(57)【要約】【課題】蒸発器に多量の霜が付着した場合であっても、当該霜を短時間のうちに除去することのできる空調装置を提供する。【解決手段】空調装置１０は、建物ＨＭの内部に空気を供給するための給気流路２１が形成された給気管２０と、建物ＨＭの内部から空気を排出するための排気流路３１が形成された排気管３０と、排気流路３１の途中に配置された熱交換器であって、内部で冷媒を蒸発させ、排気流路３１を通る空気から熱を回収する蒸発器２００と、を備える。排気流路３１のうち蒸発器２００又はその近傍となる位置には、蒸発器２００に着霜が生じた際においても空気が通過する経路、である着霜時通風経路が形成されている。【選択図】図１
2018025321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物（ＨＭ）の空調を行う空調装置（１０）であって、
前記建物の内部に空気を供給するための給気流路（２１）が形成された給気管（２０）と、
前記建物の内部から空気を排出するための排気流路（３１）が形成された排気管（３０）と、
前記給気流路の途中に配置された熱交換器であって、放熱を行うことにより、前記給気流路を通る空気を加熱するヒータコア（１３３）と、
前記排気流路の途中に配置された熱交換器であって、内部で冷媒を蒸発させ、前記排気流路を通る空気から熱を回収する蒸発器（２００）と、を備え、
前記排気流路のうち前記蒸発器又はその近傍となる位置には、前記蒸発器に着霜が生じた際においても空気が通過する経路、である着霜時通風経路（２５０，２３１，３１０）が形成されている空調装置。
【請求項２】
前記蒸発器のうち空気が通過する部分の一部には、他の部分よりも着霜量が少ない着霜低減部（２５０）が形成されており、当該着霜低減部が前記着霜時通風経路として機能する、請求項１に記載の空調装置。
【請求項３】
前記蒸発器のうち空気が通過する部分には、冷媒が通る配管（２１０Ａ）が複数本並んでおり、
一部において互いに隣り合う前記配管の間隔が、他の部分において互いに隣り合う前記配管の間隔よりも大きくなっており、これにより前記着霜低減部が形成されている、請求項２に記載の空調装置。
【請求項４】
前記蒸発器のうち空気が通過する部分であるコア部には、冷媒が通る配管が複数本並んでおり、
前記配管が並ぶ方向において最も端部に配置されている前記配管から、同方向における前記コア部の端部までの距離が、互いに隣り合う前記配管の間隔よりも大きくなっており、これにより前記着霜低減部が形成されている、請求項２に記載の空調装置。
【請求項５】
前記蒸発器のうち空気が通過する部分には、空気の熱を冷媒に伝達するための板状のフィン（２２０）が複数枚並んでおり、
一部において互いに隣り合う前記フィンの間隔が、他の部分において互いに隣り合う前記フィンの間隔よりも大きくなっており、これにより前記着霜低減部が形成されている、請求項２に記載の空調装置。
【請求項６】
前記蒸発器のうち空気が通過する部分であるコア部には、空気の熱を冷媒に伝達するための板状のフィンが複数枚並んでおり、
前記フィンが並ぶ方向において最も端部に配置されている前記フィンから、同方向における前記コア部の端部までの距離が、互いに隣り合う前記フィンの間隔よりも大きくなっており、これにより前記着霜低減部が形成されている、請求項２に記載の空調装置。
【請求項７】
前記着霜時通風経路は、
前記排気流路を通る空気の一部が冷媒によって熱を回収されることなく前記蒸発器を通過するように、前記蒸発器に形成された開口（２３１）である、請求項１に記載の空調装置。
【請求項８】
前記蒸発器に着霜が生じていないときにおいては、
前記蒸発器のうち前記開口以外の部分を空気が通過する際における圧力損失が、前記開口を空気が通過する際における圧力損失よりも小さい、請求項７に記載の空調装置。
【請求項９】
前記蒸発器に着霜が生じているときにおいては、
前記蒸発器のうち前記開口以外の部分を空気が通過する際における圧力損失が、前記開口を空気が通過する際における圧力損失よりも大きい、請求項８に記載の空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の空調を行う空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１に記載されている空調装置は、蒸発器において空気から回収した熱により貯湯タンク内の湯を加熱し、当該湯の熱によって、室内に供給される空気を加熱する構成となっている。蒸発器の内部では冷媒の蒸発が生じており、蒸発器を通過する際において空気は冷却される。このとき、当該空気に含まれる水分が霜となって蒸発器の表面に付着する現象、すなわち着霜が生じることがある。着霜が生じると、蒸発器を通過する空気の流れが霜によって妨げられてしまい、空気からの熱の回収効率が低下してしまうこととなる。
【０００３】
そこで、上記空調装置は、室内から排出される空気を蒸発器に導くためのダクトを備えた構成となっている。ダクトを通って蒸発器に到達する空気の温度は比較的高いので、蒸発器に付着した霜は空気の熱により溶けて水となり、蒸発器から除去される。このような構成により、蒸発器を通過する空気の流れを常に確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１５２９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
