JP3690229B2

JP3690229B2 - ヒートポンプ給湯機

Info

Publication number: JP3690229B2
Application number: JP2000021619A
Authority: JP
Inventors: 昌宏尾浜; 竹司渡辺; 吉継西山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2020-01-31
Also published as: JP2001208434A

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４４は従来のヒートポンプ給湯機の構成図である。図４４において、圧縮機１、冷媒対水熱交換器２、減圧装置（キャピラリーチューブ）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、前記冷媒対水熱交換器２、補助加熱器７を接続した給湯回路からなり前記圧縮機１より吐出された高温高圧の過熱ガス冷媒は前記冷媒対水熱交換器２に流入し、ここで前記循環ポンプ６から送られてきた水を加熱する。そして、凝縮液化した冷媒は前記減圧装置３で減圧され、前記蒸発器４に流入し、ここで大気熱を吸熱して蒸発ガス化し、前記圧縮機１に戻る。一方、貯湯槽５の下部の水は、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８で得られる沸き上げ温度がほぼ一定になるように回転数制御手段９で制御された循環ポンプ６によって、前記貯湯槽５の上部に送られ、上から次第に貯湯されていく。そして、前記冷媒対水熱交換器２の入口水温が設定値に達すると入口水温検出手段１０が検知し、前記圧縮機１によるヒートポンプ運転を停止して、前記補助加熱器７の単独運転に切り換えるものである。
【０００３】
なお、上記図４４に示す従来例のヒートポンプ給湯機は、減圧装置３としてキャピラリーチューブを用いたものである。
【０００４】
また、従来例のヒートポンプ給湯機の減圧装置３として温度自動膨張弁を用いていたものもある。この第二の従来例を図４５に示す。同図に置いて、３ａは温度自動膨張弁の本体であり、３ｂは温度自動膨張弁の感温筒である。なお、図４４で示す第一の実施例と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、貯湯槽５の下部の水は、沸き上げ温度がほぼ一定になるように回転数制御手段９で制御された循環ポンプ６によって、前記貯湯槽５の上部に送られ、上から次第に貯湯されていく。しかし、給湯運転を開始した後のしばらくの時間は冷媒回路全体の温度（特に圧縮機１の吐出温度）が低いので、所定の沸き上げ温度よりも低い温度の湯が貯湯槽５の上部に送られ、貯湯されていく。
【０００６】
ところで、減圧装置としてキャピラリーチューブ３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３の仕様を設計する。このため夏季以外の特に外気温度の低い冬季には冷媒回路に必要以上の冷媒が循環するため、給湯運転を開始した後、なかなか圧縮機１の吐出温度が上昇しないので、所定の沸き上げ温度よりもかなり低い温度の湯が貯湯槽５に貯湯されていくことがある。このため、貯湯槽５に貯められていた高温の湯とこの低い温度の湯が混合し、貯湯槽５に貯湯されていた湯の温度をかなり低下させることがあり、冬の給湯負荷の大きい日には湯切れが起きるという課題があった。また、冷媒の循環量が多すぎるため、運転効率が低下するという課題もあった。
【０００７】
また、冬季に給湯運転をした場合、蒸発器４に着霜することがある。キャピラリーチューブ３の場合、冷媒循環量の調節ができないため、吐出温度が着霜とともに急激に低下する。そのため、所定の沸き上げ温度が得られず、低い温度の湯が貯湯槽５に貯湯されていくことがある。このため、冬の給湯負荷の大きい日には湯切れが生じるという課題があった。
【０００８】
他方、図４５に示す第二の従来例で、減圧装置として温度自動膨張弁３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、減圧装置としての温度自動膨張弁３の仕様を設計する。ところで給湯運転を開始した後、しばらくは圧縮機１の吸入圧力が低いので蒸発圧力も低い。しかし、温度自動膨張弁３の感温筒３ｂ付近の温度は蒸発圧力の飽和温度に比べて高い（圧力低下の変動に対して温度は応答が遅れる）ので見かけ上の蒸発器４出口の冷媒の過熱度は大きくなるため、温度自動膨張弁３の開度を開くように動作する。その結果、冷媒回路に必要以上の冷媒が循環するため、給湯運転を開始した後、なかなか圧縮機１の吐出温度が上昇しないので、前述したキャピラリーチューブの場合と同様、湯切れと運転効率の低下という課題があった。
【０００９】
又、温度自動膨張弁３の本体３ａの部分の圧力変化と感温筒３ｂの温度変化との間に応答遅れがあるため、変化の大きい給湯運転開始時には冷媒回路の圧力と温度とが大きくハンチングすることがある。そのため、圧力や温度が常用圧力や常用温度の上限値を超えることがあり、圧縮機１の耐久性が悪くなるという課題を有していた。
【００１０】
また、冬季に給湯運転をした場合、蒸発器４に着霜することがある。この場合、温度自動膨張弁３は、蒸発器４の出口の冷媒を過熱度がとれた過熱ガスとするために、着霜の進行に伴いどんどん冷媒循環量を絞るように弁開度を絞る。そのため、必要な冷媒循環量が得られず、運転効率が低下するという課題もあった。
【００１１】
本発明の目的は、給湯運転時の低温の湯の混合による貯湯槽５の温度低下を少なくし、かつ、給湯運転時の効率を良くすることである。
【００１２】
【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、冷媒対水熱交換器、開度調節が可能な減圧装置、蒸発器を有する冷媒循環回路と、貯湯槽、循環ポンプ、前記冷媒対水熱交換器を有する給湯回路と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、予め設定された目標吐出温度になるように前記減圧装置の開度を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は前記減圧装置の開度が最小弁開度になると、それ以上減圧装置の弁開度を絞らないヒートポンプ給湯機であって、前記減圧装置の最小弁開度は前記給水温度検出手段からの信号によって得た給水温度によって異なるとともに、前記給水温度検出手段は出湯検出手段が出湯を検出した後に給水温度を検出することを特徴とするヒートポンプ給湯機とする。
【００１３】
上記発明において、減圧装置の開度に最小弁開度を設けて吐出温度制御を行うため、必要以上に減圧装置の開度が小さくならないので、冷媒回路の圧力と温度とのハンチングを小さくすることができる。その結果、運転起動後すぐに所定の沸き上げ温度の湯が得られ、その湯が貯湯槽５に貯湯されていくので、貯湯槽５に貯湯されていた湯の温度を低下させることがなく、冬の給湯負荷の大きい日にも湯切れが起きないという効果がある。
【００１４】
また、冷媒循環量を制御するので、冷媒循環量に極端な過不足がなく運転効率が向上するという効果もある。
【００１５】
さらに、運転起動時の圧力や温度のハンチングが小さいので、圧力や温度が常用圧力や常用温度の上限値を超えることもなく、圧縮機の耐久性が良くなるという効果もある。そして、給水温度検出手段は出湯検出手段が出湯を検出した後に給水温度を検出するので、外気温度等の周囲温度の影響を受けずに、給水温度を検出することができる。
【００１６】
【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、冷媒対水熱交換器、開度調節が可能な減圧装置、蒸発器を有する冷媒循環回路と、貯湯槽、循環ポンプ、前記冷媒対水熱交換器を有する給湯回路と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、予め設定された目標吐出温度になるように前記減圧装置の開度を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は前記減圧装置の開度が最小弁開度になると、それ以上減圧装置の弁開度を絞らないヒートポンプ給湯機であって、前記減圧装置の最小弁開度は前記給水温度検出手段からの信号によって得た給水温度によって異なるとともに、前記給水温度検出手段は出湯検出手段が出湯を検出した後に給水温度を検出することを特徴とするヒートポンプ給湯機とすることにより、吐出温度の上昇が早くなり、また、冷媒回路の圧力と温度とのハンチングを小さくすることができるので、運転起動後すぐに所定の沸き上げ温度の湯が得られ、また、必要な循環冷媒量が得られるので、給湯運転時の効率を良くするという効果という効果がある。そして、給水温度検出手段は出湯検出手段が出湯を検出した後に給水温度を検出するので、外気温度等の周囲温度の影響を受けずに、給水温度を検出することができる。
