(57)【要約】【課題】使用開始時に即座に適切な条件で動作を開始することができ、温水を迅速に適切な温度に制御することが可能なヒートポンプ給湯装置を提供することである。【解決手段】制御部は入水温度センサ、室外温度センサ、熱交換器温度センサおよび圧縮機温度センサから初期パラメータを受け取る。次に、制御部は遠隔操作装置から与えられる設定温度を読み込む。制御部は使用開始前に初期パラメータおよび設定温度に基づいて制御パラメータを算出する。制御部は算出した制御パラメータを内蔵メモリに記憶する。制御部はメモリに記憶された制御パラメータに基づいて第１の減圧弁の回路を制御する。使用開始時に、制御部はメモリに記憶された制御パラメータに基づいて圧縮機の回転数の目標値および送風機の回転数の目標値を制御する。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒流路および水流路を有する放熱器、減圧手段、吸熱器および圧縮機を含み、前記放熱器の冷媒流路、前記減圧手段、前記吸熱器および前記圧縮機に冷媒を循環させる冷媒循環回路と、
前記放熱器の前記水流路に水を供給するとともに、前記放熱器により得られた温水を出湯する水供給路と、
温水の要否を判定する判定手段と、
前記判定手段により温水が必要であると判定された場合に前記冷媒循環回路の動作を開始させる制御手段と、
前記制御手段による動作開始前の環境条件を検出する環境条件検出手段と、
前記制御手段による動作開始前に前記環境条件検出手段により検出された環境条件に基づいて前記冷媒循環回路の動作条件を設定する動作条件設定手段とを備え、
前記制御手段は、前記判定手段により温水が必要であると判定された場合に前記冷媒循環回路を前記動作条件設定手段により設定された動作条件で動作させることを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
【請求項２】
前記水供給路から出湯されるべき温水の温度を設定する温度設定手段をさらに備え、
前記動作条件設定手段は、前記温度設定手段により設定された温度および前記制御手段による動作開始前に前記環境条件検出手段により検出された環境条件に基づいて前記冷媒循環回路の動作条件を設定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】
前記環境条件は外気の温度を含み、
前記環境条件検出手段は、外気の温度を検出する外気温度検出手段を含むことを特徴とする請求項２記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項４】
前記環境条件は前記水供給路に導入される水の温度を含み、
前記環境条件検出手段は、前記水供給路に導入される水の温度を検出する給水温度検出手段を含むことを特徴とする請求項２または３記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項５】
前記環境条件は前記圧縮機の温度を含み、
前記環境条件検出手段は、前記圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出手段を含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項６】
前記環境条件は前記熱交換器の温度を含み、
前記環境条件検出手段は、前記熱交換器の温度を検出する熱交換器温度検出手段を含むことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項７】
前記動作条件は前記減圧手段の減圧能力を含み、
前記動作条件設定手段は、前記制御手段による動作開始前に前記環境条件検出手段により検出された環境条件に基づいて前記減圧手段の減圧能力を設定し、
前記制御手段は、動作開始前に前記減圧手段を前記動作条件設定手段により設定された減圧能力に制御することを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項８】
前記動作条件は前記圧縮機の圧縮機能力を含み、
前記動作条件設定手段は、前記制御手段による動作開始前に前記環境条件検出手段により検出された環境条件に基づいて前記圧縮機の圧縮機能力を設定し、
前記制御手段は、動作開始時に前記圧縮機を前記動作条件設定手段により設定された圧縮機能力に制御することを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項９】
前記吸熱器は、外気の熱を冷媒に与える熱交換器および外気を前記熱交換器に送る送風機を含み、
前記動作条件は前記送風機の送風能力を含み、
前記動作条件設定手段は、前記制御手段による動作開始前に前記環境条件検出手段により検出された環境条件に基づいて前記送風機の送風能力を設定し、
前記制御手段は、動作開始時に前記送風機を前記動作条件設定手段により設定された送風能力に制御することを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項１０】
前記制御手段による動作開始後に前記冷媒循環回路および前記水供給路の一方または両方の動作状態を検出する動作状態検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、動作開始後に前記動作状態検出手段により検出された動作状態に基づいて前記冷媒循環回路および前記水供給路の一方または両方の動作を制御することを特徴とする請求項２〜９のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項１１】
前記動作状態検出手段は、前記放熱器により得られる温水の温度を検出する出湯温度検出手段を含み、
前記制御手段は、動作開始後に前記出湯温度検出手段により検出された温度および前記前記温度設定手段により設定された温度に基づいて前記冷媒循環回路および前記水供給路の一方または両方の動作を制御することを特徴とする請求項１０記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記温度設定手段により設定された温度および前記出湯温度検出手段により検出された温度に基づいて前記圧縮機の圧縮機能力を制御することを特徴とする請求項１１記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項１３】
前記水供給路に流れる水の流量を制御する流量調整手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記温度設定手段により設定された温度および前記出湯温度検出手段により検出された温度に基づいて前記流量調整手段を制御することを特徴とする請求項１１または１２記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項１４】
前記動作状態検出手段は、外気の温度を検出する外気温度検出手段を含み、
前記吸熱器は、外気の熱を冷媒に与える熱交換器および外気を前記熱交換器に送る送風機を含み、
前記制御手段は、動作開始前に前記外気温度検出手段により検出された温度および動作開始後に前記外気温度検出手段により検出された温度に基づいて前記送風機の送風能力を制御することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項１５】
前記動作状態検出手段は、前記圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出手段を含み、
