(57)【要約】  ヒートポンプ装置において、過渡状態での運転制御から定常状態での運転制御に適切に切り替える。  本発明に係るヒートポンプ装置１は、冷媒を圧縮する圧縮機２と、冷媒を減圧する減圧装置３と、圧縮機２と減圧装置３とを接続し、冷媒を循環させる冷媒配管６と、冷媒配管６内の冷媒と空気との間で熱交換を行う第一熱交換器４と、冷媒配管６内の冷媒と熱媒体との間で熱交換を行う第二熱交換器５と、冷媒配管６の一部を覆う断熱材１６と、断熱材１６の温度を検出する断熱材温度センサ５６と、断熱材温度センサ５６で検出された温度を用いて、冷媒配管６内の冷媒の温度が過渡的に変化する過渡状態での運転制御から冷媒配管６内の冷媒の温度が定常的である定常状態での運転制御に切り替える制御部２２と、を備える。
2020235043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記冷媒を減圧する減圧装置と、
前記圧縮機と前記減圧装置とを接続し、前記冷媒を循環させる冷媒配管と、
前記冷媒配管内の前記冷媒と空気との間で熱交換を行う第一熱交換器と、
前記冷媒配管内の前記冷媒と熱媒体との間で熱交換を行う第二熱交換器と、
前記冷媒配管の一部を覆うカバー部材と、
前記カバー部材の温度を検出するカバー部材温度センサと、
前記カバー部材温度センサで検出された温度を用いて、前記冷媒配管内の前記冷媒の温度が過渡的に変化する過渡状態での運転制御から前記冷媒配管内の前記冷媒の温度が定常的である定常状態での運転制御に切り替える制御部と、
を備えたヒートポンプ装置。
【請求項２】
前記カバー部材温度センサは、前記カバー部材における前記冷媒配管と接する部分に取り付けられる請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項３】
外郭を形成する筐体を備え、
前記カバー部材温度センサは、前記カバー部材における前記筐体と接する部分に取り付けられる請求項１又は２に記載のヒートポンプ装置。
【請求項４】
前記カバー部材は、前記冷媒配管の前記カバー部材で覆われた部分に向かって突出した突出部を有し、
前記カバー部材温度センサは、前記突出部に取り付けられる請求項１〜３のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項５】
前記カバー部材は、前記第二熱交換器の少なくとも一部を覆う断熱材である請求項１〜４のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項６】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記冷媒を減圧する減圧装置と、
前記圧縮機と前記減圧装置とを接続し、前記冷媒を循環させる冷媒配管と、
前記冷媒配管内の前記冷媒と空気との間で熱交換を行う第一熱交換器と、
前記冷媒配管内の前記冷媒と貯湯タンク内の湯水が循環する水配管内の湯水との間で熱交換を行う第二熱交換器と、
前記第二熱交換器と前記貯湯タンクとの間の前記水配管の一部を覆うカバー部材と、
前記カバー部材の温度を測定するカバー部材温度センサと、
前記カバー部材温度センサで検出された温度を用いて、前記冷媒配管内の前記冷媒の温度が過渡的に変化する過渡状態での運転制御から前記冷媒配管内の前記冷媒の温度が定常的である定常状態での運転制御に切り替える制御部と、
を備えたヒートポンプ装置。
【請求項７】
前記カバー部材温度センサは、前記カバー部材に複数個取り付けられる請求項１〜６のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項８】
前記カバー部材温度センサは、前記カバー部材に形成された取付穴に取り付けられる請求項１〜７のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項９】
前記カバー部材温度センサは、前記カバー部材に一体成形される請求項１〜８のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項１０】
前記第一熱交換器に空気を送風する送風機を備え、
前記制御部は、前記過渡状態での前記送風機の回転数を前記定常状態よりも大きくする請求項１〜９のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒートポンプ装置として、圧縮機と、減圧装置と、これらを接続する冷媒配管と、圧縮機における冷媒の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。このヒートポンプ装置では、給湯運転において、冷媒の吐出温度が過渡的に上昇している状態を過渡状態、定常的である状態を定常状態と判断し、定常状態と判断したときに、過渡状態での運転制御から定常状態での運転制御に切り替えることで、運転効率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３４６４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記技術では、圧縮機における冷媒の吐出温度が定常的な状態になったとしても、冷媒配管内の冷媒の温度全体が定常的な状態になっていない場合もあり、この状態で過渡状態での運転制御から定常状態での運転制御に切り替えると、運転効率が低下するという問題があった。【０００５】
本発明は、上記した問題点を解決するためになされたものであり、過渡状態での運転制御から定常状態での運転制御に適切に切り替えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るヒートポンプ装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を減圧する減圧装置と、圧縮機と減圧装置とを接続し、冷媒を循環させる冷媒配管と、冷媒配管内の冷媒と空気との間で熱交換を行う第一熱交換器と、冷媒配管内の冷媒と熱媒体との間で熱交換を行う第二熱交換器と、冷媒配管の一部を覆うカバー部材と、カバー部材の温度を検出するカバー部材温度センサと、カバー部材温度センサで検出された温度を用いて、冷媒配管内の冷媒の温度が過渡的に変化する過渡状態での運転制御から冷媒配管内の冷媒の温度が定常的である定常状態での運転制御に切り替える制御部と、を備える。【０００７】
