JP3659197B2 - ヒートポンプ給湯機 - Google Patents
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Description
【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１６は従来のヒートポンプ給湯機の構成図である。図１６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、冷媒対水熱交換器２、補助加熱器７を接続した給湯回路とからなり、圧縮機１より吐出された高温高圧の過熱ガス冷媒は冷媒対水熱交換器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、冷媒対水熱交換器２で放熱した冷媒は減圧装置３で減圧され、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、圧縮機１に戻る。一方、冷媒対水熱交換器２で加熱された湯は貯湯槽５の上部に流入し、上から次第に貯湯されていく。そして、冷媒対水熱交換器２の入口水温が設定値に達すると水温度検出手段８が検知し、圧縮機１によるヒートポンプ運転を停止して、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】
上記図１６に示す従来例のヒートポンプ給湯機では、減圧装置３としてキャピラリーチューブや温度式膨張弁を用いていた。減圧装置３としてキャピラリーチューブを用いる場合、一般的に、冷媒循環量の多い夏季の温度条件を基準にキャピラリーチューブの仕様を設計する。そのため、夏季以外の特に給湯負荷の大きい冬季には運転の効率が悪くなるという課題を有していた。また、同様に夏季以外の特に外気温度の低い冬季には冷媒循環回路に必要以上の冷媒が循環するため、圧縮機１に液冷媒が吸い込まれ、その結果、液圧縮となり圧縮機の耐久性が悪くなるという課題を有していた。
【０００４】
他方、減圧装置３として温度式膨張弁を用いる場合、一般的に、蒸発器４の出口の冷媒は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。そのため、外気温度条件によっては吐出圧力が上昇したり、または、吐出温度が上昇したりして圧縮機の耐久性が悪くなるという課題を有していた。そして、この課題を避けるために設計すると冷媒対水熱交換器２の出口水温である沸き上げ温度を高くすることができないという課題を有していた。さらに、冬季において蒸発器４に着霜したときも、蒸発器４の出口の冷媒状態を過熱度がとれるように制御するため、いっそう着霜が進み、運転の効率が悪くなるという課題を有していた。特に、一日のうちで、明け方など急激に外気温度が低下するときには不必要に蒸発器４の出口の冷媒状態を過熱度がとれるように制御するため、さらに運転の効率が悪くなるという課題を有していた。
【０００５】
本発明の目的は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である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、圧縮機と冷媒対水熱交換器と減圧装置とを備えた冷凍サイクルと、貯湯槽と、前記冷媒対水熱交換器を有する給湯回路と、給水温度を検出する給水温度検出手段と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、前記吐出温度検出手段により検出された温度が予め設定された目標吐出温度になるように減圧装置の開度を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、圧縮機の吐出圧力が予め設定された常用最大吐出圧力より高くなる給水温度のときは常用最大吐出圧力を越えないように減圧装置の開度を制御し、圧縮機の吐出温度が予め設定された常用最大吐出温度より高くなる給水温度のときは常用最大吐出温度を越えないように減圧装置の開度を制御するヒートポンプ給湯機とする。
【０００７】
また、圧縮機と冷媒対水熱交換器と減圧装置とを備えた冷凍サイクルと、貯湯槽と、前記冷媒対水熱交換器を有する給湯回路と、前記給湯回路において前記冷媒対水熱交換器の入口水温を検出する水温度検出手段と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、前記吐出温度検出手段により検出された温度が予め設定された目標吐出温度になるように減圧装置の開度を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、圧縮機の吐出圧力が予め設定された常用最大吐出圧力より高くなる水温度検出手段の検知する温度のときは常用最大吐出圧力を越えないように減圧装置の開度を制御し、圧縮機の吐出温度が予め設定された常用最大吐出温度より高くなる水温度検出手段の検知する温度のときは常用最大吐出温度を越えないように減圧装置の開度を制御するヒートポンプ給湯機とする。
【０００８】
上記発明において、給水温度に対して給湯運転の効率が最も良い吐出温度を予め求めておいて、これを目標吐出温度として設定する。そして、給湯運転を行う場合に給水温度あるいは冷媒対水熱交換器の入口水温を検出する水温度検出手段と圧縮機の吐出温度とを検出して、この目標吐出温度になるように減圧装置の開度を制御するので、年間を通じて、効率の良い給湯加熱運転ができる。
【０００９】
また、圧力検出手段からの信号によって、常用最大吐出圧力を越えないように、減圧装置の開度を制御するので、圧縮機の異常圧力上昇がなく、さらに、吐出温度検出手段からの信号によって、常用最大吐出温度を越えないように、減圧装置の開度を制御するので、圧縮機の異常温度上昇もない、耐久性の高いヒートポンプ給湯機が実現できる。
【００１０】
【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記載のように、圧縮機と冷媒対水熱交換器と減圧装置とを備えた冷凍サイクルと、貯湯槽と、前記冷媒対水熱交換器を有する給湯回路と、給水温度を検出する給水温度検出手段と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、前記吐出温度検出手段により検出された温度が予め設定された目標吐出温度になるように減圧装置の開度を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、圧縮機の吐出圧力が予め設定された常用最大吐出圧力より高くなる給水温度 のときは常用最大吐出圧力を越えないように減圧装置の開度を制御し、圧縮機の吐出温度が予め設定された常用最大吐出温度より高くなる給水温度のときは常用最大吐出温度を越えないように減圧装置の開度を制御するヒートポンプ給湯機とすること、さらには、請求項２のように、圧縮機と冷媒対水熱交換器と減圧装置とを備えた冷凍サイクルと、貯湯槽と、前記冷媒対水熱交換器を有する給湯回路と、前記給湯回路において前記冷媒対水熱交換器の入口水温を検出する水温度検出手段と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、前記吐出温度検出手段により検出された温度が予め設定された目標吐出温度になるように減圧装置の開度を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、圧縮機の吐出圧力が予め設定された常用最大吐出圧力より高くなる水温度検出手段の検知する温度のときは常用最大吐出圧力を越えないように減圧装置の開度を制御し、圧縮機の吐出温度が予め設定された常用最大吐出温度より高くなる水温度検出手段の検知する温度のときは常用最大吐出温度を越えないように減圧装置の開度を制御するヒートポンプ給湯機とする
