(57)【要約】【課題】本発明は、デフロスト運転中において、デフロスト弁を適宜開閉させることにより、デフロスト運転を効率よく短時間で行なうことを課題とする。【解決手段】ヒートポンプ用デフロスト回路は、圧縮機２、ガスクーラ３、膨張弁６および蒸発器７が、冷媒配管１０、１１により順次接続され、前記圧縮機およびガスクーラ間の冷媒配管途中と、膨張弁および蒸発器間の冷媒配管途中は、デフロスト弁２２を有するデフロスト配管２３にて接続され、デフロスト運転時において、前記圧縮機の運転を止めることなく、前記圧縮機の吐出圧力と吐出側冷媒温度に基づいて前記デフロスト弁を開閉制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、ガスクーラ、膨張弁および蒸発器が、冷媒配管により順次接続され、前記圧縮機および前記ガスクーラ間の前記冷媒配管途中と、前記膨張弁および前記蒸発器間の前記冷媒配管途中は、デフロスト弁を有し且つ前記圧縮機から吐出された冷媒を前記蒸発器に通すデフロスト配管にて接続され、前記デフロスト弁を閉じた状態においても前記圧縮機の運転を止めないでデフロスト運転するヒートポンプ用デフロスト回路であって、
前記デフロスト運転時に、前記圧縮機の吐出圧力および吐出側冷媒温度の少なくとも一方に基づいて前記デフロスト弁を開閉する制御装置が設けられたことを特徴とするヒートポンプ用デフロスト回路。
【請求項２】
デフロスト開始時から設定した時間内においては、前記デフロスト弁を開かず、前記膨張弁を設定開度開き、前記冷媒を圧縮機にて循環させる請求項１に記載のヒートポンプ用デフロスト回路。
【請求項３】
前記請求項１または２に記載のヒートポンプ用デフロスト回路を備えたことを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
【請求項４】
圧縮機およびガスクーラ間の前記冷媒配管途中と、膨張弁および蒸発器間の冷媒配管途中とを、デフロスト弁を有し且つ前記圧縮機から吐出された冷媒を前記蒸発器に通すデフロスト配管にて接続し、前記デフロスト弁を閉じた状態においても前記圧縮機の運転を止めないでデフロスト運転するヒートポンプにおけるデフロスト方法であって、
前記圧縮機の吐出圧力および吐出側冷媒温度に基づいて前記デフロスト弁を閉じ、前記圧縮機の吐出圧力または吐出側冷媒温度に基づいて前記デフロスト弁を開くことを特徴とするヒートポンプ式給湯機におけるデフロスト方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ用デフロスト回路およびその回路を備えたヒートポンプ式給湯機並びにヒートポンプ式給湯機におけるデフロスト方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプ式給湯機は、冷媒サイクルと給湯サイクルとから構成されている。冷媒サイクルは、圧縮機、ガスクーラ、膨張弁および蒸発器が、冷媒配管により順次接続され、前記圧縮機およびガスクーラ間の冷媒配管途中と、膨張弁および蒸発器間の冷媒配管途中は、デフロスト弁を有するデフロスト配管にて接続され、前記圧縮機から吐出された冷媒を、デフロスト配管を介して前記蒸発器に通すことによりデフロストする構成である。
【０００３】
また、給湯サイクルは、貯湯タンク（給湯タンク）と循環路とを備え、この循環路には、水循環用ポンプと熱交換路とが介設されている。
【０００４】
外気温度が低い場合等において、この蒸発器に着霜が生じて、能力が低下することがある。このため、この種のヒートポンプ式給湯機では、着霜を除去する除霜（デフロスト）運転を可能としている。すなわち、圧縮機からの高温吐出ガスを蒸発器に直接供給するデフロスト運転を可能としている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３１０５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
