(57)【要約】【課題】除霜運転を短時間で行うことで、省エネルギー性能と快適性に優れた冷凍サイクル装置を提供すること。【解決手段】圧縮機２１、放熱器２２、過冷却熱交換器２３、主膨張装置２４、蒸発器２５が順に冷媒配管によって環状に接続された冷媒回路２と、放熱器２２と主膨張装置２４の間で分岐し、過冷却熱交換器２３を経由して、圧縮機２１の圧縮室、または、蒸発器２５と圧縮機２１との間の冷媒回路２に接続したバイパス路３と、制御装置４と、を備え、制御装置４は、蒸発器２５に付着した霜を冷媒の熱によって除去する除霜運転の開始前に、バイパス路３を流れる冷媒の流量を低下させる蓄熱運転を実行して蓄熱量を増加させるので、蒸発器の着霜時においてもバイパス路３を有効に活用し、除霜運転を短時間かつ効率的に行うことで省エネルギー性能と快適性を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、放熱器、過冷却熱交換器、主膨張装置、蒸発器が順に冷媒配管によって環状に接続された冷媒回路と、
前記放熱器と前記主膨張装置の間で前記冷媒回路から分岐し、前記過冷却熱交換器を経由して、前記圧縮機の圧縮室、または、前記蒸発器と前記圧縮機との間の前記冷媒回路に接続したバイパス路と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記放熱器にて利用熱媒体を加熱する加熱運転と、前記蒸発器に付着した霜を冷媒の熱によって除去する除霜運転とを実行させるとともに、
前記制御装置は、前記除霜運転の開始前に、前記加熱運転時よりも前記バイパス路を流れる冷媒の流量を低下させる蓄熱運転を実行させることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記バイパス路における前記過冷却熱交換器の上流側に接続されたバイパス膨張装置と、前記圧縮機の吐出冷媒温度を検出する第１温度センサを設け、
前記制御装置は、前記蓄熱運転時に、前記加熱運転時よりも前記第１温度センサの検出値が大きくなるようにバイパス膨張装置の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記バイパス路における冷媒の飽和温度を検出する飽和温度検出部と、前記バイパス路の出口の冷媒温度を検出する第２温度センサを設け、
前記制御装置は、前記蓄熱運転時に、前記飽和温度検出部の検出値と前記第２温度センサの検出値に基づいて定まる前記バイパス路の出口の冷媒の過熱度が、所定の過熱度となるようにバイパス膨張装置の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記放熱器と前記過冷却熱交換器との間の冷媒温度を検出する第３温度センサを設け、
前記所定の過熱度は、前記飽和温度検出部の検出値と前記第３温度センサの検出値に基づいて決定されることを特徴とする請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記除霜運転時に、前記圧縮機に吸入される冷媒が湿り状態となるように前記バイパス膨張装置の動作を制御することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置を備え、
前記利用熱媒体を、水、または、不凍液とし、
前記放熱器にて加温された前記利用熱媒体を、給湯と暖房の少なくとも一方に利用することを特徴とする温水生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒を過冷却する冷凍サイクル装置およびその冷凍サイクル装置を備えた温水生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の冷凍サイクル装置および温水生成装置は冷媒回路の放熱器の下流側に過冷却熱交換器が設けられ、この過冷却熱交換器に主流冷媒の一部を膨張させて流入し、放熱器から流出した主流冷媒を過冷却している。これにより、蒸発器でのエンタルピー差を増大させるとともに、主流冷媒の一部をバイパスさせることにより蒸発器内および圧縮機の吸入側配管での圧力損失を減少させることができる。したがって、システムの加熱／冷却能力や成績係数を向上させることができる。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、特許文献１に記載された従来の冷凍サイクル装置を示すものである。
