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JP2002081768A - ヒートポンプ給湯機 - Google Patents

ヒートポンプ給湯機

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Publication number
JP2002081768A
JP2002081768A JP2001186155A JP2001186155A JP2002081768A JP 2002081768 A JP2002081768 A JP 2002081768A JP 2001186155 A JP2001186155 A JP 2001186155A JP 2001186155 A JP2001186155 A JP 2001186155A JP 2002081768 A JP2002081768 A JP 2002081768A
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JP
Japan
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temperature
discharge
discharge temperature
pressure
water
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JP2001186155A
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JP3659197B2 (ja
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Masahiro Ohama
昌宏 尾浜
Takeji Watanabe
竹司 渡辺
Satoshi Matsumoto
松本  聡
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/008Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/02Domestic hot-water supply systems using heat pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/06Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
    • F25B2309/061Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/17Control issues by controlling the pressure of the condenser

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  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 運転効率の向上と耐久性の向上をはかる。 【解決手段】 圧縮機1、冷媒対水熱交換器2、減圧装
置3、蒸発器4を順次接続した冷媒循環回路と、貯湯槽
5、循環ポンプ6、冷媒対水熱交換器2を順次接続した
給湯回路と、給水温度を検出する給水温度検出手段12
と、圧縮機1の吐出温度を検出する吐出温度検出手段1
3と、給水温度に対して予め設定された目標吐出温度に
なるように減圧装置3の開度を制御する制御手段11と
を設けている。これによって、目標吐出温度として運転
効率の良い吐出温度としているので、年間を通じて効率
の良い給湯加熱運転ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【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16は従来のヒートポンプ給湯機の構成図であ
る。図16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、冷媒対水熱交換器2、補助加熱器7
を接続した給湯回路とからなり、圧縮機1より吐出され
た高温高圧の過熱ガス冷媒は冷媒対水熱交換器2に流入
し、ここで循環ポンプ6から送られてきた水を加熱す
る。そして、冷媒対水熱交換器2で放熱した冷媒は減圧
装置3で減圧され、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、圧縮機1に戻る。一方、冷媒対
水熱交換器2で加熱された湯は貯湯槽5の上部に流入
し、上から次第に貯湯されていく。そして、冷媒対水熱
交換器2の入口水温が設定値に達すると水温度検出手段
8が検知し、圧縮機1によるヒートポンプ運転を停止し
て、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】上記図16に示す従来
例のヒートポンプ給湯機では、減圧装置3としてキャピ
ラリーチューブや温度式膨張弁を用いていた。減圧装置
3としてキャピラリーチューブを用いる場合、一般的
に、冷媒循環量の多い夏季の温度条件を基準にキャピラ
リーチューブの仕様を設計する。そのため、夏季以外の
特に給湯負荷の大きい冬季には運転の効率が悪くなると
いう課題を有していた。また、同様に夏季以外の特に外
気温度の低い冬季には冷媒循環回路に必要以上の冷媒が
循環するため、圧縮機1に液冷媒が吸い込まれ、その結
果、液圧縮となり圧縮機の耐久性が悪くなるという課題
