JP5042058B2 - ヒートポンプ式給湯用室外機及びヒートポンプ式給湯装置 - Google Patents

Description

本発明はヒートポンプ式給湯用室外機に関し、特に圧縮過程に冷媒をインジェクションして低外気温度時の高温出湯能力又は暖房能力を向上させるヒートポンプ式給湯用室外機、及びこのヒートポンプ式給湯用室外機を搭載したヒートポンプ式給湯装置に関するものである。

大気等が有する熱エネルギーを活用するヒートポンプは、省エネな熱源として給湯装置や空気調和装置等に用いられている。これらヒートポンプ式の給湯装置や空気調和装置を低気温度時（例えば−１５℃）に高温出湯（例えば６０℃）運転や高暖房運転しようとした場合、蒸発器の蒸発温度が低下するため、冷媒を所定の圧力に圧縮しようとすると圧縮機から吐出する冷媒の温度が上昇してしまう。このとき、圧縮機の信頼性確保のために吐出冷媒温度過昇防止制御が働き、圧縮機の容量（回転数）を低下させる。このため、運転能力（給湯装置における暖房給湯運転能力や空気調和機における暖房運転能力）が低下してしまうという問題点があった。

上記の問題を解決するため、圧縮機の圧縮過程に冷媒をインジェクションするものとして、例えば、「室外機１内には圧縮機３、暖房と冷房とを切替える四方弁４、室外熱交換器１２、第１の減圧装置である第１膨張弁１１、第２内部熱交換器１０、第３の減圧装置である第３膨張弁８、インジェクション回路１３、第２の減圧装置である第２膨張弁１４、中圧レシーバ９、冷媒加熱用熱源１７が搭載されている。中圧レシーバ９の内部には圧縮機３の吸入配管１８が貫通しており、この吸入配管１８の貫通部配管１８ａの冷媒と中圧レシーバ９内の熱交換冷媒９ａが熱交換可能な構成となっている。また冷媒加熱用熱源１７により、インジェクション回路１３を流れる冷媒を加熱する事となっている」（例えば特許文献１参照）という空気調和装置が提案されている。

また、例えば、「インジェクションポート付きの圧縮機１、四方弁２、室内熱交換機３、第１の膨張弁４、過冷却熱交換器５、第２の膨張弁６及び室外熱交換器７が順次接続された主冷媒回路２０（以下、主冷媒管ということがある）と、第２の膨張弁６と過冷却熱交換器５の間から第３の膨張弁８、過冷却熱交換器５を通り、冷媒加熱手段９、第１の開閉弁１０を介して圧縮機１のインジェクションポートに至るインジェクション回路を構成する第１のバイパス回路２１とによって構成されている」（例えば特許文献２参照）という空気調和装置が提案されている。

また、例えば、「貯湯槽、循環ポンプ及び加熱用熱交換器を温水配管で環状に接続してなる貯湯回路１Ｋと、前記貯湯槽内の湯を利用部へ供給する給湯回路２Ｋと、２段圧縮式の能力が調整可能な圧縮機、前記加熱用熱交換器、冷却器、第１電動膨張弁及び蒸発器を冷媒配管で環状に接続してなる冷媒回路Ｒと、前記加熱用熱交換器と前記冷却器との間の冷媒回路から分岐され、その途中に電磁開閉弁、第２電動膨張弁及び前記冷却器を有し、前記加熱用熱交換器から吐出した冷媒の一部を前記圧縮機の低圧側と高圧側との中間に冷媒を戻す中間インジェクション回路Ｍとを主要構成としている」（例えば特許文献３参照）というヒートポンプ式給湯装置が提案されている。

特開２００６−１１２７５３号公報（段落番号００１０、図１） 特開２００６−２５８３４３号公報（段落番号０００９、図１） 特開２００７−１３２６２８号公報（段落番号００１０、図１）

しかしながら、インジェクション回路を備えた空気調和装置を記載した特許文献１及び特許文献２には、空気調和装置にインジェクション回路を備えた場合の効果や制御のみ記載されており、水熱交換器を備えたヒートポンプ給湯装置に適用した場合の効果や制御方法に関しては記載されていない。したがって、空気調和装置に比べて負荷及び負荷変動の大きいヒートポンプ給湯装置には、容易に転用できないという課題があった。

