JPH044513B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明はヒートポンプ式給湯機、詳しくは、圧
縮機と熱源側熱交換器、利用側熱交換器、給湯側
熱交換器とを切換弁機構を介して接続して冷媒回
路を形成し、前記切換弁機構の切換えにより暖房
運転及び給湯運転を行うごとくしたヒートポンプ
式給湯機に関する。 （従来技術） 一般に冬季においては、暖房負荷と給湯負荷と
があるために、前記給湯機で暖房運転と給湯運転
との両方の運転を行う必要が生じる。そこで、従
来においては、特開昭58−178154号公報に記載さ
れているように、暖房負荷を検出して暖房運転を
優先させて行う一方、暖房負荷がなくなり、暖房
運転を停止する時間を利用して給湯運転を行うよ
うにしたものが提案されている。 このものを第７図に基づいて説明すると、圧縮
機５０、利用側熱交換器５１及び熱源側熱交換器
５２を順次接続して空気調和回路Ｅを形成すると
共に、前記圧縮機５０の吐出側と前記熱源側熱交
換器５２の流入側とに三方弁５３，５４を設け
て、これら三方弁５３，５４を介して、前記空気
調和回路Ｅに給湯側熱交換器５５を介装した給湯
回路Ｆを接続して冷媒回路を形成している。 かくして、前記各三方弁５３，５４の切換えに
より、第７図に実線矢印イで示す暖房運転と、破
線矢印ロで示す給湯運転とが行えるようにしてい
る。 更に、前記利用側熱交換器５１に温度センサー
５６を設けて暖房負荷を検出し、この温度センサ
ー５６の出力信号を基に、暖房運転を優先させて
行う一方、暖房負荷がなくなると同時に前記各三
方弁５３，５４を切換えて暖房運転から給湯運転
に運転を変更し、その後、再び暖房負荷が生じる
と直ちに暖房運転に復帰させるようにしていたの
である。 （発明が解決しようとする問題点） ところが、上記従来のものは、暖房負荷の有無
によつて直ちに運転モードを暖房運転と給湯運転
との間で変更するようにしていたために、例え
ば、暖房負荷が比較的大きい場合や、室温制御の
デイフアレンシヤルを小さく設定した場合などの
ように、前記暖房運転の発停頻度が高くなると、
それだけ暖房運転と給湯運転の切換頻度が大きく
なり、この結果、冷凍運転が安定せず、全体とし
て運転効率が低下すると共に、この頻繁な切換え
により前記三方弁５３，５４の故障の原因となる
問題があつた。 しかして、本発明の目的は、暖房運転と給湯運
転との間で運転が一旦切換えられると、これら各
運転を、暖房負荷等を基にした暖房運転の制御と
は関係なく、各々所定時間継続させられるように
し、しかも、前記給湯運転の運転継続時間につい
ては暖房運転の運転率、即ち、暖房運転の必要度
合いに応じて設定するようにして、暖房運転によ
る室温制御に支承をきたすことなく給湯運転が行
えながら、しかも、暖房運転と給湯運転との切換
頻度を少なくできるようにする点にある。 （問題点を解決するための手段） 本発明の構成を第１，３図を参照しながら説明
すると、圧縮機４と熱源側熱交換器３、利用側熱
交換器１、給湯側熱交換器２とを切換弁機構７を
介して接続して冷媒回路を形成し、前記切換弁機
構７の切換えにより暖房運転及び給湯運転を行う
ごとくしたヒートポンプ式給湯機において、 暖房運転スイツチ３４及び給湯運転スイツチ
３６と、 暖房負荷検出手段３０の出力信号を基に、暖
房運転を運転・停止制御する暖房運転制御手段
と、 前記暖房及び給湯運転スイツチ３４，３６の
同時オン動作時に、暖房運転を給湯運転に対し
て優先させて運転する手段と、 暖房運転時において、前記給湯運転スイツチ
３６のオン動作により、暖房運転を一定時間継
続し、この間における暖房運転の停止時間を除
いた運転時間を積算して運転率を検出する暖房
運転率検出手段と、 該検出手段の検出結果を基に給湯運転継続時
