JP5826438B1 - 冷凍サイクル装置及び空気調和装置 - Google Patents

Abstract

圧縮機、室内熱交換器、絞り装置及び室外熱交換器を有し、これらが冷媒配管で接続された冷媒回路を有する冷凍サイクル装置において、外気温度を検出するのに利用される外気温度センサーと、外気温度センサーの検出結果に基づいて、除霜運転を実施する制御装置と、を備え、制御装置は、室内熱交換器を介さずに圧縮機から吐出されたホットガスを室外熱交換器に供給するホットガス除霜運転を実施した後に、室内熱交換器を通った冷媒を圧縮機から室外熱交換器に供給するリバース除霜運転を連続して実施する混合除霜運転モードを少なくとも備え、外気温度センサーの検出結果が予め設定された条件を満たす場合に混合除霜運転モードを実施するものである。

Description

本発明は、冷凍サイクル装置及び空気調和装置に関するものである。

たとえば、空気調和装置を冬季に使用し、暖房運転を実施すると、室外ユニットに搭載された室外熱交換器が蒸発器として機能するので、室外熱交換器に霜が形成される場合がある。このため、従来から、空気調和装置には、圧縮機から吐出されたホットガス冷媒を室外熱交換器に供給するホットガス除霜運転を実施するもの、室内ユニットに搭載された室内熱交換器の熱を利用して室外熱交換器の霜を溶かすリバース除霜運転を実施するものなどが提案されている（たとえば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特開２０００−３５２６５号公報 特開平７−５５２３６号公報

ホットガス除霜運転では、室内熱交換器の熱を利用せず、圧縮機から吐出されたホットガスを直接室外熱交換器に供給する。このため、除霜運転の後に暖房運転を開始するときには、除霜運転前にした暖房運転の熱が室内熱交換器に適度に残っている。このため、ホットガス除霜運転では、暖房運転の立ち上がりに要する時間が長くなることを抑制することができる。

リバース除霜運転では、室内ユニットを採熱源とするため、ホットガス除霜運転よりも除霜能力が高い。このため、短時間で室外熱交換器の除霜を完了することができる。

しかし、ホットガス除霜運転を独立して実施したり、リバース除霜運転を独立して実施したりすると、除霜時間が増大してしまったり、暖房運転の立ち上がりに要する時間が長くなってしまったりするという課題がある。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、除霜時間の増大の抑制及び暖房運転の立ち上がり時間の増大の抑制の両立を図ることができる冷凍サイクル装置及び空気調和装置を提供することを目的としている。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、室内熱交換器、絞り装置及び室外熱交換器を有し、これらが冷媒配管で接続された冷媒回路を有する冷凍サイクル装置において、外気温度を検出するのに利用される外気温度センサーと、室外熱交換器の温度を検出するのに利用される室外熱交換器温度センサーと、外気温度センサー及び室外熱交換器温度センサーの検出結果に基づいて、除霜運転を実施する制御装置と、を備え、制御装置は、外気温度センサーの検出結果が第１の温度よりも高く、第１の温度よりも高い第２の温度以下である場合において、室内熱交換器を介さずに圧縮機から吐出されたホットガスを室外熱交換器に供給するホットガス除霜運転を実施した後に、室内熱交換器を通った冷媒を圧縮機から室外熱交換器に供給するリバース除霜運転を連続して実施する混合除霜運転モードと、外気温度センサーの検出結果が第１の温度以下の場合において、リバース除霜運転を実施するリバース除霜運転モードとを備え、混合除霜運転モードのホットガス除霜運転を実施しているときにおいて、室外熱交換器温度センサーの検出結果が第２の温度よりも低い第３の温度以下であると、リバース除霜運転に移行するものである。

本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、外気温度に対応している除霜運転の負荷に合わせて、除霜運転のモードを選択することができるものであり、ホットガス除霜運転を実施した後に、連続して実施する混合除霜運転モードを備えている。このため、ホットガス除霜運転で室外熱交換器をある程度除霜をし、その後、能力が高いホットガス除霜で残りの霜を取り除くことができる。このため、除霜時間の増大の抑制及び暖房運転の立ち上がり時間の増大の抑制の両立を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置２００の冷媒回路構成などについて模式的に示す図である。 本発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置２００の室外ユニット１００の模式図である。 本発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置２００の筐体の一部を外して内側構造が見える状態における斜視図である。 図１〜図３に示す室外熱交換器３の有するフィン２５Ａの説明図である。 図１〜図３に示す室外熱交換器３の有する伝熱管２５Ｂの説明図である。 リバース除霜運転時において、フィン２５Ａの有する熱容量と伝熱管２５Ｂの有する熱容量とを合わせた総熱容量に対するフィン２５Ａの占める熱容量の割合と、室内温度との関係を示したグラフである。 ホットガス除霜運転、リバース除霜運転、及び、これらを連続的に実施する混合除霜運転のいずれを実施するか示した外気温度条件の説明図である。 ホットガス除霜運転時における冷媒の流れについて示した図である。 リバース除霜運転時における冷媒の流れについて示した図である。 本発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置２００の制御フローの一例を示す。 制御装置７０などの構成について説明するブロック図である。

以下、本発明に係る冷凍サイクル装置及び空気調和装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態．
図１は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置２００の冷媒回路構成などについて模式的に示す図である。図１を参照して冷凍サイクル装置２００の冷媒回路構成などについて説明する。

