JP2001027452A - 冷媒循環式熱移動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷媒循環式熱移動装置において、運転状態を
維持しながら蒸発器の除霜を行うことができ、しかも除
霜に際して気流音等の不快な騒音を伴うことのないよう
にする。 【解決手段】 冷媒循環式熱移動装置の冷媒回路３０
に、高圧冷媒回路と低圧冷媒回路とを電子膨張弁３４と
並列に連結するバイパス通路３６を設け、このバイパス
通路３６の途中に、バイパス通路３６を開通状態と不通
状態とに切換える制御弁３７を設ける。そして、装置全
体の制御を行うシステムＣＰＵにより、所定の除霜条件
が成立したときには、制御弁３７を作動させてバイパス
通路３６を一定時間だけ開通状態とするようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機から吐出し
た冷媒を凝縮器、絞り、蒸発器を経て圧縮機に戻すよう
に循環させることにより、上記凝縮器での放熱作用や上
記蒸発器での吸熱作用によって冷暖房、あるいは冷凍等
を行うように構成された冷媒循環式熱移動装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、上記のような冷媒循環式熱移
動装置として、例えば、凝縮器及び蒸発器として室内、
室外の熱交換器を備え、圧縮機及び室内外の熱交換器等
を含む冷媒回路に冷媒を循環させることにより暖房や冷
房を行うとともに、室内外の熱交換器に対する冷媒の循
環方向を切換える四方弁を上記冷媒回路に設け、この四
方弁の操作により暖房と冷房とを切換え可能に構成した
空気調和装置（以下、空調装置と略す）は一般に知られ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような空調装置で
は、例えば、暖房時には、室内熱交換器が凝縮器とし
て、室外熱交換器が蒸発器として機能するが、この際、
外気温度が低いと、室外熱交換器に霜がつく場合があ
り、これをそのまま放置すると熱交換効率が低下する原
因となるため、適当なタイミングで霜を除去する必要が
ある。

【０００４】そこで、一般には、暖房運転中に四方弁を
切換えて一時的に運転状態を冷房運転とすることにより
室外熱交換器に高温の冷媒を供給し、これにより霜を除
去するいわゆるリバース除霜制御を行うようにしてい
る。

【０００５】しかし、リバース除霜制御では、暖房運転
が一時的に中断され、さらに室内熱交換器から冷風が吹
き出すことにより室内温度を低下させることとなり、使
用者に不快感を与える場合があるという問題がある。ま
た、上記四方弁の切換時に大きな気流音が生じ使用者に
不快感を与えるという問題もある。

【０００６】また、加熱庫に用いられる加熱専用の冷媒
循環式熱移動装置、あるいは冷凍機に用いられる冷却専
用の冷媒循環式熱移動装置においては、蒸発器の除霜は
外部から加熱ヒーターを用いる必要があり、蒸発器の吸
熱部の全てを効率良く除霜するには蒸発器の構造が複雑
化する問題もある。

【０００７】本発明はこのような事情に鑑み、運転状態
を維持しながら蒸発器の除霜を行うことができ、しかも
除霜に際して気流音等の不快な騒音を伴うことのない冷
媒循環式熱移動装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、圧縮機から吐出した冷媒を凝縮器、絞
り、蒸発器を経て圧縮機に戻すように循環させる冷媒回
路を備えた冷媒循環式熱移動装置において、圧縮機から
凝縮器を経て絞りに至る高圧冷媒回路のうちの凝縮器上
流部と絞りから蒸発器を経て圧縮機に至る低圧冷媒回路
のうち蒸発器上流部とを上記絞りと並列に連結するバイ
パス通路と、バイパス通路を開通状態と不通状態とに切
換える切換弁と、所定の除霜条件が成立したときにバイ
パス通路を開通状態とすべく切換弁を制御する制御手段
とを備えたことを特徴とするものである（請求項１）。

【０００９】この装置によると、除霜条件が成立すると
バイパス通路が開通状態とされ、高圧冷媒回路から高温
高圧の冷媒がバイパス通路を通じて蒸発器に導入され
る。このように高温の冷媒が蒸発器に導入されることに
より蒸発器の温度が上昇して除霜が行われる。

【００１０】なお、この構成では、切換弁を高圧の気相
冷媒が通過する時に騒音を発生することが考えられるた
め、バイパス通路のうち切換弁を境として高圧側となる
第１部と、上記冷媒回路のうち絞りから蒸発器に至る部
位及びバイパス通路のうち切換弁を境として低圧側から
なる第２部との間で熱交換を行わせるバイパス熱交換器
を設けるのが好ましい（請求項２）。

【００１１】このようにすれば、切換弁を通過して減圧
されて低圧低温化した冷媒あるいは絞りを通過して減圧
されることにより低圧低温化した冷媒により、切換弁の
上流側の高温高圧の気相冷媒が冷却されて液化するの
で、切換弁を冷媒が通過しても騒音が発生することがな
い。

