(57)【要約】【課題】除霜運転時に余剰冷媒が発生しても、冷媒容器を用いずに圧縮機への液バックを抑制することができるとともに、除霜時間を短くして除霜運転の効率を向上させたヒートポンプ装置及びヒートポンプ給湯機を提供する。【解決手段】主回路１０と、除霜回路１１と、圧縮機１、第１開閉弁６ａ及び膨張弁３を制御する制御装置４０とを備え、除霜回路１１に冷媒を流通させ、空気熱交換器４に流入する冷媒の蒸発温度（Ｔｅｉ）を高くする除霜準備運転モードと、除霜回路１１に冷媒を流通させ、圧縮機１が吐出する高温・高圧冷媒を高低圧熱交換器５に供給し、空気熱交換器４に付着した霜を除去する除霜運転モードとを備え、制御装置４０は、空気熱交換器４の状態に応じて除霜準備運転モード及び除霜運転モードを実行させるように圧縮機１、第１開閉弁６ａ及び膨張弁３を制御する。【選択図】図５
2008070013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、放熱器と、高低圧熱交換器と、第１減圧装置と、吸熱器とが順次接続された主回路と、
第１開閉弁が配設されており、前記主回路の前記圧縮機と前記放熱器との間から分岐させ、前記放熱器と前記高低圧熱交換器との間で前記主回路に合流させた第１バイパス管と、
前記第１バイパス管と、前記圧縮機と、前記高低圧熱交換器と、前記第１減圧装置と、前記吸熱器とで構成された除霜回路とを備えたヒートポンプ装置であって、
前記除霜回路に冷媒を流通させ、前記吸熱器に流入する冷媒の蒸発温度を高くする除霜準備運転モードを行なった後に、前記除霜回路に冷媒を流通させ、前記圧縮機が吐出する高温・高圧冷媒を前記高低圧熱交換器に供給し、前記吸熱器に付着した霜を除去する除霜運転モードを行なう
ことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項２】
前記圧縮機、前記第１開閉弁及び前記第１減圧装置を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記吸熱器の状態に応じて前記除霜準備運転モード及び前記除霜運転を実行させるように前記圧縮機、前記第１開閉弁及び前記第１減圧装置を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項３】
前記吸熱器に流入する冷媒の蒸発温度を検知するための蒸発温度検知手段を備え、
前記制御装置は、
前記蒸発温度検知手段から送られる蒸発温度に基づいて前記吸熱器の着霜状態を判断して前記除霜準備運転モードを開始する
ことを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプ装置。
【請求項４】
前記吸熱器の周囲温度を検知するための外気温度検知手段を備え、
前記制御装置は、
前記蒸発温度に加えて、前記外気温度検知手段から送られる外気温度にも基づいて前記吸熱器の着霜状態を判断して前記除霜準備運転モードを開始する
ことを特徴とする請求項３に記載のヒートポンプ装置。
【請求項５】
前記第１減圧装置が膨張弁であり、
前記制御装置は、
前記圧縮機の回転数、前記膨張弁の開度のうち少なくともいずれかを制御して前記除霜準備運転モードを行なう
ことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記圧縮機の回転数及び前記膨張弁の開度を所定の時間間隔で段階的に制御する
ことを特徴とする請求項５に記載のヒートポンプ装置。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記蒸発温度と予め設定してある所定値との比較に基づいて前記除霜準備運転モードから前記除霜運転モードに切り替える
ことを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
【請求項８】
前記制御装置は、
前記蒸発温度が前記吸熱器に付着した霜が溶ける温度以上であると判断したときに前記除霜準備運転モードから前記除霜運転モードに切り替える
ことを特徴とする請求項７に記載のヒートポンプ装置。
【請求項９】
前記制御装置は、
前記除霜準備運転モード及び前記除霜運転モードにおいて、
前記除霜回路を流れる冷媒流量を前記放熱器に流入する冷媒流量よりも多くなるように前記第１開閉弁の開閉を制御する
ことを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
【請求項１０】
前記第１バイパス管の入口と前記放熱器との間に第２開閉弁を設け、
前記制御装置は、
前記除霜準備運転モード及び前記除霜運転モードにおいて、
前記第１開閉弁を開制御しているときに、前記第２開閉弁を閉制御する
ことを特徴とする請求項２〜９のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
【請求項１１】
前記吸熱器に空気を供給するための送風機を設け、
前記制御装置は、
前記除霜運転モードにおいて、
前記送風機の回転数を前記除霜準備運転モード時よりも低下させる
ことを特徴とする請求項２〜１０のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
【請求項１２】
前記放熱器と前記第１バイパス管の出口との間に第２減圧装置を、
前記放熱器と前記第２減圧装置との間から前記冷媒配管を分岐し、前記第２減圧装置と前記第１バイパス管の出口との間で前記冷媒配管に合流する第２バイパス管を、
前記第２バイパス管に第３開閉弁をそれぞれ設け、
前記制御装置は、
前記除霜準備運転モード及び前記除霜運転モードにおいて、
前記第１開閉弁を開制御しているときに、前記第３開閉弁を閉制御する
ことを特徴とする請求項２〜１１のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
【請求項１３】
前記第２減圧装置は、
前記第１開閉弁を開いたときの前記除霜回路の冷媒流量が、該第２減圧装置に流入する冷媒流量よりも多くなるもので構成する
ことを特徴とする請求項１２に記載のヒートポンプ装置。
【請求項１４】
前記圧縮機が低圧シェル型である
ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
【請求項１５】
前記冷媒を二酸化炭素とした
ことを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
【請求項１６】
前記請求項１〜１５のいずれかに記載のヒートポンプ装置に、
前記放熱器に水を送り込む水ポンプと、
