JP3849577B2 - ヒートポンプ風呂給湯機 - 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風呂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風呂給湯機は特公平７−３５９３７号公報に示すようなものがある。図１８は従来のヒートポンプ風呂給湯機の構成図である。図１８において、Ｘは圧縮機１、大気熱熱交換器２及び第一減圧装置３を有する室外ユニットであり、この室外ユニットＸには、３台の室内ユニットＡ〜Ｃと、浴槽４の湯水を加熱する風呂熱交換器５を有する風呂加熱ユニットＹと、貯湯槽６の湯水を加熱する給湯熱交換器７を有する給湯加熱ユニットＺとが冷媒配管によって接続されている。
【０００３】
次に上記構成のヒートポンプ風呂給湯機の動作について説明する。ここでは、風呂加熱運転についてのみ説明する。圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は四方切換弁８及びガス管９を通り、風呂熱交換器５に入る。そして、この冷媒は、風呂循環ポンプ10から送られてきた浴槽４の湯水を加熱する。加熱された湯水は浴槽４に戻り、一方、この湯水と熱交換して液状態になった冷媒は第一減圧装置３で減圧される。さらに、大気熱熱交換器２で外気と熱交換を行うことによって蒸発して気体状態となり、四方切換弁８を通って、圧縮機１に吸入される。前述した大気熱熱交換器２で蒸発する冷媒は、大気熱熱交換器２出口又は圧縮機１の吸入で過熱度が取れるように、第一減圧装置３で過熱度制御が行われる。
【０００４】
図１８で説明した従来のヒートポンプ風呂給湯機は、風呂熱交換器５の冷媒の状態が気液二相の状態であるが、超臨界状態で使用する場合もある。図１９は、縦軸に圧力をとり横軸にエンタルピーをとって、この場合の冷凍サイクルを示したものである。同図中の実線で示す冷凍サイクルは、浴槽４の温度が低い場合であり、点Ａは圧縮機１における吸入の冷媒の状態、点Ｂは圧縮機１の吐出冷媒の状態、点Ｃは風呂熱交換器５における出口の冷媒の状態、点Ｄは大気熱熱交換器２における入口の冷媒の状態を示す。風呂加熱の運転を行うことによって浴槽４の温度が上昇すると冷凍サイクルもそれに伴って変化する。同図中の点線で示す冷凍サイクルは、浴槽４の温度が高い場合であり、点Ａは圧縮機１における吸入の冷媒の状態、点B'は圧縮機１の吐出冷媒の状態、点C'は風呂熱交換器５の出口の冷媒の状態、点D'は大気熱熱交換器２の入口の冷媒の状態を示す。
【０００５】
同図からわかるように、浴槽４の温度が上昇してくると、圧縮機１の吐出冷媒の温度と圧力とが上昇する。特に、超臨界状態の場合、冷媒の物性(等温線が横
に寝ている)のため、吐出圧力が急激に上昇する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記図１８に示す従来例のヒートポンプ風呂給湯機では、蒸発器である大気熱熱交換器２の出口の冷媒は一定の過熱度がとれた過熱ガス状態となるように、第一減圧装置３で制御する。しかし、運転開始時には冷媒回路中の冷媒の分布が安定しないため、圧縮機１の吐出圧力や吐出温度がハンチング（上下変動）し、所定の加熱能力が発揮されるまで時間がかかり、浴槽の湯の温度の上昇が遅いという課題有していた。また、圧縮機１の使用上での上限吐出圧力や上限吐出温度を超える場合があり、圧縮機１の耐久性が悪くなるという課題も有していた。さらに、定常運転時においても、設計した外気温度よりも高い時には吐出圧力が上昇したり、外気温度の低い冬季には吐出温度が上昇したりして圧縮機１の耐久性が悪くなるという課題を有していた。また、このような吐出圧力と吐出温度のハンチングや吐出圧力の上昇は運転の効率が悪くなるという課題を有していた。
【０００７】
さらに、図１９で説明したように圧縮機１の吐出冷媒の状態が超臨界状態で使用する場合には、浴槽４の温度が上昇した時に急激に吐出温度と吐出圧力が高くなり、圧縮機１の耐久性が悪くなるという課題を有していた。
【０００８】
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、効率の良い風呂加熱運転を実現することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
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風呂給湯機は、圧縮機と給湯熱交換器と給湯加熱用減圧装置と大気熱熱交換器とを含む給湯加熱冷媒回路と、貯湯槽と前記給湯熱交換器と給湯循環ポンプとを含む給湯加熱水回路と、前記圧縮機と風呂熱交換器と風呂加熱用減圧装置と前記大気熱熱交換器とを含む風呂加熱冷媒回路と、浴槽と前記
風呂熱交換器と風呂循環ポンプとを含む風呂加熱水回路と、前記風呂加熱冷媒回路中の冷媒の少なくとも１つの状態を検出する冷媒状態検出手段と、風呂加熱の運転時には前記冷媒状態検出手段からの信号が所定の値になるように前記風呂加熱用減圧装置の弁開度を制御する制御手段と、初期弁開度設定手段とを備え、圧縮機の起動時は、前記初期弁開度設定手段からの信号によって、前記風呂加熱用減圧装置の初期弁開度を決定し、前記初期弁開度設定手段は、浴槽の湯の温度を検出する風呂温度検出手段であることを特徴とするものである。
【００１０】
これによって、少なくとも１つの冷媒の状態値が所定値になるように前記風呂加熱用減圧装置の弁開度を制御するため、常に冷媒回路に適正な冷媒が循環し、圧力と温度とも安定することになるとともに、浴槽の温度が変化しても、運転の起動時に、冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、前記圧縮機の吐出温度や吐出圧力のハンチングによる異常温度上昇や異常圧力上昇がなく耐久性が高く、また、圧縮機の温度上昇が速く、すぐに風呂熱交換器出口の湯は高温となるので、浴槽加熱がすぐにできる。
【００１１】
【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記載の発明は、圧縮機と給湯熱交換器と給湯加熱用減圧装置と大気熱熱交換器とを含む給湯加熱冷媒回路と、貯湯槽と前記給湯熱交換器と給湯循環ポンプとを含む給湯加熱水回路と、前記圧縮機と風 呂熱交換器と風呂加熱用減圧装置と前記大気熱熱交換器とを含む風呂加熱冷媒回路と、浴槽と前記風呂熱交換器と風呂循環ポンプとを含む風呂加熱水回路と、前記風呂加熱冷媒回路中の冷媒の少なくとも１つの状態を検出する冷媒状態検出手段と、風呂加熱の運転時には前記冷媒状態検出手段からの信号が所定の値になるように前記風呂加熱用減圧装置の弁開度を制御する制御手段と、初期弁開度設定手段とを備え、圧縮機の起動時は、前記初期弁開度設定手段からの信号によって、前記風呂加熱用減圧装置の初期弁開度を決定し、前記初期弁開度設定手段は、浴槽の湯の温度を検出する風呂温度検出手段であるため、常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく、耐久性が高く、運転効率も良くすることができる。また、圧縮機の起動時は、初期弁開度設定手段である浴槽の湯の温度を検出する風呂温度検出手段からの信号によって、風呂加熱用減圧装置の初期弁開度を決定することにより、浴槽の温度が変化しても、運転の起動時に、冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、前記圧縮機の吐出温度や吐出圧力のハンチングによる異常温度上昇や異常圧力上昇がなく耐久性が高く、また、圧縮機の温度上昇が速く、すぐに風呂熱交換器出口の湯は高温となるので、浴槽加熱がすぐにできる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、初期弁開度設定手段は、外気温度を検出する外気温度検出手段も備えたことにより、浴槽の温度や外気温度が変化しても、運転の起動時に、冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、圧縮機の吐出温度や吐出圧力のハンチングによる異常温度上昇や異常圧力上昇がなく耐久性が高く、また、前記圧縮機の温度上昇が速く、すぐに風呂熱交換器出口の湯は高温となるので、浴槽加熱がすぐにできる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、冷媒状態検出手段として、圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段を有し、前記圧縮機の吐出温度が所定の目標吐出温度になるように風呂加熱用減圧装置の弁開度を制御する制御手段とを具備することにより、目標吐出温度になるように前記風呂加熱用減圧装置の弁開度を制御するため、常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく、耐久性が高く、運転効率も良くすることができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、冷媒状態検出手段として、圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段を有し、前記圧縮機の吐出圧力が所定の目標吐出圧力になるように風呂加熱用減圧装置の弁開度を制御する制御手段とを具備することにより、目標吐出圧力になるよう
