JP6508066B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプ式の給湯装置に関する。

この種の給湯装置に用いられる圧縮機としては、特許文献１に記載の圧縮機がある。特許文献１に記載の圧縮機は、スクロール式の圧縮機であり、圧縮機構部と、電動機部と、ハウジングとを備えている。圧縮機構部は、圧縮対象である冷媒を吸入し、圧縮して吐出する容積式圧縮機である。電動機部は、圧縮機構部を駆動する。ハウジングは、圧縮機構部及び電動機部を内部に収容している。

この圧縮機は、電動機部から圧縮機構部に回転動力を伝達する駆動軸を備えている。駆動軸の両端部は、軸受により回転可能に支持されている。軸受は、すべり軸受により構成されている。駆動軸の内部には、駆動軸の外面と軸受との間の摺動部位に潤滑油を供給するための油供給通路が形成されている。

特開２０１３−３２７２９号公報

ところで、給湯装置では、その加熱能力を状況に応じて変化させることが考えられる。具体的には、圧縮機の駆動軸の回転速度を変化させると、ヒートポンプサイクルを循環する冷媒の流量が変化するため、給湯装置の加熱能力を変化させることが可能である。一方、圧縮機の駆動軸の回転速度を変化させると、圧縮機から吐出される冷媒の圧力が変化するため、圧縮機の上流側の低圧冷媒の圧力と下流側の高圧冷媒の圧力との差圧が変化する。このような圧縮機の高低差圧の変化は、軸受に作用する冷媒圧縮荷重を変化させる要因となる。駆動軸の回転速度及び冷媒圧縮荷重の変化により、駆動軸の外面と軸受との間に介在する潤滑油の油膜パラメータが低下すると、駆動軸と軸受とが金属接触し、それらが摩耗するおそれがある。なお、油膜パラメータとは、潤滑油の潤滑状態を数値化した指標である。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮機の駆動軸と軸受との間の潤滑状態をより適切に維持することの可能な給湯装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、給湯装置（１０）は、ヒートポンプサイクル（５０）と、制御部（５９）と、を備える。ヒートポンプサイクルは、低圧冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（５１）、圧縮機から吐出される高圧冷媒を給湯用水と熱交換させる高圧側熱交換器（５２）、高圧側熱交換器で冷却された冷媒を減圧及び膨張させる膨張部（５３）、膨張部を通じて減圧及び膨張された冷媒を蒸発させることにより低圧冷媒を生成する低圧側熱交換器（５４）を有する。制御部は、ヒートポンプサイクルを制御する。圧縮機は、低圧冷媒を圧縮して高圧冷媒を生成する圧縮機構部（５１０）と、圧縮機構部を駆動する電動機部（５２０）と、電動機部から圧縮機構部に回転動力を伝達する駆動軸（５２３）と、駆動軸を回転可能に支持する軸受（５２４，５２５）とを有する。高圧冷媒及び低圧冷媒の差圧に応じて軸受に作用する荷重を冷媒圧縮荷重とするとき、制御部は、ヒートポンプサイクルの加熱能力を切り替える際、加熱能力の切り替え態様に応じて、駆動軸の回転速度、及び冷媒圧縮荷重の調整順序を変更する。

この構成によれば、ヒートポンプサイクルの加熱能力を切り替える際、駆動軸と軸受との間に介在する潤滑油の油膜パラメータが下限値よりも小さくならないように駆動軸の回転速度及び冷媒圧縮荷重の調整順序を変更することにより、潤滑油の潤滑状態をより適切に維持することが可能となる。

なお、上記手段、及び特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、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。

本発明によれば、圧縮機の駆動軸と軸受との間の潤滑状態をより適切に維持することができる。

第１実施形態の給湯装置の概略構成を示すブロック図である。 第１実施形態の圧縮機の断面構造を示す断面図である。 第１実施形態の給湯装置により実行される処理の手順を示すフローチャートである。 第２実施形態の給湯装置により実行される処理の手順を示すフローチャートである。 第２実施形態のヒートポンプサイクルの電気的な構成を示すブロック図である。

以下、給湯装置の一実施形態について説明する。
図１に示されるように、本実施形態の給湯装置１０は、ヒートポンプユニット２０と、タンクユニット３０と、操作部４０とを備えている。給湯装置１０は、例えば住宅の水道水から高温の給湯用水を生成してシャワーやカラン、浴槽等の給湯端末に出湯する装置である。

