JP2008224135A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】室外熱交換器への着霜による暖房運転（加熱運転）性能の低下を的確に検知し、暖房運転率（加熱運転率）や快適性の向上が図れる冷凍装置を提供する。
【解決手段】霜取り時間の長さに応じて暖房運転を連続して行う霜取り禁止時間が複数設定可能であり、室外機冷媒温度検出手段で検出された室外器冷媒温度と外気温度検出手段で検出された外気温度との温度差から室外熱交換器への着霜量を判断して、着霜量が少ないと判定された場合には、霜取り禁止時間を長く設定し、室外熱交換器への着霜量が多いと判断された場合には、霜取り禁止時間を短く設定し、ある一定時間暖房運転を実施した後、着霜により室内熱交換器の暖房能力が低下したと判断された場合に四方切替弁を切替させて除霜運転を行うように制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば冷暖房運転を行う空気調和機に好適な冷凍装置、特に室外機の着霜を適確に判断して除霜運転を行うことのできる冷凍装置に関する。

従来より、ヒートポンプ式の冷凍装置において、外気温度と室外熱交換器の冷媒蒸発温度とを検知し、暖房（又は加熱）運転開始後の所定時間における温度差と、着霜が予想される所定時間における温度差とを比較し、その差が設定された値を越えたときに除霜運転を行うようにしたものが知られている。

例えば、ヒートポンプ式の空気調和機において、暖房運転を開始してから約２０分経過後、室外温度と冷媒温度を検知してその温度差ＴＡを記憶し、次に所定時間後の温度差ＴＢを計算して、ＴＡとＴＢを比較し、その温度差が設定値ＴＣを越えたときに除霜運転を開始する。また、外気温度の高低によりＴＡ＝大又は小の値を基準として着霜の有無を判断するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、ヒートポンプ式空気調和機の除霜装置において、着霜感知手段として、室外熱交換器用温度センサと、室外熱交換器を通過する空気の圧力を感知する通過空気用圧力センサとを設け、温度が所定値以下でかつ圧力が所定値以上のときに除霜開始するとともに、除霜終了判定手段として、室内熱交換器と流路切換弁の間に配置した冷媒用温度センサと外気用温度センサとを設け、これら冷媒用温度センサと外気用温度センサにより検知した温度の差が所定値以上になったとき除霜終了とするようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、空気調和機の除霜装置として、暖房運転時に室外熱交換器の温度を感知する室外配管温度感知手段と、室外温度感知手段とを備え、室外熱交換器温度と外気温度と圧縮機の運転時間とにしたがって着霜状態を判断するもの、すなわち室外温度に対して室外配管温度がＬ１ライン以下（例えば、室外温度−１３℃のとき室外配管温度−１３℃以下、または室外温度−１℃のとき室外配管温度−６℃以下）で２０分以上維持され、圧縮機の運転時間が３５分を経過すると除霜運転を行うようにしたものが知られている（例えば、特許文献３参照）。

特開昭５７−１６４２４５号公報（第２−３頁、第３−５図） 特開昭６０−２１８５５１号公報（第２−３頁、第１図） 特開平１１−２３１１２号公報（第２−６頁、第３図）

しかしながら、前述のように暖房運転を開始してから約２０分経過後の室外温度と冷媒温度との温度差ＴＡと所定時間後の温度差ＴＢとを比較し、その温度差が設定値ＴＣを越えたときに除霜運転を開始するようにしたものにあっては、空調負荷変動による所定時間後の温度差が考慮されていない。さらに、圧縮機の運転周波数可変機種の場合における空調負荷変動に伴う温度差が考慮されておらず、不充分である。

また、室外熱交換器を通過する空気の圧力を着霜判断のパラメータとして用いているものにあっては、高価な装置が必要で、その演算処理も複雑となることや、熱交換器への埃付着と着霜との区別も必要となるなどの難点がある。

また、室外熱交換器温度と外気温度と圧縮機の運転時間とにしたがって着霜状態を判断するようにしたものにあっては、外気の湿度が考慮されていない。外気の湿度が低い場合、例え室外温度に対して室外配管温度がＬ１ライン以下であっても着霜が殆どみられないが、それにも拘わらず従来は霜取り動作に入る可能性があり、暖房運転率が低下し、快適性を損なうおそれがあった。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、室外熱交換器への着霜による暖房運転（加熱運転）性能の低下を的確に検知し、暖房運転率（加熱運転率）や快適性の向上が図れる冷凍装置を提供することを目的とする。