ことにより、給水温度に対して給湯運転の効率が最も良い吐出温度を予め求めておいて、これを目標吐出温度として設定するので、年間を通じて、効率の良い給湯加熱運転ができる。さらに、給水温度を用いるので、外気温度のように一日のうちで大きな変化をしないため、安定した運転制御ができ、効率が良くなる。また、圧力検出手段からの信号によって、常用最大吐出圧力を越えないように、減圧装置の開度を制御するので、圧縮機の異常圧力上昇がなく、さらに、吐出温度検出手段からの信号によって、常用最大吐出温度を越えないように、減圧装置の開度を制御するので、圧縮機の異常温度上昇もない、耐久性の高いヒートポンプ給湯機が実現できる。
【００１１】
【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。
【００１２】
（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は同ヒートポンプ給湯機の給水温度と平均外気温度との関係を示す説明図、図４は同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する目標吐出温度を示す説明図である。なお、従来例で説明した図１６と同じ構成部材には同一符号を用い説明を省略する。
【００１３】
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。また、制御手段１１は、給水温度を検出する給水温度検出手段１２と圧縮機１の吐出温度を検出する吐出温度検出手段１３からの信号で減圧装置３を制御する。１４は給水温度に対する目標吐出温度を記憶している第一の記憶手段である。なお、減圧装置３として電動膨張弁（図示せず）等がある。
【００１４】
次に動作、作用について説明する。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、ある外気温度と給水温度時の減圧装置３の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。また、図３は横軸に給水温度をとり、縦軸に平均外気温度をとって、給水温度と平均外気温度との関係を示したものである。この時の平均外気温度としては、例えば、数日から１週間程度の平均の外気温度を用いる。そいて、予め、給水温度と平均外気温度紙の関係を求めておけば、同図からわかるように給水温度がわかれば、平均外気温度を推定することができる。さて、図２において、効率は減圧装置３の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最大温度（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最大圧力（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の開度Ｘに対する吐出温度を目標吐出温度Ｙとする。そして、各給水温度に対して、この目標吐出温度Ｙを求めると、図４のようになる。この給水温度に対する目標吐出温度の関係を第一の記憶手段１４に予め記憶させる。
【００１５】
つまり、給湯運転が始まり圧縮機１が起動すると、制御手段１１は給水温度検出手段１２と吐出温度検出手段１３からの信号で給水温度と吐出温度と検出する。そして、給水温度と目標吐出温度との関係を記憶している第一の記憶手段１４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１１は減圧装置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、制御手段１１は減圧装置３の開度を小さくする（閉じる）ように制御する。
【００１６】
上記のように、制御手段１１による吐出温度制御をある時間毎に行えば、給水温度（平均外気温度）が変化しても常に効率の良い給湯運転が可能となる。さらに、給水温度を用いるので、一日のうちで大きな変化をしないため、安定した運転制御ができ、効率が良くなる。また、圧縮機１の吐出温度を成り行きでなく、目標吐出温度になるように制御しているので、高温の沸き上げ温度も得ることができる。
【００１７】
なお、給水温度検出手段として、水温度検出手段８を用いても同様に実施することができる。
【００１８】
（実施例２）
図５は本発明の実施例２のヒートポンプ給湯機の構成図、図６は同ヒートポンプ給湯機の減圧装置の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７は同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する吐出圧力と減圧装置の開度を示す説明図である。
【００１９】
本実施例において、実施例１と異なる点は、圧縮機１の吐出側に圧力検出手段１５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。
【００２０】
次に動作、作用について説明する。図６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、ある給水温度の高い場合（外気温度の高い場合）の減圧装置３の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。同図に示すように、給水温度がかなり高くなると、効率が極大値になる減圧装置３の開度において吐出圧力が常用最大吐出圧力を越えるときがある。この場合、減圧装置３の開度をＡからＢに変更すると吐出圧力はＣからＤに減少することになる。
【００２１】
つまり、給湯運転が始まり圧縮機１が起動すると、制御手段１１は圧力検出手段１５からの信号で吐出圧力を検出する。この吐出圧力が常用最大吐出圧力よりも低ければ、制御手段１１は給水温度検出手段１２と吐出温度検出手段１３からの信号で給水温度と吐出温度と検出し、そして、給水温度と目標吐出温度との関係を記憶している第一の記憶手段１４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１１は減圧装置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、制御手段１１は減圧装置３の開度を小さくする（閉じる）ように制御する。
【００２２】
