(57)【要約】【課題】大気熱交換器を使用しない風呂廃熱回収運転を行う場合に、電子部品の温度上昇を防止する。【解決手段】電子部品３０を大気熱交換器２４に備えられた送風手段２９による風の流れに配置し、風呂廃熱回収運転時に送風手段２９を作動させて電子部品３０を冷却する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、冷媒で水を加熱する給湯熱交換器と、冷媒と浴槽の水を熱交換する風呂熱交換器と、大気の熱で冷媒を加熱する大気熱交換器とを含む冷媒回路からなるヒートポンプ給湯装置において、風呂水の廃熱を利用して給湯加熱を行う風呂廃熱回収運転時に、大気熱交換器に備えられた送風手段を作動させて、電子部品を冷却するヒートポンプ給湯装置。
【請求項２】
風呂廃熱回収運転停止後も送風手段を作動させる請求項１に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項３】
電子部品温度検出手段を持ち、検出した電子部品の温度に基づいて送風手段を制御する請求項１または２に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項４】
外気温検出手段を持ち、検出した外気温に基づいて送風手段を制御する請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項５】
圧縮機の運転動力を検出する圧縮機動力検出手段を持ち、検出した圧縮機の運転動力に基づいて送風手段を制御する請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項６】
風呂水温度検出手段を持ち、検出した風呂水の温度に基づいて送風手段を制御する請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項７】
給湯湯温設定温度に基づいて送風手段を制御する請求項１〜６のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項８】
送風手段を間欠して作動させる請求項３〜７のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項９】
送風能力を連続的に変えることができる送風手段とする請求項３〜７のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項１０】
送風手段を複数からなるものとした請求項１〜９のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項１１】
送風手段による風の流れにおいて、大気熱交換器より下流に電子部品を配置し、外気温より低温の冷媒を大気熱交換器に流す請求項３〜１０のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項１２】
送風手段の送風方向を、大気熱交換器を使用する場合と逆に作動させる請求項１〜１１のいずれか１項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給湯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のヒートポンプ給湯装置としては、例えば、特開平１１−１１８２４６号公報に記載されているようなものがあった。図５は、前記公報に記載された従来のヒートポンプ給湯装置を示すものである。
【０００３】
このヒートポンプ給湯装置は図５に示すように、圧縮機１と、給湯熱交換器２と、風呂熱交換器３と、大気熱交換器４とを含む冷媒回路５からなっている。また、給湯熱交換器２には給湯のために加熱される水が流れる給湯流路６が冷媒回路と熱交換可能に接続され、風呂熱交換器３には風呂水を循環させるために浴槽７と接続された風呂回路８が冷媒回路５と熱交換可能に接続されている。放熱器、蒸発器として用いる熱交換器を切替えることで複数の運転モードで運転し、目的と状況に応じた効率の良い運転を行うことができる。例えば、給湯熱交換器２を放熱器、大気熱交換器４を蒸発器とすることで大気熱を利用して給湯加熱を行う大気熱給湯加熱運転を行うことができ、また、給湯熱交換器２を放熱器、風呂熱交換器３を蒸発器とすることで風呂水の持つ廃熱を有効に利用して給湯加熱を行う風呂廃熱回収運転を行うことができる。
【０００４】
