(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
能力可変の圧縮機、冷媒対水熱交換器、減圧装置を接続した冷媒循環回路と、貯湯槽下部に蓄えられる水を前記冷媒対水熱交換器へ供給した後に前記貯湯槽上部へ流入させる給湯回路と、前記冷媒対水熱交換器の水側出口水温を所定値にするために前記給湯回路の流量を制御する流量調整弁と、前記冷媒対水熱交換器の水側入口において前記貯湯槽下部から給水される水の給水温度を検出する給水温度検出手段と、前記貯湯槽の沸き上げを行う給湯加熱運転中において、前記給水温度検出手段が沸き上げ完了直前解除温度を検出した時点より以前に前記沸き上げ完了直前解除温度よりも高温である沸き上げ完了直前検出温度を検出して前記圧縮機の回転数を小さくしていれば、前記給水温度検出手段が沸き上げ完了直前解除温度を検出した時に前記圧縮機の回転数を大き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２】
能力可変の圧縮機、冷媒対水熱交換器、減圧装置を接続した冷媒循環回路と、貯湯槽下部に蓄えられる水を前記冷媒対水熱交換器へ供給した後に前記貯湯槽上部へ流入させる給湯回路と、前記冷媒対水熱交換器の水側出口水温を所定値にするために前記給湯回路の流量を制御する流量調整弁と、前記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と、前記貯湯槽の沸き上げを行う給湯加熱運転中において、前記吐出圧力検出手段が沸き上げ完了直前解除圧力を検出した時点より以前に前記沸き上げ完了直前解除圧力よりも高圧である沸き上げ完了直前検出圧力を検出して前記圧縮機の回転数を小さくしていれば、前記吐出圧力検出手段が沸き上げ完了直前解除圧力を検出した時に前記圧縮機の回転数を大き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３】
能力可変の圧縮機、冷媒対水熱交換器、減圧装置を接続した冷媒循環回路と、貯湯槽下部に蓄えられる水を前記冷媒対水熱交換器へ供給した後に前記貯湯槽上部へ流入させる給湯回路と、前記冷媒対水熱交換器の水側出口水温を所定値にするために前記給湯回路の流量を制御する流量調整弁と、前記冷媒対水熱交換器の水側入口において前記貯湯槽下部から給水される水の給水温度を検出する給水温度検出手段と、前記貯湯槽から出湯したことを検出する出湯検出手段と、前記貯湯槽の沸き上げを行う給湯加熱運転中において、前記出湯検出手段による出湯検出時間が所定時間を計測した時点より以前に前記沸き上げ完了直前検出手段が沸き上がり直前を検出して前記圧縮機の回転数を小さくしていれば、前記出湯検出手段による出湯検出時間が所定時間を計測した時に前記圧縮機の回転数を大き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４】
出湯検出手段として、貯湯槽から出湯される湯温を検出する出湯温度検出手段を備えたことを特徴とする請求項３記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項５】
能力可変の圧縮機、冷媒対水熱交換器、減圧装置を接続した冷媒循環回路と、貯湯槽下部に蓄えられる水を前記冷媒対水熱交換器へ供給した後に前記貯湯槽上部へ流入させる給湯回路と、前記冷媒対水熱交換器の水側出口水温を所定値にするために前記給湯回路の流量を制御する流量調整弁と、前記貯湯槽の下部温度を検出する貯湯槽温度検出手段と、前記貯湯槽の沸き上げを行う給湯加熱運転中において、前記貯湯槽温度検出手段が沸き上げ完了直前解除温度を検出した時点より以前に前記沸き上げ完了直前解除温度よりも高温である沸き上げ完了直前検出温度を検出して前記圧縮機の回転数を小さくしていれば、前記貯湯槽温度検出手段が沸き上げ完了直前解除温度を検出した時に前記圧縮機の回転数を大き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ものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のヒートポンプ給湯機は特開昭６０−１６４１５７号公報に示すようなものがある。図１３は従来のヒートポンプ給湯機の構成図である。図１３において、圧縮機１、冷媒対水熱交換器２、減圧装置３、蒸発器４からなる冷媒循環回路と、貯湯槽５、循環ポンプ６、前記冷媒対水熱交換器２、補助加熱器７を接続した給湯回路ならなり、前記圧縮機１より吐出された高温高圧の過熱ガス冷媒は前記冷媒対水熱交換器２に流入し、ここで前記循環ポンプ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前記減圧装置３で減圧され、前記蒸発器４に流入し、ここで大気熱を吸熱して蒸発ガス化し、前記圧縮機１に戻る。一方、前記冷媒対水熱交換器２で加熱された湯は前記貯湯槽５の上部に流入し、上から次第に貯湯されていく。そして、前記冷媒対水熱交換器２の入口水温が設定値に達すると給水温度検出手段８が検知し、前記圧縮機１によるヒートポンプ運転を停止して、前記補助加熱器７の単独運転に切り換えるものである。
【０００３】