また、従来のヒートポンプ式給湯装置（例えば特許文献３参照）は、水熱交換器（暖房給湯運転時における凝縮器）の負荷変動によって変化する水熱交換器内の冷媒状態を安定化させる機能を有しておらず、水熱交換器での熱交換性能が不安定になるという問題点があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、第１の目的は、低外気温度時でも暖房給湯能力の低下を防止できるヒートポンプ式給湯用室外機及びヒートポンプ式給湯装置を得ることである。また、第２の目的は、水熱交換器の負荷が変動しても水熱交換器内の冷媒状態を安定化させ、水熱交換器での熱交換性能を確保することができるヒートポンプ式給湯用室外機及びヒートポンプ式給湯装置を得ることである。

本発明に係るヒートポンプ式給湯用室外機は、圧縮機、水と冷媒の熱交換を行う水熱交換器、第１の減圧装置、空気と前記冷媒の熱交換を行う空気熱交換器を配管で接続し、前記空気熱交換器を流れる前記冷媒によって前記空気から吸収した熱を、前記水熱交換器を流れる前記冷媒によって前記水熱交換器を流れる前記水に供給するヒートポンプ式給湯用室外機であって、前記水熱交換器と前記第１の減圧装置との間に設けられ、前記水熱交換器と前記第１の減圧装置との間を流れる冷媒と、前記空気熱交換器と前記圧縮機との間を流れる冷媒とを熱交換する第１の内部熱交換器と、前記第１の内部熱交換器と前記第１の減圧装置との間で分岐され、第２の減圧装置を介して前記圧縮機に冷媒をインジェクションするインジェクション回路と、前記第１の内部熱交換器と前記第１の減圧装置との間を流れる冷媒と、前記インジェクション回路における前記第２の減圧装置と前記圧縮機との間を流れる冷媒とを熱交換する第２の内部熱交換器と、外気温度を検出する外気温度検出センサと、前記水熱交換器に流入する前記水の温度（以下、水入口温度という）を検出する水入口温度検出センサと、を備え、前記外気温度が第１の所定の温度を下回ったとき、及び、前記水入口温度が第２の所定の温度を上回ったときのうちの少なくとも一方の条件を満たした際、前記第２の減圧装置の制御を開始するものである。

本発明においては、圧縮機に冷媒をインジェクションするインジェクション回路を備えたので、負荷及び負荷変動の大きいヒートポンプ式給湯用室外機であっても、低外気温度時の暖房給湯能力の低下を防止することができる。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態におけるヒートポンプ式給湯用室外機の冷媒回路の一例を示すものである。

ヒートポンプ式給湯用室外機１００の冷凍サイクル回路は、圧縮機３、暖房給湯運転とデフロスト運転で冷媒流れ方向を切替える四方弁４、水と冷媒の熱交換を行う水熱交換器２、冷媒の流量を調整し減圧する第３膨張弁６、中圧レシーバ５、冷媒の流量を調整し減圧する第１膨張弁７、空気と冷媒の熱交換を行う空気熱交換器１、インジェクション回路１３、冷媒の流量を調整し減圧する第２膨張弁８、及び第２内部熱交換器１０が配管で接続されて構成されている。ここで、第１膨張弁７が本発明の第１の減圧装置、第２膨張弁８が本発明の第２の減圧装置、第３膨張弁６が本発明の第３の減圧装置にそれぞれ相当する。

中圧レシーバ５の内部には圧縮機３の吸入配管が貫通しており、この吸入配管の貫通部の冷媒と中圧レシーバ５内の冷媒が熱交換可能な構成で、中圧レシーバ５は第１内部熱交換器９としての機能を備える。

圧縮機３はインバータにより回転数が制御され容量制御されるタイプであり、圧縮機３内の圧縮室内にインジェクション回路１３から冷媒を供給することが可能な構造となっている。第３膨張弁６、第１膨張弁７、第２膨張弁８は開度が可変に制御される電子膨張弁である。水熱交換器２は、貯湯タンク等（図示せず）と接続された水配管１５を流れる水と熱交換する。空気熱交換器１はファン１ａなどで送風される外気と熱交換する。このヒートポンプ式給湯用室外機の冷媒としては、例えばＲ４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒、Ｒ４１０Ａ等の擬似共沸混合冷媒、又はＲ２２等の単一冷媒等を用いることができる。