前記制御手段は、動作開始前に前記圧縮機温度検出手段により検出された温度および動作開始後に前記圧縮機温度検出手段により検出された温度に基づいて前記減圧手段の減圧能力を制御することを特徴とする請求項１０〜１４のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項１６】
前記動作状態検出手段は、前記熱交換器の温度を検出する熱交換器温度検出手段を含み、
前記制御手段は、動作開始前に前記熱交換器温度検出手段により検出された温度および動作開始後に前記熱交換器温度検出手段により検出された温度に基づいて前記減圧手段の減圧能力を制御することを特徴とする請求項１０〜１５のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項１７】
前記冷媒は、二酸化炭素であることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか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、ヒートポンプを用いた給湯装置（以下、ヒートポンプ給湯装置と呼ぶ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、種々のヒートポンプ給湯装置が開発されている。ヒートポンプは、主として、吸熱器、圧縮機、放熱器および減圧弁からなり、冷媒がこれらの吸熱器、圧縮機、放熱器および減圧弁を備えた閉回路を循環する。この場合、冷媒が減圧弁を通ることにより低温低圧になり、低温低圧の冷媒が吸熱器に供給されることにより外気の熱が吸収される。さらに、熱を吸収した冷媒が圧縮機により圧縮されることによって高温高圧になり、放熱器により冷媒の熱が水道水に与えられる。これにより、低い電力で水道水が加熱される。
【０００３】
このようなヒートポンプ給湯装置には、貯湯タンクを備え、予め加熱された温水を貯湯タンクに貯えておく貯湯式のヒートポンプ給湯装置と、使用時に水道水を瞬間的に加熱する瞬間加熱式のヒートポンプ給湯装置とがある。
【０００４】
貯湯式のヒートポンプ給湯装置では、マイクロコンピュータの制御により、深夜のうちに水道水を加熱し、その温水を貯湯タンクに貯える。したがって、使用者が温水用の水道栓を開くと、貯湯タンクに貯えられた温水が蛇口から供給される。使用者が水道栓を閉じると、貯湯タンクからの温水の供給が停止される。このような貯湯式のヒートポンプ給湯装置では、ヒートポンプの動作および停止が使用者の操作とは無関係にマイクロコンピュータにより制御される。
【０００５】
上記の貯湯式のヒートポンプ給湯装置においては、貯湯タンクは一日に家庭で使用される湯量をまかなうため一般的に３００〜４００リットル程度の容量が必要とされるため小型化が困難となる。また、耐圧性能を満足するために貯湯タンク軽量化は困難である。このため、運搬時の問題や設置工事の問題を考慮して、ヒートポンプ給湯装置は一般的に２つのユニットで構成される。さらに、設置後は、通常貯湯タンクは満水状態であり、その重量は数百キログラムとなる。これらにより、ヒートポンプ給湯装置を設置するための広い設置スペースが必要となるとともに、設置場所には多大な耐荷重が要求される。
【０００６】
そこで、近年、貯湯タンクを有さない瞬間加熱式のヒートポンプ給湯装置の開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
この瞬間加熱式のヒートポンプ給湯装置では、使用時にヒートポンプを動作させて瞬間的に水道水を加熱し、温水を蛇口から供給する。このような瞬間加熱式のヒートポンプ給湯装置では、貯湯タンクが不要であるため、小型化および軽量化が可能である。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−３１１５９７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の瞬間加熱式のヒートポンプ給湯装置においては、使用者が水道栓を閉じると、ヒートポンプの動作が停止する。すなわち、使用者の操作に連動してヒートポンプの動作およびその停止が任意のタイミングで行われる。
【００１０】
このような瞬間加熱式のヒートポンプでは、使用者により設定された温度の温水を給湯するために必要な動作条件が動作開始時の外気の温度、水道水の温度等の環境条件により異なる。そのため、瞬間加熱式のヒートポンプ給湯装置では、使用者の使用開始に応答してヒートポンプが適切な条件で動作を開始するまでに一定の時間が必要となり、温水を迅速に適切な温度に制御することが難しい。
【００１１】
本発明の目的は、使用開始時に即座に適切な条件で動作を開始することができ、温水を迅速に適切な温度に制御することが可能なヒートポンプ給湯装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
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装置は、温水の要否を判定する判定手段と、判定手段により温水が必要であると判定された場合に冷媒循環回路の動作を開始させる制御手段と、制御手段による動作開始前の環境条件を検出する環境条件検出手段と、制御手段による動作開始前に環境条件検出手段により検出された環境条件に基づいて冷媒循環回路の動作条件を設定する動作条件設定手段とを備え、制御手段は、判定手段により温水が必要であると判定された場合に冷媒循環回路を動作条件設定手段により設定された動作条件で動作させるものである。
【００１３】
本発明に係るヒートポンプ給湯装置においては、環境条件検出手段により制御手段による動作開始前の環境条件が検出され、その環境条件に基づいて動作条件設定手段により冷媒循環回路の動作条件が設定される。その後、判定手段により温水の要否が判定され、温水が必要であると判定された場合に制御手段により冷媒循環回路の動作が開始される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、冷媒流路および水流路を有する放熱器、減圧手段、吸熱器および圧縮機を含み、放熱器の冷媒流路、減圧手段、吸熱器および圧縮機に冷媒を循環させる冷媒循環回路と、放熱器の水流路に水を供給するとともに、放熱器により得られた温水を出湯する水供給路と、温水の要否を判定する判定手段と、判定手段により温水が必要であると判定された場合に冷媒循環回路の動作を開始させる制御手段と、制御手段による動作開始前の環境条件を検出する環境条件検出手段と、制御手段による動作開始前に環境条件検出手段により検出された環境条件に基づいて冷媒循環回路の動作条件を設定する動作条件設定手段とを備え、制御手段は、判定手段により温水が必要であると判定された場合に冷媒循環回路を動作条件設定手段により設定された動作条件で動作させるものである。
【００１５】
本発明に係るヒートポンプ給湯装置においては、環境条件検出手段により制御手段による動作開始前の環境条件が検出され、その環境条件に基づいて動作条件設定手段により冷媒循環回路の動作条件が設定される。その後、判定手段により温水の要否が判定され、温水が必要であると判定された場合に制御手段により冷媒循環回路の動作が開始される。
【００１６】
