JP2008039298A - ヒートポンプサイクル - Google Patents

Abstract

【課題】除霜運転の短縮と効率向上を実現するヒートポンプサイクルを提供する。
【解決手段】ヒートポンプサイクルは、圧縮機１と、この圧縮機１から吐出された高圧冷媒の放熱を行い水を加熱する放熱器２と、この放熱器２よりも下流部で減圧された冷媒と送風空気とを熱交換させて空気を冷却し、空気の流れ方向の上流側に設けられた第１蒸発器４、および第１蒸発器４よりも空気流れの下流側に設けられた第２蒸発器５と、第１蒸発器４、第２蒸発器５のそれぞれへ流入させる冷媒流量を調節する減圧弁３および流調弁８と、これらを弁の動作を制御する制御装置６と、を備えている。この制御装置６は、第１蒸発器４および第２蒸発器５の少なくともいずれか一方にホットガスを流入させる除霜運転において、流調弁８の動作を制御して第２蒸発器５に流入させるホットガスの流量を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、同一の外部流体を冷却するために、外部流体の流れ方向の上流側に配置した第１蒸発器と、この第１蒸発器よりも下流側に配置した第２蒸発器と、を備えるヒートポンプサイクルに関するものである。

従来、この種のヒートポンプサイクルは、特許文献１に示すものが知られている。このヒートポンプサイクルは、放熱器の下流側の冷媒を減圧膨張するノズル部、およびノズル部から噴射される高速度の冷媒流によって冷媒を吸引する吸引部を有するエジェクタと、このエジェクタから排出された冷媒が流入する第１蒸発器と、吸引部に流入する冷媒を排出する第２蒸発器と、を備えている。さらに、第１蒸発器と第２蒸発器は一体に構成されており、共通の冷却対象空間に向かって送風される空気流れを冷却している。そして、第１蒸発器は、第２蒸発器よりも空気流れの上流側に配置されている。
特開２００５−３０８３８４号公報

ヒートポンプサイクルでは、蒸発器に霜が付着したときには蒸発器の吸熱性能低下を防止するために、通常、高温のガス冷媒（ホットガス）を蒸発器に流入させる除霜運転を行う。そして、この霜の付着量は、空気流れの上流側に配置されている第１蒸発器の方が下流側に配置されている第２蒸発器よりも多くなる。

しかしながら、特許文献１のような構成のヒートポンプサイクルにおいて除霜運転を行う場合には、蒸発器の除霜が完了するまで第１蒸発器と第２蒸発器の両方にホットガスを流し続けることになる。そして、霜の付着量が少ない空気流れ下流側の第２蒸発器の方が、第１蒸発器よりも早く除霜が完了する。なお、特許文献１には、除霜運転を行う場合の具体的実施形態はなんら記載されていない。

このような除霜運転によると、第２蒸発器の除霜が完了した後に、第２蒸発器に流入し続けるホットガスの熱は、外部に放出されるだけで蒸発器の除霜に寄与せず、ヒートポンプサイクルの効率の低下や、全体的な除霜時間の長時間化につながるという問題があった。

本発明の目的は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、除霜運転の短縮と効率向上を実現するヒートポンプサイクルを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下に記載の技術的手段を採用する。すなわち、ヒートポンプサイクルに係る第１の発明は、冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１）と、圧縮機（１）から吐出された高圧冷媒の放熱を行い、第１外部流体を加熱する放熱器（２）と、放熱器（２）よりも下流部で減圧された冷媒と第２外部流体とを熱交換させて第２外部流体を冷却し、第２外部流体の流れ方向の上流側に設けられた第１蒸発器（４）、および第１蒸発器（４）よりも第２外部流体の下流側に設けられた第２蒸発器（５）と、第１蒸発器（４）、第２蒸発器（５）のそれぞれへ流入させる冷媒流量を調節する流量調節手段（３、８、９、１０、１１、１３）と、を備えており、
第１蒸発器（４）および第２蒸発器（５）のうち少なくとも第１蒸発器（４）にホットガスを流入させる除霜運転において、流量調節手段（３、８、９、１０、１１、１３）により、第１蒸発器（４）に流入させるホットガスの流量と第２蒸発器（５）に流入させるホットガスの流量とを異なる流量に調節することを特徴としている。

この発明によれば、除霜運転において、着霜状態が異なる第１蒸発器と第２蒸発器のそれぞれに流入させるホットガス流量を、流量調節手段を調節することにより、第１蒸発器よりも着霜量の少ない第２蒸発器に対する除霜運転を軽減することができ、その軽減分を第１蒸発器に対する除霜運転に転換して除霜運転の効率化が図れる。これにより、除霜運転時間の短縮、およびヒートポンプサイクルの効率向上を実現できる。

ヒートポンプサイクルに係る第２の発明は、冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１）と、この圧縮機（１）から吐出された高圧冷媒の放熱を行い、第１外部流体を加熱する放熱器（２）と、この放熱器（２）よりも下流部で冷媒を減圧膨張させるとともに、冷媒を吸引するエジェクタ（１３）と、このエジェクタ（１３）から流出した冷媒と第２外部流体とを熱交換させて当該第２外部流体を冷却し、当該第２外部流体の流れ方向の上流側に設けられた第１蒸発器（４）と、圧縮機（１）、放熱器（２）、エジェクタ（１３）、および第１蒸発器（４）を含む環状の冷媒流路（２２）から分岐して設けられ、冷媒をエジェクタ（１３）に導き吸引させる分岐流路（２３）と、この分岐流路（２３）に配置され、さらに第１蒸発器（４）よりも第２外部流体の下流側に設けられた第２蒸発器（５）と、第１蒸発器（４）、第２蒸発器（５）のそれぞれへ流入させる冷媒流量を調節する流量調節手段（１０、１１）と、を備えており、
第１蒸発器（４）および第２蒸発器（５）のうち少なくとも第１蒸発器（４）にホットガスを流入させる除霜運転において、流量調節手段（１０、１１）およびエジェクタ（１３）の流路開度の調節により、第１蒸発器（４）に流入させるホットガスの流量と第２蒸発器（５）に流入させるホットガスの流量とを異なる流量に調節することを特徴としている。

この発明によれば、除霜運転において、着霜状態が異なる第１蒸発器と第２蒸発器のそれぞれに流入させるホットガス流量を、流量調節手段の動作およびエジェクタの流路開度を調節することにより、第１蒸発器よりも着霜量の少ない第２蒸発器に対する除霜運転を軽減することができ、その軽減分を第１蒸発器に対する除霜運転に転換して除霜運転の効率化が図れる。これにより、除霜運転時間の短縮、およびヒートポンプサイクルの効率向上を実現できる。

第３の発明は、上記第１の発明における流量調節手段が、放熱器（２）で放熱した高圧冷媒を減圧膨張させる減圧機構部（３）と、第２蒸発器（５）に流入させる冷媒流量を調節する流調機構部（８）と、から構成されることが好ましい。

この発明によれば、高圧冷媒を減圧膨張させる減圧機構部がホットガス流量を調整する機能も備えることにより、流量調節手段を少ない部品で構成することができる。

さらに上記第１の発明において、流量調節手段は、圧縮機（１）、放熱器（２）、および第１蒸発器（４）を含む環状の冷媒流路（２２）に設けられ、放熱器（２）で放熱した高圧冷媒を減圧膨張させる第１減圧機構部（９）と、冷媒流路（２２）から分岐して冷媒を第２蒸発器（５）に導く分岐流路（２５）に設けられ、放熱器（２）で放熱した高圧冷媒を減圧膨張させる第２減圧機構部（１０）と、から構成されることが好ましい。

この発明によれば、放熱器下流の高圧側流路において、第１蒸発器、第２蒸発器のそれぞれにつながる流路に分岐することにより、第１減圧機構部、第２減圧機構部のそれぞれを流れる冷媒量はほぼ等しくなるので、第１減圧機構部および第２減圧機構部を小型に構成することができる。

さらに上記第１の発明において、放熱器（２）を経由しないで圧縮機（１）の下流部と第１蒸発器（４）および第２蒸発器（５）の上流部とを連絡するバイパス回路（１２）を有することが好ましい。この発明によれば、放熱器でのホットガスの放熱が起こらないので、蒸発器に高い温度のホットガスが流入することになり、さらなる除霜時間の短縮と効率の向上が得られる。

さらに上記第２の発明において、前記放熱器（２）を経由しないで前記圧縮機（１）の下流部と前記第１蒸発器（４）の上流部とを連絡するバイパス回路（２４）を有することが好ましい。この発明によれば、放熱器でのホットガスの放熱が起こらないので、蒸発器に高い温度のホットガスが流入することになり、さらなる除霜時間の短縮と効率の向上が得られる。

