JPH0228068B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、冷暖房機能に給湯機能を兼ね備えた
ヒートポンプ式空気調和機に係り、特に、その圧
縮機の回転数制御方法の改良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

冷暖房機能を備えた空気調和機は、リビングン
ルームやダイニングルームに使用されることも多
く、特に、厳寒期の朝食時の暖房には自動タイマ
付きのヒートポンプ暖房が快適である。

一方、キツチンにはガス瞬間湯沸器の設置され
ている家庭が多いが、このガス瞬間湯沸器により
供給される温水をリビングルームなどに設置され
ている空気調和機から供給できるように変更すれ
ば、省エネにつながるためユーザメリツトは大き
い。

第１図ないし第３図は、ガス瞬間湯沸器に代わ
る貯湯槽を備えた従来の空気調和機を示すもので
あり、第１図は冷房時、第２図は暖房時、第３図
は貯湯時をそれぞれ示している。

第１図ないし第３図において、圧縮機１を備え
た管路２と、室外側熱交換器３、キヤピラリチユ
ーブ４および室内側熱交換器５を備えた管路６と
が四方弁７を介して接続されている。前記室外側
熱交換器３およびキヤピラリチユーブ４間の管路
６ａには逆止弁８およびリキツドタンク９が介装
されており、このリキツドタンク９には、室外側
熱交換器３および逆止弁８間の管路６ａと連通す
る、膨張弁１０を備えたバイパス管路１１が接続
されている。

また、この空気調和機は、台所などへ供給され
る温水を貯える貯湯槽１２を備えており、この貯
湯槽１２内には一対の貯湯用熱交換器１３，１４
が設けられている。そして、このうちの一方の貯
湯用熱交換器１３は、四方弁７および室外側熱交
換器３の管路６ｂに両端が連通しているバイパス
管路１５と接続されており、前記管路６ｂと連通
しているバイパス管路１５の一端部には三方弁１
６が介装されている。また、他方の貯湯用熱交換
器１４は、室内側熱交換器５の前後の管路６ｃ，
６ｂとそれぞれ三方弁１７，１８を介して連通し
ている他のバイパス管路１９と接続されている。

つぎに、前述した従来のものの作用について説
明する。

第１図は冷房時の状態を示すものであり、四方
弁７および各三方弁１６，１７，１８が図示の位
置に規制されることにより冷媒は太線で示す管路
を矢印で示すように流れる。すると、貯湯槽１２
内の貯湯用熱交換器１３内を圧縮機１から吐出さ
れた高温高圧のガス冷媒が流れることになるた
め、この貯湯槽１２内に貯留されている水は冷媒
と熱交換して加熱される。

第２図は暖房時の状態を示すものであり、冷媒
は太線で示す管路を矢印で示すように流れるが、
貯湯槽１２へは冷媒は流れない。したがつて、こ
の暖房時には貯湯槽１２内に貯溜されている水を
加熱しないので、貯湯槽１２内の水を暖めたいと
きは第３図の貯湯時のモードに切換える必要があ
る。

第３図はこの貯湯時の状態を示すものであり、
冷媒は太線で示す管路を矢印で示すように流れ、
圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、
室内側熱交換器５には流れずに、バイパス管路１
９から貯湯槽１２内の貯湯用熱交換器１４内を流
れる。したがつて、貯湯槽１２内に貯溜されてい
る水は冷媒と熱交換して加熱される。

しかしながら、前述した従来のものは、貯湯槽
１２への２本のバイパス管路１５，１９と、これ
らの両バイパス管路１５，１９に設けられた３つ
の三方弁１６，１７，１８とを有しているため回
路が複雑になり、コストおよび信頼性の面で家庭
用に適さないし、また、両バイパス管路１５，１
９に冷媒が残留するため安定した冷凍サイクルが
保持できないし、さらには、前述したように暖房
時に水の加熱ができないという種々の欠点を有し
ている。