本発明に係る冷凍装置は、少なくとも、圧縮機、四方切替弁、室内熱交換器、第１減圧装置、及び室外熱交換器を冷媒配管で閉ループに結合した冷媒回路と、室外熱交換器の冷媒温度を検出する室外機冷媒温度検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、霜取り時間の長さに応じて暖房運転を連続して行う霜取り禁止時間が複数設定可能であり、室外機冷媒温度検出手段で検出された室外器冷媒温度と外気温度検出手段で検出された外気温度との温度差から室外熱交換器への着霜量を判断して、着霜量が少ないと判定された場合には、霜取り禁止時間を長く設定し、室外熱交換器への着霜量が多いと判断された場合には、霜取り禁止時間を短く設定し、ある一定時間暖房運転を実施した後、着霜により室内熱交換器の暖房能力が低下したと判断された場合に四方切替弁を切替させて除霜運転を行うように制御する制御装置と、を備えたものである。

本発明の冷凍装置によれば、室内熱交換器の暖房能力が低下したと判断された場合に四方切替弁を切替させて除霜運転を行うようにしているので、外気の低湿度条件下でも着霜を正確に検出することができる。このため、十分な暖房（加熱）能力を確保することができ、除霜運転の効率化を図ることができる。

図１は本発明の一実施形態に係る冷凍装置を空調装置に適用した例を示す冷媒回路図、図２はその除霜運転に関する制御動作を示すフローチャート、図３はその運転動作時の特性図で、図３の（ａ）は着霜量が大きいと判断される場合の図、図３の（ｂ）は着霜量が小さいと判断される場合の図、図４はその霜取り時間τ２と、霜取り禁止時間τ１、τ３との関係を示す相関図、図５はその圧縮機の周波数と暖房能力との関係を示すグラフ、図６は室内空気温度と外気温度により変化する暖房能力の変化率から求めた補正係数を示す図で、上段は暖房標準条件時の補正係数を示す図、下段は暖房低温条件時の補正係数を示す図、図７は室内機の風量設定によって変化する暖房能力の変化率から求めた補正係数を示す図である。

本実施形態の冷凍装置は、図１のように室外機１内に、圧縮機３と、冷媒の流れを切替える切替器であり暖房と冷房とを切替える四方切替弁４と、室外熱交換器１１と、第１の減圧装置である第１膨張弁１０と、第２の減圧装置である第２膨張弁８と、中圧レシーバ９と、が搭載されている。中圧レシーバ９の内部には、圧縮機３の吸入配管１３が貫通しており、この吸入配管１３の貫通部配管１３ａの冷媒と中圧レシーバ９内の熱交換冷媒９ａが熱交換可能な構成となっている。

圧縮機３は、インバータにより回転数が制御され容量制御されるタイプであり、第１膨張弁１０と第２膨張弁８は、開度が可変に制御される電子膨張弁である。室外熱交換器１１は、ファン（図示せず）などで送風される外気と熱交換する。

一方、室内機２内には、室内熱交換器６が搭載されている。室外機１と室内機２とは、ガス管５と液管７とにより接続されている。この冷凍空調装置の冷媒としてはＨＦＣ系の混合冷媒であるＲ４１０Ａが用いられる。

また、室外機１内には、制御装置１２、および各温度センサ１４が設置されている。すなわち、第１温度センサ１４ａが圧縮機３の吐出側に、室外熱交換器１１の冷媒温度検出手段となる第２温度センサ１４ｂが室外熱交換器１１の中間部の冷媒流路上に、同じく室外熱交換器１１の冷媒温度検出手段となる第３温度センサ１４ｃが室外熱交換器１１と第１膨張弁１０間の配管上に、それぞれ設けられていて設置場所の冷媒温度を計測するようになっている。また、外気温度検出手段となる第５温度センサ１４ｅが設けられ、室外機１周囲の外気温度を計測するようになっている。

また、室内機２内には、室内熱交換器６中間部の冷媒流路上に第６温度センサ１４ｆが設けられているとともに、室内熱交換器６と液管７間の配管上に第７温度センサ１４ｇが設けられており、それぞれ設置場所の冷媒温度を計測するようになっている。また、室内温度検出手段となる第８温度センサ１４ｈが設けられ、室内熱交換器６に吸気される空気温度を計測するようになっているとともに、室内機吹き出し空気温度検出手段となる第９温度センサ１４ｉが設けられ、室内熱交換器６を通過して吹き出される空気温度を計測するようになっている。なお、本発明の冷凍装置を例えば貯湯式給湯システムに適用した場合、前記室内とは貯湯タンクの室内を意味し、負荷となる熱媒体は水である。この場合、第８温度センサ１４ｈや第９温度センサ１４ｉは、水温を計測するものであることは言うまでもない。

