WO2010134153A1

WO2010134153A1 - ヒートポンプ装置及び調整弁制御方法

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Publication number: WO2010134153A1
Application number: PCT/JP2009/059138
Authority: WO
Inventors: 建吾高橋; 亮大矢; 和樹岡田; 崇大牛島; 博和南迫; 進一内野
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2009-05-18
Publication date: 2010-11-25
Also published as: EP2434231A4; EP2434231A1; EP2434231B1; JPWO2010134153A1; JP5328902B2; US20120055178A1

Abstract

　水回路の水温と圧縮機の温度とに応じて圧縮機外郭の温度制御が可能なヒートポンプ式給湯室外機の提供を目的とする。ヒートポンプ式給湯室外機１ａは、圧縮機２、水－冷媒熱交換器３、膨張弁４、空気熱交換器５を備えた冷凍サイクルと、貯湯タンク３０から水－冷媒熱交換器３を経て貯湯タンク３０に戻る主水回路７から並列に分岐する分岐水回路８の途中に接続され、圧縮機２の外郭に配置されたウォータージャケット１０と、分岐Ａとウォータージャケット１０との間に接続され、制御信号に従って水の流量を調整する水流量弁９と、圧縮機２の外郭の温度を検出する外郭温度検出センサ６と、分岐Ａの近傍に設置され、貯湯タンク３０から流出された水の温度を検出する水温センサ１１と、外郭温度検出センサ６の検出温度と水温センサ１１の検出温度とに基づいて、水流量弁９を制御する制御信号を生成し、水流量弁９に出力する制御装置２０ａとを備えた。

Description

ヒートポンプ装置及び調整弁制御方法

　この発明は、ヒートポンプ式給湯室外機に関するものである。

　冷凍サイクルの圧縮機は、運転中は高温になるため冷却したい場合がある（特許文献１）。また、冷媒が圧縮機内に溜まった状態（「寝込み」と呼ばれる）の対策として、圧縮機を加熱したい場合もある（特許文献２）。

（冷却）
　従来のヒートポンプ式給湯室外機では、圧縮機に、水回路から分岐する流路に接続されたウォータージャケットが巻き付けられている。そして温度センサによってウォータージャケットの出口温度を測定することにより、ウォータージャケットは温度制御される（例えば、特許文献１）。

（加熱）
　また、圧縮機の下部に温水を使用する加熱部を設け、圧縮機の外郭温度を検出する温度センサの検出温度に基づき加熱部への温水の流量を制御する技術もある（例えば、特許文献２）。

特開２００２－３７２３１８号公報（第５頁、第５図）特開２００７－２９８２５４号公報（第１１頁、第１図）

　特許文献１では、ヒートポンプ式給湯室外機の圧縮機に使用されるウォータージャケットは、ウォータージャケット出口に設けられた温度センサの検出温度によって、流入する水量が制御される。この為、ウォータージャケットに流入する水の温度と圧縮機外郭の温度との両方の温度に応じた圧縮機外郭の温度制御ができないという課題があった。

　また、圧縮機の外郭温度のみでウォータージャケットへの水量を制御する場合、圧縮機外郭の加熱または冷却のいずれか一つの機能しか持てないという課題があった。

　この発明は、水温や圧縮機の温度に応じて圧縮機外郭の温度の制御が可能なヒートポンプ式給湯室外機の提供を目的とする。

　また、この発明は、圧縮機外郭の加熱、冷却を切り替える切り替え機能を有したヒートポンプ式給湯室外機の提供を目的とする。

　この発明のヒートポンプ装置は、
　圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を備えた冷凍サイクルと、
　貯湯タンクから前記凝縮器に流入すると共に前記凝縮器から流出して前記貯湯タンクに戻る主回路の前記凝縮器に対する流入側の分岐と流出側の分岐とから前記主回路に対して並列に分岐する分岐経路の途中に接続されて前記貯湯タンクから流出された水を通過させると共に、前記圧縮機の外郭に配置されたウォータージャケットと、
　前記流入側の前記分岐と前記ウォータージャケットとの間の前記分岐経路の途中に接続され、入力された制御信号に従って水の流量を調整する調整弁と、
　前記圧縮機の前記外郭の温度を検出する第１温度センサと、
　前記調整弁よりも上流に設置され、前記貯湯タンクから流出された水の温度を検出する第２温度センサと、
　前記第１温度センサの検出温度と、前記第２温度センサの検出温度とに基づいて、前記調整弁を制御する前記制御信号を生成し、生成された前記制御信号を前記調整弁に出力する制御装置と
を備えたことを特徴とする。

