JP2012007751A - ヒートポンプサイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】暖房サイクルでの運転時に除霜間隔時間を適切に制御して、効率の良い暖房サイクルでの運転が行えるヒートポンプサイクル装置を提供する。
【解決手段】冷媒回路における複数の凝縮圧力と外気温度とに対応させて、ヒートポンプサイクル装置１００で暖房運転または給湯運転を開始してから除霜運転に切り換わるまでの暖房運転時間を記憶した暖房運転時間テーブルを有し、凝縮圧力を検出すると共に、外気温度を検出し、暖房運転時間テーブルを参照して検出した凝縮圧力および外気温度に対応する暖房運転時間で暖房運転を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプ式温冷水空気調和機やヒートポンプ式給湯装置等のヒートポンプサイクル装置に係わり、詳細には、より効率的に運転を行うことを可能とするヒートポンプサイクル装置に関する。

従来、ヒートポンプサイクル装置は、圧縮機と、四方弁と、利用側熱交換器と、電磁膨張弁と、室外熱交換器とを順次配管接続してなる冷媒回路を有している。このヒートポンプサイクル装置で暖房運転や給湯運転を行う際は、冷媒回路が暖房サイクルとなり、圧縮機で圧縮され高温高圧のガスとなった冷媒は四方弁を通過し、利用側熱交換器で熱を放出して液冷媒となり、さらに電磁膨張弁で減圧されて室外熱交換器で蒸発して室外空気と熱交換し、ガスとなって再び圧縮機で圧縮される過程を繰り返す。尚、冷房／除霜運転の際は、冷媒回路は、四方弁が切り換わって上述した冷媒の流れとは逆方向の流れとなる冷房サイクルとなる。

このようなヒートポンプサイクル装置において、冷媒回路が暖房サイクルで運転する時に外気温度が低い場合には、熱源側熱交換器である室外熱交換器に着霜する虞があり、室外熱交換器に着霜した場合は、除霜運転を行う必要がある。除霜運転時は、室外熱交換器の温度を上げるために、冷媒回路を冷房サイクルに切り換えて冷媒を循環させることとなり、利用側熱交換器が蒸発器となるため、暖房サイクル運転時に上昇した温水や室内空気の温度が低下する。従って、除霜運転が長時間行われると、除霜運転解除時（暖房サイクル運転復帰時）に、低下した温水や室内空気の温度を再度上昇させる必要が生じ、運転効率が低下するという問題がある。

以上のような問題を解決するため、外気温度に応じて除霜運転を行う間隔（除霜間隔時間）を変える、つまり、暖房サイクルでの運転時間を変えるヒートポンプサイクル装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示されているのは、圧縮機と、利用側熱交換器と、熱源側熱交換器である室外熱交換器と、制御手段とを有する冷暖房装置であって、外気温度が予め設定されている第１の低温設定温度以下となった時に、第１の除霜間隔時間で除霜運転を行い、外気温度が予め第１の低温設定温度より低く設定された第２の低温設定温度以下となった時に、第１の除霜間隔時間より長い第２の除霜間隔時間で除霜運転を行うものである。

特許文献１の冷暖房装置では、第１の低温設定温度として１℃〜−２℃、第２の低温設定温度として−３℃〜−８℃としており、また、第１の除霜間隔時間として３０分〜５０分、第２の除霜間隔時間として６０分〜１００分としている。一般に、外気温度が低いほど空気中の飽和水蒸気圧も低いため、外気温度が第１の低温設定温度の範囲である時に比べて第２の低温設定温度の範囲である時の方が、室外熱交換器での着霜量は少ないと考えられる。従って、この冷暖房装置では、外気温度が第１の低温設定温度の範囲である時に比べて第２の低温設定温度の範囲である時の除霜運転時間を短くすることによって、暖房運転時間を長くし、効率的な暖房運転を行っている。

尚、暖房運転時間とは、冷暖房装置で暖房運転を継続して行う時間を意味し、具体的には、冷暖房装置で暖房運転を開始してから除霜運転に切り換わるまでの時間、あるいは、除霜運転から暖房運転に復帰し、再び除霜運転に切り換わるまでの時間を意味する。