前記放熱器で加熱された水を貯える貯湯タンクとで構成された貯湯装置を設け、
前記制御装置は、
前記水ポンプの駆動を制御して貯湯運転モード、除霜準備運転モード及び除霜運転モードを行なう
ことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項１７】
前記制御装置は、
前記除霜準備運転モード及び前記除霜運転モードにおける水の流量を前記貯湯運転モードにおける水の流量よりも少なくするように前記水ポンプの駆動を制御する
ことを特徴とする請求項１６に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項１８】
前記制御装置は、
前記外気温度検知手段から送られる外気温度と、前記貯湯運転モードに要する時間とに基づいて前記吸熱器の着霜状態を判断して前記除霜準備運転モードを開始する
ことを特徴とする請求項１６または１７に記載のヒートポンプ給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、効率よく除霜運転を行なうことのできるヒートポンプ装置及びヒートポンプ給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、家庭用給湯を目的としたヒートポンプ式給湯機を始め、カーエアコンや空気調和装置、冷凍機、冷蔵庫等のヒートポンプ装置が存在している。このようなヒートポンプ装置は、一般的に、圧縮機と、放熱器と、膨張弁と、吸熱器とを冷媒配管で順次接続した冷凍サイクルを備えている。このようなヒートポンプ装置では、冷凍サイクルの効率を向上させるために、吸熱器に付着した霜の除霜運転を行なうことができるようになっていることが多い。そして、この除霜運転の効率を向上させるようにしたものが種々提案されている。
【０００３】
そのようなものとして、「少なくとも圧縮機、放熱器、蒸発器を接続した冷媒サイクル回路を備え、前記冷媒サイクル回路に、前記放熱器から流出する冷媒を減圧する第１減圧器と、前記蒸発器に流入する冷媒を減圧する第２減圧器と、前記第１減圧器と前記第２減圧器との間の冷媒と前記蒸発器と前記圧縮機との間の冷媒とを熱交換する内部熱交換器とを設けた」冷凍サイクル装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。この冷凍サイクル装置では、第一減圧装置及び第二減圧装置の開度を大きくして、蒸発器入口温度の低下を抑制し除霜時間を短縮することで、除霜運転の効率を向上させている。
【０００４】
また、「二酸化炭素を冷媒として、少なくとも圧縮機、放熱器、放熱器出口と吸入ラインを熱交換する内部熱交換器、減圧器、蒸発器を有し、放熱器の入口と出口とを開閉弁を介してバイパスするバイパス回路と、前記蒸発器の温度を検出する蒸発器温度検出手段と、前記圧縮機の吸入温度を検出する吸入温度検出手段を設けた」冷凍サイクル装置が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。この冷凍サイクル装置は、バイパス回路を設けて、内部熱交換器での熱交換量を増加し、圧縮機吸入冷媒温度を上昇させ、圧縮機への液バックを防止することで、除霜運転の効率を向上させている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３５１５３７号公報（第１３頁、第１２図）
【特許文献２】特開２００３−２１４７１３号公報（第４頁、第８図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の冷凍サイクル装置は、圧縮機から吐出する高温高圧冷媒が放熱器で放熱するため、内部熱交換器に流入する冷媒温度が低下し、内部熱交換器での熱交換量が小さいものとなってしまうという課題があった。また、除霜運転時は、余剰冷媒が発生するため蒸発器から流出する冷媒が気液二相状態になり、内部熱交換器での熱交換量が小さいと圧縮機へ液バックが発生して不具合が生じてしまうといった課題もあった。
【０００７】
特許文献２に記載の冷凍サイクル装置は、蒸発器へ霜が付着して蒸発器の性能が低下したとしても、吸入温度が蒸発温度以上であればバイパス弁を開かないように制御される場合が発生し、除霜運転中に圧縮機の熱量が放熱器で放熱され、蒸発器に付着した霜を除霜するために必要な熱量が低下してしまうといった課題があった。つまり、除霜運転に要する除霜時間が長くなってしまい、除霜運転の効率が悪いものなってしまっていた。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、除霜時間を短くして除霜運転の効率を向上させたヒートポンプ装置及びヒートポンプ給湯機を提供することを第１の目的とする。また、第１の目的に加えて、除霜運転時に余剰冷媒が発生しても、冷媒容器を用いずに圧縮機への液バックを抑制することができるヒートポンプ装置及びヒートポンプ給湯機を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るヒートポンプ装置は、圧縮機と、放熱器と、高低圧熱交換器と、第１減圧装置と、吸熱器とが順次接続された主回路と、第１開閉弁が配設されており、主回路の圧縮機と放熱器との間から分岐させ、放熱器と高低圧熱交換器との間で主回路に合流させた第１バイパス管と、第１バイパス管と、圧縮機と、高低圧熱交換器と、第１減圧装置と、吸熱器とで構成された除霜回路とを備え、除霜回路に冷媒を流通させ、吸熱器に流入する冷媒の蒸発温度を高くする除霜準備運転モードを行なった後に、除霜回路に冷媒を流通させ、圧縮機が吐出する高温・高圧冷媒を高低圧熱交換器に供給し、吸熱器に付着した霜を除去する除霜運転モードを行なうことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るヒートポンプ給湯機は、上記のヒートポンプ装置に、放熱器に水を送り込む水ポンプと、放熱器で加熱された水を貯える貯湯タンクとで構成された貯湯装置を設け、制御装置は、水ポンプの駆動を制御して貯湯運転モード、除霜準備運転モード及び除霜運転モードを行なうことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るヒートポンプ装置は、除霜回路に冷媒を流通させ、吸熱器に流入する冷媒の蒸発温度を高くする除霜準備運転モードを行なった後に、除霜回路に冷媒を流通させ、圧縮機が吐出する高温・高圧冷媒を高低圧熱交換器に供給し、吸熱器に付着した霜を除去する除霜運転モードを行なうので、除霜時間（除霜準備運転開始から除霜運転終了までに要する時間）を短くして除霜運転を効率よく実行できる。
【００１２】