　前記第２温度センサは、
　前記流入側の前記分岐の近傍と、
　前記流入側の前記分岐と前記調整弁との間において前記分岐経路の近傍と、
　前記調整弁よりも上流かつ前記調整弁の近傍と、
のうちのいずれかの位置に設置されたことを特徴とする。

　前記ヒートポンプ装置は、さらに、
　外気の温度を検出する第３温度センサを備え、
　前記制御装置は、
　前記第１温度センサの検出温度と、前記第２温度センサの検出温度と、前記第３温度センサの検出温度とに基づいて、前記制御信号を生成し、生成した前記制御信号を前記調整弁に出力することを特徴とする。

　前記制御装置は、
　前記第３温度センサの検出温度に基づいて外気温度の上昇速度を示す外気温上昇速度を算出すると共に、前記第１温度センサの検出温度に基づいて前記圧縮機の前記外郭の温度の上昇速度を示す外郭温上昇速度を算出し、前記外気温上昇速度と前記外郭温上昇速度との大小関係に基づいて、前記調整弁を制御する第２の制御信号である温度上昇速度依存制御信号を生成することを特徴とする。

　この発明の調整弁制御方法は、
　圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を備えた冷凍サイクルと、
　貯湯タンクから前記凝縮器に流入すると共に前記凝縮器から流出して前記貯湯タンクに戻る主回路の前記凝縮器に対する流入側の分岐と流出側の分岐とから前記主回路に対して並列に分岐する分岐経路の途中に接続されて前記貯湯タンクから流出された水を通過させると共に、前記圧縮機の外郭に配置されたウォータージャケットと、
　前記流入側の前記分岐と前記ウォータージャケットとの間の前記分岐経路の途中に接続され、制御を受けることにより水の流量を調整する調整弁と、
　前記圧縮機の前記外郭の温度を検出する第１温度センサと、
　前記調整弁よりも上流に設置され、前記貯湯タンクから流出された水の温度を検出する第２温度センサと
　を備えたヒートポンプ装置に対して、
　制御装置が、
　前記第１温度センサの検出温度と、前記第２温度センサの検出温度とに基づいて、前記調整弁を制御することを特徴とする。

　この発明により、水回路の水温と圧縮機の温度とに応じて圧縮機の温度の制御可能なヒートポンプ式給湯室外機を提供できる。

実施の形態１におけるヒートポンプ式給湯室外機１ａの構成図。実施の形態１における制御装置２０ａのハードウェア構成図。実施の形態１における制御装置２０ａによる制御を説明する図。実施の形態１における制御装置２０ａによる圧縮機２の加熱制御を説明するフローチャート。実施の形態１における制御装置２０ａによる圧縮機２の冷却制御を説明するフローチャート。実施の形態１における水温センサの配置を示す図。実施の形態２におけるヒートポンプ式給湯室外機１ｂの構成図。

　実施の形態１．
　図１は、実施の形態１におけるヒートポンプ式給湯室外機１ａ（ヒートポンプ装置）の構成図である。

（冷媒回路側）
　図１に示すように、冷媒が循環する冷媒回路側は、圧縮機２の吐出側から、水－冷媒熱交換器３（凝縮器）、膨張弁４、空気熱交換器５（蒸発器）を経て、圧縮機２の吸入側に接続される。圧縮機２、水－冷媒熱交換器３、膨張弁４、及び空気熱交換器５は冷凍サイクルを構成する。

（水回路側）
　循環ポンプ４０が水を循環させる水回路側は、貯湯タンク３０から水－冷媒熱交換器３を経て貯湯タンク３０に戻る主水回路７（主回路）を構成している。すなわち、主水回路７は、貯湯タンク３０から水－冷媒熱交換器３に流入すると共に水－冷媒熱交換器３から流出して貯湯タンク３０に戻る。

（分岐水回路）
　図１に示すように、分岐水回路８（分岐経路）が、主水回路７に並列に接続している。分岐水回路８は、主水回路７から水－冷媒熱交換器３に流入する前で主水回路７から分岐している。すなわち、分岐水回路８は、水－冷媒熱交換器３に対する流入側の分岐Ａと流出側の分岐Ｂとから主水回路７に対して並列に分岐している。分岐水回路８は、水－冷媒熱交換器３に流入する前の分岐Ａにおいて主水回路７から分岐され、水流量弁９、ウォータージャケット１０が接続され、水－冷媒熱交換器３から流出後の主水回路７に分岐Ｂで合流する。

