(57)【要約】【課題】デフロスト運転時、必要最小限の熱源で冷媒／水熱交換器の凍結リスクを回避でき、しかも蓄熱タンクの蓄熱温水を熱源に使用した場合でも、蓄熱量や蓄熱状態の悪化を抑制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】温水を循環する水系統３０を有し、冷媒回路１４を冷房サイクルに切替えて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ＨＰにおいて、デフロスト運転時、冷媒／水熱交換器１３に循環する水として、水系統３０を循環する温水の水温に応じ、温水循環流路３２を循環している循環温水または蓄熱タンク３７内に蓄えられている蓄熱温水のいずれか一方が選択可能とされており、水温検出値が所定水温以下で蓄熱温水が選択された場合、蓄熱タンク３７の上部から蓄熱温水を取水し、底部付近に還流する蓄熱タンク３７への水系統（第１還流路３２ａ、第２還流路３２ｂ）を備えている。【選択図】図１
2011127792.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と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／水熱交換器で冷媒により加熱されて温水とされ、該温水が負荷側との間を循環される温水循環流路および該温水循環流路に切替え弁を介して接続されている蓄熱タンクを備えた水系統と、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設定し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、
前記デフロスト運転時、前記冷媒／水熱交換器に循環される水として、前記水系統を循環する温水の水温に応じ、前記温水循環流路を循環している循環温水または前記蓄熱タンク内に蓄えられている蓄熱温水のいずれか一方が選択可能とされており、
前記水温検出値が所定水温以下で前記蓄熱温水が選択された場合、前記蓄熱タンクの上部から蓄熱温水を取水し、底部付近に還流する前記蓄熱タンクへの水系統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】
前記蓄熱タンクには、デフロスト運転時、前記蓄熱温水の使用が選択された場合に動作され、前記蓄熱温水を加熱して昇温させる加熱手段が具備されていることを特徴とする請求項１に記載の空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置。
【請求項３】
前記デフロスト運転時、前記水温検出値が所定水温以下の場合に、前記加熱手段を動作させ、前記冷媒／水熱交換器に循環される温水の水温が所定水温を超えるまで、前記デフロスト運転の開始を遅延させることを特徴とする請求項２に記載の空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置。
【請求項４】
前記蓄熱タンクへの水系統は、前記冷媒／水熱交換器から前記負荷側への温水循環流路中に設けられ、循環される温水の少なくとも一部を前記蓄熱タンク側に還流可能な三方切替え弁と、該三方切替え弁から前記蓄熱タンクの底部に温水を還流する第１還流路と、前記蓄熱タンクの上部から前記蓄熱温水を取水し、前記三方切替え弁の下流において前記温水循環流路側に還流可能な第２還流路とを備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の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空調を行う空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置に係り、特に、そのデフロストサイクル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加熱され、負荷側へと循環される温水循環流路とを備えている。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弁を介して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いずれか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暖房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流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、給湯用として直接使用してもよいし、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】
上記の空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置において、冷媒／水熱交換器で水を加熱して温水を製造する暖房運転を継続すると、特に低外気温時には、蒸発器として機能する熱源側空気熱交換器に着霜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霜が堆積したことが検知されると、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、例えば下記の特許文献１に記載された給湯装置が知られている。この特許文献１には、冷媒の循環方向を逆転させる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すことにより、マイナス能力を低減するようにした技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、空気熱源ヒートポンプのデフロスト運転時、沸上用循環路を介して貯湯槽の上部から温水を取出し、それを冷媒／水熱交換器に循環させた後、除霜用循環路を介して貯湯槽の下部へと循環させるようにしたヒートポンプ給湯装置が開示されている。また、特許文献３には、デフロスト運転を開始する前に、冷媒／水熱交換器の温水流路内の水の温度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式給湯装置が開示されている。