ヒートポンプユニット２０は、ポンプ２１と、ヒートポンプサイクル５０とを備えている。

ヒートポンプサイクル５０は、圧縮機５１と、高圧側熱交換器５２と、膨張弁５３と、低圧側熱交換器５４と、送風装置５５とを備えている。

圧縮機５１は、低圧側熱交換器５４から供給される低圧冷媒を圧縮して吐出する機器である。圧縮機５１で圧縮された高圧冷媒は高圧側熱交換器５２に供給される。

高圧側熱交換器５２は、冷媒流路５２ａと、給湯用水流路５２ｂとを一体的に有している。冷媒流路５２ａには、圧縮機５１から供給される高圧冷媒が流れている。給湯用水流路５２ｂは、貯熱用回路２２を介してタンクユニット３０のタンク３１の上部及び下部に接続されている。給湯用水流路５２ｂには、タンク３１の下部から貯熱用回路２２を介して供給される給湯用水が流れている。高圧側熱交換器５２は、圧縮機５１から供給される高圧冷媒と、タンク３１から供給される給湯用水との間で熱交換を行い、放熱作用により給湯用水を加熱して高温の湯を生成し、この高温の湯をタンク３１の上部に供給する。

ポンプ２１は、貯熱用回路２２に設けられている。ポンプ２１は、タンク３１の下部に貯留される水を、高圧側熱交換器５２を介してタンク３１の上部に戻す温水循環機能を有している。

膨張弁５３は、高圧側熱交換器５２で冷却された冷媒を減圧及び膨張させることにより低圧冷媒を生成する。膨張弁５３により生成された低圧冷媒は、低圧側熱交換器５４に供給される。本実施形態では、膨張弁５３が膨張部に相当する。

低圧側熱交換器５４は、送風装置５５から送風される空気から吸熱して、膨張弁５３を通じて減圧及び膨張された冷媒を蒸発させることにより低圧冷媒を生成する。送風装置５５から低圧側熱交換器５４に送風される空気は、住宅外の空気である。以下、住宅外の空気を「外気」と略記する。低圧側熱交換器５４により生成された低圧冷媒は、圧縮機５１に供給される。

ヒートポンプサイクル５０は、外気温センサ５６と、圧力センサ５７と、沸き上げ温度サーミスタ５８と、ヒートポンプＥＣＵ（Electronic Control Unit）５９とを備えている。本実施形態では、ヒートポンプＥＣＵ５９が制御部に相当する。

外気温センサ５６は、送風装置５５から低圧側熱交換器５４に供給される外気の温度を検出する。圧力センサ５７は、圧縮機５１から吐出される高圧冷媒の圧力を検出する。沸き上げ温度サーミスタ５８は、高圧側熱交換器５２からタンク３１に供給される給湯用水の温度を検出する。各センサ５６〜５８の出力信号はヒートポンプＥＣＵ５９に取り込まれている。

ヒートポンプＥＣＵ５９は、各センサ５６〜５８の出力信号に基づいて外気の温度、高圧冷媒の圧力、及び高圧側熱交換器５２からタンク３１に供給される給湯用水の温度を検出する。ヒートポンプＥＣＵ５９は、タンクユニット３０の貯湯ＥＣＵ３８と通信可能に接続されている。貯湯ＥＣＵ３８は、タンク３１に供給される給湯用水の目標温度をヒートポンプＥＣＵ５９に送信する。ヒートポンプＥＣＵ５９は、沸き上げ温度サーミスタ５８により検出される給湯用水の温度が、貯湯ＥＣＵ３８から送信される目標温度となるように圧縮機５１、送風装置５５、及びポンプ２１等を制御する。

タンクユニット３０は、タンク３１と、給水管３２，３３と、給湯管３４と、混合弁３５とを備えている。

給水管３２は、タンク３１の下部に接続されている。給水管３２は、タンク３１の下部に水道水を供給する。

給湯管３４は、タンク３１の上部に貯留される高温の給湯用水を給湯端末に供給する。給湯管３４には、給水管３２のタンク３１に至る手前部分から分岐した給水管３３が合流している。給湯管３４と給水管３３との合流部分には混合弁３５が設けられている。混合弁３５は、その開度の変更により、タンク３１の上部から給湯管３４を通じて供給される温水と、給水管３３を通じて供給される水との混合割合を変化させる。これにより、給湯端末に出湯される給湯用水の温度が調整可能となっている。