【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内の湯と水の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１４は貯湯槽５内の湯の温度分布を示す。同図中において、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。従って、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の吐出圧力は上昇して、モータの巻線温度の上昇など圧縮機１の耐久性が課題となってくる。
【０００４】
図１５は横軸に冷媒対水熱交換器２に流入する給水温度をとり、縦軸にその時の圧縮機１の吐出圧力をとって、給水温度に対する圧縮機１の吐出圧力の関係を示したグラフである。同図中の圧力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、通常運転ではこの圧力以下で運転する必要がある。圧力Ｐの時の給水温度は同図中よりＴ３となる。また、有効な湯温の下限をＴｕ（例えば４５℃）とし、このＴ３とＴｕを図１４に示す。同図の左側に示す貯湯槽５の断面図において、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（斜線の部分）は有効な湯として利用できない領域である。
【０００５】
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いう課題がある。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、効率が悪くなるという課題がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、圧縮機の異常温度上昇ならびに異常圧力上昇もなく、低消費電力量で貯湯槽の下部まで高温湯を貯湯し、湯容量を有効に利用可能としたヒートポンプ給湯機の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ給湯機は、貯湯槽の沸き上げを行う給湯加熱運転中において、給水温度検出手段が沸き上げ完了直前解除温度を検出した時点より以前に沸き上げ完了直前解除温度よりも高温である沸き上げ完了直前検出温度を検出して圧縮機の回転数を小さくしていれば、給水温度検出手段が沸き上げ完了直前解除温度を検出した時に圧縮機の回転数を大きくするように制御する制御手段とを備えたものである。
【０００８】
これにより、沸き上げ完了に近づき、圧縮機の吐出圧力が上昇する場合に圧縮機の回転数を小さくするように制御し、吐出圧力を低く押さえるので、高温の給水温度まで給湯加熱運転が可能となり、さらに、その後、出湯等で給水温度が低くなった場合には、圧縮機の回転数を大きくするように制御するので、効率の良い給湯加熱運転が可能となるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、能力可変の圧縮機、冷媒対水熱交換器、減圧装置を接続した冷媒循環回路と、貯湯槽下部に蓄えられる水を冷媒対水熱交換器へ供給した後に貯湯槽上部へ流入させる給湯回路と、冷媒対水熱交換器の水側出口水温を所定値にするために給湯回路の流量を制御する流量調整弁と、冷媒対水熱交換器の水側入口において貯湯槽下部から給水される水の給水温度を検出する給水温度検出手段と、貯湯槽の沸き上げを行う給湯加熱運転中において、給水温度検出手段が沸き上げ完了直前解除温度を検出した時点より以前に沸き上げ完了直前解除温度よりも高温である沸き上げ完了直前検出温度を検出して圧縮機の回転数を小さくしていれば、給水温度検出手段が沸き上げ完了直前解除温度を検出した時に圧縮機の回転数を大きくするように制御する制御手段とを備えたことにより、沸き上げ完了に近づき、圧縮機の吐出圧力が上昇する場合に、加熱能力を落とし、吐出圧力を低く押さえ、高温の給水温度まで給湯加熱運転が可能となり、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るものであり、さらに、その後、出湯等で給水温度が低くなった場合には、加熱能力を大きくするように制御するので、効率の良い給湯加熱運転が可能となるものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、能力可変の圧縮機、冷媒対水熱交換器、減圧装置を接続した冷媒循環回路と、貯湯槽下部に蓄えられる水を冷媒対水熱交換器へ供給した後に貯湯槽上部へ流入させる給湯回路と、冷媒対水熱交換器の水側出口水温を所定値にするために給湯回路の流量を制御する流量調整弁と、圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と、貯湯槽の沸き上げを行う給湯加熱運転中において、吐出圧力検出手段が沸き上げ完了直前解除圧力を検出した時点より以前に沸き上げ完了直前解除圧力よりも高圧である沸き上げ完了直前検出圧力を検出して圧縮機の回転数を小さくしていれば、吐出圧力検出手段が沸き上げ完了直前解除圧力を検出した時に圧縮機の回転数を大きくするように制御する制御手段とを備えたことにより、直接吐出圧力を制御して吐出圧力に応じた最適