JP3742858B2

JP3742858B2 - ヒートポンプ式給湯機

Info

Publication number: JP3742858B2
Application number: JP2002021144A
Authority: JP
Inventors: 真一坂本; 恭彦岡; 孝司千田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2022-01-30
Also published as: JP2003222394A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ヒートポンプ式給湯機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般には、ヒートポンプ式給湯機は、図８に示すように、貯湯タンク７０を有するタンクユニット７１と、冷媒回路７２を有する熱源ユニット７３とを備える。また、冷媒回路７２は、圧縮機７４と、利用側熱交換器としての水熱交換器７５と、電動膨張弁７７と、熱源側熱交換器としての空気熱交換器７８とを順に接続して構成される。そして、タンクユニット７１は、上記貯湯タンク７０と循環路７９とを備え、この循環路７９には、水循環用ポンプ８０と熱交換路８１とが介設されている。この場合、熱交換路８１は水熱交換器７５にて構成される。
【０００３】
上記装置においては、圧縮機７４を駆動させると共に、ポンプ８０を駆動（作動）させると、貯湯タンク７０の底部に設けた取水口から貯溜水（温湯）が循環路７９に流出し、これが熱交換路８１を流通する。そのときこの温湯は水熱交換器７５によって加熱され（沸き上げられ）、湯入口から貯湯タンク７０の上部に返流される。これによって、貯湯タンク７０に高温の温湯を貯めるものである。
【０００４】
そして、このような従来のヒートポンプ式給湯機では、立ち上がり性能を考慮して、圧縮機７４を起動時から比較的高周波数で運転していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、外気温度が低い場合等において、圧縮機７４が冷えている状態において、上記運転周波数で起動させれば、圧縮機７４は停止状態から一気に（短時間に）周波数を上昇させることになる。このような場合、圧縮機７４内の油の粘性が大であり、また、油が減少して潤滑不良を招くおそれがあった。さらに、一気に周波数を上昇させれば、大量の冷媒が一気に圧縮機７４に入り込んで、油の粘度が低下したり、液バックが生じたりして、圧縮機７４の信頼性が低下するおそれもあった。
【０００６】
また、上記従来の種のヒートポンプ式給湯機等では、圧縮機７４の起動時の電動膨張弁７７の開度、水循環用ポンプ８０の回転数等を、負荷によらず一定値としていた。このため、電動膨張弁７７の開度が最適開度よりも開き気味となって、いわゆる液バック状態となるおそれや立ち上がり性能低下の原因となっていた。また、逆に、電動膨張弁７７の開度を最適開度よりも閉じ気味とした場合には、高圧上昇するおそれがあった。
【０００７】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、コストアップすることなく、圧縮機の信頼性確保と立ち上がり性能の確保が可能なヒートポンプ式給湯機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１のヒートポンプ式給湯機は、圧縮機２５と、温水を加熱する利用側熱交換器２６と、電動膨張弁２７と、熱源側熱交換器２８とを順次接続したヒートポンプ式給湯機であって、上記圧縮機２５を、圧縮機温度が高いときよりも低いときを低周波数で起動させることを特徴としている。
【０００９】
請求項１のヒートポンプ式給湯機では、上記圧縮機２５を、圧縮機温度が高いときよりも低いときを低周波数で起動させるので、圧縮機２５が冷えている状態で、高周波数での起動を回避することができ、圧縮機２５の信頼性を確保することができる。また、圧縮機２５が暖まっている状態では、潤滑油の粘性低下が抑制されるので、圧縮機２５を比較的高周波数で起動させることができる。なお、圧縮機温度が高いときよりも低いときを低周波数で起動させる場合、例えば、基準温度を設定して、この基準温度以下の範囲での周波数を、この基準温度を越える範囲での周波数よりも小さく設定することができる。
【００１０】
請求項２のヒートポンプ式給湯機は、圧縮機２５と、温水を加熱する利用側熱交換器２６と、電動膨張弁２７と、熱源側熱交換器２８とを順次接続したヒートポンプ式給湯機であって、外気温度が所定温度以上でかつ圧縮機温度が外気温度よりも所定値だけ高く設定した基準値を越えないときに、上記圧縮機２５の周波数を、上記請求項１のヒートポンプ式給湯機における起動時の圧縮機の周波数以下とすることを特徴としている。
【００１１】
