JP2002089958A - ヒートポンプ式給湯器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、補助ヒータ等を必要とすることな
く、冷凍サイクル回路単独で約８５℃の湯が得られて高
い給湯効率を保持し、圧縮機の吐出圧力がさほど高くな
く特別な高耐圧設計を不要としてコストの低減に寄与す
るヒートポンプ式給湯器を提供する。 【解決手段】圧縮機３、四方弁４、水熱交換器５、膨張
弁６および空気熱交換器７を順次、冷媒配管８を介して
連通する冷凍サイクル回路１と、ポンプ１２、水熱交換
器１３および貯湯槽１４を順次、水配管１５を介して連
通する水回路１０とを具備し、冷凍サイクル回路の水熱
交換器から放出される凝縮熱を水回路の水熱交換器で吸
収して貯湯槽内に湯を貯めるヒートポンプ式給湯器であ
り、冷凍サイクル回路に用いられる冷媒はＲ４１０Ａま
たはＲ４０７Ｃが選択される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば深夜電力
を利用して貯湯するヒートポンプ式給湯器に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば深夜電力を利用して冷凍サイク
ル回路の圧縮機を駆動し、冷凍サイクル作用にともなう
凝縮熱を水に放出して加熱し、水を湯に変えるヒートポ
ンプ式給湯器が多用されている。

【０００３】ここで問題は、冷凍サイクル回路に用いら
れる冷媒の種類である。従来は、ＨＣＦＣ冷媒であるＲ
２２冷媒が一般に用いられ、あるいは、近時、ＣＯ２
（炭酸ガス）冷媒が使用される。そして、それぞれの使
用冷媒に適応する冷凍サイクル回路および水回路を備え
ている。

【０００４】図７（Ａ）は、Ｒ２２冷媒を用いた給湯器
の回路構成を表し、図７（Ｂ）は、ＣＯ２冷媒を用いた
給湯器の回路構成を表している。

【０００５】はじめに、図７（Ａ）から説明すると、圧
縮機ａ、四方弁ｂ、水熱交換器ｃ、減圧装置である膨張
弁ｄおよび空気熱交換器ｅが順次、冷媒配管Ｐａを介し
て連通されていて、これらで冷凍サイクル回路Ａをな
す。また、ポンプｆ、水熱交換器ｇ、補助ヒータｈおよ
び貯湯槽ｉが順次、水配管Ｐｂを介して連通されてい
て、これらで水回路Ｂａをなす。

【０００６】たとえば、深夜電力を利用して冷凍サイク
ル回路Ａの圧縮機ａを駆動すると、空気熱交換器ｅで冷
媒が蒸発して周囲から蒸発潜熱を奪い、水熱交換器ｃに
おいて冷媒が凝縮して凝縮熱を放出する。

【０００７】一方、水回路Ｂのポンプｆが駆動されて、
貯湯槽ｉ内の水は水熱交換器ｇに導かれ、ここで冷凍サ
イクル回路Ａの水熱交換器ｃから放出される冷媒凝縮熱
により加熱される。温度上昇した水、すなわち低温の湯
は補助ヒータｈに導かれ、さらに加熱されてから貯湯槽
ｉ内に供給される。

【０００８】高温化した湯は比重の関係で貯湯槽ｉ内の
上部に溜まり、下部側の水と混じり合うことは少ない。
槽ｉ内の水はポンプｆによって継続して吸い出され、水
熱交換器ｇと補助ヒータｈに導かれて湯に変わる。槽ｉ
内下部の水の水位が下がるのに代わって、上部の湯量が
増大する。槽底面まで湯面が低下した状態で、貯湯が完
了する。

【０００９】なお、Ｒ２２冷媒を用いた冷凍サイクル回
路Ａでは、水熱交換器ｃにおいて水を約６５℃まで沸き
上げることができ、さらに水回路Ｂａに備えた補助ヒー
タｈによって８５℃の湯になるよう加熱している。

【００１０】図７（Ｂ）に示す回路構成において、Ｒ２
２冷媒使用の回路構成と同一部品については同番号を付
して新たな説明を省略する。すなわち、冷凍サイクル回
路Ａ構成は全く同一であり、ここでの水回路Ｂｂにおい
てＲ２２冷媒の回路に用いた補助ヒータは必要でなく、
それ以外は全く同一である。