本発明に係るヒートポンプ給湯機は、上記のヒートポンプ装置に、放熱器に水を送り込む水ポンプと、放熱器で加熱された水を貯える貯湯タンクとで構成された貯湯装置を設け、制御装置は、水ポンプの駆動を制御して貯湯運転モード、除霜準備運転モード及び除霜運転モードを行なうので、除霜時間を短くして除霜運転を効率よく実行できるとともに、効率のよい貯湯運転を実現できる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．  
図１は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置１００の全体構成を示す概略構成図である。図１に基づいて、ヒートポンプ装置１００の構成について説明する。ここでは、このヒートポンプ装置１００がヒートポンプ給湯機である場合を例に示すものとする。また、冷媒には、二酸化炭素（以下、単にＣＯ2 という）を使用しているものとして説明する。
【００１４】
このヒートポンプ装置１００は、大きく分けて熱源装置５０と貯湯装置６０とで構成されている。熱源装置５０は、冷媒を循環させることで水を湯に沸き上げる機能を有している。この熱源装置５０は、圧縮機１と、放熱器としての水熱交換器２と、第１減圧装置としての膨張弁３と、送風機としてのファン２２から供給された外気から熱を吸熱する吸熱器としての空気熱交換器４と、水熱交換器２の出口冷媒と空気熱交換器４の出口冷媒とで熱交換する高低圧熱交換器５とが順次冷媒配管１５で接続された主回路１０を備えている。この主回路１０は、一般にヒートポンプサイクルと称されており、各機器間に冷媒を循環させることで熱の受け渡しをするようになっている。熱源装置５０は、水を湯に沸き上げる加熱手段として機能している。
【００１５】
また、熱源装置５０は、主回路１０の圧縮機１と水熱交換器２との間から冷媒配管１５を分岐させ（分岐部１８）、水熱源装置２と高低圧熱交換器５との間で主回路１０に合流させる（合流部１９）第１バイパス管１６を備えている。この第１バイパス管１６には、第１開閉弁６ａが設けられている。この第１開閉弁６ａを開制御することで、圧縮機１からの冷媒を第１バイパス管１６に流入させ、空気熱交換器４の除霜運転を実行するようになっている。つまり、冷媒が第１バイパス管１６に流れ込むことで除霜回路１１を形成するようになっているのである。
【００１６】
圧縮機１は、冷媒を圧縮して高温・高圧の冷媒とするものである。水熱交換器２は、圧縮機１から吐出された高温・高圧の冷媒と給湯用の水との熱交換を行い水の温度を上昇させるものである。つまり、水熱交換器２は、水を湯に沸き上げるものである。膨張弁３は、水の沸き上げを行った後の冷媒を減圧し低温・低圧の冷媒にするものである。空気熱交換器４は、冷媒に空気から吸熱させるものである。高低圧熱交換器５は、水熱交換器２から流出した冷媒と空気熱交換器４から流出した冷媒とで熱交換するものである。なお、空気熱交換器４の近傍には、この空気熱交換器４に外気を送り込むためのファン２２が設けられている。
【００１７】
また、熱源装置５０には、空気熱交換器４の入口冷媒温度（蒸発温度（Ｔｅｉ））を検知するための蒸発温度検知手段３０ａと、空気熱交換器４の周囲空気温度を検知するための外気温度検知手段３０ｂとが設けられている。さらに、熱源装置５０には、蒸発温度検知手段３０ａ及び外気温度検知手段３０ｂからの情報に基づいて、第１開閉弁６ａの開度、ファン２２の回転数及び膨張弁３の開度を制御する制御装置４０が設けられている。この制御装置４０は、ヒートポンプ装置１００の全体を統括制御できるようなマイクロコンピュータ等で構成するとよい。
【００１８】
蒸発温度検知手段３０ａ及び外気温度検知手段３０ｂは、蒸発温度（Ｔｅｉ）及び外気温度をそれぞれ検知できるものであればよく、特に種類を限定するものでない。たとえば、サーミスタ等の温度センサや温度計等で構成するとよい。ここでは、蒸発温度検知手段３０ａ及び外気温度検知手段３０ｂしか図示してしないが、周囲空気湿度を検知するための湿度検知手段や冷媒の圧力を検知するための圧力検知手段等を設けてもよい。また、水熱交換器２や高低圧熱交換器５の近傍に温度検知手段や、湿度検知手段、圧力検知手段を設けてもよい。
【００１９】
貯湯装置６０は、熱源装置５０で沸き上げられた湯を貯え、その湯を外部（蛇口や浴槽）に供給する機能を有している。貯湯装置６０には、水熱交換器２により加熱された湯を貯くわえる貯湯タンク２１と、水熱交換器２へ送水する水ポンプ２０とが順次接続されて設けられている。この貯湯タンク２１は、密閉式のタンクであってもよく、開放式のタンクであってもよい。水ポンプ２０は、貯湯タンク２１から水熱源装置２へ水を循環できるものであればよい。なお、水ポンプ２０も制御装置４０により制御されるようになっている。
【００２０】
次に、制御装置４０が行なう貯湯運転モード、除霜準備運転モード及び除霜運転モードについて説明する。貯湯運転モードは、貯湯装置６０を循環する水を所定の温度に加熱するモードである。除霜準備運転モードは、除霜回路１１に冷媒を流通させ、空気熱交換器４に流入する冷媒の蒸発温度（Ｔｅｉ）を高くするモードである。除霜運転モードは、除霜回路１１に冷媒を流通させ、圧縮機１が吐出する高温・高圧冷媒を高低圧熱交換器５に供給し、空気熱交換器４に付着した霜を除去するモードである。つまり、制御装置４０は、空気熱交換器４の状態に応じて貯湯運転モード、除霜準備運転モード及び除霜運転を実行させるように圧縮機１、第１開閉弁６ａ及び膨張弁３を制御するのである（各機器の制御については図５で説明する）。
【００２１】
図２は、貯湯運転モード中における主回路１０の冷媒状態を示すモリエル線図（Ｐ−Ｈ線図）である。図２に基づいて、貯湯運転モード中の主回路１０における冷媒状態について説明する。この図は、縦軸が絶対圧力（Ｐ）で、横軸がエンタルピ（Ｈ）を示している。この図２では、Ｌ３０１が冷媒の状態遷移を、Ｌ３０４が外気温度をそれぞれ示している。また、Ｌ３０１上に図示してある状態（１）〜（６）は、それぞれの場所における冷媒の状態を示している。なお、状態（１）、（５）及び（６）は、外気温度Ｌ３０４よりも低くなっている。
【００２２】
この図２において、冷媒は、飽和液線と飽和蒸気線とで囲まれた部分では気液二相状態であることを、飽和液線の左側では液化した状態であることを、飽和蒸気線の右側ではガス化した状態であることをそれぞれ表している。つまり、冷媒は、状態（１）では気液二相状態からガス状態に遷移する段階であることがわかり、状態（２）〜状態（４）では臨界圧力以上の状態であることがわかり、状態（５）及び状態（６）では気液二相状態であることがわかる。
【００２３】
