(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給湯用水を貯留する貯湯タンクと、
給湯用水の加熱手段であるヒートポンプサイクルと、
このヒートポンプサイクルの作動を制御する制御手段とを具備し、
前記ヒートポンプサイクルは、吸引した冷媒を加圧して吐出する圧縮機と、この圧縮機で加圧された冷媒と前記貯湯タンクから供給された給湯用水との熱交換を行い、冷媒の流れ方向と給湯用水の流れ方向とが対向するように構成された水熱交換器と、弁開度を調節可能に設けられ、前記水熱交換器より流出した冷媒を減圧させる膨張弁と、この膨張弁で減圧された冷媒を外気と熱交換させる空気熱交換器と、この空気熱交換器と前記圧縮機との間に設けられ、サイクル中の余剰冷媒を蓄えるとともに、ガス冷媒のみを前記圧縮機に吸引させるアキュムレータと、前記水熱交換器より下流側の高圧配管と前記空気熱交換器より下流側の低圧配管とを連結するバイパス通路と、このバイパス通路を流れる冷媒流量を可変する流量可変弁とを備え、
前記流量可変弁を閉弁して、前記水熱交換器より流出した冷媒が前記膨張弁で減圧されて前記空気熱交換器に供給される通常のサイクル運転と、
前記膨張弁を閉弁し、且つ前記流量可変弁を開弁して、前記水熱交換器より流出した冷媒が前記バイパス通路を通って前記圧縮機に吸引されるバイパス運転とが設定されているヒートポンプ式温水器であって、
前記制御手段は、前記貯湯タンクから前記水熱交換器に供給される給湯用水の温度Ｔｗを検出し、前記空気熱交換器で冷媒から外気へ放熱が生じるか否かを前記温度Ｔｗに基づいて判定する放熱判定手段を有し、この放熱判定手段で放熱が生じると判定された場合に、前記バイパス運転を実行することを特徴とするヒートポンプ式温水器。
【請求項２】
給湯用水を貯留する貯湯タンクと、
給湯用水の加熱手段であるヒートポンプサイクルと、
このヒートポンプサイクルの作動を制御する制御手段とを具備し、
前記ヒートポンプサイクルは、吸引した冷媒を加圧して吐出する圧縮機と、この圧縮機で加圧された冷媒と前記貯湯タンクから供給された給湯用水との熱交換を行い、冷媒の流れ方向と給湯用水の流れ方向とが対向するように構成された水熱交換器と、弁開度を調節可能に設けられ、前記水熱交換器より流出した冷媒を減圧させる膨張弁と、この膨張弁で減圧された冷媒を外気と熱交換させる空気熱交換器と、この空気熱交換器と前記圧縮機との間に設けられ、サイクル中の余剰冷媒を蓄えるとともに、ガス冷媒のみを前記圧縮機に吸引させるアキュムレータと、前記水熱交換器より下流側の高圧配管と前記空気熱交換器より下流側の低圧配管とを連結するバイパス通路と、このバイパス通路を流れる冷媒流量を可変する流量可変弁とを備え、
前記流量可変弁を閉弁して、前記水熱交換器より流出した冷媒が前記膨張弁で減圧されて前記空気熱交換器に供給される通常のサイクル運転と、
前記膨張弁を閉弁し、且つ前記流量可変弁を開弁して、前記水熱交換器より流出した冷媒が前記バイパス通路を通って前記圧縮機に吸引されるバイパス運転とが設定されているヒートポンプ式温水器であって、
前記制御手段は、
前記貯湯タンクから前記水熱交換器に供給される給湯用水の温度Ｔｗを検出し、前記空気熱交換器で冷媒から外気へ放熱を生じる可能性が有るか否かを前記温度Ｔｗによって判定する第１の放熱判定手段と、
この第１の放熱判定手段で放熱の可能性が有ると判定された場合に、前記空気熱交換器の入口冷媒温度と外気温度との比較に基づいて放熱が生じるか否かを判定する第２の放熱判定手段とを有し、
この第２の放熱判定手段で放熱が生じると判定された場合に、前記バイパス運転を実行することを特徴とするヒートポンプ式温水器。
【請求項３】
給湯用水を貯留する貯湯タンクと、
給湯用水の加熱手段であるヒートポンプサイクルと、
このヒートポンプサイクルの作動を制御する制御手段とを具備し、
前記ヒートポンプサイクルは、吸引した冷媒を加圧して吐出する圧縮機と、この圧縮機で加圧された冷媒と前記貯湯タンクから供給された給湯用水との熱交換を行い、冷媒の流れ方向と給湯用水の流れ方向とが対向するように構成された水熱交換器と、弁開度を調節可能に設けられ、前記水熱交換器より流出した冷媒を減圧させる膨張弁と、この膨張弁で減圧された冷媒を外気と熱交換させる空気熱交換器と、この空気熱交換器と前記圧縮機との間に設けられ、サイクル中の余剰冷媒を蓄えるとともに、ガス冷媒のみを前記圧縮機に吸引させるアキュムレータと、前記水熱交換器より下流側の高圧配管と前記空気熱交換器より下流側の低圧配管とを連結するバイパス通路と、このバイパス通路を流れる冷媒流量を可変する流量可変弁とを備え、