蒸発器における熱の回収や霜の除去を効率よく行うためには、建物から外部に空気を排出するための配管（例えば上記のダクト）の内部に蒸発器を配置して、当該配管を通る空気の全てが蒸発器を通過する構成とすることが望ましい。しかしながら、そのような構成において蒸発器に多くの着霜が生じると、圧力損失の増加に伴って配管を通る空気の流量が極めて小さくなってしまい、建物から排出される高温の空気が蒸発器に殆ど到達しなくなってしまうことがある。このような状態になると、蒸発器に付着した霜が除去されるまでの時間が長くかかり過ぎてしまうという課題がある。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、蒸発器に多量の霜が付着した場合であっても、当該霜を短時間のうちに除去することのできる空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る空調装置は、建物（ＨＭ）の空調を行う空調装置（１０）であって、建物の内部に空気を供給するための給気流路（２１）が形成された給気管（２０）と、建物の内部から空気を排出するための排気流路（３１）が形成された排気管（３０）と、給気流路の途中に配置された熱交換器であって、放熱を行うことにより、給気流路を通る空気を加熱するヒータコア（１３３）と、排気流路の途中に配置された熱交換器であって、内部で冷媒を蒸発させ、排気流路を通る空気から熱を回収する蒸発器（２００）と、を備える。排気流路のうち蒸発器又はその近傍となる位置には、蒸発器に着霜が生じた際においても空気が通過する経路、である着霜時通風経路（２５０，２３１，３１０）が形成されている。
【０００８】
このような空調装置では、蒸発器に着霜が生じた場合であっても、排気流路のうち蒸発器又はその近傍となる位置において空気が通過する経路が常に確保される。蒸発器又はその近傍において空気の流れが確保されるので、蒸発器の周囲に低温の空気が滞留してしまうことが防止される。このため、蒸発器に付着した霜を短時間のうちに除去することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、蒸発器に多量の霜が付着した場合であっても、当該霜を短時間のうちに除去することのできる空調装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る空調装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】空調装置が備える蒸発器の構成を示す図である。
【図３】蒸発器のうち配管及びフィンの構成を説明するための図である。
【図４】空調装置の制御部によって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】排気流路を通る空気の流量の変化を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る空調装置が備える、蒸発器の構成を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る空調装置が備える、蒸発器の構成を示す図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る空調装置が備える、蒸発器の構成を示す図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る空調装置が備える、蒸発器の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第６実施形態に係る空調装置が備える、蒸発器の配置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１２】
本発明の第１実施形態に係る空調装置１０の構成について、図１を参照しながら説明する。空調装置１０は、建物ＨＭの空調を行う装置として構成されている。空調装置１０は、給気管２０と、排気管３０と、ヒータコア１３３と、蒸発器２００と、貯湯タンク１２２と、制御部１４０と、を備えている。
【００１３】
給気管２０は、建物ＨＭの内部に屋外からの空気を供給するための配管である。給気管２０の内部に形成された給気流路２１は、その上流側（図１では左側）の端部が建物ＨＭの外部に開放されており、その下流側（図１では右側）の端部が建物ＨＭの内部に開放されている。建物ＨＭの外側にある空気、すなわち外気は、給気流路２１を通って建物ＨＭの内部に供給される。
【００１４】
給気流路２１のうち下流側の端部近傍となる位置には、給気ファン２４が配置されている。給気ファン２４は、建物ＨＭ側に向けて空気を送り出すためのファンである。給気ファン２４の動作は、後述の制御部１４０によって制御される。制御部１４０は、給気ファン２４の回転数を調整することにより、給気流路２１を通る空気の流量を調整する。
【００１５】
排気管３０は、建物ＨＭの内部から屋外に空気を排出するための配管である。排気管３０の内部に形成された排気流路３１は、その上流側（図１では右側）の端部が建物ＨＭの内部に開放されており、その下流側（図１では左側）の端部が建物ＨＭの外部に開放されている。
【００１６】
排気流路３１のうち下流側の端部近傍となる位置には、排気ファン３２が配置されている。排気ファン３２は、建物ＨＭの外側に向けて空気を送り出すためのファンである。排気ファン３２の動作は制御部１４０によって制御される。制御部１４０は、排気ファン３２の回転数を調整することにより、排気流路３１を通る空気の流量を調整する。
【００１７】
尚、給気管２０と排気管３０とは、互いに分離し得るような別体の配管として構成されていてもよいのであるが、これらが一体の配管として構成されていてもよい。例えば、筒状に形成されたケーシングの内部を仕切り板によって２つの空間に区切ることにより、一方の空間を給気流路２１とし、他方の空間を排気流路３１とするような構成としてもよい。この場合、給気管２０と排気管３０とは、仕切り板を共有する一体の配管として構成されることとなる。