貯湯運転モード時において、熱源装置５０では、まず、圧縮機１から吐出した臨界圧力以上の高温・高圧の冷媒（状態（２））が水熱交換器２に流入する。この水熱交換器２では、冷媒（状態（２））は、貯湯装置６０を循環する水に一部を放熱しながら温度が低下し、低温・高圧の冷媒（状態（３））になる。つまり、冷媒に貯えられている熱を貯湯装置６０を循環する水に渡すことでこの水が沸き上がるようになっているのである。水熱交換器２から流出した冷媒（状態（３））は、高低圧熱交換器５に流入する。この冷媒（状態（３））は、高低圧熱交換器５で放熱して更に温度が低下した低温・高圧の冷媒（状態（４））となる。
【００２４】
その後、高低圧熱交換器５から流出した冷媒（状態（４））は、膨張弁３に流入する。膨張弁３に流入した冷媒（状態（４））は、膨張弁３によって減圧されて低温・低圧の気液二相冷媒（状態（５））となる。この気液二相冷媒（状態（５））は、空気熱交換器４に流入し、ファン２２から送られる空気から吸熱して蒸発した低温・低圧の気液二相冷媒（状態（６））となる。空気熱交換器４から流出した気液二相冷媒（状態（６））は、高低圧熱交換器５に流入し、水熱交換器２から流出した低温・高圧の冷媒（状態（３））によって加熱されて気液二相冷媒からガス冷媒（つまり、状態（１）の冷媒）となる。この冷媒（状態（１））が圧縮機１に吸引されることで主回路１０が形成されるようになっている。
【００２５】
ところが、外気温度が低い、たとえば０℃以下の条件における貯湯運転モードでは、空気熱交換器４の表面温度が低下するために空気熱交換器４の表面に霜が付着してしまうことがある。そうすると、空気熱交換器４での熱交換効率が低下するとともに、空気熱交換器４での冷媒温度も低下してしまうことになる。また、貯湯運転モードを継続すると空気熱交換器４に付着した霜が成長してしまい、水熱交換器５で効率良く加熱を行うための十分な熱量を外気から吸熱することができなくなってしまうことになる。
【００２６】
そこで、制御装置４０は、蒸発温度検知手段３０ａで検知した蒸発温度（Ｔｅｉ）が予め設定されている所定値（Ｔ１）以下になったと判断すると、第１開閉弁６ａを開制御する（詳細については、図６で説明する）。第１開閉弁６ａが開くと、冷媒が第１バイパス管１６に流れ込むようになり、除霜回路１１が形成されることになる。つまり、制御装置４０は、空気熱交換器４及び水熱交換器５での熱交換率を低下させないように空気熱交換器４の除霜運転モードを行なうのである。
【００２７】
しかしながら、貯湯運転モードから除霜運転モードに直接切り替え、急激に圧縮機１の回転数及び膨張弁３の開度を変化させると、圧縮機１の入口における冷媒の乾き度が外気温度以下となってしまい圧縮機１へ液バックしてしまうことにもなる。そこで、この実施の形態１では、除霜運転モードを行なう前に除霜準備運転モードを実行するようにしているのである。
【００２８】
図３は、除霜準備運転モード中における主回路１０及び除霜回路１１の冷媒状態を示すモリエル線図（Ｐ−Ｈ線図）である。図３に基づいて、除霜準備運転モード中の主回路１０及び除霜回路１１における冷媒状態について説明する。この図は、縦軸が絶対圧力（Ｐ）で、横軸がエンタルピ（Ｈ）を示している。この図３では、Ｌ３０２が冷媒の状態遷移を、Ｌ３０４が外気温度をそれぞれ示している。また、Ｌ３０２上に図示してある状態（１）〜（６）は、それぞれの場所における冷媒の状態を示している。なお、状態（１）、（５）及び（６）は、外気温度Ｌ３０４よりも低くなっている。
【００２９】
この図３において、冷媒は、飽和液線と飽和蒸気線とで囲まれた部分では気液二相状態であることを、飽和液線の左側では液化した状態であることを、飽和蒸気線の右側ではガス化した状態であることをそれぞれ表している。つまり、冷媒は、状態（１）では気液二相状態からガス状態に遷移する段階であることがわかり、状態（２）〜状態（４）では臨界圧力以上の状態であることがわかり、状態（５）及び状態（６）では気液二相状態であることがわかる。
【００３０】
除霜準備運転モードは、制御装置４０により第１開閉弁６ａが開制御されて開始するようになっている。つまり、第１開閉弁６ａが開くことによって、圧縮機１から吐出した高温・高圧の冷媒（状態（２））を主回路１０だけでなく除霜回路１１（つまり、第１バイパス管１６）に流れるようにして除霜準備運転モードを開始するのである。なお、分岐部１８で主回路１０と除霜回路１１とに分かれた冷媒は、高低圧熱交換器５の入口側（合流部１９）で合流し、比較的高温・高圧の冷媒（状態（３））となる。
【００３１】
このとき、除霜回路１１側へ流入する冷媒（状態（２））は、除霜回路１１を流れても比較的高温を保ったままの冷媒（状態（３’’））となる。一方、主回路１０を流れ水熱交換器２に流入する冷媒（状態（２））は、冷媒流量が減少しているので、水熱交換器２での熱交換量も低下することになる。つまり、貯湯装置６０を循環する水に渡すことのできる熱量が少なくなっているのである。したがって、水熱交換器２から流出した冷媒（状態（３’））の温度は比較的下がっていないことになる。
【００３２】
主回路１０を流れる冷媒（状態（３’））と除霜回路１１を流れる冷媒（状態（３’’））とが高低圧熱交換器５の入口側（合流部１９）で合流し、比較的高温・高圧の冷媒（状態（３））となる。この冷媒（状態（３））は、主回路１０と除霜回路１１との分岐部１８の冷媒（状態（２））の温度よりも低下しているものの、比較的高温を保ったままの状態で高低圧熱交換器５へ流入することになる。
【００３３】
すなわち、合流部１９で主回路１０と除霜回路１１とが合流した後の冷媒（状態（３））は、比較的高温となっているので、高低圧熱交換器５の熱交換量が増加することになるのである。この高低圧熱交換器５では、冷媒（状態（３））は、高低圧熱交換器５を流れる気液二相冷媒（状態（６））に一部を放熱しながら温度が低下し、低温・高圧の冷媒（状態（４））になる。高低圧熱交換器５から流出した冷媒（状態（４））は、膨張弁３に流入する。
【００３４】
膨張弁３に流入した冷媒（状態（４））は、膨張弁３で減圧されて低温・低圧の気液二相冷媒（状態５））となる。この気液二相冷媒（状態（５））は、空気熱交換器４へ流入し、ファン２２から送られる空気から吸熱して蒸発した低温・低圧の気液二相冷媒（状態（６））となる。なお、空気熱交換器４での熱交換量は、水熱交換器２での放熱量（熱交換量）が低下したことに伴って低下している。また、空気熱交換器４での熱交換量が低下すれば、蒸発温度検知手段３０ａで検知する蒸発温度（Ｔｅｉ）も貯湯運転モード時の蒸発温度よりも上昇している。
【００３５】
