JP6987234B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、暖房除霜同時運転を実行可能な冷凍サイクル装置に関するものである。

特許文献１には、冷凍サイクルを有する空気調和機が記載されている。冷凍サイクルの室外熱交換器は、下側熱交換器と、下側熱交換器より大きい上側熱交換器と、に分けられている。圧縮機の吐出側と下側熱交換器及び上側熱交換器のそれぞれとは、ホットガスバイパス回路により連結されている。ホットガスバイパス回路には、下側熱交換器及び上側熱交換器のそれぞれに対応してバイパス開閉弁が設けられている。空気調和機の制御装置は、暖房運転中に除霜を開始する場合に、上側熱交換器を除霜しつつ下側熱交換器で暖房する運転を行った後に、下側熱交換器を除霜しつつ上側熱交換器で暖房する運転を行い、この運転の終了後に暖房運転に復帰するように構成されている。同文献には、上記の空気調和機によれば、除霜を暖房と同時に行って室内の快適性を確保しつつ除霜時間を短縮できることが記載されている。

特開２００８−６４３８１号公報

しかしながら、特許文献１の空気調和機では、暖房と除霜とが同時に行われる場合、２つのバイパス開閉弁の一方が単に開となるに過ぎない。したがって、特許文献１の空気調和機では、暖房能力と除霜能力との比率が一定となるため、暖房能力又は除霜能力の一方が負荷に対して過剰となってしまう場合があるという課題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、暖房除霜同時運転の実行中において暖房能力と除霜能力との比率を負荷に応じて調整できる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、室内熱交換器、第１室外熱交換器及び第２室外熱交換器を有し、冷媒を循環させる冷媒回路と、前記冷媒回路を制御する制御装置と、を備え、前記冷媒回路は、前記圧縮機の吐出側と前記第１室外熱交換器又は前記第２室外熱交換器とを連通させるバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられた流量調節弁と、をさらに有しており、前記室内熱交換器は、前記冷媒と加熱対象との熱交換を行うものであり、前記冷媒回路は、前記圧縮機から吐出された前記冷媒の一部を前記バイパス流路を介して前記第１室外熱交換器又は前記第２室外熱交換器の一方に供給し、前記第１室外熱交換器又は前記第２室外熱交換器の他方を蒸発器として機能させ、前記室内熱交換器を凝縮器として機能させる暖房除霜同時運転を実行可能に構成されており、前記制御装置は、前記暖房除霜同時運転の実行中、前記加熱対象の温度が前記加熱対象の温度の目標値である設定温度よりも高い場合に、前記流量調節弁の開度を増加させ、前記加熱対象の温度が前記設定温度以下の場合に、前記第１室外熱交換器又は前記第２室外熱交換器の前記一方の温度に基づいて、前記流量調節弁の開度を制御するものである。

本発明によれば、暖房除霜同時運転の実行中、流量調節弁の開度が加熱対象の温度に基づいて制御されるため、余剰の暖房能力を除霜能力に振り向けることができる。したがって、本発明によれば、暖房除霜同時運転の実行中において、暖房能力と除霜能力との比率を負荷に応じて調整することができる。

本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成を示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の暖房運転時の動作を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の除霜運転時の動作を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の暖房除霜同時運転時の動作を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の制御装置５０で実行される処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成の変形例を示す冷媒回路図である。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の構成を示す冷媒回路図である。本実施の形態では、冷凍サイクル装置として空気調和機を例示している。図１に示すように、冷凍サイクル装置は、冷媒を循環させる冷媒回路１０を有している。冷媒回路１０は、圧縮機１１、第１流路切替装置１２、室内熱交換器１３、膨張弁１４、第１室外熱交換器１５ａ、第２室外熱交換器１５ｂ及び第２流路切替装置１６を有している。後述するように、冷媒回路１０は、暖房運転、逆サイクル除霜運転（以下、単に「除霜運転」という。）、暖房除霜同時運転及び冷房運転を実行できるように構成されている。

また、冷凍サイクル装置は、室外に設置される室外機と、室内に設置される室内機と、を有している。圧縮機１１、第１流路切替装置１２、膨張弁１４、第１室外熱交換器１５ａ、第２室外熱交換器１５ｂ及び第２流路切替装置１６は室外機に収容されており、室内熱交換器１３は室内機に収容されている。さらに、冷凍サイクル装置は、冷媒回路１０を制御する制御装置５０を有している。

