(57)【要約】【課題】沸き上げ運転の途中で、除霜運転が発生しても夜間時間帯終了時刻に沸き上げを完了させることができるヒートポンプ給湯器を提供することを目的とする。【解決手段】ヒートポンプの加熱能力に基づき、必要沸き上げ時間Ｈを算出し、夜間時間帯の終了時間付近の特定時間に沸き上げを完了させるよう沸き上げの開始時間を制御するヒートポンプ給湯器において、外気温の状態から除霜運転発生頻度を予測し、予測される除霜運転発生頻度に対応して予め用意された加熱補正係数αを選択して前記必要沸き上げ時間Ｈを算出する制御手段９を備えた。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプの加熱能力に基づき、必要沸き上げ時間Ｈを算出し、夜間時間帯終了時間付近の特定時間に沸き上げを完了させるよう沸き上げの開始時間を制御するヒートポンプ給湯器において、外気温の状態から除霜運転発生頻度を予測し、予測される除霜運転発生頻度に対応して予め用意された加熱補正係数αを選択して前記必要沸き上げ時間Ｈを算出する制御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ給湯器。
【請求項２】
ヒートポンプの加熱能力に基づき、必要沸き上げ時間Ｈを算出し、夜間時間帯終了時間付近の特定時間に沸き上げを完了させるよう沸き上げの開始時間を制御するヒートポンプ給湯器において、外気温と湿度の状態から除霜運転発生頻度を予測し、予測される除霜運転発生頻度に対応して予め用意された加熱補正係数αを選択して前記必要沸き上げ時間Ｈを算出する制御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ給湯器。
【請求項３】
外気温の状態から除霜運転発生頻度を予測し、予測される除霜運転発生頻度に対応して予め用意された加熱補正係数αを選択して必要沸き上げ時間Ｈを算出し、夜間時間帯終了時間付近の特定時間に沸き上げを完了させるよう沸き上げの開始時間を制御することを特徴とするヒートポンプ給湯器の通電制御方法。
【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器及びその通電制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のヒートポンプ給湯器は、貯湯槽に貯湯されている温度の低い利用水の水量が予め設定された水量より少なくなった場合には、蒸発器の除霜を所定時間行わないように制御する制御部を設けて、除霜運転のタイミングを制御するようにすることによって貯湯完了までの時間を速やかに行うようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２５５００３号公報（第２−４頁、図１−２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に示された従来のヒートポンプ給湯器では、上記のような除霜運転のタイミングを制御することによって、速やかに沸き上げが可能ではあるが、電気料金単価の安い夜間時間帯に除霜をしないで、貯湯タンク全量を沸き上げることはできず、ある程度の除霜を許容しつつ、夜間時間帯に沸き上げを完了させる必要がある。そのとき、できるだけ夜間時間帯終了時刻（朝７時）近くにお湯の沸き上げを完了させることにより、貯湯タンクの放熱を減らすことができ、省エネとなるとともに、電力使用のボトムに沸き上げを行うため、電力会社の通電制御割引対象となり、ランニングコスト低減に寄与する。
ここで、夜間時間帯終了時刻（朝７時）に沸き上がるように、貯湯タンク容量Ａ（Ｌ）、沸き上げ設定温度Ｔｏ（℃）、給水水温Ｔｗ（℃）、残湯量Ｚ、ヒートポンプ加熱能力Ｗ（ＫＷ）から、必要沸き上げ時間Ｈ（時間）を次式にて計算できる。
Ｈ＝（（Ａ−Ｚ）×（Ｔｏ−Ｔｗ））／（８６０×Ｗ）
そこで、夜間時間帯終了時刻からＨ時間前に沸き上げを開始すれば、夜間時間帯終了時刻に沸き上げを完了させることが可能となる。