それにより、冷媒循環回路の動作条件が動作開始前に設定されるので、冷媒循環回路の動作開始時に予め設定された動作条件で冷媒循環回路が即座に動作することができる。したがって、温水の使用開始時に即座に適切な条件で冷媒循環回路の動作を開始することができる。その結果、温水を迅速に適切な温度に制御することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、水供給路から出湯されるべき温水の温度を設定する温度設定手段をさらに備え、動作条件設定手段は、温度設定手段により設定された温度および制御手段による動作開始前に環境条件検出手段により検出された環境条件に基づいて冷媒循環回路の動作条件を設定するものである。それにより、温度設定手段により設定された温度および制御手段による動作開始前に環境条件検出手段により検出された環境条件に基づいて冷媒循環回路の動作条件が設定され、温水を迅速に設定された温度に制御することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、環境条件は外気の温度を含み、環境条件検出手段は、外気の温度を検出する外気温度検出手段を含むものである。それにより、外気温度検出手段により検出された外気の温度に応じて冷媒循環回路の動作条件が動作開始前に設定されるので、外気の温度にかかわらず、温水を迅速に設定された温度に制御することができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、環境条件は水供給路に導入される水の温度を含み、環境条件検出手段は、水供給路に導入される水の温度を検出する給水温度検出手段を含むものである。それにより、給水温度検出手段により検出された水供給路に導入される水の温度に応じて冷媒循環回路の動作条件が設定されるので、給水温度にかかわらず、温水を迅速に設定された温度に制御することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、環境条件は圧縮機の温度を含み、環境条件検出手段は、圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出手段を含むものである。それにより、圧縮機温度検出手段により検出された圧縮機の温度に応じて冷媒循環回路の動作条件が設定されるので、動作開始前の圧縮機の温度を考慮して、温水を迅速に設定された温度に制御することができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項２〜５のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、環境条件は熱交換器の温度を含み、環境条件検出手段は、熱交換器の温度を検出する熱交換器温度検出手段を含むものである。それにより、熱交換器温度検出手段により検出された熱交換器の温度に応じて冷媒循環回路の動作条件が設定されるので、動作開始前の熱交換器の温度を考慮して、温水を迅速に設定された温度に制御することができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項２〜６のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、動作条件は減圧手段の減圧能力を含み、動作条件設定手段は、制御手段による動作開始前に環境条件検出手段により検出された環境条件に基づいて減圧手段の減圧能力を設定し、制御手段は、動作開始前に減圧手段を動作条件設定手段により設定された減圧能力に制御するものである。それにより、動作開始前に検出された環境条件に基づいて減圧手段の減圧能力が設定されるので、動作開始直後から減圧手段を設定された減圧能力で動作させることができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、請求項２〜７のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、動作条件は圧縮機の圧縮機能力を含み、動作条件設定手段は、制御手段による動作開始前に環境条件検出手段により検出された環境条件に基づいて圧縮機の圧縮機能力を設定し、制御手段は、動作開始時に圧縮機を動作条件設定手段により設定された圧縮機能力に制御するものである。それにより、動作開始前に検出された環境条件に基づいて圧縮機の圧縮機能力が設定されるので、動作開始直後から圧縮機を設定された圧縮機能力で動作させることができる。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、請求項２〜８のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、吸熱器は、外気の熱を冷媒に与える熱交換器および外気を熱交換器に送る送風機を含み、動作条件は送風機の送風能力を含み、動作条件設定手段は、制御手段による動作開始前に環境条件検出手段により検出された環境条件に基づいて送風機の送風能力を設定し、制御手段は、動作開始時に送風機を動作条件設定手段により設定された送風能力に制御するものである。それにより、動作開始前に検出された環境条件に基づいて送風機の送風能力が設定されるので、動作開始直後から送風機を設定された送風能力で動作させることができる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、請求項２〜９のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、制御手段による動作開始後に冷媒循環回路および水供給路の一方または両方の動作状態を検出する動作状態検出手段をさらに備え、制御手段は、動作開始後に動作状態検出手段により検出された動作状態に基づいて冷媒循環回路および水供給路の一方または両方の動作を制御するものである。それにより、動作開始後に冷媒循環回路および水供給路の一方または両方の動作状態が検出され、検出された動作状態に基づいて冷媒循環回路および水供給路の一方または両方の動作が制御されるので、環境条件の変動により冷媒循環回路または水供給路の動作状態が動作開始前に予測された状態から変動した場合でも、温水の温度を設定された温度に速やかに調整することができる。
【００２６】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、動作状態検出手段は、放熱器により得られる温水の温度を検出する出湯温度検出手段を含み、制御手段は、動作開始後に出湯温度検出手段により検出された温度および温度設定手段により設定された温度に基づいて冷媒循環回路および水供給路の一方または両方の動作を制御するものである。それにより、環境条件の変動により実際に出湯される温水の温度が設定された温度と異なる場合でも、温水の温度を設定された温度に速やかに調整することができる。
【００２７】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、制御手段は、温度設定手段により設定された温度および出湯温度検出手段により検出された温度に基づいて圧縮機の圧縮機能力を制御するものである。それにより、環境条件の変動により実際に出湯された温度が設定された温度と異なる場合に、圧縮機の圧縮機能力を制御し、冷媒循環回路を流れる冷媒循環量を最適に制御することにより、温水の温度を設定された温度に速やかに調整することができる。
【００２８】
請求項１３に記載の発明は、請求項１１または１２に記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、水供給路に流れる水の流量を制御する流量調整手段とをさらに備え、制御手段は、温度設定手段により設定された温度および出湯温度検出手段により検出された温度に基づいて流量調整手段を制御するものである。それにより、環境条件の変動により実際に出湯された温度が設定された温度と異なる場合に、流量調整手段により水供給路に流れる水の流量を調整することにより温水の温度を設定された温度に速やかに調整することができる。