圧縮機１１は、低圧のガス冷媒を吸入して圧縮し、高圧のガス冷媒として吐出する流体機械である。圧縮機１１としては、運転周波数を調整可能なインバータ駆動の圧縮機を用いることができる。

第１流路切替装置１２は、冷媒回路１０内の冷媒の流れ方向を切り替えるものである。第１流路切替装置１２としては、４つのポートＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈを備える四方弁が用いられている。第１流路切替装置１２は、図１に実線で示すようにポートＥとポートＦとが連通するとともにポートＧとポートＨとが連通する第１状態と、図１に破線で示すようにポートＥとポートＨとが連通するとともにポートＦとポートＧとが連通する第２状態と、をとり得る。第１流路切替装置１２は、制御装置５０の制御により、暖房運転時及び暖房除霜同時運転時には第１状態に設定され、除霜運転時及び冷房運転時には第２状態に設定される。第１流路切替装置１２としては、二方弁又は三方弁などの複数の弁の組合せを用いることもできる。

室内熱交換器１３は、内部を流通する冷媒と、室内機に収容された室内ファン（図示せず）により送風される室内空気と、の熱交換を行う熱交換器である。室内熱交換器１３は、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能する。室内熱交換器１３を通過した調和空気は、室内空間に供給される。室内空間の空気は、暖房運転時には空気調和機の加熱対象となり、冷房運転時には空気調和機の冷却対象となる。

膨張弁１４は、冷媒を減圧させる弁である。膨張弁１４としては、制御装置５０の制御により開度を調整可能な電子膨張弁が用いられている。

第１室外熱交換器１５ａ及び第２室外熱交換器１５ｂはいずれも、内部を流通する冷媒と、室外機に収容された室外ファン（図示せず）により送風される空気と、の熱交換を行う熱交換器である。第１室外熱交換器１５ａ及び第２室外熱交換器１５ｂは、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能する。第１室外熱交換器１５ａ及び第２室外熱交換器１５ｂは、冷媒回路１０において互いに並列に接続されている。また、第１室外熱交換器１５ａ及び第２室外熱交換器１５ｂは、空気の流れに対して互いに並列又は直列に配置されている。第１室外熱交換器１５ａ及び第２室外熱交換器１５ｂは、水平流れ式の１つの熱交換器が上下に２分割されることにより構成されていてもよい。この場合、第１室外熱交換器１５ａ及び第２室外熱交換器１５ｂは、空気の流れに対して互いに並列に配置される。

第２流路切替装置１６は、暖房運転時、除霜運転時及び冷房運転時と、暖房除霜同時運転時とで冷媒の流れを切り替えるものである。第２流路切替装置１６としては、４つのポートＡ、Ｂ１、Ｂ２、Ｃを備える四方弁が用いられている。第２流路切替装置１６は、第１状態、第２状態及び第３状態をとり得る。第１状態では、図１に実線で示すようにポートＣとポートＢ１及びポートＢ２の双方とが連通し、ポートＡはポートＢ１及びポートＢ２のいずれとも連通しない。第２状態では、ポートＡとポートＢ１とが連通するとともにポートＣとポートＢ２とが連通する。第３状態では、ポートＡとポートＢ２とが連通するとともにポートＣとポートＢ１とが連通する。第２流路切替装置１６は、制御装置５０の制御により、暖房運転時、除霜運転時及び冷房運転時には第１状態に設定され、暖房除霜同時運転時には第２状態又は第３状態に設定される。第２流路切替装置１６としては、例えば、国際公開第２０１７／０９４１４８号に記載の流路切替弁が用いられる。

圧縮機１１、第１流路切替装置１２、室内熱交換器１３、膨張弁１４、第１室外熱交換器１５ａ、第２室外熱交換器１５ｂ及び第２流路切替装置１６は、管３０〜３７等の冷媒配管を介して接続されている。管３０は、圧縮機１１の吐出口と第１流路切替装置１２のポートＧとを接続している。管３１は、第１流路切替装置１２のポートＨと室内熱交換器１３とを接続している。管３２は、室内熱交換器１３と膨張弁１４とを接続している。管３３は、途中で管３３ａ、３３ｂに分岐しており、膨張弁１４と第１室外熱交換器１５ａ及び第２室外熱交換器１５ｂのそれぞれとを接続している。管３３ａ、３３ｂには、キャピラリチューブ１７ａ、１７ｂがそれぞれ設けられている。管３４は、第１室外熱交換器１５ａと第２流路切替装置１６のポートＢ１とを接続している。管３５は、第２室外熱交換器１５ｂと第２流路切替装置１６のポートＢ２とを接続している。管３６は、第２流路切替装置１６のポートＣと第１流路切替装置１２のポートＦとを接続している。管３７は、第１流路切替装置１２のポートＥと圧縮機１１の吸入口とを接続している。