な圧縮機の回転数の変更を行うので、圧縮機のより確実な耐久性の向上となり、また、効率の良い給湯加熱運転ができるものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、能力可変の圧縮機、冷媒対水熱交換器、減圧装置を接続した冷媒循環回路と、貯湯槽下部に蓄えられる水を冷媒対水熱交換器へ供給した後に貯湯槽上部へ流入させる給湯回路と、冷媒対水熱交換器の水側出口水温を所定値にするために給湯回路の流量を制御する流量調整弁と、冷媒対水熱交換器の水側入口において貯湯槽下部から給水される水の給水温度を検出する給水温度検出手段と、貯湯槽から出湯したことを検出する出湯検出手段と、貯湯槽の沸き上げを行う給湯加熱運転中において、出湯検出手段による出湯検出時間が所定時間を計測した時点より以前に沸き上げ完了直前検出手段が沸き上がり直前を検出して圧縮機の回転数を小さくしていれば、出湯検出手段による出湯検出時間が所定時間を計測した時に圧縮機の回転数を大きくするように制御する制御手段とを備えたことにより、沸き上げ完了直前検出時には加熱能力を落とすように制御するので、貯湯槽の湯容量を有効に利用でき、かつ、効率の良い給湯加熱運転ができるものであり、その後、出湯したことを検出して沸き上げ完了直前の検知を解除した時には給水温度が下がるため加熱能力を大きくするように制御するので、効率の良い給湯加熱運転が可能となるものである。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、出湯検出手段として、貯湯槽から出湯される湯温を検出する出湯温度検出手段を備えたことにより、出湯温度検出手段が出湯温度を検出して出湯を検知した時には、給水温度が下がるため圧縮機の回転数を大きくするように制御するので、効率の良い給湯加熱運転が可能となるものである。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、能力可変の圧縮機、冷媒対水熱交換器、減圧装置を接続した冷媒循環回路と、貯湯槽下部に蓄えられる水を冷媒対水熱交換器へ供給した後に貯湯槽上部へ流入させる給湯回路と、冷媒対水熱交換器の水側出口水温を所定値にするために給湯回路の流量を制御する流量調整弁と、貯湯槽の下部温度を検出する貯湯槽温度検出手段と、貯湯槽の沸き上げを行う給湯加熱運転中において、貯湯槽温度検出手段が沸き上げ完了直前解除温度を検出した時点より以前に沸き上げ完了直前解除温度よりも高温である沸き上げ完了直前検出温度を検出して圧縮機の回転数を小さくしていれば、貯湯槽温度検出手段が沸き上げ完了直前解除温度を検出した時に圧縮機の回転数を大きくするように制御する制御手段とを備えたことにより、直接貯湯槽温度の検出を行い、この貯湯槽温度に応じた最適な圧縮機の回転数の変更を行うので、圧縮機のより確実な耐久性の向上となり、また、効率の良い給湯加熱運転ができるものである。
【００１４】
【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。
【００１５】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１のヒートポンプ給湯機の構成図、図２は同ヒートポンプ給湯機の沸き上げ完了直前解除がない場合の運転時間に対する沸き上げ完了直前検出手段の検出状態と給湯運転の状態と圧縮機の回転数と吐出圧力と給水温度とを示すグラフ、図３は同ヒートポンプ給湯機の貯湯槽の温度分布を示す説明図、図４は同ヒートポンプ給湯機の沸き上げ完了直前解除がある場合の運転時間に対する沸き上げ完了直前検出手段の検出状態と給湯運転の状態と圧縮機の回転数と吐出圧力と給水温度とを示す説明図である。なお、従来例で説明した図１３と同じ構成部材には同一符号を用い説明を省略する。
【００１６】
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
らの信号で流量制御手段１０は流量調整弁１１の開度を制御して、冷媒対水熱交換器２の出口水温（沸き上げ温度）をほぼ一定になるように沸き上げる。また、制御手段１２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１３からの信号、または、沸き上げ完了の直前を検出したことを解除する沸き上げ完了直前解除手段１４からの信号で、圧縮機１を駆動制御する圧縮機駆動手段１５を制御するものであり、この圧縮機駆動手段１５はインバータを有し、圧縮機１の能力を可変するものである。さらに、状態記憶手段１６は、沸き上げ完了直前検出手段１３が沸き上げ完了の直前を検出したか否かを記憶するものであり、１７は給水管である。なお、沸き上げ完了直前検出手段１３および沸き上げ完了直前解除手段１４として、ここでは、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。また、前記流量調整弁１１としてはステッピングモータで駆動する電動バルブ（図示せず）などがある。
【００１７】