【００１８】
ヒータコア１３３は、給気流路２１の途中に配置された熱交換器である。ヒータコア１３３においては、配管１３０を循環する高温の熱媒と、給気流路２１を通る空気との間で熱交換が行われ、空気への放熱が行われる。これにより、給気流路２１を通って建物ＨＭに供給される空気が加熱され、建物ＨＭの暖房が行われる。
【００１９】
蒸発器２００は、排気流路３１の途中に配置された熱交換器である。蒸発器２００においては、配管１１０を循環する冷媒と、排気流路３１を通る空気との間で熱交換器が行われる。このとき、蒸発器２００の内部では冷媒が蒸発し、排気流路３１を通る空気から冷媒へと熱が回収される。
【００２０】
貯湯タンク１２２は、湯を貯えておくための大型の容器である。後に説明するように、当該湯の加熱は、蒸発器２００において回収された空気の熱を用いて行われる。貯湯タンク１２２に貯えられている湯は、不図示の給湯機構によって建物ＨＭに供給され、建物ＨＭの浴室等において使用される。貯湯タンク１２２から湯が排出されると、これを補うように貯湯タンク１２２には水が供給される。このため、貯湯タンク１２２の内部は常に湯で満たされた状態となっている。
【００２１】
貯湯タンク１２２は、上記のように建物ＨＭに湯を供給するための装置として機能するほか、ヒータコア１３３から放熱を行うための熱源としても機能する。当該機能については後述する。
【００２２】
制御部１４０は、空調装置１０の全体の機能を制御するためのコンピュータシステムとして構成された装置である。例えば、制御部１４０は、後述のコンプレッサ１１４の動作を制御することにより、蒸発器２００における熱の回収量を調整する。また、制御部１４０は後述のポンプ１２１の動作を制御することにより、貯湯タンク１２２に貯えられている湯の温度を調整する。更に、制御部１４０は後述のポンプ１３２の動作を制御することにより、ヒータコア１３３から空気への放熱量を調整する。
【００２３】
蒸発器２００において熱を回収するための機構について説明する。空調装置１０は、配管１１０と、コンプレッサ１１４と、熱交換器１１１と、膨張弁１１２とを備えており、これらと蒸発器２００とで所謂冷凍サイクルを構成している。
【００２４】
配管１１０は、上記冷凍サイクルにおいて冷媒を循環させるための配管である。蒸発器２００、コンプレッサ１１４、熱交換器１１１、及び膨張弁１１２は、いずれも配管１１０の途中となる位置に設けられている。
【００２５】
コンプレッサ１１４は、配管１１０のうち蒸発器２００よりも下流側となる位置に設けられている。コンプレッサ１１４は、熱交換器１１１に向けて冷媒を送り出し、これにより配管１１０に沿って冷媒を循環させる。コンプレッサ１１４の動作は、既に述べたように制御部１４０によって制御される。制御部１４０は、コンプレッサ１１４の回転数を調整し、これにより配管１１０を循環する冷媒の流量を調整する。
【００２６】
熱交換器１１１は、配管１１０のうちコンプレッサ１１４よりも下流側となる位置に設けられている。熱交換器１１１は、配管１１０を循環する冷媒と、後述の配管１２０を循環する湯との間で熱交換を行わせるための熱交換器である。コンプレッサ１１４が動作しているときには、上記熱交換により、配管１２０を循環する湯の温度、すなわち貯湯タンク１２２に供給される湯の温度が上昇する。
【００２７】
膨張弁１１２は、配管１１０のうち熱交換器１１１よりも下流側であり、且つ蒸発器２００よりも上流側となる位置に設けられている。膨張弁１１２は、配管１１０の流路を絞ることにより、通過する冷媒を減圧膨張させるための弁である。冷媒は、膨張弁１１２を通過する際においてその圧力及び温度を低下させる。膨張弁１１２の開度は制御部１４０によって制御される。
【００２８】
熱交換器１１１と貯湯タンク１２２とは、いずれも配管１２０の途中となる位置に設けられている。配管１２０は、熱交換器１１１と貯湯タンク１２２との間で湯を循環させるための配管である。配管１２０の途中、具体的には貯湯タンク１２２の下方側部分と熱交換器１１１とを繋ぐ部分の途中には、ポンプ１２１が設けられている。ポンプ１２１は、貯湯タンク１２２から熱交換器１１１に向けて湯を送り出し、これにより配管１２０に沿って湯を循環させる。ポンプ１２１の動作は、既に述べたように制御部１４０によって制御される。制御部１４０は、ポンプ１２１の回転数を調整し、これにより配管１２０を循環する湯の流量を調整する。
【００２９】
ポンプ１２１が動作しているときには、貯湯タンク１２２の下方側部分から排出された低温の湯が、ポンプ１２１を経て熱交換器１１１に供給される。湯は熱交換器１１１を通過する際において加熱された後、貯湯タンク１２２の上方側部分に供給される。このような湯の循環により、貯湯タンク１２２に貯えられている湯の温度が上昇する。
【００３０】
以上に説明したように、コンプレッサ１１４が動作しているときには、蒸発器２００において空気の熱が冷媒に回収される。また、ポンプ１２１が動作しているときには、上記の熱は熱交換器１１１において冷媒から湯に伝達された後、貯湯タンク１２２に貯えられる。つまり、空調装置１０は、貯湯タンク１２２に貯えられた湯の加熱を、蒸発器２００において回収された空気の熱を用いて行う構成となっている。
【００３１】
ヒータコア１３３において放熱を行うための構成について説明する。空調装置１０は、配管１３０とポンプ１３２とを更に備えている。配管１３０は、ヒータコア１３３を通る経路で高温の熱媒を循環させるための配管である。
【００３２】
ポンプ１３２は、配管１３０のうちヒータコア１３３よりも下流側となる位置に設けられている。ポンプ１３２は、ヒータコア１３３から貯湯タンク１２２に向けて熱媒を送り出し、これにより配管１３０に沿って熱媒を循環させる。ポンプ１３２の動作は、既に述べたように制御部１４０によって制御される。制御部１４０は、ポンプ１３２の回転数を調整し、これにより配管１３０を循環する熱媒の流量を調整する。
