JP2002122362A

JP2002122362A - ヒートポンプ給湯機

Info

Publication number: JP2002122362A
Application number: JP2000313148A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ohama; 昌宏尾浜; Takeji Watanabe; 竹司渡辺; Satoshi Matsumoto; 松本　　聡
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-10-13
Filing date: 2000-10-13
Publication date: 2002-04-26
Anticipated expiration: 2020-10-13
Also published as: JP3937715B2

Abstract

(57)【要約】【課題】耐久性の向上と運転効率の向上とをはかった
ヒートポンプ給湯機を提供する。【解決手段】圧縮機１、冷媒対水熱交換器２、冷媒の
流量を制御する減圧装置３、蒸発器４を順次接続した冷
媒循環回路と、貯湯槽５、循環ポンプ６、前記冷媒対水
熱交換器２を順次接続した給湯回路と、前記圧縮機１の
吐出温度を検出する吐出温度検出手段１７とを備え、前
記圧縮機１の起動時には、所定の時間の間、前記減圧装
置３の弁開度を一定に制御し、前記所定の時間を経過し
た後は、前記圧縮機１の吐出温度が予め設定された目標
吐出温度になるように前記減圧装置３の弁開度を制御す
るので、常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するため、異
常温度上昇や異常圧力上昇がなく、そのため、耐久性が
高く、運転効率も良くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は貯湯式のヒートポン
プ給湯機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のヒートポンプ給湯機は特
開昭６０−１６４１５７号公報に示すようなものがあ
る。図１９は従来のヒートポンプ給湯機の構成図であ
る。図１９において、圧縮機１、冷媒対水熱交換器２、
減圧装置３、蒸発器４からなる冷媒循環回路と、貯湯槽
５、循環ポンプ６、前記冷媒対水熱交換器２、補助加熱
器７を接続した給湯回路ならなり前記圧縮機１より吐出
された高温高圧の過熱ガス冷媒は前記冷媒対水熱交換器
２に流入し、ここで前記循環ポンプ６から送られてきた
水を加熱する。そして、凝縮液化した冷媒は前記減圧装
置３で減圧され、前記蒸発器４に流入し、ここで大気熱
を吸熱して蒸発ガス化し、前記圧縮機１に戻る。一方、
前記冷媒対水熱交換器２で加熱された湯は前記貯湯槽５
の上部に流入し、上から次第に貯湯されていく。そし
て、前記冷媒対水熱交換器２の入口水温が設定値に達す
ると給水温度検出手段８が検知し、前記圧縮機１による
ヒートポンプ運転を停止して、前記補助加熱器７の単独
運転に切り換えるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した図１９に示す
従来例のヒートポンプ給湯機では、減圧装置３として温
度式膨張弁を用いることが多かった。この場合、一般的
に、蒸発器４の出口の冷媒は一定の過熱度がとれた過熱
ガス状態となるように、減圧装置３としての温度式膨張
弁の仕様を設計する。しかし、運転開始時には冷媒回路
中の冷媒の分布が安定しないため、圧縮機１の吐出圧力
や吐出温度がハンチング（上下変動）し、上限吐出圧力
や上限吐出温度を超える場合があり、圧縮機１の耐久性
が悪くなるという課題を有していた。また、同様に起動
時の能力を減少させてしまい、運転効率が悪くなるとい
う課題も有していた。

【０００４】本発明の目的は、起動時の圧縮機の異常温
度上昇ならびに異常圧力上昇がない、効率の良い給湯加
熱運転を実現することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記従来の課題を解決す
るために、本発明のヒートポンプ給湯機は、圧縮機、冷
媒対水熱交換器、冷媒の流量を制御する減圧装置、蒸発
器を順次接続した冷媒循環回路と、貯湯槽、循環ポン
プ、前記冷媒対水熱交換器を順次接続した給湯回路と、
前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段とを
備え、前記圧縮機の起動時には、所定の時間の間、前記
減圧装置の弁開度を一定に制御し、前記所定の時間を経
過した後は、前記圧縮機の吐出温度が予め設定された目
標吐出温度になるように前記減圧装置の弁開度を制御す
るものである。

【０００６】これによって、起動時には、所定の時間の
間、前記減圧装置の弁開度を一定に制御するため、起動
時における異常温度上昇ならびに異常圧力上昇がない、
効率の良い給湯加熱運転を行うことになる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は各請求項に記載の形態で
実施できるものであり、請求項１記載の発明は、圧縮
機、冷媒対水熱交換器、冷媒の流量を制御する減圧装
置、蒸発器を順次接続した冷媒循環回路と、貯湯槽、循
環ポンプ、前記冷媒対水熱交換器を順次接続した給湯回
路と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手
段とを備え、前記圧縮機の起動時には、所定の時間の
間、前記減圧装置の弁開度を一定に制御し、前記所定の
時間を経過した後は、前記圧縮機の吐出温度が予め設定
された目標吐出温度になるように前記減圧装置の弁開度
を制御することにより、起動時には一定時間の間、前記
減圧装置の弁開度を一定に制御するため、起動時におけ
る異常温度上昇ならびに異常圧力上昇がない、効率の良
い運転をすることができる。

