JP3227651B2 - 給湯器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、温水（給湯用流
体）を供給する給湯器に関するものである。
体）を供給する給湯器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】給湯器として、例えば実開平６−７３６
５２号公報に記載の発明では、電気ヒータにて加熱した
温水（給湯水）を保温タンクにて保温貯蔵している。
５２号公報に記載の発明では、電気ヒータにて加熱した
温水（給湯水）を保温タンクにて保温貯蔵している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、電気ヒータ
にて温水を加熱するには、加熱量に相当する電力を必要
とするので、消費電力が大きくなる。そこで、電気ヒー
タを用いた給湯器（電気温水器）では、電力料金が低い
深夜（夜間）に温水を生成し、その生成した温水を保温
タンクにて保温貯蔵している。
にて温水を加熱するには、加熱量に相当する電力を必要
とするので、消費電力が大きくなる。そこで、電気ヒー
タを用いた給湯器（電気温水器）では、電力料金が低い
深夜（夜間）に温水を生成し、その生成した温水を保温
タンクにて保温貯蔵している。
【０００４】本発明は、上記点に鑑み、温水を生成する
ために必要な動力を低減した給湯器を提供することを目
的とする。
ために必要な動力を低減した給湯器を提供することを目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。
成するために、以下の技術的手段を用いる。
【０００６】
【０００７】
【０００８】
【０００９】請求項１に記載の発明では、冷媒流れと給
湯用流体流れとが対向するように構成された放熱器（２
２０）から流出する冷媒と、放熱器（２２０）に流入す
る給湯用流体との温度差（ΔＴ）が、所定温度差（ΔＴ
ｏ）となるように高圧側の冷媒圧力を制御することを特
徴とする。
湯用流体流れとが対向するように構成された放熱器（２
２０）から流出する冷媒と、放熱器（２２０）に流入す
る給湯用流体との温度差（ΔＴ）が、所定温度差（ΔＴ
ｏ）となるように高圧側の冷媒圧力を制御することを特
徴とする。
【００１０】これにより、後述するように、放熱器（２
２０）の熱交換効率を向上させて給湯器の効率を向上さ
せることができる。
２０）の熱交換効率を向上させて給湯器の効率を向上さ
せることができる。
【００１１】請求項２に記載の発明では、冷媒流れと給
湯用流体流れとが対向するように構成された放熱器（２
２０）から流出する冷媒と、放熱器（２２０）に流入す
る給湯用流体との温度差（ΔＴ）が、所定温度差（ΔＴ
ｏ）となるように低圧側の冷媒圧力を制御することを特
徴とする。
湯用流体流れとが対向するように構成された放熱器（２
２０）から流出する冷媒と、放熱器（２２０）に流入す
る給湯用流体との温度差（ΔＴ）が、所定温度差（ΔＴ
ｏ）となるように低圧側の冷媒圧力を制御することを特
徴とする。
【００１２】これにより、後述するように、圧縮機（２
１０）及び放熱器（２２０）の耐圧強度を上げる必要が
ないので、給湯器の製造原価上昇を抑制できる。
１０）及び放熱器（２２０）の耐圧強度を上げる必要が
ないので、給湯器の製造原価上昇を抑制できる。
【００１３】請求項３に記載の発明では、高圧側の冷媒
圧力が所定圧力未満のときには、放熱器（２２０）から
流出する冷媒と、放熱器（２２０）に流入する給湯用流
体との温度差（ΔＴ）が、所定温度差（ΔＴｏ）となる
ように高圧側の冷媒圧力を制御し、高圧側の冷媒圧力が
所定圧力に到達したときには、温度差（ΔＴ）が所定温
度差（ΔＴｏ）となるように低圧側の冷媒圧力を制御す
ることを特徴とする。
圧力が所定圧力未満のときには、放熱器（２２０）から
流出する冷媒と、放熱器（２２０）に流入する給湯用流
体との温度差（ΔＴ）が、所定温度差（ΔＴｏ）となる
ように高圧側の冷媒圧力を制御し、高圧側の冷媒圧力が
所定圧力に到達したときには、温度差（ΔＴ）が所定温
度差（ΔＴｏ）となるように低圧側の冷媒圧力を制御す
ることを特徴とする。
【００１４】これにより、後述するように、圧縮機（２
１０）及び放熱器（２２０）の耐圧強度を上げる必要が
ないので、給湯器の製造原価上昇を抑制しつつ、給湯器
を効率良く運転することができる。
１０）及び放熱器（２２０）の耐圧強度を上げる必要が
ないので、給湯器の製造原価上昇を抑制しつつ、給湯器
を効率良く運転することができる。
【００１５】請求項５に記載の発明では、圧縮機（２１
０）に吸入される冷媒と、前記放熱器（２２０）の冷媒
入口と冷媒出口との間に存在する冷媒との間で熱交換を
行うことを特徴とする。
０）に吸入される冷媒と、前記放熱器（２２０）の冷媒
入口と冷媒出口との間に存在する冷媒との間で熱交換を
行うことを特徴とする。
【００１６】これにより、後述するように、圧縮機（２
１０）及び放熱器（２２０）の耐圧強度を上げる必要が
ないので、給湯器の製造原価上昇を抑制することができ
る。
１０）及び放熱器（２２０）の耐圧強度を上げる必要が
ないので、給湯器の製造原価上昇を抑制することができ
る。
【００１７】請求項１１に記載の発明では、放熱器（２
２０）の冷媒入口と冷媒出口との間に存在する冷媒と、
アキュムレータ（２５０）から流出される冷媒との間で
熱交換を行う冷媒熱交換器（２８０）と、アキュムレー
タ（２５０）内の液相冷媒を冷媒熱交換器（２８０）に
導く冷媒通路手段（２８１）と、冷媒通路手段（２８
１）の連通状態を調節する弁手段（２８２）とを有し、
圧縮機（２１０）の吸入側ににおける冷媒加熱度が所定
値となるように弁手段（２８２）を制御することを特徴
とする。
２０）の冷媒入口と冷媒出口との間に存在する冷媒と、
アキュムレータ（２５０）から流出される冷媒との間で
熱交換を行う冷媒熱交換器（２８０）と、アキュムレー
タ（２５０）内の液相冷媒を冷媒熱交換器（２８０）に
導く冷媒通路手段（２８１）と、冷媒通路手段（２８
１）の連通状態を調節する弁手段（２８２）とを有し、
圧縮機（２１０）の吸入側ににおける冷媒加熱度が所定
値となるように弁手段（２８２）を制御することを特徴
とする。
【００１８】これにより、外気温度によらず、冷媒の吐
出温度を所定温度に維持することができるので、吐出圧
が過度に上昇することを防止しつつ、所定温度の温水を
安定的に給湯することができる。
出温度を所定温度に維持することができるので、吐出圧
が過度に上昇することを防止しつつ、所定温度の温水を
安定的に給湯することができる。
【００１９】請求項１２に記載の発明では、放熱器（２
２０）の冷媒入口と冷媒出口との間に存在する冷媒と、
アキュムレータ（２５０）から流出される冷媒との間で
熱交換を行う冷媒熱交換器（２８０）と、アキュムレー
タ（２５０）内の液相冷媒を冷媒熱交換器（２８０）に
導く冷媒通路手段（２８１）と、冷媒通路手段（２８
１）の連通状態を調節する弁手段（２８２）とを有し、
圧縮機（２１０）の吸入側ににおける冷媒加熱度が所定
値となるように弁手段（２８２）を制御することを特徴
とする。
２０）の冷媒入口と冷媒出口との間に存在する冷媒と、
アキュムレータ（２５０）から流出される冷媒との間で
熱交換を行う冷媒熱交換器（２８０）と、アキュムレー
タ（２５０）内の液相冷媒を冷媒熱交換器（２８０）に
導く冷媒通路手段（２８１）と、冷媒通路手段（２８
１）の連通状態を調節する弁手段（２８２）とを有し、
圧縮機（２１０）の吸入側ににおける冷媒加熱度が所定
値となるように弁手段（２８２）を制御することを特徴
とする。
【００２０】これにより、外気温度によらず、冷媒の吐
出温度を所定温度に維持することができるので、吐出圧
が過度に上昇することを防止しつつ、所定温度の温水を
安定的に給湯することができる。
出温度を所定温度に維持することができるので、吐出圧
が過度に上昇することを防止しつつ、所定温度の温水を
安定的に給湯することができる。
【００２１】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。
【００２２】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）本実施形態は、
本発明に係る給湯器を一般家庭用の給湯器に適用したも
のであって、図１は給湯器１００の外観図であり、図２
は給湯器１００の模式図である。図２中、２００（２点
鎖線で囲まれたもの）は、給湯用流体としての給湯水を
加熱し高温（本実施形態では約８５℃）の温水を生成す
る超臨界ヒートポンプサイクル（以下、ヒートポンプと
略す。）である。
本発明に係る給湯器を一般家庭用の給湯器に適用したも
のであって、図１は給湯器１００の外観図であり、図２
は給湯器１００の模式図である。図２中、２００（２点
鎖線で囲まれたもの）は、給湯用流体としての給湯水を
加熱し高温（本実施形態では約８５℃）の温水を生成す
る超臨界ヒートポンプサイクル（以下、ヒートポンプと
略す。）である。
【００２３】なお、超臨界ヒートポンプサイクルとは、
高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポ
ンプサイクルを言い、例えば二酸化炭素、エチレン、エ
タン、酸化窒素等を冷媒とするヒートポンプサイクルで
ある。
高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポ
ンプサイクルを言い、例えば二酸化炭素、エチレン、エ
タン、酸化窒素等を冷媒とするヒートポンプサイクルで
ある。
【００２４】また、３００はヒートポンプ２００にて加
熱された温水を保温貯蔵する複数個の保温タンクであ
り、各保温タンク３００は、温水（給湯水）流れに対し
て並列となるように配設されている。
熱された温水を保温貯蔵する複数個の保温タンクであ
り、各保温タンク３００は、温水（給湯水）流れに対し
て並列となるように配設されている。
【００２５】先ず、ヒートポンプ２００について述べる
（図２参照）。
（図２参照）。
【００２６】２１０は冷媒（本実施形態では二酸化炭
素）を吸入圧縮する圧縮機であり、この圧縮機２１０
は、冷媒を吸入圧縮する圧縮機構（図示せず）及び圧縮
機構を駆動する電動モータ（図示せず）が一体となった
電動圧縮機である。
素）を吸入圧縮する圧縮機であり、この圧縮機２１０
は、冷媒を吸入圧縮する圧縮機構（図示せず）及び圧縮
機構を駆動する電動モータ（図示せず）が一体となった
電動圧縮機である。
【００２７】２２０は圧縮機２１０から吐出する冷媒と
給湯水とを熱交換する水熱交換器（放熱器）であり、こ
の水熱交換器２２０は、冷媒流れと給湯水流れとが対向
するように構成された対向流型の熱交換器である。
給湯水とを熱交換する水熱交換器（放熱器）であり、こ
の水熱交換器２２０は、冷媒流れと給湯水流れとが対向
するように構成された対向流型の熱交換器である。
【００２８】２３０は水熱交換器２２０から流出する冷
媒を減圧する電気式膨張弁（減圧器）であり、２４０
は、電気式膨張弁２３０（以下、膨張弁２３０と略
す。）から流出する冷媒を蒸発させて大気中の熱を冷媒
に吸収させるとともに、後述するアキュムレータ２５０
（圧縮機２１０の吸入側）に向けて冷媒を流出する蒸発
器である。
媒を減圧する電気式膨張弁（減圧器）であり、２４０
は、電気式膨張弁２３０（以下、膨張弁２３０と略
す。）から流出する冷媒を蒸発させて大気中の熱を冷媒
に吸収させるとともに、後述するアキュムレータ２５０
（圧縮機２１０の吸入側）に向けて冷媒を流出する蒸発
器である。
【００２９】２５０は、蒸発器２４０から流出する冷媒
を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を圧縮機２
１０の吸入側に流出するとともに、ヒートポンプ２００
中の余剰冷媒を蓄えるアキュムレータである。
を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を圧縮機２
１０の吸入側に流出するとともに、ヒートポンプ２００
中の余剰冷媒を蓄えるアキュムレータである。
【００３０】２６０は蒸発器２４０に空気（外気）を送
風するとともにその送風量を調節することができる送風
機（送風量調節手段）であり、この送風機２６０、圧縮
機２１０及び膨張弁２３０は、後述する各センサの検出
信号に基づいて電子制御装置（ＥＣＵ）２７０により制
御されている。
風するとともにその送風量を調節することができる送風
機（送風量調節手段）であり、この送風機２６０、圧縮
機２１０及び膨張弁２３０は、後述する各センサの検出
信号に基づいて電子制御装置（ＥＣＵ）２７０により制
御されている。
【００３１】そして、２７１は水熱交換器２２０から流
出する冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ（冷媒温度
検出手段）であり、２７２は水熱交換器に流入する給湯
水の温度を検出する第１温水温度センサ（第１温水温度
検出手段）である。