【００１１】ＣＯ２冷媒を用いることにより、冷凍サイ
クル回路Ａの水熱交換器ｃにおける加熱温度を約８５℃
まで上げられ、そのまま貯湯槽ｉに供給できる。したが
って、ヒータで加熱する必要がなく、Ｒ２２冷媒使用の
給湯器より効率が良くなる特徴を有する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように、Ｒ２２冷
媒を用いたヒートポンプ式給湯器では、６５℃までは冷
凍サイクル回路Ａで加熱できるが、そのあと補助ヒータ
ｈで加熱する必要があり、総合効率は約２．０に低下し
てしまう。

【００１３】一方、ＣＯ２冷媒を用いた給湯器では、効
率がＲ２２冷媒よりも良い反面、圧縮機ａの吐出圧力が
Ｒ２２の約４倍高い１２０〜１３０Ｋｇ／ｃｍ^２ もあ
る。そのため、圧縮機、室内外 熱交換器、四方弁およ
び膨張弁などのサイクル構成部品を高耐圧設計しなけれ
ばならず、部品費が増大してコストに悪影響を与えてい
る。

【００１４】本発明は上述の課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、補助ヒータ
等を必要とすることなく、冷凍サイクル回路単独で約８
５℃の湯が得られて高い給湯効率を得られ、圧縮機の吐
出圧力がさほど高くなく特別な高耐圧設計を不要として
コストの低減に寄与するヒートポンプ式給湯器を提供し
ようとするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を満足するため
請求項１の発明は、圧縮機、四方弁、水熱交換器、減圧
装置および空気熱交換器を順次、冷媒配管を介して連通
する冷凍サイクル回路と、ポンプ、水熱交換器および貯
湯槽を順次、水配管を介して連通する水回路とを具備
し、上記冷凍サイクル回路の水熱交換器から放出される
凝縮熱を、上記水回路の水熱交換器で吸収して貯湯槽内
に湯を貯めるヒートポンプ式給湯器において、上記冷凍
サイクル回路に用いられる冷媒は、Ｒ４１０ＡまたはＲ
４０７Ｃが選択されることを特徴とする。

【００１６】請求項２として、請求項１記載のヒートポ
ンプ式給湯器において上記冷凍サイクル回路の圧縮機は
回転数可変であり、水回路の水熱交換器導出側に湯の温
度を検知する湯温センサを設け、この湯温センサの検知
温度にもとづいて圧縮機の回転数を制御する制御手段を
備えたことを特徴とする。

【００１７】請求項３として、請求項１記載のヒートポ
ンプ式給湯器において上記冷凍サイクル回路の圧縮機は
回転数可変であり、冷凍サイクル回路の水熱交換器に冷
媒の凝縮温度を検知する凝縮温度センサを設け、この凝
縮温度センサの検知温度が所定温度を超えたときに圧縮
機の回転数を下げる制御をなす制御手段を備えたことを
特徴とする。

【００１８】請求項４として、請求項１記載のヒートポ
ンプ式給湯器において上記冷凍サイクル回路の減圧装置
は膨張弁であり、この膨張弁の開度を制御して圧縮機の
冷媒吐出温度を一定に保持する制御手段を備えたことを
特徴とする。

【００１９】請求項５として、請求項１記載のヒートポ
ンプ式給湯器において上記水回路のポンプは回転数が可
変であり、この水回路の水熱交換器導出側に湯の温度を
検知する湯温センサを設け、この湯温センサの検知温度
にもとづいてポンプの回転数を制御する制御手段を備え
たことを特徴とする。

【００２０】請求項６として、請求項１記載のヒートポ
ンプ式給湯器において上記冷凍サイクル回路の空気熱交
換器に送風する送風機は回転数が可変であり、外気温度
を検知する外気温センサを備え、この外気温センサの検
知温度にもとづいて送風機の回転数を制御する制御手段
を備えたことを特徴とする。

