JP2009030905A - ヒートポンプ式加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱用熱交換器２内の流体が局所沸騰することを防ぎつつ、除霜運転中に加熱用熱交換器２内の流体に熱量が奪われるのを防ぐことで、効率良く除霜して時間短縮を図る。
【解決手段】制御装置８は、室外熱交換器４に発生した霜を取り除くための除霜運転を行うとき、電動膨張弁３を所定開度まで開くとともに、制御装置８は、吐出冷媒温センサ１１で検知される冷媒温度が所定温度より低くなったときに、給水ポンプ６を停止させるようにしている。
これによれば、圧縮機１から吐出される冷媒温度が、所定温度よりも低くなった時点で給水ポンプ６を停止させる（つまりは、電動膨張弁３の絞りが開ききる前に給水ポンプ６を停止させる）ことで、水冷媒熱交換器２内で被加熱流体が局所沸騰するのを防ぎつつ、水冷媒熱交換器２で放熱されるホットガスの熱量を少なくできることより、効率良く除霜して除霜時間を短縮することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、低温側の熱を高温側に移動させて流体を加熱するヒートポンプ式加熱装置に関するものであり、特に室外熱交換器に発生（着霜）した霜を取り除くための除霜運転に関するものである。

低温側の熱を高温側に移動させるヒートポンプサイクルとして、膨張弁などの減圧手段にて等エンタルピ的に冷媒を減圧する膨張弁サイクルと、エジェクタにて冷媒を減圧膨張させて吸熱用熱交換器にて蒸発したガス冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機の吸入圧力を上昇させるエジェクタサイクルとがある。

このヒートポンプサイクルを、流体の加熱に利用したヒートポンプ式加熱装置においては、冬場などの外気温度が低い環境下で加熱を行うと、外気と熱交換する吸熱用熱交換器に霜が発生して付着し、吸熱性能が著しく低下するため、付着した霜を取り除くための除霜運転が必要となる。

従来、この除霜方法として、除霜運転時にはポンプなどの流体供給手段の運転を停止するとともに、可変式減圧機構（膨張弁やエジェクタ）の絞り開度を通常運転時よりも大きく（例えば全開）する方法が知られている。これにより、加熱用熱交換器で放熱されるホットガスの熱量を少なくでき、且つ可変式減圧機構での減圧による温度低下を小さくできる。

その結果、圧縮機から吐出されたホットガスの温度低下を最小限に抑えることができ、ホットガスが吸熱用熱交換器まで到達して除霜を行うことができる。なお、このような除霜運転を短縮化する従来技術として、下記特許文献１に示されたものがある。この従来技術では、流体循環ポンプでの循環量を減らした後に可変式の膨張弁を開くことにより、除霜熱量を水冷媒熱交換器に放熱させることを極力防ぐようにしている。
特許第３７８３７１１号

