(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮手段と、
外気温を検出する外気温検出手段と、
前記圧縮手段の運転能力を、所定の運転能力に設定する標準モード、前記標準モードよりも大きな運転能力に設定する急速モード、及び前記標準モードよりも小さな運転能力に設定する節約モードのいずれかに設定するモード設定手段と、
前記外気温検出手段で検出した外気温と前記モード設定手段により設定された設定モードとに基づいて、前記外気温が所定温度未満の場合には前記設定モードに応じた運転能力が高くなり、前記外気温が所定温度以上の場合には前記設定モードに応じた運転能力が低くなるように前記圧縮手段の運転能力を切り換えて前記圧縮手段を制御する圧縮制御手段と、
前記圧縮手段により圧縮された冷媒と水との間で熱交換をして、その水を加熱する熱交換手段と、
前記熱交換手段で水との間で熱交換された冷媒を冷却し、冷却済みの冷媒を前記圧縮手段に供給する冷却手段と、
前記熱交換手段で加熱された水を貯湯する貯湯タンクと、
前記熱交換手段で加熱された水の温度を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出される水の温度が所定の温度になるように、前記熱交換手段に供給する水の流量を制御する水量制御手段と、
を備えたヒートポンプ式給湯機。
【請求項２】
冷媒を圧縮する圧縮手段と、
外気温を検出する外気温検出手段と、
前記圧縮手段の運転能力を、所定の運転能力に設定する標準モード、前記標準モードよりも大きな運転能力に設定する急速モード、及び前記標準モードよりも小さな運転能力に設定する節約モードのいずれかに設定するモード設定手段と、
前記外気温検出手段で検出した外気温と前記モード設定手段により設定された設定モードとに基づいて、前記外気温が所定温度未満の場合には前記設定モードに応じた運転能力が高くなり、前記外気温が所定温度以上の場合には前記設定モードに応じた運転能力が低くなるように前記圧縮手段の運転能力を切り換えて前記圧縮手段を制御する圧縮制御手段と、
前記圧縮手段により圧縮された冷媒と水との間で熱交換をして、その水を加熱する熱交換手段と、
前記熱交換手段で水との間で熱交換された冷媒を冷却し、冷却済みの冷媒を前記圧縮手段に供給する冷却手段と、
前記熱交換手段で加熱された水を貯湯する貯湯タンクと、
前記熱交換手段で加熱された水の温度を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出される水の温度が第１の設定温度になるように、前記熱交換手段に供給する水の流量を制御する水量制御手段と、
前記貯湯タンク内の水を第２の設定温度になるまで加熱する加熱手段と、
を備えたヒートポンプ式給湯機。
【請求項３】
前記加熱手段は、前記外気温検出手段で検出した外気温に応じて第２の設定温度を設定する請求項２記載のヒートポンプ式給湯機。
【請求項４】
前記貯湯タンク内の水の温度を検出するタンク水温検出手段を更に備え、
前記水量制御手段は、さらに、前記タンク水温検出手段が検出する水の温度が所定の温度になるように、前記熱交換手段に供給する水の流量を制御する請求項１から請求項３のいずれか１項記載のヒートポンプ式給湯機。
【請求項５】
前記貯湯タンク内の水の温度を検出するタンク水温検出手段と、
前記タンク水温検出手段の検出する水の温度が第２の設定温度になるように、前記水量制御手段の流量及び前記加熱手段の加熱温度を制御する水温制御手段を更に備えた請求項２又は請求項３記載のヒートポンプ式給湯機。
【請求項６】
前記貯湯タンク内の湯量を検出する湯量検出手段を備え、
前記水量制御手段は、さらに、前記湯量検出手段が検出する湯量が所定の湯量になるように前記熱交換手段に供給する水の流量を制御する請求項１から請求項５のいずれか１項記載のヒートポンプ式給湯機。
【請求項７】
前記湯量検出手段が所定の湯量を検出してから所定時間経過後に運転を停止するタイマー手段を更に備えた請求項６記載のヒートポンプ式給湯機。
【請求項８】
前記貯湯タンク内の水の温度を検出するタンク水温検出手段と、
前記貯湯タンク内の湯量を検出する湯量検出手段と、
少なくとも第１の時刻における前記外気温検出手段と前記タンク水温検出手段と前記湯量検出手段の各出力に基づいて、圧縮手段の運転開始時の運転能力を設定し、第２の時刻に貯湯タンクの全湯量が所定の温度になるように運転時間を逆算し、第２の時刻から逆算した時刻に運転を開始する運転開始設定手段を更に備えた請求項１から請求項７のいずれか１項記載のヒートポンプ式給湯機。
【請求項９】
外気温を検出し、