【００２１】請求項７として、請求項１記載のヒートポ
ンプ式給湯器において上記冷凍サイクル回路の空気熱交
換器に送風する送風機は回転数が可変であり、冷凍サイ
クル回路の水熱交換器に冷媒の凝縮温度を検知する凝縮
温度センサを設け、この凝縮温度センサの検知温度が所
定温度を超えたときに、送風機の回転数を制御する制御
手段を備えたことを特徴とする。

【００２２】このような課題を解決する手段を採用する
ことにより、請求項１ないし請求項７の発明によれば、
補助ヒータ等を必要とすることなく、冷凍サイクル回路
単独で約８５℃の湯が得られ、圧縮機の吐出圧力がさほ
ど高くなく特別な高耐圧設計を不要となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明する。図１は、ヒートポンプ式給湯器
の回路構成を示していて、これは冷凍サイクル回路１
と、水回路１０とから構成される。上記冷凍サイクル回
路１は、圧縮機３と、四方弁４と、水熱交換器５と、減
圧装置である膨張弁６および空気熱交換器７が順次、冷
媒配管８を介して連通されてなり、冷媒を導通させて周
知の冷凍サイクル作用をなす。

【００２４】上記水回路１０は、ポンプ１２、水熱交換
器１３および貯湯槽１４が順次、水配管１５を介して連
通されてなり、水を導通させて後述するように湯に変
え、かつ貯湯するようになっている。

【００２５】上記冷凍サイクル回路１の水熱交換器３
と、水回路１０の水熱交換器１３とは、図２に示すよう
に一体化されていて、これら水熱交換器５，１３に導か
れる冷媒と水とが互いに熱交換するようになっている。

【００２６】冷凍サイクル回路１における圧縮機３の冷
媒吐出部近傍で冷媒配管８に密着して、圧縮機３から吐
出された冷媒の温度を検知する吐出温度センサ２０が設
けられる。圧縮機３の冷媒吸込み部近傍で冷媒配管８に
密着して、圧縮機に吸込まれる冷媒の温度を検知する吸
込み温度センサ２１が設けられる。

【００２７】また、冷凍サイクル回路１における水熱交
換器５に密着して、冷媒の凝縮温度を検知する凝縮温度
センサ２２が設けられる。上記膨張弁６と空気熱交換器
７とを接続する冷媒配管８に密着して、冷媒の蒸発温度
を検知する蒸発温度センサ２３が設けられる。

【００２８】上記水回路１０におけるポンプ１２の吸込
み部近傍で水配管１５に密着して、ポンプに吸込まれる
水の温度を検知する水温センサ２４が設けられる。ま
た、水回路１０における水熱交換器１３の導出部近傍で
水配管１５に密着して、この水熱交換器で加熱された湯
の温度を検知する湯温センサ２５が設けられる。

【００２９】以上説明した各センサ２０〜２５は、全て
制御手段をなす制御装置３０と電気的に接続されてい
て、それぞれの検知信号を各センサから制御装置へ送る
ようになっている。さらに上記制御装置３０は、圧縮機
３、四方弁４、膨張弁６およびポンプ１２などの各電動
部品と電気的に接続されていて、後述する制御信号を各
電動部品に送り必要な制御を行うようになっている。

【００３０】上記冷凍サイクル回路１に用いられる冷媒
は、Ｒ４１０Ａ冷媒またはＲ４０７Ｃ冷媒が選択され
る。これら冷媒は、Ｒ２２などのＨＣＦＣ冷媒が近い将
来全廃するのに代わって用いられるＨＦＣ冷媒の一種で
あり、塩素を含まずオゾン層を破壊しない新代替物質と
して開発されたものである。

【００３１】Ｒ４１０Ａ冷媒は、Ｒ３２と、Ｒ１２５の
２種のＨＦＣ混合冷媒であって、圧力などの物性がＲ２
２と異なる。擬似共沸混合冷媒として、圧力損失が小さ
く、熱伝導率が高いなど、冷凍サイクルに適した性質を
有している。また、Ｒ４０７Ｃ冷媒は、Ｒ３２，Ｒ１２
５，Ｒ１３４ａの３種の非共沸混合冷媒で、一定凝縮圧
力で飽和温度が変化する特徴を持っている。