【００１７】
また、請求項２記載のように、圧縮機、冷媒対水熱交換器、開度調節が可能な減圧装置、蒸発器を有する冷媒循環回路と、貯湯槽、循環ポンプ、前記冷媒対水熱交換器を有する給湯回路と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、予め設定された目標吐出温度になるように前記減圧装置の開度を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は前記減圧装置の開度が前記制御手段によって設定された最小弁開度になると、それ以上減圧装置の弁開度を絞らないとともに、前記圧縮機が温まっているか否かを判定する熱時判定手段が熱時を検出した時の運転起動の場合には、前記減圧装置の起動最小弁開度を大きくすることを特徴とするヒートポンプ給湯機としているので、圧縮機が温まっているか否かを判定する熱時判定手段が熱時を検出した時の運転起動の場合には、前記減圧装置の起動最小弁開度を大きくすることにより、必要な循環冷媒量が確保できるので、給湯運転起動時の効率を良くするという効果がある。
【００１８】
また、請求項３記載のように、熱時判定手段として圧縮機温度検出手段を用いたものである。
【００１９】
また、請求項４記載のように、熱時判定手段として前回の運転停止からの経過時間を積算する第一の時間積算手段を用いたものである。
【００２０】
また、請求項５記載のように、熱時判定手段として運転起動後の経過時間を積算する第二の時間積算手段と吐出温度検出手段とを用いたものである。
【００２１】
また、請求項６記載のように、熱時の運転起動時に前記減圧装置の起動最小弁開度を外気温度に応じて変化させることによって、必要な循環冷媒量が得られるので、運転起動後すぐに所定の沸き上げ温度の湯が得られるという効果がある。
【００２２】
また、請求項７記載のように、熱時の運転起動時に前記減圧装置の起動最小弁開度を給水温度に応じて変化させることによって、必要な循環冷媒量が得られるので、運転起動後すぐに所定の沸き上げ温度の湯が得られるという効果がある。
【００２３】
また、請求項８記載のように、運転起動時に減圧装置の開度を、最小弁開度以上の開度である起動初期弁開度に固定する不感帯時間を設け、前記不感帯時間は、外気温度検出手段からの信号によって得た外気温度によって異なること特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機とすることによって必要な吐出温度が得られるため、冷媒回路の圧力と温度のハンチングを小さくすることができるので、圧力や温度が常用圧力や常用温度の上限値を超えることもなく、圧縮機の耐久性が良くなるという効果がある。
【００２４】
また、請求項９記載のように、運転起動時に減圧装置の開度を、最小弁開度以上の開度である起動初期弁開度に固定する不感帯時間を設け、熱時には起動初期弁開度大きくすることを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機とすることによって必要な冷媒循環量が確保できるので、給湯運転起動時の効率が良くなるという効果がある。
【００２５】
また、請求項１０記載のように、運転起動時に減圧装置の開度を、最小弁開度以上の開度である起動初期弁開度に固定する不感帯時間を設け、熱時の起動初期弁開度は外気温度検出手段からの信号によって得た外気温度によって異なることを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機とすることによって、必要な冷媒循環量が得られるので、運転起動後すぐに所定の沸き上げ温度の湯が得られるという効果がある。
【００２６】
また、請求項１１記載のように、給湯運転が起動時か定常時かを判定する起動定常判定手段を有し、前記起動定常判定手段は運転起動からの経過時間を計測する起動経過時間計測手段が所定時間になれば起動状態から定常状態になったと判断するとともに、前記起動定常判定手段からの信号によって、減圧装置の最小弁開度を運転起動時と定常時とで変えることを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機とするものである。
【００２７】
また、請求項１２記載のように、給湯運転が起動時か定常時かを判定する起動定常判定手段を有し、前記起動定常判定手段は所定の測定時間間隔の間の圧縮機の吐出温度の変化を検出する吐出温度変化検出手段の変化率が所定値よりも大きければ起動状態とし、所定値よりも小さければ定常状態と判断するとともに、前記起動定常判定手段からの信号によって、減圧装置の最小弁開度を運転起動時と定常時とで変えることを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機とするものである。
【００２８】
また、請求項１３記載のように、給湯運転が起動時か定常時かを判定する起動定常判定手段を有し、前記起動定常判定手段は所定の測定時間間隔の間の沸き上げ温度の変化を検出する沸き上げ温度変化検出手段の変化の割合が所定変化率より小さければ起動状態から定常状態になったと判断し、前記起動定常判定手段からの信号によって、減圧装置の最小弁開度を運転起動時と定常時とで変えることを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機とするものである。
【００２９】
【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。
【００３０】
（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弁開度に制限を設けない場合の運転起動後の時間に対する吐出温度と弁開度の関係を示す説明図、図３は同ヒートポンプ給湯機の弁開度に下限値（起動最小弁開度）を設けた場合の運転起動後の時間に対する吐出温度と弁開度の関係を示す説明図、図４は同ヒートポンプ給湯機の運転起動後の時間に対する沸き上げ温度の変化を示す説明図、図５は同ヒートポンプ給湯機の着霜後の時間に対する弁開度と吐出温度と給湯加熱能力の変化を示す説明図である。なお、第一の従来例で説明した図４４と同じ構成部材には同一符号を用い説明を省略する。
【００３１】
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８からの信号で回転数制御手段９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からの信号で減圧装置３の弁開度を制御する。さらに、１３は所定の目標吐出温度を記憶している第一の記憶手段であり、また、１４は減圧装置３の開度の下限値（最小弁開度）を記憶している第二の記憶手段である。また、出湯口１５から出湯されると給水口１６から貯湯槽５に給水される。なお、減圧装置３として電動膨張弁（図示せず）等がある。
【００３２】
次に動作、作用について説明する。
【００３３】
高温の沸き上げ温度を得るための一つとして、圧縮機１から吐出された高温の過熱蒸気を利用する方法がある。この高温の過熱蒸気の温度を有効に利用すれば、圧縮機１の吐出圧力を低くすることが可能である。そこで本発明の実施例１のヒートポンプ給湯機では、吐出温度を高温に保つために減圧装置３の弁開度を調節し、冷媒の循環量の制御を行う。
【００３４】
吐出温度を高くするには減圧装置３の開度を絞り（小さくし）、低くするには減圧装置３の開度を開く（大きく）ようにすればよい。例えば、減圧装置３として、ステッピングモータ駆動の電動膨張弁（図示せず）がある。この種の電動膨張弁は入力パルス数に比例して弁開度が大きくなる。いま、吐出温度を高温に保つために減圧装置３としての電動膨張弁の弁開度を調節する方法として、次の様な方法がある。
【００３５】
目標吐出温度をＴｓ、現在の吐出温度をＴ、現在の電動膨張弁の弁開度（全閉から電動膨張弁に入力された総パルス数）をＫとすると、次に示す値だけ現在の電動膨張弁の弁開度Ｋから修正してやればよい。すなわち、
Ａ×（Ｔ−Ｔｓ）・・・・・（１）ただし、Ａは定数
ただし、式（１）の値が正の場合は弁を開く方向になり、負の場合は弁を閉じる方向になる。だから修正後の電動膨張弁の弁開度は次のようになる。
【００３６】
Ｋ＋Ａ×（Ｔ−Ｔｓ）・・・（２）
ところが、運転起動時には、冷媒回路すべての温度が低いため、冷媒回路の圧力の上昇に比べて、温度の上がり方はかなり遅いものになる。特に圧縮機１の吐出温度の上がり方は遅い。いま、運転起動時に、式（１）で示すような減圧装置３としての電動膨張弁の弁開度Ｋの修正を行ったとすれば、図２のようになる。