上記請求項２のヒートポンプ式給湯機では、外気温度が所定温度以上でかつ圧縮機温度が外気温度よりも所定値だけ高く設定した基準値を越えないときにおいては、圧縮機温度が相対的に低いことになり、冷媒が低温の圧縮機に入り込むことになって、圧縮機２５内に冷媒が過剰封入され、冷媒寝込み状態となる。このような条件では、液バック等が生じ、圧縮機２５の信頼性の低下を招くおそれがある。このため、上記のような条件では、一段と低周波数で起動することによって、圧縮機２５の信頼性を確保するようにしている。
【００１２】
請求項３のヒートポンプ式給湯機は、圧縮機２５と、温水を加熱する利用側熱交換器２６と、電動膨張弁２７と、熱源側熱交換器２８とを順次接続したヒートポンプ式給湯機であって、上記圧縮機２５を、外気温度が高いときよりも低いときを低周波数で起動させることを特徴としている。
【００１３】
上記請求項３のヒートポンプ式給湯機では、上記圧縮機２５を、外気温度が高いときよりも低いときを低周波数で起動させるので、圧縮機２５が冷えている状態で、高周波数での起動を回避することができ、圧縮機２５の信頼性を確保することができる。また、圧縮機２５が暖まっている状態では、潤滑油の粘性低下が抑制されるので、圧縮機２５を比較的高周波数で起動させることができる。なお、外気温度が高いときよりも低いときを低周波数で起動させる場合、例えば、基準温度を設定して、この基準温度以下の範囲での周波数を、この基準温度を越える範囲での周波数よりも小さく設定することができる。
【００１４】
請求項４のヒートポンプ式給湯機は、上記請求項１〜請求項３のいずれかのヒートポンプ式給湯機において、起動時に、上記電動膨張弁２７を、上記圧縮機２５の周波数が高いときよりも低いときを小開度とすることを特徴としている。
【００１５】
上記請求項４のヒートポンプ式給湯機では、起動時に、圧縮機２５の周波数が高いときよりも低いときを小開度とするので、電動膨張弁２７の開度制御を一段と精度良く行え、圧縮機２５の信頼性と立ち上がり性能とを確保できる。
【００１６】
請求項５のヒートポンプ式給湯機は、上記請求項１〜請求項３のいずれかのヒートポンプ式給湯機において、起動時に、上記電動膨張弁２７を、外気温度が高いときよりも低いときを小開度とすることを特徴としている。
【００１７】
上記請求項５のヒートポンプ式給湯機では、起動時に、外気温度が高いときよりも低いときを小開度とするので、電動膨張弁２７の開度制御を一段と精度良く行え、圧縮機２５の信頼性と立ち上がり性能とを確保できる。
【００２０】
請求項６のヒートポンプ式給湯機は、外気温度が所定温度を越えた状態で、高圧異常による所定時間内の上記圧縮機２５の停止回数に基づいて、上記開度を補正することを特徴としている。
【００２１】
上記請求項６のヒートポンプ式給湯機では、高圧異常での停止を発生しにくくすることができ、圧縮機２５の起動性を改善することができる。
【００２２】
請求項７のヒートポンプ式給湯機は、貯湯タンク３と、この貯湯タンク３に連結される循環路１２と、この循環路１２に介設される熱交換路１４とを備え、この熱交換路１４をヒートポンプ加熱源にて加熱して、上記貯湯タンク３から循環路１２に流出した低温水を沸き上げてこの貯湯タンク３に返流する運転が可能なように構成し、さらに、上記循環路１２の温水を循環させる水循環用ポンプ１３を、起動時において、上記ヒートポンプ加熱源の圧縮機２５の周波数が高いときよりも低いときを小回転数とすることを特徴としている。
【００２３】
上記請求項７のヒートポンプ式給湯機では、循環路１２の温水を循環させる水循環用ポンプ１３を、起動時において、上記ヒートポンプ加熱源の圧縮機２５の周波数が高いときよりも低いときを小回転数とするので、水循環用ポンプ１３の回転数が圧縮機２５の周波数に対応するものとなり、圧縮機２５の信頼性を確保することができ、循環路１２内を最適の水循環量で循環させることができる。
【００２４】
請求項８のヒートポンプ式給湯機は、貯湯タンク３と、この貯湯タンクに連結される循環路１２と、この循環路１２に介設される熱交換路１４とを備え、この熱交換路１４をヒートポンプ加熱源にて加熱して、上記貯湯タンク３から循環路１２に流出した低温水を沸き上げてこの貯湯タンク３に返流する運転が可能なように構成し、さらに、上記循環路１２の温水を循環させる水循環用ポンプ１３を、起動時において、外気温度が高いときよりも低いときを小回転数とすることを特徴としている。
【００２５】
上記請求項８のヒートポンプ式給湯機では、循環路１２の温水を循環させる水循環用ポンプ１３を、起動時において、外気温度が高いときよりも低いときを小回転数とするので、水循環用ポンプ１３の回転数が外気温度に対応するものとなり、圧縮機２５の信頼性を確保することができ、循環路１２内を最適の水循環量で循環させることができる。
【００２６】
請求項９のヒートポンプ式給湯機は、上記ヒートポンプ加熱源の電動膨張弁２７を、起動時において、上記低温水の温度である入水温度が高いときよりも低いときを小開度とすることを特徴としている。