出する冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ（冷媒温度
検出手段）であり、２７２は水熱交換器に流入する給湯
水の温度を検出する第１温水温度センサ（第１温水温度
検出手段）である。
【００３２】２７３は水熱交換器２２０から流出する冷
媒の圧力（高圧側の冷媒圧力）を検出する冷媒圧力セン
サ（冷媒圧力検出手段）であり、２７４は水熱交換器２
２０から流出する給湯水の温度を検出する第２温水温度
センサ（第２温水温度検出手段）である。そして、各セ
ンサ２７１〜２７４の検出信号は、ＥＣＵ２７０に入力
されている。
媒の圧力（高圧側の冷媒圧力）を検出する冷媒圧力セン
サ（冷媒圧力検出手段）であり、２７４は水熱交換器２
２０から流出する給湯水の温度を検出する第２温水温度
センサ（第２温水温度検出手段）である。そして、各セ
ンサ２７１〜２７４の検出信号は、ＥＣＵ２７０に入力
されている。
【００３３】ここで、高圧側の冷媒圧力とは、圧縮機２
１０の吐出側から膨張弁２３０の流入側に至る冷媒通路
に存在する冷媒の圧力を言い、その圧力は、圧縮機２１
０の吐出圧（水熱交換器２２０の内圧）に略等しい。一
方、低圧側の冷媒圧力とは、膨張弁２３０の流出側から
圧縮機２１０の吸入側に至る冷媒通路に存在する冷媒の
圧力を言い、その圧力は、圧縮機２１０の吸入圧（蒸発
器２４０の内圧）に略等しい。
１０の吐出側から膨張弁２３０の流入側に至る冷媒通路
に存在する冷媒の圧力を言い、その圧力は、圧縮機２１
０の吐出圧（水熱交換器２２０の内圧）に略等しい。一
方、低圧側の冷媒圧力とは、膨張弁２３０の流出側から
圧縮機２１０の吸入側に至る冷媒通路に存在する冷媒の
圧力を言い、その圧力は、圧縮機２１０の吸入圧（蒸発
器２４０の内圧）に略等しい。
【００３４】また、４００は、水熱交換器２２０に給湯
水を供給する（循環させる）と共に、その給湯水量を調
節する電動ウォータポンプ（以下、ポンプと略す。）で
あり、４１０は水道管（図示せず）から給水される水道
水が水熱交換器２２０に流入することを防止する閉止弁
である。そして、ポンプ４００及び閉止弁４１０もＥＣ
Ｕ２７０により制御されている。
水を供給する（循環させる）と共に、その給湯水量を調
節する電動ウォータポンプ（以下、ポンプと略す。）で
あり、４１０は水道管（図示せず）から給水される水道
水が水熱交換器２２０に流入することを防止する閉止弁
である。そして、ポンプ４００及び閉止弁４１０もＥＣ
Ｕ２７０により制御されている。
【００３５】次に、保温タンク３００について述べる。
【００３６】図３は保温タンク３００の断面を示す模式
図であり、保温タンク３００は、ステンレス等の耐食性
に優れた金属製の外側タンク３１０及び内側タンク３２
０からなる二重タンク構造であり、温水が貯蔵される内
側タンク３２０と外気に晒される外側タンク３１０との
間の空間３３０は、略真空に保たれている。
図であり、保温タンク３００は、ステンレス等の耐食性
に優れた金属製の外側タンク３１０及び内側タンク３２
０からなる二重タンク構造であり、温水が貯蔵される内
側タンク３２０と外気に晒される外側タンク３１０との
間の空間３３０は、略真空に保たれている。
【００３７】そして、保温タンク３００の下方部位に
は、水道水が流入する、又は保温タンク３００内の冷水
を水熱交換器２２０に向けて流出する第１開口部３４０
が形成されている。一方、その上方部位には、保温タン
ク３００内の温水を流出させる、又は水熱交換器２２０
にて加熱された温水が流入する第２開口部３５０が形成
されている。
は、水道水が流入する、又は保温タンク３００内の冷水
を水熱交換器２２０に向けて流出する第１開口部３４０
が形成されている。一方、その上方部位には、保温タン
ク３００内の温水を流出させる、又は水熱交換器２２０
にて加熱された温水が流入する第２開口部３５０が形成
されている。
【００３８】また、第２開口部３５０には、保温タンク
３００に貯蔵された温水の熱が第２開口部３５０から外
部（大気中）に放熱されることを防止する断熱部３６０
が設けられている。そして。断熱部３６０は、第２開口
部３５０を貫通して内側タンク３２０内に至る第１パイ
プ部３６１、及び第１パイプ部３６１から第２開口部３
５０に接続される配管（図示せず）まで至る第２パイプ
部３６２を有して構成されているとともに、両パイプ部
３６１、３６２は、熱伝導率の小さい樹脂にて一体成形
されている。
３００に貯蔵された温水の熱が第２開口部３５０から外
部（大気中）に放熱されることを防止する断熱部３６０
が設けられている。そして。断熱部３６０は、第２開口
部３５０を貫通して内側タンク３２０内に至る第１パイ
プ部３６１、及び第１パイプ部３６１から第２開口部３
５０に接続される配管（図示せず）まで至る第２パイプ
部３６２を有して構成されているとともに、両パイプ部
３６１、３６２は、熱伝導率の小さい樹脂にて一体成形
されている。
【００３９】ところで、複数の保温タンク３００のうち
少なくとも１個の保温タンク３００には、保温タンク３
００内の温水温度を検出する温度センサ（温度検出手
段）３７０が、上下方向に離散的に複数個設けられてお
り、これら温度センサ３７０の検出温度も、ＥＣＵ２７
０に入力されている。
少なくとも１個の保温タンク３００には、保温タンク３
００内の温水温度を検出する温度センサ（温度検出手
段）３７０が、上下方向に離散的に複数個設けられてお
り、これら温度センサ３７０の検出温度も、ＥＣＵ２７
０に入力されている。
【００４０】次に、本実施形態に係る給湯器１００の作
動を述べる。
動を述べる。
【００４１】１．給湯作動 １−１ 保温タンク３００に保温貯蔵された温水にて給
湯する場合 給湯器１００（保温タンク３００の第２開口部３５０）
側に接続された給湯用蛇口（図示せず）が開かれると、
これに連動して閉止弁４１０が閉じられるとともに、水
道水が各保温タンク３００に給水される（図４（ａ）参
照）。
湯する場合 給湯器１００（保温タンク３００の第２開口部３５０）
側に接続された給湯用蛇口（図示せず）が開かれると、
これに連動して閉止弁４１０が閉じられるとともに、水
道水が各保温タンク３００に給水される（図４（ａ）参
照）。
【００４２】これにより、保温タンク３００に貯蔵され
た温水が水道水により押し出され、その押し出された温
水が、給湯用蛇口より給湯される。
た温水が水道水により押し出され、その押し出された温
水が、給湯用蛇口より給湯される。
【００４３】１−２ 保温タンク３００内の温水の温度
が低下した場合（追い炊き時） 温度センサ３７０の検出信号により、保温タンク３００
内の温水温度が所定温度以下となったものと判定された
場合、又は所定温度以下の温水の量が所定量以上となっ
たものと判定された場合には、閉止弁４１０を開いてポ
ンプ４００を稼働させるとともに、ヒートポンプ２００
を稼働させる。（図４（ｂ）参照）これにより、保温タ
ンク３００には、ヒートポンプ２００にて加熱された温
水が流入する。なお、ヒートポンプ２００の作動につい
ては、後述する。
が低下した場合（追い炊き時） 温度センサ３７０の検出信号により、保温タンク３００
内の温水温度が所定温度以下となったものと判定された
場合、又は所定温度以下の温水の量が所定量以上となっ
たものと判定された場合には、閉止弁４１０を開いてポ
ンプ４００を稼働させるとともに、ヒートポンプ２００
を稼働させる。（図４（ｂ）参照）これにより、保温タ
ンク３００には、ヒートポンプ２００にて加熱された温
水が流入する。なお、ヒートポンプ２００の作動につい
ては、後述する。
【００４４】１−３ 給湯しながら追い炊きをする場合 給湯用蛇口を開いて水道水を各保温タンク３００に給水
するとともに、閉止弁４１０を開いてポンプ４００及び
ヒートポンプ２００を稼働させる（図４（ｃ）参照）。
するとともに、閉止弁４１０を開いてポンプ４００及び
ヒートポンプ２００を稼働させる（図４（ｃ）参照）。
【００４５】これにより、保温タンク３００内の温水及
びヒートポンプ２００にて加熱された温水が給湯され
る。
びヒートポンプ２００にて加熱された温水が給湯され
る。
【００４６】２．ヒートポンプ２００の作動 圧縮機２１０が稼働すると、冷媒がヒートポンプ２００
を循環する。このとき、圧縮機２１０から吐出する冷媒
は臨界圧力以上まで加圧されているので、水熱交換器２
２０内では、冷媒は凝縮することなく、冷媒入口から冷
媒出口に向かうほど温度が低下するような温度勾配を有
して流通する。
を循環する。このとき、圧縮機２１０から吐出する冷媒
は臨界圧力以上まで加圧されているので、水熱交換器２
２０内では、冷媒は凝縮することなく、冷媒入口から冷
媒出口に向かうほど温度が低下するような温度勾配を有
して流通する。
【００４７】一方、水熱交換器２２０は、冷媒流れと給
湯水（温水）流れとが対向するように構成されているの
で、給湯水は、温水入口から温水出口に向かうほど温度
が上昇するような温度勾配を有して流通する。
湯水（温水）流れとが対向するように構成されているの
で、給湯水は、温水入口から温水出口に向かうほど温度
が上昇するような温度勾配を有して流通する。
【００４８】また、膨張弁２３０にて減圧された冷媒
は、蒸発器２４０にて大気から熱を吸収して蒸発した
後、アキュムレータ２５０を経由して圧縮機２１０に吸
入される。
は、蒸発器２４０にて大気から熱を吸収して蒸発した
後、アキュムレータ２５０を経由して圧縮機２１０に吸
入される。
【００４９】ところで、本実施形態では、給湯器１００
（ヒートポンプ２００）にて８５℃以上の温水を給湯す
るので、ヒートポンプ２００の稼働時においては、水熱
交換器２２０の冷媒入口での冷媒温度は８５℃（以下、
この冷媒温度を必要冷媒温度と呼ぶ。）以上とする必要
があり、本実施形態では、必要冷媒温度を約１００℃と
している。このような冷媒温度の下に、ポンプ４００が
給湯水量を調節することにより、水熱交換器２２０の温
水出口における給湯水温を設定温度に制御することがで
きる。
（ヒートポンプ２００）にて８５℃以上の温水を給湯す
るので、ヒートポンプ２００の稼働時においては、水熱
交換器２２０の冷媒入口での冷媒温度は８５℃（以下、
この冷媒温度を必要冷媒温度と呼ぶ。）以上とする必要
があり、本実施形態では、必要冷媒温度を約１００℃と
している。このような冷媒温度の下に、ポンプ４００が
給湯水量を調節することにより、水熱交換器２２０の温
水出口における給湯水温を設定温度に制御することがで
きる。
【００５０】そして、本実施形態では、圧縮機２１０の
吐出圧Ｐｄ（高圧側の冷媒圧力）が、水熱交換器２２０
の冷媒入口での必要冷媒温度に対応する冷媒圧力となる
ように、膨張弁２３０の開度、圧縮機２１０の回転数、
及び送風機２６０の送風量が制御されている。
吐出圧Ｐｄ（高圧側の冷媒圧力）が、水熱交換器２２０
の冷媒入口での必要冷媒温度に対応する冷媒圧力となる
ように、膨張弁２３０の開度、圧縮機２１０の回転数、
及び送風機２６０の送風量が制御されている。
【００５１】このとき、吐出圧Ｐｄが所定圧力Ｐｏ（本
実施形態では、約１５ＭＰａ）未満のときには、水熱交
換器２２０から流出する冷媒と水熱交換器２２０に流入
する湯水との温度差ΔＴが、所定温度差ΔＴｏ（本実施
形態では、約１０ｄｅｇ）を中心とする所定の温度範囲
の値となるように吐出圧Ｐｄを制御する。
実施形態では、約１５ＭＰａ）未満のときには、水熱交
換器２２０から流出する冷媒と水熱交換器２２０に流入
する湯水との温度差ΔＴが、所定温度差ΔＴｏ（本実施
形態では、約１０ｄｅｇ）を中心とする所定の温度範囲
の値となるように吐出圧Ｐｄを制御する。
【００５２】具体的には、温度差ΔＴが所定温度差ΔＴ
ｏよりも大きいときには、膨張弁２３０の開度を縮小さ
せる。さらに、圧縮機２１０の回転数、及び送風機２６
０の送風量を増大させても良い。このようにして、吐出
圧Ｐｄを上昇させることにより、温度差ΔＴを縮小させ
る。
ｏよりも大きいときには、膨張弁２３０の開度を縮小さ
せる。さらに、圧縮機２１０の回転数、及び送風機２６
０の送風量を増大させても良い。このようにして、吐出
圧Ｐｄを上昇させることにより、温度差ΔＴを縮小させ
る。
【００５３】なお、膨張弁２３０の開度を縮小させる
と、冷媒の流路抵抗が増加するので、圧縮機２１０から
吐出される高圧側の冷媒圧力が上昇する。また、送風機
２６０の送風量を増加すると、外気から冷媒への熱の伝
達が促進され、低圧側の冷媒圧力が上昇する。このた
め、圧縮機２１０の単位時間あたりの冷媒吸入量が増加
して、高圧側の冷媒圧力が上昇する。さらに、圧縮機２
１０の回転数を上げることによっても、高圧側の冷媒圧
力を上昇させる効果がある。ただし、圧縮機２１０の回
転数を上げることによって高圧側の冷媒圧力を上昇させ
るときには、送風機２６０の送風量の増加も合わせて実
行することが好ましい。
と、冷媒の流路抵抗が増加するので、圧縮機２１０から
吐出される高圧側の冷媒圧力が上昇する。また、送風機
２６０の送風量を増加すると、外気から冷媒への熱の伝
達が促進され、低圧側の冷媒圧力が上昇する。このた
め、圧縮機２１０の単位時間あたりの冷媒吸入量が増加
して、高圧側の冷媒圧力が上昇する。さらに、圧縮機２
