(57)【要約】【課題】加熱運転中に除霜条件に達しても、加熱運転を継続しつつ除霜運転することを課題とする。【解決手段】上記課題を解決するため、本発明の冷凍装置は、圧縮機と、四方弁と、並列に接続された第１空気側熱交換器及び第２空気側熱交換器と、第１空気側熱交換器及び第２空気側熱交換器に対してそれぞれ送風する第１送風機及び第２送風機と、第１空気側熱交換器及び第２空気側熱交換器に対してそれぞれ直列に接続された第１膨張弁及び第２膨張弁と、熱交換器と、を備え、加熱運転時において、第１空気側熱交換器が除霜開始条件を満たす場合、第１空気側熱交換器への一次冷媒の供給を停止するとともに、第２空気側熱交換器へ一次冷媒を供給し、且つ、第１送風機を運転して第１空気側熱交換器を除霜する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、四方弁と、並列に接続された第１空気側熱交換器及び第２空気側熱交換器と、前記第１空気側熱交換器及び前記第２空気側熱交換器に対してそれぞれ送風する第１送風機及び第２送風機と、前記第１空気側熱交換器及び前記第２空気側熱交換器に対してそれぞれ直列に接続された第１膨張弁及び第２膨張弁と、熱交換器と、を備え、
冷却運転時は、一次冷媒が、前記圧縮機、前記四方弁、前記第１空気側熱交換器及び前記第２空気側熱交換器、前記第１膨張弁及び前記第２膨張弁、前記熱交換器の順に循環して、前記熱交換器において２次冷媒を冷却し、
加熱運転時は、一次冷媒が、前記熱交換器、前記第１膨張弁及び前記第２膨張弁、前記第１空気側熱交換器及び前記第２空気側熱交換器、前記四方弁、前記圧縮機の順に循環して、前記熱交換器において２次冷媒を加熱し、
前記加熱運転時において、前記第１空気側熱交換器が第１除霜開始条件を満たす場合、前記第１空気側熱交換器への一次冷媒の供給を停止するとともに、前記第２空気側熱交換器へ一次冷媒を供給し、且つ、前記第１送風機を運転する、第１除霜運転を実施することにより前記第１空気側熱交換器を除霜する冷凍装置。
【請求項２】
請求項１において、前記第１空気側熱交換器の除霜終了後、さらに、前記第２空気側熱交換器の第２除霜開始条件を満たす場合、前記第２空気側熱交換器への一次冷媒の供給を停止するとともに、前記第１空気側熱交換器への一次冷媒の供給し、且つ、前記第２送風機を運転する、第２除霜運転を実施することにより前記第２空気側熱交換器を除霜する冷凍装置。
【請求項３】
請求項１において、前記第１膨張弁を閉じることにより、前記第１空気側熱交換器への一次冷媒の供給を停止する冷凍装置。
【請求項４】
請求項１において、前記第１空気側熱交換器の入口側の冷媒温度を検出する第１空気側熱交換器温度検出手段を有し、
前記第１空気側熱交換器温度検出手段で検出された温度が第１所定値以下である場合、前記第１除霜開始条件を満たすと判断する冷凍装置。
【請求項５】
請求項４において、前記第１空気側熱交換器温度検出手段で検出された温度が第１所定値よりも小さい第２所定値以下である場合、前記第１除霜運転を実施せずに、一次冷媒を、前記圧縮機、前記四方弁、前記第１空気側熱交換器、前記第１膨張弁、前記熱交換器の順に循環させて、前記第１空気側熱交換器を除霜する冷凍装置。
【請求項６】
請求項２において、前記圧縮機は運転容量が制御可能な圧縮機であって、
前記加熱運転時において、前記圧縮機の運転容量が所定値以下の場合、
前記第１空気側熱交換器へ一次冷媒を供給するとともに、前記第２空気側熱交換器への一次冷媒の供給を停止し、且つ、前記第２送風機の運転を停止する第１加熱運転と、前記第２空気側熱交換器へ一次冷媒を供給するとともに、前記第１空気側熱交換器への一次冷媒の供給を停止し、且つ、前記第１送風機の運転を停止する第２加熱運転と、を繰り返し、
