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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024126441
(43)【公開日】2024-09-20
(54)【発明の名称】ヒートポンプ温水装置
(51)【国際特許分類】
F24H 1/18 20220101AFI20240912BHJP
F24H 4/02 20220101ALI20240912BHJP
F24H 15/136 20220101ALI20240912BHJP
F24H 15/269 20220101ALI20240912BHJP
F24H 15/231 20220101ALI20240912BHJP
F24H 15/335 20220101ALI20240912BHJP
F24H 15/38 20220101ALI20240912BHJP
F24H 15/168 20220101ALI20240912BHJP
【ＦＩ】
F24H1/18 G
F24H4/02 C
F24H15/136
F24H15/269
F24H15/231
F24H15/335
F24H15/38
F24H15/168
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023034821
(22)【出願日】2023-03-07
(71)【出願人】
【識別番号】000000538
【氏名又は名称】株式会社コロナ
(71)【出願人】
【識別番号】000115854
【氏名又は名称】リンナイ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003096
【氏名又は名称】弁理士法人第一テクニカル国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】阿部 基
(72)【発明者】
【氏名】窪田 広記
(72)【発明者】
【氏名】赤木 伸行
(72)【発明者】
【氏名】田附 洋人
(72)【発明者】
【氏名】姫野 竜佑
【テーマコード（参考）】
3L122
【Ｆターム（参考）】
3L122AA02
3L122AA23
3L122AA54
3L122AA62
3L122AB02
3L122AB22
3L122AB33
3L122AC35
3L122BA32
3L122BB02
3L122BB14
3L122BC05
3L122BC12
3L122DA22
3L122DA23
3L122EA63
(57)【要約】
【課題】電力抑制制御が行われる場合でも、十分な除霜を行う。
【解決手段】加熱制御装置５０では、タイムアウト時間設定部４１０Ｇにより所定のタイムアウト時間が設定され、正サイクル除霜運転を開始した後に前記タイムアウト時間が経過した場合には、運転切替部４１０Ａにより当該正サイクル除霜運転を強制的に終了し、沸上運転に復帰させる。さらに、タイムアウト時間設定部４１０Ｇにより、電力抑制信号が許容する消費電力上限値に応じて、タイムアウト時間が可変に設定される。これにより、消費電力上限値が小さいほどタイムアウト時間を長く設定することができるので、霜の溶け残りを防止して、十分な除霜を行うことができる。
【選択図】図３
【解決手段】加熱制御装置５０では、タイムアウト時間設定部４１０Ｇにより所定のタイムアウト時間が設定され、正サイクル除霜運転を開始した後に前記タイムアウト時間が経過した場合には、運転切替部４１０Ａにより当該正サイクル除霜運転を強制的に終了し、沸上運転に復帰させる。さらに、タイムアウト時間設定部４１０Ｇにより、電力抑制信号が許容する消費電力上限値に応じて、タイムアウト時間が可変に設定される。これにより、消費電力上限値が小さいほどタイムアウト時間を長く設定することができるので、霜の溶け残りを防止して、十分な除霜を行うことができる。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧縮機、膨張弁、空気熱交換器を冷媒配管で接続したヒートポンプ装置と、
前記ヒートポンプ装置から前記冷媒配管を介し冷媒の供給を受けて水との熱交換により湯水循環回路側への温水を生成する水－冷媒熱交換器と、
前記水－冷媒熱交換器で生成された温水を循環させる循環ポンプと、
前記圧縮機及び前記循環ポンプを制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、
前記循環ポンプを駆動した状態で、前記ヒートポンプ装置により加熱した前記冷媒を前記冷媒配管内に循環させ、前記水－冷媒熱交換器で生成した温水を前記湯水循環回路側へ循環させる温水生成運転と、
前記温水生成運転が停止された状態で、前記ヒートポンプ装置により加熱した前記冷媒を前記冷媒配管内に前記温水生成運転時の冷媒の流れと同方向に循環させて前記空気熱交換器の除霜を行う正サイクル除霜運転と、
を切り替えて行うヒートポンプ温水装置において、
前記制御手段は、
前記温水生成運転時において所定の除霜開始条件が成立した場合、当該温水生成運転から前記正サイクル除霜運転に切り替え、前記正サイクル除霜運転を開始した後において所定のタイムアウト時間が経過した場合、当該正サイクル除霜運転を終了して前記温水生成運転に復帰させる、運転切替手段と、
前記ヒートポンプ装置における消費電力の抑制を指示する電力抑制信号が入力された場合には、当該電力抑制信号により許容される消費電力上限値に応じて、前記タイムアウト時間を可変に設定する、タイムアウト時間設定手段と、
を備えることを特徴とするヒートポンプ温水装置。
前記ヒートポンプ装置から前記冷媒配管を介し冷媒の供給を受けて水との熱交換により湯水循環回路側への温水を生成する水－冷媒熱交換器と、
前記水－冷媒熱交換器で生成された温水を循環させる循環ポンプと、
前記圧縮機及び前記循環ポンプを制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、
前記循環ポンプを駆動した状態で、前記ヒートポンプ装置により加熱した前記冷媒を前記冷媒配管内に循環させ、前記水－冷媒熱交換器で生成した温水を前記湯水循環回路側へ循環させる温水生成運転と、
前記温水生成運転が停止された状態で、前記ヒートポンプ装置により加熱した前記冷媒を前記冷媒配管内に前記温水生成運転時の冷媒の流れと同方向に循環させて前記空気熱交換器の除霜を行う正サイクル除霜運転と、
を切り替えて行うヒートポンプ温水装置において、
前記制御手段は、
前記温水生成運転時において所定の除霜開始条件が成立した場合、当該温水生成運転から前記正サイクル除霜運転に切り替え、前記正サイクル除霜運転を開始した後において所定のタイムアウト時間が経過した場合、当該正サイクル除霜運転を終了して前記温水生成運転に復帰させる、運転切替手段と、
前記ヒートポンプ装置における消費電力の抑制を指示する電力抑制信号が入力された場合には、当該電力抑制信号により許容される消費電力上限値に応じて、前記タイムアウト時間を可変に設定する、タイムアウト時間設定手段と、
を備えることを特徴とするヒートポンプ温水装置。
【請求項2】
前記消費電力上限値と当該消費電力上限値に予め対応付けられた前記タイムアウト時間との相関を記憶した記憶手段をさらに有し、
前記タイムアウト時間設定手段は、
前記記憶手段に記憶された前記相関に基づき、前記消費電力上限値が小さいほど前記タイムアウト時間を長く設定する
ことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ温水装置。
前記タイムアウト時間設定手段は、
前記記憶手段に記憶された前記相関に基づき、前記消費電力上限値が小さいほど前記タイムアウト時間を長く設定する
ことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ温水装置。
【請求項3】
前記タイムアウト時間設定手段は、
前記正サイクル除霜運転の開始と共に前記タイムアウト時間を設定した後、当該正サイクル除霜運転が継続している間は、電力抑制信号により許容される消費電力上限値の変動に基づき、前記タイムアウト時間を更新する
ことを特徴とする請求項２記載のヒートポンプ温水装置。
前記正サイクル除霜運転の開始と共に前記タイムアウト時間を設定した後、当該正サイクル除霜運転が継続している間は、電力抑制信号により許容される消費電力上限値の変動に基づき、前記タイムアウト時間を更新する