また、装置運転時に発熱する電子部品１０の温度上昇を抑えるため、冷却方法やそのための配置が問題となるが、大気熱交換器４において冷媒と大気を熱交換させるために送風手段９によって発生する風の流れに電子部品１０を配置し、大気熱交換器４での熱交換を行うと同時に、空気の強制対流によって電子部品１０の冷却を効率よく行う方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、大気熱給湯加熱運転などの、大気熱交換器を用いた運転を行う場合は、大気熱交換器で冷媒と大気を熱交換させるために送風手段を作動させているので、送風手段によって発生する風の流れに電子部品を配置することで、空気の強制対流によって電子部品の冷却を効率よく行うことができるが、風呂廃熱回収運転時を行う場合は、大気熱交換機で熱交換を行わないため送風手段を作動させておらず、電子部品に空気の流れが発生しないので、インバータで圧縮機を制御する場合などの電子部品の発生する熱量が大きい場合に十分に冷却することができず電子部品の温度が上昇するという課題があった。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、運転モードによらずに電子部品の温度上昇を防止することができるヒートポンプ給湯装置を提供することを目的とする。
【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、運転時に大気熱交換器を使用しない運転を行う場合に、発熱する電子部品を冷却するために大気熱交換器に備えられた送風手段を作動させるヒートポンプ給湯装置とする。
【０００８】
これによって、大気熱交換器を用いない運転を行う場合において、空気の強制対流によって電子部品を冷却する。電子部品の発熱が大きい場合でも十分な冷却を行うことができ、運転モードによらず電子部品の温度上昇を防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、圧縮機と、冷媒で水を加熱する給湯熱交換器と、冷媒と浴槽の水を熱交換する風呂熱交換器と、大気の熱で冷媒を加熱する大気熱交換器とを含む冷媒回路からなるヒートポンプ給湯装置において、給湯熱交換器を放熱器、風呂熱交換器を蒸発器として使用して、風呂の廃熱を利用して給湯加熱を行う風呂廃熱回収運転時に、大気熱交換器に備えられた送風手段を作動させて、装置運転時に発熱する電子部品を冷却することにより、大気熱交換器を用いない運転を行っている場合でも電子部品の温度上昇を防止でき、運転モードによらずに電子部品の温度上昇を防止することができるヒートポンプ給湯機とすることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は送風手段を風呂廃熱回収運転停止後も作動させることにより、運転停止直後も電子部品に残っている熱を放熱させることで、運転停止直後の電子部品の温度上昇を防止することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は電子部品温度検出手段を持ち、電子部品温度に基づいて送風手段を制御することにより、電子部品の発熱に応じた冷却を行うので、送風手段の作動を必要最小限とすることができる。また、装置の故障などの異常により、普段想定している以上に発熱した場合でも、電子部品の温度を確実に保障することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は外気温検出手段を持ち、外気温に基づいて送風手段を制御することにより、外気温度が高い場合には送風能力を大きくし、外気温度が低い場合には送風能力を抑えるようにして、外気温度に応じた送風能力とすることで、必要以上の送風手段の作動を減らすことができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は圧縮機の運転動力を検出する圧縮機動力検出手段を持ち、検出した圧縮機の運転動力に基づいて送風手段を制御することにより、圧縮機の運転動力に応じて変化する電子部品の発熱量に必要な送風能力とすることで、必要以上の送風手段の作動を減らすことができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は風呂水温度検出手段を持ち、検出した風呂水の温度に基づいて送風手段を制御する。風呂水の温度が変化すると風呂廃熱回収運転における冷媒の蒸発温度に影響を及ぼし、圧縮機の運転条件が変化する。そして圧縮機の運転に用いられる動力が変化することで電子部品の発熱量が変化する。よって検出した風呂水温度から電子部品の冷却に必要な送風能力を推定し、送風手段を制御することで、必要以上の送風手段の作動を減らすことができる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は給湯湯温設定温度に基づいて送風手段を制御する。給湯湯温設定温度は風呂廃熱回収運転において給湯熱交換器で加熱される湯の目標温度を設定するものであり、これが変化すれば給湯温度が安定した時の給湯熱交換器での熱交換の状態が変化するため、冷媒の高圧側の条件に影響を及ぼし、圧縮機の運転条件が変化する。そして圧縮機の運転に用いられる動力が変化することで電子部品の発熱量が変化する。よって給湯湯温設定温度から電子部品の冷却に必要な送風能力を推定し、送風手段を制御することで、必要以上の送風手段の作動を減らすことができる。