（ヒートポンプ式給湯室外機１ａの構成）
　ヒートポンプ式給湯室外機１ａは、圧縮機２、水－冷媒熱交換器３、膨張弁４、及び空気熱交換器５を備えた冷凍サイクルと、水流量弁９（調整弁）と、ウォータージャケット１０と、外郭温度検出センサ６（第１センサ）と、水温センサ１１（第２センサ）と、制御装置２０ａとを備えている。

（１）ウォータージャケット１０は、分岐水回路８の途中に接続され、また、圧縮機２の外郭に配置される。ウォータージャケット１０は、貯湯タンク３０から流れてくる水を内部に形成されている水流路に通過させる。
（２）水流量弁９は、流入側の分岐Ａとウォータージャケット１０との間の分岐水回路８の途中に接続され、制御装置２０ａから入力される制御信号に従って水の流量を調整する。
（３）外郭温度検出センサ６は、圧縮機２の外郭の温度を検出する。
（４）水温センサ１１は、水流量弁９よりも上流、かつ、主水回路７が水－冷媒熱交換器３に流入する手前に設置され、貯湯タンク３０から流出された水（水－冷媒熱交換器３への流入前の水）の温度を検出する。図１では、水温センサ１１が、水－冷媒熱交換器３への流入側の分岐Ａの近傍に設置された場合を示している。
（５）制御装置２０ａは、外郭温度検出センサ６の検出温度と、水温センサ１１の検出温度とに基づいて、水流量弁９を制御する制御信号を生成し、この制御信号を水流量弁９に出力する。

（制御装置２０ａのハードウェア構成）
　図２は、制御装置２０ａのハードウェア構成を示す図である。図２において、制御装置２０ａは、プログラムを実行するＣＰＵ８１０（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ、中央処理装置）を備えている。ＣＰＵ８１０は、バス８２５を介してＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）８１１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）８１２、Ｉ／Ｆ（ＩｎｔｅｒＦａｃｅ）部８１６と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。

　ＲＯＭ８１１は、不揮発性メモリの一例である。ＲＯＭ８１１には、制御装置２０ａの機能を実行するプログラム及び後述する設定値Ｔ_１、Ｔ_２等が記憶されている。ＲＯＭ８１１のプログラムは、ＣＰＵ８１０により読み出され実行される。ＲＡＭ８１２は、揮発性メモリの一例である。ＲＡＭ８１２には、外郭温度検出センサ６、水温センサ１１からの検出温度や、水流量弁９に送信する制御信号や、ＣＰＵ８１０による「判定結果」、「演算結果」、「生成結果」、「処理結果」などの情報や、データや信号値や変数値やパラメータなどが記憶される。ＲＯＭ８１１，ＲＡＭ８１２は、記憶装置あるいは記憶部の一例である。

　Ｉ／Ｆ部８１６は、通信部の一例である。Ｉ／Ｆ部８１６は、水流量弁９、外郭温度検出センサ６、水温センサ１１等と接続している。

（ヒートポンプ式給湯室外機１ａの動作）
　次に、図１を参照して、ヒートポンプ式給湯室外機１ａの動作を説明する。

（冷媒の流れ）
　ヒートポンプ式給湯室外機１ａでは、圧縮機２から吐出された高温冷媒５１は、水－冷媒熱交換器３に流れ込む。そして、高温冷媒５１は、主水回路７の低温水６１に熱を与えた後、低温冷媒５２として、膨張弁４、空気熱交換器５を通り、圧縮機２の吸入側に戻る。

（水の流れ）
　水側の動きとしては、循環ポンプ４０によって貯湯タンク３０から流れてくる低温水６１は、水－冷媒熱交換器３に流れ込み、高温冷媒５１と熱交換をして昇温されて低温水６１よりも温度の高い高温水６２となって貯湯タンク３０に戻る。

　ヒートポンプ式給湯室外機１ａの基本動作の概要は以下の２点である。

（基本動作１：圧縮機２の加熱）
　まず、制御装置２０ａは、外郭温度検出センサ６の検出温度Ｔ（６）よりも水温センサ１１の検出温度Ｔ（１１）のほうが高い場合、すなわち、
　Ｔ（６）＜Ｔ（１１）　　　　（式１）
の場合は、水流量弁９を開けて、ウォータージャケット１０に水を流す。水をウォータージャケット１０に流すことで、圧縮機２を加熱する。すなわち、制御装置２０ａは、外郭温度検出センサ６及び水温センサ１１の検出温度（検出信号）を入力し、Ｔ（６）とＴ（１１）とを比較し、
　Ｔ（６）＜Ｔ（１１）
と判定すると、水流量弁９を開けることを指示する制御信号を生成して、水流量弁９に出力する。