しかしながら、特許文献１の冷暖房装置では、利用側熱交換器での凝縮圧力に関わらず、外気温度に応じて除霜間隔時間を変えているので、例えば、外気温度が第１の低温設定温度以下であって、かつ、凝縮圧力が高い場合には、室外熱交換器での着霜量が少ないにも関わらず必要以上の頻度で除霜運転を行ってしまう虞があり、また、これとは逆に、外気温度が第２の低温設定温度以下であって、かつ、凝縮圧力が低い場合には、室外熱交換器での着霜量が多いにも関わらず本来必要な頻度で除霜運転を行えず、結果として十分に除霜が行えない虞があった。つまり、除霜運転に過不足が発生し、非効率な運転制御となる虞があった。

特開２００３−３３６８９０号公報（第３〜４頁、第２図）

本発明は以上述べた問題点を解決し、暖房サイクルでの運転時に除霜間隔時間を適切に制御して、効率の良い暖房サイクルでの運転が行えるヒートポンプサイクル装置を提供することを目的とする。

本発明は上述の課題を解決するものであって、本発明のヒートポンプサイクル装置は、圧縮機と利用側熱交換器と膨張弁と熱源側熱交換器とを有する冷媒回路と、凝縮圧力検出手段および／または水温検出手段と、外気温度検出手段と、制御手段とを備えたものであって、制御手段は、冷媒回路における複数の凝縮圧力あるいは複数の水温と外気温度とに対応させて、ヒートポンプサイクル装置で暖房運転または給湯運転を開始してから除霜運転に切り換わるまでの時間である暖房運転時間を記憶した暖房運転時間テーブルを有するものである。そして、制御手段は、凝縮圧力を凝縮圧力検出手段により検出、あるいは、水温を水温検出手段により検出すると共に、外気温度を外気温度検出手段により検出し、暖房運転時間テーブルを参照して検出した凝縮圧力あるいは水温と外気温度とに対応する暖房運転時間で暖房運転を行うものである。

また、暖房運転時間テーブルは、所定の値で外気温度を区分した外気温度レンジを有し、外気温度レンジに応じて暖房運転時間を設定したものである。さらには、暖房運転時間テーブルは、外気温度が低いほうの外気温度レンジとなるに伴って、暖房運転時間を長くしたものである。

本発明のヒートポンプサイクル装置は、検出した凝縮圧力あるいは水温、および、外気温度に応じて、暖房運転時間を変えて暖房運転を行う。ヒートポンプサイクル装置の運転状態に応じて除霜間隔時間すなわち暖房運転時間を決定するので、過不足なく除霜運転を行うことができ、かつ、できる限り継続して暖房運転を行うので、効率的なヒートポンプサイクル装置の運転制御を行うことができる。

また、外気温度の低下に伴って暖房運転時間を長くして、室外熱交換器での着霜量に見合った適切な除霜間隔時間で除霜運転を行うことができるようにしたことにより、除霜運転を行う時間が減少し、ひいては除霜間隔時間を長くできるので、より効率的にヒートポンプサイクル装置の暖房サイクルでの運転を制御できる。

本発明の実施例におけるヒートポンプサイクル装置の構成図である。 本発明の実施例における、暖房運転時間テーブルである。 本発明の実施例による制御を説明するフローチャートである。 本発明の他の実施例における、暖房運転時間テーブルである。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施例としては、床暖房装置や室内機等の室内ユニットを有し、利用側熱交換器で水と冷媒との熱交換が行われるヒートポンプサイクル装置を例として説明することとする。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

図１は、本発明によるヒートポンプサイクル装置の構成を示している。このヒートポンプサイクル装置１００は、圧縮機１、四方弁２、冷媒と水との熱交換を行う利用側熱交換器３、第１膨張弁４、熱源側熱交換器である室外熱交換器５、アキュムレータ６を順に冷媒用配管１２で接続して冷媒回路が構成されており、四方弁２を介して冷媒循環方向を切り替えるように構成されている。また、冷媒用配管１２の利用側熱交換器３と第１膨張弁４との間と、圧縮機１の図示しない冷媒注入口とは、第２膨張弁１５と電磁開閉弁１６とを有するインジェクション配管１４で接続されている。

利用側熱交換器３には、冷媒用配管１２を流れる冷媒の温度を検出する利用側熱交温度センサ２０が、室外熱交換器５近傍には外気温度検出手段である外気温センサ２１が、圧縮機１の吐出口付近には冷媒の吐出温度を検出するための吐出温度センサ２２が、利用側熱交換器３と第１膨張弁４の間には第１膨張弁付近の冷媒温度を検出する冷媒温度センサ２３が、第１膨張弁４と室外熱交換器５の間には室外熱交換器５の温度を検出する室外熱交温度センサ２５が、それぞれ配置されている。さらには、冷媒用配管１２の圧縮機１吐出側（四方弁２と利用側熱交換器３との間）には、凝縮圧力検出手段である圧力センサ３０が設置されている。