しかしながら、上記特許文献１の制御の場合、循環量を減らすタイミングに対して膨張弁の開きが遅れた場合、水冷媒熱交換器内の水が過度に加熱されるため、水冷媒熱交換器内で局所沸騰が生じるというおそれがある。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、加熱用熱交換器内の流体が局所沸騰することを防ぎつつ、除霜運転中に加熱用熱交換器内の流体に熱量が奪われるのを防ぐことで、効率良く除霜して時間短縮を図ることのできるヒートポンプ式加熱装置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、下記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、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機（１）と、圧縮機（１）から吐出される高温冷媒で被加熱流体を加熱する加熱用熱交換器（２）と、加熱用熱交換器（２）から流出する冷媒を減圧膨張させるとともに、その絞り開度を可変できる可変式減圧手段（３）と、可変式減圧手段（３）で減圧された冷媒を外気の熱で蒸発させたのち、圧縮機（１）へ流出させる吸熱用熱交換器（４）と、加熱用熱交換器（２）へ被加熱流体を供給する流体供給手段（６）と、圧縮機（１）から吐出された冷媒の温度を検知する吐出冷媒温検知手段（１１）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（８）とを備え、
制御手段（８）は、吸熱用熱交換器（４）に発生した霜を取り除くための除霜運転を行うとき、可変式減圧手段（３）を所定開度まで開くとともに、制御手段（８）は、冷媒温度検知手段（１１）で検知される冷媒温度が所定温度より低くなったときに、流体供給手段（６）を停止させることを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明では、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機（１）と、圧縮機（１）から吐出される高温高圧冷媒で被加熱流体を加熱する加熱用熱交換器（２）と、低温低圧冷媒を外気の熱で蒸発させる吸熱用熱交換器（４）と、高圧冷媒を減圧膨張させるノズル（３１）を有して加熱用熱交換器（２）から流出した冷媒を等エンタルピ的に減圧膨脹させるとともに、ノズル（３１）から噴射する高い速度の冷媒流により吸熱用熱交換器（４）にて蒸発した低圧冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機（１）の吸入圧を上昇させ、その絞り開度を可変できる可変式エジェクタ（３０）と、加熱用熱交換器（２）へ被加熱流体を供給する流体供給手段（６）と、圧縮機（１）から吐出された冷媒の温度を検知する吐出冷媒温検知手段（１１）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（８）とを備え、
制御手段（８）は、吸熱用熱交換器（４）に発生した霜を取り除くための除霜運転を行うとき、可変式エジェクタ（３０）を所定開度まで開くとともに、制御手段（８）は、冷媒温度検知手段（１１）で検知される冷媒温度が所定温度より低くなったときに、流体供給手段（６）を停止させることを特徴としている。

請求項１は、膨張弁式サイクルであり、請求項２は、エジェクタ式サイクルである。これら請求項１および２に記載の発明によれば、圧縮機（１）から吐出される冷媒温度が、所定温度よりも低くなった時点で流体供給手段（６）を停止させる（つまりは、可変絞り機構（３）、（３０）の絞りが開ききる前に流体供給手段（６）を停止させる）ことで、加熱用熱交換器（２）内で被加熱流体が局所沸騰するのを防ぎつつ、加熱用熱交換器（２）で放熱されるホットガスの熱量を少なくできることより、効率良く除霜して除霜時間を短縮することができる。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のヒートポンプ式加熱装置において、所定温度は、前記被加熱流体の沸点温度に相当することを特徴としている。この請求項３に記載の発明によれば、加熱用熱交換器（２）内で被加熱流体が局所沸騰するのを、確実に防ぐことができる。

また、請求項４に記載の発明では、請求項１または２に記載のヒートポンプ式加熱装置において、外気の温度を検知する外気温検知手段（９）と、吸熱用熱交換器（４）から流出した冷媒の温度を検知する蒸発冷媒温検知手段（１０）とを備え、
制御手段（８）は、外気温度検知手段（９）で検知される外気の温度が所定外気温度より低くなり、かつその外気の温度と、蒸発冷媒温検知手段（１０）で検知される吸熱用熱交換器（４）の出口における冷媒温度との差が、所定の値よりも大きくなったとき、徐霜運転を開始することを特徴としている。

この請求項４に記載の発明によれば、吸熱用熱交換器（４）に霜が発生しうる低外気温であり、かつ、吸熱用熱交換器（４）から流出する冷媒温が、その低外気温から更に所定温度以上下がってしまう状態は、吸熱用熱交換器（４）が着霜して外気から充分に吸熱できない状態であると判断し、徐霜運転を開始するものである。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）
以下、本発明の第１実施形態について、添付した図１〜３を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態におけるヒートポンプ式加熱装置１００の模式図である。本実施形態は、可変式減圧機構として電動膨張弁３を用いたヒートポンプ式加熱装置１００を、貯湯式給湯装置に適用したものである。

本実施形態での貯湯式給湯装置は、超臨界ヒートポンプサイクルを用いて、給湯用水（被加熱流体）を高温（本実施形態では約９０℃）に加熱して利用するものである。なお、超臨界ヒートポンプサイクル（以下、ヒートポンプと略す。）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、例えば二酸化炭素、エチレン、エタン、酸化窒素などを冷媒とするヒートポンプサイクルである。

