WO2023218585A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

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WO2023218585A1
WO2023218585A1 PCT/JP2022/020014 JP2022020014W WO2023218585A1 WO 2023218585 A1 WO2023218585 A1 WO 2023218585A1 JP 2022020014 W JP2022020014 W JP 2022020014W WO 2023218585 A1 WO2023218585 A1 WO 2023218585A1
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WO
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heat exchanger
refrigerant
compressor
row
flow rate
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/020014
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
祐基 中尾
哲二 七種
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to PCT/JP2022/020014 priority Critical patent/WO2023218585A1/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B47/00—Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass
    • F25B47/02—Defrosting cycles

Definitions

  • the present disclosure relates to a refrigeration cycle device having a heat exchanger that exchanges heat between air and a refrigerant.
  • a refrigeration cycle device having a heat source side heat exchanger equipped with a plurality of heat exchangers is known.
  • frost may be generated on the surface of the heat source side heat exchanger if the outside air temperature is low.
  • An air conditioner that performs a defrosting operation to melt frost generated on the surface of a heat source side heat exchanger has been disclosed (for example, see Patent Document 1).
  • the air conditioner disclosed in Patent Document 1 performs a refrigeration cycle during a cooling operation when performing a defrosting operation.
  • the air conditioner disclosed in Patent Document 1 When performing defrosting operation, the air conditioner disclosed in Patent Document 1 causes refrigerant to flow through the refrigerant circuit in a direction opposite to the refrigerant flow direction during heating operation.
  • Some conventional refrigeration cycle devices have a heat source side heat exchanger in which a plurality of heat exchangers are connected in parallel during heating operation, and a plurality of heat exchangers are connected in series during cooling operation.
  • the present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a refrigeration cycle device that suppresses a decrease in heating capacity.
  • a refrigeration cycle device includes a compressor that compresses and discharges a refrigerant, a load-side heat exchanger that exchanges heat between the air in a target space and the refrigerant, and a plurality of heat transfer tubes that extend in the vertical direction.
  • the heat source side heat exchanger has a plurality of heat exchangers connected in parallel during heating operation, and the plurality of heat exchangers are connected in series during cooling operation and defrosting operation. and the refrigerant discharged from the compressor during the heating operation to flow into the load side heat exchanger, and the refrigerant discharged from the compressor during the cooling operation and the defrosting operation to the heat source side.
  • a flow path switching device for causing the refrigerant to flow into the heat exchanger; and a flow rate regulating valve provided in a refrigerant pipe through which the refrigerant flows out from a downstream heat exchanger among the plurality of heat exchangers connected in series during the cooling operation.
  • a bypass circuit connecting between the flow rate adjustment valve and the downstream heat exchanger in the refrigerant piping and the refrigerant discharge port of the compressor; a bypass valve provided in the bypass circuit; It has a controller that controls the flow path switching device, the flow rate adjustment valve, and the bypass valve, and the controller changes the flow rate adjustment valve from an open state to a closed state when heating capacity decreases during the heating operation.
  • defrosting preparation means for switching the bypass valve from a closed state to an open state, and the refrigerant discharged from the compressor flowing through the bypass circuit and the refrigerant piping to the downstream heat exchanger.
  • defrosting operation control that then switches the flow rate adjustment valve from the closed state to the open state, switches the bypass valve from the open state to the closed state, and controls the flow path switching device to perform the defrosting operation; means.
  • the refrigeration cycle device of the present disclosure includes a flow rate adjustment valve provided in a refrigerant pipe through which refrigerant flows out from a downstream heat exchanger during cooling operation, and a space between the downstream heat exchanger and the flow rate adjustment valve and a compressor. It has a bypass circuit that connects the refrigerant discharge port and a bypass valve provided in the bypass circuit. Before starting the defrosting operation, the flow rate adjustment valve is switched from an open state to a closed state, and the bypass valve is switched from a closed state to an open state. Thereby, before the start of the defrosting operation, high temperature gas refrigerant flows into the downstream heat exchanger during the cooling operation.
  • the frost adhering to the lower surface of multiple heat transfer tubes of the downstream heat exchanger located farthest from the compressor is removed. It can be pre-melted before the start of frost operation.
  • the heat source side heat exchanger it is possible to suppress the formation of residual frost during the defrosting operation, and it is possible to suppress the heating capacity from decreasing.
  • FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration example of a refrigeration cycle device according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a refrigerant circuit diagram showing the flow of refrigerant when heating operation is performed in the refrigeration cycle device shown in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 2 is a refrigerant circuit diagram showing the flow of refrigerant when performing cooling operation and defrosting operation in the refrigeration cycle device shown in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 2 is a diagram showing an example of a heat source side unit in which the heat source side heat exchanger shown in FIG. 1 is mounted.
  • 5 is a schematic external view showing the configuration of the heat source side heat exchanger shown in FIG. 4.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the flow of refrigerant during cooling operation in the heat source side heat exchanger shown in FIG. 5.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the flow of refrigerant during heating operation in the heat source side heat exchanger shown in FIG. 5.
  • FIG. FIG. 2 is a functional block diagram showing an example of the configuration of the controller shown in FIG. 1.
  • FIG. 9 is a hardware configuration diagram showing an example of the configuration of the controller shown in FIG. 8.
  • FIG. 9 is a hardware configuration diagram showing another configuration example of the controller shown in FIG. 8.
  • FIG. It is a refrigerant circuit diagram of a refrigeration cycle device of a comparative example.
  • 3 is a flowchart illustrating an example of an operation procedure of the refrigeration cycle device according to the first embodiment.
  • step S105 shown in FIG. 12.
  • FIG. 13 is a flowchart showing the operation procedure of step S105 shown in FIG. 12.
  • the refrigeration cycle apparatus shown in FIG. 1 it is a figure which shows the flow of a refrigerant
  • FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration example of a refrigeration cycle device according to a first embodiment.
  • the refrigeration cycle device 1 includes a heat source side unit 2 and a load side unit 3.
  • the heat source side unit 2 includes a compressor 4, a heat source side heat exchanger 5, a flow path switching device 8, an air blower 11, an accumulator 12, and a controller 20.
  • the load side unit 3 has a load side heat exchanger 6 and an expansion valve 7.
  • the refrigeration cycle device 1 has at least heating operation, cooling operation, and defrosting operation as operation modes.
  • the compressor 4, the heat source side heat exchanger 5, the load side heat exchanger 6, and the expansion valve 7 are connected via a refrigerant pipe 9 to form a refrigerant circuit 10 in which refrigerant circulates.
  • the heat source side heat exchanger 5 includes a first heat exchanger 15a and a second heat exchanger 15b.
  • the first heat exchanger 15a has heat exchangers 15a-1 and 15a-2 connected in parallel.
  • the heat source side unit 2 includes a first flow rate adjustment valve 13a, a second flow rate adjustment valve 13b, a check valve 14, a two-way valve 16, and a bypass circuit 17.
  • a bypass valve 18 is provided in the bypass circuit 17 .
  • Bypass valve 18 is, for example, a two-way valve.
  • the refrigerant pipe 9 extending from the flow path switching device 8 to the heat source side heat exchanger 5 branches into a branch refrigerant pipe 9a and a branch refrigerant pipe 9b. Further, the branch refrigerant pipe 9a branches into a branch refrigerant pipe 9a-1 and a branch refrigerant pipe 9a-2.
  • the branch refrigerant pipe 9a-1 is connected to one of the two refrigerant flow ports of the heat exchanger 15a-1.
  • the branch refrigerant pipe 9a-2 is connected to one of the two refrigerant flow ports of the heat exchanger 15a-2.
  • the other refrigerant flow port is connected to the branch refrigerant pipe 9d-1.
  • the other refrigerant flow port is connected to the branch refrigerant pipe 9d-2.
  • the branch refrigerant pipe 9d-1 and the branch refrigerant pipe 9d-2 merge and are connected to the branch refrigerant pipe 9e.
  • a first flow rate regulating valve 13a is provided in the branch refrigerant pipe 9e.
  • the branch refrigerant pipe 9b is connected to the branch refrigerant pipe 9e. Specifically, as shown in FIG. 1, the branch refrigerant pipe 9b is connected between the confluence of the branch refrigerant pipe 9d-1 and the branch refrigerant pipe 9d-2 and the first flow rate regulating valve 13a. There is. A check valve 14 and a two-way valve 16 are provided in the branch refrigerant pipe 9b. A branch refrigerant pipe 9f branches off from the middle of the branch refrigerant pipe 9b. Specifically, the branch refrigerant pipe 9f is connected to the branch refrigerant pipe 9b between the check valve 14 and the two-way valve 16.
  • the branch refrigerant pipe 9f is connected to one of the two refrigerant flow ports of the second heat exchanger 15b. Of the two refrigerant flow ports of the second heat exchanger 15b, the other refrigerant flow port is connected to the branch refrigerant pipe 9c. A second flow rate regulating valve 13b is provided in the branch refrigerant pipe 9c. The branch refrigerant pipe 9c and the branch refrigerant pipe 9e join the refrigerant pipe 9 and are connected to the expansion valve 7.
  • bypass circuit 17 One end of the bypass circuit 17 is connected to the refrigerant pipe 9 between the refrigerant discharge port of the compressor 4 and the flow path switching device 8.
  • the other end of the bypass circuit 17 is connected to a branch refrigerant pipe 9c.
  • the other end of the bypass circuit 17 is connected between the second heat exchanger 15b and the second flow rate regulating valve 13b.
  • the load-side unit 3 is provided with a room temperature sensor 31 that detects the room temperature Trm, which is the temperature of the air in the room that is the target space.
  • the heat source side unit 2 is provided with an outside air temperature sensor 32 that detects the outside air temperature Tout, an evaporation temperature sensor 33 that detects the evaporation temperature Tev of the refrigerant circuit 10, and a refrigerant temperature sensor 34.
  • the evaporation temperature sensor 33 is provided in the refrigerant pipe 9 between the expansion valve 7 and the confluence of the branch refrigerant pipe 9c and the branch refrigerant pipe 9e.
  • the refrigerant temperature sensor 34 is provided near the refrigerant flow port of the second heat exchanger 15b in the branch refrigerant pipe 9c.
  • the refrigerant temperature sensor 34 detects the temperature Trf of the refrigerant flowing out from the second heat exchanger 15b during the defrosting operation.
  • Room temperature sensor 31, outside air temperature sensor 32, evaporation temperature sensor 33, and refrigerant temperature sensor 34 are, for example, thermistors. Each of these temperature sensors is connected to the controller 20 via a signal line (not shown).
  • the compressor 4 sucks in gas refrigerant, compresses the sucked gas refrigerant, and discharges it.
  • the compressor 4 is, for example, an inverter compressor whose capacity can be changed.
  • the expansion valve 7 reduces the pressure of the refrigerant and expands it.
  • the check valve 14 allows the refrigerant to flow in the direction from the two-way valve 16 to the refrigerant pipe 9 in the branch refrigerant pipe 9b, but prevents the refrigerant from flowing in the direction from the refrigerant pipe 9 to the two-way valve 16. .
  • the blower 11 sucks outside air and supplies the sucked outside air to the heat source side heat exchanger 5.
  • the flow path switching device 8 causes the refrigerant discharged from the compressor 4 during heating operation to flow into the load side heat exchanger 6, and causes the refrigerant discharged from the compressor 4 during cooling operation and defrosting operation to flow into the heat source side heat exchanger 6. Flow into vessel 5.
  • the flow path switching device 8 is, for example, a four-way valve.
  • the accumulator 12 is connected to the refrigerant suction side of the compressor 4.
  • the accumulator 12 is a refrigerant circuit auxiliary device that has a function of preventing liquid refrigerant from being sucked into the compressor 4.
  • the compressor 4, expansion valve 7, flow path switching device 8, and blower 11 are connected to a controller 20 via a signal line (not shown).
  • the flow of refrigerant in each operation mode in the refrigerant circuit 10 of the refrigeration cycle device 1 will be explained.
  • the operation mode is heating operation
  • the first flow rate adjustment valve 13a and the second flow rate adjustment valve 13b are set to the open state
  • the two-way valve 16 is set to the closed state
  • Bypass valve 18 is set to a closed state.
  • FIG. 2 is a refrigerant circuit diagram showing the flow of refrigerant when heating operation is performed in the refrigeration cycle device shown in FIG. 1.
  • the numbers of some of the branch refrigerant pipes among the plurality of branch refrigerant pipes shown in FIG. 1 are omitted from the diagram.
  • the compressor 4 sucks a low-temperature, low-pressure gas refrigerant, compresses the sucked low-temperature, low-pressure gas refrigerant, and discharges a high-temperature, high-pressure gas refrigerant.
  • the high-temperature, high-pressure gas refrigerant When the high-temperature, high-pressure gas refrigerant is discharged from the compressor 4 , it flows through the flow path switching device 8 and then flows into the load-side heat exchanger 6 .
  • the high-temperature, high-pressure gas refrigerant that has flowed into the load-side heat exchanger 6 exchanges heat with indoor air, radiates heat and condenses, and flows out of the load-side heat exchanger 6 as a high-temperature, high-pressure liquid refrigerant.
  • the liquid refrigerant flowing out from the load-side heat exchanger 6 is expanded by the expansion valve 7 and becomes a low-temperature, low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant.