に前記風呂加熱用減圧装置の弁開度を制御するため、常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく、耐久性が高く、運転効率も良くすることができる。
【００１５】
【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。
【００１６】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１のヒートポンプ風呂給湯機の構成図、図２は同ヒートポンプ風呂給湯機の風呂加熱用減圧装置の弁開度に対する冷媒状態値である吐出温度と効率を示す説明図、図３は同ヒートポンプ風呂給湯機の冷凍サイクルの説明図、図４は同ヒートポンプ風呂給湯機の減圧装置の共用化を示す構成図、図５は同ヒートポンプ風呂給湯機の冷媒回路切換手段の他の実施例を示す構成図である。
【００１７】
図１において、圧縮機１、給湯熱交換器７、給湯加熱用減圧装置３及び大気熱熱交換器２からなる給湯加熱冷媒回路と、貯湯槽６、前記給湯熱交換器７及び給湯循環ポンプ11からなる給湯加熱水回路と、前記圧縮機１、風呂熱交換器５、風呂加熱用減圧装置12及び大気熱熱交換器２からなる風呂加熱冷媒回路と、浴槽４、風呂熱交換器５及び風呂循環ポンプ10とからなる風呂加熱水回路と、前記給湯加熱冷媒回路と前記風呂加熱冷媒回路とを切り換える冷媒回路切換手段８とから冷媒回路と水回路は構成され、さらに、13は実施例１における冷媒状態検出手段であり、その具体的な一実施例として圧縮機１の吐出温度を検出する吐出温度検出手段14としている。また、制御手段15は冷媒状態検出手段13（実施例対応では吐出温度検出手段14）と目標冷媒状態記憶手段16の信号から風呂加熱用減圧装置12の弁開度を制御する。なお、風呂加熱用減圧装置12として電動膨張弁（図示せず）等がある。
【００１８】
次に動作、作用について説明する。先ず、給湯加熱運転について説明する。冷媒回路としては圧縮機１の吐出側と給湯熱交換器７とが通じるように冷媒回路切換手段８を切り換える。この場合、圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は冷媒回路切換手段８を通り、給湯熱交換器７に入り、給湯循環ポンプ11から送られてきた貯湯槽６の湯水を加熱する。そして、この加熱された湯水は貯湯槽６に戻り貯湯される。一方、この湯水と熱交換した冷媒は給湯加熱用減圧装置３で減圧される。さらに、大気熱熱交換器２で外気と熱交換を行うことによって蒸発して気体状態となり、冷媒回路切換手段８を通って、圧縮機１に吸入される。
【００１９】
次に風呂加熱運転について説明する。冷媒回路としては圧縮機１の吐出側と風呂熱交換器５とが通じるように冷媒回路切換手段８を切り換える。この場合、圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は冷媒回路切換手段８を通り、風呂熱交換器５に入り、風呂循環ポンプ10から送られてきた浴槽４の湯水を加熱する。そして、この加熱された湯水は浴槽４に戻る。一方、この湯水と熱交換した冷媒は風呂加熱用減圧装置12で減圧される。さらに、大気熱熱交換器２で外気と熱交換を行うことによって蒸発して気体状態となり、冷媒回路切換手段８を通って、圧縮機１に吸入される。
【００２０】
図２は、風呂加熱運転の場合で、横軸に風呂加熱用減圧装置12の弁開度をとり、縦軸に吐出温度と効率をとって、外気温度と浴槽の温度とを決めた時の風呂加熱用減圧装置12の弁開度に対する吐出温度と効率の関係を示したものである。同図からわかるように、効率は風呂加熱用減圧装置12の弁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上限吐出温度（常用最大吐出温度）である。ここで、効率が極大になる風呂加熱用減圧装置12の弁開度Ｘに対する吐出温度を目標吐出温度Ｙとする。この目標吐出温度Ｙを目標冷媒状態記憶手段16に予め記憶させる。もし、効率が極大になる風
呂加熱用減圧装置12の弁開度Ｘに対する吐出温度が上述した上限吐出温度よりも大きくなれば、目標吐出温度Ｙとして、上限吐出温度を設定すればよい。
【００２１】
つまり、風呂加熱運転が始まり圧縮機１が起動すると、制御手段15は冷媒状態検出手段13としての吐出温度検出手段14からの信号で吐出温度を検出する。そして、目標吐出温度を記憶している目標冷媒状態記憶手段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15は風呂加熱用減圧装置12の弁開度を大きくする（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15は風呂加熱用減圧装置12の弁開度を小さくする（閉じる）ように制御する。
【００２２】
超臨界状態で使用する場合について説明する。図３は、縦軸に圧力をとり横軸にエンタルピーをとって、この場合の冷凍サイクルを示したものである。同図中の実線と点線で示す冷凍サイクルは、従来例で説明した浴槽４の温度が低い場合と浴槽４の温度が高い場合である。また、浴槽４の温度が高い場合い場合に、上述した吐出温度制御を行った場合の冷凍サイクルを同図中の一点鎖線で示す。つまり、圧縮機１の吸入の冷媒の状態Ａは点Ｘに、圧縮機１の吐出冷媒の状態B'は点Ｙになり、吐出圧力が低下することがわかる。
【００２３】
上記のように、制御手段15による吐出温度制御をある時間毎に行えば、常に効率の良い給湯運転が可能となる。また、目標吐出温度になるように風呂加熱用減圧装置12の弁開度を制御するため、常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく、耐久性も良くすることができる。
【００２４】
また、本実施例では図１に示すように、給湯加熱用減圧装置３と風呂加熱用減圧装置12とを別の減圧装置としていたが、図４に示すように、１つの減圧装置で共用しても、図１と同様の作用、効果が得られる。
【００２５】
さらに、図１で示した冷媒回路切換手段８としての四方弁の変わりに、図５に示すように、開閉弁8a、8b、 8c、8dを使用しても図１と同様の作用、効果が得
られる。同様に、図４の冷媒回路切換手段８としての四方弁の変わりに、開閉弁8a、8b、
8c、8dを使用しても図４と同様の作用、効果が得られる。
【００２６】
（実施例２）
図６は本発明の実施例２のヒートポンプ風呂給湯機の構成図、図７は同ヒートポンプ給湯機の風呂加熱用減圧装置の開度に対する冷媒状態値である吐出圧力と効率を示す説明図である。
【００２７】
本実施例において実施例１と異なる点は、冷媒状態検出手段13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17を用い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。
【００２８】
