(57)【要約】【課題】圧縮機の使用範囲を超えることなく安全に運転を継続させる。【解決手段】圧縮機１１、給湯用熱交換器１２、風呂用熱交換器１３、膨張弁１４、及び蒸発器１５を配管で接続したヒートポンプサイクル１０を備え、圧縮機１１の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段である吐出圧力センサ１８Ａを設け、吐出圧力検出手段である吐出圧力センサ１８Ａで検出した吐出圧力の状態と給湯負荷により圧縮機１１の運転周波数を決定しているので、吐出圧力が圧縮機の使用範囲を超えることなく安全に運転を継続させることができる。【選択図】図１
2005140394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と給湯用熱交換器と膨張弁と蒸発器を配管で接続したヒートポンプサイクルを備え、前記ヒートポンプサイクルの冷媒状態と給湯負荷により前記圧縮機の運転周波数を決定することを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
【請求項２】
ヒートポンプサイクルに風呂用熱交換器を備えたことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項３】
圧縮機と給湯用熱交換器と風呂用熱交換器と膨張弁と蒸発器を配管で接続したヒートポンプサイクルを備え、前記ヒートポンプサイクルの冷媒状態と風呂負荷により前記圧縮機の運転周波数を決定することを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
【請求項４】
ヒートポンプサイクルの冷媒状態は、圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段を設け、前記吐出圧力検出手段で検出した圧力が予め決定した吐出圧力以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項５】
ヒートポンプサイクルの冷媒状態は、圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段を設け、前記吐出圧力検出手段で検出した圧力が予め決定した吐出圧力との偏差であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項６】
ヒートポンプサイクルの冷媒状態は、圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段を設け、前記吐出圧力検出手段で検出した圧力が予め決定した吐出圧力との偏差と吐出圧力の変化量であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項７】
ヒートポンプサイクルの冷媒状態は、蒸発器の入口の温度を検出する蒸発器入口温度検出手段と、圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段を設け、前記蒸発器入口温度検出手段で検出した蒸発器入口温度と前記吐出温度検出手段で検出した吐出温度により吐出圧力を推定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項８】
ヒートポンプサイクルの冷媒状態は、蒸発器の入口の温度を検出する蒸発器入口温度検出手段と、前記蒸発器の出口の温度を検出する蒸発器出口温度検出手段と、圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段を設け、前記蒸発器入口温度検出手段で検出した蒸発器入口温度と、前記蒸発器出口温度検出手段で検出した蒸発器出口温度と、前記吐出温度検出手段で検出した吐出温度により吐出圧力を推定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項９】
ヒートポンプサイクルを複数備えた請求項１〜８のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項１０】