第２温度センサ１４ｂ、第６温度センサ１４ｆは、それぞれ熱交換器中間で気液二相状態となっている冷媒温度を検知することにより、高低圧の冷媒飽和温度を検知することができるようになっている。

次に、本実施形態の冷凍装置の運転動作について空調装置を例に挙げ説明する。
まず、暖房運転時の動作について図１の冷媒回路図に基づき説明する。暖房運転時には、四方切替弁４の流路は図１中に点線矢印で示す方向に設定される。そして圧縮機３から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方切替弁４を経て、室外機１から流出し、ガス管５を経て室内機２に流入する。そして室内熱交換器６に流入し、凝縮器となる室内熱交換器６で放熱しながら凝縮液化し、高圧低温の液冷媒となる。そして、この冷媒から放熱された熱を負荷側媒体である室内機２側の空気に与えることで暖房を行う。

室内熱交換器６を出た高圧低温の冷媒は、液管７を経由して室外機１に流入し、第２膨張弁８で若干減圧された後、気液二相冷媒となり、中圧レシーバ９に流入する。中圧レシーバ９に流入した気液二相冷媒は、中圧レシーバ９内で、圧縮機３に吸入される低温の冷媒に熱を与え冷却され、液冷媒となって流出する。その後、第１膨張弁１０で低圧まで減圧され、二相冷媒となり、蒸発器となる室外熱交換器１１に流入し、そこで吸熱して蒸発し、ガス化される。その後、四方切替弁４を経て中圧レシーバ９で高圧の冷媒と熱交換し、さらに加熱され、圧縮機３に吸入される。

次に、冷房運転時の動作について同じく図１の冷媒回路図に基づき説明する。冷房運転時には、四方切替弁４の流路は図１中に実線矢印で示す方向に設定される。そして圧縮機３から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方切替弁４を経て凝縮器となる室外熱交換器１１に流入し、ここで放熱しながら凝縮液化し、高圧低温の液冷媒となって流出する。この室外熱交換器１１を出た高圧低温の冷媒は、第１膨張弁１０で若干減圧された後、気液二相冷媒となり、中圧レシーバ９に流入し、中圧レシーバ９内で、圧縮機３に吸入される低温の冷媒と熱交換し、冷却され、液冷媒となって流出する。その後、第２膨張弁８で低圧まで減圧され、二相冷媒となり、室外機１から流出し、液管７を経て室内機２に流入する。そして、蒸発器となる室内熱交換器６に流入し、そこで吸熱して蒸発し、ガス化しながら負荷側媒体である室内機２側の空気に冷熱を供給することで冷房を行う。

室内熱交換器６を出た低圧ガス冷媒は、室内機２を出て、ガス管５を経て室外機１に流入し、四方切替弁４を経て中圧レシーバ９で高圧冷媒と熱交換し、さらに加熱され、圧縮機３に吸入される。

次に、除霜運転時の制御動作の一例を図２のフローチャートに基づき図１、図３乃至図７を参照しながら説明する。この例では、暖房運転を開始すると、まず圧縮機３の容量、第１膨張弁１０の開度、第２膨張弁８の開度がそれぞれ初期値に設定される（ステップＳ１）。次いで、予め登録されている霜取り禁止時間τ１，τ３（例えば、τ１＝９０分，τ３＝３０分）の設定が行われ（ステップＳ２）、運転状態に応じて以下のように制御される。すなわち、圧縮機３の容量は、基本的に室内機２の第８温度センサ１４ｈで計測される空内温度が、本装置の使用者が設定する温度になるように制御される。すなわち、暖房運転の場合は、本装置の使用者が設定する温度に対して室内機２の第８温度センサ１４ｈで計測される室内温度が低い場合は、圧縮機３の回転数を増加させて暖房能力を向上させ、また前記設定温度に対して室内温度が近づいてきた場合は、圧縮機３の回転数を減少させて暖房能力を減少させることで、圧縮機３を停止させることなく連続運転させ、これによって室温が設定値に保持されるようにし、高効率化を図っている。