【００２７】
上記請求項９のヒートポンプ式給湯機では、電動膨張弁２７を、起動時において、上記低温水の温度である入水温度が高いときよりも低いときを小開度とするので、起動時の電動膨張弁２７の開度が最適開度となる。
【００２８】
請求項１０のヒートポンプ式給湯機は、上記ヒートポンプ加熱源の電動膨張弁２７の起動時の開度を、上記圧縮機２５の周波数、外気温度、及び入水温度のいずれか２つ以上に基づいて制御することを特徴としている。
【００２９】
上記請求項１０のヒートポンプ式給湯機では、起動時の電動膨張弁２７の開度を、複数のデータに基づいて設定することができ、より最適開度とすることができる。
【００３０】
請求項１１のヒートポンプ式給湯機は、上記入水温度が所定温度を越えた状態で、高圧異常による所定時間内の上記圧縮機２５の停止回数に基づいて、上記開度を補正することを特徴としている。
【００３１】
上記請求項１１のヒートポンプ式給湯機では、高圧異常での停止を発生しにくくすることができ、圧縮機２５の起動性を改善することができる。
【００３２】
請求項１２のヒートポンプ式給湯機は、貯湯タンク３と、この貯湯タンク３に連結される循環路１２と、この循環路１２に介設される熱交換路１４とを備え、この熱交換路１４をヒートポンプ加熱源にて加熱して、上記貯湯タンク３から循環路１２に流出した低温水を沸き上げてこの貯湯タンク３に返流する運転が可能なヒートポンプ式給湯機であって、上記ヒートポンプ加熱源の圧縮機２５を、圧縮機温度が高いときよりも低いときを低周波数で起動すると共に、この起動時において、上記ヒートポンプ加熱源の圧縮機２５の周波数、及び外気温度が高いときよりも低いときを、上記ヒートポンプ加熱源の電動膨張弁２７を小開度とし、上記循環路１２の温水を循環させる水循環用ポンプ１３を小回転数とすることを特徴としている。
【００３３】
上記請求項１２のヒートポンプ式給湯機では、ヒートポンプ加熱源の圧縮機温度に基づいて、圧縮機２５の起動時の周波数を決定するので、圧縮機２５が冷えている状態で、高周波数での起動を回避することができ、圧縮機２５の信頼性を確保することができる。また、圧縮機２５の周波数、及び外気温度に基づいて、上記ヒートポンプ加熱源の電動膨張弁２７の開度、及び上記循環路１２の温水を循環させる水循環用ポンプ１３の起動時の回転数を決定するので、起動時の電動膨張弁２７の開度が最適開度となる。さらに、水循環用ポンプ１３の回転数が圧縮機２５の周波数に対応するものとなり、圧縮機２５の信頼性を確保することができ、循環路１２内を最適の水循環量で循環させることができる。
【００３４】
請求項１３のヒートポンプ式給湯機は、冷媒に超臨界で使用する超臨界冷媒を用いたことを特徴としている。
【００３５】
上記請求項１３のヒートポンプ式給湯機では、オゾン層の破壊、環境汚染等の問題がなく、地球環境にやさしいヒートポンプ式給湯機となる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
次に、この発明のヒートポンプ式給湯機の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１はこのヒートポンプ式給湯機の簡略図を示す。このヒートポンプ式給湯機は、低温水をヒートポンプ加熱源にて沸き上げてこの貯湯タンク３に温湯を貯えるものであり、貯湯タンク３に貯湯された温湯が図示省略の浴槽等に供給される。すなわち、貯湯タンク３には、その底壁に給水口５が設けられると共に、その上壁に出湯口６が設けられている。そして、給水口５から貯湯タンク３に水道水が供給され、出湯口６から高温の温湯が出湯される。また、貯湯タンク３には、その底壁に取水口１０が開設されると共に、側壁（周壁）の上部に湯入口１１が開設され、取水口１０と湯入口１１とが循環路１２にて連結されている。そして、この循環路１２に水循環用ポンプ１３と熱交換路１４とが介設されている。なお、給水口５には給水用流路８が接続されている。ところで、上記循環路１２には、熱交換路１４の上流側に入水サーミスタ１５aが設けられている。
【００３７】
そして、ヒートポンプ式加熱源は冷媒循環回路を備え、この冷媒循環回路は、圧縮機２５と、熱交換路１４を構成する利用側熱交換器２６と、電動膨張弁（減圧機構）２７と、熱源側熱交換器（空気熱交換器）２８とを順に接続して構成される。すなわち、圧縮機２５の吐出管２９を利用側熱交換器２６に接続し、利用側熱交換器２６と電動膨張弁（電動弁）２７とを冷媒通路３０にて接続し、電動膨張弁２７と蒸発器２８とを冷媒通路３１にて接続し、空気熱交換器（蒸発器）２８と圧縮機２５とをアキュームレータ３２が介設された冷媒通路３３にて接続している。また、空気熱交換器２８にはこの空気熱交換器２８の能力を調整するファン３４が付設されている。さらに、このヒートポンプ加熱源２には、外気温度を検出する外気温度検出用サーミスタ１７ａが配置されている。そして、冷媒に超臨界で使用する超臨界冷媒（例えば、炭酸ガス）を用いた。