  • the low-temperature, low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant is split into branch refrigerant pipes 9c and 9e, and flows into the first heat exchanger 15a and the second heat exchanger 15b.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the first heat exchanger 15a and the second heat exchanger 15b absorbs heat and evaporates by exchanging heat with the outside air supplied by the blower 11, and becomes a low-temperature, low-pressure gas refrigerant.
  • the refrigerant that has exchanged heat with the outside air flows out from the first heat exchanger 15a to the refrigerant pipe 9 via the branch refrigerant pipe 9a.
  • the second heat exchanger 15b the refrigerant that has exchanged heat with the outside air joins the refrigerant pipe 9 via the branch refrigerant pipes 9f and 9b.
  • the low-temperature, low-pressure gas refrigerant flowing out of the heat source side heat exchanger 5 is sucked into the compressor 4 again via the flow path switching device 8 and the accumulator 12 .
  • the first heat exchanger 15a and the second heat exchanger 15b are connected in parallel in the refrigerant circuit 10.
  • the operation mode is cooling operation and defrosting operation
  • the second flow rate adjustment valve 13b and the two-way valve 16 are set to the open state
  • the first flow rate adjustment valve 13a is set to the closed state
  • Bypass valve 18 is set to a closed state.
  • FIG. 3 is a refrigerant circuit diagram showing the flow of refrigerant when performing cooling operation and defrosting operation in the refrigeration cycle device shown in FIG. 1.
  • the symbols of some of the branch refrigerant pipes among the plurality of branch refrigerant pipes shown in FIG. 1 are omitted from the diagram.
  • the compressor 4 sucks a low-temperature, low-pressure gas refrigerant, compresses the sucked low-temperature, low-pressure gas refrigerant, and discharges a high-temperature, high-pressure gas refrigerant.
  • the high temperature and high pressure gas refrigerant is discharged from the compressor 4, it flows through the flow path switching device 8 and then flows into the branch refrigerant pipe 9a from the refrigerant pipe 9.
  • the gas refrigerant that has flowed into the branch refrigerant pipe 9a flows through the first heat exchanger 15a, and then flows out into the branch refrigerant pipe 9b via the branch refrigerant pipe 9e.
  • the refrigerant that has flowed into the branch refrigerant pipe 9b flows into the second heat exchanger 15b via the two-way valve 16 and the branch refrigerant pipe 9f.
  • the refrigerant radiates heat and condenses by exchanging heat with the outside air supplied by the blower 11, becomes a high-temperature, high-pressure liquid refrigerant, and is transferred to the second heat exchanger 15a and the second heat exchanger 15b. It flows out from the heat exchanger 15b to the branch refrigerant pipe 9c.
  • the liquid refrigerant that has flowed into the branch refrigerant pipe 9c flows into the expansion valve 7 via the second flow rate adjustment valve 13b.
  • the liquid refrigerant is expanded by the expansion valve 7 and becomes a low-temperature, low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant.
  • the low-temperature, low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flows into the load-side heat exchanger 6 .
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the load-side heat exchanger 6 absorbs heat and evaporates by exchanging heat with indoor air, becoming a low-temperature, low-pressure gas refrigerant.
  • the low-temperature, low-pressure gas refrigerant flows out from the load-side heat exchanger 6.
  • the low-temperature, low-pressure gas refrigerant flowing out from the load-side heat exchanger 6 is sucked into the compressor 4 again via the flow path switching device 8 and the accumulator 12 .
  • the first heat exchanger 15a and the second heat exchanger 15b are connected in series in the refrigerant circuit 10.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a heat source side unit in which the heat source side heat exchanger shown in FIG. 1 is mounted.
  • the compressor 4, two-way valve 16, bypass circuit 17, refrigerant pipe 9, and controller 20 are not shown in FIG.
  • three axes (X-axis, Y-axis, and Z-axis) that define the direction of the space in which the heat source side unit 2 is installed are shown.
  • the direction opposite to the Z-axis arrow is the vertical direction.
  • three axes are displayed in FIGS. 5 to 7 as well.
  • the heat source side unit 2 has a rectangular parallelepiped-shaped housing 40.
  • the blower 11 is provided at the top, and the first heat exchanger 15a and the second heat exchanger 15b are provided on the side surfaces parallel to the vertical direction.
  • the heat exchanger 15a-1 is installed on one side
  • the heat exchanger 15a-2 is installed on the other side.
  • the second heat exchanger 15b is installed on one of the two side surfaces parallel to the YZ plane.
  • FIG. 5 is a schematic external view showing the configuration of the heat source side heat exchanger shown in FIG. 4.
  • Heat exchanger 15a-1, heat exchanger 15a-2, and second heat exchanger 15b have similar configurations. Therefore, here, the configuration of the second heat exchanger 15b will be explained, and a detailed explanation of the heat exchangers 15a-1 and 15a-2 will be omitted.
  • the direction of air flow caused by the rotation of the propeller of the blower 11 is indicated by a white arrow.
  • the flow direction of the refrigerant during cooling operation and defrosting operation is shown by solid arrows.
  • the second heat exchanger 15b includes a first row heat exchanger 41, a second row heat exchanger 42, an upper header 43, and a lower header 44.
  • the first row heat exchanger 41 is located on the windward side of the airflow generated by the blower 11, and the second row heat exchanger 42 is located on the leeward side of the airflow generated by the blower 11.
  • Each of the first row heat exchanger 41 and the second row heat exchanger 42 includes a plurality of heat exchanger tubes 46 extending in the vertical direction and corrugated fins 47 provided between adjacent heat exchanger tubes 46. . That is, the heat exchanger tubes 46 and the corrugated fins 47 are alternately arranged in the Y-axis direction.
  • the lower header 44 includes a first lower header 45b and a second lower header 45a. In the first embodiment, a case will be described in which the heat exchanger tube 46 is a flat tube, but the heat exchanger tube 46 is not limited to a flat tube.
  • the upper ends of the plurality of heat transfer tubes 46 of the first row heat exchanger 41 are connected to the upper header 43.
  • the lower ends of the plurality of heat transfer tubes 46 of the first row side heat exchanger 41 are connected to the first lower header 45b.
  • the upper ends of the plurality of heat transfer tubes 46 of the second row heat exchanger 42 are connected to the upper header 43.
  • the lower ends of the plurality of heat transfer tubes 46 of the second row side heat exchanger 42 are connected to the second lower header 45a.
  • the upper header 43 connects the first row heat exchanger 41 and the second row heat exchanger 42 at the top, and allows the refrigerant flowing from the first row heat exchanger 41 to the second row heat exchanger 42. It serves to cause the refrigerant flowing out from the second row heat exchanger 42 to flow into the first row heat exchanger 41 .
  • FIG. 1 Inflow.
  • the refrigerant that has joined the upper header 43 from the plurality of heat exchanger tubes 46 branches through the plurality of heat exchanger tubes 46 of the first row side heat exchanger 41, descends, and flows into the first lower header 45b.
  • the flow of the refrigerant in the heat source side heat exchanger 5 becomes a counterflow, so that the heat exchange performance is improved.
  • the flow of the refrigerant is not shown in FIG.
  • the data flows into the header 43.
  • the refrigerant that has joined the upper header 43 from the plurality of heat transfer tubes 46 branches through the plurality of heat transfer tubes 46 of the second row heat exchanger 42, descends, and flows into the second lower header 45a.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the flow of refrigerant during cooling operation in the heat source side heat exchanger shown in FIG. 5.
  • the direction in which air flows due to the rotation of the propeller of the blower 11 is shown by a white arrow, and the direction in which the refrigerant flows is shown by a solid line arrow.
  • the flow of refrigerant in the case of cooling operation will be explained, but since the flow of refrigerant in defrosting operation is the same as in the case of cooling operation, the explanation thereof will be omitted.
  • the refrigerant flowing into the second row heat exchanger 42 is transferred to the first row heat exchanger 41 via the upper header 43 shown in FIG. Inflow.
  • the refrigerant that has flowed into the second row heat exchanger 42 flows into the first row heat exchanger 41 via the upper header 43 shown in FIG.
  • the refrigerant flowing out from the first row heat exchanger 41 of the heat exchanger 15a-1 and the refrigerant flowing out from the first row heat exchanger 41 of the heat exchanger 15a-2 are combined to generate a second heat It flows into the second row side heat exchanger 42 of the exchanger 15b.
  • the refrigerant that has flowed into the second row heat exchanger 42 of the second heat exchanger 15b flows into the first row heat exchanger 41 via the upper header 43 shown in FIG.
  • the refrigerant that has flowed into the first row side heat exchanger 41 flows out into the branch refrigerant pipe 9c shown in FIG. 3.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the flow of refrigerant during heating operation in the heat source side heat exchanger shown in FIG. 5.
  • the direction in which air flows due to the rotation of the propeller of the blower 11 is shown by a white arrow, and the direction in which the refrigerant flows is shown by a solid line arrow.
  • the refrigerant that has flowed into the first row heat exchanger 41 is transferred to the second row heat exchanger 42 via the upper header 43 shown in FIG. Inflow.
  • the refrigerant that has flowed into the second row side heat exchanger 42 flows out into the branch refrigerant pipe 9a shown in FIG. 2.
  • the refrigerant that has flowed into the first row heat exchanger 41 flows into the second row heat exchanger 42 via the upper header 43 shown in FIG.
  • the refrigerant that has flowed into the second row side heat exchanger 42 flows out into the branch refrigerant pipe 9a shown in FIG. 2.
  • the refrigerant that has flowed into the first row heat exchanger 41 flows into the second row heat exchanger 42 via the upper header 43 shown in FIG.
  • the refrigerant that has flowed into the second row side heat exchanger 42 flows out into the branch refrigerant pipe 9b via the branch refrigerant pipe 9f shown in FIG.
  • the configuration of the load-side heat exchanger 6 is the same as that described with reference to FIG. 5, so detailed description thereof will be omitted. Furthermore, the load-side heat exchanger 6 is not limited to the configuration described with reference to FIG. 5 .
  • FIG. 8 is a functional block diagram showing an example of the configuration of the controller shown in FIG. 1.
  • Controller 20 is, for example, a microcomputer.
  • the controller 20 includes a refrigeration cycle control means 21, a defrosting preparation means 22, a defrosting operation control means 23, and a timer 24 for measuring time.
  • the refrigeration cycle control means 21 controls the flow path switching device 8 so that the refrigerant discharged from the compressor 4 flows into the load-side heat exchanger 6.
  • the refrigeration cycle control means 21 controls the first flow rate adjustment valve 13a and the second flow rate adjustment valve 13b to be in the open state, and controls the two-way valve 16 to be in the closed state. to control.
  • the refrigeration cycle control means 21 adjusts the operating frequency of the compressor 4, the opening degree of the expansion valve 7, and the opening of the blower 11 so that the room temperature Trm detected by the room temperature sensor 31 becomes the set temperature Tst. Control the rotation speed.
  • the refrigeration cycle control means 21 controls the flow path switching device 8 so that the refrigerant discharged from the compressor 4 flows into the heat source side heat exchanger 5.
  • the refrigeration cycle control means 21 controls the second flow rate adjustment valve 13b and the two-way valve 16 to be in the open state, and controls the first flow rate adjustment valve 13a to be in the closed state. to control.
  • the refrigeration cycle control means 21 controls the operating frequency of the compressor 4, the opening degree of the expansion valve 7, and the opening of the blower 11 so that the room temperature Trm detected by the room temperature sensor 31 becomes the set temperature Tst. Control the rotation speed.
  • the refrigeration cycle control means 21 receives an operation switching signal from the defrosting operation control means 23 to switch the operation mode from defrosting operation to heating operation, the refrigerant discharged from the compressor 4 is transferred to the load-side heat exchanger.
  • the flow path switching device 8 is controlled so that the water flows into the flow path 6.
  • the refrigeration cycle control means 21 switches the first flow rate adjustment valve 13a from a closed state to an open state, and switches the two-way valve 16 from an open state to a closed state.
  • the defrosting preparation means 22 determines that the heating capacity of the refrigeration cycle device 1 has decreased during heating operation, it switches the bypass valve 18 from the closed state to the open state. For example, the defrosting preparation means 22 determines that the outside air temperature Tout is less than or equal to a predetermined outdoor temperature threshold th1, and the time during which the evaporation temperature Tev is less than or equal to a predetermined evaporation temperature threshold th2 is greater than or equal to a predetermined time threshold th3. If so, it is determined that the heating capacity has decreased.
  • the defrosting preparation means 22 monitors the outside air temperature Tout and the evaporation temperature Tev, and the time during which the outside air temperature Tout is below the outside air temperature threshold th1 and the evaporation temperature Tev is below the evaporation temperature threshold th2 is longer than the time threshold th3. If so, it is determined that the heating capacity has decreased.
  • the defrosting operation control means 23 starts the defrosting operation when a predetermined time has elapsed since the refrigerant discharged from the compressor 4 via the bypass circuit 17 started flowing to the heat source side heat exchanger 5. do. Specifically, the defrosting operation control means 23 switches the second flow rate adjustment valve 13b from a closed state to an open state, switches the bypass valve 18 from an open state to a closed state, and controls the flow path switching device 8. The refrigerant discharged from the compressor 4 is made to flow into the heat source side heat exchanger 5.
  • the defrosting operation control means 23 refers to the time measured by the timer 24 and determines that the elapsed time tk from when the bypass valve 18 was switched from the closed state to the open state is equal to or greater than a predetermined time threshold th4. Determine whether it exists or not.