ことを特徴とする請求項２記載のヒートポンプ温水装置。
【請求項4】
前記タイムアウト時間設定手段は、
第１タイミングにおける前記消費電力上限値に対し前記相関により対応付けられた前記タイムアウト時間の第１値に関連し、前記第１タイミングより後の第２タイミングにおける前記消費電力上限値に前記相関により対応付けられた前記タイムアウト時間の第２値が前記第１値以下である場合は、前記タイムアウト時間を前記第１値のまま保持して前記第２値へと更新せず、
前記第２値が前記第１値より長い場合は、前記タイムアウト時間を前記第１値から前記第２値へと更新する
ことを特徴とする請求項３記載のヒートポンプ温水装置。
第１タイミングにおける前記消費電力上限値に対し前記相関により対応付けられた前記タイムアウト時間の第１値に関連し、前記第１タイミングより後の第２タイミングにおける前記消費電力上限値に前記相関により対応付けられた前記タイムアウト時間の第２値が前記第１値以下である場合は、前記タイムアウト時間を前記第１値のまま保持して前記第２値へと更新せず、
前記第２値が前記第１値より長い場合は、前記タイムアウト時間を前記第１値から前記第２値へと更新する
ことを特徴とする請求項３記載のヒートポンプ温水装置。
【請求項5】
前記制御手段は、
前記タイムアウト時間設定手段により前記第１値から前記第２値への更新が実行された場合には、前記正サイクル除霜運転の開始から当該第２値の時間が経過したときに前記正サイクル除霜運転が終了するように、前記タイムアウト時間を延長する
ことを特徴とする請求項４記載のヒートポンプ温水装置。
前記タイムアウト時間設定手段により前記第１値から前記第２値への更新が実行された場合には、前記正サイクル除霜運転の開始から当該第２値の時間が経過したときに前記正サイクル除霜運転が終了するように、前記タイムアウト時間を延長する
ことを特徴とする請求項４記載のヒートポンプ温水装置。
【請求項6】
湯水を貯湯する貯湯タンクと、
圧縮機、膨張弁、空気熱交換器を冷媒配管で接続したヒートポンプ装置と、
前記ヒートポンプ装置から前記冷媒配管を介し冷媒の供給を受けて水との熱交換を行う水－冷媒熱交換器と、
前記貯湯タンクの下部から前記水－冷媒熱交換器に向かう往き管、及び、前記水－冷媒熱交換器から前記貯湯タンクの上部に戻る戻り管、を備えた湯水循環回路と、
前記湯水循環回路内に前記湯水を循環させる循環ポンプと、
前記圧縮機及び前記循環ポンプを制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、
前記循環ポンプを駆動した状態で、前記ヒートポンプ装置により加熱した前記冷媒を前記冷媒配管内に循環させ、前記往き管を介し前記水－冷媒熱交換器に導入されて加熱された前記湯水を前記戻り管を介して前記貯湯タンクへ供給する沸上運転と、
前記沸上運転が停止された状態で、前記ヒートポンプ装置により加熱した前記冷媒を前記冷媒配管内に前記沸上運転時の冷媒の流れと同方向に循環させて前記空気熱交換器の除霜を行う正サイクル除霜運転と、
を切り替えて行うヒートポンプ温水装置において、
前記制御手段は、
前記沸上運転時において所定の除霜開始条件が成立した場合、当該沸上運転から前記正サイクル除霜運転に切り替え、前記正サイクル除霜運転を開始した後において所定のタイムアウト時間が経過した場合、当該正サイクル除霜運転を終了して前記沸上運転に復帰させる、運転切替手段と、
前記ヒートポンプ装置における消費電力の抑制を指示する電力抑制信号が入力された場合には、当該電力抑制信号により許容される消費電力上限値に応じて、前記タイムアウト時間を可変に設定する、タイムアウト時間設定手段と、
を備えることを特徴とするヒートポンプ温水装置。
圧縮機、膨張弁、空気熱交換器を冷媒配管で接続したヒートポンプ装置と、
前記ヒートポンプ装置から前記冷媒配管を介し冷媒の供給を受けて水との熱交換を行う水－冷媒熱交換器と、
前記貯湯タンクの下部から前記水－冷媒熱交換器に向かう往き管、及び、前記水－冷媒熱交換器から前記貯湯タンクの上部に戻る戻り管、を備えた湯水循環回路と、
前記湯水循環回路内に前記湯水を循環させる循環ポンプと、
前記圧縮機及び前記循環ポンプを制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、
前記循環ポンプを駆動した状態で、前記ヒートポンプ装置により加熱した前記冷媒を前記冷媒配管内に循環させ、前記往き管を介し前記水－冷媒熱交換器に導入されて加熱された前記湯水を前記戻り管を介して前記貯湯タンクへ供給する沸上運転と、
前記沸上運転が停止された状態で、前記ヒートポンプ装置により加熱した前記冷媒を前記冷媒配管内に前記沸上運転時の冷媒の流れと同方向に循環させて前記空気熱交換器の除霜を行う正サイクル除霜運転と、
を切り替えて行うヒートポンプ温水装置において、
前記制御手段は、
前記沸上運転時において所定の除霜開始条件が成立した場合、当該沸上運転から前記正サイクル除霜運転に切り替え、前記正サイクル除霜運転を開始した後において所定のタイムアウト時間が経過した場合、当該正サイクル除霜運転を終了して前記沸上運転に復帰させる、運転切替手段と、
前記ヒートポンプ装置における消費電力の抑制を指示する電力抑制信号が入力された場合には、当該電力抑制信号により許容される消費電力上限値に応じて、前記タイムアウト時間を可変に設定する、タイムアウト時間設定手段と、
を備えることを特徴とするヒートポンプ温水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、水－冷媒熱交換器での冷媒との熱交換により温水を生成するヒートポンプ温水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温水装置においては、特許文献１記載のように、空気熱交換器、圧縮機、膨張弁を含むヒートポンプ装置に冷媒を循環させ貯湯タンク内の湯水の沸上運転を行ったときに空気熱交換器に着霜が生じた場合、循環ポンプを停止し、冷媒を沸上運転時と同じ方向に循環して除霜する正サイクル除霜運転を行うものがあった。
【0003】
通常、前記の正サイクル除霜運転が行われる間は前記膨張弁は全開とされるが、全開状態にしたとしても膨張弁では機構上ある程度開口面積が絞られるため、圧縮機での圧縮により昇温された冷媒の温度が低下してしまう。その結果、除霜機能が不十分となり、除霜がなかなか完了しない場合がある。これに対応して、この従来のものでは、所定のタイムアウト時間が設定され、前記正サイクル除霜運転を開始した後に前記タイムアウト時間が経過した場合には当該正サイクル除霜運転を強制的に終了し、前記沸上運転に復帰させる。これにより、圧縮機からの冷媒を高い吐出温度まで昇温させることで、後に実行される次回の正サイクル除霜運転時において、当該昇温した冷媒により除霜を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１７－３１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
一方、近年、前記ヒートポンプ装置について、専用電源を設けることなく例えばＡＣ１００Ｖの家庭用電源や蓄電池から電力供給を受けて作動させる構成が提唱されている。この場合、限られた電源容量を、通常の家庭での各電化製品等とヒートポンプ装置とで共有することとなるため、前記ヒートポンプ装置における消費電力の抑制を指示する電力抑制信号が、外部から入力される場合がある。前記電力抑制信号には、ヒートポンプ装置において消費することが許容される消費電力上限値が指示されている。前記電力抑制信号が入力されると、ヒートポンプ装置で消費する電力が前記消費電力上限値以内となるように電力抑制制御が行われ、圧縮機の回転数が制限される。
【0006】