タンクユニット３０は、タンクサーミスタ３６と、湯温サーミスタ３７と、貯湯ＥＣＵ３８とを備えている。

タンクサーミスタ３６は、タンク３１に複数個設けられている。タンクサーミスタ３６は、タンク３１内に貯留されている給湯用水の温度を検出する。湯温サーミスタ３７は、混合弁３５の出口側に設けられており、混合弁３５により混合された給湯用水の温度、すなわち給湯端末に供給される給湯用水の温度を検出する。各サーミスタ３６，３７の出力信号は、貯湯ＥＣＵ３８に取り込まれている。

貯湯ＥＣＵ３８には、操作部４０の出力信号も取り込まれている。操作部４０は、住人により操作される。操作部４０では、給湯用水の温度の設定や、浴槽の湯張り操作等、給湯装置１０の各種操作を行うことができる。

貯湯ＥＣＵ３８は、タンクサーミスタ３６の出力信号に基づいてタンク３１の各種状態量を検出している。例えば貯湯ＥＣＵ３８は、タンクサーミスタ３６の出力信号から得られるタンク３１の温度情報に基づいて各水位レベルでのタンク３１内の水温や湯量を検出している。また、貯湯ＥＣＵ３８は、タンク３１の温度及び湯量を検出することにより、タンク３１内に蓄えられている貯湯熱量を演算している。さらに、貯湯ＥＣＵ３８は、タンクサーミスタ３６の出力信号から得られるタンク３１の温度情報に基づいて、タンク３１の上部の沸き上げ後の給湯用水とタンク３１内の下部の沸き上げ前の給湯用水との境界位置を検出している。

貯湯ＥＣＵ３８は、タンクサーミスタ３６の出力信号に基づいて得られるタンク３１の各種状態量、湯温サーミスタ３７の出力信号に基づいて得られる給湯用水の温度、及び操作部４０の操作情報等に基づいてタンクユニット３０及びヒートポンプユニット２０の動作を制御する。例えば貯湯ＥＣＵ３８は、操作部４０の操作情報に基づいて給湯用水の設定温度を取得し、湯温サーミスタ３７により検出される給湯用水の温度が設定温度となるように混合弁３５の開度を調整する。

また、貯湯ＥＣＵ３８は、住宅の電力管理システム６０と通信可能に接続されている。電力管理システム６０は、住宅の消費電力量や発電量を統括的に管理するシステムである。電力管理システム６０は、例えば設定料金の安価な深夜時間帯に貯湯ＥＣＵ３８に対して沸き上げ運転を指示する。このとき、貯湯ＥＣＵ３８は、ヒートポンプＥＣＵ５９に沸き上げ運転を指示するとともに、ヒートポンプユニット２０からタンク３１に供給される給湯用水の目標温度をヒートポンプＥＣＵ５９に送信することにより、タンク３１内の給湯用水を加熱する。なお、電力管理システム６０は、深夜時間帯以外の時間帯においても、タンク３１内の貯湯熱量が不足している場合には、貯湯ＥＣＵ３８に対して沸き上げ運転を指示する。

さらに、電力管理システム６０は、住宅の消費電力に応じて、ヒートポンプユニット２０の加熱能力を変更するように貯湯ＥＣＵ３８に対して指示する。例えば電力管理システム６０は、住宅の消費電力が増大することにより電力不足が生じる可能性がある場合には、消費電力を低減するように貯湯ＥＣＵ３８に対して指示する場合がある。この場合、貯湯ＥＣＵ３８は、ヒートポンプサイクル５０の加熱能力を低下させる旨の加熱能力変更要求をヒートポンプＥＣＵ５９に対して行う。加熱能力変更要求には、加熱能力の要求値が含まれている。なお、加熱能力の単位は、「Ｗ」又は「Ｊ／Ｓ」である。ヒートポンプＥＣＵ５９は、貯湯ＥＣＵ３８から加熱能力変更要求があると、それに含まれる加熱能力の要求値と現在の加熱能力とを比較し、現在の加熱能力が要求値よりも大きいと判断すると、例えば圧縮機５１の回転速度を低下させることにより、ヒートポンプサイクル５０の加熱能力を低下させる。

一方、電力管理システム６０は、沸き上げ運転を貯湯ＥＣＵ３８に対して指示している際に、住宅の電力に余裕がある場合には、消費電力を増大させてもよい旨を貯湯ＥＣＵ３８に対して指示する場合がある。この場合、貯湯ＥＣＵ３８は、ヒートポンプサイクル５０の加熱能力を上昇させる旨の加熱能力変更要求をヒートポンプＥＣＵ５９に対して行う。ヒートポンプＥＣＵ５９は、貯湯ＥＣＵ３８から加熱能力変更要求があると、それに含まれる加熱能力の要求値と現在の加熱能力とを比較し、現在の加熱能力が要求値よりも小さいと判断すると、例えば圧縮機５１の回転速度を上昇させることにより、ヒートポンプサイクル５０の加熱能力を上昇させる。