［構成説明］
冷凍サイクル装置２００は、熱源機である室外ユニット１００と、利用側機である室内ユニット１０１とを有している。室外ユニット１００と室内ユニット１０１とは冷媒配管Ｐ４及び冷媒配管Ｐ５を介して接続されている。

冷凍サイクル装置２００は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機１と、冷媒流路を切り替える流路切替装置２と、熱源側の熱交換器である室外熱交換器３と、冷媒を減圧させる絞り装置４と、利用側の熱交換器である室内熱交換器５とを有している。また、冷凍サイクル装置２００は、室外熱交換器３に付設された室外ファン３Ａと、室内熱交換器５に付設された室内ファン５Ａとを有している。

冷凍サイクル装置２００は、圧縮機１の吐出側と流路切替装置２とを接続する冷媒配管Ｐ１と、流路切替装置２と室外熱交換器３とを接続する冷媒配管Ｐ２と、室外熱交換器３と絞り装置４とを接続する冷媒配管Ｐ３と、絞り装置４と室内熱交換器５とを接続する冷媒配管Ｐ４と、室内熱交換器５と流路切替装置２とを接続する冷媒配管Ｐ５と、流路切替装置２と圧縮機１の吸入側とを接続する冷媒配管Ｐ６とを有している。

冷凍サイクル装置２００は、絞り装置４及び室内熱交換器５をバイパスするように接続されたバイパス配管ＰＢと、バイパス配管ＰＢに設けられた開閉装置１０とを有している。バイパス配管ＰＢは、一端側が冷媒配管Ｐ１に接続され、他端側が冷媒配管Ｐ３に接続されている。開閉装置１０は、たとえば、開閉弁などで構成することができるものである。

冷凍サイクル装置２００は、外気温度を検出するのに利用される外気温度センサー３０と、圧縮機１から吐出された冷媒の温度を検出するのに利用される圧縮機温度センサー３１と、室外熱交換器３の温度を検出するのに利用される室外熱交換器温度センサー３２と、バイパス配管ＰＢの温度を検出するのに利用されるバイパス配管温度センサー３３と、室内熱交換器５の温度を検出するのに利用される室内熱交換器温度センサー３４とを有している。また、冷凍サイクル装置２００は、上述のセンサーの検出結果に基づいて圧縮機１の回転数などを制御する制御装置７０を有している。制御装置７０は、後述するホットガス除霜運転モード、リバース除霜運転モード及び混合除霜運転モードを運転モードとして備え、外気温度に基づいてこれらを選択することができるものである。

冷凍サイクル装置２００は、圧縮機１、流路切替装置２、室外熱交換器３、及び絞り装置４、室内熱交換器５及び開閉装置１０を有し、これらが冷媒配管Ｐ１〜冷媒配管Ｐ６及びバイパス配管ＰＢで接続されて構成された冷媒回路Ｃを有している。

図２は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置２００の室外ユニット１００の模式図である。図３は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置２００の筐体の一部を外して内側構造が見える状態における斜視図である。図２（ａ）は室外ユニット１００を正面側から見た状態の模式図であり、図２（ｂ）は室外ユニット１００を室外熱交換器３が設けられている側から見た模式図であり、図２（ｃ）は室外ユニット１００を圧縮機１が設けられている側から見た模式図であり、図２（ｄ）は室外ユニット１００を底面側から見た模式図である。図２及び図３を参照して室外ユニット１００の構成などについて説明する。

室外ユニット１００は、圧縮機１、流路切替装置２、室外熱交換器３、絞り装置４、開閉装置１０、室外ファン３Ａ、外気温度センサー３０、圧縮機温度センサー３１及びバイパス配管温度センサー３３などが搭載される筐体１１０を有している。筐体１１０は、図示省略のファングリルなどを有し、水平断面視形状がＬ字状の前面パネル１１０Ａと、圧縮機１側に配置される側面パネル１１０Ｂと、室外熱交換器３に対向するように設けられる背面パネル１１０Ｃと、前面パネル１１０Ａ、側面パネル１１０Ｂ及び背面パネル１１０Ｃの上部に配置される上面パネル１１０Ｄを有している。

また、筐体１１０は、周縁に前面パネル１１０Ａ、側面パネル１１０Ｂ及び背面パネル１１０Ｃが取り付けられるとともに、室外熱交換器３及び圧縮機２１などが載置されるベース板１１１を有している。ベース板１１１には、室外熱交換器３などから滴下したドレン水などを排出するドレン穴１１１Ａが設けられている。また、室外ユニット１００には、上部が室外熱交換器３に掛けられ、下部がベース板１１に固定され、室外ファン３Ａが取り付けられるモーターサポート１１２が設けられている。室外ユニット１００は、室外熱交換器３及び室外ファン３Ａなどが設置される熱交換器室と、圧縮機１、流路切替装置２及び絞り装置４などが設置される圧縮機室とを区画する仕切板１１４が設けられている。

［室外熱交換器３の構成］
図４Ａは、図１〜図３に示す室外熱交換器３の有するフィン２５Ａの説明図である。図４Ｂは、図１〜図３に示す室外熱交換器３の有する伝熱管２５Ｂの説明図である。なお、図４Ａでは室外熱交換器３が有する複数のフィン２５Ａのうちの一つを図示し、図４Ｂでは室外熱交換器３の有する伝熱管２５Ｂのうちの一つを図示している。複数の伝熱管２５Ｂ同士は、たとえばＵ字管などで溶接される。図４Ａ及び図４Ｂを参照して室外熱交換器３の構成などについて説明する。