このような電力抑制制御は、前記正サイクル除霜運転時においても行われる場合がある。その場合、圧縮機の回転数の制限により除霜性能が低下するため、上記従来のもののような通常のタイムアウト時間の設定では、その後の沸上運転への復帰を経た次回の除霜運転時でも十分に除霜できず、霜の溶け残りが生じる恐れがあるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１では、圧縮機、膨張弁、空気熱交換器を冷媒配管で接続したヒートポンプ装置と、前記ヒートポンプ装置から前記冷媒配管を介し冷媒の供給を受けて水との熱交換により湯水循環回路側への温水を生成する水－冷媒熱交換器と、前記水－冷媒熱交換器で生成された温水を循環させる循環ポンプと、前記圧縮機及び前記循環ポンプを制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記循環ポンプを駆動した状態で、前記ヒートポンプ装置により加熱した前記冷媒を前記冷媒配管内に循環させ、前記水－冷媒熱交換器で生成した温水を前記湯水循環回路側へ循環させる温水生成運転と、前記温水生成運転が停止された状態で、前記ヒートポンプ装置により加熱した前記冷媒を前記冷媒配管内に前記温水生成運転時の冷媒の流れと同方向に循環させて前記空気熱交換器の除霜を行う正サイクル除霜運転と、を切り替えて行うヒートポンプ温水装置において、前記制御手段は、前記温水生成運転時において所定の除霜開始条件が成立した場合、当該温水生成運転から前記正サイクル除霜運転に切り替え、前記正サイクル除霜運転を開始した後において所定のタイムアウト時間が経過した場合、当該正サイクル除霜運転を終了して前記温水生成運転に復帰させる、運転切替手段と、前記ヒートポンプ装置における消費電力の抑制を指示する電力抑制信号が入力された場合には、当該電力抑制信号により許容される消費電力上限値に応じて、前記タイムアウト時間を可変に設定する、タイムアウト時間設定手段と、を備えるものである。
【0008】
また、請求項２では、前記消費電力上限値と当該消費電力上限値に予め対応付けられた前記タイムアウト時間との相関を記憶した記憶手段をさらに有し、前記タイムアウト時間設定手段は、前記記憶手段に記憶された前記相関に基づき、前記消費電力上限値が小さいほど前記タイムアウト時間を長く設定するものである。
【0009】
また、請求項３では、前記タイムアウト時間設定手段は、前記正サイクル除霜運転の開始と共に前記タイムアウト時間を設定した後、当該正サイクル除霜運転が継続している間は、電力抑制信号により許容される消費電力上限値の変動に基づき、前記タイムアウト時間を更新するものである。
【0010】
また、請求項４では、前記タイムアウト時間設定手段は、第１タイミングにおける前記消費電力上限値に対し前記相関により対応付けられた前記タイムアウト時間の第１値に関連し、前記第１タイミングより後の第２タイミングにおける前記消費電力上限値に前記相関により対応付けられた前記タイムアウト時間の第２値が前記第１値以下である場合は、前記タイムアウト時間を前記第１値のまま保持して前記第２値へと更新せず、前記第２値が前記第１値より長い場合は、前記タイムアウト時間を前記第１値から前記第２値へと更新するものである。
【0011】
また、請求項５では、前記制御手段は、前記タイムアウト時間設定手段により前記第１値から前記第２値への更新が実行された場合には、前記正サイクル除霜運転の開始から当該第２値の時間が経過したときに前記正サイクル除霜運転が終了するように、前記タイムアウト時間を延長するものである。
【0012】
また上記課題を解決するために、本発明の請求項６では、湯水を貯湯する貯湯タンクと、圧縮機、膨張弁、空気熱交換器を冷媒配管で接続したヒートポンプ装置と、前記ヒートポンプ装置から前記冷媒配管を介し冷媒の供給を受けて水との熱交換を行う水－冷媒熱交換器と、前記貯湯タンクの下部から前記水－冷媒熱交換器に向かう往き管、及び、前記水－冷媒熱交換器から前記貯湯タンクの上部に戻る戻り管、を備えた湯水循環回路と、前記湯水循環回路内に前記湯水を循環させる循環ポンプと、前記圧縮機及び前記循環ポンプを制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記循環ポンプを駆動した状態で、前記ヒートポンプ装置により加熱した前記冷媒を前記冷媒配管内に循環させ、前記往き管を介し前記水－冷媒熱交換器に導入されて加熱された前記湯水を前記戻り管を介して前記貯湯タンクへ供給する沸上運転と、前記沸上運転が停止された状態で、前記ヒートポンプ装置により加熱した前記冷媒を前記冷媒配管内に前記沸上運転時の冷媒の流れと同方向に循環させて前記空気熱交換器の除霜を行う正サイクル除霜運転と、を切り替えて行うヒートポンプ温水装置において、前記制御手段は、前記沸上運転時において所定の除霜開始条件が成立した場合、当該沸上運転から前記正サイクル除霜運転に切り替え、前記正サイクル除霜運転を開始した後において所定のタイムアウト時間が経過した場合、当該正サイクル除霜運転を終了して前記沸上運転に復帰させる、運転切替手段と、前記ヒートポンプ装置における消費電力の抑制を指示する電力抑制信号が入力された場合には、当該電力抑制信号により許容される消費電力上限値に応じて、前記タイムアウト時間を可変に設定する、タイムアウト時間設定手段と、を備えるものである。
【発明の効果】
【0013】
この発明の請求項１によれば、制御手段の制御により、温水生成運転、及び、正サイクル除霜運転、が切り替え可能に実行される。
温水生成運転では、ヒートポンプ装置で加熱された冷媒が冷媒配管内に循環されると共に、循環ポンプが駆動される。これにより、前記水－冷媒熱交換器において冷媒からの加熱により温水が生成され、生成した温水を湯水循環回路へと循環させることで、温水を貯湯タンクに導きタンク内の湯水の沸き上げを行ったり、適宜の熱交換端末に導いて暖房を行ったりすることができる。
上記のような温水生成運転を実行し、圧縮機、膨張弁、空気熱交換器を結ぶ冷媒配管内を冷媒が循環するにつれて、空気熱交換器において着霜が生じる場合がある。着霜がある程度進んで所定の除霜開始条件が成立した場合、温水生成運転が中断され、正サイクル除霜運転が行われる。正サイクル除霜運転では、前記温水生成運転が停止され（＝前記循環ポンプが実質的に停止され）、その状態で、冷媒が前記温水生成運転時と同じ方向に循環する。これにより、前記ヒートポンプ装置により加熱された前記冷媒が前記冷媒配管を介して空気熱交換器へと供給され、冷媒の加熱によって前記空気熱交換器の除霜が行われる。
温水生成運転では、ヒートポンプ装置で加熱された冷媒が冷媒配管内に循環されると共に、循環ポンプが駆動される。これにより、前記水－冷媒熱交換器において冷媒からの加熱により温水が生成され、生成した温水を湯水循環回路へと循環させることで、温水を貯湯タンクに導きタンク内の湯水の沸き上げを行ったり、適宜の熱交換端末に導いて暖房を行ったりすることができる。
上記のような温水生成運転を実行し、圧縮機、膨張弁、空気熱交換器を結ぶ冷媒配管内を冷媒が循環するにつれて、空気熱交換器において着霜が生じる場合がある。着霜がある程度進んで所定の除霜開始条件が成立した場合、温水生成運転が中断され、正サイクル除霜運転が行われる。正サイクル除霜運転では、前記温水生成運転が停止され（＝前記循環ポンプが実質的に停止され）、その状態で、冷媒が前記温水生成運転時と同じ方向に循環する。これにより、前記ヒートポンプ装置により加熱された前記冷媒が前記冷媒配管を介して空気熱交換器へと供給され、冷媒の加熱によって前記空気熱交換器の除霜が行われる。
【0014】
このとき、本願発明によれば、所定のタイムアウト時間が設定され、前記正サイクル除霜運転を開始した後に前記タイムアウト時間が経過した場合には、運転切替手段により当該正サイクル除霜運転を強制的に終了し、前記温水生成運転に復帰させる。これにより、圧縮機からの冷媒を高い吐出温度まで昇温させることで、後に実行される次回の正サイクル除霜運転時において、当該昇温した冷媒により確実に除霜を行うことができる。
そして、本願発明のヒートポンプ温水装置によれば、タイムアウト時間設定手段が設けられ、電力抑制信号が許容する前記消費電力上限値に応じて、前記タイムアウト時間が可変に設定される。これにより、例えば前記消費電力上限値が小さいほど、前記タイムアウト時間を長く設定することができるので、前述の霜の溶け残りを防止して、十分な除霜を行うことができる。
そして、本願発明のヒートポンプ温水装置によれば、タイムアウト時間設定手段が設けられ、電力抑制信号が許容する前記消費電力上限値に応じて、前記タイムアウト時間が可変に設定される。これにより、例えば前記消費電力上限値が小さいほど、前記タイムアウト時間を長く設定することができるので、前述の霜の溶け残りを防止して、十分な除霜を行うことができる。
【0015】