このとき、空気熱交換器４から流出した気液二相冷媒（状態（６））は、乾き度が低下することになるが、高低圧熱交換器５の熱交換量は増加していることから、圧縮機１へ吸引される際には十分加熱されてガス冷媒（状態（１））となる。その後、水熱交換器２の出口における冷媒（状態（３’））の温度及び蒸発温度（ｔｅｉ）は、上昇を続け、圧縮機１での熱量よりも水熱交換器２での熱交換量が小さくなる。そのため、空気熱交換器４で気液二相冷媒（状態（５））の熱が空気側へ放熱され、図４に示す除霜運転モード時のサイクル状態となり、除霜運転モードへ切り替わることになる。
【００３６】
図４は、除霜運転モード中における主回路１０及び除霜回路１１の冷媒状態を示すモリエル線図（Ｐ−Ｈ線図）である。図４に基づいて、除霜運転モード中の主回路１０及び除霜回路１１における冷媒状態について説明する。この図は、縦軸が絶対圧力（Ｐ）で、横軸がエンタルピ（Ｈ）を示している。この図４では、Ｌ３０３が冷媒の状態遷移を、Ｌ３０４が外気温度をそれぞれ示している。また、Ｌ３０３上に図示してある状態（１）〜（６）は、それぞれの場所における冷媒の状態を示している。なお、いずれの状態においても外気温度Ｌ３０４よりも高くなっている。
【００３７】
この図４において、冷媒は、飽和液線と飽和蒸気線とで囲まれた部分では気液二相状態であることを、飽和液線の左側では液化した状態であることを、飽和蒸気線の右側ではガス化した状態であることをそれぞれ表している。つまり、冷媒は、状態（１）では気液二相状態からガス状態に遷移する段階であることがわかり、状態（２）〜状態（４）では臨界圧力以上の状態であることがわかり、状態（５）及び状態（６）では気液二相状態であることがわかる。
【００３８】
除霜運転モードは、除霜準備運転モードを経た後に開始されるようになっている。つまり、制御装置４０は、第１開閉弁６ａを開らいた状態にしたままで除霜運転モードが開始するようになっている。したがって、上述した除霜準備運転モードと同様に、圧縮機１から吐出した高温・高圧の冷媒（状態（２））を主回路１０だけでなく除霜回路１１に流れるようにして除霜運転モードを行なっているのである。なお、分岐部１８で主回路１０と除霜回路１１とに分かれた冷媒は、高低圧熱交換器５の入口側（合流部１９）で合流し、比較的高温・高圧の冷媒（状態（３））となる。  
【００３９】
このとき、除霜回路１１側へ流入する冷媒（状態（２））は、除霜回路１１を流れても比較的高温を保ったままの冷媒（状態（３’’））となる。一方、主回路１０を流れ水熱交換器２に流入する冷媒（状態（２））は、冷媒流量が減少しているので、水熱交換器２での熱交換量も低下することになる。つまり、貯湯装置６０を循環する水に渡すことできる熱量が少なくなっているのである。したがって、水熱交換器２から流出した冷媒（状態（３’））の温度は比較的下がっていないことになる。
【００４０】
主回路１０を流れる冷媒（状態（３’））と除霜回路１１を流れる冷媒（状態（３’’））とが高低圧熱交換器５の入口側（合流部１９）で合流し、比較的高温・高圧の冷媒（状態（３））となる。この冷媒（状態（３））は、分岐部１８の冷媒（状態（２））の温度よりも低下してものの、比較的高温を保ったままの状態で高低圧熱交換器５へ流入することになる。
【００４１】
すなわち、合流部１９で主回路１０と除霜回路１１とが合流した後の冷媒（状態（３））は、比較的高温となっているので、高低圧熱交換器５の熱交換量が増加することになるのである。この高低圧熱交換器５では、冷媒（状態（３））は、高低圧熱交換器５を流れる気液二相冷媒（状態（６））に一部を放熱しながら温度が低下し、低温・高圧の冷媒（状態（４））になる。高低圧熱交換器５から流出した冷媒（状態（４））は、膨張弁３に流入する。
【００４２】
膨張弁３に流入した冷媒（状態（４））は、膨張弁３で減圧されて低温・低圧の気液二相冷媒（状態５））となる。この気液二相冷媒（状態（５））は、除霜準備運転モードを経た後であるので、温度が外気温度Ｌ３０４以上となっている。この気液二相冷媒（状態（５））は、空気熱交換器４へ流入し、ファン２２から送られる空気から吸熱して蒸発した低温・低圧の気液二相冷媒（状態（６））となる。なお、空気熱交換器４での熱交換量は、水熱交換器２での放熱量（熱交換量）が低下したことに伴って低下している。また、空気熱交換器４での熱交換量が低下すれば、蒸発温度検知手段３０ａで検知する蒸発温度（Ｔｅｉ）も貯湯運転モード時の蒸発温度よりも上昇している。
【００４３】
このとき、空気熱交換器４から流出した気液二相冷媒（状態（６））は、熱が空気側へ放熱されて乾き度が低下することになるが、高低圧熱交換器５の熱交換量は増加していることから、圧縮機１へ吸引される際には十分加熱されてガス冷媒（状態（１））となる。
そして、貯湯運転モード時よりも空気熱交換器４内に存在する冷媒量が増加して余剰冷媒が貯留され、圧縮機１から吐出する冷媒圧力上昇を抑制できるようになっている。また、空気熱交換器４を流出した気液二相冷媒（状態（６））は、高低圧熱交換器５へ流入する高温・高圧の冷媒（状態（３））によって加熱されてガス冷媒（状態（１））となって圧縮機１へ吸引されてサイクルを形成する。
【００４４】
なお、空気熱交換器４での熱交換量は、除霜準備運転モードと同様に、水熱交換器２での放熱量（熱交換量）が低下したことに伴って低下する。つまり、蒸発温度検知手段３０ａで検知する蒸発温度（Ｔｅｉ）が上昇するのである。以上のように、このヒートポンプ装置１００は、貯湯運転モードと除霜運転モードとでのサイクル状態を第１開閉弁６ａの開度を制御することで異なるものとするとともに、貯湯運転モードと除霜運転モードとを繋ぐ除霜準備運転モードを実行することによって、貯湯運転モードと除霜運転モードのサイクル状態を効率良く変化させることを可能にしている。
【００４５】
次に、各運転モード（貯湯運転モード、除霜準備運転モード及び除霜運転モード）における各機器の制御について説明する。図５は、各機器の制御タイミングを示すタイミングチャートである。図５に基づいて、各機器（第１開閉弁６ａ、圧縮機１、膨張弁３、ファン２２及び水ポンプ２１）の制御について説明する。なお、制御装置４０が、第１開閉弁６ａの開閉、圧縮機１の回転数（ｒｐｓ）、膨張弁３の開度（ｐｕｌｓｅ）、ファン２２の回転数（ｒｐｍ）及び水ポンプ２１の流量（Ｌ／ｍｉｎ）をそれぞれ制御するようになっている。
【００４６】
貯湯運転モードは、貯湯装置６０を循環する水を所定の温度にまで沸き上げることを主目的としている。そのために、制御装置４０は、第１開閉弁６ａを閉じ、圧縮機１を所定の回転数で駆動させ、膨張弁３の開度を小さくし、ファン２２を所定の回転数で駆動させ、水ポンプ２１の流量を多くするように制御する（図５で示す（ａ））。その後、制御装置４０は、除霜準備運転モード開始の条件を満たしたと判断すると、貯湯運転モードから除霜準備運転モードに切り替える（図５で示すＰ１）。