【００２９】
請求項１４に記載の発明は、請求項１０〜１３のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、動作状態検出手段は、外気の温度を検出する外気温度検出手段を含み、吸熱器は、外気の熱を冷媒に与える熱交換器および外気を熱交換器に送る送風機を含み、制御手段は、動作開始前に外気温度検出手段により検出された温度および動作開始後に外気温度検出手段により検出された温度に基づいて送風機の送風能力を制御するものである。それにより、動作開始前の外気の温度と動作開始後の外気の温度とが異なる場合に送風機の送風能力を制御し、外気からの吸熱量を最適に制御することにより、温水の温度を設定された温度に速やかに調整することができる。
【００３０】
請求項１５に記載の発明は、請求項１０〜１４のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、動作状態検出手段は、圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出手段を含み、制御手段は、動作開始前に圧縮機温度検出手段により検出された温度および動作開始後に圧縮機温度検出手段により検出された温度に基づいて減圧手段の減圧能力を制御するものである。それにより、動作開始前の圧縮機の温度と動作開始後の圧縮機の温度とが異なる場合には圧縮機により圧縮される冷媒の温度も変化するため、減圧手段の減圧能力を制御し、冷媒循環回路を流れる冷媒循環量を最適に制御することにより、温水の温度を設定された温度に速やかに調整することができる。
【００３１】
請求項１６に記載の発明は、請求項１０〜１５のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、動作状態検出手段は、熱交換器の温度を検出する熱交換器温度検出手段を含み、制御手段は、動作開始前に熱交換器温度検出手段により検出された温度および動作開始後に熱交換器温度検出手段により検出された温度に基づいて減圧手段の減圧能力を制御するものである。それにより、動作開始前の熱交換器の温度と動作開始後の熱交換器の温度とが異なる場合には熱交換器内を流通する冷媒の温度も変化するため、減圧手段の減圧能力を制御し、冷媒循環回路を流れる冷媒循環量を最適に制御することにより、温水の温度を設定された温度に速やかに調整することができる。
【００３２】
請求項１７に記載の発明は、請求項１〜１６のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置の構成において、冷媒は、二酸化炭素よりなっていることにより、冷媒として二酸化炭素を用いることによって、圧縮機内での作動圧力を高くすることができ、低圧から高圧への圧縮比を小さくすることができる。それにより、圧縮機での圧縮効率が向上し、高温な温水を供給することができる。さらに、放熱器において冷媒が超臨界状態にあるので潜熱が不要となる。それにより、冷媒から水に効率的に熱量を供給することができる。その結果、ヒートポンプの効率を示す成績係数ＣＯＰ（熱出力／駆動エネルギー入力）が大きくなる。また、低温化でも低圧が高いため、寒冷地等でも容易にヒートポンプ給湯装置が作動することができる。
【００３３】
【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。
【００３４】
図１は本発明の第１の実施例に係る瞬間加熱式のヒートポンプ給湯装置１００の構成を示す模式図である。
【００３５】
図１に示すように、ヒートポンプ給湯装置１００は、冷媒循環回路１１０、第１の水循環回路１２０および第２の水循環回路１３０により構成される。
【００３６】
冷媒循環回路１１０は、吸熱器１、圧縮機２、圧縮機温度センサ２０、第１の放熱器３、熱交換器温度センサ１７、第１の減圧弁４、第２の放熱器５、第２の減圧弁６、第１のバイパス弁７および第２のバイパス弁８を備える。
【００３７】
吸熱器１は熱交換器１ａおよび送風機１ｂからなる。第１の放熱器３および第２の放熱器５は熱交換器からなる。熱交換器１ａの冷媒出口は、配管３１を介して圧縮機２の入口に接続されている。圧縮機２の出口は、配管３２を介して第１の放熱器３の冷媒入口に接続されている。また、圧縮機２には圧縮機温度センサ２０が取り付けられている。第１の放熱器３は、配管３３を介して第２の放熱器５の冷媒入口に接続され、配管３３には第１の減圧弁４が介挿されている。第１の放熱器３には熱交換器温度センサ１７が取り付けられている。第２の放熱器５の冷媒出口は、配管３４を介して熱交換器１ａの冷媒入口に接続され、配管３４には第２の減圧弁６が介挿されている。また、配管３２から配管３５が分岐し、配管３５から配管３６が分岐している。配管３５は配管３３の第１の減圧弁４の下流側に接続され、配管３６は配管３４に接続されている。配管３５には第１のバイパス弁７が介挿され、配管３６には第２のバイパス弁８が介挿されている。
【００３８】
第１の水循環回路１２０は、入水温度センサ１５、レギュレータ１１、第１の流量センサ１２、第１の放熱器３、混合弁１３、第２の流量センサ１４、出湯温度センサ１８および流量調整弁１９を備える。配管４１は配管４２および配管４３に分岐されている。配管４１にはレギュレータ１１が介挿されている。また、配管４１には入水温度センサ１５が取り付けられている。配管４２には第１の流量センサ１２が介挿されている。配管４２は第１の放熱器３の水入口に接続されている。また、第１の放熱器３の水出口は、配管４４を介して混合弁１３の第１の入口に接続されている。配管４３は混合弁１３の第２の入口に接続されている。混合弁１３の出口は、配管４５を介して１または複数の給湯栓２５に接続され、配管４５には第２の流量センサ１４および流量調整弁１９が介挿されている。また、配管４５には出湯温度センサ１８が取り付けられている。
【００３９】
第２の水循環回路１３０は、上記の第２の放熱器５およびポンプ９により構成される。ポンプ９の水出口は配管３７を介して第２の放熱器５の水入口に接続され、第２の放熱器５の水出口は配管３８を介して浴槽１０の入口に接続されている。浴槽１０の出口は配管３９を介してポンプ９の水入口に接続されている。
【００４０】
また、ヒートポンプ給湯装置１００には、室外の温度を測定するための室外温度センサ１６が取り付けられている。
【００４１】
ヒートポンプ給湯装置１００において、主として吸熱器１、圧縮機２、第１の放熱器３、第１の減圧弁４、第２の放熱器５および第２の減圧弁６がヒートポンプを構成する。本実施例では、ヒートポンプの冷媒として二酸化炭素（ＣＯ２  ）を用いる。この冷媒は、冷媒循環回路１１０内を循環する。
【００４２】
ヒートポンプ給湯装置１００では、冷媒循環回路１１０（ヒートポンプ）の働きにより第１の水循環回路１２０に供給される水道水が加熱され、加熱された水道水が給湯栓２５の蛇口から供給される。また、冷媒循環回路１１０（ヒートポンプ）の働きにより第２の水循環回路１３０を循環する浴槽１０の水または低温になった湯が追い焚きされる。
【００４３】
なお、本実施例のヒートポンプ給湯装置１００では、１つの圧縮機２が用いられているが、複数の圧縮機２を並列に設けてもよい。
【００４４】
次に、図１のヒートポンプ給湯装置１００における冷媒循環回路１１０、第１の水循環回路１２０および第２の水循環回路１３０の各動作について説明する。
【００４５】
まず、図１の冷媒循環回路１１０および第１の水循環回路１２０を用いて水道水Ｗを加熱する方法について説明する。この場合、初期状態として、第１の減圧弁４は絞りの状態にある。第２の減圧弁６は開放されている。また、第１のバイパス弁７および第２のバイパス弁８は閉じており、ポンプ９は停止している。さらに、混合弁１３の第１の入口は開き、第２の入口は閉じている。この初期状態で、送風機１ｂが回転し、圧縮機２が作動する。