１０の回転数を上げることによっても、高圧側の冷媒圧
力を上昇させる効果がある。ただし、圧縮機２１０の回
転数を上げることによって高圧側の冷媒圧力を上昇させ
るときには、送風機２６０の送風量の増加も合わせて実
行することが好ましい。
【００５４】送風量を変化させずに、単に圧縮機２１０
の回転数を上昇させた場合、冷媒の吸入量は増加する
が、その結果、低圧側の冷媒圧力が低下してしまう。こ
のため、単に圧縮機２１０の回転数を上昇させただけで
は、高圧側の冷媒圧力の上昇効果は小さい。これに対
し、送風機２６０の送風量を増加させて低圧側の冷媒圧
力を増加させることにより、圧縮機２１０は冷媒を十分
に吸入することが可能になり、高圧側の冷媒圧力が上昇
する。
の回転数を上昇させた場合、冷媒の吸入量は増加する
が、その結果、低圧側の冷媒圧力が低下してしまう。こ
のため、単に圧縮機２１０の回転数を上昇させただけで
は、高圧側の冷媒圧力の上昇効果は小さい。これに対
し、送風機２６０の送風量を増加させて低圧側の冷媒圧
力を増加させることにより、圧縮機２１０は冷媒を十分
に吸入することが可能になり、高圧側の冷媒圧力が上昇
する。
【００５５】また、吐出圧Ｐｄが所定圧力Ｐｏに到達し
たときには、温度差ΔＴが所定温度差ΔＴｏを中心とす
る所定範囲の値となるように低圧側の冷媒圧力を制御す
る。
たときには、温度差ΔＴが所定温度差ΔＴｏを中心とす
る所定範囲の値となるように低圧側の冷媒圧力を制御す
る。
【００５６】具体的には、送風機２６０の送風量を減少
させる。さらに、圧縮機２１０の回転数を増大させても
よい。このようにして、低圧側の冷媒圧力を低下させ
る。
させる。さらに、圧縮機２１０の回転数を増大させても
よい。このようにして、低圧側の冷媒圧力を低下させ
る。
【００５７】なお、送風機２６０の送風量を減少させた
場合、上記の例とは逆に、外気から冷媒に伝達される熱
量が低下するため、蒸発器における冷媒圧力、すなわち
低圧側の冷媒圧力が低下する。また、圧縮機２１０の回
転数を増加させた場合にも、上述のように低圧側の冷媒
圧力を低下させる効果がある。
場合、上記の例とは逆に、外気から冷媒に伝達される熱
量が低下するため、蒸発器における冷媒圧力、すなわち
低圧側の冷媒圧力が低下する。また、圧縮機２１０の回
転数を増加させた場合にも、上述のように低圧側の冷媒
圧力を低下させる効果がある。
【００５８】次に、本実施形態の特徴を述べる。
【００５９】先ず、以下の説明の理解を容易にするた
め、対向流型の熱交換器での熱交換効率ηについて説明
する。
め、対向流型の熱交換器での熱交換効率ηについて説明
する。
【００６０】図５（ａ）は対向流型の熱交換器Ａの模式
図であり、対向流型の熱交換器Ａでは、周知のように、
熱交換流体と被熱交換流体とは向き合うように流通す
る。
図であり、対向流型の熱交換器Ａでは、周知のように、
熱交換流体と被熱交換流体とは向き合うように流通す
る。
【００６１】ここで、外筒ａには高温の水ａが流通し、
内筒ｂには低温の水ｂが流通しているものとすると、水
ａ、ｂの温度変化は、図５（ｂ）に示すように、略等し
い温度差Δｔを有して温度変化する。このとき、図５
（ｂ）の横軸ｘは、内筒ｂの水入口からの距離を示して
いるので、熱交換器Ａにて水ａから水ｂに移動した熱量
Ｑは、図５（ｂ）の三角部分（斜線部分）面積に比例す
る。
内筒ｂには低温の水ｂが流通しているものとすると、水
ａ、ｂの温度変化は、図５（ｂ）に示すように、略等し
い温度差Δｔを有して温度変化する。このとき、図５
（ｂ）の横軸ｘは、内筒ｂの水入口からの距離を示して
いるので、熱交換器Ａにて水ａから水ｂに移動した熱量
Ｑは、図５（ｂ）の三角部分（斜線部分）面積に比例す
る。
【００６２】そこで、被熱交換流体（水ｂ）に移動した
熱量Ｑを、熱交換流体（水ａ）と被熱交換流体との平均
温度差Δｔで除したものを熱交換効率η（＝Ｑ／Δｔ）
と呼ぶ。そして、この定義から明らかなように、熱交換
効率ηが大きい熱交換器ほど、小さな温度差で大きな熱
交換量を得ることができる。
熱量Ｑを、熱交換流体（水ａ）と被熱交換流体との平均
温度差Δｔで除したものを熱交換効率η（＝Ｑ／Δｔ）
と呼ぶ。そして、この定義から明らかなように、熱交換
効率ηが大きい熱交換器ほど、小さな温度差で大きな熱
交換量を得ることができる。
【００６３】次に、上記の熱交換効率ηの定義に従って
水熱交換器２２０での熱交換効率ηについて考える。
水熱交換器２２０での熱交換効率ηについて考える。
【００６４】本実施形態に係る給湯器１００のヒートポ
ンプ２００では、高圧側の冷媒圧力が臨界圧力以上とな
っているので、水熱交換器２２０内では、冷媒は相変化
（凝縮）することなく温度のみが変化（低下）してい
く。
ンプ２００では、高圧側の冷媒圧力が臨界圧力以上とな
っているので、水熱交換器２２０内では、冷媒は相変化
（凝縮）することなく温度のみが変化（低下）してい
く。
【００６５】したがって、気相又は液相状態のごとく冷
媒に授受される熱量に対して冷媒の温度が略線形的に変
化する、つまり冷媒の比エントロピと冷媒温度とが略線
形的に変化するものと仮定すれば、冷媒及び温水の温度
変化は、図５（ｂ）ものと略同一となる。
媒に授受される熱量に対して冷媒の温度が略線形的に変
化する、つまり冷媒の比エントロピと冷媒温度とが略線
形的に変化するものと仮定すれば、冷媒及び温水の温度
変化は、図５（ｂ）ものと略同一となる。
【００６６】ここで、フロン等の臨界圧力未満で使用す
る冷媒にてヒートポンプ２００を構成した場合を考え
る。
る冷媒にてヒートポンプ２００を構成した場合を考え
る。
【００６７】フロンは、気液２相域では温度一定で相変
化（凝縮）し、加熱蒸気域及び過冷却域では比エントロ
ピと冷媒温度とは略線形的に変化する。
化（凝縮）し、加熱蒸気域及び過冷却域では比エントロ
ピと冷媒温度とは略線形的に変化する。
【００６８】ここで仮に、加熱蒸気域でのフロンと温水
との温度差、つまり水熱交換器２２０の温水出口側での
温水温度と冷媒入口側でのフロンの温度との温度差をΔ
ｔ1としたとき、気液２相域では、図６に示すように、
温水温度は指数関数的に変化するので、水熱交換器２２
０全域でフロンと温水とを確実に熱交換するには、温水
入口側と冷媒出口側での温度差Δｔ2を、温度差Δｔ1に
比べて十分に大きくする必要がある。
との温度差、つまり水熱交換器２２０の温水出口側での
温水温度と冷媒入口側でのフロンの温度との温度差をΔ
ｔ1としたとき、気液２相域では、図６に示すように、
温水温度は指数関数的に変化するので、水熱交換器２２
０全域でフロンと温水とを確実に熱交換するには、温水
入口側と冷媒出口側での温度差Δｔ2を、温度差Δｔ1に
比べて十分に大きくする必要がある。
【００６９】このため、フロン等の臨界圧力未満で使用
する冷媒にてヒートポンプ２００を構成すると、二酸化
炭素等の臨界圧力以上で使用する冷媒にてヒートポンプ
２００を構成した本実施形態に比べて、熱交換効率ηが
悪化する。
する冷媒にてヒートポンプ２００を構成すると、二酸化
炭素等の臨界圧力以上で使用する冷媒にてヒートポンプ
２００を構成した本実施形態に比べて、熱交換効率ηが
悪化する。
【００７０】したがって、本実施形態に係る給湯器１０
０では、大気から吸収した熱にて温水を加熱するととも
に、熱交換効率ηの高い超臨界ヒートポンプサイクル２
００にて温水を加熱しているので、温水を加熱するに必
要な動力（電力）を小さくすることができる。
０では、大気から吸収した熱にて温水を加熱するととも
に、熱交換効率ηの高い超臨界ヒートポンプサイクル２
００にて温水を加熱しているので、温水を加熱するに必
要な動力（電力）を小さくすることができる。
【００７１】延いては、電力料金の高い昼間であって
も、温水を生成することができるので、大きな保温タン
クにて昼間使用する温水を保温貯蔵する必要がなく、保
温タンク３００用に大きな設置スペースを必要としな
い。つまり、小さなスペースに給湯器１００を設置する
ことができる。
も、温水を生成することができるので、大きな保温タン
クにて昼間使用する温水を保温貯蔵する必要がなく、保
温タンク３００用に大きな設置スペースを必要としな
い。つまり、小さなスペースに給湯器１００を設置する
ことができる。
【００７２】ところで、上述の説明では、冷媒の比エン
トロピと冷媒温度とが線形的に変化するもの仮定した
が、冷媒の比エントロピと冷媒温度とは、実際には図７
に示すように、比エントロピの増大に応じて冷媒温度が
非線形的に上昇するように変化する。
トロピと冷媒温度とが線形的に変化するもの仮定した
が、冷媒の比エントロピと冷媒温度とは、実際には図７
に示すように、比エントロピの増大に応じて冷媒温度が
非線形的に上昇するように変化する。
【００７３】また、冷媒の比エントロピと冷媒温度との
関係を示すグラフは、図７から明らかなように、冷媒圧
力に応じてその特性が変化するとともに、冷媒圧力が上
昇するほど、比エントロピと冷媒温度との関係は線形に
近づいていく。
関係を示すグラフは、図７から明らかなように、冷媒圧
力に応じてその特性が変化するとともに、冷媒圧力が上
昇するほど、比エントロピと冷媒温度との関係は線形に
近づいていく。
【００７４】そして、上述の説明からも明らかなよう
に、比エントロピと冷媒温度とが線形的に変化すれば、
熱交換効率ηを上昇させることができるので、冷媒圧
力、つまり吐出圧Ｐｄを上昇させれば、熱交換効率ηを
上昇させることができる。
に、比エントロピと冷媒温度とが線形的に変化すれば、
熱交換効率ηを上昇させることができるので、冷媒圧
力、つまり吐出圧Ｐｄを上昇させれば、熱交換効率ηを
上昇させることができる。
【００７５】そこで、本実施形態では、前述のごとく、
水熱交換器２２０から流出する冷媒と水熱交換器２２０
に流入する湯水との温度差ΔＴが、所定温度差ΔＴｏ以
下となるように吐出圧Ｐｄを制御して、熱交換効率ηの
向上を図っている。以下に、その理由を述べる。
水熱交換器２２０から流出する冷媒と水熱交換器２２０
に流入する湯水との温度差ΔＴが、所定温度差ΔＴｏ以
下となるように吐出圧Ｐｄを制御して、熱交換効率ηの
向上を図っている。以下に、その理由を述べる。
【００７６】図７の実線ａ−ｂ−ｃ−ｄは、ヒートポン
プ２００が、ある状態（吐出圧力Ｐｄ＝９ＭＰａ）で安
定しているときのヒートポンプサイクル線図である。
プ２００が、ある状態（吐出圧力Ｐｄ＝９ＭＰａ）で安
定しているときのヒートポンプサイクル線図である。
【００７７】ここで、線分ａ−ｂは圧縮行程を示し、線
分ｂ−ｃは水熱交換器２２０内の変化を示し、線分ｃ−
ｄは減圧行程を示し、線分ｄ−ａは蒸発行程を示し、波
線Ａ−Ｂは温水を示している。
分ｂ−ｃは水熱交換器２２０内の変化を示し、線分ｃ−
ｄは減圧行程を示し、線分ｄ−ａは蒸発行程を示し、波
線Ａ−Ｂは温水を示している。
【００７８】次に、吐出圧力Ｐｄを９ＭＰａから１１Ｍ
Ｐａに上昇させると、熱交換効率ηが向上して水熱交換
器２２０での熱交換量が増大するので、図８に示すヒー
トポンプサイクル線図のように、水熱交換器２２０の冷
媒出口側での冷媒温度及び比エントロピが低下する。
Ｐａに上昇させると、熱交換効率ηが向上して水熱交換
器２２０での熱交換量が増大するので、図８に示すヒー
トポンプサイクル線図のように、水熱交換器２２０の冷
媒出口側での冷媒温度及び比エントロピが低下する。
【００７９】つまり、図７、８から明らかなように、熱
交換効率ηが向上して水熱交換器２２０での熱交換量が
増大すると、水熱交換器２２０から流出する冷媒と水熱
交換器２２０に流入する湯水との温度差ΔＴが小さくな
る。そこで、本実施形態では、温度差ΔＴが、所定温度
差ΔＴｏとなるように吐出圧Ｐｄを制御して、熱交換効
率ηを向上させてヒートポンプ２００（給湯器１００）
の効率の向上を図っている。
交換効率ηが向上して水熱交換器２２０での熱交換量が
増大すると、水熱交換器２２０から流出する冷媒と水熱
交換器２２０に流入する湯水との温度差ΔＴが小さくな
る。そこで、本実施形態では、温度差ΔＴが、所定温度
差ΔＴｏとなるように吐出圧Ｐｄを制御して、熱交換効
率ηを向上させてヒートポンプ２００（給湯器１００）
の効率の向上を図っている。
【００８０】なお、温度差ΔＴが小さいときには、水熱
交換器２２０での熱交換量が増大するので、ポンプ４０
０の回転数（給湯水量）を増大させることができる。
交換器２２０での熱交換量が増大するので、ポンプ４０
０の回転数（給湯水量）を増大させることができる。
【００８１】ところで、図７に示す状態でヒートポンプ
２００が安定しているときに、例えば外気温度の上昇等
により、ヒートポンプ２００の低圧側の冷媒圧力が上昇
すると、図９に示すように、吐出圧Ｐｄが同じである場
合、圧縮機２１０から吐出される冷媒温度が低下する。
２００が安定しているときに、例えば外気温度の上昇等
により、ヒートポンプ２００の低圧側の冷媒圧力が上昇
すると、図９に示すように、吐出圧Ｐｄが同じである場
合、圧縮機２１０から吐出される冷媒温度が低下する。
【００８２】このとき、圧縮機２１０から吐出される冷
媒温度を上昇させるために吐出圧Ｐｄを上昇させると、
