(57)【要約】【課題】運転効率の向上を図りつつ単段圧縮から多段圧縮まで運転範囲の拡大を図ることができる給湯装置を提供する。【解決手段】多段圧縮可能に直列に接続された複数の圧縮機２，３、冷媒の循環方向を切換えることにより加熱運転または除霜運転に切換える第１，第２の四方弁１２，６、冷媒の凝縮潜熱により水を加熱する水熱交換器７、第１，第２の膨張弁８，１０、空気熱交換器１１を順次冷媒配管１３により接続して冷媒を循環させる冷媒流路を形成する冷凍サイクルを有する。また、複数の圧縮機の一部の圧縮運転を停止させたときに、圧縮機の吸込口側へ戻る冷媒を、圧縮運転停止中の圧縮機を迂回させて圧縮運転中の圧縮機の吸込口側へ戻すように冷媒流路の一部を切換える第１の四方弁１２と、を具備している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多段圧縮可能に直列に接続された複数の圧縮機、冷媒の循環方向を切換えることにより加熱運転または除霜運転に切換える四方弁、水熱交換器、膨張手段、空気熱交換器を順次冷媒配管により接続して冷媒を循環させる冷媒流路を形成する冷凍サイクルと、
前記複数の圧縮機の一部の圧縮運転を停止させたときに、前記圧縮機の吸込口側へ戻る冷媒を、前記圧縮運転停止中の圧縮機を迂回させて圧縮運転中の圧縮機の吸込口側へ戻すように前記冷媒流路の一部を切換える切換手段と、
を具備していることを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
前記冷凍サイクルは、冷媒の気液を分離する気液分離器と、この気液分離器で分離されたガス状冷媒を圧縮機の吸込口側へ戻す冷媒流路を具備し、
前記切換手段は、除霜運転時、前記気液分離器からのガス状冷媒を、前記水熱交換器を迂回させて前記前記圧縮運転中の圧縮機の吸込口側へ戻すように前記冷媒流路の一部を切換えるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の給湯装置
【請求項３】
前記冷凍サイクルは、前記切換手段と前記四方弁の切換操作により単段の圧縮機により除霜運転可能に構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の給湯装置。
【請求項４】
除霜運転時、前記圧縮運転停止中の圧縮機は、巻線加熱運転され、前記切換手段は、前記空気熱交換器からの冷媒を、前記巻線加熱運転中の圧縮機を介して運転中の圧縮機の吸込口側へ戻すように前記冷媒流路の一部を切換えるように構成されていることを特徴とする請求項３記載の給湯装置。
【請求項５】
除霜運転時、前記切換手段は、前記気液分離器からの液状冷媒を、前記水熱交換器を通してから前記圧縮機の吸込口側へ戻すように前記冷媒流路の一部を切換えるように構成されていることを特徴とする請求項４記載の給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、複数の圧縮機を備えたヒートポンプ式給湯装置に係り、特に、単段圧縮運転と多段圧縮運転の切り換えが可能な給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のヒートポンプ式給湯装置の一例としては、２段圧縮機を具備したものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
一方、単段圧縮の冷凍サイクルを具備した給湯装置では、出湯温度が設定温度に近付くと加熱能力が抑制され、比較的高効率の運転が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２４１７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の２段圧縮機を具備した給湯装置では、２段圧縮であるために単段圧縮冷凍サイクルの給湯装置に比して、加熱能力を抑制する運転が困難であり、その分、運転可能範囲が狭まるという課題がある。
