JP2004053118A - ヒートポンプ風呂給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、貯湯式のヒートポンプ風呂給湯機に関するもので、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風呂給湯機を提供する。
【解決手段】圧縮機１と給湯熱交換器２と減圧装置３と廃熱利用熱交換器４とを有する冷媒回路と、貯湯槽５と給湯熱交換器２と給湯循環ポンプ６とを有する給湯水回路と、浴槽７と廃熱利用熱交換器４と風呂循環ポンプ８とを有する風呂水回路と、冷媒回路中の冷媒の少なくとも１つの状態を検出する冷媒状態検出手段１０と、浴槽廃熱利用給湯運転時には冷媒状態検出手段１０からの信号が所定の値になるように減圧装置３の弁開度を制御する制御手段９を設けているので、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。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はヒートポンプによる風呂給湯機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のヒートポンプ風呂給湯機は特開平７−７１８３９号公報に示すものがある。以下、その構成について図１７を参照しながら説明する。図１７に示すように、圧縮機１の吐出側につながる高圧ガス管、圧縮機１の吸入側につながる低圧ガス管、高圧および低圧ガス管とともに配置された液管に開閉弁５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆを介して、給湯熱交換器２、廃熱利用熱交換器４、大気熱利用熱交換器５１が並列につながっている。そして、開閉弁５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆの切り替えにより給湯運転、風呂追い焚き運転、給湯熱利用風呂追い焚き運転、浴槽廃熱利用給湯運転がおこなわれる。例えば、浴槽廃熱利用給湯運転時は、開閉弁５０ａと５０ｄを開放して、廃熱利用熱交換器４を介して浴槽７の湯を吸熱し、給湯熱交換器２で加熱して貯湯する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成では、給湯熱交換器２より流出した高圧液冷媒は減圧装置３ａで低圧の二相冷媒となり、さらに減圧装置３ｂを通って廃熱利用熱交換器４に流入することになる。よって、冷媒流量がかなり絞られるため、所定の冷媒流量が得られず、圧縮機１の吸入冷媒ガスは高温の過熱ガスとなり、圧縮機１の信頼性確保が課題となる。また、冷媒流量の低下により、廃熱利用熱交換器４での採熱量が少なくなるため高効率化が得られない。それを防止するには減圧装置３ａおよび３ｂは流量制御幅の範囲が非常に大きなものが必須となる。また、その場合には廃熱利用熱交換器４に流入する湯温は大気よりも高温であるため、圧縮機１の低圧がかなり上昇し、採熱量増加にともなって圧縮機１の吐出圧力が上昇し、圧縮機１の耐久性が課題となる。
【０００４】
図１７で説明した従来のヒートポンプ風呂給湯機は、給湯熱交換器２の冷媒の状態が気液二相の状態であるが、超臨界状態で使用する場合もある。図１８は、横軸に冷媒のエンタルピーをとり縦軸に圧力をとって、この場合の冷凍サイクルを示したものである。冷凍サイクルの吐出温度や吐出圧力を決定する要因は色々あるが、一例として、貯湯槽５の混合層域の沸き上げについて説明する。貯湯槽５の混合層とは、沸き上げた高温湯の層と貯湯槽５に給水された市水の低温水の層との間にできる中間的な温度層のことである。同図中の実線で示す冷凍サイクルは、貯湯槽５の下部温度が低く給湯熱交換器２に入ってくる水温が低い場合である。点Ａは圧縮機１の吸入の冷媒の状態、点Ｂは圧縮機１の吐出冷媒の状態、点Ｃは給湯熱交換器２の出口の冷媒の状態、点Ｄは廃熱利用熱交換器４の入口の冷媒の状態を示す。貯湯槽５の沸き上げが進むと上述した混合層の部分の沸き上げになる。このとき、冷凍サイクルもそれに伴って変化する。同図中の点線で示す冷凍サイクルは、この混合層の沸き上げで給湯熱交換器２に入ってくる水温がが高い場合である。点Ａは圧縮機１の吸入の冷媒の状態、点Ｂ’は圧縮機１の吐出冷媒の状態、点Ｃ’は給湯熱交換器２の出口の冷媒の状態、点Ｄ’は廃熱利用熱交換器４の入口の冷媒の状態を示す。同図からわかるように、給湯熱交換器２に入ってくる水温が上昇してくると、圧縮機１の吐出冷媒の温度と圧力とが上昇する。特に、超臨界状態の場合、冷媒の物性のため、吐出圧力が急激に上昇する。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するもので、浴槽廃熱利用給湯運転時の高効率化をはかると共に圧縮機等の耐久信頼性を向上することを主目的とするものである。
