(57)【要約】【課題】デフロスト運転時、冷媒／水熱交換器での凍結リスクを回避しながら、暖房運転への復帰時間を短くし、暖房能力の低下を最小限に抑えることができる空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置を提供することを目的とする。【解決手段】空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置において、熱源側空気熱交換器に対するデフロスト条件が満たされたとき、冷媒／水熱交換器に循環される温水の入口温度と外気温とに応じて、（１）そのまま冷媒回路を冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始する。（２）冷媒をレシーバに回収するポンプダウン運転を行った後、冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始する。（３）ポンプダウン運転後、いったん圧縮機を停止し、一定時間後に冷房サイクルに切替え、圧縮機を再起動してデフロスト運転を開始する。のいずれかでデフロスト運転を行うデフロスト制御部を備えている。【選択図】図２
2011174662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機から吐出された冷媒が熱源側空気熱交換器および冷媒／水熱交換器を備えた閉サイクルの冷媒回路を循環され、該冷媒の循環方向を可逆することにより、冷房サイクルと暖房サイクルの一方が選択可能とされている空気熱源ヒートポンプと、ポンプを介して循環される水が前記冷媒／水熱交換器で冷媒と熱交換されて温水とされ、該温水を負荷側に循環する温水循環回路と、を具備し、前記空気熱源ヒートポンプの冷媒循環方向を前記冷房サイクルに切替えて前記熱源側空気熱交換器のデフロスト運転を行う空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置において、
前記熱源側空気熱交換器に対するデフロスト条件が満たされたとき、前記冷媒／水熱交換器に循環される温水の入口温度と外気温とに応じて、
（１）そのまま冷媒回路を冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始する。
（２）冷媒を冷媒回路中のレシーバに回収するポンプダウン運転を行った後、冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始する。
（３）上記（２）のポンプダウン運転後、いったん圧縮機を停止し、一定時間後に冷房サイクルに切替え、圧縮機を再起動してデフロスト運転を開始する。
のいずれかでデフロスト運転を行うデフロスト制御部を備えていることを特徴とする空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置。
【請求項２】
圧縮機から吐出された冷媒が熱源側空気熱交換器および冷媒／水熱交換器を備えた閉サイクルの冷媒回路を循環され、該冷媒の循環方向を可逆することにより、冷房サイクルと暖房サイクルの一方が選択可能とされている空気熱源ヒートポンプと、ポンプを介して循環される水が前記冷媒／水熱交換器で冷媒と熱交換されて温水とされ、該温水を負荷側に循環する温水循環回路と、を具備し、前記空気熱源ヒートポンプの冷媒循環方向を前記冷房サイクルに切替えて前記熱源側空気熱交換器のデフロスト運転を行う空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置において、
前記熱源側空気熱交換器に対するデフロスト条件が満たされたとき、前記冷媒／水熱交換器に循環される温水の入口温度と外気温とに応じて、
（１）そのまま冷媒回路を冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始する。
（２）冷媒を冷媒回路中のレシーバに回収するポンプダウン運転を行った後、冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始する。
のいずれかでデフロスト運転を行うデフロスト制御部を備えていることを特徴とする空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置。
【請求項３】
圧縮機から吐出された冷媒が熱源側空気熱交換器および冷媒／水熱交換器を備えた閉サイクルの冷媒回路を循環され、該冷媒の循環方向を可逆することにより、冷房サイクルと暖房サイクルの一方が選択可能とされている空気熱源ヒートポンプと、ポンプを介して循環される水が前記冷媒／水熱交換器で冷媒と熱交換されて温水とされ、該温水を負荷側に循環する温水循環回路と、を具備し、前記空気熱源ヒートポンプの冷媒循環方向を前記冷房サイクルに切替えて前記熱源側空気熱交換器のデフロスト運転を行う空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置において、
前記熱源側空気熱交換器に対するデフロスト条件が満たされたとき、前記冷媒／水熱交換器に循環される温水の入口温度と外気温とに応じて、