また、請求項２によれば、記憶手段は、消費電力上限値とタイムアウト時間とが互いに対応付けられた相関を予め記憶している。そして、消費電力上限値が小さいほど圧縮機の回転数が低く制限されて除霜性能が低下することに対応して、タイムアウト時間設定手段は、前記相関を用いて、消費電力上限値が小さいほどタイムアウト時間を長く設定する。これにより、確実に霜の溶け残りを防止して十分な除霜を行うことができる。
【0016】
また、電力抑制信号が指示する消費電力上限値は、電源容量を共有するヒートポンプ装置以外の機器の電力消費状況に応じて時々刻々と変化する場合がある。請求項３によれば、そのような場合に対応し、正サイクル除霜運転が継続している間は、タイムアウト時間設定手段により、消費電力上限値の変動に基づき前記タイムアウト時間が更新される。これにより、時々刻々と変化する消費電力上限値の値に対応して適切なタイムアウト時間を設定し、十分な除霜を行うことができる。
【0017】
また請求項４によれば、前述のように、タイムアウト時間設定手段が、タイムアウト時間を消費電力上限値の変動に合わせて更新する際、タイムアウト時間の値が同じか又は短くなるような更新は行わない。すなわち、後のタイミングにおいて前記相関により対応付けられるタイムアウト時間の第２値が、それより前のタイミングにおいて相関により対応付けられるタイムアウト時間の第１値より長い場合にのみ、第１値から第２値への更新が行われる。
これにより、タイムアウト時間を第１値に設定して除霜運転を継続している間に、急にタイムアウト時間が短くなることによる制御上の不都合や不安定さを回避することができる。また、消費電力上限値が変動したとしてもタイムアウト時間の値が短くなるか同一値に維持するような更新は行わず長くなるような更新のみを行うことで、十分な除霜を確実に完了するために万全を期すことができる。
これにより、タイムアウト時間を第１値に設定して除霜運転を継続している間に、急にタイムアウト時間が短くなることによる制御上の不都合や不安定さを回避することができる。また、消費電力上限値が変動したとしてもタイムアウト時間の値が短くなるか同一値に維持するような更新は行わず長くなるような更新のみを行うことで、十分な除霜を確実に完了するために万全を期すことができる。
【0018】
また、請求項５によれば、はじめにタイムアウト時間を第１値（例えば１１分）として除霜運転を開始し、ある経過時間（例えば１０分）が経過した段階でタイムアウト時間が前記第１値よりも長い第２値（例えば３１分）に更新された場合に、制御手段は、除霜運転の開始から前記第２値（３１分）が経過したときに除霜運転が終了するように、タイムアウト時間を延長する。これにより、タイムアウト時間の更新を円滑かつ確実に行うことができる。
【0019】
また、請求項６によれば、前記と同様、タイムアウト時間設定手段によって、電力抑制信号が許容する前記消費電力上限値に応じて、前記タイムアウト時間が可変に設定される。これにより、例えば前記消費電力上限値が小さいほど、前記タイムアウト時間を長く設定することができるので、前述の霜の溶け残りを防止して、十分な除霜を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の一実施形態のヒートポンプ温水装置の概略構成図
【図2】加熱制御装置の機能的構成を表す機能ブロック図
【図3】電力抑制制御時における消費電力上限値とタイムアウト時間との相関を表すテーブル
【図4】加熱制御装置が実行する制御手順を表すフローチャート図
【図5】タイムアウト時間が更新されて延長される挙動の説明図
【発明を実施するための形態】
【0021】
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。
【0022】
＜概略回路構成＞
図１に示すように、本実施形態に係わるヒートポンプ温水装置１００は、湯水を貯湯する貯湯タンク２を有したタンクユニット１と、ヒートポンプユニット３と、を有している。
図１に示すように、本実施形態に係わるヒートポンプ温水装置１００は、湯水を貯湯する貯湯タンク２を有したタンクユニット１と、ヒートポンプユニット３と、を有している。
【0023】
前記ヒートポンプユニット３は、前記貯湯タンク２内の湯水を加熱するために水冷媒熱交換器１５（水－冷媒熱交換器に相当）と、加熱循環ポンプ１９（循環ポンプに相当）と、を備えている。水冷媒熱交換器１５は、冷媒を流通させる冷媒側の流路１５ｂと水側の流路１５ａとを有し、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。すなわち、前記水冷媒熱交換器１５の前記水側の流路１５ａと前記貯湯タンク２とが加熱往き管５（往き管に相当）及び加熱戻り管６（戻り管に相当）によって環状に接続され、前記タンクユニット１と前記ヒートポンプユニット３とにわたる湯水循環回路としての加熱循環回路４が形成されている。
【0024】
加熱往き管５は、前記貯湯タンク２の下部に接続され、加熱戻り管６は、前記貯湯タンク２の上部に接続されている。前記加熱循環ポンプ１９は、前記加熱往き管５の途中に設けられ、前記水側の流路１５ａを介し前記加熱往き管５からの湯水を前記加熱戻り管６へ流通させつつ、貯湯タンク２の湯水を循環させる。なお、前記加熱戻り管６には、前記水側の流路１５ａから前記貯湯タンク２に向かって流出する沸上温度Ｔｂを検出する沸上温度センサ２４が設けられている。
【0025】
前記タンクユニット１において、貯湯タンク２の側面には、貯湯タンク２内の湯の温度Ｔｗを検出する貯湯温度センサ１２が上下にわたり複数設けられている。
前記貯湯タンク２の下部にはまた、貯湯タンク２に水を給水する給水管７が接続され、前記貯湯タンク２の上部にはまた、貯湯されている高温水を出湯する出湯管８が接続され、出湯管８には、貯湯タンク２内が負圧になった場合に開弁して貯湯タンク２内に空気を導入する負圧吸気弁１１９が設けられ、給水管７からは給水バイパス管９が分岐して設けられている。
さらに、出湯管８からの湯と給水バイパス管９からの水とを混合して給湯設定温度の湯とする混合弁１０と、混合弁１０で混合された湯を給湯端末１２５に給湯するための給湯管１０８ａと、給湯管１０８ａ内の給湯温度を検出する給湯温度センサ１１と、が設けられている。
前記貯湯タンク２の下部にはまた、貯湯タンク２に水を給水する給水管７が接続され、前記貯湯タンク２の上部にはまた、貯湯されている高温水を出湯する出湯管８が接続され、出湯管８には、貯湯タンク２内が負圧になった場合に開弁して貯湯タンク２内に空気を導入する負圧吸気弁１１９が設けられ、給水管７からは給水バイパス管９が分岐して設けられている。
さらに、出湯管８からの湯と給水バイパス管９からの水とを混合して給湯設定温度の湯とする混合弁１０と、混合弁１０で混合された湯を給湯端末１２５に給湯するための給湯管１０８ａと、給湯管１０８ａ内の給湯温度を検出する給湯温度センサ１１と、が設けられている。
【0026】
なお、前記タンクユニット１外における給湯管１０８ａの給湯端末１２５側には給湯管１０８ｂが設けられており、これら給湯管１０８ａ，１０８ｂの間には混合弁１０で混合された湯を加熱可能なガス熱源機１３０が設けられている。
【0027】
前記ヒートポンプユニット３はまた、冷媒を圧縮する圧縮機１４と、前記水冷媒熱交換器１５通過後の冷媒を減圧させる膨張弁としての電子膨張弁１６と、熱源としての空気と冷媒との熱交換を行う熱源側熱交換器としての空気熱交換器１７と、空気熱交換器１７に外気を送り込む室外ファン６７と、を備えている。そして、前記圧縮機１４と、前記圧縮機１４から吐出された冷媒が流通する前記水冷媒熱交換器１５の前記冷媒側の流路１５ｂと、前記電子膨張弁１６と、前記空気熱交換器１７とが冷媒配管１８で環状に接続されることにより冷媒循環回路３０が形成されている。
【0028】
冷媒配管１８は、圧縮機１４の吐出側を前記水冷媒熱交換器１５の入口側に連通させ、また圧縮機１４の吸込側を前記空気熱交換器の出口側に連通させる。なお、冷媒配管１８及びこれに接続された圧縮機１４、空気熱交換器１７、電子膨張弁１６が、ヒートポンプ装置に相当している。また、本実施形態では、前記ヒートポンプ装置を構成する前記圧縮機１４等を含むヒートポンプユニット３及びタンクユニット１について専用電源が設けられることなく、それらヒートポンプユニット３及びタンクユニットは、いずれも例えばＡＣ１００Ｖの家庭用電源や蓄電池から電力供給を受けて作動する構成となっている。