【０００６】
【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風呂給湯機は、圧縮機と給湯熱交換器と減圧装置と廃熱利用熱交換器とを有する冷媒回路と、貯湯槽と前記給湯熱交換器と給湯循環ポンプとを有する給湯水回路と、浴槽と前記廃熱利用熱交換器と風呂循環ポンプとを有する風呂水回路と、前記冷媒回路中の冷媒の少なくとも１つの状態を検出する冷媒状態検出手段と、前記冷媒状態検出手段からの信号が所定の値になるように前記減圧装置の弁開度を制御する制御手段とを具備したものである。
【０００７】
これによって、少なくとも１つの冷媒の状態値が所定値になるように前記減圧装置の弁開度を制御するため、常に冷媒回路に適正な冷媒が循環し、圧力と温度とも安定することになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、圧縮機と給湯熱交換器と減圧装置と廃熱利用熱交換器とを有する冷媒回路と、貯湯槽と前記給湯熱交換器と給湯循環ポンプとを有する給湯水回路と、浴槽と前記廃熱利用熱交換器と風呂循環ポンプとを有する風呂水回路と、前記冷媒回路中の冷媒の少なくとも１つの状態を検出する冷媒状態検出手段と、前記冷媒状態検出手段からの信号が所定の値になるように減圧装置の弁開度を制御するため、常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく、耐久性が高く、運転効率も良くすることができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の冷媒状態検出手段として、圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段を有し、前記圧縮機の吐出温度が所定の目標吐出温度になるように減圧装置の弁開度を制御する制御手段を具備することにより、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ため、常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく、耐久性が高く、運転効率も良くすることができる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載の冷媒状態検出手段として、圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段を有し、前記圧縮機の吐出圧力が所定の目標吐出圧力になるように減圧装置の弁開度を制御する制御手段を具備することにより、目標吐出圧力になるように前記減圧装置の弁開度を制御するため、常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく、耐久性が高く、運転効率も良くすることができる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３に記載の発明において浴槽の温度によって所定の値を決定し、その所定の値になるように減圧装置の弁開度を制御するため、浴槽の温度が変わり浴槽からの吸熱量が変化しても、冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく耐久性が高く、運転効率も良くすることができる。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１〜３に記載の発明において給湯熱交換器の水側出口温度である沸き上げ温度の到達目標温度である目標沸き上げ温度によって所定の値を決定し、その所定の値になるように減圧装置の弁開度を制御するため、沸き上げ温度が変わっても、冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく耐久性が高く、運転効率も良くすることができる。