検出した外気温と、所定の運転能力に設定する標準モード、前記標準モードよりも大きな運転能力に設定する急速モード、及び前記標準モードよりも小さな運転能力に設定する節約モードのいずれかに設定された設定モードとに基づいて、前記外気温が所定温度未満の場合には前記設定モードに応じた運転能力が高くなり、前記外気温が所定温度以上の場合には前記設定モードに応じた運転能力が低くなるように冷媒を圧縮する運転能力を制御し、
前記運転能力で圧縮された冷媒と水との間で熱交換をすることでその水を加熱し、
加熱された水の温度を検出し、
検出された水の温度が所定の温度になるように、熱交換するための水の流量を制御し、
加熱された水を貯湯タンクに貯湯するヒートポンプ式給湯機の運転方法。
【請求項１０】
外気温を検出し、
検出した外気温と、所定の運転能力に設定する標準モード、前記標準モードよりも大きな運転能力に設定する急速モード、及び前記標準モードよりも小さな運転能力に設定する節約モードのいずれかに設定された設定モードとに基づいて、前記外気温が所定温度未満の場合には前記設定モードに応じた運転能力が高くなり、前記外気温が所定温度以上の場合には前記設定モードに応じた運転能力が低くなるように冷媒を圧縮する運転能力を制御し、
前記運転能力で圧縮された冷媒と水との間で熱交換をすることでその水を加熱し、
加熱された水の温度を検出し、
検出された水の温度が第１の設定温度になるように、熱交換するための水の流量を制御し、
加熱された水を貯湯タンクに貯湯し、
前記貯湯タンクに貯湯された水を第２の設定温度になるまで加熱するヒートポンプ式給湯機の運転方法。
【請求項１１】
検出した外気温に応じて前記第２の設定温度を設定する請求項１０記載のヒートポンプ式給湯機の運転方法。
【請求項１２】
さらに、熱交換により加熱された水の温度を検出し、
検出した水の温度が所定の温度になるように、熱交換するための水の流量を制御する請求項９から請求項１１のいずれか１項記載のヒートポンプ式給湯機の運転方法。
【請求項１３】
さらに、熱交換により加熱された水の温度を検出し、
検出した水の温度が第２の設定温度になるように、熱交換するための水の流量及び貯湯された水の加熱温度を制御する請求項１０又は請求項１１記載のヒートポンプ式給湯機の運転方法。
【請求項１４】
さらに、前記貯湯タンク内の湯量を検出し、
検出した湯量が所定の湯量になるように熱交換をするための水の流量を制御する請求項９から請求項１３のいずれか１項記載のヒートポンプ式給湯機の運転方法。
【請求項１５】
さらに、所定の湯量を検出してから所定時間経過後に運転を停止する請求項１４記載のヒートポンプ式給湯機の運転方法。
【請求項１６】
さらに、貯湯された水の温度及び湯量を検出し、
少なくとも第１の時刻における外気温と貯湯された水の温度と湯量に基づいて、冷媒圧縮の運転開始時の運転能力を設定すると共に貯湯された全湯量が第２の時刻に所定の温度になるように運転時間を逆算し、
第２の時刻から逆算した時刻に運転を開始する請求項９から請求項１５のいずれか１項記載のヒートポンプ式給湯機の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプ式給湯機及びその運転方法に係り、特に効率的に給湯するためのヒートポンプ式給湯機及びその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
給湯機は、一般的にはヒータやガス等を用いて水を沸かすものが多いが、省エネルギー等の観点からヒートポンプ式のものも提案されている。ヒートポンプ式給湯機は、圧縮機で圧縮されて高温になったガス状冷媒を凝縮器に供給し、当該凝縮器で水と熱交換させて凝縮させ、この凝縮熱により水の温度を上げるものである。
【０００３】
ところで、季節により外気温は大きく異なり、給湯前の水の温度も大きく異なることから、給湯機の運転能力が一定であっても、同じ時間で水を沸かすことができるとは限らない。
【０００４】
また、ユーザによっては、急いで湯を沸かしたい場合や急がず消費電力を節約しながら湯を沸かしたい場合がある。この場合に給湯機の運転能力が固定されていると、このようなユーザの要望に答えることができない。さらに、１日２４時間において湯を多く使用する時間帯とあまり使用しない時間帯とがあり、給湯機の運転能力が固定されたままだと、効率的に給湯することができない。
【０００５】
本発明は、上述した問題を解消するために提案されたものであり、効率的な運転を行いかつ必要な湯量を確保することができるヒートポンプ式給湯機及びその運転方法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】
