特許 7462453 ヒートポンプ式温水装置

(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】

(24)【登録日】2024-03-28

(45)【発行日】2024-04-05

(54)【発明の名称】ヒートポンプ式温水装置

(51)【国際特許分類】

   F24H 15/375 20220101AFI20240329BHJP

   F25B 30/02 20060101ALI20240329BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20240329BHJP

   F24H 4/02 20220101ALI20240329BHJP

   F24H 15/34 20220101ALI20240329BHJP

   F24H 15/35 20220101ALI20240329BHJP

   F24H 15/219 20220101ALI20240329BHJP

   F24H 15/215 20220101ALI20240329BHJP

   F24H 15/232 20220101ALI20240329BHJP

   F24H 15/223 20220101ALI20240329BHJP

   F24H 15/10 20220101ALI20240329BHJP

【ＦＩ】

F24H15/375

F25B30/02 A

F25B1/00 383

F25B1/00 361A

F25B1/00 371B

F24H4/02 C

F24H15/34

F24H15/35

F24H15/219

F24H15/215

F24H15/232

F24H15/223

F24H15/10

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020058446

(22)【出願日】2020-03-27

(65)【公開番号】P2021156518

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2023-01-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(73)【特許権者】

【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】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100176463

【弁理士】

【氏名又は名称】磯江 悦子

(74)【代理人】

【識別番号】100183232

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 敏行

(72)【発明者】

【氏名】松坂 幸雄

(72)【発明者】

【氏名】吉川 晋司

(72)【発明者】

【氏名】所 寿洋

【審査官】河野 俊二

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２０４２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０３９３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０３９２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０８９９５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０４６６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－０９１４６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｈ １５／１０ － １５／４９３

Ｆ２５Ｂ ３０／０２

Ｆ２５Ｂ １／００

Ｆ２４Ｈ ４／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

湯水を貯える貯湯タンク(２０)と、
上記貯湯タンク(２０)内の湯水を加熱するための水熱交換器(２)を有するヒートポンプユニット(１００)と、
上記水熱交換器(２)を介して上記貯湯タンク(２０)内の湯水を循環させる循環ポンプ(Ｐ)と、
上記ヒートポンプユニット(１００)および上記循環ポンプ(Ｐ)を制御する制御装置(１０,１１０)と
を備え、
上記制御装置(１０,１１０)により上記ヒートポンプユニット(１００)および上記循環ポンプ(Ｐ)を制御して、上記貯湯タンク(２０)内の湯水を沸き上げる第１沸き上げ運転を行った後に、上記第１沸き上げ運転における上記水熱交換器(２)の出湯温度よりも低い出湯温度で上記貯湯タンク(２０)内の湯水を沸き上げる第２沸き上げ運転を行い、
上記制御装置(１０)は、上記第１沸き上げ運転において上記水熱交換器(２)の入水温度が第１設定温度以上になると、上記第２沸き上げ運転に切り替えるように、上記ヒートポンプユニット(１００)および上記循環ポンプ(Ｐ)を制御することを特徴とするヒートポンプ式温水装置。

【請求項2】

請求項１に記載のヒートポンプ式温水装置において、
上記制御装置(１０,１１０)は、上記第１沸き上げ運転において、上記水熱交換器(２)の出湯温度が目標出湯温度になるように上記循環ポンプ(Ｐ)の回転数を制御すると共に、上記第２沸き上げ運転において、上記循環ポンプ(Ｐ)の回転数を上記第１沸き上げ運転時の回転数よりも高い回転数にすることを特徴とするヒートポンプ式温水装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のヒートポンプ式温水装置において、
上記制御装置(１１０)は、上記第１沸き上げ運転において上記水熱交換器(２)の凝縮温度が第２設定温度以上になると、上記第２沸き上げ運転に切り替えるように、上記ヒートポンプユニット(１００)および上記循環ポンプ(Ｐ)を制御することを特徴とするヒートポンプ式温水装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１つに記載のヒートポンプ式温水装置において、
上記制御装置(１１０)は、上記第２沸き上げ運転において上記水熱交換器(２)の凝縮温度が第３設定温度以上になると、上記第２沸き上げ運転を終了するように、上記ヒートポンプユニット(１００)および上記循環ポンプ(Ｐ)を制御することを特徴とするヒートポンプ式温水装置。

【請求項5】

湯水を貯える貯湯タンク(２０)と、
上記貯湯タンク(２０)内の湯水を加熱するための水熱交換器(２)を有するヒートポンプユニット(１００)と、
上記水熱交換器(２)を介して上記貯湯タンク(２０)内の湯水を循環させる循環ポンプ(Ｐ)と、
上記ヒートポンプユニット(１００)および上記循環ポンプ(Ｐ)を制御する制御装置(１０,１１０)と
を備え、
上記制御装置(１０,１１０)により上記ヒートポンプユニット(１００)および上記循環ポンプ(Ｐ)を制御して、上記貯湯タンク(２０)内の湯水を沸き上げる第１沸き上げ運転を行った後に、上記第１沸き上げ運転における上記水熱交換器(２)の出湯温度よりも低い出湯温度で上記貯湯タンク(２０)内の湯水を沸き上げる第２沸き上げ運転を行い、
上記ヒートポンプユニット(１００)は、空気熱交換器(３)と、上記空気熱交換器(３)に外気を供給するファン(６)とを有し、
上記制御装置(１１０)は、上記第２沸き上げ運転において、上記水熱交換器(２)の凝縮温度が第４設定温度以上になると、上記ファン(６)の回転数を現在回転数よりも下げるか、または、上記ファン(６)を停止するように、上記ヒートポンプユニット(１００)を制御することを特徴とするヒートポンプ式温水装置。