次いで、ステップＳ３にて室外機１（特に室外熱交換器１１）の着霜状態の検知が行われる。着霜状態の検知は、まず蒸発器冷媒温度として第３温度センサ１４ｃで検出した室外配管温度と、予め定めた設定値とを比較する。そして、図３（ａ）に示すように室外配管温度が設定値と等しいかあるいはそれ以下、例えば−２℃以下で、かつ外気温度と室外配管温度との温度差ΔＴ、つまり第３温度センサ１４ｃで検出した室外配管温度が外気センサ（第５温度センサ１４ｅ）の温度より１０℃以上あり、なおかつ霜取り禁止時間τ３経過している場合は、蒸発器への着霜量大と判定する。また、図３（ｂ）に示すように室外配管温度が設定値と等しいかあるいはそれ以下、例えば−２℃以下で、かつ外気温度と室外配管温度との温度差ΔＴが１０℃未満で、なおかつ霜取り禁止時間τ１経過している場合は、蒸発器への着霜量小と判定する。この蒸発器への着霜の検知（着霜量の大小に関係なく）を除霜運転移行への第１の条件とする。

次いで、着霜による暖房能力の低下の有無の判定を行う。暖房運転時の室内機２すなわち凝縮器における熱交換量は下式にて求めることができる。
Ｑ＝Ｃpa×ρ×Ｖ×ΔＴ／3600‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（１）
ここで、
Ｑ：暖房能力［Ｋｗ］、Ｃpa：空気比熱［Ｋj/Ｋg・℃］、ρ：空気密度［Ｋg/ｍ3］
Ｖ：室内風量［ｍ3/h］、ΔＴ：室内空気温度差（吹き出し温度−吸い込み温度）[℃] なお、Ｑ及びＶについては、個々の冷凍空調装置毎に予め設定されている値であるため既知である。またＣpa、ρについても空気の物性値であるため、室内吸い込み温度（＝室内空気温度）または吹き出し温度がわかれば算出することが可能である。従ってΔＴ、すなわち室内吹き出し温度−吸い込み温度の差が判れば暖房能力値を推定することが可能である。

暖房能力については、能力値を変化させる要因が、室外熱交換器への着霜以外にも考えられるため、考慮する必要がある。例えば、圧縮機３は既述したようにインバータにより回転数が制御され容量制御されるが、この回転数の変化により暖房能力値は変化するため、暖房能力算出の際は圧縮機３の周波数変化を考慮する必要がある。すなわち、予め周波数変化時の暖房能力の変化率を求めておき、補正を行う必要がある。例えば図５に示すような周波数変化時の暖房能力特性を示す機器の場合、定格能力14Ｋｗは周波数が86Ｈｚにて発揮されるが、周波数の増減により暖房能力が変化することが判る。

また、暖房能力は室内吸い込み温度によっても変化するため、考慮する必要がある。すなわち、圧縮機周波数や外気温度等の運転条件が同じと仮定した場合、室内空気温度が高い程、暖房能力値は低くなり、室内空気温度が低い程、暖房能力値は高くなる傾向にある。よって予め室内空気温度変化時の暖房能力の変化率を求めておき、補正を行う必要がある。

また、暖房能力は外気温度によっても変化するため、同様に外気温度変化時の暖房能力の変化率を求めておき、補正を行う必要がある。

また、室内機２の風量設定によっても暖房能力値は変化するため、同様に補正係数を求めておく必要がある。それぞれの補正係数の例を図６、図７に示す。

このようにして求めた暖房能力値が、予め定めておいた値より低くなった場合は、室外熱交換器への着霜により暖房能力の低下が発生したと判断する。

例えば、圧縮機運転周波数＝118Ｈz（暖房理論能力値＝17Ｋｗ）、室内風量（強風設定）が30（ｍ3/min）、室内温度（乾球温度）20℃DB、室外温度（乾球温度）７℃DB（湿球温度６℃WB）、空気密度ρ＝1.18［Ｋg/ｍ3］、空気比熱＝1.02［Ｋj/Ｋg・℃］とした場合、
ΔＴ＝1.02×1.18×30×60／3600≒28.2
となり、室内吹き出し温度は約48.2℃となるはずである。もしこの運転状態で室内吹き出し温度が42℃であった場合、暖房能力値は約13.3Ｋｗとなり、暖房実能力値が本運転状態から推定される理論能力値に対し８割以下となっているため、蒸発器への着霜により暖房能力低下が発生していると判断する。この暖房能力の低下の検知を除霜運転移行への第２の条件とする。