【００３８】
ところで、このヒートポンプ式給湯機の制御部は、図２に示すように、入水温度検出手段１５と、タイマ手段１６と、外気温度検出手段１７と、吐出管温度検出手段１８と、高圧保護手段１９と、後述する基準となる外気温度等を設定する設定手段２０と、各検出手段１５、１６、１７、１８等からのデータ（数値）等が入力される制御手段２１とを備える。この場合、図１に示すように、入水温度検出手段１５は入水サーミスタ１５ａにて構成することができ、外気温度検出手段１７は外気温度検出用サーミスタ１７ａにて構成することができ、吐出管温度検出手段１８は、温度検出サーミスタ１８ａから構成することができ、この温度検出サーミスタ１８ａは圧縮機２５の吐出管２９に装着され、この吐出管２９の温度を検出する。さらに、高圧保護手段１９は、吐出管２９の設けられる圧力センサ１９ａにて構成することができる。なお、上記制御手段３８は例えばマイクロコンピュータを用いて構成することができる。
【００３９】
上記ヒートポンプ式給湯機によれば、圧縮機２５を駆動させると共に、水循環用ポンプ１３を駆動（作動）させると、貯湯タンク３の底部に設けた取水口１０から貯溜水（低温水）が流出し、これが循環路１２の熱交換路１４を流通する。そのときこの温湯は利用側熱交換器２６によって加熱され（沸き上げられ）、湯入口１１から貯湯タンク３の上部に返流される。このような動作を継続して行うことによって、貯湯タンク３に高温の温湯を貯湯することができる。
【００４０】
ところで、ヒートポンプ式給湯機を起動する場合、立ち上がり性能を考慮して、従来では、所定能力を発揮する運転周波数（目標周波数）に近い比較的高周波数の立上周波数にて起動されていた。しかしながら、圧縮機２５が冷えている場合、この立上周波数で起動した場合、圧縮機２５内の油の粘性が大であるため潤滑不良を招いていたり、大量の冷媒が一気に圧縮機２５に入り込んで、液バックを生じ、圧縮機２５の信頼性が低下したりするおそれがあった。そこで、このヒートポンプ式給湯機では、圧縮機温度等に応じて圧縮機の周波数を変化させて起動させて、圧縮機２５の信頼性を確保している。なお、このヒートポンプ式給湯機において、圧縮機２５の停止中は、欠相運転による予熱を行っている。
【００４１】
すなわち、このヒートポンプ式給湯機では、圧縮機温度（この場合、吐出管温度を代用している）と、外気温度とに基づいて、図３と図４に示すＡ起動、Ｂ起動及びＣ起動に区分し、かつ、Ａ〜Ｃ起動毎に、起動時の圧縮機２５の周波数を図５〜図７に示すように変化させている。また、図３は、図５等に示すように、このヒートポンプ式給湯機（システム）の電源を投入してから上記タイマ手段１６にてカウントされる所定時間（例えば、３００秒）経過するまでの間における起動区分を示し、図４はこの所定時間ＴＣＧＯがオーバーしたときの起動区分を示している。なお、タイマ手段１６は、この所定時間をカウントするＡ起動強制タイマＴＣＧＯと、後述するタイマＴＣＧ１Ａ〜ＴＣＧ３Ａ、タイマＴＣＧ１Ｂ〜ＴＣＧ３Ｂ、タイマＴＣＧ１Ｃ〜ＴＣＧ３Ｃ等を有する。
【００４２】
図３と図４において、横軸は外気温度を示し、縦軸は吐出管温度を示している。そして、ＤＯＡＣＧ１はＡ起動とＢ起動の判定外気温度であり、例えば、１３℃位に設定手段２０にて設定される。また、ＤＯＣＧ２はＡ起動とＣ起動の判定吐出管温度であり、例えば、４０℃位に設定手段２０にて設定される。なお、図３においてはＣ起動を有さない。これは、このヒートポンプ式給湯機（システム）の電源を投入した直後の状態では、欠相運転等による圧縮機２５の予熱が十分でないので、圧縮機温度が低温であると予想され、Ａ、Ｂ起動よりも高周波数での起動となるＣ起動を行わないようにしているためである。
【００４３】
次に、各起動区分の条件を述べる。上記外気温度検出手段１７に検出された外気温度をＤＯＡとした場合、ＤＯＡ≧１３℃で、かつ、上記吐出管温度検出手段１８にて検出された吐出管温度をＤＯとした場合、ＤＯ＜ＤＯＡ＋ＤＯＣＧ１であるときに、制御手段２１がＢ起動と判定する。ここで、ＤＯＣＧ１はＢ起動Ｃ起動判定外気吐出管温度差（例えば、４２℃）である。すなわち、外気温度が所定温度以上でかつ圧縮機温度が外気温度よりも所定値だけ高く設定した基準値を越えないときに、Ｂ起動とする。このＢ起動の範囲は、圧縮機温度が低く、これに対して外気温度が相対的に高い状態であるので、冷媒が温度が低い圧縮機２５に入り込んで圧縮機２５内に冷媒が過剰に封入されている（寝込んでいる）おそれがあり、最も低周波数で起動させるのが好ましいからである。また、ＤＯＡ≧１３℃でかつＤＯ＜ＤＯＡ＋ＤＯＣＧ１でない場合に、ＤＯ＜ＤＯＣＧ２又は上記ＴＣＧＯカウント中では、制御手段２１がＡ起動と判定する。また、ＤＯ≧ＤＯＣＧ２でかつＴＣＧＯがオーバーのときに、制御手段２１がＣ起動と判定する。