間を設定する手段と、 前記一定時間経過後における前記暖房運転制
御手段による暖房運転の停止指令により、給湯
運転に切換えて前記給湯運転継続時間、給湯運
転を継続する制御手段と を設けたのである。 （作用） 暖房運転時において、給湯運転スイツチがオン
動作されると、暖房運転を一定時間継続して暖房
運転の前記運転率を検出し、この運転率を基に暖
房運転の必要度合いに応じて前記給湯運転継続時
間を設定する一方、この検出動作の終了した後に
おける前記暖房運転制御手段による暖房運転の停
止指令により、暖房運転から給湯運転に切換えら
れるのである。そうすると、この給湯運転が、前
記暖房運転制御手段の出力信号に関係なく、設定
された前記給湯運転継続時間継続されるのであ
る。従つて、室内の制御温度のデイフアレンシヤ
ルを小さく設定した場合など、何等かの事情で前
記暖房運転制御手段の運転・停止指令が頻繁に繰
り返されるような場合でも、暖房運転による室温
制御に殆んど支障をきたすことなく、しかも、前
記暖房運転と給湯運転との切換え頻度を少なくで
きるのである。 （実施例） 第３，４図に示したものは本実施例のヒートポ
ンプ式給湯機で、この給湯機は暖房、冷房、給湯
及び、デフロスト運転が行えるようにしている。 まず、第３，４図に基づいて冷媒回路の構成を
説明する。 この給湯機は、利用側熱交換器１をもつ室内ユ
ニツトＡと、給湯側熱交換器２をもつ給湯ユニツ
トＢと、熱源側熱交換器３、圧縮機４及び、２個
の第１、第２四路切換弁５，６からなつていて、
前記各熱交換器１，２，３と前記圧縮機４とを切
換接続する切換弁機構７をもつ室外ユニツトＣと
を備えている。 前記給湯機の冷媒回路を詳記すると、 前記第１四路切換弁５の第１切換ポート５ａに
接続する第１ガス管８、前記熱源側熱交換器３、
第１液管９、前記利用側熱交換器１及び一端を前
記第１四路切換弁５の第２切換ポート５ｂに接続
する第２ガス管１０とを順次接続して空気調和回
路Ｅを形成している。尚、前記第１液管９には、
膨張機構として作用する第１電動弁１２と逆止弁
１３との並列回路、受液器１４、膨張機構として
作用する第２電動弁１６とを順次介装している。 また、前記受液器１４に一端を接続する第２液
管１７、前記給湯側熱交換器２、一端を前記第２
四路切換弁６の第１切換ポート６ａに接続する第
３ガス管１８とを順次接続して給湯回路Ｆを形成
している。そして、この給湯回路Ｆにおける前記
第２液管１７に、デフロスト用のキヤピラリーチ
ユーブ１９と電磁開閉弁２０との直列回路と、給
湯運転時に第４図実線矢印方向にのみ流れを許す
逆止弁２１との並列回路を介装している。 また、前記第１及び第２四路切換弁５，６の各
第１固定ポート５ｃ，６ｃと前記圧縮機４の吸入
ポート（図示せず）とを吸入管２４で接続する一
方、前記第２四路切換弁６の第２固定ポート６ｄ
と前記圧縮機４の吐出ポート（図示せず）とを吐
出管２５で接続している。更に、前記第１四路切
換弁５の第２固定ポート５ｄと第２四路切換弁６
の第２切換ポート６ｂとを接続管２６で接続して
いる。尚、２８は前記吸入管２４に介装するアキ
ユムレータである。 前記第１、第２四路切換弁５，６はそれぞれパ
イロツト電磁弁（図示せず）を備え、冷媒回路内
の高低差圧を利用して切換動作する差圧作動式の
弁であり、また、前記第１、第２電動弁１２，１
６は弁開度を信号電圧により任意に調節できるよ
うになつており、冷媒回路内の冷媒温度などを基
に、第１表に示すように、吸入ガス冷媒の過熱度
制御（SH制御）、凝縮液冷媒の過冷却度制御
（SC制御）を行えるようにし、また、閉鎖もでき
るようにしている。

【表】 かくして、第１表に示す如く、前記切換弁機構
７の各切換弁５，６を切換え、前記第１、第２電
動弁１２，１６を開度制御または閉鎖し、さら
