(57)【要約】【課題】  除霜運転のときは蒸発用熱交換器にて凝縮作用が生ずるように冷媒を流通させることで、除霜性能の向上が図れるヒ―トポンプ給湯装置を実現する。【解決手段】  給湯用の湯を蓄える貯湯タンク１０と、圧縮機２１、高圧冷媒と貯湯タンク１０の給水側から取り入れた水とを熱交換する給湯用熱交換器２２、電気的に弁開度を調節する膨張弁２３、蒸発用熱交換器２４、および冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えるアキュームレータ２５を順に環状に冷媒配管で接続されたヒートポンプユニット２０とを備えるヒートポンプ給湯装置において、アキュームレータ２５は給湯用熱交換器２２の熱交換を停止させ、膨張弁２３を所定弁開度に調節して蒸発用熱交換器２４に付着された霜を取り除く除霜運転を行なうときに、圧縮機２１に吐出する吸入冷媒に一部の液相冷媒を吐出するように構成した。これにより、除霜性能の向上が図れる【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水源から給水側に水が供給され、貯湯側に給湯用の湯を蓄える貯湯タンク（１０）と、
冷媒を圧縮する圧縮機（２１）、前記圧縮機（２１）より吐出された高圧冷媒と前記貯湯タンク（１０）の給水側から取り入れた水とを熱交換する給湯用熱交換器（２２）、電気的に弁開度を調節する減圧手段（２３）、大気熱を吸熱する蒸発用熱交換器（２４）、および冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えるアキュームレータ（２５）を順に環状に冷媒配管で接続された熱源手段（２０）とを備えるヒートポンプ給湯装置において、
前記熱源手段（２０）は、前記給湯用熱交換器（２２）の熱交換を停止させて前記減圧手段（２３）を所定弁開度に調節して、前記蒸発用熱交換器（２４）に付着された霜を取り除く除霜運転を行なうときに、前記圧縮機（２１）に吸入される吸入冷媒に湿り度が具備されるように冷凍サイクルを構成したことを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
【請求項２】
前記アキュームレータ（２５）は、前記除霜運転のときに、前記圧縮機（２１）に吐出する吸入冷媒に一部の液相冷媒を沸き上げ運転のときよりも多く吐出するように構成したことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項３】
前記アキュームレータ（２５）には、上流端が蓄えられた気相冷媒に開口されて下流端が前記圧縮機（２１）の吸入側に接続される出口配管（２５４）が設けられ、前記出口配管（２５４）は、前記除霜運転のときのみに、上流端近傍に蓄えられた一部の液相冷媒に開口するように構成したことを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項４】
前記蒸発用熱交換器（２４）と前記アキュームレータ（２５）との間には、前記アキュームレータ（２５）に流入する冷媒を前記除霜運転のときに作動させて加熱する加熱する加熱手段（２７）が設けられたことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項５】
前記アキュームレータ（２５）には、前記アキュームレータ（２５）に蓄えられた冷媒を前記除霜運転のときに作動させて加熱する加熱手段（２７）が設けられたことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯用の湯を蓄える貯湯タンクとヒートポンプサイクルからなる熱源手段とを備えるヒ―トポンプ給湯装置に関するものであり、特に、ヒートポンプサイクルにおける除霜性能の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のヒ―トポンプ給湯装置として、例えば、特許文献１に示すように、貯湯タンク内の給湯用の湯を加熱する通常運転と、蒸発用熱交換器に付着した霜を取り除く除霜運転とを備えるヒ―トポンプ給湯装置が知られている。この装置では、給湯用の湯を蓄える貯湯タンクと、圧縮機、給湯用熱交換器、電気的に弁開度を調節する減圧手段、および蒸発用熱交換器からなるヒートポンプサイクルと、貯湯タンク内の流体を給湯用熱交換器に循環させる循環ポンプと、蒸発用熱交換器の除霜を行なうための除霜制御手段とを備えている。
【０００３】