このような従来のものにおける欠点を除去する
空気調和機として第４図および第５図に示すもの
が本願の出願人により実願昭57−117628号として
既に提案されている。

以下、この空気調和機を第４図および第５図に
より説明する。なお、前述した従来のものと同一
の構成については、図面中に同一の符号を付し、
その説明は省略する。

第４図は冷房時、第５図は暖房時をそれぞれ示
すものであり、圧縮機１および四方弁７間の圧縮
機１の吐出側管路６ｅには給湯用熱交換器２０が
介装されており、この給湯用熱交換器２０には水
道管２１が挿通されている。また、この水道管２
１には開閉弁２２が介装されており、給湯用熱交
換器２０が十分暖たまつていないときに温水の蛇
口（図示せず）を開いても冷水が流出しないよう
になつている。

このような構成によれば、第４図の冷房時、第
５図の暖房時も、給湯用熱交換器２０内には圧縮
機１から吐出された高温のガス冷媒が供給される
ため、水道管２１内の水は急激に加熱され、蛇口
（図示せず）を開ければ温水が供給される。とこ
ろで、温水の温度が低い場合は開閉弁２２が閉じ
ているので、蛇口を開いたときに冷水が供給され
るという事態は生じない。

しかしながら、前述した第４図および第５図の
ものにおいて給湯運転を行なう場合、圧縮機１を
定速運転のものとすると、第６図に示すように、
室外温度が低い程、また、給湯用熱交換器２０の
入口における水道管２１内の水温（入口水温）が
低い程、給湯水温は低くなる。したがつて、寒冷
地においては十分な温水を得ることができない。
また、暖房運転と給湯運転を同時に行なう場合、
さらに能力不足となり、給湯温度が低下する。

このため、第４図および第５図のものにおいて
は、能力可変形、すなわち能力可変形の圧縮機１
を用い、給湯用熱交換器２０の出口における水道
管２１内の水温（給湯水温）と設定水温の差に応
じて圧縮機１の回転数を制御している。

しかしながら、このようにしても、圧縮機１の
回転数が変化した後、出口水温が変化するまで時
間を要するため、安定した制御ができない。

〔発明の目的〕

本発明は、前述した点に鑑み、安定した水温の
給湯を可能にした空気調和機における圧縮機の回
転数制御方法を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

前述した目的は、能力可変形にした圧縮機を備
えた冷凍サイクルの該圧縮機の吐出側管路に給湯
用熱交換器を連結し、この給湯用熱交換器の内部
に連続した水道管を挿通させ、前記給湯用熱交換
器でこの内部に位置する水道管内を流れる水を加
熱するようにした空気調和機において、前記水道
管内を流れて前記給湯用熱交換器の内部に流入す
る際の水の入口温度と外気温度とを測定し、予め
設定された設定温度と前記入口温度との差、及び
前記外気温度に基づき前記圧縮機の回転数を制御
することによつて達成される。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例により説明す
る。

本実施例において、圧縮機１には、第７図に示
すように、周波数可変装置２３が備えられ、これ
によつて、圧縮機１の回転数を変更できるような
されている。この周波数可変装置２３は、圧縮機
１の回転数を制御するための制御装置２４に接続
されており、この制御装置２４には、外気温度、
水道管２１内を流れて給湯用熱交換器２０の内部
に流入する際の水の入口温度、並びに水道管２１
内を流れて給湯用熱交換器２０から外部に流出す
る際の水の出口温度を個々に検知する温度センサ
２５，２６，２７がそれぞれ設けられている。

そして、制御装置２４に予め入力された設定水
温、温度センサ２５で検知した外気温度、並びに
温度センサ２６で検知した水の入口温度によつて
制御装置２４を介して圧縮機１の回転数を制御し
て、求められた設定水温の給湯が得られるような
されている。

