JP3937715B2 - 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１９は従来のヒートポンプ給湯機の構成図である。図１９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、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ならなり前記圧縮機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、前記冷媒対水熱交換器２で加熱された湯は前記貯湯槽５の上部に流入し、上から次第に貯湯されていく。そして、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給水温度検出手段８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】
【発明が解決しようとする課題】
上述した図１９に示す従来例のヒートポンプ給湯機では、減圧装置３として温度式膨張弁を用いることが多かった。この場合、一般的に、蒸発器４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、減圧装置３としての温度式膨張弁の仕様を設計する。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、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を有していた。また、同様に起動時の能力を減少させてしまい、運転効率が悪くなるという課題も有していた。
【０００４】
本発明の目的は、起動時の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にある。
【０００５】
【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給湯機は、圧縮機、冷媒対水熱交換器、冷媒の流量を制御する減圧装置、蒸発器を順次接続した冷媒循環回路と、貯湯槽、循環ポンプ、前記冷媒対水熱交換器を順次接続した給湯回路と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを備え、前記圧縮機の起動時には、前記減圧装置の弁開度を、前記外気温度検出手段で検出した外気温度において効率が最大となる弁開度とし、かつ所定の時間の間、前記減圧装置の弁開度を一定に制御し、前記所定の時間を経過した後は、前記圧縮機の吐出温度が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弁開度を制御するとともに、前記外気温度検出手段からの信号に応じて、前記所定の時間を決定する起動制御手段を具備するものである。
【０００６】
これによって、起動時には、所定の時間の間、前記減圧装置の弁開度を一定に制御するため、起動時における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行うことになる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は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、冷媒対水熱交換器、冷媒の流量を制御する減圧装置、蒸発器を順次接続した冷媒循環回路と、貯湯槽、循環ポンプ、前記冷媒対水熱交換器を順次接続した給湯回路と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを備え、前記圧縮機の起動時には、前記減圧装置の弁開度を、前記外気温度検出手段で検出した外気温度において効率が最大となる弁開度とし、かつ所定の時間の間、前記減圧装置の弁開度を一定に制御し、前記所定の時間を経過した後は、前記圧縮機の吐出温度が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弁開度を制御するとともに、前記外気温度検出手段からの信号に応じて、前記所定の時間を決定する起動制御手段を具備することにより、起動時には一定時間の間、前記減圧装置の弁開度を一定に制御するため、起動時における異常温度上昇ならびに異常圧力上昇がない、効率の良い運転をすることができる。
【０００８】
【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。
【０００９】
（参考例１）
図１は本発明の参考例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弁開度に対する定常時の吐出温度と吐出圧力と効率を示す説明図である。なお、従来例で説明した図１９と同じ構成部材には同一符号を用い説明を省略する。
【００１０】
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。
【００１１】
また、起動時に起動制御手段１１は、起動時の減圧装置３の弁開度を記憶している起動弁開度記憶手段１２からの信号で減圧装置３の弁開度を設定する。そして、所定の時間を記憶している時間記憶手段１３からの信号で得た所定の時間と起動してからの経過時間を計測している所定の時間タイマー１４からの信号で得た運転経過時間とを比較する時間比較手段１５が前記所定の時間が終了したこと
を検出したときは、目標吐出温度を記憶している目標吐出温度記憶手段１６からの信号で得た目標吐出温度と吐出温度検出手段１７からの信号で得た吐出温度とを比較演算する比較演算手段１８からの信号によって、定常制御手段１９は減圧装置３を制御する。なお、減圧装置３として電動膨張弁（図示せず）等がある。
【００１２】
次に動作、作用について説明する。まず、定常状態での給湯運転制御を説明する。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、減圧装置３の弁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。同図からわかるように、効率は減圧装置３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）であり、二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、効率が極大になる減圧装置３の弁開度Ｘに対する吐出温度を目標吐出温度Ｙとする。
【００１３】
給湯運転の定常状態では次のような吐出温度制御を行う。すなわち、比較演算手段１８は、目標吐出温度記憶手段１６からの信号で得た目標吐出温度と吐出温度検出手段１７からの信号から得た吐出温度とを比較しその差を演算する。さらに、定常制御手段１９は、その演算結果を基に、今の吐出温度が目標吐出温度よりも高ければ、減圧装置３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、減圧装置３の弁開度を小さくする（閉じる）ように制御する。
【００１４】
次に、起動時の給湯運転制御を説明する。給湯運転の起動時は、圧縮機１の吐出圧力に比べて、圧縮機１等の熱容量が大きいために吐出温度の上昇が遅い。だから、この起動時に、上述した定常状態の給湯運転制御（吐出温度を目標吐出温度になるように減圧装置３の弁開度を制御）を行うと、圧縮機１の吐出圧力が急激に上昇する。
【００１５】
そこで、起動時には、図２で求めた効率が極大になる減圧装置３の弁開度Ｘを起動弁開度として給湯運転を行う。この起動弁開度（弁開度Ｘ）を起動弁開度記憶手段１２に予め記憶させる。
【００１６】
つまり、給湯運転の起動時には、起動制御手段１１は起動弁開度記憶手段１２からの信号で起動時の減圧装置３の弁開度を検出し、そして、減圧装置３の弁開度をその弁開度に設定する。その後、圧縮機１を駆動して、給湯加熱運転を開始する。この給湯加熱運転開始と同時に、所定の時間タイマー１４は運転時間の計測を始める。給湯加熱運転開始後、この所定の時間タイマー１４が所定の時間に達すると、起動制御手段１１は減圧装置３の弁開度を一定とする給湯運転を終了し、上述したように、定常状態での給湯運転制御（吐出温度制御）に移行する。
