JP2014202367A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】除霜運転を行う冷凍サイクル装置において、不必要な除霜運転が実行されてしまうことを抑制する。
【解決手段】蒸発器として機能する室外熱交換器の温度Ｔｅが基準着霜温度ＫＴｅＡ以下となった際に室外熱交換器１７に着霜が生じていると判定する着霜判定手段と、室外熱交換器１７に着霜が生じていると判定された際に、室外熱交換器１７の温度Ｔｅが除霜停止判定温度ＫＴｅＢ以上となるまで、室外熱交換器１７を除霜する除霜運転を実行する除霜運転制御手段とを備えており、除霜運転を実行していた除霜時間ＤＦｔが基準除霜時間ＫＤＦｔよりも短い場合には、着霜条件変更手段が基準着霜温度ＫＴｅＡの値を低い値に変更することによって室外熱交換器１７に着霜が生じていると判定されにくくする。
【選択図】図２

Description

本発明は、蒸発器に着霜が生じた際に、これを除霜する除霜運転を行う冷凍サイクル装置に関する。

従来、特許文献１に、ヒートポンプ式給湯機に適用されて、蒸発器として機能する室外熱交換器（空気熱交換器）に着霜が生じた際に、これを除霜する除霜運転を行う蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置が開示されている。

より具体的には、この特許文献１の冷凍サイクル装置では、室外熱交換器の温度を検出する温度検出手段を備えており、この温度検出手段の検出値が予め定めた基準着霜温度よりも低くなった際に、室外熱交換器に着霜が生じていると判定している。そして、室外熱交換器に着霜が生じていると判定された際には、減圧装置の弁開度を通常運転時よりも増加させて室外熱交換器へ流入させる冷媒の温度を上昇させることによって室外熱交換器を除霜する除霜運転を行っている。

特許第３７８３７１１号公報

ところが、特許文献１の冷凍サイクル装置のように、室外熱交換器の温度に基づいて室外熱交換器に着霜が生じているか否かを判定する構成では、例えば、外気の湿度が極めて低い場合等に、実際には室外熱交換器に着霜が生じていなくても室外熱交換器に着霜が生じていると誤判定してしまうおそれがある。

さらに、このような誤判定によって不必要な除霜運転が頻繁に実行されてしまうと、特許文献１の冷凍サイクル装置のように、冷媒の有する熱を利用して室外熱交換器の除霜を行う構成では、冷媒の有する熱のうち給湯水を加熱するために利用できる熱が少なくなってしまい、給湯水を効率的に加熱することができなくなってしまう。

上記点に鑑み、本発明では、除霜運転を行う冷凍サイクル装置において、不必要な除霜運転が実行されてしまうことの抑制を目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために案出されたもので、請求項１に記載の発明では、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１４）と、圧縮機（１４）から吐出された冷媒と加熱対象流体とを熱交換させて加熱対象流体を加熱する放熱器（１５）と、放熱器（１５）から流出した冷媒を減圧させる減圧手段（１６）と、減圧手段（１６）にて減圧された冷媒と外気とを熱交換させて冷媒を蒸発させる蒸発器（１７）とを備えており、
さらに、予め定めた着霜条件が成立した際に、蒸発器（１７）に着霜が生じていると判定する着霜判定手段（Ｓ１）と、着霜判定手段（Ｓ１）によって蒸発器（１７）に着霜が生じていると判定された際に、蒸発器（１７）の温度（Ｔｅ）が除霜停止判定温度（ＫＴｅＢ）以上となるまで、蒸発器（１７）を除霜する除霜運転を実行する除霜運転制御手段（Ｓ２〜Ｓ５）と、除霜運転制御手段（Ｓ２〜Ｓ５）が除霜運転を実行していた除霜時間（ＤＦｔ）が短くなるに伴って、着霜条件を着霜が生じていると判定されにくい条件に変更する着霜条件変更手段（Ｓ６〜Ｓ８）とを備える冷凍サイクル装置を特徴とする。

ここで、除霜運転が実行されていた時間である除霜時間（ＤＦｔ）は、実際に蒸発器（１７）に生じている着霜量が少なくなるに伴って短くなる。そこで、本請求項に記載の発明では、着霜条件変更手段（Ｓ６〜Ｓ８）が、除霜時間（ＤＦｔ）が短くなるに伴って、着霜条件を着霜が生じていると判定されにくい条件に変更している。

従って、実際に蒸発器（１７）に生じている着霜量が少なくなっている場合、あるいは蒸発器（１７）に着霜が生じていない場合には、着霜判定手段（Ｓ１）が、蒸発器（１７）に着霜が生じていると判定しにくくなり、不必要な着霜運転が実行されてしまうことを抑制できる。延いては、冷媒の有する熱によって加熱対象流体を効率的に加熱することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲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。