そして、除霜運転を行なうときに、除霜制御手段は減圧手段の弁開度を通常運転の時よりも大きく調節し、かつ循環ポンプの運転を停止させるように制御しているとともに、通常運転と除霜運転のいずれにおいても、ヒートポンプサイクルにおいて、圧縮機、給湯用熱交換器、減圧装置、熱源用熱交換器、の順に冷媒を流すようにしている。
【０００４】
これによれば、圧縮機より吐出された高温冷媒（ホットガス）が給湯用熱交換器で放出する熱エネルギー量を少なくでき、かつ減圧手段でも減圧による温度低下を小さくできる。その結果、圧縮機より吐出されたホットガスが大きく温度低下することなく蒸発用熱交換器まで到達して蒸発用熱交換器の除霜を行なうことができる。つまり、除霜運転を行なうための機能部品（例えば、四方弁、開閉弁など）を新たに追加させることなくシステムコストの増大を防止できるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特許第３２９７６５７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１によれば、減圧手段から蒸発用熱交換器に流入されるホットガスの顕熱を用いて除霜するものであって、特に、この種のヒートポンプ給湯装置においては外気温度が低くなると通常運転における霜の付着が増加することで除霜運転における除霜運転時間が長くなる問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記点に鑑みたものであり、除霜運転のときは蒸発用熱交換器にて凝縮作用が生ずるように冷媒を流通させることで、除霜性能の向上が図れるヒ―トポンプ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】
【０００７】
上記、目的を達成するために、請求項１ないし請求項５に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、給水源から給水側に水が供給され、貯湯側に給湯用の湯を蓄える貯湯タンク（１０）と、冷媒を圧縮する圧縮機（２１）、この圧縮機（２１）より吐出された高圧冷媒と貯湯タンク（１０）の給水側から取り入れた水とを熱交換する給湯用熱交換器（２２）、電気的に弁開度を調節する減圧手段（２３）、大気熱を吸熱する蒸発用熱交換器（２４）、および冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えるアキュームレータ（２５）を順に環状に冷媒配管で接続された熱源手段（２０）とを備えるヒートポンプ給湯装置において、
熱源手段（２０）は、給湯用熱交換器（２２）の熱交換を停止させて減圧手段（２３）を所定弁開度に調節して、蒸発用熱交換器（２４）に付着された霜を取り除く除霜運転を行なうときに、圧縮機（２１）に吸入される吸入冷媒に湿り度が具備されるように冷凍サイクルを構成したことを特徴としている。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、圧縮機（２１）に吸入される吸入冷媒に湿り度が具備されるように冷凍サイクルを構成したことにより、除霜運転のときに、積極的に熱交換が行なわれていないアキュームレータ（２５）では、圧縮機（２１）に吐出される吸入冷媒と蒸発用熱交換器（２４）から流出される流出冷媒とが一致するように冷凍サイクルがバランスするため、吸入冷媒に湿り度が具備されることで、蒸発用熱交換器（２４）から流出される流出冷媒とが一致する。これは、蒸発用熱交換器（２４）にて凝縮作用が発生することで、従来がホットガスによる顕熱のみで除霜していたことよりも凝縮潜熱が加わって除霜される。これにより、本発明の方が除霜性能の向上が図れる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、アキュームレータ（２５）は、除霜運転のときに、圧縮機（２１）に吐出する吸入冷媒に一部の液相冷媒を沸き上げ運転のときよりも多く吐出するように構成したことを特徴としている。請求項２に記載の発明によれば、具体的には、アキュームレータ（２５）を圧縮機（２１）に吐出する吸入冷媒に一部の液相冷媒を吐出するように構成したことにより、積極的に熱交換をしていないアキュームレータ（２５）の部位では、出口の冷媒状態と入口の冷媒状態とが一致するように冷凍サイクル上バランスする。すなわち、アキュームレータ（２５）から液相冷媒が流出した量と、同量の液相冷媒が蒸発用熱交換器（２４）からアキュームレータ（２５）に流入する。このとき、蒸発用熱交換器（２４）では冷媒の凝縮作用が発生し、この凝縮潜熱によって除霜が行なわれている。