【００３２】このようにして構成されるヒートポンプ式
給湯器であり、たとえば深夜時間帯に入って深夜電力が
供給されると、水温センサ２４が水温を検知して、その
検知信号を制御装置３０へ送る。

【００３３】上記水温センサ２４の検知温度は、貯湯槽
１４内に貯留される湯の温度でもあるので、検知温度が
所定温度以下であれば、制御装置３０はヒートポンプ貯
湯運転を開始するよう制御する。

【００３４】水回路１０のポンプ１２が駆動され、図中
実線矢印に示すように水を貯湯槽１４内から吸い出して
水熱交換器１３に導く。その一方で、冷凍サイクル回路
１の圧縮機３が駆動され、冷媒を図中破線矢印に示すよ
うに水熱交換器５に導いて凝縮させる。

【００３５】冷凍サイクル回路１の水熱交換器５から放
出する冷媒凝縮熱を、水回路１０の水熱交換器１３を通
過する水が吸収して温度上昇し、湯に換る。水回路１０
の水熱交換器５から導出される湯は貯湯槽１４の上部に
溜まり、時間の経過とともに湯量が増大し、下部の水の
量が減少する。

【００３６】冷凍サイクル回路１の水熱交換器５で凝縮
した冷媒は、膨張弁６に導かれて減圧され、空気熱交換
器７に導かれて蒸発し、圧縮機１に吸込まれる。そし
て、圧縮され、再び上述のように冷凍サイクル回路１を
循環する。

【００３７】以上述べたような運転を継続すると、順
次、貯湯槽１４内の湯が増大し、ついには槽内全てが湯
で満たされる。この状態で、水温センサ２４の検知水温
が所定値以上となり、検知信号を受けた制御装置３０は
確認し次第、貯湯運転の停止を指示する。

【００３８】つぎに、本発明のＲ４１０Ａ冷媒またはＲ
４０７Ｃ冷媒を用いたヒートポンプ式給湯器の運転特性
と、従来のＣＯ２冷媒およびＲ２２冷媒を用いた給湯器
の運転特性と比較して説明する。

【００３９】表１は、本発明のＲ４１０Ａ冷媒およびＲ
４０７Ｃ冷媒と、従来のＣＯ２冷媒およびＲ２２冷媒で
の８５℃貯湯運転時の運転圧力と、温度と、冷凍サイク
ル理論効率の計算結果を示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】Ｒ２２冷媒を用いた場合において、現状で
は圧縮機の耐圧面でヒートポンプ単独で８５℃まで上げ
ることはできないが、耐圧構造の圧縮機が存在するもの
として計算した。

【００４２】外気温が５℃、水温が５℃であることを前
提として、冷媒の蒸発温度が０℃、膨張弁の冷媒導入側
における冷媒温度（液温）が１０℃、空気熱交換器（蒸
発器）のスーパーヒート量は０℃とした。

【００４３】また、水熱交換器の熱交換能力は、本発明
および従来における、いずれの冷媒を用いたサイクルに
おいても、水の温度と冷媒の温度との差が最小５℃とな
るように設定した。

【００４４】表１から、ＣＯＰ（理論値）が、本発明の
Ｒ４１０Ａ冷媒を用いると ５．１６、 Ｒ４０７Ｃ冷
媒を用いると ５．０８ であるのに対して、従来のＣ
Ｏ２冷媒を用いた場合では ５．０９ であり、Ｒ２２
冷媒を用いた場合は ４．９０ である。この表１か
ら、本発明のＲ４１０Ａ冷媒を用いた場合がＣＯＰが最
大となり、従来のものよりもはるかに有効である、との
結論が得られる。

【００４５】また、Ｒ４０７Ｃ冷媒を用いたものは、Ｃ
ＯＰはＲ４１０Ａ冷媒を用いた場合より劣るが、従来の
ＣＯ２のものと同等であり、かつ、圧力はＣＯ２より大
幅に低くなり、Ｒ４１０Ａ冷媒を用いた場合よりも低く
なる。これらから明らかなように、Ｒ４１０Ａ冷媒、Ｒ
４０７Ｃ冷媒は従来のＣＯ２、Ｒ２２よりも有効な冷媒
と言える。