【００３３】
配管１３０のうちポンプ１３２よりも下流側の部分の一部は、貯湯タンク１２２の内部に配置されている。当該部分（以下では「被加熱部１３１」とも称する）の周囲は湯で満たされている。ポンプ１３２が動作し配管１３０を熱媒が循環しているときには、被加熱部１３１では、貯湯タンク１２２に貯えられている湯と、配管１３０を通る熱媒との間で熱交換が行われる。つまり、熱媒は被加熱部１３１を通る際において湯で加熱され、その温度を上昇させる。被加熱部１３１を通過した高温の熱媒はヒータコア１３３に供給され、ヒータコア１３３において空気との熱交換に供される。
【００３４】
このように、貯湯タンク１２２に貯えられている湯の熱は、被加熱部１３１において熱媒に伝達された後、ヒータコア１３３において放熱され空気に伝達される。つまり、貯湯タンク１２２は、ヒータコア１３３から放熱を行うための熱源として機能する。
【００３５】
その他の構成について説明する。蒸発器２００の表面、具体的には後述のフィン２２０の表面には、蒸発器温度センサ３３が設けられている。蒸発器温度センサ３３は、蒸発器２００の表面温度を測定するためのセンサであり、本実施形態ではサーミスタが用いられる。蒸発器温度センサ３３で測定された蒸発器２００の表面温度は、制御部１４０に入力される。
【００３６】
貯湯タンク１２２には、その内部の湯の温度を測定するための湯温センサ１２３が複数設けられている。それぞれの湯温センサ１２３は、互いに異なる高さの位置に設けられており、それぞれの位置における湯の温度を測定している。それぞれの湯温センサ１２３で測定された湯の温度は、制御部１４０に入力される。制御部１４０は、各湯温センサ１２３で測定された温度に基づいてコンプレッサ１１４の動作を制御することにより、貯湯タンク１２２の内部における湯の温度を適温に維持している。本実施形態では、湯温センサ１２３としてサーミスタが用いられている。
【００３７】
本実施形態では、給気流路２１と排気流路３１との両方に跨るように給排気熱交換器４０が設けられている。給排気熱交換器４０が設けられている位置は、給気流路２１においてはヒータコア１３３よりも上流側となる位置であり、排気流路においては蒸発器２００よりも下流側となる位置である。給排気熱交換器４０は、給気流路２１を通る空気と、排気流路３１を通る空気との間で熱交換を行わせるための熱交換器である。
【００３８】
給排気熱交換器４０では、給気流路２１を通る空気、すなわち外気から取り込まれた比較的低温の空気が、排気流路３１を通る空気、すなわち建物ＨＭから排出された比較的高温の空気によって加熱される。つまり、建物ＨＭから排出された熱の一部が給排気熱交換器４０において回収され、再び建物ＨＭに戻される。このような給排気熱交換器４０を設けることにより、空調装置１０の空調効率を向上させている。
【００３９】
排気管３０のうち、給排気熱交換器４０と蒸発器２００との間となる位置には、外気導入配管３４の一端が接続されている。外気導入配管３４の他端は外気に開放されている。外気導入配管３４により、排気流路３１と外気とが連通されている。
【００４０】
外気導入配管３４の内部にはシャッター３５が設けられている。シャッター３５は、外気導入配管３４を空気が通る経路が開放されている状態と、遮断されている状態とを切り換えるための装置である。
【００４１】
シャッター３５が開かれた状態で排気ファン３２が動作しているときには、蒸発器２００には、建物ＨＭから排出された空気に加えて、外気導入配管３４から排気流路３１に流入した空気も供給される。これにより、蒸発器２００を通過する空気の流量が大きなものとなるので、蒸発器２００において十分な熱を空気から回収することが可能となる。
【００４２】
図２及び図３を参照しながら、蒸発器２００の具体的な構成について説明する。図２には、排気流路３１を空気が流れる方向に沿って見た場合における、蒸発器２００の構成が示されている。図２では、蒸発器２００を囲む排気管３０の断面も示されている。蒸発器２００は、配管２１０と、フィン２２０と、サイドプレート２３０とを備えている。
【００４３】
配管２１０は、内部を冷媒が通る配管であって、図１に示される配管１１０の一部を成すものである。図２では、配管２１０のうち冷媒の入口となる部分に符号２１１が付されており、配管２１０のうち冷媒の出口となる部分に符号２１２が付されている。
【００４４】
配管２１０は図２に示されるように、直線状に伸びる部分である複数の直線部２１０Ａが上下方向に並ぶように形成されている。互いに隣り合う直線部２１０Ａの間は、円弧状に屈曲した部分である曲線部２１０Ｂによって接続されている。本実施形態では、互いに隣り合う直線部２１０Ａの間隔は全て等しくなっており、図２では間隔Ｇ１として示されている。
【００４５】
フィン２２０は、空気の熱を配管２１０内の冷媒に効率的に伝達するために設けられたものであり、本実施形態では矩形の金属板である。フィン２２０は、その法線方向を直線部２１０Ａの長手方向に一致させた状態で、当該長手方向に沿って並ぶように複数枚設けられている。図３に示されるように、直線部２１０Ａはフィン２２０を貫いており、当該部分においてフィン２２０に対しろう付けされ固定されている。空気が蒸発器２００を通過する際には、空気の熱がそれぞれのフィン２２０に伝達され、当該熱がフィン２２０から配管２１０内の冷媒に伝達される。蒸発器２００では、複数のフィン２２０を設けることによって空気との接触面積が増加しており、これにより空気からの熱の回収が効率的に行われる。本実施形態では、互いに隣り合うフィン２２０の間隔は全て等しくなっている。
