたときに前記圧縮機の回転数を小さくするように制御する制御手段とを備えたヒートポンプ給湯機である。
【００１８】
本発明において、制御手段は、循環ポンプの能力が、所定の時間の間、最大になったことを検出して圧縮機の回転数の変更を行い、吐出圧力を低く抑え、加熱運転を続けるので、高温の給水温度まで給湯加熱運転が可能となり、貯湯槽の湯容量を有効に利用できる。
【００１９】
また、本発明は、圧縮機、冷媒対水熱交換器、減圧装置を接続した冷媒循環回路と、貯湯槽および前記冷媒対水熱交換器を接続した給湯回路と、前記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と、前記吐出圧力検出手段による検出される吐出圧力が所定の圧力よりも高いときに前記圧縮機の回転数を小さくするように制御する制御手段とを備えたヒートポンプ給湯機である。
【００２０】
本発明において、貯湯槽の湯容量を有効に利用でき、かつ、直接圧力で制御するので、圧縮機のより確実な耐久性の向上を図ることができる。
【００２１】
また、本発明は、外気温度を検出する外気温度検出手段を備え、圧縮機の回転数の変更量を前記外気温度に対応して決定する制御手段を備えた請求項１に係わるヒートポンプ給湯機である。
【００２２】
本発明において、制御手段は、外気温度に応じた最適な加熱能力の変更を行うので、貯湯槽の湯容量を有効に利用でき、かつ、効率のよい給湯加熱運転を行うことができる。なお、上記変更量を外気温度に対応してあらかじめ記憶手段に記憶しておくことで、変更量を簡単に決定することができる。
【００２３】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００２４】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明のヒートポンプ給湯機の実施例１について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施例の構成を示すブロック図である。なお、従来例と同じ構成要素には同一符号を付与して詳細な説明を省略する。
【００２５】
図１において、冷媒対水熱交換器２の水側出口に設けられた沸き上げ温度検出手段９からの信号により、流量制御手段１０は、循環ポンプ６の回転数を制御して、冷媒対水熱交換器２の出口水温（沸き上げ温度）がほぼ一定になるように沸き上げる。また、制御手段１１は、沸き上げ完了の直前を検出する沸き上げ完了直前検出手段１２からの信号により、圧縮機１を駆動する圧縮機駆動手段１３を制御する。圧縮機駆動手段１３はインバータを備え、圧縮機１の能力を可変する。なお、沸き上げ完了直前検出手段１２として、本実施例では冷媒対水熱交換器２の水側入口水温である給水温度を検出する給水温度検出手段８を用いる。
【００２６】
上記構成における動作と作用について説明する。図２は、本実施例の動作を示す特性図である。図２において、（ａ）は給湯運転の状態、（ｂ）は圧縮機１の回転数、（ｃ）は吐出圧力、（ｄ）は給水温度を、それぞれ運転時間に対応して示す。従来例で説明したように、貯湯槽５の沸き上げ完了近くになると、冷媒対水熱交換器２に流入する給水温度は高くなる。すなわち、冷媒対水熱交換器２に流入する水が前述した湯水混合層の部分になると、（ｄ）に示したように、運転時間とともに給水温度が上昇する。そして、沸き上げ完了直前検出手段１２である給水温度検出手段８が（沸き上げ温度Ｔ１よりも低い温度である）沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈを検出すると、制御手段１１は、圧縮機駆動手段１３に所定の回転数に対応する信号を送ることにより、圧縮機１の回転数を小さくして加熱能力を落とす。このとき、吐出圧力はＰ１からＰ２に減少する。
【００２７】
その後、運転時間の経過とともに給水温度がさらに上昇し、それに従って吐出圧力が上昇する。そして、給水温度検出手段８が常用上限圧力Ｐとなる給水温度Ｔ３ａを検出すると圧縮機１を停止し、加熱運転を終了する。なお、図２に示した太い点線は、圧縮機１の回転数の制御を行わない従来例の場合を示す。運転限界の給水温度がＴ３からＴ３ａへと高くなり、運転範囲が大きくなることがわかる。
【００２８】