さらに上記すべての発明のいずれかにおいて、除霜運転において第２蒸発器（５）に流入させるホットガスの総流量を第１蒸発器（４）に流入させるホットガスの総流量よりも少なくなるように制御することが好ましい。

この発明によれば、除霜運転開始から終了までの間に、第１蒸発器と第２蒸発器のそれぞれに流入させるホットガス流量に差を設けて第２蒸発器に流入させる流量を少なくすることにより、着霜量の少ない第２蒸発器に対する除霜運転の効率化が図れ、全体として除霜運転に要する時間およびエネルギーを改善できる。

さらに上記すべての発明のいずれかにおいて、除霜運転において第１蒸発器（４）にのみホットガスを流入させるステップ（Ｓ５０）と、第１蒸発器（４）および第２蒸発器（５）にホットガスを流入させるステップ（Ｓ６０）と、を実行することが好ましい。この発明によれば、除霜運転における流量調節手段の動作制御を簡単化することできる。

第４の発明は、さらに上記すべての発明のいずれかにおいて、第１蒸発器（４）および第２蒸発器（５）の少なくともいずれか一方の蒸発器に関する温度情報を検出する温度検知手段（７）を備えており、除霜運転において、温度検出手段（７）によって検出された温度情報に基づいて第１蒸発器（４）または第２蒸発器（５）に流入させるホットガスの流量を調節することが好ましい。

この発明によれば、除霜運転中に蒸発器の着霜状況を監視しながらホットガスの流量を調整するので、霜の溶け残りの発生をさらに確実に防止することができる。

上記第４の発明を除く上記すべての発明のいずれにおいて、除霜運転においてあらかじめ記憶された所定時間（Ｔ１、Ｔ２）に基づいて第１蒸発器（４）または第２蒸発器（５）に流入させるホットガスの流量を変更することが好ましい。

この発明によれば、記憶された所定時間に基づいてホットガスの流量を変更することにより、確実にホットガスの流量が変更されることになるので、蒸発器への無駄なホットガスの流入を減らすことができる。

さらに上記すべての発明のいずれかにおいて、第１蒸発器（４）または第２蒸発器（５）において外部流体から吸熱する通常運転を挟んで複数回実施される除霜運転において、第１蒸発器（４）にのみホットガスを流入させる運転（Ｓ１２５、Ｓ１３５）と、この運転（Ｓ１２５、Ｓ１３５）と処理回数が異なる第１蒸発器（４）および第２蒸発器（５）にホットガスを流入させる運転（Ｓ１４５）と、を実行することが好ましい。

この発明によれば、着霜量が少ない第２蒸発器の除霜頻度が少ない除霜運転が行われるので、全体としての除霜運転時間を短縮することができる。

さらに上記すべての発明のいずれかにおける第１外部流体は、水であることが好ましい。

さらに上記すべての発明のいずれかにおける冷媒は、二酸化炭素であることが好ましい。

なお、上記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一例である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１および図２を用いて説明する。本実施形態のヒートポンプサイクルは、ヒートポンプにより加熱した湯と貯湯タンクに貯留した湯を混合して出湯したり、ヒートポンプにより加熱した湯を直接出湯したりするヒートポンプ式給湯装置に使用されるものである。また、その他の使用例としては、車両用空調装置や車両用冷凍冷蔵装置に適用することができる。

図１は、本実施形態におけるヒートポンプサイクルの構成を示した模式図である。図２は、本実施形態のヒートポンプサイクルの除霜運転に係る制御処理手順を示したフローチャートである。

ヒートポンプサイクルは、圧縮機１、放熱器２、減圧弁３、第１蒸発器４および第２蒸発器５が順次環状に冷媒配管により接続されて形成されている。冷媒配管内を循環する冷媒は二酸化炭素である。

圧縮機１は、内蔵される図示しない電動モータによって駆動され、吸入した気相冷媒を臨界圧力以上に圧縮して吐出する。なお、圧縮機１は、制御装置６によって稼働およびその冷媒吐出量（回転数）が制御されるようになっている。

放熱器２は、給湯用熱交換器であり、圧縮機１から吐出された高温冷媒と、第１外部流体である水との間で熱交換し、放熱作用によって水を加熱して湯にする。加熱される水は、図示しない貯湯タンク内から供給される給湯用水であって、再び貯湯タンク内に戻された後、出湯されたり、貯湯タンクを経由しないで出湯配管内を通って出湯されたりする。

この放熱器２は、冷媒が流れる冷媒流路（図示せず）と、給湯用水が流れる給湯用水流路（図示せず）とを有し、冷媒流路を流れる冷媒の流れ方向と給湯用水流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。なお、放熱器２を流れる二酸化炭素冷媒は、圧縮機１で臨界圧力以上に加圧されているので、放熱器２を流通する給湯用水に放熱して温度低下しても凝縮することはない。

減圧弁３は、放熱器２から流出する冷媒を弁開度に応じて減圧する減圧機構部であり、第１蒸発器４や第２蒸発器５に流入させる冷媒流量を調節する流量調節手段でもある。減圧弁３は、弁開度を小さくするほど大きく減圧したり、流量を絞ったりすることができる。また、減圧弁３は、制御装置６によってその弁開度が電気的に制御されるようになっている。

第１蒸発器４および第２蒸発器５は、減圧弁３で減圧された冷媒と第２外部流体である空気とを熱交換させる熱源用熱交換器である。この空気は図示しないファンによって外気から送風される。第１蒸発器４はこの空気流れの上流側に配置され、第２蒸発器５は第１蒸発器４よりも空気流れの下流側に配置されている。

第１蒸発器４および第２蒸発器５は、減圧弁３で減圧された冷媒が冷媒分岐部２０で分岐し、並行して両蒸発器に流入するように、並列に設けられた冷媒配管にそれぞれ配置されている。そして、両蒸発器を流出した冷媒は、冷媒合流部２１で合流して圧縮機１に吸入される。

冷媒分岐部２０から第２蒸発器５に至る配管には、流調弁８が設けられている。流調弁８は、減圧弁３で減圧された冷媒を第２蒸発器５に流入させる前に弁開度に応じて流量制御する流調機構部であるとともに、第１蒸発器４と第２蒸発器５に流入させる冷媒流量を調節する流量調節手段でもある。また、流調弁８は、全開または全閉にいずれかの開度のみに制御される開閉弁で構成してもよい。

なお、流調弁８は、冷媒流れの第２蒸発器５よりも下流部に設ける構成としてもよいが、第２蒸発器５よりも上流部に設ける構成の方が、除霜運転時の高温のガス冷媒（ホットガス）を第２蒸発器５に完全に流入させない制御ができるので、より好ましい。また、流調弁８は、制御装置６によってその弁開度が電気的に制御されるようになっている。

冷媒合流部２１の出口には、冷媒温度や配管温度を検出する温度検出手段である温度検出器７が設けられている。この温度検出器７は、蒸発器の温度を検出することを目的に設けられており、この検出温度は制御装置６に出力され除霜運転の制御に用いられる。また、温度検出器７は、第１蒸発器４の出口配管や第２蒸発器５の出口配管に設ける構成としてもよい。さらに、温度検出器７は、第１蒸発器４および第２蒸発器５の各コア部の配管や、各コア部のフィンに設ける構成としてもよい。

なお、第１蒸発器４および第２蒸発器５よりも冷媒流れの下流部には、蒸発器より流出する冷媒を気液分離して気相冷媒のみを圧縮機１に吸入させるとともにサイクル中の余剰冷媒を液冷媒として蓄える気液分離器を設けてもよい。

制御装置６は、貯湯タンクユニット（図示せず）を制御する貯湯タンク制御装置（図示せず）と、ヒートポンプサイクルを制御するヒートポンプ制御装置と、により構成されている。制御装置６は、各サーミスタ（図示せず）からの温度情報、貯湯タンクユニットの流量カウンタ（図示せず）からの流量情報、および操作パネル（図示せず）に設けられた操作スイッチからの信号等に基づいて、ヒートポンプサイクル、貯湯タンクユニットのポンプや各バルブ等を制御するように構成されている。

次に、上記構成におけるヒートポンプサイクルの作動について説明する。本実施形態のヒートポンプサイクルが適用されるヒートポンプ式給湯装置では、制御装置６が、電力コスト等に基づいて定まる所定時間帯（例えば電力供給契約に基づく電力コストが安価な深夜時間帯）に、過去の使用実績等に基づく所定熱量を貯湯タンク内に貯留するようにヒートポンプサイクルを運転する。