【００４６】表１の計算結果にもとづく本発明のＲ４１
０Ａ冷媒のモリエル線図を図４（Ａ）に、Ｒ４０７Ｃ冷
媒のモリエル線図を図４（Ｂ）に示す。そして、従来の
ＣＯ２冷媒のモリエル線図を図４（Ｃ）に示し、Ｒ２２
冷媒のモリエル線図を図４（Ｄ）に示す。

【００４７】さらに、冷媒と水の熱交換時の温度変化
を、Ｒ４１０Ａ冷媒は図５（Ａ）に、Ｒ４０７Ｃ冷媒は
図５（Ｂ）に、従来冷媒のＣＯ２は図５（Ｃ）に、Ｒ２
２は図５（Ｄ）に示す。

【００４８】従来のＣＯ２冷媒では、冷凍サイクルの高
圧は超臨界圧力となる。この場合、凝縮域がなく冷媒温
度変化が滑らかで、一般的にカウンターフローの熱交換
方式では効率が良くなると言われている。しかし、ＣＯ
２冷媒は、冷媒そのものの特性が良くないため、Ｒ４１
０Ａより効率が悪くなっていると考えられる。

【００４９】一方、従来冷媒のＲ２２では冷凍サイクル
の高圧は臨界圧力より充分低く、一定圧力で温度変化の
ない凝縮域で熱交換する。このため、温度変化が折れ線
状になり、効率が悪くなる。今回、選択したＲ４１０Ａ
冷媒では、高圧が臨界圧近傍になり、完全な凝縮域はな
く、Ｒ２２、Ｒ４０７Ｃに比べ、冷媒温度変化が滑らか
になっている。このため、効率が最も高くなっている。

【００５０】Ｒ４０７Ｃ冷媒は、高圧はＲ２２と同程度
であるが、臨界温度はＲ２２より低く、そのため、凝縮
域も少なくなっており、温度変化も滑らかである。ま
た、Ｒ４０７Ｃは非共沸混合冷媒で凝縮域に温度勾配が
あり、温度変化も滑らかになっており、これらが総合し
てＲ２２より効率が高くなっている。

【００５１】つぎに、上記水熱交換器５，１３の構造
と、ここでの冷媒および水の流れを、図２（Ａ）（Ｂ）
にもとづいて説明する。予め、比較的細径の冷媒用パイ
プ５Ｐと、これよりも太径の水用パイプ１３Ｐとが、同
一の直径で、かつそれぞれ所定のピッチを存してコイル
状に巻回されている。そして、互いのコイル空間に互い
のパイプを嵌め合わせ、かつロー付けなど適宜な手段で
固着されたものである。

【００５２】完成した水熱交換器５，１３の断面は、細
径の冷媒用パイプ５Ｐと太径の水用パイプ１３Ｐが交互
に重ね合わされ、一列直状をなす。互いの配管５Ｐ，１
３Ｐがコイル全長に亘って密接しているので、この全長
に亘って冷媒と水の熱交換作用を得られる。

【００５３】なお、冷凍サイクル回路１の水熱交換器５
における冷媒導入側をコイル状上端部に、かつ冷媒導出
側をコイル状下端部に設定してある。また、水回路１０
の水熱交換器１３における水導入側をコイル状下端部
に、かつ水導出側をコイル状上端部に設定してある。こ
のことから、冷媒と水は互いに逆方向に流れる、いわゆ
るカウンターフローとなる。

【００５４】圧縮機３で圧縮された高温の冷媒ガスが水
熱交換器５の上端部から導入される。その一方で、水熱
交換器１３の下端部から導入された水が上端部に流通す
る間加熱される。この温度上昇した水が上端部に到達し
た時点で、水熱交換器５に導入される高温の冷媒ガスで
加熱され高温化する。

【００５５】また、熱交換して低温化した冷媒が水熱交
換器５の下端部から導出される直前で、水回路１０の水
熱交換器１３下端部から導入される低温の水と熱交換し
てさらに低温化し、過冷却状態となる。

【００５６】実際の計測変化結果を、図３に示す。横軸
は導入位置からの距離（ｍ）であり、縦軸は計測した温
度（℃）である。したがって、上述の水熱交換器５，１
３を構成することにより、理想の熱交換作用を得られ
る。