  • the time threshold th4 is, for example, 3 minutes to 5 minutes.
  • the defrosting operation control means 23 monitors the defrosting time tj, which is the time from when the defrosting operation is started, and the defrosting time tj is equal to or greater than a predetermined time threshold th5. Determine whether or not.
  • the time threshold th5 is, for example, 10 minutes to 12 minutes.
  • the defrosting operation control means 23 transmits an operation switching signal to the refrigeration cycle control means 21 to switch the operation mode from the defrosting operation to the heating operation. This is because if the defrosting time tj is too long, the room temperature Trm may drop and the user of the refrigeration cycle device 1 may feel cold.
  • the defrosting operation control means 23 monitors the refrigerant temperature Trf detected by the refrigerant temperature sensor 34, and determines whether the temperature Trf is equal to or higher than a predetermined temperature threshold th6. judge.
  • the temperature threshold th6 is, for example, 10°C.
  • the defrosting operation control means 23 transmits an operation switching signal to the refrigeration cycle control means 21 to switch the operation mode from the defrosting operation to the heating operation.
  • the heat source side heat exchanger 5 if the temperature Trf of the refrigerant in the branch refrigerant pipe 9c near the refrigerant flow port of the second heat exchanger 15b where frost is least likely to melt becomes sufficiently higher than 0°C, the heat source side heat exchanger This is because it is considered that defrosting has been completed so that the entire unit 5 can function as an evaporator.
  • FIG. 9 is a hardware configuration diagram showing an example of the configuration of the controller shown in FIG. 8.
  • the controller 20 shown in FIG. 8 is configured with a processing circuit 80, as shown in FIG.
  • the functions of the refrigeration cycle control means 21, the defrosting preparation means 22, the defrosting operation control means 23, and the timer 24 shown in FIG. 8 are realized by the processing circuit 80.
  • the processing circuit 80 may be implemented using, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or an FPGA (Field-Programmable Gate). Array) or a combination of these.
  • Each of the functions of the refrigeration cycle control means 21, the defrosting preparation means 22, the defrosting operation control means 23, and the timer 24 may be realized by the processing circuit 80.
  • the functions of the refrigeration cycle control means 21, the defrosting preparation means 22, the defrosting operation control means 23, and the timer 24 may be realized by one processing circuit 80.
  • FIG. 10 is a hardware configuration diagram showing another example of the configuration of the controller shown in FIG. 8.
  • the controller 20 shown in FIG. 8 has a configuration including a processor 81 such as a CPU (Central Processing Unit) and a memory 82, as shown in FIG.
  • the functions of the refrigeration cycle control means 21, the defrosting preparation means 22, and the defrosting operation control means 23 are realized by the processor 81 and the memory 82.
  • FIG. 10 shows that processor 81 and memory 82 are communicably connected to each other via bus 83.
  • the functions of the refrigeration cycle control means 21, the defrosting preparation means 22, and the defrosting operation control means 23 are realized by software, firmware, or a combination of software and firmware.
  • Software and firmware are written as programs and stored in memory 82.
  • the processor 81 realizes the functions of each means by reading and executing programs stored in the memory 82.
  • Examples of the memory 82 include ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable and Programmable ROM), and EEPROM (Electrically Erasable and Programmable ROM).
  • a nonvolatile semiconductor memory such as a programmable ROM (ROM) is used.
  • a volatile semiconductor memory such as RAM (Random Access Memory) may be used.
  • a removable recording medium such as a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a CD (Compact Disc), an MD (Mini Disc), and a DVD (Digital Versatile Disc) may be used.
  • the refrigerant circuit shown in FIG. 1 shows a case where the first heat exchanger 15a has a configuration in which two heat exchangers 15a-1 and 15a-2 are connected in parallel.
  • One heat exchanger 15a may be one heat exchanger.
  • FIG. 11 is a refrigerant circuit diagram of a refrigeration cycle device of a comparative example.
  • the refrigeration cycle device 100 of the comparative example includes a heat source side unit 102 and a load side unit 103.
  • the heat source side unit 102 includes a compressor 104, a heat source side heat exchanger 105, a flow path switching device 108, and an accumulator 112.
  • the load side unit 103 has a load side heat exchanger 106 and an expansion valve 107.
  • a compressor 104, a heat source side heat exchanger 105, a load side heat exchanger 106, and an expansion valve 107 are connected via a refrigerant pipe 109, and a refrigerant circuit 110 in which refrigerant circulates is configured.
  • the heat source side heat exchanger 105 includes a first heat exchanger 115a and a second heat exchanger 115b.
  • the heat source side unit 102 includes a first flow rate adjustment valve 113a, a second flow rate adjustment valve 113b, a check valve 114, and a two-way valve 116.
  • the refrigerant pipe 109 extending from the flow path switching device 108 to the heat source side heat exchanger 105 branches into a branch refrigerant pipe 109a, and is connected to the refrigerant pipe 109 via the first heat exchanger 115a and the first flow rate adjustment valve 113a. It is connected. Further, a refrigerant pipe 109 extending from the flow path switching device 108 to the heat source side heat exchanger 105 is connected to a second heat exchanger 115b via a check valve 114.
  • a branch refrigerant pipe 109b extends from between the first heat exchanger 115a and the first flow rate adjustment valve 113a, and a refrigerant pipe between the check valve 114 and the second heat exchanger 115b. 109.
  • a two-way valve 116 is provided in the branch refrigerant pipe 109b.
  • the second heat exchanger 115b is connected to the second flow rate regulating valve 113b via a refrigerant pipe 109c.
  • the second flow rate regulating valve 113b is connected to the expansion valve 107 via a refrigerant pipe 109.
  • the flow path switching device 108 switches the flow path of the refrigerant circuit 110 so that the refrigerant discharged from the compressor 104 flows into the heat source side heat exchanger 105.
  • the second flow rate regulating valve 113b remains open.
  • the two-way valve 116 switches from a closed state to an open state.
  • the first flow rate regulating valve 113a switches from an open state to a closed state.
  • the high temperature, high pressure gas refrigerant discharged from the compressor 104 flows through the flow path switching device 108 and then flows into the branch refrigerant pipe 109a from the refrigerant pipe 109.
  • the gas refrigerant that has flowed into the branch refrigerant pipe 109a flows through the first heat exchanger 15a, and then flows into the second heat exchanger 115b via the two-way valve 116.
  • the high temperature and high pressure gas refrigerant melts frost attached to the surfaces of the first heat exchanger 115a and the second heat exchanger 115b.
  • the refrigerant flowing out from the second heat exchanger 115b passes through the second flow rate adjustment valve 113b, the expansion valve 107, the load-side heat exchanger 106, the flow path switching device 108, and the accumulator 112, and then returns to the compressor 104. It gets sucked in.
  • the refrigerant flows from the compressor 104 into the first heat exchanger 115a in a high temperature state. Therefore, frost attached to the surface of the first heat exchanger 115a can be melted.
  • the temperature of the refrigerant flowing into the second heat exchanger 115b is lower than that of the refrigerant discharged from the compressor 104. temperature is lower than that of Therefore, the efficiency of melting frost in the second heat exchanger 115b is lower than that in the first heat exchanger 115a.
  • frost becomes difficult to melt.
  • frost generated on the lower surface of the first row heat exchanger 41 is difficult to melt.
  • the lower part of the first row side heat exchanger 41 of the second heat exchanger 115b is located at the furthest position from the compressor 104 in the refrigerant flow path during the defrosting operation.
  • the temperature of the refrigerant decreases to 0° C. or lower, and there is a risk that residual frost may occur due to insufficient heat to melt the frost.
  • portions where residual frost has occurred are schematically shown with diagonal lines.
  • first row heat exchanger 41 of the second heat exchanger 115b is located upwind of the second row heat exchanger 42, as shown in FIGS. 5 and 6. Therefore, the first row heat exchanger 41 is more easily cooled by the outside air than the second row heat exchanger 42, and the lower the outside air temperature Tout is, the lower the surface temperature of the first row heat exchanger 41 is. As a result, frost is more likely to form in the first row heat exchanger 41 than in the second row heat exchanger 42.
  • the operating mode of the refrigeration cycle device 100 is switched from defrosting operation to heating operation before the frost attached to the surface of the second heat exchanger 115b is completely melted, the residual frost grows into ice. In this case, if the refrigeration cycle device 100 performs heating operation with ice attached to the surface of the second heat exchanger 115b, the heating capacity will be reduced.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of the operating procedure of the refrigeration cycle device according to the first embodiment.
  • FIG. 13 is a flowchart showing the operation procedure of step S105 shown in FIG.
  • the defrosting preparation means 22 determines whether the heating capacity has decreased at regular intervals (step S101). For example, the defrosting preparation means 22 determines that the heating capacity has decreased when the time during which the outside air temperature Tout is below the outside air temperature threshold th1 and the evaporation temperature Tev is below the evaporation temperature threshold th2 is above the time threshold th3. In step S101, if the defrosting preparation means 22 determines that the heating capacity has not decreased, it repeats the determination in step S101.
  • step S101 determines that the heating capacity has decreased as a result of the determination in step S101
  • the second flow rate regulating valve 13b is switched from the open state to the closed state (step S102). Further, the defrosting preparation means 22 switches the bypass valve 18 from the closed state to the open state (step S103).
  • FIG. 14 is a diagram showing the flow of refrigerant when steps S102 and S103 of the flowchart shown in FIG. 12 are performed in the refrigeration cycle apparatus shown in FIG. 1.
  • the symbols of some of the branch refrigerant pipes among the plurality of branch refrigerant pipes shown in FIG. 1 are omitted from the diagram.
  • the first flow rate regulating valve 13a is in an open state
  • the second flow rate regulating valve 13b is in a closed state.
  • the high temperature gas refrigerant discharged from the compressor 4 is divided into the refrigerant pipe 9 and the bypass circuit 17.
  • the gas refrigerant flowing through the refrigerant pipe 9 flows into the load-side heat exchanger 6 via the flow path switching device 8 .
  • the gas refrigerant radiates heat by exchanging heat with the indoor air, warms the indoor air, and condenses to become a high-temperature, high-pressure liquid refrigerant that flows out from the load-side heat exchanger 6. do.
  • the liquid refrigerant flowing out from the load-side heat exchanger 6 is expanded by the expansion valve 7 and becomes a low-temperature, low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant.
  • the low-temperature, low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flows through the branched refrigerant pipe 9e and flows into the first heat exchanger 15a.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the first heat exchanger 15a absorbs heat and evaporates by exchanging heat with the outside air supplied by the blower 11, becoming a low-temperature, low-pressure gas refrigerant.
  • the refrigerant that has exchanged heat with the outside air flows out from the first heat exchanger 15a to the refrigerant pipe 9 via the branch refrigerant pipe 9a.
  • the low-temperature, low-pressure gas refrigerant that has flowed into the refrigerant pipe 9 is sucked into the compressor 4 via the flow path switching device 8 and the accumulator 12 . In this way, since the first heat exchanger 15a functions as an evaporator, the refrigeration cycle device 1 can continue the heating operation.
  • the high temperature gas refrigerant that has flowed into the bypass circuit 17 flows into the second heat exchanger 15b via the bypass valve 18 and the branch refrigerant pipe 9c.
  • the high temperature and high pressure gas refrigerant is transferred from the first lower header 45b to each of the plurality of heat transfer tubes 46 of the first row side heat exchanger 41. It flows in from the lower side of 46. Since the gas refrigerant has a high temperature, it has a large amount of heat and can melt frost attached to the surfaces of the plurality of heat transfer tubes 46 of the first row heat exchanger 41. Therefore, it is possible to prevent residual frost from forming on the first row side heat exchanger 41 shown in FIG. 5 .
  • the high-temperature gas refrigerant that has flowed into the first-row heat exchanger 41 shown in FIG. 5 passes through the upper header 43 and is branched into the plurality of heat transfer tubes 46 of the second-row heat exchanger 42 .
  • the refrigerant that has been divided through the plurality of heat transfer tubes 46 of the second row heat exchanger 42 joins the second lower header 45a, and then flows out into the refrigerant pipe 9 via the branch refrigerant pipes 9f and 9b.
  • the defrosting operation control means 23 refers to the time measured by the timer 24, and determines that the elapsed time tk from when the bypass valve 18 is in the open state is equal to or greater than the time threshold th4. It is determined whether there is one (step S104). If the elapsed time tk has not reached the time threshold th4, the defrosting operation control means 23 returns to step S104. On the other hand, as a result of the determination in step S104, if the elapsed time tk is equal to or greater than the time threshold th4, the defrosting operation control means 23 starts the defrosting operation (step S105).
  • the defrosting operation control means 23 switches the second flow rate adjustment valve 13b from the closed state to the open state (step S141). Moreover, the defrosting operation control means 23 switches the bypass valve 18 from the open state to the closed state (step S142). Subsequently, the defrosting operation control means 23 controls the flow path switching device 8 so that the refrigerant discharged from the compressor 4 flows into the heat source side heat exchanger 5 (step S143).
  • the high temperature gas refrigerant discharged from the compressor 4 is branched from the branch refrigerant pipe 9a to the heat exchangers 15a-1 and 15a-2.
  • the high temperature gas refrigerant is transferred from the second lower header 45a shown in FIG. It flows from the lower side of the plurality of heat exchanger tubes 46.