【0029】
冷媒循環回路３０内には、冷媒として例えばＲ３２冷媒が用いられ、ヒートポンプサイクルを構成している。前記冷媒配管１８の前記圧縮機１４の吐出側の部位には、圧縮機１４から吐出される冷媒の冷媒吐出温度Ｔｏｕｔを検出する吐出温度センサ２０が設けられ、前記空気熱交換器１７の空気入口側には、外気温度Ｔａｉｒを検出する外気温度センサ２２（外気温検出手段に相当）が設けられている。また前記空気熱交換器１７途中の前記冷媒配管１８には、低圧側の冷媒温度Ｔｃを検出する冷媒温度センサ５２が設けられている。なお、本実施形態では、この冷媒温度センサ５２により検出される温度が、実質的に、空気熱交換器１７内の冷媒温度Ｔｃとして機能するものである。
【0030】
そして、前記タンクユニット１には、前記した各センサ１２，１１の検出結果が入力される貯湯制御装置４０が設けられている。同様に、前記ヒートポンプユニット３には、前記した各センサ２０，２２，２４，５２の検出結果が入力される加熱制御装置５０（制御手段に相当）が設けられている。加熱制御装置５０及び貯湯制御装置４０は、互いに通信可能に接続されており、前記各センサ２４，１２，１１，２０，２２，５２の検出結果等に基づき、相互に連携しつつ、前記タンクユニット１及び前記ヒートポンプユニット３内の各機器の動作を制御する。
【0031】
なお、加熱制御装置５０と貯湯制御装置４０との間に制御上の主従関係があり、例えばセンサ１２，１１の検出結果に基づく運転指令や電力抑制信号（後述）を貯湯制御装置４０が加熱制御装置５０へ出力し、加熱制御装置５０はこの運転指令や電力抑制信号と各センサ２０，２２，２４，５２の検出結果とに基づきヒートポンプユニット３内の各機器の動作を制御するようにしてもよい。以下、本明細書においては、このような場合を例にとって説明する。
【0032】
＜加熱制御装置＞
次に、前記ヒートポンプユニット３に備えられた前記加熱制御装置５０について説明する。加熱制御装置５０は、詳細な図示を省略するが、各種のデータやプログラムを記憶する記憶部と、演算・制御処理を行う制御部とを備えている。この加熱制御装置５０の機能的構成を図２により説明する。
次に、前記ヒートポンプユニット３に備えられた前記加熱制御装置５０について説明する。加熱制御装置５０は、詳細な図示を省略するが、各種のデータやプログラムを記憶する記憶部と、演算・制御処理を行う制御部とを備えている。この加熱制御装置５０の機能的構成を図２により説明する。
【0033】
図２に示すように、前記加熱制御装置５０は、運転切替部４１０Ａと、圧縮機制御部４１０Ｂと、膨張弁制御部４１０Ｃと、室外ファン制御部４１０Ｄと、ポンプ制御部４１０Ｆと、タイムアウト時間設定部４１０Ｇと、を機能的に備えている。
【0034】
本実施形態のヒートポンプユニット３は、貯湯制御装置４０から出力される運転指令に基づき各種制御を行う。すなわち、運転切替部４１０Ａには、前記貯湯制御装置４０により出力された運転指令が入力される。運転切替部４１０Ａは、前記運転指令に応じて、実際にヒートポンプユニット３を、空気熱交換器１７を蒸発器として機能させる前記沸上運転を行うか行わないか、を決定する。また、運転切替部４１０Ａは、その決定結果に対応する運転情報を、前記圧縮機制御部４１０Ｂ、膨張弁制御部４１０Ｃ、室外ファン制御部４１０Ｄ、ポンプ制御部４１０Ｆ、及び、タイムアウト時間設定部４１０Ｇ、に出力する。なおこの運転情報には、前記貯湯温度センサ１２により検出された貯湯タンク２内の湯の温度Ｔｗ、及び、適宜に決定された目標沸上温度Ｔｂｏ、等が含まれる。
【0035】
圧縮機制御部４１０Ｂには、この例では、前記外気温度センサ２２により検出された前記外気温度Ｔａｉｒと、前記沸上温度センサ２４により検出された前記沸上温度Ｔｂと、前記貯湯制御装置４０の運転指令に対応した前記運転情報と、が入力される（直接入力される場合のほか、間接的に入力するようにしてもよい。以下同様）。圧縮機制御部４１０Ｂは、この例では、入力された前記外気温度Ｔａｉｒ及び前記沸上温度Ｔｂに基づき、前記圧縮機１４の目標回転数を設定し、この目標回転数となるように圧縮機１４の回転数を増減制御する。
【0036】
膨張弁制御部４１０Ｃには、前記吐出温度センサ２０により検出された前記冷媒吐出温度Ｔｏｕｔと、前記貯湯制御装置４０の運転指令に対応した前記運転情報と、が入力される。この例では、膨張弁制御部４１０Ｃは、前記冷媒吐出温度Ｔｏｕｔが制御上の所望の目標温度となるように、電子膨張弁１６の開度を増減制御する。
【0037】
室外ファン制御部４１０Ｄには、前記外気温度センサ２２により検出された前記外気温度Ｔａｉｒと、前記貯湯制御装置４０の運転指令に対応した前記運転情報と、が入力される。
【0038】
室外ファン制御部４１０Ｄは、入力された前記運転情報及び前記外気温度Ｔａｉｒと、に基づき前記室外ファン６７の目標回転数を設定し、室外ファン６７の回転数がその目標回転数となるように増減制御する。
【0039】
ポンプ制御部４１０Ｆには、前記沸上温度センサ２４により検出された前記沸上温度Ｔｂと、前記貯湯制御装置４０の運転指令に対応した前記運転情報と、が入力され、これらに基づき、前記加熱循環ポンプ１９の回転数を制御する。
【0040】
なお、タイムアウト時間設定部４１０Ｇについては、後述する。
【0041】
＜沸上運転＞
前記したように、本実施形態のヒートポンプユニット３では、圧縮機１４の吐出側が前記水冷媒熱交換器１５の入口側に連通し、圧縮機１４の吸込側が前記空気熱交換器の出口側に連通しており、これによって空気熱交換器１７を電子膨張弁１６からの低温低圧の冷媒を蒸発させる蒸発器として機能させる。すなわち、水冷媒熱交換器１５において冷媒配管１８内の冷媒からの放熱により熱が放出され、加熱循環回路４内に温水が生成される。生成された温水は、加熱循環ポンプ１９が誘起する加熱循環回路４内の温水の流れによって加熱戻り管６を介し貯湯タンク２内に供給され、これによって貯湯タンク２内の湯水の温度を上昇させることができる（＝温水生成運転としての沸上運転）。
前記したように、本実施形態のヒートポンプユニット３では、圧縮機１４の吐出側が前記水冷媒熱交換器１５の入口側に連通し、圧縮機１４の吸込側が前記空気熱交換器の出口側に連通しており、これによって空気熱交換器１７を電子膨張弁１６からの低温低圧の冷媒を蒸発させる蒸発器として機能させる。すなわち、水冷媒熱交換器１５において冷媒配管１８内の冷媒からの放熱により熱が放出され、加熱循環回路４内に温水が生成される。生成された温水は、加熱循環ポンプ１９が誘起する加熱循環回路４内の温水の流れによって加熱戻り管６を介し貯湯タンク２内に供給され、これによって貯湯タンク２内の湯水の温度を上昇させることができる（＝温水生成運転としての沸上運転）。
【0042】
＜除霜開始条件＞
上記のような沸上運転を実行し、圧縮機１４、水冷媒熱交換器１５、電子膨張弁１６、空気熱交換器１７を結ぶ冷媒配管１８内を冷媒が循環するにつれて、空気熱交換器１７において着霜が生じる場合がある。本実施形態では、着霜がある程度進んで所定の除霜開始条件が成立した場合、加熱制御装置５０の前記運転切替部４１０Ａによって前記沸上運転が中断され、正サイクル除霜運転が行われる。すなわち運転切替部４１０Ａからの前記運転情報に基づく、圧縮機制御部４１０Ｂ、膨張弁制御部４１０Ｃ、室外ファン制御部４１０Ｄ、ポンプ制御部４１０Ｆの制御により、沸上運転から正サイクル除霜運転への切替が行われる。すなわち、前記運転切替部４１０Ａは、上記沸上運転中に、前記除霜開始条件が成立したか否かに応じて、沸上運転から除霜運転に切り替えるか切り替えないかを、決定する。前記の運転情報には、沸上運転を行うのか行わないのか、除霜運転を行うのか行わないのか、の情報が含まれる。
上記のような沸上運転を実行し、圧縮機１４、水冷媒熱交換器１５、電子膨張弁１６、空気熱交換器１７を結ぶ冷媒配管１８内を冷媒が循環するにつれて、空気熱交換器１７において着霜が生じる場合がある。本実施形態では、着霜がある程度進んで所定の除霜開始条件が成立した場合、加熱制御装置５０の前記運転切替部４１０Ａによって前記沸上運転が中断され、正サイクル除霜運転が行われる。すなわち運転切替部４１０Ａからの前記運転情報に基づく、圧縮機制御部４１０Ｂ、膨張弁制御部４１０Ｃ、室外ファン制御部４１０Ｄ、ポンプ制御部４１０Ｆの制御により、沸上運転から正サイクル除霜運転への切替が行われる。すなわち、前記運転切替部４１０Ａは、上記沸上運転中に、前記除霜開始条件が成立したか否かに応じて、沸上運転から除霜運転に切り替えるか切り替えないかを、決定する。前記の運転情報には、沸上運転を行うのか行わないのか、除霜運転を行うのか行わないのか、の情報が含まれる。