図１０に示すように、吐出圧Ｐｄが過度に上昇するた
め、圧縮機２１０や水熱交換器２２０等の耐圧強度を越
える可能性がある。
媒温度を上昇させるために吐出圧Ｐｄを上昇させると、
図１０に示すように、吐出圧Ｐｄが過度に上昇するた
め、圧縮機２１０や水熱交換器２２０等の耐圧強度を越
える可能性がある。
【００８３】これに対しては、圧縮機２１０や水熱交換
器２２０等の耐圧強度を上げれば良いが、この手段で
は、給湯器１００の製造原価上昇を招いてしまう。
器２２０等の耐圧強度を上げれば良いが、この手段で
は、給湯器１００の製造原価上昇を招いてしまう。
【００８４】そこで、本実施形態では、吐出圧Ｐｄが所
定圧力Ｐｏ未満のときには、温度差ΔＴが所定温度差Δ
Ｔｏとなるように吐出圧Ｐｄを制御し、吐出圧Ｐｄが所
定圧力Ｐｏに到達したときには、冷媒温度が必要冷媒温
度以上になるようにしつつ、温度差ΔＴが所定温度差Δ
Ｔｏとなるように低圧側の冷媒圧力を制御する。この結
果、図１１に示すように、吐出圧Ｐｄが過度に上昇する
ことを防止できる。つまり、低圧側の冷媒圧力を低下さ
せることにより、高圧側の冷媒圧力を過度に上昇させる
ことなく、冷媒温度を必要冷媒温度以上に上昇させるこ
とができるのである。
定圧力Ｐｏ未満のときには、温度差ΔＴが所定温度差Δ
Ｔｏとなるように吐出圧Ｐｄを制御し、吐出圧Ｐｄが所
定圧力Ｐｏに到達したときには、冷媒温度が必要冷媒温
度以上になるようにしつつ、温度差ΔＴが所定温度差Δ
Ｔｏとなるように低圧側の冷媒圧力を制御する。この結
果、図１１に示すように、吐出圧Ｐｄが過度に上昇する
ことを防止できる。つまり、低圧側の冷媒圧力を低下さ
せることにより、高圧側の冷媒圧力を過度に上昇させる
ことなく、冷媒温度を必要冷媒温度以上に上昇させるこ
とができるのである。
【００８５】したがって、本実施形態では、圧縮機２１
０や水熱交換器２２０等の耐圧強度を上げる必要がない
ので、給湯器１００の製造原価上昇を抑制しつつ、給湯
器１００（ヒートポンプ２００）を効率良く運転するこ
とができる。
０や水熱交換器２２０等の耐圧強度を上げる必要がない
ので、給湯器１００の製造原価上昇を抑制しつつ、給湯
器１００（ヒートポンプ２００）を効率良く運転するこ
とができる。
【００８６】なお、上述の説明からも明らかなように、
所定温度差ΔＴｏは、固定値ではなく、加熱能力及び高
圧側の冷媒圧力等によって変化するものであるので、こ
れら条件により変化させてもよい。
所定温度差ΔＴｏは、固定値ではなく、加熱能力及び高
圧側の冷媒圧力等によって変化するものであるので、こ
れら条件により変化させてもよい。
【００８７】また、保温タンク３００のうち高温の温水
が流出入する第２開口部３５０は、熱伝導率の小さい樹
脂材料からなる断熱部３６０で覆われているので、保温
タンク３００に保温貯蔵された温水の熱が第２開口部３
５０から外部（大気中）に放熱されることを抑制するこ
とができる。したがって、保温タンク３００の保温能力
を向上させることができる。
が流出入する第２開口部３５０は、熱伝導率の小さい樹
脂材料からなる断熱部３６０で覆われているので、保温
タンク３００に保温貯蔵された温水の熱が第２開口部３
５０から外部（大気中）に放熱されることを抑制するこ
とができる。したがって、保温タンク３００の保温能力
を向上させることができる。
【００８８】また、保温タンク３００内の温水温度を検
出する温度センサ３７０が、上下方向に離散的に複数個
設けられているので、保温タンク３００内の温水温度及
び高温の温水量を正確に把握することができる。したが
って、ヒートポンプ２００の稼働を的確に制御すること
ができる。
出する温度センサ３７０が、上下方向に離散的に複数個
設けられているので、保温タンク３００内の温水温度及
び高温の温水量を正確に把握することができる。したが
って、ヒートポンプ２００の稼働を的確に制御すること
ができる。
【００８９】なお、本実施形態では、各保温タンク３０
０は温水流れに対して並列となっているので、各保温タ
ンク３００の状態（温水温度及び高温の温水量）は、略
等しいものと見なすことができる。そこで、本実施形態
では、複数個の保温タンク３００それぞれに温度センサ
３７０を設けるのではなく、１個の保温タンク３００の
みに温度センサ３７０を設け、その温度センサ３７０を
設けた保温タンク３００の状態を保温タンク３００全体
の状態として、ヒートポンプ２００の制御を行ってい
る。
０は温水流れに対して並列となっているので、各保温タ
ンク３００の状態（温水温度及び高温の温水量）は、略
等しいものと見なすことができる。そこで、本実施形態
では、複数個の保温タンク３００それぞれに温度センサ
３７０を設けるのではなく、１個の保温タンク３００の
みに温度センサ３７０を設け、その温度センサ３７０を
設けた保温タンク３００の状態を保温タンク３００全体
の状態として、ヒートポンプ２００の制御を行ってい
る。
【００９０】ところで、本実施形態では、温度センサ２
７４の検出温度に基づいてポンプ４００の回転数も制御
したが、ヒートポンプ２００の稼働状態に依らず、ポン
プ４００の回転数（水熱交換器２２０への給湯水量）を
一定としてもよい。
７４の検出温度に基づいてポンプ４００の回転数も制御
したが、ヒートポンプ２００の稼働状態に依らず、ポン
プ４００の回転数（水熱交換器２２０への給湯水量）を
一定としてもよい。
【００９１】なお、この場合、ヒートポンプ２００稼働
直後の温度差ΔＴが大きいときには、図１２に示すよう
に、吐出圧Ｐｄが低く、水熱交換器２２０から流出する
温水の温度も低いが、温度差ΔＴが所定温度差ΔＴｏ以
下となるように膨張弁２３０や圧縮機２１０等を制御す
れば、図１３に示すように、高圧側の冷媒圧力が上昇す
るので、高温の温水を得つつ、熱交換効率ηを向上させ
てヒートポンプ２００の効率の向上を図ることができ
る。
直後の温度差ΔＴが大きいときには、図１２に示すよう
に、吐出圧Ｐｄが低く、水熱交換器２２０から流出する
温水の温度も低いが、温度差ΔＴが所定温度差ΔＴｏ以
下となるように膨張弁２３０や圧縮機２１０等を制御す
れば、図１３に示すように、高圧側の冷媒圧力が上昇す
るので、高温の温水を得つつ、熱交換効率ηを向上させ
てヒートポンプ２００の効率の向上を図ることができ
る。
【００９２】また、ポンプ４００の回転数を一定としつ
つ、その流路に開度を調整可能な絞りを設けて、この絞
りによって温水の流量を制御してもよい。
つ、その流路に開度を調整可能な絞りを設けて、この絞
りによって温水の流量を制御してもよい。
【００９３】（第２実施形態）上述の実施形態では、外
気温度の上昇等により、ヒートポンプ２００の低圧側の
冷媒圧力が上昇したときには、低圧側の冷媒圧力を下げ
ることにより、吐出圧Ｐｄが所定圧力Ｐｏを越えること
がないように、ヒートポンプ２００を制御したが、本実
施形態は、水熱交換器２２０の冷媒入口と冷媒出口との
間に存在する冷媒と、圧縮機２１０に吸入される冷媒と
の間で熱交換を行うようにしたものである。
気温度の上昇等により、ヒートポンプ２００の低圧側の
冷媒圧力が上昇したときには、低圧側の冷媒圧力を下げ
ることにより、吐出圧Ｐｄが所定圧力Ｐｏを越えること
がないように、ヒートポンプ２００を制御したが、本実
施形態は、水熱交換器２２０の冷媒入口と冷媒出口との
間に存在する冷媒と、圧縮機２１０に吸入される冷媒と
の間で熱交換を行うようにしたものである。
【００９４】図１４は、本実施形態に係る給湯器１００
のうちヒートポンプ２００のみを示した模式図であり、
２８０は、水熱交換器２２０のうち水熱交換器２２０の
冷媒入口と冷媒出口との間に存在する冷媒と、圧縮機２
１０に吸入される冷媒との間で熱交換を行う冷媒熱交換
器である。
のうちヒートポンプ２００のみを示した模式図であり、
２８０は、水熱交換器２２０のうち水熱交換器２２０の
冷媒入口と冷媒出口との間に存在する冷媒と、圧縮機２
１０に吸入される冷媒との間で熱交換を行う冷媒熱交換
器である。
【００９５】なお、図１５は図１４のＡ−Ａ断面を示す
斜視図であり、水熱交換器２２０は、冷媒が流通する複
数本の穴２２１が形成された冷媒側多穴チューブ２２
２、及び温水が流通する複数本の穴２２３が形成された
温水側多穴チューブ２２４から形成されている。そし
て、冷媒側多穴チューブ２２２と同様な構造を有する冷
媒熱交換器２８０が冷媒側多穴チューブ２２２に接合さ
れている。
斜視図であり、水熱交換器２２０は、冷媒が流通する複
数本の穴２２１が形成された冷媒側多穴チューブ２２
２、及び温水が流通する複数本の穴２２３が形成された
温水側多穴チューブ２２４から形成されている。そし
て、冷媒側多穴チューブ２２２と同様な構造を有する冷
媒熱交換器２８０が冷媒側多穴チューブ２２２に接合さ
れている。
【００９６】因みに、両多穴チューブ２２２、２２４及
び冷媒熱交換器２８０は、アルミニウムを押し出し又は
引き抜き加工にて成形したものである。
び冷媒熱交換器２８０は、アルミニウムを押し出し又は
引き抜き加工にて成形したものである。
【００９７】次に、本実施形態の特徴を述べる。
【００９８】夏場等の外気温度が高いときには、ヒート
ポンプ２００の低圧側の冷媒圧力が上昇するので、所定
温度（８５℃）以上の温水を得るには、図１６のａ−ｂ
−ｃ−ｄに示すように、低圧側の冷媒圧力の上昇に応じ
て吐出圧Ｐｄも上昇させる必要がある。
ポンプ２００の低圧側の冷媒圧力が上昇するので、所定
温度（８５℃）以上の温水を得るには、図１６のａ−ｂ
−ｃ−ｄに示すように、低圧側の冷媒圧力の上昇に応じ
て吐出圧Ｐｄも上昇させる必要がある。
【００９９】ここで、前述のごとく、圧縮機２１０に吸
入される冷媒（以下、この冷媒を吸入冷媒と呼ぶ。）
と、水熱交換器２２０の冷媒入口と冷媒出口との間に存
在する冷媒との間で熱交換を行えば、図１６のＡ−Ｂ−
Ｃ−Ｄに示すように、吸入冷媒の温度が上昇するので、
吐出圧Ｐｄを上昇させることなく、圧縮機２１０の吐出
側における冷媒温度（以下、この温度を吐出温度と呼
ぶ。）を上昇させることができる。
入される冷媒（以下、この冷媒を吸入冷媒と呼ぶ。）
と、水熱交換器２２０の冷媒入口と冷媒出口との間に存
在する冷媒との間で熱交換を行えば、図１６のＡ−Ｂ−
Ｃ−Ｄに示すように、吸入冷媒の温度が上昇するので、
吐出圧Ｐｄを上昇させることなく、圧縮機２１０の吐出
側における冷媒温度（以下、この温度を吐出温度と呼
ぶ。）を上昇させることができる。
【０１００】したがって、圧縮機２１０や水熱交換器２
２０等の耐圧強度を上げる必要がないので、給湯器１０
０の製造原価上昇を抑制することができる。
２０等の耐圧強度を上げる必要がないので、給湯器１０
０の製造原価上昇を抑制することができる。
【０１０１】ところで、本実施形態では、吸入冷媒の温
度を上昇させることにより、吐出圧Ｐｄの上昇を抑制し
つつ、吐出温度を上昇させるものであるので、吸入冷媒
と水熱交換器２２０から流出する冷媒（以下、この冷媒
を流出冷媒と呼ぶ。）とを熱交換させることにより、吸
入冷媒の温度を上昇させるといった手段が考えられる。
度を上昇させることにより、吐出圧Ｐｄの上昇を抑制し
つつ、吐出温度を上昇させるものであるので、吸入冷媒
と水熱交換器２２０から流出する冷媒（以下、この冷媒
を流出冷媒と呼ぶ。）とを熱交換させることにより、吸
入冷媒の温度を上昇させるといった手段が考えられる。
【０１０２】しかし、ヒートポンプ２００では、前述の
ごとく、水熱交換器２２０内の冷媒は、冷媒入口から冷
媒出口に向かうほど温度が低下するような温度勾配を有
して流通するので、流出冷媒と水熱交換器２２０に流入
する温水との温度差は、一般的に小さくなる。
ごとく、水熱交換器２２０内の冷媒は、冷媒入口から冷
媒出口に向かうほど温度が低下するような温度勾配を有
して流通するので、流出冷媒と水熱交換器２２０に流入
する温水との温度差は、一般的に小さくなる。
【０１０３】一方、外気温度が高いため、蒸発器２４０
内の冷媒（吸入冷媒）と外気との温度差も小さくなって
いる。
内の冷媒（吸入冷媒）と外気との温度差も小さくなって
いる。
【０１０４】したがって、流出冷媒と吸入冷媒とを熱交
換する手段では、十分に吸入冷媒の温度を上昇させるこ
とができず、結局、吐出圧Ｐｄが過度に上昇してしまう
おそれが高い。
換する手段では、十分に吸入冷媒の温度を上昇させるこ
とができず、結局、吐出圧Ｐｄが過度に上昇してしまう
おそれが高い。
【０１０５】また、水熱交換器２２０に流入する前の冷
媒と吸入冷媒とを熱交換することにより、吸入冷媒の温
度を上昇させるといった手段が考えられるが、この手段
では、水熱交換器２２０に流入する冷媒温度が低下して
しまうので、所定温度の温水を得ることができない。
媒と吸入冷媒とを熱交換することにより、吸入冷媒の温
度を上昇させるといった手段が考えられるが、この手段
では、水熱交換器２２０に流入する冷媒温度が低下して
しまうので、所定温度の温水を得ることができない。
【０１０６】なお、本実施形態は、夏場等の外気温度が
高いときのみならず、春、秋、冬等外気温度があまり上
昇しないときにも適用することができる（図１７参
照）。
高いときのみならず、春、秋、冬等外気温度があまり上