また、ヒートポンプ式給湯用室外機１００には、温度センサ１１ａ〜１１ｆ、圧力センサ１２及び制御装置１４が設けられている。第１温度センサ１１ａは圧縮機３の吸入側に設けられ、圧縮機３の吸入温度を計測する。第２温度センサ１１ｂは圧縮機３の吐出側に設けられ、圧縮機３の吐出温度を計測する。第３温度センサ１１ｃは水熱交換器２と第３膨張弁６の間に設けられ、暖房給湯運転時に水熱交換器２から流出した冷媒温度を計測する。第４温度センサ１１ｄは第１膨張弁７と空気熱交換器１の間に設けられ、暖房給湯運転時に水熱交換器２へ流入する冷媒温度を計測する。第５温度センサ１１ｅは室外機周囲の外気温度を計測する。第６温度センサ１１ｆは水熱交換器２の水入口側に設けられ、水熱交換器２の水入口温度を計測する。

ここで、第１温度センサ１１ａが本発明の吸入冷媒温度検出センサ、第２温度センサ１１ｂが本発明の吐出冷媒温度検出センサ、第３温度センサ１１ｃが本発明の凝縮器液冷媒温度検出センサ、第４温度センサ１１ｄが本発明の蒸発器液冷媒温度検出センサ、第５温度センサ１１ｅが本発明の外気温度検出センサ、第６温度センサ１１ｆが本発明の水入口温度検出センサにそれぞれ相当する。

圧力センサ１２は、圧縮機３と四方弁４との間に設けられ、圧縮機３が吐出した冷媒圧力を検出する。ここで、圧力センサ１２と水熱交換器２もしくは空気熱交換器１までの配管は短いため、圧力損失は小さい。このため、圧力センサ１２で検出される圧力は、暖房給湯運転時における水熱交換器２内の冷媒の凝縮圧力、またはデフロスト運転時における空気熱交換器１内の冷媒の凝縮圧力とほぼ等しくなる。この凝縮圧力から冷媒の凝縮温度を演算できる。

制御装置１４は、ヒートポンプ式給湯用室外機１００に設けられた各温度センサ１１ａ〜１１ｆの計測温度、圧力センサ１２の検出圧力、ヒートポンプ式給湯用室外機使用者から指示される運転内容に基づいて、圧縮機３の運転方法、四方弁４の流路切換、空気熱交換器１のファン送風量、第３膨張弁６、第１膨張弁７、第２膨張弁８の開度などを制御する。なお、この制御装置１４はヒートポンプ式給湯用室外機１００の外部に設けられてもよい。

続いて、本実施の形態におけるヒートポンプ式給湯用室外機１００の暖房給湯運転時の冷凍サイクル動作について説明する。なお、以下では圧縮機３に冷媒がインジェクションされている場合について示している。
図２は、本実施の形態におけるヒートポンプ式給湯用室外機１００の暖房給湯運転時の冷凍サイクル動作を示すＰ−ｈ線図である。横軸は比エンタルピ［ｋＪ／ｋｇ］、縦軸は冷媒圧力［ＭＰａ］となっている。図１及びこの図２を用いて、暖房給湯運転時の冷凍サイクル動作について説明する。

暖房給湯運転時には、四方弁４の流路は図１に示す実線方向に設定される。圧縮機３から吐出された高温高圧のガス冷媒（状態ａ）は四方弁４を経て水熱交換器２に流入する。そして、凝縮器となる水熱交換器２で放熱しながら凝縮液化し高圧低温の液冷媒となる（状態ｂ）。このとき、水配管１５を流れる水は、冷媒から放熱された熱により暖められる。水熱交換器２を出た高圧低温の冷媒は、第３膨張弁６で若干減圧された後（状態ｃ）で気液二相冷媒となり中圧レシーバ５（第１内部熱交換器）に流入する。そして、中圧レシーバ５（第１内部熱交換器）内で圧縮機３吸入側の低温の冷媒に熱を与え冷却され（状態ｄ）、液冷媒となって流出する。

中圧レシーバ５を出た液冷媒は、その一部がインジェクション回路１３に分岐され、主流は第２内部熱交換器１０へ流入する。主流の液冷媒（状態ｄ）は第２内部熱交換器１０で、インジェクション回路１３に分岐され第２膨張弁８で減圧され低温となった冷媒と熱交換し、さらに冷却される（状態ｅ）。そして、冷媒は第１膨張弁７で低圧まで減圧され二相冷媒となり（状態ｆ）、空気熱交換器１へ流入する。空気熱交換器１では、ファン１ａから送風される室外空気から吸熱し、蒸発して低圧ガス冷媒となる（状態ｇ）。その後、四方弁４を経て中圧レシーバ５で高圧の冷媒と熱交換し、さらに加熱され（状態点ｈ）、圧縮機３に吸入される。