【０００８】請求項２記載の発明は、外気温度を検出す
る外気温度検出手段からの信号に応じて、前記所定の時
間を決定する起動制御手段を具備することにより、外気
温度が変化してもその外気温度に対して最適な所定の時
間を設定するため冷媒回路に適正な冷媒が循環するの
で、広範囲の外気温度に対して、起動時における異常温
度上昇ならびに異常圧力上昇がない、効率の良い運転を
することができる。

【０００９】請求項３記載の発明は、前記圧縮機が起動
する時に、前記圧縮機が温まっている熱時起動と前記圧
縮機が冷えている冷時起動とを判断する熱時冷時検出手
段を備え、冷時起動と熱時起動に応じて、所定の時間を
決定する起動制御手段を具備することにより、吐出温度
に応じて前記減圧装置の弁開度を一定とする所定の時間
を設定するため、運転起動時にも冷媒回路に適正な冷媒
が循環するので、熱時起動や冷時起動にかかわらず異常
温度上昇ならびに異常圧力上昇がない、効率の良い運転
をすることができる。

【００１０】請求項４記載の発明は、熱時冷時検出手段
として、前記圧縮機の高圧側の温度を検出する圧縮機温
度検出手段を具備することにより、直接前記圧縮機の温
度を検出するため、前記圧縮機の初期温度に応じて前記
減圧装置の弁開度を一定とする所定の時間を設定するの
で、運転効率を良くすることができる。

【００１１】請求項５の発明は、熱時冷時検出手段とし
て、前回の運転停止からの経過時間を計測する時間計測
手段と外気温度を検出する外気温度検出手段とを具備す
ることにより、前回の運転停止からの経過時間と外気温
度とから熱時と冷時の判断を行うので、外気温度が変化
しても最適な所定の時間をを設定することができるた
め、常に運転効率を良くすることができる。

【００１２】請求項６の発明は、所定の時間内に、定期
的に前記圧縮機の吐出温度の変化を検出する吐出温度変
化検出手段からの信号で得た吐出温度の変化が所定の変
化よりも小さい時には、前記減圧装置の弁開度を一定と
する制御を終了する起動制御手段と、前述終了後、前記
圧縮機の吐出温度が予め設定された目標吐出温度になる
ように前記減圧装置の弁開度を制御する定常制御手段と
を具備することにより、前記圧縮機の起動時の過渡状態
から定常状態への変化を検出して通常の吐出温度制御に
移行するので、効率の良い給湯加熱運転ができる。

【００１３】請求項７の発明は、所定の時間内に、前記
圧縮機の吐出温度が目標吐出温度又は目標吐出温度近傍
の温度に到達した時には、前記減圧装置の弁開度を一定
とする制御を終了する起動制御手段と、前述終了後、前
記圧縮機の吐出温度が予め設定された目標吐出温度にな
るように前記減圧装置の弁開度を制御する定常制御手段
とを具備することにより、前記吐出温度が目標吐出温度
近傍になったことを検出することで、起動時の過渡状態
から定常状態への変化を認識して通常の吐出温度制御に
移行するので、効率の良い給湯加熱運転ができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。

【００１５】（実施例１）図１は本発明の実施例１のヒ
ートポンプ給湯機の構成図、図２は同ヒートポンプ給湯
機の減圧装置の弁開度に対する定常時の吐出温度と吐出
圧力と効率を示す説明図である。なお、従来例で説明し
た図１９と同じ構成部材には同一符号を用い説明を省略
する。

【００１６】図１において、冷媒対水熱交換器２の水側
出口に設けられた沸き上げ温度検出手段９からの信号で
回転数制御手段１０は循環ポンプ６の回転数を制御し
て、冷媒対水熱交換器２の出口水温（沸き上げ温度）を
ほぼ一定になるように沸き上げる。

【００１７】また、起動時に起動制御手段１１は、起動
時の減圧装置３の弁開度を記憶している起動弁開度記憶
手段１２からの信号で減圧装置３の弁開度を設定する。
そして、所定の時間を記憶している時間記憶手段１３か
らの信号で得た所定の時間と起動してからの経過時間を
計測している所定の時間タイマー１４からの信号で得た
運転経過時間とを比較する時間比較手段１５が前記所定
の時間が終了したことを検出したときは、目標吐出温度
を記憶している目標吐出温度記憶手段１６からの信号で
得た目標吐出温度と吐出温度検出手段１７からの信号で
得た吐出温度とを比較演算する比較演算手段１８からの
信号によって、定常制御手段１９は減圧装置３を制御す
る。なお、減圧装置３として電動膨張弁（図示せず）等
がある。

