JP2008224088A - 給湯器 - Google Patents

Abstract

【課題】デフロスト運転時のマイナス能力を低減でき、圧縮機の吸入状態を制御することによって冷媒循環量の制御及び圧縮機の信頼性を向上させること。
【解決手段】圧縮機１、デフロスト運転時に冷凍サイクルの向きを切り換える四方弁２、水と冷媒が熱交換をする水熱交換器３、冷媒の流量を調整し減圧する電子膨張弁４、空気と冷媒が熱交換をする空気熱交換器５を配管７によって順に接続し、冷凍サイクルを構成して水を加熱する給湯器において、デフロスト運転時に電子膨張弁の上流側となる配管から圧縮機の吸入側へ冷媒をバイパスさせるバイパス路８を備え、該バイパス路内に開閉する電磁弁９を設け、デフロスト運転時に電磁弁を開として蒸発器となる水熱交換器を通過する冷媒の一部をバイパス路内にバイパスさせた場合に、電子膨張弁の開度を変更することでバイパス路内の冷媒のバイパス量を調整するようにしている。
【選択図】図４

Description

本発明はリバース式のデフロスト方式を採用したヒートポンプ式の給湯器に関するものである。

リバース式のデフロスト方式を採用する従来のヒートポンプ給湯器においては、デフロスト運転時も循環水は循環を続けるため、デフロスト運転時に給湯器に流入した水は、水と冷媒が熱交換をする熱交換器内で冷媒と熱交換を行い、冷却されて給湯器から排出されることになる。従って、デフロスト運転時は給湯器としてはマイナス能力が発揮されることとなる。
マイナス能力を回避するためにデフロスト運転時に水のポンプを停止し給湯器に水が流入しないように制御する方法も考えられるが、水の流入を停止した場合、水と冷媒が熱交換をする熱交換器内で水温がマイナス温度に低下して凍結を発生し、氷となる際の体積膨張によって熱交換器や水配管を破裂させる可能性があるため、一般的には水を停止することはない。

また、リバース式のデフロスト方式ではない従来のヒートポンプ給湯器においては、除霜バイパス弁を開弁し、圧縮機から吐出された高温高圧のガス状冷媒を、除霜バイパス路を通して凝縮器として作用する水と冷媒が熱交換をする水熱交換器をバイパスさせて、空気と冷媒が熱交換をする空気熱交換器に直接導入し、ここで凝縮液化する冷媒の凝縮熱により空気熱交換器を加熱し、着霜を加熱融霜してデフロストを行う方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２４３２７６号公報（第９頁、図１）

しかし、上記従来のヒートポンプ給湯器のリバース式のデフロスト方式ではないバイパス方式では、凝縮された液冷媒が蒸発器である空気熱交換器でガス冷媒となることなく圧縮機の吸入側へ導入されることとなるため、液バック運転により圧縮機の信頼性を低下させる可能性があるという問題があった。

本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので、本発明の第１の目的はデフロスト運転時のマイナス能力を低減するようにした給湯器を得ることにある。
本発明の第２の目的は、デフロスト運転時の圧縮機吸入側の冷媒状態を制御して、循環量を適正に確保し、短時間でデフロスト運転を終了することができる給湯器を得ることにある。
本発明の第３の目的は、デフロスト運転時の圧縮機吸入側の冷媒を制御することにより、圧縮機に対して過熱冷媒の流入を防止し、圧縮機の異常過熱を防止して信頼性を向上させた給湯器を得ることにある。
本発明の第４の目的は、デフロスト運転時の圧縮機吸入側の冷媒を制御することにより、圧縮機に対して液バックを防止し、圧縮機にダメージを与えることを防止して信頼性を向上させた給湯器を得ることにある。