その後、前記第１空気側熱交換器が前記第１除霜開始条件を満たす場合、前記第１除霜運転を実施し、さらに、前記第２空気側熱交換器が前記第２除霜開始条件を満たす場合、前記第２除霜運転を実施する冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気側熱交換器を除霜運転する冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空冷ヒートポンプ式冷凍装置を加熱運転する場合、空気側熱交換器（加熱運転において蒸発器として機能する。）の配管を低温の冷媒が通過し、配管を介して冷媒と空気が熱交換を行うため、空気中の水分がフィンや伝熱管に凝結して着霜する。着霜が生じると空気側熱交換器の通風路が狭まるため、空気側熱交換器を通過する空気の量が減少する。循環する空気の量が減少すると、熱交換量が少なくなるため空気側熱交換器を流れる冷媒の蒸発温度が下がり、着霜が促進される。また、蒸発温度の低下により、加熱能力も低下する。そこで、加熱運転中においては、空気側熱交換器に着霜した霜を取り除くために、除霜運転が行われる。
【０００３】
従来の除霜運転としは逆サイクル除霜方式がある。逆サイクル除霜方式では、加熱運転中に除霜が必要になった場合に、冷凍サイクルを加熱運転から冷却サイクルに切り換えて、空気側熱交換器を凝縮器とし、圧縮機からの高温ガス冷媒を空気側熱交換器に流して冷媒の顕熱及び凝縮潜熱で除霜する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２８１６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の逆サイクル除霜方式では、加熱運転中に除霜運転条件に達すると、一旦加熱運転を止めて冷却運転（除霜運転）を行うため出口水温が低下してしまう。
【０００６】
本発明は、加熱運転中に除霜条件に達しても、加熱運転を継続しつつ除霜運転することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の冷凍装置は、圧縮機と、四方弁と、並列に接続された第１空気側熱交換器及び第２空気側熱交換器と、第１空気側熱交換器及び第２空気側熱交換器に対してそれぞれ送風する第１送風機及び第２送風機と、第１空気側熱交換器及び第２空気側熱交換器に対してそれぞれ直列に接続された第１膨張弁及び第２膨張弁と、熱交換器と、を備え、冷却運転時は、一次冷媒が、圧縮機、四方弁、第１空気側熱交換器及び第２空気側熱交換器、第１膨張弁及び第２膨張弁、熱交換器の順に循環して、熱交換器において２次冷媒を冷却し、加熱運転時は、一次冷媒が、熱交換器、第１膨張弁及び第２膨張弁、第１空気側熱交換器及び第２空気側熱交換器、四方弁、圧縮機の順に循環して、熱交換器において２次冷媒を加熱し、加熱運転時において、第１空気側熱交換器が除霜開始条件を満たす場合、第１空気側熱交換器への一次冷媒の供給を停止するとともに、第２空気側熱交換器へ一次冷媒を供給し、且つ、第１送風機を運転することにより、第１空気側熱交換器を除霜する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、加熱運転中に除霜条件に達しても、加熱運転を継続しつつ除霜運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】冷凍装置の系統図
【図２】除霜運転の制御フローフローチャート
【図３】冷凍装置の膨張弁の動作状態を示す動作表
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１の本実施例の冷凍装置は、圧縮機と、四方弁と、並列に接続された第１空気側熱交換器及び第２空気側熱交換器と、第１空気側熱交換器及び第２空気側熱交換器に対してそれぞれ送風する第１送風機及び第２送風機と、第１空気側熱交換器及び第２空気側熱交換器に対してそれぞれ直列に接続された第１膨張弁及び第２膨張弁と、熱交換器と、を備え、冷却運転時は、一次冷媒が、圧縮機、四方弁、第１空気側熱交換器及び第２空気側熱交換器、第１膨張弁及び第２膨張弁、熱交換器の順に循環して、熱交換器において２次冷媒を冷却し、加熱運転時は、一次冷媒が、熱交換器、第１膨張弁及び第２膨張弁、第１空気側熱交換器及び第２空気側熱交換器、四方弁、圧縮機の順に循環して、熱交換器において２次冷媒を加熱し、加熱運転時において、第１空気側熱交換器が除霜開始条件を満たす場合、第１空気側熱交換器への一次冷媒の供給を停止するとともに、第２空気側熱交換器へ一次冷媒を供給し、且つ、第１送風機を運転することにより、第１空気側熱交換器を除霜する。第１空気側熱交換器が除霜開始条件を満たす場合であっても、冷凍サイクルを加熱運転から冷却サイクル（逆サイクル除霜方式）に切り替えずに、第１空気側熱交換器への一次冷媒の供給を停止して且つ第１送風機を運転することにより第１空気側熱交換器を除霜するとともに、第２空気側熱交換器へ一次冷媒を供給することにより加熱運転を継続するので、加熱運転中に除霜条件に達しても、加熱運転を継続しつつ除霜運転することができる。
