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公開番号2025079980
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-23
出願番号2023192903
出願日2023-11-13
発明の名称ヒートポンプ給湯機
出願人株式会社コロナ,リンナイ株式会社
代理人弁理士法人第一テクニカル国際特許事務所
主分類F24H 4/02 20220101AFI20250516BHJP(加熱;レンジ;換気)
要約【課題】沸き終い時においてヒートポンプ装置の消費電力に大きな変化が生じた場合でも、電源容量オーバー等による即時運転停止を回避する。
【解決手段】加熱制御装置50の電力制御部410Gは、消費電力上限値Xから電力値B1,B2までのゾーンAと低電力側のゾーンB,Cとを設定するゾーン設定部410Gcと、温水の目標沸上温度Tboと水-冷媒熱交換器15の入水温度T1とに基づいて電力値B1,B2を変更する境界変更部410Gdと、を有する。入水温度T1が上昇する沸き終い状態になったとき、電力値B1,B2が電力値B1′,B2′へと引き下げされてゾーンAが低電力側に拡大し、HP消費電力が比較的早い段階でゾーンA内に位置する結果、圧縮機14の回転数の強制的な低下を早い段階で実行することができる。
【選択図】図5
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か否かを判定する電力抑制判定手段と、
前記電力抑制判定手段により前記電力抑制信号が入力されていると判定された場合には、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た目標圧縮機回転数となるように、前記圧縮機の回転数を増減制御する圧縮機制御手段と、
前記ヒートポンプ装置における実消費電力値に対応して前記圧縮機の回転数を制御するために規定される、前記消費電力上限値から当該消費電力上限値よりも低い第１電力抑制目標値までの領域である第１制御ゾーン、及び、前記第１制御ゾーンよりも低電力側の領域である第２制御ゾーン、を設定するゾーン設定手段と、
を有し、
前記圧縮機制御手段は、
前記実消費電力値が前記第１制御ゾーン内である場合には前記圧縮機の回転数を強制低下させる制御を行う、ヒートポンプ給湯機において、
前記水－冷媒熱交換器で生成される温水の目標温水温度と前記水－冷媒熱交換器に流入する湯水の入水温度とに基づいて、前記第１制御ゾーンと前記第２制御ゾーンとの境界である前記第１電力抑制目標値を変更する境界変更手段を有する
ことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記第２制御ゾーンは、
前記第１電力抑制目標値よりも低く、当該第１電力抑制目標値よりも低い第２電力抑制目標値までの領域である第３制御ゾーンと、前記第２電力抑制目標値よりも低電力側の領域である第４制御ゾーンと、を含み、
前記圧縮機制御手段は、
前記実消費電力値が前記第３制御ゾーン内である場合には前記圧縮機の回転数の上昇を禁止する制御を行い、
前記境界変更手段は、
前記目標温水温度と前記入水温度とに基づいて、前記第１制御ゾーンと前記第３制御ゾーンとの境界となる前記第１電力抑制目標値を変更すると共に、前記第３制御ゾーンと前記第４制御ゾーンとの境界である前記第２電力抑制目標値を変更する
ことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項３】
前記境界変更手段は、
前記目標温水温度と前記入水温度との偏差が小さくなると前記第１電力抑制目標値を低い値に変更し、
前記目標温水温度と前記入水温度との偏差が大きくなると前記第１電力抑制目標値を高い値に変更する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項４】
前記境界変更手段は、
前記目標温水温度と前記入水温度との偏差が第１所定値以下になると前記第１電力抑制目標値を低い値に変更し、
前記目標温水温度と前記入水温度との偏差が前記第１所定値よりも大きな第２所定値以上になると前記第１電力抑制目標値を高い値に変更する
ことを特徴とする請求項３記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項５】
前記ゾーン設定手段は、
前記実消費電力値が増大するときに適用される前記第１電力抑制目標値と、前記実消費電力値が減少するときに適用される前記第１電力抑制目標値と、が互いに異なる値となるように設定する
ことを特徴とする請求項３記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項６】
前記入水温度を検出する入水温度検出手段と、
前記湯水循環回路において前記水－冷媒熱交換器で生成される温水温度を検出する温水温度検出手段と、
前記循環ポンプを制御するポンプ制御手段と、
をさらに有し、
前記圧縮機制御手段及び前記ポンプ制御手段は、
前記圧縮機を所定の第１回転数となるように制御すると共に前記温水温度検出手段が検出する前記温水温度が前記目標温水温度となるように前記循環ポンプの流量を制御する通常沸上運転モード、若しくは、前記通常沸上運転モードにおいて、前記入水温度検出手段により検出された前記入水温度が沸上終了前の所定温度条件を満たす場合に、前記圧縮機を前記第１回転数より小さい第２回転数となるように制御すると共に前記循環ポンプの流量を前記通常沸上運転モードよりも大きい流量となるように制御する沸き終い運転モード、の何れかの運転モードにより、前記温水を生成する温水生成運転を行い、