本発明に係る給湯器は、圧縮機、デフロスト運転時に冷凍サイクルの向きを切り換える四方弁、水と冷媒が熱交換をする水熱交換器、冷媒の流量を調整し減圧する第１の膨張弁、空気と冷媒が熱交換をする空気熱交換器を配管により、この順に接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルを構成して水を加熱する給湯器において、デフロスト運転時に前記第１の膨張弁の上流側となる配管から前記圧縮機の吸入側へ冷媒をバイパスさせるバイパス路を備え、該バイパス路内に開閉する電磁弁を設け、デフロスト運転時に前記電磁弁を開として蒸発器となる水熱交換器を通過する冷媒の一部を前記バイパス路内にバイパスさせた場合に、前記第１の膨張弁の開度を変更することにより、前記バイパス路内の冷媒のバイパス量を調整するようにしたものである。

本発明に係る給湯器においては、デフロスト運転時に前記第１の膨張弁の上流側となる配管から前記圧縮機の吸入側へ冷媒をバイパスさせるバイパス路を備え、該バイパス路内に開閉する電磁弁を設け、デフロスト運転時に前記電磁弁を開として蒸発器となる水熱交換器を通過する冷媒の一部を前記バイパス路内にバイパスさせるようにしたので、水と冷媒が熱交換をする水熱交換器内への冷媒の流入量が減少し熱交換量も低減され、デフロスト運転時のマイナス能力を減少させることができるという効果がある。
また、デフロスト運転時で水熱交換器を通過する冷媒の一部を前記バイパス路内にバイパスさせた場合に、前記第１の膨張弁の開度を変更することにより、前記バイパス路内の冷媒のバイパス量を調整するようにしたので、圧縮機吸入側の冷媒状態を制御することが可能となり、循環量を適正に確保し短時間でデフロストを終了することができるという効果がある。
また、圧縮機に吸入される冷媒状態を適正に制御することにより、過熱冷媒の流入の防止による圧縮機の異常過熱防止及び液バックによる圧縮機にダメージを与えることを防止し、圧縮機の信頼性を向上することができるという効果もある。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る給湯器の冷媒回路図である。
図１に示すように、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ式の給湯器は、圧縮機１、デフロスト運転時に冷媒回路を切り換えるための四方弁２、水と冷媒が熱交換をする水熱交換器３、冷媒の流量を調整し減圧する電子膨張弁４、空気と冷媒が熱交換をする空気熱交換器５を順次配管７で接続して構成されている。
バイパス路８として、配管の一方をデフロスト運転時に電子膨張弁４の上流側となる配管７に接続し、配管のもう一方を圧縮機１の吸入側の配管に接続する回路を設ける。
バイパス路８内には、開閉を制御される電磁弁９が設置されており、電磁弁９を開とすればバイパス路８内に冷媒を流すことができ、閉とすれば冷媒の流れを停止することができる。冷媒は圧力の高い電子膨張弁４の上流側となる配管を入口とし、圧力の低い圧縮機１の吸入側の配管を出口として流れることとなる。

図１には給湯器として動作させる際の冷凍サイクルの冷媒の流れを実線で示している。
圧縮機１内で高圧高温のガスとなった冷媒は、圧縮機１の吐出口から吐出され四方弁２に送られる。四方弁２は冷媒の回路を切り換える弁であり、給湯器として動作する場合は圧縮機１から吐出された冷媒を、水と冷媒が熱交換をする水熱交換器３に送るように固定される。
水と冷媒が熱交換をする水熱交換器３に送り込まれた冷媒は、水熱交換器３内で水と熱交換をすることになる。高圧高温のガス冷媒は水に熱を与えることにより、凝縮し高圧常温の液冷媒へと変化する。逆に、水と冷媒が熱交換をする水熱交換器３流入する水は冷媒より熱を受け取るため、温度が上昇して排出される。水と冷媒が熱交換をする水熱交換器３は冷凍サイクルの凝縮器として作用する。

電子膨張弁４は凝縮器として作用する水と冷媒が熱交換をする水熱交換器３で凝縮する冷媒をサブクール（過冷却度）にて制御する。
サブクールが小さい場合は電子膨張弁４の開度を閉じることにより水と冷媒が熱交換をする水熱交換器３で凝縮する冷媒の液冷媒を増加させ、サブクールを大きくすることができる。逆に、サブクールが大きい場合は電子膨張弁４の開度を開けることにより水と冷媒が熱交換をする水熱交換器３で凝縮する冷媒の液冷媒を減少させ、サブクールを小さくすることができる。