【００１２】なお、上記の冷媒循環式熱移動装置が、第
１〜第４のポートを有する四方弁と、上記凝縮器及び蒸
発器として機能する室内熱交換器及び室外熱交換器とを
備えるとともに、上記冷媒回路として、上記圧縮機の吐
出口から上記四方弁の第１ポートに至る通路と、上記四
方弁の第２ポートから圧縮機の吸込口に至る通路と、上
記四方弁の第３ポートから上記室外熱交換器、絞り、室
内熱交換器をこの順番で経て上記四方弁の第４ポートに
至る通路とを備え、上記四方弁を切換えることにより、
暖房運転時には、上記第１ポートと第４ポートとを連通
状態とするとともに上記第２ポートと第３ポートとを連
通状態とする一方、冷房運転時には、上記第１ポートと
第３ポートとを連通状態とするとともに第２ポートと第
４ポートとを連通状態とする空気調和装置である場合に
は、上記バイパス通路として、上記室内熱交換器及び絞
りを迂回するように、圧縮器の吐出口から四方弁を経て
室内熱交換器に至る通路の所定の部位と絞りから室外熱
交換器に至る通路の所定の部位とを連絡する通路を設け
るとともに、上記バイパス熱交換器として、上記バイパ
ス通路を構成する通路のうち上記切換弁を境として高圧
側になる部位と、絞りから室外熱交換器に至る通路の所
定の部位及び上記バイパス通路を構成する通路のうち切
換弁を境として低圧側となる部位との間で熱交換を行わ
せる熱交換器を設け、暖房運転中、所定の除霜条件が成
立したときに上記バイパス通路を開通状態とすべく上記
切換弁を制御するように上記制御手段を構成するように
すればよい（請求項３）。

【００１３】この構成によれば、空気調和装置いおい
て、暖房運転を継続しつつ除霜が可能となる。また、除
霜に際して四方弁を切換える必要がないため騒音が発生
することがない。また、バイパス通路において冷媒が切
換弁を通過する際にも騒音が発生することはなく、従っ
て、除霜に際して騒音が発生することが一切ない。

【００１４】上記の構成においては、外気温度又は低圧
冷媒温度を検出する温度検出手段を設け、上記検出温度
が所定温度以下となるときに除霜条件が成立したと判断
するように制御手段を構成してもよい（請求項４）。こ
の構成によれば、最適なタイミングで自動的に除霜を実
行させることが可能となる。

【００１５】また、除霜を指示するスイッチ手段を設
け、このスイッチ手段により除霜の指示があったときに
除霜条件が成立したと判断するように制御手段を構成す
るようにしてもよい（請求項５）。この構成によれば、
必要に応じて強制的に除霜を行わせることができる。

【００１６】さらに、冷媒回路のうち低圧冷媒回路の冷
媒温度を検知する温度センサ、あるいは低圧冷媒回路の
冷媒圧力を検知する圧力センサを有し、温度センサによ
る検知温度が所定温度以下となるか、圧力センサによる
検知圧力が所定庄カ以下となる時に上記除霜条件が成立
したと判断するようにしてもよい(請求項６)。この構成
の場合も、必要に応じて強制的に除霜を行わせることが
できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。

【００１８】図１は、本発明の冷媒循環式熱移動装置の
一例としての空調装置を示しており、この空調装置は、
室外ユニット１ａと、複数の室内ユニット１ｂとで構成
されている。この空調装置には、水冷式ガスエンジン２
（以下、エンジン２と略す）と、このエンジン２により
駆動される圧縮機２０を備えた冷媒回路３０と、上記エ
ンジン２を冷却するための冷却水回路９０とが設けられ
ており、上記冷媒回路３０が室外ユニット１ａと各室内
ユニット１ｂとにわたって配設されるとともに、その冷
媒回路３０中の圧縮機２０とエンジン２及び冷却水回路
９０等が室外ユニット１ａに配設されている。

【００１９】上記エンジン２には吸気管３が接続され、
この吸気管３にはエアクリーナ４、ミキサー５及びスロ
ットル弁６等が配設されている。上記ミキサー５には、
図外の燃料ガス供給源から燃料を導く燃料供給管７が接
続されており、この燃料供給管７に流量制御弁８、電磁
弁９，１０等が介設されている。そして、上記ミキサー
５で燃料ガスと空気とが混合され、スロットル弁６で混
合気量が制御されることによりエンジン２の出力が制御
されるようになっている。

【００２０】また、エンジン２から排気管１１が導出さ
れ、この排気管１１に排ガス熱交換器１２が介設されて
いる。さらに、エンジン２のオイルパンには、オイル供
給管１３を介してオイルタンク１４が接続されており、
上記オイル供給管１３にはオイル供給量を調節するため
の電磁弁１５が設けられている。なお、１６はエンジン
２のオイルパン内のオイル温度を調節するためのヒータ
である。また、１７は排気温度を検出する排気温度セン
サである。

【００２１】上記圧縮機２０は、図示の例では２個の単
位圧縮機２０ａ，２０ｂを有するマルチ型圧縮機からな
り、その各単位圧縮機２０ａ，２０ｂが電磁クラッチ２
１ａ，２１ｂを介してエンジン２の出力軸２２に接続さ
れている。２４，２５は圧縮機温度を検出する圧縮機温
度センサである。

【００２２】上記冷媒回路３０は、圧縮機２０から吐出
される冷媒を凝縮器、絞り、蒸発器を通して圧縮機２０
に戻すように循環させるための閉回路を構成するもので
ある。当実施形態では、冷房時と暖房時とに応じて冷媒
循環経路を切替えるための四方弁３１を備えるととも
に、凝縮器及び蒸発器のうちの一方を構成する室外熱交
換器３２と、他方を構成する室内熱交換器３３と、絞り
を構成する電子膨張弁３４とを備えている。そして、冷
媒回路３０のうちの室外ユニット側回路に四方弁３１及
び室外熱交換器３２が配設される一方、複数の室内ユニ
ット側回路にそれぞれ室内熱交換器３３及び電子膨張弁
３４が配設されている。

【００２３】さらに、上記電子膨張弁３４と並列に、圧
縮機から凝縮器を経て電子膨張弁（絞り）に至る高圧冷
媒回路と電子膨張弁（絞り）から蒸発器を経て圧縮機に
至る低圧冷媒回路とを連結するバイパス通路３６が設け
られ、このバイパス通路３６に、開度調節可能な減圧弁
を構成する制御弁３７（切換弁）が設けられるととも
に、制御弁３７の上流部と下流部との間で熱交換を行わ
せる熱交換器３８（バイパス熱交換器）が設けられてい
る。