第１実施形態のヒートポンプ式給湯機の全体構成図である。 第１実施形態のヒートポンプ式給湯機の制御処理を示すフローチャートである。 除霜運転時における室外熱交換器の温度変化を示すグラフである。 第２実施形態のヒートポンプ式給湯機の制御処理を示すフローチャートである。

（第１実施形態）
図１〜図３を用いて、本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態の冷凍サイクル装置（ヒートポンプサイクル）１３は、ヒートポンプ式給湯機１００に適用されており、給湯水を加熱する機能を果たす。このヒートポンプ式給湯機１００は、図１に示すように、冷凍サイクル装置１３にて加熱された給湯水を貯留する貯湯タンク１０、貯湯タンク１０内の給湯水を循環させる水循環回路１１等を備えている。

貯湯タンク１０は、耐食性に優れた金属（例えば、ステンレス）で形成され、その外周を断熱材で覆う断熱構造あるいは二重タンクによる真空断熱構造等を有し、高温の給湯水を長時間保温することができる温水タンクである。

貯湯タンク１０に貯留された給湯水は、貯湯タンク１０の上部に設けられた出湯口から出湯され、図示しない温調弁において水道からの冷水と混合されて温度調節された後、室内の調理場や風呂等に給湯される。また、貯湯タンク１０の下部に設けられた給水口からは水道水が給水されるようになっている。

次に、水循環回路１１は、貯湯タンク１０と後述する冷凍サイクル装置１３の水−冷媒熱交換器１５との間で給湯水を循環させる回路である。水循環回路１１には、給湯水を循環させる水圧送手段としての水循環ポンプ１２が配置されている。水循環ポンプ１２は、貯湯タンク１０の下方側に設けられた給湯水出口１０ａから流出した給湯水を吸入して、水−冷媒熱交換器１５の水通路１５ａへ圧送する電動式の水ポンプである。

さらに、この水循環ポンプ１２の回転数（水圧送能力）は、後述する制御装置２０から出力される制御電圧によって制御される。そして、制御装置２０が水循環ポンプ１２を作動させると、給湯水は、貯湯タンク１０の下方側に設けられた給湯水出口１０ａ→水循環ポンプ１２→水−冷媒熱交換器１５の水通路１５ａ→貯湯タンク１０の上方側に設けられた給湯水入口１０ｂの順に循環する。

次に、冷凍サイクル装置１３は、圧縮機１４、水−冷媒熱交換器１５、電気式膨張弁１６、室外熱交換器１７等を順次冷媒配管で接続して構成された蒸気圧縮式の冷凍サイクルである。

この冷凍サイクル装置１３では、冷媒として二酸化炭素を採用しており、圧縮機１４の吐出口側から電気式膨張弁１６の入口側へ至るサイクルの高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成している。また、この冷媒には圧縮機１４を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油は冷媒とともにサイクルを循環している。

圧縮機１４は、冷凍サイクル装置１３において冷媒を吸入し、臨界圧力以上となるまで圧縮して吐出するものである。本実施形態では、圧縮機１４として、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機構を電動モータにて駆動する電動圧縮機を採用している。圧縮機１４の電動モータは、制御装置２０から出力される制御信号によって、その作動（回転数）が制御される。

圧縮機１４の冷媒吐出口には、水−冷媒熱交換器１５の冷媒通路１５ｂの入口側が接続されている。水−冷媒熱交換器１５は、給湯水が通過する水通路１５ａと圧縮機１４から吐出された高温高圧の吐出冷媒が通過する冷媒通路１５ｂとを有し、圧縮機１４から吐出された高温高圧冷媒と加熱対象流体である給湯水とを熱交換させて給湯水を加熱する放熱器である。

さらに、本実施形態では、水−冷媒熱交換器１５として、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が対向流となる対向流型の熱交換器を採用している。

このような対向流型の熱交換器では、水通路１５ａ入口側の給湯水と冷媒通路１５ｂ出口側の冷媒とを熱交換させ、水通路１５ａ出口側の給湯水と冷媒通路１５ｂ入口側の冷媒とを熱交換させることができるので、熱交換領域の全域に亘って給湯水と冷媒との温度差を確保して熱交換効率を向上させることができる。

また、本実施形態の冷凍サイクル装置１３は、前述の如く、超臨界冷凍サイクルを構成しているので、水−冷媒熱交換器１５の冷媒通路１５ｂでは、冷媒は凝縮することなく超臨界状態のまま放熱する。

水−冷媒熱交換器１５の冷媒通路１５ｂの出口側には、電気式膨張弁１６の入口側が接続されている。電気式膨張弁１６は冷媒通路１５ｂから流出した冷媒を減圧させる減圧手段である。