【００４６】
冷媒循環回路１１０において、冷媒が第１の減圧弁４を通過することによって、低温低圧のガスになる。低温低圧のガスになった冷媒は、配管３３を介して第２の放熱器５および第２の減圧弁６を通過し、配管３４を介して熱交換器１ａに流入する。熱交換器１ａ内で、冷媒は送風機１ｂによって吸い込まれた外気からの熱を吸収する。外気熱を吸収した冷媒は、蒸発ガス化し、配管３１を介して圧縮機２に流入する。冷媒は、圧縮機２によって圧縮されることにより高温高圧のガスになる。高温高圧ガスになった冷媒は、配管３２を介して第１の放熱器３に流入する。第１の放熱器３によって冷媒の高温の熱が後述する第１の水循環回路１２０に供給される水道水Ｗに放出される。これにより、後述する第１の水循環回路１２０に供給される水道水Ｗが加熱される。その後、冷媒は、第１の減圧弁４に流入する。このサイクルが繰り返される。
【００４７】
一方、第１の水循環回路１２０では、水道水Ｗが配管４１内に供給される。配管４１に取り付けられた入水温度センサ１５は、配管４１内を流れる水道水Ｗの温度を検知している。水道水Ｗは配管４１を介してレギュレータ１１に導かれ、レギュレータ１１によって所定の圧力に調整された後、配管４２を介して第１の流量センサ１２を通過し、第１の放熱器３に流入する。第１の流量センサ１２は、第１の放熱器３に流入する水道水Ｗの流量を検知している。
【００４８】
第１の放熱器３に流入した水道水Ｗは、ヒートポンプにより加熱されて温水になる。この温水は配管４４を介して混合弁１３の第１の入口および混合弁１３の出口を通過する。その後、温水は第２の流量センサ１４を通過し、配管４５を介して給湯栓２５の蛇口から排出される。この場合、第２の流量センサ１４は、配管４５を通過する温水の流量を検知している。また、出湯温度センサ１８は、配管４５を通過する温水の温度を検知している。
【００４９】
次に、図１の冷媒循環回路１１０および第２の水循環回路１３０を用いて浴槽１０内の水または低温の湯を追い焚きする方法について説明する。この場合、初期状態として、第１の減圧弁４は開放されており、第２の減圧弁６は絞りの状態にある。また、第１のバイパス弁７は開放されており、第２のバイパス弁８は閉じている。この初期状態で、送風機１ｂが回転し、圧縮機２が作動し、ポンプ９が作動する。
【００５０】
冷媒循環回路１１０において、冷媒は第２の減圧弁６を通過することによって低温低圧のガスになる。低温低圧のガスになった冷媒は、配管３１を介して熱交換器１ａに流入する。熱交換器１ａ内で、冷媒は送風機１ｂによって吸い込まれた外気からの熱を吸収する。外気熱を吸収した冷媒は、蒸発気化し、配管３４を介して圧縮機２に流入する。冷媒は、圧縮機２によって圧縮されることにより、高温高圧のガスになる。ここで、第１のバイパス弁７が開放されているので、高温高圧ガスになった冷媒は、配管３５および第１のバイパス弁７を通過し、配管３３を介して第２の放熱器５に流入する。第２の放熱器５によって冷媒の高温の熱が後述する第２の水循環回路１３０を循環する水または低温の湯に放出される。このとき、浴槽１０の水または低温の湯が加熱される。その後、冷媒は、第２の減圧弁６に流入する。このサイクルが繰り返される。
【００５１】
一方、第２の水循環回路１３０では、浴槽１０の水または低温の湯がポンプ９によって吸い出され、配管３９，３７を介して第２の放熱器５の水入口に流入する。第２の放熱器５の水入口に流入した水または低温の湯が前述の高温高圧となった冷媒により加熱されて温水になる。この温水は、配管３８を介して浴槽１０に戻される。
【００５２】
なお、冷媒循環回路１１０および第１の水循環回路１２０を用いて水道水Ｗを加熱すると同時に、冷媒循環回路１１０および第２の水循環回路１３０を用いて浴槽１０内の水または低温の湯を追い焚きすることもできる。
【００５３】
この場合、第１の減圧弁４は所定の絞り状態にあり、第２の減圧弁６も所定の絞りの状態にある。また、第１のバイパス弁７および第２のバイパス弁８は閉じている。さらに、混合弁１３の第１の入口は開き、第２の入口は閉じている。この状態で、送風機１ｂが回転し、圧縮機２が作動し、ポンプ９が作動する。水道水Ｗを加熱する方法および浴槽１０内の水または低温の湯を追い焚きする方法は前述と同様である。
【００５４】
図２は遠隔操作装置の一例を示す模式図である。
図２の遠隔操作装置２００は、電源スイッチ３０１、ふろ自動スイッチ３０２、追い焚きスイッチ３０３、液晶表示部３０４、メニュースイッチ３０５、上下スイッチ３０６、確定スイッチ３０７、予約スイッチ３０８、給湯優先スイッチ３０９およびおまかせスイッチ３１０を含む。
【００５５】
使用者により電源スイッチ３０１、ふろ自動スイッチ３０２、追い焚きスイッチ３０３、メニュースイッチ３０５、上下スイッチ３０６、確定スイッチ３０７、予約スイッチ３０８、給湯優先スイッチ３０９およびおまかせスイッチ３１０が押下操作される。それにより、遠隔操作装置２００は、後述するヒートポンプ給湯装置１００の制御部に所定の指令信号を送信する。制御部は、遠隔操作装置２００より送信される所定の指令信号を受信し、ヒートポンプ給湯装置１００の各構成要素を制御する。
【００５６】
例えば、使用者が電源スイッチ３０１を押下することにより図１のヒートポンプ給湯装置１００の各構成要素に制御部による電力供給が許可されるとともに第２の流量センサ１４からの流量値を受信可能な待機状態に設定され、再度押下することにより制御部による電力供給が禁止される。ふろ自動スイッチ３０２を押下することにより図１の浴槽１０内に図示しない水循環回路により所定の温度の水が貯えられる。追い焚きスイッチ３０３を押下することにより冷媒循環回路１１０および第２の水循環回路１３０が動作し、浴槽１０内の温水が追い焚きされる。
【００５７】
また、液晶表示部３０４には、温水の設定温度３０４ａ、設定湯量３０４ｂ、運転状態３０４ｃおよび現在時刻３０４ｄが表示される。
【００５８】
例えば、使用者は、メニュースイッチ３０５を押下することにより、温水の温度の設定、湯量の設定、運転状態の設定および現在時刻の設定の切り替えを行い、上下スイッチ３０６ａ，３０６ｂを押下することにより各設定を行い、確定スイッチ３０７を押下することにより設定内容を確定する。給湯優先スイッチ３０９を押下することにより給湯を優先させるか浴槽１０を優先させるかを切り替える。
【００５９】
例えば、給湯条件を設定する場合、まず給湯優先スイッチ３０９を押下する。温水の温度を設定する場合には、メニュースイッチ３０５により設定温度３０４ａを選択し、さらに上下スイッチ３０６ｂを押下することにより給湯時の設定温度が上昇し、上下スイッチ３０６ａを押下することにより給湯時の設定温度が下降する。ここで、上下スイッチ３０６ａを押下し続けることにより設定温度３０４ａが例えば３５℃以下に設定すると、設定温度３０４ａの代わりに「給湯切」が表示される。この場合、冷媒循環回路１１０の動作が停止され、給湯栓１６の蛇口から水道水Ｗが供給される。
【００６０】
また、浴槽１０の湯量を設定する場合、メニュースイッチ３０５により設定湯量３０４ｂを選択し、さらに上下スイッチ３０６ｂを押下することにより湯量が多めに設定され、上下スイッチ３０６ａを押下することにより湯量が少なめに設定される。また、使用者は、予約スイッチ３０８を押下することにより、所定の時刻に所定の動作を行うよう設定することができる。
【００６１】
図３は図１のヒートポンプ給湯装置１００の制御系の構成を示すブロック図である。