【００４６】
フィン２２０の長手方向における端部（図２では上下端）は板状の補強プレート（不図示）に接続されており、これによりフィン２２０の変形が抑制されている。尚、フィン２２０の剛性が比較的高い場合には上記のような補強プレートを無くして、フィン２２０の端部が排気管３０の内壁面に当接しているような態様としてもよい。
【００４７】
サイドプレート２３０は矩形の金属板であって、本実施形態では２枚設けられている。それぞれのサイドプレート２３０は、その法線方向を空気の流れ方向（紙面奥行方向）に沿わせた状態で、直線部２１０Ａの長手方向端部に繋がる曲線部２１０Ｂを覆うように設けられている。このようなサイドプレート２３０により、蒸発器２００を通過する空気は、その全てが直線部２１０Ａ及びフィン２２０の近くを通るように案内される。蒸発器２００のうち一対のサイドプレート２３０の間の部分、つまり、熱交換に供される空気が通過する部分のことを、以下では「コア部」とも称する。
【００４８】
本実施形態では、空気の流れ方向に沿って見た場合における蒸発器２００の外形が、排気流路３１の外形と概ね等しくなっている。このため、排気流路３１を通る空気は、その全てが蒸発器２００のコア部を通過することとなる。これにより、蒸発器２００における熱の回収が効率的に行われる。
【００４９】
ところで、コンプレッサ１１４が動作しているときには、低温となった蒸発器２００の表面に霜が付着する現象、すなわち着霜が生じることがある。特に、外気導入配管３４から排気流路３１に外気が導入されているときには、蒸発器２００に導入される空気の温度が低くなるため、着霜が生じやすくなる。着霜が生じると、蒸発器２００を通過する空気の流れが霜によって妨げられてしまい、空気からの熱の回収効率が低下してしまうこととなる。
【００５０】
本実施形態では、建物ＨＭから排出された高温の空気が排気流路３１を流れるので、当該空気の熱によって蒸発器２００に付着した霜が容易に除去されるようにも思われる。しかしながら、排気流路３１を流れる空気の大部分がコア部を通過するような構成において、蒸発器２００に着霜が生じると、排気流路３１を通り蒸発器２００に向かう空気の流量が小さくなってしまう。このため、着霜の量によっては、蒸発器２００には高温の空気が殆ど到達しなくなってしまうことがある。
【００５１】
このような状態になると、蒸発器２００の周囲においては低温の空気が滞留するので、霜は長時間に亘り空気の流れを遮り続けることとなる。その結果、貯湯タンク１２２内の湯に加えられる熱量が不足し、ヒータコア１３３からの放熱量が低下してしまう可能性がある。換言すれば、一時的に建物ＨＭの空調を行い得ない状態となってしまう可能性がある。
【００５２】
そこで、本実施形態では、蒸発器２００の構成を工夫することにより、上記のように長時間に亘り霜が残ってしまうような現象を防止することとしている。当該工夫について、引き続き図２を参照しながら説明する。
【００５３】
本実施形態では、配管２１０の直線部２１０Ａのうち最も上方側に配置されているものから、コア部の上端までの距離Ｇ２が、互いに隣り合う直線部２１０Ａの間隔Ｇ１よりも大きくなっている。つまり、直線部２１０Ａが並ぶ方向において最も端部に配置されている直線部２１０Ａから、同方向におけるコア部の端部までの距離Ｇ２が、互いに隣り合う直線部２１０Ａの間隔Ｇ１よりも大きくなっている。
【００５４】
このため、最も上方側に配置された直線部２１０Ａよりも更に上方側の部分では、吸熱量の低下に伴ってフィン２２０の温度が上昇しやすくなっており、着霜が生じにくくなっている。このため、当該部分は、コア部のうち他の部分よりも着霜量が少ない部分となっている。このように、他部よりも着霜量が少なくなるように構成された部分のことを、以下では「着霜低減部２５０」と表記する。
【００５５】
蒸発器２００に着霜が生じ、これにより空気が通過しにくい状態となっているときであっても、少なくとも着霜低減部２５０においては空気の通過する経路が確保される。つまり、着霜低減部２５０は、本実施形態における「着霜時通風経路」として機能する部分となっている。
【００５６】
着霜低減部２５０が形成されていることにより、蒸発器２００に着霜が生じた場合であっても、排気流路３１のうち蒸発器２００の位置を空気が通過する経路、が常に確保される。蒸発器２００の位置における空気の流れが確保されるので、蒸発器２００の周囲に低温の空気が滞留してしまうことが防止される。このため、蒸発器２００に付着した霜が短時間のうちに除去される。
【００５７】
尚、直線部２１０Ａの配置により着霜低減部２５０が形成されている箇所は、本実施形態のようにコア部のうち上方側部分であってもよいが、下方側部分であってもよい。
【００５８】
蒸発器２００における霜の除去が効率的に行われるよう、制御部１４０が行う処理の内容について説明する。図４に示される一連の処理は、空調装置１０による建物ＨＭの暖房が行われているとき、すなわちポンプ１３２の運転及び給気ファン２４の運転が行われているときに、所定の周期が経過する毎に制御部１４０によって繰り返し実行される。
【００５９】
最初のステップＳ０１では、冷凍サイクルによる貯湯タンク１２２の沸き上げが必要であるか否かが判定される。つまり、貯湯タンク１２２に貯えられている湯の加熱が必要であるか否かが判定される。ここでは、それぞれの湯温センサ１２３で測定された湯の温度に基づいて、貯湯タンク１２２に貯えられている湯の熱量が算出される。算出された熱量が所定の閾値よりも小さい場合には沸き上げが必要であると判定され、熱量が閾値以上である場合には沸き上げが不要であると判定される。
【００６０】