また、本発明に係るヒートポンプ装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を減圧する減圧装置と、圧縮機と減圧装置とを接続し、冷媒を循環させる冷媒配管と、冷媒配管内の冷媒と空気との間で熱交換を行う第一熱交換器と、冷媒配管内の冷媒と貯湯タンク内の湯水が循環する水配管内の湯水との間で熱交換を行う第二熱交換器と、第二熱交換器と貯湯タンクとの間の水配管の一部を覆うカバー部材と、カバー部材の温度を測定するカバー部材温度センサと、カバー部材温度センサで検出された温度を用いて、冷媒配管内の冷媒の温度が過渡的に変化する過渡状態での運転制御から冷媒配管内の冷媒の温度が定常的である定常状態での運転制御に切り替える制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、カバー部材温度センサで検出されたカバー部材の温度を用いて過渡状態での運転制御から定常運転での運転制御に切り替えるので、過渡状態での運転制御から定常状態での運転制御に適切に切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置を備えたヒートポンプ給湯システムを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置の内部構造を示す正面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置を前から見た外観斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置を後ろから見た外観斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る断熱材を上から見た図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る断熱材の断面図であり、図５におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る制御装置の機能を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置の温度センサで検出される温度変化と送風機の回転数変化とを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る制御装置の貯湯運転時の動作を示すフローチャート図である。
【図１０】本発明の実施の形態１の第１の変形例の断熱材の断面図であり、図５におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１の第２の変形例の断熱材の断面図であり、図５におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態１の第３の変形例の断熱材の断面図であり、図５におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る制御装置の貯湯運転時の動作を示すフローチャート図である。
【図１４】本発明の実施の形態３に係るヒートポンプ装置を備えたヒートポンプ給湯システムを示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態３に係る制御装置の機能を示すブロック図である。
【図１６】本発明の実施の形態３の変形例に係るヒートポンプ装置を備えたヒートポンプ給湯システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。本発明は、以下の各実施の形態で説明する構成のうち、組み合わせ可能な構成のあらゆる組み合わせを含み得る。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１のヒートポンプ装置１を備えたヒートポンプ給湯システム１００を示す図である。図２は、実施の形態１のヒートポンプ装置１の内部構造を示す正面図である。図３は、実施の形態１のヒートポンプ装置１を前から見た外観斜視図である。図４は、実施の形態１のヒートポンプ装置１を後ろから見た外観斜視図である。なお、説明の便宜上、図２のヒートポンプ装置１において、紙面上側を「上」、紙面下側を「下」、紙面右側を「右」、紙面左側を「左」、紙面垂直方向における手前側を「前」、紙面垂直方向における奥側を「後ろ」と定義する。
【００１２】
図１に示すように、実施の形態１のヒートポンプ給湯システム１００は、ヒートポンプ装置１及び貯湯装置３０を備える。ヒートポンプ装置１は、ヒートポンプサイクルを利用して液状の熱媒体を加熱するものであり、室外に設置される。本実施の形態において、熱媒体は、水である。ヒートポンプ装置１は、水を加熱して湯を生成する。なお、熱媒体は、例えば、塩化カルシウム水溶液、エチレングリコール水溶液、プロピレングリコール水溶液、アルコールなどの水以外の液体でもよい。ヒートポンプ装置１は、圧縮機２、膨張弁３、空気−冷媒熱交換器４、水−冷媒熱交換器５及び冷媒配管６を備える。
【００１３】
図２から図４に示すように、ヒートポンプ装置１は、外郭を形成する筐体７を備える。筐体７は、ベース８、フロントパネル９、バックパネル１０及びトップパネル１１を備える。筐体７のこれらの各構成要素は、例えば板金材から構成される。
【００１４】
ベース８は、筐体７の底面を形成する底面部８ａと、底面部８ａの右側から鉛直方向に延在する右側部８ｂとを有する。フロントパネル９は、筐体７の前面を形成する前面部９ａと、筐体７の左側面を形成する左側面部９ｂとを有する。フロントパネル９の前面部９ａには、空気を排出するための排気口９ｃが形成されている。排気口９ｃには格子９ｄが取り付けられている。バックパネル１０は、筐体７の後面を形成する後面部１０ａと、筐体７の右側面を形成する右側面部１０ｂとを有する。バックパネル１０の右側面部１０ｂには、後述する端子台１７ａ、水入口バルブ１９及び湯出口バルブ２０を保護するためのサービスパネル１０ｃが取り付けられている。トップパネル１１は、筐体７の上面を形成する。ヒートポンプ装置１の外面は、後面側に配置された空気−冷媒熱交換器４を除いて、筐体７によって覆われている。
【００１５】
図２は、フロントパネル９及びトップパネル１１を取り外した状態を示す図である。また、図２では、一部の構成機器の図示を省略している。図２に示すように、ベース８上には、右側に機械室１２が形成され、左側に送風機室１３が形成されている。機械室１２と送風機室１３とは、鉛直方向に延在する仕切板１４により隔てられている。
【００１６】
機械室１２内には、冷媒を圧縮する圧縮機２、冷媒を減圧する膨張弁３（図２では図示省略）等の冷媒回路部品が組み込まれている。圧縮機２と膨張弁３とは、冷媒配管６によって接続されている。冷媒配管６は、例えば銅材等の金属材製である。
【００１７】
圧縮機２は、圧縮部（図示省略）及びモータ（図示省略）を備える。圧縮部は、冷媒の圧縮動作を行う。モータは、圧縮部を駆動する。モータは、外部から供給される電力により駆動される。
【００１８】
膨張弁３は、膨張弁３本体の外側面に取り付けられたコイル（図示省略）に外部から通電されることにより、冷媒の流路開度を調節する。膨張弁３は、膨張弁３の上流側の高圧冷媒の圧力と、膨張弁３の下流側の低圧冷媒の圧力とを調節できる。膨張弁３は、冷媒を減圧する減圧装置の例である。
【００１９】
送風機室１３は、風路を確保するため、機械室１２よりも大きな空間を有する。送風機室１３内には、送風機１５が設けられている。送風機１５は、２枚〜３枚のプロペラ翼１５ａと、プロペラ翼１５ａを回転駆動させるモータ（図示省略）とを備える。外部から供給される電力によりモータが回転することにより、プロペラ翼１５ａが回転する。