貯湯式給湯装置は大きく分けて、ヒートポンプユニットとしてのヒートポンプ式加熱装置１００と、タンクユニットと、これらのユニット間を連結する循環配管とからなっている。ヒートポンプ式加熱装置１００には、主に後述する冷凍サイクル機器が収納されており、タンクユニットには、主に後述する貯湯タンク（貯湯槽）７が収納されている。また、ヒートポンプ式加熱装置１００内は、大きく分けてヒートポンプサイクルの冷媒回路Ｒと、給湯関係の給湯用水加熱回路Ｋとで構成されている。

まず、冷媒回路Ｒは、冷媒を圧縮する圧縮機１と、給湯用水の加熱手段である水冷媒熱交換器（加熱用熱交換器）２と、冷媒を減圧させる電動膨張弁（可変式減圧手段）３と、外気から吸熱するための室外熱交換器（吸熱用熱交換器）４とを環状に接続したものである。なお、室外熱交換器４と圧縮機１との間に、冷媒を気液分離する気液分離器を構成したものであっても良い。冷媒としては、臨界温度の低い二酸化炭素（ＣＯ_２）が封入されている。

圧縮機１は、内蔵する駆動モータと、吸引したガス冷媒を臨界圧力以上の高圧にまで昇圧して吐出する高圧圧縮部とで構成しており、これらが密閉容器内に収納されている。圧縮機１の作動は、制御装置（制御手段）８により制御される。なお、レシプロ、ロータリー、スクロールなどの圧縮方式は問わない。また、エンジン駆動式であっても良い。

水冷媒熱交換器２は、圧縮機１の高圧圧縮部で昇圧された高温高圧のガス冷媒と、給湯用水とを熱交換して給湯用水を加熱するものである。高圧冷媒通路２ａに隣接して、給湯用水通路２ｂが設けられ、その高圧冷媒通路２ａを流れる冷媒の流れ方向と、給湯用水通路２ｂ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。

高圧冷媒通路２ａを流出した冷媒は、電動膨張弁３で等エンタルピ的に減圧される。なお、電動膨張弁３は、絞り開度を可変することができ、制御装置８にてその絞り開度が制御される。電動膨張弁３で減圧された冷媒は、室外熱交換器４に流入し、外気ファン５によって供給される外気から吸熱して低圧冷媒を蒸発させる。なお、この外気ファン５も、制御装置８により制御される。そして、室外熱交換器４から流出する冷媒は、圧縮機１に吸引されて冷媒回路Ｒを循環する。

次に、給湯用水加熱回路Ｋは、上述した水冷媒熱交換器２の給湯用水通路２ｂと、給湯用水を循環させる給水ポンプ（流体供給手段）６と、加熱前後の水と湯とを貯留する貯湯タンク７とを環状に接続して構成される。給水ポンプ６は、図１に示すように、貯湯タンク７の下部に設けられた冷水流出部７ａから、冷水を水冷媒熱交換器２の給湯用水通路２ｂに供給し、貯湯タンク７の上部に設けられた温水流入部７ｂへ還流するように水流を発生させる。この給水ポンプ６は、内蔵するモータの回転数に応じて給水量を調節することができ、制御装置８にてその給水量が制御される。

貯湯タンク７は、耐蝕性に優れた金属（例えばステンレス）製で断熱構造を有し、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。貯湯タンク７に貯留された高温の湯は、貯湯タンク７の上部に設けられた温水流出部７ｃから出湯され、主に台所や風呂などに給湯される。なお、出湯時には図示しない温調弁で、水道からの冷水と混合して温度調節が成される。また、貯湯タンク７内の下部に設けられた冷水流入部７ｄからは、水道からの冷水が給湯用水として補給（給水）されるようになっている。

本貯湯式給湯器には少なくとも、室外熱交換器４と熱交換する外気の温度を検知する外気温センサ（外気温検知手段）９と、室外熱交換器４から流出する冷媒の温度を検知する蒸発冷媒温センサ（蒸発冷媒温検知手段）１０と、圧縮機１が吐出する冷媒の温度を検知する吐出冷媒温センサ（吐出冷媒温検知手段）１１とを備えている。これら、サーミスタなどを用いた各温度センサ９〜１１の検知信号は、制御装置８に入力される。