を有していた。
【0004】他方、減圧装置3として温度式膨張弁を用
いる場合、一般的に、蒸発器4の出口の冷媒は過熱度が
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。そのため、外気温度条
件によっては吐出圧力が上昇したり、または、吐出温度
が上昇したりして圧縮機の耐久性が悪くなるという課題
を有していた。そして、この課題を避けるために設計す
ると冷媒対水熱交換器2の出口水温である沸き上げ温度
を多角することができないという課題を有していた。さ
らに、冬季において蒸発器4に着霜したときも、蒸発器
4の出口の冷媒状態を過熱度がとれるように制御するた
め、いっそう着霜が進み、運転の効率が悪くなるという
課題を有していた。特に、一日のうで、明け方など急激
に外気温度が低下するときには不必要に蒸発器4の出口
の冷媒状態を過熱度がとれるように制御するため、さら
に運転の効率が悪くなるという課題を有していた。
【0005】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、効率の良い給湯加熱運転を実
現することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、圧縮機、冷媒対水熱交換器、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、冷媒対水熱交換器を順次接続した給湯回路と、給水
温度を検出する給水温度検出手段と、圧縮機の吐出温度
を検出する吐出温度検出手段と、給水温度に対して予め
設定された目標吐出温度になるように減圧装置の開度を
制御する制御手段とを具備したものである。
【0007】また、給水温度が高いときには、圧縮機の
吐出圧力が、圧力検出手段からの信号によって予め設定
された常用最大吐出圧力を越えないように、減圧装置の
開度を制御する制御手段をを具備したものである。
【0008】さらに、給水温度が低いときには、圧縮機
の吐出温度が、吐出温度検出手段からの信号によって予
め設定された常用最大吐出温度を越えないように、減圧
装置の開度を制御する制御手段をを具備したものであ
る。
【0009】上記発明において、給水温度に対して給湯
運転の効率が最も良い吐出温度を予め求めておいて、こ
れを目標吐出温度として設定する。そして、給湯運転を
行う場合に給水温度と圧縮機の吐出温度とを検出して、
この目標吐出温度になるように減圧装置の開度を制御す
るので、年間を通じて、効率の良い給湯加熱運転ができ
る。
【0010】また、圧力検出手段からの信号によって、
常用最大吐出圧力を越えないように、減圧装置の開度を
制御するので、圧縮機の異常圧力上昇がなく、さらに、
吐出温度検出手段からの信号によって、常用最大吐出温
度を越えないように、減圧装置の開度を制御するので、
圧縮機の異常温度上昇もない、耐久性の高いヒートポン
プ給湯機が実現できる。
【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記載のように、圧縮
機、冷媒対水熱交換器、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、冷媒対水熱交
換器を順次接続した給湯回路と、給水温度を検出する給
水温度検出手段と、圧縮機の吐出温度を検出する吐出温
度検出手段と、給水温度に対して予め設定された目標吐
出温度になるように減圧装置の開度を制御する制御手段
とを設けた構成とすることにより、給水温度に対して給
湯運転の効率が最も良い吐出温度を予め求めておいて、
これを目標吐出温度として設定するので、年間を通じ
て、効率の良い給湯加熱運転ができる。さらに、給水温
度を用いるので、外気温度のように一日のうちで大きな
変化をしないため、安定した運転制御ができ、効率が良
くなる。
【0012】また、請求項2記載のように、給水温度が
高いときには、圧縮機の吐出圧力が、圧力検出手段から
の信号によって予め設定された常用最大吐出圧力を越え
ないように、減圧装置の開度を制御する制御手段を設け
た構成とすることにより、圧縮機の異常圧力上昇がな
い、耐久性の高いヒートポンプ給湯機が実現できる。
【0013】また、請求項3記載のように、圧力検出手
段として、給水温度検出手段と、前記吐出温度検出手段
と、給水温度に対する目標吐出温度を記憶している第二
の記憶手段を有するようにすることができる。
【0014】また、請求項4記載のように、給水温度が
低いときには、圧縮機の吐出温度が、吐出温度検出手段
からの信号によって予め設定された常用最大吐出温度を
越えないように、減圧装置の開度を制御する制御手段を
設けた構成とすることにより、圧縮機の異常温度上昇が
ない、耐久性の高いヒートポンプ給湯機が実現できる。
【0015】また、請求項5記載のように、減圧装置の
開度の下限値を有する制御手段を設けた構成とすること
により、着霜時にも減圧装置の最低の開度が維持される
ので、蒸発器4の蒸発温度の低下が押さえられて、従来
よりも効率の良い給湯加熱運転ができる。
【0016】また、請求項6記載のように、圧縮機の吐
出圧力が超臨界圧力となる超臨界冷凍サイクルにおいて
も、高温の沸き上げ温度を得ることができる。
【0017】また、請求項7記載のように、冷凍サイク
ルの冷媒として二酸化炭素を用いる。
【0018】
【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。
【0019】(実施例1)図1は本発明の実施例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は同ヒートポンプ給湯機の給水温度
