JP2005121283A - ヒートポンプ給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】瞬間湯沸し型のヒートポンプ給湯機に関するもので、着霜運転時の効率の向上をはかること。
【解決手段】冷媒回路の冷媒循環量を制御する冷媒循環量制御手段１５と、空気熱交換器４への着霜を検出する着霜検出手段１６とを有し、着霜検出手段１６からの信号によって冷媒循環量制御手段１５を制御するので、除霜までの加熱時間を長くでき、結果として、加熱運転中には除霜運転がすくなくなり、高効率の給湯加熱運転と快適性の向上とが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明はヒートポンプを用いた給湯機に関するものである。

従来から、ヒートポンプサイクルを利用した給湯機が提案されており、例えば、貯湯槽を備え、この貯湯槽にあらかじめ溜めたお湯を利用する貯湯型の給湯機が提案されている。しかし、このような貯湯型の給湯機では、貯湯槽が小さいと湯切れを生じる場合があり、湯切れを生じないためには大きな貯湯槽が必要となってしまう。そこで、貯湯槽を利用することなく、熱交換器で加熱したお湯をそのまま出湯する、瞬間湯沸かし型の給湯機が提案されている（例えば特許文献１参照）。

ところで、この瞬間湯沸かし型の給湯機は比較的長時間運転すると着霜することがある。特許文献１には着霜した霜を除霜する方法について記載されていない。一方、貯湯式ヒートポンプ給湯機における除霜方法としては、冷媒回路にホットガスバイパス回路を設け、除霜時に貯湯動作を停止させ、冷媒をホットガスバイパス回路にバイパスさせて蒸発器の除霜を行うものが提案されている（例えば特許文献２参照）。

さらに、ヒートポンプサイクルを利用した給湯機の場合、効率の良い給湯加熱運転を行うために冷媒回路を流れる冷媒の循環量を制御するものが提案されている（例えば特許文献３参照）。以下、その構成について図６を参照しながら説明する。図６に示すように、圧縮機１、給湯熱交換器２、減圧装置３、空気熱交換器４からなる冷媒循環回路と、貯湯槽５、循環ポンプ６、前記給湯熱交換器２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給湯熱交換器２に流入し、ここで循環ポンプ６から送られてきた水を加熱する。そして、放熱した冷媒は減圧装置３で減圧され、空気熱交換器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、給湯熱交換器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。この時、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７からの信号で回転数制御手段８は循環ポンプ６の回転数を制御して、給湯熱交換器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。そして、前記給湯熱交換器２の入口水温が設定値に達すると入水温度検出手段９が検知し、給湯加熱運転を停止する。また、制御手段１０は、外気温度を検出する外気温度検出手段１１と圧縮機１の吐出温度を検出する吐出温度検出手段１２からの信号で、前記吐出温度を所定の吐出温度（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。この目標吐出温度を記憶しているのが目標吐出温度記憶手段１３である。そして、この場合においても外気温度が低いときに、前記空気熱交換器４に霜がつくことがある。特許文献３の従来例では言及していないが、この霜を解かす手段として前述したホットガスバイパス回路による除霜回路が考えられる。すなわち、図６の一点鎖線のように、圧縮機１の出口と空気熱交換器４の入口とを開閉弁14を介して連結した除霜回路となる。この時、通常の給湯加熱運転時には開閉弁14を閉じ、除霜運転時には圧縮機１から吐出された冷媒の熱で空気熱交換器４に付いた霜を解かすために開閉弁１４を開く。
特開平２−２２３７６７号公報 特開２００１−２８０６９７号公報 特開２０００−３４６４４７号公報（図６）