室外熱交換器３は、冷媒配管Ｐ２及び冷媒配管Ｐ３に接続され、アルミニウムで構成されている伝熱管２５Ｂと、伝熱管２５Ｂに接続された複数のフィン２５Ａとを備えているものである。伝熱管２５Ｂをアルミニウムで構成し、銅などで構成するよりも製造コストを抑えるなどの利点がある。
一方、室外熱交換器３は、伝熱管２５Ｂの熱容量と複数のフィン２５Ａの熱容量とを合わせた総熱容量に対する、複数のフィン２５Ａの熱容量が５０％以下となるように構成されている。伝熱管２５Ｂをアルミニウムとしたため、上記数値以下となるように、配管の肉厚化を施している。これについて、詳しく次で説明する。

室外熱交換器３の総熱容量を増大させる要因としては、フィン２５Ａの枚数及び材質を変えない場合においては、たとえば、（１）伝熱管２５Ｂの本数を増加させること、（２）伝熱管２５Ｂを肉厚化させること、及び、（３）伝熱管２５Ｂの材質を熱容量が大きいものに変えること、などがある。本実施の形態では、（３）の材質についてはアルミニウムを採用しており、説明上の便宜のため（１）伝熱管２５Ｂの本数についても数値を固定し、（２）伝熱管２５Ｂの肉厚の値を変化させる。

室外熱交換器３では、伝熱管２５Ｂをアルミニウムで構成している。このため、銅などと比較すると、同じ肉厚の条件で比較すると耐圧性などで劣る。このため、伝熱管２５Ｂを肉厚化している。具体的には、室外熱交換器３は、伝熱管２５Ｂの熱容量と複数のフィン２５Ａの熱容量とを合わせた総熱容量に対する、複数のフィン２５Ａの熱容量が５０％以下となるように、伝熱管２５Ｂの肉厚が設定されている。

なお、ここでは、伝熱管２５Ｂの肉厚をパラメータとして室外熱交換器３の熱容量について検討したが、それに限定されるものではない。たとえば、伝熱管２５Ｂの肉厚が増大すると、その分、伝熱管２５Ｂの重量が増大する。伝熱管２５Ｂの重量が増大すると、その分、室外熱交換器３の総熱容量が増大する。このため、伝熱管２５Ｂの本数が同じであれば、伝熱管２５Ｂの熱容量と複数のフィン２５Ａの熱容量とを合わせた総熱容量に対する、複数のフィン２５Ａの熱容量が５０％以下となるように、伝熱管２５Ｂの総重量が設定されているということもできる。

図５は、リバース除霜運転時において、フィン２５Ａの有する熱容量と伝熱管２５Ｂの有する熱容量とを合わせた総熱容量に対するフィン２５Ａの占める熱容量の割合と、室内温度との関係を示したグラフである。なお、図５では、横軸が室外熱交換器３の複数のフィン２５Ａの割合に対応し、縦軸が室内温度に対応している。図５を参照して、フィン２５Ａの占める熱容量の割合が小さくする場合には、室外熱交換器３についてリバース除霜運転を実施したときに、どのような作用があるかについて説明する。

伝熱管２５Ｂの熱容量と複数のフィン２５Ａの熱容量とを合わせた総熱容量に対する、複数のフィン２５Ａの熱容量が５０％よりも大きい場合においては、伝熱管２５Ｂについての肉厚化がそれほどされていない条件であり、室外熱交換器３の総熱容量が抑えられている。このため、室内ユニット１０１を採熱源としてリバース除霜運転を実施した場合において、室内ユニット１０１の室内熱交換器５から室外熱交換器３へ供給される熱量が低減する。このため、室内ユニット１０１の室内熱交換器５の温度は、高くなっている。
一方、複数のフィン２５Ａの熱容量が５０％以下の場合においては、急激に室内ユニット１０１の室内熱交換器５の温度が低くなることがわかる。つまり、５０％の数値、或いはその付近の数値が変曲点になっている。

伝熱管２５Ｂの熱容量と複数のフィン２５Ａの熱容量とを合わせた総熱容量に対する、複数のフィン２５Ａの熱容量が５０％以下の場合においては、たとえば伝熱管２５Ｂの本数が同数であれば、伝熱管２５Ｂについての肉厚化をしている条件である。この条件下では、室外熱交換器３の総熱容量は、肉厚化の分だけ増大している。このため、室内ユニット１０１を採熱源としてリバース除霜運転を実施した場合において、室内ユニット１０１側の熱のうち、室外熱交換器３へ供給される量が増大している。このため、室内ユニット１０１側の温度は、低くなっている。したがって、リバース除霜運転を終えた後に、暖房運転を開始するにあたって、暖房運転の立ち上がりに、余分な時間を要する。

図４Ａ、図４Ｂ及び図５で説明したように、室外熱交換器３は、伝熱管２５Ｂをアルミニウムで構成し、それに伴い総熱容量が増大しているものである。しかし、総熱容量が増大している室外熱交換器３に対して除霜運転を早く終えるため、リバース除霜運転のみを実施すると、暖房運転の立ち上がりが遅くなる。また、ホットガス除霜運転のみを実施すると、除霜に時間がかかりすぎてしまう場合がある。そこで、冷凍サイクル装置２００では、除霜運転をするにあたり、次に述べる混合除霜運転を実施する。

