(57)【要約】【課題】ヒートポンプ式給湯器において除霜時間の長期化を抑制する。【解決手段】除霜運転時には、圧縮機１４の吐出冷媒が高温状態でバイパス通路４０およびエジェクタ１６０を経てアキュムレータ１８内に流入され、アキュムレータ１８内の液冷媒が補助減圧器３１を経て蒸発器１７に流入して蒸発器１７の除霜を行うことができる。ここで、圧縮機１４の吐出冷媒を水冷媒熱交換器１５を迂回して流しているので、圧縮機１４の吐出冷媒温度を温度制御する必要がない。このため、圧縮機１４の吐出冷媒温度を高くすること可能になるので、蒸発器１７に流入する冷媒温度も高くすることも可能になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器（１８）と、前記気液分離器から気相冷媒を吸入して圧縮する圧縮機（１４）と、貯湯タンク（１０）に蓄えられる給湯水を前記圧縮機の吐出冷媒により加熱する水冷媒熱交換器（１５）と、前記気液分離器からの液相冷媒を減圧する減圧手段（３１）と、前記減圧手段を通過した冷媒が外気から吸熱して前記冷媒が蒸発する蒸発器（１７）と、
前記圧縮機からの吐出冷媒を減圧するノズル部（１６１）と、前記ノズル部から噴射する高速度の冷媒流により前記蒸発器で蒸発された気相冷媒を吸引する冷媒吸引口（１６２）と、前記冷媒吸引口からの吸引冷媒と前記高速度の冷媒流とを混合した冷媒流の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する昇圧部（１６４）と、を有するエジェクタ（１６０）と、を備え、
前記圧縮機からの吐出冷媒を、前記水冷媒熱交換器、前記エジェクタ、および前記気液分離器の順に冷媒を流して、前記貯湯タンク内の給湯水を加熱するヒートポンプ式給湯器であって、
前記圧縮機の吐出冷媒を少なくとも前記水冷媒熱交換器を迂回して前記エジェクタの前記ノズル部の入口側に流すバイパス通路（４０）と、
前記バイパス通路を開閉するバイパス弁手段（４５）と、を備え、
前記蒸発器の除霜運転時に、前記バイパス通路を開放するように前記バイパス弁手段を制御して、前記圧縮機、前記バイパス通路、前記エジェクタ、および前記気液分離器の順に冷媒を流したままで、前記気液分離器から前記減圧手段を通して前記蒸発器に流入した冷媒により前記蒸発器の除霜を行うようになっていることを特徴とするヒートポンプ式給湯器。
【請求項２】
前記貯湯タンク（１０）内の給湯水を前記水冷媒熱交換器（１５）に循環させる水ポンプ（１３）を備え、
前記蒸発器の除霜運転時には、前記圧縮機の吐出冷媒が前記バイパス通路および前記水冷媒熱交換器のそれぞれに流入し、さらに前記水冷媒熱交換器における冷媒放熱量が減少するように前記水ポンプを制御するようになっていることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式給湯器。
【請求項３】
前記エジェクタには前記ノズル部の通路開度を調節可能な開度調節機構（１６５、１６６）が備えられており、
前記蒸発器の除霜運転時に、前記圧縮機の吐出冷媒温度が前記水冷媒熱交換器内の給湯水の沸騰を防止するための所定温度以内となるように、前記ノズル部の通路開度を増加させるための前記開度調節機構の制御、および前記圧縮機（１４）の回転数を低下させる制御の少なくとも一方を実行するようになっていることを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプ式給湯器。
【請求項４】
前記バイパス弁手段（４５）は、前記バイパス通路内を流れる冷媒を減圧するものであり、
前記蒸発器の除霜運転時には、前記バイパス通路を流れる冷媒が前記バイパス弁手段で減圧されるようになっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つにヒートポンプ式給湯器。
【請求項５】
冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器（１８）と、前記気液分離器から気相冷媒を吸入して圧縮する圧縮機（１４）と、貯湯タンク（１０）に蓄えられる給湯水を前記圧縮機の吐出冷媒により加熱する水冷媒熱交換器（１５）と、前記気液分離器からの液相冷媒を減圧する減圧手段（３１）と、前記減圧手段を通過した冷媒が外気から吸熱して前記冷媒が蒸発する蒸発器（１７）と、
前記圧縮機からの吐出冷媒を減圧するノズル部（１６１）と、前記ノズル部から噴射する高速度の冷媒流により前記蒸発器で蒸発された気相冷媒を吸引する冷媒吸引口（１６２）と、前記冷媒吸引口からの吸引冷媒と前記高速度の冷媒流とを混合した冷媒流の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する昇圧部（１６４）と、を有するエジェクタ（１６０）と、を備え、