【０００４】
図５に示すように、冷凍サイクル装置１００は、冷媒を循環させる冷媒回路１１０と、バイパス路１２０とを備えている。冷媒回路１１０は、圧縮機１１１、放熱器１１２、過冷却熱交換器１１３、主膨張弁１１４および蒸発器１１５が配管により環状に接続されて構成されている。
【０００５】
バイパス路１２０は、過冷却熱交換器１１３と主膨張弁１１４の間で冷媒回路１１０から分岐し、過冷却熱交換器１１３を経由して蒸発器１１５と圧縮機１１１の間で冷媒回路１１０につながっている。また、バイパス路１２０には、過冷却熱交換器１１３よりも上流側にバイパス膨張弁１２１が設けられている。
【０００６】
さらに、冷凍サイクル装置１００には、圧縮機１１１から吐出される冷媒の温度（圧縮機吐出管温度）Ｔｄを検出する温度センサ１４１と、蒸発器１１５に流入する冷媒の温度（蒸発器入口温度）Ｔｅを検出する温度センサ１４２と、バイパス路１２０において過冷却熱交換器１１３に流入する冷媒の温度（バイパス側入口温度）Ｔｂｉを検出する温度センサ１４３と、バイパス路１２０において過冷却熱交換器１１３から流出する冷媒の温度（バイパス側出口温度）Ｔｂｏを検出する温度センサ１４４が設けられている。
【０００７】
通常の加熱／冷却運転時は、温度センサ１４２で検出される蒸発器入口温度Ｔｅから圧縮機の吐出管の目標温度Ｔｄ（ｔａｒｇｅｔ）が設定され、温度センサ１４１で検出された吐出管温度Ｔｄが、その目標温度Ｔｄ（ｔａｒｇｅｔ）となるように主膨張弁１１４を制御するとともに、過冷却熱交換器１１３でのバイパス側出口温度Ｔｂｏとバイパス側入口温度Ｔｂｉとの差（Ｔｂｏ−Ｔｂｉ）が所定の目標値となるようにバイパス膨張弁１２１を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−６８５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記従来の冷凍サイクル装置においては、通常の加熱／冷却運転時にバイパス回路を利用するだけであり、蒸発器に着霜した場合に冷媒の熱で霜を融解する除霜運転（デフロスト運転）時におけるバイパス回路の利用方法については開示されていない
。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、蒸発器の着霜時においてもバイパス回路を有効に活用することにより、除霜運転を短時間かつ効率的に行うことができる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、放熱器、過冷却熱交換器、主膨張装置、蒸発器が順に冷媒配管によって環状に接続された冷媒回路と、前記放熱器と前記主膨張装置の間で前記冷媒回路から分岐し、前記過冷却熱交換器を経由して、前記圧縮機の圧縮室、または、前記蒸発器と前記圧縮機との間の前記冷媒回路に接続したバイパス路と、制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記放熱器にて利用熱媒体を加熱する加熱運転と、前記蒸発器に付着した霜を冷媒の熱によって除去する除霜運転とを実行させるとともに、前記制御装置は、前記除霜運転の開始前に、前記加熱運転時よりも前記バイパス路を流れる冷媒の流量を低下させる蓄熱運転を実行させることを特徴とする。
【００１２】