【００１８】次に動作、作用について説明する。まず、
定常状態での給湯運転制御を説明する。図２は横軸に減
圧装置３の開度をとり、縦軸に吐出温度と吐出圧力と効
率をとって、減圧装置３の弁開度に対する吐出温度と吐
出圧力と効率の関係を示したものである。同図からわか
るように、効率は減圧装置３の弁開度に対して極大値が
ある。また、同図において、一点鎖線は圧縮機の通常使
用時の上限吐出温度（常用最大吐出温度）であり、二点
鎖線は圧縮機の通常使用時の上限吐出圧力（常用最大吐
出圧力）である。ここで、効率が極大になる減圧装置３
の弁開度Ｘに対する吐出温度を目標吐出温度Ｙとする。

【００１９】給湯運転の定常状態では次のような吐出温
度制御を行う。すなわち、比較演算手段１８は、目標吐
出温度記憶手段１６からの信号で得た目標吐出温度と吐
出温度検出手段１７からの信号から得た吐出温度とを比
較しその差を演算する。さらに、定常制御手段１９は、
その演算結果を基に、今の吐出温度が目標吐出温度より
も高ければ、減圧装置３の弁開度を大きくする（開く）
ように制御する。逆に、今の吐出温度が目標吐出温度よ
りも低ければ、減圧装置３の弁開度を小さくする（閉じ
る）ように制御する。

【００２０】次に、起動時の給湯運転制御を説明する。
給湯運転の起動時は、圧縮機１の吐出圧力に比べて、圧
縮機１等の熱容量が大きいために吐出温度の上昇が遅
い。だから、この起動時に、上述した定常状態の給湯運
転制御（吐出温度を目標吐出温度になるように減圧装置
３の弁開度を制御）を行うと、圧縮機１の吐出圧力が急
激に上昇する。

【００２１】そこで、起動時には、図２で求めた効率が
極大になる減圧装置３の弁開度Ｘを起動弁開度として給
湯運転を行う。この起動弁開度（弁開度Ｘ）を起動弁開
度記憶手段１２に予め記憶させる。

【００２２】つまり、給湯運転の起動時には、起動制御
手段１１は起動弁開度記憶手段１２からの信号で起動時
の減圧装置３の弁開度を検出し、そして、減圧装置３の
弁開度をその弁開度に設定する。その後、圧縮機１を駆
動して、給湯加熱運転を開始する。この給湯加熱運転開
始と同時に、所定の時間タイマー１４は運転時間の計測
を始める。給湯加熱運転開始後、この所定の時間タイマ
ー１４が所定の時間に達すると、起動制御手段１１は減
圧装置３の弁開度を一定とする給湯運転を終了し、上述
したように、定常状態での給湯運転制御（吐出温度制
御）に移行する。

【００２３】上記のように、給湯運転の起動時には、そ
の時の吐出温度に関係なく、予め求めた効率の良い減圧
装置３の開度に設定するので、異常温度上昇ならびに異
常圧力上昇がなく、さらに、運転効率の良い給湯運転が
可能となる。

【００２４】（実施例２）図３は本発明の実施例２のヒ
ートポンプ給湯機の構成図、図４は同ヒートポンプ給湯
機の運転時間に対する吐出温度を示す説明図、図５は同
ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する所定の時間を示
す説明図である。

【００２５】本実施例において、実施例１と異なる点
は、外気温度を検出する外気温度検出手段２０からの信
号に応じて、所定の時間を決定する起動制御手段１１を
設けた構成としていることである。なお、実施例１と同
符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。

【００２６】次に動作、作用について説明する。図３に
おいて、運転起動時には、制御手段１１は、起動時にお
ける減圧装置３の弁開度（起動弁開度）を記憶している
起動弁開度記憶手段１２からの信号で減圧装置３の弁開
度を前記起動弁開度に設定した後、給湯加熱運転を開始
する。

【００２７】いま、実施例１の図２で示す効率が最大に
なる減圧装置３の弁開度Ｘを各外気温度（例えば、夏３
５゜Ｃ、中間期２０゜Ｃ、冬５゜Ｃ）において求めてお
く。そして、各外気温度において、減圧装置３の弁開度
をこの弁開度Ｘに設定して運転したときの説明図が図４
である。すなわち、図４は横軸に運転時間をとり、縦軸
に吐出温度をとって、外気温度（例えば、夏３５゜Ｃ、
中間期２０゜Ｃ、冬５゜Ｃ）をパラメータとして、運転
時間に対する吐出温度変化を示したものである。同図に
おいて、Ｔｇは目標吐出温度である。ここで、各外気温
度に対して、吐出温度が目標吐出温度に達する時間Ｔ
１、Ｔ２、Ｔ３を求める。そして、これを各外気温度に
おける所定の時間とする。図５は横軸に外気温度をと
り、縦軸に所定の時間とって、外気温度に対する所定の
時間の変化を示したものである。