具体的には、電気式膨張弁１６は、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータからなる電動アクチュエータとを有して構成される可変絞り機構である。さらに、この電動アクチュエータは、制御装置２０から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

電気式膨張弁１６の出口側には、室外熱交換器１７が接続されている。室外熱交換器１７は、室外に配置されて、電気式膨張弁１６にて減圧された低圧冷媒と送風ファン１７ａにより送風された外気（室外空気）とを熱交換させることによって、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発器である。

送風ファン１７ａは、制御装置２０から出力される制御電圧によって回転数（送風空気量）が制御される外気送風手段である。また、室外熱交換器１７の出口側には、圧縮機１４の冷媒吸入口が接続されている。

次に、本実施形態の電気制御部の概要を説明する。制御装置２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。そして、制御装置２０は、ＲＯＭ（記憶回路）に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行って、その出力側に接続された水循環ポンプ１２、圧縮機１４、電気式膨張弁１６、送風ファン１７ａといった各種制御対象機器の作動を制御する。

また、制御装置２０の入力側には、貯湯タンク１０内に貯留された給湯水の温度を検出するタンク内温度検出手段としてのタンク内温度センサ２１、水−冷媒熱交換器１５の水通路１５ａへ流入する給湯水温度である入水温度Ｔｗｉを検出する入水温度検出手段としての入水温度センサ２２、水−冷媒熱交換器１５の水通路１５ａから流出した給湯水温度である沸上温度Ｔｗｏを検出する沸上温度検出手段としての沸上温度センサ２３、室外熱交換器１７における冷媒蒸発温度（室外熱交換器１７の温度）Ｔｅを検出する蒸発器温度検出手段としての蒸発器温度センサ２４、室外熱交換器１７にて低圧冷媒と熱交換する外気温Ｔａｍを検出する外気温検出手段としての外気温センサ２５、圧縮機１４から吐出された吐出冷媒温度Ｔｒｉを検出する吐出冷媒温度検出手段としての吐出冷媒温度センサ２６、水−冷媒熱交換器１５の冷媒通路１５ｂから流出した冷媒の温度Ｔｒｏを検出する放熱器出口側冷媒温度検出手段としての放熱器出口側冷媒温度センサ２７等が接続され、これらのセンサ群の検出信号が制御装置２０へ入力される。

なお、本実施形態のタンク内温度センサ２１は、貯湯タンク１０内に上下方向に並んで配置された複数個（本実施形態では、５つ）の温度センサによって構成されている。これにより、制御装置２０では、複数のタンク内温度センサ２１の出力信号によって、貯湯タンク１０内の水位レベルに応じた給湯水の温度、および貯湯タンク１０内の温度分布を検出することができる。

また、本実施形態の蒸発器温度センサ２４は、具体的には、室外熱交換器１７内の冷媒温度を検出している。もちろん、蒸発器温度検出手段として、室外熱交換器１７の熱交換フィン温度を検出する温度検出手段を採用してもよいし、室外熱交換器１７のその他の部位の温度を検出する温度検出手段を採用してもよい。

さらに、制御装置２０の入力側には、操作パネル３０が接続されている。この操作パネル３０には、ヒートポンプ式給湯機１００の作動を要求する作動要求信号および停止を要求する停止要求信号を出力する作動スイッチ、給湯水の沸上温度（目標沸上温度）を設定する温度設定スイッチ等が設けられており、これらのスイッチの操作信号が制御装置２０へ入力される。

なお、本実施形態の制御装置２０は、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御手段が一体的に構成されたものであるが、制御装置２０のうちそれぞれの制御対象機器の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）が、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御手段を構成している。

例えば、制御装置２０のうち、圧縮機１４の作動（圧縮機１４の冷媒吐出能力）を制御する構成が圧縮機制御手段を構成している。さらに、圧縮機制御手段を制御装置２０に対して別の装置で構成してもよいし、制御装置２０のうち冷凍サイクル装置１３構成機器の作動を制御する制御装置をヒートポンプ側制御装置として制御装置２０に対して別の装置で構成してもよい。

次に、上記構成における本実施形態のヒートポンプ式給湯機１００の作動を説明する。ヒートポンプ式給湯機１００に外部から電源が供給された状態で、操作パネル３０から制御装置２０へヒートポンプ式給湯機１００の作動要求信号が入力されると、制御装置２０が予めＲＯＭ（記憶回路）に記憶している制御処理（制御プログラム）を実行する。

この制御処理のメインルーチンでは、操作パネル３０からの操作信号およびセンサ群２１〜２５等により検出された検出信号を読み込み、読み込まれた操作信号および検出信号に基づいて、各種制御対象機器１２、１４、１６、１７ａの制御状態を決定する。