前述したように特許文献１の瞬間湯沸かし型の給湯機は、シャワーや風呂給湯などの大能力運転時には、ヒートポンプサイクルを長時間運転させるため蒸発器に着霜することがある。また、このような瞬間湯沸かし型の給湯機においても、効率の良い給湯加熱運転を行うために冷媒回路を流れる冷媒の循環量を制御することが考えられる。しかしながら、上記のような構成では、空気熱交換器４に霜がつき始めた場合にも、吐出温度を所定の吐出温度（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吐出温度制御を行うので、空気熱交換器４への着霜がより一層促進させることになる。即ち、図７において、横軸に運転時間をとり、縦軸に減圧装置３の弁開度と空気熱交換器４での冷媒の蒸発温度とを取って、運転時間に対する減圧装置３の弁開度と蒸発温度との変化を示したものである。この図からわかるように、霜がつき始めると空気熱交換器４での熱交換量が減少し、蒸発温度も低下する。そして、それに従って、圧縮機１の吐出温度も低下しようとするので、減圧装置３の弁開度を小さくして、吐出温度を一定に保つ。この繰り返しが連続して起こるので、霜が空気熱交換器４の全面に付着し、蒸発温度が除霜開始温度に比較的短時間のうちに到達する。このため、除霜までの１回の給湯加熱運転時間が短かくなり、そして、空気熱交換器４の全面に付着した霜を除霜するにはヒートポンプの加熱運転を停止させて給湯を停止した状態で、蒸発器を加熱しなければならないため、その間湯を利用できないなど利便性に問題がある。また、これを避けるために給湯を継続しても、湯の温度が低下してしまい、給湯を停止せざるを得ない。

上述した図６の従来例は吐出温度を一定にする場合であるが、この他に、圧縮機１の吸入冷媒の過熱度をほぼ一定にする制御もある（図示せず）。この場合も空気熱交換器４に霜がつき始めると空気熱交換器４での熱交換量が減少し、蒸発温度も低下する。そして、それに従って、圧縮機１の吸入冷媒の過熱度も低下しようとするので、減圧装置３の弁開度を小さくして、吸入冷媒の過熱度をほぼ一定に保つ。この繰り返しが連続して起こるので、霜が空気熱交換器４の全面に付着し、蒸発温度が除霜開始温度に比較的短時間のうちに到達する。だから、この場合も図６の吐出温度制御をした場合と同様の課題を有する。

本発明は上記課題を解決するもので、外気温度が低く、空気熱交換器４に霜が付く場合の給湯加熱運転の高効率化をはかるととも湯切れの少ない快適性の向上をはかることを主目的とするものである。

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、給湯熱交換器、減圧装置、及び空気熱交換器とを有する冷媒回路と、前記給湯熱交換器で加熱した温水を給湯端末から給湯する給湯回路と、前記冷媒回路の冷媒循環量を制御する冷媒循環量制御手段と、前記空気熱交換器への着霜を検出する着霜検出手段と、前記着霜検出手段からの信号によって前記冷媒循環量制御手段を制御する制御手段とを備えたものである。

これによって、空気熱交換器への所定の着霜を検出した時に、空気熱交換器への着霜の進行を抑える冷媒循環量制御を行うため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、給湯加熱運転中の除霜運転を無くすか又は少なくすることができる。

本発明のヒートポンプ給湯機は、空気熱交換器への所定の着霜を検出した時に、空気熱交換器への着霜の進行を抑える冷媒循環量制御を行うことによって、空気熱交換器への着霜の進行が遅くなるため、給湯加熱運転中の除霜運転を無くすか又は少なくすることができるので給湯中にぬるい湯や水が出ることが少なくなり、快適性を向上することができるとともに、空気熱交換器に霜が付く場合の給湯加熱運転の高効率化をはかることもできる。

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、第１の発明は、圧縮機、給湯熱交換器、減圧装置、及び空気熱交換器とを有する冷媒回路と、前記給湯熱交換器で加熱した温水を給湯端末から給湯する給湯回路と、前記冷媒回路の冷媒循環量を制御する冷媒循環量制御手段と、前記空気熱交換器への着霜を検出する着霜検出手段と、前記着霜検出手段からの信号によって前記冷媒循環量制御手段を制御する制御手段とを備えているため、空気熱交換器への所定の着霜を検出した時に、冷媒循環量の制御を行うことによって空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになるため、給湯加熱運転中の除霜運転を無くすか又は少なくすることができるので給湯中にぬるい湯や水が出ることが少なくなり、快適性の向上になる。

第２の発明は、冷媒循環量制御手段の制御対象を冷凍サイクルの状態を決める物理量または前記物理量から算出できる特性値としているため、常に適正な冷凍サイクルとすることができることになり、効率の良い給湯加熱運転ができる。

第３の発明は、着霜検出手段が所定の着霜量を検出した時に、冷媒循環量の制御を停止する制御手段を有しているため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、給湯加熱運転中の除霜運転を無くすか又は少なくすることができるので給湯中にぬるい湯や水が出ることが少なくなり、快適性の向上になる。

