特許 6402661 冷凍装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6402661

(24)【登録日】2018年9月21日

(45)【発行日】2018年10月10日

(54)【発明の名称】冷凍装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 47/02 20060101AFI20181001BHJP

【ＦＩ】

   F25B47/02 550K

   F25B47/02 550D

   F25B47/02 550F

   F25B47/02 550Q

   F25B47/02 550R

【請求項の数】6

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2015-57393(P2015-57393)

(22)【出願日】2015年3月20日

(65)【公開番号】特開2016-176649(P2016-176649A)

(43)【公開日】2016年10月6日

【審査請求日】2017年11月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】堀内 直人

【審査官】 石黒 雄一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１０５８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７０８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平４−１９４５３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−１６２７６３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５９−１７５９６６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６０−５９０４２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６３−５８０４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２５９３４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ ４７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷媒を圧縮する圧縮機（１１）と、
冷媒と水とを熱交換させる第１熱交換器（１３）と、
冷媒と空気流とを熱交換させる第２熱交換器（１８）と、
前記第１熱交換器と前記第２熱交換器の間で延びる液冷媒の流路である第１冷媒流路（ＬＰ）上に配置され、開度に応じて冷媒を減圧する第１電動弁（１５、１６）と、
前記圧縮機、前記第１熱交換器、前記第２熱交換器、及び前記第１電動弁とともに冷媒回路（ＲＣ）を構成し、運転状況に応じて冷媒が流れる方向を切り換える流路切換弁（１２）と、
前記第１冷媒流路から分岐して前記圧縮機の吸入側まで延びる第２冷媒流路（ＢＰ）上に配置され、開度に応じて冷媒を減圧又は遮断する第２電動弁（１７）と、
前記第１冷媒流路及び前記第２冷媒流路上に配置され、前記第１冷媒流路を流れる冷媒と前記第２冷媒流路を流れる冷媒とを熱交換させる過冷却熱交換器（１４）と、
前記圧縮機、前記第１電動弁、前記流路切換弁、及び前記第２電動弁の動作を制御する制御部（５０）と、
を備え、
前記制御部は、
運転モードとして、加熱運転モードとデフロスト運転モードとを有し、
前記加熱運転モードにおいては、前記第１熱交換器を冷媒の放熱器として機能させるとともに前記第２熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させるように前記流路切換弁の状態を制御し、前記第２熱交換器に着霜が生じていると判断した時にはデフロスト運転モードに遷移し、
前記デフロスト運転モードにおいては、デフロスト準備制御と、前記デフロスト準備制御の実行後に実行するデフロスト制御と、を実行し、
前記デフロスト制御においては、前記第１熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させるとともに前記第２熱交換器を冷媒の放熱器として機能させるように前記流路切換弁の状態を切り換え、
前記デフロスト準備制御においては、前記第１電動弁の開度を絞るとともに、前記第２電動弁の開度を最小開度に制御する、
冷凍装置（１００）。

【請求項2】

前記制御部は、前記デフロスト準備制御においては、前記圧縮機の吸入側における冷媒の過熱度の目標値（Ｔ_ＳＨ）を前記加熱運転モード時よりも大きく設定することによって、前記第１電動弁の開度を絞る、
請求項１に記載の冷凍装置（１００）。

【請求項3】

前記制御部は、前記デフロスト準備制御においては、前記第１電動弁の制御に用いる制御定数を変更する、
請求項１又は２に記載の冷凍装置（１００）。

【請求項4】

前記制御部は、前記デフロスト準備制御においては、前記圧縮機を最大回転数で駆動させる、
請求項１から３のいずれか１項に記載の冷凍装置（１００）。

【請求項5】

前記空気流を生成するファン（１９）をさらに備え、
前記制御部は、前記デフロスト準備制御においては前記ファンを最大回転数で駆動させ、前記デフロスト制御においては前記ファンを停止させる、
請求項１から４のいずれか１項に記載の冷凍装置（１００）。

【請求項6】

前記制御部は、前記デフロスト制御においては前記圧縮機を最大回転数よりも小さい回転数で駆動させる、
請求項１から５のいずれか１項に記載の冷凍装置（１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷凍装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、冬季や寒冷地等において蒸発器に付着した霜を除霜するデフロスト運転を行う冷凍装置がある。例えば、特許文献１（特開２０１４−１０５８９１号公報）記載の冷凍装置では、第１熱交換器（放熱器）において冷媒と水とを熱交換させることで水を加熱する加熱運転中に、第２熱交換器（蒸発器）に着霜が生じた場合、四路切換弁の状態を切り換えることで第２熱交換器に高圧のガス冷媒（ホットガス）を送り除霜するデフロスト運転を行っている。

【0003】

特許文献１では、デフロスト運転に係る時間を短縮すべく、第１熱交換器と第２熱交換器とを結ぶ冷媒流路の途中から圧縮機の吸入側へと冷媒をバイパスさせるバイパス流路に冷媒を流すことで、冷媒回路内の圧力損失を低減しながら圧縮機の吸入側における冷媒のエンタルピを増加させ、これにより冷凍サイクルの高圧側における蓄熱量を増加させる蓄熱運転を、デフロスト運転開始前に行っている。

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１では、状況によっては、デフロスト運転開始前に、第１熱交換器（放熱器）において、充填されている冷媒量がデフロスト運転における適正値を下回る場合が想定される。係る場合、デフロスト運転中に、冷媒の蒸発器として機能する第１熱交換器内で蒸発圧力が低下することに伴って水が凍結し、これにより冷凍サイクルが良好に実現されなくなりデフロスト運転に係る時間短縮が困難となりうる。

【0005】

そこで、本発明の課題は、デフロスト運転に係る時間短縮を促進する冷凍装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１観点に係る冷凍装置は、圧縮機と、第１熱交換器と、第２熱交換器と、第１電動弁と、流路切換弁と、第２電動弁と、過冷却熱交換器と、制御部と、を備える。圧縮機は、冷媒を圧縮する。第１熱交換器は、冷媒と水とを熱交換させる。第２熱交換器は、冷媒と空気流とを熱交換させる。第１電動弁は、第１冷媒流路上に配置される。第１冷媒流路は、第１熱交換器と第２熱交換器の間で延びる。第１冷媒流路は、液冷媒の流路である。第１電動弁は、開度に応じて、冷媒を減圧する。流路切換弁は、圧縮機、第１熱交換器、第２熱交換器、及び第１電動弁とともに、冷媒回路を構成する。流路切換弁は、運転状況に応じて、冷媒が流れる方向を切り換える。第２電動弁は、第２冷媒流路上に配置される。第２冷媒流路は、第１冷媒流路から分岐して、圧縮機の吸入側まで延びる。第２電動弁は、開度に応じて、冷媒を減圧又は遮断する。過冷却熱交換器は、第１冷媒流路及び第２冷媒流路上に配置される。過冷却熱交換器は、第１冷媒流路を流れる冷媒と、第２冷媒流路を流れる冷媒と、を熱交換させる。制御部は、圧縮機、第１電動弁、流路切換弁、及び第２電動弁の動作を制御する。制御部は、運転モードとして、加熱運転モードと、デフロスト運転モードと、を有する。制御部は、加熱運転モードにおいては、第１熱交換器を冷媒の放熱器として機能させるとともに第２熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させるように、流路切換弁の状態を制御する。制御部は、加熱運転モードにおいて、第２熱交換器に着霜が生じていると判断した時には、デフロスト運転モードに遷移する。制御部は、デフロスト運転モードにおいては、デフロスト準備制御と、デフロスト制御と、を実行する。制御部は、デフロスト準備制御の実行後に、デフロスト制御を実行する。制御部は、デフロスト制御においては、第１熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させるとともに第２熱交換器を冷媒の放熱器として機能させるように、流路切換弁の状態を切り換える。制御部は、デフロスト準備制御においては、第１電動弁の開度を絞る。制御部は、デフロスト準備制御においては、第２電動弁の開度を、最小開度に制御する。

【0007】

本発明の第１観点に係る冷凍装置では、制御部は、デフロスト運転モードにおいて、流路切換弁の状態を切り換えるデフロスト制御を実行する前に、第１電動弁の開度を絞るとともに第２電動弁の開度を最小開度に制御するデフロスト準備制御を実行する。すなわち、第１熱交換器が蒸発器として機能するように流路切換弁の状態が切り換えられる（つまりデフロスト運転開始）前に、第１熱交換器と第２熱交換器の間で延びる第１冷媒流路（液冷媒流路）上に配置された第１電動弁の開度が絞られ、また、第１冷媒流路から分岐して延びる第２冷媒流路上に配置された第２電動弁の開度が最小開度に制御される。

【0008】

これにより、制御部がデフロスト運転モードに遷移した場合（すなわち、第２熱交換器に着霜が生じていると判断された場合）には、デフロスト制御が実行される前（すなわち、第１熱交換器が蒸発器として機能するデフロスト運転が開始される前）に、冷媒が第１熱交換器に送られやすくなるとともに滞留しやすくなる。その結果、デフロスト運転開始時に、蒸発器として機能する第１熱交換器内に充填される冷媒量が、適正値を下回ることが抑制される。このため、デフロスト運転中、第１熱交換器において、冷媒の蒸発圧力の急激な低下が抑制される。これに伴い、第１熱交換器において、冷媒の蒸発圧力の低下に伴って水が凍結することが抑制される。よって、デフロスト運転中、冷凍サイクルが良好に実現されやすく、デフロスト運転に係る時間短縮が促進される。

【0009】

なお、デフロスト準備制御においては、第２電動弁が最小開度に制御されるが、ここでの「最小開度」とは、第２電動弁がとりうる開度のうち最小の開度のことである。よって、「最小開度」は、第２電動弁の構成態様によって相違する。すなわち、第２電動弁が全閉状態（冷媒流路を遮断する状態）をとりうるように構成されている場合には、「最小開度」は全閉状態である。また、第２電動弁が、最小の開度となった状態において、微小開度が形成される（すなわち微小な冷媒流路が形成される）ように構成されている場合には、「最小開度」は当該微小開度である。

【0010】

また、デフロスト運転開始時における、第１熱交換器内（蒸発器）に充填される冷媒量の適正値は、第１熱交換器内において冷媒の蒸発圧力が低下することにより水が凍結するおそれがない冷媒量であり、第１熱交換器の容量、型式、又は設置環境等によって変化する。

【0011】

本発明の第２観点に係る冷凍装置は、第１観点に係る冷凍装置であって、制御部は、デフロスト準備制御においては、圧縮機の吸入側における冷媒の過熱度の目標値を加熱運転時よりも大きく設定することによって、第１電動弁の開度を絞る。

【0012】

これにより、第１電動弁の開度が、冷媒の過熱度に応じて（すなわち冷媒回路内の冷媒の状態に応じて）、制御される。その結果、第１電動弁の開度が、第１熱交換器に冷媒を充填するうえで最適な開度に、高精度に制御される。このため、デフロスト運転開始前に、第２熱交換器及びガス冷媒流路から第１熱交換器へ冷媒が送られやすくなり、第１熱交換器内に冷媒が滞留しやすくなる。よって、デフロスト運転開始時に、蒸発器として機能する第１熱交換器内に充填される冷媒量が、適正値を下回ることが高精度に抑制される。

【0013】

本発明の第３観点に係る冷凍装置は、第１観点又は第２観点に係る冷凍装置であって、制御部は、デフロスト準備制御においては、第１電動弁の制御に用いる制御定数を、変更する。