【００２４】冷媒回路３０を具体的に説明すると、圧縮
機２０と四方弁３１との間には、圧縮機２０の吐出口と
四方弁３１の第１ポート３１ａとを接続する吐出側ライ
ン４１と、四方弁３１の第２ポート３１ｂと圧縮機２０
の吸込口とを接続する吸込側ライン４２とが配設されて
いる。上記吐出側ライン４１には、高圧冷媒からオイル
を分離するオイルセパレータ４３が設置されており、分
離されたオイルはストレーナ４４及び毛細管４５を経て
吸込側ライン４２の下流部に導かれるようになってい
る。

【００２５】また、上記吸込側ライン４２にはアキュム
レータ４６が介設されている。吸込側ライン４２は、四
方弁３１とアキュムレータ４６の入口とをつなぐ上流側
ライン４２ａと、アキュムレータ４６の気相冷媒の出口
に接続されたライン４２ｂと、このライン４２ｂに毛細
管４７及びこれと並列のＵ字形のライン４２ｄを介して
接続された下流側ライン４２ｃとを有し、下流側ライン
４２ｃが圧縮機２０の吸込口に接続されるとともに、下
流側ライン４２ｃから分岐した通路４２ｅが毛細管４
８、弁４９及びストレーナ５０を介して圧縮機２０に接
続されている。

【００２６】そして、上記アキュムレータ４６で気相冷
媒と液相冷媒とが分離され、気相冷媒がライン４２ｂ、
毛細管４７及びライン４２ｃを経て圧縮機２０に吸入さ
れるようになっている。また、必要に応じ運転停止時に
アキュムレータ４６内の液相冷媒を導出し得るように、
アキュムレータ４６の下端部がストレーナ５１及び制御
弁５２を有する通路を介してライン４２ｄに接続されて
いる。

【００２７】アキュムレータ４６の所定高レベル位置と
所定低レベル位置（例えば最低位置）とは液面レベル検
出用通路５３，５４を介してライン４２ｄに接続され、
その各通路５３，５４にそれぞれストレーナ５５，５６
及び毛細管５７，５８が配設されるとともに、各通路５
３，５４に対してヒータ５９，６０及び温度センサ６
１，６２が具備されている。そして、通路５３，５４に
液相冷媒が導出されたときの通路内の温度変化の検出に
よってアキュムレータ内の液面レベル、つまり液相冷媒
の貯留量が検出されるようになっている。

【００２８】アキュムレータ４６にはヒーター６３が具
備されている。また、四方弁３１とアキュムレータ４６
との間のライン４２ａには、エンジン廃熱で冷媒を加熱
する熱交換器６４が設けられている。

【００２９】上記四方弁３１の第３ポート３１ｃにはラ
イン６５を介して室外熱交換器３２が接続され、さらに
室外熱交換器３２にライン６６が接続されている。この
ライン６６は、熱交換器３８を通り、ストレーナ６７及
び手動弁６８を経てジョイント６９に達している。四方
弁３１の第４ポート３１ｄにはライン７０が接続され、
このライン７０は、ストレーナ７１及び手動弁７２を経
てジョイント７３に達している。

【００３０】一方、各室内ユニット１ｂには、それぞ
れ、室内熱交換器３３と電子膨張弁３４とが直列に接続
された状態で設けられ、室外ユニット側回路のライン７
０にジョイント７３を介して接続されるライン７４に室
内熱交換器３３が接続されるとともに、室外ユニット側
回路のライン６６にジョイント６９を介して接続される
ライン７５に電子膨張弁３４が接続されている。

【００３１】さらに冷媒回路３０には、電子膨張弁３４
と並列に高圧冷媒回路と低圧冷媒回路とを連結するバイ
パス通路３６が設けられ、当実施形態では、室内熱交換
器３３と電子膨張弁３４とを迂回するように、上記冷媒
回路３０のうち圧縮機２０の吐出口から四方弁３１を経
て室内熱交換器３３までの所定の部位（室外ユニット側
回路において四方弁３１の第４ポート３１ｄに通じるラ
イン７０の途中）と、電子膨張弁３４から室外熱交換器
３２までの間の部位（室外熱交換器３２に接続されたラ
イン６６の途中）とを連結するバイパス通路３６が設け
られている。つまり、暖房時に高圧冷媒回路における凝
縮器（室内熱交換器３３）上流部と低圧冷媒回路におけ
る蒸発器（室外熱交換器３２）上流部とを連結するよう
にバイパス通路３６が形成されている。

【００３２】このバイパス通路３６には、該通路を開通
状態と不通状態とに切り換える制御弁３７が設けられて
おり、この弁３７は、電子膨張弁と同様の構造であっ
て、この弁３７を通過する冷媒を膨張、減圧させるよう
になっており、かつ、無段階に冷媒流通量の調節が可能
となっている。

【００３３】また、バイパス通路３６のうち制御弁３７
を境として高圧側となる第１部３６ａ（バイパス通路３
６のうちでライン７０に対する接続部と制御弁３７との
間の部分）と、上記冷媒回路３０のうち電子膨張弁３４
から室外熱交換器３２までの部位(ライン７５,６６)及
びバイパス通路３６のうち制御弁３７を境として低圧部
３６ｂからなる第２部２００との間との間に熱交換器３
８が設けられている。これにより暖房運転時には、後に
詳述するようにバイパス通路３６のうち上記第１部３６
ａ内の高圧冷媒と、制御弁３７の下流側となるライン６
６内等の低圧冷媒との間で熱交換が行われるように構成
されている。