【００６２】
図３に示すように、制御部５０は、第１の流量センサ１２により測定される流量値、第２の流量センサ１４により測定される流量値、入水温度センサ１５により測定される入水温度、室外温度センサ１６により測定される室外温度、熱交換器温度センサ１７により測定される第１の放熱器３の温度、出湯温度センサ１８により測定される出湯温度、圧縮機温度センサ２０により測定される圧縮機２の温度および遠隔操作装置２００から与えられる指令信号を受け取る。
【００６３】
制御部５０は、第１の流量センサ１２により測定される流量値、第２の流量センサ１４により測定される流量値、入水温度センサ１５により測定される入水温度、室外温度センサ１６により測定される室外温度、熱交換器温度センサ１７により測定される第１の放熱器３の温度、出湯温度センサ１８により測定される出湯温度、圧縮機温度センサ２０により測定される圧縮機２の温度および遠隔操作装置２００から与えられる指令信号に基づいて、送風機１ｂの回転数の目標値、第１の減圧弁４の開度、第１のバイパス弁７の開閉、圧縮機２の回転数の目標値、第２のバイパス弁８の開閉、第２の減圧弁６の開度、ポンプ９の回転数の目標値、レギュレータ１１の開閉、混合弁１３の切り替えおよび流量調整弁１９の開度を制御する。
【００６４】
次に、図４はヒートポンプにおけるＣＯ２  冷媒の状態変化をフロン系冷媒と比較して示すモリエル線図である。
【００６５】
図４の縦軸は圧力を示し、横軸はエンタルピを示す。また、一点鎖線ＣはＣＯ２  冷媒の状態変化を示し、点線Ｆはフロン系冷媒の状態変化を示す。Ｃ１はＣＯ２  冷媒の飽和液線を示し、Ｃ２はＣＯ２  冷媒の飽和蒸気線を示し、Ｆ１はフロン系冷媒の飽和液線を示し、Ｆ２はフロン系冷媒の飽和蒸気線を示す。ＰｃはＣＯ２  冷媒の臨界点を示し、Ｐｆはフロン系冷媒の臨界点を示す。ＴｃはＣＯ２  冷媒の等温線を示し、Ｔｆはフロン系冷媒の等温線を示す。
【００６６】
飽和液線Ｃ１，Ｆ１よりも低エンタルピ側では、冷媒は液体状態となり、飽和液線Ｃ１，Ｆ１よりも高エンタルピ側でかつ飽和蒸気線Ｃ２，Ｆ２より低エンタルピ側では、冷媒は液体と気体との二相状態となり、飽和蒸気線Ｃ２，Ｆ２よりも高エンタルピ側では、冷媒は気体状態となる。また、臨界点以上の圧力では、冷媒は超臨界状態となる。
【００６７】
図４の位置Ｓ１１，Ｓ２１は、吸熱器の出口および圧縮機の入口に相当し、位置Ｓ１２，Ｓ２２は圧縮機の出口および放熱器の入口に相当し、位置Ｓ１３，Ｓ２３は放熱器の出口および減圧弁の入口に相当し、位置Ｓ１４，Ｓ２４は減圧弁の出口および吸熱器の入口に相当する。
【００６８】
まず、ＣＯ２  冷媒の状態変化について説明する。位置Ｓ１１のＣＯ２  冷媒は、圧縮機によって高温高圧の超臨界の密度の濃いガス状態になり、位置Ｓ１２に移行する。この過程でＣＯ２  冷媒の圧力およびエンタルピが増加する。次に、位置Ｓ１２のＣＯ２  冷媒が放熱器を通過することにより熱が水に放出され、位置Ｓ１３に移行する。配管の圧力損失を無視すると、この過程でＣＯ２  冷媒の圧力は変化せず、エンタルピが低下する。このとき、ＣＯ２  冷媒の温度は低下する。さらに、位置Ｓ１３のＣＯ２  冷媒が減圧弁を通過することにより低温低圧の液体およびガスの二相状態になり、位置Ｓ１４に移行する。この過程でＣＯ２  冷媒の圧力は低下し、エンタルピは変化しない。その後、位置Ｓ１４のＣＯ２  冷媒が吸熱器を通過することにより外気の熱を吸収しつつ低温低圧のガス状態になり、位置Ｓ１１に移行する。この過程で圧力は変化せず、エンタルピが増加する。
【００６９】
次に、フロン系冷媒の状態変化について説明する。位置Ｓ２１のフロン系冷媒は圧縮機によって高温高圧のガス状態になり、位置Ｓ２２に移行する。この過程でフロン系冷媒の圧力およびエンタルピが増加する。次に、位置Ｓ２２のフロン系冷媒が放熱器を通過することにより熱が水に放出され、位置Ｓ２３に移行する。この過程でフロン系冷媒の圧力は変化せず、エンタルピが低下する。このとき、フロン系冷媒の温度が低下する。それにより、フロン系冷媒は液化する。さらに、位置Ｓ２３のフロン系冷媒が減圧弁を通過することにより低温低圧の液体およびガスの二相状態になり、位置Ｓ２４に移行する。この過程でフロン系冷媒の圧力は低下し、エンタルピは変化しない。その後、位置Ｓ２４のフロン系冷媒が吸熱器を通過することにより外気の熱を吸収しつつ低温低圧のガス状態になり、位置Ｓ２１に移行する。この過程で圧力は変化せずエンタルピが増加する。
【００７０】
このように、ＣＯ２  冷媒では、フロン系冷媒と比較すると、サイクル内での作動圧力が４〜５倍と高くなる一方で、低圧から高圧への圧縮比が小さく、圧縮機での圧縮効率が向上する。その結果、ヒートポンプの効率を示す成績係数ＣＯＰ（熱出力／駆動エネルギー入力）が大きくなる。また、低温下でも低圧が高いため、フロン系冷媒では対応が困難であった寒冷地等でも容易に作動が可能である。
【００７１】
次に、放熱器におけるＣＯ２  冷媒およびフロン系冷媒の加熱特性について説明する。図５は放熱器におけるフロン系冷媒およびＣＯ２  冷媒の加熱特性を示す図である。また、図６は放熱器の構造の一例を示す模式図である。
【００７２】
図５において、縦軸が温度を示し、横軸が放熱器の冷媒入口および水出口から冷媒出口および水入口までの位置を示す。
【００７３】
図６に示すように、第１の放熱器３には、曲折された冷媒用の蛇行配管５００が形成されている。その形成された蛇行配管５００に沿って水用の蛇行配管５０１が形成されている。蛇行配管５０１は蛇行配管５００と接触するように設けられている。
【００７４】
蛇行配管５００の一端には冷媒入口Ｃｉｎが設けられ、蛇行配管５００の他端には冷媒出口Ｃｏｕｔが設けられる。また、蛇行配管５０１の一端には水出口Ｗｏｕｔが設けられ、蛇行配管５０１の他端には水入口Ｗｉｎが設けられる。すなわち、冷媒入口Ｃｉｎと水出口Ｗｏｕｔとが蛇行配管５００，５０１の同じ一端に設けられ、冷媒出口Ｃｏｕｔと水入口Ｗｉｎとが蛇行配管５００，５０１の同じ他端に設けられる。
【００７５】
それにより、後述する図５（ｂ）に示す一定の比例関係を有する温度変化が第１の放熱器３内でも維持され、冷媒から水への熱の供給が効率よく行われる。
【００７６】
図５（ａ）はフロン系冷媒の温度変化Ａ１および水の温度変化Ｂ１を示し、図５（ｂ）はＣＯ２  冷媒の温度変化Ａ２および水の温度変化Ｂ２を示す。
【００７７】
図５（ａ）に示すように、冷媒入口Ｃｉｎから流入したフロン系冷媒が水に熱量を供給することにより、フロン系冷媒の温度が直線的に低下する。しかし、その後、フロン系冷媒が凝縮域に入り、ガス状態から液体状態に変遷する。その際に、冷媒は相変化しているため、潜熱は放出されるが温度は変わらない。そのため、フロン系冷媒の温度が、矢印Ａ１１で示すように、変化せず、フロン系冷媒から水に効率よく熱が供給されない。したがって、水入口Ｗｉｎから流入した水の温度は、矢印Ｂ１１で示すように緩やかに上昇することになる。
【００７８】
一方、図５（ｂ）に示すように、冷媒入口Ｃｉｎから流入したＣＯ２  冷媒が水に熱量を供給することにより、ＣＯ２  冷媒の温度が直線的に低下する。この場合、ＣＯ２  冷媒は、超臨界域にあるため、凝縮しない。そのため、ＣＯ２  冷媒が冷媒出口Ｃｏｕｔから排出されるまで、ＣＯ２  冷媒の温度は、矢印Ａ２１で示すように、直線的に低下し続ける。それにより、水入口Ｗｉｎから流入した水にＣＯ２  冷媒から効率的に熱量が供給され、水の温度は、矢印Ｂ２１で示すように、直線的に上昇し続け、水出口Ｗｏｕｔから排出される。
【００７９】