【００５７】再び図１に示すように、上記圧縮機３は制
御装置３０からの制御信号にもとづいて回転数が調整さ
れる回転数可変のものが用いられている。そのうえで、
制御装置３０は圧縮機３の能力を調整して、貯湯槽１４
の貯湯温度を一定に保持するように制御する。

【００５８】具体的には、上記制御装置３０は水回路１
０の水熱交換器１３導出側に設けられる湯温センサ２５
からの検知温度信号を受け、記憶する標準温度と比較し
て圧縮機３の回転数に変えた演算をなす。そして、得ら
れた回転数制御信号を圧縮機３へ送り、この圧縮機の回
転数を調整して湯温センサ２５の検知温度が設定貯湯温
度になるように制御する。

【００５９】水回路１０の水熱交換器１３から導出され
る湯の検知温度が設定値よりも低い場合は、圧縮機３の
回転数を上げて加熱能力を増大させ、湯温の上昇を図
る。逆に、水回路１０の水熱交換器１３から導出される
湯の温度が設定値よりも高い場合は、圧縮機３の回転数
を下げて加熱能力を低下させ、湯温の低下を図る。

【００６０】なお、先に説明した表１と、図４（Ａ）か
ら図４（Ｄ）のモリエル線図からも明らかなように、本
発明のＲ４１０Ａ冷媒、Ｒ４０７Ｃ冷媒を採用した冷凍
サイクルでは、従来のＣＯ２冷媒を採用した冷凍サイク
ルと比較して圧力が低い。しかしながら、本発明でも、
一般の家庭用エアコンの圧縮機の使用範囲の上限圧力レ
ベルにある。そのため、以下に述べるような高圧制御を
行えばよい。

【００６１】すなわち、高圧の上昇を凝縮温度センサ２
２が検出し、その信号を制御装置３０へ送る。制御装置
３０では、高圧の上限値に対応する凝縮温度の設定値と
比較する。その値が上限値を超えたことを確認すると、
制御装置３０は圧縮機３の回転数低下させ、高圧のさら
なる上昇を抑制する。このような制御は、たとえば、夏
場など給出される水の温度が高い条件で、加熱能力を抑
制し貯湯温度をある程度低下する際などに適用される。

【００６２】また、圧縮機３から吐出される冷媒ガスの
高圧化を可能な限り抑制し、かつ高温出湯を行うために
吐出冷媒を高温に保持する制御を行えれば有利である。
すなわち、圧縮機３の冷媒吐出温度を高く保持すること
により、加熱されてきた水が水熱交換器１３から導出さ
れる直前で高温の冷媒ガスによりさらに加熱されること
になり、高温化した湯が得られる。

【００６３】具体的には、制御装置３０は、圧縮機３か
ら吐出される冷媒温度が使用限界に近い温度になるよう
に膨張弁６の開度を制御する。冷媒の吐出温度が低い場
合は、膨張弁６の開度を絞ってスーパーヒートを大きく
とることにより、吐出温度を上げる。逆に、冷媒の吐出
温度が高い場合は、膨張弁６の開度を開きスーパーヒー
トを小さくコントロールすることになる。

【００６４】このようにして、Ｒ４１０Ａ冷媒またはＲ
４０７Ｃ冷媒を用いた冷凍サイクル作用をなし、制御を
行うことによって、Ｒ４１０Ａ冷媒では効率（ＣＯＰ）
がＣＯ２冷媒を用いた場合よりも良くなり、Ｒ４０７Ｃ
冷媒では同等となる。

【００６５】また圧力的にもＲ４１０Ａ冷媒では高圧で
４．７５ＭＰａ、Ｒ４０７Ｃ冷媒では３．７０ＭＰａと
低くなって、現行の家庭用エアコンの圧力レベルで８５
℃の高温貯湯が可能になる。

【００６６】そして、現行のエアコンを構成する冷凍サ
イクル部品である圧縮機や、熱交換器もしくは弁類など
をそのまま用いることができ、低コストを保持して、低
価格の給湯器を提供できる。