図３は、貯湯槽５内の湯の温度分布を示す特性図である。図３において、（ａ）は貯湯槽５の断面を模式的に示し、（ｂ）はその内部の湯の温度分布を示す。湯温Ｔ３ａ以下の領域は沸き上げ可能な領域であり、Ｔｕ以上の領域は有効な湯として使用できる領域である。有効な湯として利用できない領域は、図２１で示した従来例の場合には湯温Ｔ３とＴｕの間の領域であったが、本実施例の場合は湯温Ｔ３ａとＴｕの間の領域（斜線で示した部分）である。すなわち、湯温Ｔ３とＴ３ａの間の領域（点斜線で示した部分）が、本実施例によって、有効になった湯の領域である。
【００２９】
以上のように、本実施例によれば、能力可変な圧縮機１、冷媒対水熱交換器２、減圧装置３、および蒸発器４を順次に接続した冷媒循環回路と、貯湯槽５、循環ポンプ６、および冷媒対水熱交換器２を順次に接続した給湯回路と、貯湯槽５全体の沸き上がり直前を検出する沸き上げ完了直前検出手段と、前記沸き上げ完了直前検出手段が前記沸き上がり直前を検出したとき、圧縮機１の回転数を小さくする制御手段１１とを備えたことにより、沸き上げ完了に近づき、圧縮機１の吐出圧力が上昇する場合に、加熱能力を落とすように制御して吐出圧力を低く抑え、高温の給水温度まで給湯加熱運転が可能となり、貯湯槽の湯容量を有効に利用することができる。
【００３０】
（実施例２）
以下、本発明のヒートポンプ給湯機の実施例２について図面を参照しながら説明する。図４は、本実施例の構成を示すブロック図である。なお、実施例１と同じ構成要素には同一符号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例１と異なる点は、外気温度を検出する外気温度検出手段１４と、外気温度に対する圧縮機１の回転数の変更量を記憶している第１の記憶手段１５とを備えたことである。
【００３１】
上記構成における動作と作用について説明する。図５は、本実施例における圧縮機１の回転数と吐出圧力との関係を、外気温度をパラメータ（冬はたとえば５℃、中間期はたとえば１８℃、夏はたとえば２９℃）にして示す特性図である。図５に示したように、圧縮機１の回転数が小さくなれば吐出圧力が減少する。そこで、吐出圧力をＰ１からＰ２に減少させるための圧縮機１の回転数の変更量を求めれば、冬（たとえばえば５℃）では△Ｓ１、中間期（たとえば１８℃）では△Ｓ２、夏（たとえば２９℃）では△Ｓ３となる。
【００３２】
図６は、本実施例の動作を示す特性図である。図６において、（ａ）は沸き上げ完了直前検出温度、（ｂ）は圧縮機１の回転数の変更量を、それぞれ外気温度に対応して示す。外気温度に対する圧縮機１の回転数の変更量の関係は、図５で求めた外気温度（冬は５℃、中間期は１８℃、夏は２９℃）に対する変更量（冬は△Ｓ１、中間期は△Ｓ２、夏は△Ｓ３）の関係である。また、外気温度に対する沸き上げ完了直前検出温度の関係は、各外気温度（冬はたとえば５℃、中間期はたとえば１８℃、夏はたとえば２９℃）において吐出圧力がＰ１になる給水温度（沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ）を求めることによって決定できる。図６はこれらの関係を示し、図６に示した関係を第１の記憶手段１５にあらかじめ記憶しておく。
【００３３】
制御手段１１は、定期的に、沸き上げ完了直前検出手段１２である給水温度検出手段８から給水温度を検出するとともに、外気温度検出手段１４から外気温度を検出し、第１の記憶手段１５に記憶させてある外気温度に対する圧縮機１の回転数の変更量と沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈとを求める。そして、給水温度検出手段８から求めた給水温度が沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈより低ければ、圧縮機１の回転数は変更せず、逆に、給水温度が沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈより高ければ第１の記憶手段１５から求めた圧縮機１の回転数の変更量だけ、圧縮機駆動手段１３に信号を送ることにより圧縮機１の回転数を変更する。圧縮機１の回転数を変更すると吐出圧力はＰ１からＰ２に減少する。
【００３４】
その後、実施例１で説明したように、運転時間の経過とともに給水温度がさらに上昇し、それに従って吐出圧力が上昇する。そして、給水温度検出手段８が常用上限圧力Ｐとなる給水温度Ｔ３ａを検出すると、圧縮機１を停止し、加熱運転を終了する。