上記の温度特性により、フロン系冷媒を用いた場合には、常温の水を出湯温度Ｐ１（＝６５℃）までしか上昇させることができないが、ＣＯ２  冷媒を用いることにより、常温の水を出湯温度Ｐ２（＝９０℃）まで上昇させることができる。
【００８０】
次に、本実施例に係るヒートポンプ給湯装置１００の動作について説明する。ここでは、第１の水循環回路１２０を用いる場合の動作を説明する。第２の水循環回路１３０を用いた場合の動作も同様である。
【００８１】
図７、図８および図９は本実施例に係る制御部５０の動作の一例を示すフローチャートである。この場合の初期状態は、図１のヒートポンプ給湯装置１００の各構成要素に電力が供給されているが、水道水Ｗが給湯栓２５の蛇口から流出していない状態である。
【００８２】
まず、制御部５０は入水温度センサ１５、室外温度センサ１６、熱交換器温度センサ１７および圧縮機温度センサ２０から初期パラメータを受け取る（ステップＳ１１）。ここで、初期パラメータとは、圧縮機２の始動前に入水温度センサ１５により検知された入水温度、室外温度センサ１６により検知された室外温度、熱交換器温度センサ１７により検知された第１の放熱器３の温度、および圧縮機温度センサ２０により検知された圧縮機２の温度である。
【００８３】
次に、制御部５０は遠隔操作装置２００から与えられる指令信号に含まれる設定温度を読み込む（ステップＳ１２）。制御部５０はステップＳ１１，Ｓ１２の処理により受け取った初期パラメータおよび遠隔操作装置２００により設定された設定温度に基づいて制御パラメータを算出する（ステップＳ１３）。ここで、制御パラメータとは、送風機１ｂの回転数の目標値、圧縮機２の回転数の目標値、第１の減圧弁４の開度および流量調整弁１９の開度である。制御部５０は算出した制御パラメータを内蔵メモリに記憶する（ステップＳ１４）。
【００８４】
次に、制御部５０は、メモリに記憶された制御パラメータに基づいて第１の減圧弁４の開度を制御する（ステップＳ１５）。この場合、制御部５０は、第１の減圧弁４に開度を示す制御信号を与える。それにより、第１の減圧弁４の開度が調整される。また、制御部５０は、流量調整弁１９、レギュレータ１１および混合弁１３に開度を示す制御信号を与える。それにより、流量調整弁１９、レギュレータ１１および混合弁１３の開度が調整される。
【００８５】
次に、制御部５０は、第２の流量センサ１４からの流量値が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。第２の流量センサ１４からの流量値が所定値以上でない場合、制御部５０は、第２の流量センサ１４からの流量値が所定値以上になるまで待機する。
【００８６】
第２の流量センサ１４からの流量値が所定値以上である場合、制御部５０はメモリに記憶された制御パラメータに基づいて圧縮機２の回転数の目標値を制御する（ステップＳ１７）。この場合、制御部５０は、圧縮機２に回転数の目標値を示す制御信号を与える。それにより、圧縮機２の回転数の目標値が調整される。
【００８７】
続いて、制御部５０はメモリに記憶された制御パラメータに基づいて送風機１ｂの回転数の目標値を制御する（ステップＳ１８）。この場合、制御部５０は、送風機１ｂに回転数の目標値を示す制御信号を与える。それにより、送風機１ｂの回転数の目標値が調整される。
【００８８】
次に、制御部５０は、経時パラメータを受け取る（ステップＳ１９）。ここで経時パラメータとは、圧縮機２の始動後に入水温度センサ１５により検知された入水温度、室外温度センサ１６により検知された室外温度、出湯温度センサ１８により検知された出湯温度、熱交換器温度センサ１７により検知された第１の放熱器３の温度、および圧縮機温度センサ２０により検知された圧縮機２の温度である。
【００８９】
制御部５０は、設定温度と経時パラメータの出湯温度との温度差を算出する（ステップＳ２０）。
【００９０】
次に、制御部５０は、設定温度と出湯温度との温度差があるか否かを判定する（ステップＳ２１）。設定温度と出湯温度との温度差があると判定した場合、制御部５０は、温度差に基づいて圧縮機２の回転数の目標値を制御する（ステップＳ２２）。この場合、制御部５０は、圧縮機２に回転数の目標値およびその目標値までの回転数の上昇速度または下降速度を示す制御信号を与える。それにより、圧縮機２の回転数の目標値および回転数の上昇速度または下降速度が調整される。例えば、出湯温度センサ１８により検知された出湯温度が設定温度より低い場合、制御部５０は、その温度差に基づいて圧縮機２の回転数の目標値を上昇させる。また、出湯温度センサ１８により検知された出湯温度が設定温度より高い場合、制御部５０は、その温度差に基づいて圧縮機２の回転数の目標値を低下させる。
【００９１】
続いて、制御部５０は、設定温度と制御後の出湯温度との温度差があるか否かを判定する（ステップＳ２３）。設定温度と制御後の出湯温度との温度差がある場合、制御部５０は、温度差に基づいて流量調整弁１９の開度を制御する（ステップＳ２４）。この場合、制御部５０は、流量調整弁１９に開度を示す制御信号を与える。それにより、流量調整弁１９の開度が調整される。例えば、出湯温度センサ１８により検知された出湯温度が設定温度より低い場合、制御部５０は、その温度差に基づいて流量調整弁１９の開度を減少させる。また、出湯温度センサ１８により検知された出湯温度が設定温度より高い場合、制御部５０は、その温度差に基づいて流量調整弁１９の開度を増加させる。
【００９２】
続いて、制御部５０は、初期パラメータの室外温度と経時パラメータの室外温度との温度差があるか否かについて判定する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５において初期パラメータの室外温度と経時パラメータの室外温度との温度差がない場合には、ステップＳ２７に移行する。
【００９３】
一方、初期パラメータの室外温度と経時パラメータの室外温度との温度差がある場合、制御部５０は、温度差に基づいて送風機１ｂの回転数の目標値を制御する（ステップＳ２６）。それにより、送風機１ｂの回転数の目標値が調整される。例えば、経時パラメータの室外温度が初期パラメータの室外温度より高い場合、制御部５０は、その温度差に基づいて送風機１ｂの回転数の目標値を減少させ、経時パラメータの室外温度が初期パラメータの室外温度より低い場合、制御部５０は、その温度差に基づいて送風機１ｂの回転数の目標値を増加させる。
【００９４】
続いて、制御部５０は、初期パラメータの圧縮機温度と経時パラメータの圧縮機温度との温度差があるか否かを判定する（ステップＳ２７）。初期パラメータの圧縮機温度と経時パラメータの圧縮機温度との温度差がある場合、制御部５０は、温度差に基づいて第１の減圧弁４の開度を制御する（ステップＳ２８）。この場合、制御部５０は、第１の減圧弁４に開度を示す制御信号を与える。それにより、第１の減圧弁４の開度が調整される。例えば、経時パラメータの圧縮機温度が初期パラメータの圧縮機温度より高い場合、制御部５０は、その温度差に基づいて第１の減圧弁４の開度を増加させ、経時パラメータの圧縮機温度が初期パラメータの圧縮機温度より低い場合、制御部５０は、その温度差に基づいて第１の減圧弁４の開度を減少させる。
【００９５】
なお、本実施例においては、第１の減圧弁４の開度を圧縮機温度に基づいて調整することとしたが、これに限定されず、熱交換器温度センサ１７により検知された熱交換器温度に基づいて第１の減圧弁４の開度を調整することとしてもよい。あるいは、熱交換器温度センサ１７により検知された熱交換器温度および圧縮機温度センサ２０により検知された圧縮機温度に基づいて第１の減圧弁４の開度を調整することとしてもよい。
【００９６】
