(57)【要約】【課題】  ヒートポンプ式給湯器における沸き上げ温度の安定化を図る。【解決手段】  ヒートポンプサイクル５と加熱器１３を併用して湯水を沸き上げ、貯湯タンク６内に貯湯するヒートポンプ式給湯器において、目標沸き上げ温度よりも実際沸き上げ温度が高温になると循環ポンプ１２の回転数を減少させ、回転数変更手段１６ｄで循環ポンプ１２の回転数が下限回転数まで到達したと判断し、沸き上げ出力算出手段１６ｂで算出される沸き上げ出力が下限沸き上げ出力であると判断したら、加熱器１３をＯＮして回転数増減値変更手段１６ｆで循環ポンプ１２の回転数の増減値を大きくし、周期変更手段１６ｈで第２温度検知器１５で検知されている第２温度検知器１５の検知周期を短くすることで安定した湯水の沸き上げが可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、冷媒水熱交換器、減圧器、蒸発器を環状に接続したヒートポンプサイクルと、給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク下部と前記冷媒水熱交換器とを接続するヒーポン往き管と、前記冷媒水熱交換器と前記貯湯タンク上部とを接続するヒーポン戻り管と、前記ヒーポン往き管途中に配置された循環ポンプと、前記ヒーポン戻り管途中に配置され熱源によって湯水を沸き上げる加熱器と、前記ヒーポン往き管途中に配置され配管内を流動する湯水の温度を検知する第１温度検知器と、前記ヒーポン戻り管途中の前記加熱器よりも下流に配置され配管内を流動する湯水の温度を検知する第２温度検知器と、前記循環ポンプの回転数を前記第２温度検知器での検知温度と目標沸き上げ温度との温度差に応じて増減させる回転数変更手段と、前記回転数変更手段で増減させる前記循環ポンプの回転数の増減値を変更する回転数増減値変更手段と、前記加熱器の運転を制御する加熱器制御手段と、前記第２温度検知器で温度を検出する周期を変更する周期変更手段とを備えたものに於いて、前記加熱器制御手段で前記加熱器の運転を開始させると、前記回転数増減値変更手段で設定されている前記循環ポンプの回転数の増減値を大きくして、前記周期変更手段で設定されている周期を短くすることを特徴としたヒートポンプ式給湯器。
【請求項２】
前記加熱器による湯水の加熱は、前記ヒートポンプサイクルによる湯水の沸き上げ出力が所定値以下であり、前記循環ポンプの回転数が所定の回転数以下であることで開始されることを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ式給湯器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、貯湯タンクに貯湯されている湯水をヒートポンプサイクルと加熱器を併用して沸き上げるヒートポンプ式給湯器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒートポンプ式給湯器として図４に示すようなものがあった。
圧縮機１０１、冷媒水熱交換器１０２、減圧器１０３、空気熱交換器１０４を環状に接続したヒートポンプサイクル１０５と、給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンク１０６と、前記貯湯タンク１０６下部と前記冷媒水熱交換器１０２とを接続するヒーポン往き管１０７と、前記冷媒水熱交換器１０２と前記貯湯タンク１０６上部とを接続するヒーポン戻り管１０８と、前記ヒーポン往き管１０７途中に設けた循環ポンプ１０９と、前記ヒーポン戻り管１０８途中に設けた加熱器１１０と、前記ヒーポン戻り管１０８途中にあり前記冷媒水熱交換器１０２と前記加熱器１１０の間に配置された第１温度検知器１１１と、前記ヒーポン戻り管途中にあり前記加熱器１１０と前記貯湯タンク１０６の間に配置された第２温度検知器１１２とを備え、ヒーポン単独あるいはヒートポンプサイクル１０５と加熱器１１０を併用して湯水を高温に沸き上げる。
【０００３】