【００２０】
送風機室１３の後面側には、送風機１５に対向して、第一熱交換器としての空気−冷媒熱交換器４が設置されている。空気−冷媒熱交換器４は、多数のアルミ薄板のフィン４ａに、冷媒配管６が多数密着して数回往復することで形成される。空気−冷媒熱交換器４は、上から見てＬ字状に曲がった形状をしている。空気−冷媒熱交換器４は、ヒートポンプ装置１の後面から左側面にかけて設置されている。空気−冷媒熱交換器４は、冷媒配管６内の冷媒とフィン４ａ周辺の空気との間で熱交換を行う。送風機１５により各フィン４ａ間を通過する空気の風量を調節することで、熱交換の量を調節することができる。空気−冷媒熱交換器４は、冷媒を蒸発させる蒸発器の例である。
【００２１】
送風機室１３のベース８の上には、第二熱交換器としての水−冷媒熱交換器５が設置されている。水−冷媒熱交換器５は、例えば、冷媒配管６と後述する水配管４０とが密着した状態で曲げ成形されて形成される。水−冷媒熱交換器５は、冷媒配管６内の冷媒と水配管４０内の熱媒体すなわち水との間で熱交換を行う。水−冷媒熱交換器５で水配管４０内の水が加熱されることにより高温の湯が生成する。水−冷媒熱交換器５は、送風機１５の下方に配置される。
【００２２】
水−冷媒熱交換器５は、カバー部材である断熱材１６に覆われている。断熱材１６は、水−冷媒熱交換器５の少なくとも一部を覆う。水−冷媒熱交換器５を覆う断熱材１６を備えることで、水−冷媒熱交換器５から周囲の空間に散逸する熱量を低減することができる。断熱材１６は、例えば直方体形状である。断熱材１６は、例えば発泡ポリウレタン、発泡ポリスチレン等の発泡プラスチックから構成される。なお、断熱材１６は、例えば真空断熱材、グラスウール等の他の断熱材料で構成されたものであってもよい。また、断熱材１６は、複数の断熱材料を組み合わせて構成されたものであってもよい。また、断熱材１６は、直方体形状ではなく、例えば、円筒形状であってもよい。断熱材１６は、金属製の収納容器（図示省略）に収納されている。
【００２３】
機械室１２の上部には、電気品収納箱１７が設置されている。電気品収納箱１７には、外部電気配線を接続する端子台１７ａが設けられている。また、電気品収納箱１７には、電子基板１８が収納されている。電子基板１８には、圧縮機２、膨張弁３、送風機１５、水ポンプ３４等の各アクチュエータの動作を制御する制御モジュールを構成する電子部品及び電気部品が取り付けられている。
【００２４】
機械室１２内には、第一内部配管３１及び第二内部配管３２を含む水回路部品が組み込まれている。また、ベース８の右側部８ｂには、水入口バルブ１９が下側、湯出口バルブ２０が上側になるように両者が併設されている。第一内部配管３１は、水入口バルブ１９と、水−冷媒熱交換器５の水入口とを接続している。第二内部配管３２は、水−冷媒熱交換器５の湯出口と、湯出口バルブ２０とを接続している。
【００２５】
次に、図１を用いて、ヒートポンプ給湯システム１００の冷媒回路及び水回路について説明する。図１では、冷媒回路における冷媒の流れ及び水回路における水の流れを矢印で示している。
【００２６】
図１に示すように、ヒートポンプ装置１において、水−冷媒熱交換器５の冷媒入口は、冷媒配管６を介して、圧縮機２の吐出口に接続されている。水−冷媒熱交換器５の冷媒出口は、冷媒配管６を介して、膨張弁３の入口に接続されている。膨張弁３の出口は、冷媒配管６を介して、空気−冷媒熱交換器４の冷媒入口に接続されている。空気−冷媒熱交換器４の冷媒出口は、冷媒配管６を介して、圧縮機２の吸入口に接続されている。このように、圧縮機２と膨張弁３とが冷媒配管６によって接続されることで、冷媒が循環する冷媒回路が形成されている。冷媒回路内には、例えばＣＯ２冷媒が封入される。
【００２７】
貯湯装置３０は、例えば数百リットル程度の容量を有する貯湯タンク３３と、貯湯タンク３３内の湯水をヒートポンプ装置１に送るための水ポンプ３４とを備える。ヒートポンプ装置１と貯湯装置３０とは、第一外部配管３５、第二外部配管３６及び図示しない電気配線を介して接続される。
【００２８】
貯湯タンク３３の下部には、往き配管３７が接続される。貯湯タンク３３の上部には、戻り配管３８が接続される。第一外部配管３５は、往き配管３７と、ヒートポンプ装置１の水入口バルブ１９とを接続する。第二外部配管３６は、ヒートポンプ装置１の湯出口バルブ２０と、戻り配管３８とを接続する。水ポンプ３４は、例えば往き配管３７に設けられる。第一内部配管３１、第二内部配管３２、第一外部配管３５、第二外部配管３６、往き配管３７、戻り配管３８及び第一内部配管３１と第二内部配管３２とを接続する水−冷媒熱交換器５内の熱交換器水配管３９等の水配管４０で、貯湯タンク３３内の湯水が循環する水回路が形成されている。
【００２９】
貯湯装置３０は、さらに混合弁４１を備える。混合弁４１には、戻り配管３８から分岐した第一給湯配管４２と、水道等の水源から供給される水が通る第一給水配管４３と、ユーザに供給される湯が通る第二給湯配管４４とが接続されている。混合弁４１は、第一給湯配管４２から流入する高温水と、第一給水配管４３から流入する低温水との混合比を調整することでユーザに供給する湯の温度を調節する。混合弁４１により混合された湯は、第二給湯配管４４を通って、例えば、浴槽、シャワー、蛇口、食器洗い機等のユーザ端末に送られる。貯湯タンク３３の下部には、第一給水配管４３から分岐した第二給水配管４５が接続されている。貯湯タンク３３内の下部には、第二給水配管４５から低温水が流入する。
【００３０】
また、ヒートポンプ装置１には、複数の温度センサ５１〜５６が取り付けられる。第一温度センサ５１は、圧縮機２と水−冷媒熱交換器５との間の冷媒配管６に取り付けられ、圧縮機２から吐出される冷媒の温度を検出する。第二温度センサ５２は、空気−冷媒熱交換器４と圧縮機２との間の冷媒配管６に取り付けられ、空気−冷媒熱交換器４を通過した後の冷媒の温度を検出する。第三温度センサ５３は、空気−冷媒熱交換器４の外側に取り付けられ、外気温を検出する。第三温度センサ５３は、外気温を検出することができれば、例えば筐体７の外側面等の空気−冷媒熱交換器４以外の部分に取り付けてもよい。第四温度センサ５４は、第一内部配管３１に取り付けられ、水−冷媒熱交換器５に流入する水の温度を検出する。第五温度センサ５５は、第二内部配管３２に取り付けられ、水−冷媒熱交換器５を通過した後の湯の温度を検出する。断熱材温度センサ５６は、断熱材１６に取り付けられ、断熱材１６の温度を検出する。なお、断熱材温度センサ５６は、カバー部材温度センサに相当する。
【００３１】
次に、断熱材１６の構造について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、実施の形態１の断熱材１６を上から見た図である。図６は、実施の形態１の断熱材１６の断面図であり、図５におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００３２】