第４の発明は、空気熱交換器に付いた霜を取り除く除霜運転が終了後、冷媒循環量の制御を行う制御手段を有しているため、効率の良い給湯加熱運転ができる。

第５の発明は、着霜検出手段が所定の着霜量を検出した時に、冷媒循環量制御手段の制御対象の目標値を、空気熱交換器での冷媒の蒸発温度が上昇する方向に変更する制御手段を有しているため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、給湯加熱運転中の除霜運転を無くすか又は少なくすることができるので給湯中にぬるい湯や水が出ることが少なくなり、快適性の向上になる。

第６の発明は、空気熱交換器に付いた霜を取り除く除霜運転が終了後、冷媒循環量制御手段の制御対象の目標値を、空気熱交換器に霜が付いていない場合の目標値に変更し直す制御手段を有しているため、効率の良い給湯加熱運転ができる。

第７の発明は、冷媒循環量制御手段は、圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と減圧装置とを有しているので、常に適正な吐出温度とすることができることになり、効率の良い給湯加熱運転ができる。

第８の発明は、着霜検出手段が所定の着霜量を検出した時に、冷媒循環量制御手段の目標とする目標吐出温度を下げる制御手段を有しているため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、給湯加熱運転中の除霜運転を無くすか又は少なくすることができるので給湯中にぬるい湯や水が出ることが少なくなり、快適性の向上になる。

第９の発明は、冷媒循環量制御手段は、圧縮機の吸入冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段と減圧装置とを有しているので、常に適正な過熱度とすることができることになり、効率の良い給湯加熱運転ができる。

第１０の発明は、着霜検出手段が所定の着霜量を検出した時に、冷媒循環量制御手段の目標とする目標過熱度を小さくする制御手段を有しているため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、給湯加熱運転中の除霜運転を無くすか又は少なくすることができるので給湯中にぬるい湯や水が出ることが少なくなり、快適性の向上になる。

第１１の発明は、冷媒循環量制御手段は、圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と減圧装置とを有しているので、常に適正な吐出圧力とすることができることになり、効率の良い給湯加熱運転ができる。

第１２の発明は、着霜検出手段が所定の着霜量を検出した時に、冷媒循環量制御手段の目標とする目標吐出圧力を低くする制御手段を有しているため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、給湯加熱運転中の除霜運転を無くすか又は少なくすることができるので給湯中にぬるい湯や水が出ることが少なくなり、快適性の向上になる。

第１３の発明は、着霜検出手段は、給湯加熱運転時間の経過時間を計測する時間計測手段を有しているので、長時間給湯加熱運転が続いた場合に着霜を検出することができるため、空気熱交換器に霜が付いた時に、冷媒循環量制御の目標値を変更するか、または、冷媒循環量の制御を停止するため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、給湯加熱運転中の除霜運転を無くすか又は少なくすることができるので給湯中にぬるい湯や水が出ることが少なくなり、快適性の向上になる。

第１４の発明は、着霜検出手段は吐出圧力検出手段を有しているので、吐出圧力が低下して所定の着霜量を検出した時に、冷媒循環量制御の目標値を変更するか、または、冷媒循環量の制御を停止するため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、給湯加熱運転中の除霜運転を無くすか又は少なくすることができるので給湯中にぬるい湯や水が出ることが少なくなり、快適性の向上になる。

第１５の発明は、着霜検出手段は吐出温度検出手段を有しているので、吐出温度が低下して所定の着霜量を検出した時に、冷媒循環量制御の目標値を変更するか、または、冷媒循環量の制御を停止するため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、給湯加熱運転中の除霜運転を無くすか又は少なくすることができるので給湯中にぬるい湯や水が出ることが少なくなり、快適性の向上になる。

第１６の発明は、着霜検出手段は減圧装置の弁開度の変化速度を検出する変化速度検出手段を有しているので、減圧装置の弁開度の変化速度が所定の変化速度以上になることによって所定の着霜量を検出した時に、冷媒循環量制御の目標値を変更するか、または、冷媒循環量の制御を停止するため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、給湯加熱運転中の除霜運転を無くすか又は少なくすることができるので給湯中にぬるい湯や水が出ることが少なくなり、快適性の向上になる。

第１７の発明は、着霜検出手段は空気熱交換器での冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度検出手段を有しているので、蒸発温度が低下して所定の着霜量を検出した時に、冷媒循環量制御の目標値を変更するか、または、冷媒循環量の制御を停止するため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、給湯加熱運転中の除霜運転を無くすか又は少なくすることができるので給湯中にぬるい湯や水が出ることが少なくなり、快適性の向上になる。