  • the high temperature gas refrigerant that has flowed into the second row heat exchanger 42 passes through the upper header 43 and is divided into the plurality of heat transfer tubes 46 of the first row heat exchanger 41 .
  • frost adhering to the surfaces of the plurality of heat transfer tubes 46 of each of the first row side heat exchangers 41 of the heat exchangers 15a-1 and 15a-2 can be melted.
  • the gas refrigerant separated from the plurality of heat transfer tubes 46 of the first row heat exchanger 41 joins the first lower header 45b.
  • the gas refrigerant flowing out from the first lower header 45b of each of heat exchangers 15a-1 and 15a-2 flows into second heat exchanger 15b via branch refrigerant pipes 9b and 9f.
  • the temperature of the gas refrigerant flowing into the second heat exchanger 15b is lower than the temperature of the gas refrigerant flowing through the first heat exchanger 15a, after the process in step S103, The frost on the second heat exchanger 15b has already melted.
  • the refrigerant flowing through the second heat exchanger 15b flows out from the second heat exchanger 15b to the branch refrigerant pipe 9c.
  • the refrigerant that has flowed into the branch refrigerant pipe 9c flows into the load-side heat exchanger 6 via the second flow rate adjustment valve 13b and the expansion valve 7.
  • the refrigerant that has flowed into the load-side heat exchanger 6 is sucked into the compressor 4 via the flow path switching device 8 and the accumulator 12 .
  • step S105 shown in FIG. 12 when the defrosting operation control means 23 starts the defrosting operation, it monitors the defrosting time tj with reference to the time measured by the timer 24. Then, the defrosting operation control means 23 determines whether the defrosting time tj is greater than or equal to the time threshold th5 (step S106). When the defrosting time tj is less than the time threshold th5, the defrosting operation control means 23 determines whether the refrigerant temperature Trf detected by the refrigerant temperature sensor 34 is equal to or higher than the temperature threshold th6 (step S107). . If the refrigerant temperature Trf is less than the temperature threshold th6, the defrosting operation control means 23 returns to the determination process of step S106.
  • the defrosting operation control means 23 transmits the operation switching signal is transmitted to the refrigeration cycle control means 21.
  • the refrigeration cycle control means 21 receives the operation switching signal from the defrosting operation control means 23, it switches from the defrosting operation to the heating operation (step S108).
  • the refrigeration cycle control means 21 controls the flow path switching device 8 so that the refrigerant discharged from the compressor 4 flows into the load-side heat exchanger 6.
  • the refrigeration cycle control means 21 switches the first flow rate adjustment valve 13a from the closed state to the open state, and switches the two-way valve 16 from the open state to the closed state.
  • the refrigeration cycle device 1 before performing the defrosting operation, the refrigeration cycle device 1, while continuing the heating operation, operates the lower part of the first row heat exchanger 41 located on the windward side in the second heat exchanger 15b.
  • the high temperature gas refrigerant can flow into the first row side heat exchanger 41 from the side. Therefore, in the flow path through which high-temperature gas refrigerant flows from the compressor 4 during defrosting operation, the heat transfer tubes 46 of the first row side heat exchanger 41 located farthest from the compressor 4 are adhered to the surfaces of the heat exchanger tubes 46.
  • the frost can be melted in advance before starting the defrosting operation. Even if the outside air temperature Tout is low, it is possible to suppress residual frost from forming during the defrosting operation.
  • the heat source side heat exchanger 5 it is possible to suppress the residual frost from growing into ice, and it is possible to suppress the heating capacity of the refrigeration cycle device 1 from decreasing.
  • the refrigeration cycle device 1 of the first embodiment includes a compressor 4 that compresses and discharges refrigerant, a load side heat exchanger 6 that exchanges heat between the air in the target space and the refrigerant, and a heat source side heat exchanger 5. , a flow path switching device 8, a second flow rate regulating valve 13b, a bypass circuit 17, and a controller 20.
  • the heat source side heat exchanger 5 includes a first heat exchanger 15a and a second heat exchanger 15b as a plurality of heat exchangers provided with a plurality of heat transfer tubes 46 extending in the vertical direction.
  • the first heat exchanger 15a and the second heat exchanger 15b are connected in parallel during heating operation, and the first heat exchanger 15a and second heat exchanger 15b are connected in series during cooling operation and defrosting operation. Connected.
  • the second flow rate adjustment valve 13b is provided in the branch refrigerant pipe 9c, which is a refrigerant pipe through which refrigerant flows out from the second heat exchanger 15b, which is a downstream heat exchanger during cooling operation.
  • the flow path switching device 8 causes the refrigerant discharged from the compressor 4 during heating operation to flow into the load side heat exchanger 6, and causes the refrigerant discharged from the compressor 4 during cooling operation and defrosting operation to flow into the heat source side heat exchanger 6. Flow into vessel 5.
  • the bypass circuit 17 connects between the second flow rate regulating valve 13b and the second heat exchanger 15b in the branch refrigerant pipe 9c and the refrigerant discharge port of the compressor 4.
  • the bypass circuit 17 is provided with a bypass valve 18 .
  • the controller 20 controls the flow path switching device 8, the second flow rate adjustment valve 13b, and the bypass valve 18.
  • the controller 20 includes a defrosting preparation means 22 and a defrosting operation control means 23. When the heating capacity decreases during the heating operation, the defrosting preparation means 22 switches the second flow rate regulating valve 13b from the open state to the closed state, and switches the bypass valve 18 from the closed state to the open state.
  • the defrosting operation control means 23 closes the second flow rate regulating valve 13b after the refrigerant discharged from the compressor 4 flows to the second heat exchanger 15b via the bypass circuit 17 and the branch refrigerant pipe 9c.
  • the bypass valve 18 is switched from the open state to the closed state, and the flow path switching device 8 is controlled to perform defrosting operation.