貯湯タンク１２２の沸き上げが不要と判定された場合には、ステップＳ０６に移行する。ステップＳ０６に移行した時点でコンプレッサ１１４及びポンプ１２１が動作していた場合には、これらの動作が停止される。これにより、貯湯タンク１２２の沸き上げが停止された状態となる。ステップＳ０６に移行した時点でコンプレッサ１１４及びポンプ１２１が停止していた場合には、その状態が維持される。ステップＳ０６の処理が行われた後は、図４に示される一連の処理を終了する。
【００６１】
ステップＳ０１において貯湯タンク１２２の沸き上げが必要と判定された場合には、ステップＳ０２に移行する。ステップＳ０２では、空調装置１０の通常運転が開始される。ここでいう通常運転とは、コンプレッサ１１４及びポンプ１２１の両方を動作させ、貯湯タンク１２２の沸き上げを行うことをいう。このとき、シャッター３５は開かれた状態となり、外気導入配管３４から排気流路３１に外気が導入される。蒸発器２００では、建物ＨＭから排出された空気、及び外気導入配管３４から導入される空気の両方から熱が回収され、貯湯タンク１２２に貯えられた湯が当該熱によって加熱される。
【００６２】
ステップＳ０２に続くステップＳ０３では、蒸発器２００の除霜が必要であるか否かが判定される。ここでは、蒸発器温度センサ３３で測定された温度が所定の閾値（例えば−１０℃）を下回ると、蒸発器２００に着霜が生じており除霜が必要であると判定される。蒸発器温度センサ３３で測定された温度が上記閾値以上であった場合には、除霜が不要であると判定される。除霜が不要であると判定された場合には、通常運転を維持したまま、ステップＳ０１以降の処理が再度実行される。除霜が必要であると判定された場合には、ステップＳ０４に移行する。
【００６３】
ステップＳ０４では、通常運転に換えて除霜運転が開始される。除霜運転においては、シャッター３５が閉じられた状態となり、外気導入配管３４から排気流路３１への外気の侵入が遮断される。これにより、蒸発器２００に向けた水分（湿気）の到達が抑制され、追加の着霜が抑制される。また、コンプレッサ１１４の動作が停止され、蒸発器２００における冷媒の蒸発が停止される。これにより、蒸発器２００の温度は次第に上昇し、追加の着霜が更に抑制される。
【００６４】
尚、除霜運転の開始時には、上記のようにシャッター３５を完全に閉じた状態としてもよいのであるが、シャッター３５の開度を減少させることとしてもよい。また、上記のようにコンプレッサ１１４の動作を完全に停止させてもよいのであるが、その回転数を減少させることとしてもよい。
【００６５】
除霜運転中においては、排気ファン３２の動作が継続される。これにより、建物ＨＭから排出された比較的高温の空気が、排気流路３１を通って蒸発器２００に到達する。既に述べたように、蒸発器２００においては少なくとも着霜時通風経路（着霜低減部２５０）を空気が通過するので、高温の空気が蒸発器２００に到達し、霜の除去に供されることとなる。その結果、蒸発器２００に付着した霜は、短時間のうちにその全てが除去される。
【００６６】
また、除霜運転中においては、ポンプ１３２の運転及び給気ファン２４の運転が継続される。これにより、貯湯タンク１２２に貯えられている湯の熱を用いて、建物ＨＭの暖房が継続される。
【００６７】
ステップＳ０４に続くステップＳ０５では、蒸発器２００から霜が除去されたか否かが判定される。ここでは、蒸発器温度センサ３３で測定された温度が所定の閾値（例えば０℃）を上回ると、蒸発器２００からの霜の除去が完了したと判定される。蒸発器温度センサ３３で測定された温度が上記閾値以下であった場合には、蒸発器２００からの霜の除去が未だ完了していないと判定される。
【００６８】
蒸発器２００からの霜の除去が未だ完了していないと判定された場合には、ステップＳ０４以降の処理が再度実行され、除霜運転が継続される。蒸発器２００からの霜の除去が完了したと判定された場合には、ステップＳ０１以降の処理が再度実行される。つまり、必要に応じて貯湯タンク１２２の沸き上げが再開される。
【００６９】
図５の線Ｌ１は、除霜運転が開始された時刻ｔ０以降における、排気流路３１を通る空気の流量の時間変化を示すグラフである。本実施形態では、着霜時通風経路が形成されていることにより、除霜運転の開始直後から、排気流路３１における空気の流量が比較的大きくなっている。当該流量は、当初の流量Ｑ１から次第に大きくなって行き、その後の時刻ｔ１において最大流量Ｑ２に達している。最大流量Ｑ２は、蒸発器２００に霜が付着していない場合における空気の流量である。つまり、本実施形態では、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの比較的短い時間において、蒸発器２００から殆どの霜が除去される。
【００７０】
図５の線Ｌ２は、仮に着霜時通風経路が形成されていないとした場合における、排気流路３１を通る空気の流量の時間変化を示すグラフである。着霜時通風経路が形成されていない場合においては、蒸発器２００に着霜が生じると、排気流路３１の大部分が霜で塞がれた状態となってしまう。このため、除霜運転が開始された時刻ｔ０における空気の流量は非常に小さくなっており、蒸発器２００には高温の空気が殆ど到達しない。その結果、蒸発器２００に付着した霜が全て除去され、空気の流量が最大流量Ｑ２に到達する時刻ｔ２は、時刻ｔ１よりもかなり後の時刻となっている。線Ｌ１と線Ｌ２とを比較すると明らかなように、本実施形態では除霜に要する時間が大幅に短縮されている。
【００７１】
尚、空調装置１０は、蒸発器２００に生じた着霜を除去するための手段として、上記のように建物ＨＭからの空気を用いる手段に加えて他の手段を有していてもよい。例えば、膨張弁の開度を全開にした状態でコンプレッサ１１４を動作させ、高温の冷媒を蒸発器２００に供給することによっても除霜を行い得る構成としてもよい。このような構成においては、建物ＨＭからの空気により少ないエネルギーで除霜を行うか、それともコンプレッサ１１４の動作によって短時間のうちに除霜を行うかを、適宜選択することができる。