【0014】

これにより、デフロスト準備制御が実行されると、第１電動弁の開度が、第１熱交換器に冷媒を充填するうえで最適な開度に、迅速に制御される。その結果、デフロスト準備制御の実行時に、適正値に相当する冷媒量が、第１熱交換器において迅速に充填されやすくなる。よって、デフロスト準備制御の完了に係る時間が短縮され、デフロスト運転モードにおける処理（すなわちデフロスト運転）の完了に係る時間が短縮される。

【0015】

本発明の第４観点に係る冷凍装置は、第１観点から第３観点のいずれかに係る冷凍装置であって、制御部は、デフロスト準備制御においては、圧縮機を最大回転数で駆動させる。

【0016】

これにより、デフロスト運転開始前に第１熱交換器へ冷媒がさらに送られやすくなる。よって、デフロスト運転開始時に、蒸発器として機能する第１熱交換器内に充填される冷媒量が、適正値を下回ることがさらに抑制される。

【0017】

本発明の第５観点に係る冷凍装置は、第１観点から第４観点のいずれかに係る冷凍装置であって、ファンをさらに備える。ファンは、第２熱交換器内の冷媒と熱交換する空気流を、生成する。制御部は、デフロスト準備制御においては、ファンを最大回転数で駆動させる。制御部は、デフロスト制御においては、ファンを停止させる。

【0018】

制御部がデフロスト準備制御においてファンを最大回転数で駆動させることにより、デフロスト運転開始前に第１熱交換器へ冷媒がさらに送られやすくなる。よって、デフロスト運転開始時に、蒸発器として機能する第１熱交換器内に充填される冷媒量が、適正値を下回ることがさらに抑制される。

【0019】

また、制御部がデフロスト制御においてファンを停止させることにより、デフロスト運転中、第２熱交換器の除霜が促進される。

【0020】

本発明の第６観点に係る冷凍装置は、第１観点から第５観点のいずれかに係る冷凍装置であって、制御部は、デフロスト制御においては、圧縮機を最大回転数よりも小さい回転数で駆動させる。

【0021】

これにより、デフロスト運転開始時に、四路切換弁の状態が切り換わることによって冷媒の流れる方向が切り換わっても、圧縮機に液冷媒が吸引される液バック現象が抑制される。

【発明の効果】

【0022】

本発明の第１観点に係る冷凍装置では、デフロスト運転開始時に、蒸発器として機能する第１熱交換器内に充填される冷媒量が、適正値を下回ることが抑制される。このため、デフロスト運転中、第１熱交換器において、冷媒の蒸発圧力の急激な低下が抑制される。これに伴い、第１熱交換器において、冷媒の蒸発圧力の低下に伴って水が凍結することが抑制される。よって、デフロスト運転中、冷凍サイクルが良好に実現されやすく、デフロスト運転に係る時間短縮が促進される。

【0023】

本発明の第２観点に係る冷凍装置では、デフロスト運転開始時に、蒸発器として機能する第１熱交換器内に充填される冷媒量が、適正値を下回ることが高精度に抑制される。

【0024】

本発明の第３観点に係る冷凍装置では、デフロスト準備制御の完了に係る時間が短縮され、デフロスト運転モードにおける処理（すなわちデフロスト運転）の完了に係る時間が短縮される。

【0025】

本発明の第４観点に係る冷凍装置では、デフロスト運転開始時に、蒸発器として機能する第１熱交換器内に充填される冷媒量が、適正値を下回ることがさらに抑制される。

【0026】

本発明の第５観点に係る冷凍装置では、デフロスト運転開始時に、蒸発器として機能する第１熱交換器内に充填される冷媒量が、適正値を下回ることがさらに抑制される。また、デフロスト運転中、第２熱交換器の除霜が促進される。

【0027】

本発明の第６観点に係る冷凍装置では、デフロスト運転開始時に、圧縮機に液冷媒が吸引される液バック現象が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の一実施形態に係る給湯システムの概略構成図。

【図2】制御部と、制御部に接続される各部と、を示したブロック図。

【図3】制御部による制御の流れの一例を示したフローチャート。

【図4】運転開始指示が入力された場合の各アクチュエータの制御例を示すタイミングチャート。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る給湯システム１００について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

【0030】

（１）給湯システム１００
図１は、本発明の一実施形態に係る給湯システム１００の概略構成図である。

【0031】

給湯システム１００は、冷水を加熱して温水を生成する装置である。給湯システム１００の運転状態は、制御部５０（後述）によって制御される。

【0032】

給湯システム１００の制御部５０は、加熱運転モード及びデフロスト運転モード等の運転モードを有している。

【0033】

給湯システム１００では、制御部５０が加熱運転モードに遷移すると、第１熱交換器１３（後述）において水と高圧の冷媒とを熱交換させて冷水を加熱し温水を生成する加熱運転が行われる。加熱運転モードには、ユーザによって運転開始指示が入力された場合に遷移する。

【0034】

また、給湯システム１００では、制御部５０がデフロスト運転モードに遷移すると、第２熱交換器１８（後述）に高圧の冷媒（ホットガス）を送って第２熱交換器１８に付着した霜を除霜するデフロスト運転が行われる。デフロスト運転モードには、制御部５０が、加熱運転モード時において、熱源側熱交換器（蒸発器）として機能する第２熱交換器１８に着霜が生じている、と判断した際に遷移する。

【0035】

給湯システム１００は、主として、冷媒回路ＲＣを含むヒートポンプユニット１０と、冷水及び温水を溜める貯水タンク２１を含む貯水ユニット２０と、ユーザが指示を入力する入力装置としてのリモコン４０と、を有している。ヒートポンプユニット１０と、貯水ユニット２０と、は第１水配管ＷＰ１（後述）及び第２水配管ＷＰ２（後述）によって接続されている。

【0036】

（１−１）ヒートポンプユニット１０
ヒートポンプユニット１０は、屋上やベランダ等の屋外や、地下室等に設置される。

【0037】

ヒートポンプユニット１０は、外郭を構成するヒートポンプユニットケーシング（図示省略）内に、主として、複数の冷媒配管（第１冷媒配管Ｐ１〜第１１冷媒配管Ｐ１１）と、圧縮機１１と、四路切換弁１２（特許請求の範囲記載の「流路切換弁」に相当）と、第１熱交換器１３と、過冷却熱交換器１４と、第１膨張弁１５と、第２膨張弁１６（特許請求の範囲記載の「第１電動弁」に相当）と、第３膨張弁１７（特許請求の範囲記載の「第２電動弁」に相当）と、第２熱交換器１８と、ファン１９と、複数の温度センサ（第１温度センサ３１〜第７温度センサ３７）と、制御部５０と、を有している。

【0038】

ヒートポンプユニット１０においては、圧縮機１１、四路切換弁１２、第１熱交換器１３、過冷却熱交換器１４、第１膨張弁１５、第２膨張弁１６、第３膨張弁１７、及び第２熱交換器１８が、冷媒配管（Ｐ１〜Ｐ１１）によって接続されることで冷媒回路ＲＣが構成されている。また、ヒートポンプユニット１０は、ヒートポンプユニットケーシング内に、貯水ユニット２０から延びる第１水配管ＷＰ１及び第２水配管ＷＰ２の一部を収容している。

【0039】

（１−１−１）冷媒配管（Ｐ１〜Ｐ１１）
第１冷媒配管Ｐ１は、一端が四路切換弁１２に接続され、他端が圧縮機１１の吸入口に接続されている。第１冷媒配管Ｐ１は、運転中、圧縮機１１の吸入配管として機能する。

【0040】

第２冷媒配管Ｐ２は、一端が圧縮機１１の吐出口に接続され、他端が四路切換弁１２に接続されている。第２冷媒配管Ｐ２は、運転中、圧縮機１１の吐出配管として機能する。

【0041】

第３冷媒配管Ｐ３は、一端が四路切換弁１２に接続され、他端が第１熱交換器１３に接続されている。第３冷媒配管Ｐ３には、第３冷媒配管Ｐ３内の冷媒の温度（利用側ガス冷媒温度Ｔ_ＧＵ）を検出する第４温度センサ３４が、熱的に接続されている。

【0042】

第４冷媒配管Ｐ４は、一端が第１熱交換器１３に接続され、他端が第１膨張弁１５に接続されている。第４冷媒配管Ｐ４には、第４冷媒配管Ｐ４内の冷媒の温度（利用側液冷媒温度Ｔ_ＬＵ）を検出する第５温度センサ３５が、熱的に接続されている。

【0043】

第５冷媒配管Ｐ５は、一端が第１膨張弁１５に接続され、他端が過冷却熱交換器１４の第１流路１４１に接続されている。

【0044】

第６冷媒配管Ｐ６は、一端が過冷却熱交換器１４の第１流路１４１に接続され、他端が第２膨張弁１６に接続されている。

【0045】

第７冷媒配管Ｐ７は、一端が第２膨張弁１６に接続され、他端が第２熱交換器１８に接続されている。第７冷媒配管Ｐ７には、第７冷媒配管Ｐ７内の冷媒の温度（熱源側液冷媒温度Ｔ_ＬＨ）を検出する第２温度センサ３２が、熱的に接続されている。

【0046】

第８冷媒配管Ｐ８は、一端が第２熱交換器１８に接続され、他端が四路切換弁１２に接続されている。第８冷媒配管Ｐ８には、第８冷媒配管Ｐ８内の冷媒の温度（熱源側ガス冷媒温度Ｔ_ＧＨ）を検出する第３温度センサ３３が、熱的に接続されている。

【0047】

第９冷媒配管Ｐ９は、一端が第５冷媒配管Ｐ５の両端間に接続され、他端が第３膨張弁１７に接続されている。

【0048】

第１０冷媒配管Ｐ１０は、一端が第３膨張弁１７に接続され、他端が過冷却熱交換器１４の第２流路１４２に接続されている。

【0049】

第１１冷媒配管Ｐ１１は、一端が過冷却熱交換器１４の第２流路１４２に接続され、他端が第１冷媒配管Ｐ１（吸入配管）の両端間に接続されている。

【0050】

ヒートポンプユニット１０においては、これらの冷媒配管によって複数の冷媒流路が構成されている。具体的に、ヒートポンプユニット１０においては、ガス冷媒流路ＧＰ、液冷媒流路ＬＰ（特許請求の範囲記載の「第１冷媒流路」に相当）、及びバイパス流路ＢＰ（特許請求の範囲記載の「第２冷媒流路」に相当）が構成されている。

【0051】

ガス冷媒流路ＧＰは、主としてガス冷媒が流れる冷媒流路であって、第１熱交換器１３及び第２熱交換器１８の間で延びている。ガス冷媒流路ＧＰは、主として、第８冷媒配管Ｐ８、第１冷媒配管Ｐ１、第２冷媒配管Ｐ２、及び第３冷媒配管Ｐ３等で構成されている。

【0052】

液冷媒流路ＬＰは、主として液冷媒が流れる冷媒流路であって、第１熱交換器１３及び第２熱交換器１８の間で延びている。液冷媒流路ＬＰは、主として、第４冷媒配管Ｐ４、第５冷媒配管Ｐ５、過冷却熱交換器１４の第１流路１４１（後述）、第６冷媒配管Ｐ６、及び第７冷媒配管Ｐ７等で構成されている。