  • the second flow rate regulating valve 13b provided in the branch refrigerant pipe 9c through which the refrigerant flows out from the second heat exchanger 15b on the downstream side during cooling operation, and the second heat exchanger It has a bypass circuit 17 that connects the refrigerant discharge port of the compressor 4 to between the container 15b and the second flow rate adjustment valve 13b, and a bypass valve 18 provided in the bypass circuit 17.
  • the second flow rate regulating valve 13b is switched from an open state to a closed state, and the bypass valve 18 is switched from a closed state to an open state.
  • the second heat exchanger 15b located on the downstream side during cooling operation is connected to the first row heat exchanger 41 located on the windward side of the airflow generated by the blower 11, and the second heat exchanger 15b located on the downstream side during cooling operation.
  • the first lower header 45b provided at the lower part of the side heat exchanger 41, the second row heat exchanger 42 located on the leeward side, the first row heat exchanger 41, and the second row heat exchanger 42 and an upper header 43 connecting the two.
  • the bypass circuit 17 is connected to the first lower header 45b via the branch refrigerant pipe 9c during the defrosting operation.
  • the first row heat exchanger 41 of the second heat exchanger 15b is located upwind of the second row heat exchanger 42. Therefore, the first row heat exchanger 41 is more easily cooled by the outside air than the second row heat exchanger 42, and the lower the outside air temperature Tout is, the lower the surface temperature of the first row heat exchanger 41 is. As a result, frost is more likely to form in the first row heat exchanger 41 than in the second row heat exchanger 42.
  • the high temperature gas refrigerant is transferred to the first row side heat exchanger 41 of the second heat exchanger 15b via the branch refrigerant pipe 9c. It flows in from the first lower header 45b side.
  • Refrigeration cycle device 2 Heat source side unit, 3 Load side unit, 4 Compressor, 5 Heat source side heat exchanger, 6 Load side heat exchanger, 7 Expansion valve, 8 Flow path switching device, 9 Refrigerant piping, 9a, 9a -1, 9a-2, 9b, 9c, 9d-1, 9d-2, 9e, 9f branch refrigerant piping, 10 refrigerant circuit, 11 blower, 12 accumulator, 13a first flow rate adjustment valve, 13b second flow rate adjustment Valve, 14 check valve, 15a first heat exchanger, 15a-1, 15a-2 heat exchanger, 15b second heat exchanger, 16 two-way valve, 17 bypass circuit, 18 bypass valve, 20 controller, 21 Refrigeration cycle control means, 22 Defrost preparation means, 23 Defrost operation control means, 24 Timer, 31 Room temperature sensor, 32 Outside air temperature sensor, 33 Evaporation temperature sensor, 34 Refrigerant temperature sensor, 40 Housing, 41 First row side Heat exchanger, 42 Second row side heat exchange

Landscapes

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Abstract

冷凍サイクル装置は、圧縮機と、負荷側熱交換器と、鉛直方向に延伸する複数の伝熱管が設けられた複数の熱交換器を有し、暖房運転時に複数の熱交換器が並列に接続され、冷房運転時および除霜運転時に複数の熱交換器が直列に接続される熱源側熱交換器と、運転モードに対応して圧縮機から吐出される冷媒の流通方向を切り替える流路切替装置と、冷房運転時の下流側の熱交換器から冷媒が流出する冷媒配管に設けられた流量調整弁と、流量調整弁および熱源側熱交換器の間と圧縮機の吐出口とを接続するバイパス回路に設けられたバイパス弁と、コントローラと、を有し、コントローラは、暖房運転中に暖房能力が低下すると、流量調整弁を開状態から閉状態に切り替え、バイパス弁を閉状態から開状態に切り替え、圧縮機から吐出される冷媒がバイパス回路を経由して下流側の熱交換器に流通した後、流量調整弁を閉状態から開状態に切り替え、バイパス弁を開状態から閉状態に切り替え、流路切替装置を制御して除霜運転を行う。

Description

冷凍サイクル装置
　本開示は、空気と冷媒とに熱交換させる熱交換器を有する冷凍サイクル装置に関する。
　従来、複数の熱交換器を備えた熱源側熱交換器を有する冷凍サイクル装置が知られている。冷凍サイクル装置が暖房運転を行うと、外気温度が低い場合、熱源側熱交換器の表面に霜が生成されることがある。熱源側熱交換器の表面に生成される霜を溶かすための除霜運転を行う空気調和機が開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された空気調和機は、除霜運転を行う際、冷房運転時の冷凍サイクルを行う。
特開２０１２－６３０３３号公報
　特許文献１に開示された空気調和機は、除霜運転を行う際、暖房運転時の冷媒の流通方向の逆方向に冷媒を冷媒回路に流通させる。従来の冷凍サイクル装置には、熱源側熱交換器において、暖房運転時に複数の熱交換器が並列に接続され、冷房運転時に複数の熱交換器が直列に接続されるものがある。
　このような冷凍サイクル装置に、特許文献１に開示された除霜方法を適用すると、暖房運転時に熱源側熱交換器の表面に生成された霜が、除霜運転を行っても、溶けずに残ってしまうおそれがある。具体的に説明すると、除霜運転の際、冷房運転時の上流側の熱交換器および下流側の熱交換器の順に高温のガス冷媒を流通させると、高温のガス冷媒が下流側の熱交換器に到達する前に熱量が減少する。そのため、下流側の熱交換器の下部表面に生じた霜が溶けずに残ってしまうことがある。この場合、冷凍サイクル装置の運転モードが除霜運転から暖房運転に切り替わっても、熱源側熱交換器に霜が付着しているため、暖房能力が低下してしまう。
　本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、暖房能力が低下することを抑制した冷凍サイクル装置を提供するものである。
　本開示に係る冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、対象空間の空気と前記冷媒とに熱交換させる負荷側熱交換器と、鉛直方向に延伸する複数の伝熱管が設けられた複数の熱交換器を有し、暖房運転時に前記複数の熱交換器が並列に接続され、冷房運転時および除霜運転時に前記複数の熱交換器が直列に接続される熱源側熱交換器と、前記暖房運転時に前記圧縮機から吐出される前記冷媒を前記負荷側熱交換器に流入させ、前記冷房運転時および前記除霜運転時に前記圧縮機から吐出される前記冷媒を前記熱源側熱交換器に流入させる流路切替装置と、前記冷房運転時に直列に接続される前記複数の熱交換器のうち下流側の熱交換器から前記冷媒が流出する冷媒配管に設けられた流量調整弁と、前記冷媒配管における前記流量調整弁および前記下流側の熱交換器の間と、前記圧縮機の前記冷媒の吐出口とを接続するバイパス回路と、前記バイパス回路に設けられたバイパス弁と、前記流路切替装置、前記流量調整弁および前記バイパス弁を制御するコントローラと、を有し、前記コントローラは、前記暖房運転中に暖房能力が低下すると、前記流量調整弁を開状態から閉状態に切り替え、前記バイパス弁を閉状態から開状態に切り替える除霜準備手段と、前記圧縮機から吐出される前記冷媒が前記バイパス回路および前記冷媒配管を経由して前記下流側の熱交換器に流通した後、前記流量調整弁を前記閉状態から前記開状態に切り替え、前記バイパス弁を前記開状態から前記閉状態に切り替え、前記流路切替装置を制御して前記除霜運転を行う除霜運転制御手段と、を有するものである。
　本開示の冷凍サイクル装置は、冷房運転時の下流側の熱交換器から冷媒が流出する冷媒配管に設けられた流量調整弁と、下流側の熱交換器および流量調整弁の間と圧縮機の冷媒の吐出口とを接続するバイパス回路と、バイパス回路に設けられたバイパス弁とを有する。除霜運転の開始前に、流量調整弁が開状態から閉状態に切り替えられ、バイパス弁が閉状態から開状態に切り替えられる。これにより、除霜運転の開始前に、冷房運転時の下流側の熱交換器に高温のガス冷媒が流入する。そのため、除霜運転時に圧縮機から高温のガス冷媒を流通させる流路において、圧縮機から最も遠い場所に位置する下流側の熱交換器の複数の伝熱管の下部表面に付着した霜を、除霜運転の開始前に予め溶かすことができる。その結果、熱源側熱交換器において、除霜運転時に残霜が生じることが抑制され、暖房能力が低下することを抑制できる。
実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の一構成例を示す冷媒回路図である。 図１に示した冷凍サイクル装置において、暖房運転を行う場合の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 図１に示した冷凍サイクル装置において、冷房運転および除霜運転を行う場合の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 図１に示した熱源側熱交換器が搭載された熱源側ユニットの一例を示す図である。 図４に示した熱源側熱交換器の構成を示す外観模式図である。 図５に示した熱源側熱交換器において冷房運転時の冷媒の流れを示す模式図である。 図５に示した熱源側熱交換器において暖房運転時の冷媒の流れを示す模式図である。 図１に示したコントローラの一構成例を示す機能ブロック図である。 図８に示したコントローラの一構成例を示すハードウェア構成図である。 図８に示したコントローラの別の構成例を示すハードウェア構成図である。 比較例の冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。 実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。 図１２に示したステップＳ１０５の動作手順を示すフローチャートである。 図１に示した冷凍サイクル装置において、図１２に示したフローチャートのステップＳ１０２およびＳ１０３の処理が行われたときの冷媒の流れを示す図である。
実施の形態１．
　本実施の形態１の冷凍サイクル装置の構成を説明する。図１は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の一構成例を示す冷媒回路図である。冷凍サイクル装置１は、熱源側ユニット２と、負荷側ユニット３とを有する。熱源側ユニット２は、圧縮機４、熱源側熱交換器５、流路切替装置８、送風機１１、アキュームレータ１２およびコントローラ２０を有する。負荷側ユニット３は、負荷側熱交換器６および膨張弁７を有する。
　冷凍サイクル装置１は、運転モードとして、少なくとも暖房運転、冷房運転および除霜運転を有する。圧縮機４、熱源側熱交換器５、負荷側熱交換器６および膨張弁７が冷媒配管９を介して接続され、冷媒が循環する冷媒回路１０が構成される。
　熱源側熱交換器５は、第１の熱交換器１５ａおよび第２の熱交換器１５ｂを有する。第１の熱交換器１５ａは、並列に接続された熱交換器１５ａ－１および１５ａ－２を有する。熱源側ユニット２は、第１の流量調整弁１３ａと、第２の流量調整弁１３ｂと、逆止弁１４と、二方弁１６と、バイパス回路１７とを有する。バイパス回路１７にはバイパス弁１８が設けられている。バイパス弁１８は、例えば、二方弁である。
　流路切替装置８から熱源側熱交換器５に延びる冷媒配管９は、分岐冷媒配管９ａと分岐冷媒配管９ｂとに分岐する。さらに、分岐冷媒配管９ａは、分岐冷媒配管９ａ－１と分岐冷媒配管９ａ－２とに分岐する。分岐冷媒配管９ａ－１は、熱交換器１５ａ－１の２つの冷媒流通口のうち、一方の冷媒流通口と接続されている。分岐冷媒配管９ａ－２は、熱交換器１５ａ－２の２つの冷媒流通口のうち、一方の冷媒流通口と接続されている。
　熱交換器１５ａ－１の２つの冷媒流通口のうち、他方の冷媒流通口は、分岐冷媒配管９ｄ－１と接続されている。熱交換器１５ａ－２の２つの冷媒流通口のうち、他方の冷媒流通口は、分岐冷媒配管９ｄ－２と接続されている。分岐冷媒配管９ｄ－１と分岐冷媒配管９ｄ－２とが合流して分岐冷媒配管９ｅに接続されている。分岐冷媒配管９ｅに第１の流量調整弁１３ａが設けられている。