次に動作、作用について説明する。図７は、風呂加熱運転の場合で、横軸に風呂加熱用減圧装置12の弁開度をとり、縦軸に吐出圧力と効率をとって、外気温度と浴槽の温度とを決めた時の風呂加熱用減圧装置12の弁開度に対する吐出圧力と効率の関係を示したものである。同図からわかるように、効率は風呂加熱用減圧装置12の弁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上限吐出圧力（常用最大吐出圧力）である。ここで、効率が極大になる風呂加熱用減圧装置12の弁開度Ｘに対する吐出圧力を目標吐出圧力Ｙとする。この目標吐出圧力Ｙを目標冷媒状態記憶手段16に予め記憶させる。もし、効率が極大になる風呂加熱用減圧装置12の弁開度Ｘに対する吐出圧力が上述した上限吐出圧力よりも大きくなれば、目標吐出圧力Ｙとして、上限吐出圧力を設定すればよい。
【００２９】
つまり、風呂加熱運転が始まり圧縮機１が起動すると、制御手段15は冷媒状態検出手段13としての吐出圧力検出手段17からの信号で吐出圧力を検出する。そして、目標吐出圧力を記憶している目標冷媒状態記憶手段16からの情報で、今の吐出圧力が目標吐出圧力よりも高ければ、制御手段15は風呂加熱用減圧装置12の弁開度を大きくする（開く）ように制御する。逆に、今の吐出圧力が目標吐出圧力よりも低ければ、制御手段15は風呂加熱用減圧装置12の弁開度を小さくする（閉じる）ように制御する。
【００３０】
上記のように、制御手段15による吐出圧力制御をある時間毎に行えば、常に効率の良い給湯運転が可能となる。また、目標吐出圧力になるように風呂加熱用減圧装置12の弁開度を制御するため、常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく、耐久性も良くすることができる。
【００３１】
また、本実施例では図６に示すように、給湯加熱用減圧装置３と風呂加熱用減圧装置12とを別の減圧装置としていたが、図４で説明したように、１つの減圧装置で共用しても、図６と同様の作用、効果が得られる。
【００３２】
さらに、図６で示した冷媒回路切換手段８としての四方弁の変わりに、図５で説明したように、開閉弁8a、8b、 8c、8dを使用しても図６と同様の作用、効果
が得られる。また図５における開閉弁8a、8b、 8c、8dの運転モードを示す表を
（表１）に示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】
（実施例３）
図８は本発明の実施例３のヒートポンプ風呂給湯機の構成図、図９は同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する吐出温度を示す説明図である。
【００３５】
本実施例において、実施例１と異なる点は、運転起動時における風呂加熱用減圧装置12の初期弁開度を決定する初期弁開度設定手段18を設けた構成としていることである。そして、本実施例においては、この初期弁開度設定手段18の具体例として、運転起動時における風呂加熱用減圧装置12の初期弁開度を記憶している初期弁開度記憶手段19を設けた構成としている。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。
【００３６】
次に動作、作用について説明する。図８において、運転起動時には、制御手段15は、起動時における風呂加熱用減圧装置12の弁開度（初期弁開度）を記憶している初期弁開度記憶手段19からの信号で風呂加熱用減圧装置12の弁開度を前記初期弁開度に設定した後、風呂加熱運転を開始する。
【００３７】
図９は横軸に運転時間をとり、縦軸に吐出温度をとって、運転時間に対する吐出温度変化を示したものである。同図において、Ｔｇは目標吐出温度である。また、Ｔｄ０は制御
開始目標吐出温度で、吐出温度がこの温度になるまでは風呂加熱用減圧装置12の弁開度は初期弁開度で一定とし、吐出温度がこの制御開始目標吐出温度Ｔｄ０以上になれば、実施例１及び２で説明したように、吐出温度制御運転を行う。
【００３８】
今、図９において、吐出温度が目標吐出温度に達して、定常状態になった時の風呂加熱用減圧装置12の弁開度を到達弁開度とする。同図において、実線Ａは運転起動から風呂加熱用減圧装置12の弁開度を到達弁開度で運転した場合の吐出温度の変化を示したものである。もし、この到達弁開度よりも小さい（閉じた）弁開度で運転した場合は、一点鎖線Ｂのようになり、吐出温度がハンチング（上下変動）し、場合によっては上限吐出温度を超えることもある。逆に、この到達弁開度よりも大きい（開いた）弁開度で運転した場合は、点線Ｃのようになり、吐出温度の上昇が遅く、目標吐出温度に達するのに時間がかかる。
【００３９】
そこで、この到達弁開度である弁開度Ｚを予め求めておいて、初期弁開度記憶手段19に記憶させておく。風呂加熱運転の起動時に、制御手段15は初期弁開度記憶手段19からの信号で風呂加熱用減圧装置12の初期弁開度（弁開度Ｚ）を求める。そして、制御手段15は風呂加熱用減圧装置12の弁開度を弁開度Ｚに設定した後、風呂加熱運転を開始する。
【００４０】
上記のように、運転の起動時に風呂加熱用減圧装置12の弁開度を予め設定された初期弁開度に設定することにより、冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、運転効率が良い。また、圧縮機１の吐出温度や吐出圧力のハンチングによる異常温度上昇や異常圧力上昇がなく耐久性が高く、さらに、圧縮機１の吐出温度上昇が速く、すぐに風呂熱交換器５の出口の湯は高温となるので、浴槽加熱がすぐにできる。
【００４１】
（実施例４）
図10は本発明の実施例４のヒートポンプ風呂給湯機の構成図、図11は同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する風呂加熱用減圧装置の弁開度と冷媒循環量とを示す説明図である。
【００４２】
本実施例において、実施例３と異なる点は、初期弁開度設定手段18として、外気温度を検出する外気温度検出手段20を用いた構成としていることである。なお、実施例４と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００４３】
次に動作、作用について説明する。実施例３で説明した到達弁開度である弁開度Ｚを、外気温度に対して予め求めておいて、初期弁開度記憶手段19に記憶させておく。風呂加熱運転の起動時に、制御手段15は外気温度検出手段20からの信号と初期弁開度記憶手段19からの信号とで風呂加熱用減圧装置12の初期弁開度（弁開度Ｚ）を求める。そして、制御手段15は風呂加熱用減圧装置12の弁開度を弁開度Ｚに設定した後、風呂加熱運転を開始する。
【００４４】
上記のように、外気温度に対して風呂加熱用減圧装置12の初期弁開度を設定するため、外気温度が変化しても運転の起動時に適正な冷媒が循環するので、圧縮機１の吐出温度や吐出圧力のハンチングによる異常温度上昇や異常圧力上昇がなく耐久性が高く、また、圧縮機１の温度上昇が速く、すぐに風呂熱交換器５の出口の湯は高温となるので、浴槽加熱がすぐにできる。
【００４５】
（実施例５）
図12は本発明の実施例５のヒートポンプ風呂給湯機の構成図、図13は同ヒートポンプ風呂給湯機の風呂温度に対する吐出圧力を示す説明図、図14は同ヒートポンプ風呂給湯機の風呂温度に対する風呂加熱用減圧装置の弁開度を示す説明図である。
【００４６】
本実施例において、実施例３と異なる点は、初期弁開度設定手段18として、浴槽４の湯の温度を検出する風呂温度検出手段21を用いた構成としていることである。なお、実施例３と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００４７】
次に動作、作用について説明する。図13は横軸に風呂熱交換器５の水側入口水温である風呂温度をとり、縦軸に吐出圧力をとって、風呂加熱用減圧装置12の弁開度をパラメータとして、風呂温度に対する吐出圧力の関係を示したものである。同図からわかるように、風呂温度が高くなるほど吐出圧力も高くなるが、同一の風呂温度に対しては、風呂加熱用減圧装置12の弁開度が大きい方が、吐出圧力が低くなる。いま、設計吐出圧力をＰｓとすると、風呂加熱用減圧装置12の弁開度大、中、小に対して、設計吐出圧力Ｐｓになる風呂温度は、それぞれ、Ｔｗ１、Ｔｗ２、Ｔｗ３となる。さらに、図14はこの関係を風呂温度と風呂加熱用減圧装置12の弁開度について表したものである。すなわち、横軸に風呂熱交換器５の水側入口水温である風呂温度をとり、縦軸に風呂加熱用減圧装置12の弁開度をとって、風呂温度に対する風呂加熱用減圧装置12の弁開度の関係を示したものである。