【００３４】さらに上記バイパス通路３６には、ストレ
ーナ７６が設けられるとともに、冷媒温度センサ７７が
具備されている。また、ライン６６における熱交換器３
８の上流側及び下流側にも冷媒温度センサ７８，７９が
具備されている。特に、冷媒温度センサ７９は、室外熱
交換器３２の極近傍に設けられており、室外熱交換器３
２が蒸発器となる暖房運転時には、これが蒸発器の温度
を検出する本発明の温度検出手段として機能するように
なっている。

【００３５】このほかに冷媒回路３０に対して具備され
る各種検出要素として、高圧側圧力センサ８１、低圧側
圧力センサ８２、圧縮機吐出側冷媒温度センサ８３、圧
縮機吸込側冷媒温度センサ８４、外気温センサ８５等が
室外ユニット１ａ側に配設されるとともに、電子膨張弁
３４の上流側及び下流側の冷媒温度センサ８６，８７、
室内温度センサ８８等が室内ユニット１ｂ側に配設され
ている。

【００３６】また、上記冷却水回路９０は、主ウォータ
ポンプ９２、排ガス熱交換器１２、エンジン側ウォータ
ポンプ９３、エンジンウォータジャケット、サーモスタ
ット９４、リニア三方弁９５、ラジエータ９６等が配設
された主冷却水通路９１を備えるとともに、エンジン廃
熱を熱交換器６３に導くための通路９７を有している。
この通路９７は、主冷却水通路９１を循環する冷却水が
エンジンウォータジャケットからラジエータ９６へ向か
う経路の途中で、リニア三方弁９５を介して主冷却水通
路９１から分岐し、熱交換器６４を通ってから、主冷却
水通路９１に合流するように形成されている。

【００３７】上記リニア三方弁９５は、主冷却水通路９
１から通路９７へ冷却水が分流する割合をリニアに変え
ることができるようになっており、エンジン廃熱を受け
取った冷却水が上記リニア三方弁９５に導かれ、リニア
三方弁９５の作動位置に応じた量だけ通路９７を介して
熱交換器６４に導かれることにより、この熱交換器６４
で冷媒回路３０の吸込側ライン４２中の低圧冷媒にエン
ジン廃熱が供給されるようになっている。

【００３８】図２は上記空調装置の制御系を示してい
る。この図に示す制御系は、システム全体の制御を行う
システムＣＰＵ１００（制御手段）と、エンジン２の制
御を行うエンジンＣＰＵ１０６を有し、これらのＣＰＵ
１００、１０６は互いに関連して制御を行うことができ
るように電気的に接続されている。さらにシステムＣＰ
Ｕ１００には、室内ユニット１ａに設けられた操作部１
０１（リモコンを有する場合には、リモコン及びその送
受信部を含む）、冷媒温度センサ８６，８７、室内温度
センサ８８、電子膨張弁３４及び室内ファン１０２が接
続されるとともに、室外ユニットに設けられた高圧側圧
力センサ８１、低圧側圧力センサ８２、外気温度センサ
８５、アキュムレータ液面センサ６１，６２、圧縮機温
度センサ２４，２５、冷媒温度センサ７７，７８，７
９，８４、除霜スイッチ（スイッチ手段）１０３、四方
弁３１、リニア三方弁９５、室外ファン１０４及び制御
弁３７等が接続されている。また、プログラムや各種デ
ータ等を記憶するメモリ１０５がシステムＣＰＵ１００
に接続されている。

【００３９】そして、上記操作部１０１（又はリモコ
ン）によって運転モード（冷房または暖房）及び設定温
度が決定され、その運転モードに応じて四方弁３１が切
換制御されるとともに、この運転モード及び設定温度と
各種センサによる温度、圧力等の検出値に応じ、上記電
子膨張弁３４、室内ファン１０２、リニア三方弁９５、
室外ファン１０４、制御弁３７等が制御されるようにな
っている。

【００４０】以上のような当実施形態の空調装置の作用
を、その動作と共に図３のフローチャートを用いて説明
する。

【００４１】まず、空調装置のメイン電源がオンされる
と、ＣＰＵ１００，１０６の初期設定が行われ、スイッ
チ操作等の操作データ及び各種センサのデータ取込みが
行われ、運転動作の設定が行われる（ステップＳ１〜Ｓ
４）。

【００４２】次いで、システムオフか否か、すなわちメ
イン電源がオフされたか否かが判断され、ここで、オフ
されていると判断された場合には、所定のシステムオフ
（停止）の処理が実行されて本フローチャートが終了す
る（ステップＳ１１）。

【００４３】一方、ステップＳ５でシステムオフでない
と判断された場合には、設定が冷房運転か否かが判断さ
れる（ステップＳ６）。ここで、設定が冷房運転である
と判断した場合には、ステップＳ１２に移行されて以下
のような冷房運転の制御が行われる。

【００４４】すなわち、冷房運転時には、四方弁３１が
図１に破線で示すように、吐出側ライン４１とライン６
５とを接続するとともに、吸込側ライン４２とライン７
０とを接続する状態に制御される。これにより、圧縮機
２０から吐出される高温、高圧の冷媒が図１中に破線矢
印で示すように、吐出側ライン４１、四方弁３１、ライ
ン６５、ライン６５、室外熱交換器３２、ライン６６、
ライン７５、電子膨張弁３４、室内熱交換器３３、ライ
ン７４、ライン７０、四方弁３１及び吸込側ライン４２
をこの順に通って圧縮機２０に戻される。従って、室外
熱交換器３２が凝縮器となって、ここで放熱が行われる
とともに、室内熱交換器３３が蒸発器となって、ここで
吸熱が行われることにより、室内が冷房される。この場
合、設定温度等に応じた所望の冷房効果が得られるよう
に、例えば高圧側圧力センサ８１による検出圧力が目標
冷媒圧力となるように上記エンジン２の回転数等がＣＰ
Ｕ１００，１０６により制御される。