【００１７】
上記のように、給湯運転の起動時には、その時の吐出温度に関係なく、予め求めた効率の良い減圧装置３の開度に設定するので、異常温度上昇ならびに異常圧力上昇がなく、さらに、運転効率の良い給湯運転が可能となる。
【００１８】
（実施例１）
図３は本発明の実施例１のヒートポンプ給湯機の構成図、図４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、図５は同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する所定の時間を示す説明図である。
【００１９】
本実施例において、参考例１と異なる点は、外気温度を検出する外気温度検出手段２０からの信号に応じて、所定の時間を決定する起動制御手段１１を設けた構成としていることである。なお、参考例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３において、運転起動時には、制御手段１１は、起動時における減圧装置３の弁開度（起動弁開度）を記憶している起動弁開度記憶手段１２からの信号で減圧装置３の弁開度を前記起動弁開度に設定した後、給湯加熱運転を開始する。
【００２１】
いま、参考例１の図２で示す効率が最大になる減圧装置３の弁開度Ｘを各外気温度（例えば、夏３５゜Ｃ、中間期２０゜Ｃ、冬５゜Ｃ）において求めておく。そして、各外気温度において、減圧装置３の弁開度をこの弁開度Ｘに設定して運転したときの説明図が図４である。すなわち、図４は横軸に運転時間をとり、縦軸に吐出温度をとって、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、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。ここで、各外気温度に対して、吐出温度が目標吐出温度に達する時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を求める。そして、これを各外気温度における所定の時間とする。図５は横軸に外気温度をとり、縦軸に所定の時間とって、外気温度に対する所定の時間の変化を示したものである。
【００２２】
すなわち、給湯運転の起動時には、起動制御手段１１は起動弁開度記憶手段１２からの信号で起動時の減圧装置３の弁開度を検出し、この検出した弁開度に減圧装置３の弁開度を設定する。その後、圧縮機１を駆動して、給湯加熱運転を開始する。この給湯加熱運転開始と同時に、所定の時間タイマー１４は運転時間の計測を始める。給湯加熱運転開始後、外気温度に対する所定の時間を記憶している時間記憶手段１３からの信号で得た所定の時間と起動してからの経過時間を計測している所定の時間タイマー１４からの信号で得た運転経過時間とを比較する時間比較手段１５が前記所定の時間が終了したことを検出したときは、起動制御手段１１はこの起動時の給湯運転制御を終了し、定常状態での給湯運転制御に移行する。
【００２３】
上記のように、運転の起動時に外気温度に対応した所定の時間を設定することにより、外気温度が変化しても、冷媒回路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、さらに、運転効率の良い給湯運転が可能となる。
【００２４】
（参考例２）
図６は本発明の参考例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運転時間に対する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１と異なる点は、圧縮機１が起動する時に、圧縮機１が温まっている熱時起動と圧縮機１が冷えている冷時起動とを判断する熱時冷時検出手段２１を備えた構成としていることである。ここでは、熱時冷時検出手段２１として吐出温度検出手段１７を用いる。なお、参考例１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。一般に、圧縮機１が起動する際には、圧縮機１の熱容量が大きいため、圧縮機１が温まっている熱時起動と圧縮機１が冷えている冷時起動とでは運転の立ち上がりの速さに違いがある。いま、参考例１の図２で示す効率が最大にな
る減圧装置３の弁開度Ｘを求めておく。そして、熱時および冷時起動において、減圧装置３の弁開度をこの弁開度Ｘに設定して運転したときの説明図が図７である。すなわち、図７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。同図の実線で示す吐出温度の変化は、運転起動時に圧縮機１が温まっている熱時起動の場合であり、点線で示す吐出温度の変化は、運転起動時に圧縮機１が冷えている冷時起動の場合である。同図からわかるように、熱時起動の場合は立ち上がりが速く、すぐに定常状態になる。一方、冷時起動の場合は立ち上がりが遅く、定常状態に達するまでに時間がかかる。同図において、吐出温度が目標吐出温度に達するまでの時間を所定の時間（熱時起動の場合はｔｎ、冷時起動の場合はｔｒ）とする。そして、この所定の時間（熱時起動の場合はｔｎ、冷時起動の場合はｔｒ）を予め求めておく。
【００２７】
図７において、Ｔｊｄを熱時起動と冷時起動との区別を判定する熱時冷時判定吐出温度とし、運転起動して所定の待機時間ｔ後にこの熱時起動と冷時起動との区別を判定するものとする。すなわち、起動して所定の待機時間ｔ後、吐出温度検出手段１３からの信号から得た吐出温度が、熱時冷時判定吐出温度Ｔｊｄ以上の温度（点Ａ）であれば熱時起動と判定し、熱時冷時判定吐出温度Ｔｊｄより低い温度（点Ｂ）であれば冷時起動と判定し、所定の時間を決定する。熱時起動の場合の所定の時間はｔｎであり、冷時起動の場合の所定の時間はｔｒである。
【００２８】
すなわち、給湯運転の起動時には、起動制御手段１１は、起動弁開度記憶手段１２からの信号で起動時の減圧装置３の弁開度（起動弁開度）を検出した後、減圧装置３の弁開度を前記起動弁開度に設定する。その後、圧縮機１を駆動して、給湯加熱運転を開始する。この給湯加熱運転開始と同時に、所定の時間タイマー１４は運転時間の計測を始める。給湯加熱運転開始後、この所定の時間タイマー１４が所定の待機時間ｔになると、起動制御手段１１は吐出温度検出手段１７からの信号で吐出温度を検出し、この検出した吐出温度が熱時冷時判定吐出温度Ｔｊｄ以上の温度であれば熱時起動と判定し、熱時冷時判定吐出温度Ｔｊｄより低い温度であれば冷時起動と判定する。その判定結果に応じて、時間記憶手段１３は所定の時間を決定する。熱時起動の場合の所定の時間はｔｎであり、冷時起動の場合の所定の時間はｔｒである。
【００２９】
そして、さらに運転時間が経過して、所定の時間タイマー１４が所定の時間（熱時起動の場合はｔｎ、冷時起動の場合はｔｒ）に達すると、起動制御手段１１はこの起動時の給湯運転制御を終了し、定常状態での吐出温度制御に移行する。
【００３０】
上記のように、冷時起動と熱時起動に応じて、所定の時間を決定するため、運転起動時にも冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、熱時起動や冷時起動にかかわらず異常温度上昇ならびに異常圧力上昇がない、効率の良い運転をすることができる。
【００３１】
（参考例３）
図８は本発明の参考例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運転停止後の経過時間に対する圧縮機の温度を示す説明図である。
【００３２】
本実施例において、参考例２と異なる点は、熱時冷時検出手段２１として、圧縮機１の高圧側の温度を検出する圧縮機温度検出手段２２を用いた構成としていることである。なお、参考例２と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００３３】
次に動作、作用について説明する。図９は横軸に運転停止後の経過時間をとり、縦軸に圧縮機１の温度をとって、運転停止後の経過時間に対する圧縮機１の温度の変化の関係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り、Ｔｊは熱時起動と冷時起動との区別を判定する熱時冷時判定圧縮機温度である。つまり、運転起動時に、圧縮機１の温度が、Ｔｊ以上であれば熱時起動であり、Ｔｊより小さければ冷時起動である。