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１〜３に記載の発明において給湯熱交換器の水側入口温度によって所定の値を決定し、その所定の値になるように減圧装置の弁開度を制御するため、給水温度が変わっても、冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく耐久性が高く、運転効率も良くすることができる。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１〜３に記載の発明において圧縮機の回転周波数によって所定の値を決定し、その所定の値になるように減圧装置の弁開度を制御するため、圧縮機の回転数が変わり能力が変化しても、冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく耐久性が高く、運転効率も良くすることができる。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項１〜３に記載の発明において給湯熱交換器の水側出口温度と浴槽の温度とによって所定の値を決定し、その所定の値になるように減圧装置の弁開度を制御するため、沸き上げ温度と浴槽温度が変わっても、冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく耐久性が高く、運転効率も良くすることができる。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項１〜８に記載の発明において冷媒の状態が運転限界を超えた場合に冷媒の状態が運転限界値以内になるように減圧装置の弁開度を制御するため、設計時に想定していないような異常時でも、冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく耐久性が高くすることができる。
【００１７】
【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。
【００１８】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１のヒートポンプ風呂給湯機の構成図、図２は同ヒートポンプ風呂給湯機の冷媒状態検出手段として圧縮機の吐出温度検出手段を用いた場合の構成図、図３は同ヒートポンプ風呂給湯機の冷媒状態検出手段として圧縮機の吐出温度検出手段を用いた場合の減圧装置の弁開度に対する吐出温度と効率を示す説明図、図４は同ヒートポンプ風呂給湯機の冷媒状態検出手段として圧縮機の吐出圧力検出手段を用いた場合の構成図、図５は同ヒートポンプ風呂給湯機の圧縮機の冷媒状態検出手段として吐出圧力検出手段を用いた場合の減圧装置の弁開度に対する吐出圧力と効率を示す説明図、図６は同ヒートポンプ風呂給湯機の冷凍サイクルの説明図である。
【００１９】
図１において、圧縮機１、給湯熱交換器２、減圧装置３及び廃熱利用熱交換器４を有する冷媒回路と、貯湯槽５、給湯循環ポンプ６及び前記給湯熱交換器２を有する給湯水回路と、浴槽７、風呂循環ポンプ８及び前記廃熱利用熱交換器４を有する風呂水回路とから冷媒回路と水回路は構成される。また、制御手段９は冷媒状態検出手段１０と目標冷媒状態記憶手段１１の信号から減圧装置３の弁開度を制御することによって、浴槽廃熱利用給湯運転を行う。なお、減圧装置３として電動膨張弁（図示せず）等がある。
【００２０】
次に動作、作用について説明する。圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、給湯熱交換器２に入り、給湯循環ポンプ６から送られてきた貯湯槽５の湯水を加熱する。そして、この加熱された湯水は貯湯槽５に戻り貯湯される。一方、この湯水と熱交換した冷媒は減圧装置３で減圧される。さらに、廃熱利用熱交換器４で浴槽７から送られてきた湯水と熱交換を行うことによって蒸発して気体状態となり、圧縮機１に吸入される。また、圧縮機１が起動すると、制御手段９は冷媒状態検出手段１０からの信号で冷媒状態を検出する。そして、目標冷媒状態を記憶している目標冷媒状態記憶手段１１からの情報で、目標冷媒状態になるように、制御手段９は減圧装置３を制御する。
【００２１】