デフロスト運転において、圧縮機からの高温吐出ガスは、膨張弁を有する冷媒配管を経由することなく、デフロスト配管を介して直接に蒸発器に供給されるため、デフロスト運転時間の経過とともに、圧縮機からの冷媒の圧力、温度が低下する。このため、デフロスト効果が低下し、デフロストの運転に長時間を要する問題があった。
【０００６】
本発明は、デフロスト運転中において、デフロスト弁を開閉制御することにより、デフロスト運転を効率よく短時間で行なえるヒートポンプ用デフロスト回路およびヒートポンプ式給湯機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために、ヒートポンプ用デフロスト回路およびヒートポンプ式給湯機並びにヒートポンプ式給湯機におけるデフロスト方法としてなされたもので、本発明のヒートポンプ用デフロスト回路は、圧縮機、ガスクーラ、膨張弁および蒸発器が、冷媒配管により順次接続され、前記圧縮機および前記ガスクーラ間の前記冷媒配管途中と、前記膨張弁および前記蒸発器間の前記冷媒配管途中は、デフロスト弁を有し且つ前記圧縮機から吐出された冷媒を前記蒸発器に通すデフロスト配管にて接続され、前記デフロスト弁を閉じた状態においても前記圧縮機の運転を止めないでデフロスト運転するヒートポンプ用デフロスト回路であって、前記デフロスト運転時に、前記圧縮機の吐出圧力および吐出側冷媒温度の少なくとも一方に基づいて前記デフロスト弁を開閉する制御装置が設けられたことにある。
【０００８】
前記本発明のヒートポンプ用デフロスト回路は、デフロスト運転中において、デフロスト弁を開閉制御して、所定圧力でかつ所定温度の冷媒を蒸発器に供給でき、デフロスト運転を効率よく短時間で行なえる。なお、前記圧縮機の吐出圧力および吐出側冷媒温度の少なくとも一方とは、吐出圧力または吐出側冷媒温度の何れか一方か、吐出圧力および吐出側冷媒温度の双方を含む意である。
【０００９】
本発明のヒートポンプ用デフロスト回路は、デフロスト開始時から設定した時間内においては、前記デフロスト弁を開かず、前記膨張弁を設定開度開き、前記冷媒を圧縮機にて循環させる。
【００１０】
本発明のヒートポンプ式給湯機は、ヒートポンプ用デフロスト回路を備えていることにある。
【００１１】
本発明のヒートポンプ式給湯機におけるデフロスト方法は、圧縮機およびガスクーラ間の前記冷媒配管途中と、膨張弁および蒸発器間の冷媒配管途中とを、デフロスト弁を有し且つ前記圧縮機から吐出された冷媒を前記蒸発器に通すデフロスト配管にて接続し、前記デフロスト弁を閉じた状態においても前記圧縮機の運転を止めないでデフロスト運転するヒートポンプにおけるデフロスト方法であって、前記圧縮機の吐出圧力および吐出側冷媒温度に基づいて前記デフロスト弁を閉じ、前記圧縮機の吐出圧力または吐出側冷媒温度に基づいて前記デフロスト弁を開くことにある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、デフロスト運転中において、デフロスト弁を開閉制御するため、デフロスト運転を効率よく短時間で行なえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１〜図３は、本発明に係るヒートポンプ式給湯機の一実施形態を示す。図１はヒートポンプ給湯機の冷凍サイクル図であり、図において、冷媒サイクル１は、圧縮機２と、ガスクーラ３と、冷媒熱交換器５と、膨張弁６と、蒸発器（空気熱交換器）７と、アキュムレータ８とを備えている。
【００１５】
圧縮機２、ガスクーラ３、冷媒熱交換器５、膨張弁６および蒸発器７は、冷媒配管１０、１１、１２、１３により順次接続され、冷媒熱交換器５において、高圧側冷媒配管１１と低圧側冷媒配管１２を向流熱交換させると共に、低圧側冷媒配管１２，１３にアキュムレータ８を配することによって基本的な一連の冷媒サイクルが構成されている。なお、蒸発器７には、この蒸発器７の能力を調整するための蒸発器用ファン１５が付設されている。
【００１６】
ガスクーラ３は、熱交換機（向流型ガスクーラ）として水入口１７より給湯水出口１８に至る給水配管１９が内挿されたものである。そして、水入口側の給水配管１９に、熱交換用給水を送る水ポンプ２０と比例弁（水制御弁）２１を設置することによって給湯回路が構成されている。
