特許 6043954 ヒートポンプ給湯機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6043954

(24)【登録日】2016年11月25日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】ヒートポンプ給湯機

(51)【国際特許分類】

   F24H 4/02 20060101AFI20161206BHJP

【ＦＩ】

   F24H4/02 Q

【請求項の数】2

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-242428(P2012-242428)

(22)【出願日】2012年11月2日

(65)【公開番号】特開2014-92310(P2014-92310A)

(43)【公開日】2014年5月19日

【審査請求日】2015年10月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100170494

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 浩夫

(72)【発明者】

【氏名】高谷 隆幸

(72)【発明者】

【氏名】倉本 哲英

(72)【発明者】

【氏名】田積 欣公

(72)【発明者】

【氏名】西山 吉継

(72)【発明者】

【氏名】山岡 由樹

(72)【発明者】

【氏名】柴田 裕史

(72)【発明者】

【氏名】濱田 真佐行

(72)【発明者】

【氏名】近藤 貴幸

【審査官】 杉山 豊博

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１５４５１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２１８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２４７７５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｈ ４／０２

Ｆ２４Ｈ １／００

(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、蒸発器を接続したヒートポンプサイクルと、前記ヒートポンプサイクルにて加熱した湯を貯湯する貯湯タンクと、前記水冷媒熱交換器の出口の水温を検知する出湯温度検知手段と、制御手段とを備え、前記ヒートポンプサイクルにて加熱した湯を前記貯湯タンクに貯湯する貯湯運転モードと、少なくとも、前記貯湯運転モードにおける目標出湯温度よりも低い温度で前記ヒートポンプサイクルにて加熱した湯を浴槽に注湯する湯張り運転モードとを有し、前記湯張り運転モード時の前記ヒートポンプサイクルの加熱能力は、前記貯湯運転モード時の前記ヒートポンプサイクルの加熱能力と同等、または、それより大きいことを特徴とするヒートポンプ給湯機。

【請求項2】

前記湯張り運転モード時の前記圧縮機の回転数は、前記貯湯運転モード時の前記圧縮機の回転数と同等、または、それより高いことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヒートポンプ給湯機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、この種のヒートポンプ給湯機は、例えば、図１０のようなものがある（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

図１０は、特許文献１に記載された従来のヒートポンプ給湯機を示すものである。

【0004】

図１０に示すように、圧縮機１０４、水冷媒熱交換器１０５、減圧手段１０６、蒸発器（蒸発器）１０７を冷媒配管で管状に接続してヒートポンプサイクルを形成している。

【0005】

貯湯タンク１０３の底部、ポンプ１１９、流路切替弁１２６が、ＨＰ配管１１８で順次接続されており、流路切替弁１２６と貯湯タンク１０３の底部、および上部がＨＰ配管１１８で接続されている。水冷媒熱交換器１０５の出口水温（以下、沸き上げ温度と呼ぶ）は、ＨＰ配管１１８の途中に設置された沸き上げ温度センサ１２１により検知する。

【0006】

貯湯運転モード時には、貯湯タンク１０３の底部の水がポンプ１１９により水冷媒熱交換器１０５に搬送され、ここでヒートポンプサイクルの冷媒との熱交換により自身は加熱されて温水となり、ＨＰ配管１１８、流路切替弁１２６、出湯管１２０を経由して貯湯タンク１０３上部に戻される。

【0007】

この時の、沸き上げ温度やポンプ１１９の回転数、ヒートポンプサイクルの各部品の運転制御は、制御装置１２５により行われている。

【0008】

貯湯タンク１０３の上部には出湯管１２０が接続されており、貯湯タンク１０３の底部には給水管１０９が接続されている。

【0009】

給湯混合弁１１１は、出湯管１２０から供給される貯湯タンク上部の温水と給水管１０９から供給される水とを混合して所定温度の温水を、給湯配管１１３を経由して給湯端末１１４から給湯させる。給湯混合弁１１１出口の温水温度は、給湯配管１１３の途中に設置された給湯温度センサ１２２により検知する。

【0010】

また、湯はり混合弁１１２は、出湯管１２０から供給される貯湯タンク上部の温水と給水管１０９から供給される水とを混合して所定温度の温水を湯はり配管１１５、湯はり開閉弁１１６を経由して浴槽１１７に給湯する。