【００３５】
以上のように、本実施例によれば、圧縮機１の回転数の変更量を外気温度検出手段１４が検出した外気温度に対応して決定する制御手段１１を備えたことにより、外気温度に応じた最適な加熱能力の変更を行うので、貯湯槽５の湯容量を有効に利用でき、かつ、効率のよい給湯加熱運転を行うことができる。
【００３６】
（実施例３）
以下、本発明のヒートポンプ給湯機の実施例３について図面を参照しながら説明する。図７は、本実施例の構成を示すブロック図である。なお、実施例１と同じ構成要素には同一符号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例１と異なる点は、給水温度記憶手段１６を備えたことである。
【００３７】
上記構成における動作と作用について説明する。図８は、本実施例の動作を示す特性図である。図８において、（ａ）は給湯運転の状態、（ｂ）は圧縮機１の回転数、（ｃ）は吐出圧力、（ｄ）は給水温度を、それぞれ運転時間に対応して示す。図８に示したＴｈ１、Ｔｈ２（Ｔｈ１＜Ｔｈ２）は、沸き上げ完了直前検出温度であり、それぞれ第１の沸き上げ完了直前検出温度、第２の沸き上げ完了直前検出温度とする。この第１の沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ１と第２の沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ２とを給水温度記憶手段１６にあらかじめ記憶しておく。
【００３８】
前述のように、貯湯槽５の沸き上げ完了近くになると、冷媒対水熱交換器２に流入する給水温度は高くなる。制御手段１１は、定期的に、沸き上げ完了直前検出手段１２である給水温度検出手段８により給水温度を検出し、さらに、給水温度記憶手段１６に記憶してある第１の沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ１を求める。そして、給水温度検出手段８から求めた給水温度が第１の沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ１より低ければ、圧縮機１の回転数は変更せず、逆に、給水温度が第１の沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ１より高ければ圧縮機１の回転数を小さくする。圧縮機１の回転数を変更すると吐出圧力は減少する。その後も、制御手段１１は、定期的に、沸き上げ完了直前検出手段１２である給水温度検出手段８から給水温度を検出し、さらに、給水温度記憶手段１６に記憶させている第２の沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ２を求める。
【００３９】
そして、給水温度検出手段８により検出した給水温度が第２の沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ２より低ければ、圧縮機１の回転数は変更せず、逆に、給水温度が第２の沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ２より高ければ、圧縮機駆動手段１３に信号を送ることにより、圧縮機１の回転数を小さくする。圧縮機１の回転数を変更したときは吐出圧力が減少する。その後、実施例１で説明したように、運転時間の経過とともに給水温度がさらに上昇し、それに従って吐出圧力が上昇する。そして、給水温度検出手段８が常用上限圧力Ｐとなる給水温度Ｔ３ａを検出すると、圧縮機１を停止し、加熱運転を終了する。
【００４０】
以上のように、本実施例によれば、あらかじめ決められた複数の給水温度ごとに圧縮機１の回転数の変更を行う制御手段１１を備えたことにより、給水温度に応じた最適な加熱能力の変更を行うので、有効な湯として利用できない無駄な領域がより少なくなり、貯湯槽５の湯容量を有効に利用でき、かつ、効率のよい給湯加熱運転を行うことができる。
【００４１】
なお、本実施例では、沸き上げ完了直前検出温度として２つの給水温度を設定したが、３つ以上の給水温度を設定しても本実施例と同様の作用、効果を得られることは言うまでもない。また、本実施例では圧縮機１の回転数を給水温度に対応して段階的に変更したが、給水温度に対応して連続的に変更してもよいことは言うまでもない。
【００４２】
（実施例４）