【０００６】
また、従来の給湯装置では、四方弁の切換操作により、冷媒循環方向を加熱運転時とは逆方向へ逆転させる除霜運転を行う場合には、水熱交換器が蒸発器として作用する。
【０００７】
このために、この水熱交換器で冷媒が蒸発時に水（湯）から熱を吸収して除霜に使用するので、水熱交換器の水の取出し温度（出湯温度）が低下する虞がある。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、運転効率の向上を図りつつ単段圧縮から多段圧縮まで運転範囲の拡大を図ることができる給湯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態に係る給湯装置は、多段圧縮可能に直列に接続された複数の圧縮機、冷媒の循環方向を切換えることにより加熱運転または除霜運転に切換える四方弁、水熱交換器、膨張手段、空気熱交換器を順次冷媒配管により接続して冷媒を循環させる冷媒流路を形成する冷凍サイクルを有する。
【００１０】
また、複数の圧縮機の一部の圧縮運転を停止させたときに、圧縮機の吸込口側へ戻る冷媒を、圧縮運転停止中の圧縮機を迂回させて圧縮運転中の圧縮機の吸込口側へ戻すように冷媒流路の一部を切換える切換手段と、を具備している。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る給湯装置の２段加熱運転時の冷凍サイクル図。
【図２】第１の実施形態に係る給湯装置の単段加熱運転時の冷凍サイクル図。
【図３】図２で示す第１の実施形態に係る給湯装置の単段加熱運転時のモリエル線図。
【図４】図１で示す第１の実施形態に係る給湯装置の２段加熱運転時のモリエル線図。
【図５】第１の実施形態に係る給湯装置の単段除霜運転時の冷凍サイクル図。
【図６】第２の実施形態に係る給湯装置の３段加熱運転時の冷凍サイクル図。
【図７】第２の実施形態に係る給湯装置の単段加熱運転時の冷凍サイクル図。
【図８】第３の実施形態に係る給湯装置の２段除霜運転時の冷凍サイクル図。
【図９】第３の実施形態に係る給湯装置の単段除霜運転時の冷凍サイクル図。
【図１０】第４の実施形態に係る給湯装置の単段加熱運転時の冷凍サイクル図。
【図１１】第４の実施形態に係る給湯装置の単段除霜運転時の冷凍サイクル図。
【図１２】図８で示す第３の実施形態に係る給湯装置の２段除霜運転時のモリエル線図。
【図１３】図９で示す第３の実施形態に係る給湯装置の単段除霜運転時のモリエル線図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態に係る給湯装置を図面を参照して説明する。なお、複数の図面中、同一又は相当部分には同一符号を付している。
【００１３】
［第１の実施形態］
（２段加熱運転）
図１は、第１の実施形態に係る給湯装置１による２段加熱運転時の冷凍サイクル図である。この図１に示すように給湯装置１は、複数台、例えば２台のロータリ圧縮機等の圧縮機２，３を連結管４により直列に接続して２段（多段）圧縮可能に構成している。すなわち、連結管４は、低段側の第１の圧縮機２の冷媒吐出口２ａに、高段側の第２の圧縮機３の冷媒吸込口側３ｂを連結し、その途中に三方弁５を介装している。
【００１４】
そして、給湯装置１は、上記第２の圧縮機３の吐出口３ａ、第２の四方弁６、水熱交換器７の凝縮器７ａ、第１の膨張弁８、気液分離器９、第２の膨張弁１０、熱交換促進用のファン１１ａを備えた空気熱交換器１１、切換手段の一例である第１の四方弁１２、第１の圧縮機２の吸込口側２ｂを冷媒配管１３により順次接続し、この冷媒配管１３に冷媒を循環させる冷媒循環流路を構成している。