と平均外気温度との関係を示す説明図、図4は同ヒート
ポンプ給湯機の給水温度に対する目標吐出温度を示す説
明図である。なお、従来例で説明した図16と同じ構成
部材には同一符号を用い説明を省略する。
【0020】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。また、制御手段11
は、給水温度を検出する給水温度検出手段12と圧縮機
1の吐出温度を検出する吐出温度検出手段13からの信
号で減圧装置3を制御する。14は給水温度に対する目
標吐出温度を記憶している第一の記憶手段である。な
お、減圧装置3として電動膨張弁(図示せず)等があ
る。
【0021】次に動作、作用について説明する。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、ある外気温度と給水温度時の減圧
装置3の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。また、図3は横軸に給水温度をと
り、縦軸に平均外気温度をとって、給水温度と平均外気
温度との関係を示したものである。この時の平均外気温
度としては、例えば、数日から1週間程度の平均の外気
温度を用いる。そいて、予め、給水温度と平均外気温度
紙の関係を求めておけば、同図からわかるように給水温
度がわかれば、平均外気温度を推定することができる。
さて、図2において、効率は減圧装置3の開度に対して
極大値がある。また、同図において、一点鎖線は圧縮機
の通常使用時の最大温度(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最大圧力(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
の開度Xに対する吐出温度を目標吐出温度Yとする。そ
して、各給水温度に対して、この目標吐出温度Yを求め
ると、図4のようになる。この給水温度に対する目標吐
出温度の関係を第一の記憶手段14に予め記憶させる。
【0022】つまり、給湯運転が始まり圧縮機1が起動
すると、制御手段11は給水温度検出手段12と吐出温
度検出手段13からの信号で給水温度と吐出温度と検出
する。そして、給水温度と目標吐出温度との関係を記憶
している第一の記憶手段14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11は減圧
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、制御
手段11は減圧装置3の開度を小さくする(閉じる)よ
うに制御する。
【0023】上記のように、制御手段11による吐出温
度制御をある時間毎に行えば、給水温度(平均外気温
度)が変化しても常に効率の良い給湯運転が可能とな
る。さらに、給水温度を用いるので、一日のうちで大き
な変化をしないため、安定した運転制御ができ、効率が
良くなる。また、圧縮機1の吐出温度を成り行きでな
く、目標吐出温度になるように制御しているので、高温
の沸き上げ温度も得ることができる。
【0024】なお、給水温度検出手段として、水温度検
出手段8を用いても同様に実施することができる。
【0025】(実施例2)図5は本発明の実施例2のヒ
ートポンプ給湯機の構成図、図6は同ヒートポンプ給湯
機の減圧装置の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7は同ヒートポンプ給湯機の給水温度
に対する吐出圧力と減圧装置の開度を示す説明図であ
る。
【0026】本実施例において、実施例1と異なる点
は、圧縮機1の吐出側に圧力検出手段15を設けた構成
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。
【0027】次に動作、作用について説明する。図6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、ある給水温度の高い場合(外気温
度の高い場合)の減圧装置3の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。同図に示す
ように、給水温度がかなり高くなると、効率が極大値に
なる減圧装置3の開度において吐出圧力が常用最大吐出
圧力を越えるときがある。この場合、減圧装置3の開度
をAからBに変更すると吐出圧力はCからDに減少する
ことになる。
【0028】つまり、給湯運転が始まり圧縮機1が起動
すると、制御手段11は圧力検出手段15からの信号で
吐出圧力を検出する。この吐出圧力が常用最大吐出圧力
よりも低ければ、制御手段11は給水温度検出手段12
と吐出温度検出手段13からの信号で給水温度と吐出温
度と検出し、そして、給水温度と目標吐出温度との関係
を記憶している第一の記憶手段14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11
は減圧装置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、制御手段11は減圧装置3の開度を小さくする(閉
じる)ように制御する。
【0029】他方、圧力検出手段15からの信号で検出
した吐出圧力が常用最大吐出圧力よりも高ければ、制御
手段11は減圧装置3の開度を大きくする(開く)よう
に制御する。
【0030】図7は横軸に給水温度をとり、縦軸に吐出
圧力と減圧装置3の開度をとって、給水温度に対する吐