（１）そのまま冷媒回路を冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始する。
（２）いったん圧縮機を停止し、一定時間後に冷房サイクルに切替え、圧縮機を再起動してデフロスト運転を開始する。
のいずれかでデフロスト運転を行うデフロスト制御部を備えていることを特徴とする空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気熱源ヒートポンプを用いて給湯および／または空調を行う空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置に関し、特に、そのデフロストに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置は、圧縮機から吐出された冷媒が熱源側空気熱交換器および冷媒／水熱交換器を経て循環される閉サイクルの冷媒回路を有する空気熱源ヒートポンプと、ポンプを介して循環される水が冷媒／水熱交換器で冷媒と熱交換されて温水とされ、該温水を負荷側に循環する温水循環回路とを備えている。この空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置は、冷媒回路に設けられている四方切替え弁で冷媒の循環方向を切替えることにより、暖房サイクルまたは冷房サイクルの一方が選択可能とされている。従って、冷媒回路を暖房サイクルに切替えて運転することにより、凝縮器として機能する冷媒／水熱交換器で温水循環回路内を流れる水を加熱し、温水を製造することができる。この温水は、給湯用として使用してもよいし、あるいは、利用側熱交換器に供給することにより暖房用の熱源として使用してもよい。
【０００３】
かかる空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置において、冷媒／水熱交換器で温水を製造する暖房運転を継続すると、特に低外気温時に、蒸発器として機能する熱源側空気熱交換器に霜が生成して熱交換効率が低下する。このため、熱源側空気熱交換器に対する着霜が検知されると、冷媒回路を暖房サイクルから冷房サイクルに切替えて冷媒循環方向を逆転させ、着霜した熱源側空気熱交換器を凝縮器として機能させることにより、冷媒からの放熱で霜を融解するデフロスト運転を行うようにしている。
【０００４】
ヒートポンプのデフロスト運転に関する技術として、例えば特許文献１には、リバースサイクルによりデフロスト運転を行う際、その前後においてポンプダウン運転を行うことによって、異常低圧や油圧低下等を防止するようにしたものが示されている。また、特許文献２には、冷媒／水熱交換器に対して除霜用ホットガスバイパス回路を設け、デフロスト運転時、ポンプダウン運転して冷媒／水熱交換器側に冷媒を溜め込んだ後、ホットガスバイパス回路にホットガスを流してデフロスト運転を開始するようにし、デフロスト時の液バックを防止するようにしたヒートポンプ給湯装置が示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、デフロスト運転開始時、冷媒／水熱交換器の温水流路側の水温を上昇させる除霜準備運転を行うため、貯湯タンクをバイパスして冷媒／水熱交換器に水を循環させるバイパス回路を設けたヒートポンプ給湯装置が示されている。さらに、特許文献４には、リバースサイクル方式でのデフロスト運転時、冷媒／水熱交換器が蒸発器となり、冷媒により水を冷却するマイナス能力を発揮するので、デフロスト運転時、冷媒を膨張弁の上流側から冷媒／水熱交換器をバイパスして圧縮機の吸入側に流し、マイナス能力を低減するようにしたヒートポンプ給湯装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平８−２７１０８号公報
【特許文献２】特開２００６−３３６９３０号公報
【特許文献３】特開２００８−１２１９２３号公報
【特許文献４】特開２００８−２２４０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記した空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置では、冷媒回路を切替えてデフロスト運転する時、冷媒／水熱交換器に循環する水の温度および外気温が共に低いと、デフロスト運転開始時の一時的な低圧低下により冷媒／水熱交換器が凍結するリスクがあり、これを回避するために追加の熱源を利用する必要があった。しかし、熱源となる貯湯タンクを備えていないシステムでは、熱源を確保できないことから、上記特許文献に示す如く、ポンプダウン運転や圧縮機の停止・再起動制御を行ったり、あるいは追加の除霜用回路を用いて除霜準備運転をしたりし、一時的な低圧低下を回避するようにしているが、一律にポンプダウン運転や圧縮機の停止・再起動制御、除霜準備運転等を実施することで、暖房運転への復帰時間が長くなり、暖房能力が低下するという課題があった。
【０００８】