前記流量可変弁を閉弁して、前記水熱交換器より流出した冷媒が前記膨張弁で減圧されて前記空気熱交換器に供給される通常のサイクル運転と、
前記膨張弁を閉弁し、且つ前記流量可変弁を開弁して、前記水熱交換器より流出した冷媒が前記バイパス通路を通って前記圧縮機に吸引されるバイパス運転とが設定されているヒートポンプ式温水器であって、
前記制御手段は、
前記貯湯タンクから前記水熱交換器に供給される給湯用水の温度Ｔｗを検出し、前記空気熱交換器で冷媒から外気へ放熱を生じる可能性が有るか否かを前記温度Ｔｗによって判定する第１の放熱判定手段と、
この第１の放熱判定手段で放熱の可能性が有ると判定された場合に、前記空気熱交換器の入口冷媒温度と前記空気熱交換器の出口冷媒温度との比較に基づいて放熱が生じるか否かを判定する第２の放熱判定手段とを有し、
この第２の放熱判定手段で放熱が生じると判定された場合に、前記バイパス運転を実行することを特徴とするヒートポンプ式温水器。
【請求項４】
給湯用水を貯留する貯湯タンクと、
給湯用水の加熱手段であるヒートポンプサイクルと、
このヒートポンプサイクルの作動を制御する制御手段とを具備し、
前記ヒートポンプサイクルは、吸引した冷媒を加圧して吐出する圧縮機と、この圧縮機で加圧された冷媒と前記貯湯タンクから供給された給湯用水との熱交換を行い、冷媒の流れ方向と給湯用水の流れ方向とが対向するように構成された水熱交換器と、弁開度を調節可能に設けられ、前記水熱交換器より流出した冷媒を減圧させる膨張弁と、この膨張弁で減圧された冷媒を外気と熱交換させる空気熱交換器と、この空気熱交換器と前記圧縮機との間に設けられ、サイクル中の余剰冷媒を蓄えるとともに、ガス冷媒のみを前記圧縮機に吸引させるアキュムレータと、前記空気熱交換器より上流側の低圧配管に設けられ、この低圧配管を流れる冷媒流量を可変する第１の流量可変弁と、この第１の流量可変弁より上流側の低圧配管と前記空気熱交換器より下流側の低圧配管とを連結するバイパス通路と、このバイパス通路を流れる冷媒流量を可変する第２の流量可変弁とを備え、
前記第１の流量可変弁を開弁し、且つ前記第２の流量可変弁を閉弁して、前記水熱交換器より流出した冷媒が前記膨張弁で減圧され、前記第１の流量可変弁を通って前記空気熱交換器に供給される通常のサイクル運転と、
前記第１の流量可変弁と前記第２の流量可変弁の両方を開弁し、且つ前記第２の流量可変弁の開度より前記第１の流量可変弁の開度を小さくして、前記水熱交換器より流出した冷媒が前記膨張弁で減圧された後、冷媒量の多い主流が前記バイパス通路を通って前記圧縮機に吸引され、冷媒量の少ない副流が前記空気熱交換器及び前記アキュムレータを通って前記圧縮機に吸引されるバイパス運転とが設定されているヒートポンプ式温水器であって、
前記制御手段は、前記貯湯タンクから前記水熱交換器に供給される給湯用水の温度Ｔｗを検出し、前記空気熱交換器で冷媒から外気へ放熱が生じるか否かを前記温度Ｔｗに基づいて判定する放熱判定手段を有し、この放熱判定手段で放熱が生じると判定された場合に、前記バイパス運転を実行することを特徴とするヒートポンプ式温水器。
【請求項５】
給湯用水を貯留する貯湯タンクと、
給湯用水の加熱手段であるヒートポンプサイクルと、
このヒートポンプサイクルの作動を制御する制御手段とを具備し、
前記ヒートポンプサイクルは、吸引した冷媒を加圧して吐出する圧縮機と、この圧縮機で加圧された冷媒と前記貯湯タンクから供給された給湯用水との熱交換を行い、冷媒の流れ方向と給湯用水の流れ方向とが対向するように構成された水熱交換器と、弁開度を調節可能に設けられ、前記水熱交換器より流出した冷媒を減圧させる膨張弁と、この膨張弁で減圧された冷媒を外気と熱交換させる空気熱交換器と、この空気熱交換器と前記圧縮機との間に設けられ、サイクル中の余剰冷媒を蓄えるとともに、ガス冷媒のみを前記圧縮機に吸引させるアキュムレータと、前記空気熱交換器より上流側の低圧配管に設けられ、この低圧配管を流れる冷媒流量を可変する第１の流量可変弁と、この第１の流量可変弁より上流側の低圧配管と前記空気熱交換器より下流側の低圧配管とを連結するバイパス通路と、このバイパス通路を流れる冷媒流量を可変する第２の流量可変弁とを備え、