　この場合は、水側の熱で圧縮機２を暖めることにより、圧縮機２における冷媒の寝込みを防止すると共に、外気が低い状態からの立上能力を向上できる。

（基本動作２：圧縮機２の冷却）
　一方、外郭温度検出センサ６の検出温度Ｔ（６）よりも水温センサ１１の検出温度Ｔ（１１）が低い場合、すなわち、
　Ｔ（６）＞Ｔ（１１）　　　　（式２）
の場合は、水流量弁９を開けて、ウォータージャケット１０に水を流すことで、圧縮機２を冷却する。すなわち、制御装置２０ａは、外郭温度検出センサ６及び水温センサ１１の検出温度を入力し、Ｔ（６）とＴ（１１）とを比較し、
　Ｔ（６）＞Ｔ（１１）
と判定すると、水流量弁９を開けることを指示する制御信号を生成して、水流量弁９に出力する。

　この基本動作２の場合は、圧縮機２からの放熱ロスを水に吸収させて主水回路７に戻すことで、圧縮機２の放熱ロスを有効に回収できる。また、圧縮機２の異常な過熱防止が、特別な保護装置なしで実現できる。

　なお、制御装置２００ａは、（式１）及び（式２）をそのまま適用するわけではない。（式１）及び（式２）は、制御装置２００ａによる圧縮機２の加熱、冷却の制御の概要を示したにすぎない。（式１）及び（式２）をそのまま適用するとすれば、制御装置２００ａは、
　Ｔ（６）＝Ｔ（１１）
のときにのみ水流量弁９を閉じる制御を実行し、それ以外は水流量弁９を開く制御を実行することになってしまう。
　具体的には、例えば制御装置２００ａは以下のような制御を実行する。

　センサの検出温度が、
　上記（式１）の
　Ｔ（６）＜Ｔ（１１）
を満足しても、外郭温度検出センサ６の検出温度がある設定値Ｔ_１以上であれば、水流量弁９を開けない（これ以上圧縮機を水で加熱したくないとき）ようにしても良い。すなわち、外郭温度検出センサ６の検出温度がある温度Ｔ_１以上のとき、
　すなわち、
　Ｔ_１≦Ｔ（６）＜Ｔ（１１）　　（式３）
の場合は、圧縮機２を温める必要はないとして、水流量弁９を開けないこととする。

　また、逆に、
　Ｔ（６）＞Ｔ（１１）
を満足しても、外郭温度検出センサ６の検出温度がある設定値Ｔ_２以下であれば、水流量弁９を開けない（これ以上圧縮機を水で冷却したくないとき）ようにしてもよい。
　Ｔ_２≧Ｔ（６）＞Ｔ（１１）　　　（式４）
の場合は、圧縮機２を冷却する必要はないとして、水流量弁９を開けないこととする。

　図３は、（式３）、（式４）の場合を模式的に説明する図である。矢印は温度Ｔを示している。図３（ａ）は（式３）を示している。すなわちＴ（６）が設定値Ｔ_１以上であれば、
　Ｔ（６）＜Ｔ（１１）
が成立しても、制御装置２０ａは、水流量弁９を開けない。
　また、図３（ｂ）は（式４）を示している。すなわちＴ（６）が設定値Ｔ_２以下であれば、
　Ｔ（６）＞Ｔ（１１）
が成立しても、制御装置２０ａは、水流量弁９を開けない。

　図３（ｃ）は、制御装置２０ａが、（式３）と（式４）とを反映した制御を実施する場合の模式図である。

（Ｔ_１≦Ｔ（６）≦Ｔ_２の範囲）
　制御装置２０ａは、Ｔ（６）が、
　Ｔ_１≦Ｔ（６）≦Ｔ_２
の範囲では、Ｔ（１１）の値によらず、水流量弁９を閉じたままにする。

　（Ｔ（６）＜Ｔ_１の範囲）
　また、
　Ｔ（６）＜Ｔ_１
の場合は、圧縮機２を加熱する必要がある。よって、この条件のもとでさらに、
　Ｔ（６）＜Ｔ（１１）、
が成立する場合、制御装置２０ａは、水流量弁９を開く制御を行う。
　また、
　Ｔ（６）＞Ｔ（１１）
の場合は、水流で圧縮機２を加熱できないので、水流量弁９を閉じる制御を行う。