冷媒状態検出手段１０の具体的な一実施例として圧縮機１の吐出温度を検出する吐出温度検出手段１２を用いた場合について説明する。図２にこの場合の構成図を示す。図１と異なる点は、冷媒状態検出手段１０として圧縮機１の吐出温度を検出する吐出温度検出手段１２を用いた構成としていることである。なお、図１と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００２２】
図３は、横軸に減圧装置３の弁開度をとり、縦軸に吐出温度と効率をとって、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運転限界である常用最大吐出温度である。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。この目標吐出温度Ｙを目標冷媒状態記憶手段１１に予め記憶させる。もし、効率が極大になる減圧装置３の弁開度Ｘに対する吐出温度が上述した運転限界である常用最大吐出温度よりも大きくなれば、目標吐出温度Ｙとして、常用最大吐出温度を設定すればよい。
【００２３】
つまり、浴槽廃熱利用給湯運転が始まり圧縮機１が起動すると、制御手段９は冷媒状態検出手段１０としての吐出温度検出手段１２からの信号で吐出温度を検出する。そして、目標吐出温度を記憶している目標冷媒状態記憶手段１１からの情報で、今の吐出温度が目標吐出温度よりも高ければ、制御手段９は減圧装置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、制御手段９は減圧装置３の弁開度を小さくする（閉じる）ように制御する。そして、このようにして、吐出温度が目標吐出温度になる。また、前述したように、吐出温度が運転限界である常用最大吐出温度よりも大きくなれば、目標吐出温度として常用最大吐出温度を設定し、制御手段９は減圧装置３の弁開度を大きくする（開く）ように制御する。
【００２４】
超臨界状態で使用する場合について説明する。図６は、横軸に冷媒のエンタルピーをとり縦軸に圧力をとって、冷凍サイクルを示したものである。同図中の実線と点線で示す冷凍サイクルは、従来例で説明した給湯熱交換器２に入ってくる水温が低い場合と給湯熱交換器２に入ってくる水温が高い場合である。また、給湯熱交換器２に入ってくる水温が高い場合い場合に、上述した吐出温度制御を行った場合の冷凍サイクルを同図中の一点鎖線で示す。つまり、圧縮機１の吸入の冷媒の状態Ａは点Ｘに、圧縮機１の吐出冷媒の状態Ｂ’は点Ｙになり、吐出圧力が、従来例の場合よりも、低下することがわかる。
【００２５】
上記のように、制御手段９による吐出温度制御をある時間毎に行えば、常に効率の良い給湯運転が可能となる。また、目標吐出温度になるように減圧装置３の弁開度を制御するため、常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく、耐久性も良くすることができる。
【００２６】
次に、冷媒状態検出手段１０の具体的な一実施例として圧縮機１の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段１３を用いた場合について説明する。図４にこの場合の構成図を示す。図１と異なる点は、冷媒状態検出手段１０として圧縮機１の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段１３を用いた構成としていることである。なお、図１と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００２７】
図５は、横軸に減圧装置３の弁開度をとり、縦軸に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運転限界である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に対する吐出圧力を目標吐出圧力Ｙとする。この目標吐出圧力Ｙを目標冷媒状態記憶手段１１に予め記憶させる。もし、効率が極大になる減圧装置３の弁開度Ｘに対する吐出圧力が上述した運転限界である常用最大吐出圧力よりも大きくなれば、目標吐出圧力Ｙとして、常用最大吐出圧力を設定すればよい。
【００２８】
つまり、浴槽廃熱利用給湯運転が始まり圧縮機１が起動すると、制御手段９は冷媒状態検出手段１０としての吐出圧力検出手段１３からの信号で吐出圧力を検出する。そして、目標吐出圧力を記憶している目標冷媒状態記憶手段１１からの情報で、今の吐出圧力が目標吐出圧力よりも高ければ、制御手段９は減圧装置３の弁開度を大きくする（開く）ように制御する。逆に、今の吐出圧力が目標吐出圧力よりも低ければ、制御手段９は減圧装置３の弁開度を小さくする（閉じる）ように制御する。そして、このようにして、吐出圧力が目標吐出圧力になる。また、前述したように、吐出圧力が運転限界である常用最大吐出圧力よりも大きくなれば、目標吐出圧力として常用最大吐出圧力を設定し、制御手段９は減圧装置３の弁開度を大きくする（開く）ように制御する。
