(57)【要約】【課題】  圧縮機への液バックの発生を防止し、除霜運転の安定化および除霜運転時間の短縮化を図ることができるようにする。【解決手段】  圧縮機１、利用側熱交換器２、第１の減圧手段３、熱源側熱交換器４、および冷媒緩衝容器５を環状に接続してなる主回路７０と、圧縮機１と利用側熱交換器２の間と第１の減圧手段３と熱源側熱交換器４の間を接続してなる除霜回路８０と、圧縮機１から吐出する冷媒の流路を主回路７０と除霜回路８０の間で選択的に切り替える冷媒流路切替手段１０と、除霜運転への切替時には、第１の減圧手段３を全閉させ、圧縮機１から吐出される冷媒を圧縮機１と第１の減圧手段３の間に溜め込ませてから、冷媒流路切替手段１０を除霜回路８０へ切り替えさせる制御装置４０とを備える。【選択図】        図１
2006336930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、利用側熱交換器、第１の減圧手段、熱源側熱交換器、および冷媒緩衝容器を環状に接続してなる主回路と、
前記圧縮機と前記利用側熱交換器の間と前記第１の減圧手段と前記熱源側熱交換器の間を接続してなる除霜回路と、
前記圧縮機から吐出する冷媒の流路を前記主回路と前記除霜回路の間で選択的に切り替える冷媒流路切替手段と、
除霜運転への切替時には、前記第１の減圧手段を全閉させ、前記圧縮機から吐出される冷媒を該圧縮機と前記第１の減圧手段の間に溜め込ませてから、前記冷媒流路切替手段を除霜回路へ切り替えさせる制御装置と、
を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記除霜回路内に第２の減圧手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記第１と第２の減圧手段は、いずれも膨張弁からなることを特徴とする請求項２記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記冷媒流路切替手段は、三方弁からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記冷媒流路切替手段は、前記主回路における前記圧縮機と前記利用側熱交換器の間に設けた第１の開閉弁と、前記除霜回路中に設けた第２の開閉弁とからなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記冷媒流路切替手段は、前記主回路における前記圧縮機と前記利用側熱交換器の間に設けた第１の開閉弁と、前記第２の減圧手段とからなることを特徴とする請求項２記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記圧縮機の吸入冷媒温度を検知する吸入冷媒温度検知手段と、前記圧縮機の吐出冷媒温度を検知する吐出冷媒温度検知手段と、冷媒圧力を検知する圧力検知手段とを備え、
前記制御装置は、
除霜運転時に、前記吸入冷媒温度検知手段と前記圧力検知手段からの情報に基づいて、前記圧縮機へ吸入される冷媒の過熱度を算出し、該吸入冷媒過熱度が常に過熱状態となるように前記第２の減圧手段を制御するとともに、前記吐出冷媒温度検知手段からの情報に基づいて、前記圧縮機の吐出冷媒温度が限界値以上とならないように前記第１の減圧手段を制御することを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
圧縮機、利用側熱交換器、第３の開閉弁、第３の減圧手段、熱源側熱交換器、および冷媒緩衝容器を環状に接続してなる主回路と、
前記圧縮機と前記利用側熱交換器の間と前記第３の開閉弁と前記第３の減圧手段の間を接続してなる除霜回路と、
前記圧縮機から吐出する冷媒の流路を前記主回路と前記除霜回路の間で選択的に切り替える冷媒流路切替手段と、
除霜運転への切替時には、前記第３の開閉弁を閉じさせ、前記圧縮機から吐出される冷媒を該圧縮機と前記第３の開閉弁との間に溜め込ませてから、前記冷媒流路切替手段を除霜回路へ切り替えさせる制御装置と、
を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記利用側熱交換器と前記第３の開閉弁の間と前記第３の減圧手段と前記熱源側熱交換器の間を、第４の減圧手段を介して接続するバイパス回路を設けたことを特徴とする請求項８記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記第３の減圧手段は膨張弁からなり、前記第４の減圧手段は第４の開閉弁を有するキャピラリチューブからなることを特徴とする請求項９記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
前記冷媒流路切替手段は、三方弁からなることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１２】
前記冷媒流路切替手段は、前記主回路における前記圧縮機と前記利用側熱交換器の間に設けた第１の開閉弁と、前記除霜回路中に設けた第２の開閉弁とからなることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１３】
前記圧縮機の吐出冷媒温度を検知する吐出冷媒温度検知手段を備え、
前記制御装置は、
除霜運転時に、前記吐出冷媒温度検知手段からの情報に基づいて、前記圧縮機の吐出冷媒温度が限界値以上とならないように前記第４の開閉弁を制御することを特徴とする請求項９乃至請求項１２のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１４】
前記圧縮機の吸入冷媒温度を検知する吸入冷媒温度検知手段と、前記圧縮機の吐出冷媒温度を検知する吐出冷媒温度検知手段と、冷媒圧力を検知する圧力検知手段とを備え、
前記制御装置は、
除霜運転時に、前記吸入冷媒温度検知手段と前記圧力検知手段からの情報に基づいて、前記圧縮機へ吸入される冷媒の過熱度を算出し、該吸入冷媒過熱度が常に過熱状態となるように前記第３の減圧手段を制御するとともに、前記吐出冷媒温度検知手段からの情報に基づいて、前記圧縮機の吐出冷媒温度が限界値以上とならないように前記第４の開閉弁を制御することを特徴とする請求項９乃至請求項１２のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１５】
前記圧縮機は通常運転時に冷媒を超臨界圧力まで圧縮することを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ給湯機に最適な冷凍サイクル装置、特に除霜運転時に圧縮機への液バックを防止できる冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷凍サイクル装置を用いたヒートポンプ給湯機は、圧縮機、利用側熱交換器となる放熱器、減圧手段、熱源側熱交換器となる蒸発器、及び冷媒緩衝容器であるアキュムレータを環状に接続してなる主回路と、貯湯タンクと貯湯タンク内の水を放熱器へ給水するポンプとからなる水回路とで構成され、除霜運転時には、ポンプを停止させて、圧縮機から吐出される高温冷媒（ホットガス）を高温のまま蒸発器へ流入させることができるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、圧縮機吐出部と蒸発器入口部とを開閉弁を介して接続し、除霜運転時に開閉弁を開いて放熱器をバイパスさせ、蒸発器へ直接高温冷媒を流入させることで除霜するようにしたものや、除霜運転時に放熱器へ流入させるものの、減圧手段である膨張弁の開度は全開として冷媒の温度低下を防ぎ、これによって冷媒を高温のまま蒸発器へ流入させることができるようにして除霜するようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−９０６５３号公報