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、デフロスト運転時、冷媒／水熱交換器での凍結リスクを回避しながら、暖房運転への復帰時間を短くし、暖房能力の低下を最小限に抑えることができる空気熱源ヒートポンプ給湯・空調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】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置は、圧縮機から吐出された冷媒が熱源側空気熱交換器および冷媒／水熱交換器を備えた閉サイクルの冷媒回路を循環され、該冷媒の循環方向を可逆することにより、冷房サイクルと暖房サイクルの一方が選択可能とされている空気熱源ヒートポンプと、ポンプを介して循環される水が前記冷媒／水熱交換器で冷媒と熱交換されて温水とされ、該温水を負荷側に循環する温水循環回路と、を具備し、前記空気熱源ヒートポンプの冷媒循環方向を前記冷房サイクルに切替えて前記熱源側空気熱交換器のデフロスト運転を行う空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置において、前記熱源側空気熱交換器に対するデフロスト条件が満たされたとき、前記冷媒／水熱交換器に循環される温水の入口温度と外気温とに応じて、
（１）そのまま冷媒回路を冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始する。
（２）冷媒を冷媒回路中のレシーバに回収するポンプダウン運転を行った後、冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始する。
（３）上記（２）のポンプダウン運転後、いったん圧縮機を停止し、一定時間後に冷房サイクルに切替え、圧縮機を再起動してデフロスト運転を開始する。
のいずれかでデフロスト運転を行うデフロスト制御部を備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、熱源側空気熱交換器に着霜し、デフロスト条件が満たされたとき、冷媒／水熱交換器に循環される温水の入口温度と外気温とに応じて、（１）そのまま冷媒回路を冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始する。（２）冷媒を冷媒回路中のレシーバに回収するポンプダウン運転を行った後、冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始する。（３）上記（２）のポンプダウン運転後、いったん圧縮機を停止し、一定時間後に冷房サイクルに切替え、圧縮機を再起動してデフロスト運転を開始する。のいずれかでデフロスト運転を行うデフロスト制御部を備えているため、温水の入口温度と外気温とに応じて、例えば、温水入口温度および外気温が共に設定温度以上の温度領域をＡ、温水入口温度および外気温が設定温度以下の温度領域をＢ、温水入口温度および外気温がＢ領域よりも更に低い温度領域をＣ等の領域に区分することにより、Ａ領域では（１）のパターン、Ｂ領域では（２）のパターン、Ｃ領域では（３）のパターンでデフロスト運転を行うことが可能となる。従って、いずれのパターンでデフロスト運転を行ったとしても、冷媒／水熱交換器での一時的な低圧の異常低下を防止し、冷媒／水熱交換器の凍結リスクや低圧保護機能の作動等を回避してデフロスト運転を行うことができる。また、デフロスト運転時、一律にポンプダウン運転や圧縮機の停止・再起動制御を行うものに比べ、暖房運転への復帰時間を短くし、暖房能力の低下を最小限に抑えることができる。
【００１１】
さらに、本発明にかかる空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置は、圧縮機から吐出された冷媒が熱源側空気熱交換器および冷媒／水熱交換器を備えた閉サイクルの冷媒回路を循環され、該冷媒の循環方向を可逆することにより、冷房サイクルと暖房サイクルの一方が選択可能とされている空気熱源ヒートポンプと、ポンプを介して循環される水が前記冷媒／水熱交換器で冷媒と熱交換されて温水とされ、該温水を負荷側に循環する温水循環回路と、を具備し、前記空気熱源ヒートポンプの冷媒循環方向を前記冷房サイクルに切替えて前記熱源側空気熱交換器のデフロスト運転を行う空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置において、前記熱源側空気熱交換器に対するデフロスト条件が満たされたとき、前記冷媒／水熱交換器に循環される温水の入口温度と外気温とに応じて、
（１）そのまま冷媒回路を冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始する。
（２）冷媒を冷媒回路中のレシーバに回収するポンプダウン運転を行った後、冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始する。