【００３７】
図２において、横軸に運転起動後の時間をとり、縦軸にその時の減圧装置３としての電動膨張弁の弁開度と吐出温度とをとり、運転起動後の時間に対する電動膨張弁の弁開度と吐出温度との関係を示したものである。すなわち、運転起動後測定時間間隔△Ｔ毎に、制御手段１１が吐出温度検出手段１２からの信号で圧縮機１の吐出温度を検出し、式（１）で求まる制御量だけ減圧装置３の弁開度修正を行う場合の、吐出温度と減圧装置の弁開度の変化を示す。同図からわかるように、運転起動直後は圧縮機１の吐出温度が低いため、減圧装置３の弁開度を急激に小さくし続けるので、吐出温度が目標吐出温度に達しても吐出温度はさらに上昇する。そのため、吐出温度を下げるために減圧装置３の弁開度を急激に大きくし続けるので、今度は、目標吐出温度よりもかなり低くなる。このように吐出温度は大きく上下にハンチングする。圧力も、吐出温度と同様、大きく上下にハンチングする。
【００３８】
そこで、図３に示すように、減圧装置３の弁開度に最小弁開度を設ける。すなわち、運転起動後測定時間間隔△Ｔ毎に、制御手段１１が吐出温度検出手段１２からの信号で圧縮機１の吐出温度を検出し、式（１）から減圧装置３の弁開度の修正量を求める。このとき、式（２）で求まる減圧装置３の修正後の弁開度が、最小弁開度より大きければ減圧装置３の弁開度は式（２）で求まる弁開度とする。逆に、最小弁開度より小さければ、減圧装置３の弁開度は最小弁開度とする。このようにすれば、起動時の最低限の冷媒循環量が確保できるので、運転起動時の吐出温度のハンチングを最小限にすることができる。
【００３９】
同図に示す吐出温度において、実線は本実施例の場合であり、一点鎖線と点線は第一と第二の従来例で示したキャピラリーチューブと温度自動膨張弁の場合である。同図における比較からわかるように、本実施例の場合の方が、温度自動膨張弁よりも吐出温度のハンチングが少なく、温度自動膨張弁とキャピラリーチューブとよりも吐出温度の上昇が速い。その結果、図４に示すように、沸き上げ温度の立ち上げも速くなる。図４は横軸に運転起動後の時間をとり、縦軸に沸き上げ温度を取って、運転起動後の時間に対する沸き上げ温度の変化を示したものである。同図においても、実線は本実施例の場合であり、一点鎖線と点線は第一と第二の従来例で示したキャピラリーチューブと温度自動膨張弁の場合である。
【００４０】
図５は、冬季の外気温度が低い時、蒸発器４に霜が着く場合の特性を示している。すなわち、横軸に着霜後の時間をとり、縦軸に減圧装置３の弁開度と吐出温度と給湯加熱能力とを取って、着霜後の時間に対する弁開度と吐出温度と給湯加熱能力の変化を示したものである。外気温度が低い時に、蒸発器４に霜が着き、その霜が成長していく場合がある。この場合、蒸発器４が大気から吸熱する熱量が時間とともに減少するので、吐出温度が低下しようとする。それを目標吐出温度になるようにするには、同図に示すように、減圧装置３の弁開度を小さくしていく。ところが、この弁開度を小さくしていくと冷媒循環量が減少し給湯加熱能力も減少する。そして、さらに着霜量が増えるに従って弁開度を小さくしていくと冷媒循環量が急激に減少するので、給湯加熱能力も急激に減少する。そこで、減圧装置３の弁開度が、最低の必要冷媒循環量になる最小弁開度になったら、減圧装置３の弁開度をそれ以上絞らないことにすれば、着霜による給湯加熱能力の低下は、弁開度を最小弁開度よりも絞った場合に比べて、少なくなる。同図においても、実線は本実施例の場合であり、一点鎖線と点線は第一と第二の従来例で示したキャピラリーチューブと温度自動膨張弁の場合である。本実施例の場合の方が、第一と第二の従来例で示したキャピラリーチューブや温度自動膨張弁の場合よりも、給湯加熱能力の低下が少なくなることがわかる。
【００４１】
上記のように、運転起動時に前記減圧装置の開度が最小弁開度より小さくならないように吐出温度制御を行うため、吐出温度の上昇が早くなり、また、冷媒回路の圧力と温度とのハンチングを小さくすることができるので、運転起動後すぐに所定の沸き上げ温度の湯が得られる、また、圧縮機の耐久性も良くなる。
【００４２】
また、運転起動時以外の例えば冬季の着霜運転時にも、減圧装置３の開度が最小弁開度より小さくならないように制御を行うため、最低の必要冷媒循環量が得られるので、給湯運転時の効率が向上する。
【００４３】
（実施例２）
図６は本発明の実施例２のヒートポンプ給湯機の構成図、図７は同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する減圧装置の最小弁開度を示す説明図である。
【００４４】
本実施例において、実施例１と異なる点は、外気温度を検出する外気温度検出手段１７を設けたことであり、また、吐出温度検出手段１２と所定の目標吐出温度を記憶している第一の記憶手段１３と減圧装置３の開度の下限値（最小弁開度）を記憶している第二の記憶手段１４と前記外気温度検出手段１７とからの信号で制御手段１１が減圧装置３の弁開度を制御することである。
【００４５】
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。
【００４６】
次に動作、作用について説明する。
【００４７】
蒸発器４が大気熱から吸熱する量は外気温度によって大きく異なる。そのため、運転起動時の圧縮機１の吐出温度の上昇割合も大きく異なるので、必要な循環冷媒量も変化する。
【００４８】
図７は横軸に外気温度をとり、縦軸に最小弁開度をとって、外気温度に対する最小弁開度の関係を示したものである。いま、減圧装置３の弁開度が一定とした場合、外気温度が高くなると蒸発器４が大気熱から吸熱する量が増えるが、冷媒循環量が余り増えないので、運転効率が悪くなる。そして、圧縮機１の吸入冷媒の過熱度は大きくなり、圧縮機１の吐出温度も高くなる。この吐出温度を一定に保つには冷媒循環量を増やす必要があるので、図７に示すように、外気温度が高くなると最小弁開度を大きくする。
【００４９】
これとは逆に、外気温度が低くなると、蒸発器４が大気熱から吸熱する量が減るが、冷媒循環量は余り減らないので、圧縮機１の吸入冷媒の過熱度は小さくなり、圧縮機１の吐出温度も低くなる。その結果、運転起動後なかなか所定の沸き上げ温度にならない。この吐出温度を高温に保つには冷媒循環量を減らす必要があるので、図７に示すように、外気温度が低くなると最小弁開度を小さくする。
【００５０】
図７で説明した運転起動時以外の着霜運転時にも同様のことが言えるので、外気温度が高ければ最小弁開度を大きくし、外気温度が低ければ最小弁開度を小さくなるように設定する。
【００５１】
上記のように、運転起動時に減圧装置３の最小弁開度を外気温度に応じて変化させることによって、必要な循環冷媒量が得られるので、給湯運転起動時の効率が良くなり、また、運転起動後すぐに所定の沸き上げ温度の湯が得られる。
【００５２】
さらに、着霜運転時にも減圧装置３の最小弁開度を外気温度に応じて変化させることによって、必要な循環冷媒量が得られるので給湯運転時の効率が良くなり、また、所定の沸き上げ温度の湯が得られるので外気温度が低い場合でも給湯負荷を賄うことができる。
【００５３】
（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外気温度に対する給水温度を示す説明図、図１０は同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する減圧装置の最小弁開度を示す説明図である。
【００５４】
図８に示す本実施例において、実施例１と異なる点は、給水温度を検出する給水温度検出手段１８を設けたことであり、また、吐出温度検出手段１２と所定の目標吐出温度を記憶している第一の記憶手段１３と減圧装置３の開度の下限値（最小弁開度）を記憶している第二の記憶手段１４と前記給水温度検出手段１８とからの信号で制御手段１１が減圧装置３の弁開度を制御することである。
【００５５】
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。
【００５６】
一般に、外気温度と給水温度とは図９に示すような関係がある。また、この図９の外気温度と給水温度との関係と、図７で示した外気温度に対する減圧装置３の最小弁開度の関係から、図１０で示すように、給水温度に対する減圧装置３の最小弁開度の関係が求まる。
【００５７】
実施例２で説明したように、蒸発器４が大気熱から吸熱する量は外気温度によって大きく異なる。そこで、図１０の関係を用いれば、外気温度を検出する代わりに、給水温度を検出すれば、実施例２と同様の動作、作用が得られるので、説明は省略する。
【００５８】
なお、給水温度検出手段１８として、入口水温検出手段１０を用いても良い。
【００５９】
