JP3303737B2 - ヒートポンプ給湯機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、暖房機能と給湯
機能を有するヒートポンプ給湯機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ヒートポンプ給湯機としては、室
外ユニット,室内ユニットおよび給湯タンクユニットを
備えて、冷暖房運転および給湯運転を行うものがある。
このヒートポンプ給湯機は、室外ユニットの圧縮機,四
路弁,室外熱交換器および減圧器と、室内ユニットの室
内熱交換器を環状に接続して構成された冷媒回路と、上
記圧縮機の吐出側に一端が接続され、他端が上記室外熱
交換器の減圧器側に電動膨張弁を介して接続された給湯
熱交換器とを有している。上記ヒートポンプ給湯機は、
冷房運転,暖房運転および給湯運転を夫々単独で行うと
共に、暖房運転と給湯運転を同時に行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ヒート
ポンプ給湯機では、暖房運転と給湯運転の要求が同時に
あった場合、給湯タンク内の水温が低いために給湯に能
力が奪われて、暖房能力が低下するので、一般的には、
同時運転せずに暖房運転を優先させる。そうして、暖房
運転がサーモオフしたときに給湯運転を行う。しかしな
がら、上記圧縮機が運転周波数を制御できるインバータ
型である場合は、暖房する室内の温度が設定温度に近づ
くと、圧縮機の運転周波数を下げて、運転能力を小さく
するため、暖房運転がサーモオフしにくくなって、給湯
運転の機会が減り、湯切れを起こすという問題がある。

【０００４】そこで、この発明の目的は、暖房運転中に
給湯運転時間を確実に確保でき、湯切れを防止できるヒ
ートポンプ給湯機を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１のヒートポンプ給湯機は、圧縮機,室外熱
交換器,減圧器および室内熱交換器が環状に接続された
冷媒回路と、上記圧縮機の吐出側に一端が接続され、他
端が上記室外熱交換器と上記減圧器との間の冷媒配管に
電動膨張弁を介して接続された給湯熱交換器とを備えた
ヒートポンプ給湯機において、暖房運転中に給湯運転要
求があると、暖房運転と給湯運転との同時運転ができる
条件を満足するか否かを判別する同時運転条件判別部
と、上記同時運転条件判別部が暖房運転と給湯運転との
同時運転ができる条件を満足しないと判別すると、上記
圧縮機の運転周波数を上げる運転周波数制御部とを備
え、上記運転周波数制御部により上記圧縮機の運転周波
数を上げて暖房運転がサーモオフしたときに給湯運転を
行うことを特徴としている。

【０００６】上記請求項１のヒートポンプ給湯機によれ
ば、暖房運転中に給湯運転要求があると、同時運転条件
判別部暖房運転と給湯運転との同時運転ができる条件を
満足するか否かを判別する。そして、上記同時運転条件
判別部が暖房運転と給湯運転との同時運転ができる条件
を満足していると判別すると、暖房運転をしながら同時
に給湯運転を行う。一方、上記同時運転条件判別部が暖
房運転と給湯運転との同時運転ができる条件を満足しな
いと判別すると、例えば給湯タンク内の水温が低く、給
湯に能力が奪われて、暖房能力が十分に得られず、暖房
運転と給湯運転を同時に行うことができない場合、給湯
運転を行わないで、上記運転周波数制御部により圧縮機
の運転周波数を上げる。そうすることによって、暖房能
力を上げて、なるべく早くサーモオフするようにし、暖
房運転がサーモオフした後、給湯運転を行う。したがっ
て、暖房運転中に給湯運転時間を確実に確保でき、湯切
れを防止できる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、この発明のヒートポンプ給
湯機を図示の実施の形態により詳細に説明する。