前記圧縮機からの吐出冷媒を、前記水冷媒熱交換器、前記エジェクタ、および前記気液分離器の順に冷媒を流して、前記貯湯タンク内の給湯水を加熱するヒートポンプ式給湯器であって、
前記圧縮機の吐出冷媒を前記水冷媒熱交換器および前記エジェクタを迂回して
前記気液分離器の入口側に流すバイパス通路（４０）と、
前記バイパス通路内を流れる冷媒を減圧するバイパス弁手段（４５）と、を備え、
前記蒸発器の除霜運転時に、前記バイパス通路を流れる冷媒を前記バイパス弁手段で減圧して、前記圧縮機、前記バイパス通路、および前記気液分離器の順に冷媒を流したままで、前記気液分離器から前記減圧手段を通して前記蒸発器に流入した冷媒により前記蒸発器の除霜を行うようになっていることを特徴とするヒートポンプ式給湯器。
【請求項６】
前記貯湯タンク（１０）内の給湯水を前記水冷媒熱交換器（１５）に循環させる水ポンプ（１３）を備え、
前記蒸発器の除霜運転時には、前記圧縮機の吐出冷媒が前記バイパス通路および前記水冷媒熱交換器のそれぞれに流入し、さらに前記水冷媒熱交換器における冷媒放熱量が減少するように前記水ポンプを制御するようになっていることを特徴とする請求項４または５に記載のヒートポンプ式給湯器。
【請求項７】
前記蒸発器の除霜運転時に、前記圧縮機の吐出冷媒温度が前記水冷媒熱交換器内の給湯水の沸騰を防止するための所定温度以内となるように、前記減圧弁手段の通路開度を増加する制御および前記圧縮機の回転数を低下させる制御の少なくとも一方を実行するようになっていることを特徴とする請求項６に記載のヒートポンプ式給湯器。
【請求項８】
前記圧縮機の吐出冷媒を前記水冷媒熱交換器に流入するのを妨げるための遮蔽弁（４８）と、
前記蒸発器の除霜運転時には、前記水冷媒熱交換器に対する冷媒の流入を遮蔽させるように前記遮蔽弁を制御して、前記圧縮機の吐出冷媒が前記バイパス通路にだけ流入するようになっていることを特徴とする請求項１、４、５のいずれか１つに記載のヒートポンプ式給湯器。
【請求項９】
前記水冷媒熱交換器の通過後の高圧冷媒と前記圧縮機の吸入側の低圧冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器（１９）を備えること特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のヒートポンプ式給湯器。
【請求項１０】
前記冷媒はその高圧圧力が臨界圧力以上になるものであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載のヒートポンプ式給湯器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸発器の除霜制御を行うヒートポンプ式給湯器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートポンプ式給湯器において、ヒートポンプサイクルの低圧側に設けた蒸発器にて大気から吸熱し、ヒートポンプサイクルの高圧側に設けた水冷媒熱交換器で給湯水を加熱し、この給湯水を電動水ポンプにより貯湯タンクに循環するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このものにおいて、蒸発器の除霜運転時には、電動水ポンプの作動を停止して、水冷媒熱交換器での高圧冷媒の放熱を抑制するようにしている。
【特許文献１】特許第３２９７６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のヒートポンプ式給湯器では、除霜運転時に圧縮機入力動力を増加させると、圧縮比が大きくなって、圧縮機吐出冷媒温度の大幅な上昇を招くため、除霜運転時に水冷媒熱交換器内に滞留している給湯水が沸騰してしまうという不具合が生じる。
【０００５】
これに対して、本発明者は、蒸発器の除霜運転時に、減圧装置の通路開度の制御および圧縮機の回転数の制御のうち少なくとも一方を実行して、圧縮機の吐出冷媒温度を所定温度以下にするについて検討した。
【０００６】