一方、インジェクション回路１３に分岐された冷媒（状態ｄ）は、第２膨張弁８で中間圧力まで減圧されて低温の二相冷媒となり（状態ｉ）、第２内部熱交換器１０へ流入して主流の高圧液冷媒に加熱される（状態ｊ）。その後、圧縮機３にインジェクションされる。

圧縮機３では、中圧レシーバ５で加熱された低圧ガス冷媒（状態ｈ）を吸入し、中間圧まで圧縮、加熱された（状態ｌ）後で、インジェクション回路１３よりインジェクションされる冷媒（状態ｊ）を吸引し、それぞれを合流させる（状態ｋ）。その後、高圧まで昇圧され吐出される（状態ａ）。

次に、このヒートポンプ式給湯用室外機１００の暖房給湯運転時における運転制御動作について説明する。
図３は、本実施の形態におけるヒートポンプ式給湯用室外機１００の暖房給湯運転時の制御動作を示すフローチャートである。使用者から暖房運転開始の指令を受け取ると、ステップＳ１で、まず圧縮機３の容量、第３膨張弁６の開度、第１膨張弁７の開度、及び第２膨張弁８の開度が初期値に設定される。そして、ステップＳ２で所定時間経過後、運転状態に応じて各アクチュエータは以下のように制御される。

ステップＳ３では、圧縮機３の容量を変更する。
ヒートポンプ式給湯用室外機１００は、貯湯タンク内（図示せず）に貯えた水を、循環ポンプ等（図示せず）で水配管１５及び水熱交換器２を循環させることにより、水を加熱する。そして、水温が例えば使用者等の設定した設定水温になるまでこの循環を繰り返す。ここで、循環する水の温度は水熱交換器２の凝縮温度に依存して決まるため、水熱交換器２の目標凝縮温度は設定水温に対して決められる。したがって、圧力センサ１２で検知される圧縮機３の圧縮機吐出冷媒圧力から求められる水熱交換器２の凝縮温度、及び設定水温から決まる水熱交換器２の目標凝縮温度に基づき圧縮機３の容量を制御する。

即ち、ステップＳ３では、圧力センサ１２で検知される圧縮機吐出冷媒圧力から演算される水熱交換器２の凝縮温度と、設定水温から決まる水熱交換器２の目標凝縮温度とを比較する。水熱交換器２の凝縮温度が目標凝縮温度より低く、水熱交換器２の凝縮温度と目標凝縮温度との差が大きい場合は、圧縮機３の運転周波数を上げる（圧縮機３の容量を増加させる）。つまり、水熱交換器２の凝縮温度を目標凝縮温度に早く近づけるように、冷凍サイクル内を循環する冷媒の量を増加させ、水熱交換器２の熱交換能力を向上させる。そして、ステップＳ４に進む。

また、水熱交換器２の凝縮温度が目標凝縮温度より低く、水熱交換器２の凝縮温度と目標凝縮温度との差が小さい場合は、圧縮機３の運転周波数を下げる（圧縮機３の容量を低下させる）。つまり、冷凍サイクル内を循環する冷媒の量を減少させ、水熱交換器２の熱交換能力を低下させる。そして、ステップＳ４に進む。
同様に、水熱交換器２の凝縮温度が目標凝縮温度より高い場合も、圧縮機３の運転周波数を下げ（圧縮機３の容量を低下させる）、つまり、冷凍サイクル内を循環する冷媒の量を減少させて水熱交換器２の熱交換能力を低下させ、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、水熱交換器２出口の冷媒過冷却度ＳＣ（圧力センサ１２で検知される圧縮機３吐出冷媒圧力より演算される凝縮温度と、第３温度センサ１１ｃで計測される水熱交換器２冷媒出口温度との差温）と目標値とを比較し、第３膨張弁６の開度を変更するか否かを判定する。
第３膨張弁６は、水熱交換器２出口の冷媒過冷却度ＳＣが予め設定された目標値になるように制御されている。したがって、水熱交換器２出口の冷媒過冷却度ＳＣが目標値と等しいか近接している場合には、第３膨張弁６の開度を維持し、ステップＳ６へ進む。また、冷媒過冷却度ＳＣが目標値より大きい場合、又は冷媒過冷却度ＳＣが目標値より小さい場合には、ステップＳ５へ進む。