次に、圧縮機５１の構造について説明する。
図２に示されるように、圧縮機５１は、圧縮機構部５１０と、電動機部５２０と、ハウジング５３０と、油分離器５４０とを有している。圧縮機構部５１０は、圧縮対象である冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。電動機部５２０は、圧縮機構部５１０を駆動する。ハウジング５３０は、圧縮機構部５１０及び電動機部５２０を収容する。油分離器５４０は、ハウジング５３０の外部に配置されており、圧縮機構部５１０にて圧縮された高圧冷媒から潤滑油を分離する。圧縮機５１は、圧縮機構部５１０の容積の変化により冷媒を圧縮する容積式圧縮機である。

圧縮機５１は電動機部５２０から圧縮機構部５１０へ回転動力を伝達する駆動軸５２３を有している。圧縮機５１は、駆動軸５２３が鉛直方向に延びるとともに、圧縮機構部５１０と電動機部５２０とが鉛直方向に並べて配置された、いわゆる縦置きタイプの構成を有している。

ハウジング５３０には、吸入ポート５３１、及び図示しない冷媒流出口が形成されている。吸入ポート５３１は、低圧側熱交換器５４から供給される低圧冷媒を圧縮機構部５１０に流入する。冷媒流出口は、圧縮機構部５１０から吐出された高圧冷媒を油分離器５４０側へ流出させる。

電動機部５２０は、固定子をなすコイルステータ５２１と、回転子をなすロータ５２２とを有している。ロータ５２２の軸中心穴には駆動軸５２３が圧入されて固定されている。これにより、コイルステータ５２１への電力供給により回転磁界が生成されると、ロータ５２２および駆動軸５２３が一体となって回転する。

駆動軸５２３は略円筒状に形成されており、その両端部は第１軸受５２４、及び第２軸受５２５に回転可能に支持されている。第１軸受５２４及び第２軸受５２５は、すべり
軸受である。駆動軸５２３の内部には、駆動軸５２３の外面と軸受５２４，５２５との摺動部位に潤滑油を供給するための油供給通路５２３ａが形成されている。第１軸受５２４の外周は、ハウジング５３０に固定されている。第１軸受５２４は、駆動軸５２３の下端部を支持している。第２軸受５２５は、介在部材５２６を介してハウジング５３０に固定されて、駆動軸５２３の上端側を支持している。

圧縮機構部５１０は、それぞれ渦巻き状に形成された歯部を有する可動スクロール５１１と、固定スクロール５１２とからなるスクロール型の圧縮機構である。可動スクロール５１１は、ハウジング５３０の鉛直方向下方側に配置されている。固定スクロール５１２は、可動スクロール５１１の鉛直方向下方側に配置されている。固定スクロール５１２の外周は、ハウジング５３０に固定されている。

駆動軸５２３の下端部には、駆動軸５２３の回転中心に対して偏心した偏心部５２３ｂが形成されている。偏心部５２３ｂは、可動スクロール５１１の鉛直方向上方側の面に形成された円筒状のボス部５１３に挿入されている。この圧縮機５１では、駆動軸５２３が回転すると、可動スクロール５１１は、偏心部５２３ｂ周りに自転することなく、駆動軸５２３の回転中心を公転中心として公転運動（揺動運動）する。

可動スクロール５１１には、固定スクロール５１２側に向かって突出する渦巻き状の歯部５１１ａが形成されている。固定スクロール５１２には、可動スクロール５１１側に向かって突出するとともに、可動スクロール５１１の歯部５１１ａに噛み合う渦巻き状の歯部５１２ａが形成されている。両スクロール５１１，５１２の歯部５１１ａ，５１２ａ同士が噛み合って複数箇所で接触することにより、回転軸方向から見たときに三日月形状に形成される圧縮室５１５が複数個形成されている。図２では図示の明確化のため、複数個の圧縮室５１５のうちの１つの圧縮室のみに符号を付しており、他の圧縮室については符号を省略している。圧縮室５１５は、可動スクロール５１１が公転運動することにより外周側から中心側へ容積を減少させながら移動する。吸入ポート５３１は、最外周側に位置付けられる圧縮室５１５に連通している。