【0053】

バイパス流路ＢＰは、液冷媒流路ＬＰを流れる冷媒を圧縮機１１の吸入側へバイパスさせるための冷媒流路である。バイパス流路ＢＰは、液冷媒流路ＬＰ（より詳細には第５冷媒配管Ｐ５の両端間）から分岐してガス冷媒流路ＧＰ（より詳細には第１冷媒配管Ｐ１の両端間、すなわち圧縮機１１の吸入側）まで延びる流路である。バイパス流路ＢＰは、主として第９冷媒配管Ｐ９、第１０冷媒配管Ｐ１０、過冷却熱交換器１４の第２流路１４２、及び第１１冷媒配管Ｐ１１等で構成されている。

【0054】

（１−１−２）冷媒回路ＲＣの要素（１１〜１８）
圧縮機１１は、低圧のガス冷媒を吸入し、圧縮して吐出する機構である。圧縮機１１は、圧縮機モータ１１ａを内蔵された密閉式の構造を有している。圧縮機１１では、ケーシング（図示省略）内に収容されたロータリ式やスクロール式等の圧縮要素（図示省略）が、圧縮機モータ１１ａを駆動源として駆動される。圧縮機１１（圧縮機モータ１１ａ）は、運転中、制御部５０によって、インバータ制御され、状況に応じて回転数を調整される。すなわち、圧縮機１１は、容量可変である。圧縮機１１は、駆動時に、吸入口から低圧冷媒を吸入し、圧縮して高圧のガス冷媒とした後、吐出口から吐出する。

【0055】

四路切換弁１２は、運転状況に応じて、冷媒の流れる方向を切り換えるための切換弁である。四路切換弁１２は、制御部５０によって駆動電圧を供給されることで冷媒流路を切り換える。具体的に、四路切換弁１２は、第１冷媒配管Ｐ１（吸入配管）と第８冷媒配管Ｐ８とを接続するとともに第２冷媒配管Ｐ２（吐出配管）と第３冷媒配管Ｐ３とを接続する第１状態（図１の四路切換弁１２の実線を参照）と、第１冷媒配管Ｐ１と第３冷媒配管Ｐ３とを接続するとともに第２冷媒配管Ｐ２と第８冷媒配管Ｐ８とを接続する第２状態（図１の四路切換弁１２の破線を参照）と、を切り換える。

【0056】

第１熱交換器１３は、冷媒回路ＲＣ内の冷媒と、貯水ユニット２０から供給される冷水と、を熱交換させる熱交換器である。第１熱交換器１３は、加熱運転モード（すなわち加熱運転）時には冷媒の凝縮器又は放熱器（すなわち冷水の加熱器）として機能し、デフロスト運転モード（デフロスト運転）時には冷媒の蒸発器として機能する。第１熱交換器１３は、プレス加工した金属板を重ね合わせて構成された、いわゆるプレート式熱交換器である。第１熱交換器１３は、冷媒が通過する第１熱交換器冷媒流路１３１と、水が通過する第１熱交換器水流路１３２と、を含んでおり、第１熱交換器冷媒流路１３１を通過する冷媒と、第１熱交換器水流路１３２を通過する水と、が熱交換しうる構造を有している。第１熱交換器冷媒流路１３１は、ガス側端部が第３冷媒配管Ｐ３に接続されており、液側端部が第４冷媒配管Ｐ４に接続されている。第１熱交換器水流路１３２は、冷水側端部が第１水配管ＷＰ１に接続されており、温水側端部が第２水配管ＷＰ２に接続されている。

【0057】

過冷却熱交換器１４は、液冷媒流路ＬＰを流れる冷媒と、バイパス流路ＢＰを流れる冷媒と、を熱交換させる熱交換器である。より詳細には、過冷却熱交換器１４は、加熱運転時に、液冷媒流路ＬＰを流れる冷媒を過冷却状態とするための熱交換器である。過冷却熱交換器１４は、例えば二重管式熱交換器である。過冷却熱交換器１４は、液冷媒流路ＬＰ及びバイパス流路ＢＰ上に配置されている。より詳細には、過冷却熱交換器１４は、液冷媒流路ＬＰの一部を構成する第１流路１４１と、バイパス流路ＢＰの一部を構成する第２流路１４２と、を含んでおり、第１流路１４１を流れる冷媒と第２流路１４２を流れる冷媒とが熱交換しうる構造を有している。第１流路１４１は、一端が第５冷媒配管Ｐ５に接続され、他端が第６冷媒配管Ｐ６に接続されている。第２流路１４２は、一端が第１０冷媒配管Ｐ１０に接続され、他端が第１１冷媒配管Ｐ１１に接続されている。

【0058】

第１膨張弁１５、第２膨張弁１６、及び第３膨張弁１７は、駆動電圧を供給されることで開度が変化する電動弁である。

【0059】

第１膨張弁１５は、一端が第４冷媒配管Ｐ４に接続され、他端が第５冷媒配管Ｐ５に接続されている。すなわち、第１膨張弁１５は、液冷媒流路ＬＰ上において、第１熱交換器１３及び過冷却熱交換器１４の間に配置されている。

【0060】

第２膨張弁１６は、一端が第６冷媒配管Ｐ６に接続され、他端が第７冷媒配管Ｐ７に接続されている。すなわち、第２膨張弁１６は、液冷媒流路ＬＰ上において、過冷却熱交換器１４及び第２熱交換器１８の間に配置されている。

【0061】

第３膨張弁１７は、一端が第９冷媒配管Ｐ９に接続され、他端が第１０冷媒配管Ｐ１０に接続されている。すなわち、第３膨張弁１７は、バイパス流路ＢＰ上において、過冷却熱交換器１４の上流側に配置されている。

【0062】

第１膨張弁１５、第２膨張弁１６、及び第３膨張弁１７は、開度に応じて、流入する冷媒を減圧する膨張弁として機能する。また、第１膨張弁１５、第２膨張弁１６、及び第３膨張弁１７は、最小開度に制御されると全閉状態となり、冷媒流路を遮断する流路遮断弁として機能する。第１膨張弁１５、第２膨張弁１６、及び第３膨張弁１７は、制御部５０によって個別に開度を制御（ＰＩ制御又はＰＩＤ制御）され、運転状況に応じて開度を適宜調整される。

【0063】

具体的に、第２膨張弁１６は、加熱運転モード（加熱運転）時には、蒸発器（すなわち第２熱交換器１８）から流出する冷媒の過熱度の目標値Ｔ_ＳＨに応じて開度が決定される。例えば、第２膨張弁１６は、過熱度の目標値Ｔ_ＳＨが大きく設定されることに応じて、開度が小さくなる（絞られる）ように制御される。また、第３膨張弁１７は、加熱運転モード（加熱運転）時には、過冷却熱交換器１４の第１流路１４１から流出する冷媒の過冷却度の目標値Ｔ_ＳＣに応じて、開度が決定される。

【0064】

第２熱交換器１８は、冷媒回路ＲＣ内の冷媒と、ファン１９によって生成される空気流と、を熱交換させる熱交換器である。第２熱交換器１８は、加熱運転モード（すなわち加熱運転）時には冷媒の蒸発器として機能し、デフロスト運転モード（デフロスト運転）時には冷媒の凝縮器（放熱器）として機能する。第２熱交換器１８は、例えばクロス・フィン・チューブ型式の熱交換器であり、複数の伝熱管と、複数のフィンと、を含んでいる（図示省略）。第２熱交換器１８は、伝熱管を通過する冷媒と、ファン１９によって生成される空気流と、が熱交換しうる構造を有している。第２熱交換器１８の伝熱管には、伝熱管温度（伝熱管温度Ｔ_Ｈ）を検出する第１温度センサ３１が、熱的に接続されている。

【0065】

（１−１−３）ファン１９
ファン１９は、外部からヒートポンプユニット１０内に流入し第２熱交換器１８を通過してからヒートポンプユニット１０外へ流出する空気流を生成する送風機である。ファン１９は、例えばプロペラファンである。ファン１９は、ファンモータ１９ａに連動して駆動する。ファン１９（ファンモータ１９ａ）は、制御部５０によって、駆動を制御され、回転数を適宜調整される。

【0066】

（１−１−４）温度センサ（３１〜３７）
ヒートポンプユニット１０は、温度センサとして、第１温度センサ３１、第２温度センサ３２、・・・及び第７温度センサ３７を有している。各温度センサ（３１〜３７）は、例えばサーミスタ若しくは熱電対等で構成される。各温度センサは、制御部５０と電気的に接続されており、検出値に相当する信号を制御部５０に出力している。

【0067】

第１温度センサ３１は、第２熱交換器１８内の伝熱管に熱的に接続されており、第２熱交換器１８の伝熱管温度である伝熱管温度Ｔ_Ｈを検出する。

【0068】

第２温度センサ３２は、第７冷媒配管Ｐ７に熱的に接続されており、第７冷媒配管Ｐ７を通過するガス冷媒（すなわち、加熱運転時に第２熱交換器１８に流入する冷媒）の温度である熱源側液冷媒温度Ｔ_ＬＨを検出する。

【0069】

第３温度センサ３３は、第８冷媒配管Ｐ８に熱的に接続されており、第８冷媒配管Ｐ８を通過する冷媒（すなわち、加熱運転時に第２熱交換器１８から流出する冷媒）の温度である熱源側ガス冷媒温度Ｔ_ＧＨを検出する。

【0070】

第４温度センサ３４は、第３冷媒配管Ｐ３に熱的に接続されており、第３冷媒配管Ｐ３を通過する冷媒（すなわち、加熱運転時に第１熱交換器冷媒流路１３１に流入する冷媒）の温度である利用側ガス冷媒温度Ｔ_ＧＵを検出する。

【0071】

第５温度センサ３５は、第４冷媒配管Ｐ４に熱的に接続されており、第４冷媒配管Ｐ４を通過する冷媒（すなわち、加熱運転時に第１熱交換器冷媒流路１３１から流出する冷媒）の温度である利用側液冷媒温度Ｔ_ＬＵを検出する。

【0072】

第６温度センサ３６は、第１水配管ＷＰ１に熱的に接続されており、第１水配管ＷＰ１を通過する冷水（すなわち、加熱運転時に第１熱交換器水流路１３２に流入する冷水）の温度である冷水温度Ｔ_ＣＷを検出する。

【0073】

第７温度センサ３７は、第２水配管ＷＰ２に熱的に接続されており、第２水配管ＷＰ２を通過する温水（すなわち、加熱運転時に第１熱交換器水流路１３２から流出する温水）の温度である温水温度Ｔ_ＨＷを検出する。

【0074】

（１−１−５）制御部５０
制御部５０は、給湯システム１００に含まれる各アクチュエータの動作を制御する機能部である。制御部５０は、ＣＰＵやメモリ等で構成されるマイクロコンピュータを含む。制御部５０は、電源供給部（図示省略）から電源を供給されることで起動する。制御部５０は、給湯システム１００に含まれる各アクチュエータ、各温度センサ（３１〜３７）、及び貯湯量検知センサ２４（後述）と電気的に接続されている。制御部５０の詳細については、後述の「（２）制御部５０の詳細」において説明する。

【0075】

（１−２）貯水ユニット２０
貯水ユニット２０は、屋上やベランダ等の屋外や、地下室等に設置される。貯水ユニット２０は、外郭を構成する貯水ユニットケーシング（図示省略）内に、主として、複数の水配管（第１水配管ＷＰ１〜第５水配管ＷＰ５）の一部を収容している。また、貯水ユニット２０は、貯水ユニットケーシング内に、貯水タンク２１と、ポンプ２２と、開閉弁２３と、貯湯量検知センサ２４と、を有している。