出圧力と減圧装置3の開度の変化を示したものである。
同図において、給水温度が高くなれば、上記説明のよう
に吐出圧力による制御を行うことによって吐出圧力が常
用最大吐出圧力を越えないようにすることができるの
で、この吐出圧力制御をある時間毎に行えば、異常圧力
上昇のない給湯運転が可能となる。なお、図中の点線は
実施例1で説明した吐出温度による制御の場合であり、
記号A、B、C、Dは図6の同記号に対応する。
【0031】(実施例3)図8は本発明の実施例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
機の減圧装置の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10は同ヒートポンプ給湯機の給水温
度に対する目標吐出温度を示す説明図である。
【0032】本実施例において、実施例2と異なる点
は、圧力検出手段として給水温度検出手段12と吐出温
度検出手段13を用い、さらに第二の記憶手段16を設
けた構成としていることである。なお、実施例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、ある給水温度の高い場合(外気温
度の高い場合)の減圧装置3の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。同図に示す
ように、給水温度がかなり高くなると、効率が極大値に
なる減圧装置3の開度において吐出圧力が常用最大吐出
圧力(例えば2.4MPa)を越えるときがある。この
場合、減圧装置3の開度をAからBに変更すると吐出圧
力はCからDに減少し、吐出温度はEからFは減少す
る。結局、同図に示す給水温度の場合には吐出圧力をD
にするためには吐出温度をFにすればよいことになる。
この減圧装置3の開度Bに対する吐出温度を目標吐出温
度Zとする。そして、各給水温度に対して、この目標吐
出温度Zを求めると、図10の実線のようになる。この
給水温度に対する目標吐出温度Zの関係を第二の記憶手
段16に予め記憶させる。同図において、点線は実施例
1で説明した吐出温度による制御の場合であり、実線と
点線の交点の給水温度を高温側限界給水温度Tuとす
る。
【0034】つまり、給湯運転が始まり圧縮機1が起動
すると、制御手段11は給水温度検出手段12からの信
号で給水温度を検出する。この給水温度が高温側限界給
水温度Tuよりも低ければ、さらに、制御手段11は給
水温度検出手段12と吐出温度検出手段13からの信号
で給水温度と吐出温度と検出し、そして、給水温度と目
標吐出温度との関係を記憶している第一の記憶手段14
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11は減圧装置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、制御手段11は減圧装置3の開
度を小さくする(閉じる)ように制御する。
【0035】他方、給水温度検出手段12からの信号で
検出した給水温度が高温側限界給水温度Tuよりも高け
れば、吐出温度検出手段13からの信号で吐出温度を検
出し、そして、第二の記憶手段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11
は減圧装置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、制御手段11は減圧装置3の開度を小さくする(閉
じる)ように制御する。
【0036】上記のように制御手段11による吐出温度
制御をある時間毎に行えば、吐出温度による制御を行う
ことによって吐出圧力が常用最大吐出圧力を越えないよ
うにすることができるので、異常圧力上昇のない給湯運
転が可能となる。
【0037】(実施例4)図11は本発明の実施例4の
ヒートポンプ給湯機の構成図、図12は同ヒートポンプ
給湯機の減圧装置の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13は同ヒートポンプ給湯機の給
水温度に対する目標吐出温度を示す説明図である。
【0038】本実施例において、実施例1と異なる点は
第三の記憶手段17を設け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。
【0039】次に動作、作用について説明する。図12
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、ある給水温度の低い場合(外気
温度の低い場合)の減圧装置3の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。同図に示
すように、給水温度がかなり低くなると、効率が極大値
になる減圧装置3の開度において吐出温度が常用最大吐
出温度(例えば105゜C)を越えるときがある。この
場合、減圧装置3の開度をAからBに変更すると吐出温
度はCからDに減少することになる。また、図13は横
軸に給水温度をとり、縦軸に目標吐出温度をとって、給
水温度に対する目標吐出温度Wの関係を示したものであ
る。同図中の実線で示すように、低給水温度の場合の目
標吐出温度Wは常用最大吐出温度(例えば105゜C)
一定となる。この給水温度に対する目標吐出温度Wの関
係を第三の記憶手段17に予め記憶させる。また、同図
の点線は実施例1で説明した吐出温度による制御の場合
であり、実線と点線の交点の給水温度を低温側限界給水
温度Tlとする。