【０００６】
さらに、特許文献４には、ヒートポンプ側においてデフロスト運転を行いながら、温水の温度を暖房等に適した温度に維持して利用側熱交換器に供給できるだけの大きさの内容積を持つ貯留タンクを、温水循環流路中に直列に設けた冷凍空調装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２２４０８８号公報
【特許文献２】特開２００４−１８３９０８号公報
【特許文献３】特開２００８−１２１９２３号公報
【特許文献４】特許第３５９６３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
然して、従来の空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置では、冷媒回路の冷媒循環を冷房サイクルに切替えてデフロスト運転を行う際、温水循環流路（給湯・暖房回路側）を循環している温水の温度が低いと、冷媒／水熱交換器で冷媒を気化させるための熱源が不足することになる。このような熱源不足は、冷媒系統において圧縮機に吸入されるガス冷媒の圧力が低下する低圧低下や、冷媒／水熱交換器内で吸熱される温水を凍結させる原因となるため好ましくない。また、デフロスト運転開始前に、その都度、温水流路内の水温を上昇させるための除霜準備運転を行うものでは、デフロスト運転に要する時間が長くなるため好ましくない。
【０００９】
他方、熱源不足を考慮し、高温で蓄熱されている給湯タンク内の温水を熱源に使用してデフロスト運転を行った場合、給湯タンク内（特許文献２に示すものではタンクの下部）の温水温度を低下させることになる。給湯タンク内の温水温度の低下は、給湯用温水の温度低下に繋がるため、デフロスト運転が終了の都度、加熱運転を行う必要があり好ましくない。また、温水の温度低下を吸収できるだけの大きさの内容積を持つ貯留タンクを設けたものでは、タンクの大きさが制約されることになるため好ましくない。
【００１０】
このように、リバースサイクルによってデフロスト運転を行う空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置では、冷媒と空気とを熱交換させるヒートポンプ空調装置と異なり、冷媒と熱交換を行う熱伝達媒体として水を用いていることから、冷媒側の温度が著しく低くなった場合、冷媒／水熱交換器内において水が凍結する可能性を有している。このため、冷房運転時と同方向に冷媒を循環させて冷媒／水熱交換器に冷媒を流すデフロスト運転時においては、温水循環路の水温とともに冷媒回路側の圧力飽和温度をある一定温度以上に保つことが必要となる。
【００１１】
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、必要最小限の熱源で冷媒／水熱交換器の凍結リスクを回避でき、しかも蓄熱タンク内の蓄熱温水を熱源に使用した場合でも、蓄熱量や蓄熱状態の悪化を抑制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】
【００１２】
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と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／水熱交換器で冷媒により加熱されて温水とされ、該温水が負荷側との間を循環される温水循環流路および該温水循環流路に切替え弁を介して接続されている蓄熱タンクを備えた水系統と、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設定し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、前記デフロスト運転時、前記冷媒／水熱交換器に循環される水として、前記水系統を循環する温水の水温に応じ、前記温水循環流路を循環している循環温水または前記蓄熱タンク内に蓄えられている蓄熱温水のいずれか一方が選択可能とされており、前記水温検出値が所定水温以下で前記蓄熱温水が選択された場合、前記蓄熱タンクの上部から蓄熱温水を取水し、底部付近に還流する前記蓄熱タンクへの水系統を備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、デフロスト運転時、冷媒／水熱交換器に循環される水として、水系統を循環する温水の水温に応じ、温水循環流路を循環している循環温水または蓄熱タンク内に蓄えられている蓄熱温水のいずれか一方が選択可能とされているため、蓄熱タンク内の蓄熱温水は、水系統を循環する水温が所定水温以下の場合のみ選択され、水温が所定水温以上の場合は、循環温水が選択されることにより、それぞれの温水を熱源としてデフロスト運転される。従って、温度の高い蓄熱タンク内に蓄えられている蓄熱温水の使用量を最小限に抑えてデフロスト運転を行うことができるようになり、必要最小限の熱源（蓄熱温水）を用いて冷媒／水間で熱交換を行う冷媒／水熱交換器内での水の凍結リスクを回避することができる。また、デフロスト運転時、熱源に蓄熱タンク内に蓄えられている蓄熱温水の使用が選択された場合でも、蓄熱タンクの上部から蓄熱温水を取水し、底部付近に還流するようにしているため、上層ほど高温となるように蓄熱されている蓄熱温水の蓄熱状態をそのまま維持することができ、蓄熱量や蓄熱状態の悪化を抑制することができる。