これにより、バイパス流量が減少することで、バイパス出口冷媒のエンタルピーが増加して圧縮機の吸入エンタルピーが増加する。したがって、バイパス路に冷媒の一部を導入して低圧側の冷媒配管の圧力損失を低減しながら、圧縮機の吐出温度を上昇させることができるので、圧縮機の本体や高圧側の冷媒回路の蓄熱量を増加させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、蒸発器の着霜時においてもバイパス回路を有効に活用することにより、除霜運転を短時間かつ効率的に行うことができる冷凍サイクル装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１における冷凍サイクル装置の概略構成図
【図２】同冷凍サイクル装置の蓄熱運転時のモリエル線図
【図３】同冷凍サイクル装置の除霜運転時のモリエル線図
【図４】同冷凍サイクル装置の運転制御のフローチャート
【図５】従来の冷凍サイクル装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
第１の発明は、圧縮機、放熱器、過冷却熱交換器、主膨張装置、蒸発器が順に冷媒配管によって環状に接続された冷媒回路と、前記放熱器と前記主膨張装置の間で前記冷媒回路から分岐し、前記過冷却熱交換器を経由して、前記圧縮機の圧縮室、または、前記蒸発器と前記圧縮機との間の前記冷媒回路に接続したバイパス路と、制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記放熱器にて利用熱媒体を加熱する加熱運転と、前記蒸発器に付着した霜を冷媒の熱によって除去する除霜運転とを実行させるとともに、前記制御装置は、前記除霜運転の開始前に、前記加熱運転時よりも前記バイパス路を流れる冷媒の流量を低下させる蓄熱運転を実行させることを特徴とする冷凍サイクル装置である。
【００１６】
これにより、除霜運転前の所定時間において、バイパス路を流れる冷媒流量が減少し、バイパス路出口冷媒のエンタルピーが増加する。これに伴い圧縮機の吸入エンタルピーが増加して圧縮機の吐出温度が上昇する。
【００１７】
つまり、冷媒の一部をバイパスさせることによる、蒸発器の内部および圧縮機の吸入側配管での圧力損失の低減効果を確保した状態で、圧縮機の吐出温度を上昇させることができ、特に高圧シェル型圧縮機の場合は圧縮室から吐出された高温冷媒が圧縮機本体内部を
通過する間にシェル本体やオイルに、より多くの熱を与えるので圧縮機本体の蓄熱量が増加する。
【００１８】
したがって、除霜運転前に運転効率の低下を抑制しながら除霜運転時に利用する熱量を増加することができるので、除霜時間が短縮され、省エネ性が向上する。
【００１９】
第２の発明は、特に、第１の発明において、前記バイパス路における前記過冷却熱交換器の上流側に接続されたバイパス膨張装置と、前記圧縮機の吐出冷媒温度を検出する第１温度センサを設け、前記制御装置は、前記蓄熱運転時に、前記加熱運転時よりも前記第１温度センサの検出値が大きくなるようにバイパス膨張装置の動作を制御することを特徴とするものである。
【００２０】
これにより、バイパス膨張装置がバイパス路を流れる冷媒流量を減少させる方向に制御されるので、圧縮機の吐出温度を上昇させることができる。
【００２１】
したがって、圧縮機の吐出温度が上昇した状態に確実に制御されるので、蓄熱量が確実に増加する。
【００２２】
第３の発明は、特に、第１の発明において、前記バイパス路における冷媒の飽和温度を検出する飽和温度検出部と、前記バイパス路の出口の冷媒温度を検出する第２温度センサを設け、前記制御装置は、前記蓄熱運転時に、前記飽和温度検出部の検出値と前記第２温度センサの検出値に基づいて定まる前記バイパス路の出口の冷媒の過熱度が、所定の過熱度となるようにバイパス膨張装置の動作を制御することを特徴とするものである。
【００２３】
これにより、バイパス路出口の冷媒状態が所望する過熱状態（エンタルピー）となり、圧縮機の吐出温度を所望する温度に上昇させることができる。