他方、圧力検出手段１５からの信号で検出した吐出圧力が常用最大吐出圧力よりも高ければ、制御手段１１は減圧装置３の開度を大きくする（開く）ように制御する。
【００２３】
図７は横軸に給水温度をとり、縦軸に吐出圧力と減圧装置３の開度をとって、給水温度に対する吐出圧力と減圧装置３の開度の変化を示したものである。同図において、給水温度が高くなれば、上記説明のように吐出圧力による制御を行うことによって吐出圧力が常用最大吐出圧力を越えないようにすることができるので、この吐出圧力制御をある時間毎に行えば、異常圧力上昇のない給湯運転が可能となる。なお、図中の点線は実施例１で説明した吐出温度による制御の場合であり、記号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは図６の同記号に対応する。
【００２４】
（実施例３）
図８は本発明の実施例３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減圧装置の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１０は同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する目標吐出温度を示す説明図である。
【００２５】
本実施例において、実施例２と異なる点は、圧力検出手段として給水温度検出手段１２と吐出温度検出手段１３を用い、さらに第二の記憶手段１６を設けた構成としていることである。なお、実施例２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９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、ある給水温度の高い場合（外気温度の高い場合）の減圧装置３の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。同図に示すように、給水温度がかなり高くなると、効率が極大値になる減圧装置３の開度において吐出圧力が常用最大吐出圧力（例えば２．４ＭＰａ）を越えるときがある。この場合、減圧装置３の開度をＡからＢに変更すると吐出圧力はＣからＤに減少し、吐出温度はＥからＦは減少する。結局、同図に示す給水温度の場合には吐出圧力をＤにするためには吐出温度をＦにすればよいことになる。この減圧装置３の開度Ｂに対する吐出温度を目標吐出温度Ｚとする。そして、各給水温度に対して、この目標吐出温度Ｚを求めると、図１０の実線のようになる。この給水温度に対する目標吐出温度Ｚの関係を第二の記憶手段１６に予め記憶させる。同図において、点線は実施例１で説明した吐出温度による制御の場合であり、実線と点線の交点の給水温度を高温側限界給水温度Ｔｕとする。
【００２７】
つまり、給湯運転が始まり圧縮機１が起動すると、制御手段１１は給水温度検出手段１２からの信号で給水温度を検出する。この給水温度が高温側限界給水温度Ｔｕよりも低ければ、さらに、制御手段１１は給水温度検出手段１２と吐出温度検出手段１３からの信号で給水温度と吐出温度と検出し、そして、給水温度と目標吐出温度との関係を記憶している第一の記憶手段１４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１１は減圧装置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、制御手段１１は減圧装置３の開度を小さくする（閉じる）ように制御する。
【００２８】
他方、給水温度検出手段１２からの信号で検出した給水温度が高温側限界給水温度Ｔｕよりも高ければ、吐出温度検出手段１３からの信号で吐出温度を検出し、そして、第二の記憶手段１６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１１は減圧装置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、制御手段１１は減圧装置３の開度を小さくする（閉じる）ように制御する。
【００２９】
上記のように制御手段１１による吐出温度制御をある時間毎に行えば、吐出温度による制御を行うことによって吐出圧力が常用最大吐出圧力を越えないようにすることができるので、異常圧力上昇のない給湯運転が可能となる。
【００３０】
（実施例４）
図１１は本発明の実施例４のヒートポンプ給湯機の構成図、図１２は同ヒートポンプ給湯機の減圧装置の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１３は同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する目標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１と異なる点は第三の記憶手段１７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。
【００３２】
次に動作、作用について説明する。図１２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、ある給水温度の低い場合（外気温度の低い場合）の減圧装置３の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。同図に示すように、給水温度がかなり低くなると、効率が極大値になる減圧装置３の開度において吐出温度が常用最大吐出温度（例えば１０５゜Ｃ）を越えるときがある。この場合、減圧装置３の開度をＡからＢに変更すると吐出温度はＣからＤに減少することになる。また、図１３は横軸に給水温度をとり、縦軸に目標吐出温度をとって、給水温度に対する目標吐出温度Ｗの関係を示したものである。同図中の実線で示すように、低給水温度の場合の目標吐出温度Ｗは常用最大吐出温度（例えば１０５゜Ｃ）一定となる。この給水温度に対する目標吐出温度Ｗの関係を第三の記憶手段１７に予め記憶させる。また、同図の点線は実施例１で説明した吐出温度による制御の場合であり、実線と点線の交点の給水温度を低温側限界給水温度Ｔｌとする。
【００３３】
つまり、給湯運転が始まり圧縮機１が起動すると、制御手段１１は給水温度検出手段１２からの信号で給水温度を検出する。この給水温度が低温側限界給水温度Ｔｌよりも高ければ、制御手段１１は吐出温度検出手段１３からの信号で吐出温度を検出し、そして、給水温度と目標吐出温度との関係を記憶している第一の記憶手段１４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１１は減圧装置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、制御手段１１は減圧装置３の開度を小さくする（閉じる）ように制御する。
【００３４】
他方、給水温度検出手段１２からの信号で検出した給水温度が低温側限界給水温度Ｔｌよりも低ければ、制御手段１１は吐出温度検出手段１３からの信号で吐出温度を検出し、そして、給水温度と目標吐出温度との関係を記憶している第三の記憶手段１７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１１は減圧装置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、制御手段１１は減圧装置３の開度を小さくする（閉じる）ように制御する。