【請求項6】

湯水を貯える貯湯タンク(２０)と、
上記貯湯タンク(２０)内の湯水を加熱するための水熱交換器(２)を有するヒートポンプユニット(１００)と、
上記水熱交換器(２)を介して上記貯湯タンク(２０)内の湯水を循環させる循環ポンプ(Ｐ)と、
上記ヒートポンプユニット(１００)および上記循環ポンプ(Ｐ)を制御する制御装置(１０,１１０)と
を備え、
上記制御装置(１０,１１０)により上記ヒートポンプユニット(１００)および上記循環ポンプ(Ｐ)を制御して、上記貯湯タンク(２０)内の湯水を沸き上げる第１沸き上げ運転を行った後に、上記第１沸き上げ運転における上記水熱交換器(２)の出湯温度よりも低い出湯温度で上記貯湯タンク(２０)内の湯水を沸き上げる第２沸き上げ運転を行い、
上記制御装置(１１０)は、上記第２沸き上げ運転において、上記水熱交換器(２)の凝縮温度が第５設定温度以上になると、上記ヒートポンプユニット(１００)の圧縮機(１)の回転数を現在回転数よりも下げるように、上記ヒートポンプユニット(１００)を制御することを特徴とするヒートポンプ式温水装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ヒートポンプ式温水装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ヒートポンプ式温水装置としては、凝縮器で凝縮する冷媒が循環する冷媒回路を有するヒートポンプユニットと、凝縮器において加熱された温水を貯留する貯湯タンクとを備えたものがある(例えば、国際公開第２０１２／１２１３８２号(特許文献１)参照)。

【0003】

上記ヒートポンプ式温水装置では、第１流量の加熱温水が貯湯タンクに供給される循環沸上モードと、第１流量よりも少ない第２流量の加熱温水が貯湯タンクの頂部側に供給される一過沸上モードとを、凝縮器に供給される冷媒温度に基づいて切り換えることによりエネルギー効率を向上している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１２／１２１３８２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記ヒートポンプ式温水装置では、一過沸上モードでの沸き終いにおいて入水温度が急激に上昇した場合、冷媒回路の高圧を抑えることができないため、入水温度が所定温度まで上昇したら沸き上げを停止している。このため、上記ヒートポンプ式温水装置では、貯湯タンク下部に温度の低い水が残った状態で沸き上げを停止するため、温度の低い水の分だけ貯湯タンク内に貯められる高温のお湯の量が少なくなり、貯湯タンク内に多くの熱量を貯めることができないという問題がある。

【0006】

特に、貯湯タンクの容量が比較的小さいヒートポンプ式温水装置の場合は、湯切れのリスクを低減するため、沸き上げ完了時にできるだけ多くの熱量を貯湯タンク内に貯めることが望ましい。

【0007】

本開示では、貯湯タンク内の湯水の全量をできるだけ高い温度に沸き上げることができるヒートポンプ式温水装置を提案する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示のヒートポンプ式温水装置は、
湯水を貯える貯湯タンクと、
上記貯湯タンク内の湯水を加熱するための水熱交換器を有するヒートポンプユニットと、
上記水熱交換器を介して上記貯湯タンク内の湯水を循環させる循環ポンプと、
上記ヒートポンプユニットおよび上記循環ポンプを制御する制御装置と
を備え、
上記制御装置により上記ヒートポンプユニットおよび上記循環ポンプを制御して、上記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる第１沸き上げ運転を行った後に、上記第１沸き上げ運転における上記水熱交換器の出湯温度よりも低い出湯温度で上記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる第２沸き上げ運転を行うことを特徴とする。

【0009】

本開示によれば、第１沸き上げ運転で水熱交換器の入水温度が高くなっても第２沸き上げ運転に切り替えて沸き上げを継続でき、貯湯タンク内の湯水の全量をできるだけ高い温度に沸き上げることができる。

【0010】

また、本開示の１つの態様に係るヒートポンプ式温水装置では、
上記制御装置は、上記第１沸き上げ運転において、上記水熱交換器の出湯温度が目標出湯温度になるように上記循環ポンプの回転数を制御すると共に、上記第２沸き上げ運転において、上記循環ポンプの回転数を上記第１沸き上げ運転時の回転数よりも高い回転数にする。

【0011】

本開示によれば、第１沸き上げ運転において、水熱交換器の出湯温度が目標出湯温度になるように循環ポンプの回転数を制御することにより、貯湯タンク内の湯水のうち底部の一部を除く湯水を出湯温度に沸き上げた後、第２沸き上げ運転において、循環ポンプの回転数を第１沸き上げ運転時の回転数よりも高い回転数にすることにより、貯湯タンク内の湯水の全量を高い温度に沸き上げることができる。

【0012】

また、本開示の１つの態様に係るヒートポンプ式温水装置では、
上記制御装置は、上記第１沸き上げ運転において上記水熱交換器の入水温度が第１設定温度以上になると、上記第２沸き上げ運転に切り替えるように、上記ヒートポンプユニットおよび上記循環ポンプを制御する。

【0013】

本開示によれば、制御装置によってヒートポンプユニットおよび循環ポンプを制御して、第１沸き上げ運転において水熱交換器の入水温度が第１設定温度以上になると、第２沸き上げ運転に切り替えることによって、例えばヒートポンプユニットの冷媒回路が高圧異常になる前に第２沸き上げ運転に切り替わるように第１設定温度を設定することで、高圧異常の発生を抑制できる。

