(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機から吐出される高温，高圧の冷媒により水を加熱する水−冷媒熱交換器と、該水−冷媒熱交換器から膨張弁を介して流入される低温，低圧の冷媒を空気と熱交換させて前記圧縮機に戻す蒸発器と、給水源に連通された貯湯タンクと、該貯湯タンクの水を循環ポンプにより抜き出して前記水−冷媒熱交換器に流通させて前記貯湯タンクに戻す循環路と、前記水−冷媒熱交換器により加熱される湯温が沸上設定温度となるように圧縮機の回転数を制御する制御装置と、前記水−冷媒熱交換器により加熱される湯温の加熱能力を制御する制御装置を備えるヒートポンプ式給湯機において、
前記貯湯タンクと前記水−冷媒熱交換器の間にある循環路の長さや曲りの数による抵抗によって循環する水流量が所望の加熱能力を発揮するための値と異なる場合、所望の加熱能力を発揮するための値となるように循環ポンプの出力を修正する制御を前記循環路の循環流量を直接測定することなく行う機能を有し、
前記機能は、圧縮機の回転数が基準回転数の範囲内にあるか確認し、基準回転数より高い場合は、循環ポンプの目標回転数を低くするように循環ポンプを制御し、圧縮機の回転数が基準回転数より低い場合は、循環ポンプの目標回転数を高くするように循環ポンプを制御する機能であることを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
【請求項２】
請求項１において、前記循環ポンプの回転数の目標回転数補正値を記憶しておき、沸上運転指令が解除された後に再度沸上運転指令が入力されて行なわれる沸上運転時には前記目標回転数補正値を用いて循環ポンプの運転を行うことを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
【請求項３】
請求項２において、記憶している前記循環ポンプの回転数の目標回転数補正値を、電源遮断時には消去することを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ式給湯機に係り、特に、深夜電力等を利用して所望温度の湯を所望時間内に貯湯タンクに貯える技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
深夜電力等を利用してヒートポンプサイクルを駆動し、低温水を加熱して所望温度の湯を貯湯タンクに貯える沸上機能を備えたヒートポンプ式給湯機が知られている。このようなヒートポンプ給湯機は、貯湯タンクの底部から抜き出した低温水をヒートポンプサイクルに設けられた水−冷媒熱交換器に流通し、設定温度に沸き上げて貯湯タンクの上部に戻すように構成されている。これにより貯湯タンク内に必要量の所望温度の湯を確保することができる。
【０００３】
このようなヒートポンプ式給湯機においては、一般に所定の時間で沸き上げることができるように、ヒートポンプの加熱能力を所定の値に設定している。また、低温水を水−冷媒熱交換器に１回通すことにより所望の温度に沸き上げることを前提として計画されている。そのため特許文献１に記載の沸上制御によれば、水−冷媒熱交換器に流入される低温水の温度を検出して、その低温水を所望の沸上設定温度まで加熱するのに必要な熱量を算出し、ヒートポンプの加熱能力によって沸上設定温度まで加熱可能な低温水の循環流量を算出する。そして、低温水を貯湯タンクの底部から抜き出して水−冷媒熱交換器に流入させる循環ポンプの回転数を制御して、目標の循環流量に制御するようにしている。ヒートポンプの加熱能力は、外気温により変動することから、外気温により循環流量を補正制御するようにしている。また、特許文献２に記載の沸上制御によれば水−冷媒熱交換器における加熱能力と沸上設定温度と水−冷媒熱交換器の流入水の検出温度に基づいて、循環路における循環流量の目標値を定めるとともに、循環路における循環流量を流量センサにより検出し、循環流量の検出値を目標値に合わせるように循環ポンプを制御し、水−冷媒熱交換器により加熱された湯温を温度センサにより検出し、検出温度を沸上設定温度に合わせるように圧縮機の圧縮容量を制御するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２２２３９６号公報
【特許文献２】特開２００７−３２７７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、沸上循環路を形成する循環配管は、貯湯タンクと水−冷媒熱交換器との間の距離に応じて長さが異なってくる。また、配管の経路によって曲りの数が異なる。そのためヒートポンプ式給湯機の設置状況に応じて、沸上循環路の圧力損失の値がそれぞれ異なる。
【０００６】