昇しないときにも適用することができる（図１７参
照）。
【０１０７】ところで、本実施形態では、冷媒熱交換器
２８０を冷媒側多穴チューブ２２２に直接に接触させる
ことにより、水熱交換器２２０を流通する冷媒にて吸入
冷媒を加熱していたが、図１８に示すように、水熱交換
器２２０を流通する冷媒を、その流通途中で水熱交換器
２２０から取り出して吸入冷媒と熱交換するように構成
してもよい。
２８０を冷媒側多穴チューブ２２２に直接に接触させる
ことにより、水熱交換器２２０を流通する冷媒にて吸入
冷媒を加熱していたが、図１８に示すように、水熱交換
器２２０を流通する冷媒を、その流通途中で水熱交換器
２２０から取り出して吸入冷媒と熱交換するように構成
してもよい。
【０１０８】また、図１９、２０に示すように、アキュ
ムレータ２５０から流出する冷媒を冷媒熱交換器２８０
を迂回させて圧縮機２１０の吸入側に導くバイパス通路
２９０を設けるとともに、このバイパス通路２９０を開
閉する電磁弁（弁手段）２９１を設けてもよい。
ムレータ２５０から流出する冷媒を冷媒熱交換器２８０
を迂回させて圧縮機２１０の吸入側に導くバイパス通路
２９０を設けるとともに、このバイパス通路２９０を開
閉する電磁弁（弁手段）２９１を設けてもよい。
【０１０９】このとき、夏場等の外気温度が高いときに
は電磁弁２９１を閉じて吸入冷媒を加熱し、春、秋、冬
等外気温度があまり高くないときには電磁弁２９１を開
いて吸入冷媒の加熱を停止するころが望ましい。
は電磁弁２９１を閉じて吸入冷媒を加熱し、春、秋、冬
等外気温度があまり高くないときには電磁弁２９１を開
いて吸入冷媒の加熱を停止するころが望ましい。
【０１１０】因みに、図１９は、図１４に示すヒートポ
ンプ２００にバイパス通路２９０を設けた例であり、図
２０は、図１８に示すヒートポンプ２００にバイパス通
路２９０を設けた例である。
ンプ２００にバイパス通路２９０を設けた例であり、図
２０は、図１８に示すヒートポンプ２００にバイパス通
路２９０を設けた例である。
【０１１１】また、図１８に示すヒートポンプ２００に
おいて、水熱交換器２２０から冷媒熱交換器２８０に至
る冷媒通路に、バイパス通路２９０及び電磁弁２９１を
設けて吸入冷媒を加熱するか否かを制御してもよい。
おいて、水熱交換器２２０から冷媒熱交換器２８０に至
る冷媒通路に、バイパス通路２９０及び電磁弁２９１を
設けて吸入冷媒を加熱するか否かを制御してもよい。
【０１１２】（第３実施形態）第２実施形態では、冷媒
熱交換器２８０にて水熱交換器２２０の冷媒入口と冷媒
出口との間に存在する冷媒と、圧縮機２１０に吸入され
る冷媒との間で単純に熱交換するものであったが、本実
施形態は、圧縮機２１０の吐出側における冷媒の状態に
基づいて冷媒熱交換器２８０での熱交換量を制御するよ
うに構成したものである。
熱交換器２８０にて水熱交換器２２０の冷媒入口と冷媒
出口との間に存在する冷媒と、圧縮機２１０に吸入され
る冷媒との間で単純に熱交換するものであったが、本実
施形態は、圧縮機２１０の吐出側における冷媒の状態に
基づいて冷媒熱交換器２８０での熱交換量を制御するよ
うに構成したものである。
【０１１３】すなわち、本実施形態においては、図２１
に示すように、アキュムレータ２５０から流出する冷媒
中にアキュムレータ２５０の底部に溜まった液相冷媒を
導く冷媒通路（冷媒通路手段）２８１を設けるととも
に、この冷媒通路２８１の連通状態を調節する電気式の
流量調整弁（弁手段）２８２を設けたものである。
に示すように、アキュムレータ２５０から流出する冷媒
中にアキュムレータ２５０の底部に溜まった液相冷媒を
導く冷媒通路（冷媒通路手段）２８１を設けるととも
に、この冷媒通路２８１の連通状態を調節する電気式の
流量調整弁（弁手段）２８２を設けたものである。
【０１１４】そして、圧縮機２１０の吐出側には、吐出
冷媒の冷媒温度を検出する温度センサ（温度検出手段）
２８３が設けられており、この温度センサ２８３の検出
温度は、流量調整弁２８２を制御する電子制御装置（Ｅ
ＣＵ）２８５に入力されている。
冷媒の冷媒温度を検出する温度センサ（温度検出手段）
２８３が設けられており、この温度センサ２８３の検出
温度は、流量調整弁２８２を制御する電子制御装置（Ｅ
ＣＵ）２８５に入力されている。
【０１１５】次に、本実施形態の特徴的作動を述べる。
【０１１６】ところで、第２実施形態では、冷媒熱交換
器２８０にて水熱交換器２２０の冷媒入口と冷媒出口と
の間に存在する冷媒と、圧縮機２１０に吸入される冷媒
との間で単純に熱交換するので、その熱交換量は冷媒熱
交換器２８０の能力によって決定する。
器２８０にて水熱交換器２２０の冷媒入口と冷媒出口と
の間に存在する冷媒と、圧縮機２１０に吸入される冷媒
との間で単純に熱交換するので、その熱交換量は冷媒熱
交換器２８０の能力によって決定する。
【０１１７】このため、例えば冷媒熱交換器２８０の能
力を夏場等の外気温度が高いときを想定して決定（選
定）すると、冬場等の外気温度が低いときには、吸入冷
媒の加熱度が外気温度が高いときに比べて大きくなって
しまう（図１６、１７等を参照）ので、吐出温度が必要
以上に高くなってしまう。
力を夏場等の外気温度が高いときを想定して決定（選
定）すると、冬場等の外気温度が低いときには、吸入冷
媒の加熱度が外気温度が高いときに比べて大きくなって
しまう（図１６、１７等を参照）ので、吐出温度が必要
以上に高くなってしまう。
【０１１８】そこで、本実施形態では、温度センサ２８
３の検出温度が所定温度（８５℃の温水を得るときは約
１００℃）より大きくなったときには、流量調整弁２８
２の開度を増大させてアキュムレータ２５０から冷媒熱
交換器２８０に供給する液相冷媒量を増大させて吸入冷
媒の加熱度が必要以上に大きくなることを防止する。
３の検出温度が所定温度（８５℃の温水を得るときは約
１００℃）より大きくなったときには、流量調整弁２８
２の開度を増大させてアキュムレータ２５０から冷媒熱
交換器２８０に供給する液相冷媒量を増大させて吸入冷
媒の加熱度が必要以上に大きくなることを防止する。
【０１１９】一方、温度センサ２８３の検出温度が所定
温度以下となったときには、流量調整弁２８２の開度を
所定の最小開度までの範囲で縮小させてアキュムレータ
２５０から冷媒熱交換器２８０に供給する液相冷媒量を
減少させて吸入冷媒の加熱度が必要以上に小さくなるこ
とを防止する。
温度以下となったときには、流量調整弁２８２の開度を
所定の最小開度までの範囲で縮小させてアキュムレータ
２５０から冷媒熱交換器２８０に供給する液相冷媒量を
減少させて吸入冷媒の加熱度が必要以上に小さくなるこ
とを防止する。
【０１２０】これにより、外気温度によらず、吐出温度
を所定温度に維持することができるので、吐出圧Ｐｄが
過度に上昇することを防止しつつ、所定温度の温水を安
定的に給湯することができる。
を所定温度に維持することができるので、吐出圧Ｐｄが
過度に上昇することを防止しつつ、所定温度の温水を安
定的に給湯することができる。
【０１２１】（第４実施形態）第３実施形態では、温度
センサ２８３及び流量調整弁２８２等の電気的手段によ
り吐出温度（吸入冷媒の加熱度）が必要以上に高くなる
ことを防止したが、本実施形態は、ｐ−ｈ線図上で飽和
気線より気相領域側においては、等エントロピ線が略平
行になることに着目して機械的に吐出温度が必要以上に
高くなることを防止するように構成したものである。
センサ２８３及び流量調整弁２８２等の電気的手段によ
り吐出温度（吸入冷媒の加熱度）が必要以上に高くなる
ことを防止したが、本実施形態は、ｐ−ｈ線図上で飽和
気線より気相領域側においては、等エントロピ線が略平
行になることに着目して機械的に吐出温度が必要以上に
高くなることを防止するように構成したものである。
【０１２２】すなわち、図２２に示すように、流量調整
弁２８２をフロンを冷媒とするヒートポンプサイクルに
使用される、感温筒２８２ａを有する周知の温度式膨張
弁とするとともに、この温度式膨張弁型の流量調整弁２
８２により、冷媒熱交換器２８０の冷媒出口側と圧縮機
２１０の冷媒入口側との間に存在する冷媒の加熱度が所
定値となるアキュムレータ２５０から冷媒熱交換器２８
０に供給する液相冷媒量を調節するものである。
弁２８２をフロンを冷媒とするヒートポンプサイクルに
使用される、感温筒２８２ａを有する周知の温度式膨張
弁とするとともに、この温度式膨張弁型の流量調整弁２
８２により、冷媒熱交換器２８０の冷媒出口側と圧縮機
２１０の冷媒入口側との間に存在する冷媒の加熱度が所
定値となるアキュムレータ２５０から冷媒熱交換器２８
０に供給する液相冷媒量を調節するものである。
【０１２３】これにより、給湯器１００の製造原価低減
を図りつつ、吐出圧Ｐｄが過度に上昇することを防止し
ながら、所定温度の温水を安定的に給湯することができ
る。
を図りつつ、吐出圧Ｐｄが過度に上昇することを防止し
ながら、所定温度の温水を安定的に給湯することができ
る。
【０１２４】（第５実施形態）第１実施形態では、水熱
交換器２２０から流出する冷媒と水熱交換器２２０に流
入する湯水との温度差ΔＴは、基本的には膨張弁２３０
の開度を変更することによって制御し、水熱交換器２２
０の湯水出口における給湯温度は、ポンプ４００によっ
て湯水流量を調節することにより制御していた。
交換器２２０から流出する冷媒と水熱交換器２２０に流
入する湯水との温度差ΔＴは、基本的には膨張弁２３０
の開度を変更することによって制御し、水熱交換器２２
０の湯水出口における給湯温度は、ポンプ４００によっ
て湯水流量を調節することにより制御していた。
【０１２５】本実施形態では、水熱交換器２２０から流
出する冷媒と水熱交換器２２０に流入する湯水との温度
差ΔＴを、ポンプ４００によって湯水流量を調節するこ
とにより、所定の温度差ΔＴ0の範囲に制御するととも
に、給湯温度を膨張弁２３０の開度によって制御するも
のである。
出する冷媒と水熱交換器２２０に流入する湯水との温度
差ΔＴを、ポンプ４００によって湯水流量を調節するこ
とにより、所定の温度差ΔＴ0の範囲に制御するととも
に、給湯温度を膨張弁２３０の開度によって制御するも
のである。
【０１２６】以下、具体的な制御方法について説明す
る。
る。
【０１２７】まず、水熱交換器２２０から流出する冷媒
と水熱交換器２２０に流入する湯水との温度差ΔＴを検
出し、当該温度差ΔＴが所定温度差ΔＴ0を中心とする
所定の温度範囲（ΔＴ0±α）に入っているか否かを判
断する。その所定の温度範囲に入っていれば、ポンプ４
００による湯水流量は一定に保持される。一方、所定の
温度範囲に入っていない、すなわち、水熱交換器２２０
から流出する冷媒の温度が水熱交換器２２０に流入する
湯水の温度よりも所定の温度差ΔＴ0以上高い場合に
は、冷媒温度を低下させるべく、ポンプ４００によって
湯水流量を増加させる。この結果、水熱交換器２２０に
おいて、冷媒から湯水への熱交換が促進され、水熱交換
器２２０から流出する冷媒の温度が低下する。この冷媒
の温度の低下により、冷媒と湯水との温度差ΔＴが所定
温度差ΔＴ0を中心とする温度範囲に入ると、ポンプ４
００はそのときの湯水流量を保持する。
と水熱交換器２２０に流入する湯水との温度差ΔＴを検
出し、当該温度差ΔＴが所定温度差ΔＴ0を中心とする
所定の温度範囲（ΔＴ0±α）に入っているか否かを判
断する。その所定の温度範囲に入っていれば、ポンプ４
００による湯水流量は一定に保持される。一方、所定の
温度範囲に入っていない、すなわち、水熱交換器２２０
から流出する冷媒の温度が水熱交換器２２０に流入する
湯水の温度よりも所定の温度差ΔＴ0以上高い場合に
は、冷媒温度を低下させるべく、ポンプ４００によって
湯水流量を増加させる。この結果、水熱交換器２２０に
おいて、冷媒から湯水への熱交換が促進され、水熱交換
器２２０から流出する冷媒の温度が低下する。この冷媒
の温度の低下により、冷媒と湯水との温度差ΔＴが所定
温度差ΔＴ0を中心とする温度範囲に入ると、ポンプ４
００はそのときの湯水流量を保持する。
【０１２８】次に、水熱交換器２２０の湯水出口におけ
る給湯温度Ｔｗｈを検出し、この給湯温度Ｔｗｈが設定
された温度Ｔｗ0であるか否かを判断する。給湯温度Ｔ
ｗｈが設定された温度Ｔｗ0であれば、膨張弁２３０の
開度は保持される。一方、給湯温度Ｔｗｈが設定された
温度Ｔｗ0以下であれば、水熱交換器２２０に流入する
冷媒温度を上昇させるために、膨張弁２３０の開度を絞
って、圧縮機２１０の吐出圧Ｐｄを増加させる。このと
き、吐出圧Ｐｄが所定の吐出圧Ｐ0（例えば１５ＭＰ
ａ）に達した場合には、圧縮機２１０の回転数の増大、
および／または送風機２６０の送風量の減少により低圧
側の冷媒圧力を低下させる。これにより、高圧側の冷媒
圧力を過度に上昇させることなく、圧縮機２１０から吐
出される冷媒温度を上昇させることができる。
る給湯温度Ｔｗｈを検出し、この給湯温度Ｔｗｈが設定
された温度Ｔｗ0であるか否かを判断する。給湯温度Ｔ
ｗｈが設定された温度Ｔｗ0であれば、膨張弁２３０の
開度は保持される。一方、給湯温度Ｔｗｈが設定された
温度Ｔｗ0以下であれば、水熱交換器２２０に流入する