【００４４】
ところで、Ａ起動は図５に示すように、１段タイマＴＣＧ１Ａのカウント時間（例えば、２４０秒）と、２段タイマＴＣＧ２Ａのカウント時間（例えば、２４０秒）と、３段タイマＴＣＧ３Ａのカウント時間（例えば、１２０秒）とがあり、カウント時間毎に上限の周波数が設定手段２０にて設定されている。１段タイマＴＣＧ１Ａのカウント時間での上限の周波数（ＦＣＧ１Ａ）は例えば４４Ｈｚであり、２段タイマＴＣＧ２Ａのカウント時間での上限の周波数（ＦＣＧ２Ａ）は例えば５８Ｈｚであり、３段タイマＴＣＧ３Ａのカウント時間での上限の周波数（ＦＣＧ３Ａ）は例えば９４Ｈｚである。すなわち、Ａ起動においては、まず、圧縮機２５の周波数を４４Ｈｚ以下で２４０秒位運転し、次に、圧縮機２５の周波数を上昇させて５８Ｈｚ以下で２４０秒位運転し、さらに、圧縮機２５の周波数を上昇させて、９４Ｈｚ以下で１２０秒位運転した後、通常の運転周波数に上昇させることになる。
【００４５】
また、Ｂ起動は図６に示すように、Ａ起動と同様に、１段タイマＴＣＧ１Ｂのカウント時間（例えば、２４０秒）と、２段タイマＴＣＧ２Ｂのカウント時間（例えば、２４０秒）と、３段タイマＴＣＧ３Ｂのカウント時間（例えば、１２０秒）とがあり、カウント時間毎に上限の周波数が設定手段２０にて設定されている。１段タイマＴＣＧ１Ｂのカウント時間での上限の周波数（ＦＣＧ１Ｂ）は例えば４０Ｈｚであり、２段タイマＴＣＧ２Ｂのカウント時間での上限の周波数（ＦＣＧ２Ｂ）は例えば５８Ｈｚであり、３段タイマＴＣＧ３Ｂのカウント時間での上限の周波数（ＦＣＧ３Ｂ）は例えば９４Ｈｚである。すなわち、Ｂ起動においては、まず、圧縮機２５の周波数を４０Ｈｚ以下で２４０秒位運転し、次に、圧縮機２５の周波数を上昇させて５８Ｈｚ以下で２４０秒位運転し、さらに、圧縮機２５の周波数を上昇させて、９４Ｈｚ以下で１２０秒位運転した後、通常の運転周波数に上昇させることになる。
【００４６】
さらに、Ｃ起動は図７に示すように、Ａ起動やＢ起動と同様に、１段タイマＴＣＧ１Ｃのカウント時間（例えば、２４０秒）と、２段タイマＴＣＧ２Ｃのカウント時間（例えば、２４０秒）と、３段タイマＴＣＧ３Ｃのカウント時間（例えば、１２０秒）とがあり、カウント時間毎に上限の周波数が設定手段２０にて設定されている。１段タイマＴＣＧ１Ｃのカウント時間での上限の周波数（ＦＣＧ１Ｃ）は例えば５８Ｈｚであり、２段タイマＴＣＧ２Ｃのカウント時間での上限の周波数（ＦＣＧ２Ｃ）は例えば７６Ｈｚであり、３段タイマＴＣＧ３Ｃのカウント時間での上限の周波数（ＦＣＧ３Ｃ）は例えば９４Ｈｚである。すなわち、Ｃ起動においては、まず、圧縮機２５の周波数を５８Ｈｚ以下で２４０秒位運転し、次に、圧縮機２５の周波数を上昇させて７６Ｈｚ以下で２４０秒位運転し、さらに、圧縮機２５の周波数を上昇させて、９４Ｈｚ以下で１２０秒位運転した後、通常の運転周波数に上昇させることになる。
【００４７】
なお、各Ａ・Ｂ・Ｃ起動中に、何らかの要因で圧縮機２５が停止した場合には、これらの制御を解除する。また、冷媒循環回路に、デフロスト回路を有する場合、このデフロスト中は、この制御は行わない。また、上記各Ａ・Ｂ・Ｃ起動における各時点での圧縮機２５の各周波数は上限周波数を定めたものであって、その途中の時点において目標周波数（所定の運転能力を発揮する周波数）となれば、この制御は終了し、次の目標周波数での運転制御へと移行する。
【００４８】
上記ヒートポンプ式給湯機においては、圧縮機２５を、圧縮機温度が高いときよりも低いときを低周波数で起動させることになる。この実施の形態では、基準値（ＤＯＣＧ２＝４０℃）を設け、この基準値以下の範囲（Ａ起動範囲）での圧縮機２５の周波数を、この基準値を超えた範囲（Ｃ起動範囲）での圧縮機２５の周波数より小さく設定している。このため、圧縮機２５が冷えている状態（暖まっていない状態）においては、低周波数で起動させることになり、圧縮機２５内の油の粘性が大きいことにより潤滑不良を招くのを回避することができ、圧縮機２５の信頼性を確保することができる。
【００４９】
また、外気温度が所定温度（１３℃）以上でかつ圧縮機温度が外気温度よりも所定値（４２℃）だけ高く設定した基準値を越えないとき、つまり、圧縮機２５に冷媒が寝込んでいるおそれがあるＢ起動範囲（この範囲内が油面及び希釈度のおいて最も厳しい条件となっている）内においては、Ａ起動やＣ起動の周波数以下で、起動させることができる。これにより、圧縮機２５の信頼性を確保することができる。
【００５０】
そして、圧縮機温度が比較的高い場合、つまりＣ起動範囲では、圧縮機２５が冷えている状態での起動に際した問題点がないので、低周波数で起動させることなく、比較的高周波数で起動させることができる。これにより、立ち上がり性能を確保することができる。
【００５１】