ステップＳ５では、第３膨張弁６の開度を変更する。
水熱交換器２出口の冷媒過冷却度ＳＣが目標値より大きい場合には、第３膨張弁６の開度を大きくし、ステップＳ６へ進む。また、水熱交換器２出口の冷媒過冷却度ＳＣが目標値より小さい場合には、第３膨張弁６の開度を小さくし、ステップＳ６へ進む。

ステップＳ６では、圧縮機３の吸入口の冷媒過熱度ＳＨ（第１温度センサ１１ａで検知される圧縮機３の吸入冷媒温度と、第４温度センサ１１ｄで検知される低圧冷媒の飽和温度との差温）を比較し、第１膨張弁７の開度を変更するか否かを判定する。
第１膨張弁７は、圧縮機３の吸入口の冷媒過熱度ＳＨが予め設定された目標値になるように制御されている。したがって、圧縮機３の吸入口の冷媒過熱度ＳＨが目標値と等しいか近接している場合には、第１膨張弁７の開度を維持し、ステップＳ８へ進む。また、圧縮機３の吸入口の冷媒過熱度ＳＨが目標値より大きい場合、又は圧縮機３の吸入口の冷媒過熱度ＳＨが目標値より小さい場合には、ステップＳ７へ進む。

ステップＳ７では、第１膨張弁７の開度を変更する。
圧縮機３の吸入口の冷媒過熱度ＳＨが目標値より大きい場合には、第１膨張弁７の開度を大きくし、ステップＳ８へ進む。また、圧縮機３の吸入口の冷媒過熱度ＳＨが目標値より小さい場合には、第１膨張弁７の開度を小さくし、ステップＳ８へ進む。

ステップＳ８では、インジェクション制御が動作中（第２膨張弁８の制御）であるか否か、即ち第２膨張弁８が制御中であるか否かを判定する。インジェクション制御が動作中であればステップＳ１０に進み、インジェクション制御が動作中でなければステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、インジェクション制御を開始するための所定の条件を満足するか否かを判定する。本実施の形態においては、第５温度センサ１１ｅで計測される外気温度及び第６温度センサ１１ｆで検出される水入口温度の少なくとも一方が、所定の条件を満足するか否かを判定する。ここで所定の条件とは、外気温度が所定の温度を下回ったとき、又は、水入口温度が所定の温度を上回ったときである。第５温度センサ１１ｅで計測される外気温度及び第６温度センサ１１ｆで検出される水入口温度の少なくとも一方が所定の条件を満足していれば、第２膨張弁８の制御を開始し、ステップＳ１０に進む。第５温度センサ１１ｅで計測される外気温度及び第６温度センサ１１ｆで検出される水入口温度が所定の条件を満足していなければ、ステップＳ２に戻る。

ステップＳ１０では、圧縮機３の吐出口の冷媒過熱度ＳＨｄ（第２温度センサ１１ｂで計測される圧縮機３の吐出温度と、圧力センサ１２で検知される圧縮機３吐出冷媒圧力から演算される水熱交換器２の凝縮温度との差温）と目標値とを比較し、第２膨張弁８の開度を変更するか否かを判定する。
第２膨張弁８は、圧縮機３の吐出口の冷媒過熱度ＳＨｄが予め設定された目標値になるように制御されている。圧縮機３の吐出口の冷媒過熱度ＳＨｄが目標値と等しいか或いは近接している場合には、第２膨張弁８の開度はそのまま維持し、ステップＳ１２へ進む。また、圧縮機３の吐出口の冷媒過熱度ＳＨｄが目標値より大きい場合、又は圧縮機３の吐出口の冷媒過熱度ＳＨｄが目標値より小さい場合には、ステップＳ１１へ進む。