したがって、特許文献１に記載のように、循環ポンプの回転数で循環流量を制御する方式の場合、沸上循環路の圧力損失に応じてポンプ回転数に対応するポンプ流量が変わってしまうから、目標の循環流量に制御できないという問題がある。また、特許文献２に記載のように、流量センサを使用して循環路内の循環流量を直接測定して制御を行えば、ヒートポンプ式給湯機の設置状況に応じて発生する沸上循環路の圧力損失の値が異なる場合でも、所望の循環流量に制御することが可能であるが、流量センサを使用するため部品点数が増加する問題や、流量センサのゴミ詰り等によるセンサの誤作動が発生する問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機から吐出される高温，高圧の冷媒により水を加熱する水−冷媒熱交換器と、該水−冷媒熱交換器から膨張弁を介して流入される低温，低圧の冷媒を空気と熱交換させて前記圧縮機に戻す蒸発器と、給水源に連通された貯湯タンクと、該貯湯タンクの水を循環ポンプにより抜き出して前記水−冷媒熱交換器に流通させて前記貯湯タンクに戻す循環路と、前記水−冷媒熱交換器により加熱される湯温が沸上設定温度となるように圧縮機の回転数を制御する制御装置と、前記水−冷媒熱交換器により加熱される湯温の加熱能力を制御する制御装置を備えるヒートポンプ式給湯機を対象とする。
【０００８】
そして、前記貯湯タンクと前記水−冷媒熱交換器の間にある循環路の長さや曲りの数による抵抗によって循環する水流量が所望の加熱能力を発揮するための値と異なる場合、所望の加熱能力を発揮するための値となるように循環ポンプの出力を修正する制御を前記循環路の循環流量を直接測定することなく行う機能を有する。
【０００９】
前記機能は、圧縮機の回転数が基準回転数の範囲内にあるか確認し、基準回転数より高い場合は、循環ポンプの目標回転数を低くするように循環ポンプを制御し、圧縮機の回転数が基準回転数より低い場合は、循環ポンプの目標回転数を高くするように循環ポンプを制御する機能である。
【００１１】
上記においては、前記循環ポンプの回転数の目標回転数補正値を記憶しておき、沸上運転指令が解除された後に再度沸上運転指令が入力されて行なわれる沸上運転時には前記目標回転数補正値を用いて循環ポンプの運転を行うことが好ましい。
【００１２】
また、上記において、記憶している前記循環ポンプの回転数の目標回転数補正値を、電源遮断時には消去することとすれば、ヒートポンプ式給湯機が移設等され循環経路が変更された場合でも循環ポンプの回転数の変更を行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、流量センサ等を用いなくても、貯湯タンクと水−冷媒熱交換器との間の距離に応じた長さの違いや、配管の経路によって曲りの数からくる沸上循環路の圧力損失の相違が発生しても、所望の加熱能力を発揮するための循環ポンプの制御を行うことが可能となり、沸上運転時間を所定の時間に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機から吐出される高温，高圧の冷媒により水を加熱する水−冷媒熱交換器と、水−冷媒熱交換器から膨張弁を介して流入される低温，低圧の冷媒を空気と熱交換させて圧縮機に戻す蒸発器と、給水源に連通された貯湯タンクと、貯湯タンクの水を循環ポンプにより抜き出して水−冷媒熱交換器に流通させて貯湯タンクに戻す循環路と、水−冷媒熱交換器により加熱される湯温を沸上設定温度に制御する制御装置と、水−冷媒熱交換器により加熱される湯温の加熱能力を制御する制御装置を備えるヒートポンプ式給湯機を対象とする。
【００１５】
そして、本発明は、貯湯タンクと水−冷媒熱交換器の間にある循環路の長さや曲りの数による抵抗によって循環する水流量が設定値と異なる場合、設定値となるように循環ポンプの出力を修正する機能を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、規定時間ごとに圧縮機の回転数を確認し、回転数が基準回転数と規定値以上大きい場合には循環ポンプの回転数を規定値だけ減少させることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、規定時間ごとに圧縮機の回転数を確認し、回転数が基準回転数と規定値以上小さい場合には循環ポンプの回転数を規定値だけ増加させることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、循環ポンプの回転数の変更値を記憶しておき、次回の運転時には変更値を加味して循環ポンプの運転を行うことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、記憶している循環ポンプの回転数の変更値を、電源遮断時には消去することを特徴とするため、ヒートポンプ式給湯機が移設等され循環経路が変更された場合でも循環ポンプの回転数の変更を行うことができる。
【００２０】
本発明によれば、流量センサ等を用いなくても、貯湯タンクと水−冷媒熱交換器との間の距離に応じた長さの違いや、配管の経路によって曲りの数からくる沸上循環路の圧力損失の相違が発生しても、所望の加熱能力を発揮するための循環ポンプの制御を行うことが可能となり、沸上運転時間を所定の時間に保つことができる。
【実施例】
【００２１】