上記の結果、運転起動時に減圧装置３の起動最小弁開度を給水温度に応じて変化させることによって、必要な循環冷媒量が得られるので、給湯運転起動時の効率が良くなり、また、運転起動後すぐに所定の沸き上げ温度の湯が得られる。
【００６０】
さらに、着霜運転時にも減圧装置３の最小弁開度を給水温度に応じて変化させることによって、必要な循環冷媒量が得られるので給湯運転時の効率が良くなり、また、所定の沸き上げ温度の湯が得られるので給水温度すなわち外気温度が低い場合でも給湯負荷を賄うことができる。
【００６１】
（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出湯有無に対する給水温度検出手段が検出した温度の変化を示す説明図である。
【００６２】
図１１に示す本実施例において、実施例３と異なる点は、出湯検出手段１９を設けたことであり、また、前記出湯検出手段１９が出湯を検出したときに給水温度検出手段１８からの信号で制御手段１１が給水温度を検出することである。
【００６３】
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。
【００６４】
図１２は横軸に時間をとり、縦軸に出湯検出手段１９が検出した出湯の有無と給水温度検出手段１８が検出した温度とをとって、出湯前後に給水温度検出手段１８が検出する温度の変化を示したものである。出湯がない場合は、給水温度検出手段１８を設けている部分の温度は給水の流れが無いために、外気温度等の周囲温度の影響を受ける。そして、出湯口１５から出湯があると新しい市水が給水口１６を通って貯湯槽５に入るので、給水温度検出手段１８を設けている部分の温度は正しい給水温度を検出することができる。図１２に示すように、出湯開始時の点Ａ以前の給水温度検出手段１８が検出する温度は、外気温度等の周囲温度の影響をうけた温度ｔ０である。そして、出湯が始まると新しい市水が流入してくるので、しばらくすると給水温度検出手段１８を設けている部分の温度は正しい給水温度ｔになる。そこで、出湯検出手段１９が出湯を検出した後、遅延時間Ｔを経過した時点Ｂで給水温度検出手段１８が温度を検出すれば、正しい給水温度を検出することができる。
【００６５】
なお、動作、作用については実施例３と同様であるので説明は省略する。
【００６６】
（実施例５）
図１３は本発明の実施例５のヒートポンプ給湯機の構成図、図１４は同ヒートポンプ給湯機の起動後の経過時間に対する吐出温度の変化を示す説明図、図１５は同ヒートポンプ給湯機の定常時の減圧装置の開度に対する吐出圧力の変化を示す説明図である。
【００６７】
本実施例において、実施例１と異なる点は、給湯運転が起動時か定常時かを判定する起動定常判定手段２０と、起動最小弁開度記憶手段１４ａと定常最小弁開度記憶手段１４ｂから成る第二の記憶手段１４を設けた構成としていることである。
【００６８】
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。
【００６９】
次に動作、作用について説明する。
【００７０】
図１４は横軸に運転起動後の時間をとり、縦軸に吐出温度をとって、運転起動後の時間に対する吐出温度の変化の関係を示したものである。同図において、点線、実線、一点鎖線になるに従って、減圧装置３の最小弁開度は大きい（それぞれの最小弁開度をＡ、Ｂ、ＣとするとＡ＜Ｂ＜Ｃ）。また、二点鎖線は常用最大温度を示す。同図からわかるように、減圧装置３の最小弁開度の小さい方（最小弁開度Ａ）が吐出温度の立ち上がりは速いが上下のハンチング量は大きい。逆に、減圧装置３の最小弁開度の大きい方（最小弁開度Ｃ）は吐出温度の立ち上がりは遅いが上下のハンチング量は小さい。そこで、圧縮機１の耐久性に影響する常用最大温度を越えないで、なおかつ、吐出温度の立ち上がりが速い実線で示す弁開度（弁開度Ｂ）を起動時の減圧装置３の最小開度に設定すればよい。
【００７１】
図１５は横軸に減圧装置３の弁開度をとり、縦軸に吐出圧力をとって、定常時の減圧装置３の弁開度に対する吐出圧力の関係を示したものである。同図において、二点鎖線は常用最大圧力を示す。同図からわかるように、減圧装置３の弁開度を減少させるに従って吐出圧力は増加し、弁開度Ｄになると、吐出圧力は常用最大圧力に等しくなる。そこで、弁開度Ｄを定常時の減圧装置３の最小弁開度に設定すればよい。なお、図１４における起動時の最小弁開度Ｂと図１５における定常時の最小弁開度Ｄとは一般的に異なる。
【００７２】
図１３において、起動定常判定手段２０が起動運転を検出した場合には、第二の記憶手段１４にある起動最小弁開度記憶手段１４ａと、吐出温度検出手段１２と所定の目標吐出温度を記憶している第一の記憶手段１３とからの信号で制御手段１１が減圧装置３の弁開度を制御する。
【００７３】
また、起動定常判定手段２０が定常運転を検出した場合には、第二の記憶手段１４にある定常最小弁開度記憶手段１４ｂと、吐出温度検出手段１２と所定の目標吐出温度を記憶している第一の記憶手段１３とからの信号で制御手段１１が減圧装置３の弁開度を制御する。
【００７４】
上記のように、起動運転と定常運転とで、減圧装置３の弁開度の下限値（最小弁開度）を別々に設定しているため、常に必要な循環冷媒量が得られるので、給湯運転の効率が良くなる。
【００７５】
（実施例６）
図１６は本発明の実施例６のヒートポンプ給湯機の構成図、図１７は同ヒートポンプ給湯機の定常時の減圧装置の開度に対する異なった電源周波数における吐出圧力の変化を示す説明図である。
【００７６】
本実施例において、実施例１と異なる点は、電源の周波数を判定する電源周波数検出手段２１を設けたことであり、また、前記電源周波数検出手段２１と、電源周波数に対する最小弁開度を記憶している第二の記憶手段１４と、吐出温度検出手段１２と所定の目標吐出温度を記憶している第一の記憶手段１３とからの信号で制御手段１１が減圧装置３の弁開度を制御する構成としていることである。
【００７７】
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。
【００７８】
次に動作、作用について説明する。
【００７９】
図１７は横軸に減圧装置３の弁開度をとり、縦軸に吐出圧力をとって、定常時の減圧装置３の弁開度に対する吐出圧力の関係を示したものである。ところで、一般に我が国においては、商用の電源周波数としては５０Hzと６０Hzとがある。そして、同じヒートポンプ給湯機でも電源周波数が異なると、冷媒循環量が異なる。同図において、実線は電源周波数が６０Hzの場合、点線は電源周波数が５０Hzの場合を示す。又、二点鎖線は常用最大圧力を示す。いま、吐出圧力が常用最大圧力に等しくなる弁開度を最小弁開度とすると、電源周波数が６０Hzの場合は最小弁開度がＥとなり、５０Hzの場合は最小弁開度がＦとなる（Ｅ＞Ｆ）。
【００８０】
上記のように、電源周波数によって、減圧装置３の弁開度の下限値（最小弁開度）を設定しているため、常に必要な循環冷媒量が得られるので、給湯運転の効率が良くなる。
【００８１】
（実施例７）
図１８は本発明の実施例７のヒートポンプ給湯機の構成図、図１９は同ヒートポンプ給湯機の起動後の経過時間に対する吐出温度の変化を示す説明図である。
【００８２】
本実施例において、実施例１と異なる点は、圧縮機が温まっている熱時を判定する熱時判定手段２２と熱時における運転起動時の減圧装置３の開度の下限値（熱時起動最小弁開度）を記憶している第三の記憶手段２３とを設けた構成としていることである。
【００８３】
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。
【００８４】
次に動作、作用について説明する。
【００８５】
図１９は横軸に運転起動後の時間をとり、縦軸に吐出温度をとって、減圧装置３の弁開度を一定とした場合の運転起動後の時間に対する吐出温度の変化の関係を示したものである。同図において、実線は運転起動時に圧縮機１が温まっている熱時の場合であり、点線は圧縮機１が冷えている冷時の場合である。同図からわかるように、実線で示す熱時の方が、点線で示す冷時よりも吐出温度の上昇速度が大きい。このため、熱時と冷時とで起動最小弁開度を同じにすれば、熱時の場合には吐出温度が目標吐出温度を大きく超え、その結果、ハンチングが大きくなってしまう。そこで、熱時の運転起動の減圧装置３の弁開度の下限値を、冷時の運転起動の起動最小弁開度よりも大きい弁開度である、熱時起動最小弁開度に設定し、冷媒循環量を大きくする。
【００８６】
図１８において、運転を起動する場合、熱時判定手段２２は圧縮機１が温まっている熱時か、圧縮機１が冷えている冷時かを判定する。熱時であれば、熱時起動最小弁開度を記憶している第三の記憶手段２３からの信号と目標吐出温度を記憶している第一の記憶手段１３からの信号と吐出温度検出手段１２からの信号とで、制御手段１１は減圧装置３の弁開度を制御する。
【００８７】