【００４５】一方、ステップＳ６で冷房運転でないと判
断された場合には、つまり暖房運転の場合には、ステッ
プＳ７に移行されて以下のような暖房運転のための制御
が行われる。

【００４６】すなわち、暖房運転時には、四方弁３１が
図１に実線で示すように、吐出側ライン４１とライン７
０とを接続するとともに、吸込側ライン４２とライン６
５とを接続する状態に制御される。これにより、圧縮機
２０から吐出される高温、高圧の冷媒が図１中に実線矢
印で示すように、吐出側ライン４１、四方弁３１、ライ
ン７０、ライン７４、室内熱交換器３３、電子膨張弁３
４、ライン７５、ライン６６、室外熱交換器３２、ライ
ン６５、四方弁３１及び吸込側ライン４２をこの順に通
って圧縮機２０に戻される。従って、室内熱交換器３３
が凝縮器となって、ここで放熱が行われることにより室
内の暖房が行われるとともに、室外熱交換器３２が蒸発
器となって、ここで吸熱が行われる。

【００４７】次いで、ステップＳ８に移行されて除霜ス
イッチ１０３がオンされているか否かが判断され、除霜
スイッチ１０３がオフの場合には定常除霜制御が実行さ
れ（ステップＳ９）、一方、除霜スイッチ１０３がオン
されている場合には強制除霜制御が実行されて(ステッ
プＳ１０)、ステップＳ２にリターンされる。

【００４８】定常除霜制御では、図４のフローチャート
（サブルーチン）に示すように、まず、室外熱交換器３
２の温度に基づいて除霜が必要か否かが判断される（ス
テップＳ２１）。具体的には、室外熱交換器３２の上流
側（冷媒の流れ方向における上流側）に配設されている
冷媒温度センサ７９の検出温度とメモリ１０５に予め記
憶されている所定の着霜温度とが比較され、冷媒温度セ
ンサ７９の検出温度が着霜温度以下であるか否かが判断
される。なお、上記着霜温度は、例えば室外熱交換器３
２に霜がついている時の冷媒温度センサ７９の出力デー
タを検出することにより予め試験的に求められてメモリ
１０５に記憶されている。

【００４９】ステップＳ２１において除霜が必要である
と判断されると、タイマー（図示せず）がセットされて
上記制御弁３７が開かれ、上記タイマーにより設定時間
が計時されると制御弁３７が閉じられる（ステップＳ２
２〜Ｓ２５）。このように制御弁３７が開かれると、室
内熱交換器３３において放熱した後、ライン６６を通じ
て室外熱交換器３２（蒸発器）に導入される低温の冷媒
に対して上記ライン７０を流れる高温の冷媒がバイパス
通路３６を通じて合流し、これにより室外熱交換器３２
が暖められて室外熱交換器３２の除霜が行われることと
なる。

【００５０】一方、強制除霜制御では、図５のフローチ
ャート（サブルーチン）に示すように、本制御に入ると
直ちにタイマーがセットされて制御弁３７が開かれ、上
記タイマーにより設定時間が計時されると制御弁３７が
閉じられる（ステップＳ３１〜Ｓ３４）。つまり、上記
除霜スイッチ１０３がオンされると、除霜の必要性が判
断されることなく直ちに制御弁３７が開かれて高温の冷
媒がバイパス通路３６を通じてライン６６の冷媒に合流
させられる。これにより、室外熱交換器３２に霜がつい
ている場合には除霜が行われることとなる。

【００５１】以上説明した空調装置によれば、暖房運転
状態において、上述のようにライン７０を通じて室内熱
交換器３３に導入される高温の冷媒の一部をバイパス通
路３６を通じて室外熱交換器３２に導入することにより
除霜を行うように構成しているため、暖房運転を継続し
なが室外熱交換器３２の除霜を行うことができる。従っ
て、従来のいわゆるリバース除霜制御のように、除霜時
に暖房運転が中断されて室内温度の低下を招き、これに
より使用者に不快感を与えるようなことがない。なお、
上記の空調装置では、除霜に際し、圧縮機２０から室外
熱交換器３２に導入される冷媒の一部を一時的にバイパ
スさせるため、暖房効果が一時的に低下することが考え
られるが、リバース除霜制御のように室外熱交換器３２
から冷風が吹き出ることはない。従って、除霜時に室内
温度を低下させて使用者に不快感を与えるようなことが
一切ない。

【００５２】その上、除霜のために四方弁３１を切換え
る必要がないので、従来のリバース除霜制御のように四
方弁の切換え時に大きな気流音が生じて使用者に不快感
を与えるということもない。なお、制御弁３７より上流
側のバイパス通路３６内の冷媒は、高温、高圧のガス状
であってボリューム及び流速が大きいため、制御弁３７
が開かれるとこれを通過する際に気流音が生じることが
考えられるが、上記実施形態の装置では、熱交換器３８
を設けてバイパス通路３６の制御弁３７上流の冷媒と、
ライン６６の低温の冷媒との間で熱交換を行わせている
ため、高温、高圧のガス状の冷媒が放熱、凝縮して気液
２相もしくは液状となり、ボリューム及び流速が減少す
ることとなる。そのため、制御弁３７を通過するときに
大きな気流音が生じる等、騒音を伴うことがない。そし
て、高温、高圧のガスから放出された熱はライン６６の
低温の冷媒に与えられ、結局は室外熱交換器３２に供給
されるので、上記熱交換器３８を設けても除霜効果が損
なわれることはない。