【0040】つまり、給湯運転が始まり圧縮機1が起動
すると、制御手段11は給水温度検出手段12からの信
号で給水温度を検出する。この給水温度が低温側限界給
水温度Tlよりも高ければ、制御手段11は吐出温度検
出手段13からの信号で吐出温度を検出し、そして、給
水温度と目標吐出温度との関係を記憶している第一の記
憶手段14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11は減圧装置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、制御手段11は減圧装
置3の開度を小さくする(閉じる)ように制御する。
【0041】他方、給水温度検出手段12からの信号で
検出した給水温度が低温側限界給水温度Tlよりも低け
れば、制御手段11は吐出温度検出手段13からの信号
で吐出温度を検出し、そして、給水温度と目標吐出温度
との関係を記憶している第三の記憶手段17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11は減圧装置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、制御手段11は減圧装置3の開度を小さくす
る(閉じる)ように制御する。
【0042】上記のように制御手段11による吐出温度
制御をある時間毎に行えば、吐出温度が常用最大吐出温
度を越えないようにすることができるので、異常温度上
昇のない給湯運転が可能となる。
【0043】(実施例5)図14は本発明の実施例5の
ヒートポンプ給湯機の構成図である。
【0044】本実施例において、実施例1と異なる点は
減圧装置3の最小開度を記憶している最小開度記憶手段
18を設け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。
【0045】次に動作、作用について説明する。給湯運
転が始まり圧縮機1が起動すると、制御手段11は給水
温度検出手段12と吐出温度検出手段13からの信号で
給水温度と吐出温度と検出する。そして、給水温度と目
標吐出温度との関係を記憶している第一の記憶手段14
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11は減圧装置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、制御手段11は最小開度記憶手
段18からの信号で得た減圧装置3の最小開度と現在の
減圧装置3の開度とを比較する。そして、現在の減圧装
置3の開度のほうが前記最小開度よりも大きければ、減
圧装置3の開度を前記最小開度を下まわらない範囲で小
さくする(閉じる)ように制御する。また、現在の減圧
装置3の開度のほうが前記最小開度よりも小さいか等し
ければ、減圧装置3の開度を前記最小開度になるように
制御する。
【0046】このようにすれば、給水温度が低い(外気
温度が低い)場合に蒸発器4に霜が付着して吐出温度や
蒸発温度が低下しても減圧装置3の開度を必要以上に小
さくすることがないので、効率の良い給湯加熱運転が維
持できる。
【0047】(実施例6)本発明の実施例6のヒートポ
ンプ給湯機の冷凍サイクルは圧縮機1の吐出圧力が超臨
界圧力となる超臨界冷凍サイクルである。
【0048】図15は横軸に冷媒のエンタルピをとり、
縦軸に圧力をとって、冷凍サイクルの動作点を示したも
のである。同図において、点線は等温線を示し、エンタ
ルピが増す方向に高温となる。
【0049】まず、吐出温度の制御を行わない場合につ
いて説明をする。この場合、給水温度が低いときには、
実線で示す冷凍サイクルになり、吐出冷媒は点Aに示す
状態であるので、吐出温度はT1となる。一方、給水温
度が高いときには、一点鎖線で示す冷凍サイクルにな
り、吐出冷媒は点Bに示す状態であるので、吐出温度は
T2となる(T1>T2)。このように、給水温度が高
くなると、吐出温度が下がり、そのため、沸き上げ温度
を高くすることが難しい場合があった。
【0050】そこで、本実施例では吐出温度が目標吐出
温度(この場合はT1)になるように、減圧装置3の開
度を制御する。その結果、二点鎖線で示す冷凍サイクル
になり、吐出冷媒は点B'になるので、吐出温度はT1
となる。
【0051】上述のように、超臨界冷凍サイクルで給水
温度が高い場合にも、吐出温度を目標吐出温度に制御す
るので、高温の沸き上げ温度を得ることができる。
【0052】(実施例7)本発明の実施例7のヒートポ
ンプ給湯機の冷凍サイクルに用いられる冷媒は二酸化炭
素である。この場合の作用、効果は実施例6と同様なの
で、説明は省略する。
【0053】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項1に
係るヒートポンプ給湯機は、圧縮機、冷媒対水熱交換
器、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、給水温度を検出する給水温度検出手段
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、給水温度に対して予め設定された目標吐出温度にな
るように減圧装置の開度を制御する制御手段とを設けて
いるので、年間を通じて、効率の良い給湯加熱運転がで
きるという効果を有する。特に、給水温度を用いて制御
するので、一日のうで、明け方など急激に外気温度が低
下するときにも不必要に蒸発器出口の冷媒過熱度を大き
く取らないように制御するため、安定した運転制御がで
き、効率が良くなるという効果を有する。