このとき、制御装置６は、ヒートポンプサイクルによって沸き上げられた給湯用水の温度が貯湯目標温度になるように、ヒートポンプサイクルの沸き上げ運転や、放熱器２と貯湯タンクとの間を循環する水の流量を制御する。これにより、貯湯タンク内下部の水が放熱器２で加熱されて沸き上げられ、貯湯タンク内の上部側から貯えられる。

図２に示すように、制御装置６は、沸き上げ制御がスタートすると、蒸発器が所定の着霜状態である場合に実行される除霜運転条件が成立しているかどうかを判断する（ステップＳ１０）。なお、制御装置６は、除霜運転条件が成立するまで、この判断を繰り返す。

この除霜運転条件の成立は、蒸発器の表面に生成した霜により良好な熱交換ができず、除霜を必要としている状態を制御装置６が検出することである。この条件の成立を判断するパラメータとしては、種々考えられるが、例えば、蒸発器自体の温度、蒸発器内を流通する冷媒の温度、蒸発器の流入冷媒温度と流出冷媒温度との差、蒸発器の流入冷媒温度と蒸発器中間部の冷媒温度との差、蒸発器中間部の冷媒温度と蒸発器の流出冷媒温度との差、外気温度、圧縮機１の回転数などであり、制御装置６は、これらのデータを記憶されたプログラムにより解析して除霜運転条件の成立を判断する。

本実施形態では、制御装置６は、外気温度と、温度検出器７によって検出された温度情報とを使用して除霜運転条件の成立を判断することとする。例えば、外気温度から温度検出器７の検出温度を引いた値が１０℃以上となったときに、蒸発器が除霜を必要とする所定着霜状態になったと判断する。

制御装置６は、ステップＳ１０で除霜運転条件が成立していると判断した場合には、第１蒸発器４および第２蒸発器５から霜を除去するために、除霜運転を実行する（ステップＳ１５）。そして、制御装置６は、圧縮機１を駆動した状態で、減圧弁３の開度を所定開度に大きく開くとともに、流調弁８の開度を絞る方向の所定開度に制御して、第１蒸発器４および第２蒸発器５のそれぞれに高温の冷媒を流入させる（ステップＳ２０）。つまり、制御装置６は、第２蒸発器５に流入させるホットガス流量を第１蒸発器４に流入させるホットガス流量よりも少なくなるように流量調節手段の動作を制御する。これにより、第１蒸発器４および第２蒸発器５の外側の霜を融解して除霜する。

具体的には、流調弁８はその開度が絞られまたは全閉とされ、第２蒸発器５に流れる冷媒流量が減少しまたはゼロとなる。そして、温度検出器７による検出温度が第１の所定温度（例えば１℃）以上になると、流調弁８はその開度が拡大されまたは全開とされ、第２蒸発器５に流れる冷媒流量が増加しまたは流通し始める。その後、温度検出器７による検出温度が第２の所定温度（例えば３℃）以上になると、除霜運転を終了し沸き上げ制御に戻る。

制御装置６は、この除霜運転を除霜運転終了条件が成立したと判断するまで継続する（ステップＳ２５）。この除霜運転終了条件は、蒸発器が良好な熱交換ができる状態になったことを制御装置６が検出することである。この条件の成立を判断するパラメータとしては、種々考えられるが、例えば、蒸発器自体の温度、蒸発器内を流通する冷媒の温度、蒸発器出口の配管温度などであり、これらの温度が制御装置６に記憶された所定温度より高くなったときに除霜運転終了条件の成立を判断する。本実施形態では、制御装置６は、温度検出器７によって検出された温度情報が、除霜完了を判断する所定温度よりも高くなったときに、除霜運転終了条件が成立したと判断する。

制御装置６は、この除霜運転を除霜運転終了条件が成立したと判断すると除霜運転を終了し、沸き上げ制御に移行する（ステップＳ３０）。

なお、除霜運転は、上記のような運転の他に、以下のようなものであってもよい。例えば、除霜運転において、第１蒸発器４に流れるホットガスの流量が第２蒸発器５を流れるホットガスの流量よりも多くなる処理を有する制御を実行するものであってもよい。また、除霜運転の開始後しばらくは、流調弁８を略全開とし、第２蒸発器５の着霜状態が改善されてきたと判断できるような所定条件が満たされたところで、その開度を減少し、または全閉するように制御してもよい。また、除霜運転において、第２蒸発器５に流入させるホットガスの総流量を第１蒸発器４に流入させるホットガスの総流量よりも少なくなるように流量調節手段を制御してもよい。

このようにヒートポンプサイクルの制御装置６は、第１蒸発器４および第２蒸発器５の少なくともいずれか一方にホットガスを流入させる除霜運転において、流調弁８の動作を制御して第２蒸発器５に流入させるホットガスの流量を制御する。

この制御によれば、除霜運転において、着霜状態が異なる第１蒸発器４と第２蒸発器５のそれぞれに流入させるホットガス流量を、流調弁８を制御して調節することにより、第１蒸発器４よりも着霜量の少ない第２蒸発器５に対する除霜運転を軽減することができ、その軽減分を第１蒸発器４に対する除霜運転に転換することができるので、除霜運転の効率化および除霜運転時間の短縮が得られる。

また、本実施形態の流量調節手段は、放熱器２で放熱した高圧冷媒を減圧膨張させる減圧機構部である減圧弁３と、第２蒸発器５に流入させる冷媒流量を調節する流調機構部である流調弁８と、から構成されることが好ましい。

この構成を採用した場合には、放熱器２で放熱した高圧冷媒を減圧膨張させる減圧弁３がホットガス流量を調整する機能も備えることになり、流量調節手段を少ない部品で構成することができる。

また、ヒートポンプサイクルの制御装置６は、除霜運転において、第２蒸発器５に流入させるホットガスの総流量を第１蒸発器４に流入させるホットガスの総流量よりも少なくなるように制御することが好ましい。

この制御を採用した場合には、除霜運転開始から終了までの間に、第２蒸発器に流入させる流量を第１蒸発器４へのホットガス流量よりも少なくすることにより、着霜量の少ない第２蒸発器５に対する除霜運転の無駄が改善され、ヒートポンプサイクル全体の効率化が図れる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、図１を用いて説明した第１実施形態のヒートポンプサイクルに対して、流量調節手段と、それにかかわる冷媒配管の構成とが相違するヒートポンプサイクルの構成について、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態におけるヒートポンプサイクルの構成を示した模式図である。なお、図３において図１と同一の構成要素には、同一符号を付している。

本実施形態のヒートポンプサイクルは、図３に示すように、圧縮機１、放熱器２、および第１蒸発器４を含む環状の冷媒流路２２に設けられ、放熱器２で放熱した高圧冷媒を減圧膨張させる第１減圧機構部としての第１減圧弁９と、冷媒流路２２から分岐して冷媒を第２蒸発器５に導く分岐流路２５に設けられ、放熱器２で放熱した高圧冷媒を減圧膨張させる第２減圧機構部としての第２減圧弁１０と、を備えている。第１減圧弁９と第２減圧弁１０は、第１蒸発器４、第２蒸発器５のそれぞれへのホットガス流入流量を調節する流量調節手段をなしている。また、第１減圧弁９、第２減圧弁１０のそれぞれは、制御装置６によってその弁開度が電気的に制御されるようになっている。

この構成のヒートポンプサイクルの作動は、第１実施形態に記載のものと同様であり、除霜運転の制御処理手順を示すフローチャートについては、図２と同様である。つまり、図２のステップＳ２０において、制御装置６は、第１減圧弁９の開度を所定開度に大きく開くとともに、第２減圧弁１０の開度を絞る方向の所定開度に制御して、第１蒸発器４および第２蒸発器５のそれぞれに高温の冷媒を流入させる。これにより、第１蒸発器４および第２蒸発器５の外側の霜を融解して除霜する。

具体的には、第２減圧弁１０はその開度が絞られまたは全閉とされ、第２蒸発器５に流れる冷媒流量が減少しまたはゼロとなる。そして、温度検出器７による検出温度が第１の所定温度（例えば１℃）以上になると、第２減圧弁１０はその開度が拡大されまたは全開とされ、第２蒸発器５に流れる冷媒流量が増加しまたは流通し始める。その後、温度検出器７による検出温度が第２の所定温度（例えば３℃）以上になると、除霜運転を終了し沸き上げ制御に戻る。

このように本実施形態のヒートポンプサイクルは、放熱器２の下流の高圧側流路において、第１蒸発器４、第２蒸発器５のそれぞれにつながる流路を分岐して備え、それぞれの流路に放熱器２で放熱した高圧冷媒を減圧膨張させる第１減圧弁９、第２減圧弁１０を備えている。この構成により、第１減圧弁９、第２減圧弁１０のそれぞれを流れる冷媒量はほぼ等しくなるので、第１減圧弁９および第２減圧弁１０を小型に構成することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態のヒートポンプサイクルは、図１を用いて説明した第１実施形態のヒートポンプサイクルに対して、放熱器２を経由しないで圧縮機１の下流部と第１蒸発器４および第２蒸発器５とを連通させるバイパス回路１２を備えたことが相違している。この構成について図４を用いて説明する。図４は、本実施形態におけるヒートポンプサイクルの構成を示した模式図である。なお、図４において図１と同一の構成要素には、同一符号を付している。