【００４８】
そこで、実施例３で説明した到達弁開度である弁開度Ｚを、風呂温度に対して予め求めておいて、初期弁開度記憶手段19に記憶させておく。風呂運転の起動時に、制御手段15は風呂温度検出手段21からの信号と初期弁開度記憶手段19からの信号とで風呂加熱用減圧装置12の初期弁開度（弁開度Ｚ）を求める。そして、制御手段15は風呂加熱用減圧装置12の弁開度を弁開度Ｚに設定した後、風呂加熱運転を開始する。
【００４９】
上記のように、風呂温度に応じて初期弁開度を設定するため、運転起動時の風呂温度が異なっても、適正な冷媒が循環するので、圧縮機１の吐出温度や吐出圧力のハンチングによる異常温度上昇や異常圧力上昇がなく耐久性が高く、また、圧縮機１の温度上昇が速く、すぐに風呂熱交換器５の出口の湯は高温となるので、浴槽加熱がすぐにできる。
【００５０】
なお、図12で示す本実施例の場合、風呂温度を検出するための風呂温度検出手段21を風呂熱交換器５の水側入口に設けた構成としているが、浴槽４と風呂熱交換器５を接続する配管で風呂熱交換器５の入口側の位置であれば、上述と同様の作用、効果が得られる。当然、浴槽４の中の湯の温度を直接検出しても同様である。
【００５１】
（実施例６）
図15は本発明の実施例６のヒートポンプ風呂給湯機の構成図、図16は同ヒートポンプ風呂給湯機の風呂温度に対する吐出圧力を示す説明図、図17は同ヒートポンプ風呂給湯機の風呂温度に対する風呂加熱用減圧装置の弁開度を示す説明図である。
【００５２】
本実施例において、実施例３と異なる点は、初期弁開度設定手段18として、浴槽４の湯の温度を検出する風呂温度検出手段21と外気温度を検出する外気温度検出手段20とを設けた構成としていることである。なお、実施例３と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００５３】
次に動作、作用について説明する。図16は横軸に風呂熱交換器５の水側入口水温である風呂温度をとり、縦軸に吐出圧力をとって、外気温度（例えば夏３５゜Ｃ、中間期２０゜Ｃ、冬５゜Ｃ）をパラメータとして、風呂加熱用減圧装置12の弁開度を一定とした場合の風呂温度に対する吐出圧力の関係を示したものである。同図からわかるように、蒸発器である大気熱熱交換器２が大気熱から得るエネルギー（夏＞中間期＞冬）が大きい方が、吐出圧力が高くなる。いま、図16において、各外気温度（夏、中間期、冬）に対して、図13で説明したことが成り立つ。さらに、図14で説明した風呂温度と風呂加熱用減圧装置12の弁開度との関係を、各外気温度（夏、中間期、冬）に対して、求めれば図17のようになる
。すなわち、図17は、横軸に風呂熱交換器５の水側入口水温である風呂温度をとり、縦軸に風呂加熱用減圧装置12の弁開度をとって、外気温度（例えば夏３５゜Ｃ、中間期２０゜Ｃ、冬５゜Ｃ）をパラメータとして、風呂温度に対する風呂加熱用減圧装置12の弁開度の関係を示したものである。
【００５４】
そこで、実施例３で説明した到達弁開度である弁開度Ｚを、外気温度をパラメータとして、風呂温度に対して予め求めておいて、初期弁開度記憶手段19に記憶させておく。風呂運転の起動時に、制御手段15は風呂温度検出手段21からの信号と外気温度検出手段20からの信号と初期弁開度記憶手段19からの信号とで風呂加熱用減圧装置12の初期弁開度（弁開度Ｚ）を求める。そして、制御手段15は風呂加熱用減圧装置12の弁開度を弁開度Ｚに設定した後、風呂加熱運転を開始する。
【００５５】
上記のように、風呂温度と外気温度とに応じて、初期弁開度を設定するため、風呂温度と外気温度とに応じて初期弁開度を設定するため、運転起動時の風呂温度や外気温度が異なっても、適正な冷媒が循環するので、圧縮機１の吐出温度や吐出圧力のハンチングによる異常温度上昇や異常圧力上昇がなく耐久性が高く、また、圧縮機１の温度上昇が速く、すぐに風呂熱交換器５の出口の湯は高温となるので、浴槽加熱がすぐにできる。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、目標吐出温度になるように風呂加熱用減圧装置の弁開度を制御するため、常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく、耐久性も運転効率も良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１のヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図２】 同ヒートポンプ風呂給湯機の風呂加熱用減圧装置の開度に対する冷媒状態値である吐出温度と効率との関係を示す図
【図３】 同ヒートポンプ風呂給湯機の冷凍サイクルを示す図
【図４】 同ヒートポンプ風呂給湯機の減圧装置の共用化を示す構成図
【図５】 同ヒートポンプ風呂給湯機の冷媒回路切換手段の他の実施例を示す構成図
【図６】 本発明の実施例２のヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図７】 同ヒートポンプ給湯機の風呂加熱用減圧装置の開度に対する冷媒状態値である吐出圧力と効率との関係を示す図
【図８】 本発明の実施例３のヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図９】 同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する吐出温度の関係を示す図
【図１０】 本発明の実施例４のヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図１１】 同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する風呂加熱用減圧装置の弁開度と冷媒循環量との関係を示す図
【図１２】 本発明の実施例５のヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図１３】 同ヒートポンプ風呂給湯機の風呂温度と吐出圧力の関係を示す図
【図１４】 同ヒートポンプ風呂給湯機の風呂温度に対する風呂加熱用減圧装置の弁開度の関係を示す図
【図１５】 本発明の実施例６のヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図１６】 同ヒートポンプ風呂給湯機の風呂温度に対する吐出圧力の関係を示す図
【図１７】 同ヒートポンプ風呂給湯機の風呂温度に対する風呂加熱用減圧装置の弁開度の関係を示す図
【図１８】 従来例におけるヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図１９】 同ヒートポンプ風呂給湯機の冷凍サイクルを示す図
【符号の説明】
１ 圧縮機
２ 大気熱熱交換器
３ 給湯加熱用減圧装置
４ 浴槽
５ 風呂熱交換器
６ 貯湯槽
７ 給湯熱交換器
１０ 風呂循環ポンプ
１１ 給湯循環ポンプ
１２ 風呂加熱用減圧装置
１３ 冷媒状態検出手段
１４ 吐出温度検出手段
１５ 制御手段
１７ 吐出圧力検出手段
１８ 初期弁開度設定手段
２０ 外気温度検出手段
２１ 風呂温度検出手段
【発明の属する技術分野】
本発明は貯湯式のヒートポンプ風呂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風呂給湯機は特公平７−３５９３７号公報に示すようなものがある。図１８は従来のヒートポンプ風呂給湯機の構成図である。図１８において、Ｘは圧縮機１、大気熱熱交換器２及び第一減圧装置３を有する室外ユニットであり、この室外ユニットＸには、３台の室内ユニットＡ〜Ｃと、浴槽４の湯水を加熱する風呂熱交換器５を有する風呂加熱ユニットＹと、貯湯槽６の湯水を加熱する給湯熱交換器７を有する給湯加熱ユニットＺとが冷媒配管によって接続されている。
【０００３】