冷媒温度を上昇させるために、膨張弁２３０の開度を絞
って、圧縮機２１０の吐出圧Ｐｄを増加させる。このと
き、吐出圧Ｐｄが所定の吐出圧Ｐ0（例えば１５ＭＰ
ａ）に達した場合には、圧縮機２１０の回転数の増大、
および／または送風機２６０の送風量の減少により低圧
側の冷媒圧力を低下させる。これにより、高圧側の冷媒
圧力を過度に上昇させることなく、圧縮機２１０から吐
出される冷媒温度を上昇させることができる。
【０１２９】このような冷媒圧力の制御により、冷媒と
湯水との温度差ΔＴが所定温度差ΔＴ0を中心とする温
度範囲から外れた場合には、上述のポンプ４００の流量
制御を再び行う。そして、最終的には、給湯器１００の
状態は、冷媒と湯水との温度差ΔＴが所定温度差ΔＴ0
を中心とする温度範囲であり、かつ給湯温度Ｔｗｈが設
定温度Ｔｗ0である状態に収束する。
湯水との温度差ΔＴが所定温度差ΔＴ0を中心とする温
度範囲から外れた場合には、上述のポンプ４００の流量
制御を再び行う。そして、最終的には、給湯器１００の
状態は、冷媒と湯水との温度差ΔＴが所定温度差ΔＴ0
を中心とする温度範囲であり、かつ給湯温度Ｔｗｈが設
定温度Ｔｗ0である状態に収束する。
【０１３０】本実施形態においては、直接的には、給湯
温度Ｔｗｈが設定温度Ｔｗ0となるように、膨張弁２３
０の開度等により圧縮機２１０から吐出される冷媒の圧
力Ｐｄを制御している。しかし、冷媒と湯水との温度差
ΔＴが所定の温度差ΔＴ0よりも大きい場合には、ポン
プ４００によって湯水流量を増加するため、給湯温度Ｔ
ｗｈも低下し、結局、高圧側の冷媒圧力を増加させる、
あるいは低圧側の冷媒圧力を低下させることになる。こ
のため、本実施形態における制御も、間接的ではある
が、水熱交換器２２０から流出する冷媒と水熱交換器２
２０に流入する湯水との温度差ΔＴが所定の温度差ΔＴ
0範囲となるように、高圧側の冷媒圧力および低圧側の
冷媒圧力の少なくとも一方を制御するものといえる。
温度Ｔｗｈが設定温度Ｔｗ0となるように、膨張弁２３
０の開度等により圧縮機２１０から吐出される冷媒の圧
力Ｐｄを制御している。しかし、冷媒と湯水との温度差
ΔＴが所定の温度差ΔＴ0よりも大きい場合には、ポン
プ４００によって湯水流量を増加するため、給湯温度Ｔ
ｗｈも低下し、結局、高圧側の冷媒圧力を増加させる、
あるいは低圧側の冷媒圧力を低下させることになる。こ
のため、本実施形態における制御も、間接的ではある
が、水熱交換器２２０から流出する冷媒と水熱交換器２
２０に流入する湯水との温度差ΔＴが所定の温度差ΔＴ
0範囲となるように、高圧側の冷媒圧力および低圧側の
冷媒圧力の少なくとも一方を制御するものといえる。
【０１３１】（第６実施形態）第１実施形態では、水熱
交換器２２０から流出する冷媒と水熱交換器２２０に流
入する湯水との温度差ΔＴが所定の温度差ΔＴ0となる
ように、膨張弁２３０の開度等を制御した。
交換器２２０から流出する冷媒と水熱交換器２２０に流
入する湯水との温度差ΔＴが所定の温度差ΔＴ0となる
ように、膨張弁２３０の開度等を制御した。
【０１３２】第１実施形態において説明したように、水
熱交換器２２０における熱交換交換効率を向上するため
には、水熱交換器２２０から流出する冷媒と水熱交換器
２２０に流入する湯水との温度差ΔＴが所定の温度差Δ
Ｔ0にする必要がある。ただし、冷媒と湯水との温度差
ΔＴは、ヒートポンプサイクルの加熱能力や湯水の流量
に依存して、その温度差の最適値が変動する。
熱交換器２２０における熱交換交換効率を向上するため
には、水熱交換器２２０から流出する冷媒と水熱交換器
２２０に流入する湯水との温度差ΔＴが所定の温度差Δ
Ｔ0にする必要がある。ただし、冷媒と湯水との温度差
ΔＴは、ヒートポンプサイクルの加熱能力や湯水の流量
に依存して、その温度差の最適値が変動する。
【０１３３】本実施形態では、冷媒と湯水との最適な温
度差ΔＴAを算出し、この最適温度差ΔＴAを中心とする
所定の温度範囲内の値となるように、水熱交換器２２０
から流出する冷媒と水熱交換器２２０に流入する湯水と
の温度差ΔＴを制御するものである。
度差ΔＴAを算出し、この最適温度差ΔＴAを中心とする
所定の温度範囲内の値となるように、水熱交換器２２０
から流出する冷媒と水熱交換器２２０に流入する湯水と
の温度差ΔＴを制御するものである。
【０１３４】以下、最適温度差ΔＴAの算出方法につい
て説明する。
て説明する。
【０１３５】第６実施形態における水熱交換器２２０
は、図２３に示すように、湯水が流通する複数本の穴が
形成された湯水側多穴プレート５０１と、冷媒が流通す
る複数本の穴が形成された冷媒側多穴プレート５０２と
を貼り合わせることにより構成されている。そして、湯
水側多穴プレート５０１と冷媒側多穴プレート５０２の
それぞれにおいて、湯水及び冷媒の流れ方向におけるほ
ぼ中間位置に、温度センサ５１１，５１２が設置されて
いる。これらの温度センサ５１１，５１２は、それぞ
れ、水熱交換器２２０の中間位置における湯水温度及び
冷媒温度に対応する温度を検出する。従って、これら温
度センサ５１１，５１２によって検出される湯水温度と
冷媒温度との差を計算することにより、水熱交換器２２
０の中間位置における湯水と冷媒の温度差ΔＴMを算出
することができる。
は、図２３に示すように、湯水が流通する複数本の穴が
形成された湯水側多穴プレート５０１と、冷媒が流通す
る複数本の穴が形成された冷媒側多穴プレート５０２と
を貼り合わせることにより構成されている。そして、湯
水側多穴プレート５０１と冷媒側多穴プレート５０２の
それぞれにおいて、湯水及び冷媒の流れ方向におけるほ
ぼ中間位置に、温度センサ５１１，５１２が設置されて
いる。これらの温度センサ５１１，５１２は、それぞ
れ、水熱交換器２２０の中間位置における湯水温度及び
冷媒温度に対応する温度を検出する。従って、これら温
度センサ５１１，５１２によって検出される湯水温度と
冷媒温度との差を計算することにより、水熱交換器２２
０の中間位置における湯水と冷媒の温度差ΔＴMを算出
することができる。
【０１３６】ここで、図２４に示される冷媒側多穴プレ
ート５０２における温度勾配によれば、その中間位置近
傍において、冷媒温度が湯水温度と最も近づくことにな
る。すなわち、中間位置近傍における冷媒と湯水との温
度差ΔＴMは、水熱交換器２２０における加熱能力を最
も良く表す値といえる。
ート５０２における温度勾配によれば、その中間位置近
傍において、冷媒温度が湯水温度と最も近づくことにな
る。すなわち、中間位置近傍における冷媒と湯水との温
度差ΔＴMは、水熱交換器２２０における加熱能力を最
も良く表す値といえる。
【０１３７】したがって、この中間位置近傍における湯
水と冷媒との温度差に基づいて、水熱交換器２２０から
流出する冷媒と水熱交換器２２０に流入する湯水との温
度差ΔＴ0の目標値を設定することにより、最適な温度
差ΔＴAを目標値として設定することができる。
水と冷媒との温度差に基づいて、水熱交換器２２０から
流出する冷媒と水熱交換器２２０に流入する湯水との温
度差ΔＴ0の目標値を設定することにより、最適な温度
差ΔＴAを目標値として設定することができる。
【０１３８】具体的には、中間位置近傍の温度差ΔＴM
と最適な温度差ΔＴAには、図２５に示すような相関関
係があるため、検出した中間位置近傍の温度差ΔＴMか
ら図２５の関係に基づき最適な温度差ΔＴAを求める。
この最適な温度差ΔＴAに対して、実際に検出した温度
差ΔＴ0がおおきければ、膨張弁２３０の開度、送風機
２６０の送風量、圧縮機２１０の回転数等を変更して、
高圧側の冷媒圧力を上昇させ、あるいは低圧側の冷媒圧
力を低下させる。この結果、水熱交換器２２０における
熱交換効率が上昇して、温度差ΔＴ0が最適な温度差Δ
Ｔに近づいていく。一方、実際に検出した温度差ΔＴ0
が最適な温度差ΔＴAよりも小さい場合も、効率の良い
運転状態ではないため、高圧側の冷媒圧力を低下させ、
あるいは、低圧側の冷媒圧力を上昇させて、ヒートポン
プサイクル２００の運転状態をより効率の良い状態へ変
更する。
と最適な温度差ΔＴAには、図２５に示すような相関関
係があるため、検出した中間位置近傍の温度差ΔＴMか
ら図２５の関係に基づき最適な温度差ΔＴAを求める。
この最適な温度差ΔＴAに対して、実際に検出した温度
差ΔＴ0がおおきければ、膨張弁２３０の開度、送風機
２６０の送風量、圧縮機２１０の回転数等を変更して、
高圧側の冷媒圧力を上昇させ、あるいは低圧側の冷媒圧
力を低下させる。この結果、水熱交換器２２０における
熱交換効率が上昇して、温度差ΔＴ0が最適な温度差Δ
Ｔに近づいていく。一方、実際に検出した温度差ΔＴ0
が最適な温度差ΔＴAよりも小さい場合も、効率の良い
運転状態ではないため、高圧側の冷媒圧力を低下させ、
あるいは、低圧側の冷媒圧力を上昇させて、ヒートポン
プサイクル２００の運転状態をより効率の良い状態へ変
更する。
【０１３９】なお、最適な温度差ΔＴAは、水熱交換器
２２０の中間位置近傍の温度差ΔＴMだけでなく、水熱
交換器２２０に流入する湯水温度、水熱交換器２２０か
ら流出する湯水温度（給湯温度）、低圧側冷媒の温度等
も考慮して設定することが好ましい。このため、本第６
実施形態では、第１実施形態の構成に加え、低圧側冷媒
の温度を検出する温度センサを設けている。
２２０の中間位置近傍の温度差ΔＴMだけでなく、水熱
交換器２２０に流入する湯水温度、水熱交換器２２０か
ら流出する湯水温度（給湯温度）、低圧側冷媒の温度等
も考慮して設定することが好ましい。このため、本第６
実施形態では、第１実施形態の構成に加え、低圧側冷媒
の温度を検出する温度センサを設けている。
【０１４０】例えば、水熱交換器２２０に流入する湯水
温度が上昇するにつれて最適な温度差ΔＴAは大きくな
る傾向がある。同様に、水熱交換器２２０から流出する
湯水温度が上昇するにつれて、および低圧側冷媒が上昇
するにつれて、最適な温度差ΔＴAは大きくなる傾向が
ある。つまり、それらの条件が成立すると、ヒートポン
プサイクルは２００は、効率の悪い領域での運転を余儀
なくされるので、熱交換効率も低下し、最適な温度差Δ
ＴAが大きくなるのである。従って、これらのパラメー
タを考慮して、中間位置近傍の温度差ΔＴMに基づき設
定される最適温度差ΔＴAを補正することにより、最適
温度差ΔＴAをより正確に設定できる。
温度が上昇するにつれて最適な温度差ΔＴAは大きくな
る傾向がある。同様に、水熱交換器２２０から流出する
湯水温度が上昇するにつれて、および低圧側冷媒が上昇
するにつれて、最適な温度差ΔＴAは大きくなる傾向が
ある。つまり、それらの条件が成立すると、ヒートポン
プサイクルは２００は、効率の悪い領域での運転を余儀
なくされるので、熱交換効率も低下し、最適な温度差Δ
ＴAが大きくなるのである。従って、これらのパラメー
タを考慮して、中間位置近傍の温度差ΔＴMに基づき設
定される最適温度差ΔＴAを補正することにより、最適
温度差ΔＴAをより正確に設定できる。
【０１４１】（第７実施形態）第１実施形態では、水熱
交換器２２０から流出する冷媒と水熱交換器２２０に流
入する湯水との温度差ΔＴが所定の温度差ΔＴ0となる
ように、膨張弁２３０の開度等を制御した。
交換器２２０から流出する冷媒と水熱交換器２２０に流
入する湯水との温度差ΔＴが所定の温度差ΔＴ0となる
ように、膨張弁２３０の開度等を制御した。
【０１４２】具体的には、温度差ΔＴが所定の温度差Δ
Ｔ0よりも大きい場合、高圧側の冷媒圧力（圧縮機２１
０の吐出圧Ｐｄ）を増加させて、水熱交換器２２０の熱
交換効率を上昇させることにより、温度差ΔＴが所定の
温度差ΔＴ0まで減少するように制御した。
Ｔ0よりも大きい場合、高圧側の冷媒圧力（圧縮機２１
０の吐出圧Ｐｄ）を増加させて、水熱交換器２２０の熱
交換効率を上昇させることにより、温度差ΔＴが所定の
温度差ΔＴ0まで減少するように制御した。
【０１４３】この温度差ΔＴは、図２６において波線Ｘ
で示すように、高圧側の冷媒圧力を高めていくと、ある
領域までは減少していく。しかしながら、その後は、高
圧側の冷媒圧力を高めると、逆に温度差ΔＴが拡大する
ようになる。その理由は、飽和曲線の近傍の領域では、
水熱交換器２２０における熱伝達率αが高いため、高圧
側の冷媒圧力が高くなるほど、冷媒から湯水に伝達され
る熱量が増加し、温度差ΔＴが減少するが、飽和曲線か
ら離れた領域では、熱伝達率αが低下するため、いくら
高圧側の冷媒圧力を上昇させても、その熱量が湯水に有
効に伝達されないためと考えられる。
で示すように、高圧側の冷媒圧力を高めていくと、ある
領域までは減少していく。しかしながら、その後は、高
圧側の冷媒圧力を高めると、逆に温度差ΔＴが拡大する
ようになる。その理由は、飽和曲線の近傍の領域では、
水熱交換器２２０における熱伝達率αが高いため、高圧
側の冷媒圧力が高くなるほど、冷媒から湯水に伝達され
る熱量が増加し、温度差ΔＴが減少するが、飽和曲線か
ら離れた領域では、熱伝達率αが低下するため、いくら
高圧側の冷媒圧力を上昇させても、その熱量が湯水に有
効に伝達されないためと考えられる。
【０１４４】このため、本実施形態では、ＥＣＵ２７０
が膨張弁２３０の開度の減少、拡大に対して、温度差Δ