以下、本発明のヒートポンプ給湯機の実施例４について図面を参照しながら説明する。図９は、本実施例の構成を示すブロック図である。なお、実施例３と同じ構成要素には同一符号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例３と異なる点は、給水温度に対する圧縮機１の回転数の変更量を記憶する第２の記憶手段１７を備えたことである。
【００４３】
上記構成における動作と作用について説明する。図１０は、本実施例の動作を示す特性図である。図１０において、（ａ）は圧縮機１の回転数、（ｂ）は吐出圧力を、それぞれ給水温度に対応して示す。なお、点線は圧縮機１の回転数を一定とした場合の吐出圧力を示す。図１０からわかるように、給水温度が高くなればなるほど急激に吐出圧力が高くなる。また、図１０に示したＴｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３、Ｔｈ４、Ｔｈ５（Ｔｈ１＜Ｔｈ２＜Ｔｈ３＜Ｔｈ４＜Ｔｈ５）は、沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈを示す給水温度であり、それぞれ第１、第２、第３、第４、第５の沸き上げ完了直前検出温度である。この第１ないし第５の沸き上げ完了直前検出温度を給水温度記憶手段１６にあらかじめ記憶しておく。
【００４４】
沸き上げ完了直前検出手段１２である給水温度検出手段８が検出した給水温度が、給水温度記憶手段１６に記憶させてある沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ（Ｔｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３、Ｔｈ４、Ｔｈ５）以上になれば、圧縮機１の回転数を小さくする（それぞれ△Ｓ１、△Ｓ２、△Ｓ３、△Ｓ４、△Ｓ５）。このときの圧縮機１の回転数の変更量を、図１０に示したように、沸き上げ完了直前検出温度の高い方をより大きくする。すなわち、沸き上げ完了直前検出温度がＴｈ１＜Ｔｈ２＜Ｔｈ３＜Ｔｈ４＜Ｔｈ５のとき、圧縮機１の回転数の変更量を△Ｓ１＜△Ｓ２＜△Ｓ３＜△Ｓ４＜△Ｓ５とする。これにより、図１０に実線で示したように、吐出圧力の急激な上昇がなくなる。図１１は、給水温度と圧縮機１の回転数の変更量との関係を示す特性図である。この関係を第２の記憶手段１７にあらかじめ記憶しておく。
【００４５】
制御手段１１は、定期的に、沸き上げ完了直前検出手段１２である給水温度検出手段８により給水温度を検出する。そして、給水温度記憶手段１６に記憶させてある沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ（Ｔｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３、Ｔｈ４、Ｔｈ５）を求める。そして、給水温度検出手段８で検出した給水温度が沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈより低ければ、圧縮機１の回転数は変更せず、逆に、給水温度が沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈより高ければ、圧縮機駆動手段１３に信号を送ることによって、第２の記憶手段１７に記憶している給水温度に対する圧縮機１の回転数の変更量（それぞれ△Ｓ１、△Ｓ２、△Ｓ３、△Ｓ４、△Ｓ５）だけ圧縮機１の回転数を小さくする。
【００４６】
以上のように、本実施例によれば、給水温度が高いほど圧縮機１の回転数の変更量を大きくした制御手段１１を備えたことにより、吐出圧力の上昇が大きくなる高給水温度時には圧縮機１の回転数の変更量を大きくして吐出圧力を大きく低下させ、給水温度に応じた最適な加熱能力の変更を行うので、貯湯槽５の湯容量を有効に利用でき、かつ、効率のよい給湯加熱運転を行うことができる。
【００４７】
なお、本実施例では、沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈとして５つの給水温度を設定したが、６つ以上の給水温度を設定しても、本実施例と同様の作用、効果を得られることは言うまでもない。
【００４８】
（実施例５）