【0011】

湯はり混合弁１１２出口の温水温度は、湯はり配管１１５の途中に設置された湯はり温度センサ１２３により検知する。また、浴槽１１７の水位は、湯はり配管１１５の途中に設置された湯はり圧力センサ１２９により検知する。

【0012】

また、浴槽１１７への湯はり運転については、特に、湯はり運転モードを有しており、湯はり運転モード開始時には、ヒートポンプサイクルを起動するとともに、湯はり開閉弁１１６を開き、流路切替弁１２６を水冷媒熱交換器１０５と貯湯タンク１０３の底部とが連通するように設定する。そして所定時間経過後に、流路切替弁１２６を、水冷媒熱交換器１０５と出湯管１２０とが連通するように設定する。

【0013】

これにより、湯はり運転モード開始時から、流路切替弁１２６で水冷媒熱交換器１０５と出湯管１２０とを連通させる場合に比べて、早く貯湯タンク１０３の上部に高温水を供給することができ、効率の良い湯はり運転が可能となる。

【0014】

また、湯はり運転モード時の沸き上げ温度を、貯湯運転モード時の沸き上げ温度よりも低くする、かつ、加熱能力を低くすることによって、ヒートポンプサイクルの成績係数（以下ＣＯＰと呼ぶ）が貯湯運転モード時のＣＯＰよりも向上するため、効率の良い湯はり運転を行うことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【特許文献1】特許第４９７５０６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

しかしながら、前記従来の構成では、湯はり運転モード時の沸き上げ温度は、貯湯運転モード時の沸き上げ温度よりも低くする、かつ、圧縮機の回転数を下げるなどして加熱能力を低くしているため、圧縮機の圧縮比、即ち、吐出圧力（絶対圧）と吸入圧力（絶対圧）の比が小さくなりすぎ、ヒートポンプサイクルにおいて、潤滑油が戻りにくい等、圧縮機の信頼性に支障をきたしやすいという課題を有していた。

【0017】

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、圧縮機の信頼性を向上させるとともに、省エネルギー性に優れたヒートポンプ給湯機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0018】

前記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機は、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧手段、蒸発器を接続したヒートポンプサイクルと、前記ヒートポンプサイクルにて加熱した湯を貯湯する貯湯タンクと、前記水冷媒熱交換器の出口の水温を検知する出湯温度検知手段と、制御手段とを備え、前記ヒートポンプサイクルにて加熱した湯を前記貯湯タンクに貯湯する貯湯運転モードと、少なくとも、前記貯湯運転モードにおける目標出湯温度よりも低い温度で前記ヒートポンプサイクルにて加熱した湯を浴槽に注湯する湯張り運転モードとを有し、前記湯張り運転モード時の前記ヒートポンプサイクルの加熱能力は、前記貯湯運転モード時の前記ヒートポンプサイクルの加熱能力と同等、または、それより大きいことを特徴とするものである。

【0019】

これによって、湯はり運転モード時において、圧縮機の信頼性を向上させるとともに、省エネルギー性に優れたヒートポンプ給湯機を提供できる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、最低限の圧縮比は確保することで、圧縮機の信頼性の低下を防止するとともに、省エネルギー性に優れたヒートポンプ給湯機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機の構成図