　一方、分岐冷媒配管９ｂは、分岐冷媒配管９ｅと接続されている。具体的には、図１に示すように、分岐冷媒配管９ｂは、分岐冷媒配管９ｄ－１および分岐冷媒配管９ｄ－２の合流点と、第１の流量調整弁１３ａとの間に接続されている。分岐冷媒配管９ｂには、逆止弁１４および二方弁１６が設けられている。分岐冷媒配管９ｂの途中から分岐冷媒配管９ｆが分岐している。具体的には、分岐冷媒配管９ｆが、逆止弁１４と二方弁１６との間の分岐冷媒配管９ｂに接続されている。
　分岐冷媒配管９ｆは、第２の熱交換器１５ｂの２つの冷媒流通口のうち、一方の冷媒流通口と接続されている。第２の熱交換器１５ｂの２つの冷媒流通口のうち、他方の冷媒流通口は、分岐冷媒配管９ｃと接続されている。分岐冷媒配管９ｃに第２の流量調整弁１３ｂが設けられている。分岐冷媒配管９ｃおよび分岐冷媒配管９ｅは、冷媒配管９に合流して膨張弁７と接続される。
　バイパス回路１７の一方の端部は圧縮機４の冷媒の吐出口と流路切替装置８との間の冷媒配管９に接続されている。バイパス回路１７の他方の端部は、分岐冷媒配管９ｃに接続されている。具体的には、バイパス回路１７の他方の端部は、第２の熱交換器１５ｂと第２の流量調整弁１３ｂとの間に接続されている。
　負荷側ユニット３には、対象空間である部屋の空気の温度である室温Ｔｒｍを検出する室温センサ３１が設けられている。熱源側ユニット２には、外気温度Ｔｏｕｔを検出する外気温度センサ３２と、冷媒回路１０の蒸発温度Ｔｅｖを検出する蒸発温度センサ３３と、冷媒温度センサ３４とが設けられている。
　図１に示す構成例においては、蒸発温度センサ３３は、分岐冷媒配管９ｃおよび分岐冷媒配管９ｅの合流点と、膨張弁７との間の冷媒配管９に設けられている。冷媒温度センサ３４は、分岐冷媒配管９ｃにおいて、第２の熱交換器１５ｂの冷媒流通口の近くに設けられている。冷媒温度センサ３４は、除霜運転の際、第２の熱交換器１５ｂから流出する冷媒の温度Ｔｒｆを検出する。室温センサ３１、外気温度センサ３２、蒸発温度センサ３３および冷媒温度センサ３４は、例えば、サーミスタである。これらの各温度センサは、信号線（図示せず）を介してコントローラ２０と接続されている。
　圧縮機４は、ガス冷媒を吸入し、吸入したガス冷媒を圧縮して吐出する。圧縮機４は、例えば、容量を変えることができるインバータ圧縮機である。膨張弁７は、冷媒を減圧して膨張させる。逆止弁１４は、分岐冷媒配管９ｂにおいて、二方弁１６から冷媒配管９の方向に流れる冷媒の流れを許容するが、冷媒配管９から二方弁１６の方向に流れる冷媒の流れを阻止する。送風機１１は、外気を吸い込み、吸い込んだ外気を熱源側熱交換器５に供給する。
　流路切替装置８は、暖房運転時に圧縮機４から吐出される冷媒を負荷側熱交換器６に流入させ、冷房運転時および除霜運転時に圧縮機４から吐出される冷媒を熱源側熱交換器５に流入させる。流路切替装置８は、例えば、四方弁である。アキュームレータ１２は、圧縮機４の冷媒吸入口側に接続されている。アキュームレータ１２は、液冷媒が圧縮機４に吸い込まれることを防止する機能を備えた冷媒回路補器である。圧縮機４、膨張弁７、流路切替装置８および送風機１１は、信号線（図示せず）を介してコントローラ２０と接続されている。
　ここで、冷凍サイクル装置１の冷媒回路１０における各運転モードの冷媒の流れを説明する。はじめに、運転モードが暖房運転の場合を説明する。暖房運転の場合、第１の流量調整弁１３ａおよび第２の流量調整弁１３ｂは開状態に設定され、二方弁１６は閉状態に設定される。バイパス弁１８は閉状態に設定される。
　図２は、図１に示した冷凍サイクル装置において、暖房運転を行う場合の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。図２においては、図１に示した複数の分岐冷媒配管のうち、一部の分岐冷媒配管の符号を図に示すことを省略している。
　圧縮機４が低温低圧のガス冷媒を吸引し、吸引した低温低圧のガス冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒を吐出する。高温高圧のガス冷媒は、圧縮機４から吐出されると、流路切替装置８を流通した後、負荷側熱交換器６に流入する。負荷側熱交換器６に流入した高温高圧のガス冷媒は、室内の空気と熱交換することによって放熱して凝縮し、高温高圧の液冷媒となって負荷側熱交換器６から流出する。負荷側熱交換器６から流出した液冷媒は、膨張弁７によって膨張され、低温低圧の気液二相冷媒となる。低温低圧の気液二相冷媒は、分岐冷媒配管９ｃおよび９ｅに分流し、第１の熱交換器１５ａおよび第２の熱交換器１５ｂに流入する。
　第１の熱交換器１５ａおよび第２の熱交換器１５ｂに流入した気液二相冷媒は、送風機１１によって供給される外気と熱交換することによって吸熱して蒸発し、低温低圧のガス冷媒となる。第１の熱交換器１５ａにおいて、外気と熱交換した冷媒は、第１の熱交換器１５ａから分岐冷媒配管９ａを経由して冷媒配管９に流出する。第２の熱交換器１５ｂにおいて、外気と熱交換した冷媒は、分岐冷媒配管９ｆおよび９ｂを経由して冷媒配管９に合流する。熱源側熱交換器５から流出した低温低圧のガス冷媒は、流路切替装置８およびアキュームレータ１２を経由して、再び圧縮機４に吸引される。このように、暖房運転の場合、冷媒回路１０において、第１の熱交換器１５ａおよび第２の熱交換器１５ｂが並列に接続される。
　次に、運転モードが冷房運転および除霜運転の場合を説明する。冷房運転および除霜運転の場合、第２の流量調整弁１３ｂおよび二方弁１６は開状態に設定され、第１の流量調整弁１３ａは閉状態に設定される。バイパス弁１８は閉状態に設定される。
　図３は、図１に示した冷凍サイクル装置において、冷房運転および除霜運転を行う場合の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。図３においては、図１に示した複数の分岐冷媒配管のうち、一部の分岐冷媒配管の符号を図に示すことを省略している。
　圧縮機４が低温低圧のガス冷媒を吸引し、吸引した低温低圧のガス冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒を吐出する。高温高圧のガス冷媒は、圧縮機４から吐出されると、流路切替装置８を流通した後、冷媒配管９から分岐冷媒配管９ａに流入する。分岐冷媒配管９ａに流入したガス冷媒は、第１の熱交換器１５ａを流通した後、分岐冷媒配管９ｅを経由して分岐冷媒配管９ｂに流出する。分岐冷媒配管９ｂに流入した冷媒は、二方弁１６および分岐冷媒配管９ｆを経由して第２の熱交換器１５ｂに流入する。第１の熱交換器１５ａおよび第２の熱交換器１５ｂにおいて、冷媒は、送風機１１によって供給される外気と熱交換することによって放熱して凝縮し、高温高圧の液冷媒となって第２の熱交換器１５ｂから分岐冷媒配管９ｃに流出する。
　分岐冷媒配管９ｃに流入した液冷媒は、第２の流量調整弁１３ｂを経由して膨張弁７に流入する。液冷媒は、膨張弁７によって膨張され、低温低圧の気液二相冷媒となる。低温低圧の気液二相冷媒は、負荷側熱交換器６に流入する。負荷側熱交換器６に流入した気液二相冷媒は、室内の空気と熱交換することによって吸熱して蒸発し、低温低圧のガス冷媒となる。低温低圧のガス冷媒は、負荷側熱交換器６から流出する。負荷側熱交換器６から流出した低温低圧のガス冷媒は、流路切替装置８およびアキュームレータ１２を経由して、再び圧縮機４に吸引される。このように、冷房運転および除霜運転の場合、冷媒回路１０において、第１の熱交換器１５ａおよび第２の熱交換器１５ｂが直列に接続される。
　次に、熱源側熱交換器５の構成を説明する。図４は、図１に示した熱源側熱交換器が搭載された熱源側ユニットの一例を示す図である。図４においては、圧縮機４、二方弁１６、バイパス回路１７、冷媒配管９およびコントローラ２０を図４に示すことを省略している。図４においては、説明の便宜上、熱源側ユニット２が設置される空間の方向を定義する３つの軸（Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸）を表示している。Ｚ軸矢印の反対方向が鉛直方向である。図５～図７においても、図４と同様に、３つの軸を表示している。
　熱源側ユニット２は直方体状の筐体４０を有する。図４に示すように、筐体４０において、上部に送風機１１が設けられ、鉛直方向に平行な側面に第１の熱交換器１５ａおよび第２の熱交換器１５ｂが設けられている。具体的には、筐体４０において、ＸＺ面に平行な２つの側面のうち、一方の側面に熱交換器１５ａ－１が設置され、他方の側面に熱交換器１５ａ－２が設置されている。筐体４０において、ＹＺ面に平行な２つの側面のうち、一方の側面に第２の熱交換器１５ｂが設置されている。
　図５は、図４に示した熱源側熱交換器の構成を示す外観模式図である。熱交換器１５ａ－１、熱交換器１５ａ－２および第２の熱交換器１５ｂは同様な構成である。そのため、ここでは、第２の熱交換器１５ｂの構成を説明し、熱交換器１５ａ－１および１５ａ－２についての詳細な説明を省略する。図５において、送風機１１のプロペラの回転によって生じる空気の流通方向を白色矢印で示す。図５において、冷房運転時および除霜運転時の冷媒の流通方向を実線矢印で示している。
　第２の熱交換器１５ｂは、第１列側熱交換器４１と、第２列側熱交換器４２と、上部ヘッダ４３と、下部ヘッダ４４とを有する。第１列側熱交換器４１は送風機１１によって生じる気流の風上側に位置し、第２列側熱交換器４２は送風機１１によって生じる気流の風下側に位置する。第１列側熱交換器４１および第２列側熱交換器４２のそれぞれは、鉛直方向に延伸する複数の伝熱管４６と、隣り合う伝熱管４６の間に設けられたコルゲートフィン４７とを有する。つまり、Ｙ軸方向に伝熱管４６とコルゲートフィン４７とが交互に配置されている。下部ヘッダ４４は、第１の下部ヘッダ４５ｂおよび第２の下部ヘッダ４５ａを有する。本実施の形態１においては、伝熱管４６が扁平管の場合で説明するが、伝熱管４６は扁平管に限らない。
　第１列側熱交換器４１の複数の伝熱管４６の上方の端部は、上部ヘッダ４３に接続されている。第１列側熱交換器４１の複数の伝熱管４６の下方の端部は、第１の下部ヘッダ４５ｂに接続されている。第２列側熱交換器４２の複数の伝熱管４６の上方の端部は、上部ヘッダ４３に接続されている。第２列側熱交換器４２の複数の伝熱管４６の下方の端部は、第２の下部ヘッダ４５ａに接続されている。上部ヘッダ４３は、第１列側熱交換器４１および第２列側熱交換器４２を上部で接続し、第１列側熱交換器４１から流入する冷媒を第２列側熱交換器４２に流出し、第２列側熱交換器４２から流入する冷媒を第１列側熱交換器４１に流出する役目を果たす。
　冷房運転および除霜運転の場合、図５に示すように、冷媒は第２の下部ヘッダ４５ａに流入すると、第２列側熱交換器４２の複数の伝熱管４６を上昇して上部ヘッダ４３に流入する。複数の伝熱管４６から上部ヘッダ４３に合流した冷媒は、第１列側熱交換器４１の複数の伝熱管４６を分流して下降し、第１の下部ヘッダ４５ｂに流入する。冷房運転の場合、熱源側熱交換器５における冷媒の流れが対向流となるため、熱交換性能が向上する。
　暖房運転の場合、図５においては、冷媒の流れを示していないが、冷媒は第１の下部ヘッダ４５ｂに流入すると、第１列側熱交換器４１の複数の伝熱管４６を上昇して上部ヘッダ４３に流入する。複数の伝熱管４６から上部ヘッダ４３に合流した冷媒は、第２列側熱交換器４２の複数の伝熱管４６を分流して下降し、第２の下部ヘッダ４５ａに流入する。
　図６は、図５に示した熱源側熱交換器において冷房運転時の冷媒の流れを示す模式図である。図６において、送風機１１のプロペラの回転によって生じる空気の流通方向を白色矢印で示し、冷媒の流通方向を実線矢印で示している。ここでは、冷房運転の場合の冷媒の流れを説明するが、除霜運転の場合も冷媒の流れは冷房運転の場合と同様になるため、その説明を省略する。
　図６に示すように、熱交換器１５ａ－１において、第２列側熱交換器４２に流入した冷媒は、図５に示した上部ヘッダ４３を経由して第１列側熱交換器４１に流入する。一方、熱交換器１５ａ－２において、第２列側熱交換器４２に流入した冷媒は、図５に示した上部ヘッダ４３を経由して第１列側熱交換器４１に流入する。熱交換器１５ａ－１の第１列側熱交換器４１から流出した冷媒と、熱交換器１５ａ－２の第１列側熱交換器４１から流出した冷媒とが合流して、第２の熱交換器１５ｂの第２列側熱交換器４２に流入する。第２の熱交換器１５ｂの第２列側熱交換器４２に流入した冷媒は、図５に示した上部ヘッダ４３を経由して第１列側熱交換器４１に流入する。第１列側熱交換器４１に流入した冷媒は、図３に示した分岐冷媒配管９ｃに流出する。
　図７は、図５に示した熱源側熱交換器において暖房運転時の冷媒の流れを示す模式図である。図７において、送風機１１のプロペラの回転によって生じる空気の流通方向を白色矢印で示し、冷媒の流通方向を実線矢印で示している。
　図７に示すように、熱交換器１５ａ－１において、第１列側熱交換器４１に流入した冷媒は、図５に示した上部ヘッダ４３を経由して第２列側熱交換器４２に流入する。第２列側熱交換器４２に流入した冷媒は、図２に示した分岐冷媒配管９ａに流出する。また、熱交換器１５ａ－２において、第１列側熱交換器４１に流入した冷媒は、図５に示した上部ヘッダ４３を経由して第２列側熱交換器４２に流入する。第２列側熱交換器４２に流入した冷媒は、図２に示した分岐冷媒配管９ａに流出する。一方、第２の熱交換器１５ｂにおいて、第１列側熱交換器４１に流入した冷媒は、図５に示した上部ヘッダ４３を経由して第２列側熱交換器４２に流入する。第２列側熱交換器４２に流入した冷媒は、図２に示した分岐冷媒配管９ｆを経由して分岐冷媒配管９ｂに流出する。
　なお、本実施の形態１においては、負荷側熱交換器６の構成は図５を参照して説明した構成と同様になるため、その詳細な説明を省略する。また、負荷側熱交換器６は図５を参照して説明した構成に限定されない。
　次に、コントローラ２０の構成を説明する。図８は、図１に示したコントローラの一構成例を示す機能ブロック図である。コントローラ２０は、例えば、マイクロコンピュータである。コントローラ２０は、冷凍サイクル制御手段２１と、除霜準備手段２２と、除霜運転制御手段２３と、時間を計測するタイマー２４とを有する。
　冷凍サイクル制御手段２１は、運転モードが暖房運転の場合、圧縮機４から吐出される冷媒が負荷側熱交換器６に流入するように流路切替装置８を制御する。運転モードが暖房運転の場合、冷凍サイクル制御手段２１は、第１の流量調整弁１３ａおよび第２の流量調整弁１３ｂが開状態になるように制御し、二方弁１６が閉状態になるように制御する。運転モードが暖房運転の場合、冷凍サイクル制御手段２１は、室温センサ３１によって検出される室温Ｔｒｍが設定温度Ｔｓｔになるように、圧縮機４の運転周波数、膨張弁７の開度および送風機１１の回転数を制御する。
　一方、冷凍サイクル制御手段２１は、運転モードが冷房運転の場合、圧縮機４から吐出される冷媒が熱源側熱交換器５に流入するように流路切替装置８を制御する。運転モードが冷房運転の場合、冷凍サイクル制御手段２１は、第２の流量調整弁１３ｂおよび二方弁１６が開状態になるように制御し、第１の流量調整弁１３ａが閉状態になるように制御する。冷凍サイクル制御手段２１は、運転モードが冷房運転の場合、室温センサ３１によって検出される室温Ｔｒｍが設定温度Ｔｓｔになるように、圧縮機４の運転周波数、膨張弁７の開度および送風機１１の回転数を制御する。
　さらに、冷凍サイクル制御手段２１は、除霜運転から暖房運転に運転モードを切り替える旨の運転切替信号を除霜運転制御手段２３から受信すると、圧縮機４から吐出される冷媒が負荷側熱交換器６に流入するように流路切替装置８を制御する。また、冷凍サイクル制御手段２１は、第１の流量調整弁１３ａを閉状態から開状態に切り替え、二方弁１６を開状態から閉状態に切り替える。