例えば、圧縮機１４（具体的には、圧縮機１４の電動モータ）へ出力される制御信号については、外気温センサ２５により検出された外気温Ｔａｍに基づいて、予め制御装置２０に記憶された制御マップを参照して決定される。具体的には、外気温Ｔａｍの低下に伴って、圧縮機１４の目標回転数（目標冷媒吐出能力）が増加するように決定される。

また、電気式膨張弁１６へ出力される制御信号については、冷凍サイクル装置１３の高圧側冷媒圧力が目標高圧となるように決定される。この目標高圧は、外気温Ｔａｍおよび吐出冷媒温度センサ２６により検出された高圧冷媒温度Ｔｄに基づいて、予め制御装置２０に記憶された制御マップを参照して、冷凍サイクル装置１３の成績係数（ＣＯＰ）が略最大となるように決定される。

また、送風ファン１７ａへ出力される制御電圧については、外気温Ｔａｍに基づいて、予め制御装置２０に記憶された制御マップを参照して決定される。また、水循環ポンプ１２へ出力される制御電圧については、フィードバック制御手法等を用いて、沸上温度Ｔｗｏが温度設定スイッチによって設定された目標沸上温度に近づくように決定される。

そして、上記の如く決定された制御信号および制御電圧を各種制御対象機器へ出力する。その後、自動ないし手動操作によってヒートポンプ式給湯機１００の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号および操作信号の読み込み→各種制御対象機器の制御状態の決定→各種制御対象機器への制御電圧および制御信号の出力といった給湯水を加熱するための沸上運転のメインルーチンが繰り返される。

ここで、本実施形態の冷凍サイクル装置１３のように、室外熱交換器１７にて冷媒と外気とを熱交換させて冷媒を蒸発させる構成では、室外熱交換器１７における冷媒蒸発温度が着霜温度（具体的には、０℃）以下になってしまうと、室外熱交換器１７に着霜が生じてしまうおそれがある。このような着霜は、室外熱交換器１７の外気通路を閉塞させて、室外熱交換器１７の熱交換性能を低下させてしまう原因となる。

そこで、本実施形態の冷凍サイクル装置１３では、制御装置２０が、図２のフローチャートに示す制御処理を実行することによって、室外熱交換器１７に着霜が生じた際にこれを除霜する除霜運転を行う。なお、図２の制御処理は、上述したメインルーチンのサブルーチンとして所定の制御周期毎に実行されるものである。

まず、ステップＳ１では、室外熱交換器１７に着霜が生じているか否かを判定する。具体的には、このステップＳ１では、蒸発器温度センサ２４によって検出された室外熱交換器１７の温度Ｔｅが基準着霜温度ＫＴｅＡ以下となっている際に、室外熱交換器１７に着霜が生じていると判定する。

つまり、本実施形態の制御ステップＳ１は、特許請求の範囲に記載された着霜判定手段を構成している。さらに、本実施形態では、「蒸発器温度センサ２４によって検出された室外熱交換器１７の温度Ｔｅが基準着霜温度ＫＴｅＡ以下となっている際」が、特許請求の範囲に記載された「着霜条件が成立した際」に対応している。

そして、ステップＳ１にて、室外熱交換器１７に着霜が生じていると判定されなかった場合はメインルーチンへ戻り、室外熱交換器１７に着霜が生じていると判定された場合はステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、室外熱交換器１７を除霜する除霜運転が実行される。具体的には、除霜運転では、室外熱交換器１７へ流入する冷媒の温度が０℃以上となるように、電気式膨張弁１６の絞り開度を予め定めた所定開度に増加させる。

ステップＳ３では、除霜運転が実行されていた時間である除霜時間ＤＦｔの計測が行われる。具体的には、このステップＳ３では、制御装置２０のメモリに記憶されている除霜時間ＤＦｔに単位時間ｔを加算することによって、除霜時間ＤＦｔを計測している。なお、除霜時間ＤＦｔは、サブルーチンからメインルーチンに戻る際にリセットされて初期値０に戻される。

ステップＳ４では、室外熱交換器１７の温度Ｔｅの検出信号を読み込む。次のステップＳ５では、ステップＳ４にて読み込まれた室外熱交換器１７の温度Ｔｅを用いて、室外熱交換器１７の除霜が完了しているか否かを判定する。具体的には、このステップＳ５では、ステップＳ４にて読み込まれた室外熱交換器１７の温度Ｔｅが除霜停止判定温度ＫＴｅＢ（本実施形態では、５℃）以上となっている際に、除霜が完了していると判定する。

そして、ステップＳ５にて、除霜が完了していると判定されなかった場合は、ステップＳ２へ戻り、除霜運転が継続される。一方、ステップＳ５にて、除霜が完了していると判定された場合は、ステップＳ６へ進む。つまり、本実施形態の制御ステップＳ２〜Ｓ５は、特許請求の範囲に記載された除霜運転制御手段を構成している。