【0076】

第１水配管ＷＰ１は、貯水タンク２１からヒートポンプユニット１０（第１熱交換器水流路１３２）に冷水を送るための配管であり、貯水ユニット２０とヒートポンプユニット１０との間で延びている。具体的には、第１水配管ＷＰ１は、一端が貯水タンク２１の下部に形成された冷水送出ポート（図示省略）に接続されており、他端が第１熱交換器水流路１３２の流入側に接続されている。

【0077】

第２水配管ＷＰ２は、ヒートポンプユニット１０（第１熱交換器水流路１３２）から貯水タンク２１へ温水を送るための配管であり、貯水ユニット２０とヒートポンプユニット１０との間で延びている。具体的には、第２水配管ＷＰ２は、一端が貯水タンク２１の上部に形成された温水流入ポート（図示省略）に接続されており、他端が第１熱交換器水流路１３２の流出側に接続されている。

【0078】

第３水配管ＷＰ３は、貯水タンク２１から利用者に冷水を供給するための配管である。第３水配管ＷＰ３は、貯水タンク２１の下部に形成された冷水供給ポート（図示省略）に接続されている。

【0079】

第４水配管ＷＰ４は、貯水タンク２１から利用者に温水を供給するための配管である。第４水配管ＷＰ４は、貯水タンク２１の上部に形成された温水供給ポート（図示省略）に接続されている。

【0080】

第５水配管ＷＰ５は、商用の水道管等から、貯水タンク２１へ冷水を供給するための配管である。第５水配管ＷＰ５は、貯水タンク２１の下部に形成された冷水流入ポート（図示省略）に接続されている。

【0081】

貯水タンク２１は、冷水及び温水を貯水するためのタンクである。貯水タンク２１内の空間においては、下方空間に冷水が貯留され、上方空間に温水が貯留されるようになっている。

【0082】

ポンプ２２は、貯水タンク２１内の冷水を第１熱交換器水流路１３２に送るためのポンプである。ポンプ２２は、制御部５０と電気的に接続されており、制御部５０から駆動信号を供給されることで駆動する。ポンプ２２が駆動すると、貯水タンク２１内の冷水が、第１熱交換器水流路１３２へ送られる。

【0083】

開閉弁２３は、第５水配管ＷＰ５上に配置されている。開閉弁２３は、全開状態と全閉状態とを切換可能な電磁弁である。開閉弁２３が全開状態にある時には第５水配管ＷＰ５から貯水タンク２１へ水が供給され、全閉状態にある時には第５水配管ＷＰ５から貯水タンク２１への水の供給が遮断される。開閉弁２３は、制御部５０と電気的に接続されており、制御部５０により貯湯量等に応じて開閉を制御される。

【0084】

貯湯量検知センサ２４は、貯水タンク２１内の温水量（貯湯量）を検出するセンサである。貯湯量検知センサ２４は、貯水タンク２１の所定位置に配置されている。貯湯量検知センサ２４は、制御部５０と電気的に接続されており、所定のタイミングで、貯湯量に応じた信号を制御部５０に適宜出力している。

【0085】

（１−３）リモコン４０
リモコン４０は、給湯システム１００の（加熱）運転開始や運転停止、設定温度、目標貯湯量等を設定するための各種指示を、給湯システム１００に入力するための入力装置である。リモコン４０は、各種指示を入力するための物理キーやタッチパネルを含む。

【0086】

リモコン４０は、いわゆる有線式のリモートコントロール装置であって、ケーブルを介して制御部５０と電気的に接続されている。リモコン４０は、状況に応じて、制御部５０と信号の送受信を行う。

【0087】

（２）制御部５０の詳細
図２は、制御部５０と、制御部５０に接続される各部と、を示したブロック図である。

【0088】

給湯システム１００では、制御部５０は、通信ケーブルを介して、リモコン４０と電気的に接続されている。また、制御部５０は、所定の配線を介して、複数のアクチュエータ及び複数のセンサと電気的に接続されている。

【0089】

具体的に、制御部５０は、圧縮機１１（圧縮機モータ１１ａ）、四路切換弁１２、第１膨張弁１５、第２膨張弁１６、第３膨張弁１７、ファン１９（ファンモータ１９ａ）、ポンプ２２、及び開閉弁２３等のアクチュエータと電気的に接続され、状況に応じて各アクチュエータの制御を個別に行っている。また、制御部５０は、貯湯量検知センサ２４、第１温度センサ３１、第２温度センサ３２、・・・第７温度センサ３７等のセンサと電気的に接続され、所定のタイミングで各センサから出力された信号を受信して保持している。

【0090】

制御部５０は、ＲＯＭ等で構成される記憶領域（図示省略）を含んでいる。当該記憶領域には、各運転モードにおける制御内容が記述された制御プログラムが格納されている。制御部５０は、電源を投入されると制御プログラムに基づいて制御を行う。以下、各運転モードの制御内容について説明する。

【0091】

（２−１）待機モード
制御部５０は、電源を投入されると、制御プログラムに沿って待機モードとなる。制御部５０は、待機モード時には、リモコン４０を介して運転開始指示が入力されるまで待機状態となる。制御部５０は、待機モード時に、リモコン４０を介してユーザにより運転開始指示が入力されると、加熱運転モードに遷移する。

【0092】

（２−２）加熱運転モード
制御部５０は、加熱運転モード時には、設定温度や貯湯量等に応じて、以下のように、各アクチュエータを制御する。これにより、給湯システム１００では、温水を生成して貯湯する加熱運転が行われる。

【0093】

具体的に、制御部５０は、第１熱交換器１３が冷媒の凝縮器（放熱器）として機能するとともに第２熱交換器１８が冷媒の蒸発器として機能するように、四路切換弁１２を第１状態（図１の四路切換弁１２の実線で示される状態）に制御する。

【0094】

制御部５０は、圧縮機１１を、制御プログラムに基づいて算出された回転数で駆動させる。なお、圧縮機１１の回転数は、設定温度、利用側ガス冷媒温度Ｔ_ＧＵ、利用側液冷媒温度Ｔ_ＬＵ、冷水温度Ｔ_ＣＷ、及び温水温度Ｔ_ＨＷ等に基づいて、適宜算出される。

【0095】

制御部５０は、第１膨張弁１５を、開度が最大開度（全開状態）となるように制御する。

【0096】

制御部５０は、第２膨張弁１６を、液冷媒流路ＬＰを通過する冷媒を減圧するための膨張弁として機能させるべく、その開度を適宜調整する。より詳細には、制御部５０は、第２膨張弁１６の開度を、過熱度の目標値Ｔ_ＳＨ等に応じて適宜調整する。なお、加熱運転モードにおける過熱度の目標値Ｔ_ＳＨは、設定温度、冷水温度Ｔ_ＣＷ、熱源側ガス冷媒温度Ｔ_ＧＨ、熱源側液冷媒温度Ｔ_ＬＨ等に応じて予め定義された値が、制御プログラムにおいて記述されている。

【0097】

制御部５０は、第３膨張弁１７を、バイパス流路ＢＰを流れる冷媒を減圧する膨張弁として機能させるべく、その開度を過冷却度の目標値Ｔ_ＳＣ等に応じて適宜調整する。なお、過冷却度の目標値Ｔ_ＳＣは、設定温度、冷水温度Ｔ_ＣＷ、利用側ガス冷媒温度Ｔ_ＧＵ、利用側液冷媒温度Ｔ_ＬＵ等に応じて予め定義された値が、制御プログラムにおいて記述されている。

【0098】

制御部５０は、ファン１９を、制御プログラムに沿って定義された回転数で駆動させる。なお、ファン１９の回転数は、過熱度の目標値Ｔ_ＳＨ等に応じて定義されている。

【0099】

制御部５０は、貯湯量、冷水温度Ｔ_ＣＷ、及び温水温度Ｔ_ＨＷ等に応じて、ポンプ２２の発停及び回転数を制御する。

【0100】

制御部５０は、加熱運転モード時には、貯湯量等に応じて、開閉弁２３の開閉、を制御する。

【0101】

制御部５０は、加熱運転モード（加熱運転）時に第２熱交換器１８に着霜が生じていると判断した場合には、デフロスト運転モードに遷移する。なお、第２熱交換器１８に着霜が生じているか否かは、例えば、第２熱交換器１８の伝熱管温度である伝熱管温度Ｔ_Ｈが所定の閾値以上であるか否かによって検知される。但し、第２熱交換器１８に着霜が生じているか否かを判定する方法については、必ずしもこれに限定されず、他の公知の方法を採用してもよい。

【0102】

（２−３）デフロスト運転モード
制御部５０は、デフロスト運転モードに遷移すると、まずデフロスト準備制御を実行し、デフロスト準備制御の完了後、デフロスト制御を実行する。

【0103】

（２−３−１）デフロスト準備制御
デフロスト準備制御の実行時には、制御部５０は、制御プログラムに沿って、過熱度の目標値Ｔ_ＳＨを、加熱運転モード時よりも大きく設定する。具体的に、デフロスト準備制御においては、過熱度の目標値Ｔ_ＳＨが、加熱運転モード時の２倍に設定される。例えば、加熱運転モード時の過熱度の目標値Ｔ_ＳＨが２（℃）に設定されている場合には、デフロスト準備制御においては過熱度の目標値Ｔ_ＳＨが４（℃）に設定される。

【0104】

制御部５０は、デフロスト準備制御においては、以下のように、各アクチュエータの制御を行う。

【0105】

制御部５０は、四路切換弁１２を、加熱運転モード時と同様、第１熱交換器１３が冷媒の凝縮器（放熱器）として機能するとともに第２熱交換器１８が冷媒の蒸発器として機能するように、第１状態（図１の四路切換弁１２の実線で示される状態）に制御する。

【0106】

制御部５０は、圧縮機１１を、デフロスト準備制御の実行開始後、所定時間ｔ１が経過するまでは、制御プログラムに定義された上限回転数（最大回転数）で駆動させる。すなわち、圧縮機１１の回転数は、場合によっては、加熱運転モード時よりも大きくなるように切り換えられる。このように、デフロスト準備制御において、圧縮機１１の回転数を上限回転数に制御するのは、デフロスト運転の開始前に、第２熱交換器１８及びガス冷媒流路ＧＰから第１熱交換器１３に送られる冷媒流量を大きく確保するためである。

【0107】

制御部５０は、デフロスト準備制御の実行開始後、所定時間ｔ１が経過したと判断すると、圧縮機１１の回転数を低下させる。具体的に、制御部５０は、係る制御において、制御プログラムに定義された上限回転数（最大回転数）の３０パーセントに相当する回転数で駆動させる。このように、デフロスト準備制御の実行開始後、所定時間ｔ１が経過してから圧縮機１１の回転数を低減させるのは、デフロスト運転の開始時に、圧縮機１１に液冷媒が吸入される液バック現象が生じるのを抑制するためである。