利用側熱交換器３には、冷媒用配管１２と水用配管１３とが接続されており、水用配管１３には室内ユニット１１と水を循環させるための循環ポンプ１７が接続され、冷媒と熱交換された水が循環するように構成されている。また、利用側熱交換器３の水の出口付近には水温検出手段である水温センサ２４が設置されている。

また、ヒートポンプサイクル装置１００は、各温度センサで検出した温度や圧力センサ３０で検出した凝縮圧力を入力し、あるいは、図示しないリモコン等による使用者からの運転要求に応じて、圧縮機１と四方弁２と循環ポンプ１７と電磁開閉弁１６と第１膨張弁４及び第２膨張弁１５の駆動制御を行い、ヒートポンプサイクル装置１００の制御を行う制御手段１０が備えられている。制御手段１０は、図示しないインバータの出力周波数を制御して圧縮機１の回転数を制御し、圧縮機１の回転数は定期的に図示しない制御手段１０の記憶部に管理データとして記憶されている。

尚、図１では暖房運転時、つまり、暖房サイクルでの運転時の冷媒流れ方向を矢印６０で、第２膨張弁１５と電磁開閉弁１６とが開いてインジェクション配管１４に冷媒が流れた場合の冷媒流れ方向を矢印６１で、水用配管１３の温水の流れ方向を矢印６２で、それぞれ示している。また、冷房運転時や除霜運転時、つまり、冷房サイクルでの運転時の冷媒流れ方向は、暖房運転時の冷媒流れ方向と逆方向となるが、矢印による冷媒流れ方向の記載は省略している。

以上説明した構成を有するヒートポンプサイクル装置１００の運転動作を、暖房運転を行う場合を例に挙げて説明する。ユーザーが室内ユニット１１のリモコン等を操作してスイッチをオンすると、ヒートポンプサイクル装置１００が運転を開始し、制御手段１０は循環ポンプ１７を回転させ、利用側熱交換器３と室内ユニット１１との間で水を循環させる。

同時に制御手段１０は、水温センサ２４で検出された現在の水温、つまり、利用側熱交換器３で暖められた水の温度が、使用者が定めた暖房運転の目標温度である設定温度に対応する水の温度となるように圧縮機１を回転させる。圧縮機１で高温高圧のガスとなった冷媒は四方弁２を通過し、利用側熱交換器３で熱を放出して液体となり、さらに第１膨張弁４で減圧されて室外熱交換器５で蒸発して室外空気と熱交換し、ガスとなって再び圧縮機１で圧縮される過程を繰り返す。尚、四方弁２は冷房及び除霜運転時に冷媒の循環方向を逆転させるために用いられる。

また、暖房運転時に外気温度が低温で高い水温が求められる場合は、制御手段１０は、電磁開閉弁１６を開くと共に、圧力センサ３０で検出した凝縮圧力や圧縮機１の回転数に応じて第２膨張弁を所定の開度で開き、インジェクションＯＮとする。インジェクションＯＮとなると、圧縮機１の機構部に液冷媒がインジェクションされ、圧縮機１の吐出温度を下げると共に、利用側熱交換器３での冷媒循環量が増加するので、外気温度が低温で高い水温が求められる場合でも、利用側熱交換器３での冷媒流量を大きくすることで高い暖房能力を発揮できる。尚、冷房運転時や除霜運転時は、電磁開閉弁１６を閉じたまま、つまり、インジェクションＯＦＦとなっている。

次に、図１乃至図３を用いて、本実施例のヒートポンプサイクル装置１００で暖房運転を行う際の暖房運転時間を決定する原理および制御について説明する。尚、暖房運転時間とは、ヒートポンプサイクル装置１００で暖房運転を継続して行う時間を指し、具体的には、ヒートポンプサイクル装置１００で暖房運転を開始してから除霜運転に切り換わるまでの時間、あるいは、除霜運転から暖房運転に復帰し、再び除霜運転に切り換わるまでの時間（除霜間隔時間）を指す。

制御手段１０の記憶部には、図２に示す暖房運転時間テーブルＡが記憶されている。この暖房運転時間テーブルＡには、暖房運転時の凝縮圧力と外気温度とに対応させた暖房運転時間（単位：分）が定められており、左欄の項目が外気温度（単位：℃）となっている。ここでは、暖房運転中に室外熱交換器５に着霜しやすい外気温度、つまり、除霜運転が必要となる外気温度である−１０℃以上５℃未満までの範囲を５℃毎に区分したものを外気温度レンジとしている。