この場合、圧縮機の吐出冷媒温度を所定温度未満にすることにより、水冷媒熱交換器内の給湯水の沸騰を防止することが可能になるものの、蒸発器に流入する冷媒温度も低下する。また、水冷媒熱交換器での高圧冷媒の放熱を抑制するために電動水ポンプの作動を停止するものの、水冷媒熱交換器では冷媒が放熱するため冷媒温度が低下する。このため、蒸発器の除霜に必要な時間の長期化を招くことになる。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、蒸発器の除霜時間の長期化を抑制するようにしたヒートポンプ式給湯器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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明では、圧縮機の吐出冷媒を少なくとも水冷媒熱交換器を迂回してエジェクタのノズル部の入口側に流すバイパス通路（４０）と、バイパス通路を開閉するバイパス弁手段（４５）と、を備え、蒸発器の除霜運転時に、バイパス通路を開放するようにバイパス弁手段を制御して、圧縮機、バイパス通路、エジェクタ、および気液分離器の順に冷媒を流したままで、気液分離器から減圧手段を通して蒸発器に流入した冷媒により蒸発器の除霜を行うようになっていることを特徴とする。
【０００９】
したがって、除霜運転時には、圧縮機の吐出冷媒がバイパス通路を通して気液分離器に流入するので、バイパス通路を流れる冷媒は、水冷媒熱交換器で放熱しないで、気液分離器に流れることになる。このため、冷媒を高温状態で気液分離器に流すことができるので、気液分離器から冷媒を高温状態で蒸発器に流入することができる。したがって、蒸発器の除霜時間の長期化を抑制することができる。
【００１０】
本発明は、圧縮機の吐出冷媒を水冷媒熱交換器およびエジェクタを迂回して気液分離器の入口側に流すバイパス通路（４０）と、バイパス通路内を流れる冷媒を減圧するバイパス弁手段（４５）と、を備え、蒸発器の除霜運転時に、バイパス通路を流れる冷媒をバイパス弁手段で減圧して、圧縮機、バイパス通路、および気液分離器の順に冷媒を流したままで、気液分離器から減圧手段を通して蒸発器に流入した冷媒により蒸発器の除霜を行うようになっていることを第２の特徴とする。
【００１１】
このように、バイパス弁手段として、バイパス通路を流れる冷媒を減圧するものを用いる場合には、バイパス通路によって圧縮機の吐出冷媒を水冷媒熱交換器およびエジェクタを迂回して気液分離器の入口側に流すように構成しても、上述の同様の効果が得られる。
【００１２】
本発明は、圧縮機の吐出冷媒を水冷媒熱交換器に流入するのを妨げるための遮蔽弁（４８）と、蒸発器の除霜運転時には、水冷媒熱交換器に対する冷媒の流入を遮蔽させるように遮蔽弁を制御して、圧縮機の吐出冷媒がバイパス通路にだけ流入するようになっていることを第３の特徴とする。
【００１３】
この場合、蒸発器の除霜運転時には、圧縮機の吐出冷媒の全てが水冷媒熱交換器を迂回して流れるため、水冷媒熱交換器で給湯水の沸騰防止のための冷媒温度制御を行う必要がない。このため、圧縮機の吐出冷媒をより高温状態で気液分離器に流すことができるので、気液分離器から冷媒をより高温状態で蒸発器に流入することができる。したがって、蒸発器の除霜時間の長期化をより強く抑制することができる。
【００１４】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載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】
【００１５】
図１に、本発明の第１実施形態に係るヒートポンプ式給湯器の全体構成図を示す。本実施形態のヒートポンプ式給湯器は、給湯水を貯留する貯湯タンク１０、給湯水を加熱するためのエジェクタサイクル１１、および貯湯タンク１０内の給湯水を循環できる水循環通路１２を備えている。この水循環通路１２には、給湯水を循環させる電動水ポンプ１３が設けられている。
【００１６】
エジェクタサイクル１１は、圧縮機１４、水冷媒熱交換器１５、エジェクタ１６０、蒸発器１７、アキュムレータ１８、および内部熱交換器１９から構成されている。本実施形態では、冷媒として、高圧圧力が臨界圧力以上（超臨界状態）となるＣＯ２  が用いられている。
【００１７】
圧縮機１４は、内蔵する電動モータ１４ａによって駆動される電動圧縮機であり、その吸入冷媒を臨界圧力以上まで圧縮して吐出する。水冷媒熱交換器１５は圧縮機１４の吐出冷媒（高温高圧冷媒）と水循環通路１２の給湯水との間で熱交換を行って、給湯水を加熱する。
【００１８】
水冷媒熱交換器１５は、給湯水が流れる水通路１５ａと、圧縮機吐出冷媒が流れる冷媒通路１５ｂとを有し、水通路１５ａを流れる給湯水の流れ方向と冷媒通路１５ｂを流れる冷媒の流れ方向とが対向するように構成されている。
【００１９】
給湯水の流通方向は、図１に矢印で示すように、貯湯タンク１０下部の出口１０ａ→電動水ポンプ１３→水冷媒熱交換器１５の水通路１５ａ→貯湯タンク１０上部の入口１０ｂへと流れる。
【００２０】
なお、水冷媒熱交換器１５を流れる冷媒（ＣＯ２）は、圧縮機１４で臨界圧力以上に圧縮されることにより超臨界状態のまま給湯水に放熱するので、凝縮しない。