【特許文献２】特開２００１−２６３８００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、既述した従来のいずれの冷凍サイクル装置においても、除霜運転時に、冷媒回路内を流動可能な冷媒が通常運転時と同量存在し、かつ高圧冷媒が低圧側へ短時間の間に流れるため、これがアキュムレータへ冷媒を溜まり込ませる要因となり、圧縮機への液バックが発生するという難点があった。この液バックは、圧縮機吐出温度の低下をもたらし、除霜運転時間を長くする要因となる。
【０００６】
本発明の技術的課題は、圧縮機への液バックの発生を防止し、除霜運転の安定化および除霜運転時間の短縮化を図ることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、利用側熱交換器、第１の減圧手段、熱源側熱交換器、および冷媒緩衝容器を環状に接続してなる主回路と、圧縮機と利用側熱交換器の間と第１の減圧手段と熱源側熱交換器の間を接続してなる除霜回路と、圧縮機から吐出する冷媒の流路を主回路と除霜回路の間で選択的に切り替える冷媒流路切替手段と、除霜運転への切替時には、第１の減圧手段を全閉させ、圧縮機から吐出される冷媒を圧縮機と第１の減圧手段の間に溜め込ませてから、冷媒流路切替手段を除霜回路へ切り替えさせる制御装置と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の冷凍サイクル装置によれば、除霜運転への切替時に、圧縮機と第１の減圧手段の間、すなわち利用側熱交換器へ余剰冷媒を溜め込ませてから、除霜運転へ移行するようにしているので、除霜運転時に冷媒緩衝容器への冷媒の過剰な溜まり込みが抑制され、圧縮機への液バックが発生しない。そして、圧縮機吐出温度が低下するようなことがなくなり、除霜運転が安定し、除霜運転時間の短縮化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、図示実施形態により本発明を説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置をヒートポンプ給湯機に適用した例を示す冷媒回路図、図２はその冷媒密封時におけるＨＦＣ冷媒とＣＯ2 冷媒のそれぞれの温度と圧力の関係を比較して示す図、図３はその除霜運転動作を示すフローチャートである。
【００１０】
本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置すなわちヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプユニット１００内に、圧縮機１、利用側熱交換器である放熱器２、第１の減圧手段である膨張弁３、熱源側熱交換器である蒸発器４、及び冷媒緩衝容器であるアキュムレータ５を環状に接続してなる主回路７０と、圧縮機１と放熱器２の間と膨張弁３と蒸発器４の間を接続してなる除霜回路８０と、圧縮機１から吐出する冷媒の流路を主回路７０と除霜回路８０の間で選択的に切り替える冷媒流路切替手段すなわち三方弁１０と、給湯水回路６０における放熱器２で加熱された負荷側媒体である水を送水するポンプ５２とが搭載されている。なお、このヒートポンプ給湯機の冷媒としては、冷凍サイクルにおける高圧側が臨界圧力（約７３ｋｇ／ｃｍ2 ）以上で超臨界状態となる二酸化炭素（ＣＯ2 ）が用いられ、通常運転時には圧縮機１にて超臨界圧力まで圧縮されて使用される。冷媒にＣＯ2 を用い、通常運転時に超臨界状態で使用する点については、後述の他の実施の形態においても同様である。冷媒としてＣＯ2 を用いる理由は以下のとおりである。
【００１１】
すなわち、図２は横軸に冷媒温度、縦軸に冷媒圧力と冷凍サイクル装置の設計圧力との比をとり、質量一定とした場合における、ＨＦＣ冷媒（例えばＲ４１０Ａ）とＣＯ2 冷媒における冷媒温度と冷媒圧力の特性を示すもので、冷媒温度の上昇とともに冷媒圧力は上昇し、冷媒圧力が設計圧（ＨＦＣ冷媒：４．２ＭＰａ、ＣＯ2 冷媒：１５ＭＰａ）を超える温度は、ＨＦＣ冷媒で３５℃、ＣＯ2 冷媒で６５℃となることが解る。つまり、ＣＯ2 冷媒のほうが冷媒温度上昇に対する圧力上昇が緩やかで、冷媒密封による機器破損の危険が少なく、安全性の確保が容易で使い易いと言える。そして、このような冷媒（例えばＣＯ2 ）を超臨界状態で使用することで、高効率の熱交換が可能となる。
【００１２】
また、ヒートポンプユニット１００内には、制御装置４０が設けられている。制御装置４０は、除霜運転への切替時に、膨張弁３を全閉させ、圧縮機１から吐出される余剰冷媒を圧縮機１と膨張弁３の間に溜め込ませてから、三方弁１０を除霜回路８０へ切り替えさせる機能を有する。
【００１３】
また、タンクユニット５０内には貯湯タンク５１が搭載されており、貯湯タンク５１内もしくは水道水からの水をポンプ５２で汲み上げ、放熱器２で昇温するようになっている。
【００１４】
すなわち、この実施の形態１の冷凍サイクル装置における通常運転（給湯運転）では、圧縮機１にて臨界圧力以上に昇圧された高圧高温冷媒が、三方弁１０を通過し放熱器２へ流入する。放熱器２では、圧縮機１より吐出された高温冷媒と、水道水を給水した貯湯タンク５１からポンプ５２により供給される水との熱交換が行われ、放熱器２から流出する水は高温となる。なお、放熱器２は、冷媒と水の流れが対向流となるように構成されている。放熱器２を流出する冷媒は、高圧低温冷媒となり、電気的に開度を制御される膨張弁３で減圧される。減圧された低圧低温冷媒は、蒸発器４で外気の熱によって蒸発気化される。その後、低圧高温冷媒は、アキュムレータ５へ流入し圧縮機１へ吸入される。なお、アキュムレータ５は気相の余剰冷媒を蓄えている。
【００１５】
次に、この実施の形態１の冷凍サイクル装置の除霜運転動作について図３に基づき図１を参照しながら説明する。まず、除霜運転開始信号を受信すると（ステップＳ１０１）、制御装置４０は膨張弁３を全閉させ（ステップＳ１０２）、ポンプダウン運転を行わせて、圧縮機１と膨張弁３の間、すなわち放熱器２へ余剰冷媒を溜め込ませる。次いで、所定時間経過したか否かをみて（ステップＳ１０３）、所定時間経過すれば、三方弁１０を除霜回路８０へ切り替え（ステップＳ１０４）、除霜回路８０へ冷媒を流す。つまり、圧縮機１からの高温冷媒を、除霜回路８０を介して蒸発器４へ流入させ、蒸発器４に付着した霜を冷媒の熱によって溶かす除霜運転を開始させる。このとき、放熱器２に貯留された冷媒は密封状態におかれる。
【００１６】
次いで、除霜運転が終了か否かを判断する（ステップＳ１０５）。除霜運転終了判定は、例えば蒸発器出口配管温度を検出する温度検知手段を設けて蒸発器出口配管温度により判定する、あるいは除霜運転時間をタイマにより設定し、タイムアップにより判定する等、種々の判定手法が採用可能である。
【００１７】
そして、ステップＳ１０５にて除霜運転終了と判定されれば、三方弁１０を主回路７０へ切り替えさせ（ステップＳ１０６）、次いで膨張弁３を給湯開度（例えば１５０パルス）とし（ステップＳ１０７）、主回路７０へ冷媒を流すとともに、ポンプ５２の出力を元に戻す。つまり、圧縮機１からの高温冷媒を放熱器２へ流入させ、負荷側媒体である水との間で熱交換を行わせる通常運転（給湯運転）へ移行させる（ステップＳ１０８）。
【００１８】
このように、除霜運転への切替時に、余剰冷媒を放熱器２に溜め込ませることにより、圧縮機１への液バックを抑制することができ、吐出温度の低下を防ぎ得、延いては除霜運転時間の短縮化が図れる。このため、低外気温時における給湯運転の信頼性が向上する。
【００１９】
また、冷媒流路切替手段として三方弁１０を用いているので、流路切替制御が容易となる。
【００２０】