冷時であれば、冷時の起動最小弁開度を記憶している第二の記憶手段１４からの信号と目標吐出温度を記憶している第一の記憶手段１３からの信号と吐出温度検出手段１２からの信号とで、制御手段１１は減圧装置３の弁開度を制御する。
【００８８】
上記のように、圧縮機１が温まっている熱時の運転起動の場合には、減圧装置３の下限の弁開度（熱時起動最小弁開度）を、冷時の運転起動時の起動最小弁開度より大きい弁開度に設定しているので必要な循環冷媒量が得られるため、給湯運転起動時の効率が良くなり、さらに、吐出温度のハンチングを小さくすることができる。
【００８９】
（実施例８）
図２０は本発明の実施例８のヒートポンプ給湯機の構成図である。
【００９０】
本実施例において、実施例７と異なる点は熱時判定手段２２として圧縮機温度検出手段２４を設けた構成としていることである。
【００９１】
なお、実施例７と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００９２】
次に動作、作用について説明する。
【００９３】
図２０において、運転を起動する場合、圧縮機温度検出手段２４は圧縮機１の温度を検出する。そして、この検出された温度が所定の温度（例えば５０゜Ｃ）以上であれば熱時とし、検出された温度が前記所定の温度未満であれば冷時と判定する。以下の動作、作用については実施例７と同様なので説明は省略する。
【００９４】
（実施例９）
図２１は本発明の実施例９のヒートポンプ給湯機の構成図である。
【００９５】
本実施例において、実施例７と異なる点は熱時判定手段２２として、前回の運転停止からの経過時間を計算する第一の時間計測手段２５を設けた構成としていることである。
【００９６】
なお、実施例７と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００９７】
次に動作、作用について説明する。
【００９８】
図２１において、運転を起動する場合、第一の時間計測手段２５は前回の運転停止からの経過時間を計算する。そして、この計算された経過時間が所定の経過時間（例えば６０分）未満であれば熱時とし、計算された経過時間が前記所定の経過時間以上であれば冷時と判定する。以下の動作、作用については実施例７と同様なので説明は省略する。
【００９９】
（実施例１０）
図２２は本発明の実施例１０のヒートポンプ給湯機の構成図、図２３は同ヒートポンプ給湯機の起動後の経過時間に対する吐出温度の変化を示す説明図である。
【０１００】
本実施例において、実施例７と異なる点は熱時判定手段２２として運転起動後の経過時間を計算する第二の時間計測手段２６と吐出温度検出手段１２とを設けた構成としていることである。
【０１０１】
なお、実施例７と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【０１０２】
次に動作、作用について説明する。
【０１０３】
図２３は、横軸に運転起動からの経過時間をとり、縦軸に吐出温度をとって、減圧装置３の弁開度を一定とした場合の運転起動からの経過時間に対する吐出温度の変化を示したものである。同図において、実線は、運転起動時に圧縮機１が温まっている熱時の場合であり、点線は冷時の場合を示す。そして、運転開始後、吐出温度判定時間（例えば５分）経過した時点で、実線上に示すように吐出温度Ｔｈが設定吐出温度Ｔｓｅｔ（例えば５０゜Ｃ）以上であれば熱時とし、点線上に示すように吐出温度Ｔｃが前記設定吐出温度Ｔｓｅｔ未満であれば冷時とする。このような関係になる設定吐出温度Ｔｓｅｔを予め求めておけばよい。
【０１０４】
図２２において、運転を起動すると、第二の時間計測手段２６は運転起動からの経過時間を計算する。そして、この計算された経過時間が吐出温度判定時間になれば、吐出温度検出手段１２は吐出温度を検出する。検出した吐出温度が設定吐出温度以上であれば熱時とし、検出した吐出温度が設定吐出温度未満であれば冷時と判定する。以下の動作、作用については実施例７と同様なので説明は省略する。
【０１０５】
（実施例１１）
図２４は本発明の実施例１１のヒートポンプ給湯機の構成図、図２５は同ヒートポンプ給湯機の熱時における外気温度に対する減圧装置の起動最小弁開度（熱時起動最小弁開度）を示す説明図である。
【０１０６】
本実施例において、実施例７と異なる点は、外気温度検出手段１７を設けたことであり、また、熱時における運転起動時の減圧装置３の開度の下限値（熱時起動最小弁開度）を記憶している第三の記憶手段２３と外気温度検出手段１７と吐出温度検出手段１２とからの信号で制御手段１１が減圧装置３の弁開度を制御する構成としていることである。
【０１０７】
実施例２で説明したように、熱時においても、蒸発器４が大気熱から吸熱する量は外気温度によって大きく異なる。そのため、運転起動時の圧縮機１の吐出温度の上昇割合も大きく異なるので、必要な循環冷媒量も変化する。
【０１０８】
図２５は横軸に外気温度をとり、縦軸に起動最小弁開度をとって、外気温度に対する熱時の起動最小弁開度の関係を示したものである。いま、減圧装置３の弁開度が一定で外気温度が高くなると、蒸発器４が大気熱から吸熱する量が増えるのに冷媒循環量が余り増えないので、運転効率が悪くなる。そして、圧縮機１の吸入冷媒の過熱度は大きくなり、圧縮機１の吐出温度も高くなる。この吐出温度を一定に保つには冷媒循環量を増やす必要があるので、図２５に示すように、外気温度が高くなると起動最小弁開度を大きくする。
【０１０９】
これとは逆に、外気温度が低くなると、蒸発器４が大気熱から吸熱する量が減るのに冷媒循環量が余り減らないので、圧縮機１の吸入冷媒の過熱度は小さくなり、圧縮機１の吐出温度も低くなる。その結果、運転起動後なかなか所定の沸き上げ温度にならない。この吐出温度を高温に保つには冷媒循環量を減らす必要があるので、図２５に示すように、外気温度が低くなると起動最小弁開度を小さくする。
【０１１０】
上記のように、熱時の運転起動時に減圧装置３の起動最小弁開度を外気温度に応じて変化させることによって、必要な循環冷媒量が得られるので、給湯運転起動時の効率が良くなり、また、運転起動後すぐに所定の沸き上げ温度の湯が得られる。
【０１１１】
（実施例１２）
図２６は本発明の実施例１２のヒートポンプ給湯機の構成図、図２７は同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する減圧装置の熱時起動最小弁開度を示す説明図である。
【０１１２】
本実施例において、実施例７と異なる点は、給水温度を検出する給水温度検出手段１８を設けたことであり、また、吐出温度検出手段１２と所定の目標吐出温度を記憶している第一の記憶手段１３と減圧装置３の開度の下限値（熱時起動最小弁開度）を記憶している第三の記憶手段２３と前記給水温度検出手段１８とからの信号で制御手段１１が減圧装置３の弁開度を制御することである。
【０１１３】
なお、実施例７と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【０１１４】
一般に、外気温度と給水温度とは実施例３で説明したように、図９に示すような関係がある。また、この図９の外気温度と給水温度との関係と、図２５で示した外気温度に対する減圧装置３の熱時の起動最小弁開度の関係から、図２７で示すように、給水温度に対する減圧装置３の熱時の起動最小弁開度の関係が求まる。
【０１１５】
実施例２で説明したように、蒸発器４が大気熱から吸熱する量は外気温度によって大きく異なる。そこで、図２７の関係を用いれば、外気温度を検出する代わりに、給水温度を検出すれば、実施例１１と同様の動作、作用が得られるので、説明は省略する。
【０１１６】
なお、給水温度検出手段１８として、入口水温検出手段１０を用いても良い。
【０１１７】
上記の結果、熱時の運転起動時に減圧装置３の起動最小弁開度を給水温度に応じて変化させることによって、必要な循環冷媒量が得られるので、給湯運転起動時の効率が良くなり、また、運転起動後すぐに所定の沸き上げ温度の湯が得られる。
【０１１８】
（実施例１３）
図２８は本発明の実施例１３のヒートポンプ給湯機の構成図、図２９は同ヒートポンプ給湯機の運転起動後の時間に対する吐出温度と弁開度の関係を示す説明図である。
【０１１９】
本実施例において、実施例１と異なる点は、運転起動初期の減圧装置３の弁開度である起動初期弁開度を記憶している第四の記憶手段２７と、減圧装置３の弁開度を前記起動初期弁開度に固定して吐出温度による制御を行わない所定の不感帯時間を記憶している第五の記憶手段２８と、起動後の運転時間を計測する運転時間計測手段２９とを設けた構成としていることである。なお、前記起動初期弁開度は最小弁開度以上に設定する。
【０１２０】