【００１５】
第２の四方弁６はこの冷媒循環流路の循環方向を切り換えることにより、冷凍サイクルを加熱運転または除霜運転に切り換えることができる。
【００１６】
すなわち、図１に示すように、第２の四方弁６は第２（高段側）の圧縮機３から吐出された吐出冷媒の流路を図中実線矢印に示すように水熱交換器７の凝縮器７ａの入口側へ切り換えることにより、冷凍サイクルを加熱運転することができる。
【００１７】
また、図５中、破線矢印に示すように、第１，第２の四方弁１２，６を切り換えて第２の圧縮機３からの吐出冷媒を空気熱交換器１１に送ることで、冷媒の循環方向を、加熱運転の循環方向とは逆方向に逆転させることにより除霜運転することができる。
【００１８】
図１に示すように水熱交換器７は、高温高圧ガス冷媒を通す凝縮器７ａを有し、この凝縮器７ａへ流入される高温高圧のガス冷媒の凝縮潜熱の放熱により、通水路７ｂの給水を湯に沸き上げる加熱器である。すなわち、水熱交換器７は、この通水路７ｂを流れる通水と、凝縮器７ａを流れる冷媒とを熱交換可能に構成されている。
【００１９】
通水路７ｂは、通水入口と通水出口である出湯口を有し、その通水入口に給水管１４を接続する一方、出湯口に出湯管１５を接続している。給水管１４は、その一端に図示省略の給水源を接続する一方、水熱交換器７の通水入口近傍に、給水の温度を検出する給水温度センサ１６を設けている。
【００２０】
給湯管１５は、その一端に給湯口を設ける一方、水熱交換器７の出湯口近傍に、出湯温度を検出する出湯温度センサ１７を設けている。
【００２１】
気液分離器９は、その上端内面に開口する開口部１８ａを有するインジェクション管１８を具備している。このインジェクション管１８は、その冷媒出口端を、第１，第２の四方弁１２，６を介して第２の圧縮機３の冷媒吸込口側３ｂに接続し、第１の四方弁１２と気液分離器９の間において、インジェクション管１８に液冷媒温度センサ１９を設けている。
【００２２】
第１の四方弁１２はインジェクション管１８からのガス冷媒を第２の四方弁６へ案内し、空気熱交換器１１からのガス冷媒を第１の圧縮機２の冷媒吸込口側２ｂへ案内する機能を有する。
【００２３】
また、図２，図５に示すように第１の四方弁１２は、第１，第２の圧縮機２，３のうち一方、例えば第１の圧縮機２を圧縮運転を停止させる場合には、この停止中の圧縮機２を、冷凍サイクルの冷媒循環流路から切り離すように冷媒流路を切り換える機能を有する。
【００２４】
したがって、図２に示すように、例えば第１の圧縮機２の圧縮運転を停止させる場合は、第１の四方弁１２により空気熱交換器１１から流出したガス冷媒を、停止中の第１の圧縮機２を迂回させて、運転中の第２の圧縮機３の吸込口側３ｂへ案内するように冷媒循環流路を切り換ることができる。
【００２５】
そして、液冷媒温度センサ１９、給水温度センサ１６および出湯温度センサ１７は制御器２０に図示省略の信号線を介して電気的に接続され、液冷媒温度、給水温度および出湯温度が制御器２０により常時監視される。
【００２６】
制御器２０は、マイクロコンピュータ等により構成され、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭやメモリーを具備しており、第１，第２の圧縮機２，３およびファン１１ａの図示しない各インバータに電気的に接続され、これらの単位時間当りの回転数を、給湯温度の設定値等に基づいて制御する。
【００２７】
また、制御器２０は、三方弁５と第１，第２の膨張弁８，１０に図示省略の信号線を介して電気的に接続され、これらの開閉ないし開度を制御する。さらに、制御器２０は、第１，第２の四方弁１２，６に信号線を介して電気的に接続され、これら第１，第２の四方弁１２，６の切換操作を制御して加熱運転または除霜運転を行う。