［除霜運転モードについて］
図６は、ホットガス除霜運転モード、リバース除霜運転モード、及び、これらを連続的に実施する混合除霜運転モードのいずれを実施するか示した外気温度条件の説明図である。図７は、ホットガス除霜運転モード時における冷媒の流れについて示した図である。図８は、リバース除霜運転モード時における冷媒の流れについて示した図である。図６〜図８を参照してホットガス除霜運転モード、リバース除霜運転モード、及び、混合除霜運転モードなどについて説明する。

（ホットガス除霜運転モード）
ホットガス除霜運転モードでは、室内ユニット１０１を採熱源としない。つまり、ホットガス除霜運転モードでは、圧縮機１から吐出されるホットガス冷媒を室内熱交換器５をバイパスして室外熱交換器３に供給するホットガス除霜運転を実施する運転モードである。具体的には、制御装置７０は、絞り装置４の閉じ、開閉装置１０については開く。また、制御装置７０は、流路切替装置２が冷房側になるように流路を切り替える。これにより、圧縮機１から吐出された冷媒は、冷媒配管Ｐ１、バイパス配管ＰＢ、冷媒配管Ｐ３、室外熱交換器３、冷媒配管Ｐ２、流路切替装置２及び冷媒配管Ｐ６を流れた後に、圧縮機１の吸入側に戻る（図７参照）。

ホットガス除霜運転モードにおいて、制御装置７０は、室外ファン３Ａ及び室内ファン５Ａを運転させてもよいし、停止させてもよい。ホットガス除霜運転モード時に室内ファン５Ａを運転しておくと、室内熱交換器５に残る予熱で室内を暖房することができる。すなわち、除霜運転中であっても、暖房をすることができるという効果がある。また、ホットガス除霜運転モード時に室外ファン３Ａを運転しておくと、室外熱交換器３に空気を供給することができ、除霜を促進させることができる場合がある。

ホットガス除霜運転モードを実施する場合において、制御装置７０は、圧縮機１の回転数が、たとえば最大回転数になるように制御するとよい。これにより、より高温のガス冷媒を室外熱交換器３に供給することができ、高効率に室外熱交換器３の除霜を実施することができる。

ホットガス除霜運転では、高圧は外気温度に依存している。すなわち、ホットガス除霜運転では、室内ユニット１０１を採熱源とせず、外気温度が高いほど除霜能力が高くなる。したがって、図６に示すように、ホットガス除霜運転を独立して実施するのは、第２の温度より高い条件である。また、第１の温度より高く第２の温度以下の条件においても、ホットガス除霜運転を実施するが、リバース除霜運転とともに実施する。なお、ホットガス除霜運転では、開閉装置１０の弁のＣｖ値が固定（開閉装置１０の開度が固定）であれば、除霜中の低圧は高圧に依存する。ここで、上述した第１の温度は、たとえば０℃であり、第２の温度は、たとえば２℃である。

（リバース除霜運転モード）
リバース除霜運転モードでは、室内ユニット１０１を採熱源とし、冷媒の潜熱を利用することができ、ホットガス除霜運転よりも除霜能力が高い。このため、短時間で室外熱交換器３の除霜を完了することができる。リバース除霜運転モードでは、暖房運転時とは冷媒の流れを逆にするリバース除霜運転を実施する運転モードである。具体的には、制御装置７０は、絞り装置４の開き、開閉装置１０については閉じる。また、制御装置７０は、流路切替装置２が冷房側になるように流路を切り替える。これにより、圧縮機１から吐出された冷媒は、冷媒配管Ｐ１、流路切替装置２、冷媒配管Ｐ２、室外熱交換器３、冷媒配管Ｐ３、絞り装置４、冷媒配管Ｐ４、室内熱交換器５、冷媒配管Ｐ５、流路切替装置２及び冷媒配管Ｐ６を流れて圧縮機１の吸入側に戻る（図８参照）。

リバース除霜運転モードにおいて、制御装置７０は、室外ファン３Ａ及び室内ファン５Ａを停止させる。リバース除霜運転時モードに室内ファン５Ａを運転しておくと、室内熱交換器５が蒸発器として機能しているため、冷気が室内に供給されてしまい、ユーザーの快適性を損ねてしまう可能性があるからである。
リバース除霜運転モード時は、室外ファン３Ａを運転すると、冷媒回路Ｃ中に冷媒の偏り（冷媒分布）が生じてしまうから、これを回避するために停止させる。つまり、室外ユニット１００側が冷媒が過多になってしまい、リバース除霜運転モードの効率が低下してしまうため、室外ファン３Ａを停止させる。また、リバース除霜運転モード時は、外気温度が低い条件下で実施することを想定した運転であり、温度の低い空気を当てても、霜を効果的に溶かすことができず、また、消費電力も増えてしまうからである。

リバース除霜運転モードを実施する場合において、制御装置７０は、圧縮機１の回転数が、たとえば最大回転数になるように制御するとよい。これにより、より高温のガス冷媒を室外熱交換器３に供給することができ、高効率に室外熱交換器３の除霜を実施することができる。

