(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、水−冷媒熱交換器、減圧手段、空気熱交換器を順次接続したヒートポンプ回路と、前記空気熱交換器へ空気を流通させる送風ファンと、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンクの給湯水を前記水−冷媒熱交換器に循環させる加熱循環ポンプと、前記水−冷媒熱交換器で沸き上げる湯水の温度を設定する目標沸き上げ温度設定手段と、前記目標沸き上げ温度に応じて前記圧縮機の運転周波数あるいは冷媒の目標吐出温度を決定する圧縮機制御手段と、前記水−冷媒熱交換器で沸き上げた湯水の温度が前記目標沸き上げ温度となるように加熱循環ポンプの回転数を制御する加熱制御手段と、前記送風ファンの目標回転数を決定する送風ファン制御手段とを備えたヒートポンプ式給湯装置において、前記送風ファン制御手段は、前記目標沸き上げ温度が高いほど前記送風ファンの目標回転数を低く設定するようにしたことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【請求項２】
外気温度を検出する外気温度センサを設け、前記送風ファン制御手段は、外気温度が高いほど前記送風ファンの回転数を下げるよう補正するようにしたことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプで給湯水を沸き上げるヒートポンプ式給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種のヒートポンプ式給湯装置においては、特許文献１に示すように、圧縮機、水−冷媒熱交換器、減圧手段、空気熱交換器を順次接続したヒートポンプ回路と、前記空気熱交換器へ空気を流通させる送風ファンと、これらを制御する制御手段とを備え、外気温度に応じて送風ファンの回転数を決定し、効率のよい運転を行うものが一般的であった。
【０００３】
また、特許文献２に示すように、一般的なヒートポンプ式給湯装置において、給湯水の目標沸き上げ温度が高いほど加熱能力が必要となるため、送風ファンの回転数を上げるようにしたものもあった。
【特許文献１】特開２００２−８９９５８号公報
【特許文献２】特開２００４−３０９０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、この従来のものでは、目標沸き上げ温度が高い場合、圧縮機からの冷媒吐出温度も高くなるため、特許文献２のように送風ファンの回転数を高くすると冷媒吐出圧力が上限圧力を超えてしまう場合があった。上限圧力を超えた状態で運転を継続させた場合、圧縮機やその他の機能部品や配管の耐久性を著しく低下させてしまう問題があった。
【０００５】
また、目標沸き上げ目標温度の全域に渡り上限圧力を超えないように送風ファンの回転数を固定した場合は、目標沸き上げ温度が低いと、冷媒吐出圧力が低いにも関わらず送風ファンの回転数も低いため、加熱効率（ＣＯＰ）を低下させてしまう問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明は上記課題を解決するため、圧縮機、水−冷媒熱交換器、減圧手段、空気熱交換器を順次接続したヒートポンプ回路と、前記空気熱交換器へ空気を流通させる送風ファンと、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンクの給湯水を前記水−冷媒熱交換器に循環させる加熱循環ポンプと、前記水−冷媒熱交換器で沸き上げる湯水の温度を設定する目標沸き上げ温度設定手段と、前記目標沸き上げ温度に応じて前記圧縮機の運転周波数あるいは冷媒の目標吐出温度を決定する圧縮機制御手段と、前記水−冷媒熱交換器で沸き上げた湯水の温度が前記目標沸き上げ温度となるように加熱循環ポンプの回転数を制御する加熱制御手段と、前記送風ファンの目標回転数を決定する送風ファン制御手段とを備えたヒートポンプ式給湯装置において、前記送風ファン制御手段は、前記目標沸き上げ温度が高いほど前記送風ファンの目標回転数を低く設定するようにした。
【０００７】