【００２８】
図１はこのように構成された給湯装置１の２段加熱運転時の冷凍サイクルを示している。
【００２９】
すなわち、このとき、制御器２０は、冷凍サイクル内を循環する冷媒の循環方向が図１中実線方向に循環するように第１，第２の四方弁１２，６を切換操作する。
【００３０】
これにより、第１の圧縮機２により圧縮された高温高圧の吐出冷媒は、開弁中の三方弁５と連結管４に案内されて吸込口側３ｂを経て第２の圧縮機３へ導入され、ここでさらに圧縮されて２段圧縮される。このために、冷媒の温度と圧力が２段階高くなる。
【００３１】
この２段圧縮された高温高圧の吐出冷媒は、第２の四方弁６により案内されて水熱交換器７の凝縮器７ａへ流入し、ここで放熱して通水路７ｂの通水を加熱し、湯に沸き上げる。この湯は、出湯管１５により例えば図示しない貯湯タンク内へ出湯される。この貯湯タンク内の貯湯は、再び給水管１４を経て水熱交換器７の通水路７ｂへ給水され、凝縮器７ａを流れる高温高圧の冷媒の凝縮潜熱により加熱される。この加熱の繰返しにより貯湯タンク内の貯湯温度が所要の設定温度まで沸き上げられる。
【００３２】
凝縮器７ａで放熱して凝縮液化した高温高圧の液冷媒は、第１の膨張弁８で減圧され、かつ所定流量に制御されてから気液分離器９で気液に分離される。ここで分離された液分は第２の膨張弁１０でさらに減圧され、かつ所定流量に制御されてから空気熱交換器１１に流入し、ここで蒸発して外気から吸熱して気化する。ここで気化したガス冷媒は、第１の四方弁１２により第１の圧縮機２の吸込口側２ｂへ案内され、第１の圧縮機２内へ吸い込まれて再び圧縮され、さらに第２の圧縮機３により圧縮されて、２段圧縮される。
【００３３】
一方、気液分離器９で分離された気相分はインジェクション管１８、第１，第２の四方弁１２，６、開弁中の三方弁５および連結管４を順次経て、吸込口側３ｂから第２の圧縮機３内へ吸い込まれ、再び圧縮される。
【００３４】
したがって、この２段加熱運転によれば、第１，第２の２台の圧縮機２，３により２段圧縮するので、高段側の第２の圧縮機３から吐出される高温高圧のガス冷媒の圧力と温度を単段圧縮の場合よりも増大させることができる。このために、水熱交換器７の凝縮器７ａにおける凝縮潜熱を増大させることができるので、水熱交換器７の湯沸き上げ能力の増大を図ることができる。その結果、出湯温度の高温化と、所要温度に沸き上げるための時間の短縮を図ることができる。
【００３５】
［単段加熱運転］
図２は図１で示す第１の実施形態に係る給湯装置１による単段加熱運転時の冷凍サイクル図である。この単段加熱は、図１で示す２段加熱運転の第１，第２の圧縮機２，３の一方、例えば低段側の第１の圧縮機２の圧縮運転を停止（ＯＦＦ）し、第２の圧縮機３のみにより単段圧縮する運転方法である。図２以下の図において、図中破線で示す配管は冷媒が流れない不通流路を示し、破線矢印は除霜運転時の冷媒の循環方向を示している。
【００３６】
そして、この単段加熱運転において、例えば低段側の第１の圧縮機２の圧縮運転を停止させる場合は、第１の四方弁１２の切換操作により、空気熱交換器１１のガス冷媒出口側を、圧縮運転中の高段側の第２の圧縮機３の吸込口側３ｂに連通させ、冷媒が圧縮運転停止中の第１の圧縮機２内へ流入しないように迂回させる制御が行われる。
【００３７】
すなわち、制御器２０により、第１の圧縮機２の圧縮運転を停止させ、第１の四方弁１２を切換操作させることにより、２段圧縮加熱（圧縮）運転を単段加熱（圧縮）運転に簡単かつ迅速に切り換えることができる。つまり、２段圧縮冷凍サイクルであっても、加熱能力を簡単かつ迅速に抑制（低減）することができる。
【００３８】