のいずれかでデフロスト運転を行うデフロスト制御部を備えていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、熱源側空気熱交換器に着霜し、デフロスト条件が満たされたとき、冷媒／水熱交換器に循環される温水の入口温度と外気温とに応じて、（１）そのまま冷媒回路を冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始する。（２）冷媒を冷媒回路中のレシーバに回収するポンプダウン運転を行った後、冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始する。のいずれかでデフロスト運転を行うデフロスト制御部を備えているため、温水の入口温度と外気温とに応じて、例えば、温水入口温度および外気温が共に設定温度以上の温度領域をＡ、温水入口温度および外気温が設定温度以下の温度領域をＢ等の領域に区分することにより、Ａ領域では（１）のパターン、Ｂ領域では（２）のパターンでデフロスト運転を行うことが可能となる。従って、いずれのパターンでデフロスト運転を行ったとしても、冷媒／水熱交換器での一時的な低圧の異常低下を防止し、冷媒／水熱交換器の凍結リスクや低圧保護機能の作動等を回避してデフロスト運転を行うことができるとともに、デフロスト運転時、一律にポンプダウン運転を行うものに比べ、暖房運転への復帰時間を短くし、暖房能力の低下を最小限に抑えることができる。
【００１３】
さらに、本発明にかかる空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置は、圧縮機から吐出された冷媒が熱源側空気熱交換器および冷媒／水熱交換器を備えた閉サイクルの冷媒回路を循環され、該冷媒の循環方向を可逆することにより、冷房サイクルと暖房サイクルの一方が選択可能とされている空気熱源ヒートポンプと、ポンプを介して循環される水が前記冷媒／水熱交換器で冷媒と熱交換されて温水とされ、該温水を負荷側に循環する温水循環回路と、を具備し、前記空気熱源ヒートポンプの冷媒循環方向を前記冷房サイクルに切替えて前記熱源側空気熱交換器のデフロスト運転を行う空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置において、前記熱源側空気熱交換器に対するデフロスト条件が満たされたとき、前記冷媒／水熱交換器に循環される温水の入口温度と外気温とに応じて、
（１）そのまま冷媒回路を冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始する。
（２）いったん圧縮機を停止し、一定時間後に冷房サイクルに切替え、圧縮機を再起動してデフロスト運転を開始する。
のいずれかでデフロスト運転を行うデフロスト制御部を備えていることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、熱源側空気熱交換器に着霜し、デフロスト条件が満たされたとき、冷媒／水熱交換器に循環される温水の入口温度と外気温とに応じて、（１）そのまま冷媒回路を冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始する。（２）いったん圧縮機を停止し、一定時間後に冷房サイクルに切替え、圧縮機を再起動してデフロスト運転を開始する。のいずれかでデフロスト運転を行うデフロスト制御部を備えているため、温水の入口温度と外気温とに応じて、例えば、温水入口温度および外気温が共に設定温度以上の温度領域をＡ、温水入口温度および外気温が設定温度以下の温度領域をＢ等の領域に区分することにより、Ａ領域では（１）のパターン、Ｂ領域では（２）のパターンでデフロスト運転を行うことが可能となる。従って、いずれのパターンでデフロスト運転を行ったとしても、冷媒／水熱交換器での一時的な低圧の異常低下を防止し、冷媒／水熱交換器の凍結リスクや低圧保護機能の作動等を回避してデフロスト運転を行うことができる。また、デフロスト運転時、一律に圧縮機の停止・再起動制御を行うものに比べ、暖房運転への復帰時間を短くし、暖房能力の低下を最小限に抑えることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、デフロスト運転時、冷媒／水熱交換器に循環される温水の入口温度と外気温とに応じて、そのまま冷媒回路を冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始するか、もしくはポンプダウン運転または圧縮機の停止・再起動制御あるいはその両方を行った後、デフロスト運転を開始するようにしているため、冷媒／水熱交換器での一時的な低圧の異常低下を防止し、冷媒／水熱交換器の凍結リスクや低圧保護機能の作動を回避してデフロスト運転を行うことができる。また、デフロスト運転時、一律に圧縮機の停止・再起動制御を行うものに比べ、暖房運転への復帰時間を短くし、暖房能力の低下を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置の系統図である。
【図２】図１に示す空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置のデフロスト運転時の制御フロー図である。