図５及び図６に示すように、断熱材１６は、断熱材１６の上面を形成する上面壁部１６ａ、断熱材１６の下面を形成する下面壁部１６ｂ、断熱材１６の前面を形成する前面壁部１６ｃ、断熱材１６の後面を形成する後面壁部１６ｄ、断熱材１６の右面を形成する右面壁部１６ｅ及び断熱材１６の左面を形成する左面壁部１６ｆを有する。断熱材は、これらの壁部１６ａ〜１６ｆにより、水−冷媒熱交換器５を覆う。
【００３３】
また、断熱材１６は、内面１６ｇ及び外面１６ｈを有する。内面１６ｇは、断熱材１６の壁部１６ａ〜１６ｆの面のうち、水−冷媒熱交換器５と対向する面である。外面１６ｈは、断熱材１６の壁部１６ａ〜１６ｆの外側の面であり、内面１６ｇと反対側の面である。
【００３４】
断熱材１６の下面壁部１６ｂには、断熱材温度センサ５６を取り付けるための取付穴１６ｉが設けられている。取付穴１６ｉは、例えばテーパ状の構造、すなわち、穴の奥側に向かうにつれて細くなる先細り構造をしている。断熱材温度センサ５６は、例えば、取付穴１６ｉに圧入されることにより固定される。断熱材温度センサ５６は、下面壁部１６ｂの内部の温度を検出する。下面壁部１６ｂの内面１６ｇには水−冷媒熱交換器５の冷媒配管６が接し、下面壁部１６ｂの外面１６ｈには外気に面するベース８が接している。このため、断熱材温度センサ５６が検出する下面壁部１６ｂの内部の温度は、下面壁部１６ｂに接する冷媒配管６の温度と外気温との中間の温度になる。
【００３５】
なお、断熱材温度センサ５６は、インサート成形により断熱材１６に埋め込むように成形してもよい。例えば、断熱材１６を成形する金型内に、断熱材温度センサ５６を内部に入れた管を配置し、この管を取り囲むようにして断熱材１６の材料を充填する。これにより、断熱材温度センサ５６を断熱材１６に対して一体成形することができ、断熱材温度センサ５６を埋め込んだ断熱材１６を容易に製造することができる。
【００３６】
また、断熱材温度センサ５６の形状に合わせた溝を形成した断熱材１６を２つ用意し、この２つの断熱材１６を断熱材温度センサ５６を挟むようにして貼り合わせることで、断熱材温度センサ５６を埋め込んだ断熱材１６を製造してもよい。
【００３７】
図７は、実施の形態１の制御装置２１の機能を示すブロック図である。図７に示すように、制御装置２１は、制御部２２、判定部２３、記憶部２４及びタイマー２５を有する。制御装置２１には、第一温度センサ５１、第二温度センサ５２、第三温度センサ５３、第四温度センサ５４、第五温度センサ５５及び断熱材温度センサ５６からの情報が入力される。制御部２２は、入力されたこれらの情報に基づいて、圧縮機２、膨張弁３、送風機１５及び水ポンプ３４の動作を制御する。判定部２３は、ヒートポンプ装置１の運転において、冷媒回路内の冷媒の温度が定常的であるか過渡的であるかの判定を行う。記憶部２４には、圧縮機２、膨張弁３、送風機１５及び水ポンプ３４に関する設定値が予め記憶されている。タイマー２５は、時間計測手段である。
【００３８】
なお、制御装置２１の各機能は、電子基板１８によって実現される。例えば、制御装置２１は、ＣＰＵ等のプロセッサによって構成される。制御装置２１を構成するプロセッサがプログラムに従って演算処理を実行することにより、制御装置２１の各機能が実現される。
【００３９】
次に、図１を用いて、貯湯運転におけるヒートポンプ装置１の動作について説明する。貯湯運転は、ヒートポンプ装置１で加熱された湯を貯湯タンク３３内に貯留する運転である。貯湯運転において、制御部２２は、圧縮機２、送風機１５及び水ポンプ３４を駆動させる。
【００４０】
圧縮機２が駆動すると、低圧冷媒が圧縮機２に吸入される。圧縮機２に吸入された低圧冷媒は、圧縮機２で圧縮され、高温高圧冷媒になる。この高温高圧冷媒は、圧縮機２から吐出されて水−冷媒熱交換器５に流入し、水配管４０内の水と熱交換することで水を加熱する。これにより、冷媒のエンタルピが低下し、温度が低下する。この温度低下した高圧冷媒は、水−冷媒熱交換器５から流出し、冷媒配管６を通って、膨張弁３に流入する。膨張弁３に流入した高圧冷媒は、膨張弁３で減圧されることで温度低下し、気液二相状態で比較的乾き度の低い低温低圧冷媒となる。この低温低圧冷媒は、膨張弁３から流出し、冷媒配管６を通って、空気−冷媒熱交換器４に流入する。空気−冷媒熱交換器４に流入した低温低圧冷媒は、空気−冷媒熱交換器４で空気と熱交換し、エンタルピが高められることにより、乾き度が高められるかまたは気体状態となる。このエンタルピが高められた低温低圧冷媒は、空気−冷媒熱交換器４から流出し、圧縮機２に吸入される。このようにして、冷媒が冷媒配管６内を循環することにより、ヒートポンプサイクルが行われる。
【００４１】
また、送風機１５の駆動により、送風機１５の後方に設置された空気−冷媒熱交換器４を空気が通過する。これにより、空気−冷媒熱交換器４において、冷媒配管６内の冷媒と空気−冷媒熱交換器４を通過する空気との間で熱交換が行われる。空気−冷媒熱交換器４を通過した空気は、送風機室１３を通過して、フロントパネル９の排気口９ｃから前方へ排出される。
【００４２】
また、水ポンプ３４の駆動により、貯湯タンク３３内の下部の水が、往き配管３７、第一外部配管３５、水入口バルブ１９及び第一内部配管３１を通って、水−冷媒熱交換器５に流入する。水−冷媒熱交換器５に流入した水は、水−冷媒熱交換器５で冷媒と熱交換されて加熱されることで、高温の湯が生成する。この高温の湯は、第二内部配管３２、湯出口バルブ２０、第二外部配管３６及び戻り配管３８を通って、貯湯タンク３３の上部に流入する。このようにして、貯湯タンク３３内の上部には高温の湯が貯留される。
【００４３】
貯湯運転において、制御部２２は、外気温等のヒートポンプ装置１の設置環境及び水の加熱温度等の使用条件に応じて、圧縮機２のモータの回転数、送風機１５のモータの回転数、膨張弁３の流路開度及び水ポンプ３４の回転数を制御する。
【００４４】
具体的には、制御部２２は、圧縮機２のモータの回転数を、数十ｒｐｓ（Ｈｚ）〜百ｒｐｓ（Ｈｚ）程度の範囲で変化させる。これにより、冷媒配管６内の冷媒の循環速度を変化させることができ、ヒートポンプ装置１の加熱能力を調節することができる。また、制御部２２は、送風機１５のモータの回転数を、数百ｒｐｍ〜千ｒｐｍ程度の範囲で変化させる。これにより、空気−冷媒熱交換器４を通過する空気の流量を変化させることができ、空気−冷媒熱交換器４における冷媒と空気との熱交換量を調節することができる。また、制御部２２は、膨張弁３の流路開度を変化させることにより、膨張弁３の上流側の高圧冷媒の圧力及び下流側の低圧冷媒の圧力を調節することができる。また、制御部２２は、水ポンプ３４の回転数を変化させることにより、水配管４０内の水の循環速度を変化させることができ、水−冷媒熱交換器５における冷媒と水との熱交換量を調節することができる。
【００４５】