【００４７】
除霜準備運転モードは、除霜運転モードの時間短縮、つまり蒸発温度（Ｔｅｉ）をより早く所定値（Ｔｘ）以上にすることを主目的としている。そのために、制御装置４０は、第１開閉弁６ａを開け、圧縮機１の回転数を貯湯運転モード時の回転数よりも低下させ、膨張弁３の開度を大きくし、ファン２２を貯湯運転モード時と同様の回転数で駆動させ、水ポンプ２１を停止または貯湯運転モード時よりも流量を少なくするように制御する（図５で示す（ｂ））。除霜準備運転モードは、制御装置４０が第１開閉弁６ａを開制御することによって貯湯運転モードから除霜準備運転モードへ切り替わるのである。
【００４８】
すなわち、制御装置４０は、圧縮機１の回転数を貯湯運転モード時よりも低下させるように、膨張弁３の開度を大きくするように制御することにより、空気熱交換器４内に流入する冷媒量を増加させるのである。こうすることにより、蒸発温度（Ｔｅｉ）を上昇させることができるのである。このとき、ファン２２を貯湯運転モード時と同様の回転数で駆動させておくことにより、空気熱交換器４の出口における冷媒の乾き度が急激に低下して圧縮機１への液バックを防止できる。
【００４９】
また、制御装置４０は、貯湯装置６０内の水ポンプ２０を停止または貯湯運転モード時よりも流量を低下させるように制御する。こうすることにより、高低圧熱交換器５へ流入する高圧・高圧の冷媒の温度の低下が抑制されて高低圧熱交換器５での熱交換量を大きくすることができる。したがって、空気熱交換器４から流出した気液二相冷媒を加熱してガス化しやすくなるのである。さらに、水熱交換器２での冷媒の放熱量（熱交換量）が小さくなるため、空気熱交換器４で冷媒が吸熱する熱量も小さくなり、蒸発温度（Ｔｅｉ）が上昇しやすくなる。
【００５０】
また、第１開閉弁６ａを開いたとき、第１開閉弁６ａへ流入する冷媒流量が、水熱交換器２へ流入する冷媒流量よりも多くなるような構成の第１開閉弁６ａを選定し、開閉を制御すれば、除霜回路１１へ冷媒を流通しやすくなる。そのために、水熱交換器２での放熱量（熱交換量）を低下させることができ、圧縮機１から吐出し高低圧熱交換器５へ流入する高温・高圧の冷媒の温度が低下しにくくなる。その後、制御装置４０は、除霜運転モード開始の条件を満たしたと判断すると、除霜準備運転モードから除霜運転モードに切り替える（図５で示すＰ２）。
【００５１】
除霜運転モードは、空気熱交換器４に付着した霜を除去し、水熱交換器２及び空気熱交換器４での熱交換量を低下させないようにすることを主目的としている。そのために、制御装置４０は、第１開閉弁６ａを開け、圧縮機１の回転数を次第に貯湯運転モード時の回転数と同様にし、膨張弁３の開度を次第に小さくし、ファン２２を停止または貯湯運転モード時の回転数よりも低下させ、水ポンプ２１を停止または貯湯運転モード時よりも流量を少なくするように制御する（図５で示す（ｃ））。
【００５２】
除霜運転モードでは、ファン２２を停止または貯湯運転モード時の回転数よりも低下させて蒸発温度（Ｔｅｉ）を更に上昇させることで除霜効率を向上させているのである。また、除霜運転モード開始後、圧縮機１の回転数を次第に増加させ、膨張弁３の開度を除霜準備運転モード時よりも小さくすることによって（図８参照）、圧縮機１の入力は増加し、除霜運転モード時間が短くなり効率よく除霜運転モードが実行できる。除霜運転モードは、制御装置４０が蒸発温度（Ｔｅｉ）が所定値以上になったと判断することによって除霜準備運転モードから除霜運転モードへ切り替わるのである。その後、制御装置４０は、貯湯運転モード開始の条件を満たしたと判断すると、除霜運転モードから貯湯運転モードに切り替える（図５で示すＰ３）。
【００５３】
次に、上述した各運転モード（貯湯運転モード、除霜準備運転モード及び除霜運転モード）の切り替えについて説明する。図６は、各運転モードの切り替え処理の流れを示すフローチャートである。図６に基づいて、各運転モードの切り替え処理について説明する。通常、ヒートポンプ装置１００は、貯湯運転モードを行なっている（ステップＳ１０１）。その後、貯湯運転モード時に空気熱交換器４に霜が付着すると、蒸発温度（Ｔｅｉ）が低下することになる。つまり、空気熱交換器４への着霜状態をこの蒸発温度（Ｔｅｉ）で判定することができる。ヒートポンプ装置１００が貯湯運転モードを開始すると、制御装置４０は、蒸発温度検知手段３０ａで検知した蒸発温度（Ｔｅｉ）と予め設定してある所定値（Ｔ１）とを比較する（ステップＳ１０２）。
【００５４】
制御装置４０は、蒸発温度（Ｔｅｉ）が所定値（Ｔ１）以下になるまで貯湯運転モードを継続させる（ステップＳ１０２；ＮＯ）。すなわち、制御装置４０は、第１開閉弁６ａを閉じたままの状態にして主回路１０を冷媒が循環するようにしているのである。制御装置４０は、蒸発温度（Ｔｅｉ）が所定値（Ｔ１）以下になったと判断すると（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）、除霜準備運転モード開始と判断し、貯湯運転モードから除霜準備運転モードに切り替える（ステップＳ１０３）。すなわち、制御装置４０は、第１開閉弁６ａを開いた状態にして除霜回路１１にも冷媒が流入させるのである。
【００５５】
次に、制御装置４０は、蒸発温度（Ｔｅｉ）と予め設定してある所定値（Ｔｘ）とを比較する（ステップＳ１０４）。制御装置４０は、蒸発温度（Ｔｅｉ）が所定値（Ｔｘ）以上になるまで除霜準備運転モードを継続させる（ステップＳ１０４；ＮＯ）。すなわち、制御装置４０は、第１開閉弁６ａの開状態を継続して除霜回路１１にも冷媒が循環するようにしているのである。制御装置４０は、蒸発温度（Ｔｅｉ）が所定値（Ｔｘ）以上になったと判断すると（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）、除霜運転モード開始と判断し、除霜準備運転モードから除霜運転モードに切り替える（ステップＳ１０５）。
【００５６】
除霜運転モードを実行すると、空気熱交換器４に付着した霜が溶けるので、蒸発温度（Ｔｅｉ）が上昇することになる。そこで、制御装置４０は、蒸発温度（Ｔｅｉ）と予め設定してある所定値（Ｔ２）とを比較する（ステップＳ１０６）。制御装置４０は、蒸発温度（Ｔｅｉ）が所定値（Ｔ２）以上になるまで除霜運転モードを継続させる（ステップＳ１０６；ＮＯ）。すなわち、制御装置４０は、空気熱交換器４に付着した霜が溶解してしないと判断し、除霜運転モードを継続させるのである。制御装置４０は、蒸発温度（Ｔｅｉ）が所定値（Ｔ２）以上になったと判断すると（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、貯湯運転モード開始と判断し、除霜運転モードから再度貯湯運転モードに切り替える（ステップＳ１０７）。