ステップＳ６では、除霜時間ＤＦｔが予め定めた基準除霜時間ＫＤＦｔ以下となっているか否かを判定する。ステップＳ６にて、除霜時間ＤＦｔが基準除霜時間ＫＤＦｔ以下となっている場合は、ステップＳ７へ進み、基準着霜温度ＫＴｅＡを予め定めた所定温度α（具体的には、５℃）分低下させてメインルーチンに戻る。

一方、ステップＳ６にて、除霜時間ＤＦｔが基準除霜時間ＫＤＦｔ以下となっていない場合は、ステップＳ８へ進み、基準着霜温度ＫＴｅＡを初期値（本実施形態では、−１０℃）としてメインルーチンに戻る。

ここで、ステップＳ７にて、基準着霜温度ＫＴｅＡを所定温度α分低下させると、着霜判定手段を構成するステップＳ１においても、室外熱交換器１７の温度Ｔｅが同様に所定温度α分低下しなければ、室外熱交換器１７に着霜が生じていると判定しなくなる。

つまり、ステップＳ７にて、基準着霜温度ＫＴｅＡを低下させることは、ステップＳ１にて、室外熱交換器１７に着霜が生じていると判定されにくくすることに相当する。従って、本実施形態の制御ステップＳ６〜Ｓ８は、特許請求の範囲に記載された着霜条件変更手段を構成している。

以上の制御処理によって本実施形態のヒートポンプ式給湯機１００を作動させると、通常の沸上運転時には、冷凍サイクル装置１３の圧縮機１４から吐出された高温高圧冷媒が、水−冷媒熱交換器１５の冷媒通路１５ｂへ流入して、水循環ポンプ１２によって貯湯タンク１０の下方側から水通路１５ａへ圧送された給湯水と熱交換する。

これにより、水通路１５ａへ流入した給湯水が加熱され、加熱された給湯水は、貯湯タンク１０の上方側へ流入して貯湯される。貯湯タンク１０の上方側に貯湯された高温の給湯水は、貯湯タンク１０の上方側に設けられた出湯口および温調弁を介して、台所や風呂等へ給湯される。

一方、水−冷媒熱交換器１５から流出した高圧冷媒は、電気式膨張弁１６にて減圧される。電気式膨張弁１６にて減圧された冷媒は、室外熱交換器１７へ流入し、送風ファン１７ａから送風された外気から吸熱して蒸発する。そして、室外熱交換器１７から流出した冷媒は、圧縮機１４へ吸入されて再び圧縮される。

さらに、本実施形態の冷凍サイクル装置１３では、室外熱交換器１７に着霜が生じていると判定された際に、室外熱交換器１７へ流入する冷媒の温度が０℃以上となるように電気式膨張弁１６の絞り開度を増加させる除霜運転を行う。従って、室外熱交換器１７に着霜が生じても、これを除霜することができる。

ところで、本実施形態の着霜判定手段のように、室外熱交換器１７の温度Ｔｅに基づいて室外熱交換器１７に着霜が生じているか否かを判定する構成では、例えば、外気の湿度が極めて低い場合等に、実際には室外熱交換器１７に着霜が生じていなくても室外熱交換器１７に着霜が生じていると誤判定してしまうおそれがある。

さらに、このような誤判定によって不必要な除霜運転が頻繁に実行されてしまうと、本実施形態のように除霜運転時に電気式膨張弁１６の絞り開度を増加させる構成では、除霜運転時に圧縮機１４から吐出された高圧冷媒の温度が低下してしまうため、水−冷媒熱交換器にて給湯水を充分に加熱することができなくなってしまう。

これに対して、本実施形態では、着霜条件変更手段を構成する制御ステップＳ６〜Ｓ８にて説明したように、除霜時間ＤＦｔが基準除霜時間ＫＤＦｔ以下となっている場合に、ステップＳ１にて室外熱交換器１７に着霜が生じていると判定されにくくなるように、着霜条件を変更しているので、不必要は除霜運転が実行されてしまうことを抑制できる。

このことを図３を用いてより詳細に説明する。なお、図３では、実際に室外熱交換器１７に着霜が生じている着霜時に除霜運転を行った際の室外熱交換器１７の温度Ｔｅの変化を太実線で示している。また、実際には室外熱交換器１７に着霜が生じていない非着霜時に除霜運転を行った際の室外熱交換器１７の温度Ｔｅの変化を太実線で示している。