以下、本発明のヒートポンプ給湯機の実施例５について図面を参照しながら説明する。図１２は、本実施例の構成を示すブロック図である。なお、実施例１と同じ構成要素には同一符号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例１と異なる点は、タイマ１８を備えたことである。
【００４９】
上記構成における動作と作用について説明する。図１３は、本実施例の動作を示す特性図である。図１３において、（ａ）は吐出圧力、（ｂ）は圧縮機１の回転数、（ｃ）は給水温度を、それぞれ運転時間に対応して示す。前述のように、湯水混合層の部分になると運転時間とともに給水温度が上昇する。図１３において、点線は圧縮機１の回転数を一定とした場合を示し、運転時間が経過して給水温度が高くなればなるほど急激に吐出圧力が高くなる。そこで、給水温度が、沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈになれば、あらかじめ設定された所定の時間間隔△Ｔごとに、圧縮機１の回転数を小さくする。このようにすれば、図１３に示したように、圧縮機１の回転数が一定の場合に比べて、吐出圧力を低くすることができる。
【００５０】
すなわち、制御手段１１は、定期的に、沸き上げ完了直前検出手段１２である給水温度検出手段８により給水温度を検出する。そして、給水温度検出手段８により検出した給水温度が沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈより高ければ、タイマ１８からの信号で所定の時間間隔△Ｔごとに、圧縮機駆動手段１３に信号を送ることにより圧縮機１の回転数を小さくする。
【００５１】
以上のように、本実施例によれば、あらかじめ設定された時間間隔△Ｔごとに圧縮機１の回転数の変更を行う制御手段１１を備えたことにより、沸き上げ完了直前時に最適な加熱能力の変更を行うので、貯湯槽５の湯容量を有効に利用でき、かつ、効率のよい給湯加熱運転を行うことができる。
【００５２】
（実施例６）
以下、本発明のヒートポンプ給湯機の実施例６について図面を参照しながら説明する。図１４は、本実施例の構成を示すブロック図である。なお、実施例５と同じ構成要素には同一符号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例５と異なる点は、時間間隔記憶手段１９を備えたことである。
【００５３】
上記構成における動作と作用について説明する。図１５は、本実施例の動作を示す特性図である。図１５において、（ａ）は吐出圧力、（ｂ）は圧縮機１の回転数、（ｃ）は給水温度を、それぞれ運転時間に対応して示す。前述のように、湯水混合層の部分になると運転時間とともに給水温度が上昇する。同図において、点線は圧縮機１の回転数を一定とした場合を示し、運転時間が経過して給水温度が高くなればなるほど急激に吐出圧力が高くなる。そこで、給水温度が、第１の沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ１になれば、あらかじめ設定された所定の第１の時間間隔△Ｔ１ごとに圧縮機１の回転数を小さくする。そして、給水温度が上昇し、給水温度が第２の沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ２になれば、前記第１の時間間隔△Ｔ１より小さい所定の第２の時間間隔△Ｔ２（△Ｔ２＜△Ｔ１）ごとに、圧縮機１の回転数を小さくする。このように、吐出圧力が急激に上昇する高給水温度時に、圧縮機１の回転数を変更する時間間隔を短くすれば、（ａ）に示したように、圧縮機１の回転数が一定の場合に比べて吐出圧力を低くすることができ、とくに、急激な吐出圧力の上昇をなくすことができるため、給湯加熱運転の範囲を広げることができる。なお、第１の時間間隔△Ｔ１と第２の時間間隔△Ｔ２とを時間間隔記憶手段１９に記憶させておく。
【００５４】
すなわち、制御手段１１は、定期的に、沸き上げ完了直前検出手段１２である給水温度検出手段８により給水温度を検出する。そして、給水温度検出手段８により検出した給水温度が第１の沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ１より高ければ、時間間隔記憶手段１９から第１の時間間隔△Ｔ１を読み出す。そして、タイマ１８からの信号で第１の時間間隔△Ｔ１ごとに圧縮機駆動手段１３に信号を送って圧縮機１の回転数を小さくする。さらに、給水温度が上昇し、給水温度検出手段８により検出した給水温度が第２の沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈ２より高ければ、時間間隔記憶手段１９から第２の時間間隔△Ｔ２を読み出す。そして、タイマ１８からの信号で第２の時間間隔△Ｔ２ごとに圧縮機駆動手段１３に信号を送って圧縮機１の回転数を小さくする。