図３はこの単段加熱運転時のモリエル線図Ａであり、図４は上記２段加熱運転時のモリエル線図Ｂである。これら図３，図４中、破線は第１，第２の圧縮機２，３の回転数制御により加熱能力を抑制する場合のモリエル線図をそれぞれ示す。
【００３９】
すなわち、第１，第２の圧縮機２，３の回転数制御により加熱能力を抑制すると、冷凍サイクルを循環する冷媒循環流量を減少させるので、断熱効率が低下する。
【００４０】
このために、高圧圧力が低下する一方、低圧圧力が上昇する。その結果、圧縮比が低下する。
【００４１】
すなわち、図３，図４に示すように単段加熱運転時Ａと２段加熱運転時Ｂの凝縮圧力Ｐ１と蒸発圧力Ｐ２をそれぞれ同じ圧力だとすると、２段加熱運転時Ｂの圧縮機１台に掛かる圧縮比は単段加熱運転時Ａの圧縮機１台に掛かる圧縮比よりも小さくなる。
【００４２】
したがって、これら両運転時に回転数制御による加熱能力を抑制すると、２段加熱運転時Ｂの方が圧縮機１台に必要な圧縮比が確保できなくなる。このために、加熱能力を抑制した運転では単段加熱運転の方が望ましい。
【００４３】
［単段除霜運転］
図５は図１で示す第１の実施形態に係る給湯装置１による単段除霜運転時の冷凍サイクル図である。この単段除霜運転では第１の圧縮機２の圧縮運転が停止（ＯＦＦ）し、第２の四方弁６が除霜運転に切り換えられ、圧縮運転停止中の第１の圧縮機２を冷媒がバイパス（迂回）するように冷媒流路が第１の四方弁１２により切り換えられる。
【００４４】
これにより、高段側の第２の圧縮機３から吐出された高温高圧のガス冷媒が第２，第１の四方弁６，１２により案内されて空気熱交換器１１内へ流入し、ここでガス冷媒の凝縮潜熱の放熱により、空気熱交換器１１の着霜を加熱して除霜する。
【００４５】
空気熱交換器１１で凝縮して液化した液冷媒は第２の膨張弁１０で減圧され、かつ所要流量に調整されてから気液分離器９内へ流入し、ここで気液に分離される。
【００４６】
そして、液冷媒は第１の膨張弁８により減圧され、かつ所要流量に調整されてから水熱交換器７の凝縮器７ａ内に流入し、ここで蒸発して、通水路７ｂを通水する給水または湯から吸熱し、ガス冷媒として第２の四方弁６と開弁中の三方弁５および連結管４により順次案内されて吸込口側３ｂから第２の圧縮機３内へ吸い込まれ、再び第２の圧縮機３により圧縮される。このとき、運転停止中の第１の圧縮機２は上記冷媒循環路から切り離されている。
【００４７】
［第２の実施形態］
（３段加熱運転）
図６は第２の実施形態に係る給湯装置１Ａにより、第１〜第３の３台の圧縮機２，３，２１により３段加熱運転する場合の冷凍サイクル図である。
【００４８】
この給湯装置１Ａは、図１で示す第１の実施形態に係る給湯装置１に、第３の圧縮機２１、第２の連結管２２、第２の三方弁２３、吐出側配管２４、第３の四方弁２５、第３の膨張弁２６、第２の気液分離器２７および第２のインジェクション管２８を新たに設け、第１，第２，第３の３台の圧縮機２，３，２１により３段加熱運転可能に構成した点に特徴があり、これ以外の構成は図１で示す給湯装置１と同様である。
【００４９】
このように構成された給湯装置１Ａにより、第１，第２，第３の３台の圧縮機２，３，２１により加熱運転する場合は、制御器２０が第１，第２，第３の四方弁１２，６，２５を加熱運転側に切り換える。
【００５０】
これにより、第１〜第３の３台の圧縮機２，３，２１により３段圧縮された高温高圧のガス冷媒は高段側の第３の圧縮機２１の吐出側２１ａから吐出側配管２４を通って第３の四方弁２５へ流入し、ここで水熱交換器７の凝縮器７ａへ案内される。
【００５１】
凝縮器７ａでは、高温高圧のガス状冷媒が凝縮して液化し、その凝縮潜熱により、通水路７ｂ内の通水を加熱して湯に沸き上げる。
【００５２】