前記境界変更手段は、
前記運転モードが前記沸き終い運転モードである場合に、前記第１電力抑制目標値の変更を行う
ことを特徴とする請求項３記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項７】
前記ゾーン設定手段は、
前記第１電力抑制目標値を、対応する前記消費電力上限値との差分に基づき設定しており、
前記境界変更手段は、
前記目標温水温度と前記入水温度との偏差が小さくなると前記差分を大きな値に変更することで前記第１電力抑制目標値を低い値に変更し、
前記目標温水温度と前記入水温度との偏差が大きくなると前記差分を小さな値に変更することで前記第１電力抑制目標値を高い値に変更する
ことを特徴とする請求項３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】
この発明は、水－冷媒熱交換器におけるヒートポンプ装置側の冷媒との熱交換により、温水を生成するヒートポンプ給湯機に関するものである。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種のヒートポンプ給湯機においては、特許文献１に記載のように、ヒートポンプ装置における消費電力の抑制指示が入力された場合には、その指示に応じた上限値以下となるように、ヒートポンプ装置を制御するものがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－９６５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のもののようにヒートポンプ装置の消費電力が上限値以内となるように電力抑制制御が行われる場合とは、具体的には、例えばヒートポンプ装置が、ＡＣ１００Ｖの家庭用電源から電力供給を受けて作動する場合、等が考えられる。このような場合、限られた電源容量を、ヒートポンプ装置と通常の家庭電化製品とで共有するために、ヒートポンプ装置の消費電力が消費電力上限値以内となるよう、圧縮機の回転数が制限される。
【０００５】
ここで、例えば生成した温水を家庭用の小型貯湯タンクに貯留する場合、タンク容量が小さいため、温水生成運転（いわゆる沸上運転）における沸上開始・沸上停止の回数（発停回数）が多くなる。沸上停止の直前は、水－冷媒熱交換器へ流入する湯水の入水温度の上昇と共に、水－冷媒熱交換器からの冷媒の出口温度も上昇する、いわゆる沸き終い状態となる。この結果、圧縮機の吐出温度と水－冷媒熱交換器からの上記冷媒出口温度との温度差が小さくなって冷凍サイクルの効率が低下し、消費電力が急に増大する場合がある。
【０００６】
沸き終い時において前記のようにヒートポンプ装置の消費電力に大きな変化が生じた場合、従来の電流抑制制御における圧縮機回転数の抑制では間に合わず、電源容量オーバー等による即時運転停止を招く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か否かを判定する電力抑制判定手段と、前記電力抑制判定手段により前記電力抑制信号が入力されていると判定された場合には、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た目標圧縮機回転数となるように、前記圧縮機の回転数を増減制御する圧縮機制御手段と、前記ヒートポンプ装置における実消費電力値に対応して前記圧縮機の回転数を制御するために規定される、前記消費電力上限値から当該消費電力上限値よりも低い第１電力抑制目標値までの領域である第１制御ゾーン、及び、前記第１制御ゾーンよりも低電力側の領域である第２制御ゾーン、を設定するゾーン設定手段と、を有し、前記圧縮機制御手段は、前記実消費電力値が前記第１制御ゾーン内である場合には前記圧縮機の回転数を強制低下させる制御を行う、ヒートポンプ給湯機において、前記水－冷媒熱交換器で生成される温水の目標温水温度と前記水－冷媒熱交換器に流入する湯水の入水温度とに基づいて、前記第１制御ゾーンと前記第２制御ゾーンとの境界である前記第１電力抑制目標値を変更する境界変更手段を有するものである。
【０００８】
また、請求項２では、前記第２制御ゾーンは、前記第１電力抑制目標値よりも低く、当該第１電力抑制目標値よりも低い第２電力抑制目標値までの領域である第３制御ゾーンと、前記第２電力抑制目標値よりも低電力側の領域である第４制御ゾーンと、を含み、前記圧縮機制御手段は、前記実消費電力値が前記第３制御ゾーン内である場合には前記圧縮機の回転数の上昇を禁止する制御を行い、前記境界変更手段は、前記目標温水温度と前記入水温度とに基づいて、前記第１制御ゾーンと前記第３制御ゾーンとの境界となる前記第１電力抑制目標値を変更すると共に、前記第３制御ゾーンと前記第４制御ゾーンとの境界である前記第２電力抑制目標値を変更するものである。
【０００９】
また、請求項３では、前記境界変更手段は、前記目標温水温度と前記入水温度との偏差が小さくなると前記第１電力抑制目標値を低い値に変更し、前記目標温水温度と前記入水温度との偏差が大きくなると前記第１電力抑制目標値を高い値に変更するものである。
【００１０】
また、請求項４では、前記境界変更手段は、前記目標温水温度と前記入水温度との偏差が第１所定値以下になると前記第１電力抑制目標値を低い値に変更し、前記目標温水温度と前記入水温度との偏差が前記第１所定値よりも大きな第２所定値以上になると前記第１電力抑制目標値を高い値に変更するものである。
（【００１１】以降は省略されています）

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