上記構成によって、ヒーポン単独運転時は、前記第１温度検知器１１１で検知される温度を所定の沸き上げ温度にすべく回転数変更手段１１３で前記循環ポンプ１０９の回転数を増減させて調節し、前記加熱器１１０を併用させて運転する時は、加熱器制御手段１１４で前記加熱器１１０をＯＮすると、前記第２温度検知器１１２で検知される温度を所定の沸き上げ温度にすべく回転数変更手段１１３で前記循環ポンプ１０９の回転数を増減させて調節する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１７７１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、この従来のものでは、ヒーポン単独運転から加熱器１１０を併用させた湯水の沸き上げ運転に切り替えて加熱器１１０をＯＮした際に、循環ポンプの回転数の制御が間に合わず沸き上がる湯水の温度が所定温度を大幅に超えてしまい、給水温度によっては機器の安全面から沸き上げ運転を強制的に停止させる温度（例えば１００℃）にまで上がる可能性があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１では、圧縮機、冷媒水熱交換器、減圧器、蒸発器を環状に接続したヒートポンプサイクルと、給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク下部と前記冷媒水熱交換器とを接続するヒーポン往き管と、前記冷媒水熱交換器と前記貯湯タンク上部とを接続するヒーポン戻り管と、前記ヒーポン往き管途中に配置された循環ポンプと、前記ヒーポン戻り管途中に配置され熱源によって湯水を沸き上げる加熱器と、前記ヒーポン往き管途中に配置され配管内を流動する湯水の温度を検知する第１温度検知器と、前記ヒーポン戻り管途中の前記加熱器よりも下流に配置され配管内を流動する湯水の温度を検知する第２温度検知器と、前記循環ポンプの回転数を前記第２温度検知器での検知温度と目標沸き上げ温度との温度差に応じて増減させる回転数変更手段と、前記回転数変更手段で増減させる前記循環ポンプの回転数の増減値を変更する回転数増減値変更手段と、前記加熱器の運転を制御する加熱器制御手段と、前記第２温度検知器で温度を検出する周期を変更する周期変更手段とを備えたものに於いて、前記加熱器制御手段で前記加熱器の運転を開始させると、前記回転数増減値変更手段で設定されている前記循環ポンプの回転数の増減値を大きくして、前記周期変更手段で設定されている周期を短くするものである。
【０００７】
また、請求項２では、前記加熱器による湯水の加熱は、前記ヒートポンプサイクルによる湯水の沸き上げ出力が所定値以下であり、前記循環ポンプの回転数が所定の回転数以下であることで開始されるものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、湯水の沸き上げをヒートポンプサイクルと加熱器とを併用して行う場合、加熱器をＯＮすると目標沸き上げ温度と第２温度検知器の温度差による循環ポンプの回転数の増減値を大きくし、第２温度検知器で温度を検出する周期が短くするので、より精密な沸き上げ温度の制御が可能になり、実際に沸き上がる湯水の温度が設定されている目標沸き上げ温度を大幅に上回ることがなく、極めて安定した湯水の沸き上げが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の一実施形態を表すヒートポンプ式給湯器の概略構成図
【図２】この発明のヒーポン単独沸き上げ運転時と加熱器ＯＮ時の温度差による循環ポンプの回転数の変化を表した図
【図３】この発明の加熱器併用沸き上げ運転時における制御処理を表したフローチャート
【図４】従来のヒートポンプ式給湯器の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。
１は圧縮機、２は冷媒水熱交換器、３は減圧器、４は蒸発器としての空気熱交換器であり、前記圧縮機１、冷媒水熱交換器２、減圧器３、空気熱交換器４を環状に接続することでヒートポンプサイクル５が形成される。