（Ｔ（６）＞Ｔ_２の範囲）
　また、Ｔ（６）＞Ｔ_２
の場合は、圧縮機２を冷却する必要がある。
　よって、さらに、
　Ｔ（６）＞Ｔ（１１）、
が成立する場合、制御装置２０ａは、水流量弁９を開く制御を行う。
　また、
　Ｔ（６）＜Ｔ（１１）
の場合は、水流で圧縮機２を冷却できないので、水流量弁９を閉じる制御を行う。

　さらに図４、図５を参照して、図３に示した制御装置２００ａによる圧縮機２の温度制御を説明する。
　図４は、圧縮機２の運転開始の際に、冷媒の寝込み防止のため、圧縮機２を加熱するフローチャートである。
　図５は、圧縮機２の運転中において、圧縮機２の過熱防止のため、圧縮機２を冷却するフローチャートである。
　図４、図５では、制御装置２００ａによる制御開始前は、水流量弁９が閉じているものとする。

（圧縮機２の加熱の場合）
　まず図４を参照して、圧縮機２の運転開始の際に、制御装置２００ａにより圧縮機２を加熱する場合を説明する。図４の概要は次の様である。外郭温度検出センサ６の検出温度Ｔ（６）（以下、外郭温度ともいう）が設定値Ｔ_１よりも低い場合（圧縮機２が冷えている場合）は、さらに外郭温度Ｔ（６）と水温センサ１１の検出温度Ｔ（１１）（以下、水温検出温度ともいう）とを比較する。外郭温度Ｔ（６）よりも水温検出温度Ｔ（１１）の方が高ければ加熱できるので、水流量弁９を開いて圧縮機２を加熱する。そして、外郭温度Ｔ（６）が「設定値Ｔ_１＋α」を超えた時点で、水流量弁９を閉じる（加熱を中止する）。以下、図４のフローチャートを説明する。

　Ｓ１０１において圧縮機２は停止中とする。また、水流量弁９は閉じているとする。

　Ｓ１０２において制御装置２００ａによるウォータージャケット１０の水流制御が開始される。本制御により、停止中の圧縮機２の冷媒油に冷凍サイクルの冷媒が液冷媒として溶け込む状態（冷媒の寝込み）を防止する。

　Ｓ１０３において、制御装置２００ａは外郭温度Ｔ（６）と、設定値Ｔ_１（例えば５℃）とを比較する。
　外郭温度Ｔ（６）≧設定値Ｔ_１
の場合は加熱不要であるため、制御装置２００ａは、水流量弁９を閉じた状態を維持する（Ｓ１０９）。
　一方、
　外郭温度Ｔ（６）＜設定値Ｔ_１
の場合は加熱が必要であるが水流によって加熱可能かどうかを判定するため、制御装置２００ａは、外郭温度Ｔ（６）と水温検出温度Ｔ（１１）とを比較する（Ｓ１０４）。
　外郭温度Ｔ（６）≧水温検出温度Ｔ（１１）の場合は加熱できないので、制御装置２００ａは、水流量弁９を閉じ状態を維持する（Ｓ１１０）。
　一方、
　外郭温度Ｔ（６）＜水温検出温度Ｔ（１１）
の場合は加熱可能なので、制御装置２００ａは水流量弁９を開く制御を実行する（Ｓ１０５）。

　Ｓ１０６において、制御装置２００ａは、外郭温度Ｔ（６）と「設定値Ｔ_１＋α」（例えば、Ｔ_１＝５℃、α＝５℃）とを比較する。すなわち、制御装置２００ａは圧縮機２が必要な温度「設定値Ｔ_１＋α」（１０℃）まで加熱されたかどうかを判定する。制御装置２００ａは外郭温度Ｔ（１１）が「設定値Ｔ_１＋α」を超えた時点（加熱完了と判定）で水流量弁９を閉じる制御を実行し（Ｓ１０７）、制御処理は終了する（Ｓ１０８）。

（圧縮機２の冷却の場合）
　次に図５を参照して、圧縮機２の運転中において、制御装置２００ａにより圧縮機２を冷却する場合を説明する。図５の概要は次の様である。外郭温度Ｔ（６）が設定値Ｔ_２よりも高い場合（圧縮機２が過熱状態）は、さらに外郭温度Ｔ（６）と水温センサ１１の水温検出温度Ｔ（１１）とを比較する。外郭温度Ｔ（６）よりも水温検出温度Ｔ（１１）の方が低ければ冷却できるので、水流量弁９を開いて圧縮機２を冷却する。そして、外郭温度Ｔ（６）が「設定値Ｔ_２＋β」未満となった時点で、水流量弁９を閉じる（冷却を中止する）。以下、図５のフローチャートを説明する。