固定スクロール５１２の中心部には、圧縮室５１５で圧縮された冷媒が吐出される吐出孔５１２ｂが形成されている。吐出孔５１２ｂの下方側には、吐出孔５１２ｂと連通する吐出室５１２ｃが形成されている。この吐出室５１２ｃには、吐出室５１２ｃ側から圧縮室５１５側への冷媒の逆流を防止する逆止弁をなす図示しないリードバルブと、リードバルブの最大開度を規制するストッパ５１６が配置されている。

ハウジング５３０の内部には、冷媒を吐出室５１２ｃから、ハウジング５３０に形成された冷媒流出口へ導く冷媒通路（図示せず）が形成されている。この冷媒流出口には油分離器５４０の冷媒流入口５４１が接続されている。油分離器５４０は、その内部に形成された空間で圧縮機構部５１０にて昇圧された冷媒を旋回させ、遠心力の作用によって気相冷媒と潤滑油とを分離する。

油分離器５４０にて分離された高圧気相冷媒は、油分離器５４０の上方側に形成された吐出ポート５４２から高圧側熱交換器５２へ流出する。一方、油分離器５４０にて分離された潤滑油は、油分離器５４０の下方側の部位に蓄えられ、油通路５１７を介してハウジング５３０内の圧縮機構部５１０や駆動軸５２３と軸受５２４，５２５との摺動部等へ供給される。

ところで、このような圧縮機５１では、ヒートポンプサイクル５０の加熱能力を変化させるべく駆動軸５２３の回転速度を変化させると、圧縮機５１から吐出される高圧冷媒の圧力が変化する。したがって、圧縮機５１の上流側の低圧冷媒の圧力と下流側の高圧冷媒の圧力との差圧が変化する。このような圧縮機５１の差圧の変化は、軸受５２４，５２５に作用する冷媒圧縮荷重を変化させる要因となる。駆動軸５２３の回転速度及び冷媒圧縮荷重の変化により、駆動軸５２３の外面と軸受５２４，５２５との間に介在する潤滑油の油膜パラメータが低下すると、駆動軸５２３と軸受５２４，５２５とが金属接触し、それらが摩耗するおそれがある。

そこで、本実施形態では、ヒートポンプサイクル５０の加熱能力を切り替える際、加熱能力の切り替え態様に応じて、圧縮機５１の駆動軸５２３の回転速度、及び冷媒圧縮荷重の調整順序を変更するようにしている。以下では、その内容について詳述する。なお、以下では、便宜上、圧縮機５１の駆動軸５２３の回転速度を「圧縮機５１の回転速度」とも称する。

まず、潤滑油の油膜パラメータΛ、圧縮機５１の駆動軸５２３の回転速度Ｖ、冷媒圧縮荷重Ｆ、及び潤滑油の粘度μの間には、以下の式ｆ１の関係が成立する。
Λ∝Ｖ×μ／Ｆ （ｆ１）
ここで、駆動軸５２３の回転速度Ｖと比較すると冷媒圧縮荷重Ｆは小さい値である。

式ｆ１から明らかなように、潤滑油の粘度μが一定値であると仮定した場合、冷媒圧縮荷重Ｆ及び圧縮機５１の回転速度Ｖを共に低下させる際に、圧縮機５１の回転速度Ｖを先に低下させると、油膜パラメータΛが低下することになる。これに対し、冷媒圧縮荷重Ｆを先に低下させれば、油膜パラメータΛが低下することはない。よって、ヒートポンプサイクル５０の加熱能力を低下させる場合には、冷媒圧縮荷重Ｆを低下させた後に圧縮機５１の回転速度Ｖを低下させれば、油膜パラメータΛが、駆動軸５２３と軸受５２４，５２５との間に介在する潤滑油の潤滑状態を維持することのできる油膜パラメータの下限値よりも小さくなることを抑制できる。

一方、冷媒圧縮荷重Ｆ及び圧縮機５１の回転速度Ｖを共に上昇させる場合、冷媒圧縮荷重Ｆを先に上昇させると、油膜パラメータΛが一時的に低下する。これに対し、圧縮機５１の回転速度Ｖを先に上昇させると、油膜パラメータΛが低下することはない。よって、ヒートポンプサイクル５０の加熱能力を上昇させる場合には、圧縮機５１の回転速度Ｖを上昇させた後に、冷媒圧縮荷重Ｆを上昇させれば、油膜パラメータΛが下限値よりも小さくなることを抑制できる。