水と冷媒が熱交換をする水熱交換器３から出た冷媒は、冷媒の流量を調整し減圧する電子膨張弁４で減圧され、低圧低温の液冷媒となる。電子膨張弁４から冷媒は空気と冷媒が熱交換をする空気熱交換器５に流れる。電子膨張弁４と空気と冷媒が熱交換をする空気熱交換器５の間にはバイパス路８を形成する配管が接続されているが、給湯器として動作する場合には、電磁弁６は閉の状態となるため、バイパス路８内には冷媒が流れることはない。
空気と冷媒が熱交換をする空気熱交換器５に流れ込んだ冷媒は低温であるため、空気から熱を受け取り、蒸発し低圧低温のガス冷媒となる。逆に、空気は冷却されて低い温度となり吹き出すこととなる。空気と冷媒が熱交換をする空気熱交換器５は冷凍サイクルの蒸発器として作用する。

空気と冷媒が熱交換をする空気熱交換器５から出た低圧低温のガス冷媒は再度、回路を切り換える四方弁２に流れ込み、四方弁２により圧縮機１の吸入口に送り込まれる。圧縮機１の吸入口に送り込まれた低圧低温のガス冷媒は圧縮機１内で圧縮され、高圧高温のガス冷媒となり吐出口より吐出される。
冷凍サイクルを給湯器として運転する場合は、以上の循環を繰返し、空気より得た熱を水に伝達するヒートポンプ作用により温水を作る給湯器となる。

冷媒として例えばＲ４１０Ａのような空調機用として使用される冷媒を使用すれば、コストとして安価に冷凍サイクルを構成することが可能となると共に、運転時の効率も良くなる。例えばＣＯ２のような冷媒を使用した場合は、より高温の温水を供給する給湯器となる。

このようなヒートポンプ式の給湯器は、低い外気温度で運転を実施すると、蒸発器として作用する空気と冷媒が熱交換をする空気熱交換器５が０℃以下の低温となり、空気熱交換器５を通過する空気は冷却され、空気中の水分が空気熱交換器５の表面で凝固して霜となり風路を塞ぐこととなる。
通風性能が低下するため十分な蒸発熱を得ることができない冷媒の蒸発圧力は低下し、圧縮機１へ吸入される冷媒の密度が低下し、冷媒の循環量の低下が発生する。その循環量の低下に伴い機器としての性能も低下する。
従って、性能を確保するためには、空気熱交換器５の表面に付着した霜を除去する動きが必要となる。一般的に霜を除去する運転をデフロスト運転と言う。

リバース式のデフロスト方式を採用する本発明の実施の形態１に係る給湯器においては、四方弁２にて冷凍サイクルを切り換えることによりデフロスト運転を実施する。
図１にはデフロスト運転時の冷凍サイクルの冷媒の流れを破線で示している。
圧縮機１より吐出する高圧高温のガス冷媒は四方弁２に流れ込む。四方弁２はデフロスト運転時には、圧縮機１から吐出された冷媒を、空気と冷媒が熱交換をする空気熱交換器５に送るように固定される。
その空気熱交換器５に送り込まれた高圧高温のガス冷媒は、空気熱交換器５に付着した霜に熱を与え凝縮する。空気熱交換器５に付着した霜は熱で融解し、液体となり空気熱交換器５から流れ落ちる。このように空気熱交換器５は空気と冷媒が熱交換をする凝縮器として作用する。