【００１４】
さらに、本発明の空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置は、上記の空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置において、前記蓄熱タンクには、デフロスト運転時、前記蓄熱温水の使用が選択された場合に動作され、前記蓄熱温水を加熱して昇温させる加熱手段が具備されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、蓄熱タンクに、デフロスト運転時、蓄熱温水の使用が選択された場合に動作され、蓄熱温水を加熱して昇温させる加熱手段が具備されているため、デフロスト運転時、熱源に蓄熱温水が使用されることになったとしても、蓄熱タンク内の蓄熱温水を常に所定水温以上の高温状態に保持することができる。従って、必要な熱源（温水）を確実に確保し、熱源不足に陥ることなくデフロスト運転を行うことができるとともに、必要な給湯を行うことができる。
【００１６】
さらに、本発明の空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置は、上記の空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置において、前記デフロスト運転時、前記水温検出値が所定水温以下の場合に、前記加熱手段を動作させ、前記冷媒／水熱交換器に循環される温水の水温が所定水温を超えるまで、前記デフロスト運転の開始を遅延させることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、デフロスト運転時、水温検出値が所定水温以下の場合に、加熱手段を動作させ、冷媒／水熱交換器に循環される温水の水温が所定水温を超えるまで、デフロスト運転の開始を遅延させるようにしているため、デフロスト運転時、冷媒／水熱交換器に所定水温以下の低温の水が循環される事態を回避し、常に所定水温以上の温水を循環させることができる。従って、低温の水が循環されることにより、冷媒／水熱交換器内で水が凍結するリスクを確実に解消することができるとともに、熱源不足によるデフロスト時間の延長を回避することができる。
【００１８】
さらに、本発明の空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置は、上述のいずれかの空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置において、前記蓄熱タンクへの水系統は、前記冷媒／水熱交換器から前記負荷側への温水循環流路中に設けられ、循環される温水の少なくとも一部を前記蓄熱タンク側に還流可能な三方切替え弁と、該三方切替え弁から前記蓄熱タンクの底部に温水を還流する第１還流路と、前記蓄熱タンクの上部から前記蓄熱温水を取水し、前記三方切替え弁の下流において前記温水循環流路側に還流可能な第２還流路とを備えていることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、蓄熱タンクへの水系統が、冷媒／水熱交換器から負荷側への温水循環流路中に設けられ、循環温水の一部を蓄熱タンク側に還流可能な三方切替え弁と、該三方切替え弁から蓄熱タンクの底部に温水を還流する第１還流路と、蓄熱タンクの上部から蓄熱温水を取水し、三方切替え弁の下流において温水循環流路側に還流可能な第２還流路とを備えているため、デフロスト運転時、蓄熱タンク内に蓄えられている高温の蓄熱温水を使用する際、三方切替え弁（流量割合を調整可能な三方弁）を介して循環温水の一部を第１還流路により蓄熱タンクの底部付近に還流し、また第２還流路を介して蓄熱タンクの上部から蓄熱温水を取水し、三方切替え弁の下流において温水循環流路側に還流させることができる。従って、上層ほど高温となるようにされている蓄熱温水の蓄熱状態をそのまま維持することができ、蓄熱量や蓄熱状態の悪化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、蓄熱タンク内の蓄熱温水は、水系統を循環する水温が所定水温以下の場合のみ選択され、水温が所定水温以上の場合は、循環温水が選択されることにより、それぞれの温水を熱源としてデフロスト運転されるため、温度の高い蓄熱タンク内に蓄えられている蓄熱温水の使用量を最小限に抑えてデフロスト運転を行うことができるようになり、必要最小限の熱源（蓄熱温水）を用いて冷媒／水間で熱交換を行う冷媒／水熱交換器内での水の凍結リスクを回避することができる。また、デフロスト運転時、熱源に蓄熱タンク内に蓄えられている蓄熱温水の使用が選択された場合でも、蓄熱タンクの上部から蓄熱温水を取水し、底部付近に還流するようにしているため、上層ほど高温となるように蓄熱されている蓄熱温水の蓄熱状態をそのまま維持することができ、蓄熱量や蓄熱状態の悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一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り、循環温水を使用したデフロスト運転状態が示されている。