本実施形態のヒートポンプサイクルは、図４に示すように、圧縮機１の吐出口よりも下流部の冷媒配管と、冷媒合流部２０よりも上流部の冷媒配管とを連絡するように設けられたバイパス回路１２と、このバイパス回路１２を流れる冷媒流量を調節する開閉弁１１と、を備えている。減圧弁３、流調弁８、および開閉弁１１は、第１蒸発器４、第２蒸発器５のそれぞれへのホットガス流入流量を調節する流量調節手段をなしている。また、開閉弁１１は、制御装置６によってその弁開度が電気的に制御されるようになっている。

この構成のヒートポンプサイクルの作動は、第１実施形態に記載のものと同様であり、除霜運転の制御処理手順を示すフローチャートについては、図２と同様である。つまり、図２のステップＳ２０において、制御装置６は、開閉弁１１の開度を所定開度に大きく開きまたは全開にし、減圧弁３を閉じるとともに、流調弁８の開度を絞る方向の所定開度に制御する。これにより、圧縮機１から吐出されたホットガスは、放熱器２側に流れないで、バイパス回路１２を流れて冷媒合流部２０から分岐して第１蒸発器４および第２蒸発器５に流入する。そして、第１蒸発器４および第２蒸発器５の外側の霜を融解して除霜する。

さらに具体的には、流調弁８はその開度が絞られまたは全閉とされ、第２蒸発器５に流れる冷媒流量が減少しまたはゼロとなる。そして、温度検出器７による検出温度が第１の所定温度（例えば１℃）以上になると、流調弁８はその開度が拡大されまたは全開とされ、第２蒸発器５に流れる冷媒流量が増加しまたは流通し始める。その後、温度検出器７による検出温度が第２の所定温度（例えば３℃）以上になると、除霜運転を終了し沸き上げ制御に戻る。

このように本実施形態のヒートポンプサイクルは、放熱器２を経由しないで圧縮機１の下流部と第１蒸発器４および第２蒸発器５とを連通させるバイパス回路１２を有することにより、放熱器２でのホットガスの放熱が起こらないので、両蒸発器に高い温度のホットガスが流入することになり、さらに除霜時間を短縮することができる。

（第４実施形態）
第４実施形態は、第１実施形態および第３実施形態で説明した構成の各ヒートポンプサイクルが実行する除霜運転の制御処理手順を図５を用いて説明する。図５は、本実施形態における除霜運転の制御処理手順を示したフローチャートである。

図５に示すように、制御装置６は、沸き上げ制御がスタートすると、蒸発器が所定の着霜状態である場合に実行される除霜運転条件が成立しているかどうかを判断する（ステップＳ４０）。このステップＳ４０は図２のステップＳ１０と同様のステップでありその詳細は第１実施形態と同様である。なお、制御装置６は、除霜運転条件が成立するまで、この判断を繰り返す。

制御装置６は、ステップＳ４０で除霜運転条件が成立していると判断した場合には、第１蒸発器４および第２蒸発器５から霜を除去するために、除霜運転を実行する（ステップＳ４５）。そして、制御装置６は、圧縮機１を駆動した状態で、減圧弁３の開度を所定開度に大きく開くとともに、流調弁８の開度を全閉して、風上側に位置する第１蒸発器４に高温の冷媒を流入させる（ステップＳ５０）。

次に、制御装置６は、第１蒸発器４よりも風下側に位置する第２蒸発器５にホットガスを流入させる条件が成立したか否かを判断する（ステップＳ５５）。この条件成立は、温度検出器７により検出温度が所定条件を満たした場合や、ステップＳ５０を開始してから所定時間が経過した場合である。

ステップＳ５５の条件が成立したと判断されると、制御装置６は、流調弁８の開度を所定開度に制御して、第２蒸発器５にも高温の冷媒を流入させる（ステップＳ６０）。つまり、制御装置６は、第１蒸発器４にホットガスを流入させる処理を実行した後、ステップＳ５５の条件が成立すると、さらに第２蒸発器５にもホットガスを流入させる処理を実行する。これにより、除霜運転の開始から終了までの間で、第２蒸発器５にホットガスが一定時間流入することになる。

そして、制御装置６は、この除霜運転を除霜運転終了条件が成立したと判断するまで継続する（ステップＳ６５）。この除霜運転終了条件は、図２のステップＳ２５と同様のステップでありその詳細は第１実施形態と同様である。制御装置６は、この除霜運転を除霜運転終了条件が成立したと判断すると除霜運転を終了し、沸き上げ制御に移行する（ステップＳ７０）。

このようにして制御装置６は、第２蒸発器５に流入させるホットガス流量を第１蒸発器４に流入させるホットガス流量よりも少なくなるように流量調節手段の動作を制御する。これにより、第１蒸発器４および第２蒸発器５の外側の霜を融解して除霜する。

このようにヒートポンプサイクルの制御装置６は、除霜運転において、第２蒸発器５にホットガスを一定時間流入させるステップを含む制御を実行することが好ましい。除霜運転において必ず第２蒸発器の除霜を行うので、外気温度が低い場合に霜の溶け残りが起こるのを低減することができる。

また、制御装置６は、除霜運転において、第１蒸発器４にのみホットガスを流入させるステップ（ステップＳ５０）と、第１蒸発器４および第２蒸発器５にホットガスを流入させるステップ（ステップＳ６０）と、を有する制御を実行することが好ましい。この制御を採用すれば、除霜運転における減圧弁３や流調弁８の開度制御に微妙な開度調整を必要とせず、流量調節手段の動作制御を簡単化することできる。

（第５実施形態）
第５実施形態は、第１実施形態、第２実施形態、および第３実施形態で説明した構成の各ヒートポンプサイクルが実行する除霜運転の制御処理手順を図６を用いて説明する。図６は、本実施形態における除霜運転の制御処理手順を示したフローチャートである。

図６に示すように、制御装置６は、沸き上げ制御がスタートすると、蒸発器が所定の着霜状態である場合に実行される除霜運転条件が成立しているかどうかを判断する（ステップＳ８０）。このステップＳ８０は図２のステップＳ１０と同様のステップでありその詳細は第１実施形態と同様である。なお、制御装置６は、除霜運転条件が成立するまで、この判断を繰り返す。

制御装置６は、ステップＳ８０で除霜運転条件が成立していると判断した場合には、第１蒸発器４および第２蒸発器５から霜を除去するために、除霜運転を実行する（ステップＳ８５）。

このとき、第１実施形態および第２実施形態で説明した構成の各ヒートポンプサイクルにおいては、制御装置６は、圧縮機１を駆動した状態で、減圧弁３や第１減圧弁９の開度を所定開度に大きく開くとともに、流調弁８や第２減圧弁１０の開度を全閉して、風上側に位置する第１蒸発器４に高温の冷媒を流入させる（ステップＳ９０）。

また、第３実施形態で説明した構成のヒートポンプサイクルにおいては、制御装置６は、開閉弁１１の開度を所定開度に大きく開きまたは全開にし、減圧弁３を閉じるとともに、流調弁８の開度を全閉にして、第１蒸発器４に高温の冷媒を流入させる（ステップＳ９０）。これにより、圧縮機１から吐出されたホットガスは、放熱器２側に流れないで、バイパス回路１２を流れて冷媒合流部２０から分岐して第１蒸発器４および第２蒸発器５に流入する。

次に、制御装置６は、温度検出器７によって検出した蒸発器の出口温度が第１の所定温度ＴＥ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ９５）。

ステップＳ９５で検出温度が第１の所定温度ＴＥ１以上であると判断されると、制御装置６は、ステップＳ９０による処理によって第１蒸発器４の着霜量が目標レベルまで改善されたと判断し、流調弁８の開度を所定開度に制御して第２蒸発器５にも高温の冷媒を流入させる（ステップＳ１００）。つまり、制御装置６は、第１蒸発器４にホットガスを流入させる処理を実行した後、ステップＳ９５の条件が成立すると、さらに第２蒸発器５にもホットガスを流入させる処理を実行する。これにより、除霜運転の開始から終了までの間で、第２蒸発器５にホットガスが一定時間流入することになる。