に、前記電磁開閉弁２０を開閉制御することによ
り、第３図に実線矢印イで示す暖房運転、破線矢
印ロで示す冷房運転、第４図に実線矢印ハで示す
給湯運転、破線矢印ニで示すデフロスト運転とが
行えるようにしている。 尚、第３図における前記切換弁機構７は、実線
で接続位置を示しているように、暖房運転の切換
位置にセツトされている。 また、第４図の前記切換弁機構７は同様に給湯
運転の切換位置にセツトされている。 また、前記室内ユニツトＡには、室内の空気調
和温度を設定すると共に、暖房負荷検出手段とな
る室内サーモスタツト３０と、室温が前記設定温
度より所定値（例えば３℃）以上低くなると出力
するようにした室温低下検出用サーモスタツト３
１とを設けている。尚、前記室内サーモスタツト
３０のデイフアレンシアルは１℃としている。 また、前記給湯ユニツトＢにも、給湯温度を設
定する給湯サーモスタツト３２を設け、さらに、
前記室外ユニツトＣの前記熱源側熱交換器３には
フロスト検出器３３を設けており、該検出器３３
の出力信号を基に、暖房運転時に該暖房運転を中
断してデフロスト運転を行うようにしている。ま
た、第５図に示すように、暖房、冷房及び給湯運
転を選択するための各運転スイツチ３４〜３６を
設けている。 以上のごとく構成する給湯機において、 前記室内サーモスタツト３０の出力信号を基
に、暖房運転を運転・停止制御する暖房運転制
御手段と、 前記暖房及び給湯運転スイツチ３４，３６の
同時オン動作時に、暖房運転を給湯運転に対し
て優先させて運転する手段と、 暖房運転時において、前記給湯運転スイツチ
３６のオン動作により、暖房運転を一定時間
（例えば30分）継続し、この間における暖房運
転の停止時間を除いた運転時間を積算して運転
率を検出する暖房運転率検出手段と、 該検出手段の検出結果を基に、給湯運転率の
再検出を指令するか、または、給湯運転継続時
間を、15分、10分に選択設定する設定手段と、 前記一定時間経過後における前記暖房運転制
御手段による暖房運転の停止指令により給湯運
転に切換えて、前記検出手段の検出結果を基
に、前記給湯運転継続時間給湯運転を継続し、
この時間の経過により暖房運転に復帰させる制
御手段と この給湯運転継続時間内であつても、前記室
温低下検出用サーモスタツト３１の出力信号ま
たは、前記給湯サーモスタツト３２のオフ信号
により、この給湯運転を中止して、暖房運転に
復帰させる手段と を設けるのである。 かくして、暖房及び給湯運転スイツチ３４，３
６が同時にオン動作された時に、暖房運転を優先
させながら、暖房運転と給湯運転とを適切に切換
えて、各運転を前記室内サーモスタツト３０の信
号に関係なくそれぞれ所定時間（前記一定時間及
び給湯運転継続時間）継続するようにすると共
に、給湯運転への切換え及びこの給湯運転継続時
間を、前記暖房運転の運転率に基づいて決定する
ようにするのである。尚、前記給湯運転継続時間
を前記暖房運転の運転率に基づいて決定する理由
は、この運転率により、給湯機の使用時間帯、暖
房負荷などの変化に伴う暖房運転の必要度合いが
間接的に検出できるからである。 しかして、〜に記載した各手段はマイクロ
コンピユータを用いて構成するものであつて、以
下、第５図に基づいて、前記マイクロソンピユー
タを備える前記給湯機の制御回路を説明する。
尚、第５図に示した制御回路においては、前記第
１、第２電動弁１２，１６を制御する回路の説明
を省略している。 第５図において、４０はROM及びRAMから
なるメモリ４１と中央演算処理装置（CPU）と
からなるマイクロコンピユータであり、この入力
側に、暖房、冷房、給湯の各運転スイツチ３４〜
３６、前記フロスト検出器３３、前記室内ユニツ
トＡに設ける室サーモスタツト３０、前記室温低
下検出用サーモスタツト３１及び前記給湯サーモ