ステップＳ１１では、第２膨張弁８の開度を変更する。
第２膨張弁８の開度を変化させた時の冷媒状態変化は以下のようになる。第２膨張弁８の開度が大きくなると、インジェクション回路１３に流れる冷媒流量が増加する。第２内部熱交換器１０での熱交換量はインジェクション回路１３の流量によって、大きく変化しないので、インジェクション回路１３に流れる冷媒流量が増加すると、第２内部熱交換器１０でのインジェクション回路１３側の冷媒エンタルピ差（図２の点ｉ→ｊの差）は小さくなり、インジェクションされる冷媒エンタルピ（図２点ｊ）は低下する。従って、インジェクションされた冷媒が合流後の冷媒エンタルピ（図２点ｋ）も低下し、結果、圧縮機３の吐出エンタルピ（図２点ａ）も低下し、圧縮機３の吐出口の冷媒過熱度ＳＨｄは低下する。逆に第２膨張弁８の開度が小さくなると、圧縮機３の吐出エンタルピ（図２点ａ）は上昇し、圧縮機３の吐出口の冷媒過熱度ＳＨｄは上昇する。従って、第２膨張弁８の開度制御は、圧縮機３の吐出口の冷媒過熱度ＳＨｄが目標値より高い場合には、第２膨張弁８の開度を大きく制御し、逆に冷媒過熱度ＳＨｄが目標値より低い場合には第２膨張弁８の開度を小さく制御するように、ステップＳ１１で第２膨張弁８の開度を変更し、ステップＳ１２へ進む。

ステップ１２では、インジェクション制御を終了するか否かを判定する。本実施の形態においては、第５温度センサ１１ｅで計測される外気温度及び第６温度センサ１１ｆで検出される水入口温度の両方が、インジェクション制御を終了するための所定の条件を満足するか否かを判定する。第５温度センサ１１ｅで計測される外気温度及び第６温度センサ１１ｆで検出される水入口温度の両方がインジェクション制御を終了するための所定の条件を満足していれば、ステップ１３でインジェクション制御を終了し、ステップＳ２に戻る。第５温度センサ１１ｅで計測される外気温度及び第６温度センサ１１ｆで検出される水入口温度がインジェクション制御を終了するための所定の条件を満足していなければ、ステップＳ２に戻る。

このように構成されたヒートポンプ式給湯用室外機１００においては、圧縮機３に冷媒をインジェクションするインジェクション回路１３を備えたので、圧縮機３の吐出冷媒温度又は冷媒過熱度が上昇しすぎることなく、水熱交換器２の凝縮温度を上昇でき、冷媒流量を増加できる。したがって、空調装置に比べ、例えば２０℃のような低温出湯から６０℃のような高温出湯まで負荷および負荷の変動が大きいヒートポンプ式給湯用室外機であっても、低外気温度時に圧縮機３の吐出冷媒温度を負荷の変動によらず一定の値に安定させることができ、暖房給湯能力の低下を防止することができる。

また、圧力センサ１３により水熱交換器２の凝縮温度が演算され、圧縮機３の吐出口の冷媒過熱度ＳＨｄを正確にもとめることができるので、この圧縮機３の吐出口の冷媒過熱度ＳＨｄが所定値となるように第２膨張弁８を制御することにより、低外気温度でも信頼性を確保しつつ高温出湯および高暖房能力の要求に応じたヒートポンプ式給湯用室外機１００の運転をすることができる。

また、水熱交換器２の冷媒過冷却度ＳＣが所定値となるように第３膨張弁６を制御するので、水熱交換器２の負荷変動にかかわらず水熱交換器２内の冷媒状態を安定させることができ、水熱交換器２での熱交換性能を安定させることができる。

また、圧縮機３の吸入口の冷媒過熱度ＳＨが所定値となるように第１膨張弁７を制御するので、空気熱交換器１の過熱度を最適にでき、空気熱交換器１での熱交換性能を安定させることができる。

本発明の実施の形態におけるヒートポンプ式給湯用室外機の冷媒回路の一例である。 本実施の形態のヒートポンプ式給湯用室外機１００における暖房給湯運転時の冷凍サイクル動作を示すＰ−ｈ線図である。 本実施の形態におけるヒートポンプ式給湯用室外機１００の暖房給湯運転時の制御動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 空気熱交換器、１ａ ファン、２ 水熱交換器、３ 圧縮機、４ 四方弁、５ 中圧レシーバ、６ 第３膨張弁、７ 第１膨張弁、８ 第２膨張弁、９ 第１内部熱交換器、１０ 第２内部熱交換器、１１ａ 第１温度センサ、１１ｂ 第２温度センサ、１１ｃ 第３温度センサ、１１ｄ 第４温度センサ、１１ｅ 第５温度センサ、１１ｆ 第６温度センサ、１２ 圧力センサ、１３ インジェクション回路、１４ 制御装置、１５ 水配管、１００ ヒートポンプ式給湯用室外機。