【図2】同直接給湯モード運転開始時における貯湯タンク内温度分布の変化を示す図

【図3】同湯はり運転モードの運転動作のシーケンスを示す図

【図4】同ヒートポンプサイクルのＣＯＰと沸き上げ温度の関係を示す図

【図5】同湯はり運転モード時におけるヒートポンプサイクルの加熱能力と圧縮比の関係を示す図

【図6】同湯はり運転モード時におけるヒートポンプサイクルの加熱能力と沸き上げＣＯＰとの関係を示す図

【図7】同湯はり運転モード時におけるヒートポンプサイクルの加熱能力と沸き上げＣＯＰとの関係を示す他の図

【図8】同湯はり運転モード時における圧縮機回転数と沸き上げＣＯＰとの関係を示す図

【図9】本発明の実施の形態２における湯はり運転モードの運転動作のシーケンスを示す図

【図10】従来の給湯機の構成図

【発明を実施するための形態】

【0022】

第１の発明は、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧手段、蒸発器を接続したヒートポンプサイクルと、前記ヒートポンプサイクルにて加熱した湯を貯湯する貯湯タンクと、前記水冷媒熱交換器の出口の水温を検知する出湯温度検知手段と、制御手段とを備え、前記ヒートポンプサイクルにて加熱した湯を前記貯湯タンクに貯湯する貯湯運転モードと、少なくとも、前記貯湯運転モードにおける目標出湯温度よりも低い温度で前記ヒートポンプサイクルにて加熱した湯を浴槽に注湯する湯張り運転モードとを有し、前記湯張り運転モード時の前記ヒートポンプサイクルの加熱能力は、前記貯湯運転モード時の前記ヒートポンプサイクルの加熱能力と同等、または、それより大きいことを特徴とするヒートポンプ給湯機である。

【0023】

これにより、湯はり運転モード時において、最低限の圧縮比を確保し、圧縮機の信頼性を向上できるとともに、省エネルギー性に優れたヒートポンプ給湯機を提供できる。

【0024】

第２の発明は、前記湯張り運転モード時の前記圧縮機の回転数は、前記貯湯運転モード時の前記圧縮機の回転数と同等、または、それより高いことを特徴とするものである。

【0025】

これにより、湯はり運転モード時において、最低限の圧縮比を確保し、圧縮機の信頼性を向上できるとともに、省エネルギー性に優れたヒートポンプ給湯機を提供できる。

【0026】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

【0027】

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の構成を示す図である。前記ヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプユニット２ａと貯湯ユニット２ｂとから構成されている。

【0028】

ヒートポンプユニット２ａには、圧縮機４、水冷媒熱交換器５、膨張弁等の減圧手段６、空気熱交換器である蒸発器７を冷媒配管で環状に接続したヒートポンプサイクル１が設けられており、冷媒配管内部には冷媒が封入されている。８は、蒸発器７に空気を供給するファンである。

【0029】

貯湯ユニット２ｂには、貯湯タンク３の底部、沸き上げ往き配管３２、水冷媒熱交換器５、沸き上げ戻り配管３３、三方切替弁１８、貯湯タンク３を環状に接続して沸き上げ回路が設けられている。

【0030】

沸き上げ往き配管３２の途中には、貯湯タンク３の底部の水を水冷媒熱交換器５に搬送する沸き上げポンプ２１が接続されている。

【0031】

三方切替弁１８の入口側には沸き上げ戻り配管３３が接続されている。三方切替弁１８
の出口側は沸き上げバイパス管３４により貯湯タンク３の底部と接続されており、三方切替弁１８の他の出口側は沸き上げ管３５、第１出湯管９を介して貯湯タンク上部に接続されている。

【0032】

すなわち、沸き上げポンプ２１により搬送された沸き上げ戻り配管３３内の温水は、三方切替弁１８により、貯湯タンク３の底部に戻る場合と、貯湯タンク３の上部（第１出湯管９）に戻る場合とを切り替えることができるようになっている。

【0033】

また、水冷媒熱交換器５の出口の水温を検知する出湯温度センサである出湯温度検知手段４２が備えられている。

【0034】

貯湯タンク３の壁面には貯湯温度検知手段としての複数の残湯サーミスタ（温度センサ）４０ａ〜４０ｅが設置されており、残湯サーミスタ４０ａ〜４０ｅの温度により、貯湯タンク３内の蓄熱熱量を把握することができる。

【0035】

水道からの水は、減圧弁２０が途中に接続された給水管１１を経由して、貯湯タンク３や後述する第３混合弁１４、第１混合弁１５へと供給される。給水管１１は、給水分岐部１２で第２給水分岐管１２ａ、第３給水分岐管１２ｂ、第１給水分岐管１２ｃに分岐しており、第２給水分岐管１２ａは、貯湯タンク３の底部に、第３給水分岐管１２ｂは第３混合弁１４に、第１給水分岐管１２ｃは第１混合弁１５にそれぞれ接続されている。

【0036】

貯湯タンク３の上部には第１出湯管９が、貯湯タンク３の上下方向において第１出湯管９が接続された位置と貯湯タンク３の底部との間には第２出湯管１０がそれぞれ接続されている。第１出湯管９の他端は、出湯分岐管１６と追いだき配管２５とに分岐しており、出湯分岐管１６は第２混合弁１３に、追いだき配管２５は風呂熱交換器２４に接続されている。