【００３４】
すなわち、給湯運転の起動時には、起動制御手段１１は、起動弁開度記憶手段１２からの信号で起動時の減圧装置３の弁開度（起動弁開度）を検出した後、減圧装置３の弁開度を前記起動弁開度に設定する。そして、熱時冷時検出手段２１である圧縮機温度検出手段２２からの信号で圧縮機１の温度を検出する。さらに、この検出した圧縮機１の温度が熱時冷時判定圧縮機温度Ｔｊ以上の温度であれば熱時起動と判定し、熱時冷時判定圧縮機温度Ｔｊより低い温度であれば冷時起動と判定する。その判定結果に応じて、時間記憶手段１３は所定の時間（参考例２で説明したように、熱時起動の場合はｔｎ、冷時起動の場合はｔｒ）を決定する。その後、圧縮機１を駆動して、給湯加熱運転を開始する。この給湯加熱運転開始と同時に、所定の時間タイマー１４は運転時間の計測を始める。給湯加熱運転開始後、所定の時間タイマー１４が所定の時間（熱時起動の場合はｔｎ、冷時起動の場合はｔｒ）に達すると、起動制御手段１１はこの起動時の給湯運転制御を終了し、定常状態での吐出温度制御に移行する。
【００３５】
上記のように、冷時起動と熱時起動に応じて、所定の時間を決定するため、運転起動時にも冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、熱時起動や冷時起動にかかわらず異常温度上昇ならびに異常圧力上昇がない、効率の良い運転をすることが
できる。
【００３６】
（参考例４）
図１０は本発明の参考例４のヒートポンプ給湯機の構成図、図１１は同ヒートポンプ給湯機の運転停止後の時間に対する吐出温度検出手段を取り付けている配管の温度を示す説明図、図１２は同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する熱時冷時判定時間を示す説明図である。
【００３７】
本実施例において、参考例２と異なる点は、熱時冷時検出手段として、前回の運転停止からの経過時間を計測する時間計測手段２３と外気温度を検出する外気温度検出手段２０とを用いた構成としていることである。なお、参考例２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。図１１は横軸に運転停止後の時間をとり、縦軸に吐出温度検出手段１７を付けている配管の温度をとって、運転停止後の時間に対する吐出温度検出手段１７を付けている配管の温度の変化の関係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り、Ｔｊｈは熱時起動と冷時起動との区別を判定する熱時冷時判定吐出配管温度である。いま、吐出温度を検出する吐出温度検出手段１７は圧縮機１の吐出口に接続された配管に設けられている。そして、運転を停止すると圧縮機１の温度が低下するとともに、吐出温度検出手段１７を付けている配管の温度も低下する。また、温度の低下の速さは外気温度によっても異なる。当然、外気温度が低いほど温度の低下の速さは大きい。同図において、実線は、夏（例えば外気温度３５゜Ｃ）の場合における、運転停止後の時間に対する吐出温度検出手段１７を付けている配管の温度の変化を示す。同様に、一点鎖線および点線はそれぞれ中間期（例えば外気温度２０゜Ｃ）及び冬（例えば外気温度５゜Ｃ）における吐出温度検出手段１７を付けている配管の温度の変化を示す。また、吐出温度検出手段１７を付けている配管の温度が、熱時起動と冷時起動との区別を判定する熱時冷時判定吐出配管温度Ｔｊｈ以上であれば熱時起動であり、熱時冷時判定吐出配管温度Ｔｊｈ未満であれば冷時起動である。夏、中間期、冬における吐出温度検出手段１７を付けている配管の温度が熱時冷時判定吐出配管温度Ｔｊｈに等しくなる運転停止後の時間はそれぞれｔ１、ｔ２、ｔ３となる。この時間を熱時冷時判定時間とする。つまり、運転を起動する場合に、前回の運転停止後からの時間が、この熱時冷時判定時間以下であれば熱時起動であり、この熱時冷時判定時間より大きければ冷時起動となる。
【００３９】
図１２は横軸に外気温度をとり、縦軸に熱時冷時判定時間をとって、外気温度に対する熱時冷時判定時間の関係を示したものである。同図において、実線より下の部分が熱時起動で、上の部分が冷時起動である。この図１２の関係を予め求めておくことによって、時間計測手段２３からの信号と外気温度検出手段２０とによって、熱時起動か冷時起動かの判断ができる。
【００４０】
すなわち、給湯運転の起動時には、起動制御手段１１は、起動弁開度記憶手段１２からの信号で起動時の減圧装置３の弁開度（起動弁開度）を検出した後、減圧装置３の弁開度を前記起動弁開度に設定する。そして、起動制御手段１１は、時間計測手段２３からの信号で前回の運転停止からの経過時間を求め、さらに、外気温度検出手段２０からの信号で外気温度を求める。そして、この求めた外気温度において、起動制御手段１１は、前回の運転停止からの経過時間が前述の熱時冷時判定時間以下であれば熱時起動と判断し、前回の運転停止からの経過時間が前述の熱時冷時判定時間より大きければ冷時起動と判断する。その判定結果に応じて、時間記憶手段１３は所定の時間（参考例２で説明したように、熱時起動の場合はｔｎ、冷時起動の場合はｔｒ）を決定する。その後、圧縮機１を駆動して、給湯加熱運転を開始する。この給湯加熱運転開始と同時に、所定の時間タイマー１４は運転時間の計測を始める。給湯加熱運転開始後、所定の時間タイマー１４が所定の時間（熱時起動の場合はｔｎ、冷時起動の場合はｔｒ）に達すると、起動制御手段１１はこの起動時の給湯運転制御を終了し、定常状態での吐出温度制御に移行する。
【００４１】
上記のように、前回の運転停止からの経過時間と外気温度とから熱時と冷時の判断を行い、冷時起動と熱時起動に応じて所定の時間を決定するため、運転起動時にも冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、外気温度が変化しても異常温度上昇ならびに異常圧力上昇がない、効率の良い運転をすることができる。
【００４２】
（参考例５）
図１３は本発明の参考例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運転時間に対する吐出温度と減圧装置の弁開度とを示す説明図、図１５は同ヒートポンプ給湯機の運転制御を示すフローチャートである。
【００４３】
本実施例において、参考例１と異なる点は、所定の時間内に、定期的に圧縮機１の吐出温度の変化を検出する吐出温度変化検出手段２４として、吐出温度検出タイマー２５と吐出温度検出手段１７とを用いた構成としていることである。なお、参考例１と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００４４】
次に動作、作用について説明する。図１４は横軸に起動時からの運転時間をとり、縦軸に吐出温度と減圧装置３の弁開度とをとって、運転時間に対する吐出温度と減圧装置３の弁開度の変化を示したものである。同図において、吐出温度は運転開始とともに上昇し、最終的には、ほぼ一定の温度に到達する。ここで、吐出温度が上昇している状態を過渡状態とし、ほぼ一定になっている状態を定常状態とすると、参考例１で説明した所定の時間はこの過渡状態の時間でよい。しかし、起動時の過渡状態の時間は、外気温度によって異なり（一般に外気温度の低い冬は長く、外気温度の高い夏は短い）、さらに、前回の給湯運転からの時間によっても大きく変わる（前回の給湯運転からすぐに運転する場合は短いし、前回から時間が十分経っておれば長い）。だから、所定の時間を一定時間として設定する場合は、最も長い過渡状態の時間を基準に決める必要がある。その場合には、過渡状態の時間が短い時には定常状態の吐出温度制御に移行するのが遅れてしまい、運転効率が悪くなる。そこで、同図に示すように、吐出温度の変化が少ない場合には定常状態に達したものと判断して、参考例１で説明した定常状態での吐出温度制御による給湯運転に移行する。すなわち、一定の時間間隔ｔ（例えば５分）毎に吐出温度を検出し、その吐出温度が前回検出した吐出温度と比較して、変化量△Ｔが所定の温度差（例えば１．５゜Ｃ）以下であれば定常状態とし、それ以上であれば過渡状態とする。
【００４５】