【００２９】
（実施例２）
図７は本発明の実施例２のヒートポンプ風呂給湯機の構成図、図８は同ヒートポンプ風呂給湯機の浴槽温度に対する目標吐出温度と目標吐出圧力とを示す説明図である。
【００３０】
本実施例において、実施例１と異なる点は、浴槽７の温度を検出する浴槽温度検出手段１４からの信号に応じて、目標冷媒状態を決定する制御手段９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。
【００３１】
次に動作、作用について説明する。一般に、浴槽７の温度が低くなると、蒸発器である廃熱利用熱交換器４が浴槽７の湯から得るエネルギーが小さくなり、それに従って、冷媒循環量が減少するので、圧縮機１の吐出温度と吐出圧力とは変化する。そこで、予め、実施例１で示した図３や図５の関係を浴槽温度を変えて求める。そして、その浴槽温度に対して目標吐出温度と目標吐出圧力を求めると図８のようになる。すなわち、図８は横軸に浴槽温度をとり、縦軸に目標吐出温度と目標吐出圧力をとって、浴槽温度に対する目標吐出温度と目標吐出圧力の変化を示したものである。
【００３２】
そこで、この浴槽温度に対する目標吐出温度または目標吐出圧力の変化を予め求めておいて、目標冷媒状態記憶手段１１に記憶させておく。浴槽廃熱利用給湯運転の時に、制御手段９は浴槽温度検出手段１４からの信号と目標冷媒状態記憶手段１１からの信号とによって、目標冷媒状態である目標吐出温度または目標吐出圧力を求める。さらに、制御手段９は冷媒状態検出手段１０からの信号で冷媒状態である吐出温度または吐出圧力を検出する。そして、今の冷媒状態（吐出温度または吐出圧力）が目標冷媒状態（目標吐出温度または目標吐出圧力）になるように、制御手段９は減圧装置３の開度を制御する。
【００３３】
上記のように、目標冷媒状態になるように減圧装置３の弁開度を制御するため、浴槽温度が変化しても常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく、耐久性が高く、運転効率も良くすることができる。
【００３４】
なお、図７では浴槽温度検出手段１４を廃熱利用熱交換器４の入口側に設けた構成としたが、浴槽７から廃熱利用熱交換器４に往く配管中であればどこに設けたもよいし、あるいは直接浴槽の温度を検出する構成としても同様の作用、効果が得られる。
【００３５】
（実施例３）
図９は本発明の実施例３のヒートポンプ風呂給湯機の構成図、図１０は同ヒートポンプ風呂給湯機の沸き上げ温度に対する目標吐出温度と目標吐出圧力とを示す説明図である。
【００３６】
本実施例において、実施例１と異なる点は、給湯熱交換器２の水側出口温度である沸き上げ温度の到達目標温度である目標沸き上げ温度を記憶している目標沸き上げ温度記憶手段１５からの信号に応じて、目標冷媒状態を決定する制御手段９を設けた構成としていることである。また、１６は、給湯熱交換器２の水側出口温度である沸き上げ温度を検出する沸き上げ温度検出手段である。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。
【００３７】
次に動作、作用について説明する。浴槽廃熱利用給湯運転は、給湯熱交換器２の水側出口に設けられた沸き上げ温度検出手段１６で得られた温度（沸き上げ温度）が一定になるように給湯循環ポンプ６の流量を制御する。ところで、沸き上げ温度を高くするには、給湯熱交換器２を循環する冷媒の温度を高くする必要がある。そこで、予め、実施例１で示した図３または図５の関係を沸き上げ温度を変えて求める。そして、その沸き上げ温度に対して目標冷媒状態である目標吐出温度と目標吐出圧力を求めると図１０のようになる。すなわち、図１０は横軸に沸き上げ温度をとり、縦軸に目標吐出温度と目標吐出圧力をとって、沸き上げ温度に対する目標吐出温度と目標吐出圧力の関係を示したものである。
【００３８】