なお、ここで暖房能力に対しては室外空気の湿度状態も影響するため、湿球温度[℃WB]による補正も必要となるが、ここでは考慮しないこととする。すなわち、湿球温度[℃WB]が低い場合は暖房能力も低下することになるが、そのような状態では蒸発器への着霜量も少なく、外気温度に対する蒸発温度の低下（ΔＴ）も小さくなるため、除霜運転には入らないことになるからである。

除霜運転へ移行するための前記第１の条件と前記第２の条件が成立した場合（ここでは着霜量大とする）、ステップＳ４に進み、圧縮機３の周波数をminＨｚ、例えば25ＨｚまでダウンしてからステップＳ５へ進む。ステップＳ５では、圧縮機周波数を一旦最小周波数に落とし、四方切替弁４を切替え、除霜運転を開始するとともに、除霜運転時間すなわち霜取り時間τ２を計測する。次いで、ステップＳ６で圧縮機周波数を霜取り周波数、例えば92Ｈｚに固定する。次に、ステップ７で室外配管温度と予め定めた設定値とを比較し、室外配管温度が設定値と等しいか、あるいはそれ以上（例えば８℃）となった場合には、ステップＳ８において除霜運転時間すなわち霜取り時間τ２の計測を終了し、圧縮機３を１分間停止させる。その時間経過後、ステップＳ９において四方切替弁４を切替え、圧縮機３を再起動させて暖房運転を再開する。そして、ステップＳ１０で、前記計測した霜取り時間（前回の霜取り時間）τ２に応じて霜取り禁止時間τ１、τ３を設定し、霜取りを禁止して暖房運転を継続する。

ここで、霜取り時間τ２と霜取り禁止時間τ１，τ３の関係は、霜取り時間τ２が長くなる程、これに基づき設定される次回の霜取り禁止時間τ１，τ３、すなわち暖房運転継続時間が短くなるが、これは着霜量が多いと想定される場合には、比較的短い間隔で霜取り運転を行うことで蒸発器の性能ダウンを早く回復させ、これによって暖房能力の改善を図るためである。逆に、着霜量が少ないと想定される場合、すなわち霜取り時間τ２が短い場合には、これに基づき設定される次回の霜取り禁止時間をτ１，τ３は長くなり、これによって暖房運転継続時間を長くすることで、暖房快適性の向上を図っている。霜取り時間τ２による霜取り禁止時間τ１，τ３の設定例は図４に示す通りである。図４のように、霜取り時間τ２が短い（例えば３分以下）場合、τ３は３０分(max)、τ１は１５０分(max)に設定される。また、霜取り時間τ２が長い（例えば１２分）場合、τ１は３０分、τ３は２０分に設定される。また、霜取り時間τ２は最長で１５分までと規定されている。また、霜取り禁止時間τ１とτ３とは、図４のように同じ霜取り時間τ２で比較した場合、τ１≧τ３の関係にある。

除霜運転を行う際は冷房と同様のサイクルとし、圧縮機３より吐出された高圧・高温冷媒を室外熱交換器１１に流し、除霜運転を実施する。その後は再度ステップＳ３に戻るサイクルで運転制御されるものである。

一方、ステップ３において、室外配管温度が予め定めた設定値と等しいかあるいはそれ以下、例えば−２℃以下で、温度差ΔＴが１０℃未満で、かつ霜取り禁止時間τ１（例えば１５０分）経過後の場合（図３（ｂ）参照）も、ステップＳ４〜ステップＳ１０に進み、前述と同様に除霜運転および霜取り時間τ２の計測が行われ、採取した霜取り時間τ２に基づきその後の霜取り禁止時間τ１，τ３が設定される。但し、この場合、予め霜取り禁止時間τ１が比較的長く設定されていて、その前段の着霜量判定で着霜量小と判定されて霜取り時間τ２が短く設定されている気象条件にあるため、通常は前記ステップ４及びステップ５の霜取り時間τ２も短くなり、これに基づき設定される霜取り禁止時間τ１，τ３が長く（例えば１５０分）なる。このため、長時間暖房運転を行え、快適性が向上する。