【００５７】
貯湯運転モードから除霜準備運転モードへ切り替わるための条件となる目標蒸発温度である所定値（Ｔ１）は、空気熱交換器４に霜が付着し、空気熱交換器４の熱交換量が低下してしまうであろうと想定される温度を予め設定したものである。また、除霜準備運転モードから除霜運転モードへ切り替わるための条件となる目標蒸発温度である所定値（Ｔｘ）は、空気熱交換器４に付着した霜が溶ける温度以上であればよく、たとえば氷の融点である０℃として予め設定したものである。さらに、除霜運転モードから貯湯運転モードへ切り替わるための条件となる目標蒸発温度である所定値（Ｔ２）は、空気熱交換器４に付着した霜が溶け、空気熱交換器４の熱交換量が低下しないであろうと想定される温度を予め設定したものである。
【００５８】
次に、圧縮機１及び膨張弁３の具体的な制御例について説明する。
図７は、圧縮機１の回転数及び膨張弁３の開度の制御の一例を示す説明図である。図７に示すように、圧縮機１の回転数及び膨張弁３の開度を除霜運転モード開始と同時に大きく変化、つまり圧縮機１の回転数を低下させ、膨張弁３の開度を大きくさせると、空気熱交換器４内に流入する冷媒量が急激に増加することになる。つまり、過渡的に圧縮機１の入口における冷媒の乾き度が外気温度Ｌ３０４以下となり、圧縮機１へ液バックしてしまうことになる。
【００５９】
図８は、圧縮機１の回転数及び膨張弁３の開度の制御の他の一例を示す説明図である。図８に示すように、圧縮機１の回転数及び膨張弁３の開度を所定の時間間隔で段階的に、たとえば圧縮機１回転数を２０秒毎に２０ｒｐｓずつ低下させ、膨張弁３の開度を２０秒毎に２５ｐｕｌｓｅずつ増加させるといったように制御することにより、空気熱交換器４内に流入する冷媒量を急激に増加させないようにする。そうすると、圧縮機１の入口における冷媒の乾き度が常に外気温度Ｌ３０４以上となり、圧縮機１へ液バックすることなく、除霜準備運転モードから除霜運転モードへ切り替えることができる。なお、除霜準備運転モードでは、圧縮機１の回転数、膨張弁３の開度の双方を同時に制御してもよく、そのうちの少なくともいずれかを制御してもよい。
【００６０】
以上説明したように、実施の形態１のヒートポンプ装置１００によれば、高低圧熱交換器５へ流入する高温・高圧の冷媒の温度を比較的高温に保てるため、除霜運転モード時に発生する余剰冷媒を、冷媒容器を用いずに処理することができ、かつ圧縮機１への液バックを抑制できるのである。すなわち、除霜準備運転モードを経た後に除霜運転モードを実行することによって、効率のよい除霜運転モードを実現しているのである。また、除霜準備運転モード及び除霜運転モードにおいて、圧縮機１の回転数、膨張弁３の開度及びファン２２の回転数を制御することにより更に効率よく除霜でき、除霜時間の短縮を図ることを可能にしている。
【００６１】
この実施の形態１では、制御装置４０が空気熱交換器４の状態（つまり、着霜状態）に応じて、貯湯運転モード、除霜準備運転モード及び除霜運転モードを行なうようにしていたが、ユーザからの指示に基づいて貯湯運転モード、除霜準備運転モード及び除霜運転モードを行なうようにしてもよい。つまり、操作部等に設けられた貯湯ボタンや除霜ボタンが操作されることによって、貯湯運転モード、除霜準備運転モード及び除霜運転モードを行なうようにしてもよいのである。この場合にも、除霜準備運転モードを行なった後に、除霜運転モードを行なう。
【００６２】
なお、実施の形態１で示した所定値（Ｔ１）、所定値（Ｔｘ）及び所定値（Ｔ２）の値を特に限定するものではない。ヒートポンプ装置１００の用途、設置場所及び性能等の条件に基づいて設定するとよい。また、これらの所定値を変更可能にしておくとよい。さらに、制御装置４０が熱源装置５０内に設けられている場合を例に示したが、これに限定するものではない。たとえば、制御手段４０を熱源装置５０の外部に設けてもよく、貯湯装置６０内に設けてもよい。
【００６３】
ＣＯ2を冷媒とした場合、ＣＯ2は気液の密度差が小さいため、空気熱交換器４側に多くの冷媒を貯留することができる。また、ＣＯ2 は、圧縮機１から吐出する冷媒温度が高くなるため、高低圧熱交換器５で空気熱交換器４から流出する気液二相冷媒を加熱してガス化しやすいという効果もある。さらに、蒸発温度検知手段３０ａを、空気熱交換器４を流通する冷媒配管１５の中間位置に設けてもよい。なお、膨張弁３の出口から圧縮機１の入口までの間の冷媒配管１５（低圧）の途中に低圧圧力検知手段を設けて、算出した飽和温度を蒸発温度（Ｔｅｉ）としてもよい。また、空気熱交換器４への着霜状態を、外気温度及び貯湯運転モード時間から経験的に推定して検知するようにしてもよい。
【００６４】
実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２に係るヒートポンプ装置１００ａの全体構成を示す概略構成図である。図９に基づいて、ヒートポンプ装置１００ａの構成について説明する。ここでは、このヒートポンプ装置１００ａがヒートポンプ給湯機である場合を例に示すものとする。また、冷媒には、ＣＯ2を使用しているものとして説明する。なお、実施の形態２では実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００６５】
ヒートポンプ装置１００ａは、図９に示すように、分岐部１８と水熱交換器２との間に第２開閉弁６ｂを設けている。つまり、除霜運転モード時において、この第２開閉弁６ｂを閉じれば水熱交換器２へ冷媒が流入しないようにすることができるのである。したがって、高低圧熱交換器５の入口側（合流部１９）の冷媒（状態（３））の温度が実施の形態１で示したよりも高くなるため、圧縮機１への吸入される冷媒を確実にガス化できる。そうすると、除霜運転モード時における水熱交換器２での放熱もなくなるため、除霜時間の短縮を更に図ることができる。なお、制御装置４０が第２開閉弁６ｂの開閉制御を行なっている。
【００６６】
実施の形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３に係るヒートポンプ装置１００ｂの全体構成を示す概略構成図である。図１０に基づいて、ヒートポンプ装置１００ｂの構成について説明する。ここでは、このヒートポンプ装置１００ｂがヒートポンプ給湯機である場合を例に示すものとする。また、冷媒には、ＣＯ2を使用しているものとして説明する。なお、実施の形態３では実施の形態１及び実施の形態２との相違点を中心に説明し、実施の形態１及び実施の形態２と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００６７】