また、冷媒回路１０は、圧縮機１１の吐出側の管３０と第２流路切替装置１６のポートＡとを接続するバイパス流路３８を有している。バイパス流路３８は、圧縮機１１から吐出されたガス冷媒の一部をホットガスとして第１室外熱交換器１５ａ又は第２室外熱交換器１５ｂに供給するように構成されている。バイパス流路３８には、冷媒の流量を調節する流量調節弁１８が設けられている。流量調節弁１８としては、制御装置５０により連続的に又は多段階で開度が制御される、電子膨張弁又は電動弁などの弁が用いられる。流量調節弁１８は、最小開度に設定されると閉状態となり、最小開度よりも大きい開度に設定されると開状態となる。流量調節弁１８は、最小開度である第１開度と、第１開度よりも大きい第２開度と、第２開度よりも大きい第３開度と、を少なくともとり得るのが望ましい。流量調節弁１８は、制御装置５０の制御により、暖房運転時、除霜運転時及び冷房運転時には例えば閉状態に設定され、暖房除霜同時運転時には所定開度での開状態に設定される。暖房除霜運転時における流量調節弁１８の開度制御については後述する。バイパス流路３８には、必要に応じて、キャピラリチューブなどの減圧装置がさらに設けられる。

管３３ａのうちキャピラリチューブ１７ａと第１室外熱交換器１５ａとの間には、温度センサ４１ａが設けられている。温度センサ４１ａでは、第１室外熱交換器１５ａを除霜対象とする暖房除霜同時運転において、第１室外熱交換器１５ａから流出する冷媒の温度が検知される。管３３ｂのうちキャピラリチューブ１７ｂと第２室外熱交換器１５ｂとの間には、温度センサ４１ｂが設けられている。温度センサ４１ｂでは、第２室外熱交換器１５ｂを除霜対象とする暖房除霜同時運転において、第２室外熱交換器１５ｂから流出する冷媒の温度が検知される。ここで、温度センサ４１ａ及び温度センサ４１ｂのそれぞれは、暖房除霜同時運転において除霜対象の熱交換器の温度を取得するために設けられている。このため、温度センサ４１ａ及び温度センサ４１ｂは、それぞれ第１室外熱交換器１５ａ及び第２室外熱交換器１５ｂに設けられていてもよい。温度センサ４１ａ、４１ｂは、後述する制御装置５０に検出信号を出力するように構成されている。

室内機に形成された風路のうち室内熱交換器１３の上流側には、室温すなわち室内空間の空気の温度を検出する温度センサ４２が設けられている。温度センサ４２は、室内空間に設けられていてもよい。温度センサ４２は、後述する制御装置５０に検出信号を出力するように構成されている。

制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート等を備えたマイクロコンピュータを有している。制御装置５０には、温度センサ４１ａ、４１ｂ、４２を含む各種センサからの検出信号と、ユーザによる操作を受け付ける操作部からの操作信号とが入力される。制御装置５０は、入力された信号に基づき、圧縮機１１、第１流路切替装置１２、膨張弁１４、第２流路切替装置１６、流量調節弁１８、室内ファン及び室外ファンを含む冷凍サイクル装置全体の動作を制御する。

次に、冷凍サイクル装置の暖房運転時の動作について説明する。図２は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の暖房運転時の動作を示す図である。図２に示すように、暖房運転時には、第１流路切替装置１２は、ポートＥとポートＦとが連通するとともにポートＧとポートＨとが連通する第１状態に設定される。第２流路切替装置１６は、ポートＣとポートＢ１及びポートＢ２の双方とが連通する第１状態に設定される。流量調節弁１８は、例えば閉状態に設定される。