そして、制御装置６は、温度検出器７によって検出した蒸発器の出口温度が第２の所定温度ＴＥ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５で検出温度が第２の所定温度ＴＥ２以上であると判断されると、制御装置６は、除霜運転終了条件が成立したと判断して除霜運転を終了し、沸き上げ制御に移行する（ステップＳ１１０）。

このようにしてヒートポンプサイクルの制御装置６は、除霜運転において、温度検出器７によって検出された温度情報に基づいて第１蒸発器４または第２蒸発器５に流入させるホットガスの流量を制御する。この制御によれば、除霜運転中に蒸発器の着霜状況を監視しながらホットガスの流量制御を行うので、霜の溶け残りの発生をさらに確実に防止できる。

（第６実施形態）
第６実施形態では、第１実施形態で説明した構成のヒートポンプサイクルが実行する除霜運転の制御処理手順を図７を用いて説明する。図７は、本実施形態における除霜運転の制御処理手順を示したフローチャートである。

図７に示すように、制御装置６は、沸き上げ制御がスタートすると、蒸発器が所定の着霜状態である場合に実行される除霜運転条件が成立しているかどうかを判断する（ステップＳ１６０）。このステップＳ１６０は図２のステップＳ１０と同様のステップでありその詳細は第１実施形態と同様である。なお、制御装置６は、除霜運転条件が成立するまで、この判断を繰り返す。

制御装置６は、ステップＳ１６０で除霜運転条件が成立していると判断した場合には、第１蒸発器４および第２蒸発器５から霜を除去するために、除霜運転を実行する（ステップＳ１６５）。

このとき、第１実施形態および第２実施形態で説明した構成の各ヒートポンプサイクルにおいては、制御装置６は、圧縮機１を駆動した状態で、減圧弁３の開度を所定開度に大きく開くとともに、流調弁８の開度を全閉して、風上側に位置する第１蒸発器４に高温の冷媒を流入させる（ステップＳ１７０）。

次に、制御装置６は、ＲＯＭなどの記憶手段にあらかじめ記憶されている所定時間Ｔ１がステップＳ１７０の処理開始から経過した否かを判断する（ステップＳ１７５）。

ステップＳ１７５で所定時間Ｔ１が経過していると判断されると、制御装置６は、ステップＳ１７０による処理によって第１蒸発器４の着霜量が目標レベルまで改善されたと判断し、流調弁８の開度を所定開度に制御して第２蒸発器５にも高温の冷媒を流入させる（ステップＳ１８０）。つまり、制御装置６は、第１蒸発器４にホットガスを流入させる処理を実行した後、ステップＳ１７５の条件が成立すると、さらに第２蒸発器５にもホットガスを流入させる処理を実行する。これにより、除霜運転の開始から終了までの間で、第２蒸発器５にホットガスが一定時間流入することになる。

そして、制御装置６は、記憶手段にあらかじめ記憶されている所定時間Ｔ２がステップＳ１８０の処理開始から経過した否かを判断する（ステップＳ１８５）。ステップＳ１８５で所定時間Ｔ２が経過していると判断されると、制御装置６は、除霜運転終了条件が成立したと判断して除霜運転を終了し、沸き上げ制御に移行する（ステップＳ１９０）。

このようにしてヒートポンプサイクルの制御装置６は、除霜運転において、あらかじめ記憶された所定時間Ｔ１やＴ２に基づいて第１蒸発器４または第２蒸発器５に流入させるホットガスの流量を変更する。この制御によれば、時間の経過とともに、確実にホットガスの流量が変更されることになるので、蒸発器への無駄なホットガスの流入を減らすことができる。

（第７実施形態）
第７実施形態のヒートポンプサイクルは、図８に示すように、第２実施形態において図３を用いて説明したヒートポンプサイクルに対して、蒸発器への流入流量を調節する手段としてエジェクタ１３の流路開度を制御するサイクルである。なお、図８において図３と同一の構成要素には、同一符号を付している。

エジェクタを備えたヒートポンプサイクルは、放熱器２よりもさらに冷媒流れ下流側部位にエジェクタ１３を備えている。このエジェクタ１３は、流体を減圧する減圧手段であるとともに、高速で噴出する作動流体の巻き込み作用によって流体輸送を行う運動量輸送式ポンプである。

このヒートポンプサイクルは、圧縮機１、放熱器２、エジェクタ１３、および第１蒸発器４を含む環状の冷媒流路２２と、この冷媒流路２２から分岐して設けられ、冷媒をエジェクタ１３に導き吸引させる分岐流路２３と、を備えている。この分岐流路２３には、放熱器から流出した高圧液冷媒を減圧膨張する第２減圧弁１０と、第１蒸発器４よりも第２外部流体（空気）の下流側に設けられ、第２減圧弁１０で減圧された冷媒を取り入れる第２蒸発器５と、が配置されている。

第２蒸発器５は、分岐流路２３を流れてきた冷媒を取り入れて蒸発させ、吸引部５ｂに向けて放出する。第１蒸発器４の出口には、冷媒温度や配管温度を検出する温度検出手段である温度検出器７が設けられている。

エジェクタ１３には、放熱器２から流出して冷媒流路２２を通って流入してくる高圧液冷媒を絞り込む通路面積の小さいノズル部１３ａと、ノズル部１３ａの冷媒噴出口と同一空間に配置され、第２蒸発器５からの気相冷媒を吸引する吸引部１３ｂが備えられている。また、本実施形態のエジェクタ１３は、ノズル開度を可変できる可変式エジェクタであり、ノズル部１３ａ内には、その噴出口の開度を制御するためのニードル弁（図示せず）が噴出口と同軸上に配置されており、アクチュエータ（図示せず）によってその軸方向に移動可能なように配置されている。

ニードル弁とアクチュエータとは、制御装置６からの出力で作動する可変ノズル機構を構成しており、エジェクタ１３の流路開度の絞り手段および冷媒の流量調節手段となっている。なお、この可変絞り機構は、電子膨張弁などを用いた構成であってもよい。

さらに、ノズル部１３ａの下流側には、吸引部１３ｂから流入した冷媒とノズル部１３ａより噴出した冷媒とを混合する混合部と、冷媒を昇圧させるディフューザ部（昇圧部）とが配置されている。このディフューザ部は、冷媒の通路面積を徐々に大きく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する。ディフューザ部の冷媒流れ方向下流側には第１蒸発器４が接続されている。

上記構成のヒートポンプサイクルにおける作動を説明する。圧縮機１を駆動すると、圧縮機１で圧縮されて高温高圧状態となった冷媒が吐出され、放熱器２に流入する。放熱器２では高温の冷媒が水などの第１外部流体により冷却されて凝縮する。放熱器２から流出した液相冷媒は、冷媒流路２２を流れる流れと、分岐流路２３を流れる流れとに分流する。

冷媒流路２２を流れる冷媒は、エジェクタ１３に流入し、ノズル部１３ａで減圧され膨張する。したがって、ノズル部１３ａで冷媒の圧力エネルギーが速度エネルギーに変換され、このノズル部１３ａの噴出口から冷媒は高速度となって噴出する。この際の冷媒圧力低下により、吸引部１３ｂから第２蒸発器５にて蒸発した気相冷媒を吸引する。

ノズル部１３ａから噴出した冷媒と吸引部１３ｂから吸引された冷媒は、ノズル部１３ａの下流側で混合してディフューザ部に流入する。このディフューザ部では通路面積の拡大により、冷媒の速度（膨張）エネルギーが圧力エネルギーに変換されるため、冷媒の圧力が上昇する。エジェクタ１３のディフューザ部から流出した冷媒は、第１蒸発器４に流入する。

第１蒸発器４では、冷媒が図示しない送風機によって送風される空気から吸熱して蒸発する。この蒸発後の気相冷媒は、圧縮機１に吸入され、圧縮されて再び冷媒流路２２を流れる。一方、分岐流路２３を流れる冷媒は、第２減圧弁１０で減圧されて低圧冷媒となり、この低圧冷媒は第２蒸発器５において、すでに第１蒸発器４によって吸熱された空気からさらに吸熱して蒸発する。第２蒸発器５から流出した気相冷媒はエジェクタ１３の吸引部１３ｂへ吸引される。

次に、上記構成のヒートポンプサイクルにおける除霜運転について説明する。本実施形態のヒートポンプサイクルは、第１実施形態のヒートポンプサイクルと同様に、ヒートポンプ式給湯装置に適用される。そして、制御装置６は、電力コスト等に基づいて定まる所定時間帯（例えば電力供給契約に基づく電力コストが安価な深夜時間帯）に、過去の使用実績等に基づく所定熱量を貯湯タンク内に貯留するようにヒートポンプサイクルを運転する。