これにより、従来の顕熱によって除霜していたことよりも凝縮潜熱が加わって除霜される。これにより、本発明の方が除霜性能の向上が図れる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、アキュームレータ（２５）には、上流端が蓄えられた気相冷媒に開口されて下流端が圧縮機（２１）の吸入側に接続される出口配管（２５４）が設けられ、この出口配管（２５４）は、除霜運転のときのみに、上流端近傍に蓄えられた一部の液相冷媒に開口するように構成したことを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、アキュームレータ（２５）において、除霜運転のときは、冷凍サイクル各所に分布していた液相冷媒がアキュームレータ（２５）に流入して液相冷媒の液面が通常運転のときよりも上昇する。そこで、除霜運転のときのみに、上流端近傍に蓄えられた一部の液相冷媒に開口するように構成したことにより、出口配管（２５４）から圧縮機（２１）に吐出する吸入冷媒に一部の液相冷媒を吐出することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、蒸発用熱交換器（２４）とアキュームレータ（２５）との間には、アキュームレータ（２５）に流入する冷媒を除霜運転のときに作動させて加熱する加熱する加熱手段（２７）が設けられたことを特徴としている。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、アキュームレータ（２５）の出口の冷媒状態は一般的に飽和ガスの状態である。従って、蒸発用熱交換器（２４）から流出した冷媒を加熱手段（２７）により加熱することでアキュームレータ（２５）に流入する入口の冷媒状態を出口の冷媒状態と一致させることができる。これにより、加熱手段（２７）の加熱量に相当する量の液相冷媒を蒸発用熱交換器（２４）から流出させることができる。従って、蒸発用熱交換器（２４）において、冷媒の凝縮作用が発生しこの凝縮潜熱によって除霜を行なえることが可能となる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、アキュームレータ（２５）には、このアキュームレータ（２５）に蓄えられた冷媒を除霜運転のときに作動させて加熱する加熱手段（２７）が設けられたことを特徴としている。請求項５に記載の発明によれば、上述した蒸発用熱交換器（２４）とアキュームレータ（２５）との間の他に、このアキュームレータ（２５）の出口配管（２５４）を除くアキュームレータ（２５）本体についても、上述の請求項４と同じように、蒸発用熱交換器（２４）から流出した冷媒、つまり、蓄えられた冷媒を加熱手段（２７）により加熱することでアキュームレータ（２５）に流入する入口の冷媒状態を出口の冷媒状態と一致させることができる。これにより、加熱手段（２７）の加熱量に相当する量の液相冷媒を蒸発用熱交換器（２４）から流出させることができる。従って、蒸発用熱交換器（２４）において、冷媒の凝縮作用が発生しこの凝縮潜熱によって除霜を行なえることが可能となる。
【００１５】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１実施形態）
以下、本発明を適用した第１実施形態のヒートポンプ給湯装置を図１ないし図３に基づいて説明する。図１はヒートポンプ給湯装置の全体構成を示す模式図であり、図２は本実施形態におけるアキュームレータ２５の全体構成を示す縦断面図である。本実施形態のヒートポンプ給湯装置は、図１に示すように、熱源手段であるヒートポンプユニット１０、給湯用の湯を蓄える貯湯タンク２０、ヒートポンプユニット１０と貯湯タンク２０とを接続する循環水回路３０および制御手段である制御装置４０などから構成されている。
【００１７】
まず、ヒートポンプユニット２０は、圧縮機２１、給湯用熱交換器２２、減圧手段である膨張弁２３、蒸発用熱交換器２４およびアキュームレータ２５を順に環状に冷媒配管２６により接続して構成され、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素ＣＯ２を使用している。圧縮機２１は、内蔵する電動モータ（図示せず）によって駆動され、アキュームレータ２５より吸引した吸入冷媒を一般的使用条件において臨界圧力以上まで圧縮して吐出する。
【００１８】