【００１１】
６は湯水を貯湯する貯湯タンクであり、下部には内部に市水を給水する給水管７が接続されており、上部には給湯に使用する湯を出湯する出湯管８が接続されている。
【００１２】
９は貯湯タンク６下部にある湯水を冷媒水熱交換器２に搬送するように接続されたヒーポン往き管であり、１０は冷媒水熱交換器２で加熱された湯水を貯湯タンク６上部に搬送するように接続されたヒーポン戻り管であり、ヒーポン往き管９とヒーポン戻り管１０で加熱循環回路１１が形成される。
【００１３】
１２はヒーポン往き管９途中に配置され配管内の湯水を搬送する循環ポンプである。また、１３はヒーポン戻り管１０途中に配置され所定の条件が満たされた場合に運転を開始して、配管内の湯水を加熱することが可能な電熱ヒータより成る加熱器である。
【００１４】
１４はヒーポン往き管９途中に配置され沸き上げられる湯水の温度を検知する第１温度検知器であり、１５はヒーポン戻り管１０の加熱器１３より下流に配置されヒートポンプサイクル５単独か加熱器１３を併用して沸き上げられた湯水の温度を検知する第２温度検知器である。
【００１５】
１６は湯水の沸き上げ運転開始時に循環ポンプ１２を初期回転数で駆動させ沸き上げる湯水の目標沸き上げ温度を設定する制御装置である。また、制御装置１６は所定の周期ごとに目標沸き上げ温度と第２温度検知器で検知される温度の温度差を算出する比較手段１６ａと、循環ポンプ１２の回転数を検知する回転数検知手段１６ｂと、第１温度検知器１４と第２温度検知器１５で検知される温度の温度差と回転数検知手段１６ｂで検知される循環ポンプ１２の回転数から湯水の沸き上げ出力を算出する沸き上げ出力算出手段１６ｃと、循環ポンプ１２の回転数を図２の（Ａ）のように比較手段１６ａで算出される温度差に応じて予め定められた増減値だけ増減させる回転数変更手段１６ｄと、回転数検知手段１６ｃで検知される循環ポンプ１２の回転数と沸き上げ出力算出手段１６ｂで算出される沸き上げ出力から加熱器１３をＯＮする時期を判断する加熱器制御手段１６ｅと、回転数変更手段１６ｄで増減させている循環ポンプ１２の回転数の増減値をヒータＯＮによって図２の（Ｂ）に切り替える回転数増減値変更手段１６ｆと、第２温度検知器で温度を検知する周期を設定する周期設定手段１６ｇと、周期設定手段１６ｇで設定されている周期をヒータのＯＮ状態とＯＦＦ状態とで変更する周期変更手段１６ｈとが備えられている。
【００１６】
次に、ヒートポンプサイクル５と加熱器１３を併用した具体的な湯水の加熱方法について図３のフローチャートを用いて説明する。
湯水の沸き上げを開始すると、Ｓ１で制御装置１６によって循環ポンプ１２を初期回転数で駆動させ、ヒートポンプサイクル５によって湯水を沸き上げる。
【００１７】
Ｓ２で実際に沸き上げられている湯水の温度である実際沸き上げ温度を第２温度検知器１５で検知し、比較手段１６ａで貯湯すべき高温湯の設定温度である目標沸き上げ温度と一致するか判断する。目標沸き上げ温度と実際沸き上げ温度が一致すれば循環ポンプ１２の回転数を維持し（Ｓ３）、周期設定手段１６ｇで設定されている更新周期（例えば１０分）が経過したら再び目標沸き上げ温度と一致するか判断する。
【００１８】
Ｓ２で目標沸き上げ温度に一致しないと判断されれば、比較手段１６ａで目標沸き上げ温度よりも実際沸き上げ温度の方が高温であるか判断する（Ｓ４）。Ｓ４でＮｏと判断されれば、目標沸き上げ温度との温度差に応じて図２の（Ａ）に基づき循環ポンプ１２の回転数を増加させるよう回転数変更手段１６ｄで制御し（Ｓ５）、更新周期が経過したら再び目標沸き上げ温度と一致するか判断して、Ｙｅｓと判断されれば、目標沸き上げ温度との温度差に応じて図２の（Ａ）に基づき循環ポンプ１２の回転数を減少させるように回転数変更手段１６ｄで制御する（Ｓ６）。
【００１９】
Ｓ６で循環ポンプ１２の回転数を減少させたら、循環ポンプ１２の回転数が設定範囲内で最も低い下限回転数であるか回転数変更手段１６ｄで判断し（Ｓ７）、下限回転数であれば、ヒートポンプサイクル５による湯水の沸き上げ出力が予め定められた最も低い下限沸き上げ出力（例えば４ｋｗ）であるか沸き上げ出力算出手段１６ｂで判断する（Ｓ８）。下限回転数まで低下していない場合や下限沸き上げ出力でなければ、更新周期経過後に再び目標沸き上げ温度と一致するか判断する。