【0108】

なお、所定時間ｔ１は、設計仕様や設置環境等に応じて予め制御プログラムにおいて定義されている。本実施形態では、所定時間ｔ１は２minに設定されている。

【0109】

制御部５０は、第１膨張弁１５を、加熱運転モード時と同様、開度が最大開度（全開状態）となるように制御する。

【0110】

制御部５０は、第２膨張弁１６の開度を、過熱度の目標値Ｔ_ＳＨ等に応じて適宜調整する。ここで、デフロスト準備制御の実行時には、上述のように、過熱度の目標値Ｔ_ＳＨが加熱運転モード時よりも大きく設定されることに伴い、第２膨張弁１６は、その開度が加熱運転モード時よりも絞られるように制御される。すなわち、制御部５０は、デフロスト準備制御において、第２膨張弁１６の開度を加熱運転モード時よりも絞るように制御する。その結果、デフロスト準備制御の実行時には、第１熱交換器１３（第１熱交換器冷媒流路１３１）内に冷媒が送られやすくなり、第１熱交換器１３内に充填される冷媒量が加熱運転モード時よりも大きくなる。

【0111】

このように、デフロスト準備制御において、過熱度の目標値Ｔ_ＳＨが加熱運転モード時よりも大きく設定され、第２膨張弁１６の開度が絞られるのは、デフロスト運転の開始前に、液冷媒流路ＬＰを流れる冷媒流量を低減させて、第１熱交換器１３（第１熱交換器冷媒流路１３１）内に充填される冷媒量を加熱運転モード時よりも大きくするためである。

【0112】

なお、デフロスト準備制御の実行時には、第２膨張弁１６の開度制御（ＰＩ制御又はＰＩＤ制御）において、操作量を決定するうえで用いられる計算式における制御定数（積分ゲイン）が大きくなるように変更される。これは、デフロスト準備制御においては、制御部５０からの指令に対する第２膨張弁１６の敏捷性（応答性）を加熱運転モード時よりも高め、第１熱交換器１３に冷媒が充填されるのに要する時間を短縮するためである。すなわち、制御部５０は、デフロスト準備制御においては、第２膨張弁１６の制御に用いる制御定数を変更することで、加熱運転モード時よりも第２膨張弁１６の敏捷性を高めている。

【0113】

制御部５０は、第３膨張弁１７を、開度が最小開度にとなるように制御する。すなわち、第３膨張弁１７を、全閉状態に制御する。その結果、デフロスト準備制御の実行時には、加熱運転モード時とは異なり、バイパス流路ＢＰが遮断される。このように、デフロスト準備制御において、第３膨張弁１７が最小開度に制御されるのは、デフロスト運転の開始前に、バイパス流路ＢＰを流れる冷媒流量を低減させて、第１熱交換器１３（第１熱交換器冷媒流路１３１）内に充填される冷媒量を加熱運転モード時よりも大きくするためである。

【0114】

制御部５０は、ファン１９を、制御プログラムに沿って定義された上限回転数（最大回転数）で駆動させる。すなわち、ファン１９の回転数は、場合によっては、加熱運転モード時よりも大きくなるように切り換えられる。このように、デフロスト準備制御において、ファン１９の回転数を上限回転数に制御するのは、デフロスト運転の開始前に、第２熱交換器１８から流出する冷媒の過熱度を大きくして、第２熱交換器１８及びガス冷媒流路ＧＰから第１熱交換器１３に送られる冷媒流量を大きく確保するためである。

【0115】

制御部５０は、ポンプ２２の回転数を、所定の回転数に制御する。制御部５０は、貯湯量等に応じて、開閉弁２３の開閉を制御する。

【0116】

制御部５０は、デフロスト準備制御実行開始後、所定時間ｔ２が経過した場合には、デフロスト準備制御が完了したと判断して、デフロスト制御を実行する。なお、所定時間ｔ２は、設計仕様や設置環境等に応じて予め制御プログラムにおいて定義されている。本実施形態では、所定時間ｔ２は３minに設定されている。

【0117】

（２−３−２）デフロスト制御
制御部５０は、デフロスト制御においては、以下のように、各アクチュエータの制御を行う。

【0118】

制御部５０は、四路切換弁１２を、第１熱交換器１３が冷媒の蒸発器として機能するとともに第２熱交換器１８が冷媒の凝縮器（放熱器）として機能するように、第２状態（図１の四路切換弁１２の破線で示される状態）に制御する。その結果、デフロスト制御の実行時には、冷媒回路ＲＣ内における冷媒の流れる方向が、加熱運転モード時と逆になる。

【0119】

制御部５０は、圧縮機１１を、デフロスト準備制御完了時と同一の回転数（すなわち、上限回転数の３０パーセントに相当する回転数）で駆動させる。

【0120】

制御部５０は、第１膨張弁１５を、液冷媒流路ＬＰを通過する冷媒を減圧するための膨張弁として機能させるべく、その開度を、（第１熱交換器１３から流出する冷媒の）過熱度の目標値Ｔ_ＳＨ等に応じて適宜調整する。なお、デフロスト制御の実行時における過熱度の目標値Ｔ_ＳＨは、伝熱管温度Ｔ_Ｈ、利用側ガス冷媒温度Ｔ_ＧＵ、及び利用側液冷媒温度Ｔ_ＬＵ等に応じて予め定義された値が制御プログラムにおいて記述されている。

【0121】

制御部５０は、第２膨張弁１６及び第３膨張弁１７の開度を、最大開度に制御する。制御部５０は、ファン１９の駆動を停止する。制御部５０は、ポンプ２２の回転数を、所定の回転数に制御する。制御部５０は、貯湯量等に応じて、開閉弁２３の開閉を制御する。

【0122】

制御部５０は、デフロスト制御の実行開始後（すなわちデフロスト運転の開始後）、第２熱交換器１８の除霜が完了したと判断した時には、デフロスト制御を完了して加熱運転モードに遷移する。なお、第２熱交換器１８の除霜が完了したか否かは、例えば、第２熱交換器１８の伝熱管温度である伝熱管温度Ｔ_Ｈが、所定の閾値以上となったか否かによって検知される。但し、第２熱交換器１８の除霜が完了したか否かを判定する方法については、必ずしもこれに限定されず、他の公知の方法を採用してもよい。

【0123】

（３）制御部５０による制御の流れ
以下、図３を参照して、制御部５０による制御の流れの一例を説明する。図３は、制御部５０による制御の流れの一例を示したフローチャートである。

【0124】

制御部５０は、電源を投入されると以下のような流れで制御を実行する。

【0125】

ステップＳ１０１において、制御部５０は、待機モードに遷移（又は待機モードを継続）する。その後、ステップＳ１０２へ進む。

【0126】

ステップＳ１０２において、制御部５０は、運転開始指示が入力されたか否かを判定する。当該判定の結果がＮＯの場合（すなわち、運転開始指示が入力されていない場合）には、ステップＳ１０１に戻り、待機モードを継続する。一方、当該判定の結果がＹＥＳの場合（すなわち、運転開始指示が入力された場合）には、ステップＳ１０３へ進む。

【0127】

ステップＳ１０３において、制御部５０は、加熱運転モードに遷移（又は加熱運転モードを継続）する。その後、ステップＳ１０４へ進む。

【0128】

ステップＳ１０４において、制御部５０は、運転停止指示が入力されていないか否かを判定する。当該判定の結果がＮＯの場合（すなわち、運転停止指示が入力された場合）には、ステップＳ１０１に戻り、待機モードに遷移する。一方、当該判定の結果がＹＥＳの場合（すなわち、運転停止指示が入力されていない場合）には、ステップＳ１０５へ進む。

【0129】

ステップＳ１０５において、制御部５０は、第２熱交換器１８に着霜が生じていないか否かを判定する。当該判定の結果がＮＯの場合（すなわち、第２熱交換器１８に着霜が生じていると判定した場合）には、ステップＳ１０７へ進む。一方、当該判定の結果がＹＥＳの場合（すなわち、第２熱交換器１８に着霜が生じていないと判定した場合）には、ステップＳ１０６へ進む。

【0130】

ステップＳ１０６において、制御部５０は、制御プログラムに沿って、加熱運転モードに係る各種制御を実行する。その後、ステップＳ１０３に戻り、加熱運転モードを継続する。

【0131】

ステップＳ１０７において、制御部５０は、デフロスト運転モードに遷移する。その後、ステップＳ１０８へ進む。

【0132】

ステップＳ１０８において、制御部５０は、制御プログラムに沿って、デフロスト準備制御に係る各種制御を実行する。その後、ステップＳ１０９へ進む。

【0133】

ステップＳ１０９において、制御部５０は、デフロスト準備制御を実行開始後、所定時間ｔ２が経過したか否かを判定する。当該判定の結果がＮＯの場合（すなわち、所定時間ｔ２が経過していないと判定した場合）には、ステップＳ１０８に戻り、各種制御の実行を継続する。一方、当該判定の結果がＹＥＳの場合（すなわち、所定時間ｔ２が経過したと判定した場合）には、デフロスト準備制御を完了してステップＳ１１０へ進む。

【0134】

ステップＳ１１０において、制御部５０は、制御プログラムに沿って、デフロスト制御に係る各種制御を実行する。その後、ステップＳ１１１へ進む。

【0135】

ステップＳ１１１において、第２熱交換器１８の除霜が完了したか否かを判定する。当該判定の結果がＮＯの場合（すなわち、除霜が完了していないと判定した場合）には、ステップＳ１１０に戻り、各種制御の実行を継続する。一方、当該判定の結果がＹＥＳの場合（すなわち、除霜が完了したと判定した場合）には、デフロスト制御を完了してステップＳ１０３に戻り、加熱運転モードに遷移する。

【0136】

（４）各アクチュエータの動作
以下、図４を参照して、運転状態に応じた各アクチュエータの動作について説明する。図４は、運転開始指示が入力された場合の各アクチュエータの制御例を示すタイミングチャートである。

【0137】

給湯システム１００に運転開始指示が入力されると、例えば、以下のように各アクチュエータが制御される。

【0138】

（４−１）期間Ｓ１
期間Ｓ１（図４）においては、運転開始指示が入力されたことに応じて、制御部５０の運転モードが加熱運転モードに遷移している。その結果、給湯システム１００では、加熱運転が行われている。

【0139】

具体的に、四路切換弁１２は、第１状態（図１の四路切換弁１２の実線で示す状態）に制御されている。

【0140】

第１膨張弁１５は、開状態（冷媒流路を開通する状態）に制御され、最大開度に制御されている。

【0141】

第２膨張弁１６は、開状態に制御され、過熱度の目標値Ｔ_ＳＨ等に応じて開度制御されている。

【0142】

第３膨張弁１７は、開状態に制御され、過冷却度の目標値Ｔ_ＳＣ等に応じて開度制御されている。

【0143】

圧縮機１１は、駆動状態に制御され、設定温度、利用側ガス冷媒温度Ｔ_ＧＵ、利用側液冷媒温度Ｔ_ＬＵ、冷水温度Ｔ_ＣＷ、及び温水温度Ｔ_ＨＷ等に基づいて、回転数を調整されている。

【0144】

ファン１９は、駆動状態に制御され、過熱度の目標値Ｔ_ＳＨ等に応じて回転数を調整されている。

【0145】

ポンプ２２は、貯湯量、冷水温度Ｔ_ＣＷ、及び温水温度Ｔ_ＨＷ等に応じて、発停を制御され、回転数を調整されている。

【0146】

開閉弁２３は、貯湯量等に応じて、開閉を制御されている。

【0147】

（４−２）期間Ｓ２
期間Ｓ２（図４）においては、第２熱交換器１８に着霜が生じていると判断されたことに応じて、制御部５０の運転モードがデフロスト運転モードに遷移している。その結果、デフロスト準備制御が実行されている。