　Ｓ２０１において圧縮機２は運転中とする。また、水流量弁９は閉じているとする。

　Ｓ２０２において制御装置２００ａによるウォータージャケット１０の水流制御が開始される。本制御により、運転中の圧縮機２の過熱を防止する。

　Ｓ２０３において、制御装置２００ａは外郭温度Ｔ（６）と、設定値Ｔ_２（例えば９０℃）とを比較する。
　外郭温度Ｔ（６）≦設定値Ｔ_２
の場合は冷却不要であるため、制御装置２００ａは、水流量弁９を閉じた状態を維持する（Ｓ２０９）。
　一方、
　外郭温度Ｔ（６）＞設定値Ｔ_２
の場合は冷却が必要であるが水流によって冷却可能かどうかを判定するため、制御装置２００ａは、外郭温度Ｔ（６）と水温検出温度Ｔ（１１）とを比較する（Ｓ２０４）。
　外郭温度Ｔ（６）≦水温検出温度Ｔ（１１）
の場合は冷却できないので、制御装置２００ａは、水流量弁９を閉じ状態を維持する（Ｓ２１０）。
　一方、
　外郭Ｔ（６）＞水温検出温度Ｔ（１１）
の場合は冷却可能なので、制御装置２００ａは水流量弁９を開く制御を実行する（Ｓ２０５）。

　Ｓ２０６において、制御装置２００ａは、外郭温度Ｔ（６）と「設定値Ｔ_２＋β」（例えば、Ｔ＝９０℃、β＝－１０℃）とを比較する。すなわち、制御装置２００ａは圧縮機２が必要な温度「設定値Ｔ_２＋β」（８０℃）まで冷却されたかどうかを判定する。制御装置２００ａは外郭温度Ｔ（１１）が「設定値Ｔ_２＋β」未満となった時点（冷却完了と判定）で水流量弁９を閉じる制御を実行し（Ｓ２０７）、制御処理が終了する（Ｓ２０８）。

（水温センサ１１の設置位置）
　次に図６を参照して水温センサ１１の設置位置を説明する。図６は、水温センサ１１の設置位置を説明する図である。図１では、水温センサ１１が水－冷媒熱交換器３への流入側の分岐Ａの近傍に設置された場合を示したが、水温センサ１１は、水－冷媒熱交換器３への流入前の水を対象とする水温を検出すればよい。よって、図６に水温センサ１１－１として示したように、水温センサは、水－冷媒熱交換器３に対する流入側の分岐Ａと水流量弁９との間において分岐水回路８の近傍に設置されてもよい。あるいは、水温センサ１１－２として示したように、水温センサは、分岐水回路８において水流量弁９よりも上流かつ水流量弁９の近傍に設置されてもよい。

　以上のように、制御装置２０ａは、ウォータージャケット１０に水を流す水流量弁９の制御を、外郭温度検出センサ６と、水温センサ１１との検出温度に基づき判断する。このため、圧縮機２（圧縮機２の温度）や水温に応じて、圧縮機２からの無駄な放熱ロスの回収し、あるいは圧縮機２の保温の為の電力を削減（待機電力低減）できる。なお、外郭温度検出センサ６は冷媒制御の為に元々存在するセンサであり、水温センサ１１も給湯温度制御の為に元々存在するセンサである。よって、センサ増設の手間や、センサ増設に伴うコストアップなく上記効果を得ることができる。

　実施の形態２．
　図７を参照して、実施の形態２のヒートポンプ式給湯室外機１ｂを説明する。実施の形態２は、実施の形態１のヒートポンプ式給湯室外機１ａに対して、ヒートポンプ式給湯室外機１ｂが、さらに、外気温を検出する外気温センサ１２（第３温度センサ）を備えた。

　以上の実施の形態１では、制御装置２０ａは、水流量弁９の制御を、外郭温度検出センサ６の検出温度と、水温センサ１１の検出温度とから判断した。実施の形態２では、制御装置２０ｂは、外気温センサ１２の検出温度も用いる。

　図７は、実施の形態２のヒートポンプ式給湯室外機１ｂの構成図である。図７は、実施の形態１の図１に対して、外気温センサ１２を配置した点が異なる。これに伴い、制御装置２０ｂの機能が制御装置２０ａとやや異なる。すなわち、制御装置２０ｂは、ウォータージャケット１０に水を流す水流量弁９の制御を、外郭温度検出センサ６の検出温度、水温センサ１１の検出温度、及び外気温センサ１２の検出温度の３種類の検出温度に基づき判断するものである。すなわち、制御装置２０ｂは、３種類のセンサの検出温度に基づき、水流量弁９の制御信号を生成して、水流量弁９に出力する。