【００２４】
したがって、圧縮機の吐出温度上昇に過不足がなく、常に適正な蓄熱状態が形成できる。
【００２５】
第４の発明は、特に、第３の発明において、前記放熱器と前記過冷却熱交換器との間の冷媒温度を検出する第３温度センサを設け、前記所定の過熱度は、前記飽和温度検出部の検出値と前記第３温度センサの検出値に基づいて決定されることを特徴とするものである。
【００２６】
これにより、過冷却熱交換器における高温側冷媒と低温側冷媒の温度差を把握することができるので、運転条件によって異なるバイパス路出口冷媒過熱度の適正値を導出することができる。
【００２７】
したがって、様々な運転条件下においても、常に最適な蓄熱状態が形成できる。
【００２８】
第５の発明は、特に、第２〜第４の発明において、前記制御装置は、前記除霜運転時に、前記圧縮機に吸入される冷媒が湿り状態となるように前記バイパス膨張装置の動作を制御することを特徴とするものである。
【００２９】
これにより、吸入冷媒が二相状態となることにより、圧縮機本体に蓄熱された熱量を冷媒の潜熱を利用して吸熱することができる。
【００３０】
したがって、除霜時において、圧縮機本体に蓄熱された熱量をより効率よく冷媒に吸熱させることができる。
【００３１】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置を備えた温水生成装置であって、前記利用熱媒体を、水、または、不凍液とし、前記放熱器にて加温された前記利用熱媒体を、給湯と暖房の少なくとも一方に利用することを特徴とするものである。
【００３２】
これにより、放熱器は、冷媒−水熱交換器や、冷媒−不凍液熱交換器など、種類を限定する必要がない。
【００３３】
したがって、放熱器により加温された熱媒体を、暖房機器（温風機、ラジエータ、床暖房パネル等）や給湯機器などに幅広く使用することができ、加えて第１〜第５の発明と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
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、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３５】
（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冷凍サイクル装置および温水生成装置の概略構成図を示すものである。図１において、冷凍サイクル装置１Ａは、冷媒を循環させる冷媒回路２と、バイパス路３と、制御装置４とを備えている。冷媒としては、例えば、Ｒ４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒、Ｒ４１０Ａ等の擬似共沸混合冷媒、または単一冷媒等を用いることができる。
【００３６】
冷媒回路２は、圧縮機２１、放熱器２２、過冷却熱交換器２３、主膨張弁（主膨張装置）２４および蒸発器２５が配管により環状に接続されて構成されている。本実施の形態では、蒸発器２５と圧縮機２１の間に、気液分離を行うサブアキュムレータ２６および主アキュムレータ２７が設けられている。また、冷媒回路２には、通常運転と除霜運転を切り換えるための四方弁２８が設けられている。
【００３７】
本実施の形態では、冷凍サイクル装置１Ａが、加熱手段により生成した温水を暖房や給湯に利用する温水生成装置の加熱手段を構成しており、放熱器２２が、冷媒と水との間で熱交換を行わせて水を加熱する熱交換器となっている。
【００３８】
具体的には、放熱器２２に供給管７１と回収管７２が接続されており、供給管７１を通じて放熱器２２に水が供給され、放熱器２２で加熱された水（温水）が回収管７２を通じて回収されるようになっている。回収管７２により回収された温水は、例えばラジエータ等の暖房機に直接的または貯湯タンクを介して送られ、これにより暖房や給湯が行われる。