【００１６】
請求項８に記載の発明は必要に応じて送風手段を間欠して作動させることによって、送風手段の作動時間を減らすことができる。
【００１７】
請求項９に記載の発明は送風能力を連続的に変えることができる送風手段とすることにより、送風能力を保った送風手段の作動ができるので、常に安定した電子部品の冷却を行うことができる。また、送風能力の発停をすることなく必要な冷却能力を得ることができるので、送風手段の送風能力の最大値を下げることができ、送風能力を大きくした時に問題となる、騒音や装置周辺への風の影響を小さくすることができる。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は送風手段を複数のものからなるものとし、作動させる数を変えることによって、大気熱交換器を使用する場合に適した送風範囲と異なる、電子部品の冷却に適した送風範囲とすることによって、電子部品の冷却のための送風を無駄なく行うことができる。
【００１９】
請求項１１に記載の発明は送風手段による風の流れにおいて、大気熱交換器より下流に電子部品を配置し、外気温より低温の冷媒を大気熱交換器に流すことにより、電子部品に送風される空気を大気熱交換器において冷媒で冷却するので、電子部品の冷却に必要な送風量を減らすことができ、送風手段の送風能力を抑えることができる。
【００２０】
請求項１２に記載の発明は送風手段の送風方向を、大気熱交換器を使用する場合と逆に作動させることにより、大気熱交換器を使用する場合の送風と反対方向に送風を行い、大気熱交換器を使用する場合に送風によって影響を与える方向の騒音や風の影響を抑えることができる。
【００２１】
【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。
【００２２】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１におけるヒートポンプ給湯装置の構成図である。
【００２３】
圧縮機２１と、給湯熱交換器２２と、風呂熱交換器２３と、大気熱交換器２４とを含む冷媒回路２５からなっている。また、給湯熱交換器２２には給湯のために加熱される水が流れる給湯流路２６が冷媒回路と熱交換可能に接続され、風呂熱交換器２３には風呂水を循環させるために浴槽２７と接続された風呂回路２８が冷媒回路２５と熱交換可能に接続されている。また、送風手段２９による風の流れにおいて、大気熱交換器２４より下流に電子部品３０を配置し、電子部品３０に電子部品温度検出手段３１を設け、検出された電子部品３０の温度に基づいて送風手段２９の制御を行う制御手段３２を設けている。また、送風手段２９は一定の送風能力で作動するものである。
【００２４】
以上のように構成されたヒートポンプ給湯装置において、以下にその動作、作用を説明する。まず、図５の従来例と同様に、放熱器、蒸発器として用いる熱交換器を切替えることで複数の運転モードで運転し、目的と状況に応じた効率の良い運転を行うことができる。図５の従来例と大きく異なるのは、図１に示すように、大気熱交換器２４を用いない風呂廃熱回収運転を行う場合にも送風手段２９を作動させて電子部品３０を冷却可能とした点である。そして電子部品温度検出手段３１によって検出された電子部品３０の温度に基づいて制御手段３２で送風手段２９の作動を制御する。このときの送風手段２９の制御は電子部品３０の温度が所定の温度以上にならないように送風手段の作動と停止をすることで行う。よって、電子部品３０の温度上昇を防止し、かつ、電子部品の発熱量に応じた無駄の少ない冷却を行う事ができる。また、風呂廃熱回収運転停止時も送風手段２９を作動させることにより、電子部品３０の持つ余熱を冷却することにより、運転停止後に電子部品３０の温度が上昇することを防止できる。
【００２５】
また、風呂廃熱回収運転時に低圧側の冷媒温度が外気温より低温となる場合には、冷媒の一部を大気熱交換器２４に流すことによって、電子部品３０に流れる風の温度が低下するので、電子部品３０の冷却に必要な送風量が少なくなり、送風手段２９の送風能力を抑えることができ、送風手段の作動時間を減らすことができる。このとき、冷媒は加熱されるので冷媒のもつエンタルピを増やす効果もある。
【００２６】
なお、発明の効果が得られるための冷媒回路構成は、図１に示したものに限ったものではなく、給湯熱交換器２２、風呂熱交換器２３、大気熱交換器２４を備えており、風呂廃熱回収運転ができる構成となっているものであればよい。また、それぞれの発明は単独でも効果があるものである。