そして、給湯用熱交換器２２は、圧縮機２１より吐出された高温冷媒（ホットガス）と貯湯タンク２０内から供給された給湯用の水とを熱交換するもので、冷媒が流れる冷媒通路（図示せず）と、給湯用の水が流れる流体通路（図示せず）とを有し、冷媒通路を流れる冷媒の流れ方向と流体通路を流れる給湯用の水の流れ方向とが対向するように構成されている。なお、給湯用熱交換器２２を流れる冷媒（ＣＯ２）は圧縮機２１で臨界圧力以上に加圧されているので、給湯用熱交換器２２を流通する給湯用の水に放熱して温度低下しても凝縮することはない。
【００１９】
減圧手段である膨張弁２３は、給湯用熱交換器２２から流出する冷媒を弁開度に応じて減圧する減圧装置であり、制御装置４０によって弁開度を電気的に制御されるようにしている。蒸発用熱交換器２４は、膨張弁２３で減圧された冷媒を送風機２４ａによって送風される外気との熱交換によって吸熱される。次に、アキュームレータ２５は、蒸発用熱交換器２４により蒸発された冷媒を気液分離して液相冷媒を貯留し、気相冷媒のみ圧縮機２１に吸引させ、サイクル中の余剰冷媒を蓄えておくものである。
【００２０】
ところで、本発明の本実施形態のアキュームレータ２５は、後述する除霜運転を行なうときに、出口配管２５４から圧縮機２１に吐出する吸入冷媒に一部の液相冷媒を吐出するように構成している。具体的には、図２に示すように、略円筒形状からなる筒体２５１とその両端に鏡板２５２が接合された液相冷媒を貯留する圧力容器であり、上方の鏡板２５２に入口配管２５３、下方の鏡板２５２に出口配管２５４、および入口配管２５３の下流端下方に衝突部材２５５から構成されている。
【００２１】
そして、入口配管２５３は、下端の開口部が流入した気液混合の冷媒を衝突部材２５５に衝突するように形成されており、衝突部材２５５は、入口配管２５３から流入する気液混合の冷媒を衝突させることで気液分離を促進する部材である。従って、気液分離された液相冷媒は衝突部材２５５の下方に貯留するようにしている。
【００２２】
また、出口配管２５４には、上方端に開口部２５４ａ、その開口部２５４ａの下方近傍に開口孔２５４ｂ、下方にオイル戻り孔２５４ｃが形成されており、通常運転のときは、開口部２５４ａが気相冷媒に連通することで気相冷媒が出口配管２５４から流出するように構成させ、除霜運転のときは、開口孔２５４ｂが液相冷媒に連通することで、気相冷媒に一部の液冷媒を混入させて出口配管２５４から圧縮機２１に流出するように構成させたものである。
【００２３】
なお、除霜運転のときには、給湯用熱交換器２２の流体通路側を流通する給湯用の水の流通を停止させて、冷凍サイクルを作動させるためアキュームレータ２５内には、通常運転のときよりも液相冷媒の上端が開口孔２５４ｂ近傍まで溜まるようにしている。
【００２４】
ところで、以上の構成によるヒートポンプユニット２０は、超臨界ヒートポンプであって、この超臨界ヒートポンプとは、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクルを言い、冷媒として、上述の二酸化炭素ＣＯ２の他にエチレン、エタン、酸化窒素などを使用しても良い。因みに、この超臨界ヒートポンプによれば、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温（例えば、８５℃〜９０℃程度）の給湯用の湯を沸き上げることができる。
【００２５】
次に、貯湯タンク１０は、耐食性に優れた金属製（例えば、ステンレス製）からなり、縦長形状に形成され、外周部に図示しない断熱材が配置されており高温の給湯用の湯を長時間に渡って保温することができるようになっている。また、その底面には導入口１０ａが設けられ、この導入口１０ａには貯湯タンク１０内に水道水を導入する給水配管１１が接続されている。なお、この給水配管１１の上流には図示しない減圧逆止弁および開閉弁を介して上水に接続されて、所定圧の水道水を導入するようになっている。
【００２６】
一方、貯湯タンク１０の最上部には導出口１０ｂが設けられ、この導出口１０ｂには貯湯タンク１０内の給湯用の湯を導出するための給湯配管１２が接続されている。また、給湯配管１２の経路途中には、図示しない逃がし弁を配設した排出配管が接続されており、貯湯タンク１０内の圧力が所定圧以上に上昇した場合には、貯湯タンク１０内の湯を外部に排出して、貯湯タンク１０等にダメージを与えないようになっている。
【００２７】
さらに、給湯配管１２の経路途中には、図示しない湯水混合手段が接続されており、貯湯タンク１０内の高温の湯と水道水とを混合させて所定温度の給湯水が得られるようにしている。また、貯湯タンク１０の下部には、貯湯タンク１０内の水を吸入するための吸入口１０ｃが設けられ、一方、貯湯タンク１０の上部には、貯湯タンク１０内に沸き上げた湯を吐出する吐出口１０ｄが設けられている。