つまり、給湯運転の起動時には、起動制御手段１１は起動弁開度記憶手段１２からの信号で起動時の減圧装置３の弁開度を検出し、そして、減圧装置３の弁開度をその弁開度に設定する。その後、圧縮機１を駆動して、給湯加熱運転を開始する。この給湯加熱運転開始と同時に、所定の時間タイマー１４は運転時間の計測を始める。
【００４６】
また、給湯加熱運転を開始すると、起動制御手段１１は、吐出温度検出手段１７と吐出温度検出タイマー２５とで構成される吐出温度変化検出手段２４からの信号で吐出温度の変化量を検出する。すなわち、起動制御手段１１は、吐出温度検出タイマー２５からの信号で一定の時間間隔（同図のｔで例えば５分）毎に、吐出温度検出手段１７からの信号で吐出温度を検出する。この吐出温度を検出するたびに、起動制御手段１１は前回の吐出温度と比較して、変化量を計算する。前回と今回の吐出温度の変化量が予め設定された温度差（例えば１．５゜Ｃ）以上であればそのまま起動時の給湯運転制御を続ける。もし、前回と今回の吐出温度の変化量が予め設定された温度差（例えば１．５゜Ｃ）以下（同図点ａ）であれば定常状態での吐出温度制御に移行する。なお、起動時の給湯運転中に所定の時間タイマー１４が予めセットされた所定の時間に達した時も、この起動時の給湯運転制御を終了し、定常状態での吐出温度制御に移行する。
【００４７】
図１５は上述した運転制御を示すフローチャートである。
【００４８】
このように、給湯運転を起動した後、過渡状態と定常状態を一定の時間間隔毎に判断して、起動時の給湯運転から定常状態での給湯運転制御に切り換えるので、起動時の運転効率が向上する。
【００４９】
（参考例６）
図１６は本発明の参考例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運転時間に対する減圧装置の弁開度と吐出温度とを示す説明図、図１８は同ヒートポンプ給湯機の運転制御を示すフローチャートである。
【００５０】
本実施例において、参考例１と異なる点は、吐出温度検出手段１７からの信号と制御開始吐出温度記憶手段２６からの信号とを比較しその差を求める温度比較演算手段２７を設けた構成としていることである。なお、参考例１と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００５１】
次に動作、作用について説明する。図１７は横軸に運転時間をとり、縦軸に吐出温度と減圧装置３の弁開度とをとって、運転時間に対する吐出温度と減圧装置３の弁開度との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は目標吐出温度近傍の温度で目標吐出温度以下の制御開始吐出温度（Ｔｄ０≦Ｔｇ）である。吐出温度がこの制御開始吐出温度になるまでは減圧装置３の弁開度は起動弁開度で一定とし、吐出温度がこの制御開始吐出温度Ｔｄ０以上になれば、参考例１で説明したように、吐出温度制御運転を行う。同図において、所定の時間内の点ａにおいて、吐出温度が制御開始吐出温度になり、これ以降は吐出温度制御運転を行う。吐出温度制御運転に入ると、定期的（同図の時間ｔ）に吐出温度と目標吐出温度とを比較して、吐出温度が低ければ（点ｂ）、減圧装置３の弁開度を小さくする（閉じる）。逆に、吐出温度が高ければ（点ｃ）、減圧装置３の弁開度を大きくする（開く）。もし、吐出温度が目標吐出温度と等しければ（点ｄ、ｅ）、減圧装置３の弁開度の変更は行わない。
【００５２】
つまり、給湯運転の起動時には、起動制御手段１１は起動弁開度記憶手段１２からの信号で起動時の減圧装置３の弁開度を検出し、そして、減圧装置３の弁開度をその弁開度に設定する。その後、圧縮機１を駆動して、給湯加熱運転を開始する。この給湯加熱運転開始と同時に、所定の時間タイマー１４は運転時間の計測を始める。
【００５３】
そして、この給湯加熱運転中に、温度比較演算手段２７は吐出温度検出手段１７からの信号で得た吐出温度と制御開始吐出温度記憶手段２６からの信号で得た制御開始吐出温度とを比較しその差を求め、その結果を起動制御手段１１に送る。その結果、吐出温度が制御開始吐出温度より低ければそのまま運転を続ける。逆に、吐出温度が制御開始吐出温度以上であれば、吐出温度制御に移行する。すなわち、比較演算手段１８は、目標吐出温度記憶手段１６からの信号で得た目標吐出温度と吐出温度検出手段１７からの信号から得た吐出温度とを比較しその差を演算する。さらに、定常制御手段１９は、その演算結果を基に、今の吐出温度が目標吐出温度よりも高ければ、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、減圧装置３の開度を小さくする（閉じる）ように制御する。図１８は上述した運転制御を示すフローチャートである。
【００５４】
上記のように、給湯運転を起動した後、一定の時間間隔毎に吐出温度を検出することによって、過渡状態と定常状態とを判断して、起動時の給湯運転制御から定常状態での給湯運転制御に切り換えるので、起動時の運転効率が向上する。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、起動時には一定時間の間、減圧装置の弁開度を一定に制御するため、常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、起動時における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することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例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弁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】 本発明の実施例１のヒートポンプ給湯機の構成図
【図４】 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
【図５】 同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する所定の時間を示す説明図
【図６】 本発明の参考例２のヒートポンプ給湯機の構成図
【図７】 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
【図８】 本発明の参考例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運転停止後の経過時間に対する圧縮機の温度を示す説明図
【図１０】 本発明の参考例４のヒートポンプ給湯機の構成図
【図１１】 同ヒートポンプ給湯機の運転停止後の時間に対する吐出温度検出手段を取り付けている配管の温度を示す説明図
【図１２】 同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する熱時冷時判定時間を示す説明図
【図１３】 本発明の参考例５のヒートポンプ給湯機の構成図
【図１４】 同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する吐出温度と減圧装置の弁開度とを示す説明図
【図１５】 同ヒートポンプ給湯機の運転制御を示すフローチャート
【図１６】 本発明の参考例６のヒートポンプ給湯機の構成図
【図１７】 同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する減圧装置の弁開度と吐出温度とを示す説明図
【図１８】 同ヒートポンプ給湯機の運転制御を示すフローチャート
【図１９】 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
１７ 吐出温度検出手段
２０ 外気温度検出手段
２１ 熱時冷時検出手段
２２ 圧縮機温度検出手段
２３ 時間計測手段
２４ 吐出温度変化検出手段