スタツト３２を接続している。 また、出力側には前記圧縮機４の駆動用モータ
Ｍ、前記第１、第２四路切換弁５，６、前記電磁
開閉弁２０をそれぞれ作動回路４３〜４６を介し
て接続している。 前記マイクロコンピユータ４０に組込むソフト
ウエアは第２図に示す通りであつて、このソフト
ウエアに基づいて前記給湯機の運転動作を説明す
る。 電源が投入されて運転が開始されると、まず、
前記各運転スイツチ３４〜３６からの出力信号が
検出され（ステツプ101）（以下、ステツプの語を
略す）（102）、暖房運転スイツチ３４及び給湯運
転スイツチ３６が共にオン信号を出力している場
合は、 前記冷媒回路の切換弁機構７の各四路切換弁
５，６及びその他の弁１２，１６，２０を第１表
に示す暖房運転用に操作すると共に（103）、 暖房運転の運転率の検出を開始する（104）。こ
の運転率の検出の開始により、前記一定時間（30
分）のカウントが開始すると共に、運転モードを
前記室内サーモスタツト３０の出力に関係なく暖
房運転に固定するのである。 そして、この一定時間の間、前記室内サーモス
タツト３０の運転・停止信号により前記圧縮機４
を運転・停止し、この間の圧縮機４の運転時間を
積算して、前記一定時間経過時に、暖房運転の運
転率（積算運転時間／一定時間）を算出して、運
転率の検出動作を終了する。 前記運転率の検出結果により、運転率が50％未
満であれば、前記給湯運転継続時間を15分に設定
し、80〜50％であれば10分に設定する一方、80％
以上であれば暖房運転から（101）に復帰して暖
房運転を継続し、運転率を再検出するのである
（108）。 しかして、前記運転率が80％以下の場合は、前
記運転率の検出動作が終了すると、暖房モードの
限定運転が解除され、前記室内サーモスタツト３
０の出力を基に暖房運転が制御され（109）、 前記サーモスタツト３０が運転信号を出力して
いれば、暖房運転が継続される一方、停止信号が
出力されると、 第１表に示した各弁が給湯運転用に切換操作さ
れて、運転モードが暖房運転から給湯運転に切換
えられて、給湯運転が開始されるのである
（110）。 こうして、前記した給湯運転継続時間の経過を
判定しながら給湯運転を継続運転させると共に
（111）、前記室温低下検出用サーモスタツト３１
の出力信号、及び前記給湯サーモスタツト３２の
出力信号を随時判定し（112及び113）、前記室内
の温度が設定温度より前記所定値（３℃）以上低
くなつた場合、又は、前記給湯ユニツトＢに貯留
される湯温が設定温度に達して給湯サーモスタツ
ト３２がオフした場合には、前記給湯運転継続時
間が経過しなくても、この給湯運転を中止して暖
房運転に復帰させるのであり（114）、そうでない
場合には前記継続運転時間給湯運転をした後、暖
房運転に復帰させるのである（111→114）。 このことにより、再び暖房運転が、前記運転率
の検出等同じルーチンで繰り返されるのである。 尚、上記実施例の説明においては、暖房運転と
給湯運転との切換え時における前記各弁の切換操
作についての説明を省略したが、従来、この切換
え時に、前記第２四路切換弁６を前記圧縮機４の
停止と同時に切換操作していたので、この切換時
に大きな均圧音が発生する問題があつた。 そこで、本実施例においては、この均圧音を防
止するために、第６図に示すように、暖房運転と
給湯運転とを切換える信号が出力された時に、ま
ず圧縮機４を停止し、一定時間t₁経過してから前
記第２四路切換弁６の切換えを行うようにしたの
である。前記一定時間t₁は、次のように設定して
いる。即ち、第６図に示すように、前記圧縮機４
の停止後の時間経過と共に、冷媒回路内の高圧
Hpと低圧Lpとの差圧が低下していくのである
が、この高低差圧が、前記四路切換弁６の切換え
に必要な高低差圧を残しながら、しかも大きな均