圧縮機１１から吐出された高圧のガス冷媒は、第１流路切替装置１２を経由し、室内熱交換器１３に流入する。暖房運転時には、室内熱交換器１３は凝縮器として機能する。すなわち、室内熱交換器１３では、内部を流通する冷媒と、室内ファンにより送風される室内空気との熱交換が行われ、冷媒の凝縮熱が室内空気に放熱される。これにより、室内熱交換器１３に流入したガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒となる。また、室内ファンにより送風される室内空気は、冷媒からの放熱によって加熱される。

室内熱交換器１３から流出した液冷媒は、膨張弁１４で減圧されて低圧の二相冷媒となる。膨張弁１４から流出した二相冷媒は、管３３ａと管３３ｂとに分流する。管３３ａに流入した二相冷媒は、キャピラリチューブ１７ａでさらに減圧され、第１室外熱交換器１５ａに流入する。管３３ｂに流入した二相冷媒は、キャピラリチューブ１７ｂでさらに減圧され、第２室外熱交換器１５ｂに流入する。

暖房運転時には、第１室外熱交換器１５ａ及び第２室外熱交換器１５ｂはいずれも蒸発器として機能する。すなわち、第１室外熱交換器１５ａ及び第２室外熱交換器１５ｂのそれぞれでは、内部を流通する冷媒と、室外ファンにより送風される室外空気との熱交換が行われ、冷媒の蒸発熱が室外空気から吸熱される。これにより、第１室外熱交換器１５ａ及び第２室外熱交換器１５ｂのそれぞれに流入した二相冷媒は、蒸発して低圧のガス冷媒となる。第１室外熱交換器１５ａ及び第２室外熱交換器１５ｂのそれぞれから流出したガス冷媒は、第２流路切替装置１６で合流し、第１流路切替装置１２を経由して圧縮機１１に吸入される。圧縮機１１に吸入されたガス冷媒は、圧縮されて高圧のガス冷媒となる。暖房運転時には、以上のサイクルが連続的に繰り返される。

暖房運転が長時間継続されると、第１室外熱交換器１５ａ及び第２室外熱交換器１５ｂに霜が付着し、第１室外熱交換器１５ａ及び第２室外熱交換器１５ｂの熱交換効率が低下する場合がある。したがって、第１室外熱交換器１５ａ及び第２室外熱交換器１５ｂに付着した霜を融解させるため、除霜運転又は暖房除霜同時運転が定期的に行われる。除霜運転は、第１室外熱交換器１５ａ及び第２室外熱交換器１５ｂの双方に高温高圧のガス冷媒を供給し、冷媒からの放熱によって第１室外熱交換器１５ａ及び第２室外熱交換器１５ｂの双方の除霜を行う運転である。暖房除霜同時運転は、第１室外熱交換器１５ａ又は第２室外熱交換器１５ｂの一方に高温高圧のガス冷媒を供給して当該一方の除霜を行いながら、第１室外熱交換器１５ａ又は第２室外熱交換器１５ｂの他方を蒸発器として機能させて暖房を継続する運転である。

冷凍サイクル装置の除霜運転時の動作について説明する。図３は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の除霜運転時の動作を示す図である。図３に示すように、除霜運転時には、第１流路切替装置１２は、ポートＥとポートＨとが連通するとともにポートＦとポートＧとが連通する第２状態に設定される。第２流路切替装置１６は、ポートＣとポートＢ１及びポートＢ２の双方とが連通する第１状態に設定される。流量調節弁１８は、例えば閉状態に設定される。除霜運転時の第１流路切替装置１２、第２流路切替装置１６及び流量調節弁１８の設定は、冷房運転時のこれらの設定と同様である。

圧縮機１１から吐出された高圧のガス冷媒は、第１流路切替装置１２を経由して第２流路切替装置１６で分流し、第１室外熱交換器１５ａ及び第２室外熱交換器１５ｂのそれぞれに流入する。除霜運転時には、第１室外熱交換器１５ａ及び第２室外熱交換器１５ｂはいずれも凝縮器として機能する。すなわち、第１室外熱交換器１５ａ及び第２室外熱交換器１５ｂのそれぞれでは、内部を流通する冷媒からの放熱によって、第１室外熱交換器１５ａ及び第２室外熱交換器１５ｂのそれぞれに付着した霜が融解する。これにより、第１室外熱交換器１５ａ及び第２室外熱交換器１５ｂの除霜が行われる。また、第１室外熱交換器１５ａ及び第２室外熱交換器１５ｂのそれぞれに流入したガス冷媒は、凝縮して液冷媒となる。