【００３５】
上記のように制御手段１１による吐出温度制御をある時間毎に行えば、吐出温度が常用最大吐出温度を越えないようにすることができるので、異常温度上昇のない給湯運転が可能となる。
【００３６】
（実施例５）
図１４は本発明の実施例５のヒートポンプ給湯機の構成図である。
【００３７】
本実施例において、実施例１と異なる点は減圧装置３の最小開度を記憶している最小開度記憶手段１８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。
【００３８】
次に動作、作用について説明する。給湯運転が始まり圧縮機１が起動すると、制御手段１１は給水温度検出手段１２と吐出温度検出手段１３からの信号で給水温度と吐出温度と検出する。そして、給水温度と目標吐出温度との関係を記憶している第一の記憶手段１４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１１は減圧装置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、制御手段１１は最小開度記憶手段１８からの信号で得た減圧装置３の最小開度と現在の減圧装置３の開度とを比較する。そして、現在の減圧装置３の開度のほうが前記最小開度よりも大きければ、減圧装置３の開度を前記最小開度を下まわらない範囲で小さくする（閉じる）ように制御する。また、現在の減圧装置３の開度のほうが前記最小開度よりも小さいか等しければ、減圧装置３の開度を前記最小開度になるように制御する。
【００３９】
このようにすれば、給水温度が低い（外気温度が低い）場合に蒸発器４に霜が付着して吐出温度や蒸発温度が低下しても減圧装置３の開度を必要以上に小さくすることがないので、効率の良い給湯加熱運転が維持できる。
【００４０】
（実施例６）
本発明の実施例６のヒートポンプ給湯機の冷凍サイクルは圧縮機１の吐出圧力が超臨界圧力となる超臨界冷凍サイクルである。
【００４１】
図１５は横軸に冷媒のエンタルピをとり、縦軸に圧力をとって、冷凍サイクルの動作点を示したものである。同図において、点線は等温線を示し、エンタルピが増す方向に高温となる。
【００４２】
まず、吐出温度の制御を行わない場合について説明をする。この場合、給水温度が低いときには、実線で示す冷凍サイクルになり、吐出冷媒は点Ａに示す状態であるので、吐出温度はＴ１となる。一方、給水温度が高いときには、一点鎖線で示す冷凍サイクルになり、吐出冷媒は点Ｂに示す状態であるので、吐出温度はＴ２となる（Ｔ１＞Ｔ２）。このように、給水温度が高くなると、吐出温度が下がり、そのため、沸き上げ温度を高くすることが難しい場合があった。
【００４３】
そこで、本実施例では吐出温度が目標吐出温度（この場合はＴ１）になるように、減圧装置３の開度を制御する。その結果、二点鎖線で示す冷凍サイクルになり、吐出冷媒は点Ｂ’になるので、吐出温度はＴ１となる。
【００４４】
上述のように、超臨界冷凍サイクルで給水温度が高い場合にも、吐出温度を目標吐出温度に制御するので、高温の沸き上げ温度を得ることができる。
【００４５】
（実施例７）
本発明の実施例７のヒートポンプ給湯機の冷凍サイクルに用いられる冷媒は二酸化炭素である。この場合の作用、効果は実施例６と同様なので、説明は省略する。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、年間を通じて、効率の良い給湯加熱運転ができるという効果を有する。特に、給水温度を用いて制御するので、一日のうちで、明け方など急激に外気温度が低下するときにも不必要に蒸発器出口の冷媒過熱度を大きく取らないように制御するため、安定した運転制御ができ、効率が良くなるという効果を有する。また、圧力検出手段からの信号によって、常用最大吐出圧力を越えないように、減圧装置の開度を制御するので、圧縮機の異常圧力上昇がなく、さらに、吐出温度検出手段からの信号によって、常用最大吐出温度を越えないように、減圧装置の開度を制御するので、圧縮機の異常温度上昇もない、耐久性の高いヒートポンプ給湯機が実現できる。
【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開度に対する吐出温度と吐出圧力と効率を示す特性図
【図３】 同ヒートポンプ給湯機の給水温度と平均外気温度との関係を示す特性図
【図４】 同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する目標吐出温度を示す特性図
【図５】 本発明の実施例２のヒートポンプ給湯機の構成図
【図６】 同ヒートポンプ給湯機の減圧装置の開度に対する吐出温度と吐出圧力と効率を示す特性図
【図７】 同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する吐出圧力と減圧装置の開度を示す特性図
【図８】 本発明の実施例３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減圧装置の開度に対する吐出温度と吐出圧力と効率を示す特性図
【図１０】 同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する目標吐出温度を示す特性図
【図１１】 本発明の実施例４のヒートポンプ給湯機の構成図
【図１２】 同ヒートポンプ給湯機の減圧装置の開度に対する吐出温度と吐出圧力と効率を示す特性図
【図１３】 同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する目標吐出温度を示す特性図
【図１４】 本発明の実施例５のヒートポンプ給湯機の構成図
【図１５】 本発明の実施例６のヒートポンプ給湯機の冷凍サイクルの動作点を示す説明図
【図１６】 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
１１ 制御手段
１２ 給水温度検出手段
１３ 吐出温度検出手段
【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１６は従来のヒートポンプ給湯機の構成図である。図１６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、冷媒対水熱交換器２、補助加熱器７を接続した給湯回路とからなり、圧縮機１より吐出された高温高圧の過熱ガス冷媒は冷媒対水熱交換器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、冷媒対水熱交換器２で放熱した冷媒は減圧装置３で減圧され、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、圧縮機１に戻る。一方、冷媒対水熱交換器２で加熱された湯は貯湯槽５の上部に流入し、上から次第に貯湯されていく。そして、冷媒対水熱交換器２の入口水温が設定値に達すると水温度検出手段８が検知し、圧縮機１によるヒートポンプ運転を停止して、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】