第１８の発明は、着霜検出手段は空気熱交換器での冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度検出手段と外気温度を検出する外気温度検出手段とを有しているので、蒸発温度が低下して外気温度と蒸発温度との差を求めることによって所定の着霜量を検出した時に、冷媒循環量制御の目標値を変更するか、または、冷媒循環量の制御を停止するため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、給湯加熱運転中の除霜運転を無くすか又は少なくすることができるので給湯中にぬるい湯や水が出ることが少なくなり、快適性の向上になる。

第１９の発明は、着霜検出手段は圧縮機の運転電流値を検出する電流値検出手段を有しているので、電流値が低下して所定の着霜量を検出した時に、冷媒循環量制御の目標値を変更するか、または、冷媒循環量の制御を停止するため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、給湯加熱運転中の除霜運転を無くすか又は少なくすることができるので給湯中にぬるい湯や水が出ることが少なくなり、快適性の向上になる。

第２０の発明は、着霜検出手段は圧縮機の消費電力を検出する消費電力検出手段を有しているので、消費電力が低下して所定の着霜量を検出した時に、冷媒循環量制御の目標値を変更するか、または、冷媒循環量の制御を停止するため、空気熱交換器への着霜の進行を抑えることになり、給湯加熱運転中の除霜運転を無くすか又は少なくすることができるので給湯中にぬるい湯や水が出ることが少なくなり、快適性の向上になる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における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運転時間に対する減圧装置の弁開度と蒸発温度との変化を示す説明図、図３は同ヒートポンプ給湯機の他の実施例における運転時間に対する減圧装置の弁開度と蒸発温度との変化を示す説明図である。なお、従来例で説明した図６と同じ構成部材には同一符号を用い説明を省略する。

冷媒の循環量を制御する場合、その制御対象となる、冷凍サイクルの状態を決める物理量として、圧縮機１の吐出温度や吐出圧力が有る。さらに、冷凍サイクルの状態を決める物理量から計算される圧縮機１の吸入冷媒の過熱度などがある。そこで、図１においては、一例として、制御対象を圧縮機１の吐出温度を用いた場合を示す。すなわち、冷媒循環量制御手段１５は、減圧装置３と吐出温度検出手段１２と制御装置１０とから成り立っている。また、着霜検出手段１６として蒸発温度検出手段１７を用いている。さらに、給湯回路は、給水管１８と、給水管１８から供給される水を加熱する給湯熱交換器２と、前記加熱された水と給水管１８からの水とを混合する湯水混合弁１９と、給湯端末２０などからなる。

次に動作、作用について説明する。給湯加熱運転時には、制御装置１０は、圧縮機１の吐出温度を検出する吐出温度検出手段１２からの信号で、前記吐出温度を所定の吐出温度（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。また、着霜検出手段１６である蒸発温度検出手段１７は空気熱交換器４を循環する冷媒の温度を検出する。そして、着霜検出手段１６である蒸発温度検出手段１７が空気熱交換器４に着霜が始まっていることを検出すると、冷媒循環量制御手段１５は吐出温度を目標吐出温度一定にする制御を停止する。すなわち、減圧装置３の弁開度をそのときの弁開度で一定とする。そして、さらに着霜が進行し空気熱交換器４の全面に霜が付着したことを検出すると、空気熱交換器４に付着した霜を溶かす除霜運転を行う。これについて図２を用いて説明する。図２は横軸に運転時間をとり、縦軸に減圧装置３の弁開度と空気熱交換器４での冷媒の蒸発温度とを取って、運転時間に対する減圧装置３の弁開度と蒸発温度との変化を示したものである。同図中の点線は従来例で説明した図７の場合であり、実線が本発明の場合である。運転開始とともに着霜が進み、蒸発温度が低下する。これに伴って圧縮機１の吐出温度も低下しようとするので、冷媒循環量制御手段１５は吐出温度を一定に保つために減圧装置３の弁開度を小さくする。そして、蒸発温度検出手段１７が着霜判定温度Ｔｉを検出すると、制御手段１０は空気熱交換器４に霜が付着したと判断し、冷媒循環量の制御を停止する。すなわち、目標吐出温度になるように減圧装置３の弁開度の制御を停止し、弁開度を固定する。それでも空気熱交換器４への霜の付着は進行し、ついに、蒸発温度検出手段１７が除霜開始温度Ｔｄを検出すると、制御手段１０は空気熱交換器４の全面に霜が付着したと判断し、除霜運転を開始する。点線で示す従来例の場合は、着霜の進行度合いに関係なく、圧縮機１の吐出温度制御を行うため、減圧装置３の弁開度は運転するに従って小さくなり、運転の途中から蒸発温度が急激に低下し、除霜開始温度Ｔｄに到達する。結局、図２に示すように、１回の給湯加熱運転の時間は本発明の方が長くなることがわかる。従来例のように長い時間をかけて貯湯槽に湯を貯湯するのに比較すると、本発明の瞬間湯沸かし型の給湯機の場合には１回の給湯加熱時間は短時間であるので、現実的には、除霜運転に入ることはほとんどない。