【００２８】
次に、循環水回路３０は、給湯用熱交換器２２の流体通路（図示せず）に接続される冷水管３１ａ、温水管３１ｂ、循環ポンプ３２などから構成されている。冷水管３１ａは上流端が貯湯タンク１０の下方部（吸入口１０ｃ）に接続され、温水管３１ｂは下流端が貯湯タンク１０の上方部（吐出口１０ｄ）に接続されている。
【００２９】
循環ポンプ３２は、冷水管３１ａに設けられ（温水管３１ｂでも良い）、通電されて回転することにより、貯湯タンク１０内の給湯用の水を循環水回路３０に流通させる。なお、給湯用の水の流通方向は図１に矢印で示すように、貯湯タンク１０内の下方部１０ｃ→冷水管３１ａ→給湯用熱交換２２の流体通路→温水管３１ｂ→貯湯タンク１０内の上方部１０ｄへと流れる。
【００３０】
次に、制御装置４０は、圧縮機２１（電動モータ）、送風機２４ａ、膨張弁２３、および循環ポンプ３２を通電制御して、貯湯タンク１０内に蓄えられる給湯用の湯を所定の温度範囲（例えば６０〜９０℃）になるように沸き上げ運転（以下、通常運転と称す。）をしている。そして、外気温度が低くなってくるとこの通常運転によって、蒸発用熱交換器２４に霜が付着することで、通常運転の他に、圧縮機２１（電動モータ）、膨張弁２３、および循環ポンプ３２を通電制御して、蒸発用熱交換器２４に付着した霜を取り除くための除霜運転を行なうようにしている。
【００３１】
除霜運転は、制御装置４０に設けられた除霜制御手段により制御されるものであり、図３に示すフローチャートに基づいて行なわれる。本実施形態では、蒸発用熱交換器２４の出口冷媒温度を検出する温度センサ４１、および外気温度を検出する外気温度センサ４２が設けられており、これらの温度センサ４１、４２の検出値に基づいて除霜運転を行なっている。一例として、外気温度センサ４２の検出値が１０℃以下で、かつ温度センサ４１の検出値と外気温度センサ４２の検出値との温度差が１０℃以上のときに除霜運転が開始され、温度センサ４１の検出値が１０℃以上に上昇したときに除霜運転が終了するようにしている。
【００３２】
次に、以上の構成によるヒートポンプ給湯装置の作動について説明する。貯湯タンク１０２内の給湯用の水を給湯用熱交換器２２に流通させて加熱する通常運転時には、給湯用熱交換器２２で加熱された給湯用の湯の温度が所定温度（例えば、８５℃）となるように、循環ポンプ３２によって給湯用熱交換器２２の流体通路を流通する流体流量を制御する。なお、給湯用熱交換器２２は、冷媒の流れ方向と流体の流れ方向とが対向するように構成されているので、給湯用熱交換器２２内を流れる給湯用の水は、入口から出口に向かうほど温度が上昇する。ヒートポンプサイクル側の膨張弁２３は、給湯用熱交換器２２の冷媒入口での冷媒圧力（圧縮機２１の吐出圧）が、上記の所定温度の湯温を得るために必要な冷媒温度に対応する圧力となるように、制御装置４０を通じて膨張弁２３の弁開度が制御される。
【００３３】
そして、上記の通常運転を行なっているときに、除霜制御手段により除霜運転が行なわれる。以下、図３に示す除霜制御手段のフローチャートに基づいた除霜運転を説明する。まず、図３に示すように、ステップ４１０にて、通常運転を行なっているか否かを判定する。通常運転を行なっているならば、ステップ４２０にて、外気温度センサ４２の検出値、つまり、外気温度が１０℃以下か否かを判定する。ここで、外気温度が１０℃以上であれば通常運転を継続する。
【００３４】
外気温度が１０℃以下であれば、ステップ４３０にて、温度センサ４１の検出値と外気温度センサ４２の検出値との温度差、つまり、外気温度と蒸発用熱交換器２４の冷媒出口温度との温度差が１０℃以上か否かを判定する。ここで、温度差が１０℃以下であれば通常運転を継続する。そして、温度差が１０℃以上であれば、ステップ４４０にて、通常運転から除霜運転に切り換えられて、まず、膨張弁２３の弁開度を規定値まで開ける。なお、このときの弁開度は、通常運転のときよりも大きく（例えば、全開）する。
【００３５】
そして、ステップ４５０にて、循環ポンプ３２を停止させるとともに、ステップ４６０にて、圧縮機２１の回転数を除霜用回転数に変更する。そして、ステップ４７０にて、蒸発用熱交換器２４の冷媒出口温度が１０℃を超えたか否かを判定し、冷媒出口温度が１０℃を超えるまで除霜運転を継続する。ここで、冷媒出口温度が１０℃を超えたならば、除霜が終了したと判定し、ステップ４８０にて、膨張弁２３の弁開度、循環ポンプ３２、および圧縮機２１を制御して除霜運転から通常運転に切り換える。これにより、圧縮機２１から吐出される高温冷媒が給湯用熱交換器２２で放出する熱エネルギー量を少なくでき、かつ膨張弁２３での減圧による温度低下を小さくできる。この結果、圧縮機２２から吐出された高温冷媒が大きく温度低下することなく蒸発用熱交換器２４まで到達して、蒸発用熱交換器２４に付着した霜の除霜を行なう。