第１室外熱交換器１５ａから流出した液冷媒は、キャピラリチューブ１７ａで減圧される。第２室外熱交換器１５ｂから流出した液冷媒は、キャピラリチューブ１７ｂで減圧される。これらの液冷媒は、合流して膨張弁１４でさらに減圧され、低圧の二相冷媒となる。膨張弁１４から流出した二相冷媒は、室内熱交換器１３に流入する。除霜運転時には、室内熱交換器１３は蒸発器として機能する。すなわち、室内熱交換器１３では、内部を流通する冷媒の蒸発熱が室内空気から吸熱される。これにより、室内熱交換器１３に流入した二相冷媒は、蒸発して低圧のガス冷媒となる。室内熱交換器１３から流出したガス冷媒は、第１流路切替装置１２を経由して圧縮機１１に吸入される。圧縮機１１に吸入されたガス冷媒は、圧縮されて高圧のガス冷媒となる。除霜運転時には、以上のサイクルが連続的に繰り返される。

次に、冷凍サイクル装置の暖房除霜同時運転時の動作について説明する。図４は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の暖房除霜同時運転時の動作を示す図である。ここで、暖房除霜同時運転には、第１運転と第２運転とが含まれている。第１運転は、第１室外熱交換器１５ａを除霜対象とし、第１室外熱交換器１５ａの除霜を行いながら暖房を行う運転である。第１運転では、第１室外熱交換器１５ａ及び室内熱交換器１３が凝縮器として機能し、第２室外熱交換器１５ｂが蒸発器として機能する。第２運転は、第２室外熱交換器１５ｂを除霜対象とし、第２室外熱交換器１５ｂの除霜を行いながら暖房を行う運転である。第２運転では、第２室外熱交換器１５ｂ及び室内熱交換器１３が凝縮器として機能し、第１室外熱交換器１５ａが蒸発器として機能する。１回の暖房除霜同時運転の実行期間において、第１運転及び第２運転は、少なくとも１回ずつ交互に実行されるのが望ましい。図４では、暖房除霜同時運転のうちの第１運転時の動作を示している。

図４に示すように、暖房除霜同時運転のうちの第１運転時には、第１流路切替装置１２は、ポートＥとポートＦとが連通するとともにポートＧとポートＨとが連通する第１状態に設定される。第２流路切替装置１６は、ポートＡとポートＢ１とが連通するとともにポートＣとポートＢ２とが連通する第２状態に設定される。流量調節弁１８は、第１運転が開始されるときには所定開度での開状態に設定される。その後、流量調節弁１８の開度は、後述するように制御される。

圧縮機１１から吐出された高圧のガス冷媒の一部は、管３０からバイパス流路３８に分流する。バイパス流路３８に分流する冷媒の流量は、流量調節弁１８の開度に応じて変動する。バイパス流路３８に分流したガス冷媒は、流量調節弁１８によって中間圧に減圧され、第２流路切替装置１６を経由して第１室外熱交換器１５ａに流入する。ここで、中間圧とは、圧縮機１１の吸入圧力よりも高く圧縮機１１の吐出圧力よりも低い圧力のことである。第１室外熱交換器１５ａでは、内部を流通する冷媒からの放熱によって、付着した霜が融解する。これにより、第１室外熱交換器１５ａの除霜が行われる。また、第１室外熱交換器１５ａに流入したガス冷媒は、凝縮して中間圧の液冷媒又は二相冷媒となって第１室外熱交換器１５ａから流出し、キャピラリチューブ１７ａで減圧される。

一方、圧縮機１１から吐出された高圧のガス冷媒のうち、バイパス流路３８に分流した一部以外のガス冷媒は、第１流路切替装置１２を経由して室内熱交換器１３に流入する。室内熱交換器１３では、内部を流通する冷媒と、室内ファンにより送風される室内空気との熱交換が行われ、冷媒の凝縮熱が室内空気に放熱される。これにより、室内熱交換器１３に流入したガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒となる。また、室内ファンにより送風される室内空気は、冷媒からの放熱によって加熱される。