次に動作、作用について説明する。まず、沸き上げ完了直前解除がない場合について説明する。図２は横軸に運転時間をとり、縦軸に沸き上げ完了直前検出手段１３の検出状態と給湯運転の状態と圧縮機１の回転数と吐出圧力と給水温度とをとって、運転時間に対する沸き上げ完了直前検出手段１３の検出状態と給湯運転の状態と圧縮機１の回転数と吐出圧力と給水温度との関係を示したものである。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。つまり、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、同図に示すように、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１３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１２は、圧縮機１を駆動する圧縮機駆動手段１５を制御することによって圧縮機１の回転数を小さくするとともに、制御手段１２からの信号で、状態記憶手段１６は、沸き上げ完了直前検出手段１３が沸き上げ完了の直前を検出したことを記憶する。この時、吐出圧力はＰ１からＰ２に減少する。その後、運転時間の経過とともに給水温度が更に上昇し、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になる給水温度Ｔ３ａを検出すると、圧縮機１を停止し、給湯加熱運転を終了する。なお、同図中の太い点線は、圧縮機１の回転数の制御を行わない従来例の場合である。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。
【００１８】
図３は貯湯槽５内の湯の温度分布を示す。同図の左側に示す貯湯槽５の断面図において、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１４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（斜線の部分）である。つまり、湯温Ｔ３とＴ３ａの間の領域（点線による斜線の部分）が、本実施例によって、有効になった湯の領域である。
【００１９】
次に、沸き上げ完了直前解除がある場合について説明する。図４は、図２と同様に、横軸に運転時間をとり、縦軸に沸き上げ完了直前検出手段１３の検出状態と給湯運転の状態と圧縮機１の回転数と吐出圧力と給水温度とをとって、運転時間に対する沸き上げ完了直前検出手段１３の検出状態と給湯運転の状態と圧縮機１の回転数と吐出圧力と給水温度との関係を示したグラフである。前述の場合と同様、沸き上げ完了直前検出手段１３である給水温度検出手段８が沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈを検出すると、制御手段１２は、圧縮機１を駆動する圧縮機駆動手段１５を制御することによって圧縮機１の回転数を小さくするとともに、制御手段１２からの信号で、状態記憶手段１６は、沸き上げ完了直前検出手段１３が沸き上げ完了の直前を検出したことを記憶する。この時、吐出圧力はＰ１からＰ２に減少する。そして、運転時間の経過とともに給水温度が更に上昇し、それに従って吐出圧力が上昇する。その後、運転時間ｔにおいて、貯湯槽５から出湯されるとともに冷たい水が給水管１７から貯湯槽５に流入すると、給水温度検出手段８が検出する給水温度も低下する。そして、ついに給水温度が沸き上げ完了直前解除温度Ｔｒになると、制御手段１２は状態記憶手段１６の内容を検出する。そして、状態記憶手段１６の内容が、沸き上げ完了の直前を検出したことを記憶しておれば、圧縮機１を駆動する圧縮機駆動手段１５を制御することによって圧縮機１の回転数を大きくするとともに、状態記憶手段１６は、沸き上げ完了直前検出手段１３が沸き上げ完了の直前を検出した記憶を解除する（もし、状態記憶手段１６の内容が、沸き上げ完了の直前を検出したことを記憶していなければ、圧縮機１の回転数の制御は行わない）。その後、運転時間の経過とともに給水温度が更に上昇し、沸き上げ完了直前検出手段１３である給水温度検出手段８が、再度、沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈを検出すると、制御手段１２は、再び、圧縮機１を駆動する圧縮機駆動手段１５を制御することによって圧縮機１の回転数を小さくするとともに、制御手段１２からの信号で、状態記憶手段１６は、沸き上げ完了直前検出手段１３が沸き上げ完了の直前を検出したことを記憶する。その後、運転時間の経過とともに給水温度が更に上昇し、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、給水温度Ｔ３ａを検出すると、圧縮機１を停止し、給湯加熱運転を終了する。
【００２０】
以上のように、本実施例においては、貯湯槽５全体が沸き上がる直前を検出する沸き上げ完了直前検出手段１３と、貯湯槽５全体が沸き上がる直前を検出したことを解除する沸き上げ完了直前解除手段１４と、沸き上げ完了直前検出手段１３からの信号が所定の第一の信号になった時に能力可変な圧縮機１の回転数を小さくし、その後、沸き上げ完了直前解除手段１４からの信号が所定の第二の信号になった時に圧縮機１の回転数を大きくするように制御する制御手段１２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、加熱能力が落ちるように制御し、吐出圧力を低く押さえ、高温の給水温度まで給湯加熱運転が可能となり、貯湯槽５の湯容量を有効に利用できるものである。その後、出湯等で給水温度が低くなった場合には、加熱能力が大きくなるように制御するので、効率の良い給湯加熱運転が可能となるものである。