凝縮した高圧常温の液冷媒は電子膨張弁４により減圧され、低圧低温の液冷媒となって水と冷媒が熱交換をする水熱交換器３へ流れ込む。その水熱交換器３内で水と冷媒は熱交換し、水は熱を失い冷却され、冷媒は熱を得て蒸発し、低圧低温のガス冷媒となる。このように水熱交換器３は蒸発器として作用する。
その水熱交換器３から出た低圧低温のガス冷媒は再度、回路を切り換える四方弁２に流れ込み、四方弁２により圧縮機１の吸入口に送り込まれる。圧縮機１の吸入口に送り込まれた低圧低温のガス冷媒は圧縮機１内で圧縮され、高圧高温のガス冷媒となり吐出口より吐出される。デフロスト運転時は以上のサイクルを繰返し、空気熱交換器５に付着した霜を熱で融解し液化して空気熱交換器５から取り除く。

このようにデフロスト運転時には、水と冷媒が熱交換をする水熱交換器３に流れ込んだ水は熱を失い冷却される。給湯器に流入する水の温度に対して、給湯器から排出される水の温度が低くなるため、給湯器としてはマイナスの能力を発揮することとなる。
デフロスト運転時に電子膨張弁４の上流側となる配管から圧縮機１の吸入口へとバイパスするように設置されたバイパス路８内の電磁弁９を閉としたデフロスト運転時は、デフロスト運転時に蒸発器として作用する水と冷媒が熱交換をする水熱交換器３にすべての低圧低温の液冷媒が流れ込むため、水と冷媒の熱交換量は大きくなり、デフロスト運転時のマイナス能力は大きくなる。かつ、冷媒は水の熱量により加熱され低圧低温のガス冷媒となるが、過度の熱交換が行われた場合は過熱ガス状態となって圧縮機１に吸入されるため、デフロスト運転時の圧縮機１への吸入冷媒密度が低下し、冷凍サイクルの冷媒循環量が減少する。

そこで、デフロスト運転時にバイパス路８内の電磁弁９を開とすることにより、蒸発器として作用する水と冷媒が熱交換をする水熱交換器３に流れる冷媒の一部を圧縮機１の吸入口へバイパスすることができる。
バイパス路８内に流れる冷媒の量は、バイパス路８の入口側より下流となる電子膨張弁４の開度を調整することにより制御することができる。電子膨張弁４の開度を閉じると水熱交換器３に流れる冷媒の量が減少し、バイパス路８に流れる冷媒が増加する。逆に、電子膨張弁４の開度を開けると水熱交換器３に流れる冷媒の量が増加し、バイパス路８に流れる冷媒が減少する。

バイパス路８を通じて圧縮機１の吸入口へバイパスした冷媒は、蒸発器として作用する水と冷媒が熱交換をする水熱交換器３を経由した低圧低温のガス冷媒と混合され圧縮機１に吸入される。
従って、蒸発器として作用する水と冷媒が熱交換をする水熱交換器３に流れ込む低圧低温の液冷媒を減少させることが可能となるため、水と冷媒の熱交換量を小さくすることができ、デフロスト運転時のマイナス能力は小さくなる。かつ、過度の熱交換が行われた場合の過熱ガス状態となった冷媒は、バイパス路を通過した常温の液冷媒と混合されて圧縮機１に吸入されるため、デフロスト運転時の圧縮機１への吸入冷媒密度が上昇し、冷凍サイクルの冷媒循環量が増加する。

また、過熱ガス状態となった冷媒が圧縮機１へ吸入される場合は、圧縮機１から吐出される冷媒の温度も上昇する。バイパス路８を通過して混合される常温の液冷媒が増加した場合は圧縮機１から吐出される冷媒の温度が低下する。
従って、電子膨張弁４の開度を圧縮機１の吐出温度により変化させて、水と冷媒が熱交換をする水熱交換器３に流れる冷媒の量と、バイパス路８内に流れる冷媒の量を制御することにより、圧縮機１への吸入冷媒の状態を制御できる。