実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置をヒートポンプ給湯機に適用した例を示す冷媒回路図、図５はその除霜運転動作を示すフローチャートであり、図４中、前述の実施の形態１のもの（図１）と同一部分には同一符号を付してある。
【００２１】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置すなわちヒートポンプ給湯機は、圧縮機１から吐出する冷媒の流路を主回路７０と除霜回路８０の間で選択的に切り替える冷媒流路切替手段を、主回路７０における前記圧縮機１と放熱器２の間に設けた第１の開閉弁（以下、主回路側開閉弁という）１１と、除霜回路８０中に設けた第２の開閉弁（以下、除霜回路側開閉弁という）１２とから構成するとともに、ヒートポンプユニット１００内にこれら開閉弁１１，１２と膨張弁３を制御する制御装置４１を設け、制御装置４１により、除霜運転への切替時に、膨張弁３を全閉させ、圧縮機１から吐出される余剰冷媒を圧縮機１と膨張弁３の間、つまり放熱器２へ溜め込ませてから、主回路側開閉弁１１を閉、除霜回路側開閉弁１２を開に制御して、除霜回路８０へ切り替えさせるようにした点に特徴を有している。それ以外の構成は前述の実施の形態１のものと同様である。
【００２２】
次に、この実施の形態２の冷凍サイクル装置の除霜運転動作について図５に基づき図４を参照しながら説明する。まず、除霜運転開始信号を受信すると（ステップＳ１１１）、制御装置４１は、膨張弁３を全閉させ（ステップＳ１１２）、ポンプダウン運転を行わせて、圧縮機１と膨張弁３の間、すなわち放熱器２へ余剰冷媒を溜め込ませる。次いで、所定時間経過したか否かをみて（ステップＳ１１３）、所定時間経過すれば、主回路側開閉弁１１を閉（ステップＳ１１４）、除霜回路側開閉弁１２を開とすることで（ステップＳ１１５）、冷媒流路を除霜回路８０へ切り替え、除霜回路８０へ冷媒を流す。つまり、圧縮機１からの高温冷媒を、除霜回路８０を介して蒸発器４へ流入させ、蒸発器４に付着した霜を冷媒の熱によって溶かす除霜運転を開始させる。このとき、放熱器２に貯留された冷媒は密封状態におかれる。
【００２３】
次いで、除霜運転が終了か否かを判断する（ステップＳ１１６）。除霜運転終了判定は、例えば蒸発器出口配管温度を検出する温度検知手段を設けて蒸発器出口配管温度により判定する、あるいは除霜運転時間をタイマにより設定し、タイムアップにより判定する等、種々の判定手法が採用可能である。
【００２４】
そして、ステップＳ１１６にて除霜運転終了と判定されれば、除霜回路側開閉弁１２を閉（ステップＳ１１７）、主回路側開閉弁１１を開とすることで（ステップＳ１１８）、冷媒流路を主回路７０へ切り替え、次いで膨張弁３を給湯開度（例えば１５０パルス）とし（ステップＳ１１９）、主回路７０へ冷媒を流すとともに、ポンプ５２の出力を元に戻す。つまり、圧縮機１からの高温冷媒を放熱器２へ流入させ、負荷側媒体である水との間で熱交換を行わせる通常運転（給湯運転）へ移行させる（ステップＳ１２０）。
【００２５】
このように、この実施の形態２においても、除霜運転への切替時に、余剰冷媒を放熱器２に溜め込ませるようにしているので、圧縮機１への液バックを抑制することができ、吐出温度の低下を防ぎ得、延いては除霜運転時間の短縮化が図れ、低外気温時における給湯運転の信頼性が向上する。
【００２６】
また、冷媒流路切替手段を、主回路側開閉弁１１と除霜回路側開閉弁１２とから構成しているので、部品単価が安く、保守費用を抑えることができる。
【００２７】
実施の形態３．
図６は本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置をヒートポンプ給湯機に適用した例を示す冷媒回路図、図７はその除霜運転動作を示すフローチャートであり、図６中、前述の実施の形態１のもの（図１）と同一部分には同一符号を付してある。
【００２８】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置すなわちヒートポンプ給湯機は、除霜回路８０内に第２の減圧手段である膨張弁９を設けるとともに、ヒートポンプユニット１００内に、第１の減圧手段である主回路７０内の膨張弁（以下、主回路側膨張弁という）３と前記第２の減圧手段である除霜回路８０内の膨張弁（以下、除霜回路側膨張弁という）９と三方弁１０を制御する制御装置４２を設け、制御装置４２により、除霜運転への切替時に、主回路側膨張弁３を全閉させ、圧縮機１から吐出される余剰冷媒を圧縮機１と主回路側膨張弁３の間、つまり放熱器２へ溜め込ませてから、三方弁１０を除霜回路８０へ切り替えさせるとともに、除霜回路側膨張弁９の開度を制御することで圧縮機１の吸入過熱度を調整できるようにした点に特徴を有している。それ以外の構成は前述の実施の形態１のものと同様である。
【００２９】
次に、この実施の形態３の冷凍サイクル装置の除霜運転動作について図７に基づき図６を参照しながら説明する。まず、除霜運転開始信号を受信すると（ステップＳ２１１）、制御装置４２は、主回路側膨張弁３を全閉させ（ステップＳ２１２）、ポンプダウン運転を行わせて、圧縮機１と主回路側膨張弁３の間、すなわち放熱器２へ余剰冷媒を溜め込ませる。次いで、所定時間経過したか否かをみて（ステップＳ２１３）、所定時間経過すれば、三方弁１０を除霜回路８０へ切り替えるとともに（ステップＳ２１４）、除霜回路側膨張弁９を冷媒が常に過熱状態となるような除霜開度（例えば１２０パルス）とし（ステップＳ２１５）、除霜回路８０へ冷媒を流す。つまり、圧縮機１からの高温冷媒を、除霜回路８０から除霜回路側膨張弁９を介して蒸発器４へ流入させ、蒸発器４に付着した霜を冷媒の熱によって溶かす除霜運転を開始させる。このとき、放熱器２に貯留された冷媒は密封状態におかれる。
【００３０】
次いで、除霜運転が終了か否かを判断する（ステップＳ２１６）。除霜運転終了判定は、例えば蒸発器出口配管温度を検出する温度検知手段を設けて蒸発器出口配管温度により判定する、あるいは除霜運転時間をタイマにより設定し、タイムアップにより判定する等、種々の判定手法が採用可能である。
【００３１】
そして、ステップＳ２１６にて除霜運転終了と判定されれば、除霜回路側膨張弁９を全閉とし（ステップＳ２１７）、次いで三方弁１０を主回路７０へ切り替えさせるとともに（ステップＳ２１８）、主回路側膨張弁３を給湯開度（例えば１５０パルス）とし（ステップＳ２１９）、主回路７０へ冷媒を流すとともに、ポンプ５２の出力を元に戻す。つまり、圧縮機１からの高温冷媒を放熱器２へ流入させ、負荷側媒体である水との間で熱交換を行わせる通常運転（給湯運転）へ移行させる（ステップＳ２２０）。
【００３２】
このように、この実施の形態３においても、除霜運転への切替時に、余剰冷媒を放熱器２に溜め込ませるようにしているので、圧縮機１への液バックを抑制することができ、吐出温度の低下を防ぎ得、延いては除霜運転時間の短縮化が図れ、低外気温時における給湯運転の信頼性が向上する。
【００３３】
また、除霜回路８０内に開度調整可能な除霜回路側膨張弁９を設けているので、冷媒が常に過熱状態となるような除霜開度とすることができ、除霜運転効率が向上する。
【００３４】
実施の形態４．
図８は本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置をヒートポンプ給湯機に適用した例を示す冷媒回路図、図９はその除霜運転動作を示すフローチャートであり、図８中、前述の実施の形態２（図４）及び前述の実施の形態３（図６）と同一部分には同一符号を付してある。