【図３】図１に示す空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置のデフロスト運転パターンを決定する外気温と冷媒／水熱交換器の温水入口温度との関係を規定した図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置のデフロスト運転時の制御フロー図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置のデフロスト運転時の制御フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図３を用いて説明する。
図１には、本発明の第１実施形態に係る空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置の系統図が示されている。
空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置１は、冷媒の循環方向を切替えることにより冷房サイクルと暖房サイクルの一方が選択可能とされた空気熱源ヒートポンプ１０と、該空気熱源ヒートポンプ１０により水を加熱して得られる温水を給湯や暖房等の負荷側に循環可能とされた温水循環回路２０とを備えている。
【００１８】
空気熱源ヒートポンプ１０は、圧縮機１１より吐出される冷媒が、熱源側空気熱交換器１２および冷媒／水熱交換器１３を備えた閉サイクルの冷媒回路１４を循環して気液の状態変化を繰り返すものである。図示の冷媒回路１４は、圧縮機１１の吐出側に四方切替え弁１５を備えており、この四方切替え弁１５を操作して冷媒の循環方向を可逆させ、熱源側空気熱交換器１２を経て冷媒／水熱交換器１３へと時計回りに冷媒を循環させる冷房サイクルと、冷媒／水熱交換器１３を経て熱源側空気熱交換器１２へと反時計回りに冷媒を循環させる暖房サイクルとのいずれか一方が選択可能とされている。
【００１９】
なお、冷媒回路１４には、熱源側空気熱交換器１２、冷媒／水熱交換器１３および四方切替え弁１５の他、公知の如く、冷房用電子膨張弁１６、暖房用電子膨張弁１７およびレシーバ１８が設けられている。また、熱源側空気熱交換器１２には、外気を流通させるための外気ファン１９が付設されている。この外気ファン１９は、熱源側空気熱交換器１２に流通される外気量（送風量）を適宜調整可能なファンとされている。
【００２０】
温水循環回路２０は、水を循環するポンプ２１と、このポンプ２１を介して循環された水が、冷媒回路１４に設けられている冷媒／水熱交換器１３で冷媒と熱交換されることによって製造される温水を利用する負荷側の機器、例えば暖房用のラジエータ（利用側熱交換器）２２とを備えている。
【００２１】
上記の冷媒回路１４において、暖房サイクルが選択されると、低温低圧のガス冷媒が圧縮機１１で圧縮され、高温高圧のガス冷媒として冷媒回路１４に吐出される。このガス冷媒は、図１中に実線矢印で示されるように、四方切替え弁１５により冷媒／水熱交換器１３に導かれて反時計回りに循環される。この場合の冷媒／水熱交換器１３は、ポンプ２１により循環される温水循環回路２０の水と高温高圧のガス冷媒とを熱交換させる熱交換器であり、冷媒の凝縮により放熱される凝縮熱が水を加熱する凝縮器として機能する。この結果、冷媒回路１４を流れる高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧液冷媒となり、温水循環回路２０を流れる水は冷媒から吸熱して温水となる。
【００２２】
冷媒／水熱交換器１３で凝縮された冷媒は、全開の冷房用電子膨張弁１６を通ってレシーバ１８に流入する。このレシーバ１８では、冷媒の気液分離が行われるとともに、循環する冷媒量の調整が行われる。レシーバ１８の下流側には、高温高圧の液冷媒を減圧する暖房用電子膨張弁１７が配置されている。この暖房用電子膨張弁１７を冷媒が通過することにより、高圧の液冷媒は減圧されて低温低圧の気液二相冷媒となり、熱源側空気熱交換器１２に導かれる。蒸発器として機能する熱源側空気熱交換器１２に導入された気液二相冷媒は、外気と熱交換することにより外気から吸熱して蒸発ガス化する。
【００２３】
熱源側空気熱交換器１２を通過することにより、外気から吸熱してガス化した低温低圧のガス冷媒は、再び四方切替え弁１５を通って圧縮機１１に吸引される。こうして圧縮機１１に吸引された低温低圧のガス冷媒は、圧縮機１１により再度圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり、以下同様のサイクルを循環して気液の状態変化を繰り返す。この暖房サイクル時、特に外気温が低い場合、熱源側空気熱交換器１２の外周面に、空気中の水分等が氷結して着霜現象が生じることが知られている。
【００２４】
この霜は、熱源側空気熱交換器１２での冷媒と外気との熱交換を阻害し、熱交換効率を低下させるため、着霜を適宜の方法、例えば熱源側空気熱交換器１２の温度と外気温とを用いて検知することにより、デフロスト運転を実施して霜を除去する必要がある。本実施形態において、デフロスト運転は、上述の冷媒回路１４において、四方切替え弁１５を操作して冷媒の循環方向を逆転させ、図中の破線矢印方向に冷媒を循環させる冷房サイクルに切替えることによって行われる。
【００２５】