ところが、冬季にヒートポンプ沸き上げを行うと、蒸発器に着霜するため、途中で除霜運転を行う必要がある。すると、その除霜運転をした分だけ沸き上げ時間が足りなくなってしまい、夜間時間帯終了時刻までに沸き上げを完了させることができなくなるという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、沸き上げ途中で除霜運転が発生しても夜間時間帯終了時刻に沸き上げを完了させることができるヒートポンプ給湯器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るヒートポンプ式給湯器は、ヒートポンプの加熱能力に基づき、必要沸き上げ時間Ｈを算出し、夜間時間帯の終了時間付近の特定時間に沸き上げを完了させるよう沸き上げの開始時間を制御するヒートポンプ給湯器において、外気温の状態から除霜運転発生頻度を予測し、予測される除霜運転発生頻度に対応して予め用意された加熱補正係数αを選択して前記必要沸き上げ時間Ｈを算出する制御手段を備えたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１を示すヒートポンプ式給湯器の構成図、図２及び図３は本発明の実施の形態１における沸き上げ制御動作を示すフローチャートである。
【０００８】
図１において、１は給湯器本体、２は前記本体１内に配設された貯水量３７０Ｌの貯湯タンク、３は前記貯湯タンク２の下部と接続された給水配管、３ａはこの給水配管３に設けられた減圧弁、３ｂはこの給水配管途中に取り取り付けられ、貯湯タンク２内の給水水温を検出する水温センサ、４は前記貯湯タンク２の上部と接続された給湯配管、４ａは逃し弁、５ａは前記貯湯タンク２の下部配管に取り付けられ、貯湯タンク２を全量沸き上げた場合に、ヒートポンプ本体６の加熱動作を停止するための温度を検出する加熱動作停止温度センサ、５ｂは前記貯湯タンク２の下部壁面（タンク上部から２５０Ｌの位置）に取り付けられ、残湯２５０Ｌの有無を判断する第１の残湯量センサ、５ｃは前記貯湯タンク２の下部壁面（タンク上部から１００Ｌの位置）に取り付けられ、残湯１００Ｌの有無を判断する第２の残湯量センサ、５ｄは給湯器本体のケース外側に取り付けられ外気温を検出する外気温センサである。
【０００９】
６はヒートポンプ本体、７はヒートポンプ本体６のヒートポンプサイクルで発生した熱を貯湯タンク２内の水に置換するため、冷水管８ａと温水管８ｂとにより貯湯タンク２内の水をヒートポンプ本体６との間で循環させる循環ポンプである。ここで、循環ポンプ７はＤＣポンプであり、循環させる流量を調整可能である。貯湯タンク２下部に接続された冷水管８ａより循環ポンプ７でヒートポンプ本体６に水が供給され、ヒートポンプ本体６で加熱された水を貯湯タンク２の上部に接続された温水管８ｂにより戻し貯湯タンク２内上部より貯湯する。
【００１０】
９は前記貯湯タンク２内の水の沸き上げ、ヒートポンプ本体６の運転開始・停止制御を行う制御手段であり、前記水温センサ３ｂ、加熱動作停止温度センサ５ａ、第１及び第２の残湯量センサ５ｂ，５ｃ、及びリモコン１０からの入力値に基づいて、前記ヒートポンプ本体６の加熱動作開始・停止及び循環ポンプ７の運転を制御する。
【００１１】
ヒートポンプ本体６のヒートポンプサイクルは圧縮機１１、給湯用熱交換器１２、膨張弁１３、室外熱交換器１４、アキュームレータ１５を順次冷媒配管１６により接続して構成されている。ここで、室外熱交換器１４に吸熱するためにファン１７が設けてあり、また、給湯用熱交換器１２は圧縮器１１より吐出された高圧のガス冷媒と給湯用の水とを熱交換するもので、冷媒が流れる冷媒通路１２ｂと給湯用の水が流れる給湯用水通路１２ａを有する。
また、１８は貯湯タンクに戻すお湯の温度を検出する沸き上げ湯温センサである。
【００１２】
本実施の形態１におけるヒートポンプ給湯器のリモコン１０で沸き上げ設定温度を９０℃に設定した場合の沸き上げ制御動作について、図２及び図３のフローチャートを用いて説明する。
なお、ここで、説明の関係上、ヒートポンプの加熱能力は４．５ＫＷとし、また、前記制御手段９は、その制御用データとして記憶部（図示せず）に表１に示す外気温の状態に対応して加熱補正係数αの値が予め記憶されているものとして説明する。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
まず、沸き上げ制御をスタートすると（Ｓ１）、リモコン１０で設定された沸き上げ設定温度Ｔｏ（例えば、９０℃）を確認し（Ｓ２）、水温センサ３ｂの検出温度より給水水温Ｔｗ（例えば、７℃）を確認し（Ｓ３）、第１及び第２の残湯量センサ５ｂ，５ｃの検出温度から現在の貯湯タンク２内の残湯量Ｚ（１００Ｌ）を確認し（Ｓ４）、外気温センサ５ｄの検出温度より外気温Ｔｇ（例えば、３℃）を確認する（Ｓ５）。
【００１５】
Ｓ５で確認した外気温Ｔｇより、表１の関係から対応する加熱補正係数αを決定する。