【０００８】図１はこの発明の実施の一形態のヒートポ
ンプ給湯機の回路図である。このヒートポンプ給湯機
は、室外ユニット１,室内ユニット２および給湯タンク
ユニット３を備えている。上記室外ユニット１は、圧縮
機１１と、上記圧縮機１１の吐出側に接続された四路弁
１２と、上記四路弁１２に一端が接続された室外熱交換
器１３と、上記室外熱交換器１３の他端に一端が接続さ
れた電動膨張弁ＥＶ１とを有している。上記電動膨張弁
ＥＶ１の他端に減圧器としての電動膨張弁ＥＶ２の一端
を接続している。また、上記室外ユニット１の電動膨張
弁ＥＶ２の他端と室内ユニット２の室内熱交換器１４の
一端と接続している。上記室内ユニット２の室内熱交換
器１４の他端を室外ユニット１の四路弁１２,アキュム
レータ１７を介して圧縮機１１の吸入側に接続してい
る。また、上記圧縮機１１と四路弁１２との間の冷媒配
管３１に電磁弁２１を配設している。

【０００９】また、上記圧縮機１１の吐出側に給湯タン
クユニット３の二重管構造の給湯熱交換器１５の一端を
冷媒配管３４により接続して、その冷媒配管３４に電磁
弁２２を配設している。上記給湯熱交換器１５の他端を
電動膨張弁ＥＶ１と電動膨張弁ＥＶ２との間の冷媒配管
３２に電動膨張弁ＥＶ３を介して接続している。上記給
湯熱交換器１５の内管１５aの上端を給湯タンク１６の
中間位置に接続する一方、給湯熱交換器１５の内管１５
aの下端を給湯タンク１６の底に接続している。上記給
湯タンク１６内の湯を給湯熱交換器１５の内管１５aを
介して循環ポンプ１８により循環させる。

【００１０】また、上記ヒートポンプ給湯機は、圧縮機
１１や電動膨張弁ＥＶ１,ＥＶ２,ＥＶ３等を制御する制
御装置１０を備えている。上記制御装置１０は、マイク
ロコンピュータと入出力回路等からなり、暖房運転中に
給湯運転要求があると、暖房運転と給湯運転との同時運
転ができる条件を満足しているか否かを判別する同時運
転条件判別部１０aと、上記同時運転条件判別部１０aが
暖房運転と給湯運転との同時運転ができる条件を満足し
ないと判別すると、圧縮機１１の運転周波数を上げる運
転周波数制御部１０bとを有している。

【００１１】上記ヒートポンプ給湯機は、給湯運転を停
止した状態で暖房運転するときは、図１に示すように、
四路弁１２を点線の切換位置に切り換えて、電磁弁２１
を開く一方、電磁弁２２を閉じると共に、電動膨張弁Ｅ
Ｖ１を全開にし、電動膨張弁ＥＶ２を所定開度にし、電
動膨張弁ＥＶ３を閉じる。そして、上記圧縮機１１から
吐出された冷媒は、電磁弁２１,室内熱交換器１４,電動
膨張弁ＥＶ２,電動膨張弁ＥＶ１,室外熱交換器１３およ
びアキュムレータ１７の順に循環して、室内を暖房す
る。

【００１２】一方、暖房運転をサーモオフした状態で給
湯運転するときは、四路弁１２を点線の切換位置に切り
換えて、電磁弁２１を閉じる一方、電磁弁２２を開くと
共に、電動膨張弁ＥＶ１を全開にし、電動膨張弁ＥＶ２
を閉じ、電動膨張弁ＥＶ３を所定開度にする。そして、
上記圧縮機１１から吐出された冷媒は、電磁弁２２,給
湯熱交換器１５,電動膨張弁ＥＶ３,電動膨張弁ＥＶ１,
室外熱交換器１３およびアキュムレータ１７の順に循環
して、給湯タンク１６内の湯を沸かす。

【００１３】また、暖房運転と給湯運転を同時に行うと
きは、四路弁１２を点線の切換位置に切り換えて、電磁
弁２１,電磁弁２２を開き、電動膨張弁ＥＶ１を全開に
し、電動膨張弁ＥＶ２,ＥＶ３を夫々所定開度にする。
そして、上記圧縮機１１から吐出された冷媒は、電磁弁
２１,室内熱交換器１４,電動膨張弁ＥＶ２,電動膨張弁
ＥＶ１,室外熱交換器１３およびアキュムレータ１７の
順に循環して、室内を暖房すると共に、圧縮機１１から
吐出された冷媒は、電磁弁２２,給湯熱交換器１５,電動
膨張弁ＥＶ３,電動膨張弁ＥＶ１,室外熱交換器１３およ
びアキュムレータ１７の順に循環して、タンク１６内の
湯を沸かす。