【００３５】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置すなわちヒートポンプ給湯機は、圧縮機１から吐出する冷媒の流路を主回路７０と除霜回路８０の間で選択的に切り替える冷媒流路切替手段を、前述の実施の形態２と同様に２つの開閉弁、つまり主回路７０における圧縮機１と放熱器２の間に設けた第１の開閉弁（以下、主回路側開閉弁という）１１と、除霜回路８０中に設けた第２の開閉弁（以下、除霜回路側開閉弁という）１２とから構成するとともに、除霜回路８０内、すなわち除霜回路側開閉弁１２と蒸発器４の間に、前述の実施の形態３と同様に第２の減圧手段である膨張弁（除霜回路側膨張弁）９を設けている。また、ヒートポンプユニット１００内に、主回路側開閉弁１１、除霜回路側開閉弁１２、第１の減圧手段である主回路側膨張弁３、及び除霜回路側膨張弁９を制御する制御装置４３を設け、制御装置４３により、除霜運転への切替時に、主回路側膨張弁３を全閉させ、圧縮機１から吐出される余剰冷媒を圧縮機１と膨張弁３の間、つまり放熱器２へ溜め込ませてから、主回路側開閉弁１１を閉、除霜回路側開閉弁１２を開に制御して、除霜回路８０へ切り替えさせるとともに、除霜回路側膨張弁９の開度を制御することで圧縮機１の吸入過熱度を調整できるようにした点に特徴を有している。それ以外の構成は前述の実施の形態２及び前述の実施の形態３のものと同様である。
【００３６】
次に、この実施の形態４の冷凍サイクル装置の除霜運転動作について図９に基づき図８を参照しながら説明する。まず、除霜運転開始信号を受信すると（ステップＳ３１１）、制御装置４３は、主回路側膨張弁３を全閉させ（ステップＳ３１２）、ポンプダウン運転を行わせて、圧縮機１と主回路側膨張弁３の間、すなわち放熱器２へ余剰冷媒を溜め込ませる。次いで、所定時間経過したか否かをみて（ステップＳ３１３）、所定時間経過すれば、主回路側開閉弁１１を閉（ステップＳ３１４）、除霜回路側開閉弁１２を開とすることで（ステップＳ３１５）、冷媒流路を除霜回路８０へ切り替えるとともに、除霜回路側膨張弁９を冷媒が常に過熱状態となるような除霜開度（例えば１２０パルス）とし（ステップＳ３１６）、除霜回路８０へ冷媒を流す。つまり、圧縮機１からの高温冷媒を、除霜回路８０から除霜回路側膨張弁９を介して蒸発器４へ流入させ、蒸発器４に付着した霜を冷媒の熱によって溶かす除霜運転を開始させる。このとき、放熱器２に貯留された冷媒は密封状態におかれる。
【００３７】
次いで、除霜運転が終了か否かを判断する（ステップＳ３１７）。除霜運転終了判定は、例えば蒸発器出口配管温度を検出する温度検知手段を設けて蒸発器出口配管温度により判定する、あるいは除霜運転時間をタイマにより設定し、タイムアップにより判定する等、種々の判定手法が採用可能である。
【００３８】
そして、ステップＳ３１７にて除霜運転終了と判定されれば、除霜回路側開閉弁１２を閉（ステップＳ３１８）とするとともに、除霜回路側膨張弁９を全閉とし（ステップＳ３１９）、さらに主回路側開閉弁１１を開とすることで（ステップＳ３２０）、冷媒流路を主回路７０へ切り替え、次いで主回路側膨張弁３を給湯開度（例えば１５０パルス）とし（ステップＳ３２１）、主回路７０へ冷媒を流すとともに、ポンプ５２の出力を元に戻す。つまり、圧縮機１からの高温冷媒を放熱器２へ流入させ、負荷側媒体である水との間で熱交換を行わせる通常運転（給湯運転）へ移行させる（ステップＳ３２２）。
【００３９】
このように、この実施の形態４においても、除霜運転への切替時に、余剰冷媒を放熱器２に溜め込ませるようにしているので、圧縮機１への液バックを抑制することができ、吐出温度の低下を防ぎ得、延いては除霜運転時間の短縮化が図れ、低外気温時における給湯運転の信頼性が向上する。
【００４０】
また、前述の実施の形態３と同様に除霜回路８０内に開度調整可能な除霜回路側膨張弁９を設けているので、冷媒が常に過熱状態となるような除霜開度とすることができ、除霜運転効率が向上する。
【００４１】
実施の形態５．
図１０は本発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置をヒートポンプ給湯機に適用した例を示す冷媒回路図、図１１はその除霜運転動作を示すフローチャートであり、図１０中、前述の実施の形態４（図８）と同一部分には同一符号を付してある。
【００４２】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置すなわちヒートポンプ給湯機は、圧縮機１から吐出する冷媒の流路を主回路７０と除霜回路８０の間で選択的に切り替える冷媒流路切替手段を、主回路７０における圧縮機１と放熱器２の間に設けた開閉弁（前述の第１の開閉弁と同じもの）１１と、除霜回路８０内に設けた第２の減圧手段である膨張弁（除霜回路側膨張弁）９とから構成するとともに、ヒートポンプユニット１００内に、開閉弁１１、第１の減圧手段である主回路側膨張弁３、及び除霜回路側膨張弁９を制御する制御装置４４を設け、制御装置４４により、除霜運転への切替時に、主回路側膨張弁３を全閉させ、圧縮機１から吐出される余剰冷媒を圧縮機１と膨張弁３の間、つまり放熱器２へ溜め込ませてから、開閉弁１１を閉、除霜回路側膨張弁９を開にして、除霜回路８０へ切り替えさせるとともに、当該除霜回路側膨張弁９の開度を制御することで圧縮機１の吸入過熱度を調整できるようにした点に特徴を有している。それ以外の構成は前述の実施の形態４のものと同様である。
【００４３】
次に、この実施の形態５の冷凍サイクル装置の除霜運転動作について図１１に基づき図１０を参照しながら説明する。まず、除霜運転開始信号を受信すると（ステップＳ４１１）、制御装置４４は、主回路側膨張弁３を全閉させ（ステップＳ４１２）、ポンプダウン運転を行わせて、圧縮機１と主回路側膨張弁３の間、すなわち放熱器２へ余剰冷媒を溜め込ませる。次いで、所定時間経過したか否かをみて（ステップＳ４１３）、所定時間経過すれば、開閉弁１１を閉（ステップＳ４１４）、除霜回路側膨張弁９を冷媒が常に過熱状態となるような除霜開度（例えば１２０パルス）とすることで（ステップＳ４１５）、冷媒流路を除霜回路８０へ切り替えて、除霜回路８０へ冷媒を流す。つまり、圧縮機１からの高温冷媒を、除霜回路８０から除霜回路側膨張弁９を介して蒸発器４へ流入させ、蒸発器４に付着した霜を冷媒の熱によって溶かす除霜運転を開始させる。このとき、放熱器２に貯留された冷媒は密封状態におかれる。
【００４４】
次いで、除霜運転が終了か否かを判断する（ステップＳ４１６）。除霜運転終了判定は、例えば蒸発器出口配管温度を検出する温度検知手段を設けて蒸発器出口配管温度により判定する、あるいは除霜運転時間をタイマにより設定し、タイムアップにより判定する等、種々の判定手法が採用可能である。
【００４５】
そして、ステップＳ４１６にて除霜運転終了と判定されれば、除霜回路側膨張弁９を全閉とし（ステップＳ４１７）、さらに開閉弁１１を開とすることで（ステップＳ４１８）、冷媒流路を主回路７０へ切り替え、次いで主回路側膨張弁３を給湯開度（例えば１５０パルス）とし（ステップＳ４１９）、主回路７０へ冷媒を流すとともに、ポンプ５２の出力を元に戻す。つまり、圧縮機１からの高温冷媒を放熱器２へ流入させ、負荷側媒体である水との間で熱交換を行わせる通常運転（給湯運転）へ移行させる（ステップＳ４２０）。
【００４６】
このように、この実施の形態５においても、除霜運転への切替時に、余剰冷媒を放熱器２に溜め込ませるようにしているので、圧縮機１への液バックを抑制することができ、吐出温度の低下を防ぎ得、延いては除霜運転時間の短縮化が図れ、低外気温時における給湯運転の信頼性が向上する。
【００４７】
また、前述の実施の形態４と同様に除霜回路８０内に開度調整可能な除霜回路側膨張弁９を設けているので、冷媒が常に過熱状態となるような除霜開度とすることができ、除霜運転効率が向上する。
【００４８】
さらに、冷媒流路切替手段を、圧縮機１と放熱器２の間に設けた開閉弁１１と、除霜回路側膨張弁９とから構成しているので、除霜回路側膨張弁９に流路切替機能だけでなく冷媒の温度調整機能も持たせることができ、その分、除霜運転制御プログラムの簡略化が図れる。
【００４９】