また、圧縮機１への吸入冷媒の状態を制御することは、過熱冷媒の流入の防止による圧縮機１の異常過熱防止、および、液バックによる圧縮機１にダメージを与えることを防止することとなり、圧縮機１の信頼性を向上することができる。
電子膨張弁４は圧縮機１の吐出冷媒温度で制御する代わりに、圧縮機１へ吸入される冷媒の吸入スーパーヒート（吸入過熱度）、または、圧縮機１から吐出される冷媒の吐出スーパーヒート（吐出過熱度）のいずれかで制御しても同じ効果が得られる。

実施の形態２．
図２は本発明の実施の形態２に係る給湯器の冷媒回路図である。
実施の形態１の給湯器では電子膨張弁４のみでバイパス路８に流れる冷媒の量を制御するが、この実施の形態２の給湯器は、図２に示すように、バイパス路８内の電磁弁９と直列にバイパス用の電子膨張弁１０を設置するようにしたものである。
バイパス路８内の電磁弁９と直列に電子膨張弁１０を設置することにより、より多くの条件でバイパス路８に流れる冷媒の量が制御が可能となる。
デフロスト運転時に、電子膨張弁４のみでバイパス路８に流れる冷媒の量を制御した場合に、電子膨張弁４の最大開度まで開けてもバイパス路８内に流れる冷媒の量を減らせない場合は、電子膨張弁１０の開度を閉じることにより、バイパス路８内に流れる冷媒の量を減少させることができる。
なお、バイパス路８内の電磁弁９と直列に設置されるバイパス用の電子膨張弁１０は、電磁弁９に対して入口側に設置しても、出口側に設置しても、作用、効果は同じであり、どちらに設置してもかまわない。

実施の形態３．
図３は本発明の実施の形態３に係る給湯器の冷媒回路図である。
実施の形態１の給湯器では電子膨張弁４のみでバイパス路に流れる冷媒の量を制御するが、この実施の形態３の給湯器は、図３に示すように、バイパス路８内の電磁弁９と直列に毛細管であるキャピラリ１１を設置することにより、バイパス路８に流れる冷媒量を抑制し、バイパス路８に流れる冷媒の流量を調整することができ、過度にバイパス路８内に冷媒が流れ込むことを防止することができる。
デフロスト運転時に、電子膨張弁４のみでバイパス路８に流れる冷媒の量を制御した場合に比べて、電子膨張弁４の開度を同じとした場合でも、キャピラリ１１によりバイパス路８内に流れる冷媒の量を抑制することができるため、バイパス路８内を流す冷媒が少なくても良い場合に効果的となる。
なお、バイパス路８内の電磁弁９と直列に設置されるキャピラリ１１は、電磁弁９に対して入口側に設置しても、出口側に設置しても、作用、効果は同じであり、どちらに設置してもかまわない。

実施の形態４．
図４は本発明の実施の形態４に係る給湯器の冷媒回路図である。
この実施の形態４の給湯器は、実施の形態１の給湯器の冷媒回路における水と冷媒が熱交換をする水熱交換器３と空気と冷媒が熱交換をする空気熱交換器５との間にレシーバー１２を設置すると共にそのレシーバー１２と空気熱交換器５との間に追加の電子膨張弁１４を設けるようにしたものである。
水熱交換器３と空気熱交換器５の内容積に差があるような場合は、給湯運転時とデフロスト運転時での必要冷媒量に差ができるため、冷凍サイクル中に余剰冷媒が発生する。
そこで、図４に示すように、レシーバー１２を水熱交換器３と空気熱交換器５の間に設置することにより、冷凍サイクル中の余剰冷媒を保持することができる。
また、レシーバー１２に接続された２本の配管のうち、水熱交換器３に接続される配管に電子膨張弁４を、空熱交換器５に接続される配管に追加の電子膨張弁１４を設置するようにしている。

給湯運転時には、電子膨張弁４がレシーバー１２の上流側に位置し、水熱交換器３で凝縮する冷媒をサブクールにより制御する。
サブクールが小さい場合は、電子膨張弁４の開度を閉じることにより、水熱交換器３で凝縮する冷媒の液冷媒を増加させ、サブクールを大きくすることができる。逆に、サブクールが大きい場合は、電子膨張弁４の開度を開けることにより、水熱交換器３で凝縮する冷媒の液冷媒を減少させ、サブクールを小さくすることができる。