【００２１】
水冷媒熱交換器１５の冷媒通路１５ｂの出口は内部熱交換器１９の高圧側通路１９ａを介してエジェクタ１６０の入口側に接続される。エジェクタ１６０は、冷媒を減圧する減圧手段であるとともに、高速で噴出する冷媒流の巻き込み作用によって冷媒を吸引するポンプ手段の役割を兼ねる。図２にエジェクタ１６０の構成の詳細を示す。
【００２２】
エジェクタ１６０には、内部熱交換器１９の高圧側通路１９ａを通過した高圧冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるノズル部１６１が備えられ、このノズル部１６１から噴射する高速度の冷媒流により冷媒吸引口１６２を介して蒸発器１７内の冷媒がエジェクタ１６０内部に吸引される。ノズル部１６１の下流側には、混合部１６３が形成されており、混合部１６３は、冷媒吸引口１６２を介して蒸発器７から吸引した吸引冷媒と上述の高速度の噴射冷媒流とを混合し、この混合部１６３の下流側には、昇圧部をなすディフューザ部１６４が形成されている。ディフューザ部１６４は、冷媒の通路面積を徐々に拡大する形状に形成されており、冷媒流れを減速して冷媒圧力を上昇させる作用、つまり、冷媒の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する作用を果たす。
【００２３】
ノズル部１６１には、電動アクチュエータ１６５により位置制御される可変ニードル１６６が配置され、この可変ニードル１６６の位置制御によりノズル部１６１の開度を電気的に制御できるようになっている。
【００２４】
図１に戻り、アキュムレータ１８は、エジェクタ１６０から流出する冷媒を気液分離する気液分離器であり、気相冷媒のみを内部熱交換器１９の低圧側通路１９ｂを通して圧縮機１４に吸入させるとともに、サイクル中の余剰冷媒を液相冷媒として蓄える。
【００２５】
内部熱交換器１９は、高圧側通路１９ａを流れる高圧冷媒と低圧側通路１９ｂを流れる低圧冷媒との間で熱交換を行って、圧縮機１４の吸入冷媒温度を上昇させる。それにより、圧縮機１４の吐出冷媒温度を上昇させ、水冷媒熱交換器１５の入口、出口間の冷媒エンタルピ差（放熱量）を増大して、サイクル効率（ＣＯＰ）を向上させる。
【００２６】
また、アキュムレータ１８内の液相冷媒は分岐通路３０へ導出される。この分岐通路３０は固定絞りからなる補助減圧器３１を有し、この補助減圧器３１の下流側には蒸発器１７が接続されている。蒸発器１７は室外熱交換器であり、補助減圧器３１で減圧された低圧冷媒を外気（室外空気）から吸熱して蒸発させる。蒸発器１７の出口側がエジェクタ１６０の冷媒吸引口１６２に接続されている。蒸発器１７には、電動室外ファン１７ａにより外気が送風される。
【００２７】
さらに、エジェクタサイクル１１には、圧縮機１４の吐出高温冷媒を水冷媒熱交換器１５および内部熱交換器１９を迂回してエジェクタ１６０の上流側に流すバイパス通路４０と、バイパス通路４０内の通路を開閉する電磁弁としてのバイパス弁４５が設けられている。さらに、バイパス通路４０の入口と水冷媒熱交換器１５の入口との間の冷媒通路を開閉する電磁弁としての吐出弁４８（すなわち、遮蔽弁）が設けられている。
【００２８】
図３は本実施形態のヒートポンプ式給湯器の電気的構成を示すブロック図である。制御装置２０は、マイクロコンピュータおよびその周辺回路等により構成され、電動水ポンプ１３、圧縮機１４の電動モータ１４ａ、エジェクタ１６０の電動アクチュエータ１６５、バイパス弁４５、吐出弁４８、および電動室外ファン１７ａを制御する。
【００２９】
制御装置２０の入力側には、圧縮機１４の吐出冷媒温度を検出する温度センサ２１、水冷媒熱交換器１５の出口冷媒圧力（高圧圧力）を検出する圧力センサ２２、蒸発器１７の出口冷媒温度を検出する温度センサ２３、水循環通路１２のうち、水冷媒熱交換器１５の水通路１５ａ入口側の給湯水温度を検出する温度センサ２４、外気温を検出する温度センサ２５等のセンサ群の検出信号が入力される。
【００３０】
また、ヒートポンプ式給湯器の操作パネル２６からは、ヒートポンプ式給湯器の作動、停止の操作信号、ヒートポンプ式給湯器の給湯水設定温度信号等が制御装置２０に入力される
次に、本実施形態の作動を説明する。図４は制御装置２０により実行される制御ルーチンであり、操作パネル２６から入力されるヒートポンプ式給湯器の作動信号によりスタートする。まず、除霜運転の必要有無を判定する。具体的には、温度センサ２３により検出される蒸発器１７の出口冷媒温度が所定温度Ｔ１より低いか判定する（ステップＳ１０）。ここで、所定温度Ｔ１は例えば、−１４℃であり、蒸発器１７の出口冷媒温度が所定温度Ｔ１より高い時は除霜運転の必要がないと判定できるので、通常運転の制御を行う（ステップＳ１００）。