Ｔが小さくなるか、大きくなるかを判別した上で、その
ときの温度差ΔＴに応じて、膨張弁２３０の開度を減少
させるか、拡大するかを決定する。
が膨張弁２３０の開度の減少、拡大に対して、温度差Δ
Ｔが小さくなるか、大きくなるかを判別した上で、その
ときの温度差ΔＴに応じて、膨張弁２３０の開度を減少
させるか、拡大するかを決定する。
【０１４５】すなわち、膨張弁２３０の開度を減少した
ときに温度差ΔＴが大きくなった場合、もしくは膨張弁
２３０の開度を拡大したときに温度差ΔＴが小さくなっ
た場合において、温度差ΔＴが所定温度差ΔＴ0よりも
大きいときには、膨張弁２３０の開度を拡大し、温度差
ΔＴが所定温度差ΔＴ0よりも小さいときには、膨張弁
２３０の開度を減少する。
ときに温度差ΔＴが大きくなった場合、もしくは膨張弁
２３０の開度を拡大したときに温度差ΔＴが小さくなっ
た場合において、温度差ΔＴが所定温度差ΔＴ0よりも
大きいときには、膨張弁２３０の開度を拡大し、温度差
ΔＴが所定温度差ΔＴ0よりも小さいときには、膨張弁
２３０の開度を減少する。
【０１４６】一方、膨張弁２３０の開度を減少したとき
に温度差ΔＴが小さくなった場合、もしくは膨張弁２３
０の開度を拡大したときに温度差ΔＴが大きくなった場
合において、温度差ΔＴが所定温度差ΔＴ0よりも大き
いときには、膨張弁２３０の開度を減少し、温度差ΔＴ
が所定温度差ΔＴ0よりも小さいときには、膨張弁２３
０の開度を拡大する。
に温度差ΔＴが小さくなった場合、もしくは膨張弁２３
０の開度を拡大したときに温度差ΔＴが大きくなった場
合において、温度差ΔＴが所定温度差ΔＴ0よりも大き
いときには、膨張弁２３０の開度を減少し、温度差ΔＴ
が所定温度差ΔＴ0よりも小さいときには、膨張弁２３
０の開度を拡大する。
【０１４７】このような制御により、常に、水熱交換器
２２０から流出する冷媒と水熱交換器２２０に流入する
湯水との温度差ΔＴが所定の温度差ΔＴ0となるように
制御できる。
２２０から流出する冷媒と水熱交換器２２０に流入する
湯水との温度差ΔＴが所定の温度差ΔＴ0となるように
制御できる。
【０１４８】（その他の実施形態）上述の実施形態で
は、図１に示すように、保温タンク３００をヒートポン
プ２００に隣接して設置したが、図２７に示すように、
家庭の床下に保温タンク３００を配設してもよい。
は、図１に示すように、保温タンク３００をヒートポン
プ２００に隣接して設置したが、図２７に示すように、
家庭の床下に保温タンク３００を配設してもよい。
【０１４９】また、上述の実施形態では、内側タンク３
２０内に温度センサ３７０を配設したが、図２８に示す
ように、内側タンク３２０の外壁面に温度センサ３７０
を配設してもよい。
２０内に温度センサ３７０を配設したが、図２８に示す
ように、内側タンク３２０の外壁面に温度センサ３７０
を配設してもよい。
【０１５０】また、図２９に示すように、第１、２開口
部３４０、３５０を同心状にして両者３４０、３５０を
共に下方側に設けるとともに、第２開口部３５０に連な
って上方側に延びるパイプ３５１に温度センサ３７０を
設けてもよい。
部３４０、３５０を同心状にして両者３４０、３５０を
共に下方側に設けるとともに、第２開口部３５０に連な
って上方側に延びるパイプ３５１に温度センサ３７０を
設けてもよい。
【０１５１】また、図３０に示すように、各保温タンク
３００に流入する水道水量が等しくなるように、第１開
口部３４０側に流量調整バルブ（流量調節手段）３８０
を設けてもよい。
３００に流入する水道水量が等しくなるように、第１開
口部３４０側に流量調整バルブ（流量調節手段）３８０
を設けてもよい。
【０１５２】これにより、温度センサ３７０を設けた保
温タンク３００の状態と温度センサ３７０を設けていな
い保温タンク３００の状態とが大きく相違することを防
止できるので、ヒートポンプ２００の制御を正確に行う
ことができる。
温タンク３００の状態と温度センサ３７０を設けていな
い保温タンク３００の状態とが大きく相違することを防
止できるので、ヒートポンプ２００の制御を正確に行う
ことができる。
【０１５３】また、上述の実施形態では、樹脂にて断熱
部３６０を形成したが、図３１に示すように、第２開口
部３５０の通路３５１を上下方向に屈曲させて迷路構造
とすることにより断熱部３６０を構成してもよい。
部３６０を形成したが、図３１に示すように、第２開口
部３５０の通路３５１を上下方向に屈曲させて迷路構造
とすることにより断熱部３６０を構成してもよい。
【０１５４】このとき、通路３５１が上下方向に屈曲し
ているので、通路３５１のうちＡ部では、高温の温水が
上方に位置し、低温の温水が下方に位置することとな
る。このため、通路３５１が長くなることに加えて、通
路３５１内で自然対流が発生し難くなるので、保温タン
ク３００の保温応力を向上させることができる。
ているので、通路３５１のうちＡ部では、高温の温水が
上方に位置し、低温の温水が下方に位置することとな
る。このため、通路３５１が長くなることに加えて、通
路３５１内で自然対流が発生し難くなるので、保温タン
ク３００の保温応力を向上させることができる。
【０１５５】また、図３２に示すように、温水が流通し
ないときは、第２開口部３５０を閉じるような弁手段を
樹脂等の断熱性の高い材料で構成してもよい。
ないときは、第２開口部３５０を閉じるような弁手段を
樹脂等の断熱性の高い材料で構成してもよい。
【０１５６】因みに、図３２中、３６１が第２開口部３
５０を閉塞する樹脂製の第１弁体であり、この第１弁体
３６１には、第１弁体３６１を貫通する貫通路３６２が
形成されている。
５０を閉塞する樹脂製の第１弁体であり、この第１弁体
３６１には、第１弁体３６１を貫通する貫通路３６２が
形成されている。
【０１５７】３６３は第１開口部３５０閉塞する向きの
弾性力を保温タンク３００の内側に向けて作用させる第
１コイルバネ（第１弾性部材）であり、３６４は、貫通
路３６２のうち保温タンク３００の内方側に配設されて
貫通路３６２を開閉する樹脂製の第２弁体である。そし
て、３６５は貫通路３６２を閉じる向きの弾性力を第２
弁体３６４に作用させる第２コイルバネ（第２弾性部
材）である。
弾性力を保温タンク３００の内側に向けて作用させる第
１コイルバネ（第１弾性部材）であり、３６４は、貫通
路３６２のうち保温タンク３００の内方側に配設されて
貫通路３６２を開閉する樹脂製の第２弁体である。そし
て、３６５は貫通路３６２を閉じる向きの弾性力を第２
弁体３６４に作用させる第２コイルバネ（第２弾性部
材）である。
【０１５８】以上述べた構成により、温水が保温タンク
３００から流出するときは第１弁体３６１が開き、ヒー
トポンプ２００にて加熱された温水が保温タンク３００
に流入するときは第２弁体３６４が開き、温水が流通し
ないときは両弁体３６１、３６４が閉じる。
３００から流出するときは第１弁体３６１が開き、ヒー
トポンプ２００にて加熱された温水が保温タンク３００
に流入するときは第２弁体３６４が開き、温水が流通し
ないときは両弁体３６１、３６４が閉じる。
【０１５９】また、第２実施形態において、水熱交換器
２２０及び冷媒熱交換器２８０を、図３３に示すよう
に、三重円筒式の熱交換器としてもよい。
２２０及び冷媒熱交換器２８０を、図３３に示すよう
に、三重円筒式の熱交換器としてもよい。
【０１６０】さらに、上述の実施形態では、ヒートポン
プ２００にて給湯水を加熱したが、ヒートポンプ２００
の用途は、上述の実施形態に限定されるものではなく、
空気等その他の流体を加熱するために用いてもよい。
プ２００にて給湯水を加熱したが、ヒートポンプ２００
の用途は、上述の実施形態に限定されるものではなく、
空気等その他の流体を加熱するために用いてもよい。
【０１６１】上述の実施形態では、ヒートポンプサイク
ル２００によって給湯水を加熱し、加熱された給湯水
は、保温タンク３００に貯蔵される例について説明し
た。
ル２００によって給湯水を加熱し、加熱された給湯水
は、保温タンク３００に貯蔵される例について説明し
た。
【０１６２】しかし、上述の実施例において説明された
ヒートポンプサイクル２００は、上述以外の方式の給湯
器にも適用可能である。例えば、ヒートポンプサイクル
２００によって給湯用流体としての蓄熱用冷媒を加熱
し、その蓄熱用冷媒を保温タンクあるいは大気開放型の
貯湯槽に貯蔵し、その蓄熱用冷媒との熱交換により給湯
水を加熱しても良い。このような間接熱交換式の給湯器
では、供給する給湯水を貯蔵しておく必要がないので、
衛生上好ましい。また、蓄熱用冷媒は、水道水のように
所定の圧力がかかった状態で用いられるものではないた
め、蓄熱用冷媒を貯蔵する貯湯槽は、加熱した水道水を
貯蔵する貯湯槽ほどの強度は要求されないので、貯湯槽
の製造コストを抑えることができる。
ヒートポンプサイクル２００は、上述以外の方式の給湯
器にも適用可能である。例えば、ヒートポンプサイクル
２００によって給湯用流体としての蓄熱用冷媒を加熱
し、その蓄熱用冷媒を保温タンクあるいは大気開放型の
貯湯槽に貯蔵し、その蓄熱用冷媒との熱交換により給湯
水を加熱しても良い。このような間接熱交換式の給湯器
では、供給する給湯水を貯蔵しておく必要がないので、
衛生上好ましい。また、蓄熱用冷媒は、水道水のように
所定の圧力がかかった状態で用いられるものではないた
め、蓄熱用冷媒を貯蔵する貯湯槽は、加熱した水道水を
貯蔵する貯湯槽ほどの強度は要求されないので、貯湯槽
の製造コストを抑えることができる。
【図１】本発明の第１実施形態に係る給湯器の外観図で
ある。
ある。
【図２】本発明の第１実施形態に係る給湯器の模式図で
ある。
ある。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】第１実施形態に係る給湯器の作動を示す説明図
である。
である。
【図５】（ａ）は対向流型熱交換器の説明図であり、
（ｂ）は対向流型熱交換器での温度変化を示すグラフで
ある。
（ｂ）は対向流型熱交換器での温度変化を示すグラフで
ある。
【図６】フロンを冷媒としたときの水熱交換器内での温
度変化を示すグラフである。
度変化を示すグラフである。
【図７】Ｔ（温度）−Ｓ（比エントロピ）線図である。
【図８】Ｔ−Ｓ線図である。
【図９】Ｔ−Ｓ線図である。
【図１０】Ｔ−Ｓ線図である。
【図１１】Ｔ−Ｓ線図である。
【図１２】Ｔ−Ｓ線図である。
【図１３】Ｔ−Ｓ線図である。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る給湯器のうちヒ
ートポンプを示す模式図である。
ートポンプを示す模式図である。
【図１５】図１４のＡ−Ａ断面を示す斜視図である。
【図１６】ｐ−ｈ線図である。
【図１７】ｐ−ｈ線図である。
【図１８】本発明の第２実施形態の変形例に係るヒート
ポンプを示す模式図である。
ポンプを示す模式図である。
【図１９】本発明の第２実施形態の変形例に係るヒート
ポンプを示す模式図である。
ポンプを示す模式図である。
【図２０】本発明の第２実施形態の変形例に係るヒート
ポンプを示す模式図である。
ポンプを示す模式図である。
【図２１】本発明の第３実施形態に係る給湯器のうちヒ
ートポンプを示す模式図である。
ートポンプを示す模式図である。
【図２２】本発明の第４実施形態に係る給湯器のうちヒ
ートポンプを示す模式図である。
ートポンプを示す模式図である。
【図２３】本発明の第６実施形態に係る水熱交換器の斜
視図である。
視図である。
【図２４】本発明の第６実施形態に係る給湯器における
比エントロピーと温度との関係を示すグラフである。
比エントロピーと温度との関係を示すグラフである。
【図２５】本発明の第６実施形態に係る水熱交換器にお
ける中間位置近傍の温度差ΔＴMと最適な温度差ΔＴ0と
の関係を示すグラフである。
ける中間位置近傍の温度差ΔＴMと最適な温度差ΔＴ0と
の関係を示すグラフである。
【図２６】本発明の第７実施形態に係る給湯器における
比エンタルピと圧力との関係を示すグラフである。
比エンタルピと圧力との関係を示すグラフである。
【図２７】保温タンクの設置状態を示す模式図である。
【図２８】保温タンクに配設された温度センサの位置を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図２９】保温タンクに配設された温度センサの位置を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図３０】保温タンクに流量調整バルブを調節した状態
を示す模式図である。
を示す模式図である。
【図３１】断熱部の変形例である。
【図３２】断熱部の変形例である。
【図３３】図１４のＡ−Ａ断面に相当する斜視図であ
る。
る。
２００…超臨界ヒートポンプサイクル、２１０…圧縮
機、２２０…水熱交換器（放熱器）、２３０…電気式膨
張弁（減圧器）、２４０…蒸発器、２５０…アキュムレ
ータ、３００…保温タンク。
機、２２０…水熱交換器（放熱器）、２３０…電気式膨
張弁（減圧器）、２４０…蒸発器、２５０…アキュムレ