【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１９は従来のヒートポンプ給湯機の構成図である。図１９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、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ならなり前記圧縮機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、前記冷媒対水熱交換器２で加熱された湯は前記貯湯槽５の上部に流入し、上から次第に貯湯されていく。そして、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給水温度検出手段８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】
【発明が解決しようとする課題】
上述した図１９に示す従来例のヒートポンプ給湯機では、減圧装置３として温度式膨張弁を用いることが多かった。この場合、一般的に、蒸発器４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、減圧装置３としての温度式膨張弁の仕様を設計する。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、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を有していた。また、同様に起動時の能力を減少させてしまい、運転効率が悪くなるという課題も有していた。
【０００４】
本発明の目的は、起動時の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にある。
【０００５】
【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給湯機は、圧縮機、冷媒対水熱交換器、冷媒の流量を制御する減圧装置、蒸発器を順次接続した冷媒循環回路と、貯湯槽、循環ポンプ、前記冷媒対水熱交換器を順次接続した給湯回路と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを備え、前記圧縮機の起動時には、前記減圧装置の弁開度を、前記外気温度検出手段で検出した外気温度において効率が最大となる弁開度とし、かつ所定の時間の間、前記減圧装置の弁開度を一定に制御し、前記所定の時間を経過した後は、前記圧縮機の吐出温度が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弁開度を制御するとともに、前記外気温度検出手段からの信号に応じて、前記所定の時間を決定する起動制御手段を具備するものである。
【０００６】
これによって、起動時には、所定の時間の間、前記減圧装置の弁開度を一定に制御するため、起動時における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行うことになる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は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、冷媒対水熱交換器、冷媒の流量を制御する減圧装置、蒸発器を順次接続した冷媒循環回路と、貯湯槽、循環ポンプ、前記冷媒対水熱交換器を順次接続した給湯回路と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを備え、前記圧縮機の起動時には、前記減圧装置の弁開度を、前記外気温度検出手段で検出した外気温度において効率が最大となる弁開度とし、かつ所定の時間の間、前記減圧装置の弁開度を一定に制御し、前記所定の時間を経過した後は、前記圧縮機の吐出温度が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弁開度を制御するとともに、前記外気温度検出手段からの信号に応じて、前記所定の時間を決定する起動制御手段を具備することにより、起動時には一定時間の間、前記減圧装置の弁開度を一定に制御するため、起動時における異常温度上昇ならびに異常圧力上昇がない、効率の良い運転をすることができる。
【０００８】
【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。
【０００９】
（参考例１）
図１は本発明の参考例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弁開度に対する定常時の吐出温度と吐出圧力と効率を示す説明図である。なお、従来例で説明した図１９と同じ構成部材には同一符号を用い説明を省略する。
【００１０】
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。
【００１１】
また、起動時に起動制御手段１１は、起動時の減圧装置３の弁開度を記憶している起動弁開度記憶手段１２からの信号で減圧装置３の弁開度を設定する。そして、所定の時間を記憶している時間記憶手段１３からの信号で得た所定の時間と起動してからの経過時間を計測している所定の時間タイマー１４からの信号で得た運転経過時間とを比較する時間比較手段１５が前記所定の時間が終了したこと
を検出したときは、目標吐出温度を記憶している目標吐出温度記憶手段１６からの信号で得た目標吐出温度と吐出温度検出手段１７からの信号で得た吐出温度とを比較演算する比較演算手段１８からの信号によって、定常制御手段１９は減圧装置３を制御する。なお、減圧装置３として電動膨張弁（図示せず）等がある。
【００１２】
次に動作、作用について説明する。まず、定常状態での給湯運転制御を説明する。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、減圧装置３の弁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。同図からわかるように、効率は減圧装置３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）であり、二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、効率が極大になる減圧装置３の弁開度Ｘに対する吐出温度を目標吐出温度Ｙとする。
【００１３】
給湯運転の定常状態では次のような吐出温度制御を行う。すなわち、比較演算手段１８は、目標吐出温度記憶手段１６からの信号で得た目標吐出温度と吐出温度検出手段１７からの信号から得た吐出温度とを比較しその差を演算する。さらに、定常制御手段１９は、その演算結果を基に、今の吐出温度が目標吐出温度よりも高ければ、減圧装置３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、減圧装置３の弁開度を小さくする（閉じる）ように制御する。
【００１４】
次に、起動時の給湯運転制御を説明する。給湯運転の起動時は、圧縮機１の吐出圧力に比べて、圧縮機１等の熱容量が大きいために吐出温度の上昇が遅い。だから、この起動時に、上述した定常状態の給湯運転制御（吐出温度を目標吐出温度になるように減圧装置３の弁開度を制御）を行うと、圧縮機１の吐出圧力が急激に上昇する。
【００１５】
そこで、起動時には、図２で求めた効率が極大になる減圧装置３の弁開度Ｘを起動弁開度として給湯運転を行う。この起動弁開度（弁開度Ｘ）を起動弁開度記憶手段１２に予め記憶させる。
【００１６】
つまり、給湯運転の起動時には、起動制御手段１１は起動弁開度記憶手段１２からの信号で起動時の減圧装置３の弁開度を検出し、そして、減圧装置３の弁開度をその弁開度に設定する。その後、圧縮機１を駆動して、給湯加熱運転を開始する。この給湯加熱運転開始と同時に、所定の時間タイマー１４は運転時間の計測を始める。給湯加熱運転開始後、この所定の時間タイマー１４が所定の時間に達すると、起動制御手段１１は減圧装置３の弁開度を一定とする給湯運転を終了し、上述したように、定常状態での給湯運転制御（吐出温度制御）に移行する。
【００１７】
上記のように、給湯運転の起動時には、その時の吐出温度に関係なく、予め求めた効率の良い減圧装置３の開度に設定するので、異常温度上昇ならびに異常圧力上昇がなく、さらに、運転効率の良い給湯運転が可能となる。
【００１８】
（実施例１）