【００２８】すなわち、給湯運転の起動時には、起動制
御手段１１は起動弁開度記憶手段１２からの信号で起動
時の減圧装置３の弁開度を検出し、この検出した弁開度
に減圧装置３の弁開度を設定する。その後、圧縮機１を
駆動して、給湯加熱運転を開始する。この給湯加熱運転
開始と同時に、所定の時間タイマー１４は運転時間の計
測を始める。給湯加熱運転開始後、外気温度に対する所
定の時間を記憶している時間記憶手段１３からの信号で
得た所定の時間と起動してからの経過時間を計測してい
る所定の時間タイマー１４からの信号で得た運転経過時
間とを比較する時間比較手段１５が前記所定の時間が終
了したことを検出したときは、起動制御手段１１はこの
起動時の給湯運転制御を終了し、定常状態での給湯運転
制御に移行する。

【００２９】上記のように、運転の起動時に外気温度に
対応した所定の時間を設定することにより、外気温度が
変化しても、冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、圧
縮機１の吐出温度や吐出圧力のハンチングによる異常温
度上昇や異常圧力上昇がなく耐久性が高く、さらに、運
転効率の良い給湯運転が可能となる。

【００３０】（実施例３）図６は本発明の実施例３のヒ
ートポンプ給湯機の構成図、図７は同ヒートポンプ給湯
機の運転時間に対する吐出温度を示す説明図である。

【００３１】本実施例において、実施例２と異なる点
は、圧縮機１が起動する時に、圧縮機１が温まっている
熱時起動と圧縮機１が冷えている冷時起動とを判断する
熱時冷時検出手段２１を備えた構成としていることであ
る。ここでは、熱時冷時検出手段２１として吐出温度検
出手段１７を用いる。なお、実施例１と同符号の部分は
同一構成を有し、説明は省略する。

【００３２】次に動作、作用について説明する。一般
に、圧縮機１が起動する際には、圧縮機１の熱容量が大
きいため、圧縮機１が温まっている熱時起動と圧縮機１
が冷えている冷時起動とでは運転の立ち上がりの速さに
違いがある。いま、実施例１の図２で示す効率が最大に
なる減圧装置３の弁開度Ｘを求めておく。そして、熱時
および冷時起動において、減圧装置３の弁開度をこの弁
開度Ｘに設定して運転したときの説明図が図７である。
すなわち、図７は横軸に運転時間をとり、縦軸に吐出温
度をとって、運転時間に対する吐出温度変化を示したも
のである。同図において、Ｔｇは目標吐出温度である。
同図の実線で示す吐出温度の変化は、運転起動時に圧縮
機１が温まっている熱時起動の場合であり、点線で示す
吐出温度の変化は、運転起動時に圧縮機１が冷えている
冷時起動の場合である。同図からわかるように、熱時起
動の場合は立ち上がりが速く、すぐに定常状態になる。
一方、冷時起動の場合は立ち上がりが遅く、定常状態に
達するまでに時間がかかる。同図において、吐出温度が
目標吐出温度に達するまでの時間を所定の時間（熱時起
動の場合はｔｎ、冷時起動の場合はｔｒ）とする。そし
て、この所定の時間（熱時起動の場合はｔｎ、冷時起動
の場合はｔｒ）を予め求めておく。

【００３３】図７において、Ｔｊｄを熱時起動と冷時起
動との区別を判定する熱時冷時判定吐出温度とし、運転
起動して所定の待機時間ｔ後にこの熱時起動と冷時起動
との区別を判定するものとする。すなわち、起動して所
定の待機時間ｔ後、吐出温度検出手段１３からの信号か
ら得た吐出温度が、熱時冷時判定吐出温度Ｔｊｄ以上の
温度（点Ａ）であれば熱時起動と判定し、熱時冷時判定
吐出温度Ｔｊｄより低い温度（点Ｂ）であれば冷時起動
と判定し、所定の時間を決定する。熱時起動の場合の所
定の時間はｔｎであり、冷時起動の場合の所定の時間は
ｔｒである。

【００３４】すなわち、給湯運転の起動時には、起動制
御手段１１は、起動弁開度記憶手段１２からの信号で起
動時の減圧装置３の弁開度（起動弁開度）を検出した
後、減圧装置３の弁開度を前記起動弁開度に設定する。
その後、圧縮機１を駆動して、給湯加熱運転を開始す
る。この給湯加熱運転開始と同時に、所定の時間タイマ
ー１４は運転時間の計測を始める。給湯加熱運転開始
後、この所定の時間タイマー１４が所定の待機時間ｔに
なると、起動制御手段１１は吐出温度検出手段１７から
の信号で吐出温度を検出し、この検出した吐出温度が熱
時冷時判定吐出温度Ｔｊｄ以上の温度であれば熱時起動
と判定し、熱時冷時判定吐出温度Ｔｊｄより低い温度で
あれば冷時起動と判定する。その判定結果に応じて、時
間記憶手段１３は所定の時間を決定する。熱時起動の場
合の所定の時間はｔｎであり、冷時起動の場合の所定の
時間はｔｒである。

【００３５】そして、さらに運転時間が経過して、所定
の時間タイマー１４が所定の時間（熱時起動の場合はｔ
ｎ、冷時起動の場合はｔｒ）に達すると、起動制御手段
１１はこの起動時の給湯運転制御を終了し、定常状態で
の吐出温度制御に移行する。