また、除霜運転が終了し、空気熱交換器４に付着した霜がなくなれば、制御装置１０は、圧縮機１の吐出温度を検出する吐出温度検出手段１２からの信号で、前記吐出温度を目標吐出温度になるように、減圧装置３の弁開度を制御する。

上記のように、空気熱交換器４への着霜を検出する着霜検出手段１６とを備え、制御手段１０が空気熱交換器４に霜が付着したと判断した場合に冷媒循環量の制御を停止し、空気熱交換器４への着霜の進行を抑えるため、給湯加熱運転中の除霜運転を無くすか又は少なくすることができる。また、除霜運転が行われた場合、除霜運転後は冷媒循環量の制御を再開するので、効率のよい給湯加熱運転が継続してできる。

なお、上記説明では、着霜検出手段１６として蒸発温度検出手段１７を用いているが、この他にも空気熱交換器４への着霜量を検出することができる特性値を着霜検出手段としてもよい。例えば、給湯加熱運転時間の経過時間を計測する時間計測手段を設け、図２に示すように、制御時間帯については冷媒循環量制御手段１５による冷媒循環量の制御を行ない、そして、制御不感帯については冷媒循環量制御手段１５による冷媒循環量の制御を行なわないとすることによって上記説明と同様の作用効果が得られる。

さらに、着霜検出手段１６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てもよい。吐出圧力は空気熱交換器４への着霜とともに徐々に減少しする。そして、空気熱交換器４の全面に着霜すると急激に減少する。そこで初期着霜と全面着霜とで適当な所定の制御圧力を設定すれば、上記説明と同様の作用効果が得られる。

また、着霜検出手段１６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てもよい。吐出温度は空気熱交換器４への着霜とともに徐々に減少しする。そして、空気熱交換器４の全面に着霜すると急激に減少する。そこで初期着霜と全面着霜とで適当な所定の制御温度を設定すれば、上記説明と同様の作用効果が得られる。

さらに、着霜検出手段１６として、減圧装置３の弁開度の変化速度を検出する変化速度検出手段を用いてもよい。減圧装置３の弁開度の変化速度は空気熱交換器４への着霜とともに徐々に大きくなる。そして、空気熱交換器４の全面に着霜すると急激に増大する。そこで初期着霜と全面着霜とで適当な所定の変化速度を設定すれば、上記説明と同様の作用効果が得られる。

また、着霜検出手段１６として、空気熱交換器での冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度検出手段と外気温度を検出する外気温度検出手段とを用いてもよい。外気温度と蒸発温度の温度差は、空気熱交換器４への着霜とともに徐々に大きくなる。そして、空気熱交換器４の全面に着霜すると急激に増大する。そこで初期着霜と全面着霜とで、適当な所定の温度差を設定すれば、上記説明と同様の作用効果が得られる。

さらに、着霜検出手段１６として、圧縮機の運転電流値を検出する電流値検出手段を用いてもよい。前記運転電流値は空気熱交換器４への着霜とともに徐々に減少しする。そして、空気熱交換器４の全面に着霜すると急激に減少する。そこで初期着霜と全面着霜とで適当な所定の運転電流値を設定すれば、上記説明と同様の作用効果が得られる。

また、着霜検出手段１６として、圧縮機の消費電力を検出する消費電力検出手段を用いてもよい。前記消費電力は空気熱交換器４への着霜とともに徐々に減少しする。そして、空気熱交換器４の全面に着霜すると急激に減少する。そこで初期着霜と全面着霜とで適当な所定の消費電力を設定すれば、上記説明と同様の作用効果が得られる。