そこで、この沸き上げ温度に対する目標吐出温度または目標吐出圧力の関係を予め求めておいて、目標冷媒状態記憶手段１１に記憶させておく。浴槽廃熱利用給湯運転の時に、制御手段９は目標沸き上げ温度記憶手段１５からの信号と目標冷媒状態記憶手段１１からの信号とによって、目標冷媒状態である目標吐出温度または目標吐出圧力を求める。さらに、制御手段９は冷媒状態検出手段１０からの信号で冷媒状態を検出する。そして、この冷媒状態が目標冷媒状態になるように減圧装置３の弁開度を制御する。
【００３９】
上記のように、目標冷媒状態になるように減圧装置３の弁開度を制御するため、沸き上げ温度を変更しても常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく、耐久性が高く、運転効率も良くすることができる。
【００４０】
なお、上記説明では、沸き上げ温度の到達目標温度である目標沸き上げ温度で制御手段９によって減圧装置３の弁開度を制御したが、沸き上げ温度検出手段１６からの信号（沸き上げ温度）で減圧装置３の弁開度を制御しても、同様の作用、効果が得られる。
【００４１】
また、図９では沸き上げ温度検出手段１６を給湯熱交換器２の出口側に設けた構成としたが、給湯熱交換器２から貯湯槽５に往く配管中であればどこに設けてもよいし、あるいは貯湯槽５の上部温度を検出する構成としても同様の作用、効果が得られる。
【００４２】
（実施例４）
図１１は本発明の実施例４のヒートポンプ風呂給湯機の構成図、図１２は同ヒートポンプ風呂給湯機の給水温度に対する目標吐出温度と目標吐出圧力とを示す説明図である。
【００４３】
本実施例において、実施例１と異なる点は、給湯熱交換器２の水側入口水温を検出する給水温度検出手段１７からの信号に応じて、目標冷媒状態を決定する制御手段９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。
【００４４】
次に動作、作用について説明する。一般に、給湯熱交換器２の水側入口水温である給水温度が高くなると冷媒と水との温度差が小さくなるので、、冷凍サイクルとしてはそれを緩和するように、吐出圧力が高くなる。そこで、予め、実施例１で示した図３や図５の関係を給水温度を変えて求める。そして、その給水温度に対して目標吐出温度と目標吐出圧力を求めると図１２のようになる。すなわち、図１２は横軸に給水温度をとり、縦軸に目標吐出温度と目標吐出圧力をとって、給水温度に対する目標吐出温度と目標吐出圧力の変化を示したものである。
【００４５】
そこで、この給水温度に対する目標吐出温度または目標吐出圧力の変化を予め求めておいて、目標冷媒状態記憶手段１１に記憶させておく。浴槽廃熱利用給湯運転の時に、制御手段９は給水温度検出手段１７からの信号と目標冷媒状態記憶手段１１からの信号とによって、目標冷媒状態である目標吐出温度または目標吐出圧力を求める。さらに、制御手段９は冷媒状態検出手段１０からの信号で冷媒状態である吐出温度または吐出圧力を検出する。そして、今の冷媒状態が目標冷媒状態になるように、制御手段９は減圧装置３の開度を制御する。
【００４６】
上記のように、目標冷媒状態になるように減圧装置３の弁開度を制御するため、給水温度が変化しても常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく、耐久性が高く、運転効率も良くすることができる。
なお、図１１では給水温度検出手段１７を給湯熱交換器２の入口側に設けた構成としたが、貯湯槽５から給湯熱交換器２に往く配管中であればどこに設けてもよいし、あるいは貯湯槽５の下部温度を検出する構成としても同様の作用、効果が得られる。
【００４７】
（実施例５）
図１３は本発明の実施例５のヒートポンプ風呂給湯機の構成図、図１４は同ヒートポンプ風呂給湯機の圧縮機の回転周波数に対する目標吐出温度と目標吐出圧力とを示す説明図である。
【００４８】
本実施例において、実施例１と異なる点は、圧縮機１の回転数を変更することができる回転数可変手段１８からの信号に応じて、目標冷媒状態を決定する制御手段９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。
【００４９】