【００３６】上記のように、冷時起動と熱時起動に応じ
て、所定の時間を決定するため、運転起動時にも冷媒回
路に適正な冷媒が循環するので、熱時起動や冷時起動に
かかわらず異常温度上昇ならびに異常圧力上昇がない、
効率の良い運転をすることができる。

【００３７】（実施例４）図８は本発明の実施例４のヒ
ートポンプ給湯機の構成図、図９は同ヒートポンプ給湯
機の運転停止後の経過時間に対する圧縮機の温度を示す
説明図である。

【００３８】本実施例において、実施例３と異なる点
は、熱時冷時検出手段２１として、圧縮機１の高圧側の
温度を検出する圧縮機温度検出手段２２を用いた構成と
していることである。なお、実施例３と同符号の部分は
同一構成を有し、説明は省略する。

【００３９】次に動作、作用について説明する。図９は
横軸に運転停止後の経過時間をとり、縦軸に圧縮機１の
温度をとって、運転停止後の経過時間に対する圧縮機１
の温度の変化の関係を示したものである。同図におい
て、Ｔｇは目標吐出温度であり、Ｔｊは熱時起動と冷時
起動との区別を判定する熱時冷時判定圧縮機温度であ
る。つまり、運転起動時に、圧縮機１の温度が、Ｔｊ以
上であれば熱時起動であり、Ｔｊより小さければ冷時起
動である。

【００４０】すなわち、給湯運転の起動時には、起動制
御手段１１は、起動弁開度記憶手段１２からの信号で起
動時の減圧装置３の弁開度（起動弁開度）を検出した
後、減圧装置３の弁開度を前記起動弁開度に設定する。
そして、熱時冷時検出手段２１である圧縮機温度検出手
段２２からの信号で圧縮機１の温度を検出する。さら
に、この検出した圧縮機１の温度が熱時冷時判定圧縮機
温度Ｔｊ以上の温度であれば熱時起動と判定し、熱時冷
時判定圧縮機温度Ｔｊより低い温度であれば冷時起動と
判定する。その判定結果に応じて、時間記憶手段１３は
所定の時間（実施例３で説明したように、熱時起動の場
合はｔｎ、冷時起動の場合はｔｒ）を決定する。その
後、圧縮機１を駆動して、給湯加熱運転を開始する。こ
の給湯加熱運転開始と同時に、所定の時間タイマー１４
は運転時間の計測を始める。給湯加熱運転開始後、所定
の時間タイマー１４が所定の時間（熱時起動の場合はｔ
ｎ、冷時起動の場合はｔｒ）に達すると、起動制御手段
１１はこの起動時の給湯運転制御を終了し、定常状態で
の吐出温度制御に移行する。

【００４１】上記のように、冷時起動と熱時起動に応じ
て、所定の時間を決定するため、運転起動時にも冷媒回
路に適正な冷媒が循環するので、熱時起動や冷時起動に
かかわらず異常温度上昇ならびに異常圧力上昇がない、
効率の良い運転をすることができる。

【００４２】（実施例５）図１０は本発明の実施例５の
ヒートポンプ給湯機の構成図、図１１は同ヒートポンプ
給湯機の運転停止後の時間に対する吐出温度検出手段を
取り付けている配管の温度を示す説明図、図１２は同ヒ
ートポンプ給湯機の外気温度に対する熱時冷時判定時間
を示す説明図である。

【００４３】本実施例において、実施例３と異なる点
は、熱時冷時検出手段として、前回の運転停止からの経
過時間を計測する時間計測手段２３と外気温度を検出す
る外気温度検出手段２０とを用いた構成としていること
である。なお、実施例３と同符号の部分は同一構成を有
し、説明は省略する。

【００４４】次に動作、作用について説明する。図１１
は横軸に運転停止後の時間をとり、縦軸に吐出温度検出
手段１７を付けている配管の温度をとって、運転停止後
の時間に対する吐出温度検出手段１７を付けている配管
の温度の変化の関係を示したものである。同図におい
て、Ｔｇは目標吐出温度であり、Ｔｊｈは熱時起動と冷
時起動との区別を判定する熱時冷時判定吐出配管温度で
ある。いま、吐出温度を検出する吐出温度検出手段１７
は圧縮機１の吐出口に接続された配管に設けられてい
る。そして、運転を停止すると圧縮機１の温度が低下す
るとともに、吐出温度検出手段１７を付けている配管の
温度も低下する。また、温度の低下の速さは外気温度に
よっても異なる。当然、外気温度が低いほど温度の低下
の速さは大きい。同図において、実線は、夏（例えば外
気温度３５゜Ｃ）の場合における、運転停止後の時間に
対する吐出温度検出手段１７を付けている配管の温度の
変化を示す。同様に、一点鎖線および点線はそれぞれ中
間期（例えば外気温度２０゜Ｃ）及び冬（例えば外気温
度５゜Ｃ）における吐出温度検出手段１７を付けている
配管の温度の変化を示す。また、吐出温度検出手段１７
を付けている配管の温度が、熱時起動と冷時起動との区
別を判定する熱時冷時判定吐出配管温度Ｔｊｈ以上であ
れば熱時起動であり、熱時冷時判定吐出配管温度Ｔｊｈ
未満であれば冷時起動である。夏、中間期、冬における
吐出温度検出手段１７を付けている配管の温度が熱時冷
時判定吐出配管温度Ｔｊｈに等しくなる運転停止後の時
間はそれぞれｔ１、ｔ２、ｔ３となる。この時間を熱時
冷時判定時間とする。つまり、運転を起動する場合に、
前回の運転停止後からの時間が、この熱時冷時判定時間
以下であれば熱時起動であり、この熱時冷時判定時間よ
り大きければ冷時起動となる。