請求項１記載の発明は、冷媒を圧縮する圧縮手段と、外気温を検出する外気温検出手段と、前記圧縮手段の運転能力を、所定の運転能力に設定する標準モード、前記標準モードよりも大きな運転能力に設定する急速モード、及び前記標準モードよりも小さな運転能力に設定する節約モードのいずれかに設定するモード設定手段と、前記外気温検出手段で検出した外気温と前記モード設定手段により設定された設定モードとに基づいて、前記外気温が所定温度未満の場合には前記設定モードに応じた運転能力が高くなり、前記外気温が所定温度以上の場合には前記設定モードに応じた運転能力が低くなるように前記圧縮手段の運転能力を切り換えて前記圧縮手段を制御する圧縮制御手段と、前記圧縮手段により圧縮された冷媒と水との間で熱交換をして、その水を加熱する熱交換手段と、前記熱交換手段で水との間で熱交換された冷媒を冷却し、冷却済みの冷媒を前記圧縮手段に供給する冷却手段と、前記熱交換手段で加熱された水を貯湯する貯湯タンクと、前記熱交換手段で加熱された水の温度を検出する検出手段と、前記検出手段で検出される水の温度が所定の温度になるように、前記熱交換手段に供給する水の流量を制御する水量制御手段と、を備えたものである。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、外気温とユーザが設定した設定モードとに応じて冷媒を圧縮し、圧縮により加熱された冷媒と水を熱交換手段で熱交換することでその水を加熱する。熱交換された冷媒は、一度冷却されてから、再び水と熱交換させるために圧縮される。そして、加熱された水の水温を検出し、この水温が所定の温度になるように熱交換手段に供給される水の水量を制御する。これにより、熱交換手段で加熱される水は、前記所定の温度になって、貯湯タンクに貯湯される。
【０００８】
請求項２記載の発明は、冷媒を圧縮する圧縮手段と、外気温を検出する外気温検出手段と、前記圧縮手段の運転能力を、所定の運転能力に設定する標準モード、前記標準モードよりも大きな運転能力に設定する急速モード、及び前記標準モードよりも小さな運転能力に設定する節約モードのいずれかに設定するモード設定手段と、前記外気温検出手段で検出した外気温と前記モード設定手段により設定された設定モードとに基づいて、前記外気温が所定温度未満の場合には前記設定モードに応じた運転能力が高くなり、前記外気温が所定温度以上の場合には前記設定モードに応じた運転能力が低くなるように前記圧縮手段の運転能力を切り換えて前記圧縮手段を制御する圧縮制御手段と、前記圧縮手段により圧縮された冷媒と水との間で熱交換をして、その水を加熱する熱交換手段と、前記熱交換手段で水との間で熱交換された冷媒を冷却し、冷却済みの冷媒を前記圧縮手段に供給する冷却手段と、前記熱交換手段で加熱された水を貯湯する貯湯タンクと、前記熱交換手段で加熱された水の温度を検出する検出手段と、前記検出手段で検出される水の温度が第１の設定温度になるように、前記熱交換手段に供給する水の流量を制御する水量制御手段と、前記貯湯タンク内の水を第２の設定温度になるまで加熱する加熱手段と、を備えたものである。
【０００９】
請求項２記載の発明によれば、外気温とユーザが設定した設定モードとに応じて冷媒を圧縮し、圧縮により加熱された冷媒と水を熱交換手段で熱交換することでその水を加熱する。熱交換された冷媒は、一度冷却されてから、再び水と熱交換させるために圧縮される。そして、加熱された水の水温を検出し、この水温が第１の設定温度になるように熱交換手段に供給される水の水量を制御する。これにより、熱交換手段で加熱される水は、前記第１の設定温度になって、貯湯タンクに貯湯される。そして、貯湯タンク内の水を第２の設定温度にまで加熱する。
【００１０】
請求項９記載の発明は、外気温を検出し、検出した外気温と、所定の運転能力に設定する標準モード、前記標準モードよりも大きな運転能力に設定する急速モード、及び前記標準モードよりも小さな運転能力に設定する節約モードのいずれかに設定された設定モードとに基づいて、前記外気温が所定温度未満の場合には前記設定モードに応じた運転能力が高くなり、前記外気温が所定温度以上の場合には前記設定モードに応じた運転能力が低くなるように冷媒を圧縮する運転能力を制御し、前記運転能力で圧縮された冷媒と水との間で熱交換をすることでその水を加熱し、加熱された水の温度を検出し、検出された水の温度が所定の温度になるように、熱交換するための水の流量を制御し、加熱された水を貯湯するものである。
【００１１】