ところで、上記のように、起動時に圧縮機２５の周波数を変化させた場合、電動膨張弁２７の開度が一定であれば、開き気味になったり、閉じ気味になったりするおそれがある。そこで、このヒートポンプ式給湯機では、起動時に圧縮機２５の周波数、及び外気温度に基づいて電動膨張弁２７の開度を決定している。
【００５２】
すなわち、次の表１のように電動膨張弁２７の開度を決定している。この場合、電動膨張弁２７を、圧縮機２５の周波数が高いときよりも低いときを小開度とし、外気温度が高いときよりも低いときを小開度とすることになる。これにより、電動膨張弁２７が最適開度となって、開き気味や閉じ気味になることを防止することができ、液バック状態や高圧上昇となることを回避することができる。なお、開度の単位はパルスである。
【００５３】
【表１】

【００５４】
また、このヒートポンプ式給湯機の冷媒循環回路には、上記したように、高圧保護手段１９を備えているので、高圧側が何らかの原因で異常に上昇した場合に圧縮機を停止させることになる。このため、このヒートポンプ式給湯機では、上記のように決定する電動膨張弁２７の開度を高圧異常停止頻度に応じて補正（大きく）して、この異常停止を発生しにくくしている。この場合、外気温度検出手段１７にて検出された外気温度が２３℃を越えた状態では、所定時間内の高圧異常による圧縮機２５の停止回数に基づいて、表１の開度の補正を行うが、外気温度が２３℃以下では、液バックのおそれがあるので、このような補正を行わない。なお、上記高圧異常をカウントするのは所定時間内に限られ、異常なく所定時間（例えば、１時間）の運転が継続できれば、この制御は停止され、またカウント値もリセットされる。
【００５５】
このように、このヒートポンプ式給湯機では、高圧異常で停止した場合において、次回の起動時の電動膨張弁２７の初期開度を補正（大きく）することによって、高圧異常での停止（ピークカット停止）を発生しにくくすることができる。なお、上記の場合では、外気温度が２３℃を越えた状態で、停止回数をカウントして上記制御を行っていたが、この外気温度に変えて、入水温度（貯湯タンク３から循環路１２に入って、熱交換路２６にて加熱される低温水の温度）が所定温度を越えた状態で、停止回数をカウントするようにしてもよい。これは、外気温度と入水温度とが、略同一乃至比例するので、入水温度を使用することができるためである。従って、外気温度に対する所定温度と、入水温度に対する所定温度とは、同一である場合や、相違する場合がある。なお、この入水温度は、上記入水温度検出手段１５にて検出される。
【００５６】
また、このヒートポンプ式給湯機を運転する場合、上記のように、圧縮機２５を駆動（起動）させると共に、水循環用ポンプ１３を駆動させ、起動時の圧縮機２５の周波数等を、圧縮機温度等により変化させている。このため、運転状態を最適にするためには、水循環用ポンプ１３の能力指令値を周波数等に応じたものとする必要がある。
【００５７】
そこで、このヒートポンプ式給湯機においては、水循環用ポンプ１３の回転数（ＰＳＲ）を次の表２のような回転数としている。すなわち、水循環用ポンプ１３を、起動時において、圧縮機２５の周波数が高いときよりも低いときを小回転数とし、外気温度が高いときよりも低いときを小回転数としている。なお、水循環用ポンプ１３の回転数の単位はｒｐｍである。また、この場合も、上記電動膨張弁２７の開度制御と全く同様に高圧異常での停止回数に基づいて、この能力指令（回転数）を補正する。
【００５８】
【表２】

【００５９】
これにより、水循環用ポンプ１３の能力指令値（回転数）が起動時の圧縮機２５の周波数及び外気温度に応じたものとなって、このヒートポンプ式給湯機の運転状態を最適にすることができる。すなわち、圧縮機２５の信頼性を確保することができ、循環路１２内を最適の水循環量で循環させることができる。
【００６０】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、上記各Ａ〜Ｂ起動において、周波数を３段階に区分しているが、４段階であっても、２段階以下であってもよい。すなわち、運転周波数（目標周波数）等に応じて、段階を増加させたり減少させたりすることができ、また、各段階の周波数上限値や各段階での運転時間の変更も可能である。要は、圧縮機２５の信頼性の低下等を招かない低周波数で、立ち上がり性能の低下を招かない運転時間であればよい。そして、Ａ起動とＢ起動において、上記実施の形態では、第１段目の周波数上限値を相違させているが、上限値としては同一であってもよく、また、第２・第３段目の周波数上限値としても相違させてもよい。さらに、各Ａ〜Ｂ起動の区分の基準となる外気温度や吐出管温度の変更も可能である。また、上記実施の形態では、圧縮機温度に代えて、吐出管温度を利用したが、もちろん、圧縮機２５自体の温度（例えば、圧縮機ケーシングの温度）を検出（検知）して、この温度を利用することができる。