圧音を回避できる程小さくなる経過時間を求め、
これを基に前記一定時間t₁を設定しているのであ
る。尚、第６図中、t₂は前記四路切換弁６の切換
え、及び均圧の終了に必要な時間である。 尚、前記実施例においては、給湯運転中に室内
温度が設定温度より所定値以上低くなつた場合、
又は、給湯サーモスタツト３２の作動で前記給湯
運転を中止し、暖房運転を復帰するようにした
が、これらの一方もしくは双方とも設けなくても
よい。 又、前記給湯運転の運転継続時間の設定は前記
実施例に限られるものではなく、運転率の結果に
基づいて無段階に設定するようにしてもよい。 更に、前記実施例では前記運転率が80％より大
の場合は、暖房運転の運転率の再検出を行なうよ
うにしたが、前記運転率の検出が一旦終了する
と、暖房運転制御手段の停止信号により給湯運転
を必ず行なうようにしてもよい。 又、前記切換弁機構７の構造も前記実施例に限
定されることなく、電磁二方弁、三方弁等の組合
せて構成してもよい。 （発明の効果） 以上のごとく、本発明は暖房運転を優先させな
がら、暖房運転と給湯運転とを切換え、各運転を
前記室温手段の信号に関係なくそれぞれ一定時間
継続するようにすると共に、この給湯運転継続時
間を、前記暖房運転の運転率に基づいて決定する
ようにしたから、室内温度制御に支障をきたすこ
となく、かつ、給湯運転を有効に行うことができ
ながら、前記暖房負荷検出手段のデイフアレンシ
ヤルを小さく設定した場合など、該検出手段の出
力により前記暖房運転の運転・停止が頻繁に繰返
されるような場合でも、暖房運転と給湯運転との
切換え頻度を小さく抑えられるのである。 この結果、前記給湯機の運転サイクルの頻繁な
変更に伴う運転効率の低下及び前記切換弁機構７
の故障の防止が図れるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す概念図、第２〜６
図は本発明の実施例に係る図面で、第２図は運転
制御を示すフローチヤート、第３図は同冷媒回路
図で冷暖房運転時の冷媒流れを示した図、第４図
も同冷媒回路図で給湯、及びデフロスト運転時の
冷媒流れを示した図、第５図は運転制御のための
電気回路図、第６図は暖房運転と給湯運転との切
換え時の切換過程の作動説明図、第７図は従来例
を示す冷媒回路図である。 １……利用側熱交換器、２……給湯側熱交換
器、３……熱源側熱交換器、４……圧縮機、５…
…第１四路切換弁、６……第２四路切換弁、７…
…切換弁機構、３０……室内サーモスタツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮機４と熱源側熱交換器３、利用側熱交換
   器１、給湯側熱交換器２とを切換弁機構７を介し
   て接続して冷媒回路を形成し、前記切換弁機構７
   の切換えにより暖房運転及び給湯運転を行うごと
   くしたヒートポンプ式給湯機において、 暖房運転スイツチ３４及び給湯運転スイツチ
   ３６と、 暖房負荷検出手段３０の出力信号を基に、暖
   房運転を運転・停止制御する暖房運転制御手段
   と、 前記暖房及び給湯運転スイツチ３４，３６の
   同時オン動作時に、暖房運転を給湯運転に対し
   て優先させて運転する手段と、 暖房運転時において、前記給湯運転スイツチ
   ３６のオン動作により、暖房運転を一定時間継
   続し、この間における暖房運転の停止時間を除
   いた運転時間を積算して運転率を検出する暖房
   運転率検出手段と、 該検出手段の検出結果を基に給湯運転継続時
   間を設定する手段と、 前記一定時間経過後における前記暖房運転制
   御手段による暖房運転の停止指令により、給湯
   運転に切換えて前記給湯運転継続時間、給湯運
   転を継続する制御手段と を設けたことを特徴とするヒートポンプ式給湯
   機。