【００２１】
なお、本実施例において、循環ポンプ６を冷媒対水熱交換器２の水側入口と貯湯槽５との間に設け、流量調整弁１１を循環ポンプ６と冷媒対水熱交換器２の水側入口との間に設けたが、流量調整弁１１の位置としては、循環ポンプ６の入口と貯湯槽５との間に設けても、冷媒対水熱交換器２の水側出口と貯湯槽５との間に設けも、図１の実施例と同様の作用、効果が得られる。
【００２２】
また、冷凍サイクルとしては、図１３の従来例で説明したように、冷媒対水熱交換器２を凝縮器として使用する吐出圧力が臨界点より低い通常のヒートポンプサイクルであってもよいし、冷媒対水熱交換器２をガスクーラとして使用する吐出圧力が臨界点より高い超臨界ヒートポンプサイクルであってもよい。
【００２３】
（実施例２）
図５は本発明の実施例２のヒートポンプ給湯機の構成図、図６は同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する沸き上げ完了直前検出手段の検出状態と給湯運転の状態と圧縮機の回転数と吐出圧力とを示すグラフである。
【００２４】
本実施例において、実施例１と異なる点は、沸き上げ完了直前検出手段１３および沸き上げ完了直前解除手段１４として、圧縮機１の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段１８を設けた構成としていることである。なお、実施例１と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００２５】
次に動作、作用について説明する。図６は、横軸に運転時間をとり、縦軸に沸き上げ完了直前検出手段１３の検出状態と給湯運転の状態と圧縮機の回転数と吐出圧力とをとって、運転時間に対する沸き上げ完了直前検出手段１３の検出状態と給湯運転の状態と圧縮機の回転数と吐出圧力との関係を示したものである。実施例１で説明したように、冷媒対水熱交換器２に流入する水が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、それに従って、同図に示すように、吐出圧力も上昇する。そして、沸き上げ完了直前検出手段１３である吐出圧力検出手段１８が沸き上げ完了直前検出圧力Ｐｈを検出すると、制御手段１２は、圧縮機１を駆動する圧縮機駆動手段１５を制御することによって圧縮機１の回転数を小さくするとともに、制御手段１２からの信号で、状態記憶手段１６は、沸き上げ完了直前検出手段１３が沸き上げ完了の直前を検出したことを記憶する。この時、吐出圧力は減少する。そして、運転時間の経過とともに給水温度が更に上昇し、それに従って吐出圧力が上昇する。その後、運転時間ｔにおいて、貯湯槽５から出湯されるとともに冷たい水が給水管１７から貯湯槽５に流入すると、吐出圧力検出手段１８が検出する吐出圧力も低下する。そして、ついに吐出圧力が沸き上げ完了直前解除圧力Ｐｒになると、制御手段１２は状態記憶手段１６の内容を検出する。そして、状態記憶手段１６の内容が、沸き上げ完了の直前を検出したことを記憶しておれば、圧縮機１を駆動する圧縮機駆動手段１５を制御することによって圧縮機１の回転数を大きくするとともに、状態記憶手段１６は、沸き上げ完了直前検出手段１３が沸き上げ完了の直前を検出した記憶を解除する（もし、状態記憶手段１６の内容が、沸き上げ完了の直前を検出したことを記憶していなければ、圧縮機１の回転数の制御は行わない）。その後、運転時間の経過とともに給水温度が更に上昇することによって吐出圧力も上昇する。そして、沸き上げ完了直前検出手段１３である吐出圧力検出手段１８が、再度、沸き上げ完了直前検出圧力Ｐｈを検出すると、制御手段１２は、再び、圧縮機１を駆動する圧縮機駆動手段１５を制御することによって圧縮機１の回転数を小さくするとともに、制御手段１２からの信号で、状態記憶手段１６は、沸き上げ完了直前検出手段１３が沸き上げ完了の直前を検出したことを記憶する。その後、運転時間の経過とともに給水温度が更に上昇し、それに従って吐出圧力も上昇する。そして、吐出圧力検出手段１８が、常用上限圧力Ｐを検出すると、圧縮機１を停止し、給湯加熱運転を終了する。
【００２６】
以上のように、本実施例においては、沸き上げ完了直前検出手段および沸き上げ完了直前解除手段として吐出圧力検出手段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、圧縮機１の回転数を小さくするように制御し、吐出圧力を低く押さえ、高温の給水温度まで給湯加熱運転が可能となり、貯湯槽５の湯容量を有効に利用できるものである。その後、出湯等で給水温度が低くなった場合には、圧縮機１の回転数を大きくするように制御するので、効率の良い給湯加熱運転が可能となるものである。また、直接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になるものである。
【００２７】
（実施例３）