図３は本発明の実施例１のヒートポンプ給湯機の構成図、図４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、図５は同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する所定の時間を示す説明図である。
【００１９】
本実施例において、参考例１と異なる点は、外気温度を検出する外気温度検出手段２０からの信号に応じて、所定の時間を決定する起動制御手段１１を設けた構成としていることである。なお、参考例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３において、運転起動時には、制御手段１１は、起動時における減圧装置３の弁開度（起動弁開度）を記憶している起動弁開度記憶手段１２からの信号で減圧装置３の弁開度を前記起動弁開度に設定した後、給湯加熱運転を開始する。
【００２１】
いま、参考例１の図２で示す効率が最大になる減圧装置３の弁開度Ｘを各外気温度（例えば、夏３５゜Ｃ、中間期２０゜Ｃ、冬５゜Ｃ）において求めておく。そして、各外気温度において、減圧装置３の弁開度をこの弁開度Ｘに設定して運転したときの説明図が図４である。すなわち、図４は横軸に運転時間をとり、縦軸に吐出温度をとって、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、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。ここで、各外気温度に対して、吐出温度が目標吐出温度に達する時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を求める。そして、これを各外気温度における所定の時間とする。図５は横軸に外気温度をとり、縦軸に所定の時間とって、外気温度に対する所定の時間の変化を示したものである。
【００２２】
すなわち、給湯運転の起動時には、起動制御手段１１は起動弁開度記憶手段１２からの信号で起動時の減圧装置３の弁開度を検出し、この検出した弁開度に減圧装置３の弁開度を設定する。その後、圧縮機１を駆動して、給湯加熱運転を開始する。この給湯加熱運転開始と同時に、所定の時間タイマー１４は運転時間の計測を始める。給湯加熱運転開始後、外気温度に対する所定の時間を記憶している時間記憶手段１３からの信号で得た所定の時間と起動してからの経過時間を計測している所定の時間タイマー１４からの信号で得た運転経過時間とを比較する時間比較手段１５が前記所定の時間が終了したことを検出したときは、起動制御手段１１はこの起動時の給湯運転制御を終了し、定常状態での給湯運転制御に移行する。
【００２３】
上記のように、運転の起動時に外気温度に対応した所定の時間を設定することにより、外気温度が変化しても、冷媒回路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、さらに、運転効率の良い給湯運転が可能となる。
【００２４】
（参考例２）
図６は本発明の参考例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運転時間に対する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１と異なる点は、圧縮機１が起動する時に、圧縮機１が温まっている熱時起動と圧縮機１が冷えている冷時起動とを判断する熱時冷時検出手段２１を備えた構成としていることである。ここでは、熱時冷時検出手段２１として吐出温度検出手段１７を用いる。なお、参考例１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。一般に、圧縮機１が起動する際には、圧縮機１の熱容量が大きいため、圧縮機１が温まっている熱時起動と圧縮機１が冷えている冷時起動とでは運転の立ち上がりの速さに違いがある。いま、参考例１の図２で示す効率が最大にな
る減圧装置３の弁開度Ｘを求めておく。そして、熱時および冷時起動において、減圧装置３の弁開度をこの弁開度Ｘに設定して運転したときの説明図が図７である。すなわち、図７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。同図の実線で示す吐出温度の変化は、運転起動時に圧縮機１が温まっている熱時起動の場合であり、点線で示す吐出温度の変化は、運転起動時に圧縮機１が冷えている冷時起動の場合である。同図からわかるように、熱時起動の場合は立ち上がりが速く、すぐに定常状態になる。一方、冷時起動の場合は立ち上がりが遅く、定常状態に達するまでに時間がかかる。同図において、吐出温度が目標吐出温度に達するまでの時間を所定の時間（熱時起動の場合はｔｎ、冷時起動の場合はｔｒ）とする。そして、この所定の時間（熱時起動の場合はｔｎ、冷時起動の場合はｔｒ）を予め求めておく。
【００２７】
図７において、Ｔｊｄを熱時起動と冷時起動との区別を判定する熱時冷時判定吐出温度とし、運転起動して所定の待機時間ｔ後にこの熱時起動と冷時起動との区別を判定するものとする。すなわち、起動して所定の待機時間ｔ後、吐出温度検出手段１３からの信号から得た吐出温度が、熱時冷時判定吐出温度Ｔｊｄ以上の温度（点Ａ）であれば熱時起動と判定し、熱時冷時判定吐出温度Ｔｊｄより低い温度（点Ｂ）であれば冷時起動と判定し、所定の時間を決定する。熱時起動の場合の所定の時間はｔｎであり、冷時起動の場合の所定の時間はｔｒである。
【００２８】
すなわち、給湯運転の起動時には、起動制御手段１１は、起動弁開度記憶手段１２からの信号で起動時の減圧装置３の弁開度（起動弁開度）を検出した後、減圧装置３の弁開度を前記起動弁開度に設定する。その後、圧縮機１を駆動して、給湯加熱運転を開始する。この給湯加熱運転開始と同時に、所定の時間タイマー１４は運転時間の計測を始める。給湯加熱運転開始後、この所定の時間タイマー１４が所定の待機時間ｔになると、起動制御手段１１は吐出温度検出手段１７からの信号で吐出温度を検出し、この検出した吐出温度が熱時冷時判定吐出温度Ｔｊｄ以上の温度であれば熱時起動と判定し、熱時冷時判定吐出温度Ｔｊｄより低い温度であれば冷時起動と判定する。その判定結果に応じて、時間記憶手段１３は所定の時間を決定する。熱時起動の場合の所定の時間はｔｎであり、冷時起動の場合の所定の時間はｔｒである。
【００２９】
そして、さらに運転時間が経過して、所定の時間タイマー１４が所定の時間（熱時起動の場合はｔｎ、冷時起動の場合はｔｒ）に達すると、起動制御手段１１はこの起動時の給湯運転制御を終了し、定常状態での吐出温度制御に移行する。
【００３０】
上記のように、冷時起動と熱時起動に応じて、所定の時間を決定するため、運転起動時にも冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、熱時起動や冷時起動にかかわらず異常温度上昇ならびに異常圧力上昇がない、効率の良い運転をすることができる。
【００３１】
（参考例３）
図８は本発明の参考例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運転停止後の経過時間に対する圧縮機の温度を示す説明図である。
【００３２】
本実施例において、参考例２と異なる点は、熱時冷時検出手段２１として、圧縮機１の高圧側の温度を検出する圧縮機温度検出手段２２を用いた構成としていることである。なお、参考例２と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００３３】
次に動作、作用について説明する。図９は横軸に運転停止後の経過時間をとり、縦軸に圧縮機１の温度をとって、運転停止後の経過時間に対する圧縮機１の温度の変化の関係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り、Ｔｊは熱時起動と冷時起動との区別を判定する熱時冷時判定圧縮機温度である。つまり、運転起動時に、圧縮機１の温度が、Ｔｊ以上であれば熱時起動であり、Ｔｊより小さければ冷時起動である。
【００３４】