前記第１の流量可変弁を開弁し、且つ前記第２の流量可変弁を閉弁して、前記水熱交換器より流出した冷媒が前記膨張弁で減圧され、前記第１の流量可変弁を通って前記空気熱交換器に供給される通常のサイクル運転と、
前記第１の流量可変弁と前記第２の流量可変弁の両方を開弁し、且つ前記第２の流量可変弁の開度より前記第１の流量可変弁の開度を小さくして、前記水熱交換器より流出した冷媒が前記膨張弁で減圧された後、冷媒量の多い主流が前記バイパス通路を通って前記圧縮機に吸引され、冷媒量の少ない副流が前記空気熱交換器及び前記アキュムレータを通って前記圧縮機に吸引されるバイパス運転とが設定されているヒートポンプ式温水器であって、
前記制御手段は、
前記貯湯タンクから前記水熱交換器に供給される給湯用水の温度Ｔｗを検出し、前記空気熱交換器で冷媒から外気へ放熱を生じる可能性が有るか否かを前記温度Ｔｗによって判定する第１の放熱判定手段と、
この第１の放熱判定手段で放熱の可能性が有ると判定された場合に、前記空気熱交換器の入口冷媒温度と外気温度との比較に基づいて放熱が生じるか否かを判定する第２の放熱判定手段とを有し、
この第２の放熱判定手段で放熱が生じると判定された場合に、前記バイパス運転を実行することを特徴とするヒートポンプ式温水器。
【請求項６】
給湯用水を貯留する貯湯タンクと、
給湯用水の加熱手段であるヒートポンプサイクルと、
このヒートポンプサイクルの作動を制御する制御手段とを具備し、
前記ヒートポンプサイクルは、吸引した冷媒を加圧して吐出する圧縮機と、この圧縮機で加圧された冷媒と前記貯湯タンクから供給された給湯用水との熱交換を行い、冷媒の流れ方向と給湯用水の流れ方向とが対向するように構成された水熱交換器と、弁開度を調節可能に設けられ、前記水熱交換器より流出した冷媒を減圧させる膨張弁と、この膨張弁で減圧された冷媒を外気と熱交換させる空気熱交換器と、この空気熱交換器と前記圧縮機との間に設けられ、サイクル中の余剰冷媒を蓄えるとともに、ガス冷媒のみを前記圧縮機に吸引させるアキュムレータと、前記空気熱交換器より上流側の低圧配管に設けられ、この低圧配管を流れる冷媒流量を可変する第１の流量可変弁と、この第１の流量可変弁より上流側の低圧配管と前記空気熱交換器より下流側の低圧配管とを連結するバイパス通路と、このバイパス通路を流れる冷媒流量を可変する第２の流量可変弁とを備え、
前記第１の流量可変弁を開弁し、且つ前記第２の流量可変弁を閉弁して、前記水熱交換器より流出した冷媒が前記膨張弁で減圧され、前記第１の流量可変弁を通って前記空気熱交換器に供給される通常のサイクル運転と、
前記第１の流量可変弁と前記第２の流量可変弁の両方を開弁し、且つ前記第２の流量可変弁の開度より前記第１の流量可変弁の開度を小さくして、前記水熱交換器より流出した冷媒が前記膨張弁で減圧された後、冷媒量の多い主流が前記バイパス通路を通って前記圧縮機に吸引され、冷媒量の少ない副流が前記空気熱交換器及び前記アキュムレータを通って前記圧縮機に吸引されるバイパス運転とが設定されているヒートポンプ式温水器であって、
前記制御手段は、
前記貯湯タンクから前記水熱交換器に供給される給湯用水の温度Ｔｗを検出し、前記空気熱交換器で冷媒から外気へ放熱を生じる可能性が有るか否かを前記温度Ｔｗによって判定する第１の放熱判定手段と、
この第１の放熱判定手段で放熱の可能性が有ると判定された場合に、前記空気熱交換器の入口冷媒温度と前記空気熱交換器の出口冷媒温度との比較に基づいて放熱が生じるか否かを判定する第２の放熱判定手段とを有し、
この第２の放熱判定手段で放熱が生じると判定された場合に、前記バイパス運転を実行することを特徴とするヒートポンプ式温水器。
【請求項７】
請求項１〜６に記載したヒートポンプ式温水器において、
前記制御手段は、前記通常のサイクル運転を実行する時に、前記水熱交換器に流入する給湯用水の温度Ｔｗと前記水熱交換器から流出する冷媒の温度との温度差が略一定となるように前記膨張弁の開度を制御していることを特徴とするヒートポンプ式温水器。
【請求項８】
請求項１〜３に記載したヒートポンプ式温水器において、
前記制御手段は、前記バイパス運転を実行する時に、前記ヒートポンプサイクルの高圧圧力または給湯能力に基づいて前記流量可変弁の開度を制御していることを特徴とするヒートポンプ式温水器。
【請求項９】
請求項４〜６に記載したヒートポンプ式温水器において、