【００３１】
図５は通常運転制御の概要を示すフローチャートであり、まず、バイパス弁４５を閉鎖して吐出弁４８を開放する（ステップＳ１０５）。さらに、水循環通路１２の電動水ポンプ１３を作動させるとともに、圧縮機１４を通常運転時の制御特性により決まる所定回転数にて作動させる（ステップＳ１１０）。
【００３２】
次に、エジェクタサイクル１１の目標高圧を、温度センサ２５により検出される外気温、温度センサ２４により検出される水冷媒熱交換器１５の入口側給湯水温度、および目標沸き上げ温度に基づいて算出する（ステップＳ１２０）。ここで、目標沸き上げ温度は使用者の設定する給湯水設定温度、あるいは貯湯タンク１０内の給湯水温度等に基づいて算出される温度である。
【００３３】
次に、この算出目標高圧よりも、圧力センサ２２により検出される実際の高圧圧力が高いか判定する（ステップＳ１３０）。実際の高圧圧力が高いときはエジェクタ１６０の電動アクチュエータ１６５を制御してノズル部１６１の開度を所定量増加する（ステップＳ１４０）。これにより、高圧圧力が低下する。
【００３４】
これに対し、実際の高圧圧力が算出目標高圧よりも低いときは、エジェクタ１６０の電動アクチュエータ１６５を制御してノズル部１６１の通路開度を所定量減少する（ステップＳ１５０）。これにより、高圧圧力が上昇する。このように、ノズル部１６１の通路開度を実際の高圧圧力の変化に応じて増減させることにより、実際の高圧圧力を目標高圧付近に維持できる。
【００３５】
なお、図５では、圧縮機１４の具体的な回転数制御を図示していないが、エジェクタサイクル１１の異常運転（例えば、異常高圧上昇、異常吐出温上昇等）を回避するために圧縮機１４の回転数は自動制御される。
【００３６】
以上のような通常運転には、圧縮機１４から吐出された冷媒は、水冷媒熱交換器１５→内部熱交換器１９の高圧側通路１９ａ→エジェクタ１６０→アキュムレータ１８→内部熱交換器１９の低圧側通路１９ｂ→圧縮機１４の順に循環するとともに、アキュムレータ１８で分離された液相冷媒が補助減圧器３１で減圧されて蒸発器１７に流入する。そして、蒸発器１７において冷媒が電動室外ファン１７ａによって送風される外気（室外空気）から吸熱して蒸発する。その後、蒸発器１７内の冷媒は、エジェクタ１６０内の冷媒吸引口１６２内に吸入される。
【００３７】
図６の実線において通常運転時のモリエル線図を示す。図中Ａ点は圧縮機１４の吸入部（内部熱交換器１９の低圧側通路出口部）、Ｂ点は圧縮機１４の吐出部、ａ点は水冷媒熱交換器１５の出口部、Ｃ点は内部熱交換器１９の高圧側通路出口部（エジェクタ１６０の入口部）、Ｄ点はノズル部１６１の出口部、Ｅ点は混合部１６３、Ｆ点はディフューザ部１６４の出力部、Ｇ１点はアキュムレータ１８内部に形成される飽和ガス線上の位置、Ｇ２点はアキュムレータ１８内部に形成される飽和液線上の位置である。Ｈ点は補助減圧器３１の出力部（蒸発器１７の入力部）、Ｇ３は蒸発器１７の出力部である。
【００３８】
また、通常運転時には、電動水ポンプ１３の作動によって給湯水が水循環通路１２を循環し、貯湯タンク１０内下部の低温給湯水を水冷媒熱交換器１５に流通させて加熱する。通常運転時には、エジェクタ１６０のノズル部１６１の開度の増減により実際の高圧圧力を目標高圧付近に維持して、高圧冷媒温度を所定温度の給湯水を得るために必要な温度に制御できる。
【００３９】
図４に戻り、上述のステップＳ１０において、温度センサ２３により検出される蒸発器１７の出口冷媒温度が所定温度Ｔ１より低いときには除霜運転の必要があるとして、ＹＥＳと判定して、除霜運転を開始する。
【００４０】
最初に、電動アクチュエータ１６５によりノズル部１６１の通路開度を所定開度に設定し、また圧縮機１４を除霜運転時の所定回転数で作動させる（ステップＳ２０）。ここで、ノズル部１６１の通路開度としては、同一条件（同一高圧圧力値）における通常運転時の開度よりも大きい値（本実施形態では最大開度）が設定される。また、圧縮機１４の除霜運転時の所定回転数も、図５のステップＳ１１０における通常運転時の所定回転数よりも大きい値である。次に、バイパス弁４５を開放して吐出弁４８を閉鎖する（ステップＳ２５）。
【００４１】
これに伴い、圧縮機１４の吐出冷媒の全てがバイパス通路４０を通してエジェクタ１６０の上流側に流れ込む。このため、圧縮機１４の吐出冷媒が高温状態で
エジェクタ１６０のノズル部１６１に流れ込む。その後、高温冷媒は、ノズル部１６１で減圧膨張され、混合部１６３およびディフューザ部１６４を経て、アキュムレータ１８に流れ込む。このとき、アキュムレータ１８において冷媒が気液分離され、気相冷媒のみが内部熱交換器１９の低圧側通路１９ｂを通して圧縮機１４に吸い込まれる。