【００５３】また、上記実施形態の装置では、除霜スイ
ッチ１０３がオフの状態では、室外熱交換器３２の温度
を監視することにより自動的に除霜を行わせる一方で、
除霜スイッチ１０３をオンすれば強制的に除霜を行わせ
ることもできるようになっているので、例えば霜のつき
がひどい場合や、冷媒温度センサ７９が故障する等して
定常除霜制御が正常に行われないような場合でも、強制
的に除霜を行わせて室外熱交換器３２の霜を完全に除去
することができる。そのため、室外熱交換器３２の除霜
を良好かつ確実に行うことができ、室外熱交換器３２に
霜がつくことに起因した室外熱交換器３２の熱交換効率
の低下を効果的に防止することができるという特徴もあ
る。

【００５４】なお、上記実施形態では、除霜条件が成立
する場合として、冷媒温度センサ７９による検出温度と
設定温度とを比較して検出温度が設置温度以下となる場
合、あるいは除霜スイッチ１０３がオンされた場合を定
め、これらの条件が成立したときに除霜を実行する、つ
まり制御弁３７を開くようにしているが、除霜条件とし
てこれ以外の条件を定めてもよい。例えば、外気温度を
検出し、その温度が所定温度以下であることをさらに除
霜条件として加えたり、あるいは除霜を行った後に一定
時間が経過していることを除霜条件として加えるように
してもよい。

【００５５】また、上記実施形態では、定常的除霜制御
と強制的除霜制御の双方を行うようにしているが、いず
れか一方の制御のみを行うようにしてもよい。あるい
は、冷媒温度センサ７９による検出温度が設定温度以下
であることと、除霜スイッチ１０３がオンであることを
アンド条件とし、つまり除霜スイッチ１０３がオンのと
きで、かつ上記検出温度が設定温度以下のときに除霜を
行うようにしてもよい。

【００５６】さらに、上記実施形態では、バイパス通路
３６うち、暖房時に高圧側となる端部を四方弁３１と室
内熱交換器３３との間の部分（ライン７０）に接続して
いるが、例えば圧縮器２０の吐出口と四方弁３１との間
の部分（高圧冷媒配管４１）に接続するようにしてもよ
い。また、熱交換器３８は、バイパス通路３６の第１部
３６ａと、上記電子膨張弁３４からバイパス通路３６と
ライン６６との接続部分(バイパス通路３６のうち、暖
房運転時に低圧側となる部位の端部)に至る箇所との間
で熱交換させるように設けてもよい。

【００５７】本発明の熱移動装置におけるバイパス通路
等の構成は上記実施形態に限定されず、種々変更可能で
あり、以下、各種実施形態を図６〜図８によって説明す
る。なお、図６〜図８は、各種実施形態につき、熱移動
装置の要部の構造を概略的に示している。また、図１に
示すものと同等の部分には同一符号を付している。

【００５８】図６は、図１に示す実施形態（第１実施形
態）の変形例であって、装置全体が圧縮機２０、四方弁
３１、室外熱交換器３２、室内熱交換器３３、電子膨張
弁３４等を備えた冷暖房切換可能な空調装置となってい
る点は図１の第１実施形態と同様である。また、高圧冷
媒回路と低圧冷媒回路とを連結するバイパス通路３６Ａ
を備え、このバイパス通路３６Ａは暖房運転時に凝縮器
となる室内熱交換器３３の上流と蒸発器となる室外熱交
換器３２の上流とを連結するように形成されており、こ
のバイパス通路３６Ａに制御弁３７Ａが設けられるとと
もに、熱交換器３８Ａが設けられている点も、図１の第
１実施形態と同様である。

【００５９】ただし、上記熱交換器３８Ａは、制御弁３
７Ａ上流部と、バイパス通路３６Ａ中の制御弁３７下流
部との間で熱交換を行わせるように構成されている。

【００６０】この変形例によっても、制御弁３７Ａが上
記第１実施形態の場合と同様に制御されることにより、
暖房運転時において制御弁３７Ａが開かれると、室外熱
交換器３２に導入される低温の冷媒に対して高温の冷媒
がバイパス通路３６Ａを通じて合流し、これにより室外
熱交換器３２の除霜が行われることとなる。

【００６１】図７は本発明の第２実施形態を示し、この
実施形態では、空調装置において、高圧冷媒回路と低圧
冷媒回路とを連結するバイパス通路３６Ｂが、冷房運転
時に凝縮器となる室外熱交換器３２の上流と蒸発器とな
る室内熱交換器３３の上流とを連結するように形成され
ている。

【００６２】すなわち、圧縮機２０、四方弁３１、室外
熱交換器３２、室内熱交換器３３、電子膨張弁３４等を
備えた冷暖房切換可能な空調装置の全体構成は第１実施
形態と同様であるが、四方弁３１と室外熱交換器３２と
の間のラインにバイパス通路３６Ｂの上流端が接続され
るとともに、電子膨張弁３４と室内熱交換器３３との間
のラインにバイパス通路３６Ｂの下流端が接続されてい
る。そして、このバイパス通路３６Ｂに、制御弁３７Ｂ
と、この制御弁３７Ｂの上流部と下流部との間で熱交換
を行わせる熱交換器３８Ｂとが設けられている。

【００６３】なお、この実施形態のような通路構成とす
る場合に、電子膨張弁３４が室内側ユニット１ｂにある
とバイパス通路３６Ｂを室外ユニット１ａと室内ユニッ
ト１ｂとにわたって配設しなければならなくなるので、
図示のように上記電子膨張弁３４を室外ユニット１ａに
設けることにより、バイパス通路３６Ｂを室外ユニット
１ａ内に配置できるようにしておくことが好ましい。