【００４５】図１２は横軸に外気温度をとり、縦軸に熱
時冷時判定時間をとって、外気温度に対する熱時冷時判
定時間の関係を示したものである。同図において、実線
より下の部分が熱時起動で、上の部分が冷時起動であ
る。この図１２の関係を予め求めておくことによって、
時間計測手段２３からの信号と外気温度検出手段２０と
によって、熱時起動か冷時起動かの判断ができる。

【００４６】すなわち、給湯運転の起動時には、起動制
御手段１１は、起動弁開度記憶手段１２からの信号で起
動時の減圧装置３の弁開度（起動弁開度）を検出した
後、減圧装置３の弁開度を前記起動弁開度に設定する。
そして、起動制御手段１１は、時間計測手段２３からの
信号で前回の運転停止からの経過時間を求め、さらに、
外気温度検出手段２０からの信号で外気温度を求める。
そして、この求めた外気温度において、起動制御手段１
１は、前回の運転停止からの経過時間が前述の熱時冷時
判定時間以下であれば熱時起動と判断し、前回の運転停
止からの経過時間が前述の熱時冷時判定時間より大きけ
れば冷時起動と判断する。その判定結果に応じて、時間
記憶手段１３は所定の時間（実施例３で説明したよう
に、熱時起動の場合はｔｎ、冷時起動の場合はｔｒ）を
決定する。その後、圧縮機１を駆動して、給湯加熱運転
を開始する。この給湯加熱運転開始と同時に、所定の時
間タイマー１４は運転時間の計測を始める。給湯加熱運
転開始後、所定の時間タイマー１４が所定の時間（熱時
起動の場合はｔｎ、冷時起動の場合はｔｒ）に達する
と、起動制御手段１１はこの起動時の給湯運転制御を終
了し、定常状態での吐出温度制御に移行する。

【００４７】上記のように、前回の運転停止からの経過
時間と外気温度とから熱時と冷時の判断を行い、冷時起
動と熱時起動に応じて所定の時間を決定するため、運転
起動時にも冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、外気
温度が変化しても異常温度上昇ならびに異常圧力上昇が
ない、効率の良い運転をすることができる。

【００４８】（実施例６）図１３は本発明の実施例６の
ヒートポンプ給湯機の構成図、図１４は同ヒートポンプ
給湯機の運転時間に対する吐出温度と減圧装置の弁開度
とを示す説明図、図１５は同ヒートポンプ給湯機の運転
制御を示すフローチャートである。

【００４９】本実施例において、実施例１と異なる点
は、所定の時間内に、定期的に圧縮機１の吐出温度の変
化を検出する吐出温度変化検出手段２４として、吐出温
度検出タイマー２５と吐出温度検出手段１７とを用いた
構成としていることである。なお、実施例１と同符号の
部分は同一構成を有し、説明は省略する。

【００５０】次に動作、作用について説明する。図１４
は横軸に起動時からの運転時間をとり、縦軸に吐出温度
と減圧装置３の弁開度とをとって、運転時間に対する吐
出温度と減圧装置３の弁開度の変化を示したものであ
る。同図において、吐出温度は運転開始とともに上昇
し、最終的には、ほぼ一定の温度に到達する。ここで、
吐出温度が上昇している状態を過渡状態とし、ほぼ一定
になっている状態を定常状態とすると、実施例１で説明
した所定の時間はこの過渡状態の時間でよい。しかし、
起動時の過渡状態の時間は、外気温度によって異なり
（一般に外気温度の低い冬は長く、外気温度の高い夏は
短い）、さらに、前回の給湯運転からの時間によっても
大きく変わる（前回の給湯運転からすぐに運転する場合
は短いし、前回から時間が十分経っておれば長い）。だ
から、所定の時間を一定時間として設定する場合は、最
も長い過渡状態の時間を基準に決める必要がある。その
場合には、過渡状態の時間が短い時には定常状態の吐出
温度制御に移行するのが遅れてしまい、運転効率が悪く
なる。そこで、同図に示すように、吐出温度の変化が少
ない場合には定常状態に達したものと判断して、実施例
１で説明した定常状態での吐出温度制御による給湯運転
に移行する。すなわち、一定の時間間隔ｔ（例えば５
分）毎に吐出温度を検出し、その吐出温度が前回検出し
た吐出温度と比較して、変化量△Ｔが所定の温度差（例
えば１．５゜Ｃ）以下であれば定常状態とし、それ以上
であれば過渡状態とする。