制御装置６は、シャワー、浴槽、給水栓などの使用側端末において出湯操作がなされると、使用側端末へ給湯するための沸き上げ制御を行なう。図９は、本実施形態のヒートポンプサイクルにおける除霜運転に係る制御処理手順を示したフローチャートである。

図９に示すように、制御装置６は、沸き上げ制御がスタートすると、蒸発器が所定の着霜状態である場合に実行される除霜運転条件が成立しているかどうかを判断する（ステップＳ２００）。なお、制御装置６は、除霜運転条件が成立するまで、この判断を繰り返す。

この除霜運転条件の成立は、第１実施形態において説明したステップＳ１０における除霜運転条件の成立と同様であり、ここでは省略する。

制御装置６は、ステップＳ２００で除霜運転条件が成立していると判断した場合には、第１蒸発器４および第２蒸発器５から霜を除去するために、除霜運転を実行する（ステップＳ２０５）。そして、制御装置６は、圧縮機１を駆動した状態で、エジェクタ１３の可変絞り機構を所定開度に大きく開くとともに、第２減圧弁１０の開度を所定開度に絞る制御を実行して、第１蒸発器４および第２蒸発器５のそれぞれに高温の冷媒を流入させる（ステップＳ２１０）。つまり、制御装置６は、第２蒸発器５に流入させるホットガス流量を第１蒸発器４に流入させるホットガス流量よりも少なくなるように流量調節手段の動作およびエジェクタの流路開度を制御する。これにより、第１蒸発器４および第２蒸発器５の外側の霜を融解して除霜する。

具体的には、第２減圧弁１０はその開度が絞られまたは全閉とされ、第２蒸発器５に流れる冷媒流量が減少しまたはゼロとなる。そして、温度検出器７による検出温度が第１の所定温度（例えば１℃）以上になると、第２減圧弁１０はその開度が拡大されまたは全開とされ、第２蒸発器５に流れる冷媒流量が増加しまたは流通し始める。その後、温度検出器７による検出温度が第２の所定温度（例えば３℃）以上になると、除霜運転を終了し沸き上げ制御に戻る。

制御装置６は、この除霜運転を除霜運転終了条件が成立したと判断するまで継続する（ステップＳ２１５）。この除霜運転終了条件は、蒸発器が良好な熱交換ができる状態になったことを制御装置６が検出することである。この条件の成立を判断するパラメータとしては、種々考えられるが、例えば、蒸発器自体の温度、蒸発器内を流通する冷媒の温度、蒸発器出口の配管温度などであり、これらの温度が制御装置６に記憶された所定温度より高くなったときに除霜運転終了条件の成立を判断する。本実施形態では、制御装置６は、温度検出器７によって検出された温度情報が、除霜完了を判断する所定温度よりも高くなったときに、除霜運転終了条件が成立したと判断する。

制御装置６は、この除霜運転を除霜運転終了条件が成立したと判断すると除霜運転を終了し、沸き上げ制御に移行する（ステップＳ２２０）。

なお、除霜運転は、上記のような運転の他に、以下のようなものであってもよい。例えば、除霜運転において、第１蒸発器４に流れるホットガスの流量が第２蒸発器５を流れるホットガスの流量よりも多くなる処理を有する制御を実行するものであってもよい。また、除霜運転の開始後しばらくは、第２減圧弁１０を略全開とし、第２蒸発器５の着霜状態が改善されてきたと判断できるような所定条件が満たされたところで、その開度を減少し、または全閉するように制御してもよい。また、除霜運転において、第２蒸発器５に流入させるホットガスの総流量を第１蒸発器４に流入させるホットガスの総流量よりも少なくなるように第２減圧弁１０およびエジェクタ１３の可変絞り機構を制御してもよい。

このようにヒートポンプサイクルの制御装置６は、第１蒸発器４および第２蒸発器５の少なくともいずれか一方にホットガスを流入させる除霜運転において、第２減圧弁１０の動作およびエジェクタ１３の流路開度を制御してホットガスの流量を制御する。

この制御によれば、除霜運転において、着霜状態が異なる第１蒸発器４と第２蒸発器５のそれぞれに流入させるホットガス流量を、第２減圧弁１０の動作およびエジェクタ１３の流路開度を制御して調節することにより、第１蒸発器４よりも着霜量の少ない第２蒸発器５に対する除霜運転を軽減することができ、その軽減分を第１蒸発器４に対する除霜運転に転換することができるので、除霜運転の効率化および除霜運転時間の短縮が得られる。

（第８実施形態）
第８実施形態のヒートポンプサイクルは、図８を用いて説明した第７実施形態のヒートポンプサイクルに対して、放熱器２を経由しないで圧縮機１の下流部と第１蒸発器４および第２蒸発器５の上流部とを連通させるバイパス回路２４を備えたことが相違している。この構成について図１０を用いて説明する。図１０は、本実施形態におけるヒートポンプサイクルの構成を示した模式図である。なお、図１０において図８と同一の構成要素には、同一符号を付している。

本実施形態のヒートポンプサイクルは、図１０に示すように、圧縮機１の吐出口の冷媒配管と、第１蒸発器４よりも上流側の冷媒流路２２の冷媒配管とを連絡するように設けられたバイパス回路２４と、このバイパス回路２４を流れる冷媒流量を調節する開閉弁１１と、を備えている。第２減圧弁１０、および開閉弁１１は、第１蒸発器４、第２蒸発器５のそれぞれへのホットガス流入流量を調節する流量調節手段をなしている。また、開閉弁１１は、制御装置６によってその弁開度が電気的に制御されるようになっている。

この構成のヒートポンプサイクルの作動は、第１実施形態に記載のものと同様であり、除霜運転の制御処理手順を示すフローチャートについては、図２と同様である。つまり、図９のステップＳ２１０に相当する処理において、制御装置６は、第２減圧弁１０を全閉するとともに、開閉弁１１の開度を所定開度に大きく開きまたは全開にし、エジェクタ１３の可変絞り機構を大きく開いた所定開度に制御する。

これにより、圧縮機１から吐出されたホットガスは、放熱器２側に流れないで、バイパス回路２４を流れて第１蒸発器４に流入し、第１蒸発器４の外側の霜を融解して除霜する。

さらに具体的には、第２減圧弁１０はその開度が絞られまたは全閉とされ、第２蒸発器５に流れる冷媒流量が減少しまたはゼロとなる。そして、温度検出器７による検出温度が第１の所定温度（例えば１℃）以上になると、第２減圧弁１０または開閉弁１１はその開度が拡大されまたは全開とされ、第２蒸発器５に流れる冷媒流量が増加しまたは流通し始める。その後、温度検出器７による検出温度が第２の所定温度（例えば３℃）以上になると、除霜運転を終了し沸き上げ制御に戻る。

このように本実施形態のヒートポンプサイクルは、放熱器２を経由しないで圧縮機１の下流部と第１蒸発器４の上流部とを連絡するバイパス回路２４を有することにより、放熱器２でのホットガスの放熱が起こらないので、蒸発器に高い温度のホットガスが流入することになり、さらに除霜時間を短縮することができる。

（第９実施形態）
第９実施形態では、第７実施形態および第８実施形態で説明した構成の各ヒートポンプサイクルが実行する除霜運転の制御処理手順を説明する。この制御処理手順は、図１１に示すフローチャートのとおりである。

図１１に示すように、この制御処理手順は、第４実施形態で説明した図５に示すフローチャートと基本的には同様である。そこで、本実施形態は、エジェクタ１３を備えるヒートポンプサイクルであるから、ここでは、ホットガス流量の制御処理ステップであるステップＳ２４０およびＳ２５０についてのみ説明し、他のステップについての説明は第４実施形態と同様として説明を省略する。

制御装置６は、図１１のステップＳ２３５で除霜運転条件が成立していると判断した場合には、第１蒸発器４および第２蒸発器５から霜を除去するために、除霜運転を実行する。具体的には、制御装置６は、ステップＳ２４０において、圧縮機１を駆動した状態で、第２減圧弁１０の開度を全閉に制御する。さらに、第８実施形態のヒートポンプサイクルにおいては開閉弁１１の開度を全閉に制御する。これにより、風上側に位置する第１蒸発器４のみに高温の冷媒を流入させる。

そして、ステップＳ２４５の条件が成立したと判断されると、制御装置６は、ステップＳ２５０において、第２減圧弁１０の開度を所定開度に制御して第２蒸発器５にも高温の冷媒を流入させる。また、第８実施形態のヒートポンプサイクルにおいては開閉弁１１の開度を開いて所定開度に制御する。つまり、制御装置６は、第１蒸発器４にホットガスを流入させる処理を実行した後、ステップＳ２４５の条件が成立すると、さらに第２蒸発器５にもホットガスを流入させる処理を実行する。これにより、除霜運転の開始から終了までの間で、第２蒸発器５にホットガスが一定時間流入することになる。