ヒートポンプサイクルに用いる冷媒を二酸化炭素とし、高圧側では臨界圧を越える状態で運転する請求項１〜９のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機、給湯用熱交換器、風呂用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプサイクルを備え、給湯用熱交換器で加熱したお湯をそのまま出湯する、瞬間湯沸かし型の機能を備えたヒートポンプ給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、種々のヒートポンプサイクルを利用した給湯装置が提案されている。この装置における給湯温度の制御方法として、給湯量が増加すると給湯温度が下がるとインバータの運転周波数を上昇させ、給湯量が減少すると給湯温度が上がるとインバータの運転周波数を下降させることにより、給湯温度を常時設定値範囲内に保持する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図６は特許文献１に記載された従来のヒートポンプ給湯装置の構成を示す配管ブロック図である。図６において、従来のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機１と、利用側熱交換器２と、同一次側配管２ａと、同二次側配管２ｂと、膨張弁３と、熱源側熱交換器４と、制御回路５と、給湯蛇口６と、温度センサ７と、インバータ８とから構成されている。
【０００４】
冷媒回路は圧縮機１より利用側熱交換器２の一次側配管２ａと膨張弁３と熱源側熱交換器４とを経て、圧縮機１に戻る循環経路により形成されている。一方、給水回路は給水管より利用側熱交換器２の二次側配管２ｂを経て、給湯蛇口６に至る経路により形成されている。７は給湯蛇口６近傍の給湯温度を検出する温度センサで、定期的に給湯温度を検出して情報を制御回路５に送っている。圧縮機１を制御するインバータ８で、制御回路５の信号により出力周波数を変えて、利用側熱交換器２の温度を制御している。制御回路５は温度センサ７により検出された給湯蛇口６近傍の出湯温度と設定温度とを比較し、出湯温度が低い場合はインバータ８の出力周波数を上昇方向に操作して圧縮機１の回転数を上げて出湯温度が高い場合は、インバータ８の出力周波数を下降方向に操作して圧縮機１の回転数を下げる制御を行っている。
【特許文献１】特開平２−２２３７６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、使用者が蛇口を操作することにより、給湯量の変化が起こった場合、出湯温度を検知してインバータの運転周波数の制御を行っているが、給湯温度の追従性が悪く設定値範囲内を広くしないと設定値範囲内に保持できなかったり、特に給湯量が急激に減少した場合圧縮機の吐出圧力が急激に上昇し使用圧力範囲内での運転が困難となり、圧縮機の信頼性を確保することが困難となる。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ヒートポンプサイクルを利用した瞬間湯沸かし型の給湯装置であって、圧縮機の吐出圧力の状態と給湯負荷により圧縮機の運転周波数を制御しているため、圧縮機の使用範囲外の圧力を超えることなく安全に運転を継続させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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装置は、吐出圧力の状態と給湯負荷によって圧縮機の運転周波数を決定している。
【０００８】
これによって、使用者が給湯中に蛇口を絞り急激に給湯量が減少したり、蛇口を閉じた場合でも、給湯負荷に加え、吐出圧力の状態を検知し圧縮機の運転周波数を決定しているので、吐出圧力が圧縮機の使用範囲を超えることなく安全に運転を継続させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のヒートポンプ給湯装置は、負荷変動がおこった場合でも圧縮機の使用範囲を超えることなく安全に運転を継続させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプサイクルを備え、前記ヒートポンプサイクルの冷媒状態と給湯負荷により前記圧縮機の運転周波数を決定する。
【００１１】
従って、使用者が給湯中に蛇口を絞り急激に給湯量が減少したり、蛇口を閉じた場合でも、給湯負荷に加え、ヒートポンプサイクルの冷媒状態を検知し圧縮機の運転周波数を決定しているので、ヒートポンプサイクルの状態が圧縮機の使用範囲を超えることなく安全に運転を継続させることができる。
【００１２】
第２の発明は、特に、第１の発明のヒートポンプ給湯装置に風呂用熱交換器を備えた。
【００１３】
従って、風呂にも注湯できる。
【００１４】
第３の発明は、圧縮機、給湯用熱交換器、風呂用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプサイクルを備え、前記ヒートポンプサイクルの冷媒状態と風呂負荷により前記圧縮機の運転周波数を決定する。