【0014】

また、本開示の１つの態様に係るヒートポンプ式温水装置では、
上記制御装置は、上記第１沸き上げ運転において上記水熱交換器の凝縮温度が第２設定温度以上になると、上記第２沸き上げ運転に切り替えるように、上記ヒートポンプユニットおよび上記循環ポンプを制御する。

【0015】

本開示によれば、制御装置によってヒートポンプユニットおよび循環ポンプを制御して、第１沸き上げ運転において水熱交換器の凝縮温度が第２設定温度以上になると、第２沸き上げ運転に切り替えることによって、例えばヒートポンプユニットの冷媒回路が高圧異常になる少し前に第２沸き上げ運転に切り替わるように第２設定温度を設定することで、貯湯タンク内の湯水の温度分布の乱れが少なく上部の高温の湯水を利用できる第１沸き上げ運転をできるだけ長く行いつつ、高圧異常の発生を抑制できる。

【0016】

また、本開示の１つの態様に係るヒートポンプ式温水装置では、
上記制御装置は、上記第２沸き上げ運転において上記水熱交換器の凝縮温度が第３設定温度以上になると、上記第２沸き上げ運転を終了するように、上記ヒートポンプユニットおよび上記循環ポンプを制御する。

【0017】

本開示によれば、制御装置によってヒートポンプユニットおよび循環ポンプを制御して、第２沸き上げ運転において水熱交換器の凝縮温度が第３設定温度以上になると、第２沸き上げ運転を終了することによって、例えばヒートポンプユニットの冷媒回路が高圧異常になる前に第２沸き上げ運転に終了するように第３設定温度を設定することで、高圧異常の発生を抑制できる。

【0018】

また、本開示の１つの態様に係るヒートポンプ式温水装置では、
上記ヒートポンプユニットは、空気熱交換器と、上記空気熱交換器に外気を供給するファンとを有し、
上記制御装置は、上記第２沸き上げ運転において、上記水熱交換器の凝縮温度が第４設定温度以上になると、上記ファンの回転数を現在回転数よりも下げるか、または、上記ファンを停止するように、上記ヒートポンプユニットを制御する。

【0019】

本開示によれば、制御装置によってヒートポンプユニットを制御して、水熱交換器の凝縮温度が第４設定温度以上になると、ファンの回転数を現在回転数よりも下げることによって、例えばヒートポンプユニットの冷媒回路が高圧異常になる前にファンの回転数を下げて能力を落とすように第４設定温度を設定することで、高圧異常の発生を抑制できる。あるいは、制御装置によってヒートポンプユニットを制御して、水熱交換器の凝縮温度が第４設定温度以上になると、ファンを停止することによって、例えばヒートポンプユニットの冷媒回路が高圧異常になる前にファンを停止して能力を落とすように第４設定温度を設定することで、高圧異常の発生を抑制できる。

【0020】

また、本開示の１つの態様に係るヒートポンプ式温水装置では、
上記制御装置は、上記第２沸き上げ運転において、上記水熱交換器の凝縮温度が第５設定温度以上になると、上記ヒートポンプユニットの圧縮機の回転数を現在回転数よりも下げるように、上記ヒートポンプユニットを制御する。

【0021】

本開示によれば、制御装置によってヒートポンプユニットを制御して、水熱交換器の凝縮温度が第５設定温度以上になると、ヒートポンプユニットの圧縮機の回転数を現在回転数よりも下げることによって、例えばヒートポンプユニットの冷媒回路が高圧異常になる前に圧縮機の回転数を下げて能力を落とすように第５設定温度を設定することで、高圧異常の発生を抑制できる

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本開示の第１実施形態のヒートポンプ式温水装置の構成図である。

【図2】第１実施形態のヒートポンプ式温水装置の制御ブロック図である。

【図3】第１実施形態のヒートポンプ式温水装置の沸き上げ運転を説明するための図である。

【図4】第１実施形態のヒートポンプ式温水装置の沸き上げ運転の処理を示すフローチャートである。

【図5】本開示の第２実施形態のヒートポンプ式温水装置の構成図である。

【図6】第２実施形態のヒートポンプ式温水装置の沸き上げ運転の処理を示すフローチャートである。

【図7】第３実施形態のヒートポンプ式温水装置の沸き上げ運転の処理を示すフローチャートである。

【図8】第４実施形態のヒートポンプ式温水装置の沸き上げ運転の処理を示すフローチャートである。

【図9】第５実施形態のヒートポンプ式温水装置の沸き上げ運転の処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、実施形態を説明する。なお、図面において、同一の参照番号は、同一部分または相当部分を表わすものである。

【0024】

〔第１実施形態〕
図１は、本開示の第１実施形態のヒートポンプ式温水装置の構成図である。

【0025】

このヒートポンプ式温水装置は、図１に示すように、ヒートポンプユニット１００と、貯湯ユニット２００と、リモートコントローラ３００とを備えている。

【0026】

ヒートポンプユニット１００は、圧縮機１と、圧縮機１の吐出側に一端が接続された水熱交換器２と、水熱交換器２の他端に一端が接続された電動膨張弁ＥＶと、電動膨張弁ＥＶの他端に一端が接続された空気熱交換器３と、空気熱交換器３の他端に一端が接続され、他端が圧縮機１の吸入側に接続されたアキュムレータ４とを備える。上記空気熱交換器３近傍に、空気熱交換器３に外気を供給する室外ファン６を配置している。室外ファン６は、ファンの一例である。

【0027】

水熱交換器２は、外管２aとその外管２a内に挿入された内管２ｂからなる２重管熱交換器である。なお、水熱交換器は、２重管熱交換器に限らず、プレート式の熱交換器などでもよい。