ところで、上記実施例では、着霜検出手段１６である蒸発温度検出手段１７が空気熱交換器４に着霜が始まっていることを検出すると、冷媒循環量制御手段１５は吐出温度を目標吐出温度一定にする制御を停止することによって、減圧装置３の弁開度をそのときの弁開度で一定としていた。しかし、一定にせず、空気熱交換器４での冷媒の蒸発温度を上昇するように冷媒量の制御を行っても着霜の成長の速度を遅くすることができ、効率の良い給湯加熱運転が可能である。すなわち、着霜検出手段１６である蒸発温度検出手段１７が空気熱交換器４に着霜が始まっていることを検出すると、冷媒循環量制御手段１５は吐出温度の目標値である目標吐出温度を下げる。そして、この変更した目標吐出温度を目標値として冷媒循環量制御手段１５は冷媒循環量を制御する。

これについて図３を用いて説明する。図３は横軸に運転時間をとり、縦軸に減圧装置３の弁開度と空気熱交換器４での冷媒の蒸発温度とを取って、運転時間に対する減圧装置３の弁開度と蒸発温度との変化を示したものである。図２と異なる点は、蒸発温度検出手段１７が着霜判定温度Ｔｉを検出すると、制御手段１０は空気熱交換器４に霜が付着したと判断し、目標吐出温度を小さくして、冷媒循環量の制御を行う。すなわち、目標吐出温度になるように減圧装置３の弁開度を大きくする。これによって、蒸発温度は上昇する方向に変化する。それでも空気熱交換器４への霜の付着は進行し、ついに、蒸発温度検出手段１７が除霜開始温度Ｔｄを検出すると、制御手段１０は空気熱交換器４の全面に霜が付着したと判断し、除霜運転を開始する。結局、図２の場合と同様、１回の給湯加熱運転の時間は本発明の方が従来例の場合よりも長くなることがわかる。

また、除霜運転が終了し、空気熱交換器４に付着した霜がなくなれば、制御装置１０は、圧縮機１の吐出温度を検出する吐出温度検出手段１２からの信号で、前記吐出温度を目標吐出温度になるように、減圧装置３の弁開度を制御する。ただし、この時の目標吐出温度は上記変更した目標吐出温度でなく、空気熱交換器４に霜が付着していない時の通常の目標吐出温度である。

（実施の形態２）
図４は本発明の第２の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の構成図である。なお、本発明の第１の実施の形態で説明した図１と同じ構成部材には同一符号を用い説明を省略する。図１と異なる点は、冷媒の循環量の制御対象として、冷凍サイクルの状態を決める物理量から計算される圧縮機１の吸入冷媒の過熱度としたことである。つまり、冷媒循環量制御手段１５として，圧縮機１の吸入冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段２１と減圧装置３とを用いたことである。さらに、過熱度検出手段２１の一例として、空気熱交換器４と圧縮機１の間の冷媒の温度を検出する第一の冷媒温度検出手段２２と空気熱交換器４の冷媒の温度を検出する第二の冷媒温度検出手段２３とを用いている。そして、過熱度は、第一の冷媒温度検出手段２２の検出温度と第二の冷媒温度検出手段２３の検出温度との差で求まる。この過熱度を適正な所定の過熱度に制御すれば、効率の良い給湯加熱運転が可能となる。図４において、この適正な所定の過熱度である目標過熱度を記憶しているのが目標過熱度記憶手段１３である。

本第２の実施の形態においても、図２または図３で説明した第１の実施の形態と同様の作用、効果を得ることができるので、説明は省略する。

なお、過熱度検出手段２１として、圧縮機１の吸入温度と圧縮機１の吸入圧力とを検出して、吸入温度と吸入圧力とから過熱度を演算で求めても良い。また、上記説明では圧縮機１の吸入の過熱度を制御するとしたが、空気熱交換器４の出口冷媒の過熱度を制御しても同様の作用、効果が得られる。

（実施の形態３）
図５は本発明の第３の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の構成図である。なお、本発明の第１の実施の形態で説明した図１と同じ構成部材には同一符号を用い説明を省略する。図１と異なる点は、冷媒の循環量の制御対象として、冷凍サイクルの状態を決める物理量である圧縮機１の吐出圧力としたことである。つまり、冷媒循環量制御手段１５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２４と減圧装置３とを用いたことである。そして、この吐出圧力検出手段２４から検出される圧縮機の吐出圧力を適正な所定の圧力に制御すれば、効率の良い給湯加熱運転が可能となる。図５において、この適正な所定の圧力である目標吐出圧力を記憶しているのが目標吐出圧力記憶手段１３である。