【図２】図１に示す空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置において、蓄熱温水を使用したデフロスト運転状態が示されている。
【図３】蓄熱温水を使用する領域の一例を、外気温度と冷媒／水熱交換器入口水温との関係により規定した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明の一実施形態に係る空気熱源ヒートポンプ給湯・空調装置を図１ないし図３に基づいて説明する。
図１には、本発明の一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ＨＰ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いずれかが選択可能とされている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に使用する水系統３０とを備えている。
【００２３】
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の吐出側に四方弁１５を備えており、この四方弁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。
【００２４】
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１２ａが付設されている。この外気ファン１２ａ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。
【００２５】
水系統３０は、ポンプ３１を介して循環される水が冷媒回路１４に設けられている冷媒／水熱交換器１３で冷媒から吸熱して温水とされ、その温水を負荷側のラジエータ（利用側熱交換器）３６との間で循環させることにより、暖房用の熱源等として利用する温水循環流路３２を備えている。該温水循環流路３２には、流量割合を調整可能な三方切替え弁（制御弁）３３、第１電磁切替え弁３４および第２電磁切替え弁３５を介して温水循環流路３２から温水を導入し、その温水を蓄熱温水として蓄えることができる蓄熱タンク３７が接続されている。
【００２６】
蓄熱タンク３７は、冷媒／水熱交換器１３で加熱された温水を、ラジエータ３６に循環する温水循環流路３２中に設けられている三方切替え弁３３を介して該蓄熱タンク３７の底部付近に還流可能な第１還流路（水系統）３２ａと、蓄熱タンク３７の上部から蓄熱温水を取水し、三方切替え弁３３と第１電磁切替え弁３４との間において温水循環流路３２側に還流可能な第２還流路（水系統）３２ｂと、第２電磁切替え弁３５を介して蓄熱タンク３７の底部付近から温水をポンプ３１の上流側において温水循環流路３２側に吸上げる吸水路（水系統）３２ｃと、を介して温水循環流路３２と接続されている。
【００２７】
また、蓄熱タンク３７には、貯湯されている蓄熱温水の熱を利用して加熱された給湯用の温水を供給するサニタリ水供給回路３８と、必要に応じて通電される電気ヒータ（加熱手段）３９とが設けられている。サニタリ水供給回路３８は、給湯ポンプ（図示省略）により供給される水が、蓄熱タンク３７に設けられている熱交換器３８ａを流れる間に加熱されて温水とされ、該温水を給湯等の用途に使用する給湯温水供給系統である。電気ヒータ３９は、蓄熱タンク３７内に貯湯されている蓄熱温水の蓄熱量が所定値以下と低い場合に使用される補助加熱手段である。すなわち、電気ヒータ３９は、蓄熱タンク３９内の蓄熱温水が所定水温以下の場合に通電され、蓄熱温水を加熱して所望の温度まで昇温させるための装置である。
【００２８】
このように構成されている水系統３０は、上述した三方切替え弁３３、第１電磁切替え弁３４および第２電磁切替え弁３５を適宜開度制御または開閉操作して選択切替えすることにより、ラジエータ３６に温水を供給する暖房運転または温水タンク３７に温水を供給する蓄熱運転のいずれか一方を選択して実施し、あるいは、ラジエータ３６および温水タンク３７の両方に温水を分割供給して温水による暖房運転及び蓄熱運転の両方を実施可能に構成されている。
【００２９】
また、冷媒回路１４においては、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、図中に実線矢印で示されるように、四方弁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３１により循環される水系統３０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、凝縮して高温高圧の液冷媒となり、水系統３０を流れる水は冷媒から吸熱して温水となる。
【００３０】
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、高温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気化する。
【００３１】
このように、熱源側空気熱交換器１２通過することにより、外気から吸熱して気化した低温低圧のガス冷媒は、再び四方弁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、以下同様の経路を循環して気液の状態変化を繰り返す。この際、低温となる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発生することが知られている。