以下図面を用いて、本発明に係る第１の実施例を説明する。図１に、本発明のヒートポンプ式給湯機の系統構成図を示す。図２に圧縮機の制御ブロック図を示す。図３に本発明の特徴部である循環ポンプの制御装置の制御ブロック図を示す。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態のヒートポンプ式給湯機は、図面の左側に示す水−冷媒熱交換器を含む冷媒サイクルを箱体内部に搭載したヒートポンプユニット１と、図面の右側に示す貯湯タンクを含めた給湯サイクルを箱体内部に搭載したタンクユニット２で構成され、ヒートポンプユニット１とタンクユニット２をヒートポンプ式給湯機の施工現場にて接続配管３を使用して接続する構造となっている。冷媒サイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機４と、圧縮機４から吐出される高温・高圧の冷媒が、貯湯タンクより導いた水と熱交換する水−冷媒熱交換器５と、水−冷媒熱交換器５より流出された冷媒が減圧される膨張弁６と、膨張弁６により減圧された低温・低圧の冷媒が、空気と熱交換する蒸発器７を冷媒配管を介して環状に接続される構成となっている。蒸発器７には、ファン８により外気が通風される構造となっている。水サイクルは必要量の湯を貯える貯湯タンク９と、貯湯タンク９の底部の水が導かれる循環ポンプ１０と、循環ポンプ１０から吐出された水が冷媒と熱交換する水−冷媒熱交換器５が循環配管により環状に接続される構成となっており、水−冷媒熱交換器５より吐出された水は貯湯タンク９の頂部に戻される構造となっている。また、貯湯タンク９の底部には給水配管１１を介して、図示していない水道などの給水源が接続され、頂部は使用場所に給湯する給湯配管１２が接続されている。
【００２３】
蒸発器７の近傍には、外気温度を計測する外気温度センサ１３が設けられている。水−冷媒熱交換器５の前後に設けてある水サイクル内の配管には、水−冷媒熱交換器５に流入する水の温度を計測する入水温度センサ１４と、水−冷媒熱交換器５から流出する水の温度を計測する出湯温度センサ１５が設けられている。
【００２４】
圧縮機４の制御方式を図２に示す。圧縮機４の運転は、圧縮容量を制御して、出湯温度センサ１５の検出温度を沸上設定温度に保持するように制御する。図２に示すように、制御装置は、可変設定される沸上設定温度Ｔwo*を取り込むとともに、出湯温度センサ１５の検出温度Ｔwoを取込み、減算器２１においてそれらの温度差ΔＴwo（＝Ｔwo*−Ｔwo）を求め、その温度差ΔＴwoをモータ制御装置２２に出力するようになっている。モータ制御装置２２は、その温度差ΔＴwoを低減するように圧縮機４のモータの回転数を制御することにより圧縮容量を制御し、ヒートポンプの加熱能力を制御するようになっている。
【００２５】
循環ポンプ１０の制御方式を図３に示す。図３において沸上運転指令３１が入力されると外気温度センサ１３，入水温度センサ１４からそれぞれ得られる外気温度，入水温度、ならびに沸上げ目標温度と必要加熱能力の値を使用して演算器３２において循環ポンプ１０の目標回転数を算出する。目標回転数算出後、マイコンに記憶されている目標回転数補正値３３の値を使用して、演算器３４にて目標回転数の補正を行い、ポンプ駆動回転数３５を決定する。決定したポンプ駆動回転数３５で循環ポンプ１０を運転するために、現在のポンプ回転数とポンプ駆動回転数３５の差を減算器３６で算出し、その差を低減するようにポンプ制御装置３７は循環ポンプ１０の回転数を制御する。
【００２６】
循環ポンプ１０の駆動後、規定時間が経過したら、規定時間経過時の圧縮機４の回転数が基準回転数の範囲内にあるか確認し、範囲内より高い場合は、循環ポンプ１０の目標回転数を低くするように目標回転数補正値３３を設定しなおし、圧縮機４の回転数が基準回転数の範囲内より低い場合は、循環ポンプ１０の目標回転数を高くする様に目標回転数補正値３３を設定しなおす。沸上運転指令３１が継続されている間は、この動作を繰り返し、沸上運転指令３１が解除されたら、解除時の目標回転数補正値３３をマイコンに記憶する。
【００２７】
本実施例によれば、流量センサ等を用いなくても、貯湯タンクと水−冷媒熱交換器との間の距離に応じた長さの違いや、配管の経路によって曲りの数からくる沸上循環路の圧力損失の相違が発生しても、所望の加熱能力を発揮するための循環ポンプの制御を行うことが可能となり、沸上運転時間を所定の時間に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のヒートポンプ式給湯機の系統構成図である。
【図２】本発明の圧縮機の制御ブロック図である。
【図３】本発明の特徴部である循環ポンプの制御装置の制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  ヒートポンプユニット
２  タンクユニット
３  接続配管
４  圧縮機
５  水−冷媒熱交換器
６  膨張弁
７  蒸発器
８  ファン
９  貯湯タンク
１０  循環ポンプ
１１  給水配管
１２  給湯配管
１３  外気温度センサ
１４  入水温度センサ
１５  出湯温度センサ
２１，３６  減算器
２２  モータ制御装置
３１  沸上運転指令
３２，３４  演算器
３３  目標回転数補正値
３５  ポンプ駆動回転数
３７  ポンプ制御装置
【図１】
0005216368.tif 000002
【図２】
0005216368.tif 000003
【図３】
0005216368.tif 000004