【００３９】
本実施の形態では、バイパス路３は、過冷却熱交換器２３と主膨張弁２４の間で冷媒回路２から分岐し、過冷却熱交換器２３を経由して蒸発器２５と圧縮機２１の間における、サブアキュムレータ２６と主アキュムレータ２７の間の冷媒回路２につながっている。また、バイパス路３には、過冷却熱交換器２３よりも上流側にバイパス膨張弁（バイパス膨張装置）３１が設けられている。
【００４０】
図１では、通常の加熱運転時の冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。以下、加熱運転における冷媒の状態変化を説明する。
【００４１】
圧縮機２１から吐出された高圧冷媒は、四方弁２８を介して放熱器２２に流入し、放熱器２２を通過する水や不凍液などの利用熱媒体に放熱して加熱する。放熱器２２から流出
した高圧冷媒は、過冷却熱交換器２３に流入し、バイパス膨張弁３１で減圧された低圧冷媒によって過冷却される。過冷却熱交換器２３から流出した高圧冷媒は、主膨張弁２４側とバイパス膨張弁３１側とに分配される。
【００４２】
主膨張弁２４側に分配された高圧冷媒は、主膨張弁２４によって減圧されて膨張した後に、蒸発器２５に流入する。蒸発器２５に流入した低圧冷媒は、ここで空気から吸熱する。
【００４３】
一方、バイパス膨張弁３１側に分配された高圧冷媒は、バイパス膨張弁３１によって減圧されて膨張した後に、過冷却熱交換器２３に流入する。過冷却熱交換器２３に流入した低圧冷媒は、放熱器２２から流出した高圧冷媒によって加熱される。その後、過冷却熱交換器２３から流出した低圧冷媒は、蒸発器２５から流出した低圧冷媒と合流し、再度、圧縮機２１に吸入される。
【００４４】
本実施の形態の冷凍サイクル装置１Ａの構成は、加熱運転時に高圧液冷媒の一部をバイパス路３へと流入させ、過冷却熱交換器２３を経由してバイパスさせることにより、蒸発器２５でのエンタルピー差を増大させるとともに、冷媒回路２の低圧側部分を流れる吸熱効果の小さい気相冷媒の量を抑えることにより冷媒回路２の低圧側部分での圧力損失を低減させて、加熱能力または成績係数を向上させるためのものである。
【００４５】
ここで、加熱運転を行うと、空気中の水分等が、低温となる蒸発器２５で氷結して着霜し、蒸発器２５の伝熱性能低下による加熱能力低下や成績係数の低下が生じる。このような場合、外気温度や運転時間または蒸発器の温度などから着霜度合いを判断し、霜を冷媒の熱で融解して除去する除霜運転を実施する必要がある。
【００４６】
除霜運転の方式として代表的なものには、四方弁２８を切り替えて冷媒の循環方向を逆転させ、圧縮機２１から吐出された高温高圧のガス冷媒を蒸発器２５に導入し、その凝縮熱で霜を融解するリバースサイクル除霜や、四方弁２８は切り替えずに、圧縮機２１から吐出された高温高圧のガス冷媒を、蒸発器２５に直接に導入させるバイパス回路を設けて、霜を融解するホットガス除霜などが一般的であるが、本実施の形態ではリバースサイクル除霜を例にとって、冷媒の状態変化を説明する。
【００４７】
図１中の破線矢印は、一般的なリバースサイクル除霜運転時の冷媒の流れ方向を示している。
【００４８】
圧縮機２１から吐出された高圧冷媒は四方弁２８を介して蒸発器２５に流入し、堆積した霜に放熱して霜を融解する。蒸発器２５から流出した液冷媒は、主膨張弁２４を通り、放熱器２２に入り、ここで吸熱して再び圧縮機２１に戻る。このサイクルにおいて、除霜運転時に用いられる熱は、圧縮機２１による冷媒の圧縮仕事、圧縮機２１の本体、冷媒回路２の高圧側部分、放熱器２２本体、温水などから放熱され、冷媒に吸熱されたものである。
【００４９】
このように除霜運転は、加熱運転を安定的に継続するためには必要不可欠ではあるが、一方で本来温水加熱に使用する吐出冷媒の熱を霜の融解に消費するばかりか、放熱器２２にて温水からも吸熱して除霜に利用するために、成績係数の低下や、温水温度が低下して暖房の快適性が損なわれるなどのデメリットがある。