ここで、ヒートポンプ装置１が長時間停止した状態では、断熱材１６を含め、ヒートポンプ装置１を構成する各構成部品が外気温に近い温度になっている。この状態で貯湯運転が開始すると、圧縮機２から吐出される高温の冷媒は、水−冷媒熱交換器５において水配管４０内の水に熱を与えるだけでなく、断熱材１６を含めたヒートポンプ装置１の各構成部品にも熱を与えながら、冷媒配管６内を循環する。このときの、冷媒配管６内の冷媒の温度が過渡的に上昇している状態を過渡状態と呼ぶ。過渡状態は、断熱材１６を含めた各構成部品に熱が十分に与えられて各構成部品の温度が安定し、冷媒配管６内の冷媒の温度が安定するまで続く。冷媒配管６内の冷媒の温度が安定し、定常的になった状態を定常状態と呼ぶ。
【００４６】
制御部２２は、水−冷媒熱交換器５から出湯される水の温度を設定温度にするため、圧縮機２から吐出される冷媒の温度を目標の設定温度にするよう膨張弁３等のアクチュエータの動作を制御する。過渡状態では、圧縮機２に吸入される冷媒の温度が定常状態より低い場合が続く。この場合であっても、制御部２２は、圧縮機２から吐出される冷媒の温度が目標の設定温度になるように膨張弁３等のアクチュエータの動作を制御するため、圧縮機２から吐出される冷媒の圧力が定常状態と比べて高くなり、圧縮機２にかかる負荷が増加する。さらに、圧縮機２の使用電力の増加、ヒートポンプ装置１の運転効率の低下、圧縮機２の振動による騒音の増加、及び高圧の冷媒回路部品の長期信頼性の低下にもつながる。
【００４７】
そこで、制御部２２は、過渡状態では定常状態と異なる制御を行う。例えば、過渡状態において、制御部２２は、送風機１５の回転数を定常状態での回転数よりも大きい回転数で駆動させる。これにより、空気−冷媒熱交換器４で空気から冷媒に与えられる熱量を増加させることができ、圧縮機２の負荷を低減することができる。また、圧縮機２の使用電力の低減、ヒートポンプ装置１の運転効率の向上、圧縮機２の振動による騒音の低減、及び高圧の冷媒回路部品の長期信頼性の維持という効果も得られる。
【００４８】
次に、貯湯運転における過渡状態での運転制御から定常状態での運転制御への切り替えについて、図８を用いて説明する。図８は、実施の形態１のヒートポンプ装置１の温度センサでの温度変化及び送風機の回転数変化を示す図である。図８（ａ）は温度センサで検出される温度の時間変化を示す図であり、図８（ｂ）は送風機の回転数の時間変化を示す図である。
【００４９】
時間ｔ０において、制御部２２が貯湯運転を開始させると、第一温度センサ５１で検出される温度Ｔ１、すなわち、圧縮機２から吐出される冷媒の温度Ｔ１は、目標の設定温度Ｔ１ａとなるように上昇する。圧縮機２から吐出される冷媒の温度Ｔ１の上昇に伴って、第五温度センサ５５で検出される温度Ｔ５、すなわち、水−冷媒熱交換器５から出湯される水の温度Ｔ５は、設定温度Ｔ５ａとなるように上昇する。設定温度Ｔ１ａは、例えば、水−冷媒熱交換器５から出湯される水の設定温度Ｔ５ａに対応付けられて記憶部２４に予め記憶されている。設定温度Ｔ１ａは、水の設定温度Ｔ５ａから制御部２２が演算により算出してもよい。
【００５０】
時間ｔ１において、圧縮機２から吐出される冷媒の温度Ｔ１は設定温度Ｔ１ａで安定した状態になる。しかしながら、この状態では、冷媒配管６内の冷媒がヒートポンプ装置１の各構成部品に熱を与えている状態で、冷媒配管６内には冷媒の温度が定常的になっていない部分も存在する。例えば、図８に示すように、時間ｔ１において、断熱材温度センサ５６で検出される断熱材の温度Ｔ６は定常的になっていないため、水−冷媒熱交換器５から出る冷媒の温度も定常的になっていない。このため、時間ｔ１において、制御部２２が過渡状態での運転制御から定常状態での運転制御に切り替えると、圧縮機２に吸入される冷媒の温度が定常状態より低いため、圧縮機２にかかる負荷の増加、圧縮機２の使用電力の増加、ヒートポンプ装置１の運転効率の低下、圧縮機２の振動による騒音の増加、及び高圧の冷媒回路部品の長期信頼性の低下という問題につながる。
【００５１】
そこで、本実施の形態では、制御部２２は、断熱材温度センサ５６で検出した断熱材１６の温度Ｔ６を用いて、過渡状態での運転制御から定常状態での運転制御に切り替える。断熱材１６の温度Ｔ６は、貯湯運転の開始後、外気温Ｔ３に近い温度から上昇し、時間ｔ１よりも遅い時間ｔ２において安定する。安定したときの温度Ｔ６ａは、断熱材１６に接している水−冷媒熱交換器５の冷媒配管６内の冷媒の温度と、外気温Ｔ３との間の温度となる。
【００５２】
断熱材１６の温度Ｔ６は、冷媒配管６内の冷媒から熱が十分に与えられ、水−冷媒熱交換器５の冷媒配管６内の冷媒の温度が安定することによって安定する。よって、圧縮機２から吐出される冷媒の温度Ｔ１が安定する時間ｔ１よりも、断熱材１６の温度Ｔ６が安定する時間ｔ２の方が、冷媒配管６内の冷媒全体の温度が安定する定常状態になった時間に近い。したがって、断熱材１６の温度Ｔ６が安定した時間ｔ２において、判定部２３が定常状態と判定し、制御部２２が過渡状態での運転制御から定常状態での運転制御に切り替える。これにより、圧縮機２から吐出される冷媒の温度Ｔ１を用いるよりも適切に、過渡状態での運転制御から定常状態での運転制御に切り替えることができる。
【００５３】
次に、制御装置２１が行う具体的な制御について、図９を用いて説明する。図９は、実施の形態１の制御装置２１の貯湯運転時の動作を示すフローチャート図である。
【００５４】
貯湯運転の制御は、図９の「開始」から開始する。制御装置２１は、まず過渡状態での運転制御を行う。ステップＳ１において、制御部２２は、圧縮機２及び水ポンプ３４を駆動させる。
【００５５】
ステップＳ２において、制御部２２は、送風機１５を駆動させる。このときの送風機１５の回転数Ｎは、定常状態での設定回転数Ｎａに設定増加量ΔＮを加算した値である。定常状態での設定回転数Ｎａは、例えば、貯湯運転開始時の外気温Ｔ３ａに対応付けられて記憶部２４に予め記憶されているか、外気温Ｔ３ａから制御部２２が演算により算出する。また、設定増加量ΔＮは、例えば、設定温度Ｔ１ａ及び外気温Ｔ３ａに対応付けられて記憶部２４に予め記憶されているか、設定温度Ｔ１ａ及び外気温Ｔ３ａから制御部２２が算出する。
【００５６】
なお、ステップＳ１とステップＳ２の順番は逆であってもよく、制御部２２は、先に送風機１５を駆動させてから、圧縮機２及び水ポンプ３４を駆動させてもよい。
【００５７】
ステップＳ３において、タイマー２５は時間の計測を開始する。
【００５８】
ステップＳ４において、判定部２３は、タイマー２５で計測した時間が設定時間δｔ経過したかを判定する。設定時間δｔは、記憶部２４に予め設定されている値である。ステップＳ４において、判定部２３が設定時間δｔ経過していないと判定すると、再度ステップＳ４に戻り、判定部２３が設定時間δｔ経過したと判定するまでステップＳ４を繰り返す。
【００５９】
ステップＳ４において、判定部２３が設定時間δｔ経過したと判定すると、ステップＳ５に進む。
【００６０】
ステップＳ５において、判定部２３は、断熱材１６の温度Ｔ６が、断熱材１６の温度が定常的になったときに達すると予想される予想温度Ｔ６ａ以上であるか否かを判定する。予想温度Ｔ６ａは、設定温度Ｔ１ａ及び外気温Ｔ３ａに対応付けられて記憶部２４に予め記憶されているか、設定温度Ｔ１ａ及び外気温Ｔ３ａから制御部２２が演算により算出する。
【００６１】