【0037】

給湯回路は、貯湯タンク３内の温水と水道から供給される水とを、第２混合弁１３、第３混合弁１４、第１混合弁１５で混合して所定温度の温水にして、カランやシャワーなどの給湯端末（図示していない）や浴槽に給湯する回路である。

【0038】

第２混合弁１３は、第１出湯管９から供給される温水と第２出湯管１０から供給される温水とを混合して出湯合流管１７から流出させる。出湯合流管１７は第１出湯合流管分岐管１７ａと第２出湯合流管分岐管１７ｂとに分岐しており、第１出湯合流管分岐管１７ａは第３混合弁１４に、第２出湯合流管分岐管１７ｂは第１混合弁１５にそれぞれ接続されている。

【0039】

第３混合弁１４は、第１出湯合流管分岐管１７ａから供給される温水と第３給水分岐管１２ｂから供給される水とを混合して給湯管２８から流出させ、カランやシャワーなどの給湯端末（図示していない）から所定温度の温水を給湯させる。

【0040】

第３混合弁１４の出口側に接続された給湯管２８には第１給湯温度検知手段としての給湯温度センサ４３ａが設置されており、給湯端末から給湯する際には、給湯温度センサ４３ａの検知温度が目標設定温度（使用者がリモコン５０より設定する）になるように、制御手段５１により第３混合弁１４の混合比を制御する。

【0041】

第１混合弁１５は、第２出湯合流管分岐管１７ｂから供給される温水と第１給水分岐管１２ｃから供給される水とを混合して風呂注湯管２７から流出させ、注湯弁１９、風呂往き配管２９、風呂戻り配管３０を介して所定温度の温水を浴槽３１に注湯させる。

【0042】

第１混合弁１５の出口側に接続された風呂注湯管２７には第２給湯温度検知手段としての風呂給湯温度センサ４３ｂが設置されており、浴槽３１に給湯する際には、風呂給湯温度センサ４３ｂの検知温度が目標設定温度（使用者がリモコン５０より設定する）になるように、制御手段５１により第３混合弁１４の混合比を制御する。

【0043】

風呂追いだき回路は、貯湯タンク３の温水と浴槽３１の温水とを風呂熱交換器２４で熱交換することにより、浴槽３１の温水を所定温度に加熱することができる。

【0044】

風呂追いだき回路は、貯湯タンク３、第１出湯管９、追いだき配管２５、風呂熱交換器２４、追いだきポンプ２２、追いだき戻り管２６、貯湯タンク３を環状に接続するとともに、浴槽３１、風呂戻り配管３０、風呂循環ポンプ２３、風呂熱交換器２４、風呂往き配管２９、浴槽３１を環状に接続して構成されているまた、風呂戻り配管３０の途中には、浴槽３１内の温水温度を検出する浴槽温度検知手段としての風呂温度センサ４５、及び浴槽水位検知手段としての水位センサ４６が設置されている。

【0045】

また、本発明のヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプサイクル１で加熱した温水を貯湯タンク３に蓄える貯湯運転モードと、浴槽３１に所定温度の湯を所定量だけ湯はりする風呂自動湯はり運転を開始する場合に、ヒートポンプサイクル１を起動するとともに、注湯弁１９を開き、水冷媒熱交換器５から供給された温水と第１出湯管９から供給された温水とを混合した後に、第２混合弁１３、第１混合弁１５、風呂注湯管２７を経由して浴槽３１に注湯する湯はり運転モードとを備えている。

【0046】

湯はり運転モードは設定操作手段としてのリモコン５０を操作する（例えば、風呂自動湯はりボタンを押す）ことで運転を開始させることができる。

【0047】

貯湯運転モードや湯はり運転モードにおける各機器の運転制御は、制御手段によって行われる。

【0048】

以上のように構成されたヒートポンプ給湯機について、ヒートポンプ給湯機の運転モードの動作を説明する。

【0049】

貯湯運転モードは、貯湯タンク３の底部の水をヒートポンプサイクル１で加熱した後に、貯湯タンク３の上部に貯湯するモードである。安価な電力を利用して深夜（２３時〜翌朝７時）に運転するのが通常であるが、貯湯タンク３内の湯量が減少して湯切れのリスクが生じた場合には、昼間時間帯（７時〜２３時）に運転することもある。