　実施の形態１の場合の制御信号の生成に加え、制御装置２０ｂは、以下のような制御信号（温度上昇速度依存制御信号）を生成して、水流量弁９に出力する。すなわち、制御装置２０ｂは、単位時間当たりの外気温度（外気温センサ１２にて検出）の上昇速度が、圧縮機２の外郭温度（外郭温度検出センサ６にて検出）の単位時間当たりの上昇速度より速い場合には、圧縮機２における冷媒の寝込み量が多いと判断し、水流量弁９をＯＰＥＮを指示する制御信号を生成し、水流量弁９に出力する。すなわち、この場合は、検出温度の大小ではなく、それぞれの検出温度の上昇速度（速さ）を判定対象とする。

　この制御により、さらに信頼性に優れたヒートポンプ式給湯室外機を提供できる。なお、外気温センサ１２も冷媒制御の為、元々存在するセンサであるので、センサ増設やセンサ増設伴うコストアップを伴わずに上記効果を得ることができる。

　さらに具体的に説明する。冷媒の寝込みは圧縮機２が停止しているときにのみ起こる。
　圧縮機２の停止中に冷媒が寝込んだ状態（冷媒で圧縮機内の潤滑油が希釈された状態）で、圧縮機２が動き出すと圧縮機２の摺動部の潤滑不良で焼き付き等を起こす。圧縮機停止中において冷媒回路内の冷媒は、冷媒回路内の最も温度が低い部分に凝縮して液体として集まろうとする（寝込み）。圧縮機２の外郭温度が低い場合、冷媒が圧縮機２に寝込み易いのは確かであるが、厳密には、圧縮機外郭温度の絶対値ではない。外気温度（周囲温度）の上昇スピードに比べて、冷媒回路各部の温度上昇スピードが遅い部品がその時点ではより冷たいので、そこに冷媒が集まろうとする。なお、これらの現象は、あくまでも圧縮機２の停止中の話である。一般的に圧縮機２は冷媒回路部品のなかでも熱容量が大きい（温まり難い）ため、冷媒は圧縮機２に集まる（寝込む）ことになる。従って、外気温センサ１２を追加することで、外気温度と圧縮機２の外郭温度との各々の上昇スピードの差を検知できるようになると、圧縮機２に冷媒の寝込みが発生しやすい状態か否かを判定できるようになる。すなわち実施の形態２の場合は、制御装置２０ｂは、まず、外気温度と圧縮機外郭温度の単位時間当たりの温度変化幅を比較する。制御装置２０ｂは、外気温度の方が圧縮機２の外郭温度よりも温度上昇方向に変化幅が大きい場合は、
　すなわち、
　外気温度の温度上昇速度＞圧縮機外郭の温度上昇速度
である場合には、圧縮機２に冷媒寝込みの可能性が高いと判断（加熱すべき領域）できるので、水流量弁９を開く制御を実施する。
　ただし、外郭温度検出センサ６の検出温度Ｔ（６）と水温センサ１１の検出温度Ｔ（１１）とについて、
　Ｔ（６）＞Ｔ（１１）
の場合、水流量弁９を開いても圧縮機２を加熱することはできないので、制御装置２０ｂは、この場合は水流量弁９を閉じる制御を実施する。

　実施の形態１ではウォータージャケット１０に水を流すことで貯湯タンク３０内の水温が影響（温度低下）を受ける可能性があること、また、ウォータージャケット１０に水を流すために（その水路抵抗に打ち勝つために）循環ポンプ４０の出力を上げる必要が生じ得ることから、システム全体として消費電力が増加することが考えられる。この場合、外気温センサ１２を追加することにより、外郭温度検出センサ６と水温センサ１１との２つのセンサを用いる場合に比べて、圧縮機２に冷媒寝込みが起きそうな状態かどうかの判定精度を向上できる。これにより、貯湯タンク３０内の水温への影響を抑制できると共に、循環ポンプ４０の消費電力の増加を抑制できる。

　以上の実施の形態１、２では、水流量弁９は、「閉じる／開く」をおこなうストップ弁として説明したが、これは一例である。水流量弁９の機能は、水の流量を多段階に調整できる機能でもよい。制御装置２０ａ（あるいは制御装置２０ｂ）は、センサの検出温度に基づいて、多段階に応じた制御信号を生成して出力する。いかなる制御信号を生成するかは、予めプログラムされている。また、水流量弁９の機能は、水の流量を連続的に調整できる機能でもよい。その場合も、制御装置２０ａ（あるいは制御装置２０ｂ）は、センサの検出温度に基づいて、連続調整に応じた制御信号を生成して出力する。いかなる制御信号を生成するかは、予めプログラムされている。