【００５５】
以上のように、本実施例によれば、圧縮機１の回転数の変更を行う時間間隔を沸き上げ完了に近づくほど小さくした制御手段１１を備えたことにより、沸き上げ完了に近づくほど吐出圧力の上昇が大きいときに圧縮機１の回転数の変更を多くして吐出圧力を大きく低下させ、最適な加熱能力の変更を行うので、貯湯槽５の湯容量を有効に利用でき、かつ、効率のよい給湯加熱運転を行うことができる。
【００５６】
なお、本実施例では、圧縮機１の回転数の変更を行う時間間隔として２つの時間間隔（△Ｔ１、△Ｔ２）を設定したが、３つ以上の時間間隔を設定しても本実施例と同様の作用、効果を得られることは言うまでもない。
【００５７】
（実施例７）
以下、本発明のヒートポンプ給湯機の実施例７について図面を参照しながら説明する。図１６は、本実施例の構成を示すブロック図である。なお、実施例１と同じ構成要素には同一符号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例１と異なる点は、沸き上げ完了直前検出手段１２として、循環ポンプ６の流量が最大流量になっている時間を計測する時間計測手段２０を備えたことである。
【００５８】
上記構成における動作と作用について説明する。図１７は、本実施例の動作を示す特性図である。図１７において、（ａ）は圧縮機１の回転数、（ｂ）は吐出圧力、（ｃ）は流量、（ｄ）は循環ポンプ６の回転数、（ｅ）は給水温度を、それぞれ運転時間に対応して示す。前述のように、流量制御手段１０は、冷媒対水熱交換器２の水側出口に設けられた沸き上げ温度検出手段９により検出した出口水温である沸き上げ温度により循環ポンプ６の回転数を制御して、冷媒対水熱交換器２の沸き上げ温度をほぼ一定になるように沸き上げる。いま、湯水混合層の部分になると運転時間とともに給水温度が上昇するので、冷媒対水熱交換器２の水側流量が大きくなるように循環ポンプ６の回転数を増加させていく。
【００５９】
ところが、循環ポンプ６の回転数が最大回転数に達してもなお給水温度が上昇する場合がある。この場合には、冷媒対水熱交換器２の出口水温である沸き上げ温度が上昇し、かつ、吐出圧力も急激に上昇する。そこで、循環ポンプ６の回転数が所定の運転時間継続して最大回転数、すなわち流量が所定の運転時間継続して最大流量になれば、圧縮機１の回転数を小さくするように制御すれば、図１７に示したように、吐出圧力が低下し、給湯加熱運転を続けることが可能となる。
【００６０】
すなわち、制御手段１１は、定期的に、沸き上げ完了直前検出手段１２である時間計測手段２０から循環ポンプ６の流量が最大流量になっている時間を検出する。そして、この検出した時間が所定の運転時間より長ければ、時間計測手段２０からの信号で、圧縮機駆動手段１３に所定の回転数に対応する信号を送ることにより、圧縮機１の回転数を小さくする。
【００６１】
以上のように、本実施例によれば、沸き上げ完了直前検出手段１２として、循環ポンプ６の流量が最大流量になったときに、最大流量になっている時間を計算する時間計測手段２０を備えたことにより、循環ポンプ６の能力が、所定の時間の間、最大になったことを検出して圧縮機１の回転数の変更を行い、吐出圧力を低く抑え、加熱運転を続けるので、高温の給水温度まで給湯加熱運転が可能となり、貯湯槽の湯容量を有効に利用することができる。
【００６２】
（実施例８）
以下、本発明のヒートポンプ給湯機の実施例８について図面を参照しながら説明する。図１８は、本実施例の構成を示すブロック図である。なお、実施例１と同じ構成要素には同一符号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例１と異なる点は、沸き上げ完了直前検出手段１２として、吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段２１を備えたことである。
【００６３】