上記図１６に示す従来例のヒートポンプ給湯機では、減圧装置３としてキャピラリーチューブや温度式膨張弁を用いていた。減圧装置３としてキャピラリーチューブを用いる場合、一般的に、冷媒循環量の多い夏季の温度条件を基準にキャピラリーチューブの仕様を設計する。そのため、夏季以外の特に給湯負荷の大きい冬季には運転の効率が悪くなるという課題を有していた。また、同様に夏季以外の特に外気温度の低い冬季には冷媒循環回路に必要以上の冷媒が循環するため、圧縮機１に液冷媒が吸い込まれ、その結果、液圧縮となり圧縮機の耐久性が悪くなるという課題を有していた。
【０００４】
他方、減圧装置３として温度式膨張弁を用いる場合、一般的に、蒸発器４の出口の冷媒は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。そのため、外気温度条件によっては吐出圧力が上昇したり、または、吐出温度が上昇したりして圧縮機の耐久性が悪くなるという課題を有していた。そして、この課題を避けるために設計すると冷媒対水熱交換器２の出口水温である沸き上げ温度を高くすることができないという課題を有していた。さらに、冬季において蒸発器４に着霜したときも、蒸発器４の出口の冷媒状態を過熱度がとれるように制御するため、いっそう着霜が進み、運転の効率が悪くなるという課題を有していた。特に、一日のうちで、明け方など急激に外気温度が低下するときには不必要に蒸発器４の出口の冷媒状態を過熱度がとれるように制御するため、さらに運転の効率が悪くなるという課題を有していた。
【０００５】
本発明の目的は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である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、圧縮機と冷媒対水熱交換器と減圧装置とを備えた冷凍サイクルと、貯湯槽と、前記冷媒対水熱交換器を有する給湯回路と、給水温度を検出する給水温度検出手段と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、前記吐出温度検出手段により検出された温度が予め設定された目標吐出温度になるように減圧装置の開度を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、圧縮機の吐出圧力が予め設定された常用最大吐出圧力より高くなる給水温度のときは常用最大吐出圧力を越えないように減圧装置の開度を制御し、圧縮機の吐出温度が予め設定された常用最大吐出温度より高くなる給水温度のときは常用最大吐出温度を越えないように減圧装置の開度を制御するヒートポンプ給湯機とする。
【０００７】
また、圧縮機と冷媒対水熱交換器と減圧装置とを備えた冷凍サイクルと、貯湯槽と、前記冷媒対水熱交換器を有する給湯回路と、前記給湯回路において前記冷媒対水熱交換器の入口水温を検出する水温度検出手段と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、前記吐出温度検出手段により検出された温度が予め設定された目標吐出温度になるように減圧装置の開度を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、圧縮機の吐出圧力が予め設定された常用最大吐出圧力より高くなる水温度検出手段の検知する温度のときは常用最大吐出圧力を越えないように減圧装置の開度を制御し、圧縮機の吐出温度が予め設定された常用最大吐出温度より高くなる水温度検出手段の検知する温度のときは常用最大吐出温度を越えないように減圧装置の開度を制御するヒートポンプ給湯機とする。
【０００８】
上記発明において、給水温度に対して給湯運転の効率が最も良い吐出温度を予め求めておいて、これを目標吐出温度として設定する。そして、給湯運転を行う場合に給水温度あるいは冷媒対水熱交換器の入口水温を検出する水温度検出手段と圧縮機の吐出温度とを検出して、この目標吐出温度になるように減圧装置の開度を制御するので、年間を通じて、効率の良い給湯加熱運転ができる。
【０００９】
また、圧力検出手段からの信号によって、常用最大吐出圧力を越えないように、減圧装置の開度を制御するので、圧縮機の異常圧力上昇がなく、さらに、吐出温度検出手段からの信号によって、常用最大吐出温度を越えないように、減圧装置の開度を制御するので、圧縮機の異常温度上昇もない、耐久性の高いヒートポンプ給湯機が実現できる。
【００１０】
【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記載のように、圧縮機と冷媒対水熱交換器と減圧装置とを備えた冷凍サイクルと、貯湯槽と、前記冷媒対水熱交換器を有する給湯回路と、給水温度を検出する給水温度検出手段と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、前記吐出温度検出手段により検出された温度が予め設定された目標吐出温度になるように減圧装置の開度を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、圧縮機の吐出圧力が予め設定された常用最大吐出圧力より高くなる給水温度 のときは常用最大吐出圧力を越えないように減圧装置の開度を制御し、圧縮機の吐出温度が予め設定された常用最大吐出温度より高くなる給水温度のときは常用最大吐出温度を越えないように減圧装置の開度を制御するヒートポンプ給湯機とすること、さらには、請求項２のように、圧縮機と冷媒対水熱交換器と減圧装置とを備えた冷凍サイクルと、貯湯槽と、前記冷媒対水熱交換器を有する給湯回路と、前記給湯回路において前記冷媒対水熱交換器の入口水温を検出する水温度検出手段と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、前記吐出温度検出手段により検出された温度が予め設定された目標吐出温度になるように減圧装置の開度を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、圧縮機の吐出圧力が予め設定された常用最大吐出圧力より高くなる水温度検出手段の検知する温度のときは常用最大吐出圧力を越えないように減圧装置の開度を制御し、圧縮機の吐出温度が予め設定された常用最大吐出温度より高くなる水温度検出手段の検知する温度のときは常用最大吐出温度を越えないように減圧装置の開度を制御するヒートポンプ給湯機とする
ことにより、給水温度に対して給湯運転の効率が最も良い吐出温度を予め求めておいて、これを目標吐出温度として設定するので、年間を通じて、効率の良い給湯加熱運転ができる。さらに、給水温度を用いるので、外気温度のように一日のうちで大きな変化をしないため、安定した運転制御ができ、効率が良くなる。また、圧力検出手段からの信号によって、常用最大吐出圧力を越えないように、減圧装置の開度を制御するので、圧縮機の異常圧力上昇がなく、さらに、吐出温度検出手段からの信号によって、常用最大吐出温度を越えないように、減圧装置の開度を制御するので、圧縮機の異常温度上昇もない、耐久性の高いヒートポンプ給湯機が実現できる。