ステップＳ５において、判定部２３が断熱材１６の温度Ｔ６が予想温度Ｔ６ａより小さいと判定すると、ステップＳ６において、判定部２３は過渡状態と判定し、ステップＳ７に進む。
【００６２】
ステップＳ７において、制御部２２は、送風機１５の回転数Ｎを設定低下量δＮだけ低下させる。設定低下量δＮは、断熱材１６の温度Ｔ６の時間変化量δＴ６に対応付けられて記憶部２４に予め記憶されている値であり、断熱材１６の温度Ｔ６が予想温度Ｔ６ａになった時にΔＮ−δＮ―δＮ・・・―δＮ＝０となる値である。時間変化量δＴ６は、断熱材１６の温度Ｔ６の設定時間δｔの間における変化量である。制御部２２は、ステップＳ７の制御を行う度に、送風機１５の回転数Ｎを設定低下量δＮだけ低下させ、回転数ＮをＮ＝Ｎａ＋ΔＮ−δＮ―δＮ・・・―δＮに変更する。ステップＳ７において送風機１５の回転数を低下させることにより、過渡状態における送風機１５の回転数の増加を必要最小限に抑えることができ、送風機１５の回転数の増加に伴う騒音の増加を必要最小限に抑えることができる。
【００６３】
ステップＳ７において、制御部２２が送風機１５の回転数を変化させると、ステップＳ３に進み、タイマー２５は再度時間の計測を開始する。
【００６４】
そして、ステップＳ５において、判定部２３が断熱材１６の温度Ｔ６が予想温度Ｔ６ａ以上になったと判定すると、ステップＳ８に進み、判定部２３は定常状態になったと判定する。
【００６５】
ステップＳ８で判定部２３が定常状態になったと判定すると、ステップＳ９において、制御部２２は、送風機１５の回転数ＮをＮ＝Ｎａに設定する。すなわち、制御部２２は、ステップＳ９において、送風機１５の回転数ＮがＮ＝Ｎａのときは回転数ＮをＮ＝Ｎａのまま変更せず、回転数ＮがＮ≠Ｎａのときは回転数ＮをＮ＝Ｎａに変更する。
【００６６】
実施の形態１によれば、断熱材１６の温度を検出する断熱材温度センサ５６を設け、制御部２２が、断熱材温度センサ５６で検出された断熱材１６の温度を用いて、過渡状態での運転制御から定常状態での運転制御に切り替えるようにした。したがって、圧縮機２から吐出される冷媒の温度を用いるよりも、過渡状態であるか定常状態であるかの判定の精度を向上させることができ、過渡状態での運転制御から定常状態での運転制御に適切に切り替えることができる。これにより、圧縮機２の負荷を低減、圧縮機２の使用電力の低減、ヒートポンプ装置１の運転効率の向上、圧縮機２の振動による騒音の低減、及び高圧の冷媒回路部品の長期信頼性の維持という効果を得ることができる。
【００６７】
また、実施の形態１では、断熱材温度センサ５６を、断熱材１６の下面壁部１６ｂの内部に取り付けている。下面壁部１６ｂは、水−冷媒熱交換器５の冷媒配管６と、外気に面するベース８とに接している。よって、下面壁部１６ｂの温度は、冷媒配管６内の冷媒の温度と外気温の影響を大きく受けるため、冷媒配管６内の冷媒の温度と外気温から予想温度Ｔ６ａを容易に算出することができる。また、水−冷媒熱交換器５の冷媒配管６内の冷媒の温度と外気温とは温度差が大きいため、断熱材１６の温度変化を容易に計測することができる。よって、図９のステップＳ５における断熱材１６の温度Ｔ６が予想温度Ｔ６ａ以上であるか否かの判定を容易にすることができ、過渡状態であるか定常状態であるかの判定の精度を向上させることができる。
【００６８】
なお、実施の形態１では、ステップＳ７で送風機１５の回転数を低下させることで、過渡状態における送風機１５の回転数の増加を必要最小限に抑えるようにしているが、ステップＳ７は省略してもよい。すなわち、判定部２３が過渡状態と判定している間は、送風機１５の回転数ＮをステップＳ２で決定した回転数Ｎ＝Ｎａ＋ΔＮのまま駆動させ続けてもよい。
【００６９】
また、実施の形態１では、断熱材温度センサ５６を下面壁部１６ｂに取り付けたが、下面壁部１６ｂではなく、上面壁部１６ａまたは側面壁部に取り付けてもよい。側面壁部とは、前面壁部１６ｃ、後面壁部１６ｄ、右面壁部１６ｅ及び左面壁部１６ｆである。この場合であっても、水−冷媒熱交換器５の冷媒配管６が接する壁部に断熱材温度センサ５６を取り付ければ、断熱材１６の温度変化を容易に計測することができる。
【００７０】
また、断熱材温度センサ５６を、冷媒配管６が接する壁部にではなく、冷媒配管６が接していない壁部に取り付けてもよい。この場合であっても、壁部１６ａ〜１６ｆのいずれかに冷媒配管６が接していれば、この接した部分から冷媒の熱が断熱材１６に伝わるため、断熱材１６の温度変化を計測することができ、過渡状態であるか定常状態であるかの判定を行うことができる。
【００７１】
また、図６に示すように、本実施の形態では、断熱材温度センサ５６が下面壁部１６ｂにおける内面１６ｇと外面１６ｈとの間の中間位置に位置するように取り付けられているが、断熱材温度センサ５６は内面１６ｇと外面１６ｈとの中間部分以外の部分に取り付けてもよい。図１０は、実施の形態１の第１の変形例の断熱材１６の断面図であり、図５におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１０に示すように、内面１６ｇと外面１６ｈとの間において、中間位置よりも外面１６ｈ側に断熱材温度センサ５６を取り付けるようにしてもよい。断熱材１６の内面１６ｇ側よりも外面１６ｈ側の方が冷媒配管６内の冷媒の熱が伝わるのが遅く、冷媒から熱が十分に与えられることによって温度が安定するため、過渡状態であるか定常状態であるかの判定の精度をあげることができる。
【００７２】
図１１は実施の形態１の第２の変形例の断熱材１６の断面図であり、図５におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１１に示すように、断熱材温度センサ５６を断熱材の外面１６ｈに取り付けてもよい。この場合であっても、冷媒配管６内の冷媒から断熱材１６に熱が十分に与えられることによって断熱材の外面１６ｈの温度が安定するため、断熱材の外面１６ｈの温度を用いて、過渡状態であるか定常状態であるかの判定を行うことができる。
【００７３】
図１２は実施の形態１の第３の変形例の断熱材１６の断面図であり、図５におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１２に示すように、壁部１６ａ〜１６ｆのいずれかから突出した突出部６０を設け、突出部６０に断熱材温度センサ５６を取り付けるようにしてもよい。図１２では、突出部６０は、下面壁部１６ｂから、冷媒配管６の断熱材１６で覆われた部分、すなわち、水−冷媒熱交換器５の冷媒配管６に向かって突出している。突出部６０を設けることで、断熱材１６の壁部１６ａ〜１６ｆの肉厚が薄い場合であっても、断熱材温度センサ５６を取り付けることができる。また、突出部６０が、水−冷媒熱交換器５の冷媒配管６と密着するように突出することで、断熱材１６が熱を伝達しにくい素材であっても、断熱材１６に冷媒配管６から熱が伝わりやすくなり、断熱材１６の温度変化を容易に計測することができる。
【００７４】