暖房運転時間は、『凝縮圧力：３．０ＭＰａ（メガパスカル、以下ＭＰａと記載）未満』、『凝縮圧力：３．０ＭＰａ以上』、の各々の場合について外気温度レンジに対応させて規定されており、凝縮圧力が３．０ＭＰａ未満の場合の各外気温度レンジにおける暖房運転時間は、外気温度が０℃以上５℃未満の時が４０分、外気温度が−５℃以上０℃未満の時が５０分、外気温度が−１０℃以上−５℃未満の時が６０分、外気温度が５℃以上もしくは−１０℃未満の時が７０分となっている。

また、凝縮圧力が３．０ＭＰａ以上の場合の各外気温度レンジにおける暖房運転時間は、外気温度が０℃以上５℃未満の時が５０分、外気温度が−５℃以上０℃未満の時が６０分、外気温度が−１０℃以上−５℃未満の時が７０分、外気温度が５℃以上もしくは−１０℃未満の時が８０分となっている。

外気温度が５℃以上と高い場合は、室外熱交換器５の温度も０℃以下となることが少なく、室外熱交換器５で着霜は発生しにくい。また、外気温度が低くなる程、飽和水蒸気圧も低くなるため、室外熱交換器５で着霜は発生しにくい。一方、制御手段１０の記憶部には、外気温度に応じて定められた圧縮機１に入力可能な許容最大電流が記憶されており、制御手段１０が、この許容最大電流と同じ電流値で圧縮機１を駆動している場合、水温が高くなって凝縮圧力が高くなれば、圧縮機１の負荷が大きくなるため、水温が低い場合に比べ、回転数は低くなる。（一般に、圧縮機１を含むヒートポンプサイクル装置では最大入力を電流にて制限している。）そのため、冷媒回路での冷媒循環量が少なくなるため、室外熱交換器５の冷媒温度は上昇し着霜量は少なくなる。

以上のことを考慮して、図２の暖房運転時間テーブルＡでは、外気温度が５℃以上の場合は、除霜運転が必要ないと考えて暖房運転を継続し（つまり、除霜運転を行わないようにし）、外気温度が５℃未満の場合は、外気温度レンジが下がるに従って暖房運転時間を長く（つまり除霜間隔時間を長く）している。また、凝縮圧力が３．０ＭＰａ以上の場合の各外気温度レンジにおける暖房運転時間を、凝縮圧力が３．０ＭＰａ未満の場合の各外気温度レンジにおける暖房運転時間に比べて、各々１０分長くしている。
尚、この暖房運転時間テーブルＡに規定されている暖房運転時間は、予め試験等により求められたものである。

以上説明した暖房運転時間テーブルＡを記憶したヒートポンプサイクル装置１００の動作は以下のようになる。使用者がリモコン等を操作することによって、あるいは、タイマー運転開始によって暖房運転を開始すると、制御手段１０は、圧力センサ３０で検出した現在の凝縮圧力を取り込むと共に、外気温センサ２１で検出した現在の外気温度を取り込む。次に、制御手段１０は、図２の暖房運転時間テーブルＡを参照して取り込んだ凝縮圧力および外気温度に対応した暖房運転時間を決定し、この時間暖房運転を行う。

図２の暖房運転時間テーブルＡを参照して決定した暖房運転時間が経過すれば、制御手段１０は、暖房運転を停止し、図１に示すヒートポンプサイクル装置１００の冷媒回路において、室外熱交換器５が凝縮器となるよう四方弁２を切り換えた後、除霜運転を開始する。除霜運転の間、制御手段１０は室外熱交温度センサ２５で検出した室外熱交換器５の温度を取り込み、この温度が所定の温度（例えば、１５℃）以上となれば、除霜運転を停止し、四方弁２を再び暖房サイクルとなるよう切り換えて暖房運転を再開する。

このように、制御手段１０が、暖房運転時間テーブルＡを参照して外気温度および凝縮圧力に応じた暖房運転時間を決定しているので、室外熱交換器５での着霜量に応じた頻度で除霜運転を行え、適切な除霜運転が行えると共に、暖房運転をできる限り継続して行えるので、快適で効率的な暖房運転が行える。