【0028】

上記圧縮機１と水熱交換器２と空気熱交換器３と電動膨張弁ＥＶおよびアキュムレータ４で、熱源装置の一例としての冷媒回路を構成している。また、この実施の形態では、冷媒としてＲ３２(臨界温度７８．１℃)を用いているが、臨界温度が(出湯温度＋１０℃)よりも高い冷媒であればよい。例えば、Ｒ３２以外の冷媒として、ＨＦＯ－１２３４ｙｆ(臨界温度９５℃)や、Ｒ４１０(臨界温度７１．４℃)などがある。

【0029】

上記圧縮機１の吐出側に吐出管温度センサ１１を設けている。また、空気熱交換器３の近傍に室外温度を検出する室外温度センサ１２を設けている。

【0030】

また、上記ヒートポンプユニット１００では、水熱交換器２の入水口に入水配管Ｌ１の一端が接続され、水熱交換器２の出湯口に出湯配管Ｌ２の一端が接続されている。入水配管Ｌ１に入水温度センサ１３を設け、出湯配管Ｌ２に出湯温度センサ１４を設けている。入水配管Ｌ１に循環ポンプＰを配設している。

【0031】

上記ヒートポンプユニット１００は、マイクロコンピュータおよび入出力回路などからなる制御装置１０を備えている。上記制御装置１０は、リモートコントローラ３００から運転を指示するための信号などが無線通信または有線通信により入力される。なお、この制御装置１０は、貯湯ユニット２００側に備えてもよいし、ヒートポンプユニット１００と貯湯ユニット２００の夫々に、互いに通信を行って協調動作する制御装置を備えてもよい。

【0032】

また、貯湯ユニット２００は、貯湯タンク２０を備えている。この貯湯タンク２０は、家庭用の比較的小容量の３０リットル～２００リットルである。貯湯タンク２０の下部に入水配管Ｌ１の他端が接続され、貯湯タンク２０の上部に出湯配管Ｌ２の他端が接続されている。貯湯タンク２０には、下側から上側に向かって間隔をあけて３つの温度センサＴ１～Ｔ３を設けている。
なお、業務用のヒートポンプ式温水装置の場合、貯湯タンクの容量は５００リットル～２０００リットル程度で、その加熱能力は、家庭用のヒートポンプ式温水装置の加熱能力の２倍程度である。

【0033】

また、貯湯タンク２０の下部に、減圧弁２４が配設された給水配管Ｌ１１が接続されている。貯湯タンク２０の上部に配管Ｌ１２の一端が接続され、配管Ｌ１２の他端が給湯混合弁２１の第１入水ポートに接続されている。給湯混合弁２１の第２入水ポートに、給水配管Ｌ１１から分岐した配管Ｌ１３が接続されている。

【0034】

上記給湯混合弁２１の出水ポートに給湯配管Ｌ１４の一端を接続し、給湯配管Ｌ１４の他端に給湯部３０(例えば蛇口や風呂のカラン,シャワー)を接続している。給湯配管Ｌ１４に給湯温度センサ２５を設けている。

【0035】

また、配管Ｌ１２から分岐した配管Ｌ１５が湯はり混合弁２２の第１入水ポートに接続されている。湯はり混合弁２２の第２入水ポートに、配管Ｌ１３から分岐した配管Ｌ１６が接続されている。湯はり混合弁２２の出水ポートに配管Ｌ１７の一端を接続し、配管Ｌ１７の他端を湯はり電磁弁２３の一端に接続している。湯はり電磁弁２３の他端に風呂配管Ｌ１８の一端を接続し、風呂配管Ｌ１８の他端を浴槽４０に接続している。配管Ｌ１７に湯はり温度センサ２６を設けている。

【0036】

図２は、第１実施形態のヒートポンプ式温水装置の制御ブロック図である。この制御装置１０は、図２に示すように、リモートコントローラ３００,吐出管温度センサ１１,室外温度センサ１２,温度センサＴ１～Ｔ３,入水温度センサ１３,出湯温度センサ１４,給湯温度センサ２５および湯はり温度センサ２６からの信号に基づいて、圧縮機１,室外ファン用モータ６ａ,電動膨張弁ＥＶ,循環ポンプＰ,給湯混合弁２１,湯はり混合弁２２および湯はり電磁弁２３などを制御する。

【0037】

<沸き上げ運転について>
上記構成のヒートポンプ式温水装置において、ヒートポンプユニット１００により貯湯タンク２０内の湯水を沸き上げる「沸き上げ運転」では、循環ポンプＰを運転して、貯湯タンク２０内の湯水を、入水配管Ｌ１,ヒートポンプユニット１００の水熱交換器２,出湯配管Ｌ２を介して循環させながら、水熱交換器２で湯水を加熱する。

【0038】

上記第１実施形態のヒートポンプ式温水装置では、制御装置１０によりヒートポンプユニット１００および循環ポンプＰを制御して、貯湯タンク２０内の湯水を沸き上げる図３(ａ)の積層沸き上げ運転(第１沸き上げ運転)を行った後に、積層沸き上げ運転における水熱交換器２の出湯温度よりも低い出湯温度で貯湯タンク２０内の湯水を沸き上げる図３(ｂ)の循環沸き上げ運転(第２沸き上げ運転)を行う。

【0039】

積層沸き上げ運転では、水熱交換器２の出湯温度が目標出湯温度(例えば６５℃)になるように循環ポンプＰの回転数を制御する(フィードバック制御)。この積層沸き上げ運転では、貯湯タンク２０の上部側に供給される高温水の流量を０．５～２．２リットル／ｍｉｎとしている。また、水熱交換器２の出湯温度は、４０℃～６５℃である。