【0148】

具体的に、デフロスト準備制御に係る制御として、過熱度の目標値Ｔ_ＳＨが加熱運転モード時よりも大きく設定されている。

【0149】

四路切換弁１２は、期間Ｓ１と同様、第１状態に制御されている。

【0150】

第１膨張弁１５は、開状態に制御され、期間Ｓ１と同様、最大開度に制御されている。

【0151】

第２膨張弁１６は、開状態に制御され、過熱度の目標値Ｔ_ＳＨ等に応じて開度制御されている。より詳細には、第２膨張弁１６は、過熱度の目標値Ｔ_ＳＨが加熱運転モード時よりも大きく設定されていることに伴って、その開度が加熱運転モード時よりも絞られるように制御されている。

【0152】

第３膨張弁１７は、閉状態（冷媒流路を遮断する状態）に制御されている。すなわち、第３膨張弁１７は、最小開度に制御されている。

【0153】

圧縮機１１は、駆動状態に制御され、回転数が上限回転数（回転数最大）に制御されている。また、デフロスト準備制御が開始されてから所定時間ｔ１の経過後には、圧縮機１１の回転数は、上限回転数から低下する（より詳細には上限回転数の３０パーセントに相当する回転数となる）ように調整されている。

【0154】

ファン１９は、駆動状態に制御され、過熱度の目標値Ｔ_ＳＨ等に応じて回転数を調整されている。より詳細には、ファン１９は、過熱度の目標値Ｔ_ＳＨが加熱運転モード時よりも大きく設定されていることに伴って、回転数が上限回転数（回転数最大）に制御されている。

【0155】

ポンプ２２は、期間Ｓ１と同様、貯湯量、冷水温度Ｔ_ＣＷ、及び温水温度Ｔ_ＨＷ等に応じて、発停を制御され、回転数を調整されている。

【0156】

開閉弁２３は、期間Ｓ１と同様、貯湯量等に応じて、開閉を制御されている。

【0157】

（４−３）期間Ｓ３
期間Ｓ３（図４）においては、デフロスト準備制御の実行開始から所定時間ｔ２が経過したことに応じて、デフロスト準備制御が完了し、デフロスト制御が実行されている。その結果、給湯システム１００では、デフロスト運転が行われている。

【0158】

具体的に、デフロスト制御に係る制御として、四路切換弁１２は、第２状態（図１の四路切換弁１２の破線で示す状態）に制御されている。

【0159】

第１膨張弁１５は、開状態に制御され、過熱度の目標値Ｔ_ＳＨ等に応じて開度制御されている。

【0160】

第２膨張弁１６は、開状態に制御され、最大開度に制御されている。

【0161】

第３膨張弁１７は、開状態に制御され、最大開度に制御されている。

【0162】

圧縮機１１は、駆動状態に制御され、回転数を適宜調整されている。

【0163】

ファン１９は、停止状態に制御されている。

【0164】

ポンプ２２は、適宜、発停を制御され、回転数を調整されている。

【0165】

開閉弁２３は、適宜、開閉を制御されている。

【0166】

（４−４）期間Ｓ４
期間Ｓ４（図４）においては、第２熱交換器１８の除霜が完了したと判断されたことに応じて、デフロスト制御（デフロスト運転）が完了し、制御部５０の運転モードが加熱運転モードに遷移している。これにより、所定の復帰制御（図示省略）が実行された後、各アクチュエータは、期間Ｓ１と同様の状態に制御されている。その結果、給湯システム１００では、加熱運転が行われている。

【0167】

（５）給湯システム１００における冷媒及び水の流れ
（５−１）加熱運転モード（加熱運転）時における冷媒及び水の流れ
加熱運転モード（加熱運転）時には、四路切換弁１２が第１状態（図１の四路切換弁１２の実線で示される状態）に制御される。これにより、圧縮機１１の吐出口が第２冷媒配管Ｐ２及び第３冷媒配管Ｐ３を介して第１熱交換器冷媒流路１３１のガス側に接続され、かつ、圧縮機１１の吸入口が第１冷媒配管Ｐ１及び第８冷媒配管Ｐ８を介して第２熱交換器１８のガス側と接続される。

【0168】

第１膨張弁１５は、最大開度（全開状態）に制御される。第２膨張弁１６は、過熱度の目標値Ｔ_ＳＨ等に応じて適宜開度調整され、液冷媒流路ＬＰを流れる冷媒を減圧する膨張弁として機能する。第３膨張弁１７は、過冷却度の目標値Ｔ_ＳＣ等に応じて適宜開度調整され、バイパス流路ＢＰを流れる冷媒を減圧する膨張弁として機能する。開閉弁２３は、貯湯量等に応じて開閉を制御される。

【0169】

圧縮機１１、ファン１９及びポンプ２２が駆動状態となると、冷媒回路ＲＣ内において冷媒が循環するとともに、貯水タンク２１から第１熱交換器水流路１３２に冷水が送られる。

【0170】

具体的には、冷媒回路ＲＣ内の冷媒は、以下のように循環する。

【0171】

圧縮機１１が駆動状態となることによって、第１冷媒配管Ｐ１内の低圧の冷媒は吸入口を介して圧縮機１１に吸入され、圧縮されて高圧のガス冷媒とされた後、吐出口を介して圧縮機１１から吐出される。圧縮機１１から吐出された冷媒は、第２冷媒配管Ｐ２、四路切換弁１２及び第３冷媒配管Ｐ３（すなわち、ガス冷媒流路ＧＰ）を経由して、第１熱交換器冷媒流路１３１に送られる。

【0172】

第１熱交換器冷媒流路１３１に送られた冷媒は、第１熱交換器冷媒流路１３１を流れる際に第１熱交換器水流路１３２を流れる冷水と熱交換を行い、凝縮して高圧の液冷媒となる。この際、冷媒の比エンタルピが低下する。

【0173】

第１熱交換器冷媒流路１３１から流出した高圧の液冷媒は、第４冷媒配管Ｐ４及び第１膨張弁１５を経由して、第５冷媒配管Ｐ５に送られる。第５冷媒配管Ｐ５を流れる冷媒は、途中で二手に分岐する。

【0174】

二手に分岐した冷媒の一方は、バイパス流路ＢＰに流入し、第９冷媒配管Ｐ９を流れて第３膨張弁１７に送られ、開度に応じて減圧される。第３膨張弁１７を通過した冷媒は、第１０冷媒配管Ｐ１０を経由して過冷却熱交換器１４の第２流路１４２に送られる。第２流路１４２に送られた冷媒は、第２流路１４２を流れる際、第１流路１４１を流れる冷媒と熱交換して加熱される。第２流路１４２を通過した冷媒は、第１１冷媒配管Ｐ１１を経由して第１冷媒配管Ｐ１を流れる低圧のガス冷媒に合流する。

【0175】

二手に分岐した冷媒の他方は、過冷却熱交換器１４の第１流路１４１に送られる。第１流路１４１に送られた冷媒は、第１流路１４１を流れる際、第２流路１４２を流れる冷媒と熱交換して過冷却状態となり、第６冷媒配管Ｐ６を経由して第２膨張弁１６に送られる。

【0176】

第２膨張弁１６に送られた冷媒は、第２膨張弁１６の開度に応じて減圧され、低圧の気液二相冷媒となる。第２膨張弁１６を通過した冷媒は、第７冷媒配管Ｐ７を経由して第２熱交換器１８に送られる。第２熱交換器１８に送られた冷媒は、第２熱交換器１８を流れる際、ファン１９が生成する空気流と熱交換して蒸発し、低圧のガス冷媒となる。この際、冷媒の比エンタルピが増大する。第２熱交換器１８を通過したガス冷媒は、第８冷媒配管Ｐ８、四路切換弁１２、及び第１冷媒配管Ｐ１を経由して圧縮機１１に吸入される。

【0177】

なお、加熱運転モード時においては、第２膨張弁１６及び第３膨張弁１７の開度、及び圧縮機１１の回転数が適宜調整されており、冷媒回路ＲＣを流れる冷媒が高循環量になる場合と、低循環量になる場合がある。

【0178】

貯水タンク２１内の冷水は、ポンプ２２が駆動されることにより、第１水配管ＷＰ１を介して、第１熱交換器水流路１３２に送られる。第１熱交換器水流路１３２に送られた冷水は、第１熱交換器水流路１３２を流れる際、第１熱交換器冷媒流路１３１を流れる冷媒によって加熱され、温水となる。第１熱交換器１３から流出した温水は、第２水配管ＷＰ２を経由して貯水タンク２１に送られる。

【0179】

なお、ポンプ２２の発停や回転数は、貯湯量等に応じて、制御部５０によって適宜調整されている。

【0180】

（５−２）デフロスト運転モードにおけるデフロスト準備制御実行時の冷媒及び水の流れ
運転モードが加熱運転モードからデフロスト運転モードに遷移し、制御部５０によってデフロスト準備制御が実行されると、四路切換弁１２は第１状態（図１の四路切換弁１２の実線で示される状態）を継続するように制御される。このため、冷媒回路ＲＣ内における冷媒の流れる方向は、加熱運転モード（加熱運転）時と同一に保たれる。

【0181】

また、デフロスト準備制御が実行されると、第１膨張弁１５は最大開度に制御される。第２膨張弁１６は、開度が絞られるように制御される。第３膨張弁１７は、最小開度（全閉状態）に制御される。

【0182】

圧縮機１１は、所定時間ｔ１が経過するまでは上限回転数に制御され、所定時間ｔ１の経過後には上限回転数の３０パーセントに相当する回転数に制御される。ファン１９は、上限回転数に制御される。ポンプ２２は、所定の回転数に制御される。

【0183】

デフロスト準備制御によって、各アクチュエータが上述のように制御されると、冷媒回路ＲＣ内の冷媒は以下のような状態となる。

【0184】

すなわち、圧縮機１１の回転数が上限回転数（最大回転数）に設定されることによって、ガス冷媒流路ＧＰから第１熱交換器１３に送られる冷媒流量が大きく確保される。すなわち、加熱運転モード時よりも第１熱交換器１３に送られる冷媒流量が大きくなりやすい。

【0185】

また、ファン１９の回転数が上限回転数に設定されることによって、第２熱交換器１８からガス冷媒流路ＧＰに送られるガス冷媒流量が大きく確保される。すなわち、加熱運転モード時よりも第１熱交換器１３に送られる冷媒流量が大きくなりやすい。

【0186】

また、過熱度の目標値Ｔ_ＳＨが加熱運転モード時よりも大きく設定され、これに応じて第２膨張弁１６の開度が加熱運転モード時よりも絞られることに伴い、第２熱交換器１８及びガス冷媒流路ＧＰから第１熱交換器１３に冷媒が送られやすくなるとともに、液冷媒流路ＬＰのうち第２膨張弁１６よりも第１熱交換器１３側に冷媒が滞留しやすい状態となる。その結果、加熱運転モード時よりも、第１熱交換器１３（第１熱交換器冷媒流路１３１）において充填される冷媒量が大きく確保される。

【0187】

また、第３膨張弁１７が最小開度（全閉状態）に制御されることによって、バイパス流路ＢＰにおける（具体的には、第９冷媒配管Ｐ９から第１０冷媒配管Ｐ１０へ送られる）冷媒の流れが遮断される。これに伴い、液冷媒流路ＬＰ及び第１熱交換器１３に、冷媒が滞留しやすい状態となる。その結果、加熱運転モード時よりも、第１熱交換器１３（第１熱交換器冷媒流路１３１）において充填される冷媒量が大きく確保される。