このようにして制御装置６は、第２蒸発器５に流入させるホットガス流量を第１蒸発器４に流入させるホットガス流量よりも少なくなるように、第２減圧弁１０、開閉弁１１などの流量調節手段の動作を制御する。これにより、第１蒸発器４および第２蒸発器５の外側の霜を融解して除霜する。

このようにヒートポンプサイクルの制御装置６は、除霜運転において、第１蒸発器４にのみホットガスを流入させるステップ（ステップＳ２４０）と、第１蒸発器４および第２蒸発器５にホットガスを流入させるステップ（ステップＳ２５０）と、を有する制御を実行することが好ましい。この制御を採用すれば、除霜運転における第２減圧弁１０や開閉弁１１の開度制御に微妙な開度調整を必要とせず、流量調節手段の動作制御を簡単化することできる。

（第１０実施形態）
第１０実施形態では、第７実施形態および第８実施形態で説明した構成の各ヒートポンプサイクルが実行する除霜運転の制御処理手順を説明する。この制御処理手順は、図１２に示すフローチャートのとおりである。

図１２に示すように、この制御処理手順は、第５実施形態で説明した図６に示すフローチャートと基本的には同様である。そこで、本実施形態は、エジェクタ１３を備えるヒートポンプサイクルであるから、ここでは、ホットガス流量の制御処理ステップであるステップＳ２８０およびＳ２９０についてのみ説明し、他のステップについての説明は第５実施形態と同様として説明を省略する。

制御装置６は、図１２のステップＳ２７０で除霜運転条件が成立していると判断した場合には、第１蒸発器４および第２蒸発器５から霜を除去するために、除霜運転を実行する。具体的には、制御装置６は、ステップＳ２８０において、圧縮機１を駆動した状態で、第２減圧弁１０の開度を全閉に制御する。さらに、第８実施形態のヒートポンプサイクルにおいては開閉弁１１の開度を全閉に制御する。これにより、風上側に位置する第１蒸発器４のみに高温の冷媒を流入させる。

そして、制御装置６は、温度検出器７によって検出した蒸発器の出口温度が第１の所定温度ＴＥ１以上であるか否かを判断し（ステップＳ２８５）、検出温度が第１の所定温度ＴＥ１以上であると判断すると、ステップＳ２９０において、第２減圧弁１０の開度を所定開度に制御して第２蒸発器５にも高温の冷媒を流入させる。また、第８実施形態のヒートポンプサイクルにおいては開閉弁１１の開度を開いて所定開度に制御する。

つまり、制御装置６は、第１蒸発器４にホットガスを流入させる処理を実行した後、ステップＳ２８５の条件が成立すると、さらに第２蒸発器５にもホットガスを流入させる処理を実行する。これにより、除霜運転の開始から終了までの間で、第２蒸発器５にホットガスが一定時間流入することになる。

そして、制御装置６は、温度検出器７によって検出した蒸発器の出口温度が第２の所定温度ＴＥ２以上であるか否かを判断し（ステップＳ２９５）、検出温度が第２の所定温度ＴＥ２以上であると判断すると、除霜運転終了条件が成立したと判断して除霜運転を終了し、沸き上げ制御に移行する（ステップＳ３００）。

このようにしてヒートポンプサイクルの制御装置６は、除霜運転において、温度検出器７によって検出された温度情報に基づいて第１蒸発器４または第２蒸発器５に流入させるホットガスの流量を制御する。この制御によれば、除霜運転中に蒸発器の着霜状況を監視しながらホットガスの流量制御を行うので、霜の溶け残りの発生をさらに確実に防止できる。

（第１１実施形態）
第１１実施形態では、第７実施形態および第８実施形態で説明した構成の各ヒートポンプサイクルが実行する除霜運転の制御処理手順を説明する。この制御処理手順は、図１３に示すフローチャートのとおりである。

図１３に示すように、この制御処理手順は、第６実施形態で説明した図７に示すフローチャートと基本的には同様である。そこで、本実施形態は、エジェクタ１３を備えるヒートポンプサイクルであるから、ここでは、ホットガス流量の制御処理ステップであるステップＳ３２０およびＳ３３０についてのみ説明し、他のステップについての説明は第６実施形態と同様として説明を省略する。

制御装置６は、図１３のステップＳ３１０で除霜運転条件が成立していると判断した場合には、第１蒸発器４および第２蒸発器５から霜を除去するために、除霜運転を実行する。具体的には、制御装置６は、ステップＳ３２０において、圧縮機１を駆動した状態で、第２減圧弁１０の開度を全閉に制御する。さらに、第８実施形態のヒートポンプサイクルにおいては開閉弁１１の開度を全閉に制御する。これにより、風上側に位置する第１蒸発器４のみに高温の冷媒を流入させる。

そして、制御装置６は、ＲＯＭなどの記憶手段にあらかじめ記憶されている所定時間Ｔ１がステップＳ３２０の処理開始から経過した否かを判断する（ステップＳ３２５）。制御装置６は、ステップＳ３２５で所定時間Ｔ１が経過していると判断すると、ステップＳ３２０による処理によって第１蒸発器４の着霜量が目標レベルまで改善されたと判断し、ステップＳ３３０において、第２減圧弁１０の開度を所定開度に制御して第２蒸発器５にも高温の冷媒を流入させる。また、第８実施形態のヒートポンプサイクルにおいては開閉弁１１の開度を開いて所定開度に制御する。

つまり、制御装置６は、第１蒸発器４にホットガスを流入させる処理を実行した後、ステップＳ３２５の条件が成立すると、さらに第２蒸発器５にもホットガスを流入させる処理を実行する。これにより、除霜運転の開始から終了までの間で、第２蒸発器５にホットガスが、必ず一定時間流入することになる。

そして、制御装置６は、記憶手段にあらかじめ記憶されている所定時間Ｔ２がステップＳ３３０の処理開始から経過した否かを判断する（ステップＳ３３５）。制御装置６は、ステップＳ３３５で所定時間Ｔ２が経過していると判断すると、除霜運転終了条件が成立したと判断して除霜運転を終了し、沸き上げ給湯制御に移行する（ステップＳ３４０）。

このようにしてヒートポンプサイクルの制御装置６は、除霜運転において、あらかじめ記憶された所定時間Ｔ１やＴ２に基づいて第１蒸発器４または第２蒸発器５に流入させるホットガスの流量を変更する。この制御によれば、時間の経過とともに、確実にホットガスの流量が変更されることになるので、蒸発器への無駄なホットガスの流入を減らすことができる。

（第１２実施形態）
第１２実施形態では、第１、第２、第３、第７、および第８実施形態で説明した構成の各ヒートポンプサイクルが実行する除霜運転の制御処理手順を説明する。この制御処理手順は、図１４に示すフローチャートのとおりである。

図１４に示すように、この制御処理手順は、複数の除霜運転がその間に通常運転を挟んで実行される一連のステップからなる。この複数の除霜運転には、第１蒸発器４と第２蒸発器５のそれぞれに流入させるホットガスの流量パターンが異なる運転が含まれている。通常運転とは、冷媒がサイクル内を流れて第１蒸発器４または第２蒸発器５において外部流体から吸熱を行っているときの運転である。

図１４に示すに一連の複数のステップの内訳は、第１蒸発器４にのみホットガスを流入させるパターンの運転が２回であり（Ｓ１２５、Ｓ１３５）、第１蒸発器４および第２蒸発器５にホットガスを流入させるパターンの運転（Ｓ１４５）が１回である。そして、Ｓ１２５の運転とＳ１３５の運転との間には、除霜運転終了条件が成立した（ステップＳ１２６）ときに通常運転が実行され（ステップＳ１２７）、同様に、Ｓ１３５の運転とＳ１４０の運転との間には、除霜運転終了条件が成立した（ステップＳ１３６）ときに通常運転が実行される（ステップＳ１３７）。

このように、第１蒸発器４および第２蒸発器５にホットガスを流入させるパターンの運転（Ｓ１４５）の処理回数は、第１蒸発器４にのみホットガスを流入させるパターンの運転（Ｓ１２５、Ｓ１３５）の処理回数と異なるように構成されている。

このように通常運転を間に挟んだ複数の除霜運転を実行することにより、第２蒸発器５に対する除霜頻度が少ない除霜運転が行われるので、全体としての除霜運転時間を短縮することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

例えば、本発明の除霜運転は、第１蒸発器４、または第１蒸発器４および第１蒸発器４よりも外部流体の流れ方向下流側に設けられた第２蒸発器５に、ホットガスを流入させる運転であって、蒸発器に付着する霜の除霜またはその予防を行うものであり、上記実施形態に記載されたものに必ずしも限定されない。