請求項９記載の発明によれば、外気温とユーザが設定した設定モードとに応じて冷媒を圧縮し、圧縮により加熱された冷媒と水を熱交換手段で熱交換することでその水を加熱する。そして、加熱された水の水温を検出し、この水温が所定の温度になるように熱交換のために供給される水の水量を制御する。これにより、熱交換によって加熱される水は、前記所定の温度になって、貯湯タンクに貯湯される。
【００１２】
請求項１０記載の発明は、外気温を検出し、検出した外気温と、所定の運転能力に設定する標準モード、前記標準モードよりも大きな運転能力に設定する急速モード、及び前記標準モードよりも小さな運転能力に設定する節約モードのいずれかに設定された設定モードとに基づいて、前記外気温が所定温度未満の場合には前記設定モードに応じた運転能力が高くなり、前記外気温が所定温度以上の場合には前記設定モードに応じた運転能力が低くなるように冷媒を圧縮する運転能力を制御し、前記運転能力で圧縮された冷媒と水との間で熱交換をすることでその水を加熱し、加熱された水の温度を検出し、検出された水の温度が第１の設定温度になるように、熱交換するための水の流量を制御し、加熱された水を貯湯タンクに貯湯し、前記貯湯タンクに貯湯された水を第２の設定温度になるまで加熱するものである。
【００１３】
請求項１０記載の発明によれば、外気温とユーザが設定した設定モードとに応じて冷媒を圧縮し、圧縮により加熱された冷媒と水を熱交換手段で熱交換することでその水を加熱する。そして、加熱された水の水温を検出し、この水温が第１の設定温度になるように熱交換のために供給される水の水量を制御する。これにより、熱交換によって加熱される水は、前記第１の設定温度になって、貯湯タンクに貯湯される。そして、貯湯タンク内の水を第２の設定温度にまで加熱する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１に示すように本実施の形態のヒートポンプ式給湯機１は、水に熱を与えるための冷媒を循環させる冷却循環部１０と、水を循環させながら加熱する温水循環部２０と、温度センサ５１の検出出力や設定部５２の設定内容に従って冷却循環部１０及び温水循環部２０を制御する制御部５０とを備えている。なお、ここで用いられる冷媒としては、ＣＯ2冷媒が好ましい。ＣＯ2冷媒は、圧縮により約９０℃まで加熱される。なお、５０℃位の湯を利用する場合は、ＨＦＣ冷媒でもよい。
【００１５】
冷却循環部１０は、キャピラリチューブ１１に接続されて冷媒に吸熱させる蒸発器１２と、冷媒をより一層吸熱させるための冷却ファン１３と、アキュームレータ１４と、冷媒を圧縮する圧縮機１５とを備えている。
【００１６】
蒸発器１２は、キャピラリチューブ１１を介して供給される冷媒を空気との熱交換により加熱する。ここで、温水循環部２０から供給される冷媒は、そのほとんどが水との熱交換により温度が下がっている（フロン冷媒の場合は温度が下がり液化している。）。
【００１７】
圧縮機１５は、冷媒を圧縮することでこの冷媒を高温高圧にし、接続弁１６を介して、温水循環部２０に供給する。なお、圧縮機１５による圧縮冷媒の吐出量は、制御部５０によって設定される。
【００１８】
温水循環部２０は、水道管４０からの水を所定の圧力にまで減圧する減圧弁２１と、減圧弁２１からの水を止めるための止水弁２２と、止水弁２２からの水や加熱された水（温水）を貯蔵する貯湯タンク２３とを備えている。
【００１９】
貯湯タンク２３は、例えば全量２４０リットル貯えることができ、その底部に水道管４０からの水を供給し、その上部から温水を貯湯する。したがって、貯湯タンク２３において、水と温水は、混ざることなく、それぞれの境界を有する。ここで、図２に示すように、貯湯タンク２３の上部から湯量目盛を設けると、温水と水の境界が１００リットルの目盛りにある場合は、温水の量（湯量）は１００リットルである。
【００２０】
また、貯湯タンク２３は、温水や水を加熱する電気ヒータ３１と、温水の量を検出する図示しない湯量検出センサと、水や温水の温度を検出する図示しないタンク水温センサとを備えている。なお、湯量検出センサは、図２に示す貯湯タンク２３の各目盛に沿って設けられた複数の温度センサからなり、温度の境界から湯量を判断する。また、タンク温水センサは、湯量検出センサを構成する複数の温度センサに代えてもよい。電気ヒータ３１は、温水の温度が低い場合に７０〜９０℃まで加熱するものであり、制御部５０によりオン／オフが制御されている。湯量検出センサやタンク水温センサは、その検出出力を制御部５０に供給する。
【００２１】
なお、電気ヒータ３１は、ＨＦＣ冷媒を使用する場合に取り付けられ、ＣＯ2冷媒を使用する場合にはヒートポンプのみで高温（約９０℃）に制御することができるので不要である。
【００２２】