【００３６】
ところで、除霜運転のときの圧縮機２１から吐出される高温冷媒には、アキュームレータ２５から圧縮機２１に流入する気相冷媒に一部の液相冷媒、つまり、湿り度が混入するようにアキュームレータ２５の出口配管２５４を構成させたことにより、気相冷媒に一部の液相冷媒が混入されている。つまり、除霜運転のときは、給湯用熱交換器２２を放熱させないことでアキュームレータ２５において、冷凍サイクルの各所に分布していた液相冷媒が流入して通常運転のときよりも液相冷媒の液面が上昇する。
【００３７】
このため、開口孔２５４ａが液相冷媒と連通するとともに、この開口孔２５４ａから一部の液相冷媒が出口配管２５４に流出されて気相冷媒に混入される。従って、一部の液相冷媒が気相冷媒に混入して圧縮機２１に吐出されるため、アキュームレータ２５において、出口配管２５４から吐出する一部の液相冷媒と同量の液相冷媒が入口配管２５３より流入するようにバランスされることになる。
【００３８】
これにより、蒸発用熱交換器２４において凝縮作用が発生しこのときの凝縮潜熱により除霜が行なわれるものである。なお、以上のように、アキュームレータ２５から圧縮機２１に流入する吸入冷媒は気相冷媒に一部の液相冷媒が通常運転のときよりも多く混入されることで湿り度を具備した冷媒である。
【００３９】
以上の第１実施形態のヒートポンプ給湯装置によれば、圧縮機２１に吸入される吸入冷媒に湿り度が具備されるようにアキュームレータ２５を構成したことにより、除霜運転のときに、給湯用熱交換器２２において積極的に熱交換が行なわれていないと、アキュームレータ２５では、圧縮機２１に吐出される吸入冷媒と蒸発用熱交換器２４から流出される流出冷媒とが一致するように冷凍サイクルがバランスするため、吸入冷媒に湿り度が具備されることで、蒸発用熱交換器２４から流出される流出冷媒とが一致する。これは、蒸発用熱交換器２４にて凝縮作用が発生することで、従来がホットガスによる顕熱のみで除霜していたことよりも凝縮潜熱が加わって除霜される。これにより、本発明の方が除霜性能の向上が図れる。
【００４０】
具体的には、アキュームレータ２５を、圧縮機２１に吐出する吸入冷媒に一部の液相冷媒を通常運転より多く吐出するように構成したことにより、積極的に熱交換をしていないアキュームレータ２５の部位では、出口の冷媒状態と入口の冷媒状態とが一致するように冷凍サイクル上バランスする。すなわち、アキュームレータ２５から液相冷媒が流出した量と、同量の液相冷媒が蒸発用熱交換器２４からアキュームレータ２５に流入する。このとき、蒸発用熱交換器２４では冷媒の凝縮作用が発生し、この凝縮潜熱によって除霜が行なわれている。これにより、従来の顕熱によって除霜していたことよりも凝縮潜熱が加わって除霜される。これにより、顕熱よりも凝縮潜熱の方が除霜性能の向上が図れる。
【００４１】
また、アキュームレータ２５には、上流端が蓄えられた気相冷媒に開口されて下流端が圧縮機２１の吸入側に接続される出口配管２５４が設けられ、この出口配管２５４は、除霜運転のときのみに、上流端近傍に蓄えられた一部の液相冷媒に開口するように構成したことにより、除霜運転のときは、冷凍サイクル各所に分布していた液相冷媒がアキュームレータ２５に流入して液相冷媒の液面が通常運転のときよりも上昇することで、出口配管２５４から圧縮機２１に吐出する吸入冷媒に一部の液相冷媒を吐出することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、除霜運転を行なうときに、給湯用熱交換器２２の熱交換を停止させてアキュームレータ２５から圧縮機２１に吐出する吸入冷媒に一部の液相冷媒が混入されるようにアキュームレータ２５を構成させたが、これに限らず、アキュームレータ２５では、気相冷媒のみが圧縮機２１に吐出するように構成させるとともに、蒸発用熱交換器２４の下流側とアキュームレータ２５との間に、アキュームレータ２５に流入する冷媒を除霜運転のときのみ加熱する加熱手段２７を構成させても良い。
【００４３】