【0188】

（５−３）デフロスト運転モードにおけるデフロスト制御の実行時（デフロスト運転時）の冷媒及び水の流れ
制御部５０によってデフロスト制御が実行されると、四路切換弁１２は、第２状態（図１の四路切換弁１２の破線で示される状態）に切り換わるように制御される。このため、冷媒回路ＲＣ内における冷媒の流れる方向は、加熱運転モード（加熱運転）時と逆になる。すなわち、デフロスト制御の実行時には、加熱運転モード時とは異なり、第１熱交換器１３が冷媒の蒸発器として機能し、第２熱交換器１８が冷媒の凝縮器（放熱器）として機能する。

【0189】

第１膨張弁１５は、開度制御され、開度を適宜調整される。すなわち、第１膨張弁１５は、ガス冷媒流路ＧＰを経由して第２熱交換器１８にガス冷媒（ホットガス）が適正に送られるように、（第１熱交換器１３における冷媒の）過熱度の目標値Ｔ_ＳＨに応じて、適宜開度を調整される。

【0190】

第２膨張弁１６は、最大開度に制御される。すなわち、第２膨張弁１６は、デフロスト準備制御の実行時よりも開度が大きくなるように制御される。第３膨張弁１７は、過冷却度の目標値Ｔ_ＳＣに応じて、適宜開度を調整される。

【0191】

圧縮機１１の回転数は、上限回転数の３０パーセントに相当する回転数に制御されている。すなわち、圧縮機１１は、デフロスト準備制御の実行開始時（すなわち、デフロスト運転モード遷移時）よりも小さい回転数で駆動するように制御されている。

【0192】

ファン１９は、駆動を停止される。その他のアクチュエータは、デフロスト準備制御完了時と略同一の状態を維持するように制御される。

【0193】

各アクチュエータが係る状態に制御される（すなわち、デフロスト運転が開始される）と、冷媒回路ＲＣ内の冷媒は、以下のように循環する。

【0194】

第１熱交換器１３内に充填されていた冷媒が第３冷媒配管Ｐ３、四路切換弁１２、及び第１冷媒配管Ｐ１を経由して圧縮機１１に吸入される。この際、圧縮機１１の回転数は、上限回転数よりも小さい回転数に制御されていることから、圧縮機１１に液冷媒が吸入される液バック現象が抑制されるようになっている。

【0195】

圧縮機１１に吸入された冷媒は、圧縮されて高圧のガス冷媒とされた後、吐出口を介して圧縮機１１から吐出される。圧縮機１１から吐出された冷媒は、第２冷媒配管Ｐ２、四路切換弁１２及び第８冷媒配管Ｐ８（すなわち、ガス冷媒流路ＧＰ）を経由して、第２熱交換器１８に送られる。

【0196】

第２熱交換器１８に送られた冷媒は、第２熱交換器１８に付着した霜と熱交換を行い、凝縮して高圧の液冷媒となる。なお、この際、第２熱交換器１８に付着した霜は、ガス冷媒と熱交換することで加熱され、融点に達すると融解して蒸発する。

【0197】

第２熱交換器１８から流出した高圧の液冷媒は、第７冷媒配管Ｐ７、第２膨張弁１６、及び第６冷媒配管Ｐ６を経由して、過冷却熱交換器１４の第１流路１４１に送られる。第１流路１４１に送られた冷媒は、第１流路１４１を流れる際、第２流路１４２を流れる冷媒と熱交換して過冷却状態となり、第５冷媒配管Ｐ５に送られる。第５冷媒配管Ｐ５を流れる冷媒は、途中で二手に分岐する。

【0198】

二手に分岐した冷媒の一方は、バイパス流路ＢＰに流入し、第９冷媒配管Ｐ９を流れて第３膨張弁１７に送られ、開度に応じて減圧される。第３膨張弁１７を通過した冷媒は、第１０冷媒配管Ｐ１０を経由して過冷却熱交換器１４の第２流路１４２に送られる。第２流路１４２に送られた冷媒は、第２流路１４２を流れる際、第１流路１４１を流れる冷媒と熱交換して加熱され、第１１冷媒配管Ｐ１１を経由して第１冷媒配管Ｐ１を流れる低圧のガス冷媒に合流する。

【0199】

二手に分岐した冷媒の他方は、第１膨張弁１５に送られる。第１膨張弁１５に送られた冷媒は、第１膨張弁１５の開度に応じて減圧され、低圧の気液二相冷媒となる。第１膨張弁１５を通過した冷媒は、第４冷媒配管Ｐ４を経由して第１熱交換器冷媒流路１３１に送られる。第１熱交換器冷媒流路１３１に送られた冷媒は、第１熱交換器冷媒流路１３１を流れる際、第１熱交換器水流路１３２内の水と熱交換して蒸発し、低圧のガス冷媒となる。

【0200】

なお、デフロスト制御の実行開始前に、デフロスト準備制御が実行されていることによって、第１熱交換器１３（第１熱交換器冷媒流路１３１）内に充填されている冷媒量は、加熱運転時よりも大きくなっている。このため、デフロスト運転時には、加熱運転時よりも冷媒の蒸発圧力が大きくなるようになっている。

【0201】

第１熱交換器１３を通過したガス冷媒は、第３冷媒配管Ｐ３、四路切換弁１２、及び第１冷媒配管Ｐ１を経由して圧縮機１１に吸入される。

【0202】

（６）給湯システム１００の機能
給湯システム１００では、デフロスト制御の実行（デフロスト運転開始）前にデフロスト準備制御が実行されるように構成されている。具体的には、デフロスト運転開始前に、第２膨張弁１６の開度が絞られるとともに第３膨張弁１７の開度が最小開度に制御されている。すなわち、第１熱交換器１３が蒸発器として機能するように四路切換弁１２の状態が切り換えられる前に、第１熱交換器１３と第２熱交換器１８の間で延びる液冷媒流路ＬＰ上に配置された第２膨張弁１６の開度が絞られ、また、液冷媒流路ＬＰから分岐して延びるバイパス流路ＢＰ上に配置された第３膨張弁１７の開度が最小開度に制御されている。

【0203】

これにより、デフロスト制御の実行前（すなわち、第１熱交換器１３が蒸発器として機能するデフロスト運転の開始前）に、冷媒が第１熱交換器１３に送られやすくなるとともに滞留しやすくなっている。その結果、デフロスト制御の実行時（デフロスト運転開始時）に、蒸発器として機能する第１熱交換器１３に充填される冷媒量が、適正値（第１熱交換器冷媒流路１３１内における冷媒の蒸発圧力が低下して第１熱交換器水流路１３２内の水が凍結するおそれがない冷媒量）を下回ることが抑制されている。

【0204】

また、設置環境（外気温等）によっては、圧縮機１１の吸入配管（すなわち、第１冷媒配管Ｐ１）に着霜することも考えられる。圧縮機１１の吸入配管は、加熱運転及びデフロスト運転のいずれにおいても冷凍サイクルの低圧側に該当するため、吸入配管に付着した霜は、通常、除霜されにくい。しかし、給湯システム１００では、デフロスト準備制御が行われることで、デフロスト運転時に、冷媒の蒸発圧力（すなわち、低圧側の冷媒圧力）が加熱運転時よりも上昇するようになっている。その結果、吸入配管の除霜が促進されるようになっている。

【0205】

よって、給湯システム１００では、デフロスト運転において冷凍サイクルが良好に実現されるようになっており、デフロスト運転（除霜）に係る時間の短縮が促進されている。

【0206】

すなわち、デフロスト運転モードにおいてデフロスト準備制御が行われない場合（つまり、デフロスト運転モードに遷移すると同時にデフロスト制御が実行される場合）には、デフロスト運転開始時に、第１熱交換器１３に充填される冷媒量が適正値を下回る事態が生じうる。係る事態が生じると、デフロスト運転時に、第１熱交換器１３内において冷媒の蒸発圧力が低下することに伴い、第１熱交換器水流路１３２内の水が凍結する。その結果、デフロスト運転時に冷凍サイクルが良好に実現されなくなり、除霜が円滑に行われずに、デフロスト運転（除霜）に係る時間が増大しやすい。

【0207】

給湯システム１００では、係る事態の発生が高精度に抑制されることで、デフロスト運転（除霜）に係る時間の短縮が促進されている。具体的に、給湯システム１００では、デフロスト運転開始前にデフロスト準備制御が実行されることにより、デフロスト制御が実行されない場合と比較して、デフロスト運転（除霜）に係る時間が略２分の１に短縮されるようになっている。

【0208】

（７）特徴
（７−１）
上記実施形態では、制御部５０が、加熱運転モード（加熱運転）時に、第２熱交換器１８に着霜が生じていると判断した際には、デフロスト運転モードに遷移している。デフロスト運転モードにおいては、四路切換弁１２の状態を切り換えるデフロスト制御を実行される前に、デフロスト準備制御が実行されている。デフロスト準備制御においては、第２膨張弁１６の開度が絞られるとともに第３膨張弁１７の開度が最小開度に制御されている。すなわち、第１熱交換器１３が蒸発器として機能するように四路切換弁１２の状態が切り換えられるデフロスト運転の開始前に、第１熱交換器１３と第２熱交換器１８の間で延びる液冷媒流路ＬＰ上に配置された第２膨張弁１６の開度が絞られ、また、液冷媒流路ＬＰから分岐して延びるバイパス流路ＢＰ上に配置された第３膨張弁１７の開度が最小開度に制御されている。

【0209】

これにより、第２熱交換器１８に着霜が生じていると判断された場合には、デフロスト制御が実行される前（すなわち、第１熱交換器１３が蒸発器として機能するデフロスト運転の開始前）に、冷媒が第１熱交換器１３に送られやすくなるとともに滞留しやすくなっている。その結果、デフロスト制御の実行時（デフロスト運転開始時）に、蒸発器として機能する第１熱交換器１３内に充填される冷媒量が、適正値を下回ることが抑制されている。このため、デフロスト運転中、第１熱交換器１３において、冷媒の蒸発圧力の低下が抑制されている。これに伴い、第１熱交換器１３において、冷媒の蒸発圧力の低下に伴って水が凍結することが抑制されている。よって、デフロスト運転中、冷凍サイクルが良好に実現されやすく、デフロスト運転に係る時間短縮が促進されるようになっている。

【0210】

（７−２）
上記実施形態では、制御部５０は、デフロスト準備制御においては、第２熱交換器１８から流出する冷媒（すなわち、圧縮機１１に吸入される冷媒）の過熱度の目標値Ｔ_ＳＨを加熱運転時よりも大きく設定することによって、第２膨張弁１６の開度を絞っている。

【0211】

これにより、第２膨張弁１６の開度が、冷媒の過熱度に応じて（すなわち冷媒回路ＲＣ内の冷媒の状態に応じて）、第１熱交換器１３に冷媒を充填するうえで最適な開度に、高精度に制御されている。その結果、デフロスト制御の実行前（デフロスト運転開始前）に、第２熱交換器１８やガス冷媒流路ＧＰから第１熱交換器１３へ冷媒が送られやすくなっており、第１熱交換器１３内に冷媒が滞留しやすくなっている。よって、デフロスト運転開始時に、蒸発器として機能する第１熱交換器１３内に充填される冷媒量が、適正値を下回ることが高精度に抑制されている。

【0212】

（７−３）
上記実施形態では、制御部５０は、デフロスト準備制御においては、第２膨張弁１６の制御に用いる制御定数を、変更することで、制御部５０からの指令に対する第２膨張弁１６の敏捷性（応答性）を加熱運転モード時よりも高めている。