図７は本発明の実施例３のヒートポンプ給湯機の構成図、図８は同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する沸き上げ完了直前検出手段の検出状態と出湯の有無と圧縮機の回転数と吐出圧力と給水温度とを示すグラフである。
【００２８】
本実施例において、実施例１と異なる点は、沸き上げ完了直前解除手段１４として貯湯槽５から出湯したことを検出する出湯検出手段１９と前記出湯検出手段１９が出湯したことを検出している時間を計測するタイマー２０とを設けた構成としていることである。また、前記出湯検出手段１９として、ここでは、出湯した湯の流れの有無を検出する流れ検出手段２１を用いる。なお、実施例１と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００２９】
次に動作、作用について説明する。図８は、横軸に運転時間をとり、縦軸に沸き上げ完了直前検出手段１３の検出状態と出湯の有無と圧縮機の回転数と吐出圧力と給水温度とをとって、運転時間に対する沸き上げ完了直前検出手段１３の検出状態と出湯の有無と圧縮機の回転数と吐出圧力と給水温度との関係を示したものである。貯湯槽５の沸き上げ完了近くになると、実施例１で説明したように、運転時間とともに給水温度が上昇し、それに従って、同図に示すように、吐出圧力も上昇する。そして、沸き上げ完了直前検出手段１３である給水温度検出手段８が沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈを検出すると、制御手段１２は、圧縮機１を駆動する圧縮機駆動手段１５を制御することによって圧縮機１の回転数を小さくするとともに、制御手段１２からの信号で、状態記憶手段１６は、沸き上げ完了直前検出手段１３が沸き上げ完了の直前を検出したことを記憶する。この時、吐出圧力は減少する。そして、運転時間の経過とともに給水温度が更に上昇し、それに従って吐出圧力が上昇する。その後、運転時間ｔにおいて、貯湯槽５から出湯されると、出湯検出手段１９である流れ検出手段２１が出湯した湯の流れを検出し、タイマー２０は出湯している時間を計測する。このタイマー２０の計測した時間が所定の出湯時間ｔｏになると、制御手段１２は状態記憶手段１６の内容を検出する。そして、状態記憶手段１６の内容が、沸き上げ完了の直前を検出したことを記憶しておれば、圧縮機１を駆動する圧縮機駆動手段１５を制御することによって圧縮機１の回転数を大きくするとともに、状態記憶手段１６は、沸き上げ完了直前検出手段１３が沸き上げ完了の直前を検出したという記憶を解除する（もし、状態記憶手段１６の内容が、沸き上げ完了の直前を検出したことを記憶していなければ、圧縮機１の回転数の制御は行わない）。
【００３０】
以上のように、本実施例においては、沸き上げ完了直前検出手段として給水温度検出手段８を備え、沸き上げ完了直前解除手段として流れ検出手段２１とタイマー２０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、圧縮機１の回転数を小さくするように制御し、吐出圧力を低く押さえ、高温の給水温度まで給湯加熱運転が可能となり、貯湯槽５の湯容量を有効に利用できるものである。その後、所定の時間の出湯を検出した場合には、圧縮機１の回転数を大きくするように制御するので、効率の良い給湯加熱運転が可能となるものである。また、直接出湯の流れの有無を検出して制御するので、より確実性のある運転が可能である。
【００３１】
（実施例４）
図９は本発明の実施例４のヒートポンプ給湯機の構成図、図１０は同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する沸き上げ完了直前検出手段の検出状態と出湯温度と圧縮機の回転数と吐出圧力と給水温度とを示すグラフである。
【００３２】
本実施例において、実施例３と異なる点は、出湯検出手段１９として貯湯槽５から出湯した湯の温度を検出する出湯温度検出手段２２を設けた構成としていることである。なお、実施例３と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００３３】
次に動作、作用について説明する。図１０は、横軸に運転時間をとり、縦軸に沸き上げ完了直前検出手段１３の検出状態と出湯温度と圧縮機１の回転数と吐出圧力と給水温度とをとって、運転時間に対する沸き上げ完了直前検出手段１３の検出状態と出湯温度と圧縮機１の回転数と吐出圧力と給水温度との関係を示したものである。実施例３で説明したように、冷媒対水熱交換器２に流入する水が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、それに従って、同図に示すように、吐出圧力も上昇する。そして、沸き上げ完了直前検出手段１３である給水温度検出手段８が沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈを検出すると、制御手段１２は、圧縮機１を駆動する圧縮機駆動手段１５を制御することによって圧縮機１の回転数を小さくするとともに、制御手段１２からの信号で、状態記憶手段１６は、沸き上げ完了直前検出手段１３が沸き上げ完了の直前を検出したことを記憶する。