【００１５】
従って、使用者が風呂に注湯中に蛇口を絞り急激に注湯量が減少したり、蛇口を閉じた場合でも、風呂負荷に加え、ヒートポンプサイクルの冷媒状態を検知し圧縮機の運転周波数を決定しているので、ヒートポンプサイクルの状態が圧縮機の使用範囲を超えることなく安全に運転を継続させることができる。
【００１６】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明において、前記ヒートポンプサイクルの冷媒状態として、前記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段を設け、前記吐出圧力検出手段で検出した圧力が予め決定した吐出圧力以上の場合、前記吐出圧力検出手段で検出した吐出圧力の状態と給湯負荷または、風呂負荷により前記圧縮機の運転周波数を決定する。
【００１７】
従って、吐出圧力が一定値を超えた場合、吐出圧力を下げるべく運転周波数を下げるので、吐出圧力のオーバーシュートを抑制できる。
【００１８】
第５の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明において、前記ヒートポンプサイクルの冷媒状態として、前記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段を設け、前記吐出圧力検出手段で検出した圧力が予め決定した吐出圧力との偏差と給湯負荷または、風呂負荷により圧縮機の運転周波数を決定する。
【００１９】
従って、偏差が大きい場合は操作量を大きく、偏差が小さい場合は操作量を小さく制御し、吐出圧力のオーバーシュートを抑制でき、安定した温度での給湯または、注湯ができる。
【００２０】
第６の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明において、前記ヒートポンプサイクルの冷媒状態として、前記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段を設け、前記吐出圧力検出手段で検出した圧力が予め決定した吐出圧力との偏差と吐出圧力の変化量と給湯負荷または、風呂負荷により圧縮機の運転周波数を決定する。
【００２１】
従って、吐出圧力の偏差と変化量により操作量を細かく決定し制御しているため、吐出圧力のオーバーシュートをさらに抑制でき、さらに安定した温度での給湯または、注湯ができる。
【００２２】
第７の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明において、前記ヒートポンプサイクルの冷媒状態として、前記蒸発器の入口の温度を検出する蒸発器入口温度検出手段と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段を設け、前記蒸発器入口温度検出手段で検出した蒸発器入口温度と前記吐出温度検出手段で検出した吐出温度により吐出圧力を推定する。
【００２３】
従って、安価な仕様で、吐出圧力を検出できる。
【００２４】
第８の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明において、前記ヒートポンプサイクルの冷媒状態として、前記蒸発器の入口の温度を検出する蒸発器入口温度検出手段と、前記蒸発器の出口の温度を検出する蒸発器出口温度検出手段と、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段を設け、前記蒸発器入口温度検出手段で検出した蒸発器入口温度と、前記蒸発器出口温度検出手段で検出した蒸発器出口温度と、前記吐出温度検出手段で検出した吐出温度により吐出圧力を推定する。
【００２５】
従って、安価な仕様で、吐出圧力を精度良く検出できる。
【００２６】
第９の本発明は、特に、第１〜８のいずれか一つの発明において、ヒートポンプサイクルを複数備えている。
【００２７】
従って、出湯流量に応じてヒートポンプサイクルの運転台数を切り換え、幅広い能力において効率の良い運転が可能となる。
【００２８】
第１０の本発明は、特に、第１〜９のいずれか一つの発明において、ヒートポンプサイクルに用いる冷媒を二酸化炭素とし、高圧側では臨界圧を越える状態で運転している。
【００２９】
従って、高温の湯を生成することができ、また貯湯タンクを併用する場合には高温の湯を貯湯できるので貯湯タンクを小型化できる。