次に図３に示すヒートポンプサイクル装置１００の制御フローチャートを用いて、制御手段１０での処理の流れについて説明する。尚、図３のフローチャートにおいて、ＳＴはステップを表し、これに続く数字はステップ番号を表している。また、図３では、本発明による処理を中心にして説明しており、ユーザーの設定操作処理や詳細な水温制御等の一般的な処理の説明は省略している。

図３に示すように、ヒートポンプサイクル装置１００が運転を開始すると、制御手段１０は、循環ポンプ１７の回転を開始させ、利用側熱交換器３と室内ユニット１１との間で水を循環させると共に、使用者によって指示された運転モードやヒートポンプサイクル装置１００が設置された部屋の空調目標温度である設定温度を取り込む（ＳＴ１）。次に、制御手段１０は、取り込んだ運転モードが暖房運転であるか否かを判断する（ＳＴ２）。

運転モードが暖房運転でない場合、つまり、冷房運転である場合は（ＳＴ２−Ｎｏ）、制御手段１０は、取り込んだ設定温度に対応する水温となるよう、圧縮機１の回転数や第１膨張弁４の開度を決定して、冷房運転を開始もしくは継続し（ＳＴ１４）、ＳＴ１に処理を戻す。

ＳＴ２において、運転モードが暖房運転である場合は（ＳＴ２−Ｙｅｓ）、制御手段１０は、現在の凝縮圧力および現在の外気温度を取り込む（ＳＴ３）。具体的には、制御手段１０は、圧力センサ３０が検出した凝縮圧力や外気温センサ２１が検出した外気温度を定期的に取り込んで図示しない記憶部に管理データとして記憶しており、この管理データから直近の凝縮圧力値や外気温度を抽出し、現在の凝縮圧力および現在の外気温度として認識している。

尚、制御手段１０は、凝縮圧力や外気温度以外に、圧縮機１の回転数、水温センサ２４が検出した水温、吐出温度センサ２２が検出した吐出温度、室外熱交温度センサが検出した室外熱交換器５の温度等、ヒートポンプサイクル装置１００の各種センサから定期的に取り込んだパラメータ値を、管理データとして記憶部に記憶している。尚、この管理データには、上述した運転モードや設定温度等といった、使用者からの指示内容も記憶されており、これらは、リモコン等によって使用者から指示があった際に更新される。

次に、制御手段１０は、取り込んだ外気温度が５℃未満であるか否かを判断する（ＳＴ４）。外気温度が５℃未満でない、つまり、５℃以上である場合は（ＳＴ４−Ｎｏ）、制御手段１０は、取り込んだ設定温度に対応する水温となるよう、圧縮機１の回転数や第１膨張弁４の開度を決定して、暖房運転を開始もしくは継続し（ＳＴ１５）、ＳＴ１に処理を戻す。

外気温度が５℃未満である場合は（ＳＴ４−Ｙｅｓ）、制御手段１０は、暖房運転時間テーブルＡを参照し、抽出した凝縮圧力や外気温度に対応した暖房運転時間を決定する（ＳＴ５）。例えば、外気温度が−２℃、凝縮圧力が３．０ＭＰａ未満のとき、制御手段１０は、暖房運転時間テーブルＡを参照して暖房運転時間を４０分と決定する。また、外気温度が−２℃、凝縮圧力が３．０ＭＰａ以上のとき、制御手段１０は、暖房運転時間テーブルＡを参照して暖房運転時間を５０分と決定する。

次に、制御手段１０は、取り込んだ設定温度に対応する水温となるよう、圧縮機１の回転数や第１膨張弁４の開度を決定し（ＳＴ６）、暖房運転を開始すると共に、暖房運転時間の計測を開始する（ＳＴ７）。具体的には、制御手段１０は、管理データから現在の水温を抽出して設定温度に対応する水温との差を認識し、この差に応じた圧縮機１の回転数や第１膨張弁４の開度となるよう制御を行う。また、制御手段１０は図示しないタイマー等の時間計測手段を内蔵しており、暖房運転時間開始と同時に時間計測手段を起動して、暖房運転時間の計測を開始する。

次に、制御手段１０は、暖房運転を開始してから、ＳＴ５で決定した暖房運転時間が経過したか否かを判断する（ＳＴ８）。暖房運転時間が経過していなければ（ＳＴ８−Ｎｏ）、制御手段１０は、ＳＴ８に処理を戻し、暖房運転時間が経過していれば（ＳＴ８−Ｙｅｓ）、制御手段１０は、暖房運転を停止する（ＳＴ９）。