リバース除霜運転では、室内ユニット１０１の室内ファン５Ａを停止し、空気が自然対流であるため、低圧が下がる。除霜運転の終了時には、室内ユニット１０１の室内熱交換器５は、−３０℃程度になっている場合がある。このため、霜を除去する能力は高いが、暖房運転の立ち上がりが遅くなってしまう。また、リバース除霜運転では、除霜が進行するにつれて冷媒回路Ｃの冷媒流量が低下し、除霜能力が落ちる。

図６に示すように、リバース除霜運転を独立して実施するのは、第１の温度以下の条件である。また、第１の温度より高く第２の温度以下の条件においても、リバース除霜運転を実施するが、ホットガス除霜運転を実施してから連続的に実施する。

（混合除霜運転モード）
冷凍サイクル装置２００は、伝熱管２５Ｂをアルミニウムで構成し、室外熱交換器３の総熱容量が増大している場合においても、暖房運転の立ち上がること及び除霜に時間がかかりすぎることの両方を抑制することができるように、混合除霜運転モードを備えている。制御装置７０は、外気温度が第１の温度より高く、第１の温度よりも高い第２の温度以下である場合に混合除霜運転モードを実施する。

制御装置７０は、混合除霜運転モードを実施する場合には、まず、ホットガス除霜運転を実施する。ホットガス除霜運転を実施した後に、リバース除霜運転を連続的に実施する。これにより、ホットガス除霜運転で一定量の除霜をしてから、リバース除霜で残りの霜を取り除き、暖房運転の立ち上がり時間が増大すること及び除霜に時間がかかりすぎることの両方の抑制を図ることができる。

ホットガス除霜運転からリバース除霜運転に移行する条件は各種ある。本実施の形態では、制御装置７０は、混合除霜運転のホットガス除霜運転を実施してから予め設定された時間が経過した後に、室外熱交換器温度センサー３２の検出結果が第３の温度以下の場合に混合除霜運転リバース除霜運転を実施する。第３の温度としては、たとえば、第２の温度よりも低く設定するとよく、たとえば第１の温度と同様に０℃と設定するとよい。

［制御フローについて］
図９は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置２００の制御フローの一例を示す。図９を参照して制御装置７０の実施する混合除霜運転モードの制御フローの一例について説明する。

（ステップＳＴ０）
制御装置７０は、いずれの除霜運転モードを実施するか否かを判定する。除霜運転モードを実施するか否かについての条件は、たとえば、冷凍サイクル装置２００が運転を開始してから、予め設定された時間が経過したかという条件を用いるこができる。また、ユーザーが手動で除霜運転モードを開始することができるように冷凍サイクル装置２００を構成してもよい。

本ステップＳＴ０では、制御装置７０には、外気温度センサー３０の検出結果が第１の温度よりも高く、第２の温度以下であるとのデータが出力されている。このため、制御装置７０は、混合除霜運転モードを開始する。

（ステップＳＴ１）
制御装置７０は、混合除霜運転モードのホットガス除霜運転を開始する。制御装置７０は、流路切替装置２を切り替えず、絞り装置４を閉じ、開閉装置１０を開く。また、制御装置７０は、圧縮機１の回転数を最大に設定する。制御装置７０は、室外ファン３Ａ及び室内ファン５Ａを運転させる。なお、ここでは、制御装置７０が圧縮機１の回転数を最大とし、室外ファン３Ａ及び室内ファン５Ａを運転させる場合を一例として説明している。

（ステップＳＴ２）
制御装置７０は、（１）予め設定された時間が経過し、且つ、（２）室外熱交換器温度センサー３２の検出結果が０℃より高いか否かを判定する。制御装置７０は、予め設定された時間が経過し、且つ、室外熱交換器温度センサー３２の検出結果が０℃より高いと判定すると、ホットガス除霜運転を終了し、ステップＳＴ３に進む。

（ステップＳＴ３）
制御装置７０は、混合除霜運転モードのリバース除霜運転を開始する。制御装置７０は、流路切替装置２を冷房側に切り替え、絞り装置４を開き、開閉装置１０を閉じる。また、制御装置７０は、圧縮機１の回転数を最大に設定する。制御装置７０は、室外ファン３Ａ及び室内ファン５Ａを停止させる。なお、ここでは、制御装置７０が圧縮機１の回転数を最大とした場合を一例として説明している。

（ステップＳＴ４）
制御装置７０は、ステップＳＴ２の条件を満たさないため、ホットガス除霜運転を継続する。なお、ステップＳＴ４の後に、ステップＳＴ２に戻る。このように、ステップＳＴ４を経た後にステップＳＴ２に戻る場合には、（１）既に予め設定された時間が経過しているので、（２）室外熱交換器温度センサー３２の検出結果が０℃より高いか否かだけを判定するようにしてもよい。あるいは、計時をクリアーにして、再度（１）予め設定された時間が経過し、且つ、（２）室外熱交換器温度センサー３２の検出結果が０℃より高いか否かを判定するようにしてもよい。

［制御装置７０の構成］
図１０は、制御装置７０などの構成について説明するブロック図である。図１０を参照して制御装置７０の構成などの一例について説明する。
制御装置７０は、いずれの除霜運転モードを実施するかについての判定をする除霜運転判定手段７０Ａと、圧縮機１を制御する圧縮機制御手段７０Ｂと、流路切替装置２を制御する流路切替装置制御手段７０Ｃと、開閉装置１０を制御する開閉装置制御手段７０Ｄと、絞り装置４を制御する絞り装置制御手段７０Ｅと、室内ファン５Ａを制御する室内ファン制御手段７０Ｆと、室外ファン３Ａを制御する室外ファン制御手段７０Ｇと、時間の経過を算出する機能を有する計時手段７０Ｈと、圧縮機１に供給される電力を算出する電力算出手段７０Ｉとを有している。