【００１４】上記構成のヒートポンプ給湯機において、
暖房運転中に給湯運転要求があると、暖房運転と給湯運
転が同時運転ができる条件を満足しているか否かを判断
して、同時運転ができる条件を満足する場合は、同時運
転を行う一方、同時運転ができる条件を満足しない場合
は、圧縮機１１の運転周波数を上げて、暖房運転のみを
行う。そして、暖房運転がサーモオフしたとき、給湯運
転要求があれば、給湯運転を単独で行う。

【００１５】図２は上記制御装置１０の運転制御の処理
を示すフローチャートである。

【００１６】以下、図２のフローチャートに従って上記
制御装置１０の動作について説明する。なお、説明を簡
単にするため、図２では冷房要求については省略してい
る。

【００１７】まず、ステップＳ１で暖房要求があるか否
かを判別して、暖房要求があると判別すると、ステップ
Ｓ２に進む。

【００１８】次に、ステップＳ２で給湯要求があるか否
かを判別して、給湯要求があると判別すると、ステップ
Ｓ３に進む一方、給湯要求がないと判別すると、ステッ
プＳ６に進み、通常の暖房運転とし、ステップＳ１に戻
る。

【００１９】次に、ステップＳ３で同時運転条件を満足
するか否かを判別する。すなわち、暖房運転と給湯運転
との同時運転ができる条件を満足するか否かを判別する
のである。例えば、上記給湯タンク１６内の湯温が所定
温度よりも低いときは、給湯に能力が奪われて、十分な
暖房能力が得られないので、同時運転ができる条件を満
足しないものとする。そして、ステップＳ３で同時運転
条件を満足すると判別すると、ステップＳ５に進み、暖
房運転と給湯運転の同時運転を行い、ステップＳ１に戻
る。

【００２０】一方、ステップＳ３で同時運転条件を満足
しないと判別すると、ステップＳ４に進み、給湯からの
要求に応じた暖房周波数制御を行い、ステップＳ１に戻
る。この暖房周波数制御では、給湯タンク１６内の湯温
や湯量等に基づいて、圧縮機１１の運転周波数を上げ
る。例えば、上記給湯タンク１６内の湯量が普通で湯温
が低い場合は、そのときの湯温の高低に応じて圧縮機１
１の運転周波数の増加周波数△ｆを低高に設定し、ま
た、湯量が少ない場合は、湯切れになるのを防ぐため、
暖房運転をなるべく早くサーモオフさせるように、圧縮
機１１の運転周波数の増加周波数△ｆを湯量が普通の場
合よりも高めに設定する。

【００２１】一方、ステップＳ１で暖房要求がないと判
別すると、ステップＳ７に進み、給湯要求があるか否か
を判別する。そして、ステップＳ７で給湯要求があると
判別すると、ステップＳ８に進み、給湯運転を単独で行
う一方、給湯要求がないと判別すると、ステップＳ９に
進み、運転を停止する。

【００２２】このように、暖房運転中に給湯運転要求が
あると、同時運転条件判別部１０aにより暖房運転と給
湯運転との同時運転ができる条件を満足するか否かを判
別して、同時運転条件判別部１０aが暖房運転と給湯運
転との同時運転ができる条件を満足していると判別する
と、暖房運転をしながら同時に給湯運転を行う。一方、
上記同時運転条件判別部１０aが暖房運転と給湯運転と
の同時運転ができる条件を満足しないと判別すると、運
転周波数制御部１０bにより圧縮機１１の運転周波数を
上げて暖房能力を大きくし、なるべく早くサーモオフす
るようにして、暖房運転がサーモオフした後、引き続き
給湯運転要求があれば給湯運転を行うので、給湯運転の
機会が増える。