【００５１】つまり、給湯運転の起動時には、起動制御
手段１１は起動弁開度記憶手段１２からの信号で起動時
の減圧装置３の弁開度を検出し、そして、減圧装置３の
弁開度をその弁開度に設定する。その後、圧縮機１を駆
動して、給湯加熱運転を開始する。この給湯加熱運転開
始と同時に、所定の時間タイマー１４は運転時間の計測
を始める。

【００５２】また、給湯加熱運転を開始すると、起動制
御手段１１は、吐出温度検出手段１７と吐出温度検出タ
イマー２５とで構成される吐出温度変化検出手段２４か
らの信号で吐出温度の変化量を検出する。すなわち、起
動制御手段１１は、吐出温度検出タイマー２５からの信
号で一定の時間間隔（同図のｔで例えば５分）毎に、吐
出温度検出手段１７からの信号で吐出温度を検出する。
この吐出温度を検出するたびに、起動制御手段１１は前
回の吐出温度と比較して、変化量を計算する。前回と今
回の吐出温度の変化量が予め設定された温度差（例えば
１．５゜Ｃ）以上であればそのまま起動時の給湯運転制
御を続ける。もし、前回と今回の吐出温度の変化量が予
め設定された温度差（例えば１．５゜Ｃ）以下（同図点
ａ）であれば定常状態での吐出温度制御に移行する。な
お、起動時の給湯運転中に所定の時間タイマー１４が予
めセットされた所定の時間に達した時も、この起動時の
給湯運転制御を終了し、定常状態での吐出温度制御に移
行する。

【００５３】図１５は上述した運転制御を示すフローチ
ャートである。

【００５４】このように、給湯運転を起動した後、過渡
状態と定常状態を一定の時間間隔毎に判断して、起動時
の給湯運転から定常状態での給湯運転制御に切り換える
ので、起動時の運転効率が向上する。

【００５５】（実施例７）図１６は本発明の実施例７の
ヒートポンプ給湯機の構成図、図１７は同ヒートポンプ
給湯機の運転時間に対する減圧装置の弁開度と吐出温度
とを示す説明図、図１８は同ヒートポンプ給湯機の運転
制御を示すフローチャートである。

【００５６】本実施例において、実施例１と異なる点
は、吐出温度検出手段１７からの信号と制御開始吐出温
度記憶手段２６からの信号とを比較しその差を求める温
度比較演算手段２７を設けた構成としていることであ
る。なお、実施例１と同符号の部分は同一構成を有し、
説明は省略する。

【００５７】次に動作、作用について説明する。図１７
は横軸に運転時間をとり、縦軸に吐出温度と減圧装置３
の弁開度とをとって、運転時間に対する吐出温度と減圧
装置３の弁開度との変化を示したものである。同図にお
いて、Ｔｇは目標吐出温度である。また、Ｔｄ０は目標
吐出温度近傍の温度で目標吐出温度以下の制御開始吐出
温度（Ｔｄ０≦Ｔｇ）である。吐出温度がこの制御開始
吐出温度になるまでは減圧装置３の弁開度は起動弁開度
で一定とし、吐出温度がこの制御開始吐出温度Ｔｄ０以
上になれば、実施例１で説明したように、吐出温度制御
運転を行う。同図において、所定の時間内の点ａにおい
て、吐出温度が制御開始吐出温度になり、これ以降は吐
出温度制御運転を行う。吐出温度制御運転に入ると、定
期的（同図の時間ｔ）に吐出温度と目標吐出温度とを比
較して、吐出温度が低ければ（点ｂ）、減圧装置３の弁
開度を小さくする（閉じる）。逆に、吐出温度が高けれ
ば（点ｃ）、減圧装置３の弁開度を大きくする（開
く）。もし、吐出温度が目標吐出温度と等しければ（点
ｄ、ｅ）、減圧装置３の弁開度の変更は行わない。

【００５８】つまり、給湯運転の起動時には、起動制御
手段１１は起動弁開度記憶手段１２からの信号で起動時
の減圧装置３の弁開度を検出し、そして、減圧装置３の
弁開度をその弁開度に設定する。その後、圧縮機１を駆
動して、給湯加熱運転を開始する。この給湯加熱運転開
始と同時に、所定の時間タイマー１４は運転時間の計測
を始める。