次に上記構成のヒートポンプ風呂給湯機の動作について説明する。ここでは、風呂加熱運転についてのみ説明する。圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は四方切換弁８及びガス管９を通り、風呂熱交換器５に入る。そして、この冷媒は、風呂循環ポンプ10から送られてきた浴槽４の湯水を加熱する。加熱された湯水は浴槽４に戻り、一方、この湯水と熱交換して液状態になった冷媒は第一減圧装置３で減圧される。さらに、大気熱熱交換器２で外気と熱交換を行うことによって蒸発して気体状態となり、四方切換弁８を通って、圧縮機１に吸入される。前述した大気熱熱交換器２で蒸発する冷媒は、大気熱熱交換器２出口又は圧縮機１の吸入で過熱度が取れるように、第一減圧装置３で過熱度制御が行われる。
【０００４】
図１８で説明した従来のヒートポンプ風呂給湯機は、風呂熱交換器５の冷媒の状態が気液二相の状態であるが、超臨界状態で使用する場合もある。図１９は、縦軸に圧力をとり横軸にエンタルピーをとって、この場合の冷凍サイクルを示したものである。同図中の実線で示す冷凍サイクルは、浴槽４の温度が低い場合であり、点Ａは圧縮機１における吸入の冷媒の状態、点Ｂは圧縮機１の吐出冷媒の状態、点Ｃは風呂熱交換器５における出口の冷媒の状態、点Ｄは大気熱熱交換器２における入口の冷媒の状態を示す。風呂加熱の運転を行うことによって浴槽４の温度が上昇すると冷凍サイクルもそれに伴って変化する。同図中の点線で示す冷凍サイクルは、浴槽４の温度が高い場合であり、点Ａは圧縮機１における吸入の冷媒の状態、点B'は圧縮機１の吐出冷媒の状態、点C'は風呂熱交換器５の出口の冷媒の状態、点D'は大気熱熱交換器２の入口の冷媒の状態を示す。
【０００５】
同図からわかるように、浴槽４の温度が上昇してくると、圧縮機１の吐出冷媒の温度と圧力とが上昇する。特に、超臨界状態の場合、冷媒の物性(等温線が横
に寝ている)のため、吐出圧力が急激に上昇する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記図１８に示す従来例のヒートポンプ風呂給湯機では、蒸発器である大気熱熱交換器２の出口の冷媒は一定の過熱度がとれた過熱ガス状態となるように、第一減圧装置３で制御する。しかし、運転開始時には冷媒回路中の冷媒の分布が安定しないため、圧縮機１の吐出圧力や吐出温度がハンチング（上下変動）し、所定の加熱能力が発揮されるまで時間がかかり、浴槽の湯の温度の上昇が遅いという課題有していた。また、圧縮機１の使用上での上限吐出圧力や上限吐出温度を超える場合があり、圧縮機１の耐久性が悪くなるという課題も有していた。さらに、定常運転時においても、設計した外気温度よりも高い時には吐出圧力が上昇したり、外気温度の低い冬季には吐出温度が上昇したりして圧縮機１の耐久性が悪くなるという課題を有していた。また、このような吐出圧力と吐出温度のハンチングや吐出圧力の上昇は運転の効率が悪くなるという課題を有していた。
【０００７】
さらに、図１９で説明したように圧縮機１の吐出冷媒の状態が超臨界状態で使用する場合には、浴槽４の温度が上昇した時に急激に吐出温度と吐出圧力が高くなり、圧縮機１の耐久性が悪くなるという課題を有していた。
【０００８】
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、効率の良い風呂加熱運転を実現することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
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風呂給湯機は、圧縮機と給湯熱交換器と給湯加熱用減圧装置と大気熱熱交換器とを含む給湯加熱冷媒回路と、貯湯槽と前記給湯熱交換器と給湯循環ポンプとを含む給湯加熱水回路と、前記圧縮機と風呂熱交換器と風呂加熱用減圧装置と前記大気熱熱交換器とを含む風呂加熱冷媒回路と、浴槽と前記
風呂熱交換器と風呂循環ポンプとを含む風呂加熱水回路と、前記風呂加熱冷媒回路中の冷媒の少なくとも１つの状態を検出する冷媒状態検出手段と、風呂加熱の運転時には前記冷媒状態検出手段からの信号が所定の値になるように前記風呂加熱用減圧装置の弁開度を制御する制御手段と、初期弁開度設定手段とを備え、圧縮機の起動時は、前記初期弁開度設定手段からの信号によって、前記風呂加熱用減圧装置の初期弁開度を決定し、前記初期弁開度設定手段は、浴槽の湯の温度を検出する風呂温度検出手段であることを特徴とするものである。
【００１０】
これによって、少なくとも１つの冷媒の状態値が所定値になるように前記風呂加熱用減圧装置の弁開度を制御するため、常に冷媒回路に適正な冷媒が循環し、圧力と温度とも安定することになるとともに、浴槽の温度が変化しても、運転の起動時に、冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、前記圧縮機の吐出温度や吐出圧力のハンチングによる異常温度上昇や異常圧力上昇がなく耐久性が高く、また、圧縮機の温度上昇が速く、すぐに風呂熱交換器出口の湯は高温となるので、浴槽加熱がすぐにできる。
【００１１】
【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記載の発明は、圧縮機と給湯熱交換器と給湯加熱用減圧装置と大気熱熱交換器とを含む給湯加熱冷媒回路と、貯湯槽と前記給湯熱交換器と給湯循環ポンプとを含む給湯加熱水回路と、前記圧縮機と風 呂熱交換器と風呂加熱用減圧装置と前記大気熱熱交換器とを含む風呂加熱冷媒回路と、浴槽と前記風呂熱交換器と風呂循環ポンプとを含む風呂加熱水回路と、前記風呂加熱冷媒回路中の冷媒の少なくとも１つの状態を検出する冷媒状態検出手段と、風呂加熱の運転時には前記冷媒状態検出手段からの信号が所定の値になるように前記風呂加熱用減圧装置の弁開度を制御する制御手段と、初期弁開度設定手段とを備え、圧縮機の起動時は、前記初期弁開度設定手段からの信号によって、前記風呂加熱用減圧装置の初期弁開度を決定し、前記初期弁開度設定手段は、浴槽の湯の温度を検出する風呂温度検出手段であるため、常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく、耐久性が高く、運転効率も良くすることができる。また、圧縮機の起動時は、初期弁開度設定手段である浴槽の湯の温度を検出する風呂温度検出手段からの信号によって、風呂加熱用減圧装置の初期弁開度を決定することにより、浴槽の温度が変化しても、運転の起動時に、冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、前記圧縮機の吐出温度や吐出圧力のハンチングによる異常温度上昇や異常圧力上昇がなく耐久性が高く、また、圧縮機の温度上昇が速く、すぐに風呂熱交換器出口の湯は高温となるので、浴槽加熱がすぐにできる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、初期弁開度設定手段は、外気温度を検出する外気温度検出手段も備えたことにより、浴槽の温度や外気温度が変化しても、運転の起動時に、冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、圧縮機の吐出温度や吐出圧力のハンチングによる異常温度上昇や異常圧力上昇がなく耐久性が高く、また、前記圧縮機の温度上昇が速く、すぐに風呂熱交換器出口の湯は高温となるので、浴槽加熱がすぐにできる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、冷媒状態検出手段として、圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段を有し、前記圧縮機の吐出温度が所定の目標吐出温度になるように風呂加熱用減圧装置の弁開度を制御する制御手段とを具備することにより、目標吐出温度になるように前記風呂加熱用減圧装置の弁開度を制御するため、常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく、耐久性が高く、運転効率も良くすることができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、冷媒状態検出手段として、圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段を有し、前記圧縮機の吐出圧力が所定の目標吐出圧力になるように風呂加熱用減圧装置の弁開度を制御する制御手段とを具備することにより、目標吐出圧力になるよう