一方、ステップＳ２１において設定温度と出湯温度との温度差がない場合、ステップＳ２３において設定温度と制御後の出湯温度との温度差がない場合またはステップＳ２７において初期パラメータの圧縮機温度と経時パラメータの圧縮機温度との温度差がない場合には、ステップＳ２９に移行する。
【００９７】
続いて、制御部５０は、初期パラメータの室外温度と経時パラメータの室外温度との温度差があるか否かを判定する（ステップＳ２９）。初期パラメータの室外温度と経時パラメータの室内温度との温度差がある場合、制御部５０は、温度差に基づいて送風機１ｂの回転数の目標値を制御する（ステップＳ３０）。
【００９８】
次に、制御部５０は、第２の流量センサ１４からの流量値が所定の流量値以下であるか否かを判定する（ステップＳ３１）。第２の流量センサ１４からの流量値が所定の流量値以下でない場合には、制御部５０はステップＳ１９に戻り、ステップＳ１９〜Ｓ３１の処理を繰り返す。
【００９９】
一方、第２の流量センサ１４からの流量値が所定の流量値以下である場合、制御部５０は、圧縮機２、第１の減圧弁４および送風機１ｂの動作を停止させる（ステップＳ３２）。
【０１００】
なお、本実施例においては、流量調整弁１９を用いて温水の流量を調整することとしたが、これに限定されず、レギュレータ１１の開度を調整することにより温水の流量を調整することとしてもよい。さらに、圧縮機２の動作開始前に、熱交換器温度センサ１７により検知された第１の放熱器３の温度および圧縮機温度センサ２０により検知された圧縮機２の温度が高温である場合には、配管４４を流れる水が高温となるため予め混合弁１３の開度を調整して配管４３から低温の水を供給させるように制御してもよい。
【０１０１】
次に、図１０は本実施例に係るヒートポンプ給湯装置１００の給湯栓２５の蛇口から出湯する水の温度変化を示す図である。図１０の縦軸が出湯する水の温度を示し、横軸が時間を示す。なお、図１０において、破線は比較例となる従来のヒートポンプ給湯装置から出湯する水の温度変化を示し、実線は本実施例に係るヒートポンプ給湯装置１００より出湯する水の温度変化を示す。
【０１０２】
図１０に示すように、比較例のヒートポンプ給湯装置では、使用者により蛇口が開放された時点ｔ０からさらに制御パラメータを算出するための時間Ｔ１経過後の時点ｔ１において制御動作が開始され、時点ｔ３で出湯温度が設定温度と一致する。
【０１０３】
一方、図１０に示すように本実施例に係るヒートポンプ給湯装置１００では、予め制御パラメータを算出しているので使用者により蛇口が開放された時点ｔ０で算出された制御パラメータに基づく制御が開始され、時点ｔ２で出湯温度が設定温度と一致する。
【０１０４】
このように、本実施例に係るヒートポンプ給湯装置１００においては、動作開始時の外気の温度、水道水の温度等の環境条件に応じて、使用者により設定された温度の温水を給湯するために必要な動作条件を予め設定しておくことができる。そのため、使用者の使用開始に応答してヒートポンプ給湯装置が適切な条件で動作を開始するまでにかかる時間が不要となり、使用開始時に即座に適切な条件で動作を開始することができ、温水を迅速に適切な温度に制御することができる。
【０１０５】
また、第１の水循環回路１２０および冷媒循環回路１１０の運転および停止は、上記のように第２の流量センサ１４からの流量値に基づいて制御されるが、第２の水循環回路１３０および冷媒循環回路１１０の運転および停止は、遠隔操作装置２００の追い焚きスイッチ３０３の操作に基づいて制御される。
【０１０６】
なお、本実施例においては、初期パラメータおよび設定温度を読み込み、制御パラメータを算出することとしたが、これに限定されず、初期パラメータおよび設定温度に基づいて一定の制御パラメータを予めテーブル形式メモリに記憶し、その記憶された制御パラメータを用いることとしてもよい。また、経時パラメータおよび設定温度を読み込み、各構成要素を制御することとしたが、これに限定されず、経時パラメータおよび設定温度に基づいて一定の制御パラメータを予めテーブル形式メモリに記憶し、その記憶された制御パラメータを用いることとしてもよい。さらに、本実施例においては、第１の流量センサ１２および第２の流量センサ１４の両方から配管４５内を流れる水量を検知することとしたが、これに限定されず、どちらか一方の流量センサを使用してもよい。さらに、第１の流量センサ１２を設けなくてもよい。また、流量センサの代わりに流量スイッチ、圧力スイッチおよび温度センサ等により配管４２，４５内を流れる水の流量を検知してもよい。
【０１０７】
本実施に係るヒートポンプ給湯装置１００においては、第１の水循環回路１２０および第２の水循環回路１３０が水供給路に相当し、第１の減圧弁４および第２の減圧弁６が減圧手段に相当し、制御部５０が動作条件設定手段、判定手段および制御手段に相当し、第１の流量センサ１２、第２の流量センサ１４、入水温度センサ１５、室外温度センサ１６、出湯温度センサ１８、熱交換器温度センサ１７および圧縮機温度センサ２０が環境条件検出手段に相当し、遠隔操作装置２００が温度設定手段に相当し、室外温度センサ１６が外気温度検出手段に相当し、入水温度センサ１５が給水温度検出手段に相当し、圧縮機温度センサ２０が圧縮機温度検出手段に相当し、熱交換器温度センサ１７が熱交換器温度検出手段に相当し、第１の流量センサ１２および第２の流量センサ１４は動作状態検出手段に相当し、出湯温度センサ１８が出湯温度検出手段に相当し、レギュレータ１１および流量調整弁１９が流量調整手段に相当する。
【０１０８】
【発明の効果】
本発明に係るヒートポンプ給湯装置によれば、冷媒循環回路の動作条件が動作開始前に設定されるので、冷媒循環回路の動作開始時に予め設定された動作条件で冷媒循環回路が即座に動作することができる。したがって、温水の使用開始時に即座に適切な条件で冷媒循環回路の動作を開始することができる。その結果、温水を迅速に適切な温度に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る瞬間加熱式のヒートポンプ給湯装置の構成を示す模式図
【図２】遠隔操作装置の一例を示す模式図
【図３】図１のヒートポンプ給湯装置の制御系の構成を示すブロック図
【図４】ヒートポンプにおけるＣＯ２  冷媒の状態変化をフロン系冷媒と比較して示すモリエル線図
【図５】放熱器におけるフロン系冷媒およびＣＯ２  冷媒の加熱特性を示す図
【図６】放熱器の構造の一例を示す模式図
【図７】本実施例に係る制御部の動作の一例を示すフローチャート
【図８】本実施例に係る制御部の動作の一例を示すフローチャート
【図９】本実施例に係る制御部の動作の一例を示すフローチャート
【図１０】本実施例に係るヒートポンプ給湯装置の給湯栓の蛇口から出湯する水の温度変化を示す図
【符号の説明】
１  吸熱器
１ａ  熱交換器
１ｂ  送風機
２  圧縮機
３  第１の放熱器
４  第１の減圧弁
５  第２の放熱器
６  第２の減圧弁
７  第１のバイパス弁
８  第２のバイパス弁
９  ポンプ
１０  浴槽
１１  レギュレータ
１２  第１の流量センサ
１３  混合弁
１４  第２の流量センサ
１５  入水温度センサ
１６  室外温度センサ
１７  熱交換器温度センサ
１８  出湯温度センサ
１９  流量調整弁
２０  圧縮機温度センサ
５０  制御部
１００  ヒートポンプ給湯装置
１１０  冷媒循環回路
１２０  第１の水循環回路
１３０  第２の水循環回路
２００  遠隔操作装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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