なお、高圧側の冷媒温度は、高圧側の圧力を検知する図示しない圧力センサの検知値から算出しても良い。制御装置８は、本貯湯式給湯装置の作動を制御する制御手段であり、図示しない操作パネルや各部の温度センサ、その他の機器からの信号が入力され、圧縮機１、電動膨張弁３、外気ファン５、および給水ポンプ６などに制御信号を出力する。

次に、本実施形態での作動の概要を説明する。まず、圧縮機１で冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。吐出された高温高圧の冷媒は、水冷媒熱交換器２の高圧冷媒通路２ａに流入し、隣接して設けられた給湯用水通路２ｂを流通する給湯用水と熱交換する。つまり、冷媒は冷却され、給湯用水は加熱される。

加熱された高温水は、貯湯タンク７に貯められて給湯用途に使用される。一方、水冷媒熱交換器２で冷却された高圧の冷媒は、電動膨張弁３で減圧されたのち室外熱交換器４に流入する。そして、外気ファン５による送風を受け、外気から吸熱して蒸発したガス冷媒は、圧縮機１に再び吸入されて循環する。

次に、本実施形態での除霜運転について説明する。図２は、図１のヒートポンプ式加熱装置１００における除霜運転のフローチャートであり、図３は、図２のフローチャートにおけるヒートポンプ式加熱装置１００の制御動作を示すタイムチャートである。まず、ステップＳ１では、ヒートポンプ式加熱装置１００が運転中であるか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳで、運転中である場合にはステップＳ２へと進む。

ステップＳ２では、外気温センサ９で検知される外気温度が、１０℃以下であるか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳで、外気温度が１０℃以下の場合にはステップＳ３へと進む。ステップＳ３では、外気温センサ９で検知された外気温度と、低圧冷媒温センサ１０で検知される室外熱交換器（蒸発器）４出口の冷媒温度との差が、１０℃以上であるか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳで、温度差が１０℃以上である場合には着霜したと判断して、以下の除霜作動を行う。なお、着霜の判断、つまりは除霜運転の要否の判断は、これに限るものではない。

まず、ステップＳ４では、電動膨張弁３の可変絞り機構を、所定開度（ほぼ全開、図３中の開度ｂ）まで開くとともに、外気ファン５を停止させる。次いで、ステップＳ５では、吐出冷媒温センサ１１で検知される冷媒温度が、所定温度（所定値、図３参照）より低くなったか否かを判定する。なお、この所定温度には、被加熱流体の沸点を用いており、本実施形態では給湯用水の沸点＝１００℃を所定温度としている。

この判定結果がＹＥＳで、冷媒温度が所定温度より低くなった時点（図３参照）でステップＳ６へと進み、ステップＳ６では給湯用水を循環させている給水ポンプ６を停止させる。これにより、圧縮機１から吐出されたホットガスは、水冷媒熱交換器２や電動膨張弁３での温度低下が最小限に抑えられて室外熱交換器４まで到達することにより、室外熱交換器４の除霜が効率良く行われる。

そして、次のステップＳ７では、低圧冷媒温センサ１０で検知される室外熱交換器（蒸発器）４出口の冷媒温度が、１０℃以上となったか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳで、冷媒温度が１０℃以上となった場合には、室外熱交換器４の霜が完全に取れたと判断してステップＳ８へ進む。ステップＳ８では、電動膨張弁３を絞り、外気ファン５や給水ポンプ６を運転して通常の運転状態に戻る。

次に、本実施形態での特徴を説明する。まず、制御装置８は、室外熱交換器４に発生した霜を取り除くための除霜運転を行うとき、電動膨張弁３を所定開度まで開くとともに、制御装置８は、吐出冷媒温センサ１１で検知される冷媒温度が所定温度より低くなったときに、給水ポンプ６を停止させるようにしている。