また、実施の形態１では、断熱材温度センサ５６を下面壁部１６ｂの１か所に取り付けると説明したが、断熱材１６の壁部１６ａ〜１６ｆの２か所以上に取り付けてもよい。２か所以上で断熱材１６の温度を検出することができるため、検出する場所によるばらつきを補正することができ、過渡状態であるか定常状態であるかの判定の精度を向上させることができる。
【００７５】
実施の形態２．
実施の形態１では、判定部２３は、断熱材１６の温度Ｔ６が予想温度Ｔ６ａ以上になったときに定常状態になったと判定したが、実施の形態２では、判定部２３は、断熱材１６の温度Ｔ６の時間変化量δＴ６が設定変化量以下になったときに定常状態になったと判定する。
【００７６】
実施の形態２の制御装置２１以外の構成は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００７７】
実施の形態２の制御装置２１の貯湯運転時の制御について、図１３を用いて説明する。図１３は、実施の形態２の制御装置２１の貯湯運転時の動作を示すフローチャート図である。
【００７８】
実施の形態２では、実施の形態１のステップＳ５がステップＳ１０になっている。
【００７９】
ステップＳ４において、判定部２３が設定時間δｔ経過したと判定すると、ステップＳ１０において、判定部２３は、断熱材１６の温度Ｔ６の時間変化量δＴ６が設定変化量δＴ６ａ以下であるか否かを判定する。時間変化量δＴ６は、実施の形態１での説明と同様、断熱材１６の温度Ｔ６の設定時間δｔの間における変化量である。また、設定変化量δＴ６ａは、記憶部２４に予め記憶されている。
【００８０】
ステップＳ１０において、判定部２３が断熱材１６の温度Ｔ６の時間変化量δＴ６が設定変化量δＴ６ａより大きいと判定すると、ステップＳ６に進み、判定部２３は過渡状態と判定する。
【００８１】
ステップＳ１０において、判定部２３が断熱材１６の温度Ｔ６の時間変化量δＴ６が設定変化量δＴ６ａ以下になったと判定すると、ステップＳ８に進み、判定部２３は定常状態になったと判定する。
【００８２】
ステップＳ１０以外のステップについては、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００８３】
実施の形態２によれば、実施の形態１と同様、断熱材１６の温度を検出する断熱材温度センサ５６を設け、制御部２２が、断熱材温度センサ５６で検出された断熱材１６の温度を用いて、過渡状態での運転制御から定常状態での運転制御に切り替えるようにした。したがって、圧縮機２から吐出される冷媒の温度を用いるよりも、過渡状態であるか定常状態であるかの判定の精度を向上させることができ、過渡状態での運転制御から定常状態での運転制御に適切に切り替えることができる。これにより、圧縮機２の負荷を低減、圧縮機２の使用電力の低減、ヒートポンプ装置１の運転効率の向上、圧縮機２の振動による騒音の低減、及び高圧の冷媒回路部品の長期信頼性の維持という効果を得ることができる。
【００８４】
また、断熱材温度センサ５６を、水−冷媒熱交換器５の冷媒配管６と、外気に面するベース８とに接している下面壁部１６ｂの内部に取り付けた場合、冷媒配管６内の冷媒の温度と外気温の影響を大きく受けるため、断熱材１６の温度変化を容易に計測することができる。よって、図１３のステップＳ１０における断熱材１６の温度Ｔ６の時間変化量δＴ６が設定変化量δＴ６ａ以下であるか否かの判定を容易にすることができ、過渡状態であるか定常状態であるかの判定の精度を向上させることができる。
【００８５】
実施の形態３．
図１４は、実施の形態３のヒートポンプ装置１を備えたヒートポンプ給湯システム１００を示す図である。図１５は、実施の形態３に係る制御装置２１の機能を示すブロック図である。実施の形態１及び２では、断熱材１６の温度を検出する断熱材温度センサ５６を設け、断熱材温度センサ５６で検出された断熱材１６の温度を用いて、過渡状態での運転制御から定常状態での運転制御に切り替えるようにした。一方、実施の形態３では、図１４に示すように、冷媒配管６の一部を覆うカバー部材５７の温度を検出するカバー部材温度センサ５８を設け、カバー部材温度センサ５８で検出されたカバー部材５７の温度を用いて、過渡状態での運転制御から定常状態での運転制御に切り替える。
【００８６】
カバー部材５７は、断熱材１６と同様、例えば発泡ポリウレタン、発泡ポリスチレン等の発泡プラスチックから構成される。カバー部材５７は、ゴム等の発泡プラスチック以外の素材から構成されていてもよい。また、カバー部材５７は、冷媒配管６の全周を覆っている必要はなく、冷媒配管６の半周を覆う等、冷媒配管６の一部を覆うものであればよい。
【００８７】
カバー部材５７の温度は、冷媒配管６内の冷媒から熱が十分に与えられ、冷媒配管６内の冷媒の温度が安定することによって安定する。よって、カバー部材５７の温度が安定する時間は、冷媒配管６内の冷媒全体の温度が安定する定常状態になった時間に近い。したがって、判定部２３はカバー部材５７の温度が安定したときに定常状態と判定し、制御部２２が過渡状態での制御から定常状態での運転制御に切り替える。これにより、圧縮機２から吐出される冷媒の温度Ｔ１を用いるよりも適切に、過渡状態での運転制御から定常状態での運転制御に切り替えることができる。
【００８８】
実施の形態３では、カバー部材５７を設け、断熱材温度センサ５６がカバー部材温度センサ５８に代わっていること以外は、実施の形態１及び２と同様であるため、説明を省略する。
【００８９】
実施の形態３によれば、冷媒配管６の一部を覆うカバー部材５７の温度を検出するカバー部材温度センサ５８を設け、制御部２２が、カバー部材温度センサ５８で検出されたカバー部材５７の温度を用いて、過渡状態での運転制御から定常状態での運転制御に切り替えるようにした。したがって、圧縮機２から吐出される冷媒の温度を用いるよりも、過渡状態であるか定常状態であるかの判定の精度を向上させることができ、過渡状態での運転制御から定常状態での運転制御に適切に切り替えることができる。これにより、圧縮機２の負荷を低減、圧縮機２の使用電力の低減、ヒートポンプ装置１の運転効率の向上、圧縮機２の振動による騒音の低減、及び高圧の冷媒回路部品の長期信頼性の維持という効果を得ることができる。
【００９０】
なお、実施の形態３では、カバー部材５７は冷媒配管６の一部を覆うように設けるとしたが、カバー部材５７は水配管４０の一部を覆うように設けてもよい。図１６は、実施の形態３の変形例に係るヒートポンプ装置１を備えたヒートポンプ給湯システム１００を示す図である。図１６に示すように、カバー部材５７を、水−冷媒熱交換器５と貯湯タンク３３との間の水配管４０の一部を覆うように設ける。
【００９１】
カバー部材５７の温度は、水−冷媒熱交換器５から出湯される湯から熱が十分に与えられ、水−冷媒熱交換器５から出湯される湯の温度が安定することによって安定する。水−冷媒熱交換器５から出湯される湯の温度が安定することによって、冷媒配管６内の冷媒の温度も安定するため、カバー部材５７の温度が安定する時間は、冷媒配管６内の冷媒全体の温度が安定する定常状態になった時間に近い。したがって、カバー部材５７が水配管４０の一部を覆う場合であっても、判定部２３がカバー部材５７の温度が安定したときに定常状態と判定し、制御部２２が過渡状態での制御から定常状態での運転制御に切り替えることにより、圧縮機２から吐出される冷媒の温度を用いるよりも適切に、過渡状態での運転制御から定常状態での運転制御に切り替えることができる。