【００７２】
蒸発器２００は、本実施形態のように排気管３０の内部に設けられてもよいのであるが、例えば排気管３０から分岐する他の配管の途中に設けられてもよい。いずれの場合であっても、蒸発器２００は、建物ＨＭから空気を排出するための配管の内部に配置される。
【００７３】
図６を参照しながら、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、蒸発器２００の構成の一部においてのみ第１実施形態と異なっており、その他の構成や実行される制御の内容については第１実施形態と同じである。以下では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明し、第１実施形態と共通する部分については適宜その説明を省略する。
【００７４】
本実施形態では、コア部において互いに隣り合う直線部２１０Ａの間隔が全て等しいのではなく、一部においてのみ大きくなっている。具体的には、最も上方側に配置された直線部２１０Ａと、上方から２番目に配置された直線部２１０Ａとの間隔Ｇ３が、他の部分において互いに隣り合う直線部２１０Ａの間隔Ｇ１よりも大きくなっている。間隔Ｇ３が空いている部分では、吸熱量の低下に伴ってフィン２２０の温度が上昇しやすくなっており、着霜が生じにくくなっている。このため、当該部分は、コア部のうち他の部分よりも着霜量が少ない部分となっている。
【００７５】
このように、本実施形態では、最も上方側に配置された直線部２１０Ａと、上方から２番目に配置された直線部２１０Ａとの間の部分が、着霜量の少ない着霜低減部２５０となっており、当該部分が本実施形態における着霜時通風経路として機能する。このような態様であっても、第１実施形態と同様の機能を奏する。
【００７６】
尚、隣り合う直線部２１０Ａの間隔が広くなっている箇所は、本実施形態のようにコア部のうち上方側部分であってもよいが、他の部分であってもよい。
【００７７】
図７を参照しながら、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では、蒸発器２００の構成の一部においてのみ第１実施形態と異なっており、その他の構成や実行される制御の内容については第１実施形態と同じである。以下では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明し、第１実施形態と共通する部分については適宜その説明を省略する。
【００７８】
本実施形態では、コア部において互いに隣り合う直線部２１０Ａの間隔が全て等しくなっている。また、最も上方側に配置されている直線部２１０Ａから、コア部の上端までの距離は、互いに隣り合う直線部２１０Ａの間隔よりも小さくなっている。
【００７９】
一方、本実施形態においては、フィン２２０のうち一方のサイドプレート２３０側（図７では左側）の端部に配置されているものから、コア部のうち上記サイドプレート２３０側の端部までの距離Ｇ１２が、互いに隣り合うフィン２２０の間隔Ｇ１１よりも大きくなっている。つまり、フィン２２０が並ぶ方向において最も端部に配置されているフィン２２０から、同方向におけるコア部の端部までの距離Ｇ１２が、互いに隣り合うフィン２２０の間隔Ｇ１１よりも大きくなっている。
【００８０】
このため、最も左側に配置されたフィン２２０よりも更に左側の部分では、空気からの吸熱量が小さくなっていることに加えて、着霜が生じる対象の表面積も小さくなっている。その結果、当該部分は、コア部のうち他の部分よりも着霜量が少ない部分、すなわち着霜低減部２５０となっており、当該部分が本実施形態における着霜時通風経路として機能する。このような態様であっても、第１実施形態と同様の機能を奏する。
【００８１】
尚、フィン２２０の配置により着霜低減部２５０が形成されている箇所は、本実施形態のようにコア部のうち左側部分であってもよいが、右側部分であってもよい。
【００８２】
図８を参照しながら、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態では、蒸発器２００の構成の一部においてのみ第１実施形態と異なっており、その他の構成や実行される制御の内容については第１実施形態と同じである。以下では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明し、第１実施形態と共通する部分については適宜その説明を省略する。
【００８３】
本実施形態では、第３実施形態と同様に、コア部において互いに隣り合う直線部２１０Ａの間隔が全て等しくなっている。また、最も上方側に配置されている直線部２１０Ａから、コア部の上端までの距離は、互いに隣り合う直線部２１０Ａの間隔よりも小さくなっている。
【００８４】
本実施形態では、コア部において互いに隣り合うフィン２２０の間隔が全て等しいのではなく、一部においてのみ大きくなっている。具体的には、最も左側に配置されたフィン２２０と、左から２番目に配置されたフィン２２０との間隔Ｇ１３が、他の部分において互いに隣り合うフィン２２０の間隔Ｇ１１よりも大きくなっている。間隔Ｇ１３が空いている部分では、空気からの吸熱量が小さくなっていることに加えて、着霜が生じる対象の表面積も小さくなっている。その結果、当該部分は、コア部のうち他の部分よりも着霜量が少ない部分、すなわち着霜低減部２５０となっており、当該部分が本実施形態における着霜時通風経路として機能する。このような態様であっても、第１実施形態と同様の機能を奏する。
【００８５】