【0054】また、請求項2に係るヒートポンプ給湯機
は、給水温度が高いときには、前記圧縮機の吐出圧力
が、圧力検出手段からの信号によって予め設定された常
用最大吐出圧力を越えないように、減圧装置の開度を制
御する制御手段を設けているので、圧縮機の異常圧力上
昇がない、耐久性の高いヒートポンプ給湯機が実現でき
るという効果を有する。
【0055】また、請求項3に係るヒートポンプ給湯機
は、圧力検出手段として、前記給水温度検出手段と、前
記吐出温度検出手段と、給水温度に対する目標吐出温度
を記憶している第二の記憶手段を設けているので、吐出
温度制御することで、圧縮機の異常圧力上昇がない、耐
久性の高いヒートポンプ給湯機が実現できるという効果
を有する。
【0056】また、請求項4に係るヒートポンプ給湯機
は、給水温度が低いときには、前記圧縮機の吐出温度
が、前記吐出温度検出手段からの信号によって予め設定
された常用最大吐出温度を越えないように、減圧装置の
開度を制御する制御手段を設けているので、圧縮機の異
常温度上昇がなく、また、液圧縮のない耐久性の高いヒ
ートポンプ給湯機が実現できるという効果を有する。
【0057】また、請求項5に係るヒートポンプ給湯機
は、減圧装置の開度の下限値を有する制御手段を設けて
いるので、着霜時にも減圧装置の最低の開度が維持され
るため、蒸発器4の蒸発温度の低下が押さえられて、従
来よりも効率の良い給湯加熱運転ができる。
【0058】また、請求項6に係るヒートポンプ給湯機
は、圧縮機の吐出圧力が超臨界圧力となる超臨界冷凍サ
イクルとなり、この場合においても高温の沸き上げ温度
を得ることができる。
【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開度に対す
る吐出温度と吐出圧力と効率を示す特性図
【図3】同ヒートポンプ給湯機の給水温度と平均外気温
度との関係を示す特性図
【図4】同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する目標
吐出温度を示す特性図
【図5】本発明の実施例2のヒートポンプ給湯機の構成
【図6】同ヒートポンプ給湯機の減圧装置の開度に対す
る吐出温度と吐出圧力と効率を示す特性図
【図7】同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する吐出
圧力と減圧装置の開度を示す特性図
【図8】本発明の実施例3のヒートポンプ給湯機の構成
【図9】同ヒートポンプ給湯機の減圧装置の開度に対す
る吐出温度と吐出圧力と効率を示す特性図
【図10】同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する目
標吐出温度を示す特性図
【図11】本発明の実施例4のヒートポンプ給湯機の構
成図
【図12】同ヒートポンプ給湯機の減圧装置の開度に対
する吐出温度と吐出圧力と効率を示す特性図
【図13】同ヒートポンプ給湯機の給水温度に対する目
標吐出温度を示す特性図
【図14】本発明の実施例5のヒートポンプ給湯機の構
成図
【図15】本発明の実施例6のヒートポンプ給湯機の冷
凍サイクルの動作点を示す説明図
【図16】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 11 制御手段 12 給水温度検出手段 13 吐出温度検出手段

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機、冷媒対水熱交換器、減圧装置、
    蒸発器を順次接続した冷凍サイクルと、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、給水温度を検出する給水温度検出手段と、前記圧縮
    機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、給水温度
    に対して予め設定された目標吐出温度になるように減圧
    装置の開度を制御する制御手段とを備えたヒートポンプ
    給湯機。
  2. 【請求項2】 給水温度が高いときには、圧縮機の吐出
    圧力が、圧力検出手段からの信号によって予め設定され
    た常用最大吐出圧力を越えないように、減圧装置の開度
    を制御する制御手段を備えた請求項1記載のヒートポン
    プ給湯機。
  3. 【請求項3】 圧力検出手段として、給水温度検出手段
    と、吐出温度検出手段と、給水温度に対して目標吐出温
    度を記憶している第二の記憶手段とを備えた請求項2記
    載のヒートポンプ給湯機。
  4. 【請求項4】 給水温度が低いときには、圧縮機の吐出
    温度が、吐出温度検出手段からの信号によって予め設定
    された常用最大吐出温度を越えないように、減圧装置の
    開度を制御する制御手段を備えた請求項1記載のヒート
    ポンプ給湯機。
  5. 【請求項5】 減圧装置の開度の下限値を有する制御手
    段を備えた請求項1記載のヒートポンプ給湯機。
  6. 【請求項6】 冷凍サイクルは圧縮機の吐出圧力が超臨
    界圧力となる超臨界冷凍サイクルであることを特徴とす
    る請求項1、2、4または5記載のヒートポンプ給湯
    機。
  7. 【請求項7】 冷凍サイクルに用いられる冷媒は二酸化
    炭素であることを特徴とする請求項6記載のヒートポン
    プ給湯機。
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