これによれば、圧縮機１から吐出される冷媒温度が、所定温度よりも低くなった時点で給水ポンプ６を停止させる（つまりは、電動膨張弁３の絞りが開ききる前に給水ポンプ６を停止させる）ことで、水冷媒熱交換器２内で被加熱流体が局所沸騰するのを防ぎつつ、水冷媒熱交換器２で放熱されるホットガスの熱量を少なくできることより、効率良く除霜して除霜時間を短縮することができる。また、所定温度は、給湯用水の沸点温度に相当する。これによれば、水冷媒熱交換器２内で給湯用水が局所沸騰するのを、確実に防ぐことができる。

また、外気の温度を検知する外気温センサ９と、室外熱交換器４から流出した冷媒の温度を検知する蒸発冷媒温センサ１０とを備え、制御装置８は、外気温センサ９で検知される外気の温度が所定外気温度より低くなり、かつその外気の温度と、蒸発冷媒温センサ１０で検知される室外熱交換器４の出口における冷媒温度との差が、所定の値よりも大きくなったとき、徐霜運転を開始するようにしている。

これによれば、室外熱交換器４に霜が発生しうる低外気温であり、かつ、室外熱交換器４から流出する冷媒温が、その低外気温から更に所定温度以上下がってしまう状態は、室外熱交換器４が着霜して外気から充分に吸熱できない状態であると判断し、徐霜運転を開始するものである。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。図４は、本発明の第２実施形態におけるヒートポンプ式加熱装置１００の模式図である。なお、本実施形態においては、前述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。本実施形態は、可変式減圧機構として電動エジェクタ（可変式エジェクタ）３０を用いているとともに、そのヒートポンプ式加熱装置１００を、床暖房装置に適用したものである。

本実施形態の床暖房装置は、超臨界ヒートポンプサイクルを用いて不凍液などのブライン（熱交換媒体）を、中温（本実施形態では約６０℃）に加熱して利用するものである。床暖房装置は、冷凍サイクル機器が収納されたヒートポンプユニットとしてのヒートポンプ式加熱装置１００と、そのブライン回路Ｂに接続した床暖房パネル１３と、それらの間を連結する循環配管とからなる。

また、ヒートポンプ式加熱装置１００内は、大きく分けてエジェクタ式サイクルの冷媒回路Ｒと、ブラインが循環するブライン回路Ｂとで構成されている。また、冷媒回路Ｒも大きく分けて第１冷媒回路Ｒ１と、第２冷媒回路Ｒ２とで構成されている。第１冷媒回路Ｒ１は、冷媒を圧縮する圧縮機１、ブラインの加熱手段であるブライン冷媒熱交換器（加熱用熱交換器）２、電動エジェクタ３０、および冷媒を気液分離する気液分離器１２とを環状に接続している。

第２冷媒回路Ｒ２は、気液分離器１２、所定の圧力損失を発生させる絞り手段１３、外気から吸熱するための室外熱交換器（吸熱用熱交換器）４、電動エジェクタ３０を環状に接続している。本実施形態での特徴構成である電動エジェクタ３０の構造について、図４の模式図にて説明する。

電動エジェクタ３０は、圧縮機１で加圧され、ブライン冷媒熱交換器２を経由して流入する高圧冷媒の圧力エネルギー（圧力ヘッド）を、速度エネルギー（速度ヘッド）に変換して冷媒を減圧膨張させるノズル３１と、そのノズル３１から噴射する高い速度の冷媒流により、低圧側に接続した室外熱交換器４で蒸発したガス冷媒を吸引する吸引部３２と、その吸引した冷媒とノズル３１から噴射する冷媒とを混合させる混合部３３と、速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧させるディフューザ部３４とを有している。

ノズル３１の冷媒上流側には、絞り開度を制御することにより高圧冷媒の圧力を制御する可変絞り機構３５を設けている。この可変絞り機構３５は、制御装置８により絞り開度が制御される。これにより、除霜運転時には絞りを所定開度まで開くことができる。なお、電動エジェクタ３０から噴出する冷媒は、必ずしもディフィーザ部３４のみで昇圧されるものではなく、混合部３３においても、低圧側で蒸発したガス冷媒を吸引する際に冷媒圧力を上昇させるので、混台部３３とディフィーザ部３４とを総称して昇圧部と呼ぶ。