また、上記においては、外気温度を外気温度検出用サーミスタ１７ａにて検出していたが、空気熱交換器温度、給水温度（給水用流路８から貯湯タンク３に供給される水の温度）等から外気温度を推定し、この推定値を外気温度として用いてもよい。さらに、電動膨張弁２７の起動時の開度を設定（決定）する場合、上記実施の形態では、圧縮機２５の周波数、及び外気温度（又は入水温度）に基づいていたが、周波数、外気温度、及び入水温度の全てに基づいて決定してもよい。なお、冷媒循環回路の冷媒として炭酸ガスを用いるのが好ましいが、その他、ジクロロジフルオロメタン（Ｒ−１２）やクロロジフルオロメタン（Ｒ−２２）のような冷媒であっても、オゾン層の破壊、環境汚染等の問題から、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（Ｒ−１３４ａ）のような代替冷媒であってもよい。
【００６１】
【発明の効果】
請求項１のヒートポンプ式給湯機によれば、圧縮機が冷えている状態で、高周波数での起動を回避することができ、圧縮機の信頼性を確保することができる。また、圧縮機が暖まっている状態では、潤滑油の粘性低下が抑制されるので、圧縮機を比較的高周波数で起動させることができ、立ち上げ性能を確保することができる。すなわち、従来のこの種のヒートポンプ式給湯機よりコストアップすることなく、圧縮機の信頼性と立ち上げ性能とを確保できる。
【００６２】
請求項２のヒートポンプ式給湯機によれば、一般に冷媒寝込み状態となる条件おいても、圧縮機の信頼性を確保することができる。
【００６３】
請求項３のヒートポンプ式給湯機によれば、請求項１のヒートポンプ式給湯機と同様、圧縮機が冷えている状態で、高周波数での起動を回避することができ、圧縮機の信頼性を確保することができ、圧縮機が暖まっている状態では、潤滑油の粘性低下が抑制されるので、圧縮機を比較的高周波数で起動させることができ、立ち上げ性能とを確保することができる。
【００６４】
請求項４と請求項５のヒートポンプ式給湯機によれば、電動膨張弁の開度制御を一段と精度良く行え、圧縮機の信頼性と立ち上がり性能とを確保できる。
【００６５】
請求項６のヒートポンプ式給湯機によれば、圧縮機の起動性を改善でき、ヒートポンプ式給湯機として安定した起動を行うことができる。
【００６６】
請求項７と請求項８のヒートポンプ式給湯機によれば、水循環用ポンプの回転数が圧縮機の周波数や外気温度に対応するものとなり、圧縮機の信頼性を確保することができ、循環路内を最適の水循環量で循環させることができる。
【００６７】
請求項９と請求項１０のヒートポンプ式給湯機によれば、起動時の電動膨張弁の開度が最適開度となり、安定した立ち上げを行うことができる。
【００６８】
請求項１１のヒートポンプ式給湯機によれば、圧縮機の起動性を改善でき、ヒートポンプ式給湯機として安定した起動を行うことができる。
【００６９】
請求項１２のヒートポンプ式給湯機によれば、圧縮機が冷えている状態で、高周波数での起動を回避することができ、圧縮機の信頼性を確保することができる。また、起動時の電動膨張弁の開度が最適開度となると共に、水循環用ポンプの回転数が圧縮機の周波数等に対応するものとなり、圧縮機の信頼性を確保することができ、循環路内を最適の水循環量で循環させることができる。すなわち、このヒートポンプ式給湯機の運転状態を最適にすることができる。
【００７０】
請求項１３のヒートポンプ式給湯機によれば、オゾン層の破壊、環境汚染等の問題がなく、地球環境にやさしいヒートポンプ式給湯機となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のヒートポンプ式給湯機の実施の形態を示す簡略図である。
【図２】上記ヒートポンプ式給湯機の制御部の簡略ブロック図である。
【図３】上記ヒートポンプ式給湯機の起動の際の周波数を決定する区分を示すグラフ図である。
【図４】上記ヒートポンプ式給湯機の起動の際の周波数を決定する区分を示すグラフ図である。
【図５】上記ヒートポンプ式給湯機のＡ起動の周波数を示すグラフ図である。
【図６】上記ヒートポンプ式給湯機のＢ起動の周波数を示すグラフ図である。
【図７】上記ヒートポンプ式給湯機のＣ起動の周波数を示すグラフ図である。
【図８】従来のヒートポンプ式給湯機の簡略図である。
【符号の説明】
３貯湯タンク
１２循環路
１３水循環用ポンプ
１４熱交換路
２５圧縮機
２６利用側熱交換器
２７電動膨張弁
２８熱源側熱交換器

Claims

圧縮機（２５）と、温水を加熱する利用側熱交換器（２６）と、電動膨張弁（２７）と、熱源側熱交換器（２８）とを順次接続したヒートポンプ式給湯機であって、上記圧縮機（２５）を、圧縮機温度が高いときよりも低いときを低周波数で起動させることを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