次に、制御手段１０は、所定の圧縮機１の回転数や第１膨張弁４の開度として除霜運転を開始する（ＳＴ１０）。具体的には、冷媒回路が冷房サイクルとなるように四方弁２を制御すると共に、予め定められて制御手段１０の記憶部に記憶している除霜運転時の圧縮機１の回転数（例えば、７０ｒｐｓ）や、除霜運転開始直前の凝縮圧力や水温に応じて第１膨張弁４の開度を定めた図示しないテーブルを参照して決定した第１膨張弁４の開度で除霜運転を行う。

次に、制御手段１０は、現在の室外熱交換器５の温度を取り込む（ＳＴ１１）。上述したように、制御手段１０は、室外熱交温度センサ２５が検出した室外熱交換器５の温度を定期的に取り込んで管理データとして記憶しており、この管理データから直近の室外熱交換器５の温度を抽出し、現在の室外熱交換器５の温度として認識している。

次に、制御手段１０は、取り込んだ室外熱交換器５の温度が所定の温度以上（室外熱交換器５での着霜がないと考えられる温度。例えば、１５℃以上）であるか否かを判断する（ＳＴ１２）。室外熱交換器５の温度が所定の温度以上でなければ（ＳＴ１２−Ｎｏ）、制御手段１０はＳＴ１２に処理を戻す。室外熱交換器５の温度が所定の温度以上であれば（ＳＴ１２−Ｙｅｓ）、制御手段１０は、除霜運転を停止し（ＳＴ１３）、ＳＴ１に処理を戻す。

以上説明したように、凝縮圧力と外気温度とに応じて暖房運転時間を変えているので、室外熱交換器５での着霜量に応じた除霜間隔時間で除霜運転を行うことによって、暖房運転をできる限り長時間行えるので、使用者にとって快適でかつ効率的な暖房運転が行える。

尚、以上説明した実施例では、図２の暖房運転時間テーブルＡにおいて、凝縮圧力が３．０ＭＰａ未満／以上、の２通りの場合に分けて暖房運転時間を規定した場合について説明したが、これを３通り以上、例えば、凝縮圧力が３．０ＭＰａ未満／３．０ＭＰａ以上４．２ＭＰａ未満／４．２ＭＰａ以上（４．２ＭＰａは、例えば、圧縮機１の性能限界吐出圧力に対応した凝縮圧力）、の３通りの場合に分けて暖房運転時間を規定してもよい。

また、図２の暖房運転時間テーブルＡでは、外気温度レンジを５℃毎に設定しているが、例えば、外気温度レンジを４℃毎に設定する、というように、レンジ幅を変えてもよい。また、図２の暖房運転時間テーブルＡでは、外気温度レンジ毎に暖房運転時間を異ならせているが、例えば、外気温度レンジが０℃以上５℃未満の時の暖房運転時間と、外気温度レンジが−５℃以上０℃未満の時の暖房運転時間とを同じ４０分とする、いうように、複数の外気温度レンジで同じ暖房運転時間が設定されていてもよい。

さらには、図２の暖房運転時間テーブルＡでは、外気温度が−１０℃より高い温度範囲について外気温度レンジを設定しているが、例えば、これを−１５℃より高い温度範囲とし、外気温度レンジが−１５℃以上−１０℃未満については、凝縮圧力が３．０ＭＰａ未満の場合は暖房運転時間を７０分、凝縮圧力が３．０ＭＰａ以上の場合は暖房運転時間を８０分とし、外気温度が−１５℃未満については、凝縮圧力が３．０ＭＰａ未満の場合は暖房運転時間を８０分、凝縮圧力が３．０ＭＰａ以上の場合は暖房運転時間を９０分とする、というように、外気温度が更に低い場合も考慮して外気温度レンジを増やした暖房運転時間テーブルとしてもよい。

次に、本発明によるヒートポンプサイクル装置の第２の実施例について説明する。尚、本実施例では、ヒートポンプサイクル装置の構成や冷媒回路、暖房運転時間の制御の流れ、及び暖房運転時間を外気温度によって変えた効果については第１の実施例と同じであるため説明を省略する。第１の実施例と異なるのは、凝縮圧力の代わりに水温を用い、水温に応じて暖房運転時間を変えることである。