この凝縮器７ａで液化した液冷媒は、この後、第１の膨張弁８で所定の圧力に減圧され、かつ所定流量に調整されてから第１の気液分離器９内へ流入し、ここで気液に分離される。
【００５３】
その液分は、さらに第３の膨張弁２６で所定の圧力と流量に制御されてから第２の気液分離器２７内へ流入し、ここで再び気液に分離される。
【００５４】
ここで分離された液分は、さらに第２の膨張弁１０により所定の圧力と流量に制御されてから、空気熱交換器１１内へ流入される。ここで液冷媒は、その蒸発潜熱により外気から熱を吸熱して気化する。ここで気化したガス冷媒は第２の四方弁６と第１の四方弁１２により順次案内されて吸込口側２ｂから第１の圧縮機２内へ吸い込まれる。
【００５５】
この吸込ガス冷媒は、第１の圧縮機２により所定の圧縮比で圧縮されてから、開弁中の三方弁５と連結管４を通って第２の圧縮機３で再度、所定圧縮比で圧縮される。
【００５６】
こうして２段圧縮された高温高圧のガス冷媒は、さらに、開弁中の第２の三方弁２３と第２の連結管２２を通って第３の圧縮機２１へ流入され、ここでさらに所定の圧縮比で圧縮される。すなわち、３段圧縮される。
【００５７】
こうして３段圧縮された高温高圧のガス冷媒は、再び水熱交換器７側へ吐出される。この後は、上記作用が繰り返され、水熱交換器７の通水路７ｂの通水が加熱され、所定温度の湯に沸き上げられる。
【００５８】
したがって、この給湯装置１Ａによれば、第１〜第３の３台の圧縮機２，３，２１による３段圧縮により３段加熱運転するので、図１で示す２段加熱運転よりも湯の沸き上げ能力をさらに増大させることができる。このために、出湯温度の高温化とその沸き上げの迅速性の向上を図ることができる。
【００５９】
［単段加熱運転］
図７は図６で示す第２の実施形態に係る給湯装置１Ａによる単段加熱運転時の冷凍サイクル図である。
【００６０】
この給湯装置１Ａによる単段加熱運転は、第１〜第３の３台の圧縮機２，３，２１のうち、第１，第２の圧縮機２，３の圧縮運転を停止（ＯＦＦ）し、高段側の第３の圧縮機２１のみの単段により加熱運転する運転方法である。
【００６１】
この単段加熱運転では、制御器２０による制御により、第３の四方弁２５が加熱運転側に切り換えられ、第１，第２の四方弁１２，６は、圧縮運転停止中の第１，第２の圧縮機２，３を冷凍サイクルの冷媒循環流路から切り離するように切り換えられる。
【００６２】
このために、図７中破線で示す配管のように、第１，第２のインジェクション管１８，２８は冷媒を流さない不通配管となり、第１，第２の気液分離器９，２７で気液分離された気相分のガス冷媒は、圧縮運転停止中の第１，第２の圧縮機２，３への流入が阻止される。
【００６３】
また、空気熱交換器１１で気化したガス冷媒も、第１，第２の四方弁１２，６による冷媒流路の切換えにより、第１，第２の圧縮機２，３をバイパス（迂回）し、運転中の第３の圧縮機２１のみに戻される。
【００６４】
したがって、この給湯装置１Ａによれば、第１〜第３の圧縮機２，３，２１の３台の運転から、２台の圧縮機、例えば２，３の運転を停止させて１台のみを運転させることにより、３台の多段加熱運転から単段加熱運転へ簡単に加熱能力抑制運転を行うことができる。これにより、運転範囲の拡大を図ることができる。
【００６５】
しかも、この加熱能力抑制運転は第１〜第３の圧縮機２，３，２１の回転数制御は行わないので、運転効率の低下を抑制できる。
【００６６】
［第３の実施形態］
（第１の単段除霜運転）
図８は、図１で示す第１の実施形態に係る給湯装置１による第１の単段除霜運転時の冷凍サイクル図である。
【００６７】
この給湯装置１による単段除霜運転は、第１，第２の２台の圧縮機２，３のうち一方、例えば低段側の第１の圧縮機２の圧縮運転を停止（ＯＦＦ）して巻線加熱で運転し、高段側の第２の圧縮機３のみが単段により除霜運転する方法である。