次に動作、作用について説明する。浴槽廃熱利用給湯運転を行うと浴槽７の温度が低下してくる。この温度の低下に伴って、蒸発器である廃熱利用熱交換器４の冷媒と風呂循環ポンプ８で送られてくる浴槽７の湯との熱交換量は減少し、圧縮機１に戻ってくる冷媒には液分が増加してくる。そして、この液圧縮を防ぐために、回転数可変手段１８は圧縮機１の回転周波数を変更し、冷媒循環量を変える。このように浴槽７の温度が変われば、冷媒循環量も変わるので、圧縮機１の吐出温度と吐出圧力も変化する。そこで、予め、実施例１で示した図３や図５の関係を圧縮機１の回転周波数を変えて求める。そして、その回転周波数に対して目標吐出温度や目標吐出圧力を求めると図１４のようになる。すなわち、図１４は横軸に回転周波数をとり、縦軸に目標吐出温度と目標吐出圧力をとって、回転周波数に対する目標吐出温度と目標吐出圧力の変化を示したものである。
【００５０】
そこで、この回転周波数に対する目標吐出温度または目標吐出圧力の変化を目標冷媒状態記憶手段１１に記憶させておく。そして、浴槽廃熱利用給湯運転時に、冷媒状態（吐出温度または吐出圧力）が目標冷媒状態（目標吐出温度または目標吐出圧力）になるように、制御手段９は減圧装置３の開度を制御する。
【００５１】
上記のように、目標冷媒状態になるように減圧装置３の弁開度を制御するため、回転周波数が変化しても常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇や液圧縮がなく、耐久性が高く、運転効率も良くすることができる。
【００５２】
（実施例６）
図１５は本発明の実施例６のヒートポンプ風呂給湯機の構成図、図１６は同ヒートポンプ風呂給湯機の浴槽温度をパラメータにして沸き上げ温度に対する目標吐出温度と目標吐出圧力とを示す説明図である。
【００５３】
本実施例において、実施例１と異なる点は、給湯熱交換器２の水側出口温度である沸き上げ温度の到達目標温度である目標沸き上げ温度を記憶している目標沸き上げ温度記憶手段１５を設け、この目標沸き上げ温度と浴槽７の温度を検出する浴槽温度検出手段１４からの信号とに応じて、目標冷媒状態を決定する制御手段９を設けた構成としていることである。また、１６は、給湯熱交換器２の水側出口温度である沸き上げ温度を検出する沸き上げ温度検出手段である。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。
【００５４】
次に動作、作用について説明する。浴槽廃熱利用給湯運転時の冷凍サイクルを決定する大きな要因は、高圧側の熱交換器である給湯熱交換器２に関係する沸き上げ温度と、低圧側の熱交換器である廃熱利用熱交換器４に関係する浴槽７の温度である。そこで、予め、実施例１で示した図３または図５の関係を沸き上げ温度と浴槽温度とを変えて求める。そして、その沸き上げ温度と浴槽温度とに対して目標冷媒状態である目標吐出温度と目標吐出圧力を求めると図１６のようになる。すなわち、図１６は横軸に沸き上げ温度をとり、浴槽温度をパラメータにして、縦軸に目標吐出温度と目標吐出圧力をとって、沸き上げ温度と浴槽温度に対する目標吐出温度と目標吐出圧力の関係を示したものである。
【００５５】
そこで、この沸き上げ温度と浴槽温度とに対する目標吐出温度と目標吐出圧力の関係を予め求めておいて、目標冷媒状態記憶手段１１に記憶させておく。浴槽廃熱利用給湯運転の時に、制御手段９は目標沸き上げ温度記憶手段１５からの信号と浴槽温度検出手段１４からの信号と目標冷媒状態記憶手段１１からの信号とによって、目標冷媒状態である目標吐出温度または目標吐出圧力を求める。さらに、制御手段９は冷媒状態検出手段１０からの信号で冷媒状態を検出する。そして、この冷媒状態が目標冷媒状態になるように減圧装置３の弁開度を制御する。
【００５６】
上記のように、目標冷媒状態になるように減圧装置３の弁開度を制御するため、沸き上げ温度を変更したり、運転とともに浴槽温度が変化しても常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇や液圧縮がなく、耐久性が高く、運転効率も良くすることができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、目標冷媒状態になるように減圧装置の弁開度を制御するため、常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇や液圧縮がなく、耐久性も運転効率も良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図２】同ヒートポンプ風呂給湯機の冷媒状態検出手段として圧縮機の吐出温度検出手段を用いた場合の構成図
【図３】同ヒートポンプ風呂給湯機の冷媒状態検出手段として圧縮機の吐出温度検出手段を用いた場合の減圧装置の弁開度に対する吐出温度と効率を示す説明図