【0050】

貯湯運転時モード、ヒートポンプユニット２ａのヒートポンプサイクル１内に封入された冷媒は低圧のガス状態で圧縮機４に吸入され、高温高圧状態に圧縮された後に、水冷媒熱交換器５に搬送されて、貯湯タンク３から搬送された水と熱交換して、自身は低温高圧状態となる。

【0051】

その後、冷媒は膨張弁等の減圧手段６で低温低圧状態に膨張した気液二相冷媒となり、蒸発器７で、ファン８により送風された外気から吸熱して低圧のガス冷媒となり、圧縮機４に吸入されるという動作を繰り返す。

【0052】

一方、貯湯タンク３の底部の水は、沸き上げポンプ２１により沸き上げ往き配管３２を介して水冷媒熱交換器５に搬送され、前記ヒートポンプサイクル１の冷媒と熱交換して自身は加熱されて温水となる。その後、加熱された温水は、沸き上げ戻り配管３３、三方切替弁１８を介し貯湯タンク３の上部または底部に戻される。

【0053】

水冷媒熱交換器５出口温水の温度は、ヒートポンプサイクル１起動してすぐに目標沸き上げ温度に到達する訳ではなく、しばらく時間を要する。出湯温度検知手段４２で検出した温度（以下、検出温度と呼ぶ）が目標沸き上げ温度に対して低い間（例えば、目標沸き上げ温度と検出温度との温度差が所定値以上の場合）は、沸き上げ戻り配管３３の温水は、三方切替弁１８により、沸き上げバイパス管３４を介して貯湯タンク３の底部に戻される。

【0054】

その後、検出温度が目標沸き上げ温度に近づいた場合（例えば、目標沸き上げ温度と検出温度との温度差が所定値未満になった場合）に、三方切替弁１８を切り替えて沸き上げ戻り配管３３の温水を沸き上げ管３５、第１出湯管９を介して貯湯タンク３の上部に戻す。以上の動作により、ヒートポンプサイクル１で加熱された高温の温が貯湯タンク３内に貯湯される。

【0055】

次に、給湯回路における第２混合弁１３による中温出湯の動作について説明する。図２は、貯湯タンク３内を全量沸き上げた状態から所定湯量を給湯した後の貯湯タンク３内温度分布の一例を示したものである。図２中の実線が中温出湯を行った場合、破線が中温出湯を行わなかった場合を示している。

【0056】

給湯端末、または浴槽３１に、使用者が設定した目標給湯温度Ｔ１（℃）で給湯する場合、貯湯タンク３上部から第１出湯管９、出湯分岐管１６を経由して供給される温水と、貯湯タンク３の略中央部から第２出湯管１０を経由して供給される温水とを第２混合弁１３で混合して、目標給湯温度Ｔ１よりも所定温度差δＴ（Ｋ）だけ高い温度の温水として出湯合流管１７に流出させる。

【0057】

給湯端末に目標給湯温度Ｔ１（℃）で給湯する場合は、第２混合弁１３から出湯合流管１７、第１出湯合流管分岐管１７ａを経由して供給されるＴ１＋δＴ（℃）の温水と、給水管１１から第２給水分岐管１２ｂを経由して供給される水とを第３混合弁１４で混合して、給湯温度センサ４３ａの検知温度が目標給湯温度Ｔ１になるように第３混合弁１４の混合比を制御手段５１により制御する。

【0058】

また、浴槽３１に目標給湯温度Ｔ１（℃）で給湯する場合は、第２混合弁１３から出湯合流管１７、第２出湯合流管分岐管１７ｂを経由して供給されるＴ１＋δＴ（℃）の温水と、給水管１１から第１給水分岐管１２ｃを経由して供給される水とを第１混合弁１５で混合して、風呂給湯温度センサ４３ｂの検知温度が目標給湯温度Ｔ１になるように第１混合弁１５の混合比を制御手段５１により制御する。