なお、除霜運転判定手段７０Ａは、たとえば、各種の演算回路などで構成することができる。また、圧縮機制御手段７０Ｂ、室内ファン制御手段７０Ｆ及び室外ファン制御手段７０Ｇは、たとえばインバータ回路などで構成することができる。

また、絞り装置４が、たとえば、弁体の軸に設けられた磁石と、磁石の回転変位を検出するのに利用されるホール素子と、弁体を回転させるモータとを有する磁気感応式の電子制御弁であるとする。この場合には、流路切替装置制御手段７０Ｃ、開閉装置制御手段７０Ｄ及び絞り装置制御手段７０Ｅは、たとえば、ホール素子の信号に基づいてモータを回転させる回路などで構成することができる。

また、流路切替装置２及び開閉装置１０が、たとえば、ソレノイド（コイル）に通電することでプランジャを動作させる電磁弁などで構成されたものであるとする。この場合には、流路切替装置制御手段７０Ｃ及び開閉装置制御手段７０Ｄは、たとえば、ソレノイドに通電するか否かを切り替えることができる回路などで構成することができる。

また、計時手段７０Ｈは、たとえば、所定の計時回路などで構成することができる。

また、圧縮機１には、たとえば、インバータ回路と圧縮機１のモータとを接続する配線にモータ電流検出部が設けられているものとする。この場合には、電力算出手段７０Ｉは、インバータ回路の出力電圧指令値と、モータ電流検出部により検出されたインバータ回路の出力電流とから入力電力を算出する回路などで構成することができる。

除霜運転判定手段７０Ａは、たとえば、計時手段７０Ｈにて暖房運転を開始してから予め設定された時間が経過したと判定された場合に、いずれかの除霜運転モードを実施すると判定する。そして、除霜運転判定手段７０Ａは、外気温度センサー３０の検出結果が第１の温度より高く、第２の温度以下である場合に、混合除霜運転モードを実施すると判定する。また、除霜運転判定手段７０Ａは、外気温度センサー３０の検出結果が第１の温度以下である場合に、リバース除霜運転モードを実施し、第２の温度より高い場合にホットガス除霜運転モードを実施すると判定する。

ここでは、除霜運転モードとして混合除霜運転モードを実施する場合を一例として説明する。除霜運転判定手段７０Ａが混合除霜運転を実施すると判定すると、圧縮機制御手段７０Ｂは、圧縮機１の回転数をたとえば最大にし、流路切替装置制御手段７０Ｃは流路切替装置２を切り替えず、開閉装置制御手段７０Ｄは開閉装置１０を開き、絞り装置制御手段７０Ｅは絞り装置４を閉じる。除霜運転判定手段７０Ａが混合除霜運転を実施すると判定したときに、室内ファン制御手段７０Ｆは室内ファン５Ａを運転させてもよいし、室外ファン制御手段７０Ｇは室外ファン３Ａを運転させてもよい。

計時手段７０Ｈが混合除霜運転（混合除霜運転のホットガス除霜運転）を実施してから予め設定された時間が経過したと判定すると、除霜運転判定手段７０Ａは室外熱交換器温度センサー３２の検出結果が第２の温度よりも低い第３の温度（たとえば、０℃）であるか否かを判定する。除霜運転判定手段７０Ａは第３の温度以下であると判定すると、リバース除霜運転に移行する。

除霜運転判定手段７０Ａがリバース除霜運転に移行すると判定すると、圧縮機制御手段７０Ｂは、圧縮機１の回転数をたとえば最大にし、流路切替装置制御手段７０Ｃは流路切替装置２を冷房側に切り替えさせ、開閉装置制御手段７０Ｄは開閉装置１０を閉じ、絞り装置制御手段７０Ｅは絞り装置４を開く。室内ファン制御手段７０Ｆは室内ファン５Ａを停止させ、室外ファン制御手段７０Ｇは室外ファン３Ａを停止させる。

計時手段７０Ｈが混合除霜運転（混合除霜運転のリバース除霜運転）を実施してから予め設定された時間が経過したと判定すると、除霜運転判定手段７０Ａは、混合除霜運転を終了する。すなわち、圧縮機制御手段７０Ｂは、圧縮機１を停止させる。

［本実施の形態に係る冷凍サイクル装置２００の有する効果］
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置２００は、外気温度に対応している除霜運転の負荷に合わせて、除霜運転のモードを選択することができるものである。具体的には、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置２００は、外気温度に対応する除霜運転の負荷に合わせることができるように、次の３つのモードを備えている。

本実施の形態に係る冷凍サイクル装置２００は、外気温度が第２の温度より高い場合には、ホットガス除霜運転を実施するホットガス除霜運転モードを備えている。ホットガス除霜運転は、外気温度に能力が依存するため、第２の温度よりも高い場合には利点がある。