【００２０】
Ｓ７で下限回転数、Ｓ８で下限沸き上げ出力であると判断されたら、加熱器１３をＯＮしてヒーポンサイクル５と加熱器１３の併用による湯水の沸き上げを開始する（Ｓ９）。Ｓ９で加熱器１３をＯＮすると回転数増減値変更手段１６ｆによって図２の（Ａ）であった循環ポンプ１２の目標沸き上げ温度と実際沸き上げ温度との温度差による回転数の増減値を（Ｂ）にして、周期変更手段１６ｈによって第２温度検知器１５で温度を検知する周期を短くする（Ｓ１０）。
【００２１】
Ｓ１０で回転数増減値変更手段１６ｆと周期変更手段１６ｈによる処理が完了すると、周期変更手段１６ｈで変更した更新周期を経て、比較手段１６ａで第２温度検知器１５で検知されている実際沸き上げ温度と設定されている目標沸き上げ温度が一致するか判断する（Ｓ１１）。
【００２２】
Ｓ１１で実際沸き上げ温度と目標沸き上げ温度が一致しなかった場合は、比較手段１６ａで目標沸き上げ温度よりも実際沸き上げ温度の方が高温であるか判断し（Ｓ１２）、Ｙｅｓの場合は目標沸き上げ温度との温度差に応じて図２の（Ｂ）に基づき循環ポンプ１２の回転数を減少させ（Ｓ１３）、Ｎｏの場合は目標沸き上げ温度との温度差に応じて図２の（Ｂ）に基づき循環ポンプ１２の回転数を増加させて（Ｓ１４）、変更した更新周期が経過したら再び目標沸き上げ温度と一致するか判断する。
【００２３】
Ｓ１１で目標沸き上げ温度と実際沸き上げ温度が一致すると判断されれば、循環ポンプ１２の回転数を維持して（Ｓ１５）、沸き上げ出力算出手段１６ｂで算出される沸き上げ出力が予め定められた最も高い上限沸き上げ出力（例えば６ｋｗ）まで上昇しているか判断する（Ｓ１６）。
【００２４】
Ｓ１６で上限沸き上げ出力まで上昇していると判断されれば、加熱器１３をＯＦＦして（Ｓ１７）、上限沸き上げ出力に至っていないと判断されれば、変更した更新周期経過後に再び目標沸き上げ温度と一致するか判断する。
【００２５】
Ｓ１７で加熱器１３をＯＦＦしたら、回転数増減値変更手段１６ｆによって図２の（Ｂ）であった循環ポンプ１２の目標沸き上げ温度と実際沸き上げ温度との温度差による回転数の増減値を（Ａ）に戻し、周期変更手段１６ｈによって第２温度検知器１５で温度を検知する周期を変更前に戻して（Ｓ１８）、変更前の更新周期が経過したら再び目標沸き上げ温度と実際沸き上げ温度が一致するか判断する。
【００２６】
なお、加熱器１３による湯水の加熱開始を行う時期は今回の実施例に限定されず、下限回転数と下限沸き上げ出力が検知された後、所定の周期が経過してから開始することも可能である。また、加熱器１３をＯＮした後に変更する更新周期は実際沸き上げ温度が目標沸き上げ温度と一致し、所定時間温度が安定していれば変更前の更新周期に戻すことも可能である。
【００２７】
以上のようにヒートポンプサイクルと加熱器を併設して湯水を沸き上げる制御において、加熱器を併用して湯水を沸き上げる際に、所定の条件が満たされれば目標沸き上げ温度に対する循環ポンプの回転数の増減値大きくし、実際沸き上げ温度を検知する周期を短くしたことで、目標沸き上げ温度により近い温度での沸き上げが可能となった。
【符号の説明】
【００２８】
１    圧縮機
２    冷媒水熱交換器
３    減圧器
４    蒸発器
５    ヒートポンプサイクル
６    貯湯タンク
９    ヒーポン往き管
１０    ヒーポン戻り管
１２    循環ポンプ
１３    加熱器
１４    第１温度検知器
１５    第２温度検知器
１６ｄ  回転数変更手段
１６ｅ  加熱器制御手段
１６ｆ  回転数増減値変更手段
１６ｈ  周期変更手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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