すなわち、給湯運転の起動時には、起動制御手段１１は、起動弁開度記憶手段１２からの信号で起動時の減圧装置３の弁開度（起動弁開度）を検出した後、減圧装置３の弁開度を前記起動弁開度に設定する。そして、熱時冷時検出手段２１である圧縮機温度検出手段２２からの信号で圧縮機１の温度を検出する。さらに、この検出した圧縮機１の温度が熱時冷時判定圧縮機温度Ｔｊ以上の温度であれば熱時起動と判定し、熱時冷時判定圧縮機温度Ｔｊより低い温度であれば冷時起動と判定する。その判定結果に応じて、時間記憶手段１３は所定の時間（参考例２で説明したように、熱時起動の場合はｔｎ、冷時起動の場合はｔｒ）を決定する。その後、圧縮機１を駆動して、給湯加熱運転を開始する。この給湯加熱運転開始と同時に、所定の時間タイマー１４は運転時間の計測を始める。給湯加熱運転開始後、所定の時間タイマー１４が所定の時間（熱時起動の場合はｔｎ、冷時起動の場合はｔｒ）に達すると、起動制御手段１１はこの起動時の給湯運転制御を終了し、定常状態での吐出温度制御に移行する。
【００３５】
上記のように、冷時起動と熱時起動に応じて、所定の時間を決定するため、運転起動時にも冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、熱時起動や冷時起動にかかわらず異常温度上昇ならびに異常圧力上昇がない、効率の良い運転をすることが
できる。
【００３６】
（参考例４）
図１０は本発明の参考例４のヒートポンプ給湯機の構成図、図１１は同ヒートポンプ給湯機の運転停止後の時間に対する吐出温度検出手段を取り付けている配管の温度を示す説明図、図１２は同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する熱時冷時判定時間を示す説明図である。
【００３７】
本実施例において、参考例２と異なる点は、熱時冷時検出手段として、前回の運転停止からの経過時間を計測する時間計測手段２３と外気温度を検出する外気温度検出手段２０とを用いた構成としていることである。なお、参考例２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。図１１は横軸に運転停止後の時間をとり、縦軸に吐出温度検出手段１７を付けている配管の温度をとって、運転停止後の時間に対する吐出温度検出手段１７を付けている配管の温度の変化の関係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り、Ｔｊｈは熱時起動と冷時起動との区別を判定する熱時冷時判定吐出配管温度である。いま、吐出温度を検出する吐出温度検出手段１７は圧縮機１の吐出口に接続された配管に設けられている。そして、運転を停止すると圧縮機１の温度が低下するとともに、吐出温度検出手段１７を付けている配管の温度も低下する。また、温度の低下の速さは外気温度によっても異なる。当然、外気温度が低いほど温度の低下の速さは大きい。同図において、実線は、夏（例えば外気温度３５゜Ｃ）の場合における、運転停止後の時間に対する吐出温度検出手段１７を付けている配管の温度の変化を示す。同様に、一点鎖線および点線はそれぞれ中間期（例えば外気温度２０゜Ｃ）及び冬（例えば外気温度５゜Ｃ）における吐出温度検出手段１７を付けている配管の温度の変化を示す。また、吐出温度検出手段１７を付けている配管の温度が、熱時起動と冷時起動との区別を判定する熱時冷時判定吐出配管温度Ｔｊｈ以上であれば熱時起動であり、熱時冷時判定吐出配管温度Ｔｊｈ未満であれば冷時起動である。夏、中間期、冬における吐出温度検出手段１７を付けている配管の温度が熱時冷時判定吐出配管温度Ｔｊｈに等しくなる運転停止後の時間はそれぞれｔ１、ｔ２、ｔ３となる。この時間を熱時冷時判定時間とする。つまり、運転を起動する場合に、前回の運転停止後からの時間が、この熱時冷時判定時間以下であれば熱時起動であり、この熱時冷時判定時間より大きければ冷時起動となる。
【００３９】
図１２は横軸に外気温度をとり、縦軸に熱時冷時判定時間をとって、外気温度に対する熱時冷時判定時間の関係を示したものである。同図において、実線より下の部分が熱時起動で、上の部分が冷時起動である。この図１２の関係を予め求めておくことによって、時間計測手段２３からの信号と外気温度検出手段２０とによって、熱時起動か冷時起動かの判断ができる。
【００４０】
すなわち、給湯運転の起動時には、起動制御手段１１は、起動弁開度記憶手段１２からの信号で起動時の減圧装置３の弁開度（起動弁開度）を検出した後、減圧装置３の弁開度を前記起動弁開度に設定する。そして、起動制御手段１１は、時間計測手段２３からの信号で前回の運転停止からの経過時間を求め、さらに、外気温度検出手段２０からの信号で外気温度を求める。そして、この求めた外気温度において、起動制御手段１１は、前回の運転停止からの経過時間が前述の熱時冷時判定時間以下であれば熱時起動と判断し、前回の運転停止からの経過時間が前述の熱時冷時判定時間より大きければ冷時起動と判断する。その判定結果に応じて、時間記憶手段１３は所定の時間（参考例２で説明したように、熱時起動の場合はｔｎ、冷時起動の場合はｔｒ）を決定する。その後、圧縮機１を駆動して、給湯加熱運転を開始する。この給湯加熱運転開始と同時に、所定の時間タイマー１４は運転時間の計測を始める。給湯加熱運転開始後、所定の時間タイマー１４が所定の時間（熱時起動の場合はｔｎ、冷時起動の場合はｔｒ）に達すると、起動制御手段１１はこの起動時の給湯運転制御を終了し、定常状態での吐出温度制御に移行する。
【００４１】
上記のように、前回の運転停止からの経過時間と外気温度とから熱時と冷時の判断を行い、冷時起動と熱時起動に応じて所定の時間を決定するため、運転起動時にも冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、外気温度が変化しても異常温度上昇ならびに異常圧力上昇がない、効率の良い運転をすることができる。
【００４２】
（参考例５）
図１３は本発明の参考例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運転時間に対する吐出温度と減圧装置の弁開度とを示す説明図、図１５は同ヒートポンプ給湯機の運転制御を示すフローチャートである。
【００４３】
本実施例において、参考例１と異なる点は、所定の時間内に、定期的に圧縮機１の吐出温度の変化を検出する吐出温度変化検出手段２４として、吐出温度検出タイマー２５と吐出温度検出手段１７とを用いた構成としていることである。なお、参考例１と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００４４】
次に動作、作用について説明する。図１４は横軸に起動時からの運転時間をとり、縦軸に吐出温度と減圧装置３の弁開度とをとって、運転時間に対する吐出温度と減圧装置３の弁開度の変化を示したものである。同図において、吐出温度は運転開始とともに上昇し、最終的には、ほぼ一定の温度に到達する。ここで、吐出温度が上昇している状態を過渡状態とし、ほぼ一定になっている状態を定常状態とすると、参考例１で説明した所定の時間はこの過渡状態の時間でよい。しかし、起動時の過渡状態の時間は、外気温度によって異なり（一般に外気温度の低い冬は長く、外気温度の高い夏は短い）、さらに、前回の給湯運転からの時間によっても大きく変わる（前回の給湯運転からすぐに運転する場合は短いし、前回から時間が十分経っておれば長い）。だから、所定の時間を一定時間として設定する場合は、最も長い過渡状態の時間を基準に決める必要がある。その場合には、過渡状態の時間が短い時には定常状態の吐出温度制御に移行するのが遅れてしまい、運転効率が悪くなる。そこで、同図に示すように、吐出温度の変化が少ない場合には定常状態に達したものと判断して、参考例１で説明した定常状態での吐出温度制御による給湯運転に移行する。すなわち、一定の時間間隔ｔ（例えば５分）毎に吐出温度を検出し、その吐出温度が前回検出した吐出温度と比較して、変化量△Ｔが所定の温度差（例えば１．５゜Ｃ）以下であれば定常状態とし、それ以上であれば過渡状態とする。
【００４５】
つまり、給湯運転の起動時には、起動制御手段１１は起動弁開度記憶手段１２からの信号で起動時の減圧装置３の弁開度を検出し、そして、減圧装置３の弁開度をその弁開度に設定する。その後、圧縮機１を駆動して、給湯加熱運転を開始する。この給湯加熱運転開始と同時に、所定の時間タイマー１４は運転時間の計測を始める。
【００４６】