【００１１】
図１は本実施例の冷凍装置の冷凍サイクル構成図である。冷凍装置は、圧縮機と、四方弁と、並列に接続された第１空気側熱交換器及び第２空気側熱交換器と、第１空気側熱交換器及び第２空気側熱交換器に対してそれぞれ送風する第１送風機及び第２送風機と、第１空気側熱交換器及び第２空気側熱交換器に対してそれぞれ直列に接続された第１膨張弁及び第２膨張弁と、熱交換器と、を備える。圧縮機は、運転容量を制御可能な圧縮機１を用いる。
【００１２】
冷却運転では、圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒（ガス冷媒或いは冷媒蒸気）が、四方弁２を介して空気側熱交換器（冷却運転では凝縮器）３ａ、３ｂに流入し、送風機４ａ、４ｂにより導入された外気により冷却されて凝縮する。ここで、凝縮熱は送風機４ａ、４ｂにより外部に放出される。その後、空気側熱交換器３ａ、３ｂから出た冷媒は、膨張弁５ａ、５ｂによって減圧膨張されて水側熱交換器（冷却運転では蒸発器）６に流入する。水側熱交換器６では減圧膨張された１次冷媒により２次冷媒（水や室内空気など）を冷却し、これによって１次冷媒は蒸発して四方弁２を通って、圧縮機１に吸入される。冷却運転では、このような冷凍サイクルにおいて冷媒の循環を繰り返す。
【００１３】
また、加熱運転では、圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒（ガス冷媒或いは冷媒蒸気）が、四方弁２を介して水側熱交換器（加熱運転では凝縮器）６に流入し、２次冷媒（水や室内空気など）により冷却されて凝縮する。水側熱交換器６から出た冷媒は膨張弁５ａ、５ｂによって減圧膨張されて空気側熱交換器（加熱運転では蒸発器）３ａ、３ｂに流入し、送風機４ａ、４ｂにより導入された外気を冷却する。ここで、１次冷媒は蒸発して、蒸発熱は送風機４ａ、４ｂにより外部に放出される。その後、冷媒は、四方弁２を介して圧縮機１に吸入される。加熱運転では、このような冷凍サイクルにおいて冷媒の循環を繰り返す。
【００１４】
加熱運転時の空気側熱交換器（蒸発器）の入口冷媒温度を空気側熱交換器入口温度検知手段７ａ、７ｂ（サーミスタ）により検知する。加熱運転時に、ファンにより空気側熱交換器に送風された外気は冷媒により蒸発熱を奪われ、冷やされて結露する。特に外気温度が低い時に加熱運転が続くと、外気がさらに冷やされ、空気側熱交換器に結露した水滴が凍って着霜し、熱交換効率が悪化する。従って、空気側熱交換器入口温度検知手段が所定の温度以下を検出した場合に着霜したと判断し、熱交換器の除霜を開始する。
【００１５】
図２は本実施例の冷凍装置における除霜運転の制御フローフローチャートである。図２において、ステップ１０１では、空気側熱交換器入口温度検知手段７ａ、７ｂにより、空気側熱交換器入口温度Ｔａ、Ｔｂを検知する。次に、ステップ１０２で、除霜開始条件としてＴａと基準値Ｔｏとを比較する。「Ｔａ＜Ｔｏ」の条件を満足すれば、ステップ１０３に移る。ステップ１０３で膨張弁６ａを閉じ、送風機４ａを一定速にて回転させる。送風機４ａによって取り込まれた外気によって、空気側熱交換器３ａに着霜した霜が融ける。着霜した霜が融けるまでの効果待ち時間が経過したら（ステップ１０４）、ステップ１０５に移る。ステップ１０５において、ステップ１０３にて閉じた膨張弁５ａを開く。
【００１６】
ステップ１０２にて「Ｔａ＜Ｔｏ」の条件を満足しない場合、ステップ１０６へ移り、除霜開始条件としてＴｂと基準値Ｔｏとを比較する。「Ｔｂ＜Ｔｏ」の条件を満足すれば、ステップ１０７に移る。ステップ１０７で膨張弁５ｂを閉じ、送風機４ｂを一定速にて回転させる。送風機４ｂによって取り込まれた外気によって、空気側熱交換器３ｂに着霜した霜が融ける。着霜した霜が融けるまでの効果待ち時間が経過したら（ステップ１０８）、ステップ１０９に移る。ステップ１０９において、ステップ１０６にて閉じた膨張弁５ｂを開く。「Ｔｂ＜Ｔｏ」の条件を満足しない場合、ステップ１０１に戻る。