実施の形態６．
図１２は本発明の実施の形態６に係る冷凍サイクル装置をヒートポンプ給湯機に適用した例を示す冷媒回路図、図１３はその除霜運転動作を示すフローチャートであり、図１２中、前述の実施の形態３（図６）と同一部分には同一符号を付してある。
【００５０】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置すなわちヒートポンプ給湯機は、圧縮機１の吸入冷媒温度を検知する吸入冷媒温度検知手段３１と、圧縮機１の吐出冷媒温度を検知する吐出冷媒温度検知手段３２と、圧縮機１の冷媒圧力を検知する圧力検知手段３３とを設けるとともに、ヒートポンプユニット１００内に、吸入冷媒温度検知手段３１及び圧力検知手段３３からの情報に基づいて、主回路側膨張弁３を制御し、また吐出冷媒温度検知手段３２からの情報に基づいて、除霜回路側膨張弁９の開度を制御する制御装置４５を設け、制御装置４５により、除霜運転時に、圧縮機１へ吸入される冷媒が常に過熱状態となるように第２の減圧手段である除霜回路側膨張弁９の開度を制御するとともに、圧縮機１の吐出冷媒温度が限界値以上とならないように第１の減圧手段である主回路側膨張弁３の開度を制御する点に特徴を有している。それ以外の構成、例えば主回路側膨張弁３と除霜回路側膨張弁９と三方弁１０を制御して、除霜運転への切替時に余剰冷媒を圧縮機１と主回路側膨張弁３の間、つまり放熱器２へ溜め込ませる動作を行わせる機能を有している点などは前述の実施の形態４のものと同様である。
【００５１】
次に、この実施の形態６の冷凍サイクル装置の除霜運転動作について図１３に基づき図１２を参照しながら説明する。まず、除霜運転開始信号を受信すると（ステップＳ５１１）、制御装置４５は、主回路側膨張弁３を全閉させ（ステップＳ５１２）、ポンプダウン運転を行わせて、圧縮機１と主回路側膨張弁３の間、すなわち放熱器２へ余剰冷媒を溜め込ませる。次いで、所定時間経過したか否かをみて（ステップＳ５１３）、所定時間経過すれば、三方弁１０を除霜回路８０へ切り替えるとともに（ステップＳ５１４）、除霜回路側膨張弁９を冷媒が常に過熱状態となるような除霜開度（例えば１２０パルス）とすることで（ステップＳ５１５）、冷媒流路を除霜回路８０へ切り替えて、除霜回路８０へ冷媒を流す。つまり、圧縮機１からの高温冷媒を、除霜回路８０から除霜回路側膨張弁９を介して蒸発器４へ流入させ、蒸発器４に付着した霜を冷媒の熱によって溶かす除霜運転を開始させる。このとき、放熱器２に貯留された冷媒は密封状態におかれる。
【００５２】
次いで、圧縮機１への吸入冷媒過熱度が目標値、例えば５ｄｅｇとなっているか否かの判定を行う（ステップＳ５１６）。吸入冷媒過熱度は、吸入冷媒温度検知手段３１及び圧力検知手段３３の情報に基づいて制御装置４５に組み込まれている演算手段（図示しない）により算出され、目標値と比較される。そして、吸入冷媒過熱度が５ｄｅｇとなっていない場合、次に吸入冷媒過熱度が５ｄｅｇ以上であるか否かの判定が行われ（ステップＳ５１７）、吸入冷媒過熱度が１０ｄｅｇとなった場合は、除霜回路側膨張弁９の開度を大きくし（ステップＳ５１８）、逆に吸入冷媒過熱度が０ｄｅｇとなった場合は、除霜回路側膨張弁９の開度を小さくする（ステップＳ５１９）。
【００５３】
次に、吐出冷媒温度検知手段３２で得た圧縮機１からの吐出冷媒温度が目標値、例えばヒートポンプ給湯機の高温限界値１３０℃以上であるか否かの判定が行われる（ステップＳ５２０）。ところで、吐出冷媒温度が１３０℃以上となった場合、圧縮機保護のため冷媒の温度を下げる必要がある。吐出冷媒温度が大きくなる要因としては、放熱器２へ冷媒が溜まりすぎたことが考えられる。したがって、ステップＳ５２０にて吐出冷媒温度が１３０℃以上と判定された場合は、主回路側膨張弁３を若干開いて（例えば８０パルス）蒸発器４へ冷媒を供給し（ステップＳ５２１）、吐出冷媒温度が１３０℃以下となるようにする。また、ステップＳ５２０にて吐出冷媒温度が１３０℃以上でないと判定された場合は、主回路側膨張弁３は全閉状態にあるか否かをみて（ステップＳ５２２）、主回路側膨張弁３が全閉状態にあれば、ステップＳ５１６へ戻る。また、ステップＳ５２２にて主回路側膨張弁３が全閉状態にないと判定されれば、主回路側膨張弁３を全閉させてから（ステップＳ５２３）、ステップＳ５１６へ戻る。
【００５４】
また、ステップＳ５１６にて圧縮機１への吸入冷媒過熱度が５ｄｅｇとなれば、次に除霜運転が終了か否かを判断する（ステップＳ５２４）。除霜運転終了判定は、例えば蒸発器出口配管温度を検出する温度検知手段を設けて蒸発器出口配管温度により判定する、あるいは除霜運転時間をタイマにより設定し、タイムアップにより判定する等、種々の判定手法が採用可能である。
本実施の形態では吸入冷媒過熱度の目標値を５ｄｅｇとしたが、吸入冷媒過熱度の目標値はヒートポンプ給湯の性能が大きく変化しない範囲（１〜１５ｄｅｇ）としてもよい。また、吸入冷媒過熱度の判定においては、吸入冷媒過熱度が目標値に対して±２ｄｅｇ以内となるように、制御に幅を持たせてもよい。
【００５５】
そして、ステップＳ５２４にて除霜運転終了でない、つまり除霜運転継続と判定されれば、ステップＳ５１６へ戻り、ステップＳ５２４にて除霜運転終了と判定されれば、除霜回路側膨張弁９を全閉とし（ステップＳ５２５）、次いで三方弁１０を主回路７０へ切り替えさせるとともに（ステップＳ５２６）、主回路側膨張弁３を給湯開度（例えば１５０パルス）とし（ステップＳ５２７）、主回路７０へ冷媒を流すとともに、ポンプ５２の出力を元に戻す。つまり、圧縮機１からの高温冷媒を放熱器２へ流入させ、負荷側媒体である水との間で熱交換を行わせる通常運転（給湯運転）へ移行させる（ステップＳ５２８）。
【００５６】
このように、この実施の形態６においても、除霜運転への切替時に、余剰冷媒を放熱器２に溜め込ませるようにしているので、圧縮機１への液バックを抑制することができ、吐出温度の低下を防ぎ得、延いては除霜運転時間の短縮化が図れ、低外気温時における給湯運転の信頼性が向上する。
【００５７】
また、除霜回路８０内に開度調整可能な除霜回路側膨張弁９を設けるとともに、圧縮機１の吸入冷媒温度を検知する吸入冷媒温度検知手段３１と圧縮機１の冷媒圧力を検知する圧力検知手段３３を設けて吸入冷媒過熱度を算出できるようにして、除霜運転時に、冷媒が常に過熱状態となるように除霜回路側膨張弁９の開度を制御するようにしているので、除霜運転効率が向上し、延いては除霜運転時間の短縮化が可能となる。なお、圧縮機１の回転数を増加させることでも、除霜運転時間の短縮化が図れることは言うまでもない。
【００５８】
さらに、圧縮機１の吐出冷媒温度を検知する吐出冷媒温度検知手段３２を設けて、除霜運転時に圧縮機１の吐出冷媒温度が異常高温とならないように監視できるようにし、圧縮機１の吐出冷媒温度が目標値を超えた場合には、主回路側膨張弁３を制御して、放熱器２に溜め込ませた余剰冷媒の一部を除霜回路８０内に戻すようにしているので、圧縮機１の保護および安全性の確保が容易となる。
【００５９】
実施の形態７．
図１４は本発明の実施の形態７に係る冷凍サイクル装置をヒートポンプ給湯機に適用した例を示す冷媒回路図、図１５はその除霜運転動作を示すフローチャートであり、図１４中、前述の実施の形態１（図１）と同一又は相当する部分には同一符号を付してある。
【００６０】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置すなわちヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプユニット１００内に、圧縮機１、利用側熱交換器である放熱器２、第３の開閉弁である余剰冷媒溜め込み用開閉弁６、第３の減圧手段である膨張弁３Ａ、熱源側熱交換器である蒸発器４、及び冷媒緩衝容器であるアキュムレータ５を環状に接続してなる主回路７０と、圧縮機１と放熱器２の間と余剰冷媒溜め込み用開閉弁６と膨張弁３Ａの間を接続してなる除霜回路８０と、圧縮機１から吐出する冷媒の流路を主回路７０と除霜回路８０の間で選択的に切り替える冷媒流路切替手段すなわち三方弁１０と、給湯水回路６０における放熱器２で加熱された負荷側媒体である水を送水するポンプ５２とが搭載されている。