デフロスト運転時、圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、図１中に破線矢印で示されるように、四方切替え弁１５を介して熱源側空気熱交換器１２に導かれることにより時計回り方向に循環される。この場合、熱源側空気熱交換器１２は、外気と高温高圧のガス冷媒とが熱交換され、冷媒が凝縮して凝縮熱を放熱する凝縮器として機能する。その結果、高温高圧のガス冷媒は凝縮して高圧の液冷媒となり、熱源側空気熱交換器１２に付着していた霜は、放熱（凝縮熱）によって融解される。熱源側空気熱交換器１２で凝縮した冷媒は、全開の暖房用電子膨張弁１７を経てレシーバ１８に流入する。このレシーバ１８では、冷媒の気液分離が行われるとともに、循環する冷媒量の調整が行われる。
【００２６】
レシーバ１８の下流側には、高温高圧の液冷媒を減圧する冷房用電子膨張弁１６が配置されている。この冷房用電子膨張弁１６を冷媒が通過することにより、高圧の液冷媒は減圧されて低温低圧の気液二相冷媒とされる。この冷媒は、蒸発器として機能する冷媒／水熱交換器１３に導かれ、温水循環回路２０から供給される温水と熱交換されることにより吸熱して気化する。これにより、気液二相冷媒は低温低圧のガス冷媒となり、四方切替え弁１５を介して再び圧縮機１１に吸引される。圧縮機１１に吸引された低温低圧のガス冷媒は、圧縮機１１で再圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり、以下同様のサイクルを循環して気液の状態変化を繰り返す。
【００２７】
一方、デフロスト運転時、蒸発器として機能する冷媒／水熱交換器１３では、気液二相冷媒を気化させる熱源として温水循環回路２０側の温水が利用される。この場合、冷媒／水熱交換器１３に循環される温水の入口温度および外気温が共に低いケースでは、暖房サイクルから冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始する際、一時的な低圧の異常低下によって、低圧保護機能が作動して運転が停止したり、あるいは冷媒／水熱交換器１３が凍結したりするリスクがある。
【００２８】
そこで、温水循環回路２０を介して冷媒／水熱交換器１３に循環される温水の入口温度を検出する水温センサ３１と、外気温センサ３２との検出値に基づいて、以下の通りデフロスト運転を行うデフロスト制御部３０が設けられている。図２には、このデフロスト運転の制御フロー図が示されている。
図２に示されるように、暖房運転中、デフロスト制御部３０は、外気温センサ３２および熱源側空気熱交換器１２に設けられている熱交温度センサ３３からの温度情報に基づいて、熱源側空気熱交換器１２に対するデフロスト条件が成立しているか否かを監視している（ステップＳ１）。
【００２９】
デフロスト条件が満たされたことが検知されると、ステップＳ２に移行し、その条件が所定時間（例えば、４０秒）継続しているか否かが判定され、ＮＯの場合、ステップＳ１に戻る。ＹＥＳの場合、ステップＳ３に移行してデフロスト開始フラグ成立とし、ステップＳ４に移行する。ステップＳ４では、水温センサ３１および外気温センサ３２により検出された温水入口温度および外気温が、図３に示されるように、外気温と温水入口温度との関係から規定された温度領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれの領域に入るかにより、下記（１）ないし（３）のいずれのパターンでデフロスト運転が開始されるかが決定される。
【００３０】
（１）そのまま冷媒回路１４を四方切替え弁１５により暖房サイクルから冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始する。
（２）冷房用電子膨張弁１６を全開、暖房用電子膨張弁１７を全閉とし、冷媒を冷媒回路１４中のレシーバ１８に回収するポンプダウン運転を行った後、冷媒回路１４を四方切替え弁１５により暖房サイクルから冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始する。
（３）上記（２）のポンプダウン運転後、いったん圧縮機１１の運転を停止し、一定時間後に冷媒回路１４を四方切替え弁１５により暖房サイクルから冷房サイクルに切替え、圧縮機１１を再起動してデフロスト運転を開始する。
【００３１】
つまり、温水入口温度および外気温が、例えば、温水入口温度が３０℃以上で、外気温が０℃以上の温度領域Ａに入っている場合、上記（１）の運転パターンとされ、そのままステップＳ８に移行し、デフロスト運転が開始されることになる。また、温水入口温度が３０℃未満、２５℃以上で、外気温が０℃未満、−１５℃以上の温度領域Ｂに入っている場合は、上記（２）の運転パターンとされ、ステップＳ５において、ポンプダウン運転された後、ステップＳ８に移行し、デフロスト運転が開始されることになる。
【００３２】
さらに、温水入口温度が２５℃未満、２０℃以上で、外気温が−１５℃未満の温度領域Ｃに入っている場合は、上記（３）の運転パターンとされ、ステップＳ６において、ポンプダウン運転された後、ステップＳ７に移行し、更に圧縮機１１の停止・再起動制御が実施された後、ステップＳ８に移行し、デフロスト運転が開始されることになる。