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の回路構成図である。図２は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の圧縮機制御のフローチャートである。
【００３２】
図１において、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の冷凍回路について説明する。
【００３３】
ヒートポンプサイクル１０は、圧縮機１１、給湯用熱交換器１２、風呂用熱交換器１３、膨張弁１４、及び蒸発器１５を順に配管で接続して構成されている。また、ヒートポンプサイクル１０は、給湯用熱交換器１２をバイパスするバイパス回路１６を備え、このバイパス回路１６には制御弁１７を設けている。また、ヒートポンプサイクル１０には、圧縮機１１からの吐出冷媒圧力を検出する吐出圧力センサ１８Ａを備えている。さらにヒートポンプサイクル１０に対応する蒸発器１５に送風するためのファン１９を設けている。また、吐出温度センサ１８Ｂ、蒸発器入口温度センサ１８Ｃ、蒸発器出口温度センサ１８Ｄ、外気温センサ２０を設置している。
【００３４】
本実施例によるヒートポンプ給湯装置は、二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側では臨界圧を越える状態で運転することが好ましい。
【００３５】
次に、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の出湯回路について説明する。
【００３６】
給湯用熱交換器１２の水用配管１２Ａの流入側は、流量調整弁２１、減圧弁２２、及び逆止弁２３を介して水道管等の水供給配管２４に接続されている。水用配管１２Ａの流出側は、逆止弁２５、第一混合弁２６、及び第二混合弁２７を介してキッチン、又は洗面所等の給湯用の蛇口２８に接続されている。この出湯回路には、キッチン、又は洗面所等の給湯用の蛇口２８の流量を検出する流量センサ２９を備えている。
【００３７】
次に、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の貯湯回路について説明する。
【００３８】
貯湯タンク３０の底部配管３２は、逆止弁３１、減圧弁２２、及び流量調整弁２１を介して水道管等の水供給配管２４に接続されている。この底部配管３２は、循環ポンプ３３を介して水用配管１２Ａの流入側と接続されている。また、貯湯タンク３０の上部循環用配管３４は、制御弁３５を介して水用配管１２Ａの流出側と接続されている。なお、本発明の実施例による貯湯タンク３０は、積層式の貯湯タンクであり、タンク内での撹拌が防止され、上部に高温水が底部に低温水が蓄積されるように構成されている。
【００３９】
一方、貯湯タンク３０の上部出湯用配管４１は、第一混合弁２６に接続されている。また、貯湯タンク３０の底部配管３２から分岐させた出水用配管４２は、逆止弁４３を介して第二混合弁２７に接続されている。
【００４０】
次に、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の浴槽加熱回路について説明する。
【００４１】
風呂用熱交換器１３の水用配管１３Ａは、循環ポンプ５１を備えた浴槽用循環配管５２と接続されている。この浴槽用循環配管５２は、水用配管１３Ａをバイパスするバイパス配管５３と、水用配管１３Ａとバイパス配管５３とを切り換える三方弁５４とを備えている。
【００４２】
なお、浴槽５０への注湯は、第二混合弁２６の下流側配管に接続した注湯用配管６１を用いて行うことができる。この注湯用配管６１は、浴槽用循環配管５２に接続している。注湯用配管６１には、注湯弁６２が設けられている。
【００４３】
リモコン７１は、蛇口２８からの出湯温度の指示や、浴槽５０の沸き上げ温度及び沸き上げ開始などを指示し、このリモコン７１からの指示に基づいてヒートポンプサイクル１０とを制御手段７２にて制御する。なお各種のセンサの検出値はこの制御手段７２に入力される。
【００４４】
次に、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の給湯運転動作について説明する。蛇口２８の開放を流量センサ２９にて検知すると、ヒートポンプサイクル１０が運転を開始する。
【００４５】
圧縮機１１で圧縮された冷媒は、給湯用熱交換器１２で放熱し、風呂用熱交換器１３を通り、膨張弁１４で減圧された後、蒸発器１５にて吸熱し、ガス状態で圧縮機１１に吸入される。このとき、制御弁１７は閉状態で、バイパス回路１６には冷媒は流れない。