また、温水循環部２０は、貯湯タンク２３の底部から水を取り出して循環させる循環ポンプ２４と、循環ポンプ２４からの水の流量を調整する流量調整弁２５と、流量調整弁２５からの水の温度を検出する第１水温検出器２６と、凝縮器２７とを備えている。なお、凝縮器２７は、ＨＦＣ冷媒の際は凝縮器として作用し、ＣＯ2冷媒の際は放熱器（ガスクーラー）として作用する。
【００２３】
流量調整弁２５は、温水の温度を調整するために水の流量を調整するものであり、制御部５０によって開度が制御される。第１水温検出器２６は、流量調整弁２５から凝縮器２７に向かって流れる水又は低温の湯の温度を検出し、この検出出力を制御部５０に供給する。
【００２４】
凝縮器２７は、水と冷媒との熱交換を行うものである。水と熱交換することによって、冷媒の温度が下がり、ＨＦＣ冷媒では凝縮する。ＣＯ2冷媒は気体のままである。なお、冷媒の凝縮温度は一定になるようにキャピラリチューブ１１が設計されている。これにより、通常では、ＨＦＣ冷媒によって加熱された温水の温度は約６０℃になる。ＣＯ2冷媒の場合は約９０℃になる。
さらに、温水循環部２０は、凝縮器２７で加熱された温水の温度を検出する第２水温検出器２８と、貯湯タンク２３にある水の排出を止めるための止水弁２９と、貯湯タンク２３内の空気を抜く空気抜き弁／負圧弁３０とを備えている。
【００２５】
第２水温検出器２８は、温水の温度を検出し、その検出出力を制御部５０に供給する。止水弁２９は、貯湯タンク２３内の温水や水を抜くためのものであり、通常では閉められている。空気抜き弁／負圧弁３０は、貯湯タンク２３内の空気を抜いて貯湯タンク２３内を湯で満たす。貯湯タンク２３内の温水は混合給水栓４１に供給される。混合給水栓４１は、貯湯タンク２３からの温水と水道管４０からの水とを混合し、適当な温度になった温水を外部に出す。
【００２６】
制御部５０は、温度センサ５１の検出出力に基づいて冷却循環部１０を制御する。また、制御部５０は、設定部５２の設定モードに応じて冷却循環部１０や温水循環部２０を制御する。設定モードとしては、通常の動作を行う標準モード、急いで温水を沸かしたい時に行う急速モード、電力を節約して温水を沸かしたい時に行う節約モードとがある。なお、設定部５２は、例えばリモートコントローラからなり、有線式であっても無線式であってもよい。
【００２７】
以上のように構成されたヒートポンプ式給湯機１は、図３に示すステップＳＴ１以下の処理を実行する。
【００２８】
ステップＳＴ１において、温度センサ５１は、外気温を検出し、この検出出力を制御部５０に供給して、ステップＳＴ２に進む。ステップＳＴ２において、制御部５０は、この外気温に基づいて、圧縮機１５の能力を制御して、ステップＳＴ３に進む。
【００２９】
ここで、制御部５０は、図４に示すように、外気温に応じて、さらに設定部５２で設定されたモード毎に、圧縮機１５の運転能力を変えている。図４は、外気温が低いと加熱能力比が小さくなることを示している。このため、外気温が低い場合には、それに応じて通常よりも高い運転能力で圧縮機１５を運転する必要がある。なお、圧縮機１５は、外気温が高い場合には、それほど高い運転能力で運転する必要はない。
【００３０】
制御部５０は、例えば標準モードの場合においては、外気温が所定温度以上、例えば１５℃以上のときは圧縮機１５の運転能力を第１の所定値、例えば6.0ｋＷに制御する。さらに、制御部５０は、急速モードの場合においては、外気温が１５℃以上のときは圧縮機１５の運転能力を第２の所定値、例えば7.5ｋＷに制御する。制御部５０は、節約モードの場合においては、外気温が１５℃以上のときは圧縮機１５の運転能力を第３の所定値、例えば4.0ｋＷに制御する。
【００３１】
圧縮機１５は、このようにして設定制御された運転能力で冷媒を圧縮すべくインバータを備えている。そして、圧縮機１５は、圧縮した冷媒を、接続弁１６を介して、温水循環部２０に供給する。一方、温水循環部２０で熱を放出した冷媒は、接続弁１７を介して、冷却循環部１０に戻ってくる。こうして、冷媒が循環することになる。
【００３２】
ステップＳＴ３において、第１水温検出器２６及び第２水温検出器２８は、凝縮器２７に供給される水温や凝縮器２７から出ていく温水の水温を検出し、この検出出力を制御部５０に供給して、ステップＳＴ４に進む。
【００３３】
ステップＳＴ４において、制御部５０は、第２水温検出器２８で検出した温水の温度が所定温度以下であるかを判定し、所定温度以下の場合はステップＳＴ５に進み、所定温度以下でない場合はステップＳＴ６に進む。なお、ここにいう所定温度は、貯湯タンク２３に貯める温水の温度と同じであり、ＨＦＣ冷媒の場合最大で６０℃である。また、この温度は、設定部５２で設定することができる。