前記制御手段は、前記バイパス運転を実行する時に、前記ヒートポンプサイクルの高圧圧力または給湯能力に基づいて前記第２の流量可変弁の開度を制御していることを特徴とするヒートポンプ式温水器。
【請求項１０】
請求項１〜９に記載したヒートポンプ式温水器において、
前記ヒートポンプサイクルは、高圧側圧力が臨界点以上で動作を行うＣＯ2 を冷媒として使用することを特徴とするヒートポンプ式給湯器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯用水の加熱手段としてヒートポンプサイクルを用いたヒートポンプ式温水器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、フロン（Ｒ２２等）を冷媒として使用するヒートポンプ式温水器では、冷媒の性質から給湯用水を６５℃程度までしか加熱することができない。従って、ヒートポンプ式温水器だけでは目標の出湯温度（例えば９０℃）を達成することができないため、ヒートポンプ式温水器で給湯用水を６５℃まで加熱した後、目標の出湯温度が得られるまで電気ヒータで加熱している。
これに対し、ＣＯ2 を冷媒として使用する超臨界ヒートポンプ式温水器が公知である。この超臨界ヒートポンプ式温水器は、フロン等を使用する通常のヒートポンプサイクルと比較して高圧側圧力が高いため、電気ヒータ等を使用することなく、出湯温度を約９０℃まで達成することが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の超臨界ヒートポンプ式温水器は、水熱交換器に流入する給湯用水の温度（給水温度）と水熱交換器より流出する冷媒の温度（出口冷媒温度）との温度差が略一定（例えば約１０℃）となる様にサイクルの高圧制御を行っている。従って、給水温度が上昇すると、出口冷媒温度を上げるために膨張弁の開度を徐々に大きくしている。ところが、膨張弁の開度が大きくなると、図７に示すように、高圧圧力が低下し、給湯能力が減少するため、目標の給湯温度を達成できなくなる。更に給水温度が６０℃以上になると、水熱交換器より流出する冷媒の温度も高く、減圧後の冷媒温度も高くなるため、空気熱交換器で冷媒から外気に放熱が行われて熱ロスが発生し、システム効率が低下するという問題があった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、空気熱交換器で冷媒から外気への放熱を抑えることにより、システム効率の低下を防止できるヒートポンプ式温水器を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の手段）
本発明は、水熱交換器より流出した冷媒が膨張弁で減圧されて空気熱交換器に供給される通常のサイクル運転と、水熱交換器より流出した冷媒がバイパス通路を通って圧縮機に吸引されるバイパス運転とが設定されているヒートポンプ式温水器であって、
制御手段は、貯湯タンクから水熱交換器に供給される給湯用水の温度Ｔｗを検出し、空気熱交換器で冷媒から外気へ放熱が生じるか否かを温度Ｔｗに基づいて判定する放熱判定手段を有し、この放熱判定手段で放熱が生じると判定された場合に、バイパス運転を実行する。
【０００５】
（請求項２の手段）
本発明は、水熱交換器より流出した冷媒が膨張弁で減圧されて空気熱交換器に供給される通常のサイクル運転と、水熱交換器より流出した冷媒がバイパス通路を通って圧縮機に吸引されるバイパス運転とが設定されているヒートポンプ式温水器であって、
制御手段は、貯湯タンクから水熱交換器に供給される給湯用水の温度Ｔｗを検出し、空気熱交換器で冷媒から外気へ放熱を生じる可能性が有るか否かを温度Ｔｗによって判定する第１の放熱判定手段と、この第１の放熱判定手段で放熱の可能性が有ると判定された場合に、空気熱交換器の入口冷媒温度と外気温度との比較に基づいて放熱が生じるか否かを判定する第２の放熱判定手段とを有し、この第２の放熱判定手段で放熱が生じると判定された場合に、バイパス運転を実行する。
【０００６】
（請求項３の手段）
本発明は、水熱交換器より流出した冷媒が膨張弁で減圧されて空気熱交換器に供給される通常のサイクル運転と、水熱交換器より流出した冷媒がバイパス通路を通って圧縮機に吸引されるバイパス運転とが設定されているヒートポンプ式温水器であって、