次に、以上の原理に基づいてヒートポンプＥＣＵ５９により実行される加熱能力の変更手順について説明する。

ヒートポンプＥＣＵ５９は、貯湯ＥＣＵ３８から加熱能力変更要求があった際、図３に示される処理を実行する。図３に示されるように、ヒートポンプＥＣＵ５９は、まず、ステップＳ１０の処理として、加熱能力の要求値Ｑ２よりも現在の加熱能力Ｑ１の方が大きいか否かを判断する。ヒートポンプＥＣＵ５９は、ステップＳ１０の処理で肯定判断した場合、すなわち現在の加熱能力Ｑ１が加熱能力の要求値Ｑ２よりも大きい場合には、まず、ステップＳ１１の処理として、冷媒圧縮荷重Ｆを現在の荷重よりも低下させる。具体的には、ヒートポンプＥＣＵ５９は、膨張弁５３の開度を現在の開度よりも大きくすることにより冷媒圧縮荷重Ｆを低下させる。その後、ヒートポンプＥＣＵ５９は、ステップＳ１２の処理として、圧縮機５１の回転速度Ｖを現在の回転速度よりも低下させる。

ヒートポンプＥＣＵ５９は、ステップＳ１０の処理で否定判断した場合、すなわち、現在の加熱能力Ｑ１が加熱能力の要求値Ｑ２以下である場合には、まず、ステップＳ１３の処理として、圧縮機５１の回転速度Ｖを現在の回転速度よりも上昇させる。その後、ヒートポンプＥＣＵ５９は、ステップＳ１４の処理として、冷媒圧縮荷重Ｆを現在の荷重よりも上昇させる。具体的には、ヒートポンプＥＣＵ５９は、膨張弁５３の開度を現在の開度よりも大きくすることにより冷媒圧縮荷重Ｆを上昇させる。

以上説明した本実施形態の給湯装置１０によれば、以下の（１）及び（２）に示される作用及び効果を得ることができる。

（１）ヒートポンプＥＣＵ５９は、ヒートポンプサイクル５０の加熱能力を切り替える際、加熱能力の切り替え態様に応じて、圧縮機５１の回転速度Ｖ、及び冷媒圧縮荷重Ｆの調整順序を変更する。具体的には、ヒートポンプＥＣＵ５９は、ヒートポンプサイクル５０の加熱能力を現在の加熱能力Ｑ１よりも低下させる場合には、冷媒圧縮荷重Ｆを低下させた後に圧縮機５１の回転速度Ｖを低下させる。また、ヒートポンプＥＣＵ５９は、ヒートポンプサイクル５０の加熱能力を現在の加熱能力Ｑ１よりも上昇させる場合には、圧縮機５１の回転速度Ｖを上昇させた後に冷媒圧縮荷重Ｆを上昇させる。これにより、駆動軸５２３と軸受５２４，５２５との間に介在する潤滑油の油膜パラメータが下限値よりも小さくなることを抑制できるため、より適切に潤滑油の潤滑状態を維持することができる。

（２）ヒートポンプＥＣＵ５９は、膨張弁５３の開度を調整することにより、圧縮機５１の冷媒圧縮荷重Ｆを調整する。具体的には、ヒートポンプＥＣＵ５９は、膨張弁５３の開度を現在の開度よりも大きくすることにより、圧縮機５１の冷媒圧縮荷重Ｆを現在の荷重よりも低下させる。また、ヒートポンプＥＣＵ５９は、膨張弁５３の開度を現在の開度よりも小さくすることにより、圧縮機５１の冷媒圧縮荷重Ｆを現在の荷重よりも上昇させる。これにより、圧縮機５１の冷媒圧縮荷重Ｆを容易に調整することができる。

＜第２実施形態＞
次に、給湯装置１０の第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

本実施形態のヒートポンプＥＣＵ５９は、図３に示される処理に代えて、図４に示される処理を実行する。すなわち、ヒートポンプＥＣＵ５９は、まず、ステップＳ２０の処理として、駆動軸５２３と軸受５２４，５２５との間に介在する潤滑油の油膜パラメータΛを上記の式ｆ１に基づいて演算する。

具体的には、図５に示されるように、ヒートポンプＥＣＵ５９は、温度取得部５９０と、第１圧力取得部５９１と、第２圧力取得部５９２とを備えている。

温度取得部５９０は、潤滑油の温度を取得する部分である。本実施形態の温度取得部５９０は、外気温センサ５６の検出温度を潤滑油の温度として用いている。

第１圧力取得部５９１は、圧縮機５１の高圧冷媒の圧力を取得する部分である。本実施形態の第１圧力取得部は、圧力センサ５７の検出圧力を圧縮機５１の高圧冷媒の圧力として用いている。