圧縮機（２５）と、温水を加熱する利用側熱交換器（２６）と、電動膨張弁（２７）と、熱源側熱交換器（２８）とを順次接続したヒートポンプ式給湯機であって、外気温度が所定温度以上でかつ圧縮機温度が外気温度よりも所定値だけ高く設定した基準値を越えないときに、上記圧縮機（２５）の周波数を、上記請求項１のヒートポンプ式給湯機における起動時の圧縮機の周波数以下とすることを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
圧縮機（２５）と、温水を加熱する利用側熱交換器（２６）と、電動膨張弁（２７）と、熱源側熱交換器（２８）とを順次接続したヒートポンプ式給湯機であって、上記圧縮機（２５）を、外気温度が高いときよりも低いときを低周波数で起動させることを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
上記請求項１〜請求項３のいずれかのヒートポンプ式給湯機において、起動時に、上記電動膨張弁（２７）を、上記圧縮機（２５）の周波数が高いときよりも低いときを小開度とすることを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
上記請求項１〜請求項３のいずれかのヒートポンプ式給湯機において、起動時に、上記電動膨張弁（２７）を、外気温度が高いときよりも低いときを小開度とすることを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
外気温度が所定温度を越えた状態で、高圧異常による所定時間内の上記圧縮機（２５）の停止回数に基づいて、上記開度を補正することを特徴とする請求項４又は請求項５のヒートポンプ式給湯機。
貯湯タンク（３）と、この貯湯タンク（３）に連結される循環路（１２）と、この循環路（１２）に介設される熱交換路（１４）とを備え、この熱交換路（１４）をヒートポンプ加熱源にて加熱して、上記貯湯タンク（３）から循環路（１２）に流出した低温水を沸き上げてこの貯湯タンク（３）に返流する運転が可能なように構成し、さらに、上記循環路（１２）の温水を循環させる水循環用ポンプ（１３）を、起動時において、上記ヒートポンプ加熱源の圧縮機（２５）の周波数が高いときよりも低いときを小回転数とすることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかのヒートポンプ式給湯機。
貯湯タンク（３）と、この貯湯タンクに連結される循環路（１２）と、この循環路（１２）に介設される熱交換路（１４）とを備え、この熱交換路（１４）をヒートポンプ加熱源にて加熱して、上記貯湯タンク（３）から循環路（１２）に流出した低温水を沸き上げてこの貯湯タンク（３）に返流する運転が可能なように構成し、さらに、上記循環路（１２）の温水を循環させる水循環用ポンプ（１３）を、起動時において、外気温度が高いときよりも低いときを小回転数とすることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかのヒートポンプ式給湯機。
上記ヒートポンプ加熱源の電動膨張弁（２７）を、起動時において、上記低温水の温度である入水温度が高いときよりも低いときを小開度とすることを特徴とする請求項７又は請求項８のヒートポンプ式給湯機。
上記ヒートポンプ加熱源の電動膨張弁（２７）の起動時の開度を、上記圧縮機（２５）の周波数、外気温度、及び入水温度のいずれか２つ以上に基づいて制御することを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれかのヒートポンプ式給湯機。
上記入水温度が所定温度を越えた状態で、高圧異常による所定時間内の上記圧縮機（２５）の停止回数に基づいて、上記開度を補正することを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれかのヒートポンプ式給湯機。
貯湯タンク（３）と、この貯湯タンク（３）に連結される循環路（１２）と、この循環路（１２）に介設される熱交換路（１４）とを備え、この熱交換路（１４）をヒートポンプ加熱源にて加熱して、上記貯湯タンク（３）から循環路（１２）に流出した低温水を沸き上げてこの貯湯タンク（３）に返流する運転が可能なヒートポンプ式給湯機であって、上記ヒートポンプ加熱源の圧縮機（２５）を、圧縮機温度が高いときよりも低いときを低周波数で起動すると共に、この起動時において、上記ヒートポンプ加熱源の圧縮機（２５）の周波数、及び外気温度が高いときよりも低いときを、上記ヒートポンプ加熱源の電動膨張弁（２７）を小開度とし、上記循環路（１２）の温水を循環させる水循環用ポンプ（１３）を小回転数とすることを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
冷媒に超臨界で使用する超臨界冷媒を用いたことを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれかのヒートポンプ式給湯機。