【００３４】
ステップＳＴ５において、制御部５０は、第２水温検出器２８で検出する水温が所定温度になるように、流量調整弁２５を絞って、ステップＳＴ７に進む。
ステップＳＴ６において、制御部５０は、第２水温検出器２８で検出する水温が所定温度になるように、流量調整弁２５を開いて、ステップＳＴ７に進む。なお、制御部５０は、流量調整弁２５の調整の際には、第１水温検出器２６の検出出力も監視している。例えば、制御部５０は、第１水温検出器２６で検出した水温が既に所定の温度になっている場合には、流量調整弁２５を開くようにしてもよい。
【００３５】
ステップＳＴ７において、制御部５０は、運転を終了するかを判定し、運転を終了しないときはステップＳＴ３に戻り、運転を終了するときは各部位の運転を終了する。例えば、制御部５０は、貯湯タンク２３内の湯量検出センサの検出出力に基づいて貯湯タンク２３内の温水が所定の量になったと判定したときや、モード設定の変更があったと判定したときに、標準モードの運転を終了する。
【００３６】
以上のように、ヒートポンプ式給湯機１は、外気温が低下するに従って圧縮機１５の運転能力を上げることによって、無駄な電力消費を抑制して、効率的に温水を得ることができる。すなわち、外気温が高い場合では、圧縮冷媒の吐出量を高くすると能力が出すぎると問題を起こすので、その外気温に応じて能力を下げることで、効率的に水を加熱することができる。さらに、標準モード、急速モード、節約モードの各モードを設けることによって、ユーザの好みに合わせながら温水を得ることができる。
【００３７】
また、ヒートポンプ式給湯機１は、昼Ａ時間帯（７：００から１８：００）、昼Ｂ時間帯（１８：００から２３：００）、深夜時間帯（２３：００から７：００）を設け、各時間帯で異なる制御を行っている。具体的には、制御部５０は、図示しないタイマーを備え、各時間帯で温水循環部２０に対して所定の制御を行う。例えば、昼Ａ時間帯のときは、図５に示すステップＳＴ１１以下の処理を行う。
【００３８】
ステップＳＴ１１において、制御部５０は, 貯湯タンク２３の温水が全量沸き上げ状態であるかを判定する。具体的には、湯量検出センサにより貯湯タンク２３内の湯量が満杯であるか、さらに、タンク温水センサにより貯湯タンク２３の温水が６０℃（ＨＦＣ冷媒の場合）であるかを判定し、これらのいずれかの条件を満たしていないときは全量沸き上げ状態でないものとしてステップＳＴ１２に進む。一方、これらの条件を満たしているときは全量沸き上げ状態であるものとしてステップＳＴ１３に進む。
【００３９】
ステップＳＴ１２において、制御部５０は、貯湯タンク２３内の湯量検出センサ及びタンク水温センサの検出出力を監視しながら、貯湯タンク２３の温水が全量沸き上げ状態になるように流量調整弁２５を制御し、貯湯タンク２３に温水を補給して、ステップＳＴ１３に進む。
【００４０】
ステップＳＴ１３において、制御部５０は、昼間Ａ時間帯の処理を終了するかを判定し、終了しないときはステップＳＴ１１に戻り、処理を終了するときは運転を終了する。例えば、昼間Ａ時間帯から昼間Ｂ時間帯になったときや、電源がオフになったときは処理を終了する。
【００４１】
また、制御部５０は、昼Ｂ時間帯のときは、図６に示すステップＳＴ２１以下の処理を行う。
【００４２】
ステップＳＴ２１において、制御部５０は、貯湯タンク２３内の湯量検出センサにより温水が所定の湯量まであるかを判定し、所定の湯量までないときはステップＳＴ２２に進み、所定の湯量まであるときはステップＳＴ２３に進む。なお、所定の湯量としては、季節が夏の場合は１００リットル、季節が冬の場合は１５０リットルが好ましい。
【００４３】
ステップＳＴ２２において、制御部５０は、循環ポンプ２４を運転すると共に、所定温度の温水が得られるように流量調整弁２５の開度を制御して貯湯タンク２３に温水を補給し、ステップＳＴ２１に戻る。
【００４４】
ステップＳＴ２３において、制御部５０は、５分後に終了するための５分間のタイマーを作動して、ステップＳＴ２４に進む。
【００４５】
ステップＳＴ２４において、制御部５０は、タイマセットにより設定された終了時間になったかを判定し、終了時間になっていないときはステップＳＴ２４に待機し、終了時間になったときは処理を終了する。したがって、制御部５０は、タイマーセットをした後も運転を継続し、その５分後に運転を終了するように冷却循環部１０及び温水循環部２０を制御する。
【００４６】
また、制御部５０は、深夜時間帯のときは、図７に示すステップＳＴ３１以下の処理を行う。
【００４７】