制御手段は、貯湯タンクから水熱交換器に供給される給湯用水の温度Ｔｗを検出し、空気熱交換器で冷媒から外気へ放熱を生じる可能性が有るか否かを温度Ｔｗによって判定する第１の放熱判定手段と、この第１の放熱判定手段で放熱の可能性が有ると判定された場合に、空気熱交換器の入口冷媒温度と空気熱交換器の出口冷媒温度との比較に基づいて放熱が生じるか否かを判定する第２の放熱判定手段とを有し、この第２の放熱判定手段で放熱が生じると判定された場合に、バイパス運転を実行する。
【０００７】
（請求項４の手段）
本発明は、水熱交換器より流出した冷媒が膨張弁で減圧され、第１の流量可変弁を通って空気熱交換器に供給される通常のサイクル運転と、水熱交換器より流出した冷媒が膨張弁で減圧された後、冷媒量の多い主流がバイパス通路を通って圧縮機に吸引され、冷媒量の少ない副流が空気熱交換器及びアキュムレータを通って圧縮機に吸引されるバイパス運転とが設定されているヒートポンプ式温水器であり、
制御手段は、貯湯タンクから水熱交換器に供給される給湯用水の温度Ｔｗを検出し、空気熱交換器で冷媒から外気へ放熱が生じるか否かを温度Ｔｗに基づいて判定する放熱判定手段を有し、この放熱判定手段で放熱が生じると判定された場合に、バイパス運転を実行する。
【０００８】
（請求項５の手段）
本発明は、水熱交換器より流出した冷媒が膨張弁で減圧され、第１の流量可変弁を通って空気熱交換器に供給される通常のサイクル運転と、水熱交換器より流出した冷媒が膨張弁で減圧された後、冷媒量の多い主流がバイパス通路を通って圧縮機に吸引され、冷媒量の少ない副流が空気熱交換器及びアキュムレータを通って圧縮機に吸引されるバイパス運転とが設定されているヒートポンプ式温水器であり、
制御手段は、貯湯タンクから水熱交換器に供給される給湯用水の温度Ｔｗを検出し、空気熱交換器で冷媒から外気へ放熱を生じる可能性が有るか否かを温度Ｔｗによって判定する第１の放熱判定手段と、この第１の放熱判定手段で放熱の可能性が有ると判定された場合に、空気熱交換器の入口冷媒温度と外気温度との比較に基づいて放熱が生じるか否かを判定する第２の放熱判定手段とを有し、この第２の放熱判定手段で放熱が生じると判定された場合に、バイパス運転を実行する。
【０００９】
（請求項６の手段）
本発明は、水熱交換器より流出した冷媒が膨張弁で減圧され、第１の流量可変弁を通って空気熱交換器に供給される通常のサイクル運転と、水熱交換器より流出した冷媒が膨張弁で減圧された後、冷媒量の多い主流がバイパス通路を通って圧縮機に吸引され、冷媒量の少ない副流が空気熱交換器及びアキュムレータを通って圧縮機に吸引されるバイパス運転とが設定されているヒートポンプ式温水器であり、
制御手段は、貯湯タンクから水熱交換器に供給される給湯用水の温度Ｔｗを検出し、空気熱交換器で冷媒から外気へ放熱を生じる可能性が有るか否かを温度Ｔｗによって判定する第１の放熱判定手段と、この第１の放熱判定手段で放熱の可能性が有ると判定された場合に、空気熱交換器の入口冷媒温度と空気熱交換器の出口冷媒温度との比較に基づいて放熱が生じるか否かを判定する第２の放熱判定手段とを有し、この第２の放熱判定手段で放熱が生じると判定された場合に、バイパス運転を実行する。
【００１０】
（請求項７の手段）
請求項１〜６に記載したヒートポンプ式温水器において、
制御手段は、通常のサイクル運転を実行する時に、水熱交換器に流入する給湯用水の温度Ｔｗと水熱交換器から流出する冷媒の温度との温度差が略一定となるように膨張弁の開度を制御している。
【００１１】
（請求項８の手段）
請求項１〜３に記載したヒートポンプ式温水器において、
制御手段は、バイパス運転を実行する時に、ヒートポンプサイクルの高圧圧力または給湯能力に基づいて流量可変弁の開度を制御している。
【００１２】
（請求項９の手段）
請求項４〜６に記載したヒートポンプ式温水器において、
制御手段は、バイパス運転を実行する時に、ヒートポンプサイクルの高圧圧力または給湯能力に基づいて第２の流量可変弁の開度を制御している。
【００１３】
（請求項１０の手段）
請求項１〜９に記載したヒートポンプ式温水器において、
ヒートポンプサイクルは、高圧側圧力が臨界点以上で動作を行うＣＯ2 を冷媒として使用している。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のヒートポンプ式温水器を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１はヒートポンプ式温水器の構成を示す模式図である。