【００２７】
（実施例２）
図２は本発明の実施例２におけるヒートポンプ給湯装置の構成図である。
【００２８】
基本的な構成は図１に示す実施例１と同じであり、基本的に同一符号は同一部材を示し、同一機能を有しているので、詳細な説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
【００２９】
構成において図１と異なるのは、大気熱交換器２４に外気温検出手段を設けて、検出した外気温に基づいて送風手段２９を制御するようにした点であり、また、送風手段２９の駆動をＤＣモータ（図示しない）で行うものとし、ＤＣモータに入力する電圧を変化させることにより送風能力を連続的に変えることができるものとしている点である。
【００３０】
以上のように構成されたヒートポンプ給湯装置において、以下にその動作、作用について図１と異なる点を説明する。まず、外気温検出手段３３によって検出された外気温に応じて、制御手段３２で送風手段２９の送風能力を制御している。深夜や冬場などの外気温が低く、送風温度が低くなる場合には外気温度が高い場合に比べて送風量が少なくてすむので、送風能力を下げることで、必要以上の送風手段２９の作動を抑えることができる。また、外気温度が氷点下など十分に低く、送風を行わなくても電子部品３０の温度上昇を防止できると判断した場合は、送風手段２９を作動させないようにする。また、送風手段２９の作動に関して、送風能力が一定の送風手段を断続的に作動させて運転することで必要冷却能力を得る場合に比べて、送風手段２９の駆動をＤＣモータで行い、電圧を変化させることで常に必要な送風能力で冷却が行えるため、送風能力の最大値を抑えた冷却を行うことができる。よって、送風手段２９によって生じる騒音や装置周辺への風の影響を小さくすることができ、また、ＤＣモータを用いているため、冷却に必要な電力を効率よく抑えることができる。
【００３１】
なお、発明の効果が得られるための冷媒回路構成は、図２に示したものに限ったものではなく、給湯熱交換器２２、風呂熱交換器２３、大気熱交換器２４を備えており、風呂廃熱回収運転ができる構成となっているものであればよい。また、外気温検出手段３３を大気熱交換器２４に設けているが外気温検出手段３３の設置場所は外気温が検出できる場所であればどこでもよく、大気熱交換器に限定されるものではない。また、外気温度を検出する代わりに給湯熱交換器２２に入水する水の温度によって外気温を推測して同様の効果を得ることもできる。また、本実施例では送風手段の駆動をＤＣモータで行うものとし、入力電圧を変化させることで送風能力を最小値からから最大値まで連続的に変化させるものとしているが、この構成に限ったものではなく、送風能力を連続的に変化させることができるものであればよい。また、それぞれの発明は単独でも効果があるものである。
【００３２】
（実施例３）
図３は本発明の実施例３におけるヒートポンプ給湯装置の構成図である。
基本的な構成は図１に示す実施例１と同じであり、基本的に同一符号は同一部材を示し、同一機能を有しているので、詳細な説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
【００３３】
構成において図１と異なるのは、送風手段を第１送風手段２９ａと第２送風手段２９ｂからなるものとし、第１送風手段２９ａによって発生する風の流れの中に電子部品３０を配置している点である。また、第１送風手段２９ａと第２送風手段２９ｂの作動を別々に行うことができるものであり、第１送風手段２９ａを大気熱交換器２４の使用時とは逆方向に送風を行うことが可能なものとしている。また、圧縮機２１の消費電力を測定する消費電力計３４を設けて、測定した圧縮機２１の消費電力に基づいて送風手段２９ａ、２９ｂを制御するようにしている。
【００３４】
以上のように構成されたヒートポンプ給湯装置において、以下にその動作、作用について図１と異なる点を説明する。まず、送風手段２９を第１送風手段２９ａと第２送風手段２９ｂの２つからなるものとし、そのうち電子部品３０を冷却するのに必要な第１送風手段２９ａのみの作動で電子部品３０の冷却を行っている。これによって、必要最小限の送風範囲とすることができ、風呂廃熱回収運転時の電子部品３０の冷却における大気熱交換器２４を使用する場合との送風範囲の違いによって生じていた無駄な範囲への送風をなくすことができる。また、圧縮機２１の消費電力を消費電力計３４によって測定し、その結果によって電子部品３０の発熱量を推定して、発熱量に応じた冷却を行うように第１送風手段２９ａの送風能力を制御することで第１送風手段２９ａの必要以上の作動を少なくすることができる。また、風呂廃熱回収運転時において、第１送風手段の送風によって、装置周辺への騒音や風の影響が問題となる場合には、逆向きに送風することによって順方向への影響を少なくすることができる。