【００６４】この実施形態によると、圧縮機２０から吐
出された冷媒が図７中の実線矢印のように四方弁３１、
室外熱交換器３２、電子膨張弁３４、室内熱交換器３３
をこの順に通って圧縮機２０に戻るように循環する冷房
時において、制御弁３７Ｂが開かれることにより何らか
の理由で室内熱交換器３３に着霜が生じた場合でも、こ
れを良好に除去することができる。すなわち、制御弁３
７Ｂが開かれることにより、圧縮機２０から吐出された
高温の冷媒の一部が室外熱交換器３２をバイパスして室
内熱交換器３３に導入され、これにより室内熱交換器３
３が暖められて除霜が行われることとなる。

【００６５】なお、詳しい説明を省略するが、この図７
に示す装置においても、第１実施形態のように除霜スイ
ッチを設け、除霜スイッチのオフ状態では、室内熱交換
器３３の温度を監視しながら自動的に除霜を行わせる一
方、使用者が必要と判断した場合には、除霜スイッチを
オンすることにより強制的に除霜を行わせ得るように制
御することができる。この場合、室内熱交換器３３に導
入される冷媒に対して高温の冷媒を継続的に導入すると
室内熱交換器３３による冷房効果が低下することが考え
られるため、制御弁３７を開いておく時間は、除霜が行
われる範囲で可及的に短く設定するのが望ましい。

【００６６】図８は本発明の第３実施形態を示し、この
実施形態では、冷凍機（冷蔵庫を含む）において、高圧
冷媒回路と低圧冷媒回路とを連結するバイパス通路３６
Ｃが、凝縮器１３２の上流と蒸発器１３３との上流とを
連結するように形成されている。

【００６７】すなわち、冷凍機もしくは冷蔵庫の冷媒回
路３０は、圧縮機２０の吐出口に通じる吐出側ライン１
４１に接続された凝縮器１３２と、圧縮機２０の吸込口
に通じる吸込側ライン１４２に接続された蒸発器１３３
と、これら凝縮器１３２と蒸発器１３３との間に介設さ
れた電子膨張弁１３４とを備え、圧縮機２０から吐出さ
れた冷媒が吐出側ライン１４１、凝縮器１３２、電子膨
張弁１３４及び蒸発器１３３及び吸込側ライン１４２を
この順に通って圧縮機２０に戻るように循環する構成と
なっている。

【００６８】また、バイパス通路３６Ｃは、圧縮機２０
から凝縮器１３２に至るまで吐出側ライン１４１の途中
と、電子膨張弁１３４から蒸発器１３３に至るまでのラ
インの途中とを連結するように形成されている。このバ
イパス通路３６Ｃに、制御弁３７Ｃと、この制御弁３７
Ｃの上流部と下流部との間で熱交換を行わせる熱交換器
３８Ｃとが設けられている。

【００６９】この実施形態によると、制御弁３７Ｃが開
かれると、圧縮機２０から吐出された高温の冷媒の一部
が凝縮器１３２をバイパスして蒸発器１３３に導入さ
れ、これにより蒸発器１３３の除霜が行われる。従っ
て、冷凍機もしくは冷蔵庫の運転を継続させたままで蒸
発器１３３の除霜を行うことができる。

【００７０】この場合には、例えば、蒸発器１３３が配
置される庫内温度が所定値以下となる場合、蒸発器１３
３の吸熱能力が着霜により低下して、低圧側の冷媒圧力
が上昇せず所定値以下となる場合、あるいは低圧側の冷
媒温度が上昇せず所定値以下となる場合に除霜条件が成
立するようにすればよい。この際、低圧側の冷媒圧力及
び低圧側の冷媒温度は、同図に示すように吸込側ライン
１４２に低圧圧力センサ８２および吸込温度センサ８４
を設けて検知するようにすればよい。

【００７１】なお、図５中に実線で示す冷媒回路では、
サブクール制御（高圧側の膨張弁近傍の冷媒温度を飽和
液温度よりも低い温度に引き下げるように電子膨張弁の
開度を調節する制御）に適応するように、蒸発器１３３
と圧縮機２０との間の吸込側ライン１４２の途中にアキ
ュムレータ４６を介設しているが、スーパーヒート制御
（圧縮機吸込部の冷媒温度を飽和蒸気温度よりも高い温
度にまで上昇させるように電子膨張弁の開度を調節する
制御）に適応するように、同図に二点鎖線で示すように
凝縮器１３２と電子膨張弁１３４との間のラインにレシ
ーバー１５０を介設してもよい。

【００７２】ところで、上記各実施形態において、圧縮
機２０を駆動する駆動源は、図示のエンジン２に限ら
ず、電動モータ等であってもよい。

【００７３】また、各実施形態の冷媒回路において、凝
縮器と蒸発器との間で冷媒の膨張を行わせる絞りとして
は、図示の電子膨張弁３４，１３４の替わりに毛細管を
用いるようにしてもよい。

【００７４】なお、図８において、室外に蒸発器１３３
を配置することにより庫内を加熱する温蔵庫となるヒー
トポンプ装置を構成することもできる。

【００７５】なお、上記各実施形態においては説明を省
略しているが、上記室外熱交換器２８及び蒸発器１３３
には吸熱のため周囲の外気や庫内空気を導く不図示のフ
ァンを配置しているものとする。