本実施例のヒートポンプ式温水器１は、給湯用水を貯留する貯湯タンク２、この貯湯タンク２に接続される流水配管３、この流水配管３に給湯用水を流通させるウォータポンプ４、給湯用水の加熱手段である超臨界ヒートポンプサイクル（下述する）、及び温水器１の作動を制御する制御装置５等より構成される。
【００１５】
貯湯タンク２は、耐蝕性に優れた金属製（例えばステンレス製）で断熱構造を有し、高温の給湯用水を長時間に渡って保温することができる。貯湯タンク２に貯留される給湯用水は、使用時に冷水と混合して温度調節した後、主にキッチンや風呂等で使用されるが、給湯用以外にも、例えば床暖房用や室内空調用等の熱源として利用することもできる。
【００１６】
流水配管３は、貯湯タンク２と下述の水熱交換器７とを接続する冷水配管３ａと温水配管３ｂとで構成される。冷水配管３ａは、一端が貯湯タンク２の下部に設けられた冷水出口２ａに接続され、他端が水熱交換器７に設けられる水通路（図示しない）の入口に接続されている。温水配管３ｂは、一端が貯湯タンク２の上部に設けられた温水入口２ｂに接続され、他端が前記水通路の出口に接続されている。
ウォータポンプ４は、図１に矢印で示すように、貯湯タンク２内の給湯用水が冷水出口２ａから冷水配管３ａ→水通路→温水配管３ｂを流れて温水入口２ｂから貯湯タンク２へ還流する様に水流を発生させる。このウォータポンプ４は、内蔵するモータ（図示しない）の回転数に応じて流水量を調節することができる。
【００１７】
超臨界ヒートポンプサイクルは、図１に示すように、圧縮機６、水熱交換器７、膨張弁８、空気熱交換器９、アキュムレータ１０、これらの機器を繋ぐ冷媒配管（高圧配管１１と低圧配管１２）、バイパス配管１３、バイパス弁１４等によって構成され、冷媒として臨界圧力の低い二酸化炭素（ＣＯ2 ）が封入されている。
圧縮機６は、内蔵するモータ（図示しない）によって駆動され、吸引したガス冷媒を臨界圧力以上まで圧縮して吐出する。圧縮機６の冷媒吐出量は、モータの回転数に応じて可変する。
【００１８】
水熱交換器７は、圧縮機６で加圧された高温高圧のガス冷媒と給湯用水とを熱交換するもので、上述した水通路に隣接して冷媒通路（図示しない）が設けられ、その冷媒通路を流れる冷媒の流れ方向と水通路を流れる給湯用水の流れ方向とが対向するように構成されている。
膨張弁８は、水熱交換器７と空気熱交換器９との間に設けられ、水熱交換器７で冷却された冷媒を減圧して空気熱交換器９に供給する。この膨張弁８は、弁開度を電気的に調節可能な構成を有し、制御装置５により通電制御される。
【００１９】
空気熱交換器９は、外気ファン１５による送風を受けて、膨張弁８で減圧された冷媒を外気との熱交換によって蒸発させる。
アキュムレータ１０は、空気熱交換器９で蒸発した冷媒を気液分離してサイクル中の余剰冷媒を蓄えるとともに、ガス冷媒のみ圧縮機６に吸引させる。
バイパス配管１３は、一端が水熱交換器７と膨張弁８とを繋ぐ高圧配管１１に接続され、他端がアキュムレータ１０と圧縮機６とを繋ぐ低圧配管１２に接続されている。
バイパス弁１４は、制御装置５により通電制御される電磁弁で、バイパス配管１３に設けられ、弁開度に応じてバイパス配管１３を流れる冷媒流量を可変する。
【００２０】
上記のヒートポンプ式温水器１は、水熱交換器７に流入する給湯用水の温度（給水温度）を検出する水温センサ１６、水熱交換器７より流出する冷媒の温度（出口冷媒温度）を検出する第１の冷媒温度センサ１７、空気熱交換器９に流入する冷媒の温度を検出する第２の冷媒温度センサ１８、空気熱交換器９より流出する冷媒の温度を検出する第３の冷媒温度センサ１９、サイクル内の高圧圧力を検出する圧力センサ２０、及び外気温を検出する外気温センサ２１等を具備し、各センサ１６〜２１の検出信号が制御装置５に出力される。
【００２１】
制御装置５は、空気熱交換器９を冷媒が流れる際に、冷媒から外気へ放熱が生じるか否かを前記の給水温度に基づいて判定する放熱判定手段（図３に示すStep20の処理）を有し、この放熱判定手段の判定結果に応じて通常のサイクル運転とバイパス運転とを選択的に実行する。
放熱判定手段は、給水温度が６０℃以上の時に空気熱交換器９で放熱が生じると判定し、給水温度が６０℃より低い時は空気熱交換器９で放熱が生じることはないと判定する。ここで、給水温度の判定値を６０℃に設定した理由について説明する。
【００２２】