室内熱交換器１３から流出した液冷媒は、膨張弁１４で減圧されて低圧の二相冷媒となる。膨張弁１４から流出した二相冷媒は、キャピラリチューブ１７ａで減圧された液冷媒又は二相冷媒と合流し、キャピラリチューブ１７ｂを経由して第２室外熱交換器１５ｂに流入する。第２室外熱交換器１５ｂでは、内部を流通する冷媒と、室外ファンにより送風される室外空気との熱交換が行われ、冷媒の蒸発熱が室外空気から吸熱される。これにより、第２室外熱交換器１５ｂに流入した二相冷媒は、蒸発して低圧のガス冷媒となる。第２室外熱交換器１５ｂから流出したガス冷媒は、第２流路切替装置１６及び第１流路切替装置１２を経由して圧縮機１１に吸入される。圧縮機１１に吸入されたガス冷媒は、圧縮されて高圧のガス冷媒となる。暖房除霜同時運転のうちの第１運転時には、以上のサイクルが連続的に繰り返されることにより、第１室外熱交換器１５ａの除霜が行われるとともに暖房が継続される。

図示を省略するが、暖房除霜同時運転のうちの第２運転時には、第１流路切替装置１２は、第１運転時と同様に第１状態に設定される。第２流路切替装置１６は、ポートＡとポートＢ２とが連通するとともにポートＣとポートＢ１とが連通する第３状態に設定される。これにより、第２運転時には、第２室外熱交換器１５ｂの除霜が行われるとともに暖房が継続される。

図５は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の制御装置５０で実行される処理の流れを示すフローチャートである。図５に示す処理は、あらかじめ設定されている暖房除霜同時運転の実行条件が成立した場合に実行される。なお、説明を簡略化するために、図５に示す処理では、暖房除霜同時運転のうち第１運転又は第２運転の一方のみが実行されるものとする。まず、ステップＳ１では、制御装置５０は、暖房除霜同時運転を開始する処理を行う。これにより、第１流路切替装置１２は第１状態に設定され、第２流路切替装置１６は第２状態又は第３状態に設定され、流量調節弁１８は所定開度での開状態に設定される。制御装置５０は、暖房除霜同時運転を実行する際、圧縮機１１の運転周波数を最大運転周波数まで上昇させる制御を行ってもよい。

次に、ステップＳ２では、制御装置５０は、暖房除霜同時運転が開始されてからの実行時間と、あらかじめ設定されＲＯＭに記憶されている所定時間とを比較し、実行時間が所定時間未満であるか否かを判定する。実行時間が所定時間未満であると判定した場合にはステップＳ３に進み、実行時間が所定時間以上であると判定した場合にはステップＳ７に進む。

ステップＳ３では、制御装置５０は、温度センサ４２からの検出信号に基づき取得された室温と、室温の目標値としてＲＯＭに記憶されている設定温度とを比較し、室温が設定温度よりも高いか否かを判定する。室温が設定温度よりも高いと判定した場合にはステップＳ４に進み、室温が設定温度以下であると判定した場合にはステップＳ５に進む。

ステップＳ４では、制御装置５０は、流量調節弁１８の開度を増加させる処理を行う。この処理により、除霜対象の熱交換器に供給される冷媒量が増加するため、冷凍サイクル装置の除霜能力が上昇する。一方で、室内熱交換器１３に供給される冷媒量が減少するため、冷凍サイクル装置の暖房能力は低下する。ステップＳ４の処理は、室温が設定温度よりも高く暖房能力が過剰である場合に実行される。このため、余剰の暖房能力の一部が除霜能力に振り向けられることにより、室温を維持しつつ、除霜対象の熱交換器での霜の融解を促進することができる。したがって、あらかじめ設定されている所定時間内で除霜を完了させることができ、熱交換器に霜の溶け残りが生じるのを防ぐことができる。ステップＳ４の処理が終了した後には、ステップＳ２に戻る。

ステップＳ５では、制御装置５０は、温度センサ４１ａ又は温度センサ４１ｂからの検出信号に基づき取得された除霜対象の熱交換器温度が、０℃よりも高いか否かを判定する。除霜対象の熱交換器温度が０℃よりも高いと判定した場合にはステップＳ６に進み、除霜対象の熱交換器温度が０℃以下であると判定した場合にはステップＳ２に戻る。