【００４６】
水供給配管２４から供給される水は、流量調整弁２１、減圧弁２２、及び逆止弁２３を順に通り、分岐して、給湯用熱交換器１２の水用配管１２Ａに導かれる。水用配管１２Ａで加熱された温水は、逆止弁２５、第一混合弁２６、及び第二混合弁２７を順に通り蛇口２８に導かれる。
【００４７】
なお、ヒートポンプサイクル１０で能力制御を行っても、給湯用熱交換器１２からの水温が設定温度よりも高い場合には、出水用配管４２から第二混合弁２７に冷水を導入し、第二混合弁２７での出口温度が設定温度となるように制御する。
【００４８】
また、ヒートポンプサイクル１０で能力制御を行っても、給湯用熱交換器１２からの水温が設定温度よりも低い場合には、貯湯タンク３０から第一混合弁２６に温水を導入し、第一混合弁２６での出口温度が設定温度となるように制御する。さらに第一混合弁２６での出口温度が設定温度よりも低い場合は、通常全開状態の流量調整弁２１の開度を小さくし、蛇口２８からの出湯流量を少なくして第一混合弁２６での出口温度が設定温度となるように制御する。
【００４９】
次に、本発明の第１の形態におけるヒートポンプ給湯装置の圧縮機制御に関して図２のフローチャートで説明する。
【００５０】
まず、蛇口２８の開放を流量センサ２９にて検知すると、圧縮機１１がスタートする（ステップ１）。
【００５１】
次に、吐出圧力センサ１８Ａで圧縮機１１からの吐出冷媒圧力を検出する。また、リモコン７１の設定温度と入水温度（図示せず）および流量センサ２９より給湯負荷が算出される（ステップ２）。
【００５２】
次に、吐出圧力センサ１８Ａで圧縮機１１からの吐出冷媒圧力を検出し、吐出圧力が第１の吐出圧力以上であるか判断される（ステップ３）。ここでは、急激な給湯量の減少が起こった場合、吐出圧力の急激な上昇が見られることに注目し、急激な給湯量の減少が起こっていないかを判断している。この第１の吐出圧力は、（表１）に示すように外気温によって決定されており、例えば４５℃の給湯温度を得るための吐出圧力より１ＭＰa高い圧力に設定されている。
【００５３】
【表１】
2005140394.tif 000003
吐出圧力が第１の吐出圧力以上である場合、先程検出した吐出圧力が第２の吐出圧力以上であるか判断される（ステップ４）。ここでは、先程同様、急激な給湯量の減少が起こっていないかを判断している。この第２の吐出圧力は、（表２）に示すように外気温によって決定されており、例えば４５℃の給湯温度を得るための吐出圧力より１．５ＭＰa高い圧力に設定されている。
【００５４】
給湯量が極端に減少した場合、給湯用熱交換器１２の水用配管１２Ａを流れる水量も極端に減少し、給湯負荷も減少するため、圧縮機１１の運転周波数は給湯負荷に見合った運転周波数に下げられるが、運転周波数が下がる操作量が小さく、過渡的に圧縮機１１の運転周波数に比べ、給湯負荷の方が小さくなり吐出圧力が上昇し、運転効率が悪くなり、最悪の場合圧縮機の使用圧力範囲外になる。
【００５５】
【表２】
2005140394.tif 000004
吐出圧力が第２の吐出圧力以上である場合、吐出圧力が適正圧力でないと判断される。圧縮機の運転周波数は、吐出圧力を適正値に速く到達させるために、検出した吐出圧力と第３の吐出圧力との偏差および吐出圧力の変化量によって決定される（ステップ５）。この第３の吐出圧力は、（表３）に示すように外気温によって決定されており、例えば４５℃の給湯温度を得るための吐出圧力より０．５ＭＰa高い圧力に設定されている。
【００５６】
【表３】
2005140394.tif 000005
ステップ４で吐出圧力が第２の吐出圧力以上でない場合、吐出圧力の変化量が正であるか判断される（ステップ６）。吐出圧力の変化量が正である場合、吐出圧力が第２の吐出圧力以上になる可能性があり、吐出圧力を適正値に速く到達させる必要がある。そこで、検出した吐出圧力と第３の吐出圧力との偏差および吐出圧力の変化量によって決定された運転周波数Ａと給湯負荷から算出された運転周波数Ｂが算出される。最終的には、圧縮機の運転周波数は、運転周波数Ａと運転周波数Ｂに重み付けされ、決定される（ステップ７）。
【００５７】
この場合、吐出圧力が上昇傾向にあるため、吐出圧力による運転周波数Ａに重きを置き、例えば０．７とし、運転周波数Ｂの重みは０．３とする。
【００５８】
ステップ６で、吐出圧力の変化量が正でない場合、吐出圧力が第２の吐出圧力以上になる可能性が小さく、安定した給湯温度で給湯するために、ステップ７同様に、検出した吐出圧力と第３の吐出圧力との偏差および吐出圧力の変化量によって決定された運転周波数Ａと給湯負荷から算出された運転周波数Ｂが算出する。圧縮機の運転周波数は、運転周波数Ａと運転周波数Ｂに重み付けされる（ステップ８）。