　除霜準備手段２２は、暖房運転中に冷凍サイクル装置１の暖房能力が低下したと判定すると、バイパス弁１８を閉状態から開状態に切り替える。例えば、除霜準備手段２２は、外気温度Ｔｏｕｔが決められた外気温度閾値ｔｈ１以下であり、かつ蒸発温度Ｔｅｖが決められた蒸発温度閾値ｔｈ２以下である時間が決められた時間閾値ｔｈ３以上である場合、暖房能力が低下したと判定する。
　蒸発器として機能する熱源側熱交換器５の表面に霜が付着し始めると、熱源側熱交換器５における熱交換性能が低下し、冷媒回路１０の低圧圧力が低下する。低圧圧力が低下すると、蒸発温度も低下する。低圧圧力の低下に伴って高圧圧力も下がると、暖房能力が低下する。外気温度Ｔｏｕｔが外気温度閾値ｔｈ１より高い場合、暖房能力が低下する問題は起きないが、外気温度Ｔｏｕｔが外気温度閾値ｔｈ１以下である場合、暖房能力が低下する問題が発生する。そのため、除霜準備手段２２は、外気温度Ｔｏｕｔおよび蒸発温度Ｔｅｖを監視し、外気温度Ｔｏｕｔが外気温度閾値ｔｈ１以下、かつ蒸発温度Ｔｅｖが蒸発温度閾値ｔｈ２以下である時間が時間閾値ｔｈ３以上である場合、暖房能力が低下したと判定する。
　除霜運転制御手段２３は、バイパス回路１７を介して圧縮機４から吐出される冷媒が熱源側熱交換器５に流通を開始したときから予め決められた時間が経過すると、除霜運転を開始する。具体的には、除霜運転制御手段２３は、第２の流量調整弁１３ｂを閉状態から開状態に切り替え、バイパス弁１８を開状態から閉状態に切り替え、流路切替装置８を制御して圧縮機４から吐出される冷媒を熱源側熱交換器５に流入させる。例えば、除霜運転制御手段２３は、タイマー２４によって計測される時間を参照し、バイパス弁１８が閉状態から開状態に切り替えられたときからの経過時間ｔｋが予め決められた時間閾値ｔｈ４以上であるか否かを判定する。時間閾値ｔｈ４は、例えば、３分～５分である。経過時間ｔｋが時間閾値ｔｈ４以上である場合、除霜運転制御手段２３は、除霜運転を開始する。
　除霜運転制御手段２３は、除霜運転を開始すると、除霜運転を開始したときからの時間である除霜時間ｔｊを監視し、除霜時間ｔｊが予め決められた時間閾値ｔｈ５以上であるか否かを判定する。時間閾値ｔｈ５は、例えば、１０分～１２分である。除霜運転制御手段２３は、除霜時間ｔｊが時間閾値ｔｈ５以上になると、除霜運転から暖房運転に運転モードを切り替える旨の運転切替信号を冷凍サイクル制御手段２１に送信する。除霜時間ｔｊが長すぎると、室温Ｔｒｍが低下し、冷凍サイクル装置１のユーザが寒く感じてしまうおそれがあるからである。
　また、除霜運転制御手段２３は、除霜運転を開始すると、冷媒温度センサ３４によって検出される冷媒の温度Ｔｒｆを監視し、温度Ｔｒｆが予め決められた温度閾値ｔｈ６以上であるか否かを判定する。温度閾値ｔｈ６は、例えば、１０℃である。除霜運転制御手段２３は、温度Ｔｒｆが温度閾値ｔｈ６以上になると、除霜運転から暖房運転に運転モードを切り替える旨の運転切替信号を冷凍サイクル制御手段２１に送信する。熱源側熱交換器５において、最も霜が溶けにくい第２の熱交換器１５ｂの冷媒流通口近くの分岐冷媒配管９ｃの冷媒の温度Ｔｒｆが０℃より十分に高くなれば、熱源側熱交換器５全体が蒸発器として機能できる状態に除霜が完了したと考えられるからである。
　ここで、図８に示したコントローラ２０のハードウェアの一例を説明する。図９は、図８に示したコントローラの一構成例を示すハードウェア構成図である。コントローラ２０の各種機能がハードウェアで実行される場合、図８に示したコントローラ２０は、図９に示すように、処理回路８０で構成される。図８に示した、冷凍サイクル制御手段２１、除霜準備手段２２、除霜運転制御手段２３およびタイマー２４の各機能は、処理回路８０により実現される。
　各機能がハードウェアで実行される場合、処理回路８０は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、または、これらを組み合わせたものに該当する。冷凍サイクル制御手段２１、除霜準備手段２２、除霜運転制御手段２３およびタイマー２４の各手段の機能のそれぞれを処理回路８０で実現してもよい。また、冷凍サイクル制御手段２１、除霜準備手段２２、除霜運転制御手段２３およびタイマー２４の各手段の機能を１つの処理回路８０で実現してもよい。
　また、図８に示したコントローラ２０の別のハードウェアの一例を説明する。図１０は、図８に示したコントローラの別の構成例を示すハードウェア構成図である。コントローラ２０の各種機能がソフトウェアで実行される場合、図８に示したコントローラ２０は、図１０に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ８１と、メモリ８２とを有する構成である。冷凍サイクル制御手段２１、除霜準備手段２２および除霜運転制御手段２３の各機能は、プロセッサ８１およびメモリ８２により実現される。図１０は、プロセッサ８１およびメモリ８２が互いにバス８３を介して通信可能に接続されることを示している。
　各機能がソフトウェアで実行される場合、冷凍サイクル制御手段２１、除霜準備手段２２および除霜運転制御手段２３の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ８２に格納される。プロセッサ８１は、メモリ８２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各手段の機能を実現する。
　メモリ８２として、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　ａｎｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）およびＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　ａｎｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）等の不揮発性の半導体メモリが用いられる。また、メモリ８２として、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）の揮発性の半導体メモリが用いられてもよい。さらに、メモリ８２として、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ）、ＭＤ（Ｍｉｎｉ　Ｄｉｓｃ）およびＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ）等の着脱可能な記録媒体が用いられてもよい。
　なお、図１に示す冷媒回路は、第１の熱交換器１５ａが熱交換器１５ａ－１および１５ａ－２の２つの熱交換器が並列に接続される構成の場合を示しているが、第１の熱交換器１５ａが１つの熱交換器であってもよい。
　次に、本実施の形態１の冷凍サイクル装置１による効果を理解しやすくするために、比較例の冷凍サイクル装置の構成と動作を説明する。図１１は、比較例の冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。
　図１１に示すように、比較例の冷凍サイクル装置１００は、熱源側ユニット１０２と、負荷側ユニット１０３とを有する。熱源側ユニット１０２は、圧縮機１０４、熱源側熱交換器１０５、流路切替装置１０８およびアキュームレータ１１２を有する。負荷側ユニット１０３は、負荷側熱交換器１０６および膨張弁１０７を有する。圧縮機１０４、熱源側熱交換器１０５、負荷側熱交換器１０６および膨張弁１０７が冷媒配管１０９を介して接続され、冷媒が循環する冷媒回路１１０が構成される。
　熱源側熱交換器１０５は、第１の熱交換器１１５ａおよび第２の熱交換器１１５ｂを有する。熱源側ユニット１０２は、第１の流量調整弁１１３ａと、第２の流量調整弁１１３ｂと、逆止弁１１４と、二方弁１１６とを有する。流路切替装置１０８から熱源側熱交換器１０５に延びる冷媒配管１０９は、分岐冷媒配管１０９ａに分岐して第１の熱交換器１１５ａおよび第１の流量調整弁１１３ａを経由して冷媒配管１０９に接続されている。また、流路切替装置１０８から熱源側熱交換器１０５に延びる冷媒配管１０９は、逆止弁１１４を介して第２の熱交換器１１５ｂと接続されている。
　分岐冷媒配管１０９ａにおいて、第１の熱交換器１１５ａと第１の流量調整弁１１３ａとの間から分岐冷媒配管１０９ｂが延び、逆止弁１１４と第２の熱交換器１１５ｂとの間の冷媒配管１０９に接続されている。分岐冷媒配管１０９ｂに二方弁１１６が設けられている。第２の熱交換器１１５ｂは冷媒配管１０９ｃを介して第２の流量調整弁１１３ｂと接続されている。第２の流量調整弁１１３ｂは冷媒配管１０９を介して膨張弁１０７と接続されている。
　図１１に示した比較例の冷凍サイクル装置１００において、暖房運転から除霜運転に切り替わった場合の冷媒の流れを説明する。流路切替装置１０８は、圧縮機１０４から吐出される冷媒が熱源側熱交換器１０５に流入するように冷媒回路１１０の流路を切り替える。第２の流量調整弁１１３ｂは開状態を維持する。二方弁１１６は閉状態から開状態に切り替わる。第１の流量調整弁１１３ａは開状態から閉状態に切り替わる。
　圧縮機１０４から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置１０８を流通した後、冷媒配管１０９から分岐冷媒配管１０９ａに流入する。分岐冷媒配管１０９ａに流入したガス冷媒は、第１の熱交換器１５ａを流通した後、二方弁１１６を経由して第２の熱交換器１１５ｂに流入する。第１の熱交換器１１５ａおよび第２の熱交換器１１５ｂにおいて、高温高圧のガス冷媒は、第１の熱交換器１１５ａおよび第２の熱交換器１１５ｂの表面に付着した霜を溶かす。第２の熱交換器１１５ｂから流出した冷媒は、第２の流量調整弁１１３ｂ、膨張弁１０７、負荷側熱交換器１０６、流路切替装置１０８およびアキュームレータ１１２を経由して、再び圧縮機１０４に吸引される。
　上述したように、除霜運転において、冷媒が圧縮機１０４から高温の状態で第１の熱交換器１１５ａに流入する。そのため、第１の熱交換器１１５ａの表面に付着した霜を溶かすことができる。しかし、冷媒が第１の熱交換器１１５ａを流通する間に霜を溶かすことに熱エネルギーが消費され、第２の熱交換器１１５ｂに流入する冷媒の温度は、圧縮機１０４から吐出された冷媒の温度よりも低下している。そのため、第２の熱交換器１１５ｂにおいては、霜を溶かす効率が第１の熱交換器１１５ａよりも低下する。
　第２の熱交換器１１５ｂが図５に示した構成である場合、冷媒の流通方向において、第２列側熱交換器４２よりも下流側に位置する第１列側熱交換器４１の表面に生成した霜が溶けにくくなる。特に、第１列側熱交換器４１の下部の表面に生成した霜が溶けにくい。これは、除霜運転時における冷媒の流路において、第２の熱交換器１１５ｂの第１列側熱交換器４１の下部が、圧縮機１０４から最も遠い位置にあるからである。第１列側熱交換器４１の下部においては、冷媒の温度が０℃以下に低下し、霜を溶かす熱量が不足して残霜が発生するおそれがある。図１１に示す第２の熱交換器１１５ｂにおいて、残霜が発生した部分を斜線模様で模式的に示している。
　さらに、第２の熱交換器１１５ｂの第１列側熱交換器４１は、図５および図６に示したように、第２列側熱交換器４２よりも風上側に位置している。そのため、第１列側熱交換器４１は第２列側熱交換器４２よりも外気によって冷却されやすく、外気温度Ｔｏｕｔが低いほど、第１列側熱交換器４１の表面温度が低下する。その結果、第２列側熱交換器４２よりも第１列側熱交換器４１に霜が発生しやすい。
　第２の熱交換器１１５ｂの表面に付着した霜が完全に溶けるまえに、冷凍サイクル装置１００の運転モードが除霜運転から暖房運転に切り替わると、残霜が氷に成長する。この場合、第２の熱交換器１１５ｂの表面に氷が付着した状態で冷凍サイクル装置１００が暖房運転を行うと、暖房能力が低下してしまうことになる。
　次に、本実施の形態１の冷凍サイクル装置１の動作を説明する。図１２は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。図１３は、図１２に示したステップＳ１０５の動作手順を示すフローチャートである。
　冷凍サイクル装置１の暖房運転中に、除霜準備手段２２は、一定の周期で暖房能力が低下したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。例えば、除霜準備手段２２は、外気温度Ｔｏｕｔが外気温度閾値ｔｈ１以下、かつ蒸発温度Ｔｅｖが蒸発温度閾値ｔｈ２以下となる時間が時間閾値ｔｈ３以上である場合、暖房能力が低下したと判定する。ステップＳ１０１において、除霜準備手段２２は、暖房能力が低下していないと判定した場合、ステップＳ１０１の判定を繰り返す。一方、ステップＳ１０１の判定の結果、除霜準備手段２２は、暖房能力が低下したと判定した場合、第２の流量調整弁１３ｂを開状態から閉状態に切り替える（ステップＳ１０２）。また、除霜準備手段２２は、バイパス弁１８を閉状態から開状態に切り替える（ステップＳ１０３）。
　図１４は、図１に示した冷凍サイクル装置において、図１２に示したフローチャートのステップＳ１０２およびＳ１０３の処理が行われたときの冷媒の流れを示す図である。図１４においては、図１に示した複数の分岐冷媒配管のうち、一部の分岐冷媒配管の符号を図に示すことを省略している。第１の流量調整弁１３ａは開状態であり、第２の流量調整弁１３ｂは閉状態である。
　図１４に示すように、圧縮機４から吐出された高温のガス冷媒は、冷媒配管９とバイパス回路１７とに分流する。冷媒配管９を流通するガス冷媒は、流路切替装置８を介して負荷側熱交換器６に流入する。負荷側熱交換器６において、ガス冷媒は、室内の空気と熱交換を行うことによって放熱して室内の空気を暖め、凝縮して高温高圧の液冷媒となって負荷側熱交換器６から流出する。負荷側熱交換器６から流出した液冷媒は、膨張弁７によって膨張され、低温低圧の気液二相冷媒となる。低温低圧の気液二相冷媒は、分岐冷媒配管９ｅを流通し、第１の熱交換器１５ａに流入する。
　第１の熱交換器１５ａに流入した気液二相冷媒は、送風機１１によって供給される外気と熱交換することによって吸熱して蒸発し、低温低圧のガス冷媒となる。第１の熱交換器１５ａにおいて、外気と熱交換した冷媒は、第１の熱交換器１５ａから分岐冷媒配管９ａを経由して冷媒配管９に流出する。冷媒配管９に流入した低温低圧のガス冷媒は、流路切替装置８およびアキュームレータ１２を経由して圧縮機４に吸引される。このようにして、第１の熱交換器１５ａが蒸発器として機能しているため、冷凍サイクル装置１は、暖房運転を継続することができる。
　一方、バイパス回路１７に流入した高温のガス冷媒は、バイパス弁１８および分岐冷媒配管９ｃを経由して、第２の熱交換器１５ｂに流入する。図５に示した第２の熱交換器１５ｂにおいて、高温高圧のガス冷媒は、第１の下部ヘッダ４５ｂから第１列側熱交換器４１の複数の伝熱管４６のそれぞれに、複数の伝熱管４６の下部側から流入する。ガス冷媒は、高温なので熱量が多く、第１列側熱交換器４１の複数の伝熱管４６の表面に付着した霜を溶かすことができる。そのため、図５に示した第１列側熱交換器４１に残霜が発生することを防ぐことができる。図５に示した第１列側熱交換器４１に流入した高温のガス冷媒は、上部ヘッダ４３を経由して、第２列側熱交換器４２の複数の伝熱管４６に分流する。第２列側熱交換器４２の複数の伝熱管４６を分流した冷媒は、第２の下部ヘッダ４５ａに合流した後、分岐冷媒配管９ｆおよび９ｂを経由して、冷媒配管９に流出する。