ステップＳ６では、制御装置５０は、流量調節弁１８の開度を減少させる処理を行う。この処理により、除霜対象の熱交換器に供給される冷媒量が減少するため、冷凍サイクル装置の除霜能力が低下する。一方で、室内熱交換器１３に供給される冷媒量が増加するため、冷凍サイクル装置の暖房能力は上昇する。ステップＳ６の処理は、室温が設定温度以下であり、かつ除霜対象の熱交換器温度が０℃よりも高い場合に実行される。すなわち、ステップＳ６の処理は、暖房能力が不足しており、かつ除霜能力が過剰であるときに実行される。このため、余剰の除霜能力の一部が暖房能力に振り向けられることにより、熱交換器に霜の溶け残りが生じるのを防ぎつつ、室温を高めることができる。ステップＳ６の処理が終了した後には、ステップＳ２に戻る。

ステップＳ７では、制御装置５０は、暖房除霜同時運転を終了して暖房運転に移行する処理を行う。

図６は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の構成の変形例を示す冷媒回路図である。本変形例の冷媒回路１０は、図１に示した冷媒回路１０と比較すると、第２流路切替装置１６に代えて、２つの四方弁２１ａ、２１ｂと逆止弁２２とを有している。四方弁２１ａ、２１ｂは、制御装置５０により制御される。本変形例の冷媒回路１０は、図１に示した冷媒回路１０よりも構成が複雑になるものの、図１に示した冷媒回路１０と同様に、少なくとも暖房除霜同時運転を実行できるように構成されている。暖房除霜同時運転では、圧縮機１１から吐出された冷媒の一部がバイパス流路３８を介して第１室外熱交換器１５ａ又は第２室外熱交換器１５ｂの一方に供給される。本実施の形態は、本変形例の冷媒回路１０を備えた冷凍サイクル装置にも適用可能である。また、本実施の形態は、暖房除霜同時運転を実行可能に構成されていれば、本変形例の冷媒回路１０以外の冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置にも適用可能である。

以上説明したように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機１１、室内熱交換器１３、第１室外熱交換器１５ａ及び第２室外熱交換器１５ｂを有し、冷媒を循環させる冷媒回路１０と、冷媒回路１０を制御する制御装置５０と、を備えている。冷媒回路１０は、圧縮機１１の吐出側と第１室外熱交換器１５ａ又は第２室外熱交換器１５ｂとを連通させるバイパス流路３８と、バイパス流路３８に設けられた流量調節弁１８と、をさらに有している。室内熱交換器１３は、冷媒と室内空間に供給される空気との熱交換を行うものである。冷媒回路１０は、暖房除霜同時運転を実行可能に構成されている。暖房除霜同時運転は、圧縮機１１から吐出された冷媒の一部をバイパス流路３８を介して第１室外熱交換器１５ａ又は第２室外熱交換器１５ｂの一方に供給し、第１室外熱交換器１５ａ又は第２室外熱交換器１５ｂの他方を蒸発器として機能させ、室内熱交換器１３を凝縮器として機能させる運転である。制御装置５０は、暖房除霜同時運転の実行中、室温に基づいて流量調節弁１８の開度を制御するように構成されている。ここで、室内空間に供給される空気は、加熱対象の一例である。室温は、加熱対象の温度の一例である。

この構成によれば、暖房除霜同時運転の実行中、流量調節弁１８の開度が室温に基づいて制御されるため、余剰の暖房能力を除霜能力に振り向けることができる。これにより、室温を維持しつつ除霜を促進することができる。したがって、本実施の形態によれば、暖房除霜同時運転の実行中において、暖房能力と除霜能力との比率を暖房負荷に応じて調整することができる。よって、暖房除霜同時運転を安定して実行することができる。

例えば、暖房除霜同時運転の実行中において、暖房能力が負荷に対して過剰となる場合には、圧縮機１１の回転数を低下させることによっても、暖房能力を低下させることができる。しかしながら、この場合、暖房能力だけでなく除霜能力も低下してしまうため、所定の除霜時間内で除霜を完了させることができず、除霜対象の熱交換器に霜の溶け残りが生じてしまう可能性がある。これに対し、本実施の形態では、余剰の暖房能力が除霜能力に振り向けられるため、霜の溶け残りが生じるのをより確実に防ぐことができる。