ここで、除霜時間ＤＦｔは、室外熱交換器１７に生じている霜を融解させて取り除く時間であるから、実際に室外熱交換器１７に生じている着霜量が少なくなるに伴って短くなる。具体的には、図３に示すように、非着霜時の除霜時間ＤＦｔ２は、実際に室外熱交換器１７に着霜が生じている着霜時の除霜時間ＤＦｔ１よりも短くなる。

従って、ステップＳ６にて、除霜時間ＤＦｔが基準除霜時間ＫＤＦｔ以下となっていることを判定することによって、実際に室外熱交換器１７に生じている着霜量が少なくなっていること、あるいは実際には室外熱交換器１７に着霜が生じていないことを判定することができる。

そして、ステップＳ７では、実際に室外熱交換器１７に生じている着霜量が少なくなっている場合、あるいは室外熱交換器１７に着霜が生じていない場合に、ステップＳ１にて室外熱交換器１７に着霜が生じていると判定されにくくなるように着霜条件を変更している。その結果、不必要な着霜運転が実行されてしまうことを抑制できる。延いては、冷媒の有する熱によって給湯水を効率的に加熱することができる。

また、本実施形態では、着霜判定手段を構成するステップＳ１にて、蒸発器温度センサ２４によって検出された室外熱交換器１７の温度Ｔｅが基準着霜温度ＫＴｅＡ以下となっている際に、室外熱交換器１７に着霜が生じていると判定している。従って、基準着霜温度ＫＴｅＡを低下させることによって、極めて容易に室外熱交換器１７に着霜が生じていると判定されにくくすることができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、図４に示すように、第１実施形態に対して、着霜判定手段および着霜条件変更手段の構成を変更した例を説明する。

具体的には、本実施形態の着霜判定手段を構成する制御ステップＳ１’では、蒸発器温度センサ２４によって検出された室外熱交換器１７の温度Ｔｅが基準着霜温度ＫＴｅＡ以下となっており、かつ、前回の除霜運転が終了してからの経過時間Ｐｔが予め定めた基準経過時間ＫＰｔ以上となっている際に、室外熱交換器１７に着霜が生じていると判定する。

つまり、本実施形態では、「蒸発器温度センサ２４によって検出された室外熱交換器１７の温度Ｔｅが基準着霜温度ＫＴｅＡ以下となっており、かつ、前回の除霜運転が終了してからの経過時間Ｐｔが予め定めた基準経過時間ＫＰｔ以上となっている際」が、特許請求の範囲に記載された「着霜条件が成立した際」に対応している。

なお、前回の除霜運転が終了してからの経過時間Ｐｔは、制御装置２０のタイマー回路等によって計測される。従って、本実施形態では、制御装置２０のうち、経過時間Ｐｔを計測する構成が、経過時間計測手段を構成している。

さらに、本実施形態の着霜条件変更手段を構成する制御ステップＳ６〜Ｓ８’では、ステップＳ６にて、第１実施形態と同様に、除霜時間ＤＦｔが予め定めた基準除霜時間ＫＤＦｔ以下となっているか否かを判定する。そして、ステップＳ６にて、除霜時間ＤＦｔが基準除霜時間ＫＤＦｔ以下となっている場合は、ステップＳ７’へ進み、基準経過時間ＫＰｔを予め定めた所定時間β（具体的には、５分）分増加させてメインルーチンに戻る。

一方、ステップＳ６にて、除霜時間ＤＦｔが基準除霜時間ＫＤＦｔ以下となっていない場合は、ステップＳ８’へ進み、基準経過時間ＫＰｔを初期値（本実施形態では、１０分）としてメインルーチンに戻る。

ここで、ステップＳ７’にて、基準経過時間ＫＰｔを所定時間β分増加させると、着霜判定手段を構成するステップＳ１’においても、経過時間Ｐｔが同様に所定時間β分増加しなければ、室外熱交換器１７に着霜が生じていると判定しなくなる。つまり、ステップＳ７’にて、基準経過時間ＫＰｔを増加させることは、ステップＳ１’にて、室外熱交換器１７に着霜が生じていると判定されにくくすることに相当する。

その他の構成および作動は第１実施形態と同様である。従って、本実施形態のヒートポンプ式給湯機１００を作動させると、通常の沸上運転時には、第１実施形態と同様に、給湯水を加熱することができる。さらに、冷凍サイクル装置１３の室外熱交換器１７に着霜が生じても、これを除霜することができる。

さらに、本実施形態では、ステップＳ６〜Ｓ８’にて説明したように、除霜時間ＤＦｔが基準除霜時間ＫＤＦｔ以下となっている場合に、ステップＳ１にて室外熱交換器１７に着霜が生じていると判定されにくくなるように、着霜条件を変更しているので、不必要は除霜運転が実行されてしまうことを抑制できる。延いては、冷媒の有する熱によって給湯水を効率的に加熱することができる。