【００１７】
空気側熱交換器の除霜が完了したら、全ての膨張弁を開き通常の加熱運転を行う。具体的には、ステップ１０５、ステップ１０９後、再びステップ１０１に移り、再び空気側熱交換器入口温度Ｔａ、Ｔｂを検知し、以下、上記と同様の動作を繰り返す。
【００１８】
尚、外気温度が低く、空気側熱交換器に送風機によって取り組んだ外気では、空気側熱交換器の着霜を融かすことが困難と判断されれば、四方弁を切り換えて、通常の冷却運転を行い、空気側熱交換器を除霜する。具体的には、空気側熱交換器入口温度ＴａがＴｏよりも小さい所定値Ｔｘ以下である場合、一次冷媒を、圧縮機、四方弁、空気側熱交換器、膨張弁、熱交換器の順に循環させて、空気側熱交換器を除霜する。
【００１９】
第２の実施例の冷凍装置は、第１の実施例の冷凍装置において、圧縮機の運転容量が所定値以下の場合、第１空気側熱交換器へ一次冷媒を供給するとともに、第２空気側熱交換器への一次冷媒の供給を停止し、且つ、第２送風機の運転を停止する第１加熱運転と、第２空気側熱交換器へ一次冷媒を供給するとともに、第１空気側熱交換器への一次冷媒の供給を停止し、且つ、第１送風機の運転を停止する第２加熱運転と、を繰り返し、その後、第１空気側熱交換器が除霜開始条件を満たす場合、第１空気側熱交換器への一次冷媒の供給を停止するとともに、第２空気側熱交換器へ一次冷媒を供給し、且つ、第１送風機を運転することにより、第１空気側熱交換器を除霜し、さらに、第２空気側熱交換器の第２除霜開始条件を満たす場合、第２空気側熱交換器への一次冷媒の供給を停止するとともに、第１空気側熱交換器への一次冷媒の供給し、且つ、第２送風機を運転することにより、第２空気側熱交換器を除霜する。除霜運転時においても加熱運転時と同様に、第１空気側熱交換器又は第２空気側熱交換器の何れかを運転し続けるので、能力を低下させずに、加熱運転を継続できる。また、停止している空気側熱交換器の送風機の運転も停止するので省エネを図ることができる。さらに、膨張弁と送風機の運転制御のみで加熱運転と除霜運転を実施できるので、単純な制御で、加熱運転中に除霜条件に達しても、加熱運転を継続しつつ除霜運転を実施することができる。
【００２０】
図３は運転容量による膨張弁の動作表である。上述のように、本実施例の冷凍装置は、冷凍負荷に応じて圧縮機の容量を制御する容量制御手段を備える。ここで、容量制御手段は、圧縮機の駆動周波数を制御することによって所定の小容量から定格容量まで無段階に制御するものでもよいし、段階的に容量制御するものでもよい。運転容量が大きいとき（例えば、１００％〜５０％）は、膨張弁は両方開いて、運転容量が小さいとき（例えば、５０％〜２５％）は、どちらか片方の膨張弁は閉じるように制御する。これにより、運転容量が小さいときは空気側熱交換器には一方側にしか冷媒が流れない。従って、加熱運転時は、一方側の空気側熱交換器にしか着霜しない。除霜条件を満たす場合は、開いていた一方の膨張弁を閉じ、閉じていた他方の膨張弁を開く。着霜した側の空気側熱交換器には冷媒は流れないので、送風機によって取り込まれた外気によって着霜を融かすことができる。これにより、冷却運転を行わずに除霜することができるので、継続して加熱運転をすることができる。また、容量制御により、分割された空気側熱交換器を必要分だけ使用しているので、能力を落とさずに、継続して加熱運転をすることができる。また、冷媒が流れていない空気側熱交換器の送風機の回転を止めることで省エネ化を図ることができる。
【００２１】
なお、膨張弁と水側熱交換器との間に開閉弁（例えば、電磁弁）を設置し、この開閉弁の開閉を制御することにより、空気側熱交換器側へ選択的に冷媒を流さないように制御することもできる。
【符号の説明】
【００２２】
１…圧縮機冷凍装置、２…膨張弁、３ａ、３ｂ…空気側熱交換器、４ａ〜４ｂ…送風機、５ａ〜５ｂ…膨張弁、６…水側熱交換器２次側ポンプ、７ａ〜７ｂ…空気側熱交換器入口温度検知手段（入口温度検知用サーミスタ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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