ステップＳＴ３１において、制御部５０は、圧縮機１５の運転能力の設定を行って、ステップＳＴ３２に進む。具体的には、制御部５０は、温度センサ５１から２３：００時点における外気温を得て、この外気温に基づいて翌朝に圧縮機１５の運転を行うときの運転能力の設定を行う。なお、図４に示すように、標準モード、急速モード、節約モードそれぞれに対応して運転能力の設定も行うことができる。
【００４８】
ステップＳＴ３２において、制御部５０は、貯湯タンク２３内の湯量検出センサにより湯量を検出して、ステップＳＴ３３に進む。
【００４９】
ステップＳＴ３３において、制御部５０は、上述した運転能力及び湯量さらにタンク水温センサから得られる給水温度に基づいて、運転再開から運転完了までにかかる運転時間を算出する。ここにいう運転完了とは、昼間Ａ時間帯の定常状態（全量沸き上げ状態）になるまで運転することをいう。さらに、制御部５０は、運転時間の変動要因を考慮してその補正を行い、最終的な運転時間を算出して、ステップＳＴ３４に進む。
【００５０】
ステップＳＴ３４において、制御部５０は、深夜時間帯終了前に運転が完了するようにタイマーをセットして、ステップＳＴ３５に進む。具体的には、制御部５０は、７：００を基準にして算出された運転時間分を遡り、その遡った時刻に運転を開始するようにタイマーをセットする。
【００５１】
ステップＳＴ３５において、制御部５０は、湯量検出センサの検出出力を監視して貯湯タンク２３の湯量に変更が生じたかを判定し、変更が生じたときはステップＳＴ３６に進み、変更が生じていないときはステップＳＴ３７に進む。
【００５２】
ステップＳＴ３６において、制御部５０は、貯湯タンク２３の温水が所定の湯量になるように流量調整弁２５を制御し、貯湯タンク２３に温水を補給し、ステップＳＴ３３に戻る。なお、温水の補給は、図６に示す昼間Ｂ時間帯における処理と同様に行う。
【００５３】
ステップＳＴ３７において、制御部５０は、タイマー設定時刻になったかを判定し、設定時刻になったときはステップＳＴ３８に進み、設定時刻になっていないときはステップＳＴ３５に戻る。
【００５４】
ステップＳＴ３８において、制御部５０は、圧縮機１５をステップＳＴ３１で設定した運転能力にして運転を開始する。
【００５５】
以上のように、ヒートポンプ式給湯機１は、時間帯によって温水の使用状況が異なることを考慮して、各時間帯で最も効率的に所定の温度及び必要な湯量を確保して、消費電力を少なくすることができる。
【００５６】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係るヒートポンプ式給湯機１は、電気ヒータ３１を用いることによって、貯湯タンク２３内の温水を６０℃以上（ＨＦＣ冷媒の場合）にすることができる。このとき、ヒートポンプ式給湯機１の制御部５０は、図８に示すステップＳＴ４１〜ＳＴ４８までの処理を行う。なお、ステップＳＴ４１〜ＳＴ４６までの処理は、ステップＳＴ１〜ＳＴ６までの処理と同様であるので、一部の重複する説明については省略する。
【００５７】
ステップＳＴ４２において、制御部５０は、上述したステップＳＴ２と同様に、外気温に基づいて圧縮機１５の能力を制御している。
【００５８】
そして、ステップＳＴ４５で流量調整弁２５を絞り又はステップＳＴ４６で流量調整弁２５を開いた後のステップＳＴ４７において、制御部５０は、貯湯タンク２３内の全量が第１の設定温度（例えば６０℃）になったかを判定し、第１の設定温度になったときはステップＳＴ４８に進み、第１の設定温度になっていないときはステップＳＴ４３に戻る。なお、第１の設定温度は、凝縮器２７で加熱することができる温度であればよく、設定部５２により設定することができる。
【００５９】
ステップＳＴ４８において、制御部５０は、電気ヒータ３１をオンにする。そして、貯湯タンク２３内のタンク水温センサの検出出力を監視し、温水の温度が第２の設定温度になったら電気ヒータ３１をオフにして、処理を終了する。なお、第２の設定温度は、７０℃から９０℃が好ましく、温度センサ５１の検出出力の応じて設定したり、設定部５２により設定することができる。
【００６０】
ヒートポンプ式給湯機１は、急速モード時には、凝縮器２７だけでなく電気ヒータ３１も同時に使用してもよい。これにより、ヒートポンプ式給湯機１は、より速く第１の設定温度まで水を加熱することができ、短時間で温水を得ることができる。
【００６１】
なお、ＣＯ2冷媒を用いたヒートポンプ式給湯機１は、電気ヒータ３１を使用しないので、電気ヒータ３１で制御する処理と同様の処理を、ヒートポンプのみで行っている。
【００６２】