即ち、第６図における曲線Ａ，Ｂ，Ｃは、それ
ぞれ圧縮機１の回転数がＮ、2N、3Nの時の外気
温度と給湯温度との関係を示し、曲線Ｃ，Ｄは、
それぞれ入口水温が０℃、10℃のときの外気温度
と給湯温度の関係を示している。

この図より明らかなように、外気温度が低くれ
ば低い程、また設定温度と入口温度の差が大きけ
れば大きい程、所望の設定温度の給湯を得るため
には、圧縮機１の回転数を上げる必要があること
が判る。

そこで、この第６図に示すデータを予め制御装
置２４に入力しておいて、このデータと前記外気
温度、更には設定温度と入口温度との差を比較
し、外気温度が低くれば低い程、また設定温度と
入口温度の差が大きければ大きい程、前記データ
を基に圧縮機１の回転数を上げ、これによつて、
求められた設定水温の給湯が得られるようなされ
ているのである。

これによつて、第４図に示す冷房時、第５図に
示す暖房時とも、給湯用熱交換器２０内には圧縮
機１から吐出された高温のガス冷媒が供給される
ため、水道管２１内を流れる水は急激に加熱さ
れ、蛇口を開けば温水が供給されるのであるが、
この時、前記のように外気温度、及び設定温度と
入口温度の差がに応じて圧縮機１の回転数が急激
に上げられて、出口水温が変化するまでの時間を
短縮して、安定した制御を行うことができる。

なお、この制御において、給湯開始時には大能
力が必要となるので、圧縮機１を最大回転数で運
転し、所定時間経過後にこの制御を行うようにす
ることが望ましい。

また、本実施例において、出口温度を検知する
ための温度センサ２７が設けられているが、これ
は、例えばスイツチ等によつて切換えることによ
つて、この出口温度と設定温度とを比較し、この
温度差に応じて圧縮機１の回転数を制御するよう
にもできるようにするためである。

〔発明の効果〕

本発明は上記のように、水道管内を流れて給湯
用熱交換器の内部に流入する際の水の入口温度と
外気温度とを測定し、予め設定された設定温度と
前記入口温度との差、及び前記外気温度に基づき
空気調和機の圧縮機の回転数を制御するようにし
たので、圧縮機の回転数が変化した後、出口温度
が変化するまでの時間の短縮を図つて安定した制
御を行うことができ、これによつて、水道管内を
流れ給湯用熱交換器によつて加熱されて水道管の
蛇口から流出する水を、設定温度に近く、しかも
安定した水温にして給水することができるといつ
た効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は従来の空気調和
機をモードを違えて示した回路図、第４図および
第５図は既提案の空気調和機をモードを違えて示
した回路図、第６図は外気温度および給湯水温の
関係を示すグラフ、第７図は本発明の要部を示す
説明図である。 １……圧縮機、３……室外用熱交換器、４……
キヤピラリチユーブ、５……室内側熱交換器、７
……四方弁、８……逆止弁、９……リキツドタン
ク、１０……膨張弁、１２……貯湯槽、１３，１
４……貯湯用熱交換器、１５，１９……バイパス
管路、１６，１７，１８……三方弁、２０……給
湯用熱交換器、２１……水道管、２２……開閉
弁、２３……周波数可変装置、２４……制御装
置、２５，２６，２７……温度センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 能力可変形にした圧縮機を備えた冷凍サイク
   ルの該圧縮機の吐出側管路に給湯用熱交換器を連
   結し、この給湯用熱交換器の内部に連続した水道
   管を挿通させ、前記給湯用熱交換器でこの内部に
   位置する水道管内を流れる水を加熱するようにし
   た空気調和機において、前記水道管内を流れて前
   記給湯用熱交換器の内部に流入する際の水の入口
   温度と外気温度とを測定し、予め設定された設定
   温度と前記入口温度との差、及び前記外気温度に
   基づき前記圧縮機の回転数を制御することを特徴
   とする空気調和機における圧縮機の回転数制御方
   法。