【００５９】
この場合、吐出圧力が下降傾向にあるため、給湯負荷による運転周波数Ｂに重きを置き、例えば０．７とし、運転周波数Ａの重みは０．３とする。
【００６０】
ステップ３で吐出圧力が第２の吐出圧力以上でない場合、安定した給湯温度で給湯するために、圧縮機の運転周波数は、給湯負荷から算出される（ステップ９）。
【００６１】
以上のように本実施例のヒートポンプ給湯装置は、吐出圧力センサ１８で圧縮機１１からの吐出冷媒圧力を検出し、使用者が蛇口２８を操作することにより急激な給湯量の減少が起こった場合、吐出圧力の急激な上昇が起こることに注目し、この場合吐出圧力の状態を検知し圧縮機の運転周波数を決定しているので、吐出圧力が圧縮機の使用範囲を超えることなく安全に運転を継続させることができる。さらに、吐出圧力のオーバーシュートを抑制でき、安定した給湯温度での給湯ができる。
【００６２】
図３は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の吐出圧力の一例を示すタイムチャートである。
【００６３】
蛇口２８の開放を流量センサ２９にて検知すると、圧縮機１１がスタートと、吐出圧力は上昇し、時間ｔ１でほぼ安定する。この場合、圧縮機の運転周波数は、給湯負荷により決定されている。
【００６４】
時間ｔ２で負荷変動があり、例えば使用者が給湯中に蛇口を絞り急激に給湯量が減少した場合である。この場合、圧縮機の運転周波数は、給湯負荷により決定されているため、運転周波数の操作量が少ないため吐出圧力は上昇し、予め決定しておいた第１の吐出圧力を超える（時間ｔ３）。
【００６５】
時間ｔ３以降は、吐出圧力が予め決定しておいた第１の吐出圧力を超えたため、圧縮機の運転周波数は、吐出圧力の状態を加味して決定される。そこで、吐出圧力の偏差と変化量から決定された運転周波数Ａと給湯負荷から決定された運転周波数Ｂの両方を算出する。次に、例えば、運転周波数Ａの重みを０．７、運転周波数Ｂの重みを０．３とし、最終の運転周波数が決定される。吐出圧力の状態を加味することで、運転周波数の操作量を大きくし、吐出圧力の上昇は緩和されたが、予め決定しておいた第２の吐出圧力を超える（時間ｔ４）。
【００６６】
時間ｔ４以降は、吐出圧力が上昇し、効率の悪いサイクルになったため、吐出圧力により運転周波数を決定するモードに切り換えられ、吐出圧力は下降し始め、予め決定しておいた第２の吐出圧力を下がる（時間ｔ５）。
【００６７】
時間ｔ５以降は、吐出圧力が下降し、効率の悪いサイクル状態も解消され始め、安定した給湯温度での給湯をするため、例えば、運転周波数Ａの重みを０．３、運転周波数Ｂの重みを０．７とし、最終の運転周波数が決定される。ここで、吐出圧力は、予め決定しておいた第１の吐出圧力を下がる（時間ｔ６）。
【００６８】
時間ｔ６以降は、安定した給湯温度での給湯するため、圧縮機の運転周波数は、給湯負荷により決定されている。
【００６９】
負荷変動の大きさによっては、第１の吐出圧力を超えた後、第２の吐出圧力値を超えずに第１の吐出圧力以下になる場合もある。この場合は、先程説明した時間ｔ４以降の動作、及び、時間ｔ５以降の動作は無くなり、時間ｔ６以降に移る。また、時間ｔ４以降の動作で吐出圧力が下がらない場合も考えられ、この場合は、圧縮機の運転を停止する措置がとられる。
【００７０】
図４は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の吐出圧力の推定方法の一実施例を示す図である。
【００７１】
図４のモリエル線図において、本ヒートポンプサイクルの圧縮機の吸入をＡ、圧縮機の吐出をＢ、風呂用熱交換器の出口をＣ、蒸発器の入口をＤとする。
【００７２】
ここで、吐出温度センサ１８Ｂにより圧縮機の吐出温度Ｂと、蒸発器入口温度センサ１８Ｃにより蒸発器の入口温度Ｄの２点が検出される場合の推定方法について説明する。
【００７３】
蒸発器入口温度センサ１８Ｃにより蒸発器の入口温度Ｄが検出されると、飽和ガス温度Ｄ’が求められる。この飽和ガス状態Ｄ’で圧縮機に吸入され、等エントロピー変化で圧縮されたと仮定し、吐出温度センサ１８Ｂで検出された圧縮機の吐出温度Ｂとの交点がＢ’で示される。この点Ｂ’の圧力ＰＢ’は、実際の圧力ＰＢより△Ｐ高く求められる。そこで、例えば、圧力ＰＢ’は、（表４）で、△Ｐは（表５）に示すように決定されている。従って、実際の圧力ＰＢは、（数１）に示されるように計算される。この△Ｐを圧縮機の特性または、実験的に求めておくことにより温度センサ２個という安価な仕様で、Ｂ点での吐出圧力を推定できる。