【００６８】
この第１の単段除霜運転では、制御器２０による制御により、第１，第２の四方弁１２，６が除霜運転側に切り換えられ、第１の圧縮機２の圧縮運転は停止されて巻線加熱運転に切り換えられる。これにより、第１の圧縮機２は、圧縮運転が停止されているが、巻線加熱で運転されているので、冷凍サイクルの冷媒循環流路からは切り離れずに、吸込側流路の一部を形成している。
【００６９】
巻線加熱運転は第１の圧縮機２の巻線に回転磁界を発生させない電気を通電して、ロータを回転させずに巻線のみを通電加熱するものである。このために、第１の圧縮機２は圧縮運転されないが、その筺体の密閉容器内を冷媒が通る際に巻線加熱により加熱することができる。
【００７０】
したがって、高段側の第２の圧縮機３により圧縮機されて、その吐出口３ａから吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒配管１３を通って第２，第１の四方弁６，１２により順次案内されて空気熱交換器１１内へ流入し、ここで、凝縮して液化すると共に、その凝縮潜熱の放熱により着霜を加熱して除霜する。
【００７１】
この空気熱交換器１１で凝縮液化した液冷媒は、第２の膨張弁１０で減圧されてから気液分離器９で気液に分離される。ここで分離された気相分のガス状冷媒は、インジェクション管１８を経て、第１の四方弁１２により案内されて圧縮運転停止中、かつ、巻線加熱運転中の第１の圧縮機２内を通る際に加熱されてから、第２の圧縮機３内へ吸い込まれる。
【００７２】
したがって、運転中の第２の圧縮機３へ吸い込まれる直前のガス状冷媒を巻線加熱運転中の第１の圧縮機２により加熱するので、その吸込ガス冷媒の温度を高めることができる。その結果、第２の圧縮機３の吐出冷媒の温度と圧力を高めることができるので、空気熱交換器１１内での凝縮潜熱の増大を図ることができる。このために、除霜能力の増大を図ることができ、その分除霜時間の短縮を図ることができる。
【００７３】
また、第２の圧縮機３の吸込ガスを加熱することにより、その液分を気化させることができるので、液バックによる第２の圧縮機３の損傷を未然に防止できる。
【００７４】
図１２はこの第３の実施形態に係る単段除霜運転時のモリエル線図である。図１２中、点ｃ２−ｄ２は第２の圧縮機３の断熱圧縮を示し、ｄ２−ｉ２は空気熱交換器１１での凝縮を、ｉ２−ｆ２は第１の膨張弁８の減圧を、ｆ２−ｇ２，ｊ２は気液分離器９での気液分離を、ｊ２−ｃ２は第１の圧縮機２の巻線加熱により加熱されてから第１の圧縮機２へ循環する行程をそれぞれ示している。
【００７５】
（第２の単段除霜運転）
図９は図１で示す第１の実施形態に係る給湯装置１による第２の単段除霜運転時の冷凍サイクル図である。
【００７６】
この第２の単段除霜運転の主な特徴は、上記図８で示す第１の単段除霜運転に対し、水熱交換器７の通水路７ｂを通水する水（湯）の熱量を空気熱交換器１１の除霜に利用する点にある。これ以外は、上記第１の単段除霜運転と同様であるので、その重複した説明は省略する。
【００７７】
すなわち、制御器２０により第１の膨張弁８の開度を制御して、気液分離器９で分離された液冷媒を、水熱交換器７の凝縮器７ａへ循環させる（図１３の点ｇ３−ｅ３）。
【００７８】
なお、図１３はこの第２の単段除霜運転時のモリエル線図であり、図１３中、点ｃ３−ｄ３は第１の圧縮機２の単段圧縮を示し、ｄ３−ｉ３は、空気熱交換器１１での凝縮を、ｉ３−ｆ３は第１の膨張弁８による減圧、ｇ３−ｅ３は第２の膨張弁１０による減圧を、ｅ３−ｃ３は水熱交換器７での蒸発の行程をそれぞれ示している。
【００７９】