また、本実施形態では、ステップＳ１にて、蒸発器温度センサ２４によって検出された室外熱交換器１７の温度Ｔｅが基準着霜温度ＫＴｅＡ以下となっており、かつ、前回の除霜運転が終了してからの経過時間Ｐｔが予め定めた基準経過時間ＫＰｔ以上となっている際に、室外熱交換器１７に着霜が生じていると判定している。従って、基準経過時間ＫＰｔを増加させることによって、極めて容易に室外熱交換器１７に着霜が生じていると判定されにくくすることができる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の第１実施形態では、蒸発器温度センサ２４によって検出された室外熱交換器１７の温度Ｔｅが基準着霜温度ＫＴｅＡ以下となっている際に、室外熱交換器１７に着霜が生じていると判定する着霜判定手段を採用した例を説明したが、着霜判定手段はこれに限定されない。

例えば、外気温センサ２５により検出された外気温Ｔａｍから蒸発器温度センサ２４によって検出された室外熱交換器１７の温度Ｔｅを減算した温度差（Ｔａｍ−Ｔｅ）が基準着霜温度差ＫＴｄｉｆ（具体的には、−１０℃）以下となった際に、室外熱交換器１７に着霜が生じていると判定する着霜判定手段を採用してもよい。この場合は、着霜条件変更手段は、除霜時間ＤＦｔが短くなるに伴って、基準着霜温度差ＫＴｄｉｆを低下させる（例えば、−１５℃に低下させる）ようにすればよい。

また、上述の第２実施形態において、上述した温度差（Ｔａｍ−Ｔｅ）が基準着霜温度差ＫＴｄｉｆ以下となり、かつ、前回の除霜運転が終了してからの経過時間Ｐｔが基準経過時間ＫＰｔ以上となっている際に、室外熱交換器１７に着霜が生じていると判定する着霜判定手段を採用してもよい。

また、上述の第２実施形態では、除霜時間ＤＦｔが基準除霜時間ＫＤＦｔ以下となっている場合に、基準経過時間ＫＰｔを増加させることによって、着霜判定手段にて室外熱交換器１７に着霜が生じていると判定されにくくした例を説明したが、基準経過時間ＫＰｔを増加させるとともに、基準着霜温度ＫＴｅＡを低下させてもよい。

（２）上述の実施形態では、除霜運転時に電気式膨張弁１６の絞り開度を増加させる例を説明したが、除霜運転はこれに限定されない。例えば、圧縮機１４から吐出された高温高圧冷媒を室外熱交換器１７の入口側へ導くバイパス回路と、このバイパス回路を開閉する開閉手段を設け、除霜運転時にこの開閉手段を開くことによって、いわゆるホットガスバイパス回路を構成してもよい。

（３）上述の第１実施形態では、除霜時間ＤＦｔが基準除霜時間ＫＤＦｔ以下となっている場合に、基準着霜温度ＫＴｅＡを所定温度α分低下させる着霜条件変更手段を採用した例を説明したが、これに限定されることなく、除霜時間ＤＦｔの低下に伴って、段階的にあるいは連続的に所定温度αを増加させる着霜条件変更手段を採用してもよい。

また、除霜時間ＤＦｔが基準除霜時間ＫＤＦｔ以下となっている場合に、基準着霜温度ＫＴｅＡを所定温度分低下させ、除霜時間ＤＦｔが基準除霜時間ＫＤＦｔ以下となっていない場合に、基準着霜温度ＫＴｅＡを所定温度分上昇させるようにしてもよい。

このことは、他の実施形態においても同様である。つまり、第２実施形態において、除霜時間ＤＦｔの低下に伴って、段階的にあるいは連続的に所定時間βを増加させる着霜条件変更手段を採用してもよい。

また、除霜時間ＤＦｔが基準除霜時間ＫＤＦｔ以下となっている場合に、基準経過時間ＫＰｔを所定時間分増加させ、除霜時間ＤＦｔが基準除霜時間ＫＤＦｔ以下となっていない場合に、基準経過時間ＫＰｔを所定時間分減少させるようにしてもよい。

（４）上述の実施形態では、冷凍サイクル装置１３をヒートポンプ式給湯機に適用した例を説明したが、冷凍サイクル装置１３の適用はこれに限定されない。例えば、水−冷媒熱交換器に代えて、冷媒と空調対象空間へ送風される送風空気とを熱交換させる放熱器を備える暖房装置に適用してもよい。

（５）上述の実施形態の冷凍サイクル装置１３では、冷媒として二酸化炭素を採用し、超臨界冷凍サイクルを構成しているが、これに限らず、冷媒としてフロン系冷媒、ＨＣ系冷媒等を採用して、サイクルの高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成してもよい。