【0043】
前記除霜開始条件としては、例えば、前記外気温度センサ２２によって検出される外気温度Ｔａｉｒが所定範囲（例えば－１０℃以上、かつ、２℃未満）であり、かつ、前記冷媒温度センサ５２によって検出される前記空気熱交換器１７内の冷媒温度Ｔｃを前記外気温度Ｔａｉｒから差し引いた温度差Ｔａｉｒ－Ｔｃが、所定範囲（例えば８℃より大きい）であること、である。すなわち、外気温度Ｔａｉｒがかなり低く、しかも、空気熱交換器１７内の冷媒温度Ｔｃがその外気温度Ｔａｉｒよりもかなり低い場合は、除霜が必要なほど着霜量が多い状態であると推定されるからである。前記の外気温度Ｔａｉｒ及び冷媒温度Ｔｃは前記運転切替部４１０Ａへ入力され、それらに基づき運転切替部４１０Ａにおいて前記除霜開始条件が成立したか否かが判定される。
【0044】
＜正サイクル除霜運転＞
正サイクル除霜運転では、前記沸上運転が停止された状態（ポンプ制御部４１０Ｆの制御により前記加熱循環ポンプ１９が実質的に停止された状態）で、冷媒が前記沸上運転時と同じ方向、すなわち圧縮機１４→水冷媒熱交換器１５→電子膨張弁１６→空気熱交換器１７→圧縮機１４、の向きに循環する。これにより、前記圧縮機１４での圧縮により加熱された前記冷媒が前記冷媒配管１８を介して空気熱交換器１７へと供給され、冷媒の加熱によって前記空気熱交換器１７の除霜が行われる。
なお、前記「加熱循環ポンプ１９が実質的に停止された状態」とは、具体的には、ポンプ制御部４１０Ｆの制御により加熱循環ポンプ１９が停止された状態、若しくは、ポンプ制御部４１０Ｆの制御により、沸上運転時の回転数よりも大幅に低い回転数で連続的または間欠的に加熱循環ポンプ１９が駆動される状態、である。
正サイクル除霜運転では、前記沸上運転が停止された状態（ポンプ制御部４１０Ｆの制御により前記加熱循環ポンプ１９が実質的に停止された状態）で、冷媒が前記沸上運転時と同じ方向、すなわち圧縮機１４→水冷媒熱交換器１５→電子膨張弁１６→空気熱交換器１７→圧縮機１４、の向きに循環する。これにより、前記圧縮機１４での圧縮により加熱された前記冷媒が前記冷媒配管１８を介して空気熱交換器１７へと供給され、冷媒の加熱によって前記空気熱交換器１７の除霜が行われる。
なお、前記「加熱循環ポンプ１９が実質的に停止された状態」とは、具体的には、ポンプ制御部４１０Ｆの制御により加熱循環ポンプ１９が停止された状態、若しくは、ポンプ制御部４１０Ｆの制御により、沸上運転時の回転数よりも大幅に低い回転数で連続的または間欠的に加熱循環ポンプ１９が駆動される状態、である。
【0045】
＜タイムアウト時間＞
ここで、前記の正サイクル除霜運転が行われる間は、膨張弁制御部４１０Ｃの制御により前記電子膨張弁１６は全開とされる。しかしながら、電子膨張弁１６が全開状態とされたとしても、膨張弁の機構上、ある程度開口面積が絞られるため、圧縮機１４での圧縮により前記のように昇温された冷媒の温度が低下してしまう。その結果、除霜機能が不十分となり、除霜がなかなか完了しない場合がある。本実施形態ではこれに対応するために、加熱制御装置５０にタイムアウト時間設定部４１０Ｇが設けられ、所定のタイムアウト時間が設定される。タイムアウト時間設定部４１０Ｇで設定されたタイムアウト時間は、前記運転切替部４１０Ａへ入力される。
ここで、前記の正サイクル除霜運転が行われる間は、膨張弁制御部４１０Ｃの制御により前記電子膨張弁１６は全開とされる。しかしながら、電子膨張弁１６が全開状態とされたとしても、膨張弁の機構上、ある程度開口面積が絞られるため、圧縮機１４での圧縮により前記のように昇温された冷媒の温度が低下してしまう。その結果、除霜機能が不十分となり、除霜がなかなか完了しない場合がある。本実施形態ではこれに対応するために、加熱制御装置５０にタイムアウト時間設定部４１０Ｇが設けられ、所定のタイムアウト時間が設定される。タイムアウト時間設定部４１０Ｇで設定されたタイムアウト時間は、前記運転切替部４１０Ａへ入力される。
【0046】
前記正サイクル除霜運転を開始した後に前記タイムアウト時間が経過した場合には、運転切替部４１０Ａからの前記運転情報に基づく圧縮機制御部４１０Ｂ、膨張弁制御部４１０Ｃ、室外ファン制御部４１０Ｄ、ポンプ制御部４１０Ｆの制御により、当該正サイクル除霜運転が強制的に終了され、前記の温水生成運転に復帰させる。これにより、圧縮機１４からの冷媒を高い吐出温度まで昇温させることで、後に実行される次回の正サイクル除霜運転時において、当該昇温した冷媒により確実に空気熱交換器１４の除霜を行うことができる。
【0047】
＜電力抑制制御＞
ここで、前記のようにヒートポンプユニット３の圧縮機１４等が家庭用電源から電力供給を受けて作動する場合、限られた電源容量を、タンクユニット１や家庭での各電化製品等と共有することとなる。そのため、本実施形態では、圧縮機１４等における消費電力の抑制を指示する電力抑制信号が、前記貯湯制御装置４０から加熱制御装置５０の前記運転切替部４１０Ａへと入力される。前記電力抑制信号には、前記圧縮機１４等において消費することが許容される消費電力上限値が指示されている。前記運転切替部４１０Ａは、前記電力抑制信号が入力されると、前記圧縮機１４等で消費する電力が前記消費電力上限値以内となるように電力抑制制御を行う。すなわち運転切替部４１０Ａからの運転情報には、電力抑制制御を行うのか行わないのか、の情報が含まれる。これにより、電力抑制制御の実行時には、運転切替部４１０Ａからの運転情報に基づき、圧縮機制御部４１０Ｂが圧縮機１４の回転数を制限する。
ここで、前記のようにヒートポンプユニット３の圧縮機１４等が家庭用電源から電力供給を受けて作動する場合、限られた電源容量を、タンクユニット１や家庭での各電化製品等と共有することとなる。そのため、本実施形態では、圧縮機１４等における消費電力の抑制を指示する電力抑制信号が、前記貯湯制御装置４０から加熱制御装置５０の前記運転切替部４１０Ａへと入力される。前記電力抑制信号には、前記圧縮機１４等において消費することが許容される消費電力上限値が指示されている。前記運転切替部４１０Ａは、前記電力抑制信号が入力されると、前記圧縮機１４等で消費する電力が前記消費電力上限値以内となるように電力抑制制御を行う。すなわち運転切替部４１０Ａからの運転情報には、電力抑制制御を行うのか行わないのか、の情報が含まれる。これにより、電力抑制制御の実行時には、運転切替部４１０Ａからの運転情報に基づき、圧縮機制御部４１０Ｂが圧縮機１４の回転数を制限する。
【0048】
＜タイムアウト時間の可変設定＞
ところで、前記電力抑制制御は、前記正サイクル除霜運転時においても行われる場合がある。その場合、前記したような圧縮機１４の回転数の制限により除霜性能が低下するため、通常のタイムアウト時間の設定ではその後の沸上運転への復帰を経た次回の除霜運転時でも十分に除霜できず、霜の溶け残りが生じる恐れがある。そこで本実施形態では、タイムアウト時間設定部４１０Ｇが、電力抑制信号により許容される前記消費電力上限値に応じ、前記タイムアウト時間を可変に設定する。その可変設定の際には、タイムアウト時間設定部４１０Ｇに設けた記憶部４１１（記憶手段に相当）に予め記憶された、消費電力上限値とタイムアウト時間とを対応付けた相関が用いられる。
ところで、前記電力抑制制御は、前記正サイクル除霜運転時においても行われる場合がある。その場合、前記したような圧縮機１４の回転数の制限により除霜性能が低下するため、通常のタイムアウト時間の設定ではその後の沸上運転への復帰を経た次回の除霜運転時でも十分に除霜できず、霜の溶け残りが生じる恐れがある。そこで本実施形態では、タイムアウト時間設定部４１０Ｇが、電力抑制信号により許容される前記消費電力上限値に応じ、前記タイムアウト時間を可変に設定する。その可変設定の際には、タイムアウト時間設定部４１０Ｇに設けた記憶部４１１（記憶手段に相当）に予め記憶された、消費電力上限値とタイムアウト時間とを対応付けた相関が用いられる。
【0049】