【００５０】
これらのデメリットを低減し、省エネ性および快適性を向上するためには、温水からの吸熱量を低減しながら除霜時間を短縮することが必要となる。
【００５１】
そこで、本実施の形態では、詳しくは後述するが、制御装置４は、冷凍サイクル装置１Ａが除霜運転を開始する前に、バイパス路３出口の冷媒過熱度が所定の過熱度となるようにバイパス膨張弁３１を制御し、バイパス路３の冷媒流量を低下させて圧縮機２１の吐出冷媒温度を上昇させる蓄熱運転を所定時間実施する。
【００５２】
これにより、バイパス路３出口の冷媒状態は図２中のａ点からａ′点のようにエンタルピーが増加するので、主流冷媒と合流後の圧縮機２１の吸入冷媒エンタルピーも図２中ｂ点からｂ′点のように増加する。
【００５３】
よって、図２中ｃ′点のようにエンタルピーが増加した冷媒が圧縮機２１の圧縮室から吐出され、圧縮機２１本体、冷媒回路２の高圧側部分、放熱器２２の本体に熱を与えるので、それぞれの蓄熱量が増加されることとなる。特に、圧縮機２１が高圧シェル型の場合は、圧縮室から吐出された冷媒が圧縮機２１本体内部を通過するのでシェル本体やオイルにも蓄熱される。
【００５４】
したがって、例えば、従来のように主膨張弁２４の開度を絞って蒸発温度を低下させて蒸発器２５における吸熱量を多くするとともに冷媒回路２の冷媒循環量を少なくすることで圧縮機２１の吐出冷媒温度を上昇させる方法や、また、圧縮機２１の回転数を増加させることで圧縮機２１の吐出冷媒温度を上昇させる方法のように加熱運転中の成績係数が大幅に低下する蓄熱方法とは異なり、蓄熱運転時においても冷媒の一部をバイパスして冷媒回路２の低圧側部分での圧力損失が低減されるので、成績係数の低下が抑制された状態で蓄熱運転を行って、除霜運転時に利用する熱量が増加する。
【００５５】
さらに、本実施の形態では、冷凍サイクル装置１Ａの除霜運転時において、制御装置４が圧縮機２１の吸入冷媒が湿り状態となるようにバイパス膨張弁３１を制御する。
【００５６】
これにより、除霜運転時において、蒸発器２５で放熱し、液化された冷媒の一部がバイパス路３を通じて圧縮機２１に戻り、放熱器２２に流入する冷媒流量が減少することで、除霜運転中は、図３の点線で示すバイパスしない場合の冷媒状態から実線で示す冷媒状態のようになる。つまり、放熱器２２における温水からの吸熱量が減少し、さらに圧縮機２１に吸入される二相冷媒の潜熱により圧縮機２１本体吸入部からの吸熱量が増加するとともに、圧縮機２１の圧縮室から吐出される冷媒のエンタルピーが低下して、事前に蓄熱した圧縮機２１本体や冷媒回路２の高圧側部分からの吸熱量が増加することとなる。
【００５７】
以下、運転制御の動作について説明する。冷媒回路２には、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度（吐出温度）Ｔｄを検出する第１温度センサ６１と、放熱器２２から流出し、過冷却熱交換器２３に流入する冷媒の温度（高温側冷媒温度）Ｔｈを検出する第３温度センサ６３と、主膨張弁２４と蒸発器２５との間の冷媒回路２に設けられ、蒸発器２５に流れる冷媒の温度（蒸発温度）Ｔｅを検出する第４温度センサ６４と、が設けられている。
【００５８】
一方、バイパス路３には、バイパス膨張弁３１と過冷却熱交換器２３との間のバイパス路３に設けられ、バイパス路３を流れる冷媒の圧力（バイパス冷媒圧力）Ｐｂを検出する圧力センサ５１と、過冷却熱交換器２３から流出する冷媒の温度（バイパス出口冷媒温度）Ｔｂを検出する第２温度センサ６２が設けられている。
【００５９】
制御装置４は、各種のセンサ５１、６１、６２、６３、６４で検出される検出値等に基づいて、圧縮機２１の回転数、四方弁２８の切り換え、ならびに主膨張弁２４およびバイパス膨張弁３１の開度を動作させる。
【００６０】
本実施の形態では、制御装置４は、通常の加熱運転時に、バイパス出口冷媒温度Ｔｂが