【００１７】
前記圧縮機２およびガスクーラ３間の冷媒配管１０途中と、膨張弁６および蒸発器７間の冷媒配管１１途中は、デフロスト弁２２を有するデフロスト配管２３にて接続されている。デフロスト弁２２は、蒸発器７に霜が付着した場合に圧縮機２からの高温吐出ガス（高圧高温の冷媒）により霜を融かすときに開く弁である。このデフロスト弁２２を開くことにより、圧縮機２からの冷媒を蒸発器７に直接供給することができ、これによって、蒸発器７の霜を除去するデフロスト運転が可能となる。かかる冷媒サイクル１は、通常の湯沸き上げ運転と、デフロスト運転とを行なうことができるようになっている。
【００１８】
図１において、２５は、外気温度（機器雰囲気温度）を検出するための外気温度検出用サーミスタ（外気温度検出温度センサ）である。冷媒配管１１の蒸発器７の近傍には、蒸発器の入口側冷媒温度を検出するための蒸発器入口用サーミスタ（蒸発器入口温度センサ）２６が設けられている。冷媒配管１３の圧縮機２の近傍には、圧縮機２に吸入される冷媒の温度を検出するための圧縮機吸入口用サーミスタ（圧縮機吸入口温度センサ）２７が設けられている。
【００１９】
冷媒配管１０の圧縮機２の近傍には、圧縮機２から吐出される冷媒の温度を検出するための圧縮機吐出口用サーミスタ（圧縮機吐出口温度センサ）２８と、圧縮機２から吐出される冷媒の圧力を検出するための圧縮機吐出圧力センサ２９とが設けられている。
【００２０】
ヒートポンプ式給湯機の制御部は、図２に示すように、前記温度センサ２５、２６、２７、２８と、圧縮機吐出圧力センサ２９と、制御装置３０等を備えている。そして、これら前記温度センサ２５、２６、２７、２８および圧縮機吐出圧力センサ２９のデータが制御装置３０に入力される。制御装置３０は、これら入力されたデータ等に基づいて、デフロスト弁２２、圧縮機２、蒸発器用ファン１５、水ポンプ２０および水制御弁２１等に制御信号を送信して、これらデフロスト弁２２等をそれぞれ作動させるようになっている。
【００２１】
上記のように構成されたヒートポンプ式給湯機によれば、デフロスト弁２２を閉状態として、圧縮機２および水ポンプ２０を作動させると、圧縮機２からの冷媒は、図１の矢印Ａに示すように、冷媒配管１０、１１、１２を流れる。給水配管１９を流れる給水は、ガスクーラ３で加熱されて、図示省略の貯湯タンクに貯湯される。
【００２２】
次に、デフロスト運転を行なう場合について説明する。このデフロスト運転は、水ポンプ２０を停止させた状態で冷媒を蒸発器７に供給することによって開始される。なお、デフロスト運転の際には、圧縮機２からの冷媒は、図１の矢印Ｂに示すように、冷媒配管１０、デフロスト配管２３、冷媒配管１２、冷媒配管１３を流れる。デフロスト運転制御を図３のフローチャートに従って説明する。
【００２３】
先ず、デフロスト運転中（デフロスト運転＝ＯＮ）の条件を満足するか否かを判断する（Ｓ１）。デフロスト運転＝ＯＮが成立しない場合、ｔａ、ｔｅ、ｔａ−ｔｅのそれぞれの値がデフロスト運転設定値に達しているか否かを判断する（Ｓ２）。ここで、ｔａは外気温度検出温度センサ２５で検出した外気温度（℃）を、ｔｅは蒸発器入口温度センサ２６で検出した蒸発器の入口側冷媒温度（℃）を、ｔａ−ｔｅは外気温度と蒸発器の入口側冷媒温度との差を示す。
【００２４】
かかるｔａ、ｔｅ、ｔａ−ｔｅのデータに基づいて制御装置３０が、デフロスト運転を行なうと判断した場合には、デフロストタイマカウントを開始し（Ｓ３）、水ポンプ２０をＯＦＦするとともに、水制御弁２１を閉じる（Ｓ４）。さらに、Ｓ５に移行しデフロスト運転を行なう。デフロスト運転初動時に、蒸発器用ファン１５を停止させ、膨張弁６の開度を所定開度まで絞る。ここで、膨張弁６の開度を所定開度まで絞るのは、冷媒が冷媒配管１１を介して膨張弁６からも若干流れるようにして、高圧高温の冷媒が、デフロスト配管２３を介して急激に蒸発器７に供給されるのを防止するためである。そして、所定の時間経過後にデフロスト弁２２を開くとともに膨張弁６を閉じ、ステップＳ１に移行する。なお、ステップＳ２において、条件が成立しない場合にはデフロスト運転を行なわない。