図３に、前記相関の一例を示す。図示のように、この例では、前記消費電力上限値がない（すなわち電力抑制信号が入力されていない）場合は、前記タイムアウト時間が１０［分］に設定されている。前記消費電力上限値が９００［Ｗ］を超え（なお、図３では便宜的に「９０１～」と示す。以下同様）、１０００［Ｗ］以下の場合は、前記タイムアウト時間は１１［分］に設定されている。
【0050】
同様に、前記消費電力上限値が８００［Ｗ］を超え９００［Ｗ］以下の場合は前記タイムアウト時間は１３［分］に設定され、前記消費電力上限値が７００［Ｗ］を超え８００［Ｗ］以下の場合は前記タイムアウト時間は１６［分］に設定され、前記消費電力上限値が６００［Ｗ］を超え７００［Ｗ］以下の場合は前記タイムアウト時間は２０［分］に設定され、前記消費電力上限値が５００［Ｗ］を超え６００［Ｗ］以下の場合は前記タイムアウト時間は２５［分］に設定され、前記消費電力上限値が５００［Ｗ］以下の場合は前記タイムアウト時間は３１［分］に設定されている。
【0051】
すなわち、前記のように、図３に示す前記相関においては、消費電力上限値が小さいほど圧縮機１４の回転数が低く制限されて除霜性能が低下することに対応して、消費電力上限値が小さいほどタイムアウト時間が長く設定されている。
【0052】
【0053】
図４において、まずＳ１０で、前記貯湯制御装置４０からの運転指令に対応した運転切替部４１０Ａからの運転情報に基づき、前記沸上運転が開始される。
【0054】
その後、Ｓ２０で、運転切替部４１０Ａにより、前記の除霜開始条件が成立したか否かが判定される。除霜開始条件が成立していなければＮｏ判定され、Ｓ３０へ移行する。
【0055】
Ｓ３０では、前述の貯湯タンク２内の温度Ｔｗが所定値に達した等、前記沸上運転を終了すべきタイミングとなったか否かが運転切替部４１０Ａにより判定される。終了すべきタイミングになっていればＹｅｓ判定され、Ｓ４０において運転切替部４１０Ａからの運転情報に基づき沸上運転を終了し、このフローを終了する。Ｓ３０において前記沸上運転を終了すべきタイミングにまだなっていなければＮｏ判定されてＳ１０へ戻り、沸上運転が続行される。
【0056】
沸上運転の続行中に前記除霜開始条件が成立したらＳ２０がＹｅｓ判定され、Ｓ５０へ移行する。Ｓ５０では、タイムアウト時間設定部４１０Ｇにより、図３に一例を示した記憶部４１１に記憶された相関が参照されて、前記電力抑制信号に含まれる消費電力上限値に対応した前記タイムアウト時間が設定される。
【0057】
その後、Ｓ６０で、運転切替部４１０Ａからの運転情報に基づき、前記除霜運転が開始される。
【0058】
そして、Ｓ７０で、既に述べたように前記電力抑制信号が変動するのに応じて、前記Ｓ５０で設定される最新の前記タイムアウト時間の値（第２タイミングの第２値に相当）が、その直前にＳ５０で設定されていた前記タイムアウト時間の値（第１タイミングの第１値に相当）よりも長くなっているか否かがタイムアウト時間設定部４１０Ｇにより判定される。最新の値が直前の値よりも長くなっていればＳ７０がＹｅｓ判定されてＳ７５へ移行し、Ｓ７５ではタイムアウト時間の値をその長くなった値に更新してＳ８０へ移行し、最新の値が直前の値よりも長くなっていなければＮｏ判定されてそのままＳ８０へ移行する。
【0059】
Ｓ８０では、運転切替部４１０Ａにより、前記Ｓ６０で除霜運転を開始した後、この時点で設定されているタイムアウト時間が経過したか否かが判定される。タイムアウト時間が経過していればＹｅｓ判定され、Ｓ１００に移行して運転切替部４１０Ａからの運転情報に基づき前記除霜運転が終了され、前記Ｓ１０へ戻る。
【0060】
Ｓ８０でタイムアウト時間が経過していなければＮｏ判定され、Ｓ９０へ移行する。Ｓ９０では、運転切替部４１０Ａにより、前記冷媒温度センサ５２で検出されている前記冷媒温度Ｔｃが所定温度（この例では５［℃］）以上になったか否かが判定される。所定温度に達していればＹｅｓ判定され、前記Ｓ１００に移行して前記除霜運転が終了され、前記Ｓ１０へ戻る。Ｓ９０で前記冷媒温度Ｔｃが前記所定温度未満であればＳ９０がＮｏ判定され、前記Ｓ５０に戻って再度消費電力上限値に応じたタイムアウト時間が設定され、以降、同様の手順を繰り返す。
【0061】
＜実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態のヒートポンプ温水装置１００では、加熱制御装置５０の制御により、沸上運転、及び、正サイクル除霜運転、が切り替え可能に実行される。
前記沸上運転では、ヒートポンプユニット３の圧縮機１４で加熱された冷媒が冷媒配管１８内に循環されると共に、加熱循環ポンプ１９が駆動される。これにより、前記水冷媒熱交換器１５において冷媒からの加熱により温水が生成され、生成した温水を加熱循環回路４へと循環させることで、温水を貯湯タンク２に導きタンク内の湯水の沸き上げを行うことができる。
正サイクル除霜運転では、前記加熱循環ポンプ１９が停止され、その状態で、冷媒が前記沸上運転時と同じ方向に循環する。これにより、前記ヒートポンプユニット３の圧縮機１４により加熱された前記冷媒が前記冷媒配管１８を介して空気熱交換器１７へと供給され、冷媒の加熱によって前記空気熱交換器１７の除霜が行われる。
以上説明したように、本実施形態のヒートポンプ温水装置１００では、加熱制御装置５０の制御により、沸上運転、及び、正サイクル除霜運転、が切り替え可能に実行される。
前記沸上運転では、ヒートポンプユニット３の圧縮機１４で加熱された冷媒が冷媒配管１８内に循環されると共に、加熱循環ポンプ１９が駆動される。これにより、前記水冷媒熱交換器１５において冷媒からの加熱により温水が生成され、生成した温水を加熱循環回路４へと循環させることで、温水を貯湯タンク２に導きタンク内の湯水の沸き上げを行うことができる。
正サイクル除霜運転では、前記加熱循環ポンプ１９が停止され、その状態で、冷媒が前記沸上運転時と同じ方向に循環する。これにより、前記ヒートポンプユニット３の圧縮機１４により加熱された前記冷媒が前記冷媒配管１８を介して空気熱交換器１７へと供給され、冷媒の加熱によって前記空気熱交換器１７の除霜が行われる。
【0062】
このとき、本実施形態においては、タイムアウト時間設定部４１０Ｇにより所定のタイムアウト時間が設定され、前記正サイクル除霜運転を開始した後に前記タイムアウト時間が経過した場合には、運転切替部４１０Ａにより当該正サイクル除霜運転を強制的に終了し、前記沸上運転に復帰させる（図４のＳ８０，Ｓ１００参照）。これにより、圧縮機１４からの高い吐出温度で冷媒を昇温させることで、後に実行される次回の正サイクル除霜運転時において、当該昇温した冷媒により確実に除霜を行うことができる。
そして、本実施形態のヒートポンプ温水装置１００では、タイムアウト時間設定部４１０Ｇにより、貯湯制御装置４０から加熱制御装置５０に入力される電力抑制信号が許容する前記消費電力上限値に応じて、前記タイムアウト時間が可変に設定される（図４のＳ５０参照）。これにより、例えば前記消費電力上限値が小さいほど、前記タイムアウト時間を長く設定することができる（図３参照）ので、霜の溶け残りを防止して、十分な除霜を行うことができる。
そして、本実施形態のヒートポンプ温水装置１００では、タイムアウト時間設定部４１０Ｇにより、貯湯制御装置４０から加熱制御装置５０に入力される電力抑制信号が許容する前記消費電力上限値に応じて、前記タイムアウト時間が可変に設定される（図４のＳ５０参照）。これにより、例えば前記消費電力上限値が小さいほど、前記タイムアウト時間を長く設定することができる（図３参照）ので、霜の溶け残りを防止して、十分な除霜を行うことができる。
【0063】
また、本実施形態では特に、記憶部４１１が、消費電力上限値とタイムアウト時間とが互いに対応付けられた相関（図３参照）を予め記憶している。そして、電力抑制制御の実行時には消費電力上限値が小さいほど圧縮機１４の回転数が低く制限されて除霜性能が低下することに対応して、タイムアウト時間設定部４１０Ｇは、前記相関を用いて、消費電力上限値が小さいほどタイムアウト時間を長く設定する。これにより、確実に霜の溶け残りを防止して十分な除霜を行うことができる。
【0064】