【0040】

これにより、貯湯タンク２０の上部側に比較的小流量の高温水が供給されるため、貯湯タンク２０内で温度差による対流が生じないと共に、貯湯タンク２０内で攪拌がほとんど生じない。このようにして、積層沸き上げ運転では、貯湯タンク２０の上部側から底部側に向かって高温水の領域が拡大していく。

【0041】

制御装置１０は、この積層沸き上げ運転において、入水温度センサ１３により検出された水熱交換器２の入水温度が第１設定温度(例えば４１℃)以上になると、循環沸き上げ運転に切り替えるように、ヒートポンプユニット１００および循環ポンプＰを制御する。

【0042】

そして、次の循環沸き上げ運転では、循環ポンプＰの回転数を積層沸き上げ運転時の回転数よりも高い一定の回転数にする(フィードフォワード制御)。この循環沸き上げ運転では、貯湯タンク２０の上部側に供給される高温水の流量を３～５リットル／ｍｉｎとしており、積層沸き上げ運転時の１．２倍以上の流量としている。また、水熱交換器２の出湯温度は、最低入水温度が５℃とした場合、１０℃～６５℃である。循環沸き上げ運転による沸き上げ温度ｔｂ２は、積層沸き上げ運転による沸き上げ温度ｔｂ１とすると、(ｔｂ１－５℃)程度である。

【0043】

これにより、循環沸き上げ運転時に貯湯タンク２０の上部側に比較的大流量の高温水が供給されることにより、貯湯タンク２０内の温水が攪拌されて、貯湯タンク２０内の温度分布がほぼ均一化される。この循環沸き上げ運転を継続することにより、貯湯タンク２０全体の温水の温度が徐々に上昇する。

【0044】

制御装置１０は、この循環沸き上げ運転において、入水温度センサ１３により検出された水熱交換器２の入水温度が沸き上げ停止温度(例えば５０℃)以上になると、循環沸き上げ運転を終了する。なお、温度センサＴ１により検出された貯湯タンク２０内の湯温が目標沸き上げ温度以上のとき循環沸き上げ運転を終了するようにしてもよい。

【0045】

次に、図４に示すフローチャートに従って沸き上げ運転の処理を説明する。

【0046】

まず、沸き上げ運転の処理がスタートすると、ステップＳ１で循環ポンプＰの運転を開始する。

【0047】

次に、ステップＳ２に進み、ヒートポンプユニット１００の運転を開始する。

【0048】

次に、ステップＳ３に進み、循環ポンプＰの回転数を制御する(積層沸き上げ運転)。詳しくは、水熱交換器２の出湯温度が目標出湯温度(例えば６５℃)になるように循環ポンプＰの回転数を制御する(フィードバック制御)。このとき、循環ポンプＰの回転数は、ステップＳ６の循環沸き上げ運転時よりも低い回転数となる。

【0049】

次に、ステップＳ４に進み、入水温度センサ１３により水熱交換器２の入水温度を検出する。

【0050】

次に、ステップＳ５に進み、ステップＳ４で得られた入水温度が第１設定温度(例えば４１℃)以上であると判定すると、ステップＳ６に進む。一方、ステップＳ５で入水温度が第２設定温度未満であると判定すると、ステップＳ３に戻り、ステップＳ３～Ｓ５を繰り返す。

【0051】

そして、ステップＳ６では、循環ポンプＰの回転数を高くする(循環沸き上げ運転)。このとき、循環ポンプＰの回転数は、一定回転数(例えば５０００ｒｐｍ)とする。

【0052】

次に、ステップＳ７に進み、入水温度センサ１３により水熱交換器２の入水温度を検出する。

【0053】

次に、ステップＳ８に進み、ステップＳ７で得られた入水温度が沸き上げ停止温度(例えば５０℃)以上であると判定すると、ステップＳ９に進む。一方、ステップＳ８で入水温度が沸き上げ停止温度未満であると判定すると、ステップＳ７に戻り、ステップＳ７,Ｓ８を繰り返す。

【0054】

そして、ステップＳ９では、循環ポンプＰの運転を停止し、次のステップＳ１０では、ヒートポンプユニット１００の運転を停止して、この処理を終了する。

【0055】

<給湯運転について>
上記ヒートポンプ式温水装置において、給湯部３０から湯水を供給する「給湯運転」を行う場合、給湯部３０の蛇口を開くと、給水圧力により外部からの水が給水配管Ｌ１１を介して貯湯タンク２０の下部から貯湯タンク２０内に供給される。これにより、貯湯タンク２０内の上部から高温の湯が配管Ｌ１２を介して押し出される。

【0056】

そして、貯湯タンク２０内の上部から高温の湯が、配管Ｌ１２を介して給湯混合弁２１の第１入水ポートに供給されると共に、外部からの水が給水配管Ｌ１１の一部,配管Ｌ１３を介して給湯混合弁２１の第２入水ポート(水側)に供給される。ここで、貯湯タンク２０内の上部の高温の湯と外部からの水とが給湯混合弁２１により混合された後、給湯配管Ｌ１４を介して給湯部３０から出湯される。

【0057】

上記制御装置１０は、「給湯運転」において、給湯部３０の蛇口が開かれて、水量センサ(図示せず)により給湯開始が検出されると、目標給湯温度に応じて給湯混合弁２１を制御する。その後の給湯運転中は、給湯温度センサ２５により検出された給湯温度が目標給湯温度になるように、給湯混合弁２１の湯と水の混合比を制御するフィードバック制御を行う。