また、給湯加熱運転を開始すると、起動制御手段１１は、吐出温度検出手段１７と吐出温度検出タイマー２５とで構成される吐出温度変化検出手段２４からの信号で吐出温度の変化量を検出する。すなわち、起動制御手段１１は、吐出温度検出タイマー２５からの信号で一定の時間間隔（同図のｔで例えば５分）毎に、吐出温度検出手段１７からの信号で吐出温度を検出する。この吐出温度を検出するたびに、起動制御手段１１は前回の吐出温度と比較して、変化量を計算する。前回と今回の吐出温度の変化量が予め設定された温度差（例えば１．５゜Ｃ）以上であればそのまま起動時の給湯運転制御を続ける。もし、前回と今回の吐出温度の変化量が予め設定された温度差（例えば１．５゜Ｃ）以下（同図点ａ）であれば定常状態での吐出温度制御に移行する。なお、起動時の給湯運転中に所定の時間タイマー１４が予めセットされた所定の時間に達した時も、この起動時の給湯運転制御を終了し、定常状態での吐出温度制御に移行する。
【００４７】
図１５は上述した運転制御を示すフローチャートである。
【００４８】
このように、給湯運転を起動した後、過渡状態と定常状態を一定の時間間隔毎に判断して、起動時の給湯運転から定常状態での給湯運転制御に切り換えるので、起動時の運転効率が向上する。
【００４９】
（参考例６）
図１６は本発明の参考例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運転時間に対する減圧装置の弁開度と吐出温度とを示す説明図、図１８は同ヒートポンプ給湯機の運転制御を示すフローチャートである。
【００５０】
本実施例において、参考例１と異なる点は、吐出温度検出手段１７からの信号と制御開始吐出温度記憶手段２６からの信号とを比較しその差を求める温度比較演算手段２７を設けた構成としていることである。なお、参考例１と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【００５１】
次に動作、作用について説明する。図１７は横軸に運転時間をとり、縦軸に吐出温度と減圧装置３の弁開度とをとって、運転時間に対する吐出温度と減圧装置３の弁開度との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は目標吐出温度近傍の温度で目標吐出温度以下の制御開始吐出温度（Ｔｄ０≦Ｔｇ）である。吐出温度がこの制御開始吐出温度になるまでは減圧装置３の弁開度は起動弁開度で一定とし、吐出温度がこの制御開始吐出温度Ｔｄ０以上になれば、参考例１で説明したように、吐出温度制御運転を行う。同図において、所定の時間内の点ａにおいて、吐出温度が制御開始吐出温度になり、これ以降は吐出温度制御運転を行う。吐出温度制御運転に入ると、定期的（同図の時間ｔ）に吐出温度と目標吐出温度とを比較して、吐出温度が低ければ（点ｂ）、減圧装置３の弁開度を小さくする（閉じる）。逆に、吐出温度が高ければ（点ｃ）、減圧装置３の弁開度を大きくする（開く）。もし、吐出温度が目標吐出温度と等しければ（点ｄ、ｅ）、減圧装置３の弁開度の変更は行わない。
【００５２】
つまり、給湯運転の起動時には、起動制御手段１１は起動弁開度記憶手段１２からの信号で起動時の減圧装置３の弁開度を検出し、そして、減圧装置３の弁開度をその弁開度に設定する。その後、圧縮機１を駆動して、給湯加熱運転を開始する。この給湯加熱運転開始と同時に、所定の時間タイマー１４は運転時間の計測を始める。
【００５３】
そして、この給湯加熱運転中に、温度比較演算手段２７は吐出温度検出手段１７からの信号で得た吐出温度と制御開始吐出温度記憶手段２６からの信号で得た制御開始吐出温度とを比較しその差を求め、その結果を起動制御手段１１に送る。その結果、吐出温度が制御開始吐出温度より低ければそのまま運転を続ける。逆に、吐出温度が制御開始吐出温度以上であれば、吐出温度制御に移行する。すなわち、比較演算手段１８は、目標吐出温度記憶手段１６からの信号で得た目標吐出温度と吐出温度検出手段１７からの信号から得た吐出温度とを比較しその差を演算する。さらに、定常制御手段１９は、その演算結果を基に、今の吐出温度が目標吐出温度よりも高ければ、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、減圧装置３の開度を小さくする（閉じる）ように制御する。図１８は上述した運転制御を示すフローチャートである。
【００５４】
上記のように、給湯運転を起動した後、一定の時間間隔毎に吐出温度を検出することによって、過渡状態と定常状態とを判断して、起動時の給湯運転制御から定常状態での給湯運転制御に切り換えるので、起動時の運転効率が向上する。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、起動時には一定時間の間、減圧装置の弁開度を一定に制御するため、常に冷媒回路に適正な冷媒が循環するので、起動時における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することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例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弁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】 本発明の実施例１のヒートポンプ給湯機の構成図
【図４】 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
【図５】 同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する所定の時間を示す説明図
【図６】 本発明の参考例２のヒートポンプ給湯機の構成図
【図７】 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
【図８】 本発明の参考例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運転停止後の経過時間に対する圧縮機の温度を示す説明図
【図１０】 本発明の参考例４のヒートポンプ給湯機の構成図
【図１１】 同ヒートポンプ給湯機の運転停止後の時間に対する吐出温度検出手段を取り付けている配管の温度を示す説明図
【図１２】 同ヒートポンプ給湯機の外気温度に対する熱時冷時判定時間を示す説明図
【図１３】 本発明の参考例５のヒートポンプ給湯機の構成図
【図１４】 同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する吐出温度と減圧装置の弁開度とを示す説明図
【図１５】 同ヒートポンプ給湯機の運転制御を示すフローチャート
【図１６】 本発明の参考例６のヒートポンプ給湯機の構成図
【図１７】 同ヒートポンプ給湯機の運転時間に対する減圧装置の弁開度と吐出温度とを示す説明図
【図１８】 同ヒートポンプ給湯機の運転制御を示すフローチャート
【図１９】 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
１７ 吐出温度検出手段
２０ 外気温度検出手段
２１ 熱時冷時検出手段
２２ 圧縮機温度検出手段
２３ 時間計測手段
２４ 吐出温度変化検出手段
Claims (1)
- 圧縮機、冷媒対水熱交換器、冷媒の流量を制御する減圧装置、蒸発器を順次接続した冷媒循環回路と、貯湯槽、循環ポンプ、前記冷媒対水熱交換器を順次接続した給湯回路と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを備え、前記圧縮機の起動時には、前記減圧装置の弁開度を、前記外気温度検出手段で検出した外気温度において効率が最大となる弁開度とし、かつ所定の時間の間、前記減圧装置の弁開度を一定に制御し、前記所定の時間を経過した後は、前記圧縮機の吐出温度が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弁開度を制御するとともに、前記外気温度検出手段からの信号に応じて、前記所定の時間を決定する起動制御手段を具備するヒートポンプ給湯機。
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