に前記風呂加熱用減圧装置の弁開度を制御するため、常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく、耐久性が高く、運転効率も良くすることができる。
【００１５】
【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。
【００１６】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１のヒートポンプ風呂給湯機の構成図、図２は同ヒートポンプ風呂給湯機の風呂加熱用減圧装置の弁開度に対する冷媒状態値である吐出温度と効率を示す説明図、図３は同ヒートポンプ風呂給湯機の冷凍サイクルの説明図、図４は同ヒートポンプ風呂給湯機の減圧装置の共用化を示す構成図、図５は同ヒートポンプ風呂給湯機の冷媒回路切換手段の他の実施例を示す構成図である。
【００１７】
図１において、圧縮機１、給湯熱交換器７、給湯加熱用減圧装置３及び大気熱熱交換器２からなる給湯加熱冷媒回路と、貯湯槽６、前記給湯熱交換器７及び給湯循環ポンプ11からなる給湯加熱水回路と、前記圧縮機１、風呂熱交換器５、風呂加熱用減圧装置12及び大気熱熱交換器２からなる風呂加熱冷媒回路と、浴槽４、風呂熱交換器５及び風呂循環ポンプ10とからなる風呂加熱水回路と、前記給湯加熱冷媒回路と前記風呂加熱冷媒回路とを切り換える冷媒回路切換手段８とから冷媒回路と水回路は構成され、さらに、13は実施例１における冷媒状態検出手段であり、その具体的な一実施例として圧縮機１の吐出温度を検出する吐出温度検出手段14としている。また、制御手段15は冷媒状態検出手段13（実施例対応では吐出温度検出手段14）と目標冷媒状態記憶手段16の信号から風呂加熱用減圧装置12の弁開度を制御する。なお、風呂加熱用減圧装置12として電動膨張弁（図示せず）等がある。
【００１８】
次に動作、作用について説明する。先ず、給湯加熱運転について説明する。冷媒回路としては圧縮機１の吐出側と給湯熱交換器７とが通じるように冷媒回路切換手段８を切り換える。この場合、圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は冷媒回路切換手段８を通り、給湯熱交換器７に入り、給湯循環ポンプ11から送られてきた貯湯槽６の湯水を加熱する。そして、この加熱された湯水は貯湯槽６に戻り貯湯される。一方、この湯水と熱交換した冷媒は給湯加熱用減圧装置３で減圧される。さらに、大気熱熱交換器２で外気と熱交換を行うことによって蒸発して気体状態となり、冷媒回路切換手段８を通って、圧縮機１に吸入される。
【００１９】
次に風呂加熱運転について説明する。冷媒回路としては圧縮機１の吐出側と風呂熱交換器５とが通じるように冷媒回路切換手段８を切り換える。この場合、圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は冷媒回路切換手段８を通り、風呂熱交換器５に入り、風呂循環ポンプ10から送られてきた浴槽４の湯水を加熱する。そして、この加熱された湯水は浴槽４に戻る。一方、この湯水と熱交換した冷媒は風呂加熱用減圧装置12で減圧される。さらに、大気熱熱交換器２で外気と熱交換を行うことによって蒸発して気体状態となり、冷媒回路切換手段８を通って、圧縮機１に吸入される。
【００２０】
図２は、風呂加熱運転の場合で、横軸に風呂加熱用減圧装置12の弁開度をとり、縦軸に吐出温度と効率をとって、外気温度と浴槽の温度とを決めた時の風呂加熱用減圧装置12の弁開度に対する吐出温度と効率の関係を示したものである。同図からわかるように、効率は風呂加熱用減圧装置12の弁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上限吐出温度（常用最大吐出温度）である。ここで、効率が極大になる風呂加熱用減圧装置12の弁開度Ｘに対する吐出温度を目標吐出温度Ｙとする。この目標吐出温度Ｙを目標冷媒状態記憶手段16に予め記憶させる。もし、効率が極大になる風
呂加熱用減圧装置12の弁開度Ｘに対する吐出温度が上述した上限吐出温度よりも大きくなれば、目標吐出温度Ｙとして、上限吐出温度を設定すればよい。
【００２１】
つまり、風呂加熱運転が始まり圧縮機１が起動すると、制御手段15は冷媒状態検出手段13としての吐出温度検出手段14からの信号で吐出温度を検出する。そして、目標吐出温度を記憶している目標冷媒状態記憶手段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15は風呂加熱用減圧装置12の弁開度を大きくする（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15は風呂加熱用減圧装置12の弁開度を小さくする（閉じる）ように制御する。
【００２２】
超臨界状態で使用する場合について説明する。図３は、縦軸に圧力をとり横軸にエンタルピーをとって、この場合の冷凍サイクルを示したものである。同図中の実線と点線で示す冷凍サイクルは、従来例で説明した浴槽４の温度が低い場合と浴槽４の温度が高い場合である。また、浴槽４の温度が高い場合い場合に、上述した吐出温度制御を行った場合の冷凍サイクルを同図中の一点鎖線で示す。つまり、圧縮機１の吸入の冷媒の状態Ａは点Ｘに、圧縮機１の吐出冷媒の状態B'は点Ｙになり、吐出圧力が低下することがわかる。
【００２３】
上記のように、制御手段15による吐出温度制御をある時間毎に行えば、常に効率の良い給湯運転が可能となる。また、目標吐出温度になるように風呂加熱用減圧装置12の弁開度を制御するため、常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく、耐久性も良くすることができる。
【００２４】
また、本実施例では図１に示すように、給湯加熱用減圧装置３と風呂加熱用減圧装置12とを別の減圧装置としていたが、図４に示すように、１つの減圧装置で共用しても、図１と同様の作用、効果が得られる。
【００２５】
さらに、図１で示した冷媒回路切換手段８としての四方弁の変わりに、図５に示すように、開閉弁8a、8b、 8c、8dを使用しても図１と同様の作用、効果が得
られる。同様に、図４の冷媒回路切換手段８としての四方弁の変わりに、開閉弁8a、8b、
8c、8dを使用しても図４と同様の作用、効果が得られる。
【００２６】
（実施例２）
図６は本発明の実施例２のヒートポンプ風呂給湯機の構成図、図７は同ヒートポンプ給湯機の風呂加熱用減圧装置の開度に対する冷媒状態値である吐出圧力と効率を示す説明図である。
【００２７】
本実施例において実施例１と異なる点は、冷媒状態検出手段13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17を用い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。
【００２８】
次に動作、作用について説明する。図７は、風呂加熱運転の場合で、横軸に風呂加熱用減圧装置12の弁開度をとり、縦軸に吐出圧力と効率をとって、外気温度と浴槽の温度とを決めた時の風呂加熱用減圧装置12の弁開度に対する吐出圧力と効率の関係を示したものである。同図からわかるように、効率は風呂加熱用減圧装置12の弁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上限吐出圧力（常用最大吐出圧力）である。ここで、効率が極大になる風呂加熱用減圧装置12の弁開度Ｘに対する吐出圧力を目標吐出圧力Ｙとする。この目標吐出圧力Ｙを目標冷媒状態記憶手段16に予め記憶させる。もし、効率が極大になる風呂加熱用減圧装置12の弁開度Ｘに対する吐出圧力が上述した上限吐出圧力よりも大きくなれば、目標吐出圧力Ｙとして、上限吐出圧力を設定すればよい。
【００２９】