また、外気温度を検出する外気温度センサを設け、前記送風ファン制御手段は、外気温度が高いほど前記送風ファンの回転数を下げるよう補正するようにした。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように本発明によれば、目標沸き上げ温度が高いほど送風ファンの回転数を下げるため、目標沸き上げ温度の全域に渡り上限圧力を超えずに、かつ、加熱効率がよい送風ファンの回転数で運転することが可能となり、機具の耐久性を十分に確保した運転条件において高効率での運転を可能とした。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、１は湯水を貯湯する貯湯タンク２を有した貯湯タンクユニット、３は貯湯タンク２内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段、４は前記貯湯タンク２の下部に接続された加熱往き管５および前記貯湯タンク２の上部に接続された加熱戻り管６よりなる加熱循環回路、７は前記貯湯タンク２の下部に接続され貯湯タンク２に水を給水する給水管、８は前記貯湯タンク２の上部に接続され貯湯されている高温水を出湯する出湯管である。
【００１０】
９は給水管７から分岐された給水バイパス管、１０は出湯管８からの湯と給水バイパス管９からの水を混合して給湯設定温度の湯とする混合弁、１１は混合弁１０で混合後の給湯温度を検出する給湯温度センサ、１２は貯湯タンク２の側面上下にわたり複数設けられ、貯湯タンク２内の湯の温度を検出する貯湯温度センサ、１３は前記貯湯タンクユニット１内の各センサの出力を受けて各機器の作動を制御する貯湯制御手段で、後述する目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔを設定する目標沸き上げ温度設定手段１４を備えているものである。
【００１１】
前記ヒートポンプ式加熱手段３は、冷媒を圧縮する圧縮機１５と、高温高圧の冷媒と貯湯タンク２内の湯水とを熱交換する水−冷媒熱交換器１６と、水−冷媒熱交換器１６通過後の冷媒を減圧させる減圧手段としての電子膨張弁１７と、電子膨張弁１７からの低温低圧の冷媒を蒸発させる蒸発器としての空気熱交換器１８とを冷媒配管で環状に接続したヒートポンプサイクル１９と、水−冷媒熱交換器１６の水側の加熱循環回路４途中に設けられて貯湯タンク２の湯水を循環させる加熱循環ポンプ２０とから構成されている。ここで、前記水−冷媒熱交換器１６は冷媒の流動方向と被加熱水の流動方向が対向する対向流式の熱交換器であり、前記空気熱交換器１８には、空気熱交換器１８に流通させる空気量を調節して蒸発能力を調節するための送風ファン２１が設けられている。
【００１２】
２２は圧縮機１５と水−冷媒熱交換器１６との間に設けられ、冷媒の吐出温度を検出する冷媒吐出温度センサ、２３は水−冷媒熱交換器１６と電子膨張弁１７との間に設けられ、冷媒の水−冷媒熱交換器１６からの流出温度を検出する流出温度センサ、２４は空気熱交換器１８の空気入口側に設けられ、外気温度を検出する外気温度センサ、２５は水−冷媒熱交換器１６の水側の入水温度を検出する入水温度センサ、２６は水−冷媒熱交換器１６の水側の沸き上げ温度を検出する沸き上げ温度センサである。
【００１３】
２７は前記ヒートポンプ式加熱手段３内の各センサの出力を受けて各機器の作動を制御する加熱制御手段で、貯湯制御手段１３と通信可能に接続され、貯湯制御手段１３と連携して作動し、さらに、後述する圧縮機１６の運転周波数を設定する圧縮機制御手段２８と、後述する送風ファン２１の目標回転数Ｎを設定する送風ファン制御手段２９を備えているものである。
【００１４】
次に、この一実施形態の作動について説明する。
給湯を行う際は、ユーザーが蛇口（図示せず）を開くと、貯湯タンク２の下部の給水管７から市水が流入し、貯湯タンク２上部から深夜時間帯に沸き上げられて貯湯されている高温の湯が出湯管８へ出湯される。そして、出湯管８からの高温の湯と給水バイパス管９からの市水とが混合弁１０で混合される。このとき、給湯温度センサ１１で検出する混合後の給湯温度がリモートコントローラ（図示せず）等で設定された給湯設定温度になるように混合弁１０の混合比率が調整され、給湯設定温度の湯が蛇口から給湯される。
【００１５】
深夜時間帯となると、貯湯制御手段１３は貯湯タンク２内の湯水が所定の目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔになるように沸き上げ運転を開始するよう加熱制御手段２７へ沸き上げ開始命令を指示する。そして、加熱制御手段２７の圧縮機制御手段２８は、外気温度センサ２４で検出した外気温度Ｔａに応じた圧縮機１５の運転周波数を設定して圧縮機１５を制御すると共に、目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔ＋一定値を外気温度Ｔａの高低に応じて微調整するようにして目標吐出温度ＴＤを設定し、冷媒吐出温度センサ２２で検出する冷媒の吐出温度が目標吐出温度ＴＤになるように電子膨張弁１７の開度を制御する。同時に、加熱制御手段２７は沸き上げ温度センサ２６で検出する水−冷媒熱交換器１６で加熱された湯が目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔになるように加熱循環ポンプ２０の回転数を制御する。