【図４】同ヒートポンプ風呂給湯機の冷媒状態検出手段として圧縮機の吐出圧力検出手段を用いた場合の構成図
【図５】同ヒートポンプ風呂給湯機の冷媒状態検出手段として圧縮機の吐出圧力検出手段を用いた場合の減圧装置の弁開度に対する吐出圧力と効率を示す説明図
【図６】同ヒートポンプ風呂給湯機の冷凍サイクルの説明図
【図７】本発明の実施例２のヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図８】同ヒートポンプ風呂給湯機の浴槽温度に対する目標吐出温度と目標吐出圧力とを示す説明図
【図９】本発明の実施例３のヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図１０】同ヒートポンプ風呂給湯機の沸き上げ温度に対する目標吐出温度と目標吐出圧力とを示す説明図
【図１１】本発明の実施例４のヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図１２】同ヒートポンプ風呂給湯機の給水温度に対する目標吐出温度と目標吐出圧力とを示す説明図
【図１３】本発明の実施例５のヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図１４】同ヒートポンプ風呂給湯機の圧縮機の回転周波数に対する目標吐出温度と目標吐出圧力とを示す説明図
【図１５】本発明の実施例６のヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図１６】同ヒートポンプ風呂給湯機の浴槽温度をパラメータにして沸き上げ温度に対する目標吐出温度と目標吐出圧力とを示す説明図
【図１７】従来例におけるヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図１８】同ヒートポンプ風呂給湯機の冷凍サイクルの説明図
【符号の説明】
１　圧縮機
２　給湯熱交換器
３　減圧装置
４　廃熱利用熱交換器
５　貯湯槽
６　給湯循環ポンプ
７　浴槽
８　風呂循環ポンプ
９　制御手段
１０　冷媒状態検出手段
１２　吐出温度検出手段
１３　吐出圧力検出手段

Claims (9)

1. 圧縮機と給湯熱交換器と減圧装置と廃熱利用熱交換器とを有する冷媒回路と、貯湯槽と前記給湯熱交換器と給湯循環ポンプとを有する給湯水回路と、浴槽と前記廃熱利用熱交換器と風呂循環ポンプとを有する風呂水回路と、前記冷媒回路中の冷媒の少なくとも１つの状態を検出する冷媒状態検出手段と、前記冷媒状態検出手段からの信号が所定の値になるように前記減圧装置の弁開度を制御する制御手段とを備えたヒートポンプ風呂給湯機。
2. 冷媒状態検出手段として、圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段を用いた請求項１記載のヒートポンプ風呂給湯機。
3. 冷媒状態検出手段として、圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段を用いた請求項１記載のヒートポンプ風呂給湯機。
4. 浴槽の温度によって所定の値を決定する請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ風呂給湯機。
5. 給湯熱交換器の水側出口温度である沸き上げ温度の到達目標温度である目標沸き上げ温度によって所定の値を決定する請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ風呂給湯機。
6. 給湯熱交換器の水側入口温度によって所定の値を決定する請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ風呂給湯機。
7. 圧縮機の回転周波数によって所定の値を決定する請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ風呂給湯機。
8. 給湯熱交換器の水側出口温度と浴槽の温度とによって所定の値を決定する請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ風呂給湯機。
9. 冷媒の状態が運転限界を超えた場合に冷媒の状態が運転限界値以内になるように減圧装置の弁開度を制御する請求項１〜８のいずれか１項に記載のヒートポンプ風呂給湯機。

Images