【００４２】
この結果、圧縮機１４の吐出冷媒は、その温度低下が抑制され、高温を維持した状態で、水冷媒熱交換器１５→内部熱交換器１９の高圧側通路１９ａ→エジェクタ１６０→アキュムレータ１８→内部熱交換器１９の低圧側通路１９ｂ→圧縮機１４の順に循環する。
【００４３】
これに伴い、アキュムレータ１８内で気液分離された冷媒のうち液相冷媒が、補助減圧器３１で減圧されて蒸発器１７に流入するため、蒸発器１７を加熱して除霜することができる。
【００４４】
その後、図４のステップＳ３０に進み、蒸発器１７の出口冷媒温度が除霜終了温度Ｔ４（例えば５℃）よりも高いか否かを判定する。ステップＳ３０の判定がＮＯである間は、ステップＳ２０、ステップＳ２５の各処理が繰り返され、除霜運転が継続される。
【００４５】
このような除霜運転においては、蒸発器１７内に流入した冷媒は放熱して霜を溶かすことになる。すなわち、除霜に伴い、蒸発器１７において冷媒が過冷却されることになる。しかし、蒸発器１７に付着した霜が溶けて無くなると、蒸発器１７内では、冷媒の過冷却が行われなくなり、逆に、冷媒が外気から吸熱して、蒸発を開始することになる。これに伴い、冷媒は、エジェクタ１６０内においてノズル部１６１から噴射される高速度の冷媒流に応じて、冷媒吸引口１６２内への吸入が開始される。その後、混合部１６３において、蒸発器７から吸引した吸引冷媒と上述の高速度の噴射冷媒流とが混合される。
【００４６】
その後、蒸発器１７の出口冷媒温度が除霜終了温度Ｔ４よりも高くなると、ステップＳ３０においてＹＥＳと判定して除霜運転を終了し、ステップＳ１０に進み、通常運転制御に移行する。
【００４７】
図６の破線は除霜運転時のモリエル線図を示す。図中Ａ’点は圧縮機１４の吸入部（内部熱交換器１９の低圧側通路出口部）、Ｂ’点は圧縮機１４の吐出部、Ｃ’点はエジェクタ１６０の入口部、Ｇ１’点はアキュムレータ１８内部に形成される飽和ガス線上の位置、Ｇ２’点はアキュムレータ１８内部に形成される飽和液線上の位置である。Ｈ’点は補助減圧器３１の出力部（蒸発器１７の入力部）である。Ｋ点は蒸発器１７の出力部（エジェクタ１６０内の冷媒吸引口１６２）である。
【００４８】
以上説明した本実施形態によれば、圧縮機１４の吐出冷媒が高温状態でバイパス通路４０およびエジェクタ１６０を経てアキュムレータ１８内に流入されるので、アキュムレータ１８内の液冷媒が、圧縮機１４の吐出冷媒により加熱され、この液冷媒が補助減圧器３１を経て蒸発器１７に流入して蒸発器１７の除霜を行うことができる。
【００４９】
ここで、本実施形態では、圧縮機１４の吐出冷媒を水冷媒熱交換器１５を迂回して流しているので、圧縮機１４の吐出冷媒温度を温度制御する必要がない。このため、水冷媒熱交換器１５の沸騰に関わりなく、圧縮機１４の吐出冷媒温度を高くすること可能になるので、蒸発器１７に流入する冷媒温度も高くすることも可能になる。したがって、蒸発器１７の除霜時間の長期化を抑制することができる。
【００５０】
なお、第１実施形態では、蒸発器１７の出口冷媒温度に基づいて除霜運転の開始、終了を行っているが、除霜運転の開始、終了の制御は種々変形可能である。例えば、外気温と蒸発器１７の出口冷媒温度との温度差を算出し、この温度差が第１所定値（例えば、１０℃）よりも大きくなった時に除霜運転を開始し、この温度差が第１所定値よりも小さい第２所定値以下になった時に除霜運転を終了するようにしてもよい。
【００５１】
ここで、蒸発器出口冷媒温度の代わりに蒸発器入口冷媒温度を用いて、外気温と蒸発器入口冷媒温度との温度差に基づいて除霜運転の開始、終了を行うようにしてもよい。
【００５２】
また、上記の各制御例において、除霜運転の終了を各種温度信号によらずに、タイマー信号によって行うようにしてもよい。つまり、除霜運転の経過時間が予め定めた設定時間に達すると、除霜運転を終了するようにしてもよい。
【００５３】
また、外気温が０℃以下における通常運転の経過時間が所定時間（例えば、２時間）よりも大きくなった時に除霜運転を開始し、除霜運転の経過時間が予め定めた設定時間に達すると、除霜運転を終了するようにしてもよい。
【００５４】
（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、除霜運転時において水冷媒熱交換器１５に冷媒が流入するのを妨げるために吐出弁４８を設けた例について説明したが、これに代えて、本第２実施形態では、上述の第１実施形態の吐出弁４８を廃止して図７に示すように構成して、除霜運転時には、水冷媒熱交換器１５およびバイパス通路４０のそれぞれに圧縮機１４の吐出冷媒が流入するようにする。
【００５５】