また、本実施形態では、混合部３３の断面積はディフィーザ部３４まで一定であるが、混合部３３の断面積をディフィーザ部３４に向かうほど大きくなるようにテーパ状としても良い。これにより、電動エジェクタ３０の動力回収効果により、膨張弁を用いた場合と比べて２０％ほど熱交換効率（ＣＯＰ）を向上させることができる。また、冷媒回路Ｒを流通する冷媒はＣＯ_２冷媒であり、ＣＯ_２冷媒のように圧縮機１からの吐出圧力が高い方が、電動エジェクタ３０の効果を得易い。そして、電動エジェクタ３０から流出した冷媒は気液分離器１２に流入する。

気液分離器１２に流入した気液二相冷媒は、ガス冷媒と液冷媒とに分離され、ガス冷媒は圧縮機１に吸入される。また液冷媒は、キャピラリーチューブなどの絞り手段１３を経て、室外熱交換器４に供給され、外気ファン５による送風を受けて外気から吸熱して蒸発する。そして、室外熱交換器４から流出する冷媒は、電動エジェクタ３０の吸引部３２から吸引されて循環する。

次に、ブライン回路Ｂは、ブラインの加熱手段であるブライン冷媒熱交換器２のブライン通路２ｂと、ブラインを循環させるブラインポンプ６と、床暖房パネル１３とを環状に接続して構成される。ブラインポンプ６は、内蔵するモータ（図示しない）の回転数に応じてブラインの循環量を調節することができる。他の構成は第１実施形態と同様である。

次に、本実施形態での作動の概要を説明する。まず、圧縮機１で冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。吐出された高温高圧の冷媒は、ブライン冷媒熱交換器２の高圧冷媒通路２ａに流入し、隣接して設けられたブライン通路２ｂを流通するブラインと熱交換することにより、冷媒は冷却されブラインは加熱される。加熱されたブラインは、床暖房パネル１３に循環されて床暖房がなされる。

一方、ブライン冷媒熱交換器２で冷却された高圧の冷媒は、可変絞り機構３５を経て電動エジェクタ３０のノズル３１から気液二相冷媒で噴射されたのち、気液分離器１２に流入して液冷媒とガス冷媒とに分離される。液冷媒は貯留され、ガス冷媒のみ圧縮機１に再び吸入される。また液冷媒は、キャピラリーチューブなどの絞り手段１３を経て室外熱交換器４に供給され、外気ファン５による送風を受けて外気から吸熱して蒸発する。そして、室外熱交換器４から流出する冷媒は、電動エジェクタ３０の吸引部３２から吸引されて循環する。

なお、上述したように、第１実施形態とはヒートポンプサイクルの構成が異なるが、除霜に関する作動は同様のため、説明は省略する。また、このような構成のヒートポンプ式加熱装置１００においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、本発明によるヒートポンプ式加熱装置１００を貯湯式給湯装置や床暖房装置に適用しているが、温風暖房装置や乾燥装置など、加熱した流体の温熱を利用する装置の除霜に広く適用することができる。また、上述の実施形態では、超臨界ヒートポンプサイクルとして二酸化炭素を冷媒としたが、フロンなどの冷媒を用いた亜臨界ヒートポンプサイクルであっても良い。

また、上述の実施形態では、電動エジェクタ３０の吐出側に気液分離器１２を配置して、気液分離器１２の液冷媒下流側に室外熱交換器（蒸発器）４を配置したエジェクタ式サイクルとしているが、エジェクタの吐出側に蒸発器を配置したもの、加熱用熱交換器の冷媒下流側で分岐して、循環冷媒の一部をエジェクタに導いて吸引させる冷媒分岐通路を有し、その冷媒分岐通路に蒸発器を配置したもの、これらを組み合わせたものなど、蒸発器の配置や構成は限定されるものではない。