【００１６】
また、加熱制御手段２７の送風ファン制御手段２９は、目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔが高いほど送風ファン２１の目標回転数Ｎを低く、目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔが低いほど送風ファン２１の目標回転数Ｎを高く設定すると共に、外気温度センサ２４で検出する外気温度Ｔａが高くなるほど、目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔに応じて定めた送風ファン２１の目標回転数Ｎを低くなるように補正するようにしている。ここで送風ファン制御手段２９は、図２に示すようなテーブルデータを予め記憶しておき、送風ファン２１の目標回転数Ｎをこのテーブルデータに基づいて設定するようにしてもよいものである。
【００１７】
なお、ここで、前記所定の目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔは、貯湯制御手段１３が蓄積記憶している過去の給湯量の最大値や平均値等の給湯実績から翌日の給湯量の予測量を確保できるように目標沸き上げ温度設定手段１４によって算出されるもので、６５℃から９０℃の範囲で決定されるものである。
【００１８】
そして、沸き上げ運転が進行していくと、貯湯タンク２の下部の水がヒートポンプ式加熱手段３へ循環され、貯湯タンク２の上部から目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔに加熱された湯が積層状態に貯湯される。貯湯タンク２内に必要な湯量が沸き上げられたことを貯湯温度センサ１２で検出するか、ヒートポンプ式加熱手段３の入水温度センサ２５で検出する入水温度Ｔｗｉが沸き上げし難い所定の高温度以上を検出するか、あるいは電力料金単価の安い深夜時間帯が終了した時点で、貯湯制御手段１３は沸き上げ運転を停止するべく加熱制御手段２７に停止指示を出し、加熱制御手段２７は圧縮機１６と加熱循環ポンプ２０の運転を停止して、沸き上げ運転を終了する。
【００１９】
このように、目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔが高いほど送風ファン２１の目標回転数Ｎを下げるため、目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔの全域に渡り上限圧力を超えずに、かつ、加熱効率がよい送風ファン２１の回転数で運転することが可能となり、機具の耐久性を十分に確保した運転条件において高効率での運転を可能となった。
【００２０】
しかも、外気温度Ｔａが高いほど送風ファン２１の回転数を下げるように補正するので、外部環境に適応した高効率な制御を行うことができるものである。
【００２１】
なお、本発明は上記した一実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲で変更が可能なものであり、例えば、圧縮機制御手段２８は目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔに応じた冷媒の目標吐出温度ＴＤを設定するものとしたが、目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔに応じた圧縮機１６の運転周波数を設定するものとしてもよい。
【００２２】
また、貯湯タンクユニット１とヒートポンプ式加熱手段３とで別の筐体に分割された構成としたが、一体型としてもよく、その場合、貯湯制御手段１３と加熱制御手段２７も一体の制御手段としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態のヒートポンプ式給湯装置のシステム図。
【図２】同一実施形態の送風ファン目標回転数のデータテーブル。
【符号の説明】
【００２４】
１４  目標沸き上げ温度設定手段
１５  圧縮機
１６  水−冷媒熱交換器
１７  電子膨張弁（減圧手段）
１８  空気熱交換器
１９  ヒートポンプサイクル
２１  送風ファン
２４  外気温度センサ
２８  圧縮機制御手段
２９  送風ファン制御手段
【図１】
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【図２】
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