【００６１】
また、ヒートポンプユニット１００内には、制御装置４６が設けられている。制御装置４６は、除霜運転への切替時に、余剰冷媒溜め込み用開閉弁６を閉じさせ、圧縮機１から吐出される余剰冷媒を圧縮機１と余剰冷媒溜め込み用開閉弁６の間に溜め込ませてから、三方弁１０を除霜回路８０へ切り替えさせる機能を有する。
【００６２】
また、タンクユニット５０内には貯湯タンク５１が搭載されており、貯湯タンク５１内もしくは水道水からの水をポンプ５２で汲み上げ、放熱器２で昇温するようになっている。
【００６３】
次に、この実施の形態７の冷凍サイクル装置の除霜運転動作について図１５に基づき図１４を参照しながら説明する。まず、除霜運転開始信号を受信すると（ステップＳ６１１）、制御装置４６は余剰冷媒溜め込み用開閉弁６を閉じさせ（ステップＳ６１２）、ポンプダウン運転を行わせて、圧縮機１と余剰冷媒溜め込み用開閉弁６の間、すなわち放熱器２へ余剰冷媒を溜め込ませる。次いで、所定時間経過したか否かをみて（ステップＳ６１３）、所定時間経過すれば、三方弁１０を除霜回路８０へ切り替えるとともに（ステップＳ６１４）、膨張弁３Ａを冷媒が常に過熱状態となるような除霜開度（例えば１２０パルス）とし（ステップＳ６１５）、除霜回路８０へ冷媒を流す。つまり、圧縮機１からの高温冷媒を、除霜回路８０から膨張弁３Ａを介して蒸発器４へ流入させ、蒸発器４に付着した霜を冷媒の熱によって溶かす除霜運転を開始させる。このとき、放熱器２に貯留された冷媒は密封状態におかれる。
【００６４】
次いで、除霜運転が終了か否かを判断する（ステップＳ６１６）。除霜運転終了判定は、例えば蒸発器出口配管温度を検出する温度検知手段を設けて蒸発器出口配管温度により判定する、あるいは除霜運転時間をタイマにより設定し、タイムアップにより判定する等、種々の判定手法が採用可能である。
【００６５】
そして、ステップＳ６１６にて除霜運転終了と判定されれば、三方弁１０を主回路７０へ切り替え（ステップＳ６１７）、次いで膨張弁３Ａを給湯開度（例えば１５０パルス）とし（ステップＳ６１８）、さらに余剰冷媒溜め込み用開閉弁６を開として（ステップＳ６１９）、主回路７０へ冷媒を流すとともに、ポンプ５２の出力を元に戻す。つまり、圧縮機１からの高温冷媒を放熱器２へ流入させ、負荷側媒体である水との間で熱交換を行わせる通常運転（給湯運転）へ移行させる（ステップＳ６２０）。
【００６６】
このように、この実施の形態７においても、除霜運転への切替時に、余剰冷媒を放熱器２に溜め込ませることにより、圧縮機１への液バックを抑制することができ、吐出温度の低下を防ぎ得、延いては除霜運転時間の短縮化が図れる。このため、低外気温時における給湯運転の信頼性が向上する。
【００６７】
また、冷媒流路切替手段として三方弁１０を用いることで、流路切替制御が容易となる。
【００６８】
実施の形態８．
図１６は本発明の実施の形態８に係る冷凍サイクル装置をヒートポンプ給湯機に適用した例を示す冷媒回路図、図１７はその除霜運転動作を示すフローチャートであり、図１６中、前述の実施の形態７（図１４）と同一部分には同一符号を付してある。
【００６９】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置すなわちヒートポンプ給湯機は、前述の実施の形態７で説明した冷媒回路における冷媒流路切替手段である三方弁１０を、圧縮機１と放熱器２の間に設けた第１の開閉弁（主回路側開閉弁）１１と、除霜回路８０中に設けた第２の開閉弁（除霜回路側開閉弁）１２とからなる冷媒流路切替手段に置き換えるとともに、ヒートポンプユニット１００内に、これら主回路側開閉弁１１、除霜回路側開閉弁１２、第３の開閉弁である余剰冷媒溜め込み用開閉弁６、及び膨張弁３Ａを制御する制御装置４７を設け、制御装置４７により、除霜運転への切替時に、余剰冷媒溜め込み用開閉弁６を閉じさせ、圧縮機１から吐出される余剰冷媒を圧縮機１と余剰冷媒溜め込み用開閉弁６の間、つまり放熱器２へ溜め込ませてから、主回路側開閉弁１１を閉、除霜回路側開閉弁１２を開に制御して、除霜回路８０へ切り替えさせるようにした点に特徴を有している。それ以外の構成は前述の実施の形態７のものと同様である。
【００７０】
次に、この実施の形態８の冷凍サイクル装置の除霜運転動作について図１７に基づき図１６を参照しながら説明する。まず、除霜運転開始信号を受信すると（ステップＳ７１１）、制御装置４６は余剰冷媒溜め込み用開閉弁６を閉じさせ（ステップＳ７１２）、ポンプダウン運転を行わせて、圧縮機１と余剰冷媒溜め込み用開閉弁６の間、すなわち放熱器２へ余剰冷媒を溜め込ませる。次いで、所定時間経過したか否かをみて（ステップＳ７１３）、所定時間経過すれば、主回路側開閉弁１１を閉（ステップＳ７１４）、除霜回路側開閉弁１２を開とすることで（ステップＳ７１５）、冷媒流路を除霜回路８０へ切り替えるとともに、膨張弁３Ａを冷媒が常に過熱状態となるような除霜開度（例えば１２０パルス）とし（ステップＳ７１６）、除霜回路８０へ冷媒を流す。つまり、圧縮機１からの高温冷媒を、除霜回路８０から膨張弁３Ａを介して蒸発器４へ流入させ、蒸発器４に付着した霜を冷媒の熱によって溶かす除霜運転を開始させる。このとき、放熱器２に貯留された冷媒は密封状態におかれる。
【００７１】
次いで、除霜運転が終了か否かを判断する（ステップＳ７１７）。除霜運転終了判定は、例えば蒸発器出口配管温度を検出する温度検知手段を設けて蒸発器出口配管温度により判定する、あるいは除霜運転時間をタイマにより設定し、タイムアップにより判定する等、種々の判定手法が採用可能である。
【００７２】
そして、ステップＳ７１７にて除霜運転終了と判定されれば、除霜回路側開閉弁１２を閉（ステップＳ７１８）、主回路側開閉弁１１を開とすることで（ステップＳ１１９）、冷媒流路を主回路７０へ切り替え、次いで膨張弁３Ａを給湯開度（例えば１５０パルス）とし（ステップＳ７２０）、さらに余剰冷媒溜め込み用開閉弁６を開として（ステップＳ７２１）、主回路７０へ冷媒を流すとともに、ポンプ５２の出力を元に戻す。つまり、圧縮機１からの高温冷媒を放熱器２へ流入させ、負荷側媒体である水との間で熱交換を行わせる通常運転（給湯運転）へ移行させる（ステップＳ７２２）。
【００７３】
このように、この実施の形態８においても、除霜運転への切替時に、余剰冷媒を放熱器２に溜め込ませることにより、圧縮機１への液バックを抑制することができ、吐出温度の低下を防ぎ得、延いては除霜運転時間の短縮化が図れる。このため、低外気温時における給湯運転の信頼性が向上する。
【００７４】
また、冷媒流路切替手段を、主回路側開閉弁１１と除霜回路側開閉弁１２とから構成しているので、部品単価が安く、保守費用を抑えることができる。
【００７５】
実施の形態９．
図１８は本発明の実施の形態９に係る冷凍サイクル装置をヒートポンプ給湯機に適用した例を示す冷媒回路図、図１９はその除霜運転動作を示すフローチャートであり、図１８中、前述の実施の形態７（図１４）と同一部分には同一符号を付してある。