　図１２に示したステップＳ１０３の後、除霜運転制御手段２３は、タイマー２４によって計測される時間を参照し、バイパス弁１８が開状態になったときからの経過時間ｔｋが時間閾値ｔｈ４以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。経過時間ｔｋが時間閾値ｔｈ４に達していない場合、除霜運転制御手段２３は、ステップＳ１０４に戻る。一方、ステップＳ１０４の判定の結果、経過時間ｔｋが時間閾値ｔｈ４以上である場合、除霜運転制御手段２３は、除霜運転を開始する（ステップＳ１０５）。
　具体的には、図１３に示すように、除霜運転制御手段２３は、第２の流量調整弁１３ｂを閉状態から開状態に切り替える（ステップＳ１４１）。また、除霜運転制御手段２３は、バイパス弁１８を開状態から閉状態に切り替える（ステップＳ１４２）。続いて、除霜運転制御手段２３は、圧縮機４から吐出される冷媒が熱源側熱交換器５に流入するように流路切替装置８を制御する（ステップＳ１４３）。
　図３を参照して説明したように、圧縮機４から吐出した高温のガス冷媒は、分岐冷媒配管９ａから熱交換器１５ａ－１および１５ａ－２に分流する。熱交換器１５ａ－１および１５ａ－２のそれぞれにおいて、高温のガス冷媒は、図５に示した第２の下部ヘッダ４５ａから第２列側熱交換器４２の複数の伝熱管４６のそれぞれに、複数の伝熱管４６の下部側から流入する。第２列側熱交換器４２に流入した高温のガス冷媒は、上部ヘッダ４３を経由して、第１列側熱交換器４１の複数の伝熱管４６に分流する。これにより、熱交換器１５ａ－１および１５ａ－２の各第１列側熱交換器４１の複数の伝熱管４６の表面に付着した霜を溶かすことができる。
　熱交換器１５ａ－１および１５ａ－２において、第１列側熱交換器４１の複数の伝熱管４６を分流したガス冷媒は、第１の下部ヘッダ４５ｂに合流する。熱交換器１５ａ－１および１５ａ－２のそれぞれの第１の下部ヘッダ４５ｂから流出したガス冷媒は、分岐冷媒配管９ｂおよび９ｆを経由して第２の熱交換器１５ｂに流入する。第２の熱交換器１５ｂに流入したガス冷媒の温度は、第１の熱交換器１５ａを流通していたときのガス冷媒の温度と比べて低下しているが、ステップＳ１０３の処理の後、第２の熱交換器１５ｂの霜は既に溶けている。第２の熱交換器１５ｂを流通する冷媒は、第２の熱交換器１５ｂから分岐冷媒配管９ｃに流出する。分岐冷媒配管９ｃに流入した冷媒は、第２の流量調整弁１３ｂおよび膨張弁７を経由して、負荷側熱交換器６に流入する。負荷側熱交換器６に流入した冷媒は、流路切替装置８およびアキュームレータ１２を経由して、圧縮機４に吸引される。
　図１２に示したステップＳ１０５において、除霜運転制御手段２３は、除霜運転を開始すると、タイマー２４によって計測される時間を参照して除霜時間ｔｊを監視する。そして、除霜運転制御手段２３は、除霜時間ｔｊが時間閾値ｔｈ５以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。除霜時間ｔｊが時間閾値ｔｈ５未満である場合、除霜運転制御手段２３は、冷媒温度センサ３４によって検出される冷媒の温度Ｔｒｆが温度閾値ｔｈ６以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。冷媒の温度Ｔｒｆが温度閾値ｔｈ６未満である場合、除霜運転制御手段２３は、ステップＳ１０６の判定処理に戻る。
　ステップＳ１０６の判定において、除霜時間ｔｊが時間閾値ｔｈ５以上である場合、またはステップＳ１０７の判定において、冷媒の温度Ｔｒｆが温度閾値ｔｈ６以上である場合、除霜運転制御手段２３は、運転切替信号を冷凍サイクル制御手段２１に送信する。冷凍サイクル制御手段２１は、除霜運転制御手段２３から運転切替信号を受信すると、除霜運転から暖房運転に切り替える（ステップＳ１０８）。具体的には、冷凍サイクル制御手段２１は、圧縮機４から吐出される冷媒が負荷側熱交換器６に流入するように流路切替装置８を制御する。さらに、冷凍サイクル制御手段２１は、第１の流量調整弁１３ａを閉状態から開状態に切り替え、二方弁１６を開状態から閉状態に切り替える。
　このようにして、冷凍サイクル装置１は、除霜運転を行う前に、暖房運転を継続しながら、第２の熱交換器１５ｂにおいて、風上側に位置する第１列側熱交換器４１の下部側から高温のガス冷媒を第１列側熱交換器４１に流入させることができる。そのため、除霜運転時に圧縮機４から高温のガス冷媒を流通させる流路において、圧縮機４から最も遠い場所に位置する第１列側熱交換器４１の複数の伝熱管４６の表面に付着した霜を、除霜運転の開始前に予め溶かすことができる。外気温度Ｔｏｕｔが低くても、除霜運転で残霜が生じることを抑制できる。その結果、熱源側熱交換器５において、残霜が氷に成長することを抑制し、冷凍サイクル装置１の暖房能力が低下することを抑制できる。
　なお、図１２に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１０２およびＳ１０３の処理の順番が逆であってもよく、ステップＳ１０６およびＳ１０７の判定処理の順番が逆であってもよい。ステップＳ１０６およびＳ１０７の判定処理のうち、いずれか一方の判定処理だけであってもよい。また、図１３に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１４１およびＳ１４２の処理の順番が逆であってもよい。
　本実施の形態１の冷凍サイクル装置１は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機４と、対象空間の空気と冷媒とに熱交換させる負荷側熱交換器６と、熱源側熱交換器５と、流路切替装置８と、第２の流量調整弁１３ｂと、バイパス回路１７と、コントローラ２０とを有する。熱源側熱交換器５は、鉛直方向に延伸する複数の伝熱管４６が設けられた複数の熱交換器として、第１の熱交換器１５ａおよび第２の熱交換器１５ｂを有する。暖房運転時に第１の熱交換器１５ａおよび第２の熱交換器１５ｂが並列に接続され、冷房運転時および除霜運転時に第１の熱交換器１５ａおよび第２の熱交換器１５ｂが直列に接続される。第２の流量調整弁１３ｂは、冷房運転時の下流側の熱交換器である第２の熱交換器１５ｂから冷媒が流出する冷媒配管である分岐冷媒配管９ｃに設けられている。流路切替装置８は、暖房運転時に圧縮機４から吐出される冷媒を負荷側熱交換器６に流入させ、冷房運転時および除霜運転時に圧縮機４から吐出される冷媒を熱源側熱交換器５に流入させる。バイパス回路１７は、分岐冷媒配管９ｃにおける第２の流量調整弁１３ｂおよび第２の熱交換器１５ｂの間と、圧縮機４の冷媒の吐出口とを接続する。バイパス回路１７には、バイパス弁１８が設けられている。コントローラ２０は、流路切替装置８、第２の流量調整弁１３ｂおよびバイパス弁１８を制御する。コントローラ２０は、除霜準備手段２２と、除霜運転制御手段２３とを有する。除霜準備手段２２は、暖房運転中に暖房能力が低下すると、第２の流量調整弁１３ｂを開状態から閉状態に切り替え、バイパス弁１８を閉状態から開状態に切り替える。除霜運転制御手段２３は、圧縮機４から吐出される冷媒がバイパス回路１７および分岐冷媒配管９ｃを経由して第２の熱交換器１５ｂに流通した後、第２の流量調整弁１３ｂを閉状態から開状態に切り替え、バイパス弁１８を開状態から閉状態に切り替え、流路切替装置８を制御して除霜運転を行う。
　本実施の形態１によれば、冷房運転時の下流側の第２の熱交換器１５ｂから冷媒が流出する分岐冷媒配管９ｃに設けられた第２の流量調整弁１３ｂと、第２の熱交換器１５ｂおよび第２の流量調整弁１３ｂの間と圧縮機４の冷媒の吐出口とを接続するバイパス回路１７と、バイパス回路１７に設けられたバイパス弁１８とを有する。除霜運転の開始前に、第２の流量調整弁１３ｂが開状態から閉状態に切り替えられ、バイパス弁１８が閉状態から開状態に切り替えられる。これにより、除霜運転の開始前に、分岐冷媒配管９ｃ側から第２の熱交換器１５ｂに高温のガス冷媒が流入する。そのため、除霜運転時に圧縮機４から高温のガス冷媒を流通させる流路において、圧縮機４から最も遠い場所に位置する第２の熱交換器１５ｂの複数の伝熱管４６の下部表面に付着した霜を、除霜運転の開始前に予め溶かすことができる。その結果、熱源側熱交換器５において、除霜運転時に残霜が生じることを抑制し、冷凍サイクル装置１の暖房能力が低下することを抑制できる。
　また、本実施の形態１において、冷房運転時に下流側に位置する第２の熱交換器１５ｂは、送風機１１によって生じる気流の風上側に位置する第１列側熱交換器４１と、第１列側熱交換器４１の下部に設けられた第１の下部ヘッダ４５ｂと、風下側に位置する第２列側熱交換器４２と、第１列側熱交換器４１および第２列側熱交換器４２を接続する上部ヘッダ４３とを有していてもよい。この場合、バイパス回路１７は、除霜運転時に第１の下部ヘッダ４５ｂと分岐冷媒配管９ｃを介して接続される。
　図５に示したように、第２の熱交換器１５ｂの第１列側熱交換器４１は、第２列側熱交換器４２よりも風上側に位置している。そのため、第１列側熱交換器４１は第２列側熱交換器４２よりも外気によって冷却されやすく、外気温度Ｔｏｕｔが低いほど、第１列側熱交換器４１の表面温度が低下する。その結果、第２列側熱交換器４２よりも第１列側熱交換器４１に霜が発生しやすい。これに対して、本実施の形態１によれば、除霜運転開始前に、高温のガス冷媒が分岐冷媒配管９ｃを介して第２の熱交換器１５ｂの第１列側熱交換器４１に第１の下部ヘッダ４５ｂ側から流入する。そのため、第２の熱交換器１５ｂの第１列側熱交換器４１の下部に残霜が発生することを抑制し、残霜から氷に成長することを抑制することができる。冷凍サイクル装置１の暖房能力が低下することを抑制できる。
　１　冷凍サイクル装置、２　熱源側ユニット、３　負荷側ユニット、４　圧縮機、５　熱源側熱交換器、６　負荷側熱交換器、７　膨張弁、８　流路切替装置、９　冷媒配管、９ａ、９ａ－１、９ａ－２、９ｂ、９ｃ、９ｄ－１、９ｄ－２、９ｅ、９ｆ　分岐冷媒配管、１０　冷媒回路、１１　送風機、１２　アキュームレータ、１３ａ　第１の流量調整弁、１３ｂ　第２の流量調整弁、１４　逆止弁、１５ａ　第１の熱交換器、１５ａ－１、１５ａ－２　熱交換器、１５ｂ　第２の熱交換器、１６　二方弁、１７　バイパス回路、１８　バイパス弁、２０　コントローラ、２１　冷凍サイクル制御手段、２２　除霜準備手段、２３　除霜運転制御手段、２４　タイマー、３１　室温センサ、３２　外気温度センサ、３３　蒸発温度センサ、３４　冷媒温度センサ、４０　筐体、４１　第１列側熱交換器、４２　第２列側熱交換器、４３　上部ヘッダ、４４　下部ヘッダ、４５ａ　第２の下部ヘッダ、４５ｂ　第１の下部ヘッダ、４６　伝熱管、４７　コルゲートフィン、８０　処理回路、８１　プロセッサ、８２　メモリ、８３　バス、１００　冷凍サイクル装置、１０２　熱源側ユニット、１０３　負荷側ユニット、１０４　圧縮機、１０５　熱源側熱交換器、１０６　負荷側熱交換器、１０７　膨張弁、１０８　流路切替装置、１０９　冷媒配管、１０９ａ、１０９ｂ　分岐冷媒配管、１０９ｃ　冷媒配管、１１０　冷媒回路、１１２　アキュームレータ、１１３ａ　第１の流量調整弁、１１３ｂ　第２の流量調整弁、１１４　逆止弁、１１５ａ　第１の熱交換器、１１５ｂ　第２の熱交換器、１１６　二方弁。

Claims (5)

  1. 　冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
    　対象空間の空気と前記冷媒とに熱交換させる負荷側熱交換器と、
    　鉛直方向に延伸する複数の伝熱管が設けられた複数の熱交換器を有し、暖房運転時に前記複数の熱交換器が並列に接続され、冷房運転時および除霜運転時に前記複数の熱交換器が直列に接続される熱源側熱交換器と、
    　前記暖房運転時に前記圧縮機から吐出される前記冷媒を前記負荷側熱交換器に流入させ、前記冷房運転時および前記除霜運転時に前記圧縮機から吐出される前記冷媒を前記熱源側熱交換器に流入させる流路切替装置と、
    　前記冷房運転時に直列に接続される前記複数の熱交換器のうち下流側の熱交換器から前記冷媒が流出する冷媒配管に設けられた流量調整弁と、
    　前記冷媒配管における前記流量調整弁および前記下流側の熱交換器の間と、前記圧縮機の前記冷媒の吐出口とを接続するバイパス回路と、
    　前記バイパス回路に設けられたバイパス弁と、
    　前記流路切替装置、前記流量調整弁および前記バイパス弁を制御するコントローラと、を有し、
    　前記コントローラは、
    　前記暖房運転中に暖房能力が低下すると、前記流量調整弁を開状態から閉状態に切り替え、前記バイパス弁を閉状態から開状態に切り替える除霜準備手段と、
    　前記圧縮機から吐出される前記冷媒が前記バイパス回路および前記冷媒配管を経由して前記下流側の熱交換器に流通した後、前記流量調整弁を前記閉状態から前記開状態に切り替え、前記バイパス弁を前記開状態から前記閉状態に切り替え、前記流路切替装置を制御して前記除霜運転を行う除霜運転制御手段と、を有する、
    　冷凍サイクル装置。
  2. 　外気を前記熱源側熱交換器に供給する送風機を有し、
    　前記下流側の熱交換器は、前記送風機によって生じる気流の風上側に位置する第１列側熱交換器と、前記第１列側熱交換器の下部に設けられた第１の下部ヘッダと、前記送風機によって生じる気流の風下側に位置する第２列側熱交換器と、前記第１列側熱交換器および前記第２列側熱交換器を接続する上部ヘッダと、を有し、
    　前記バイパス回路は、前記除霜運転時に前記第１の下部ヘッダと前記冷媒配管を介して接続される、
    　請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
  3. 　前記熱源側熱交換器は、前記冷房運転時に直列に接続される前記複数の熱交換器のうち上流側の熱交換器である第１の熱交換器と、前記下流側の熱交換器である第２の熱交換器と、を有し、
    　前記第１の熱交換器は、２つの熱交換器が並列に接続された構成であり、
    　前記２つの熱交換器のそれぞれは、前記風上側に位置する第１列側熱交換器と、前記風下側に位置する第２列側熱交換器と、前記第２列側熱交換器の下部に設けられた第２の下部ヘッダと、前記第１列側熱交換器および前記第２列側熱交換器を接続する上部ヘッダと、を有し、
    　前記除霜運転時に、前記圧縮機から吐出される前記冷媒が、前記流路切替装置を経由して、前記２つの熱交換器のそれぞれの前記第２の下部ヘッダに流入する、
    　請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
  4. 　前記除霜運転制御手段は、
    　前記圧縮機から吐出される前記冷媒が前記バイパス回路を介して前記熱源側熱交換器に流通を開始したときから予め決められた時間が経過すると、前記流量調整弁および前記バイパス弁の状態を切り替え、前記流路切替装置を制御する、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  5. 　外気温度を検出する外気温度センサと、
    　蒸発温度を検出する蒸発温度センサと、を有し、
    　前記除霜準備手段は、
    　前記暖房運転中に、前記外気温度センサによって検出される前記外気温度が予め決められた外気温度閾値以下、かつ前記蒸発温度センサによって検出される前記蒸発温度が予め決められた蒸発温度閾値以下である時間が予め決められた時間閾値以上になる場合、前記暖房能力が低下したと判定する、
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
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