【0213】

これにより、デフロスト準備制御の実行時に、第２膨張弁１６の開度が、第１熱交換器１３に冷媒を充填するうえで最適な開度に、迅速に制御されるようになっている。その結果、デフロスト制御の実行前（デフロスト運転開始前）に、適正値に相当する冷媒量が、第１熱交換器１３内に迅速に充填されやすくなっている。よって、デフロスト準備制御の完了に係る時間が短縮され、デフロスト運転モードにおける処理（すなわちデフロスト運転）の完了に係る時間が短縮されている。

【0214】

（７−４）
上記実施形態では、制御部５０は、デフロスト準備制御においては、圧縮機１１を、上限回転数（最大回転数）で駆動させている。これにより、デフロスト制御の実行前（デフロスト運転開始前）に第１熱交換器１３へ冷媒が送られやすくなっており、第１熱交換器１３内に、適正値に相当する冷媒量が充填されやすくなっている。

【0215】

（７−５）
上記実施形態では、制御部５０は、デフロスト準備制御においては、ファン１９を、上限回転数（最大回転数）で駆動させている。これにより、デフロスト制御の実行前（デフロスト運転開始前）に第１熱交換器１３へ冷媒が送られやすくなっており、第１熱交換器１３内に、適正値に相当する冷媒量が充填されやすくなっている。

【0216】

また、上記実施形態では、制御部５０がデフロスト制御においてファン１９を停止させている。これにより、デフロスト運転中、第２熱交換器１８の除霜が促進されている。

【0217】

（７−６）
上記実施形態では、制御部５０は、デフロスト制御の実行開始時（デフロスト運転開始時）において、圧縮機１１を最大回転数よりも小さい回転数で駆動させている。これにより、デフロスト運転開始時に、四路切換弁１２が第１状態から第２状態に切り換わることによって、冷媒の流れる方向が切り換わっても、圧縮機１１に液冷媒が吸引される液バック現象が抑制されている。

【0218】

（８）変形例
（８−１）変形例Ａ
上記実施形態では、本発明が給湯システム１００に適用されていた。しかし、これに限定されず、本発明は、冷媒回路を有する他の冷凍装置に適用されてもよい。例えば、本発明は、空調システム等の冷凍装置に適用されてもよい。

【0219】

（８−２）変形例Ｂ
上記実施形態では、第１熱交換器１３は、いわゆるプレート式熱交換器が採用されが、必ずしもこれに限定されず、他の型式の熱交換器でもよい。例えば、第１熱交換器１３は、いわゆる二重管式熱交換器や多管円筒式熱交換器であってもよい。

【0220】

（８−３）変形例Ｃ
上記実施形態では、冷媒回路ＲＣにおける流路切換弁として四路切換弁１２が採用された。しかし、流路切換弁は、必ずしも四路切換弁１２には限定されない。流路切換弁は、例えば、五方弁で構成されてもよい。また、流路切換弁は、複数の電磁弁を組みあせて構成されてもよい。

【0221】

（８−４）変形例Ｄ
上記実施形態では、第１膨張弁１５、第２膨張弁１６、及び第３膨張弁１７は、最小開度となった場合に、全閉状態（すなわち冷媒流路を遮断する状態）となるものが採用された。しかし、必ずしもこれに限定されず、第１膨張弁１５、第２膨張弁１６、又は第３膨張弁１７は、最小開度となった場合に、微小開度を形成する状態（すなわち微小な冷媒流路を形成する状態）となるものを採用してもよい。

【0222】

（８−５）変形例Ｅ
上記実施形態では、デフロスト準備制御の実行開始時において、圧縮機１１は、上限回転数で駆動するように制御されていた。しかし、圧縮機１１は、デフロスト準備制御の実行開始時において、必ずしも上限回転数で駆動するように制御される必要はなく、上限回転数よりも小さい回転数で駆動するように制御されてもよい。

【0223】

（８−６）変形例Ｆ
上記実施形態では、デフロスト準備制御において、所定時間ｔ１は２minに設定され、所定時間ｔ２は３minに設定されていた。しかし、所定時間ｔ１及びｔ２は、必ずしも当該数値に限定されず、設計仕様や設置環境に応じて適宜変更が可能である。例えば、所定時間ｔ１は１min又は３minに設定されてもよい。また、所定時間ｔ２は２min又は４minに設定されてもよい。なお、所定時間ｔ１及びｔ２は、必ずしも「ｔ１＜ｔ２」という関係に設定される必要はなく、「ｔ１＝ｔ２」という関係で設定されてもよい。

【0224】

（８−７）変形例Ｇ
上記実施形態では、制御部５０は、デフロスト準備制御の実行開始時から所定時間ｔ２が経過することにより、デフロスト準備制御が完了したと判断していた。すなわち、制御部５０は、デフロスト準備制御の実行開始時から経過した時間に基づいて、デフロスト準備制御が完了したか否かを判定していた。しかし、デフロスト準備制御が完了したか否かを判定する方法については、必ずしもこれに限定されず、適宜変更が可能である。

【0225】

例えば、デフロスト準備制御の実行時における高圧側の冷媒圧力（すなわち、第１熱交換器冷媒流路１３１に流入する冷媒圧力）を検出する圧力センサを新たに配置し、制御部５０が、当該圧力センサの検出値に基づいて（例えば、検出値が所定の閾値以上となったこと等に基づいて）、デフロスト準備制御が完了したか否かを判定するように構成してもよい。

【0226】

または、デフロスト準備制御の実行時における低圧側の冷媒圧力（すなわち、第２熱交換器１８に流入する冷媒圧力）を検出する圧力センサを新たに配置し、制御部５０が、当該圧力センサの検出値に基づいて（例えば、検出値が所定の閾値未満となったこと等に基づいて）、デフロスト準備制御が完了したか否かを判定するように構成してもよい。

【0227】

（８−８）変形例Ｈ
上記実施形態では、デフロスト準備制御においては、第２熱交換器１８から流出する冷媒の過熱度の目標値Ｔ_ＳＨが、加熱運転モード時よりも大きく設定されていた。具体的に、デフロスト準備制御においては、過熱度の目標値Ｔ_ＳＨが加熱運転モード時の２倍の値に設定されていた。しかし、デフロスト準備制御の実行時における過熱度の目標値Ｔ_ＳＨは、必ずしも加熱運転モード時の２倍の値に設定される必要はない。例えば、デフロスト準備制御の実行時における過熱度の目標値Ｔ_ＳＨは、加熱運転モード時の１．５倍あるいは３倍の値に設定されてもよい。

【0228】

（８−９）変形例Ｉ
上記実施形態では、また、デフロスト準備制御においては、適正値に相当する冷媒量が第１熱交換器１３に充填されやすい状態を確立するべく、第２膨張弁１６の開度が絞られるように制御されていた。しかし、デフロスト準備制御においては、第２膨張弁１６の開度が絞られるように制御するのに代えて、第１膨張弁１５の開度が絞られるように制御してもよい。これによっても、適正値に相当する冷媒量が第１熱交換器１３に充填されやすい状態を確立することは可能である。係る場合には、第１膨張弁１５が、特許請求の範囲記載の「第１電動弁」に相当する。

【0229】

また、デフロスト準備制御においては、第１膨張弁１５及び第２膨張弁１６の双方の開度が絞られるように制御してもよい。これによっても、適正値に相当する冷媒量が第１熱交換器１３に充填されやすい状態を確立することは可能である。係る場合には、第１膨張弁１５及び第２膨張弁１６の双方が、特許請求の範囲記載の「第１電動弁」に相当する。

【0230】

（８−１０）変形例Ｊ
上記実施形態では、制御部５０は、デフロスト準備制御の実行開始後、所定時間ｔ１が経過したと判断すると、圧縮機１１の回転数を低減させていた。具体的に、制御部５０は、デフロスト準備制御の実行開始後、所定時間ｔ１が経過したと判断すると、圧縮機１１の回転数を、上限回転数（最大回転数）の３０パーセントに相当する回転数に低下させていた。しかし、係る制御における圧縮機１１の回転数は、必ずしも上限回転数の３０パーセントに相当する回転数には限定されない。例えば、係る制御において、圧縮機１１の回転数は、上限回転数の２０パーセント又は４０パーセントに相当する回転数に制御されてもよい。また、デフロスト準備制御において、係る制御は必ずしも必要ではなく、適宜省略が可能である。

【0231】

（８−１１）変形例Ｋ
上記実施形態では、デフロスト準備制御に係る制御として、以下の（I）から（III）に係る制御が実行された。
（I）圧縮機１１を上限回転数（最大回転数）で駆動するように制御する。
（II）ファン１９を上限回転数（最大回転数）で駆動するように制御する。
（III）過熱度の目標値Ｔ_ＳＨを加熱運転モード時よりも大きく設定する。

【0232】

しかし、デフロスト準備制御に係る制御として、必ずしもこれら（I）から（III）の全てを実行する必要はなく、適宜省略が可能である。すなわち、適正値に相当する冷媒量が第１熱交換器１３に充填されやすい状態を確立する、という効果が実現される限り、デフロスト準備制御に係る制御として、（I）から（III）のいずれかのみが実行されてもよく、いずれかが組み合わされて実行されてもよい。

【0233】

（８−１２）変形例Ｌ
上記実施形態では、制御部５０は、ヒートポンプユニット１０内に配置されていた。しかし、制御部５０は、必ずしも係る態様で配置される必要はない。例えば、制御部５０は、貯水ユニット２０内に配置されていてもよい。また、制御部５０は、分割されて、一部がヒートポンプユニット１０内に配置され、他の一部が貯水ユニット２０内に配置されてもよい。また、制御部５０は、その一部又は全部が、ＬＡＮやＷＡＮなどのネットワークで接続された他のユニット内に配置されてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0234】

本発明は、冷凍装置に利用可能である。

【符号の説明】

【0235】

１０ ：ヒートポンプユニット
１１ ：圧縮機
１２ ：四路切換弁（流路切換弁）
１３ ：第１熱交換器
１４ ：過冷却熱交換器
１５ ：第１膨張弁
１６ ：第２膨張弁（第１電動弁）
１７ ：第３膨張弁（第２電動弁）
１８ ：第２熱交換器
１９ ：ファン
２０ ：貯水ユニット
２１ ：貯水タンク
２２ ：ポンプ
２３ ：開閉弁
２４ ：貯湯量検知センサ
３１ ：第１温度センサ
３２ ：第２温度センサ
３３ ：第３温度センサ
３４ ：第４温度センサ
３５ ：第５温度センサ
３６ ：第６温度センサ
３７ ：第７温度センサ
４０ ：リモコン
５０ ：制御部
１００ ：給湯システム（冷凍装置）
１３１ ：第１熱交換器冷媒流路
１３２ ：第１熱交換器水流路
１４１ ：第１流路
１４２ ：第２流路
ＢＰ ：バイパス流路（第２冷媒流路）
ＧＰ ：ガス冷媒流路
ＬＰ ：液冷媒流路（第１冷媒流路）
Ｐ１〜Ｐ１１ ：第１冷媒配管〜第１１冷媒配管
ＲＣ ：冷媒回路
Ｔ_ＳＨ ：過熱度の目標値
ＷＰ１〜ＷＰ５ ：第１水配管〜第５水配管

【先行技術文献】

【特許文献】

【0236】

【特許文献1】特開２０１４−１０５８９１号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】