【００３２】
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、霜の堆積の有無を検知することにより、適当な運転時間毎にデフロスト運転を実施して霜を除去する必要がある。このデフロスト運転は、上述の冷媒回路１４において、四方弁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。
【００３３】
すなわち、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、図中に破線矢印で示されるように、四方弁１５により熱源側空気熱交換器１２に導かれて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温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。
【００３４】
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、高温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、水系統３０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。その結果、気液二相冷媒は低温低圧のガス冷媒となり、四方弁１５を介して再び圧縮機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で再圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり、以下同様の経路を循環して気液の状態変化を繰り返す。
【００３５】
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、水系統３０側の温水が使用される。すなわち、デフロスト運転時、冷媒／水熱交換器１３に循環される温水には、水系統３０の温水循環流路３２内を循環されている温水の水温検出値に応じて、温水循環流路３２内を循環されている循環温水、または蓄熱タンク３７内に蓄えられている高温の蓄熱温水のいずれか一方が選択的に使用されるようになっている。
【００３６】
水温検出値としては、温水循環流路３２中の冷媒／水熱交換器１３の入口または出口に設置されている温度センサ４０（本例では、冷媒／水熱交換器１３の入口に設置）による検出値が用いられる。そして、デフロスト運転時に冷媒／水熱交換器１３に循環される温水に、蓄熱タンク３７に貯湯されている蓄熱温水が選択されるのは、水温検出値が所定水温以下の低温時のみとされるようになっている。つまり、水温検出値が所定値以上の場合には、循環温水が使用され、水温検出値が所定値以下の低温時のみ、蓄熱タンク３７内の高温の蓄熱温水を使用するようにしているため、蓄熱タンク３７内に貯湯されている蓄熱温水の使用量を最小限に抑えてデフロスト運転を行うことができる。
【００３７】
図１に示す水系統３０は、三方切替え弁３３、第１電磁切替え弁３４および第２電磁切替え弁３５について、循環温水を使用したデフロスト運転時の開閉状態（黒塗りが閉）を示している。この場合、第１電磁切替え弁３４が開、第２電磁切替え弁３５が閉とされるとともに、三方切替え弁３３は、冷媒／水熱交換器１３から第１電磁切替え弁３４に向う流路が開とされている。その結果、ポンプ３１の運転により、温水循環流路３２を循環する循環温水が冷媒／水熱交換器１３に供給され、蓄熱タンク３７内に蓄えられている蓄熱温水はそのまま貯湯される。冷媒／水熱交換器１３に供給された循環温水は、冷媒／水熱交換器１３で冷媒を加熱して気化させた後、三方切替え弁３３、第１電磁切替え弁３４およびラジエータ３６を経てポンプ３１に吸引され、温水循環流路３２内を循環される。
【００３８】
図２に示す水系統３０は、三方切替え弁３３、第１電磁切替え弁３４および第２電磁切替え弁３５について、蓄熱温水を使用したデフロスト運転時の開閉状態（黒塗りが閉）を示している。この場合、第１電磁切替え弁３４が開、第２電磁切替え弁３５が閉とされるとともに、三方切替え弁３３は、冷媒／水熱交換器１３から第１電磁切替え弁３４に向う流路および第１還流路３２ａに向う流路の双方が開かれた状態とされている。
【００３９】
その結果、ポンプ３１の運転により、冷媒／水熱交換器１３を経た温水の一部が三方切替え弁３３を介して第１還流路（水系統）３２ａ側に循環され、この温水は、蓄熱タンク３７の底部付近において該蓄熱タンク３７内に還流される。一方、蓄熱タンク３７内に貯湯されていた高温の蓄熱温水が蓄熱タンク３７の上部から第２還流路（水系統）３２ｂを介して取水され、三方切替え弁３３と第１電磁切替え弁３４との間において温水循環流路３２側に還流される。この蓄熱温水は、ラジエータ３６を経てポンプ３１に吸引され、温水循環流路３２内を循環されることにより、冷媒／水熱交換器１３で冷媒の加熱に供される。冷媒／水熱交換器１３で冷媒を加熱して気化させた温水は、三方切替え弁３３により一部が蓄熱タンク３７側に還流される。この蓄熱タンク３７に還流される温水の量は、三方切替え弁３３の開度を調整制御することによって決定される。
【００４０】
上述のデフロスト運転は、四方弁１５により冷媒の循環方向を逆転させ、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。すなわち、四方弁１５の切替え操作を実施する前に、圧縮機１１の回転数を低減する制御を行うことによって、四方弁１５を切替え操作した後のデフロスト運転において、急激な低圧低下が発生する事態を防止することができる。