【0058】

<湯はり運転について>
上記ヒートポンプ式温水装置において、貯湯タンク２０から風呂の浴槽４０内に給湯する「湯はり運転」を行う場合、制御装置１０により湯はり電磁弁２３を開くと、給水圧力により外部からの水が給水配管Ｌ１１を介して貯湯タンク２０の下部から貯湯タンク２０内に供給される。これにより、貯湯タンク２０内の上部から高温の湯が配管Ｌ１２を介して押し出される。

【0059】

そして、貯湯タンク２０内の上部から高温の湯が、配管Ｌ１２,配管Ｌ１５を介して湯はり混合弁２２の第１入水ポートに供給されると共に、外部からの水が給水配管Ｌ１１の一部,配管Ｌ１６を介して湯はり混合弁２２の第２入水ポート(水側)に供給される。

【0060】

ここで、貯湯タンク２０内の上部の高温の湯と外部からの水とが給湯混合弁２１により混合された後、配管Ｌ１７,湯はり電磁弁２３および風呂配管Ｌ１８を介して浴槽４０に供給される。そして、水位センサ(図示せず)により検出された浴槽４０内の水位が設定水位になると、湯はりが完了したものとして湯はり電磁弁２３を閉じる。

【0061】

上記制御装置１０は、「湯はり運転」において、湯はり電磁弁２３を開いて、浴槽４０への湯はり運転が開始されると、目標設定温度に応じて湯はり混合弁２２を制御する。その後の湯はり運転中は、湯はり温度センサ２６により検出された湯温が目標設定温度になるように、湯はり混合弁２２の湯と水の混合比を制御するフィードバック制御を行う。

【0062】

上記構成のヒートポンプ式温水装置によれば、積層沸き上げ運転(第１沸き上げ運転)で水熱交換器２の入水温度が高くなっても循環沸き上げ運転(第２沸き上げ運転)に切り替えて沸き上げを継続でき、貯湯タンク２０内の湯水の全量をできるだけ高い温度に沸き上げることができる。

【0063】

また、積層沸き上げ運転(第１沸き上げ運転)において、水熱交換器２の出湯温度が目標出湯温度になるように循環ポンプＰの回転数を制御することにより、貯湯タンク２０内の湯水のうち底部の一部を除く湯水を出湯温度に沸き上げた後、循環沸き上げ運転(第２沸き上げ運転)において、循環ポンプＰの回転数を積層沸き上げ運転時の回転数よりも高い一定の回転数にすることにより、貯湯タンク２０内の湯水の全量を高い温度に沸き上げることができる。

【0064】

また、上記積層沸き上げ運転(第１沸き上げ運転)においてヒートポンプユニット１００の冷媒回路が高圧異常になる前に循環沸き上げ運転(第２沸き上げ運転)に切り替わるように第１設定温度を設定することで、高圧異常の発生を抑制できる。

【0065】

〔第２実施形態〕
図５は、本開示の第２実施形態のヒートポンプ式温水装置の構成図である。この第２実施形態のヒートポンプ式温水装置は、凝縮温度センサ１５と制御装置１１０を除いて第１実施形態のヒートポンプ式温水装置と同一の構成をしている。

【0066】

この第２実施形態のヒートポンプ式温水装置において、ヒートポンプユニット１００は、水熱交換器２の凝縮温度を検出する凝縮温度センサ１５を備える。そして、制御装置１１０は、積層沸き上げ運転(第１沸き上げ運転)において、凝縮温度センサ１５により検出された水熱交換器２の凝縮温度が第２設定温度(例えば５９℃)以上になると、循環沸き上げ運転(第２沸き上げ運転)に切り替えるように、ヒートポンプユニット１００および循環ポンプＰを制御する。

【0067】

図６に示すフローチャートに従って沸き上げ運転の処理を説明する。この図６のフローチャートは、ステップＳ１４,Ｓ１５を除いて第１実施形態の図４に示すフローチャートと同じ処理を行う。以下、第１実施形態との相違点について説明し、第１実施形態と共通のステップは説明を省略する。

【0068】

ステップＳ１,Ｓ２の次に、ステップＳ３で循環ポンプＰの回転数を制御し(積層沸き上げ運転)、次のステップＳ１４で、凝縮温度センサ１５により水熱交換器２の凝縮温度を検出する。

【0069】

次に、ステップＳ１５に進み、ステップＳ１４で得られた凝縮温度が第２設定温度(例えば５９℃)以上であると判定すると、ステップＳ６に進む。一方、ステップＳ５で入水温度が第２設定温度未満であると判定すると、ステップＳ３に戻り、ステップＳ３～Ｓ５を繰り返す。
以下、第１実施形態の図４に示すフローチャートと同様にして、水熱交換器２の入水温度が沸き上げ停止温度になるまで循環沸き上げ運転を行う。

【0070】

上記ヒートポンプ式温水装置によれば、積層沸き上げ運転においてヒートポンプユニット１００の冷媒回路が高圧異常になる少し前に循環沸き上げ運転に切り替わるように第２設定温度を設定することで、貯湯タンク２０内の湯水の温度分布の乱れが少なく上部の高温の湯水を利用できる積層沸き上げ運転をできるだけ長く行いつつ、高圧異常が発生する前に循環沸き上げ運転に切り替えて高圧異常の発生を抑制できる。