【００９２】
なお、過渡状態での運転制御及び定常状態での運転制御は、実施の形態１〜３で説明した制御には限定されない。実施の形態１〜３では、過渡状態と定常状態とで、送風機１５の回転数を変化させる制御を行ったが、例えば、膨張弁３の流路開度を変化させる制御を行ってもよく、また、圧縮機２の回転数を変化させる制御を行ってもよい。過渡状態での運転制御から定常状態での運転制御に切り替える制御を行うヒートポンプ装置であれば、本発明を適用することにより、過渡状態での運転制御から定常状態での運転制御に適切に切り替えることができる。
【００９３】
また、実施の形態１〜３では、貯湯運転における過渡状態での運転制御から定常状態での運転制御に切り替えについて説明したが、本発明は貯湯運転以外の制御にも適用可能である。例えば、貯湯タンク３３を備えず、ヒートポンプ装置１で加熱された湯をユーザ側に直接供給する製品にも本発明は適用可能である。また、ヒートポンプ装置１で加熱された熱媒体を暖房等に利用する製品にも本発明は適用可能である。
【００９４】
以上説明した各実施の形態によれば、省エネルギー性能面、静粛性能面及び信頼性面で優れたヒートポンプ装置を得ることができる。ヒートポンプ装置の性能及び品質には使用者の関心が高く、本発明は著しく貢献する。
【符号の説明】
【００９５】
１  ヒートポンプ装置、２  圧縮機、３  膨張弁、４  空気−冷媒熱交換器、４ａ  フィン、５  水−冷媒熱交換器、６  冷媒配管、７  筐体、８  ベース、８ａ  底面部、８ｂ  右側部、９  フロントパネル、９ａ  前面部、９ｂ  左側面部、９ｃ  排気口、９ｄ  格子、１０  バックパネル、１０ａ  後面部、１０ｂ  右側面部、１０ｃ  サービスパネル、１１  トップパネル、１２  機械室、１３  送風機室、１４  仕切板、１５  送風機、１５ａ  プロペラ翼、１６  断熱材、１６ａ  上面壁部、１６ｂ  下面壁部、１６ｃ  前面壁部、１６ｄ  後面壁部、１６ｅ  右面壁部、１６ｆ  左面壁部、１７  電気品収納箱、１７ａ  端子台、１８  電子基板、１９  水入口バルブ、２０  湯出口バルブ、２１  制御装置、２２  制御部、２３  判定部、２４  記憶部、２５  タイマー、３０  貯湯装置、３１  第一内部配管、３２  第二内部配管、３３  貯湯タンク、３４  水ポンプ、３５  第一外部配管、３６  第二外部配管、３７  往き配管、３８  戻り配管、３９  熱交換器水配管、４０  水配管、４１  混合弁、４２  第一給湯配管、４３  第一給水配管、４４  第二給湯配管、４５  第二給水配管、５１  第一温度センサ、５２  第二温度センサ、５３  第三温度センサ、５４  第四温度センサ、５５  第五温度センサ、５６  断熱材温度センサ、５７  カバー部材、５８  カバー部材温度センサ、１００  ヒートポンプ給湯システム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年4月8日(2021.4.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記冷媒を減圧する減圧装置と、
前記圧縮機と前記減圧装置とを接続し、前記冷媒を循環させる冷媒配管と、
前記冷媒配管内の前記冷媒と空気との間で熱交換を行う第一熱交換器と、
前記冷媒配管内の前記冷媒と熱媒体との間で熱交換を行う第二熱交換器と、
前記第二熱交換器を覆うカバー部材と、
前記カバー部材の温度を検出するカバー部材温度センサと、
前記カバー部材温度センサで検出された温度を用いて、前記冷媒配管内の前記冷媒の温度が過渡的に変化する過渡状態での運転制御から前記冷媒配管内の前記冷媒の温度が定常的である定常状態での運転制御に切り替える制御部と、
を備えたヒートポンプ装置。
【請求項２】
前記カバー部材温度センサは、前記カバー部材における前記冷媒配管と接する部分に取り付けられる請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項３】
外郭を形成する筐体を備え、
前記カバー部材温度センサは、前記カバー部材における前記筐体と接する部分に取り付けられる請求項１又は２に記載のヒートポンプ装置。
【請求項４】
前記カバー部材は、前記冷媒配管の前記カバー部材で覆われた部分に向かって突出した突出部を有し、
前記カバー部材温度センサは、前記突出部に取り付けられる請求項１〜３のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項５】
前記カバー部材は、断熱材である請求項１〜４のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項６】
前記カバー部材温度センサは、前記カバー部材に複数個取り付けられる請求項１〜５のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項７】
前記カバー部材温度センサは、前記カバー部材に形成された取付穴に取り付けられる請求項１〜６のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項８】
前記カバー部材温度センサは、前記カバー部材に一体成形される請求項１〜７のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項９】
前記第一熱交換器に空気を送風する送風機を備え、
前記制御部は、前記過渡状態での前記送風機の回転数を前記定常状態よりも大きくする請求項１〜８のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明に係るヒートポンプ装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を減圧する減圧装置と、圧縮機と減圧装置とを接続し、冷媒を循環させる冷媒配管と、冷媒配管内の冷媒と空気との間で熱交換を行う第一熱交換器と、冷媒配管内の冷媒と熱媒体との間で熱交換を行う第二熱交換器と、第二熱交換器を覆うカバー部材と、カバー部材の温度を検出するカバー部材温度センサと、カバー部材温度センサで検出された温度を用いて、冷媒配管内の冷媒の温度が過渡的に変化する過渡状態での運転制御から冷媒配管内の冷媒の温度が定常的である定常状態での運転制御に切り替える制御部と、を備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2020235043.tif 000019
2020235043.tif 000020
2020235043.tif 000021
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