さらに、ヒートポンプ式給湯機１は、第１の実施の形態と同様に、昼Ａ時間帯、昼Ｂ時間帯、深夜時間帯を設け、各時間帯で異なる制御を行っている。具体的には、ヒートポンプ式給湯機１の制御部５０は、昼Ａ時間帯のときは、図５に示すステップＳＴ１１〜ＳＴ１３の処理と同様の処理を行う。このとき、貯湯タンク２３内の温水は、第１の設定温度まで加熱される。
【００６３】
しかし、外気温が非常に低い場合を考慮して、第１の設定温度と第２の設定温度が異なる場合では、ステップＳＴ１２において、制御部５０は、電気ヒータ３１をオンにしてもよい。また、電力消費を抑制すべく、例えば１５時から電気ヒータ３１をオンにするようにしてもよい。
【００６４】
また、制御部５０は、昼Ｂ時間帯のときは、図６に示すステップＳＴ２１〜ＳＴ２４までの処理と同様の処理を行う。なお、ステップＳＴ２２では、制御部５０は、流量調整弁２５を制御して貯湯タンク２３に温水を供給するだけでなく、温水をさらに加熱すべく電気ヒータ３１をオンにしてもよい。
【００６５】
制御部５０は、深夜時間帯のときは、図７に示すステップＳＴ３１〜ＳＴ３８の処理と同様の処理を行う。このとき、ステップＳＴ３３において、制御部５０は、第１の設定温度と第２の設定温度が異なる場合に電気ヒータ３１をオンにする必要があるときには、さらに電気ヒータ３１の運転時間も考慮して、最終的な運転時間を算出する。
【００６６】
そして、ステップＳＴ３８において、制御部５０は、さらに電気ヒータ３１による温水の加熱が必要なときは電気ヒータ３１をオンにする。
【００６７】
以上のように、ヒートポンプ式給湯機１は、各時間帯に応じて全量沸き上げ状態にしたり、所定の湯量に維持したり、またタイマーセットすることによって、効率的に温水を得ることができる。
【００６８】
また、ヒートポンプ式給湯機１の制御部５０は、いずれのモードやいずれの時間帯であっても、貯湯タンク２３の湯量が必要最低限度（例えば５０リットル）よりも少なくなった場合には、循環ポンプ２４を開けると共に、流量調整弁２５を制御しながら貯湯タンク２３に温水を補給する。これにより、常に必要最低限の湯量を確保することができる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明に係るヒートポンプ式給湯機及びその運転方法によれば、検出された外気温に基づいて冷媒を圧縮する運転能力を制御することによって、外気温が低すぎる場合にはそれに従って運転能力も下げるので、冷媒を圧縮して加熱するために無駄な電力を消費することを防止して、効率的に温水を得ることができる。
【００７０】
本発明に係るヒートポンプ式給湯機及びその運転方法によれば、検出された外気温に基づいて冷媒を圧縮する運転能力を制御し、貯湯された水をさらに加熱する。これにより、外気温が低すぎる場合にはそれに従って運転能力を上げるので、冷媒を圧縮して加熱するために無駄な電力を消費することを防止して、効率的に温水を得て、さらに、従来よりも高温の温水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るヒートポンプ式給湯機の構成図である。
【図２】ヒートポンプ式給湯機の貯湯タンクについて説明するための図である。
【図３】ヒートポンプ式給湯機が電気ヒータを使用せずに水を加熱するときの制御内容を説明するフローチャートである。
【図４】外気温及び動作モードに基づいて圧縮機の運転能力を設定することを説明するための図である。
【図５】ヒートポンプ式給湯機が昼Ａ時間帯に運転するときの制御内容を説明するフローチャートである。
【図６】ヒートポンプ式給湯機が昼Ｂ時間帯に運転するときの制御内容を説明するフローチャートである。
【図７】ヒートポンプ式給湯機が深夜時間帯に運転するときの制御内容を説明するフローチャートである。
【図８】ヒートポンプ式給湯機が電気ヒータを使用して水を加熱するときの制御内容を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１  ヒートポンプ式給湯機
１５  圧縮機
２５  流量調整弁
２７  凝縮器
２８  第２水温検出器
３１  電気ヒータ
５０  制御部
５１  温度センサ
【図１】
0004104267.tif 000002
【図２】
0004104267.tif 000003
【図３】
0004104267.tif 000004
【図４】
0004104267.tif 000005
【図５】
0004104267.tif 000006
【図６】
0004104267.tif 000007
【図７】
0004104267.tif 000008
【図８】
0004104267.tif 000009