図３（ａ）に示す室外熱交換器１１への着霜量が多い多湿度条件下では、着霜に伴う伝熱性能低下、及び圧力損失増加による風量低下により、蒸発温度は序々に低下するため、外気温度と室外配管温度との差が大きくなる。従って、前回の霜取り時間τ２を基に設定された霜取り禁止時間τ３（ここでは３０分）を経過し、室外配管温度がマイナス温度（例えば−２℃以下）で、かつ外気温度より充分低い場合（例えば、室外配管温度が外気温度より１０℃低い場合）、室外熱交換器への着霜が多いと判断する。さらにこの時に合わせて暖房能力値の低下率も計算し、暖房能力値が本来の値に対し２割以上低下していると判断した場合には、霜取り運転に切替え、着霜を溶解し、蒸発器として作用する室外熱交換器の伝熱性能の回復を図る。これに対し暖房能力の低下率が２割未満と小さい場合には、暖房運転を継続する。このように蒸発器への着霜状態と合わせ暖房能力値の低下率の推定も行い、本当に必要と思われる場合のみ除霜運転を行う。これにより、暖房快適性の改善が図れる。

これに対し、図３（ｂ）に示す室外熱交換器１１への着霜量が少ない低湿度条件下では、外気温度に対する室外配管温度の低下も少ない。この場合には、前回の霜取り時間τ２を基に設定された霜取り禁止時間τ１（ここでは１５０分）を経過し、かつ室外配管温度がマイナス温度（例えば−２℃以下）となっていても、室外配管温度が外気温度に対し差が小さい場合（例えば、室外配管温度と外気温度の差が１０℃未満の場合）は着霜量が少ないと判断し、暖房運転を継続することで、長時間の暖房運転が可能となる。

このように、本実施形態の冷凍装置は、暖房運転時における室外熱交換器１１の冷媒配管への着霜を冷媒の熱により溶解させる除霜運転を、四方切替弁４を切替え冷房運転時と同様に冷媒を流すことで実施される。

また、除霜運転終了後の暖房運転への切り替え時に圧縮機３を一旦停止させることで、高低圧の差圧を小さく、かつ確実に四方切替弁４の切り替えを行えるようにしているので、四方切替弁４の切り替え時に発生する振動、冷媒音等を抑制することができる。

なお、前述の実施形態では暖房運転時に蒸発器冷媒温度を検出する手段として、室外熱交換器１１と第１膨張弁１０間の配管上に設けた第３温度センサ１４ｃを使用したものを例に挙げて説明したが、これに限るものでなく、例えば室外熱交換器１１の中間部の冷媒流路上に配置した第２温度センサ１４ｂの使用または併用も可能であり、このような場合でも同様の効果が得られることは言うまでもない。

また、前述の実施形態では使用冷媒としてＲ４１０Ａを使用した場合を例に挙げて説明したが、他の冷媒を用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。

また、前述の実施形態では着霜による暖房能力低下の判断を室内機吹き出し空気温度検出手段（第９温度センサ１４ｉ）と室内空気温度検出手段（第８温度センサ１４ｈ）を用いて行っているが、室内機吹き出し空気温度検出手段の代わりに室内熱交換器６の冷媒温度検出手段（第６温度センサ１４ｆや第７温度センサ１４ｇ）を用いても同様の効果が得られる。

すなわち、暖房能力すなわち凝縮器での熱交換量は、前述の式（１）より、以下のように表すことができる。
Ｑ＝Ｃpa×ρ×Ｖ×ΔＴ＝Ｃpa×ρ×Ｖ×ε×Δt‥‥‥‥‥‥‥‥‥（２）
ここで、
ε：温度効率、Δt：入り口温度差（凝縮器平均温度−吸い込み温度）［℃］
なお、凝縮器平均温度として室内熱交換器６の冷媒温度検出手段（第６温度センサ１４ｆや第７温度センサ１４ｇ）による検知温度を用いることができ、これによりΔtを求めることができる。また、εは凝縮器の熱交仕様等に依存した値となるため、予め各室内機形態毎に実験等により求めておくことで凝縮器での熱交換量を算出することが可能である。これによれば、室内機吹き出し温度検出手段（第９温度センサ１４ｉ）を不要にでき、安価に暖房能力の算出が行える。