【００７６】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置すなわちヒートポンプ給湯機は、利用側熱交換器である放熱器２と第３の開閉弁である余剰冷媒溜め込み用開閉弁６の間と第３の減圧手段である膨張弁３Ａと熱源側熱交換器である蒸発器４の間を、第４の減圧手段であるキャピラリチューブ２１と第４の開閉弁２２を介してバイパス回路９０で接続するとともに、圧縮機１の吐出冷媒温度を検知する吐出冷媒温度検知手段３２を設け、さらにヒートポンプユニット１００内に、吐出冷媒温度検知手段３２からの情報に基づいて、第４の開閉弁（以下、バイパス回路側開閉弁という）２２を制御する制御装置４８を設け、制御装置４８により、除霜運転時に、圧縮機１の吐出冷媒温度が限界値以上とならないようにバイパス回路側開閉弁２２を制御する点に特徴を有している。それ以外の構成、例えば余剰冷媒溜め込み用開閉弁６と三方弁１０を制御して、除霜運転への切替時に余剰冷媒を放熱器２へ溜め込ませる動作を行わせる機能を有している点などは前述の実施の形態７のものと同様である。
【００７７】
次に、この実施の形態９の冷凍サイクル装置の除霜運転動作について図１９に基づき図１８を参照しながら説明する。まず、除霜運転開始信号を受信すると（ステップＳ８１１）、制御装置４８は余剰冷媒溜め込み用開閉弁６を閉じさせ（ステップＳ８１２）、ポンプダウン運転を行わせて、圧縮機１と余剰冷媒溜め込み用開閉弁６の間、すなわち放熱器２へ余剰冷媒を溜め込ませる。このとき、バイパス回路９０のキャピラリチューブ２１へも余剰冷媒の一部が溜め込まれる。次いで、所定時間経過したか否かをみて（ステップＳ８１３）、所定時間経過すれば、三方弁１０を除霜回路８０へ切り替えるとともに（ステップＳ８１４）、膨張弁３Ａを冷媒が常に過熱状態となるような除霜開度（例えば１２０パルス）とし（ステップＳ８１５）、除霜回路８０へ冷媒を流す。つまり、圧縮機１からの高温冷媒を、除霜回路８０から膨張弁３Ａを介して蒸発器４へ流入させ、蒸発器４に付着した霜を冷媒の熱によって溶かす除霜運転を開始させる。このとき、放熱器２及びキャピラリチューブ２１に貯留された冷媒は密封状態におかれる。
【００７８】
除霜運転が開始されると、次に吐出冷媒温度検知手段３２で得た圧縮機１からの吐出冷媒温度が目標値、例えばヒートポンプ給湯機の高温限界値１３０℃以上であるか否かの判定が行われる（ステップＳ８１６）。既述したように、吐出冷媒温度が１３０℃以上となった場合、圧縮機保護のため冷媒の温度を下げる必要がある。吐出冷媒温度が大きくなる要因としては、放熱器２へ冷媒が溜まりすぎたことが考えられる。したがって、ステップＳ８１６にて吐出冷媒温度が１３０℃以上と判定された場合は、バイパス回路側開閉弁２２を開いて余剰冷媒の一部を蒸発器４へ供給し（ステップＳ８１７）、吐出冷媒温度が目標値以下となるようにする。また、ステップＳ８１６にて吐出冷媒温度が１３０℃以上でないと判定された場合は、バイパス回路側開閉弁２２は閉状態にあるか否かをみて（ステップＳ８１８）、バイパス回路側開閉弁２２が閉状態にあれば、ステップＳ８２０に進み、バイパス回路側開閉弁２２が閉状態になければ、バイパス回路側開閉弁２２を閉じてから（ステップＳ８１９）ステップＳ８２０に進む。
【００７９】
ステップＳ８２０では、除霜運転が終了か否かを判断する。除霜運転終了判定は、例えば蒸発器出口配管温度を検出する温度検知手段を設けて蒸発器出口配管温度により判定する、あるいは除霜運転時間をタイマにより設定し、タイムアップにより判定する等、種々の判定手法が採用可能である。
【００８０】
ステップＳ８２０にて除霜運転終了でないと判定されれば、ステップＳ８１６に戻り、ステップＳ８２０にて除霜運転終了と判定されれば、三方弁１０を主回路７０へ切り替え（ステップＳ８２１）、次いで膨張弁３Ａを給湯開度（例えば１５０パルス）とし（ステップＳ８２２）、さらに余剰冷媒溜め込み用開閉弁６を開として（ステップＳ８２３）、主回路７０へ冷媒を流すとともに、ポンプ５２の出力を元に戻す。つまり、圧縮機１からの高温冷媒を放熱器２へ流入させ、負荷側媒体である水との間で熱交換を行わせる通常運転（給湯運転）へ移行させる（ステップＳ８２４）。
【００８１】
このように、この実施の形態９においても、除霜運転への切替時に、余剰冷媒を放熱器２（及びキャピラリチューブ２１）に溜め込ませることにより、圧縮機１への液バックを抑制することができ、吐出温度の低下を防ぎ得、延いては除霜運転時間の短縮化が図れる。このため、低外気温時における給湯運転の信頼性が向上する。
【００８２】
また、圧縮機１の吐出冷媒温度を検知する吐出冷媒温度検知手段３２を設けて、除霜運転時に圧縮機１の吐出冷媒温度が異常高温とならないように監視できるようにし、圧縮機１の吐出冷媒温度が目標値を超えた場合には、バイパス回路側開閉弁２２を開き、キャピラリチューブ２１を介して余剰冷媒の一部を蒸発器４へ供給するようにしているので、圧縮機１の保護および安全性の確保が容易となる。
【００８３】
実施の形態１０．
図２０は本発明の実施の形態１０に係る冷凍サイクル装置をヒートポンプ給湯機に適用した例を示す冷媒回路図、図２１はその除霜運転動作を示すフローチャートであり、図２０中、前述の実施の形態９（図１８）と同一部分には同一符号を付してある。
【００８４】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置すなわちヒートポンプ給湯機は、圧縮機１の吸入冷媒温度を検知する吸入冷媒温度検知手段３１と、圧縮機１の吐出冷媒温度を検知する吐出冷媒温度検知手段３２と、圧縮機１の冷媒圧力を検知する圧力検知手段３３とを設けるとともに、ヒートポンプユニット１００内に、吸入冷媒温度検知手段３１及び圧力検知手段３３からの情報に基づいて、圧縮機１へ吸入される冷媒が常に過熱状態となるように第３の減圧手段である膨張弁３Ａの開度を制御し、また吐出冷媒温度検知手段３２からの情報に基づいて、圧縮機１の吐出冷媒温度が限界値以上とならないように第４の減圧手段すなわちバイパス回路側開閉弁２２を制御する制御装置４９を設けた点に特徴を有している。それ以外の構成、例えば余剰冷媒溜め込み用開閉弁６と三方弁１０を制御して、除霜運転への切替時に余剰冷媒を放熱器２へ溜め込ませる動作を行わせる機能を有している点などは前述の実施の形態９のものと同様である。
【００８５】
次に、この実施の形態１０の冷凍サイクル装置の除霜運転動作について図２１に基づき図２０を参照しながら説明する。まず、除霜運転開始信号を受信すると（ステップＳ９１１）、制御装置４９は余剰冷媒溜め込み用開閉弁６を閉じさせ（ステップＳ９１２）、ポンプダウン運転を行わせて、圧縮機１と余剰冷媒溜め込み用開閉弁６の間、すなわち放熱器２へ余剰冷媒を溜め込ませる。このとき、バイパス回路９０のキャピラリチューブ２１へも余剰冷媒の一部が溜め込まれる。次いで、所定時間経過したか否かをみて（ステップＳ９１３）、所定時間経過すれば、三方弁１０を除霜回路８０へ切り替えるとともに（ステップＳ９１４）、膨張弁３Ａを冷媒が常に過熱状態となるような除霜開度（例えば１２０パルス）とし（ステップＳ９１５）、除霜回路８０へ冷媒を流す。つまり、圧縮機１からの高温冷媒を、除霜回路８０から膨張弁３Ａを介して蒸発器４へ流入させ、蒸発器４に付着した霜を冷媒の熱によって溶かす除霜運転を開始させる。このとき、放熱器２及びキャピラリチューブ２１に貯留された冷媒は密封状態におかれる。
【００８６】
次いで、圧縮機１への吸入冷媒過熱度が目標値、例えば５ｄｅｇとなっているか否かの判定を行う（ステップＳ９１６）。吸入冷媒過熱度は、吸入冷媒温度検知手段３１及び圧力検知手段３３の情報に基づいて制御装置４５に組み込まれている演算手段（図示しない）により算出され、目標値と比較される。そして、吸入冷媒過熱度が５ｄｅｇとなっていない場合、次に吸入冷媒過熱度が５ｄｅｇ以上であるか否かの判定が行われ（ステップＳ９１７）、吸入冷媒過熱度が１０ｄｅｇとなった場合は、膨張弁３Ａの開度を大きくし（ステップＳ９１８）、逆に吸入冷媒過熱度が０ｄｅｇとなった場合は、膨張弁３Ａの開度を小さくする（ステップＳ９１９）。
【００８７】