図２のフローチャートで、Ｔｇが１０℃以上ならば（Ｓ６）、除霜は入らないので、αを１．０とする（Ｓ１２）。また、Ｔｇが−１０℃以下ならば（Ｓ７）、同じく除霜は入らないので、加熱補正係数αを１．０とする（Ｓ１２）。Ｔｇが４℃以上１０℃未満ならば（Ｓ８）、やや除霜運転が入るため、加熱補正係数αを０．９とする（Ｓ１１）。また、Ｔｇが−１０℃以上−１℃未満ならば（Ｓ９）、同じくやや除霜運転が入るため、加熱補正係数αを０．９とする（Ｓ１１）。Ｔｇが−１℃以上４℃未満ならば、除霜運転が頻繁に入るため、加熱補正係数αを０．８とする（Ｓ１０）。
ここで、本例では、外気温Ｔｇを３℃としているため、加熱補正係数αは０．８となる。
【００１６】
次に、必要沸き上げ時間Ｈを次式により計算する（Ｓ１３）。
Ｈ＝（Ａ−Ｚ）×（Ｔｏ−Ｔｗ）／（８６０×Ｗ×α）
＝（３７０−１００）×（９０−７）／（８６０×４．５×０．８）
＝７．４時間＝７時間２４分
となる。
【００１７】
次に、通電開始時刻Ｈｓを次式により計算する（Ｓ１４）。
Ｈｓ＝夜間時間帯終了時刻−Ｈ
＝（７時００分）−（７時間２４分）
＝２３時３６分
となる。
次に、現在時刻がＨｓ（２３時３６分）になったかを判断し（Ｓ１５）、現在時刻がＨｓ（２３時３６分）になると、ヒートポンプに通電を開始して沸き上げを開始（Ｓ１６）し、加熱動作停止温度センサ５ａの温度が予め設定された加熱停止温度以上になったか否か判断し（Ｓ１７）、加熱停止温度以上になった時点でヒートポンプの通電を停止して沸き上げを停止し（Ｓ１８）、沸き上げ完了（Ｓ１９）となる。
【００１８】
このように実施の形態１におけるヒートポンプ給湯器では、前記制御手段９は外気温センサ５ｄで検出される外気温に対応して予め用意された加熱補正係数αを選択して必要沸き上げ時間Ｈを算出するので、沸き上げ途中で除霜運転が発生した場合でも、夜間時間帯終了時刻付近の特定時間に貯湯タンク２全量のお湯の沸き上げを完了させることができるという効果が得られる。
【００１９】
なお、本実施の形態１では、給湯器本体１に外気温を測定する外気温センサ５ｄを設けたが、ヒートポンプ本体６に外気温センサ５ｄを設けてもよい。
【００２０】
実施の形態２．
実施の形態１では、外気温の状態に応じて除霜運転の発生頻度を予測し、予測される発生頻度に応じて３つの加熱補正係数αを用意し、この３つの中から対応する加熱補正係数αを選択して必要沸き上げ時間Ｈを算出しているが、外気温と湿度の状態から除霜運転の発生頻度を予測するようにしてもよく、この場合は、より精度の高い除霜運転の発生頻度予測が行えるようになり、上記実施の形態１以上の効果が期待できる。
さらに、加熱補正係数αの値をもっと細かく設定すれば、より夜間時間帯終了時刻近傍に沸き上げを完了させることが可能となる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るヒートポンプ給湯器は、ヒートポンプの加熱能力に基づき、必要沸き上げ時間Ｈを算出し、夜間時間帯終了時刻付近の特定時間に沸き上げを完了させるよう沸き上げの開始時間を制御するヒートポンプ給湯器において、外気温の状態から除霜運転発生頻度を予測し、予測される除霜運転発生頻度に対応して予め用意された加熱補正係数αを選択して前記必要沸き上げ時間Ｈを算出する制御手段を備えたことにより、沸き上げ途中で除霜運転が発生しても、夜間時間帯終了時刻付近の特定時間に貯湯タンク全量の沸き上げを完了させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を示すヒートポンプ式給湯器の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１を示す沸き上げ制御動作のフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１を示す沸き上げ制御動作のフローチャートである。
【符号の説明】
１  給湯器本体、２  貯湯タンク、３ｂ  水温センサ、５ａ  加熱動作停止温度センサ、５ｂ  第１の残湯量センサ、５ｃ    第２の残湯量センサ、５ｄ    外気温センサ、６    ヒートポンプ本体、９  制御手段、１０    リモコン、１８  沸き上げ湯温センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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