すなわち、運転を起動すると制御手段１１は、減圧装置３の弁開度を第四の記憶手段２７に記憶している起動初期弁開度に設定する。同時に、運転時間計測手段２９は運転起動からの時間を計測する。そして、制御手段１１は、運転時間計測手段２９の計測した時間が第五の記憶手段２８の記憶している不感帯時間以上になれば、実施例１で説明したように、吐出温度検出手段１２と、目標吐出温度を記憶している第一の記憶手段１３と、最小弁開度を記憶している第二の記憶手段１４とからの信号によって、減圧装置３弁開度の制御を行う。
【０１２１】
図２９は、横軸に運転起動後の時間をとり、縦軸に減圧装置３の弁開度と吐出温度とをとって、運転起動後の時間に対する減圧装置３の弁開度と吐出温度の変化を示したものである。同図において、運転起動後、所定の不感帯時間の間は減圧装置３の弁開度は起動初期弁開度で一定である。そして、不感帯時間が終了すると、測定時間△Ｔ毎に、制御手段１１は吐出温度検出手段１２からの信号によって吐出温度を検出し、第一の記憶手段１３に記憶している目標吐出温度と前記吐出温度との差に応じて、減圧装置３の弁開度を制御する。同図に示す吐出温度において、実線は本実施例の場合であり、一点鎖線と点線は第一と第二の従来例で示したキャピラリーチューブと温度自動膨張弁の場合である。同図における比較からわかるように、本実施例の場合の方が、温度自動膨張弁よりも吐出温度のハンチングが少なく、温度自動膨張弁とキャピラリーチューブとよりも吐出温度の上昇が速くなる。
【０１２２】
上記のように、運転起動初期に前記減圧装置の開度が起動初期弁開度に固定し、吐出温度制御を行わない不感帯時間を設けることにより、吐出温度の上昇が早くなり、また、冷媒回路の圧力と温度とのハンチングを小さくすることができるので、運転起動後すぐに所定の沸き上げ温度の湯が得られる。
【０１２３】
（実施例１４）
図３０は本発明の実施例１４のヒートポンプ給湯機の構成図、図３１は同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する減圧装置の起動初期弁開度を示す説明図である。
【０１２４】
本実施例において、実施例１３と異なる点は、外気温度検出手段１７を設けたことであり、また、運転起動時の不感帯時間における減圧装置３の開度（起動初期弁開度）を記憶している第四の記憶手段２７と外気温度検出手段１７とからの信号で制御手段１１が減圧装置３の弁開度を起動初期弁開度に設定する構成としていることである。
【０１２５】
実施例２で説明したように、蒸発器４が大気熱から吸熱する量は外気温度によって大きく異なるので、必要な冷媒循環量も変化する。
【０１２６】
図３１は横軸に外気温度をとり、縦軸に起動初期弁開度をとって、外気温度に対する起動初期弁開度の関係を示したものである。外気温度の低い冬は、大気熱からの吸熱量が少ないので、必要な冷媒循環量は小さい。この場合には、起動初期弁開度を小さくする。一方、外気温度の高い夏は、大気熱からの吸熱量も多いので、必な冷媒循環量は大きい。この場合には、起動初期弁開度を大きくする。
【０１２７】
上記のように、運転起動時に減圧装置３の起動初期弁開度を外気温度に応じて変化させることによって、必要な循環冷媒量が得られるので、給湯運転起動時の効率が良くなり、また、運転起動後すぐに所定の沸き上げ温度の湯が得られる。
【０１２８】
（実施例１５）
図３２は本発明の実施例１５のヒートポンプ給湯機を示す構成図、図３３は同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する吐出温度制御を行わない起動時の不感帯時間を示す説明図である。
【０１２９】
本実施例において、実施例１３と異なる点は、運転起動時の不感帯時間における減圧装置３の開度（起動初期弁開度）を記憶している第四の記憶手段２７と、外気温度検出手段１７と、外気温度に対する不感帯時間を記憶している第五の記憶手段２８と、起動後の運転時間を計測する運転時間計測手段２９とからの信号で制御手段１１が減圧装置３の弁開度を起動初期弁開度に設定する構成としていることである。
【０１３０】
実施例２で説明したように、蒸発器４が大気熱から吸熱する量は外気温度によって大きく異なり、さらに、圧縮機１そのものの温度も異なる。そのため、運転起動時の圧縮機１の吐出温度の上昇割合も大きく異なるので、必要な循環冷媒量も変化する。
【０１３１】
図３３は横軸に外気温度をとり、縦軸に起動時の不感帯時間をとって、外気温度に対する不感帯時間の関係を示したものである。外気温度の低い冬は、起動時には圧縮機１の温度が低く、かつ、大気熱からの吸熱量も少ないので、吐出温度の上昇は非常に遅い。このように吐出温度と目標吐出温度との差が大きい場合に、この差に応じて、吐出温度の制御を行うと吐出温度が大きくハンチングするので、起動時の不感帯時間は長くする。一方、外気温度の高い夏は、起動時には圧縮機１の温度が高く、かつ、大気熱からの吸熱量も多いので、吐出温度の上昇は非常に速い。このように吐出温度と目標吐出温度との差が比較的小さい場合には、この差に応じて、吐出温度の制御をする方が吐出温度は速く目標吐出温度になるので、起動時の不感帯時間は短くする。
【０１３２】
上記のように、運転起動時の不感帯時間を外気温度に応じて変化させることによって、必要な循環冷媒量が得られるので、給湯運転起動時の効率が良くなり、また、運転起動後すぐに所定の沸き上げ温度の湯が得られる。
【０１３３】
（実施例１６）
図３４は本発明の実施例１６のヒートポンプ給湯機を示す構成図、図３５は同ヒートポンプ給湯機の起動後の経過時間に対する吐出温度の変化を示す説明図である。
【０１３４】
本実施例において、実施例１３と異なる点は、圧縮機が温まっている熱時を判定する熱時判定手段２２と、熱時における運転起動時の起動初期弁開度を記憶している第六の記憶手段３０とを設けた構成としていることである。
【０１３５】
なお、実施例１３と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【０１３６】
次に動作、作用について説明する。
【０１３７】
図３５は横軸に運転起動後の時間をとり、縦軸に吐出温度をとって、減圧装置３の弁開度を一定とした場合の運転起動後の時間に対する吐出温度の変化の関係を示したものである。同図において、実線は運転起動時に圧縮機１が温まっている熱時の場合であり、点線は圧縮機１が冷えている冷時の場合である。同図からわかるように、実線で示す熱時の方が、点線で示す冷時よりも吐出温度の上昇速度が大きい。このため、熱時と冷時とで起動初期弁開度を同じにすれば、熱時の場合には吐出温度が目標吐出温度を大きく超え、その結果、ハンチングが大きくなってしまう。そこで、熱時の起動初期弁開度を、冷時の起動初期弁開度よりも大きい弁開度に設定し、冷媒循環量を大きくする。
【０１３８】
図３４において、運転を起動する場合、熱時判定手段２２は圧縮機１が温まっている熱時か、圧縮機１が冷えている冷時かを判定する。熱時であれば、熱時の起動初期弁開度を記憶している第六の記憶手段３０と起動時の不感帯時間を記憶している第五の記憶手段２８と目標吐出温度を記憶している第一の記憶手段１３と吐出温度検出手段１２とからの信号で、制御手段１１は減圧装置３の弁開度を制御する。
【０１３９】
冷時であれば、冷時の起動初期弁開度を記憶している第四の記憶手段２７と起動時の不感帯時間を記憶している第五の記憶手段２８と目標吐出温度を記憶している第一の記憶手段１３と吐出温度検出手段１２とからの信号とで、制御手段１１は減圧装置３の弁開度を制御する。
【０１４０】
上記のように、圧縮機１が温まっている熱時の運転起動の場合には、起動初期弁開度を、冷時の運転起動時の起動初期弁開度より大きい弁開度に設定しているので必要な循環冷媒量が得られるため、給湯運転起動時の効率が良くなり、さらに、吐出温度のハンチングを小さくすることができる。
【０１４１】
（実施例１７）
図３６は本発明の実施例１７のヒートポンプ給湯機を示す構成図、図３７は同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する減圧装置の熱時の起動初期弁開度を示す説明図である。
【０１４２】
本実施例において、実施例１３と異なる点は、圧縮機が温まっている熱時を判定する熱時判定手段２２と、外気温度に対する熱時の起動初期弁開度を記憶している第六の記憶手段３０を設けたことである。
【０１４３】
実施例２で説明したように、蒸発器４が大気熱から吸熱する量は外気温度によって大きく異なるので、必要な冷媒循環量も変化する。
【０１４４】
図３７は横軸に外気温度をとり、縦軸に熱時の起動初期弁開度をとって、外気温度に対する熱時の起動初期弁開度の関係を示したものである。外気温度の低い冬は、大気熱からの吸熱量が少ないので、必要な冷媒循環量は小さい。この場合には、熱時の起動初期弁開度を小さくする。一方、外気温度の高い夏は、大気熱からの吸熱量も多いので、必な冷媒循環量は大きい。この場合には、熱時の起動初期弁開度を大きくする。