本第３の実施の形態においても、図２または図３で説明した第１の実施の形態と同様の作用、効果を得ることができるので、説明は省略する。

本発明のヒートポンプ給湯機は、空気熱交換器への着霜を検出した時に、空気熱交換器への着霜の進行を抑える冷媒循環量制御を行うことによって、給湯中にぬるい湯や水が出ることが少なくなり、快適性を向上することができるとともに、空気熱交換器に霜が付く場合の給湯加熱運転の高効率化をはかることもできるものであり、産業上の利用可能性がある。

本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の構成図 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蒸発温度との変化を示す説明図 同ヒートポンプ給湯機の他の実施例における運転時間に対する減圧装置の弁開度と蒸発温度との変化を示す説明図 本発明の第２の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の構成図 本発明の第３の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の構成図 従来例におけるのヒートポンプ給湯機の構成図 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蒸発温度との変化を示す説明図

符号の説明

１ 圧縮機
２ 給湯熱交換器
３ 減圧装置
４ 空気熱交換器
１５ 冷媒循環量制御手段
１６ 着霜検出手段
２０ 給湯端末

Claims (20)

1. 圧縮機、給湯熱交換器、減圧装置、及び空気熱交換器を有する冷媒回路と、前記給湯熱交換器で加熱した温水を給湯端末から給湯する給湯回路と、前記冷媒回路の冷媒循環量を制御する冷媒循環量制御手段と、前記空気熱交換器への着霜を検出する着霜検出手段と、前記着霜検出手段からの信号によって前記冷媒循環量制御手段を制御する制御手段とを備えたヒートポンプ給湯機。
2. 冷媒循環量制御手段の制御対象を冷凍サイクルの状態を決める物理量または前記物理量から算出できる特性値とした請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
3. 着霜検出手段が所定の着霜量を検出した時に、冷媒循環量の制御を停止する制御手段を有する請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
4. 空気熱交換器に付いた霜を取り除く除霜運転が終了後、冷媒循環量の制御を行う制御手段を有する請求項３記載のヒートポンプ給湯機。
5. 着霜検出手段が所定の着霜量を検出した時に、冷媒循環量制御手段の制御対象の目標値を、空気熱交換器での冷媒の蒸発温度が上昇する方向に変更する制御手段を有する請求項２記載のヒートポンプ給湯機。
6. 空気熱交換器に付いた霜を取り除く除霜運転が終了後、冷媒循環量制御手段の制御対象の目標値を、空気熱交換器に霜が付いていない場合の目標値に変更し直す制御手段を有する請求項５記載のヒートポンプ給湯機。
7. 冷媒循環量制御手段は、圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と減圧装置とを有する請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
8. 着霜検出手段が所定の着霜量を検出した時に、冷媒循環量制御手段の目標とする目標吐出温度を下げる制御手段を有する請求項７記載のヒートポンプ給湯機。
9. 冷媒循環量制御手段は、圧縮機の吸入冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段と減圧装置とを有する請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
10. 着霜検出手段が所定の着霜量を検出した時に、冷媒循環量制御手段の目標とする目標過熱度を小さくする制御手段を有する請求項９記載のヒートポンプ給湯機。
11. 冷媒循環量制御手段は、圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と減圧装置とを有する請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
12. 着霜検出手段が所定の着霜量を検出した時に、冷媒循環量制御手段の目標とする目標吐出圧力を低くする制御手段を有する請求項１１記載のヒートポンプ給湯機。
13. 着霜検出手段は、給湯加熱運転時間の経過時間を計測する時間計測手段を備えた請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
14. 着霜検出手段は、吐出圧力検出手段を備えた請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
15. 着霜検出手段は、吐出温度検出手段を備えた請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
16. 着霜検出手段は、減圧装置の弁開度の変化速度を検出する変化速度検出手段を備えた請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
17. 着霜検出手段は、空気熱交換器での冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度検出手段を備えた請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
18. 着霜検出手段は、空気熱交換器での冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度検出手段と外気温度を検出する外気温度検出手段とを備えた請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
19. 着霜検出手段は、圧縮機の運転電流値を検出する電流値検出手段を備えた請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
20. 着霜検出手段は、圧縮機の消費電力を検出する消費電力検出手段を備えた請求項１記載のヒートポンプ給湯機。

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