１４ 圧縮機
１５ 水−冷媒熱交換器
１６ 電気式膨張弁
１７ 室外熱交換器
２４ 蒸発器温度センサ
２５ 外気温センサ

Claims (5)

1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１４）と、
   前記圧縮機（１４）から吐出された冷媒と加熱対象流体とを熱交換させて前記加熱対象流体を加熱する放熱器（１５）と、
   前記放熱器（１５）から流出した冷媒を減圧させる減圧手段（１６）と、
   前記減圧手段（１６）にて減圧された冷媒と外気とを熱交換させて冷媒を蒸発させる蒸発器（１７）と、
   予め定めた着霜条件が成立した際に、前記蒸発器（１７）に着霜が生じていると判定する着霜判定手段（Ｓ１）と、
   前記着霜判定手段（Ｓ１）によって前記蒸発器（１７）に着霜が生じていると判定された際に、前記蒸発器（１７）の温度（Ｔｅ）が除霜停止判定温度（ＫＴｅＢ）以上となるまで、前記蒸発器（１７）を除霜する除霜運転を実行する除霜運転制御手段（Ｓ２〜Ｓ５）と、
   前記除霜運転制御手段（Ｓ２〜Ｓ５）が前記除霜運転を実行していた除霜時間（ＤＦｔ）が短くなるに伴って、前記着霜条件を着霜が生じていると判定されにくい条件に変更する着霜条件変更手段（Ｓ６〜Ｓ８）とを備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 前記蒸発器（１７）の温度（Ｔｅ）を検出する蒸発器温度検出手段（２４）を備え、
   前記着霜条件が成立した際とは、前記蒸発器温度検出手段（２４）によって検出された前記蒸発器（１７）の温度（Ｔｅ）が予め定めた基準着霜温度（ＫＴｅＡ）以下となった際であり、
   さらに、前記着霜条件変更手段（Ｓ６〜Ｓ８）は、前記除霜時間（ＤＦｔ）が短くなるに伴って、前記基準着霜温度（ＫＴｅＡ）を低下させることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記蒸発器（１７）の温度（Ｔｅ）を検出する蒸発器温度検出手段（２４）と、
   前回の除霜運転が終了してからの経過時間（Ｐｔ）を計測する経過時間計測手段とを備え、
   前記着霜条件が成立した際とは、前記蒸発器温度検出手段（２４）によって検出された前記蒸発器（１７）の温度（Ｔｅ）が予め定めた基準着霜温度（ＫＴｅＡ）以下となり、かつ、前記経過時間計測手段によって計測された経過時間（Ｐｔ）が予め定めた基準経過時間（ＫＰｔ）以上となった際であり、
   さらに、前記着霜条件変更手段（Ｓ６〜Ｓ８）は、前記除霜時間（ＤＦｔ）が短くなるに伴って、前記基準経過時間（ＫＰｔ）を増加させることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記蒸発器（１７）の温度（Ｔｅ）を検出する蒸発器温度検出手段（２４）と、
   外気温（Ｔａｍ）を検出する外気温検出手段（２５）とを備え、
   前記着霜条件が成立した際とは、前記外気温検出手段（２５）によって検出された外気温（Ｔａｍ）から前記蒸発器温度検出手段（２４）によって検出された前記蒸発器（１７）の温度（Ｔｅ）を減算した温度差（Ｔａｍ−Ｔｅ）が基準着霜温度差（ＫＴｄｉｆ）以下となった際であり、
   さらに、前記着霜条件変更手段（Ｓ６〜Ｓ８）は、前記除霜時間（ＤＦｔ）が短くなるに伴って、前記基準着霜温度差（ＫＴｄｉｆ）を低下させることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記蒸発器（１７）の温度（Ｔｅ）を検出する蒸発器温度検出手段（２４）と、
   外気温（Ｔａｍ）を検出する外気温検出手段（２５）と、
   前回の除霜運転が終了してからの経過時間（Ｐｔ）を計測する経過時間計測手段とを備え、
   前記着霜条件が成立した際とは、前記外気温検出手段（２５）によって検出された外気温（Ｔａｍ）から前記蒸発器温度検出手段（２４）によって検出された前記蒸発器（１７）の温度（Ｔｅ）を減算した温度差（Ｔａｍ−Ｔｅ）が基準着霜温度差（ＫＴｄｉｆ）以下となり、かつ、前記経過時間計測手段によって計測された経過時間（Ｐｔ）が基準経過時間（ＫＰｔ）以上となった際であり、
   さらに、前記着霜条件変更手段（Ｓ６〜Ｓ８）は、前記除霜時間（ＤＦｔ）が短くなるに伴って、前記基準経過時間（ＫＰｔ）を増加させることを特徴とする請求項１または４に記載の冷凍サイクル装置。

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