また、冷媒回路中の室外熱交換器１１と室内熱交換器２の間に、中圧レシーバ９を挟んで第１膨張弁１０と第２膨張弁８を配置しているので、暖房起動時に中圧レシーバ９より適正な冷媒の供給を行うことができて、暖房立ち上がり特性の改善を図ることができ、暖房の快適性をさらに向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る冷凍装置を空調装置に適用した例を示す冷媒回路図である。 本発明の冷凍装置を適用した空調装置の除霜運転に関する制御動作を示すフローチャートである。 本発明の冷凍装置を適用した空調装置の運転動作時の特性図である。 本発明の冷凍装置を適用した空調装置の霜取り時間τ２と、霜取り禁止時間τ１、τ３との関係を示す相関図である。 本発明の冷凍装置を適用した空調装置の圧縮機の周波数と暖房能力との関係を示すグラフである。 本発明の冷凍装置を適用した空調装置の室内空気温度と外気温度により変化する暖房能力の変化率から求めた補正係数を示す図である。 本発明の冷凍装置を適用した空調装置の室内機の風量設定によって変化する暖房能力の変化率から求めた補正係数を示す図である。

符号の説明

３ 圧縮機、４ 四方切替弁、５ ガス管（冷媒配管）、６ 室内熱交換器、７ 液管（冷媒配管）、８ 第２膨張弁（第２減圧装置）、９ 中圧レシーバ、１０ 第１膨張弁（第１減圧装置）、１１ 室外熱交換器、１２ 制御装置、１４ｂ 第２温度センサ（室外機冷媒温度検出手段）、１４ｃ 第３温度センサ（室外機冷媒温度検出手段）、１４ｅ 第５温度センサ（外気温度検出手段）、１４ｆ 第６温度センサ（室内熱交換器冷媒温度検出手段）、１４ｇ 第７温度センサ（室内熱交換器冷媒温度検出手段）、１４ｈ 第８温度センサ（室内空気温度検出手段）、１４ｉ 第９温度センサ（室内吹き出し空気温度検出手段）。

Claims (4)

1. 少なくとも、圧縮機、四方切替弁、室内熱交換器、第１減圧装置、及び室外熱交換器を冷媒配管で閉ループに結合した冷媒回路と、
   前記室外熱交換器の冷媒温度を検出する室外機冷媒温度検出手段と、
   外気温度を検出する外気温度検出手段と、
   霜取り時間の長さに応じて暖房運転を連続して行う霜取り禁止時間が複数設定可能であり、前記室外機冷媒温度検出手段で検出された室外器冷媒温度と前記外気温度検出手段で検出された外気温度との温度差から前記室外熱交換器への着霜量を判断して、着霜量が少ないと判定された場合には、前記霜取り禁止時間を長く設定し、前記室外熱交換器への着霜量が多いと判断された場合には、前記霜取り禁止時間を短く設定し、ある一定時間暖房運転を実施した後、前記着霜により前記室内熱交換器の暖房能力が低下したと判断された場合に前記四方切替弁を切替させて除霜運転を行うように制御する制御装置と、
   を備えたことを特徴とする冷凍装置。
2. 前記室内熱交換器は空調装置の室内機の熱交換器であり、該室内機には室内吹き出し空気温度検出手段と室内空気温度検出手段とが設けられており、前記制御装置は前記室内吹き出し空気温度検出手段で検出された室内吹き出し空気温度と前記室内空気温度検出手段で検出された室内空気温度との差から暖房能力の低下を判断することを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
3. 前記室内熱交換器は空調装置の室内機の熱交換器であり、該室内機には該室内熱交換器の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段と室内空気温度検出手段とが設けられており、前記制御装置は前記冷媒温度検出手段で検出された前記室内熱交換器の冷媒温度と前記室内空気温度検出手段で検出された室内空気温度との差から暖房能力の低下を判断することを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
4. 前記室内熱交換器と前記第１減圧装置の間に、前記圧縮機に吸入される冷媒との間で熱交換するための中圧レシーバが設けられているとともに、該中圧レシーバと前記室内熱交換器の間に、新たに第２減圧装置が設けられており、
   前記制御装置は、冷媒の流れに対し前記中圧レシーバの下流側に位置する減圧装置により、前記圧縮機に吸入される冷媒の過熱度、蒸発器として作用する前記熱交換器の出口冷媒過熱度、前記圧縮機の吐出温度、もしくは前記圧縮機の吐出冷媒過熱度、のいずれかが予め定めた目標値となるように制御するとともに、冷媒の流れに対し前記中圧レシーバの上流側に位置する減圧装置により、凝縮器として作用する前記熱交換器の出口の過冷却度が予め定めた目標値となるように制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の冷凍装置。

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