【００７６】

【発明の効果】以上のように本発明は、冷媒循環式熱移
動装置において、高圧冷媒回路のうちの凝縮器上流部と
絞りから蒸発器を経て圧縮機に至る低圧冷媒回路のうち
蒸発器上流部とを絞りと並列に連結するバイパス通路を
設けるとともにこのバイパス通路の途中に切換弁を設
け、所定の除霜条件が成立したときに切換弁を開いてバ
イパス通路を開通状態とすることにより、圧縮器から吐
出された高温の冷媒の一部を凝縮器をバイパスして蒸発
器に導入するようにしているため、運転を継続しながら
蒸発器の除霜を行うことができる。そのため、室内環境
を変化させることなく除霜を行うことができる。しか
も、除霜のために四方弁を切換える必要がないので、従
来のリバース除霜制御のように除霜に際して大きな気流
音が生じる等、騒音を伴うことがなく、従って使用者に
不快感を与えることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷媒循環式熱移動装置の第１実施形態
を示す回路構成図である。

【図２】第１実施形態の装置の制御系を示すブロック図
である。

【図３】冷媒循環式熱移動装置の動作制御の一例を示す
フローチャートである。

【図４】定常的除霜制御の一例を示すフローチャートで
ある。

【図５】強制的除霜制御の一例を示すフローチャートで
ある。

【図６】第１実施形態の装置の変形例を示す冷媒回路主
要部の概略回路構成図である。

【図７】本発明の装置の第２実施形態を示す冷媒回路主
要部の概略回路構成図である。

【図８】本発明の装置の第３実施形態を示す冷媒回路主
要部の概略回路構成図である。

【符号の説明】

１ａ 室外ユニット １ｂ 室内ユニット ２ エンジン ２０ 圧縮機 ３０ 冷媒回路 ３２ 室外熱交換器 ３３ 室内熱交換器 ３４ 電子膨張弁 ３６，３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ バイパス通路 ３７，３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ 制御弁（切換弁） ３８，３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ 熱交換器 １００，１０６ ＣＰＵ（制御手段） １３２ 凝縮器 １３３ 蒸発器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機から吐出した冷媒を凝縮器、絞
   り、蒸発器を経て圧縮機に戻すように循環させる冷媒回
   路を備えた冷媒循環式熱移動装置において、 圧縮機から凝縮器を経て絞りに至る高圧冷媒回路のうち
   の凝縮器上流部と絞りから蒸発器を経て圧縮機に至る低
   圧冷媒回路のうち蒸発器上流部とを上記絞りと並列に連
   結するバイパス通路と、 上記バイパス通路を開通状態と不通状態とに切換える切
   換弁と、 所定の除霜条件が成立したときに上記バイパス通路を開
   通状態とすべく上記切換弁を制御する制御手段とを備え
   たことを特徴とする冷媒循環式熱移動装置。
2. 【請求項２】 上記バイパス通路のうち切換弁を境とし
   て高圧側となる第１部と、上記冷媒回路のうち絞りから
   蒸発器に至る部位及びバイパス通路のうち切換弁を境と
   して低圧側からなる第２部との間で熱交換を行わせるバ
   イパス熱交換器を備えていることを特徴とする請求項１
   記載の冷媒循環式熱移動装置。、
3. 【請求項３】 上記冷媒循環式熱移動装置は、第１〜第
   ４のポートを有する四方弁と、上記凝縮器及び蒸発器と
   して機能する室内熱交換器及び室外熱交換器とを備える
   とともに、上記冷媒回路として、上記圧縮機の吐出口か
   ら上記四方弁の第１ポートに至る通路と、上記四方弁の
   第２ポートから圧縮機の吸込口に至る通路と、上記四方
   弁の第３ポートから上記室外熱交換器、絞り、室内熱交
   換器をこの順番で経て上記四方弁の第４ポートに至る通
   路とを備え、上記四方弁を切換えることにより、暖房運
   転時には、上記第１ポートと第４ポートとを連通状態と
   するとともに上記第２ポートと第３ポートとを連通状態
   とする一方、冷房運転時には、上記第１ポートと第３ポ
   ートとを連通状態とするとともに第２ポートと第４ポー
   トとを連通状態とする空気調和装置であって、上記バイ
   パス通路として、上記室内熱交換器及び絞りを迂回する
   ように、圧縮器の吐出口から四方弁を経て室内熱交換器
   に至る通路の所定の部位と絞りから室外熱交換器に至る
   通路の所定の部位とを連絡する通路を備えるとともに、
   上記バイパス熱交換器として、上記バイパス通路を構成
   する通路のうち上記切換弁を境として高圧側になる部位
   と、絞りから室外熱交換器に至る通路の所定の部位及び
   上記バイパス通路を構成する通路のうち切換弁を境とし
   て低圧側となる部位との間で熱交換を行わせる熱交換器
   を備え、上記制御手段は、暖房運転中、所定の除霜条件
   が成立したときに上記バイパス通路を開通状態とすべく
   上記切換弁を制御することを特徴とする請求項２記載の
   冷媒循環式熱移動装置。
4. 【請求項４】 外気温度又は低圧冷媒温度を検出する温
   度検出手段を有し、上記制御手段は、上記検出温度が所
   定温度以下となるときに上記除霜条件が成立したと判断
   することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載
   の冷媒循環式熱移動装置。
5. 【請求項５】 除霜を指示するスイッチ手段を有し、上
   記制御手段は、上記スイッチ手段により除霜の指示があ
   ったときに上記除霜条件が成立したと判断することを特
   徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の冷媒循環式
   熱移動装置。
6. 【請求項６】 冷媒回路のうち低圧冷媒回路の冷媒温度
   を検知する温度センサ、あるいは低圧冷媒回路の冷媒圧
   力を検知する圧力センサを有し、温度センサによる検知
   温度が所定温度以下となるか、圧力センサによる検知圧
   力が所定庄カ以下となる時に上記除霜条件が成立したと
   判断することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに
   記載の熱循環式熱移動装置。