次に、吐出冷媒温度検知手段３２で得た圧縮機１からの吐出冷媒温度が目標値、例えばヒートポンプ給湯機の高温限界値１３０℃以上であるか否かの判定が行われる（ステップＳ９２０）。既述したように、吐出冷媒温度が１３０℃以上となった場合、圧縮機保護のため冷媒の温度を下げる必要がある。吐出冷媒温度が大きくなる要因としては、放熱器２へ冷媒が溜まりすぎたことが考えられる。したがって、ステップＳ９２０にて吐出冷媒温度が１３０℃以上と判定された場合は、バイパス回路側開閉弁２２を開いて余剰冷媒の一部を蒸発器４へ供給し（ステップＳ９２１）、吐出冷媒温度が１３０℃以下となるようにする。また、ステップＳ９２０にて吐出冷媒温度が１３０℃以上でないと判定された場合は、バイパス回路側開閉弁２２は閉状態にあるか否かをみて（ステップＳ９２２）、バイパス回路側開閉弁２２が閉状態にあれば、ステップＳ９１６へ戻る。また、ステップＳ９２２にてバイパス回路側開閉弁２２が閉状態にないと判定されれば、バイパス回路側開閉弁２２を閉じさせてから（ステップＳ９２３）、ステップＳ９１６へ戻る。
【００８８】
また、ステップＳ９１６にて圧縮機１への吸入冷媒過熱度が５ｄｅｇとなれば、次に除霜運転が終了か否かを判断する（ステップＳ９２４）。除霜運転終了判定は、例えば蒸発器出口配管温度を検出する温度検知手段を設けて蒸発器出口配管温度により判定する、あるいは除霜運転時間をタイマにより設定し、タイムアップにより判定する等、種々の判定手法が採用可能である。
本実施の形態においても吸入冷媒過熱度の目標値を５ｄｅｇとしたが、吸入冷媒過熱度の目標値はヒートポンプ給湯の性能が大きく変化しない範囲（１〜１５ｄｅｇ）としてもよい。また、吸入冷媒過熱度の判定においては、吸入冷媒過熱度が目標値に対して±２ｄｅｇ以内となるように、制御に幅を持たせてもよい。
【００８９】
そして、ステップＳ９２４にて除霜運転終了でないと判定されれば、ステップＳ９１６へ戻り、ステップＳ９２４にて除霜運転終了と判定されれば、三方弁１０を主回路７０へ切り替え（ステップＳ９２５）、次いで膨張弁３Ａを給湯開度（例えば１５０パルス）とし（ステップＳ９２６）、さらに余剰冷媒溜め込み用開閉弁６を開として（ステップＳ９２７）、主回路７０へ冷媒を流すとともに、ポンプ５２の出力を元に戻す。つまり、圧縮機１からの高温冷媒を放熱器２へ流入させ、負荷側媒体である水との間で熱交換を行わせる通常運転（給湯運転）へ移行させる（ステップＳ９２８）。
【００９０】
このように、この実施の形態１０においても、除霜運転への切替時に、余剰冷媒を放熱器２（及びキャピラリチューブ２１）に溜め込ませることにより、圧縮機１への液バックを抑制することができ、吐出温度の低下を防ぎ得、延いては除霜運転時間の短縮化が図れる。このため、低外気温時における給湯運転の信頼性が向上する。
【００９１】
また、圧縮機１の吸入冷媒温度を検知する吸入冷媒温度検知手段３１と圧縮機１の冷媒圧力を検知する圧力検知手段３３を設けて吸入冷媒過熱度を算出できるようにして、除霜運転時に、冷媒が常に過熱状態となるように除霜回路内の膨張弁３Ａの開度を制御するようにしているので、除霜運転効率が向上し、延いては除霜運転時間の短縮化が可能となる。なお、圧縮機１の回転数を増加させることでも、除霜運転時間の短縮化が図れることは言うまでもない。
【００９２】
さらに、圧縮機１の吐出冷媒温度を検知する吐出冷媒温度検知手段３２を設けて、除霜運転時に圧縮機１の吐出冷媒温度が異常高温となり過ぎないように監視できるようにし、圧縮機１の吐出冷媒温度が目標値を超えた場合には、バイパス回路側開閉弁２２を開き、キャピラリチューブ２１を介して余剰冷媒の一部を蒸発器４へ供給するようにしているので、圧縮機１の保護および安全性の確保が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置をヒートポンプ給湯機に適用した例を示す冷媒回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷媒密封時におけるＨＦＣ冷媒とＣＯ2 冷媒のそれぞれの温度と圧力の関係を比較して示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の除霜運転動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置をヒートポンプ給湯機に適用した例を示す冷媒回路図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の除霜運転動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置をヒートポンプ給湯機に適用した例を示す冷媒回路図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の除霜運転動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置をヒートポンプ給湯機に適用した例を示す冷媒回路図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の除霜運転動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置をヒートポンプ給湯機に適用した例を示す冷媒回路図である。
【図１１】本発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の除霜運転動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態６に係る冷凍サイクル装置をヒートポンプ給湯機に適用した例を示す冷媒回路図である。
【図１３】本発明の実施の形態６に係る冷凍サイクル装置の除霜運転動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態７に係る冷凍サイクル装置をヒートポンプ給湯機に適用した例を示す冷媒回路図である。
【図１５】本発明の実施の形態７に係る冷凍サイクル装置の除霜運転動作を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態８に係る冷凍サイクル装置をヒートポンプ給湯機に適用した例を示す冷媒回路図である。
【図１７】本発明の実施の形態８に係る冷凍サイクル装置の除霜運転動作を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の実施の形態９に係る冷凍サイクル装置をヒートポンプ給湯機に適用した例を示す冷媒回路図である。
【図１９】本発明の実施の形態９に係る冷凍サイクル装置の除霜運転動作を示すフローチャートである。
【図２０】本発明の実施の形態１０に係る冷凍サイクル装置をヒートポンプ給湯機に適用した例を示す冷媒回路図である。
【図２１】本発明の実施の形態１０に係る冷凍サイクル装置の除霜運転動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９４】
１  圧縮機、２  放熱器（利用側熱交換器）、３  膨張弁（第１の減圧手段）、３Ａ  膨張弁（第３の減圧手段）、４  蒸発器（熱源側熱交換器）、５  アキュムレータ（冷媒緩衝容器）、６  余剰冷媒溜め込み用開閉弁（第３の開閉弁）、９  除霜回路側膨張弁（第２の減圧手段）、１０  三方弁（冷媒流路切替手段）、１１  主回路側開閉弁（第１の開閉弁）、１２  除霜回路側開閉弁（第２の開閉弁）、２１  キャピラリチューブ（第４の減圧手段）、２２  バイパス回路側開閉弁（第４の開閉弁）、３１  吸入冷媒温度検知手段、３２  吐出冷媒温度検知手段、３３  圧力検知手段、４０〜４９  制御装置、７０  主回路、８０  除霜回路、９０  バイパス回路。
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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