Claims (7)

1. 圧縮機、水と冷媒の熱交換を行う水熱交換器、第１の減圧装置、空気と前記冷媒の熱交換を行う空気熱交換器を配管で接続し、前記空気熱交換器を流れる前記冷媒によって前記空気から吸収した熱を、前記水熱交換器を流れる前記冷媒によって前記水熱交換器を流れる前記水に供給するヒートポンプ式給湯用室外機であって、
   前記水熱交換器と前記第１の減圧装置との間に設けられ、前記水熱交換器と前記第１の減圧装置との間を流れる冷媒と、前記空気熱交換器と前記圧縮機との間を流れる冷媒とを熱交換する第１の内部熱交換器と、
   前記第１の内部熱交換器と前記第１の減圧装置との間で分岐され、第２の減圧装置を介して前記圧縮機に冷媒をインジェクションするインジェクション回路と、
   前記第１の内部熱交換器と前記第１の減圧装置との間を流れる冷媒と、前記インジェクション回路における前記第２の減圧装置と前記圧縮機との間を流れる冷媒とを熱交換する第２の内部熱交換器と、
   外気温度を検出する外気温度検出センサと、
   前記水熱交換器に流入する前記水の温度（以下、水入口温度という）を検出する水入口温度検出センサと、
   を備え、
   前記外気温度が第１の所定の温度を下回ったとき、及び、前記水入口温度が第２の所定の温度を上回ったときのうちの少なくとも一方の条件を満たした際、前記第２の減圧装置の制御を開始することを特徴とするヒートポンプ式給湯用室外機。
2. 前記水熱交換器と前記第１の内部熱交換器との間に設けられた第３の減圧装置と、
   前記圧縮機が吐出する冷媒の圧力（以下、圧縮機吐出冷媒圧力という）を検出する圧力検出センサと、
   前記水熱交換器から流出した冷媒の温度（以下、水熱交換器出口冷媒温度という）を検出する凝縮器液冷媒温度検出センサと、
   を備え、
   前記圧縮機吐出冷媒圧力から求められる前記水熱交換器の凝縮温度、及び前記水熱交換器出口冷媒温度から演算される前記水熱交換器の冷媒過冷却度が所定値となるように、前記第３の減圧装置を制御することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式給湯用室外機。
3. 前記空気熱交換器に流入する冷媒の温度（以下、空気熱交換器入口冷媒温度という）を検出する蒸発器液冷媒温度検出センサと、
   前記圧縮機が吸入する冷媒の温度（以下、吸入冷媒温度という）を検出する吸入冷媒温度検出センサと、
   を備え、
   前記空気熱交換器入口冷媒温度及び前記吸入冷媒温度から演算される前記圧縮機の吸入口の冷媒過熱度が所定値となるように、前記第１の減圧装置を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヒートポンプ式給湯用室外機。
4. 前記圧縮機が吐出する冷媒の温度（以下、吐出冷媒温度という）を検出する吐出冷媒温度検出センサと、
   前記圧縮機が吐出する冷媒の圧力（以下、圧縮機吐出冷媒圧力という）を検出する圧力検出センサと、
   を備え、
   前記吐出冷媒温度及び前記圧縮機吐出冷媒圧力から求められる前記水熱交換器の凝縮温度から演算される前記圧縮機の吐出口の冷媒過熱度が所定値となるように、前記第２の減圧装置を制御することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯用室外機。
5. 前記圧縮機が吐出する冷媒の圧力（以下、圧縮機吐出冷媒圧力という）を検出する圧力検出センサを備え、
   前記圧縮機吐出冷媒圧力から求められる前記水熱交換器の凝縮温度が、設定水温に基づいて決定される前記水熱交換器の目標凝縮温度よりも低い状態において、
   前記凝縮温度と前記目標凝縮温度との差が所定の温度差よりも大きい場合は前記圧縮機の運転周波数を上げ、前記凝縮温度と前記目標凝縮温度との差が前記所定の温度差よりも小さい場合には前記圧縮機の運転周波数を下げることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯用室外機。
6. 前記冷媒は、Ｒ４１０Ａ又はＲ４０７Ｃであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯用室外機。
7. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯用室外機を搭載したことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。

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