【００５９】そして、この給湯加熱運転中に、温度比較
演算手段２７は吐出温度検出手段１７からの信号で得た
吐出温度と制御開始吐出温度記憶手段２６からの信号で
得た制御開始吐出温度とを比較しその差を求め、その結
果を起動制御手段１１に送る。その結果、吐出温度が制
御開始吐出温度より低ければそのまま運転を続ける。逆
に、吐出温度が制御開始吐出温度以上であれば、吐出温
度制御に移行する。すなわち、比較演算手段１８は、目
標吐出温度記憶手段１６からの信号で得た目標吐出温度
と吐出温度検出手段１７からの信号から得た吐出温度と
を比較しその差を演算する。さらに、定常制御手段１９
は、その演算結果を基に、今の吐出温度が目標吐出温度
よりも高ければ、減圧装置３の開度を大きくする（開
く）ように制御する。逆に、今の吐出温度が目標吐出温
度よりも低ければ、減圧装置３の開度を小さくする（閉
じる）ように制御する。図１８は上述した運転制御を示
すフローチャートである。

【００６０】上記のように、給湯運転を起動した後、一
定の時間間隔毎に吐出温度を検出することによって、過
渡状態と定常状態とを判断して、起動時の給湯運転制御
から定常状態での給湯運転制御に切り換えるので、起動
時の運転効率が向上する。

【００６１】

【発明の効果】以上のように、請求項１〜７に記載の発
明によれば、起動時には一定時間の間、減圧装置の弁開
度を一定に制御するため、常に冷媒回路に適正な冷媒が
循環するので、起動時における異常温度上昇ならびに異
常圧力上昇がない、効率の良い給湯加熱運転をすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のヒートポンプ給湯機を示す
構成図

【図２】同ヒートポンプ給湯機の減圧装置の弁開度に対
する吐出温度と吐出圧力と効率を示す説明図

【図３】本発明の実施例２のヒートポンプ給湯機の構成
図

【図４】同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する吐出
温度を示す説明図

【図５】同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する所定
の時間を示す説明図

【図６】本発明の実施例３のヒートポンプ給湯機の構成
図

【図７】同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する吐出
温度を示す説明図

【図８】本発明の実施例４のヒートポンプ給湯機の構成
図

【図９】同ヒートポンプ給湯機の運転停止後の経過時間
に対する圧縮機の温度を示す説明図

【図１０】本発明の実施例５のヒートポンプ給湯機の構
成図

【図１１】同ヒートポンプ給湯機の運転停止後の時間に
対する吐出温度検出手段を取り付けている配管の温度を
示す説明図

【図１２】同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する熱
時冷時判定時間を示す説明図

【図１３】本発明の実施例６のヒートポンプ給湯機の構
成図

【図１４】同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する吐
出温度と減圧装置の弁開度とを示す説明図

【図１５】同ヒートポンプ給湯機の運転制御を示すフロ
ーチャート

【図１６】本発明の実施例７のヒートポンプ給湯機の構
成図

【図１７】同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する減
圧装置の弁開度と吐出温度とを示す説明図

【図１８】同ヒートポンプ給湯機の運転制御を示すフロ
ーチャート

【図１９】従来例におけるヒートポンプ給湯機の構成図

【符号の説明】

１圧縮機２冷媒対水熱交換器３減圧装置４蒸発器５貯湯槽６循環ポンプ１７吐出温度検出手段２０外気温度検出手段２１熱時冷時検出手段２２圧縮機温度検出手段２３時間計測手段２４吐出温度変化検出手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機、冷媒対水熱交換器、冷媒の流量
を制御する減圧装置、蒸発器を順次接続した冷媒循環回
路と、貯湯槽、循環ポンプ、前記冷媒対水熱交換器を順
次接続した給湯回路と、前記圧縮機の吐出温度を検出す
る吐出温度検出手段とを備え、前記圧縮機の起動時に
は、所定の時間の間、前記減圧装置の弁開度を一定に制
御し、前記所定の時間を経過した後は、前記圧縮機の吐
出温度が予め設定された目標吐出温度になるように前記
減圧装置の弁開度を制御するヒートポンプ給湯機。
【請求項２】外気温度を検出する外気温度検出手段か
らの信号に応じて、所定の時間を設定する請求項１記載
のヒートポンプ給湯機。
【請求項３】圧縮機が起動する時に、前記圧縮機が温
まっている熱時起動と前記圧縮機が冷えている冷時起動
とを判断する熱時冷時検出手段を備え、冷時起動と熱時
起動とに応じて、所定の時間を設定する請求項１記載の
ヒートポンプ給湯機。
【請求項４】熱時冷時検出手段は、圧縮機の高圧側の
温度を検出する圧縮機温度検出手段である請求項３記載
のヒートポンプ給湯機。
【請求項５】熱時冷時検出手段は、前回の運転停止か
らの経過時間を計測する時間計測手段と外気温度を検出
する外気温度検出手段である請求項３記載のヒートポン
プ給湯機。
【請求項６】所定の時間内に、定期的に圧縮機の吐出
温度の変化を検出する吐出温度変化検出手段からの信号
で得た吐出温度の変化が所定の変化よりも小さい時に
は、減圧装置の弁開度を一定とする制御を終了する請求
項１記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項７】所定の時間内に、圧縮機の吐出温度が目
標吐出温度又は目標吐出温度近傍の温度に到達した時に
は、減圧装置の弁開度を一定とする制御を終了する請求
項１記載のヒートポンプ給湯機。