【0059】

なお、本実施の形態では、第２混合弁１３出口側に温度センサを設置せずに、第１出湯管９から供給される温水温度と第２出湯管１０から供給される温水温度とを残湯サーミスタ４０ａ〜４０ｅで検出して、出口温度がＴ１＋δＴ（℃）になるように制御しているが、第２混合弁１３出口に第２混合弁出口温度センサを追加して、この第２混合弁出口温度センサで検出した温度が、Ｔ１＋δＴ（Ｋ）になるように第２混合弁１３を制御してもよい。

【0060】

以上の動作により、貯湯タンク３内上部の高温の湯と貯湯タンク３内底部の低温の水との境界層（以下、中温層と呼び、中温層に存在する温水を中温と呼ぶ）の中温が第２出湯管１０から貯湯タンク３外に排出されるため、図２に示すように、貯湯タンク３底部の水温上昇（ΔＴ）を抑制することができる。

【0061】

ヒートポンプサイクル１の特性として、沸き上げ運転時の入水温度、即ち水冷媒熱交換器５の入口水温が高くなるほど成績係数（ＣＯＰ）が低下することが知られている。従っ
て、中温出湯により貯湯タンク３底部の水温上昇を抑制することにより、沸き上げ運転時のヒートポンプサイクル１のＣＯＰを向上させることができ、省エネルギーを図ることができる。

【0062】

次に、湯はり運転モードについて説明する。

【0063】

図３は、湯はり運転モードにおける制御シーケンスを示している。図３において、使用者による風呂湯はり指令がリモコン５０を介して入力されると、圧縮機４が起動することで、ヒートポンプサイクル１が起動して沸き上げポンプ２１が運転される。

【0064】

また、注湯弁１９を開くとともに、三方切替弁１８を、沸き上げ戻り配管３３と沸き上げ管３５とが連通するように切り替える。

【0065】

この操作により、貯湯タンク３底部の水は沸き上げポンプ２１で水冷媒熱交換器５に搬送され、ここでヒートポンプサイクル１の冷媒と熱交換して自身は加熱された後に沸き上げ戻り配管３３、三方切替弁１８、沸き上げ管３５、第１出湯管９、第２混合弁１３、第１混合弁１５、風呂注湯管２７、注湯弁１９、風呂往き配管２９また風呂戻り配管３０を経由して浴槽３１に注湯される。

【0066】

ヒートポンプサイクル１の起動当初は、水冷媒熱交換器５の出口水温はすぐには上昇しないが、沸き上げ管３５を通過後に、貯湯タンク３の上部から第１出湯管９を経由して供給される温水と混合されるため、目標給湯温度よりも低下することはない。

【0067】

図４は、ヒートポンプサイクル１におけるＣＯＰと沸き上げ温度との関係を示したものである。貯湯運転モードにおける沸き上げ温度（出湯温度検知手段４２の検知温度）は、通常６５℃〜９０℃が一般的であるが、湯はり運転モードにおける沸き上げ温度を貯湯運転モードにおける沸き上げ温度よりも低く（例えば、３５℃）なるように運転させることにより、ヒートポンプサイクル１のＣＯＰを向上させることができ、省エネルギーを図ることができる。

【0068】

湯はり運転モードにおける沸き上げ温度を貯湯運転モードにおける沸き上げ温度よりも低くするための具体的手段としては、沸き上げポンプ２１の回転数を貯湯運転モード時よりも大きくすることで、流量を増大させることにより、水冷媒熱交換器５の出口温度を貯湯運転モード時の沸き上げ温度よりも低下させることができる。

【0069】

図５は、湯はり運転モード時におけるヒートポンプサイクル１の加熱能力と圧縮比の関係を示したものである。圧縮機４の回転数が同じ場合、圧縮比が大きくなるほど吐出圧力が高くなるとともに、吐出温度も高くなり加熱能力は高くなるので、若干ではあるが右上がりの特性となる（実線）。

【0070】

さらに、出湯温度が同じ場合、加熱能力に関係なく吐出圧力はほぼ同じであるが、加熱能力が高くなるほど、圧縮機４の回転数が高くなり吸入圧力は低くなるため、圧縮比は大きくなり、右上がりの特性となる（一点鎖線）。