本発明の第１実施形態におけるヒートポンプ式加熱装置１００の模式図である。 図１のヒートポンプ式加熱装置１００における除霜運転のフローチャートである。 図２のフローチャートにおけるヒートポンプ式加熱装置１００の制御動作を示すタイムチャートである。 本発明の第２実施形態におけるヒートポンプ式加熱装置１００の模式図である。

符号の説明

１…圧縮機
２…水冷媒熱交換器、ブライン冷媒熱交換器（加熱用熱交換器）
３…電動膨張弁（可変式減圧手段）
４…室外熱交換器（吸熱用熱交換器）
６…給水ポンプ、ブラインポンプ（流体供給手段）
８…制御装置（制御手段）
９…外気温センサ（外気温検知手段）
１０…蒸発冷媒温センサ（蒸発冷媒温検知手段）
１１…吐出冷媒温センサ（吐出冷媒温検知手段）
３０…電動エジェクタ（可変式エジェクタ）
３１…ノズル

Claims (4)

1. 冷媒を吸入して圧縮する圧縮機（１）と、
   前記圧縮機（１）から吐出される高温冷媒で被加熱流体を加熱する加熱用熱交換器（２）と、
   前記加熱用熱交換器（２）から流出する冷媒を減圧膨張させるとともに、その絞り開度を可変できる可変式減圧手段（３）と、
   前記可変式減圧手段（３）で減圧された冷媒を外気の熱で蒸発させたのち、前記圧縮機（１）へ流出させる吸熱用熱交換器（４）と、
   前記加熱用熱交換器（２）へ前記被加熱流体を供給する流体供給手段（６）と、
   前記圧縮機（１）から吐出された冷媒の温度を検知する吐出冷媒温検知手段（１１）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（８）とを備え、
   前記制御手段（８）は、前記吸熱用熱交換器（４）に発生した霜を取り除くための除霜運転を行うとき、前記可変式減圧手段（３）を所定開度まで開くとともに、
   前記制御手段（８）は、前記冷媒温度検知手段（１１）で検知される冷媒温度が所定温度より低くなったときに、前記流体供給手段（６）を停止させることを特徴とするヒートポンプ式加熱装置。
2. 冷媒を吸入して圧縮する圧縮機（１）と、
   前記圧縮機（１）から吐出される高温高圧冷媒で被加熱流体を加熱する加熱用熱交換器（２）と、
   低温低圧冷媒を外気の熱で蒸発させる吸熱用熱交換器（４）と、
   高圧冷媒を減圧膨張させるノズル（３１）を有して前記加熱用熱交換器（２）から流出した冷媒を等エンタルピ的に減圧膨脹させるとともに、前記ノズル（３１）から噴射する高い速度の冷媒流により前記吸熱用熱交換器（４）にて蒸発した低圧冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して前記圧縮機（１）の吸入圧を上昇させ、その絞り開度を可変できる可変式エジェクタ（３０）と、
   前記加熱用熱交換器（２）へ前記被加熱流体を供給する流体供給手段（６）と、
   前記圧縮機（１）から吐出された冷媒の温度を検知する吐出冷媒温検知手段（１１）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（８）とを備え、
   前記制御手段（８）は、前記吸熱用熱交換器（４）に発生した霜を取り除くための除霜運転を行うとき、前記可変式エジェクタ（３０）を所定開度まで開くとともに、
   前記制御手段（８）は、前記冷媒温度検知手段（１１）で検知される冷媒温度が所定温度より低くなったときに、前記流体供給手段（６）を停止させることを特徴とするヒートポンプ式加熱装置。
3. 前記所定温度は、前記被加熱流体の沸点温度に相当することを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ式加熱装置。
4. 前記外気の温度を検知する外気温検知手段（９）と、
   前記吸熱用熱交換器（４）から流出した冷媒の温度を検知する蒸発冷媒温検知手段（１０）とを備え、
   前記制御手段（８）は、前記外気温度検知手段（９）で検知される前記外気の温度が所定外気温度より低くなり、かつその外気の温度と、前記蒸発冷媒温検知手段（１０）で検知される前記吸熱用熱交換器（４）の出口における冷媒温度との差が、所定の値よりも大きくなったとき、前記徐霜運転を開始することを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ式加熱装置。

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