図８に本第２実施形態の制御装置２０により実行される制御ルーチンを示す。図８において図４と同一符号は同一ステップを示し、上述の第１実施形態と同一処理についてはその説明を簡素化する。
【００５６】
本実施形態の制御装置２０は、除霜運転を開始すると（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、電動水ポンプ１３の作動を停止し（ステップＳ１５）、電動アクチュエータ１６５によりノズル部１６１の通路開度を最大開度に設定し、また圧縮機１４を除霜運転時の所定回転数で作動させる（ステップＳ２０）。次に、バイパス弁４５を開放して吐出弁４８を閉鎖する（ステップＳ２５）。
【００５７】
これに伴い、圧縮機１４の吐出冷媒の一部がバイパス通路４０を通してエジェクタ１６０の上流側に流れ込む。また、圧縮機１４の吐出冷媒の残りが水冷媒熱交換器１５に流れ込む。
【００５８】
このとき電動水ポンプ１３の作動を停止したままエジェクタサイクル１１を作動させることにより、圧縮機１４の吐出冷媒が水冷媒熱交換器１５にて給湯水側に放熱することをほとんど抑制できる。しかも、ノズル部１６１の開度増加によりノズル部１６１での減圧による冷媒温度の低下を抑制できる。さらに、水冷媒熱交換器１５を通過した高温冷媒は、内部熱交換器１９の高圧側通路１９ａを通過して、エジェクタ１６０のノズル部１６１に流れ込む。
【００５９】
したがって、水冷媒熱交換器１５および内部熱交換器１９を通過した冷媒と、バイパス通路４０を通過した冷媒とが合流してエジェクタ１６０に流れ込む。このため、上述の第１実施形態と同様、エジェクタ１６０を通過した冷媒がアキュムレータ１８に流れ込む。このため、アキュムレータ１８内で気液分離された冷媒のうち液相冷媒が、補助減圧器３１で減圧されて蒸発器１７に流入するため、蒸発器１７を加熱して除霜することができる。
【００６０】
また、除霜運転時には、上述の如く、圧縮機１４の除霜運転時の所定回転数を通常運転時より大きくすることにより圧縮機１４の圧縮仕事量を増加して除霜性能を向上させている。ここで、圧縮機１４の回転数増加、すなわち、圧縮機入力動力の増加は、圧縮比が大きくなって、圧縮機吐出冷媒温度の大幅な上昇を招く。これにより、除霜運転時に水冷媒熱交換器１５内に滞留している給湯水が沸騰してしまうという不具合が生じる。
【００６１】
また、本実施形態のエジェクタサイクル１１では、内部熱交換器１９を具備しているので、高圧冷媒（圧縮機吐出冷媒）が高温のまま内部熱交換器１９に流入し圧縮機吸入冷媒が過度に加熱されるので、圧縮機吐出冷媒温度がより一層高温に上昇して、水冷媒熱交換器内の給湯水がさらに沸騰しやすくなる。
【００６２】
そこで、本実施形態では、除霜運転時の圧縮機吐出冷媒温度を、給湯水の沸騰を防止できる温度域に確実に抑制するためのサイクル制御を採用している。
【００６３】
すなわち、図８のステップＳ２０においてノズル部１６１の通路開度と圧縮機１４の回転数を設定後、ステップＳ４０にて圧縮機吐出冷媒温度（温度ンサ２１の検出温度）が給湯水の沸騰防止のための所定温度Ｔ３（具体的には９０℃）より低いか判定する。この判定がＮＯのときはステップＳ５８にて圧縮機１４の回転数を低下する制御を行う。
【００６４】
すなわち、図９は、除霜運転時における圧縮機１４の回転数制御特性図であり、図９の縦軸は圧縮機１４の回転数であり、縦軸の矢印は圧縮機１４の増速方向を示す。
【００６５】
図９の横軸のうち、縦軸より右側領域は実際の圧縮機吐出冷媒温度が上記所定温度Ｔ３よりも高い領域であり、ΔＴの増加に応じて圧縮機１４の回転数を低下させる特性になっている。これに対し、図９の横軸のうち、縦軸より左側領域は実際の圧縮機吐出冷媒温度が上記所定温度Ｔ３よりも低い領域（ΔＴのマイナス領域）であり、ΔＴのマイナス量の増加に応じて圧縮機１４の回転数を増加させる特性になっている。
【００６６】
ここで、ステップＳ５０における圧縮機１４の除霜開始時の所定回転数は図９の中間回転数Ｎ１である。従って、ステップＳ４５においては、ΔＴの増加に応じて圧縮機１４の回転数を中間回転数Ｎ１から低下させることになる。これに伴い、圧縮比を低下させることにより、圧縮機吐出冷媒温度を低下できる。その後、実際の圧縮機吐出冷媒温度が上記所定温度Ｔ３よりも低くなるまで、ステップＳ４０の冷媒温度判定およびステップＳ４５の圧縮機１４の回転数低下制御を繰り返す。
【００６７】
このような圧縮機１４の回転数制御を実行することにより、圧縮機吐出冷媒温度の上限を上記所定温度Ｔ２（９０℃）付近に抑制することができ、これにより、除霜運転時に水冷媒熱交換器１５内に滞留している給湯水の沸騰を確実に防止できる。その後、蒸発器１７の出口冷媒温度が除霜終了温度Ｔ４よりも高くなると、図８のステップＳ３０においてＹＥＳと判定して除霜運転を終了する。