つまり、風呂加熱運転が始まり圧縮機１が起動すると、制御手段15は冷媒状態検出手段13としての吐出圧力検出手段17からの信号で吐出圧力を検出する。そして、目標吐出圧力を記憶している目標冷媒状態記憶手段16からの情報で、今の吐出圧力が目標吐出圧力よりも高ければ、制御手段15は風呂加熱用減圧装置12の弁開度を大きくする（開く）ように制御する。逆に、今の吐出圧力が目標吐出圧力よりも低ければ、制御手段15は風呂加熱用減圧装置12の弁開度を小さくする（閉じる）ように制御する。
【００３０】
上記のように、制御手段15による吐出圧力制御をある時間毎に行えば、常に効率の良い給湯運転が可能となる。また、目標吐出圧力になるように風呂加熱用減圧装置12の弁開度を制御するため、常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく、耐久性も良くすることができる。
【００３１】
また、本実施例では図６に示すように、給湯加熱用減圧装置３と風呂加熱用減圧装置12とを別の減圧装置としていたが、図４で説明したように、１つの減圧装置で共用しても、図６と同様の作用、効果が得られる。
【００３２】
さらに、図６で示した冷媒回路切換手段８としての四方弁の変わりに、図５で説明したように、開閉弁8a、8b、 8c、8dを使用しても図６と同様の作用、効果
が得られる。また図５における開閉弁8a、8b、 8c、8dの運転モードを示す表を
（表１）に示す。
【００３３】
【表１】
（実施例３）
図８は本発明の実施例３のヒートポンプ風呂給湯機の構成図、図９は同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する吐出温度を示す説明図である。
【００３５】
本実施例において、実施例１と異なる点は、運転起動時における風呂加熱用減圧装置12の初期弁開度を決定する初期弁開度設定手段18を設けた構成としていることである。そして、本実施例においては、この初期弁開度設定手段18の具体例として、運転起動時における風呂加熱用減圧装置12の初期弁開度を記憶している初期弁開度記憶手段19を設けた構成としている。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。
【００３６】
次に動作、作用について説明する。図８において、運転起動時には、制御手段15は、起動時における風呂加熱用減圧装置12の弁開度（初期弁開度）を記憶している初期弁開度記憶手段19からの信号で風呂加熱用減圧装置12の弁開度を前記初期弁開度に設定した後、風呂加熱運転を開始する。
【００３７】
図９は横軸に運転時間をとり、縦軸に吐出温度をとって、運転時間に対する吐出温度変化を示したものである。同図において、Ｔｇは目標吐出温度である。また、Ｔｄ０は制御
開始目標吐出温度で、吐出温度がこの温度になるまでは風呂加熱用減圧装置12の弁開度は初期弁開度で一定とし、吐出温度がこの制御開始目標吐出温度Ｔｄ０以上になれば、実施例１及び２で説明したように、吐出温度制御運転を行う。
【００３８】
今、図９において、吐出温度が目標吐出温度に達して、定常状態になった時の風呂加熱用減圧装置12の弁開度を到達弁開度とする。同図において、実線Ａは運転起動から風呂加熱用減圧装置12の弁開度を到達弁開度で運転した場合の吐出温度の変化を示したものである。もし、この到達弁開度よりも小さい（閉じた）弁開度で運転した場合は、一点鎖線Ｂのようになり、吐出温度がハンチング（上下変動）し、場合によっては上限吐出温度を超えることもある。逆に、この到達弁開度よりも大きい（開いた）弁開度で運転した場合は、点線Ｃのようになり、吐出温度の上昇が遅く、目標吐出温度に達するのに時間がかかる。
【００３９】
そこで、この到達弁開度である弁開度Ｚを予め求めておいて、初期弁開度記憶手段19に記憶させておく。風呂加熱運転の起動時に、制御手段15は初期弁開度記憶手段19からの信号で風呂加熱用減圧装置12の初期弁開度（弁開度Ｚ）を求める。そして、制御手段15は風呂加熱用減圧装置12の弁開度を弁開度Ｚに設定した後、風呂加熱運転を開始する。
【００４０】
上記のように、運転の起動時に風呂加熱用減圧装置12の弁開度を予め設定された初期弁開度に設定することにより、冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、運転効率が良い。また、圧縮機１の吐出温度や吐出圧力のハンチングによる異常温度上昇や異常圧力上昇がなく耐久性が高く、さらに、圧縮機１の吐出温度上昇が速く、すぐに風呂熱交換器５の出口の湯は高温となるので、浴槽加熱がすぐにできる。
【００４１】
（実施例４）
図10は本発明の実施例４のヒートポンプ風呂給湯機の構成図、図11は同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する風呂加熱用減圧装置の弁開度と冷媒循環量とを示す説明図である。
【００４２】
本実施例において、実施例３と異なる点は、初期弁開度設定手段18として、外気温度を検出する外気温度検出手段20を用いた構成としていることである。なお、実施例４と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００４３】
次に動作、作用について説明する。実施例３で説明した到達弁開度である弁開度Ｚを、外気温度に対して予め求めておいて、初期弁開度記憶手段19に記憶させておく。風呂加熱運転の起動時に、制御手段15は外気温度検出手段20からの信号と初期弁開度記憶手段19からの信号とで風呂加熱用減圧装置12の初期弁開度（弁開度Ｚ）を求める。そして、制御手段15は風呂加熱用減圧装置12の弁開度を弁開度Ｚに設定した後、風呂加熱運転を開始する。
【００４４】
上記のように、外気温度に対して風呂加熱用減圧装置12の初期弁開度を設定するため、外気温度が変化しても運転の起動時に適正な冷媒が循環するので、圧縮機１の吐出温度や吐出圧力のハンチングによる異常温度上昇や異常圧力上昇がなく耐久性が高く、また、圧縮機１の温度上昇が速く、すぐに風呂熱交換器５の出口の湯は高温となるので、浴槽加熱がすぐにできる。
【００４５】
（実施例５）
図12は本発明の実施例５のヒートポンプ風呂給湯機の構成図、図13は同ヒートポンプ風呂給湯機の風呂温度に対する吐出圧力を示す説明図、図14は同ヒートポンプ風呂給湯機の風呂温度に対する風呂加熱用減圧装置の弁開度を示す説明図である。
【００４６】
本実施例において、実施例３と異なる点は、初期弁開度設定手段18として、浴槽４の湯の温度を検出する風呂温度検出手段21を用いた構成としていることである。なお、実施例３と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００４７】
次に動作、作用について説明する。図13は横軸に風呂熱交換器５の水側入口水温である風呂温度をとり、縦軸に吐出圧力をとって、風呂加熱用減圧装置12の弁開度をパラメータとして、風呂温度に対する吐出圧力の関係を示したものである。同図からわかるように、風呂温度が高くなるほど吐出圧力も高くなるが、同一の風呂温度に対しては、風呂加熱用減圧装置12の弁開度が大きい方が、吐出圧力が低くなる。いま、設計吐出圧力をＰｓとすると、風呂加熱用減圧装置12の弁開度大、中、小に対して、設計吐出圧力Ｐｓになる風呂温度は、それぞれ、Ｔｗ１、Ｔｗ２、Ｔｗ３となる。さらに、図14はこの関係を風呂温度と風呂加熱用減圧装置12の弁開度について表したものである。すなわち、横軸に風呂熱交換器５の水側入口水温である風呂温度をとり、縦軸に風呂加熱用減圧装置12の弁開度をとって、風呂温度に対する風呂加熱用減圧装置12の弁開度の関係を示したものである。
【００４８】
そこで、実施例３で説明した到達弁開度である弁開度Ｚを、風呂温度に対して予め求めておいて、初期弁開度記憶手段19に記憶させておく。風呂運転の起動時に、制御手段15は風呂温度検出手段21からの信号と初期弁開度記憶手段19からの信号とで風呂加熱用減圧装置12の初期弁開度（弁開度Ｚ）を求める。そして、制御手段15は風呂加熱用減圧装置12の弁開度を弁開度Ｚに設定した後、風呂加熱運転を開始する。
【００４９】