尚、隣り合うフィン２２０の間隔が広くなっている箇所は、本実施形態のようにコア部のうち左側部分であってもよいが、他の部分であってもよい。
【００８６】
図９を参照しながら、本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態では、蒸発器２００の構成の一部においてのみ第１実施形態と異なっており、その他の構成や実行される制御の内容については第１実施形態と同じである。以下では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明し、第１実施形態と共通する部分については適宜その説明を省略する。
【００８７】
本実施形態では、第３実施形態と同様に、コア部において互いに隣り合う直線部２１０Ａの間隔が全て等しくなっている。また、コア部において互いに隣り合うフィン２２０の間隔も全て等しくなっている。
【００８８】
本実施形態では、一対のサイドプレート２３０のうちの一方（図９では右側）に、矩形の開口２３１が形成されている。また、開口２３１には網目状のメッシュ２３２が形成されている。このため、本実施形態においては、排気流路３１を通る空気の全てがコア部を通過するのではなく、その一部が開口２３１を通ることとなる。開口２３１を通る空気は、フィン２２０や配管２１０による冷却が殆どなされない。また、排気流路３１を空気が流れる方向に沿って見た場合において、開口２３１と重なる位置には、フィン２２０や配管２１０が配置されていない。このような開口２３１は、排気流路３１を通る空気の一部が冷媒によって熱を回収されることなく蒸発器２００を通過するように、蒸発器２００に形成された開口、ということができる。
【００８９】
開口２３１が上記のように形成されているので、蒸発器２００に着霜が生じた場合であっても、開口２３１が霜により塞がれてしまうことは無い。つまり、開口２３１は、蒸発器２００に着霜が生じた際においても空気が通過する経路、すなわち本実施形態における着霜時通風経路に該当する。このような態様であっても、第１実施形態と同様の機能を奏する。
【００９０】
尚、開口２３１が形成されている箇所は、本実施形態のように右側のサイドプレート２３０であってもよいが、左側のサイドプレート２３０であってもよい。また、両方のサイドプレートのそれぞれに開口２３１が形成されている態様であってもよい。開口２３１はスリット状の開口としてもよいし、円形の開口を複数形成することとしてもよい。
【００９１】
本実施形態では、蒸発器２００に着霜が生じていないときにおいては、蒸発器２００のうち開口２３１以外の部分（つまりコア部）を空気が通過する際における圧力損失が、開口２３１を空気が通過する際における圧力損失よりも小さくなるように、開口２３１の形状が決定されている。このため、蒸発器２００に着霜が生じていないときにおいては、排気流路３１を流れる空気の大部分がコア部を通過する。これにより、蒸発器２００における空気からの熱の回収が効率的に行われる。
【００９２】
また、蒸発器２００に着霜が生じているときにおいては、蒸発器２００のコア部を空気が通過する際における圧力損失が、開口２３１を空気が通過する際における圧力損失よりも大きくなるように、開口２３１の形状が決定されている。これにより、着霜時においては蒸発器２００を通過する空気の流量が確実に確保されるので、短時間のうちに蒸発器２００から霜が除去される。
【００９３】
図１０を参照しながら、本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態では、蒸発器２００の構成及び配置においてのみ第１実施形態と異なっており、その他の構成や実行される制御の内容については第１実施形態と同じである。以下では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明し、第１実施形態と共通する部分については適宜その説明を省略する。
【００９４】
具体的な図示は省略するが、本実施形態における蒸発器２００の構成は、サイドプレート２３０に開口２３１が形成されていない点を除き、図９に示される蒸発器２００の構成と同じである。つまり、本実施形態の蒸発器２００には着霜時通風経路が形成されていない。
【００９５】
本実施形態では、蒸発器２００の上端と排気管３０の内壁面との間に隙間３１０が形成されている。このため、蒸発器２００に着霜が生じた場合であっても、隙間３１０が霜により塞がれてしまうことは無い。つまり、隙間３１０は、蒸発器２００に着霜が生じた際においても空気が通過する経路、すなわち本実施形態における着霜時通風経路に該当する。このように、蒸発器２００ではなくその近傍となる位置に着霜時通風経路が形成されているような態様であっても、第１実施形態と同様の機能を奏する。
【００９６】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００９７】
１０：空調装置
２０：給気管
２１：給気流路
３０：排気管
３１：排気流路
１３３：ヒータコア
２００：蒸発器
２１０Ａ：直線部
２２０：フィン
２３１：開口
２５０：着霜低減部
３１０：隙間
ＨＭ：建物
【図１】
2018025321.tif 000003
【図２】
2018025321.tif 000004
【図３】
2018025321.tif 000005
【図４】
2018025321.tif 000006
【図５】
2018025321.tif 000007
【図６】
2018025321.tif 000008
【図７】
2018025321.tif 000009
【図８】
2018025321.tif 000010
【図９】
2018025321.tif 000011
【図１０】
2018025321.tif 000012