【００６７】上記圧縮機３から吐出される冷媒ガスが高
温を保持することにより、吐出冷媒を必要以上に高圧化
する必要がなくなり、無理のない高温加熱が可能とな
る。そして、圧縮機３に対する高圧制御を行うことによ
り、所定の圧力範囲内で冷凍サイクル運転をなす。

【００６８】なお、上記冷凍サイクル回路１の圧縮機３
は、必ずしも回転数可変形のものが使用されるとは限ら
ない。制御が不要であって、しかも制御装置の簡素化を
図れるように、回転数が一定の圧縮機が用いられる場合
もある。

【００６９】図６は、このような回転数が一定の圧縮機
３Ｈを備えたヒートポンプ式給湯器の回路構成を示して
いる。先に、図１で説明した部品と同一のものについて
は同一番号を付して新たな説明は省略する。

【００７０】以上の前提と給湯器における制御手段であ
る制御装置３０Ｈは、以下のような制御が可能である。
すなわち、水回路１０に配置されるポンプ１２Ｈの回転
数を可変形となし、制御装置３０Ｈから回転数の制御信
号を送れるようにする。そして、水回路１０の水熱交換
器１３導出側に設けた湯温センサ２５で湯の温度を検知
し、その検知信号を制御装置３０Ｈへ送る。

【００７１】上記制御装置３０Ｈでは、湯温センサ２５
からの検知信号にもとづいて必要な演算をなし、ポンプ
１２Ｈに適応する回転数制御信号を送る。すなわち、湯
温センサ２５の検知温度が所定温度よりも低い場合は、
ポンプ１２Ｈの回転数を下げる制御信号を送る。このこ
とにより、水回路１０の流量が減少し、最終的に水回路
１０の水熱交換器１３導出側の湯の温度が上昇する。

【００７２】湯温センサ２５の検知温度が所定温度より
も高い場合は、制御装置３０Ｈはポンプ１２Ｈの回転数
を上げる制御信号を送る。このことにより、上記水回路
１０の流量が増加し、最終的に水回路１０の水熱交換器
１３導出側の湯の温度が下がる。結局、回転数が一定の
圧縮機３Ｈを用いても、適応する制御をなすことによ
り、貯湯槽１４における貯湯温度を所定温度に保持でき
る。

【００７３】つぎに、上記回転数が一定の圧縮機３Ｈを
用いた場合の低圧上昇防止制御として、空気熱交換器７
に対向して配置される送風機９の回転数を可変とし、ま
た、外気温度を検出する外気温センサ２６を設置し、制
御装置３０Ｈは外気温センサ２６の温度を検出し、送風
機９の回転数を制御する。

【００７４】すなわち、外気温度が設定値よりも高い場
合、低圧（蒸発圧力）が高くなり入力が増大するため、
送風機９の回転数を低下させ、低圧の上昇を抑え、入力
の増加を防止する。

【００７５】また、上記回転数が一定の圧縮機３Ｈを用
いた場合の高圧上昇防止制御として、空気熱交換器７に
対向して配置される送風機９の回転数を可変とし、ま
た、凝縮温度を検出する凝縮温度センサ２２を取付け、
制御装置３０Ｈは凝縮温度センサ２２の温度を検出し送
風機９の回転数を制御する。

【００７６】すなわち、凝縮温度が設定値よりも高い場
合、凝縮圧力が高くなり、入力が増大するため、送風機
９の回転数を低下させ、蒸発圧力の上昇を抑えることに
より、凝縮圧力の上昇を防止する。

【００７７】なお、上述の水回路１０のポンプ１２Ｈの
回転数の制御および空気熱交換器７に対向して配置され
る送風機９の回転数の制御は、回転数可変の圧縮機を用
いた冷凍サイクルの場合も適用可能であることは勿論で
ある。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、冷
凍サイクル回路にＲ４１０Ａ冷媒またはＲ４０７Ｃ冷媒
を用いることにより、ヒートポンプ単独で約８５℃まで
加熱した湯を得られて高い給湯効率を保持し、圧縮機の
吐出圧力がＣＯ２冷媒の場合よりも高くなり、特別な高
耐圧設計を不要としてコストの低減に寄与する。

【００７９】また、圧縮機の吐出温度を高温に保つこと
により、高圧を必要以上に高くすることなく高温加熱が
可能であり、高圧制御を行うことにより、所定の圧力範
囲内で運転できるなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す、ヒートポンプ式給
湯器の回路構成図。