ヒートポンプ装置１００ｂは、図１０に示すように、水熱交換器２と合流部１９との間に第２減圧装置としてのキャピラリ７を設けるとともに、水熱交換器２とキャピラリ７との間で冷媒配管１５を分岐させ、キャピラリ７と合流部１９との間で冷媒配管１５に合流させる第２バイパス管１２を設けている。また、この第２バイパス管１２には、第３開閉弁６ｃが設けられている。
【００６８】
第３開閉弁６ｃの制御について説明する。
貯湯運転モード時おいて、制御装置４０は、第３開閉弁６ｃを開くように制御する。こうすることにより、水熱交換器２の出口における冷媒は、キャピラリ７で減圧され温度低下することなく高低圧熱交換器５へ流入できる。つまり、高低圧熱交換器５の熱交換量が低下しないのである。したがって、水熱交換器２へ流入する貯湯装置６０を循環する水の温度が高い場合でも、空気熱交換器４の入口における冷媒の乾き度が低下するため、空気熱交換器４の冷媒量が増加し、圧縮機１から吐出する冷媒圧力上昇が抑制されることになる。
【００６９】
次に、除霜準備運転モードについて説明する。貯湯運転モードから除霜準備運転モードへ切り替わると、制御装置４０は、第１開閉弁６ａを開いて、第３開閉弁６ｃは閉じるように制御する。こうすることにより、水熱交換器２に流入する冷媒流量を減少させ、水熱交換器２での放熱量（熱交換量）を低下させることができる。したがって、高低圧熱交換器５へ流入する高温・高圧の冷媒の温度の低下を抑制することができる。また、膨張弁３の開度を大きくしても、水熱交換器２から空気熱交換器４へ冷媒が急激に移動しないため、圧縮機１への過渡的な液バックを抑制できる。
【００７０】
以上説明したように、ヒートポンプ装置１００ｂによれば、除霜運転モード時において、第３開閉弁６ｃの開閉を制御することによって水熱交換器２から空気熱交換器４へ流入する冷媒流量を減少できるため、高低圧熱交換器５の高圧側に流入する冷媒温度の低下を抑制できる。したがって、空気熱交換器４から流出する冷媒を加熱し、ガス化しやすく、圧縮機１への液バックを抑制できるという効果を有する。
【００７１】
また、ヒートポンプ装置１００ｂに、実施の形態２に係るヒートポンプ装置１００ａで示したような第２開閉弁６ｂを設けてもよい。そうすれば、除霜運転モード時において、この第２開閉弁６ｂを閉じることで水熱交換器２へ冷媒が流入しないようにすることができるのである。したがって、高低圧熱交換器５の入口側（合流部１９）の冷媒（状態（３））の温度が実施の形態１で示したよりも高くなるため、圧縮機１への吸入される冷媒を確実にガス化できる。そうすると、除霜運転モード時における水熱交換器２での放熱もなくなるため、除霜時間の短縮を更に図ることができる。
【００７２】
実施の形態１〜実施の形態３において、圧縮機１の種類を特に限定するものではないが、圧縮機１を低圧シェル型とした場合、万が一圧縮機１へ過渡的な液バックが発生しても、圧縮機１内のモータからの発熱により冷媒が加熱され、ガス化することができる。たとえば、圧縮機１を中間圧シェル型や高圧シェル型としてもよい。また、圧縮機１を容量制御が可能なインバータ圧縮機としてもよい。また、実施の形態１〜実施の形態３では、１つの圧縮機１を使用した場合を例に示したが、これに限定するものでなく、複数の圧縮機を設けてもよい。この場合は、圧縮機制御手段が設けた圧縮機の台数分のマルチ制御を行うようにするとよい。
【００７３】
また、実施の形態１〜実施の形態３において、ヒートポンプ装置１００〜ヒートポンプ装置１００ｂにＣＯ2 冷媒を使用した場合を例に示したが、これに限定するものではない。たとえば、ＣＯ2 と共沸性の高い炭化水素類、たとえばプロパンやシクロプロパン、イソブタン、ブタン等とＣＯ2 を混合した混合冷媒を使用してもよい。このような混合冷媒を使用すれば、ＣＯ2 単体冷媒の場合と比較して臨界圧力を更に低くすることが可能になる。
【００７４】
さらに、実施の形態１〜実施の形態３では、ヒートポンプ装置１００〜ヒートポンプ装置１００ｂがヒートポンプ給湯機に適用される場合を例に説明したが、これに限定するものではなく、たとえばカーエアコンや空気調和装置、冷凍機、冷蔵庫等の装置に適用されてもよい。このような装置に適用される場合には、熱源装置５０が室外ユニットに相当し、貯湯装置６０が室内ユニットに相当することになる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施の形態１に係るヒートポンプ装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】貯湯運転モード中における冷媒状態を示すモリエル線図である。
【図３】除霜準備運転モード中における冷媒状態を示すモリエル線図である。
【図４】除霜運転モード中における冷媒状態を示すモリエル線図である。
【図５】各機器の制御タイミングを示すタイミングチャートである。
【図６】各運転モードの切り替え処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】圧縮機の回転数及び膨張弁の開度の制御の一例を示す説明図である。
【図８】圧縮機の回転数及び膨張弁の開度の制御の他の一例を示す説明図である。
【図９】実施の形態２に係るヒートポンプ装置の構成を示す概略構成図である。
【図１０】実施の形態３に係るヒートポンプ装置の構成を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  圧縮機、２  水熱交換器、３  膨張弁、４  空気熱交換器、５  高低圧熱交換器、６ａ  第１開閉弁、６ｂ  第２開閉弁、６ｃ  第３開閉弁、７  キャピラリ、１０  主回路、１１  除霜回路、１２  第２バイパス管、１５  冷媒配管、１６  第１バイパス管、１８  分岐部、１９  合流部、２０  水ポンプ、２１  貯湯タンク、２２  ファン、３０ａ  蒸発温度検知手段、３０ｂ  外気温度検知手段、４０  制御装置、５０  熱源装置、６０  貯湯装置、１００  ヒートポンプ装置、１００ａ  ヒートポンプ装置、１００ｂ  ヒートポンプ装置。
【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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