、バイパス冷媒圧力Ｐｂに基づいて算出されるバイパス冷媒飽和温度Ｔｓになるようにバイパス膨張弁３１を動作させる。
【００６１】
また、制御装置４は、蒸発温度Ｔｅと運転時間により蒸発器２５の着霜を検知して除霜運転が必要と判断した場合に、バイパス出口冷媒温度Ｔｂとバイパス冷媒飽和温度Ｔｓとの差で求められるバイパス出口冷媒過熱度ＳＨｂが、高温側冷媒温度Ｔｈとバイパス冷媒飽和温度Ｔｓとの温度差に基づいて決定され、通常の加熱運転時よりも大きい値である、バイパス出口冷媒過熱度目標値ＳＨｔとなるようにバイパス膨張弁３１の開度を動作させる蓄熱運転を実行する。そして、蓄熱運転を予め定められた所定時間実行した後に、除霜運転を開始する。
【００６２】
除霜運転において、制御装置４は、四方弁２８を切り替えた後、主膨張弁２４を最大弁開度まで開く。そして、制御装置４はバイパス冷媒出口過熱度ＳＨｂが零Ｋになるようにバイパス膨張弁３１の開度を動作させる。
【００６３】
次に、蓄熱運転および除霜運転時における制御装置４の制御を図４に示すフローチャートを参照して詳細に説明する。
【００６４】
まず、制御装置４は、通常の加熱運転時に第４温度センサ６４で検出した蒸発温度Ｔｅと、前回の除霜運転終了からの加熱運転時間に基づいて除霜条件が成立するか否かを監視しており、除霜条件が成立（ステップＳ１）すると、まず蓄熱運転に移行する。蓄熱運転において制御装置４は、圧力センサ５１でバイパス冷媒圧力Ｐｂを検出するとともに、第３温度センサ６３で高温側冷媒温度Ｔｈを検出する（ステップＳ２）。
【００６５】
ついで、圧力センサ５１で検出したバイパス冷媒圧力Ｐｂからバイパス路３を流れる冷媒圧力でのバイパス冷媒飽和温度Ｔｓを算出する（ステップＳ３）。このバイパス冷媒飽和温度Ｔｓの算出は、冷媒物性式を用いて行われる。
【００６６】
次に、制御装置４は、高温側冷媒温度Ｔｈとバイパス冷媒飽和温度Ｔｓの温度差ΔＴｒを算出し（ステップＳ４）、所定のバイパス出口冷媒過熱度目標値ＳＨｔを、ＳＨｔ＝ｆ（ΔＴｒ）により算出して決定する（ステップＳ５）。関数ｆ（ΔＴｒ）は、温度差ΔＴｒをパラメータとした多数の運転条件下において、吐出温度Ｔｄが異常上昇せずに十分な蓄熱量が確保できるバイパス出口冷媒過熱度目標値ＳＨｔを実験的に求めて導出した式である。
【００６７】
その後、制御装置４は、第２温度センサでバイパス出口冷媒温度Ｔｂを検出し（ステップＳ６）、バイパス出口冷媒過熱度ＳＨｂを、ＳＨｂ＝Ｔｂ−Ｔｓにより算出する（ステップＳ７）。そして、バイパス出口冷媒過熱度ＳＨｂがバイパス出口冷媒過熱度目標値ＳＨｔに等しくなるようにバイパス膨張弁３１の開度を調整する（ステップＳ８）。
【００６８】
ついで、制御装置４は蓄熱運転が予め設定された所定時間実行されたか否かを監視して判断する（ステップＳ９）。蓄熱運転の実行時間が所定時間に満たない場合（ステップＳ９でＮＯ）は蓄熱量が不十分であると判断し、そのままステップＳ２に戻る。一方、蓄熱運転が所定時間以上実行された場合（ステップＳ９でＹＥＳ）は十分に蓄熱されたと判断して蓄熱運転を終了し、除霜運転を開始する。
【００６９】
除霜運転において、制御装置４は、四方弁２８を逆方向に切り替えて、主膨張弁２４を最大弁開度まで開ける（ステップＳ１０）。そして、バイパス冷媒出口過熱度ＳＨｂが零Ｋになるようにバイパス膨張弁３１の開度を調整する（ステップＳ１１）。
【００７０】
制御装置４は、除霜運転中において、第４温度センサ６４で検出した蒸発温度Ｔｅと、除霜運転時間に基づいて除霜終了条件が成立するか否かを監視して判断（ステップＳ１２）しており、除霜終了条件が成立していない場合（ステップＳ１２でＮＯ）は霜が残っていると判断し、ステップＳ２に戻る。
【００７１】
一方、除霜終了条件が成立した場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）は、霜が完全に融解したと判断し、除霜運転を終了する。そして、再び四方弁２８を切り替えて加熱運転を開始する。