【０１４５】
上記のように、熱時の運転起動時に減圧装置３の起動初期弁開度を外気温度に応じて変化させることによって、必要な循環冷媒量が得られるので、給湯運転起動時の効率が良くなり、また、運転起動後すぐに所定の沸き上げ温度の湯が得られる。
【０１４６】
（実施例１８）
図３８は本発明の実施例１８のヒートポンプ給湯機を示す構成図、図３９は同ヒートポンプ給湯機の起動後の経過時間に対する吐出温度の変化を示す説明図である。
【０１４７】
本実施例において、実施例５と異なる点は、運転起動からの経過時間を計測する起動経過時間計測手段３１と所定の時間を記憶している第七の記憶手段３２とを設けた構成としていることである。
【０１４８】
なお、実施例５と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【０１４９】
次に動作、作用について説明する。
【０１５０】
図３９は横軸に運転起動後の時間をとり、縦軸に吐出温度をとって、運転起動後の時間に対する吐出温度の変化の関係を示したものである。同図において、運転起動後の時間Ｔでは吐出温度がほぼ一定である。また、吐出温度がほぼ一定になれば、その他の温度も同様にほぼ一定になり、定常運転状態になったと判断できる。そして、このように予め求めておいた前記時間Ｔを所定の時間として第七の記憶手段３２に記憶させておく。
【０１５１】
図３８において、運転が起動されると、起動経過時間計測手段３１は運転起動からの経過時間を計測する。そして、制御手段１１は、起動経過時間計測手段３１の計測した経過時間が第七の記憶手段３２が記憶している所定の時間になれば、起動状態から定常状態になったと判断する。
【０１５２】
以下の動作、作用については実施例５と同様なので説明は省略する。
【０１５３】
（実施例１９）
図４０は本発明の実施例１９のヒートポンプ給湯機を示す構成図、図４１は同ヒートポンプ給湯機の起動後の経過時間に対する吐出温度の変化を示す説明図である。
【０１５４】
本実施例において、実施例５と異なる点は、起動定常判定手段２０として吐出温度検出手段１２と吐出温度変化検出手段３３とを設けた構成としていることである。
【０１５５】
なお、実施例５と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
次に動作、作用について説明する。
【０１５６】
図４１は横軸に運転起動後の時間をとり、縦軸に吐出温度をとって、運転起動後の時間に対する吐出温度の変化の関係を示したものである。同図において、△Ｔは測定時間間隔（例えば５分）であり、この△Ｔ毎に吐出温度検出手段１２は吐出温度を検出するとともに吐出温度変化検出手段３３は△Ｔの間の吐出温度の変化を検出する。同図からわかるように、起動初期は吐出温度の変化△ｔａは大きいが、定常状態に近づくと吐出温度の変化△ｔｂは小さい。いま、定常状態の判定値として吐出温度の変化率△ｔ（例えば、５分間で１度以内の変化とすれば△ｔ＝０．２度／分となる）とすると、この変化率△ｔより大きければ起動状態とし、この変化率△ｔ以下ならば定常状態とする。
【０１５７】
図４０において、運転が起動されると、測定時間間隔△Ｔ毎に、吐出温度検出手段１２は吐出温度を検出し、続いて、吐出温度変化検出手段３３は吐出温度の変化を検出するする。そして、制御手段１１は、吐出温度変化検出手段３３が検出した吐出温度の変化の割合が前記変化率△ｔ以下になれば、起動状態から定常状態になったと判断する。
【０１５８】
以下の動作、作用については実施例５と同様なので説明は省略する。
【０１５９】
（実施例２０）
図４２は本発明の実施例２０のヒートポンプ給湯機を示す構成図、図４３は同ヒートポンプ給湯機の起動後の経過時間に対する沸き上げ温度の変化を示す説明図である。
【０１６０】
本実施例において、実施例５と異なる点は、起動定常判定手段２０として沸き上げ温度検出手段８と沸き上げ温度変化検出手段３４とを設けた構成としていることである。
【０１６１】
なお、実施例５と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【０１６２】
次に動作、作用について説明する。
【０１６３】
図４３は横軸に運転起動後の時間をとり、縦軸に沸き上げ温度をとって、運転起動後の時間に対する沸き上げ温度の変化の関係を示したものである。同図において、△Ｔは測定時間間隔（例えば５分）であり、この△Ｔ毎に沸き上げ温度検出手段８は沸き上げ温度を検出するとともに沸き上げ温度変化検出手段３４は△Ｔの間の沸き上げ温度の変化を検出する。同図からわかるように、起動初期は沸き上げ温度の変化△Ｗａは大きいが、定常状態に近づくと沸き上げ温度の変化△Ｗｂは小さい。いま、定常状態の判定値として沸き上げ温度の変化率△Ｗ（例えば、５分間で１度以内の変化とすれば△Ｗ＝０．２度／分となる）とすると、この変化率△Ｗより大きければ起動状態とし、この変化率△Ｗ以下ならば定常状態とする。
【０１６４】
図４２において、運転が起動されると、測定時間間隔△Ｔ毎に、沸き上げ温度検出手段８は沸き上げ温度を検出し、続いて、沸き上げ温度変化検出手段３４は沸き上げ温度の変化を検出するする。そして、制御手段１１は、沸き上げ温度変化検出手段３４が検出した沸き上げ温度の変化の割合が前記変化率△Ｗ以下になれば、起動状態から定常状態になったと判断する。
【０１６５】
以下の動作、作用については実施例５と同様なので説明は省略する。
【０１６６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、運転起動時に前記減圧装置の開度が起動最小弁開度より小さくならないように起動吐出温度制御を行うので、吐出温度の上昇が早くなり、運転起動後すぐに所定の沸き上げ温度の湯が得られ、それが貯湯槽に貯湯されていくので、冬の給湯負荷の大きい日にも湯切れが起きないという効果がある。
【０１６７】
運転起動時以外の例えば冬季の着霜運転時にも、減圧装置の開度が最小弁開度より小さくならないように制御を行うため、最低の必要冷媒循環量が得られるので、給湯運転時の効率が向上する。
【０１６８】
また、冷媒循環量を制御するので、冷媒循環量に極端な過不足がなく運転効率が向上するという効果もある。
【０１６９】
さらに、運転起動時の圧力と温度とのハンチングが小さいので、圧力や温度が常用圧力や常用温度の上限値を超えることもなく、圧縮機の耐久性が良くなるという効果もある。
【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弁開度に制限を設けない場合の運転起動後の時間に対する吐出温度と弁開度の関係を示す説明図
【図３】同ヒートポンプ給湯機の弁開度に下限値（起動最小弁開度）を設けた場合の運転起動後の時間に対する吐出温度と弁開度の関係を示す説明図
【図４】同ヒートポンプ給湯機の運転起動後の時間に対する沸き上げ温度の変化を示す説明図
【図５】同ヒートポンプ給湯機の着霜後の時間に対する弁開度と吐出温度と給湯加熱能力の変化を示す説明図
【図６】本発明の実施例２のヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図７】同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する減圧装置の最小弁開度を示す説明図
【図８】本発明の実施例３のヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図９】同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する給水温度を示す説明図
【図１０】同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する減圧装置の最小弁開度を示す説明図
【図１１】本発明の実施例４のヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図１２】同ヒートポンプ給湯機の出湯有無に対する給水温度検出手段が検出した温度の変化を示す説明図
【図１３】本発明の実施例５のヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図１４】同ヒートポンプ給湯機の起動後の経過時間に対する吐出温度の変化を示す説明図
【図１５】同ヒートポンプ給湯機の定常時の減圧装置の開度に対する吐出圧力の変化を示す説明図
【図１６】本発明の実施例６のヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図１７】同ヒートポンプ給湯機の定常時の減圧装置の開度に対する異なった電源周波数における吐出圧力の変化を示す説明図