追加の電子膨張弁１４はレシーバー１２の下流側に位置し、空気熱交換器５で蒸発する冷媒をスーパーヒート（過熱度）により制御する。
スーパーヒートが小さい場合は追加の電子膨張弁１４の開度を閉じることにより、空気熱交換器５で蒸発する冷媒量を減少させ、蒸発による冷媒の乾き度を増加させ、スーパーヒートを大きくすることができる。

逆に、スーパーヒートが大きい場合は、追加の電子膨張弁１４の開度を開けることにより、空気熱交換器５で蒸発する冷媒量を増加させ、蒸発による冷媒の乾き度を低下させ、スーパーヒートを小さくすることができる。
制御されるスーパーヒートは圧縮機１に吸入される冷媒の状態を表す吸入スーパーヒートと、圧縮機１から吐出される冷媒の状態を表す吐出スーパーヒートのどちらであっても同じ効果が得られる。また、吐出スーパーヒートの代わりに圧縮機１から吐出されるガス冷媒の温度である吐出温度を制御しても同様の効果が得られる。

デフロスト運転時は逆に、追加の電子膨張弁１４で空気と冷媒が熱交換をする熱交換器５のサブクールを、電子膨張弁４で圧縮機１の吸入スーパーヒート、吐出スーパーヒート、吐出温度のいずれかを制御する。
レシーバー１２を有する冷凍サイクルにおいては、バイパス路８として、配管の一方を電子膨張弁４とレシーバー９を接続する配管に接続し、もう一方を圧縮機１の吸入口の配管に接続する回路を設ける。バイパス路８内には、開閉を制御される電磁弁９が設置されており、電磁弁９を開とすればバイパス路８内に冷媒を流すことができ、閉とすれば冷媒の流れを停止することができる。
冷媒は圧力の高い電子膨張弁４とレシーバー１２を接続する配管を入口とし、圧力の低い圧縮機１の吸入口の配管を出口として流れることとなる。

デフロスト運転時に、電磁弁９を開とすれば、蒸発器として作用する水と冷媒が熱交換をする水熱交換器３に流れる冷媒の一部を圧縮機１の吸入口へバイパスすることができる。バイパス路８内に流れる冷媒の量はバイパス路８の入口側より下流となる電子膨張弁４の開度を調整することにより制御することができる。
電子膨張弁４の開度を閉じると、水熱交換器３に流れる冷媒の量が減少し、バイパス路８に流れる冷媒が増加する。逆に、電子膨張弁４の開度を開けると水熱交換器３に流れる冷媒の量が増加し、バイパス路に流れる冷媒が減少する。

バイパス路８を通じて圧縮機１の吸入口へバイパスした冷媒は、蒸発器として作用する水熱交換器３を経由した低圧低温のガス冷媒と混合され、圧縮機１に吸入される。蒸発器として作用する水熱交換器３に流れ込む低圧低温の液冷媒を減少させることが可能となるため、水と冷媒の熱交換量を小さくすることができ、デフロスト運転時のマイナス能力は小さくなる。かつ、過度の熱交換が行われた場合の過熱ガス状態となった冷媒は、バイパス路８を通過した常温の液冷媒と混合されて圧縮機１に吸入されるため、デフロスト運転時の圧縮機１への吸入冷媒密度が上昇し、冷凍サイクルの冷媒循環量が増加する。