また、前記のように、貯湯制御装置４０からの電力抑制信号が指示する消費電力上限値は、電源容量を共有する、圧縮機１４等以外の他の機器（この例では、タンクユニット１側における貯湯タンク２内のヒータや、前記家庭の電化製品等）の電力消費状況に応じて、時々刻々と変化する場合がある。本実施形態では特に、そのような場合に対応し、正サイクル除霜運転が継続している間は、タイムアウト時間設定部４１０Ｇにより、消費電力上限値の変動に基づき前記タイムアウト時間が更新される（図４のＳ７０，Ｓ７５参照）。これにより、時々刻々と変化する消費電力上限値の値に対応して適切なタイムアウト時間を設定し、十分な除霜を行うことができる。
【0065】
また、本実施形態では特に、前述のようにタイムアウト時間設定部４１０Ｇがタイムアウト時間を消費電力上限値の変動に合わせて更新する際、タイムアウト時間の値が同じか又は短くなるような更新は行わない（図４のＳ７０，Ｓ７５参照）。すなわち、後のタイミングにおいて前記相関により対応付けられるタイムアウト時間の値（第２値）が、それより前のタイミングにおいて前記相関により対応付けられるタイムアウト時間の値（第１値）より長い場合にのみ、当該第１値から当該第２値への更新が行われる。特に具体的には、前記第２値から前記除霜運転開始後、更新時点までの経過時間を差し引いた差分時間を前記第１値に対し加える形で、前記タイムアウト時間を延長する。このことを、図５に示す具体例により説明する。
【0066】
図５（ａ）に示すように、この例では、まずはじめに、前記消費電力上限値が１０００［Ｗ］であることに対応し、前記図３の相関を参照して、タイムアウト時間が１１分（前記第１値の一例）に設定された状態で除霜運転が開始される。
【0067】
前記除霜運転の開始後４分が経過すると、図５（ｂ）に示すように、この時点での除霜運転の残り運転時間は７分となる。
【0068】
さらに前記除霜運転の開始後１０分が経過すると、図５（ｃ）の上段に示すように、この時点での除霜運転の残り運転時間は１分となる。このタイミングで、前記消費電力上限値が１０００［Ｗ］から５００［Ｗ］に変化すると、前記図３の相関が参照されることで前記タイムアウト時間は前記１１分よりも長い３１分（前記第２値の一例）に更新されることとなる。この場合、図５（ｃ）の下段に示すように、加熱制御装置５０では、前記の３１分から前記経過時間（１０分）を差し引いた差分時間の２１分だけ、タイムアウト時間を延長する。これにより、タイムアウト時間の更新を円滑かつ確実に行うことができる。
なお、タイムアウト時間の延長は上記手法に限られない。すなわち、最終的に、前記除霜運転の開始から前記３１分が経過したときに前記除霜運転が終了するような手法であれば、他の手法で延長するようにしてもよい。この場合も同様の効果を得る。
なお、タイムアウト時間の延長は上記手法に限られない。すなわち、最終的に、前記除霜運転の開始から前記３１分が経過したときに前記除霜運転が終了するような手法であれば、他の手法で延長するようにしてもよい。この場合も同様の効果を得る。
【0069】
図５（ｄ）は、前記延長後５分、すなわち前記除霜運転の開始後１５分が経過した状態を表しており、この時点での除霜運転の残り運転時間は１６分となっている。同様に、図５（ｅ）は、前記延長後１３分、すなわち前記除霜運転の開始後２８分が経過した状態を表しており、この時点での除霜運転の残り運転時間は３分となっている。
【0070】
そして、前記延長後２１分、すなわち前記除霜運転の開始後３１分が経過すると、図５（ｆ）に示すように、前記残り運転時間がゼロとなってタイムアウトとなり、除霜運転が終了する。
【0071】
本実施形態では、上記の延長手法とすることにより、タイムアウト時間を前記第１値に設定して除霜運転を継続している間に、急にタイムアウト時間が短くなることによる制御上の不都合や不安定さを回避することができる。また、消費電力上限値が変動したとしてもタイムアウト時間の値が短くなるか同一値に維持するような更新は行わず長くなるような更新のみを行うことで、十分な除霜を確実に完了するために万全を期すことができる。
【0072】
なお、本発明は以上の態様に限定されることなく、その趣旨を変更しない範囲で適用可能なものである。
【0073】
すなわち、上記実施形態では、水冷媒熱交換器１５の負荷側に加熱往き管５及び加熱戻り管６からなる加熱循環回路４を介して貯湯タンク２を接続することで、水冷媒熱交換器１５で前記のように生成した温水を貯湯タンク２に供給する前記沸上運転を行うようにしたが、これに限られない。すなわち、加熱循環回路４と同様の温水を循環させる循環回路を介してファンコイル、床暖房パネル、パネルコンベクタ等の適宜の熱交換端末を接続しその熱交換端末に温水を供給して暖房を行う、温水生成運転としての暖房運転を行うようにしてもよい。この場合も、前記暖房運転により生じた空気熱交換器１７の着霜に対し、前記電力抑制制御の下で除霜運転を行う際、前述と同様の手法によって同様の効果を得ることができる。
【0074】
また、前記実施形態における前記ヒートポンプサイクルとして、減圧器としてエジェクターを用いたエジェクターサイクルでもよい。
【0075】
また、上記実施形態では、熱源機として、熱源側熱交換器としての空気熱交換器１７に冷媒を通じる一方で外気を送風する室外ファン６７を有し、熱源としての外気と前記冷媒とが熱交換される、空気熱源式のヒートポンプである場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、熱源機を、熱源側熱交換器に対して水や不凍液が供給されそれらの液体と冷媒とが当該熱源側熱交換器において熱交換する構成のものとしてもよい。
また、地中又は比較的大容量の水源中に熱源側熱交換器を設け、この熱源側熱交換器で前記地中又は前記水源と冷媒とが熱交換する構成のものとしてもよい。さらには、前記地中又は前記水源の熱を用いたヒートポンプ回路と空気熱を用いた別のヒートポンプ回路とを備えた複合熱源型の構成としてもよい。
さらには、熱源側熱交換器において前記冷媒と熱交換できるものであれば、前記液体や前記外気や前記水源に代えて、それ以外のもの（例えば、発煙、排煙、各種高温ガス等を含む気体や、熱砂、塵埃、各種粒子等を含む流動固体）を熱源側熱交換器に通じたり、太陽光、反射光、その他輻射等による熱を熱源側熱交換器に供給して用いる構成としても良い。
また、地中又は比較的大容量の水源中に熱源側熱交換器を設け、この熱源側熱交換器で前記地中又は前記水源と冷媒とが熱交換する構成のものとしてもよい。さらには、前記地中又は前記水源の熱を用いたヒートポンプ回路と空気熱を用いた別のヒートポンプ回路とを備えた複合熱源型の構成としてもよい。
さらには、熱源側熱交換器において前記冷媒と熱交換できるものであれば、前記液体や前記外気や前記水源に代えて、それ以外のもの（例えば、発煙、排煙、各種高温ガス等を含む気体や、熱砂、塵埃、各種粒子等を含む流動固体）を熱源側熱交換器に通じたり、太陽光、反射光、その他輻射等による熱を熱源側熱交換器に供給して用いる構成としても良い。
【符号の説明】
【0076】
１ タンクユニット
２ 貯湯タンク
３ ヒートポンプユニット
４ 加熱循環回路（湯水循環回路）
５ 加熱往き管（往き管、湯水配管）
６ 加熱戻り管（戻り管、湯水配管）
１４ 圧縮機
１５ 水冷媒熱交換器（水－冷媒熱交換器）
１６ 電子膨張弁（膨張弁）
１７ 空気熱交換器
１８ 冷媒配管
１９ 加熱循環ポンプ（循環ポンプ）
２２ 外気温度センサ
３０ 冷媒循環回路
４０ 貯湯制御装置
５０ 加熱制御装置（制御手段）
１００ ヒートポンプ温水装置
４１０Ａ 運転切替部（運転切替手段）
４１０Ｇ タイムアウト時間設定部（タイムアウト時間設定手段）
４１１ 記憶部（記憶手段）
Ｔａｉｒ 外気温度
Ｔｏｕｔ 冷媒吐出温度
Ｔｃ 空気熱交換器における冷媒温度
２ 貯湯タンク
３ ヒートポンプユニット
４ 加熱循環回路（湯水循環回路）
５ 加熱往き管（往き管、湯水配管）
６ 加熱戻り管（戻り管、湯水配管）
１４ 圧縮機
１５ 水冷媒熱交換器（水－冷媒熱交換器）
１６ 電子膨張弁（膨張弁）
１７ 空気熱交換器
１８ 冷媒配管
１９ 加熱循環ポンプ（循環ポンプ）
２２ 外気温度センサ
３０ 冷媒循環回路
４０ 貯湯制御装置
５０ 加熱制御装置（制御手段）
１００ ヒートポンプ温水装置
４１０Ａ 運転切替部（運転切替手段）
４１０Ｇ タイムアウト時間設定部（タイムアウト時間設定手段）
４１１ 記憶部（記憶手段）
Ｔａｉｒ 外気温度
Ｔｏｕｔ 冷媒吐出温度
Ｔｃ 空気熱交換器における冷媒温度
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】