【００６８】
以上説明したように本実施形態では、圧縮機１４の吐出冷媒の一部が水冷媒熱交換器１５内に流入し、残りの吐出冷媒がバイパス通路４０を通してエジェクタ１６０の上流側に流れ込む。
【００６９】
ここで、電動水ポンプ１３が停止状態であっても、水冷媒熱交換器１５に吐出冷媒が流れ込むと水冷媒熱交換器１５で冷媒が若干放熱して温度低下する。これに対して、本実施形態では、圧縮機１４の吐出冷媒の一部がバイパス通路４０を通してエジェクタ１６０の上流側に流れ込むようになっているので、圧縮機１４の吐出冷媒の全てが水冷媒熱交換器１５内に流入する場合に比べて、蒸発器１７に流入する冷媒温度を上げることができる。したがって、蒸発器１７の除霜時間の長期化を抑制することができる。
【００７０】
（他の実施形態）
なお、第１、第２実施形態では、バイパス弁４５として、バイパス通路４０内の通路を開閉する弁を用いた例について説明したが、これに代えて、バイパス弁４５として、バイパス通路４０を流れる冷媒流量を調整して冷媒を減圧する流量調整弁（すなわち、減圧弁）を用いるようにしてもよい。
【００７１】
また、バイパス弁４５としてバイパス通路４０を流れる冷媒を減圧する減圧弁を用いる場合には、図１０に示すように、バイパス通路４０の出口をエジェクタ１６０およびアキュムレータ１８の間に接続してもよい。この場合、圧縮機１４５の吐出冷媒がバイパス弁４５で減圧されてアキュムレータ１８に流れ込み、アキュムレータ１８で気液分離され、液相冷媒が、補助減圧器３１で減圧されて蒸発器１７に流入するため、蒸発器１７を加熱して除霜することができる。
【００７２】
なお、第１実施形態では、ノズル部１６１の通路開度を最大開度にした状態で圧縮機１４の回転数制御を実行して、除霜運転時の圧縮機吐出冷媒温度制御を行うようにした例について説明したが、これに限らず、ノズル部１６１の通路開度の開度制御と圧縮機１４の回転数制御の両方を実行して、圧縮機吐出冷媒温度を制御するようにしてもよい。
【００７３】
また、第１、第２実施形態では、除霜運転時に水ポンプ１３を停止して水冷媒熱交換器１５における冷媒放熱量を減少させているが、水ポンプ１３を完全に停止せず、水ポンプ１３を低回転による低速作動させて、水冷媒熱交換器１５における冷媒放熱量を減少させるようにしてもよい。
【００７４】
また、第１、第２実施形態では、いずれもエジェクタサイクルに内部熱交換器１９を備えているが、内部熱交換器１９を備えていないエジェクタサイクルに本発明を適用してもよい。
【００７５】
以下、上記実施形態と特許請求項の範囲の構成との対応関係について説明すると、バイパス弁４５がバイパス弁手段に相当し、第１実施形態のＳ３０、Ｓ４０の制御処理が請求項１に記載の送風制御手段を構成し、第１実施形態のＳ６０、Ｓ７０、Ｓ８０請求項２に記載の送風制御手段を構成している。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１実施形態によるヒートポンプ式給湯器の全体構成図である。
【図２】図１のエジェクタの概略断面図である。
【図３】第１実施形態の電気制御ブロック図である。
【図４】第１実施形態の作動を示すフローチャートである。
【図５】図４における通常運転時の制御の概要を示すフローチャートである。
【図６】第１実施形態のヒートポンプサイクルのモリエル線図である。
【図７】本発明の第２実施形態のヒートポンプ式給湯器の全体構成図である。
【図８】第２実施形態の作動を示すフローチャートである。
【図９】図８における圧縮機回転数制御の特性図である。
【図１０】本発明の他の例のヒートポンプ式給湯器の全体構成図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０…貯湯タンク、１１…エジェクタサイクル、１２…水循環通路、
１３…電動水ポンプ、１４…圧縮機、１５…水冷媒熱交換器、
１６０…エジェクタ、１７…蒸発器、１７ａ…電動室外ファン、
１８…アキュムレータ、１９…内部熱交換器、２０…制御装置、
４０…バイパス通路。
【図１】
2007322074.tif 000003
【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】
2007322074.tif 000008
【図７】
2007322074.tif 000009
【図８】
2007322074.tif 000010
【図９】
2007322074.tif 000011
【図１０】
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