なお、温水入口温度が２０℃未満の場合は、外気温の高低に関係なく、デフロスト運転が禁止される領域Ｄとなっており、この温度領域Ｄに入っているときは、例えば負荷側での温水利用を停止する、電気ヒータで温水を加熱する等により、温水温度が２０℃以上に回復されるのを待ってデフロスト運転が行われることになる。
【００３３】
このようにして、デフロスト運転が実施され、熱源側空気熱交換器１２の霜が融解されると、熱源側空気熱交換器１２の温度が上昇する。この温度上昇を熱交温度センサ３３で検知することにより、ステップＳ９に移行し、デフロスト運転が終了され、暖房運転が再開される。なお、デフロスト運転は、四方切替え弁１５で暖房サイクルを冷房サイクルに切替えることによって実施されるが、四方切替え弁１５の切替え時点で、圧縮機１１の回転数を最少回転数に落とすことが望ましい。これは、四方切替え弁１５を切替え操作する前に、圧縮機１１の回転数を低減することによって、四方切替え弁１５を切替え後のデフロスト運転において、急激な低圧低下が防止するためである。
【００３４】
以上のように、本実施形態によれば、冷媒／水熱交換器１３に循環される温水の入口温度および外気温を検出し、その温度に応じて、デフロスト運転開始時の運転パターンを変更するようにしている。そして、温水入口温度および外気温が共に設定温度よりも高い温度領域Ａの場合は、デフロスト運転への切替え時において、低圧が一時的に異常低下するような事態が発生しないため、デフロスト条件が成立したとき、上記（１）のパターンでそのままデフロスト運転を開始しても、低圧の異常低下で低圧保護機能が作動したり、冷媒／水熱交換器１３が凍結したりするリスクがなく、従って、迅速にデフロスト運転を実施することができる。
【００３５】
また、温水入口温度、外気温が共に設定温度よりも低い温度領域Ｂの場合は、（２）のパターンで冷媒をレシーバに回収するポンプダウン運転を行った後、冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始するようにしている。このため、デフロスト運転への切替え時において、レシーバ内から冷媒／水熱交換器１３に高圧の液冷媒を除々に供給しながらデフロスト運転を開始することができ、低圧の異常低下による低圧保護機能の作動や冷媒／水熱交換器１３での凍結のリスクを回避することができる。
【００３６】
さらに、温水入口温度、外気温が温度領域Ｂよりも低い温度領域Ｃの場合は、（３）のパターンでポンプダウン運転を行った後、圧縮機１１の停止・再起動制御を行ってデフロスト運転を開始するようにしている。このため、低外気温下の暖房運転で暖房用電子膨張弁１７の開度が相当絞られ、蒸発圧力が非常に低下していた状態からデフロストを行うような場合であっても、ポンプダウン運転後、いったん圧縮機１１を停止し、圧力バランスさせてから再起動してデフロスト運転を開始することで、冷媒／水熱交換器１３において一時的に低圧が異常低下する事態を確実に防止することができ、低圧保護機能の作動や冷媒／水熱交換器１３での凍結のリスクを回避することができる。
【００３７】
従って、（１），（２），（３）のいずれのパターンでデフロスト運転を行ったとしても、冷媒／水熱交換器１３での冷媒の一時的な低圧の異常低下を防止し、冷媒／水熱交換器１３の凍結リスクや低圧保護機能の作動等を回避して円滑かつ迅速にデフロスト運転を行うことができる。また、デフロスト運転時、一律にポンプダウン運転や圧縮機１１の停止・再起動制御を行うものに比べ、暖房運転への復帰時間を可及的に短縮し、暖房能力の低下を最小限に抑えることができる。
【００３８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図３および図４を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、温水入口温度および外気温に基づく温度領域の区分の仕方およびそれに対応したデフロスト運転の開始パターンが異なる。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、水温センサ３１および外気温センサ３２により検出された温水入口温度および外気温が、図３に示される２点鎖線の右側領域（これを温度領域Ａ１とする。）と左側領域（これを温度領域Ｂ１とする。）、および温水入口温度が２０℃未満のデフロスト禁止領域Ｄのいずれの領域に入るかにより、下記（１）または（２）のいずれのパターンでデフロスト運転を開始するかを決定するようにしている。
【００３９】
（１）そのまま冷媒回路１４を四方切替え弁１５により暖房サイクルから冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始する。
（２）冷房用電子膨張弁１６を全開、暖房用電子膨張弁１７を全閉とし、冷媒を冷媒回路１４中のレシーバ１８に回収するポンプダウン運転を行った後、冷媒回路１４を四方切替え弁１５により暖房サイクルから冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始する。
【００４０】