【0071】

上記第２実施形態のヒートポンプ式温水装置は、第１実施形態のヒートポンプ式温水装置と同様の効果を有する。

【0072】

なお、上記第２実施形態において、積層沸き上げ運転(第１沸き上げ運転)において、水熱交換器２の凝縮温度が第２設定温度以上になるか、または、水熱交換器２の入水温度が第１設定温度(例えば４１℃)以上になると、循環沸き上げ運転に切り替えるようにしてもよい。

【0073】

〔第３実施形態〕
本開示の第３実施形態のヒートポンプ式温水装置は、制御装置１１０の動作を除いて第２実施形態のヒートポンプ式温水装置と同一の構成をしており、図５を援用する。

【0074】

この第３実施形態のヒートポンプ式温水装置では、制御装置１１０は、循環沸き上げ運転(第２沸き上げ運転)において水熱交換器２の凝縮温度が第３設定温度(例えば６０℃)以上になると、循環沸き上げ運転を終了するように、ヒートポンプユニット１００および循環ポンプＰを制御する。

【0075】

図７に示すフローチャートに従って沸き上げ運転の処理を説明する。この図７のフローチャートは、ステップＳ１７,Ｓ１８を除いて第２実施形態の図６に示すフローチャートと同じ処理を行う。以下、第２実施形態との相違点について説明し、第２実施形態と共通のステップは説明を省略する。

【0076】

ステップＳ１～Ｓ３,Ｓ１４,Ｓ１５で積層沸き上げ運転をした後、次のステップＳ６で循環ポンプＰの回転数を高くし(循環沸き上げ運転に切り替え)、次のステップＳ１７で、凝縮温度センサ１５により水熱交換器２の凝縮温度を検出する。

【0077】

次に、ステップＳ１８に進み、ステップＳ１７で得られた凝縮温度が第３設定温度(例えば６０℃)以上であると判定すると、ステップＳ９に進む。一方、ステップＳ１８で凝縮温度が第３設定温度未満であると判定すると、ステップＳ１７に戻り、ステップＳ１７,Ｓ１８を繰り返す。

【0078】

そして、ステップＳ９では、循環ポンプＰの運転を停止し、次のステップＳ１０では、ヒートポンプユニット１００の運転を停止して、この処理を終了する。

【0079】

上記ヒートポンプ式温水装置によれば、循環沸き上げ運転においてヒートポンプユニット１００の冷媒回路が高圧異常になる前に循環沸き上げ運転に終了するように第３設定温度を設定することで、高圧異常の発生を抑制できる。

【0080】

上記第３実施形態のヒートポンプ式温水装置は、第２実施形態のヒートポンプ式温水装置と同様の効果を有する。

【0081】

〔第４実施形態〕
本開示の第４実施形態のヒートポンプ式温水装置は、制御装置１１０の動作を除いて第２実施形態のヒートポンプ式温水装置と同一の構成をしており、図５を援用する。

【0082】

この第４実施形態のヒートポンプ式温水装置では、制御装置１１０は、循環沸き上げ運転(第２沸き上げ運転)において、凝縮温度センサ１５により検出された水熱交換器２の凝縮温度が第４設定温度(例えば５８℃)以上になると、室外ファン６の回転数を現在回転数よりも所定回転数(例えば３００ｒｐｍ)下げるようにヒートポンプユニット１００を制御する。ここで、室外ファン６の現在回転数とは、水熱交換器２の凝縮温度が第４設定温度以上になった時点における室外ファン６の回転数である。

【0083】

図８に示すフローチャートに従って沸き上げ運転の処理を説明する。この図８のフローチャートは、ステップＳ２１～Ｓ２３を除いて第２実施形態の図６に示すフローチャートと同じ処理を行う。以下、第２実施形態との相違点について説明し、第２実施形態と共通のステップは説明を省略する。

【0084】

まず、沸き上げ運転の処理がスタートすると、ステップＳ１～Ｓ１５において積層沸き上げ運転をした後、ステップＳ６に進み、循環沸き上げ運転に切り替える。

【0085】

そして、ステップＳ６では、循環ポンプＰの回転数を高くする(循環沸き上げ運転)。このとき、循環ポンプＰの回転数は、一定回転数(例えば５０００ｒｐｍ)とする。

【0086】

次に、ステップＳ７に進み、入水温度センサ１３により水熱交換器２の入水温度を検出する。

【0087】

次に、ステップＳ８に進み、ステップＳ７で得られた入水温度が沸き上げ停止温度(例えば５０℃)以上であると判定すると、ステップＳ９に進む。一方、ステップＳ８で入水温度が沸き上げ停止温度未満であると判定すると、ステップＳ２１に進む。

【0088】

次に、ステップＳ２１で凝縮温度センサ１５により水熱交換器２の凝縮温度を検出する。

【0089】

次に、ステップＳ２２に進み、ステップＳ２１で得られた凝縮温度が第４設定温度(例えば５８℃)以上であると判定すると、ステップＳ２３に進む。一方、ステップＳ２２で凝縮温度が第４設定温度未満であると判定すると、ステップＳ７に戻る。

【0090】

次に、ステップＳ２３で室外ファン６の回転数を下げる。詳しくは、室外ファン６の回転数を現在回転数よりも所定回転数(例えば３００ｒｐｍ)下げて、ステップＳ７に戻る。なお、この実施形態では、室外ファン６の回転数ダウンは１回のみ行われるが、凝縮温度が第４設定温度(例えば５８℃)以上の状態が継続する場合は、さらに回転数を下げるようにしてもよい。