また、上記実施形態のヒートポンプサイクルに使用される冷媒は、フロン系冷媒、炭化水素系冷媒、二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒のいずれか１つを使用した超臨界サイクルおよび亜臨界サイクルのいずれであってもよい。なお、ここでフロンとは炭素、フッ素、塩素、水素からなる有機化合物の総称であり、冷媒として広く使用されているものである。

また、フロン系冷媒には、ハイドロ、クロロ、フルオロ、カーボン（ＨＣＦＣ）系冷媒、ハイドロ、フルオロ、カーボン（ＨＦＣ）系冷媒などが含まれており、これらはオゾン層を破壊しないため代替フロンと呼ばれる冷媒である。また、炭化水素（ＨＣ）系冷媒とは、水素、炭素を含み、自然界に存在する冷媒物質のことである。この炭化水素系冷媒には、イソブタンを用いたＲ６００ａやプロパンを用いたＲ２９０などがある。

また、上記実施形態において第１蒸発器４と第２蒸発器５は、一体構造に組み付けてもよい。この場合には、第１蒸発器４と第２蒸発器５の各構成部品をアルミニウムで構成し、ろう付けにより接合し一体化する。

本発明の第１実施形態におけるヒートポンプサイクルの構成を示した模式図である。 第１、第２および第３実施形態のヒートポンプサイクルにおける除霜運転に係る制御処理手順を示したフローチャートである。 第２実施形態におけるヒートポンプサイクルの構成を示した模式図である。 第３実施形態におけるヒートポンプサイクルの構成を示した模式図である。 第４実施形態における除霜運転の制御処理手順を示したフローチャートである。 第５実施形態における除霜運転の制御処理手順を示したフローチャートである。 第６実施形態における除霜運転の制御処理手順を示したフローチャートである。 第７実施形態におけるヒートポンプサイクルの構成を示した模式図である。 第７実施形態のヒートポンプサイクルにおける除霜運転に係る制御処理手順を示したフローチャートである。 第８実施形態におけるヒートポンプサイクルの構成を示した模式図である。 第９実施形態におけるヒートポンプサイクルにおける除霜運転に係る制御処理手順を示したフローチャートである。 第１０実施形態における除霜運転の制御処理手順を示したフローチャートである。 第１１実施形態における除霜運転の制御処理手順を示したフローチャートである。 第１２実施形態における除霜運転の制御処理手順を示したフローチャートである。

符号の説明

１…圧縮機
２…放熱器
３…減圧弁（減圧機構部、流量調節手段）
４…第１蒸発器
５…第２蒸発器
６…制御装置
７…温度検出器（温度検知手段）
８…流調弁（流量調節手段、流調機構部）
９…第１減圧弁（流量調節手段、第１減圧機構部）
１０…第２減圧弁（流量調節手段、第２減圧機構部）
１１…開閉弁（流量調節手段）
１２、２４…バイパス回路
１３…エジェクタ
２２…冷媒流路
２３、２５…分岐流路

Claims (13)

1. 冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１）と、
   前記圧縮機（１）から吐出された高圧冷媒の放熱を行い、第１外部流体を加熱する放熱器（２）と、
   前記放熱器（２）よりも下流部で減圧された冷媒と第２外部流体とを熱交換させて前記第２外部流体を冷却し、前記第２外部流体の流れ方向の上流側に設けられた第１蒸発器（４）、および前記第１蒸発器（４）よりも前記第２外部流体の下流側に設けられた第２蒸発器（５）と、
   前記第１蒸発器（４）、前記第２蒸発器（５）のそれぞれへ流入させる冷媒流量を調節する流量調節手段（３、８、９、１０、１１、１３）と、を備え、
   前記第１蒸発器（４）および前記第２蒸発器（５）のうち少なくとも前記第１蒸発器（４）にホットガスを流入させる除霜運転において、前記流量調節手段（３、８、９、１０、１１、１３）により、前記第１蒸発器（４）に流入させるホットガスの流量と前記第２蒸発器（５）に流入させるホットガスの流量とを異なる流量に調節することを特徴とするヒートポンプサイクル。
2. 冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１）と、
   前記圧縮機（１）から吐出された高圧冷媒の放熱を行い、第１外部流体を加熱する放熱器（２）と、
   前記放熱器（２）よりも下流部で冷媒を減圧膨張させるとともに、冷媒を吸引するエジェクタ（１３）と、
   前記エジェクタ（１３）から流出した冷媒と第２外部流体とを熱交換させて前記第２外部流体を冷却し、前記第２外部流体の流れ方向の上流側に設けられた第１蒸発器（４）と、
   前記圧縮機（１）、前記放熱器（２）、前記エジェクタ（１３）、および前記第１蒸発器（４）を含む環状の冷媒流路（２２）から分岐して設けられ、冷媒を前記エジェクタ（１３）に導き吸引させる分岐流路（２３）と、
   前記分岐流路（２３）に配置され、さらに前記第１蒸発器（４）よりも前記第２外部流体の下流側に設けられた第２蒸発器（５）と、
   前記第１蒸発器（４）、前記第２蒸発器（５）のそれぞれへ流入させる冷媒流量を調節する流量調節手段（１０、１１）と、を備え、
   前記第１蒸発器（４）および前記第２蒸発器（５）のうち少なくとも前記第１蒸発器（４）にホットガスを流入させる除霜運転において、前記流量調節手段（１０、１１）および前記エジェクタ（１３）の流路開度の調節により、前記第１蒸発器（４）に流入させるホットガスの流量と前記第２蒸発器（５）に流入させるホットガスの流量とを異なる流量に調節することを特徴とするヒートポンプサイクル。
3. 前記流量調節手段は、前記放熱器（２）で放熱した前記高圧冷媒を減圧膨張させる減圧機構部（３）と、
   前記第２蒸発器（５）に流入させる冷媒流量を調節する流調機構部（８）と、から構成されることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプサイクル。
4. 前記流量調節手段は、前記圧縮機（１）、前記放熱器（２）、および前記第１蒸発器（４）を含む環状の冷媒流路（２２）に設けられ、前記放熱器（２）で放熱した前記高圧冷媒を減圧膨張させる第１減圧機構部（９）と、
   前記冷媒流路（２２）から分岐して冷媒を前記第２蒸発器（５）に導く分岐流路（２５）に設けられ、前記放熱器（２）で放熱した前記高圧冷媒を減圧膨張させる第２減圧機構部（１０）と、から構成されることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプサイクル。
5. 前記放熱器（２）を経由しないで前記圧縮機（１）の下流部と前記第１蒸発器（４）および第２蒸発器（５）の上流部とを連絡するバイパス回路（１２）を有することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプサイクル。
6. 前記放熱器（２）を経由しないで前記圧縮機（１）の下流部と前記第１蒸発器（４）の上流部とを連絡するバイパス回路（２４）を有することを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプサイクル。
7. 前記除霜運転において前記第２蒸発器（５）に流入させるホットガスの総流量を前記第１蒸発器（４）に流入させるホットガスの総流量よりも少なくなるように制御することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のヒートポンプサイクル。
8. 前記除霜運転において前記第１蒸発器（４）にのみホットガスを流入させるステップ（Ｓ５０）と、前記第１蒸発器（４）および前記第２蒸発器（５）にホットガスを流入させるステップ（Ｓ６０）と、を実行することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のヒートポンプサイクル。
9. 前記第１蒸発器（４）および前記第２蒸発器（５）の少なくともいずれか一方の蒸発器に関する温度情報を検出する温度検知手段（７）を備え、
   前記除霜運転において前記温度検出手段（７）によって検出された温度情報に基づいて前記第１蒸発器（４）または前記第２蒸発器（５）に流入させる前記ホットガスの流量を調節することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のヒートポンプサイクル。
10. 前記除霜運転においてあらかじめ記憶された所定時間（Ｔ１、Ｔ２）に基づいて前記第１蒸発器（４）または前記第２蒸発器（５）に流入させる前記ホットガスの流量を変更することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のヒートポンプサイクル。
11. 前記第１蒸発器（４）または前記第２蒸発器（５）において外部流体から吸熱する通常運転を挟んで複数回実施される前記除霜運転において、
    前記第１蒸発器（４）にのみホットガスを流入させる運転（Ｓ１２５、Ｓ１３５）と、
    前記運転（Ｓ１２５、Ｓ１３５）と処理回数が異なる前記第１蒸発器（４）および前記第２蒸発器（５）にホットガスを流入させる運転（Ｓ１４５）と、
    を実行することを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のヒートポンプサイクル。
12. 前記第１外部流体は水であることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のヒートポンプサイクル。
13. 前記冷媒は二酸化炭素であることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載のヒートポンプサイクル。

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