そして、運転時間の経過とともに給水温度が更に上昇し、それに従って吐出圧力が上昇する。いま、運転時間ｔにおいて、貯湯槽５から出湯されると、出湯検出手段１９である出湯温度検出手段２２が出湯基準温度Ｔｏ以上の温度を検出することによって出湯を検知する。そして、タイマー２０は出湯している時間を計測する。このタイマー２０の計測した時間が所定の出湯時間ｔｏになると、制御手段１２は状態記憶手段１６の内容を検出する。そして、状態記憶手段１６の内容が、沸き上げ完了の直前を検出したことを記憶しておれば、圧縮機１を駆動する圧縮機駆動手段１５を制御することによって圧縮機１の回転数を大きくするとともに、状態記憶手段１６は、沸き上げ完了直前検出手段１３が沸き上げ完了の直前を検出したという記憶を解除する（もし、状態記憶手段１６の内容が、沸き上げ完了の直前を検出したことを記憶していなければ、圧縮機１の回転数の制御は行わない）。
【００３４】
以上のように、本実施例においては、沸き上げ完了直前検出手段として給水温度検出手段８を備え、沸き上げ完了直前解除手段として出湯温度検出手段２２とタイマー２０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、圧縮機１の回転数を小さくするように制御し、吐出圧力を低く押さえ、高温の給水温度まで給湯加熱運転が可能となり、貯湯槽５の湯容量を有効に利用できるものである。その後、所定の時間の出湯を検出した場合には、圧縮機１の回転数を大きくするように制御するので、効率の良い給湯加熱運転が可能となるものである。また、直接出湯温度を検出して制御するので、より確実性のある運転が可能である。
【００３５】
（実施例５）
図１１は本発明の実施例５のヒートポンプ給湯機の構成図、図１２は同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する沸き上げ完了直前検出手段の検出状態と給湯運転の状態と圧縮機の回転数と吐出圧力と貯湯槽の下部温度とを示すグラフである。
【００３６】
本実施例において、実施例１と異なる点は、沸き上げ完了直前検出手段１３および沸き上げ完了直前解除手段１４として、貯湯槽５の下部温度を検出する貯湯槽温度検出手段２３を設けた構成としていることである。なお、実施例１と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００３７】
次に動作、作用について説明する。図１２は、横軸に運転時間をとり、縦軸に沸き上げ完了直前検出手段１３の検出状態と給湯運転の状態と圧縮機１の回転数と吐出圧力と貯湯槽５の下部温度とをとって、運転時間に対する沸き上げ完了直前検出手段１３の検出状態と給湯運転の状態と圧縮機１の回転数と吐出圧力と貯湯槽５の下部温度との関係を示したものである。同図において、沸き上げ完了直前検出手段１３である貯湯槽温度検出手段２３が沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈを検出すると、制御手段１２は、圧縮機１を駆動する圧縮機駆動手段１５を制御することによって圧縮機１の回転数を小さくするとともに、制御手段１２からの信号で、状態記憶手段１６は、沸き上げ完了直前検出手段１３が沸き上げ完了の直前を検出したことを記憶する。この時、吐出圧力はＰ１からＰ２に減少する。そして、運転時間の経過とともに貯湯槽５の下部温度が更に上昇し、それに従って吐出圧力が上昇する。その後、運転時間ｔにおいて、貯湯槽５から出湯されるとともに冷たい水が給水管１７から貯湯槽５に流入すると、貯湯槽温度検出手段２３が検出する貯湯槽５の下部温度も低下する。そして、ついに貯湯槽５の下部温度が沸き上げ完了直前解除温度Ｔｒになると、制御手段１２は状態記憶手段１６の内容を検出する。そして、状態記憶手段１６の内容が、沸き上げ完了の直前を検出したことを記憶しておれば、圧縮機１を駆動する圧縮機駆動手段１５を制御することによって圧縮機１の回転数を大きくするとともに、状態記憶手段１６は、沸き上げ完了直前検出手段１３が沸き上げ完了の直前を検出した記憶を解除する（もし、状態記憶手段１６の内容が、沸き上げ完了の直前を検出したことを記憶していなければ、圧縮機１の回転数の制御は行わない）。その後、運転時間の経過とともに貯湯槽５の下部温度が更に上昇し、沸き上げ完了直前検出手段１３である貯湯槽温度検出手段２３が、再度、沸き上げ完了直前検出温度Ｔｈを検出すると、制御手段１２は、再び、圧縮機１を駆動する圧縮機駆動手段１５を制御することによって圧縮機１の回転数を小さくするとともに、制御手段１２からの信号で、状態記憶手段１６は、沸き上げ完了直前検出手段１３が沸き上げ完了の直前を検出したことを記憶する。その後、運転時間の経過とともに貯湯槽５の下部温度が更に上昇し、それに従って吐出圧力が上昇する。そして、貯湯槽温度検出手段２３が、貯湯槽５の下部温度Ｔ３ａを検出すると、圧縮機１を停止し、給湯加熱運転を終了する。
【００３８】