本システムでは、給水温度と水熱交換器７より流出する冷媒の温度（出口冷媒温度）との温度差ΔＴが略一定（例えば１０℃）となる様にサイクルの高圧制御を行っているため、給水温度が上昇すると、出口冷媒温度を上げるために膨張弁８の開度を大きくしている。しかし、給水温度が６０℃以上になると、膨張弁８の開度が略全開となり、減圧後の冷媒温度も６０℃以上に維持される。この高温冷媒（当然外気温より高い）がそのまま空気熱交換器９に流れると、空気熱交換器９で冷媒から外気に放熱が行われる。
以上の結果、給水温度が６０℃以上であれば、略確実に空気熱交換器９で冷媒から外気への放熱が生じるため、給水温度の判定値を６０℃に設定している。但し、判定値を６０℃に固定する必要はない。
【００２３】
ａ）通常のサイクル運転は、バイパス弁１４を閉じて実行される。
圧縮機６で加圧された高温高圧の冷媒は、水熱交換器７で給湯用水に放熱して冷却され、バイパス配管１３を通ることなく、膨張弁８に供給され、膨張弁８の開度に応じて減圧される。減圧された低温低圧の冷媒は、空気熱交換器９（外気ファン１５：ＯＮ）で外気より吸熱して蒸発し、アキュムレータ１０で気液分離された後、ガス冷媒のみ圧縮機６に吸引される。この通常のサイクル運転では、図２に示すように、給水温度と水熱交換器７より流出する冷媒の温度（出口冷媒温度）との温度差ΔＴが略一定（例えば１０℃）となる様に膨張弁８の開度が制御される。
【００２４】
ｂ）バイパス運転は、バイパス弁１４を開き、膨張弁８を閉じて実行される。圧縮機６で加圧された高温高圧の冷媒は、水熱交換器７で給湯用水に放熱して冷却され、バイパス配管１３を流れる際にバイパス弁１４の開度に応じて減圧され、圧縮機６に吸引される。このバイパス運転では、所望の給湯能力が得られるように、サイクル内の高圧圧力に基づいてバイパス弁１４の開度が制御される。但し、バイパス弁１４の減圧能力は、膨張弁８の減圧能力より小さく設定されている。
なお、バイパス配管１３を流れる冷媒は、圧縮機６で臨界圧力以上まで加圧されているため、水熱交換器７で給湯用水に放熱しても凝縮することはなく、ガス冷媒のまま圧縮機６に吸引される。また、空気熱交換器９を冷媒が流れることはないので、無駄な電力消費を抑えるために外気ファン１５は停止する。
【００２５】
次に、本発明に係わる制御装置５の処理手順を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
Step10…水温センサ１６の検出信号を取り込み、給水温度を検出する。
Step20…給水温度が６０℃以上か否かを判定する。この判定で給水温度が６０℃より低い時は、次のStep30へ進み、給水温度が６０℃以上の時は、Step40へ進む。
Step30…通常のサイクル運転を行う。その後、次のStep50へ進む。
【００２６】
Step40…バイパス運転を行う。その後、次のStep50へ進む。
Step50…給湯能力を判定する。この判定で、目標の給湯能力を達成している場合は処理を終了し、目標の給湯能力を達成していない時は、Step60へ進む。なお、給湯能力は、例えば貯湯タンク２内に蓄えられている給湯用水の熱量（温水温度）によって判定することができる。
Step60…目標の給湯能力を確保するために圧縮機６の回転数を上げる。その後、Step10へ戻って上記の処理を繰り返す。
【００２７】
（第１実施例の効果）
本実施例のヒートポンプ式温水器１では、空気熱交換器９で冷媒から外気へ放熱が生じる条件を給水温度によって判定し、その給水温度が放熱条件を満たす６０℃以上の時は、バイパス運転を行うことができる。このバイパス運転では、水熱交換器７を流出した高温の冷媒が空気熱交換器９を流れることはなく、バイパス配管１３を通って圧縮機６に吸引されるため、空気熱交換器９で外気への放熱を防止できる。その結果、図４に示すように、空気熱交換器９での放熱ロスが無くなるため、システム効率を圧縮機６の動力分だけ確保することができる。
【００２８】
この第１実施例では、空気熱交換器９で冷媒から外気へ放熱が生じるか否かを給水温度に基づいて判定しているが、下述の判定方法を採用しても良い。
圧縮機６によって冷媒の高圧圧力が変化すると、その高圧冷媒の温度も変化する。従って、同じ給水温度によって冷媒が熱を奪われても、空気熱交換器９において放熱が起こる場合もあれば、起こらない場合もある。そのため、空気熱交換器９で放熱が起こる可能性のある給水温度域（例えば５０℃以上）であることを検出し、更にその給水温度域において実際に放熱が起こる条件が検出された時にバイパス運転を実行する。