【００１１】
【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。
【００１２】
（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は同ヒートポンプ給湯機の給水温度と平均外気温度との関係を示す説明図、図４は同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する目標吐出温度を示す説明図である。なお、従来例で説明した図１６と同じ構成部材には同一符号を用い説明を省略する。
【００１３】
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。また、制御手段１１は、給水温度を検出する給水温度検出手段１２と圧縮機１の吐出温度を検出する吐出温度検出手段１３からの信号で減圧装置３を制御する。１４は給水温度に対する目標吐出温度を記憶している第一の記憶手段である。なお、減圧装置３として電動膨張弁（図示せず）等がある。
【００１４】
次に動作、作用について説明する。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、ある外気温度と給水温度時の減圧装置３の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。また、図３は横軸に給水温度をとり、縦軸に平均外気温度をとって、給水温度と平均外気温度との関係を示したものである。この時の平均外気温度としては、例えば、数日から１週間程度の平均の外気温度を用いる。そいて、予め、給水温度と平均外気温度紙の関係を求めておけば、同図からわかるように給水温度がわかれば、平均外気温度を推定することができる。さて、図２において、効率は減圧装置３の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最大温度（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最大圧力（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の開度Ｘに対する吐出温度を目標吐出温度Ｙとする。そして、各給水温度に対して、この目標吐出温度Ｙを求めると、図４のようになる。この給水温度に対する目標吐出温度の関係を第一の記憶手段１４に予め記憶させる。
【００１５】
つまり、給湯運転が始まり圧縮機１が起動すると、制御手段１１は給水温度検出手段１２と吐出温度検出手段１３からの信号で給水温度と吐出温度と検出する。そして、給水温度と目標吐出温度との関係を記憶している第一の記憶手段１４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１１は減圧装置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、制御手段１１は減圧装置３の開度を小さくする（閉じる）ように制御する。
【００１６】
上記のように、制御手段１１による吐出温度制御をある時間毎に行えば、給水温度（平均外気温度）が変化しても常に効率の良い給湯運転が可能となる。さらに、給水温度を用いるので、一日のうちで大きな変化をしないため、安定した運転制御ができ、効率が良くなる。また、圧縮機１の吐出温度を成り行きでなく、目標吐出温度になるように制御しているので、高温の沸き上げ温度も得ることができる。
【００１７】
なお、給水温度検出手段として、水温度検出手段８を用いても同様に実施することができる。
【００１８】
（実施例２）
図５は本発明の実施例２のヒートポンプ給湯機の構成図、図６は同ヒートポンプ給湯機の減圧装置の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７は同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する吐出圧力と減圧装置の開度を示す説明図である。
【００１９】
本実施例において、実施例１と異なる点は、圧縮機１の吐出側に圧力検出手段１５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。
【００２０】
次に動作、作用について説明する。図６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、ある給水温度の高い場合（外気温度の高い場合）の減圧装置３の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。同図に示すように、給水温度がかなり高くなると、効率が極大値になる減圧装置３の開度において吐出圧力が常用最大吐出圧力を越えるときがある。この場合、減圧装置３の開度をＡからＢに変更すると吐出圧力はＣからＤに減少することになる。
【００２１】
つまり、給湯運転が始まり圧縮機１が起動すると、制御手段１１は圧力検出手段１５からの信号で吐出圧力を検出する。この吐出圧力が常用最大吐出圧力よりも低ければ、制御手段１１は給水温度検出手段１２と吐出温度検出手段１３からの信号で給水温度と吐出温度と検出し、そして、給水温度と目標吐出温度との関係を記憶している第一の記憶手段１４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１１は減圧装置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、制御手段１１は減圧装置３の開度を小さくする（閉じる）ように制御する。
【００２２】
他方、圧力検出手段１５からの信号で検出した吐出圧力が常用最大吐出圧力よりも高ければ、制御手段１１は減圧装置３の開度を大きくする（開く）ように制御する。
【００２３】
図７は横軸に給水温度をとり、縦軸に吐出圧力と減圧装置３の開度をとって、給水温度に対する吐出圧力と減圧装置３の開度の変化を示したものである。同図において、給水温度が高くなれば、上記説明のように吐出圧力による制御を行うことによって吐出圧力が常用最大吐出圧力を越えないようにすることができるので、この吐出圧力制御をある時間毎に行えば、異常圧力上昇のない給湯運転が可能となる。なお、図中の点線は実施例１で説明した吐出温度による制御の場合であり、記号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは図６の同記号に対応する。
【００２４】
（実施例３）
図８は本発明の実施例３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減圧装置の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１０は同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する目標吐出温度を示す説明図である。