上記のように、温度領域を温水入口温度が３０℃以上で、外気温が−１５℃以上の領域Ａ１と、温度領域を温水入口温度が３０℃未満で、外気温が−１５℃未満の領域Ｂ１とに区分し、温水入口温度および外気温が温度領域Ａ１に入っている場合は、上記（１）の運転パターンでデフロスト運転を行い、温度領域Ｂ１に入っている場合は、上記（２）の運転パターンでデフロスト運転を行うようにしている。つまり、温水入口温度および外気温が温度領域Ａ１とされた場合は、図４に示されるように、ステップＳ４Ａで、上記（１）の運転パターンとされ、そのままステップＳ８に移行し、デフロスト運転が開始されることになる。また、温度領域Ｂ１とされた場合は、上記（２）の運転パターンとされ、ステップＳ５において、ポンプダウン運転された後、ステップＳ８に移行し、デフロスト運転が開始されることになる。
【００４１】
従って、本実施形態により、上記（１），（２）のいずれのパターンでデフロスト運転が実施されたとしても、冷媒／水熱交換器１３での冷媒の一時的な低圧の異常低下を防止し、冷媒／水熱交換器１３の凍結リスクや低圧保護機能の作動等を回避して円滑かつ迅速にデフロスト運転を行うことができる。また、デフロスト運転時、一律にポンプダウン運転を行うものに比べ、暖房運転への復帰時間を可及的に短縮し、暖房能力の低下を最小限に抑えることができる。
【００４２】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図３および図５を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、温水入口温度および外気温に基づく温度領域の区分の仕方およびそれに対応したデフロスト運転の開始パターンが異なる。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、上記第２実施形態と同様、水温センサ３１および外気温センサ３２により検出された温水入口温度および外気温が、図３に示される２点鎖線の右側領域（これを温度領域Ａ１とする。）と左側領域（これを温度領域Ｂ１とする。）、および温水入口温度が２０℃未満のデフロスト禁止領域Ｄのいずれの領域に入るかにより、下記（１）または（２）のどのパターンでデフロスト運転を開始するかを決定するようにしている。
【００４３】
（１）そのまま冷媒回路１４を四方切替え弁１５により暖房サイクルから冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を開始する。
（２）いったん圧縮機１１の運転を停止し、一定時間後に冷媒回路１４を四方切替え弁１５により暖房サイクルから冷房サイクルに切替え、圧縮機１１を再起動してデフロスト運転を開始する。
【００４４】
上記のように、温度領域を温水入口温度が３０℃以上で、外気温が−１５℃以上の領域Ａ１と、温度領域を温水入口温度が３０℃未満で、外気温が−１５℃未満の領域Ｂ１とに区分し、温水入口温度および外気温が温度領域Ａ１に入っている場合は、上記（１）の運転パターンでデフロスト運転を行い、温度領域Ｂ１に入っている場合は、上記（２）の運転パターンでデフロスト運転を行うようにしている。つまり、温水入口温度および外気温が温度領域Ａ１とされた場合は、図５に示されるように、ステップＳ４Ｂで、上記（１）の運転パターンとされ、そのままステップＳ８に移行し、デフロスト運転が開始されることになる。また、温度領域Ｂ１とされた場合は、上記（２）の運転パターンとされ、ステップＳ７で圧縮機１１の停止・再起動制御を行った後、ステップＳ８に移行し、デフロスト運転が開始されることになる。
【００４５】
従って、本実施形態によって、上記（１），（２）のいずれのパターンでデフロスト運転が実施されたとしても、冷媒／水熱交換器１３での冷媒の一時的な低圧の異常低下を防止し、冷媒／水熱交換器１３の凍結リスクや低圧保護機能の作動等を回避して円滑かつ迅速にデフロスト運転を行うことができる。また、デフロスト運転時、一律に圧縮機１１の停止・再起動制御を行うものに比べ、暖房運転への復帰時間を可及的に短縮し、暖房能力の低下を最小限に抑えることができる。
【００４６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。例えば、図３に示される水入口温度および外気温の温度領域の区分例は、あくまでも一例であり、空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置の仕様により当然異なるので、それぞれの装置に合せて適宜設定すればよい。
【符号の説明】
【００４７】
１  空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置
１０  空気熱源ヒートポンプ
１１  圧縮機
１２  熱源側空気熱交換器
１３  冷媒／水熱交換器
１４  冷媒回路
１５  四方切替え弁
１６  冷房用電子膨張弁
１７  暖房用電子膨張弁
１８  レシーバ
２０  温水循環回路
２１  ポンプ
２２  ラジエータ（利用側熱交換器）
３０  デフロスト制御部
３１  水温センサ
３２  外気温センサ
３３  熱交温度センサ
【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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