【００２９】
本案の具体例を図４に基づいて説明する。
Step10…給水温度を検出する。
Step21（第１の放熱判定手段）…放熱が起こる可能性のある給水温度域を５０℃以上として、給水温度が５０℃以上か否かを判定する。この判定で給水温度が５０℃より低い時は、次のStep30へ進み、給水温度が５０℃以上の時は、Step22へ進む。
Step22（第２の放熱判定手段）…外気温と空気熱交換器９の入口冷媒温度との比較で放熱が起こる条件を判定する。この場合、空気熱交換器９の入口冷媒温度が外気温より低ければ放熱が起こらないと判断してStep30へ進み、空気熱交換器９の入口冷媒温度が外気温以上であれば放熱が起こると判断してStep40へ進む。
【００３０】
Step30…通常のサイクル運転を行う。
Step40…バイパス運転を行う。
上記のStep22では、空気熱交換器９の入口冷媒温度と出口冷媒温度との比較で放熱が起こる条件を判定しても良い。即ち、空気熱交換器９の出口冷媒温度が入口冷媒温度以下である場合は、少なくとも空気熱交換器９において吸熱が行われていないので、バイパス運転を実行する。
【００３１】
（第２実施例）
図６はヒートポンプ式温水器１の構成を示す模式図である。
本実施例のヒートポンプサイクルは、図６に示すように、膨張弁８と空気熱交換器９との間に電磁弁２２を具備し、更にバイパス配管１３の一端が膨張弁８と電磁弁２２とを繋ぐ低圧配管１２に接続されている。
この第２実施例においても、第１実施例と同様に、空気熱交換器９で冷媒から外気へ放熱が生じる条件を給水温度によって判定し、その給水温度が放熱条件を満たす６０℃以上の時にバイパス運転を実行し、６０℃より低い時は通常のサイクル運転を実行する。あるいは、図４に示した第１の放熱判定手段（Step21）と第２の放熱判定手段（Step22）によって放熱が生じる条件を判定し、その放熱条件が満たされた時にバイパス運転を実行しても良い。
但し、バイパス運転では、バイパス弁１４と電磁弁２２の両方を開き、且つバイパス弁１４の開度より電磁弁２２の開度を小さくする。
【００３２】
この実施例では、バイパス運転において、膨張弁８で減圧された冷媒がバイパス配管１３を流れるため、バイパス回路（バイパス配管１３及びバイパス弁１４）の信頼性及び耐久性を向上できる。
また、電磁弁２２を少し開くことにより、アキュムレータ１０内の冷媒をサイクル内に供給して低圧圧力を上昇させることができるので、圧縮機６から吐出される冷媒が過剰に高温高圧となることを防止できる。なお、電磁弁２２を少し開くことで空気熱交換器９に冷媒が流れるが、外気ファン１５を停止することにより、空気熱交換器９での放熱ロスを最小限に抑えることができる。
【００３３】
（変形例）
上記の実施例では、バイパス配管１３の他端をアキュムレータ１０と圧縮機６とを繋ぐ低圧配管１２に接続しているが、空気熱交換器９における放熱ロスを防止するとの観点からすれば、空気熱交換器９とアキュムレータ１０とを繋ぐ低圧配管１２に接続することも可能である。但し、アキュムレータ１０と圧縮機６とを繋ぐ低圧配管１２に接続した方が、アキュムレータ１０における放熱ロスも防止できるので、より好ましいと言える。
【図面の簡単な説明】
【図１】ヒートポンプ式温水器の構成を示す模式図である（第１実施例）。
【図２】膨張弁の制御内容を示す図である。
【図３】制御装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】放熱判定処理を示すフローチャートである。
【図５】第１実施例の効果を示すｐ−ｈ線図である。
【図６】ヒートポンプ式温水器の構成を示す模式図である（第２実施例）。
【図７】ヒートポンプサイクルの動作状態を示すｐ−ｈ線図である（従来技術）。
【符号の説明】
１  ヒートポンプ式温水器
２  貯湯タンク
５  制御装置（制御手段）
６  圧縮機
７  水熱交換器
８  膨張弁
９  空気熱交換器
１０  アキュムレータ
１１  高圧配管
１２  低圧配管
１３  バイパス配管（バイパス通路）
１４  バイパス弁（流量可変弁、第２の流量可変弁）
２２  電磁弁（第１の流量可変弁）
【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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