【００２５】
本実施例において、実施例２と異なる点は、圧力検出手段として給水温度検出手段１２と吐出温度検出手段１３を用い、さらに第二の記憶手段１６を設けた構成としていることである。なお、実施例２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９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、ある給水温度の高い場合（外気温度の高い場合）の減圧装置３の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。同図に示すように、給水温度がかなり高くなると、効率が極大値になる減圧装置３の開度において吐出圧力が常用最大吐出圧力（例えば２．４ＭＰａ）を越えるときがある。この場合、減圧装置３の開度をＡからＢに変更すると吐出圧力はＣからＤに減少し、吐出温度はＥからＦは減少する。結局、同図に示す給水温度の場合には吐出圧力をＤにするためには吐出温度をＦにすればよいことになる。この減圧装置３の開度Ｂに対する吐出温度を目標吐出温度Ｚとする。そして、各給水温度に対して、この目標吐出温度Ｚを求めると、図１０の実線のようになる。この給水温度に対する目標吐出温度Ｚの関係を第二の記憶手段１６に予め記憶させる。同図において、点線は実施例１で説明した吐出温度による制御の場合であり、実線と点線の交点の給水温度を高温側限界給水温度Ｔｕとする。
【００２７】
つまり、給湯運転が始まり圧縮機１が起動すると、制御手段１１は給水温度検出手段１２からの信号で給水温度を検出する。この給水温度が高温側限界給水温度Ｔｕよりも低ければ、さらに、制御手段１１は給水温度検出手段１２と吐出温度検出手段１３からの信号で給水温度と吐出温度と検出し、そして、給水温度と目標吐出温度との関係を記憶している第一の記憶手段１４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１１は減圧装置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、制御手段１１は減圧装置３の開度を小さくする（閉じる）ように制御する。
【００２８】
他方、給水温度検出手段１２からの信号で検出した給水温度が高温側限界給水温度Ｔｕよりも高ければ、吐出温度検出手段１３からの信号で吐出温度を検出し、そして、第二の記憶手段１６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１１は減圧装置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、制御手段１１は減圧装置３の開度を小さくする（閉じる）ように制御する。
【００２９】
上記のように制御手段１１による吐出温度制御をある時間毎に行えば、吐出温度による制御を行うことによって吐出圧力が常用最大吐出圧力を越えないようにすることができるので、異常圧力上昇のない給湯運転が可能となる。
【００３０】
（実施例４）
図１１は本発明の実施例４のヒートポンプ給湯機の構成図、図１２は同ヒートポンプ給湯機の減圧装置の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１３は同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する目標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１と異なる点は第三の記憶手段１７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。
【００３２】
次に動作、作用について説明する。図１２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、ある給水温度の低い場合（外気温度の低い場合）の減圧装置３の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。同図に示すように、給水温度がかなり低くなると、効率が極大値になる減圧装置３の開度において吐出温度が常用最大吐出温度（例えば１０５゜Ｃ）を越えるときがある。この場合、減圧装置３の開度をＡからＢに変更すると吐出温度はＣからＤに減少することになる。また、図１３は横軸に給水温度をとり、縦軸に目標吐出温度をとって、給水温度に対する目標吐出温度Ｗの関係を示したものである。同図中の実線で示すように、低給水温度の場合の目標吐出温度Ｗは常用最大吐出温度（例えば１０５゜Ｃ）一定となる。この給水温度に対する目標吐出温度Ｗの関係を第三の記憶手段１７に予め記憶させる。また、同図の点線は実施例１で説明した吐出温度による制御の場合であり、実線と点線の交点の給水温度を低温側限界給水温度Ｔｌとする。
【００３３】
つまり、給湯運転が始まり圧縮機１が起動すると、制御手段１１は給水温度検出手段１２からの信号で給水温度を検出する。この給水温度が低温側限界給水温度Ｔｌよりも高ければ、制御手段１１は吐出温度検出手段１３からの信号で吐出温度を検出し、そして、給水温度と目標吐出温度との関係を記憶している第一の記憶手段１４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１１は減圧装置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、制御手段１１は減圧装置３の開度を小さくする（閉じる）ように制御する。
【００３４】
他方、給水温度検出手段１２からの信号で検出した給水温度が低温側限界給水温度Ｔｌよりも低ければ、制御手段１１は吐出温度検出手段１３からの信号で吐出温度を検出し、そして、給水温度と目標吐出温度との関係を記憶している第三の記憶手段１７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１１は減圧装置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、制御手段１１は減圧装置３の開度を小さくする（閉じる）ように制御する。
【００３５】
上記のように制御手段１１による吐出温度制御をある時間毎に行えば、吐出温度が常用最大吐出温度を越えないようにすることができるので、異常温度上昇のない給湯運転が可能となる。
【００３６】
（実施例５）
図１４は本発明の実施例５のヒートポンプ給湯機の構成図である。
【００３７】
本実施例において、実施例１と異なる点は減圧装置３の最小開度を記憶している最小開度記憶手段１８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。
【００３８】