上記のように、風呂温度に応じて初期弁開度を設定するため、運転起動時の風呂温度が異なっても、適正な冷媒が循環するので、圧縮機１の吐出温度や吐出圧力のハンチングによる異常温度上昇や異常圧力上昇がなく耐久性が高く、また、圧縮機１の温度上昇が速く、すぐに風呂熱交換器５の出口の湯は高温となるので、浴槽加熱がすぐにできる。
【００５０】
なお、図12で示す本実施例の場合、風呂温度を検出するための風呂温度検出手段21を風呂熱交換器５の水側入口に設けた構成としているが、浴槽４と風呂熱交換器５を接続する配管で風呂熱交換器５の入口側の位置であれば、上述と同様の作用、効果が得られる。当然、浴槽４の中の湯の温度を直接検出しても同様である。
【００５１】
（実施例６）
図15は本発明の実施例６のヒートポンプ風呂給湯機の構成図、図16は同ヒートポンプ風呂給湯機の風呂温度に対する吐出圧力を示す説明図、図17は同ヒートポンプ風呂給湯機の風呂温度に対する風呂加熱用減圧装置の弁開度を示す説明図である。
【００５２】
本実施例において、実施例３と異なる点は、初期弁開度設定手段18として、浴槽４の湯の温度を検出する風呂温度検出手段21と外気温度を検出する外気温度検出手段20とを設けた構成としていることである。なお、実施例３と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００５３】
次に動作、作用について説明する。図16は横軸に風呂熱交換器５の水側入口水温である風呂温度をとり、縦軸に吐出圧力をとって、外気温度（例えば夏３５゜Ｃ、中間期２０゜Ｃ、冬５゜Ｃ）をパラメータとして、風呂加熱用減圧装置12の弁開度を一定とした場合の風呂温度に対する吐出圧力の関係を示したものである。同図からわかるように、蒸発器である大気熱熱交換器２が大気熱から得るエネルギー（夏＞中間期＞冬）が大きい方が、吐出圧力が高くなる。いま、図16において、各外気温度（夏、中間期、冬）に対して、図13で説明したことが成り立つ。さらに、図14で説明した風呂温度と風呂加熱用減圧装置12の弁開度との関係を、各外気温度（夏、中間期、冬）に対して、求めれば図17のようになる
。すなわち、図17は、横軸に風呂熱交換器５の水側入口水温である風呂温度をとり、縦軸に風呂加熱用減圧装置12の弁開度をとって、外気温度（例えば夏３５゜Ｃ、中間期２０゜Ｃ、冬５゜Ｃ）をパラメータとして、風呂温度に対する風呂加熱用減圧装置12の弁開度の関係を示したものである。
【００５４】
そこで、実施例３で説明した到達弁開度である弁開度Ｚを、外気温度をパラメータとして、風呂温度に対して予め求めておいて、初期弁開度記憶手段19に記憶させておく。風呂運転の起動時に、制御手段15は風呂温度検出手段21からの信号と外気温度検出手段20からの信号と初期弁開度記憶手段19からの信号とで風呂加熱用減圧装置12の初期弁開度（弁開度Ｚ）を求める。そして、制御手段15は風呂加熱用減圧装置12の弁開度を弁開度Ｚに設定した後、風呂加熱運転を開始する。
【００５５】
上記のように、風呂温度と外気温度とに応じて、初期弁開度を設定するため、風呂温度と外気温度とに応じて初期弁開度を設定するため、運転起動時の風呂温度や外気温度が異なっても、適正な冷媒が循環するので、圧縮機１の吐出温度や吐出圧力のハンチングによる異常温度上昇や異常圧力上昇がなく耐久性が高く、また、圧縮機１の温度上昇が速く、すぐに風呂熱交換器５の出口の湯は高温となるので、浴槽加熱がすぐにできる。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、目標吐出温度になるように風呂加熱用減圧装置の弁開度を制御するため、常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、異常温度上昇や異常圧力上昇がなく、耐久性も運転効率も良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１のヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図２】 同ヒートポンプ風呂給湯機の風呂加熱用減圧装置の開度に対する冷媒状態値である吐出温度と効率との関係を示す図
【図３】 同ヒートポンプ風呂給湯機の冷凍サイクルを示す図
【図４】 同ヒートポンプ風呂給湯機の減圧装置の共用化を示す構成図
【図５】 同ヒートポンプ風呂給湯機の冷媒回路切換手段の他の実施例を示す構成図
【図６】 本発明の実施例２のヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図７】 同ヒートポンプ給湯機の風呂加熱用減圧装置の開度に対する冷媒状態値である吐出圧力と効率との関係を示す図
【図８】 本発明の実施例３のヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図９】 同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する吐出温度の関係を示す図
【図１０】 本発明の実施例４のヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図１１】 同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する風呂加熱用減圧装置の弁開度と冷媒循環量との関係を示す図
【図１２】 本発明の実施例５のヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図１３】 同ヒートポンプ風呂給湯機の風呂温度と吐出圧力の関係を示す図
【図１４】 同ヒートポンプ風呂給湯機の風呂温度に対する風呂加熱用減圧装置の弁開度の関係を示す図
【図１５】 本発明の実施例６のヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図１６】 同ヒートポンプ風呂給湯機の風呂温度に対する吐出圧力の関係を示す図
【図１７】 同ヒートポンプ風呂給湯機の風呂温度に対する風呂加熱用減圧装置の弁開度の関係を示す図
【図１８】 従来例におけるヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図１９】 同ヒートポンプ風呂給湯機の冷凍サイクルを示す図
【符号の説明】
１ 圧縮機
２ 大気熱熱交換器
３ 給湯加熱用減圧装置
４ 浴槽
５ 風呂熱交換器
６ 貯湯槽
７ 給湯熱交換器
１０ 風呂循環ポンプ
１１ 給湯循環ポンプ
１２ 風呂加熱用減圧装置
１３ 冷媒状態検出手段
１４ 吐出温度検出手段
１５ 制御手段
１７ 吐出圧力検出手段
１８ 初期弁開度設定手段
２０ 外気温度検出手段
２１ 風呂温度検出手段
Claims (4)
- 圧縮機と給湯熱交換器と給湯加熱用減圧装置と大気熱熱交換器とを含む給湯加熱冷媒回路と、貯湯槽と前記給湯熱交換器と給湯循環ポンプとを含む給湯加熱水回路と、前記圧縮機と風呂熱交換器と風呂加熱用減圧装置と前記大気熱熱交換器とを含む風呂加熱冷媒回路と、浴槽と前記風呂熱交換器と風呂循環ポンプとを含む風呂加熱水回路と、前記風呂加熱冷媒回路中の冷媒の少なくとも１つの状態を検出する冷媒状態検出手段と、風呂加熱の運転時には前記冷媒状態検出手段からの信号が所定の値になるように前記風呂加熱用減圧装置の弁開度を制御する制御手段と、初期弁開度設定手段とを備え、圧縮機の起動時は、前記初期弁開度設定手段からの信号によって、前記風呂加熱用減圧装置の初期弁開度を決定し、前記初期弁開度設定手段は、浴槽の湯の温度を検出する風呂温度検出手段であることを特徴とするヒートポンプ風呂給湯機。
- 初期弁開度設定手段は、外気温度を検出する外気温度検出手段も備えたことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ風呂給湯機。
- 冷媒状態検出手段として、圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段を用いた請求項１または２に記載のヒートポンプ風呂給湯機。
- 冷媒状態検出手段として、圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段を用いた請求項１または２に記載のヒートポンプ風呂給湯機。
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