本実施の形態に係る冷凍サイクル装置２００は、外気温度が第１の温度以下の場合には、リバース除霜運転を実施するリバース除霜運転モードを備えている。外気温度が第１の温度以下であり、外気温度が低い環境下では、ホットガス除霜運転では能力が足りない可能性がある。そこで、冷凍サイクル装置２００は、この環境下では、リバース除霜運転を実施し、より確実に室外熱交換器３の除霜をすることができる。

本実施の形態に係る冷凍サイクル装置２００は、外気温度が第１の温度より高く、第２の温度以下の場合には、混合除霜運転を実施する混合除霜運転モードを備えている。外気温度が第１の温度より高く、第２の温度以下という条件は、ホットガス除霜単体では除霜能力が足りなくなる可能性があるが、リバース除霜だけで除霜すると、暖房の立ち上がりがかなり遅くなってしまう可能性があるという環境下である。そこで、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置２００は、この条件下では、混合除霜運転を実施する。これにより、除霜時間の増大の抑制及び暖房運転の立ち上がり時間の増大の抑制の両立を図ることができる。

本実施の形態に係る冷凍サイクル装置２００は、アルミニウムで構成されている伝熱管２５Ｂを備え、伝熱管２５Ｂの熱容量とフィン２５Ａの熱容量とを合わせた総熱容量に対する、フィン２５Ａの熱容量が５０％以下となるように構成されている。伝熱管２５Ｂをアルミニウムで構成する分、室外熱交換器３の製造コストを抑制することができるが、伝熱管２５Ｂの肉厚化によって室外熱交換器３の総熱容量が増大している。しかし、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置２００は、混合除霜運転モードを備えているので、上記構成の室外熱交換器３であっても、除霜時間の増大の抑制及び暖房運転の立ち上がり時間の増大の抑制の両立を図ることができる。

本実施の形態に係る冷凍サイクル装置２００は、冷媒回路Ｃに封入される冷媒として、たとえば、Ｒ１１２３冷媒、又はＲ１１２３冷媒とＲ３２冷媒との混合冷媒を採用することができる。ホットガス除霜運転では、冷媒流量が増加する。このため、Ｒ３２冷媒より密度の高いＲ１１２３冷媒を採用することで、より効率的にホットガス除霜運転で室外熱交換器３の除霜を実施することができる。

本実施の形態に係る冷凍サイクル装置２００としては、たとえば空気調和装置などに適用することができる。

本実施の形態に係る冷凍サイクル装置２００では、室外熱交換器３が円管である伝熱管２５Ｂを有している態様について説明したが、それに限定されるものではない。たとえば、扁平管であってもよい。扁平管は、細管化が可能となっているが、円管と比較すると肉厚化しやすい。たとえば、円管のものと比較すると、同等寸法の熱交換器であれば、熱容量が１．７倍（ヘッダーなどを加えると約２倍近く）になる。
つまり、室外熱交換器３の伝熱管２５Ｂをアルミニウムで構成するだけでなく、扁平管を採用すると、肉厚化の傾向がさらに顕著になり、室外熱交換器３の総熱容量がより増大する。しかし、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置２００は、混合除霜運転を実施することができるので、肉厚化の傾向がさらに顕著になり、室外熱交換器３の総熱容量が増大しても、除霜時間の増大の抑制及び暖房運転の立ち上がり時間の増大の抑制の両立を図ることができる。

［変形例］
なお、本実施の形態では、混合除霜運転モードにおけるホットガス除霜運転からリバース除霜運転に移行する条件として、室外熱交換器３の温度を用いたが、それに限定されるものではなく、圧縮機１から吐出される冷媒温度を用いてもよい。
すなわち、制御装置７０は、混合除霜運転モードのホットガス除霜運転を実施してから予め設定された時間が経過した後に、圧縮機温度センサー３１の検出結果が第４の温度よりも低い場合に混合除霜運転モードのリバース除霜運転を実施するように構成されていてもよい。なお、第４の温度としては、第２の温度よりも高く設定するとよく、たとえば、２０℃を採用することができる。

混合除霜運転モードにおけるホットガス除霜運転からリバース除霜運転に移行する条件として、バイパス配管ＰＢを流れる冷媒温度を用いてもよい。
すなわち、制御装置７０は、混合除霜運転モードのホットガス除霜運転を実施してから予め設定された時間が経過した後に、バイパス配管温度センサー３３の検出結果が第５の温度よりも低い場合に混合除霜運転モードのリバース除霜運転を実施するように構成されていてもよい。なお、第５の温度としては、第２の温度よりも高く設定するとよく、たとえば、２０℃を採用することができる。

混合除霜運転モードにおけるホットガス除霜運転からリバース除霜運転に移行する条件として、室内熱交換器５の温度を用いてもよい。
すなわち、制御装置７０は、混合除霜運転モードのホットガス除霜運転を実施してから予め設定された時間が経過した後に、室内熱交換器温度センサー３４の検出結果が第６の温度以上である場合に混合除霜運転モードのリバース除霜運転を実施するように構成されていてもよい。なお、第６の温度としては、第２の温度よりも高く設定するとよく、たとえば、３０℃を採用することができる。室内熱交換器５の温度が３０℃以上であれば、採熱源として有効に機能するし、採熱源として用いられても、そこまで冷却が進行せず、暖房の立ち上がりが遅くなることを抑制することができる。