以上のように、本実施例においては、沸き上げ完了直前検出手段および沸き上げ完了直前解除手段として貯湯槽５の下部温度を検出する貯湯槽温度検出手段２３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、圧縮機１の回転数を小さくするように制御し、吐出圧力を低く押さえ、高温の給水温度まで給湯加熱運転が可能となり、貯湯槽５の湯容量を有効に利用できるものである。その後、出湯等で給水温度が低くなった場合には、圧縮機１の回転数を大きくするように制御するので、効率の良い給湯加熱運転が可能となるものである。また、直接貯湯槽１の下部温度で制御するので、圧縮機１のより確実な耐久性の向上になるものである。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１から請求項５に記載の発明によれば、沸き上げ完了に近づき、圧縮機の吐出圧力が上昇する場合に、能力可変な圧縮機の回転数を小さくするように制御し、吐出圧力を低く押さえ、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るため、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、コスト低減にもなり、さらに、効率の良い給湯加熱運転ができるものである。その後、出湯等で給水温度が低くなった場合には、圧縮機の回転数を大きくするように制御するので、効率の良い給湯加熱運転が可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１のヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図２】  同ヒートポンプ給湯機の沸き上げ完了直前解除がない場合の運転時間に対する沸き上げ完了直前検出手段の検出状態と給湯運転の状態と圧縮機の回転数と吐出圧力と給水温度とを示すグラフ
【図３】  同ヒートポンプ給湯機の貯湯槽の温度分布を示す説明図
【図４】  同ヒートポンプ給湯機の沸き上げ完了直前解除がある場合の運転時間に対する沸き上げ完了直前検出手段の検出状態と給湯運転の状態と圧縮機の回転数と吐出圧力と給水温度とを示すグラフ
【図５】  本発明の実施例２のヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図６】  同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する沸き上げ完了直前検出手段の検出状態と給湯運転の状態と圧縮機の回転数と吐出圧力とを示すグラフ
【図７】  本発明の実施例３のヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図８】  同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する沸き上げ完了直前検出手段の検出状態と出湯の有無と圧縮機の回転数と吐出圧力と給水温度とを示すグラフ
【図９】  本発明の実施例４のヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図１０】  同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する沸き上げ完了直前検出手段の検出状態と出湯温度と圧縮機の回転数と吐出圧力と給水温度とを示すグラフ
【図１１】  本発明の実施例５のヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図１２】  同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する沸き上げ完了直前検出手段の検出状態と給湯運転の状態と圧縮機の回転数と吐出圧力と貯湯槽の下部温度とを示すグラフ
【図１３】  従来例におけるヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図１４】  同ヒートポンプ給湯機の貯湯槽の温度分布を示す説明図
【図１５】  同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する吐出圧力を示すグラフ
【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
１０  流量制御手段
１１  流量調整弁
１２  制御手段
１３  沸き上げ完了直前検出手段
１４  沸き上げ完了直前解除手段
【図１】
0003719162.tif 000002
【図２】
0003719162.tif 000003
【図３】
0003719162.tif 000004
【図４】
0003719162.tif 000005
【図５】
0003719162.tif 000006
【図６】
0003719162.tif 000007
【図７】
0003719162.tif 000008
【図８】
0003719162.tif 000009
【図９】
0003719162.tif 000010
【図１０】
0003719162.tif 000011
【図１１】
0003719162.tif 000012
【図１２】
0003719162.tif 000013
【図１３】
0003719162.tif 000014
【図１４】
0003719162.tif 000015
【図１５】
0003719162.tif 000016