【００７４】
なお、この推定方法で推定した吐出圧力を用い、請求項４〜６に示す制御と組み合わせてもよい。
【００７５】
【表４】
2005140394.tif 000006
【００７６】
【表５】
2005140394.tif 000007
【００７７】
【数１】
2005140394.tif 000008
図５は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の吐出圧力の推定方法の他の実施例を示す図である。
【００７８】
図５のモリエル線図において、本ヒートポンプサイクルの圧縮機の吸入をＡ、圧縮機の吐出をＢ、風呂用熱交換器の出口をＣ、蒸発器の入口をＤ、蒸発器の出口をＥとする。
【００７９】
ここで、吐出温度センサ１８Ｂにより圧縮機の吐出温度Ｂと、蒸発器入口温度センサ１８Ｃにより蒸発器の入口温度Ｄと、蒸発器出口温度センサ１８Ｄにより蒸発器の出口温度Ｅの３点が検出される場合の推定方法について説明する。
【００８０】
蒸発器入口温度センサ１８Ｃにより蒸発器の入口温度Ｄと蒸発器出口温度センサ１８Ｄにより蒸発器の出口温度Ｅが検出されると、蒸発器内の圧力損失が無いと仮定した場合、蒸発器の出口温度Ｅが求められる。この状態で圧縮機に吸入され、等エントロピー変化で圧縮されたと仮定し、吐出温度センサ１８Ｂで検出された圧縮機の吐出温度Ｂとの交点がＢ’’で示される。この点Ｂ’’の圧力ＰＢ’’は、実際の圧力ＰＢより△Ｐ’高く求められる。例えば、圧力ＰＢ’’は、（表６）で、△Ｐ’は（表７）に示すように決定されている。従って、実際の圧力ＰＢは、（数２）に示されるように計算される。この△Ｐ’を圧縮機の特性または、実験的に求めておくことにより温度センサ３個という安価な仕様で、Ｂ点での吐出圧力を推定できる。
【００８１】
なお、この推定方法で推定した吐出圧力を用い、請求項４〜６に示す制御と組み合わせてもよい。
【００８２】
【表６】
2005140394.tif 000009
【００８３】
【表７】
2005140394.tif 000010
【００８４】
【数２】
2005140394.tif 000011
なお、本実施の形態では、給湯時の制御で説明したが、風呂への注湯時の制御も同様である。
【００８５】
また、本実施の形態では冷媒として二酸化炭素を用いた場合で説明したが、冷媒としてＲ４１０Ａ冷媒やＨＣ冷媒などのその他の冷媒を用いてもよい。
【００８６】
また、本実施の形態では、ヒートポンプサイクル１０を備えたヒートポンプ給湯装置を用いて説明したが、２つ以上のヒートポンプサイクルを用いてもよい。
【００８７】
また、ヒートポンプサイクル１０の風呂用熱交換器１３を、例えば床暖房や温風機器などの暖房用熱交換器として利用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上のように、本発明にかかるヒートポンプ給湯装置は、使用者が給湯中に蛇口を絞り急激に給湯量が減少したり、蛇口を閉じた場合でも、給湯負荷に加え、吐出圧力の状態を検知し圧縮機の運転周波数を決定しているので、吐出圧力が圧縮機の使用範囲を超えることなく安全に運転を継続させることができるので、温水を用いた暖房等の安全性改善の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置の圧縮機制御のフローチャート
【図３】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置の吐出圧力の一例を示すタイムチャート
【図４】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置の吐出圧力の推定方法の一実施例を示す図
【図５】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置の吐出圧力の推定方法の他の実施例を示す図
【図６】従来のヒートポンプ給湯装置の構成を示す図
【符号の説明】
【００９０】
１０  ヒートポンプサイクル
１１  圧縮機
１２  給湯用熱交換器
１３  風呂用熱交換器
１４  膨張弁
１５  蒸発器
１８Ａ  吐出圧力センサ
【図１】
2005140394.tif 000012
【図２】
2005140394.tif 000013
【図３】
2005140394.tif 000014
【図４】
2005140394.tif 000015
【図５】
2005140394.tif 000016
【図６】
2005140394.tif 000017