第２圧力取得部５９２は、圧縮機５１の低圧冷媒の圧力を取得する部分である。具体的には、第２圧力取得部５９２は、圧縮機５１の低圧冷媒の圧力と外気の温度との関係を示すマップや演算式を有している。第２圧力取得部５９２は、これらのマップや演算式等を用いて、外気温センサ５６により検出される温度から圧縮機５１の低圧冷媒の圧力を推定する。

ヒートポンプＥＣＵ５９は、潤滑油の粘度と潤滑油の温度との関係を示すマップや演算式等を有している。ヒートポンプＥＣＵ５９は、温度取得部５９０により検出される潤滑油の温度からマップ及び演算式等に基づいて潤滑油の粘度μを演算する。

ヒートポンプＥＣＵ５９は、第１圧力取得部５９１により取得した高圧冷媒の圧力と、第２圧力取得部５９２により取得した低圧冷媒の圧力との差圧に基づいて冷媒圧縮荷重Ｆを演算する。

ヒートポンプＥＣＵ５９は、現在の圧縮機５１の回転速度Ｖ、潤滑油の粘度μ、及び冷媒圧縮荷重Ｆから「Ｖ×μ／Ｆ」を演算し、その演算値に所定の比例定数を乗算することにより潤滑油の油膜パラメータΛを求める。

図４に示されるように、ヒートポンプＥＣＵ５９は、ステップＳ２０の処理に続くステップＳ２１の処理として、油膜パラメータΛの演算値と油膜パラメータの下限値Λｍｉｎとの差分値ΔΛ（＝Λ−Λｍｉｎ）を演算する。次に、ヒートポンプＥＣＵ５９は、ステップＳ２２の処理として、差分値ΔΛに基づいて、冷媒圧縮荷重Ｆの調整量、及び圧縮機５１の回転速度Ｖの調整量を設定する。

例えば、ヒートポンプＥＣＵ５９は、差分値ΔΛが所定値よりも大きい場合には、潤滑油の潤滑状態に余裕があると判断し、冷媒圧縮荷重Ｆの調整量及び圧縮機５１の回転速度Ｖの調整量を通常値に設定する。なお、所定値は、潤滑油の潤滑状態に余裕があるか否かを判断することができるように予め実験等により設定されている。

一方、ヒートポンプＥＣＵ５９は、差分値ΔΛが所定値未満である場合には、潤滑油の潤滑状態に余裕がないと判断し、冷媒圧縮荷重Ｆの調整量及び圧縮機５１の回転速度Ｖの調整量を通常値よりも小さい値に設定する。

ヒートポンプＥＣＵ５９は、ステップＳ２１に続いて、ステップＳ１０〜Ｓ１４の処理を実行する。ヒートポンプＥＣＵ５９は、ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理を実行する際、ステップＳ２１において設定された冷媒圧縮荷重Ｆの調整量、及び圧縮機５１の回転速度Ｖの調整量に基づいて冷媒圧縮荷重Ｆ及び圧縮機５１の回転速度Ｖを変更する。

以上説明した本実施形態の給湯装置１０によれば、以下の（３）に示される作用及び効果を得ることができる。

（３）ヒートポンプＥＣＵ５９は、油膜パラメータΛの演算値に基づいて冷媒圧縮荷重Ｆ及び圧縮機５１の回転速度Ｖを調整する。これにより、冷媒圧縮荷重Ｆ及び圧縮機５１の回転速度Ｖを、実際の油膜パラメータΛに応じてより適切に変更することができるため、潤滑油の潤滑状態を更に適切に維持することができる。

＜他の実施形態＞
なお、各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・第２実施形態の温度取得部５９０は、潤滑油の温度を直接検出するセンサの出力信号に基づいて潤滑油の温度を取得するものであってもよい。

・第２実施形態の第２圧力取得部５９２は、圧縮機５１の低圧冷媒の圧力を直接検出するセンサの出力信号に基づいて圧縮機５１の低圧冷媒の圧力を取得するものであってもよい。

・圧縮機５１の冷媒圧縮荷重Ｆを変更する方法は適宜変更可能である。例えば、ヒートポンプＥＣＵ５９は、送風装置５５のファンの回転速度を変更することにより圧縮機５１の冷媒圧縮荷重Ｆを変更してもよい。具体的には、ヒートポンプＥＣＵ５９は、送風装置５５のファンの回転速度を現在の回転速度よりも上昇させることにより、圧縮機５１の冷媒圧縮荷重Ｆを低下させる。また、ヒートポンプＥＣＵ５９は、送風装置５５のファンの回転速度を現在の回転速度よりも低下させることにより、圧縮機５１の冷媒圧縮荷重Ｆを上昇させる。