次に動作、作用について説明する。給湯運転が始まり圧縮機１が起動すると、制御手段１１は給水温度検出手段１２と吐出温度検出手段１３からの信号で給水温度と吐出温度と検出する。そして、給水温度と目標吐出温度との関係を記憶している第一の記憶手段１４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１１は減圧装置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、制御手段１１は最小開度記憶手段１８からの信号で得た減圧装置３の最小開度と現在の減圧装置３の開度とを比較する。そして、現在の減圧装置３の開度のほうが前記最小開度よりも大きければ、減圧装置３の開度を前記最小開度を下まわらない範囲で小さくする（閉じる）ように制御する。また、現在の減圧装置３の開度のほうが前記最小開度よりも小さいか等しければ、減圧装置３の開度を前記最小開度になるように制御する。
【００３９】
このようにすれば、給水温度が低い（外気温度が低い）場合に蒸発器４に霜が付着して吐出温度や蒸発温度が低下しても減圧装置３の開度を必要以上に小さくすることがないので、効率の良い給湯加熱運転が維持できる。
【００４０】
（実施例６）
本発明の実施例６のヒートポンプ給湯機の冷凍サイクルは圧縮機１の吐出圧力が超臨界圧力となる超臨界冷凍サイクルである。
【００４１】
図１５は横軸に冷媒のエンタルピをとり、縦軸に圧力をとって、冷凍サイクルの動作点を示したものである。同図において、点線は等温線を示し、エンタルピが増す方向に高温となる。
【００４２】
まず、吐出温度の制御を行わない場合について説明をする。この場合、給水温度が低いときには、実線で示す冷凍サイクルになり、吐出冷媒は点Ａに示す状態であるので、吐出温度はＴ１となる。一方、給水温度が高いときには、一点鎖線で示す冷凍サイクルになり、吐出冷媒は点Ｂに示す状態であるので、吐出温度はＴ２となる（Ｔ１＞Ｔ２）。このように、給水温度が高くなると、吐出温度が下がり、そのため、沸き上げ温度を高くすることが難しい場合があった。
【００４３】
そこで、本実施例では吐出温度が目標吐出温度（この場合はＴ１）になるように、減圧装置３の開度を制御する。その結果、二点鎖線で示す冷凍サイクルになり、吐出冷媒は点Ｂ’になるので、吐出温度はＴ１となる。
【００４４】
上述のように、超臨界冷凍サイクルで給水温度が高い場合にも、吐出温度を目標吐出温度に制御するので、高温の沸き上げ温度を得ることができる。
【００４５】
（実施例７）
本発明の実施例７のヒートポンプ給湯機の冷凍サイクルに用いられる冷媒は二酸化炭素である。この場合の作用、効果は実施例６と同様なので、説明は省略する。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、年間を通じて、効率の良い給湯加熱運転ができるという効果を有する。特に、給水温度を用いて制御するので、一日のうちで、明け方など急激に外気温度が低下するときにも不必要に蒸発器出口の冷媒過熱度を大きく取らないように制御するため、安定した運転制御ができ、効率が良くなるという効果を有する。また、圧力検出手段からの信号によって、常用最大吐出圧力を越えないように、減圧装置の開度を制御するので、圧縮機の異常圧力上昇がなく、さらに、吐出温度検出手段からの信号によって、常用最大吐出温度を越えないように、減圧装置の開度を制御するので、圧縮機の異常温度上昇もない、耐久性の高いヒートポンプ給湯機が実現できる。
【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開度に対する吐出温度と吐出圧力と効率を示す特性図
【図３】 同ヒートポンプ給湯機の給水温度と平均外気温度との関係を示す特性図
【図４】 同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する目標吐出温度を示す特性図
【図５】 本発明の実施例２のヒートポンプ給湯機の構成図
【図６】 同ヒートポンプ給湯機の減圧装置の開度に対する吐出温度と吐出圧力と効率を示す特性図
【図７】 同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する吐出圧力と減圧装置の開度を示す特性図
【図８】 本発明の実施例３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減圧装置の開度に対する吐出温度と吐出圧力と効率を示す特性図
【図１０】 同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する目標吐出温度を示す特性図
【図１１】 本発明の実施例４のヒートポンプ給湯機の構成図
【図１２】 同ヒートポンプ給湯機の減圧装置の開度に対する吐出温度と吐出圧力と効率を示す特性図
【図１３】 同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する目標吐出温度を示す特性図
【図１４】 本発明の実施例５のヒートポンプ給湯機の構成図
【図１５】 本発明の実施例６のヒートポンプ給湯機の冷凍サイクルの動作点を示す説明図
【図１６】 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
１１ 制御手段
１２ 給水温度検出手段
１３ 吐出温度検出手段
Claims (2)
- 圧縮機と冷媒対水熱交換器と減圧装置とを備えた冷凍サイクルと、貯湯槽と、前記冷媒対水熱交換器を有する給湯回路と、給水温度を検出する給水温度検出手段と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、前記吐出温度検出手段により検出された温度が予め設定された目標吐出温度になるように減圧装置の開度を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、圧縮機の吐出圧力が予め設定された常用最大吐出圧力より高くなる給水温度のときは常用最大吐出圧力を越えないように減圧装置の開度を制御し、圧縮機の吐出温度が予め設定された常用最大吐出温度より高くなる給水温度のときは常用最大吐出温度を越えないように減圧装置の開度を制御するヒートポンプ給湯機。
- 圧縮機と冷媒対水熱交換器と減圧装置とを備えた冷凍サイクルと、貯湯槽と、前記冷媒対水熱交換器を有する給湯回路と、前記給湯回路において前記冷媒対水熱交換器の入口水温を検出する水温度検出手段と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、前記吐出温度検出手段により検出された温度が予め設定された目標吐出温度になるように減圧装置の開度を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、圧縮機の吐出圧力が予め設定された常用最大吐出圧力より高くなる水温度検出手段の検知する温度のときは常用最大吐出圧力を越えないように減圧装置の開度を制御し、圧縮機の吐出温度が予め設定された常用最大吐出温度より高くなる水温度検出手段の検知する温度のときは常用最大吐出温度を越えないように減圧装置の開度を制御するヒートポンプ給湯機。
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