具体的には、図４に示すように、蒸発用熱交換器２４の下流側とアキュームレータ２５との間に、アキュームレータ２５に流入する冷媒を除霜運転のときのみ加熱する加熱手段２７を設けたものである。これは、加熱手段２７により蒸発用熱交換器２４にて凝縮された一部の液相冷媒を加熱することで、気相冷媒をアキュームレータ２５に流入するように構成することにより、蒸発用熱交換器２４では、第１実施形態と同じように、凝縮作用を発生させることができる。なお、図中にしめす符号は第１実施形態と同様の構成は同一の符号を付して説明は省略する。
【００４４】
以上の第２実施形態のヒートポンプ給湯装置によれば、蒸発用熱交換器２４とアキュームレータ２５との間には、アキュームレータ２５に流入する冷媒を除霜運転のときに作動させて加熱する加熱する加熱手段２７が設けられたことにより、アキュームレータ２５の出口の冷媒状態は一般的に飽和ガスの状態である。
【００４５】
従って、蒸発用熱交換器２４から流出した冷媒を加熱手段２７により加熱することでアキュームレータ２５に流入する入口の冷媒状態を出口の冷媒状態と一致させることができる。これにより、加熱手段２７の加熱量に相当する量の液相冷媒を蒸発用熱交換器２４から流出させることができる。従って、蒸発用熱交換器２４において、冷媒の凝縮作用が発生しこの凝縮潜熱によって除霜を行なえることが可能となる。
【００４６】
なお、以上の構成では、蒸発用熱交換器２４とアキュームレータ２５との間に加熱手段２７を配設させたが、これに限らず、アキュームレータ２５の出口配管２５４を除くアキュームレータ２５本体についても、除霜運転のときに作動する加熱手段２７を設けても良い。これによれば、上述と同じように、アキュームレータ２５にて、蓄えられた冷媒を加熱手段２７により加熱することでアキュームレータ２５に流入する入口の冷媒状態を出口の冷媒状態と一致させることができる。これにより、加熱手段２７の加熱量に相当する量の液相冷媒を蒸発用熱交換器２４から流出させることができる。従って、蒸発用熱交換器２４において、冷媒の凝縮作用が発生しこの凝縮潜熱によって除霜を行なえることが可能となる。
【００４７】
（他の実施形態）
以上の第１実施形態では、アキュームレータ２５の出口配管２５４に形成される開口孔２５４ｂを開口部２５４ａ下方近傍に一つ形成したが、これに限らず、複数個形成しても良い。また、図５に示すように、開口部２５４ａから延びるように開口孔２５４ｂを形成しても良い。さらに、出口配管２５４の上流端が除霜運転時の液面近傍に配置させて、一部の液相冷媒が混入するように開口部２５４ａ高さおよび液相冷媒量を調整しても良い。
【００４８】
また、以上の実施形態では、本発明を圧縮機２１、給湯用熱交換器２２、膨張弁２３、蒸発用熱交換器２４およびアキュームレータ２５などの冷媒機能部品からなる超臨界ヒートポンプからなるヒートポンプユニット２０に適用したが、これに限らず、一般のヒートポンプサイクルを構成する熱源手段に適用しても良い。
【００４９】
また、以上の実施形態では、貯湯タンク１０内に蓄えられる給湯用の湯は、そのまま飲料水や風呂湯等に使用しても良いが、貯湯タンク１０内の湯を飲料水や風呂水を加熱するための熱媒体として使用しても良い。また、貯湯タンク１０内の湯は、給湯用だけでなく、床暖房用、室内空調用として使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施形態におけるヒートポンプ給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるアキュームレータ２５の全体構成を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態における除霜制御手段の制御処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態におけるヒートポンプ給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【図５】他の実施形態におけるアキュームレータ２５の全体構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０…貯湯タンク
２０…ヒートポンプユニット（熱源手段）
２１…圧縮機
２２…給湯用熱交換器
２３…膨張弁（減圧手段）
２４…蒸発用熱交換器
２５…アキュームレータ
２７…加熱手段
２５４…出口配管
【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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