図１に示すヒートポンプサイクル装置１００において、圧力センサ３０を設けない場合は、凝縮圧力の検出が行えないため、凝縮圧力の代わりに、水温センサ２４で検出した水温を用い、図４に示す暖房運転時間テーブルＢを制御手段１０の記憶部に記憶して暖房運転時間の制御を行う。この暖房運転時間テーブルＢには、暖房運転時の水温および外気温度における暖房運転時間（単位：分）が定められており、左欄の項目が外気温度（単位：℃）となっている。ここでは、暖房運転中に室外熱交換器５に着霜しやすい外気温度、つまり、除霜運転が必要となる外気温度である−１０℃以上５℃未満までの範囲を５℃毎に区分したものを外気温度レンジとしている。

暖房運転時間は、『水温：４０℃未満』、『水温：４０℃以上』、の各々の場合について外気温度レンジに対応させて規定されており、水温が４０℃未満の場合の各外気温度レンジにおける暖房運転時間は、外気温度が０℃以上５℃未満の時が４０分、外気温度が−５℃以上０℃未満の時が５０分、外気温度が−１０℃以上−５℃未満の時が６０分、外気温度が５℃以上もしくは−１０℃未満の時が７０分となっている。

また、水温が４０℃以上の場合の各外気温度レンジにおける暖房運転時間は、外気温度が０℃以上５℃未満の時が５０分、外気温度が−５℃以上０℃未満の時が６０分、外気温度が−１０℃以上−５℃未満の時が７０分、外気温度が５℃以上もしくは−１０℃未満の時が８０分となっている。

尚、この暖房運転時間テーブルＢに規定されている暖房運転時間は、予め試験等により求められたものである。また、外気温度が５℃以上の場合は、凝縮圧力に関わらず暖房運転を継続することとなっている。

以上説明した暖房運転時間テーブルＢを記憶したヒートポンプサイクル装置１００の動作は以下のようになる。使用者がリモコン等を操作することによって、あるいは、タイマー運転開始によって暖房運転を開始すると、制御手段１０は、水温センサ２４で検出した現在の水温を取り込むと共に、外気温センサ２１で検出した現在の外気温度を取り込む。次に、制御手段１０は、図４の暖房運転時間テーブルＢを参照して取り込んだ水温および外気温度に対応した暖房運転時間を決定し、この時間暖房運転を行う。

暖房運転時間が経過すれば、制御手段１０は、四方弁２を切り換えて冷媒回路を暖房サイクルから除霜サイクルに切り換えて除霜運転を開始する。除霜運転の間、制御手段１０は室外熱交温度センサ２５で検出した室外熱交換器５の温度を取り込み、この温度が所定の温度（例えば、１５℃）以上となれば、四方弁２を再び暖房サイクルとなるよう切り換えて、暖房運転を再開する。

以上説明したように、水温と外気温度とに応じて暖房運転時間を変えているので、凝縮圧力検出手段（図１の圧力センサ３０）を持たないヒートポンプサイクル装置においても、室外熱交換器５での着霜量に応じた除霜間隔時間で除霜運転を行え、適切な除霜運転が行えると共に、暖房運転をできる限り継続して行えるので、使用者にとって快適でかつ効率的な暖房運転が行える。

尚、以上説明した実施例では、図４の暖房運転時間テーブルＢにおいて、水温が４０℃未満／以上、の２通りの場合に分けて暖房運転時間を規定した場合について説明したが、これを３通り以上、例えば、水温が４０℃未満／４０℃以上６０℃未満／６０℃以上（６０℃は、例えば、圧縮機１の性能限界吐出圧力に対応した水温）、の３通りの場合に分けて暖房運転時間を規定してもよい。

また、図４の暖房運転時間テーブルＢでは、外気温度レンジを５℃毎に設定しているが、例えば、外気温度レンジを４℃毎に設定する、というように、レンジ幅を変えてもよい。また、図４の暖房運転時間テーブルＢでは、外気温度レンジ毎に暖房運転時間を異ならせているが、例えば、外気温度レンジが０℃以上５℃未満の時の暖房運転時間と、外気温度レンジが−５℃以上０℃未満の時の暖房運転時間とを同じ４０分とする、いうように、複数の外気温度レンジで同じ暖房運転時間が設定されていてもよい。

さらには、図４の暖房運転時間テーブルＢでは、外気温度が−１０℃より高い温度範囲について外気温度レンジを設定しているが、例えば、これを−１５℃より高い温度範囲とし、外気温度レンジが−１５℃以上−１０℃未満については、水温が４０℃未満の場合は暖房運転時間を７０分、水温が４０℃以上の場合は暖房運転時間を８０分とし、外気温度が−１５℃未満については、水温が４０℃未満の場合は暖房運転時間を８０分、水温が４０℃以上の場合は暖房運転時間を９０分とする、というように、外気温度が更に低い場合も考慮して外気温度レンジを増やした暖房運転時間テーブルとしてもよい。