この第２の単段除霜運転によれば、水熱交換器７の通水路７ｂの水（湯）から蒸発器として作用する凝縮器７ａの液冷媒が吸熱するので、その分、出湯温度は低下するが、第２の圧縮機３の発熱量では除霜に不足する熱量を補足できる。これにより、除霜能力の増大を図ることができ、その分、除霜時間の短縮を図ることができるので、その分、給湯運転の効率向上を図ることができる。
【００８０】
また、気液分離器９で分離されたガス分の冷媒をインジェクション管１８、第１の圧縮機２、開弁中の三方弁５および連結管４を介して第２の圧縮機３に注入できる。これにより、冷凍サイクルの冷媒循環流量の増加を図ることができるので、さらに、除霜能力の増大を図ることができる。
【００８１】
［第４の実施形態］
（単段加熱運転）
図１０は、図６で示す給湯装置１Ａによる３段加熱運転を単段加熱運転に代えたときの冷凍サイクル図である。
【００８２】
すなわち、上記図６で示す３段加熱運転では、第１〜第３の３台の圧縮機２，３，２１により加熱運転を行うが、この第４の実施形態に係る単段加熱運転では、第１〜第３の３台の圧縮機２，３，２１のうち、第１，第２の２台の圧縮機２，３の圧縮運転を停止（ＯＦＦ）させる一方、巻線加熱運転を行い、高段側の第３の圧縮機２１のみの単段で加熱運転する点に主な特徴を有する。
【００８３】
この単段加熱運転によっても、第１〜第３の３台の圧縮機２，３，２１のうち、２台の圧縮運転を停止させるので、加熱能力抑制運転を簡単かつ効率的に行うことができる。
【００８４】
また、圧縮運転を停止させた第１，第２の圧縮機２，３については、巻線加熱運転するので、圧縮運転中の高段側の第３の圧縮機２１に吸い込まれる直前の吸込ガスの温度を第１，第２の圧縮機２，３の巻線加熱により高めることができる。
【００８５】
このために、第３の圧縮機２１から吐出される吐出ガスの温度と圧力を高くことができるので、加熱運転の効率向上を図ることができる。
【００８６】
［単段除霜運転］
図１１は上記図１０で示す給湯装置１Ａの単段加熱運転を単段除霜運転に代えたときの冷凍サイクル図である。
【００８７】
すなわち、この単段除霜運転は、制御器２０により、第１〜第３の四方弁１２，６，２５を加熱運転から除霜運転に切り換えることにより、第３の圧縮機２１のみで単段で除霜運転するものである。
【００８８】
そして、圧縮運転を停止させた第１，第２の圧縮機２，３については、巻線加熱運転するので、第３の圧縮機２１に吸い込まれる直前の吸込ガスをこの第１，第２の圧縮機２，３の巻線加熱により加熱することができる。これにより、上述したように除霜運転の効率向上を図ることができる。
【００８９】
なお、上記実施形態では圧縮機を２台と３台設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、圧縮機は４台以上設けてもよい。
【００９０】
また、加熱運転と除霜運転時に第１，第２，第３の圧縮機２，３，２１を停止させる台数や巻線加熱運転する台数も上記実施例に限定されるものではない。
【００９１】
以上、本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、本発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９２】
１，１Ａ…給湯装置、２…第１の圧縮機、３…第２の圧縮機、６…第２の四方弁、７…水熱交換器、７ａ…凝縮器、８…第１の膨張弁、１０…第２の膨張弁、１１…空気熱交換器、１２…第１の四方弁（切換手段）、１３…冷媒配管、１８…インジェクション管、２０…制御器、２１…第３の圧縮機、２５…第３の四方弁、２６…第３の膨張弁、２７…第２の気液分離器。
【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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