JP5826439B1 - 冷凍サイクル装置及び空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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を閉じ、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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (6)
- 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備え、
前記室外熱交換器は、
前記冷媒配管に接続され、アルミニウムで構成されている伝熱管と、前記伝熱管に接続された複数のフィンとを備え、前記伝熱管の熱容量と前記複数のフィンの熱容量とを合わせた総熱容量に対する、前記複数のフィンの熱容量が50%以下となるように構成されている冷凍サイクル装置において、
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を少なくとも備え、
前記冷媒回路には、
一端側が前記圧縮機の吐出側に接続され、他端側が前記室外熱交換器と前記絞り装置との間に接続され、前記ホットガス除霜運転時に冷媒が流れるバイパス配管を備え、
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は、
前記バイパス配管の温度が予め設定された温度以下であると、前記リバース除霜運転に移行する
冷凍サイクル装置。 - 前記伝熱管は、
扁平管で構成されている
請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 - 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、
前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室内熱交換器に流すか、前記室外熱交換器に流すかを切り替える流路切替装置と、
前記バイパス配管に設けられ、前記バイパス配管の流路の開閉を行う開閉装置と、
前記外気温度センサーの検出結果に基づいて前記絞り装置の開度、前記流路切替装置の切り替え、及び前記開閉装置の開閉を制御する制御装置とをさらに備えた
請求項1又は2に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記制御装置は、
前記ホットガス除霜を実施する場合に、前記絞り装置を閉じ、前記流路切替装置を前記室内熱交換器側に切り替え、前記開閉装置を開き、
前記リバース除霜を実施する場合に、前記絞り装置を開き、前記流路切替装置を前記室内熱交換器側に切り替え、前記開閉装置を閉じる
請求項3に記載の冷凍サイクル装置。 - 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1〜4のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。 - 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1〜5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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