【0071】

例えば、圧縮機４の信頼性を確保できる圧縮比をｄ（破線）とすると、加熱能力が低いほど、圧縮機４の回転数は低くできるが、出湯温度は高くする必要があることがわかる。

【0072】

図６は、湯はり運転モード時におけるヒートポンプサイクル１の加熱能力と沸き上げＣＯＰの関係を示したものである。図５における圧縮比ｄにおいて、沸き上げＣＯＰは、貯湯運転モード時における加熱能力が、４．５（ｋＷ）の場合、その加熱能力より低いｅ１
（ｋＷ）がピークとなる。

【0073】

しかしながら、湯はり運転モード時は、貯湯タンク３からのお湯とヒートポンプサイクル１からのお湯を併用するため、ヒートポンプサイクル１の加熱能力が低い場合、貯湯タンク３からのお湯を多く必要とすることとなる。

【0074】

図７は、湯はり運転モード時におけるヒートポンプサイクル１の加熱能力と沸き上げＣＯＰの関係を示したものである。これは、ヒートポンプサイクル１の加熱時間を一定（例えば１２分間）にするとともに、貯湯タンク３からのお湯とヒートポンプサイクル１からのお湯の合計の熱量が同じとなるように算出したものである。

【0075】

図７をみるとわかるように、沸き上げＣＯＰは、貯湯運転モード時における加熱能力が、４．５（ｋＷ）の場合、その加熱能力と同等または高いｅ２（ｋＷ）がピークとなる。

【0076】

図８は、湯はり運転モード時における圧縮機４の回転数と沸き上げＣＯＰの関係を示したものである。これは、図７と同様にヒートポンプサイクル１の加熱時間を一定（例えば１２分間）にするとともに、貯湯タンク３からのお湯とヒートポンプサイクル１からのお湯の合計の熱量が同じとなるように算出したものである。

【0077】

図８をみるとわかるように、沸き上げＣＯＰは、貯湯運転モード時における圧縮機４の回転数が、例えば、４５（Ｈｚ）の場合、回転数と同等または高いｅ３（Ｈｚ）がピークとなる。

【0078】

なお、第２混合弁１３の出口側に温度センサを設けない場合、ヒートポンプサイクル１の起動時において水冷媒熱交換器５の出口温度が変化（上昇）している場合、沸き上げ管３５と第１出湯管９の混合温度、即ち、第２混合弁１３の入口温度推定値と実際との誤差が大きくなる可能性があるため、湯はり運転モード時には第１出湯管９と第１混合弁１５とが連通するように第２混合弁１３を切り替えるようにしてもよい。

【0079】

（実施の形態２）
図９は、本発明の第２の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の湯はり運転モード時の制御シーケンスを示す図である。

【0080】

第２の実施の形態が、第１の実施の形態と異なる点は、湯はり運転モードの制御シーケンスにおいて、浴槽の水位検知モードの間だけ、注湯弁１９を閉じて、貯湯タンク３の底部と水冷媒熱交換器５とが連通するように三方切替弁１８を切り替えるところである。

【0081】

このように、本発明の第２の実施の形態によれば、湯はり運転モードにおける浴槽の水位検知モードの間だけ、ヒートポンプサイクル１で加熱した温水を、貯湯タンク３の底部もどすことにより、貯湯タンク３の上部の温度低下を防止することができる。

【産業上の利用可能性】

【0082】

以上のように、本発明にかかるヒートポンプ給湯機は、圧縮機の信頼性を向上させるとともに、省エネルギー性に優れているため、貯湯タンクを備えたヒートポンプ給湯機に適用できる。

【符号の説明】

【0083】

１ ヒートポンプサイクル
３ 貯湯タンク
４ 圧縮機
５ 水冷媒熱交換器
６ 減圧手段
７ 蒸発器
９ 第１出湯管
１０ 第２出湯管
１１ 給水管
１２ 給水分岐部
１３ 第２混合弁（中間混合弁）
１４ 第３混合弁（給湯混合弁）
１５ 第１混合弁（風呂混合弁）
１６ 出湯分岐管
１７ 出湯合流管
１８ 三方切替弁
１９ 注湯弁
２０ 減圧弁
２１ 沸き上げポンプ
２７ 風呂注湯管
２８ 給湯管
３１ 浴槽
３２ 沸き上げ往き配管
３３ 沸き上げ戻り配管
４０ａ〜４０ｅ 貯湯温度検知手段（残湯サーミスタ）
４１ 入水温度検知手段
４２ 出湯温度検知手段（出湯温度センサ）
５１ 制御手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】