また、除霜開始時点での熱交換器の着霜量は運転条件に応じて異なるため、流量調節弁１８の開度が固定されていると、熱交換器の着霜量が多い場合には霜の溶け残りが生じてしまう可能性がある。これに対し、本実施の形態では、流量調節弁１８の開度制御によって余剰の暖房能力が除霜能力に振り向けられるため、霜の溶け残りが生じるのをより確実に防ぐことができる。

また、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置において、制御装置５０は、暖房除霜同時運転の実行中、室温が室温の目標値である設定温度よりも高い場合に、流量調節弁１８の開度を増加させるように構成されている。室温が設定温度よりも高い場合には、暖房能力が過剰であると判断することができる。したがって、この構成によれば、余剰の暖房能力の有無をより確実に判断することができるため、暖房能力の一部が除霜能力に振り向けられた後に暖房能力が不足してしまうのを防ぐことができる。

また、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置において、制御装置５０は、暖房除霜同時運転の実行中、第１室外熱交換器１５ａ又は第２室外熱交換器１５ｂの他方の温度にも基づいて、流量調節弁１８の開度を制御するように構成されている。この構成によれば、暖房除霜同時運転の実行中、除霜対象の熱交換器の温度に基づいて流量調節弁１８の開度が制御されるため、余剰の除霜能力を暖房能力に振り向けることができる。これにより、除霜対象の熱交換器に霜の溶け残りが生じるのを防ぎつつ、暖房能力を高めることができる。

また、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置において、制御装置５０は、暖房除霜同時運転の実行中、第１室外熱交換器１５ａ又は第２室外熱交換器１５ｂの他方の温度が０℃よりも高い場合に、流量調節弁１８の開度を減少させるように構成されている。除霜対象の熱交換器の温度が０℃よりも高い場合には、除霜能力が過剰であると判断することができる。したがって、この構成によれば、余剰の除霜能力の有無をより確実に判断することができるため、除霜能力の一部が暖房能力に振り向けられた後に除霜能力が不足してしまうのを防ぐことができる。

上記実施の形態では、空気を加熱対象とする空気調和機を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、温水を加熱対象とする給湯装置又は温水式床暖房装置等の他の冷凍サイクル装置にも適用できる。

１０ 冷媒回路、１１ 圧縮機、１２ 第１流路切替装置、１３ 室内熱交換器、１４ 膨張弁、１５ａ 第１室外熱交換器、１５ｂ 第２室外熱交換器、１６ 第２流路切替装置、１７ａ、１７ｂ キャピラリチューブ、１８ 流量調節弁、２１ａ、２１ｂ 四方弁、２２ 逆止弁、３０、３１、３２、３３、３３ａ、３３ｂ、３４、３５、３６、３７ 管、３８ バイパス流路、４１ａ、４１ｂ、４２ 温度センサ、５０ 制御装置。

Claims (2)

1. 圧縮機、室内熱交換器、第１室外熱交換器及び第２室外熱交換器を有し、冷媒を循環させる冷媒回路と、
   前記冷媒回路を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記冷媒回路は、前記圧縮機の吐出側と前記第１室外熱交換器又は前記第２室外熱交換器とを連通させるバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられた流量調節弁と、をさらに有しており、
   前記室内熱交換器は、前記冷媒と加熱対象との熱交換を行うものであり、
   前記冷媒回路は、前記圧縮機から吐出された前記冷媒の一部を前記バイパス流路を介して前記第１室外熱交換器又は前記第２室外熱交換器の一方に供給し、前記第１室外熱交換器又は前記第２室外熱交換器の他方を蒸発器として機能させ、前記室内熱交換器を凝縮器として機能させる暖房除霜同時運転を実行可能に構成されており、
   前記制御装置は、前記暖房除霜同時運転の実行中、
   前記加熱対象の温度が前記加熱対象の温度の目標値である設定温度よりも高い場合に、前記流量調節弁の開度を増加させ、
   前記加熱対象の温度が前記設定温度以下の場合に、前記第１室外熱交換器又は前記第２室外熱交換器の前記一方の温度に基づいて、前記流量調節弁の開度を制御する冷凍サイクル装置。
2. 前記制御装置は、前記暖房除霜同時運転の実行中、前記第１室外熱交換器又は前記第２室外熱交換器の前記一方の温度が０℃よりも高い場合に、前記流量調節弁の開度を減少させるように構成されている請求項１に記載の冷凍サイクル装置。

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