【００３５】
なお、発明の効果が得られるための冷媒回路構成は、図３に示したものに限ったものではなく、給湯熱交換器２２、風呂熱交換器２３、大気熱交換器２４を備えており、風呂廃熱回収運転ができる構成となっているものであればよい。また、圧縮機動力検出手段３４として圧縮機２１の消費電力を計測する消費電力計を設けているが、圧縮機２１の運転周波数を検出することで圧縮機２１の運転動力を推定し、同様の効果を得ることもできる。他にも圧縮機２１の本体温度、巻線温度、冷媒の吸入圧力や吐出圧力を検出して同様の結果を得ることもできる。また、これらを組み合わせることによって圧縮機２１の運転動力の推定精度を高めることができる。また、それぞれの発明は単独でも効果があるものである。
【００３６】
（実施例４）
図４は本発明の実施例４におけるヒートポンプ給湯装置の構成図である。
【００３７】
基本的な構成は図１に示す実施例１と同じであり、基本的に同一符号は同一部材を示し、同一機能を有しているので、詳細な説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
【００３８】
構成において図１と異なるのは、風呂回路２８における風呂熱交換器２３の入口に風呂水温度検出手段３５を設け、検出した風呂水の温度と運転時に設定される給湯湯温設定温度に基づいて送風手段２９を制御するようにした点である。
【００３９】
以上のように構成されたヒートポンプ給湯装置において、以下にその動作、作用について図１と異なる点を説明する。本実施例では、風呂水の温度と給湯湯温設定温度に基づいて送風手段２９を制御している。風呂水の温度が変化すると風呂廃熱回収運転における冷媒の蒸発温度、つまり冷媒の低圧側の条件に影響を及ぼす。また、給湯湯温設定温度は風呂廃熱回収運転において給湯熱交換器２２で加熱される湯の目標温度を設定するものであり、これが変化すれば給湯温度が安定した時の給湯熱交換器での熱交換の状態が変化するため、冷媒の高圧側の条件に影響を及ぼす。これらの低圧側と高圧側の冷媒の状態が変化すると圧縮機２１の運転状況が変化する。そして圧縮機の運転に用いられる動力が変化することで電子部品の発熱量が変化する。よって風呂水の温度と給湯湯温設定温度と電子部品の冷却に必要な送風能力との関係をあらかじめ求めておき、その関係に基づいて、風呂水温度検出手段３５によって検出された風呂水の温度と給湯湯温設定温度によって必要な送風能力を推定して送風手段の作動を行う。よって、必要以上の送風手段の作動を減らすことができる。
【００４０】
なお、発明の効果が得られるための冷媒回路構成は、図４に示したものに限ったものではなく、給湯熱交換器２２、風呂熱交換器２３、大気熱交換器２４を備えており、風呂廃熱回収運転ができる構成となっているものであればよい。また、本実施例においては、低圧側の冷媒の状態に影響を及ぼすものとして風呂水の温度を検出しているが、風呂回路２８を流れる風呂水の流量も低圧側の冷媒の状態に影響を及ぼすので、風呂水の温度の代わりに風呂回路２８を流れる風呂水の流量を用いることも可能である。また、高圧側の冷媒の状態を推定するために給湯湯温設定温度を用いているが、この代わりに給湯熱交換器で加熱された後の湯温を用いることも可能である。また、さらにそれらを組み合わせることで電子部品３０の冷却のために必要な送風能力の推定を精度の良いものとすることが可能となる。また、本実施例におけるそれぞれの発明は単独でも効果があるものである。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、大気熱交換器を用いない運転を行う場合においても、送風手段による空気の強制対流によって電子部品を冷却できる。よって電子部品の発熱が大きい場合でも十分な冷却を行うことができ、運転モードによらず電子部品の温度上昇を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１におけるヒートポンプ給湯装置の構成図
【図２】本発明の実施例２におけるヒートポンプ給湯装置の構成図
【図３】本発明の実施例３におけるヒートポンプ給湯装置の構成図
【図４】本発明の実施例４におけるヒートポンプ給湯装置の構成図
【図５】従来のヒートポンプ給湯装置の構成図
【符号の説明】
２１　圧縮機
２２　給湯熱交換器
２３　風呂熱交換器
２４　大気熱交換機
２５　冷媒回路
２９　送風手段
３０　電子部品
３１　電子部品温度検出手段
３３　外気温度検出手段
３４　消費電力計（圧縮機動力検出手段）
３５　風呂水温度検出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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