ータ、３００…保温タンク。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 正彦 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式 会社デンソー内 (72)発明者 藤原 健一 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式 会社デンソー内 (72)発明者 西田 伸 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式 会社デンソー内 (72)発明者 小早川 智明 東京都千代田区内幸町１−１−３ 東京 電力株式会社内 (72)発明者 草刈 和俊 東京都千代田区内幸町１−１−３ 東京 電力株式会社内 (72)発明者 斉川 路之 神奈川県横須賀市長坂２−６−１ 財団 法人 電力中央研究所内 (56)参考文献 特開 平１−193561（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−288411（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−84359（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−236316（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−108970（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−250（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−28260（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F24H 1/00
Claims (12)
- 【請求項１】 高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上
となる超臨界ヒートポンプサイクルにて給湯用流体を加
熱する給湯器であって、 冷媒を吸入圧縮する圧縮機（２１０）と、 前記圧縮機（２１０）から吐出する冷媒と給湯用流体と
を熱交換するとともに、冷媒流れと給湯用流体流れとが
対向するように構成された放熱器（２２０）と、 前記放熱器（２２０）から流出する冷媒を減圧する減圧
器（２３０）と、 前記減圧器（２３０）から流出する冷媒を蒸発させて冷
媒に熱を吸収させるとともに、前記圧縮機（２１０）の
吸入側に向けて冷媒を流出する蒸発器（２４０）とを有
し、 前記放熱器（２２０）から流出する冷媒と、前記放熱器
（２２０）に流入する給湯用流体との温度差（ΔＴ）
が、所定温度差（ΔＴｏ）となるように高圧側の冷媒圧
力を制御することを特徴とする給湯器。 - 【請求項２】 高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上
となる超臨界ヒートポンプサイクルにて給湯用流体を加
熱する給湯器であって、 冷媒を吸入圧縮する圧縮機（２１０）と、 前記圧縮機（２１０）から吐出する冷媒と給湯用流体と
を熱交換するとともに、冷媒流れと給湯用流体流れとが
対向するように構成された放熱器（２２０）と、 前記放熱器（２２０）から流出する冷媒を減圧する減圧
器（２３０）と、 前記減圧器（２３０）から流出する冷媒を蒸発させて冷
媒に熱を吸収させるとともに、前記圧縮機（２１０）の
吸入側に向けて冷媒を流出する蒸発器（２４０）とを有
し、 前記放熱器（２２０）から流出する冷媒と、前記放熱器
（２２０）に流入する給湯用流体との温度差（ΔＴ）
が、所定温度差（ΔＴｏ）となるように低圧側の冷媒圧
力を制御することを特徴とする給湯器。 - 【請求項３】 高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上
となる超臨界ヒートポンプサイクルにて給湯用流体を加
熱する給湯器であって、 冷媒を吸入圧縮する圧縮機（２１０）と、 前記圧縮機（２１０）から吐出する冷媒と給湯用流体と
を熱交換するとともに、冷媒流れと給湯用流体流れとが
対向するように構成された放熱器（２２０）と、 前記放熱器（２２０）から流出する冷媒を減圧する減圧
器（２３０）と、 前記減圧器（２３０）から流出する冷媒を蒸発させて冷
媒に熱を吸収させるとともに、前記圧縮機（２１０）の
吸入側に向けて冷媒を流出する蒸発器（２４０）とを有
し、 高圧側の冷媒圧力が所定圧力未満のときには、前記放熱
器（２２０）から流出する冷媒と、前記放熱器（２２
０）に流入する給湯用流体との温度差（ΔＴ）が、所定
温度差（ΔＴｏ）となるように高圧側の冷媒圧力を制御
し、 高圧側の冷媒圧力が所定圧力に到達したときには、前記
温度差（ΔＴ）が前記所定温度差（ΔＴｏ）となるよう
に低圧側の冷媒圧力を制御することを特徴とする給湯
器。 - 【請求項４】 前記放熱器（２２０）から流出する給湯
用流体の温度が所定温度以上となるように、前記放熱器
（２２０）を循環する給湯用流体量を調節することを特
徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の給湯
器。 - 【請求項５】 高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上
となる超臨界ヒートポンプサイクルにて給湯用流体を加
熱する給湯器であって、 冷媒を吸入圧縮する圧縮機（２１０）と、 前記圧縮機（２１０）から吐出する冷媒と給湯用流体と
を熱交換する放熱器（２２０）と、 前記放熱器（２２０）から流出する冷媒を減圧する減圧
器（２３０）と、 前記減圧器（２３０）から流出する冷媒を蒸発させて冷
媒に熱を吸収させるとともに、前記圧縮機（２１０）の
吸入側に向けて冷媒を流出する蒸発器（２４０）とを有
し、 前記放熱器（２２０）の冷媒入口と冷媒出口との間に存
在する冷媒と、前記圧縮機（２１０）に吸入される冷媒
との間で熱交換を行うことを特徴とする給湯器。 - 【請求項６】 前記減圧器（２３０）は、その開度を電
気的に調節可能なものであって、 前記減圧器（２３０）の開度を変化させることにより、
高圧側の冷媒圧力を制御することを特徴とする請求項１
または３記載の給湯器。 - 【請求項７】 前記減圧器（２３０）の開度を減少した
ときに前記温度差（ΔＴ）が大きくなった場合、もしく
は前記減圧器（２３０）の開度を拡大したときに前記温
度差（ΔＴ）が小さくなった場合において、前記温度差
（ΔＴ）が前記所定温度差（ΔＴ0）よりも大きいとき
には、前記減圧器（２３０）の開度を拡大し、温度差Δ
Ｔが所定温度差ΔＴ0よりも小さいときには、前記減圧
器（２３０）の開度を減少させ、 一方、前記減圧器（２３０）の開度を減少したときに前
記温度差（ΔＴ）が小さくなった場合、もしくは前記減
圧器（２３０）の開度を拡大したときに前記温度差（Δ
Ｔ）が大きくなった場合においては、前記温度差（Δ
Ｔ）が前記所定温度差（ΔＴ0）よりも大きいときに
は、前記減圧器（２３０）の開度を減少させ、前記温度
差（ΔＴ）が前記所定温度差（ΔＴ0）よりも小さいと
きには、前記減圧器（２３０）の開度を拡大することを
特徴とする請求項６に記載の給湯器。 - 【請求項８】 前記蒸発器（２４０）への送風量を調節
する送風量調節手段（２６０）を備え、 前記送風量調節手段（２６０）によって前記蒸発器（２
４０）へ供給する送風量を変化させることにより、前記
低圧側の冷媒圧力を制御することを特徴とする請求項２
または３記載の給湯器。 - 【請求項９】 前記所定温度差は、前記放熱器（２２
０）における中間位置付近における冷媒と給湯用流体と
の温度差に基づいて設定されることを特徴とする請求項
１ないし３のいずれか１つに記載の給湯器。 - 【請求項１０】 前記放熱器（２２０）における中間位
置付近における冷媒と給湯用流体との温度差に基づいて
設定された所定温度差は、前記放熱器（２２０）に流入
する給湯用流体の温度、前記放熱器（２２０）から流出
する給湯用流体の温度、及び低圧側の冷媒温度の少なく
とも１つに基づいて補正されることを特徴とする請求項
９に記載の給湯器。 - 【請求項１１】 高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以
上となる超臨界ヒートポンプサイクルにて給湯用流体を
加熱する給湯器であって、 冷媒を吸入圧縮する圧縮機（２１０）と、 前記圧縮機（２１０）から吐出する冷媒と給湯用流体と
を熱交換する放熱器（２２０）と、 前記放熱器（２２０）から流出する冷媒を減圧する減圧
器（２３０）と、 前記減圧器（２３０）から流出する冷媒を蒸発させて冷
媒に熱を吸収させるとともに、前記圧縮機（２１０）の
吸入側に向けて冷媒を流出する蒸発器（２４０）と、 前記蒸発器（２４０）から流出する冷媒を液相冷媒と気
相冷媒とに分離して気相冷媒を前記圧縮機（２１０）の
吸入側に向けて流出するアキュムレータ（２５０）と 前記放熱器（２２０）の冷媒入口と冷媒出口との間に存
在する冷媒と、前記アキュムレータ（２５０）から流出
される冷媒との間で熱交換を行う冷媒熱交換器（２８
０）と、 前記アキュムレータ（２５０）内の液相冷媒を前記冷媒
熱交換器（２８０）に導く冷媒通路手段（２８１）と、 前記冷媒通路手段（２８１）の連通状態を調節する弁手
段（２８２）とを有し、 前記圧縮機（２１０）の吐出側における冷媒温度が所定
温度となるように前記弁手段（２８２）を制御すること
を特徴とする給湯器。 - 【請求項１２】 高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以
上となる超臨界ヒートポンプサイクルにて給湯用流体を
加熱する給湯器であって、 冷媒を吸入圧縮する圧縮機（２１０）と、 前記圧縮機（２１０）から吐出する冷媒と給湯用流体と
を熱交換する放熱器（２２０）と、 前記放熱器（２２０）から流出する冷媒を減圧する減圧
器（２３０）と、 前記減圧器（２３０）から流出する冷媒を蒸発させて冷
媒に熱を吸収させるとともに、前記圧縮機（２１０）の
吸入側に向けて冷媒を流出する蒸発器（２４０）と、 前記蒸発器（２４０）から流出する冷媒を液相冷媒と気
相冷媒とに分離して気相冷媒を前記圧縮機（２１０）の
吸入側に向けて流出するアキュムレータ（２５０）と前
記放熱器（２２０）の冷媒入口と冷媒出口との間に存在
する冷媒と、前記アキュムレータ（２５０）から流出さ
れる冷媒との間で熱交換を行う冷媒熱交換器（２８０）
と、 前記アキュムレータ（２５０）内の液相冷媒を前記冷媒
熱交換器（２８０）に導く冷媒通路手段（２８１）と、 前記冷媒通路手段（２８１）の連通状態を調節する弁手
段（２８２）とを有し、 前記圧縮機（２１０）の吸入側における冷媒加熱度が所
定値となるように前記弁手段（２８２）を制御すること
を特徴とする給湯器。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP26433699A JP3227651B2 (ja) | 1998-11-18 | 1999-09-17 | 給湯器 |
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| DE19955339A DE19955339B4 (de) | 1998-11-18 | 1999-11-17 | Heißwasserversorgungssystem |
| US09/969,249 US6494051B2 (en) | 1998-11-18 | 2001-10-01 | Hot water supply system |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-328538 | 1998-11-18 | ||
| JP32853898 | 1998-11-18 | ||
| JP26433699A JP3227651B2 (ja) | 1998-11-18 | 1999-09-17 | 給湯器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000213806A JP2000213806A (ja) | 2000-08-02 |
| JP3227651B2 true JP3227651B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=26546467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26433699A Expired - Fee Related JP3227651B2 (ja) | 1998-11-18 | 1999-09-17 | 給湯器 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3227651B2 (ja) |
| DE (1) | DE19955339B4 (ja) |
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