以上説明した通り、本発明によれば、検出した凝縮圧力あるいは水温、および、外気温度に応じて、暖房運転時間を変えて暖房運転を行う。ヒートポンプサイクル装置の運転状態に応じて除霜間隔時間すなわち暖房運転時間を決定するので、過不足なく除霜運転を行うことができ、かつ、できる限り継続して暖房運転を行うので、効率的なヒートポンプサイクル装置の運転制御を行うことができる。

また、外気温度の低下に伴って暖房運転時間を長くして、室外熱交換器での着霜量に見合った適切な除霜間隔時間で除霜運転を行うことができるようにしたことにより、除霜運転を行う時間が減少し、ひいては除霜間隔時間を長くできるので、より効率的にヒートポンプサイクル装置の暖房サイクルでの運転を制御できる。

１ 圧縮機
２ 四方弁
３ 利用側熱交換器
４ 第１膨張弁
５ 室外熱交換器
６ アキュムレータ
１０ 制御手段
１１ 室内ユニット
１２ 冷媒用配管
１３ 水用配管
１４ インジェクション配管
１５ 第２膨張弁
１６ 電磁開閉弁
２０ 熱交温度センサ
２１ 外気温センサ
２２ 吐出温度センサ
２３ 冷媒温度センサ
２４ 水温センサ
３０ 圧力センサ
１００ ヒートポンプサイクル装置

Claims (6)

1. 圧縮機と利用側熱交換器と膨張弁と熱源側熱交換器とを有する冷媒回路と、凝縮圧力検出手段と、外気温度検出手段と、制御手段とを備えたヒートポンプサイクル装置であって、
   前記制御手段は、前記冷媒回路における複数の凝縮圧力と外気温度とに対応させて、前記ヒートポンプサイクル装置で暖房運転または給湯運転を開始してから除霜運転に切り換わるまでの時間である暖房運転時間を記憶した暖房運転時間テーブルを有し、
   前記制御手段は、前記凝縮圧力を前記凝縮圧力検出手段により検出すると共に、前記外気温度を前記外気温度検出手段により検出し、前記暖房運転時間テーブルを参照して検出した前記凝縮圧力および前記外気温度に対応する前記暖房運転時間で暖房運転を行うことを特徴とするヒートポンプサイクル装置。
2. 請求項１に記載のヒートポンプサイクル装置において、
   前記暖房運転時間テーブルは、所定の値で前記外気温度を区分した外気温度レンジを有し、同外気温度レンジに応じて前記暖房運転時間を設定したことを特徴とするヒートポンプサイクル装置。
3. 請求項２に記載のヒートポンプサイクル装置において、
   前記暖房運転時間テーブルは、前記外気温度が低いほうの前記外気温度レンジとなるに伴って、前記暖房運転時間を長くしたことを特徴とするヒートポンプサイクル装置。
4. 圧縮機と利用側熱交換器と膨張弁と熱源側熱交換器とを有する冷媒回路と、水温検出手段と、外気温度検出手段と、制御手段とを備えたヒートポンプサイクル装置であって、
   前記制御手段は、前記冷媒回路における複数の水温と外気温度とに対応させて、前記ヒートポンプサイクル装置で暖房運転または給湯運転を開始してから除霜運転に切り換わるまでの時間である暖房運転時間を記憶した暖房運転時間テーブルを有し、
   前記制御手段は、前記水温を前記水温検出手段により検出すると共に、前記外気温度を前記外気温度検出手段により検出し、前記暖房運転時間テーブルを参照して検出した前記水温および前記外気温度に対応する前記暖房運転時間で暖房運転を行うことを特徴とするヒートポンプサイクル装置。
5. 請求項４に記載のヒートポンプサイクル装置において、
   前記暖房運転時間テーブルは、所定の値で前記外気温度を区分した外気温度レンジを有し、同外気温度レンジに応じて前記暖房運転時間を設定したことを特徴とするヒートポンプサイクル装置。
6. 請求項５に記載のヒートポンプサイクル装置において、
   前記暖房運転時間テーブルは、前記外気温度が低いほうの前記外気温度レンジとなるに伴って、前記暖房運転時間を長くしたことを特徴とするヒートポンプサイクル装置。

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