【0091】

そして、ステップＳ９では、循環ポンプＰの運転を停止し、次のステップＳ１０では、ヒートポンプユニット１００の運転を停止して、この処理を終了する。

【0092】

上記ヒートポンプ式温水装置によれば、循環沸き上げ運転(第２沸き上げ運転)においてヒートポンプユニット１００の冷媒回路が高圧異常になる前に室外ファン６の回転数を下げて能力を落とすように第４設定温度を設定することで、高圧異常の発生を抑制できる。

【0093】

なお、循環沸き上げ運転(第２沸き上げ運転)において、水熱交換器２の凝縮温度が第４設定温度以上になると、室外ファン６を停止してもよい。

【0094】

上記第４実施形態のヒートポンプ式温水装置は、第２実施形態のヒートポンプ式温水装置と同様の効果を有する。

【0095】

〔第５実施形態〕
本開示の第５実施形態のヒートポンプ式温水装置は、制御装置１１０の動作を除いて第２実施形態のヒートポンプ式温水装置と同一の構成をしており、図５を援用する。

【0096】

この第５実施形態のヒートポンプ式温水装置では、制御装置１１０は、循環沸き上げ運転(第２沸き上げ運転)において、凝縮温度センサ１５により検出された水熱交換器２の凝縮温度が第５設定温度(例えば５７℃)以上になると、ヒートポンプユニット１００の圧縮機１の回転数を現在回転数よりも所定回転数(例えば４Ｈｚ)下げるようにヒートポンプユニット１００を制御する。ここで、圧縮機１の現在回転数とは、水熱交換器２の凝縮温度が第５設定温度以上になった時点における圧縮機１の回転数である。

【0097】

図９に示すフローチャートに従って沸き上げ運転の処理を説明する。この図９のフローチャートは、ステップＳ３１～Ｓ３３を除いて第２実施形態の図６に示すフローチャートと同じ処理を行う。以下、第２実施形態との相違点について説明し、第２実施形態と共通のステップは説明を省略する。

【0098】

まず、沸き上げ運転の処理がスタートすると、ステップＳ１～Ｓ１５において積層沸き上げ運転をした後、ステップＳ６に進み、循環沸き上げ運転に切り替える。

【0099】

そして、ステップＳ６では、循環ポンプＰの回転数を高くする(循環沸き上げ運転)。このとき、循環ポンプＰの回転数は、一定回転数(例えば５０００ｒｐｍ)とする。

【0100】

次に、ステップＳ７に進み、入水温度センサ１３により水熱交換器２の入水温度を検出する。

【0101】

次に、ステップＳ８に進み、ステップＳ７で得られた入水温度が沸き上げ停止温度(例えば５０℃)以上であると判定すると、ステップＳ９に進む。一方、ステップＳ８で入水温度が沸き上げ停止温度未満であると判定すると、ステップＳ２１に進む。

【0102】

次に、ステップＳ３１で凝縮温度センサ１５により水熱交換器２の凝縮温度を検出する。

【0103】

次に、ステップＳ３２に進み、ステップＳ２１で得られた凝縮温度が第５設定温度(例えば５７℃)以上であると判定すると、ステップＳ２３に進む。一方、ステップＳ２２で凝縮温度が第５設定温度未満であると判定すると、ステップＳ７に戻る。

【0104】

次に、ステップＳ２３で圧縮機１の回転数を下げる。詳しくは、圧縮機１の回転数を現在回転数よりも所定回転数(例えば４Ｈｚ)下げて、ステップＳ７に戻る。なお、この実施形態では、凝縮温度が第５設定温度(例えば５８℃)以上の状態が所定時間継続する場合は、さらに回転数を下げる。

【0105】

そして、ステップＳ９では、循環ポンプＰの運転を停止し、次のステップＳ１０では、ヒートポンプユニット１００の運転を停止して、この処理を終了する。

【0106】

上記ヒートポンプ式温水装置によれば、循環沸き上げ運転(第２沸き上げ運転)においてヒートポンプユニット１００の冷媒回路が高圧異常になる前に圧縮機１の回転数を下げて能力を落とすように第５設定温度を設定することで、高圧異常の発生を抑制できる。

【0107】

上記第５実施形態のヒートポンプ式温水装置は、第２実施形態のヒートポンプ式温水装置と同様の効果を有する。

【0108】

上記第５実施形態では、循環沸き上げ運転(第２沸き上げ運転)において、水熱交換器２の凝縮温度が第５設定温度以上になると、ヒートポンプユニット１００の圧縮機１の回転数を現在回転数よりも所定回転数下げると共に、水熱交換器２の凝縮温度が第４設定温度以上になると、室外ファン６の回転数を現在回転数よりも所定回転数下げるようにしてもよい。

【0109】

本開示の具体的な実施の形態について説明したが、本開示は上記第１～第５実施形態に限定されるものではなく、本開示の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、上記第１～第５実施形態で記載した内容を適宜組み合わせたものを、本開示の一実施形態としてもよい。

【符号の説明】

【0110】

１…圧縮機
２…水熱交換器
３…空気熱交換器
４…アキュムレータ
６…室外ファン
６ａ…室外ファン用モータ
１０,１１０…制御装置
１１…吐出管温度センサ
１２…室外温度センサ
１３…入水温度センサ
１４…出湯温度センサ
１５…凝縮温度センサ
２０…貯湯タンク
２１…給湯混合弁
２２…湯はり混合弁
２３…湯はり電磁弁
２４…減圧弁
２５…給湯温度センサ
２６…湯はり温度センサ
３０…給湯部
４０…浴槽
１００…ヒートポンプユニット
２００…貯湯ユニット
３００…リモートコントローラ
ＥＶ…電動膨張弁
Ｐ…循環ポンプ
Ｔ１～Ｔ３…温度センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】