　以上の実施の形態１、２ではヒートポンプ装置を説明したが、このヒートポンプ装置を、制御装置が水流量弁（調整弁）を制御する調整弁制御方法として把握することもできる。すなわち、
　圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を備えた冷凍サイクルと、
　ウォータージャケット１０と、
　前記流入側の前記分岐と前記ウォータージャケットとの間の前記分岐経路の途中に接続され、入力された制御信号に従って水流量弁９と、
　外郭温度検出センサ６と、
　水温センサ１１と
　を備えたヒートポンプ装置に対して、
　外郭温度検出センサ６の検出温度と、水温センサ１１の検出温度とに基づいて、制御装置が、水流量弁９を制御する調整弁制御方法として把握することができる。

　１ａ，１ｂ　ヒートポンプ式給湯室外機、２　圧縮機、３　水－冷媒熱交換器、４　膨張弁、５　空気熱交換器、６　外郭温度検出センサ、７　主水回路、８　分岐水回路、９　水流量弁、１０　ウォータージャケット、１１　水温センサ、１２　外気温センサ、２０ａ，２０ｂ　制御装置、３０　貯湯タンク、４０　循環ポンプ。

Claims

　圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を備えた冷凍サイクルと、
　貯湯タンクから前記凝縮器に流入すると共に前記凝縮器から流出して前記貯湯タンクに戻る主回路の前記凝縮器に対する流入側の分岐と流出側の分岐とから前記主回路に対して並列に分岐する分岐経路の途中に接続されて前記貯湯タンクから流出された水を通過させると共に、前記圧縮機の外郭に配置されたウォータージャケットと、
　前記流入側の前記分岐と前記ウォータージャケットとの間の前記分岐経路の途中に接続され、入力された制御信号に従って水の流量を調整する調整弁と、
　前記圧縮機の前記外郭の温度を検出する第１温度センサと、
　前記調整弁よりも上流に設置され、前記貯湯タンクから流出された水の温度を検出する第２温度センサと、
　前記第１温度センサの検出温度と、前記第２温度センサの検出温度とに基づいて、前記調整弁を制御する前記制御信号を生成し、生成された前記制御信号を前記調整弁に出力する制御装置と
を備えたことを特徴とするヒートポンプ装置。
　前記第２温度センサは、
　前記流入側の前記分岐の近傍と、
　前記流入側の前記分岐と前記調整弁との間において前記分岐経路の近傍と、
　前記調整弁よりも上流かつ前記調整弁の近傍と、
のうちのいずれかの位置に設置されたことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ装置。
　前記ヒートポンプ装置は、さらに、
　外気の温度を検出する第３温度センサを備え、
　前記制御装置は、
　　前記第１温度センサの検出温度と、前記第２温度センサの検出温度と、前記第３温度センサの検出温度とに基づいて、前記制御信号を生成し、生成した前記制御信号を前記調整弁に出力することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
　前記制御装置は、
　前記第３温度センサの検出温度に基づいて外気温度の上昇速度を示す外気温上昇速度を算出すると共に、前記第１温度センサの検出温度に基づいて前記圧縮機の前記外郭の温度の上昇速度を示す外郭温上昇速度を算出し、前記外気温上昇速度と前記外郭温上昇速度との大小関係に基づいて、前記調整弁を制御する第２の制御信号である温度上昇速度依存制御信号を生成することを特徴とする請求項３記載のヒートポンプ装置。
　圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を備えた冷凍サイクルと、
　貯湯タンクから前記凝縮器に流入すると共に前記凝縮器から流出して前記貯湯タンクに戻る主回路の前記凝縮器に対する流入側の分岐と流出側の分岐とから前記主回路に対して並列に分岐する分岐経路の途中に接続されて前記貯湯タンクから流出された水を通過させると共に、前記圧縮機の外郭に配置されたウォータージャケットと、
　前記流入側の前記分岐と前記ウォータージャケットとの間の前記分岐経路の途中に接続され、制御を受けることにより水の流量を調整する調整弁と、
　前記圧縮機の前記外郭の温度を検出する第１温度センサと、
　前記調整弁よりも上流に設置され、前記貯湯タンクから流出された水の温度を検出する第２温度センサと
　を備えたヒートポンプ装置に対して、
　制御装置が、
　前記第１温度センサの検出温度と、前記第２温度センサの検出温度とに基づいて、前記調整弁を制御することを特徴とする調整弁制御方法。