【００２５】
ステップＳ１において、デフロスト運転＝ＯＮの条件が成立していると判断した場合には、ステップＳ６に移行して、ＳＵＣ＞霜融解設定温度の条件が成立するか、あるいは、最大デフロスト運転時間を経過したか否かを判断する（Ｓ６）。ここで、ＳＵＣとは、圧縮機吸入口温度センサ２７が検出した圧縮機吸入口温度（℃）である。
【００２６】
前記少なくとも何れか一方の条件を満足する場合には、デフロスト運転停止（デフロスト運転＝ＯＦＦ）にし、デフロストタイマをリセットする（Ｓ７）。さらに、水ポンプ２０および蒸発器用ファン１５をＯＮし、デフロスト弁２２を閉じるとともに膨張弁７を開き（Ｓ８）、水制御弁２１を制御して開いて給湯運転を行なう（Ｓ９）。
【００２７】
ステップＳ６において、いずれの条件も成立しないと判断した場合には、ステップＳ１０に移行し、高圧＞異常高圧設定値の条件が成立するか否かを判断する。高圧とは、圧縮機吐出圧力センサ２９が検出した圧縮機吐出圧力（ＭＰａ）を意味する。また、異常高圧設定値とは、圧縮機吐出圧力冷媒が異常と判断される設定高圧をいう。
【００２８】
ステップＳ１０の条件が成立する場合には、膨張弁６を所定開度開いて、所定圧力まで減圧する（Ｓ１１）。ステップＳ１０の条件が成立しない場合には、膨張弁７を開くことなく、高圧＜弁閉設定圧力でかつＨＧ＜弁作動設定温度の条件が成立するか否かを判断する（Ｓ１２）。ＨＧとは、圧縮機吐出口温度センサ２８が検出した圧縮機吐出口温度（圧縮機吐出冷媒温度℃）である。ステップＳ１２の条件が成立する場合には、デフロスト弁２２を閉じ、デフロストタイマをリセットする（Ｓ１３）。
【００２９】
ステップＳ１２の条件が成立しない場合には、高圧＞弁開設定圧力またはＨＧ＞弁作動設定温度の条件の一方が成立するか否かを判断する（Ｓ１４）。この条件が成立すれば、デフロスト弁２２を開きステップＳ１へ移行する（Ｓ１５）。成立しなければ、デフロスト弁２２を閉じた状態でステップＳ１へ移行する。
【００３０】
かかるデフロスト運転中には、ステップＳ１からステップＳ１５の処理手順を繰り返すことにより、デフロスト運転中に圧縮機２から送られる冷媒の圧力および温度が低下した際には、制御装置３０の信号によりデフロスト弁２２が所定時間閉じる。
【００３１】
このとき、前記圧縮機２および膨張弁６間の冷媒配管１０内と、冷媒配管１０からデフロスト弁２２までの間のデフロスト配管２３内の冷媒を所定圧および所定温度まで上げることができる。そして、冷媒が所定圧力または所定温度となった場合には、制御装置３０はデフロスト弁２２を開くため、高温となった冷媒は蒸発器７に流れる。
【００３２】
このように、デフロスト運転中において、デフロスト弁２２開閉動作を行なって、蒸発器７に供給する冷媒の圧力および温度を制御するので、最適温度の冷媒を蒸発器７に供給できる。しかも、圧縮機２および膨張弁６間の冷媒配管はガスクーラ３の配管等も含み、その冷媒配管内の冷媒も蒸発器７に供給するため、デフロスト運転を迅速且つ効率よく行なえる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明のヒートポンプ式給湯機における冷媒サイクルの概略図である。
【図２】同冷媒サイクルの簡略ブロック図である。
【図３】本発明のヒートポンプ式給湯機におけるデフロスト運転を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１    冷媒サイクル
２    圧縮機
３    ガスクーラ
６    膨張弁
７    蒸発器
１０  冷媒配管
１１  冷媒配管
１２  冷媒配管
１３  冷媒配管
２０  水ポンプ
２１  水制御弁
２２  デフロスト弁
２３  デフロスト配管
３０  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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