【図１８】本発明の実施例７のヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図１９】同ヒートポンプ給湯機の起動後の経過時間に対する吐出温度の変化を示す説明図
【図２０】本発明の実施例８のヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図２１】本発明の実施例９のヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図２２】本発明の実施例７のヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図２３】同ヒートポンプ給湯機の起動後の経過時間に対する吐出温度の変化を示す説明図
【図２４】本発明の実施例１１のヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図２５】同ヒートポンプ給湯機の熱時における外気温度に対する減圧装置の起動最小弁開度（熱時起動最小弁開度）を示す説明図
【図２６】本発明の実施例１２のヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図２７】同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する減圧装置の熱時起動最小弁開度を示す説明図
【図２８】本発明の実施例１３のヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図２９】同ヒートポンプ給湯機の運転起動後の時間に対する吐出温度と弁開度の関係を示す説明図
【図３０】本発明の実施例１４のヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図３１】同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する減圧装置の起動初期弁開度を示す説明図
【図３２】本発明の実施例１５のヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図３３】同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する吐出温度制御を行わない起動時の不感帯時間を示す説明図
【図３４】本発明の実施例１６のヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図３５】同ヒートポンプ給湯機の起動後の経過時間に対する吐出温度の変化を示す説明図
【図３６】本発明の実施例１７のヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図３７】同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する減圧装置の熱時の起動初期弁開度を示す説明図
【図３８】本発明の実施例１８のヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図３９】同ヒートポンプ給湯機の起動後の経過時間に対する吐出温度の変化を示す説明図
【図４０】本発明の実施例１９のヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図４１】同ヒートポンプ給湯機の起動後の経過時間に対する吐出温度の変化を示す説明図
【図４２】本発明の実施例２０のヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図４３】同ヒートポンプ給湯機の起動後の経過時間に対する沸き上げ温度の変化を示す説明図
【図４４】第一の従来例におけるヒートポンプ給湯機を示す構成図
【図４５】第二の従来例におけるヒートポンプ給湯機を示す構成図
【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吐出温度検出手段

Claims

圧縮機、冷媒対水熱交換器、開度調節が可能な減圧装置、蒸発器を有する冷媒循環回路と、貯湯槽、循環ポンプ、前記冷媒対水熱交換器を有する給湯回路と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、予め設定された目標吐出温度になるように前記減圧装置の開度を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は前記減圧装置の開度が最小弁開度になると、それ以上減圧装置の弁開度を絞らないヒートポンプ給湯機であって、前記減圧装置の最小弁開度は前記給水温度検出手段からの信号によって得た給水温度によって異なるとともに、前記給水温度検出手段は出湯検出手段が出湯を検出した後に給水温度を検出することを特徴とするヒートポンプ給湯機。
圧縮機、冷媒対水熱交換器、開度調節が可能な減圧装置、蒸発器を有する冷媒循環回路と、貯湯槽、循環ポンプ、前記冷媒対水熱交換器を有する給湯回路と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、予め設定された目標吐出温度になるように前記減圧装置の開度を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は前記減圧装置の開度が前記制御手段によって設定された最小弁開度になると、それ以上減圧装置の弁開度を絞らないとともに、前記圧縮機が温まっているか否かを判定する熱時判定手段が熱時を検出した時の運転起動の場合には、前記減圧装置の起動最小弁開度を大きくすることを特徴とするヒートポンプ給湯機。
熱時判定手段として圧縮機温度検出手段を用いたことを特徴とする請求項２記載のヒートポンプ給湯機。
熱時判定手段として前回の運転停止からの経過時間を計算する第一の時間計測手段を用いたことを特徴とする請求項２記載のヒートポンプ給湯機。
熱時判定手段として運転起動後の経過時間を計算する第二の時間計測手段と吐出温度検出手段とを用いたことを特徴とする請求項２記載のヒートポンプ給湯機。
熱時の前記減圧装置の起動最小弁開度は外気温度検出手段からの信号によって得た外気温度によって異なることを特徴とする請求項２記載のヒートポンプ給湯機。
熱時の前記減圧装置の起動最小弁開度は給水温度検出手段からの信号によって得た給水温度によって異なることを特徴とする請求項２記載のヒートポンプ給湯機。
運転起動時に減圧装置の開度を、最小弁開度以上の開度である起動初期弁開度に固定する不感帯時間を設け、前記不感帯時間は、外気温度検出手段からの信号によって得た外気温度によって異なること特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
運転起動時に減圧装置の開度を、最小弁開度以上の開度である起動初期弁開度に固定する不感帯時間を設け、熱時には起動初期弁開度大きくすることを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
運転起動時に減圧装置の開度を、最小弁開度以上の開度である起動初期弁開度に固定する不感帯時間を設け、熱時の起動初期弁開度は外気温度検出手段からの信号によって得た外気温度によって異なることを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
給湯運転が起動時か定常時かを判定する起動定常判定手段を有し、前記起動定常判定手段は運転起動からの経過時間を計測する起動経過時間計測手段が所定時間になれば起動状態から定常状態になったと判断するとともに、前記起動定常判定手段からの信号によって、減圧装置の最小弁開度を運転起動時と定常時とで変えることを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
給湯運転が起動時か定常時かを判定する起動定常判定手段を有し、前記起動定常判定手段は所定の測定時間間隔の間の圧縮機の吐出温度の変化を検出する吐出温度変化検出手段の変化率が所定値よりも大きければ起動状態とし、所定値よりも小さければ定常状態と判断するとともに、前記起動定常判定手段からの信号によって、減圧装置の最小弁開度を運転起動時と定常時とで変えることを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
給湯運転が起動時か定常時かを判定する起動定常判定手段を有し、前記起動定常判定手段は所定の測定時間間隔の間の沸き上げ温度の変化を検出する沸き上げ温度変化検出手段の変化の割合が所定変化率より小さければ起動状態から定常状態になったと判断し、前記起動定常判定手段からの信号によって、減圧装置の最小弁開度を運転起動時と定常時とで変えることを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機。