【図２】同実施の形態を示す、水熱交換器の概略の外観
図と、一部断面図。

【図３】同実施の形態の、水熱交換器における冷媒と水
の温度変化の特性図。

【図４】同実施の形態および従来の冷媒の、モリエル線
図。

【図５】同実施の形態および従来の冷媒の、冷媒と水の
熱交換時の温度変化とエンタルピの特性図。

【図６】本発明の他の実施の形態を示す、ヒートポンプ
式給湯器の回路構成図。

【図７】従来の、ＣＯ２冷媒を用いた給湯器の回路構成
図と、Ｒ２２冷媒を用いた給湯器の回路構成図。

【符号の説明】

３，３Ｈ…圧縮機、 ４…四方弁、 ５…（冷凍サイクル回路の）水熱交換器、 ６…膨張弁（減圧装置）、 ７…空気熱交換器、 ８…冷媒配管、 １…冷凍サイクル回路、 １２，１２Ｈ…ポンプ、 １３…（水回路の）水熱交換器、 １４…貯湯槽、 １０…水回路、 …湯温センサ、 ３０，３０Ｈ…制御装置（制御手段） ２２…凝縮温度センサ、 １２，１２Ｈ…ポンプ、 ９…送風機、 ２６…外気温センサ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、四方弁、水熱交換器、減圧装置お
   よび空気熱交換器を順次、冷媒配管を介して連通する冷
   凍サイクル回路と、 ポンプ、水熱交換器および貯湯槽を順次、水配管を介し
   て連通する水回路とを具備し、 上記冷凍サイクル回路の水熱交換器から放出される凝縮
   熱を、上記水回路の水熱交換器で吸収して貯湯槽内に湯
   を貯めるヒートポンプ式給湯器において、 上記冷凍サイクル回路に用いられる冷媒は、Ｒ４１０Ａ
   またはＲ４０７Ｃが選択されることを特徴とするヒート
   ポンプ式給湯器。
2. 【請求項２】上記冷凍サイクル回路の圧縮機は、回転数
   が可変であり、 上記水回路の水熱交換器導出側に、湯の温度を検知する
   湯温センサを設け、 この湯温センサの検知温度にもとづいて上記圧縮機の回
   転数を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求
   項１記載のヒートポンプ式給湯器。
3. 【請求項３】上記冷凍サイクル回路の圧縮機は、回転数
   が可変であり、 上記冷凍サイクル回路の水熱交換器に、冷媒の凝縮温度
   を検知する凝縮温度センサを設け、 この凝縮温度センサの検知温度が所定温度を超えたとき
   に、上記圧縮機の回転数を下げる制御をなす制御手段を
   備えたことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ式
   給湯器。
4. 【請求項４】上記冷凍サイクル回路の減圧装置は膨張弁
   であり、 この膨張弁の開度を制御して、上記圧縮機の冷媒吐出温
   度を一定に保持する制御手段を備えたことを特徴とする
   請求項１記載のヒートポンプ式給湯器。
5. 【請求項５】上記水回路のポンプは回転数が可変であ
   り、 この水回路の水熱交換器導出側に、湯の温度を検知する
   湯温センサを設け、 この湯温センサの検知温度にもとづいて、上記ポンプの
   回転数を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請
   求項１記載のヒートポンプ式給湯器。
6. 【請求項６】上記冷凍サイクル回路の上記空気熱交換器
   に送風する送風機は回転数が可変であり、 外気温度を検知する外気温センサを備え、 この外気温センサの検知温度にもとづいて、上記送風機
   の回転数を制御する制御手段を備えたことを特徴とする
   請求項１記載のヒートポンプ式給湯器。
7. 【請求項７】上記冷凍サイクル回路の上記空気熱交換器
   に送風する送風機は回転数が可変であり、 上記冷凍サイクル回路の水熱交換器に、冷媒の凝縮温度
   を検知する凝縮温度センサを設け、 この凝縮温度センサの検知温度が所定温度を超えたとき
   に、上記送風機の回転数を制御する制御手段を備えたこ
   とを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ式給湯器。