【００４１】
また、デフロスト運転時には、デフロスト運転の開始とともに冷房用電子膨張弁１６を全開とし、冷媒回路１４内の冷媒流路を確保する。このとき、冷媒／水熱交換器１３の入口または出口で検出した水温検出値により、所定水温値を基準にして循環温水または蓄熱温水のいずれか一方から冷媒／水熱交換器１３に循環される温水を選択するようにしてもよいが、例えば図３に示されるように、検出した外気温度と水温検出値との関係を考慮して選択するようにしてもよい。図３に示される例では、外気温度および冷媒／水熱交換器１３の入口で検出した水温検出値が境界線よりも下の領域にある場合、循環温水の温度が低いと判断して蓄熱タンク３７内の蓄熱温水を選択し、他の領域にある場合は循環温水が選択されるようにしている。
【００４２】
ここで、図３の境界線を規定する値は、冷媒／水熱交換器１３の入口水温の下限（例えば、２０℃）が運転温度範囲の下限値、入口水温の上限（例えば、３０℃）が外気温度の下限において冷媒／水熱交換器１３が部分凍結を開始する蒸発飽和温度を回避するのに必要な水温、外気温度の下限（例えば、−２０℃）が運転温度範囲の下限値である。境界線の変曲点での外気温度（０℃）は、循環温水／蓄熱温水の選択切替えを行う選択境界線（傾斜直線）と冷媒／水熱交換器１３の入口水温の下限温度（２０℃）との交点であり、該選択境界線は、外気温度が高くなるほど、入口水温の上限を低下させてある。従って、この選択境界線は、上述した所定水温値について、外気温度が低いほど高くなるように補正したものとなる。
【００４３】
また、冷媒／水熱交換器１３の入口水温および外気温度が運転温度範囲の下限値を下回る領域は、本来使用範囲外であるため考慮する必要はないが、システムの始動時など過渡的に使用範囲を逸脱するケースを考慮し、境界線より下の領域ではシステムで規定された使用範囲の内外によらず、蓄熱温水を用いたデフロスト運転に切替えている。なお、図３の蓄熱温水選択領域（境界線より下の領域）は、冷媒／水熱交換器１３の入口水温を基準としているが、冷媒／水熱交換器１３の出口水温を基準として蓄熱温水選択領域を規定することも可能である。
【００４４】
さらに、循環温水の温度が低く蓄熱温水が選択された場合、蓄熱タンク３７に内蔵されている温度センサ（不図示）による温水の検出温度もしくは切替え完了後の冷媒／水熱交換器１３の入口水温が低く境界線より下の領域（図３参照）にあれば、蓄熱温水も十分な水温を有していない状態にあると判断できる。そこで、蓄熱温水が選択された場合、蓄熱タンク３７の内部に設けられている電気ヒータ（加熱手段）３９に通電し、内部の蓄熱温水を加熱して昇温させるようにしている。同様に、冷媒／水熱交換器１３に低温の水が循環されることによる水の凍結リスクを回避するため、冷媒／水熱交換器１３の入口に還流される温水の温度が所定水温を超えるまで、デフロスト運転の開始を遅延させる構成としている。
【００４５】
すなわち、蓄熱タンク３７には、蓄熱温水が所定水温以下の場合にそれを加熱し、蓄熱温水を所望の温度まで昇温させる電気ヒータ３９が設けられており、この電気ヒータ３９で加熱された蓄熱温水を使用することができるため、冷媒の気化に必要な高温の温水を確実に得てデフロスト運転を実施することができる。また、冷媒／水熱交換器１３に所定水温以下の低温の水が循環される事態を回避し、常に所定水温以上の温水を循環させてデフロスト運転することができるため、低温の水が循環されることにより、冷媒／水熱交換器１３内で水が凍結するリスクを確実に解消することができるとともに、熱源不足によりデフロスト運転時間が延長されるリスクを回避することができる。
【００４６】
以上のように、本実施形態によれば、デフロスト運転時に冷媒／水熱交換器１３に循環される熱源水に一律に循環温水を用いるのではなく、冷媒／水熱交換器１３の入口または出口で検出した水温検出値あるいは外気温度により補正した水温検出値に基づいて、循環温水または蓄熱温水のいずれか一方を選択して使用するようにしているため、通常は循環温水を使用することにより、蓄熱タンク内に蓄えられている高温の蓄熱温水の使用量を最小限に抑えてデフロスト運転を行うことができるようになる。従って、デフロスト運転時には、必要最小限の熱源（蓄熱温水）を用い、冷媒／水間で熱交換を行う冷媒／水熱交換器１３において懸念されていた水の凍結リスクを回避することができる。
【００４７】
また、デフロスト運転時、蓄熱タンク内の高温の蓄熱温水を使用する際、蓄熱タンクの上部から高温の蓄熱温水を取水し、蓄熱タンクの底部に還流するようにしているため、上層ほど高温となるように蓄熱されている蓄熱温水の蓄熱状態をそのまま維持することができる。従って、蓄熱量や蓄熱状態の悪化を最小限に抑えることができる。
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。
【符号の説明】
【００４８】
ＨＰ  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  四方弁
３０  水系統
３１  ポンプ
３２  温水循環流路
３２ａ  第１還流路（水系統）
３２ｂ  第２還流路（水系統）
３３  三方切替え弁
３４  第１電磁切替え弁
３５  第２電磁切替え弁
３６  ラジエータ
３７  蓄熱タンク
３９  電気ヒータ（加熱手段）
４０  温度センサ
【図１】
2011127792.tif 000003
【図２】
2011127792.tif 000004
【図３】
2011127792.tif 000005