混合除霜運転モードにおけるホットガス除霜運転からリバース除霜運転に移行する条件として、室外ファン３Ａの電力、回転数を用いることもできる。
すなわち、制御装置７０は、室外ファン３Ａに供給する電力を算出する電力算出手段７０Ｉを有し、混合除霜運転モードのホットガス除霜運転を実施してから予め設定された時間が経過した後に、電力が予め設定された値よりも低い場合に混合除霜運転モードのリバース除霜運転を実施するように構成されていてもよい。
あるいは、冷凍サイクル装置２００は、図示省略の圧縮機１の回転数を検出する回転数検出センサーを備えており、制御装置７０は、混合除霜運転モードのホットガス除霜運転を実施してから予め設定された時間が経過した後に、回転数が予め設定された値よりも低い場合に混合除霜運転モードのリバース除霜運転を実施するように構成されていてもよい。

１ 圧縮機、２ 流路切替装置、３ 室外熱交換器、３Ａ 室外ファン、４ 絞り装置、５ 室内熱交換器、５Ａ 室内ファン、１０ 開閉装置、１１ ベース板、２１ 圧縮機、２５Ａ フィン、２５Ｂ 伝熱管、３０ 外気温度センサー、３１ 圧縮機温度センサー、３２ 室外熱交換器温度センサー、３３ バイパス配管温度センサー、３４ 室内熱交換器温度センサー、７０ 制御装置、７０Ａ 除霜運転判定手段、７０Ｂ 圧縮機制御手段、７０Ｃ 流路切替装置制御手段、７０Ｄ 開閉装置制御手段、７０Ｅ 絞り装置制御手段、７０Ｆ 室内ファン制御手段、７０Ｇ 室外ファン制御手段、７０Ｈ 計時手段、７０Ｉ 電力算出手段、１００ 室外ユニット、１０１ 室内ユニット、１１０ 筐体、１１０Ａ 前面パネル、１１０Ｂ 側面パネル、１１０Ｃ 背面パネル、１１０Ｄ 上面パネル、１１１ ベース板、１１１Ａ ドレン穴、１１２ モーターサポート、１１４ 仕切板、２００ 冷凍サイクル装置、Ｃ 冷媒回路、Ｐ１ 冷媒配管、Ｐ２ 冷媒配管、Ｐ３ 冷媒配管、Ｐ４ 冷媒配管、Ｐ５ 冷媒配管、Ｐ６ 冷媒配管、ＰＢ バイパス配管。

Claims (7)

1. 圧縮機、室内熱交換器、絞り装置及び室外熱交換器を有し、これらが冷媒配管で接続された冷媒回路を有する冷凍サイクル装置において、
   外気温度を検出するのに利用される外気温度センサーと、
   前記室外熱交換器の温度を検出するのに利用される室外熱交換器温度センサーと、
   前記外気温度センサー及び前記室外熱交換器温度センサーの検出結果に基づいて、除霜運転を実施する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記外気温度センサーの検出結果が第１の温度よりも高く、前記第１の温度よりも高い第２の温度以下である場合において、前記室内熱交換器を介さずに前記圧縮機から吐出されたホットガスを前記室外熱交換器に供給するホットガス除霜運転を実施した後に、前記室内熱交換器を通った冷媒を前記圧縮機から前記室外熱交換器に供給するリバース除霜運転を連続して実施する混合除霜運転モードと、
   前記外気温度センサーの検出結果が前記第１の温度以下の場合において、前記リバース除霜運転を実施するリバース除霜運転モードとを備え、
   前記混合除霜運転モードの前記ホットガス除霜運転を実施しているときにおいて、前記室外熱交換器温度センサーの検出結果が前記第２の温度よりも低い第３の温度以下であると、前記リバース除霜運転に移行する
   冷凍サイクル装置。
2. 前記制御装置は、
   前記外気温度センサーの検出結果が前記第２の温度よりも高い場合に前記ホットガス除霜運転を実施するホットガス除霜運転モードをさらに備えている
   請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記室外熱交換器の温度を検出する室外熱交換器温度センサーをさらに備え、
   前記制御装置は、
   前記混合除霜運転モードの前記ホットガス除霜運転を実施してから予め設定された時間が経過した後に、前記室外熱交換器温度センサーの検出結果が前記第２の温度よりも低い第３の温度以下の場合に前記混合除霜運転モードの前記リバース除霜運転を実施するように構成されている
   請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記圧縮機から吐出される冷媒温度を検出する圧縮機温度センサーをさらに備え、
   前記制御装置は、
   前記混合除霜運転モードの前記ホットガス除霜運転を実施してから予め設定された時間が経過した後に、前記圧縮機温度センサーの検出結果が前記第２の温度よりも高い第４の温度よりも低い場合に前記混合除霜運転モードの前記リバース除霜運転を実施するように構成されている
   請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記室外熱交換器に付設され、前記室外熱交換器に空気を供給する室外ファンと、
   前記室内熱交換器に付設され、前記室内熱交換器に空気を供給する室内ファンとをさらに備え、
   前記制御装置は、
   前記リバース除霜運転時には前記室外ファン及び前記室内ファンを停止するように構成されている
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記冷媒回路には、
   Ｒ１１２３冷媒、又はＲ１１２３冷媒とＲ３２冷媒との混合冷媒が封入されている
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
7. 少なくとも圧縮機及び室外熱交換器が搭載された室外ユニットと、少なくとも室内熱交換器が搭載された室内ユニットとを有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置を備えた
   空気調和装置。

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