過熱ガス状態となった冷媒が圧縮機１へ吸入される場合は、圧縮機１から吐出される冷媒の温度も上昇する。バイパス路８を通過して混合される常温の液冷媒が増加した場合は圧縮機１から吐出される冷媒の温度が低下する。
従って、電子膨張弁４の開度を圧縮機１の吐出温度により変化させて、水と冷媒が熱交換をする熱交換器３に流れる冷媒の量と、バイパス路８内に流れる冷媒の量を制御することにより、圧縮機１への吸入冷媒の状態を制御できる。
また、圧縮機１への吸入冷媒の状態を制御することは、過熱冷媒の流入の防止による圧縮機１の異常過熱防止及び液バックによる圧縮機１にダメージを与えることを防止することとなり、圧縮機１の信頼性を向上することができる。
電子膨張弁４は圧縮機１の吐出冷媒温度で制御する代わりに、圧縮機１へ吸入される冷媒の吸入スーパーヒート又は圧縮機１から吐出される冷媒の吐出スーパーヒートのいずれかで制御しても同じ効果が得られる。

実施の形態５．
図５は本発明の実施の形態５に係る給湯器の冷媒回路図である。
この実施の形態４の給湯器は、実施の形態１の給湯器の冷媒回路における四方弁２とバイパス路８との接続部分と圧縮機１の吸入口との間にアキュームレーター１５を設置するようにしたものである。
水熱交換器３と空気熱交換器５の内容積に差があるような場合は、給湯運転時とデフロスト運転時での必要冷媒量に差ができるため、冷凍サイクル中に余剰冷媒が発生する。
そこで、図５に示すように、アキュームレーター１５を四方弁２とバイパス路８との接続部分と圧縮機１の吸入口との間に設置することにより、冷凍サイクル中の余剰冷媒を保持することができる。
アキュームレーター１５ではガス冷媒のみ圧縮機１に吸入されるため、圧縮機１への液冷媒の吸入を防止することができ、圧縮機１の信頼性が向上する。

デフロスト運転時に、バイパス路８内の電磁弁９を開とすることにより、蒸発器として作用する水熱交換器３に流れる冷媒の一部を圧縮機１の吸入側へバイパスすることができる。バイパス路８内に流れる冷媒の量はバイパス路８の入口側より下流となる電子膨張弁４の開度を調整することにより制御することができる。
電子膨張弁４の開度を閉じると、水熱交換器３に流れる冷媒の量が減少し、バイパス路８に流れる冷媒が増加する。逆に、電子膨張弁４の開度を開けると、水熱交換器３に流れる冷媒の量が増加し、バイパス路８に流れる冷媒が減少する。

バイパス路８を通じて圧縮機１の吸入側へバイパスした冷媒は、蒸発器として作用する水熱交換器３を経由した低圧低温のガス冷媒と混合され、圧縮機１に吸入される。蒸発器として作用する水熱交換器３に流れ込む低圧低温の液冷媒を減少させることが可能となるため、水と冷媒の熱交換量を小さくすることができ、デフロスト運転時のマイナス能力は小さくなる。かつ、過度の熱交換が行われた場合の過熱ガス状態となった冷媒は、バイパス路８を通過した常温の液冷媒と混合されて圧縮機１に吸入されるため、デフロスト運転時の圧縮機１への吸入冷媒密度が上昇し、冷凍サイクルの冷媒循環量が増加する。

過熱ガス状態となった冷媒が圧縮機１へ吸入される場合は、圧縮機１から吐出される冷媒の温度も上昇する。バイパス路８を通過して混合される常温の液冷媒が増加した場合は圧縮機１から吐出される冷媒の温度が低下する。
従って、電子膨張弁４の開度を圧縮機１の吐出温度により変化させて、水熱交換器３に流れる冷媒の量と、バイパス路８内に流れる冷媒の量を制御することにより、圧縮機１への吸入冷媒の状態を制御できる。

また、圧縮機１への吸入冷媒の状態を制御することは、過熱冷媒の流入の防止による圧縮機１の異常過熱防止及び液バックによる圧縮機１にダメージを与えることを防止することとなり、圧縮機１の信頼性を向上することができる。
なお、電子膨張弁４は圧縮機１の吐出冷媒温度で制御する代わりに、圧縮機１へ吸入される冷媒の吸入スーパーヒート、または、圧縮機１から吐出される冷媒の吐出スーパーヒートのいずれかで制御しても同じ効果が得られる。
バイパス路８を利用した圧縮機１への吸入状態の制御とアキュームレーター１２の設置による圧縮機１への液バックの防止の両方から、圧縮機１の信頼性は大きく向上する。