・各実施形態の構成は、膨張弁５３に代えてエジェクタが用いられているヒートポンプサイクル５０にも採用することができる。エジェクタは、圧縮機５１で高圧に圧縮された後に高圧側熱交換器５２により凝縮された冷媒を減圧させるノズルと、低圧側熱交換器５４から流出した低圧の冷媒を吸引する吸引部と、ノズルからの噴出冷媒と吸引部で吸引した冷媒とを混合して昇圧するディフューザとを備えている。このようなヒートポンプサイクル５０では、エジェクタの開度の調整により、圧縮機５１の冷媒圧縮荷重Ｆを変更することが可能である。

・貯湯ＥＣＵ３８及びヒートポンプＥＣＵ５９が提供する手段及び／又は機能は、実体的な記憶装置に記憶されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組み合わせにより提供することができる。例えば貯湯ＥＣＵ３８及びヒートポンプＥＣＵ５９がハードウェアである電子回路により提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路により提供することができる。

・本発明は上記の具体例に限定されるものではない。すなわち、上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置や条件等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１０：給湯装置
５０：ヒートポンプサイクル
５１：圧縮機
５２：高圧側熱交換器
５３：膨張弁（膨張部）
５４：低圧側熱交換器
５５：送風装置
５９：ヒートポンプＥＣＵ（制御部）
５１０：圧縮機構部
５２０：電動機部
５２３：駆動軸
５２４，５２５：軸受
５９０：温度取得部
５９１：第１圧力取得部
５９２：第２圧力取得部

Claims (6)

1. 低圧冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（５１）、前記圧縮機から吐出される高圧冷媒を給湯用水と熱交換させる高圧側熱交換器（５２）、前記高圧側熱交換器で冷却された冷媒を減圧及び膨張させる膨張部（５３）、前記膨張部を通じて減圧及び膨張された冷媒を蒸発させることにより前記低圧冷媒を生成する低圧側熱交換器（５４）を有するヒートポンプサイクル（５０）と、
   前記ヒートポンプサイクルを制御する制御部（５９）と、を備え、
   前記圧縮機は、前記低圧冷媒を圧縮して前記高圧冷媒を生成する圧縮機構部（５１０）と、前記圧縮機構部を駆動する電動機部（５２０）と、前記電動機部から前記圧縮機構部に回転動力を伝達する駆動軸（５２３）と、前記駆動軸を回転可能に支持する軸受（５２４，５２５）と、を有し、
   前記高圧冷媒及び前記低圧冷媒の差圧に応じて前記軸受に作用する荷重を冷媒圧縮荷重とするとき、
   前記制御部は、前記ヒートポンプサイクルの加熱能力を切り替える際、前記加熱能力の切り替え態様に応じて、前記駆動軸の回転速度、及び前記冷媒圧縮荷重の調整順序を変更する給湯装置。
2. 前記制御部は、前記ヒートポンプサイクルの加熱能力を現在の加熱能力よりも低下させる場合には、前記冷媒圧縮荷重を低下させた後に前記駆動軸の回転速度を低下させる
   請求項１に記載の給湯装置。
3. 前記制御部は、前記ヒートポンプサイクルの加熱能力を現在の加熱能力よりも上昇させる場合には、前記駆動軸の回転速度を上昇させた後に前記冷媒圧縮荷重を上昇させる
   請求項１に記載の給湯装置。
4. 前記制御部は、
   前記高圧冷媒の圧力を取得する第１圧力取得部（５９１）と、
   前記低圧冷媒の圧力を取得する第２圧力取得部（５９２）と、
   前記駆動軸と前記軸受との間に介在する潤滑油の温度を取得する温度取得部（５９０）と、を有し、
   前記高圧冷媒の圧力及び前記低圧冷媒の圧力に基づいて前記冷媒圧縮荷重を演算し、
   前記潤滑油の温度に基づいて前記潤滑油の粘度を演算し、
   前記駆動軸の回転速度、前記冷媒圧縮荷重、及び前記潤滑油の粘度に基づいて前記潤滑油の油膜パラメータを演算し、
   前記油膜パラメータに基づいて前記駆動軸の回転速度、及び前記冷媒圧縮荷重を調整する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の給湯装置。
5. 前記制御部は、前記膨張部の開度を調整することにより、前記冷媒圧縮荷重を調整する
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の給湯装置。
6. 前記低圧側熱交換器に空気を送風する送風装置（５５）を更に備え、
   前記制御部は、前記送風装置のファンの回転速度を調整することにより、前記冷媒圧縮荷重を調整する
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の給湯装置。

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