【００２３】したがって、暖房運転中に給湯運転時間を
確実に確保でき、湯切れを防止することができる。

【００２４】なお、暖房運転がサーモオンした場合は、
同時運転条件判別部１０aにより暖房運転と給湯運転と
の同時運転ができる条件を満足しているか否かを判別し
て、同時運転条件判別部１０aが暖房運転と給湯運転と
の同時運転ができる条件を満足していると判別すると、
暖房運転と給湯運転とを同時に行う。一方、上記同時運
転条件判別部１０aが暖房運転と給湯運転との同時運転
ができる条件を満足していないと判別すると、給湯運転
を停止して、暖房運転のみを行う。

【００２５】上記実施の形態では、上記四路弁１２を切
り換えて、冷暖房運転を行うヒートポンプ給湯機につい
て説明したが、四路弁のない暖房運転と給湯運転を行う
ヒートポンプ給湯機についてこの発明を適用してもよ
い。

【００２６】また、上記実施の形態では、減圧器として
開度調整可能な電動膨張弁ＥＶ２を用いたが、開度が一
定の減圧器を用いてもよい。

【００２７】なお、この発明のヒートポンプ給湯機にお
ける室内ユニットの数や給湯熱交換器の構造は、上記実
施の形態に限定されない。

【００２８】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明のヒートポンプ給湯機は、圧縮機,室外熱交換器,減圧
器および室内熱交換器が環状に接続された冷媒回路と、
上記圧縮機の吐出側に一端が接続され、他端が室外熱交
換器と減圧器との間の冷媒配管に電動膨張弁を介して接
続された給湯熱交換器とを備えたヒートポンプ給湯機に
おいて、暖房運転中に給湯運転要求があって、同時運転
条件判別部が暖房運転と給湯運転との同時運転ができる
条件を満足しないと判別すると、上記運転周波数制御部
により、圧縮機の運転周波数を上げて、上記圧縮機の運
転周波数を上げて暖房運転がサーモオフしたときに給湯
運転を行うものである。

【００２９】したがって、請求項１の発明のヒートポン
プ給湯機によれば、暖房運転中に給湯運転要求があった
場合、同時運転条件判別部が暖房運転と給湯運転との同
時運転ができる条件を満足しないと判別すると、上記運
転周波数制御部により圧縮機の運転周波数を上げるの
で、暖房能力を上げて、暖房運転が早くサーモオフする
ようにし、暖房運転がサーモオフした後、給湯運転を行
う。したがって、暖房運転中に給湯運転時間を確実に確
保でき、湯切れを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１はこの発明の実施の一形態のヒートポン
プ給湯機の回路図である。

【図２】 図２は上記ヒートポンプ給湯機の制御装置の
処理を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１…室外ユニット、２…室内ユニット、３…給湯タンク
ユニット、１０…制御装置、１０a…同時運転条件判別
部、１０b…運転周波数制御部、１１…圧縮機、１２…
四路弁、１３…室外熱交換器、１４…室内熱交換器、１
５…給湯熱交換器、１６…給湯タンク、１７…アキュム
レータ、１８…循環ポンプ、ＥＶ１,ＥＶ２,ＥＶ３…電
動膨張弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−123518（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−18123（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−107066（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−189739（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−288454（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 29/00 371 F24H 1/00 611 F25B 6/02 F25B 30/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機(１１),室外熱交換器(１３),減圧
   器(ＥＶ２)および室内熱交換器(１４)が環状に接続され
   た冷媒回路と、上記圧縮機(１１)の吐出側に一端が接続
   され、他端が上記室外熱交換器(１３)と上記減圧器(Ｅ
   Ｖ２)との間の冷媒配管(３２)に電動膨張弁(ＥＶ３)を
   介して接続された給湯熱交換器(１５)とを備えたヒート
   ポンプ給湯機において、 暖房運転中に給湯運転要求があると、暖房運転と給湯運
   転との同時運転ができる条件を満足するか否かを判別す
   る同時運転条件判別部(１０a)と、 上記同時運転条件判別部(１０a)が暖房運転と給湯運転
   との同時運転ができる条件を満足しないと判別すると、
   上記圧縮機(１１)の運転周波数を上げる運転周波数制御
   部(１０b)とを備え、 上記運転周波数制御部(１０b)により上記圧縮機(１１)
   の運転周波数を上げて暖房運転がサーモオフしたときに
   給湯運転を行う ことを特徴とするヒートポンプ給湯機。