実施の形態６．
図６は本発明の実施の形態６に係る給湯器の冷媒回路図である。
上記実施の形態１〜５では、水を循環する水ポンプは室外機外部に設置されており、水ポンプから送り出された水は水配管内を流れて、室外機の水入口から水と冷媒が熱交換する水熱交換器３に流れ込み、冷媒と熱交換を実施して水出口から水配管に送り出される。
本実施の形態６では、上記の水を循環する水ポンプ１６を図６に示すように室外機筐体２０の内部に設置し、室外機の制御装置で水ポンプ１６の制御可能になる。
従って、デフロスト運転中に水ポンプ１６を停止することにより、マイナス能力を低減することが可能となる。しかし、水ポンプ１６の停止による凍結の危険が発生する。
デフロスト運転時に、バイパス路８内の電磁弁９を開とすることにより、蒸発器として作用する水熱交換器３に流れる冷媒の一部を圧縮機１の吸入側へバイパスするようにしているため、デフロスト運転時に水を循環するポンプを止めることがなくても、マイナス能力が低減されるため、性能が向上する。また、内蔵する水ポンプ１６を停止することがないため、水熱交換器３やその配管が破裂することがない。

本発明の実施の形態１に係る給湯器の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態２に係る給湯器の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態３に係る給湯器の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態４に係る給湯器の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態５に係る給湯器の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態６に係る給湯器の冷媒回路図である。

符号の説明

１ 圧縮機、２ 四方弁、３ 水熱交換器、４ 電子膨張弁、５ 空気熱交換器、７ 配管、８ バイパス路、９ 電磁弁。

Claims (6)

1. 圧縮機、デフロスト運転時に冷凍サイクルの向きを切り換える四方弁、水と冷媒が熱交換をする水熱交換器、冷媒の流量を調整し減圧する第１の膨張弁、空気と冷媒が熱交換をする空気熱交換器を配管により、この順に接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルを構成して水を加熱する給湯器において、
   デフロスト運転時に前記第１の膨張弁の上流側となる配管から前記圧縮機の吸入側へ冷媒をバイパスさせるバイパス路を備え、該バイパス路内に開閉する電磁弁を設け、
   デフロスト運転時に前記電磁弁を開として蒸発器となる水熱交換器を通過する冷媒の一部を前記バイパス路内にバイパスさせた場合に、前記第１の電子膨張弁の開度を変更することにより、前記バイパス路内の冷媒のバイパス量を調整するようにしたことを特徴とする給湯器。
2. 前記バイパス路に前記電磁弁と直列に該バイパス路に流れる冷媒の流量を直接制御するバイパス用膨張弁を設けたことを特徴とする請求項１記載の給湯器。
3. 上記バイパス路に前記電磁弁と直列に該バイパス路に流れる冷媒の流量を抑制し、調整することが可能な毛細管を設けたことを特徴とする請求項１記載の給湯器。
4. 前記第１の膨張弁と前記空気熱交換器との間にレシーバーを設置すると共にそのレシーバーと空気熱交換器との間に第２の膨張弁を設け、
   前記バイパス路がデフロスト運転時に前記レシーバーの下流側となる前記第１の膨張弁と前記レシーバーの間の配管に接続され、前記第１の膨張弁の開度を変更することにより、前記バイパス路内の冷媒のバイパス量を調整するようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の給湯器。
5. 前記四方弁と前記バイパス路との接続部分と前記圧縮機の吸入側との間にアキュームレーターを設置し、
   デフロスト運転時に前記第１の膨張弁の開度を変更することにより、前記バイパス路内の冷媒のバイパス量を調整するようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の給湯器。
6. 前記水熱交換器に接続される水回路の水を循環するポンプを室外機内に内蔵し、デフロスト運転時には前記ポンプを停止させないようにしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の給湯器。

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