【００７２】
以上のように、本実施の形態においては、冷媒回路２において、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度を検出する第１温度センサ６１と、過冷却熱交換器２３に流入する冷媒の温度を検出する第３温度センサ６３と、蒸発器２５に流入する冷媒の温度を検出する第４温度センサと、バイパス路３においてバイパス路３を流れる冷媒の圧力を検出する圧力センサ５１と、過冷却熱交換器２３から流出する冷媒の温度を検出する第２温度センサ６２と、制御装置４とを備えた構成であり、制御装置４は、冷凍サイクル装置１Ａが除霜運転を開始する前に、バイパス路３出口の冷媒過熱度が所定の過熱度となるようにバイパス膨張弁３１を制御し、バイパス路３の冷媒流量を低下させて圧縮機２１の吐出冷媒温度を上昇させる蓄熱運転を所定時間実施する。
【００７３】
これによって、冷媒の一部をバイパスさせることによる蒸発器２５内および圧縮機２１の吸入側配管での圧力損失低減効果を確保した状態で、圧縮機２１の吐出温度を上昇させることができ、圧縮室から吐出された高温冷媒が圧縮機２１本体内部を通過する間にシェル本体やオイルに、より多くの熱を与えるので圧縮機２１本体の蓄熱量が増加する。
【００７４】
したがって、除霜運転前に運転効率の低下を抑制しながら除霜運転時に利用する熱量を増加させることができるので、除霜時間が短縮され、省エネ性が向上する。
【００７５】
また、制御装置４は、除霜運転時において、圧縮機２１の吸入冷媒が湿り状態となるようにバイパス膨張弁３１を制御するので、温水からの吸熱量を低減しながら、二相冷媒の蒸発潜熱を利用して、除霜運転前に圧縮機本体に蓄熱された熱量をより効率よく冷媒に吸熱させることができ、さらに省エネ性が向上する。
【００７６】
なお、図１では、圧力センサ５１がバイパス路３における過冷却熱交換器２３の上流側に設けられているが、圧力センサ５１は、バイパス膨張弁３１と圧縮機２１の間であればバイパス路３および冷媒回路２のどの位置に設けられていてもよい。
【００７７】
また、本実施の形態では、圧力センサ５１によりバイパス冷媒飽和温度を算出しているが、バイパス冷媒飽和温度は、バイパス路３における低圧の二相冷媒が流通する部分の温度を検出して代用してもよい。
【００７８】
さらに、バイパス路３は、必ずしも過冷却熱交換器２３と主膨張弁２４の間で冷媒回路２から分岐している必要はなく、放熱器２２と過冷却熱交換器２３の間で冷媒回路２から分岐していてもよい。
【００７９】
また、バイパス路３の接続部は、必ずしも圧縮機２１の吸入配管である必要はなく、インジェクション機構のある圧縮機の場合は、例えば、インジェクションポートに接続すればよい。
【００８０】
さらに、本発明の主膨張装置およびバイパス膨張装置は、必ずしも膨張弁である必要はなく、膨張する冷媒から動力を回収する膨張機であってもよい。この場合、例えば、膨張
機と連結された発電機によって負荷を変化させることにより、膨張機の回転数を制御すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、冷凍サイクル装置によって温水を生成し、その温水を暖房や給湯に利用する温水生成装置に特に有用である。
【符号の説明】
【００８２】
１Ａ  冷凍サイクル装置
２    冷媒回路
３    バイパス路
２１  圧縮機
２２  放熱器
２３  過冷却熱交換器
２４  主膨張弁（主膨張装置）
２５  蒸発器
３１  バイパス膨張弁（バイパス膨張装置）
５１  圧力センサ（飽和温度検出部）
６１  第１温度センサ
６２  第２温度センサ
６３  第３温度センサ
【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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