上記構成における動作と作用について説明する。図１９は、本実施例の動作を示す特性図である。図１９において、（ａ）は圧縮機１の回転数、（ｂ）は吐出圧力、（ｃ）は給水温度を、それぞれ運転時間に対応して示す。前述のように、湯水混合層の部分になると運転時間とともに給水温度が上昇し、これに伴って、吐出圧力も高くなる。そこで、吐出圧力が基準圧力Ｐｓになれば、圧縮機１の回転数を小さくする。その結果、吐出圧力を低下させることができる。
【００６４】
すなわち、制御手段１１は、定期的に、沸き上げ完了直前検出手段１２である吐出圧力検出手段２１から吐出圧力を検出する。そして、吐出圧力検出手段２１から求めた吐出圧力があらかじめ設定された基準圧力Ｐｓより高ければ、吐出圧力検出手段２１からの信号により、圧縮機駆動手段１３に所定の回転数に対応する信号を送ることによって、圧縮機１の回転数を小さくする。そして、この動作を繰り返す。
【００６５】
以上のように、本実施例によれば、沸き上げ完了直前検出手段１２として吐出圧力検出手段２１を用い、所定の基準圧力になれば圧縮機１の回転数を小さくするように制御する制御手段１１を備えたことにより、貯湯槽５の湯容量を有効に利用でき、かつ、直接に吐出圧力で制御するので、圧縮機１のより確実な耐久性の向上を図ることができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、沸き上げ完了に近づき、給水温度の上昇に対応して圧縮機の吐出圧力が上昇する場合、能力可変な圧縮機の回転数を小さくするように制御して吐出圧力を低く抑え、高温の給水温度まで給湯加熱運転が可能となるので、有効な湯として利用できない無駄な領域がより少なくなり、貯湯槽の湯容量を有効に利用できる。その結果、従来と同じ大きさの貯湯槽でより大きな給湯負荷を満足し、逆に、従来と同じ大きさの給湯負荷を満足するためには従来より小形の貯湯槽でよいので、設置の自由度が大きく、コスト低減にもなる。さらに、効率のよい給湯加熱運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明のヒートポンプ給湯機の構成を示すブロック図
【図２】
同実施例の動作を示す特性図
【図３】
同実施例における貯湯槽の内部の温度分布を示す特性図
【図４】
本発明のヒートポンプ給湯機の実施例２の構成を示すブロック図
【図５】
同実施例の動作を示す特性図
【図６】
同実施例における外気温度に対する沸き上げ完了直前検出温度と圧縮機の回転数の変更量とを示す特性図
【図７】
本発明のヒートポンプ給湯機の実施例３の構成を示すブロック図
【図８】
同実施例の動作を示す特性図
【図９】
本発明のヒートポンプ給湯機の実施例４の構成示すブロック図
【図１０】
同実施例の動作を示す特性図
【図１１】
同実施例における給水温度に対する圧縮機の回転数の変更量を示す特性図
【図１２】
本発明のヒートポンプ給湯機の実施例５の構成を示すブロック図
【図１３】
同実施例の動作を示す特性図
【図１４】
本発明のヒートポンプ給湯機の実施例６の構成を示すブロック図
【図１５】
同実施例の動作を示す特性図
【図１６】
本発明のヒートポンプ給湯機の実施例７の構成を示すブロック
図
【図１７】
同実施例の動作を示す特性図
【図１８】
本発明のヒートポンプ給湯機の実施例８の構成を示すブロック図
【図１９】
同実施例の動作を示す特性図
【図２０】
従来例のヒートポンプ給湯機の構成を示すブロック図
【図２１】
同従来例における貯湯槽の内部の温度分布を示す特性図
【図２２】
同従来例における給水温度に対する吐出圧力を示す特性図
【符号の説明】
１  圧縮機
２  冷媒対水熱交換器
３  減圧装置
４  蒸発器
５  貯湯槽
６  循環ポンプ
７  補助加熱器
８  給水温度検出手段
９  沸き上げ温度検出手段
１０  流量制御手段
１１  制御手段
１２  沸き上げ完了直前検出手段
１３  圧縮機駆動手段
１４  外気温度検出手段
１５  第１の記憶手段
１６  給水温度記憶手段
１７  第２の記憶手段
１８  タイマ
１９  時間間隔記憶手段
２０  時間計測手段
２１  吐出圧力検出手段
Ｐ  常用上限圧力
Ｐｓ  基準圧力
Ｔｈ  沸き上げ完了直前検出温度
Ｔｈ１  第１の沸き上げ完了直前検出温度
Ｔｈ２  第２の沸き上げ完了直前検出温度
Ｔｈ３  第３の沸き上げ完了直前検出温度
Ｔｈ４  第４の沸き上げ完了直前検出温度
Ｔｈ５  第５の沸き上げ完了直前検出温度