(57)【要約】  冷凍サイクル装置は、圧縮機と、凝縮器と、減圧装置と、蒸発器と、送風ファンとを備えている。蒸発器は、フィン（３０）と、伝熱管（２０）とを含んでいる。フィン（３０）は、伝熱管（２０）が挿入された第１領域（３０ａ）と、暖房運転における送風方向と反対方向に伝熱管（２０）から突き出した第２領域（３０ｂ）とを含んでいる。室外ファンは、暖房運転において第２領域（３０ｂ）から第１領域（３０ａ）に向けて送風し、暖房運転で蒸発器に着霜した霜を融解させる除霜運転が行われた後に第１領域（３０ａ）から第２領域（３０ｂ）に向けて送風するように構成されている。
2020110301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機により圧縮された前記冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器により凝縮された前記冷媒を減圧する減圧装置と、
前記減圧装置により減圧された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器に送風する送風ファンとを備え、
前記蒸発器は、フィンと、前記フィンに挿入され断面が扁平形状の伝熱管とを含み、
前記フィンは、前記伝熱管が挿入された第１領域と、暖房運転における送風方向と反対方向に前記伝熱管から突き出した第２領域とを含み、
前記送風ファンは、前記暖房運転において前記第２領域から前記第１領域に向けて送風し、前記暖房運転で前記蒸発器に着霜した霜を融解させる除霜運転が行われた後に前記第１領域から前記第２領域に向けて送風するように構成されている、冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記送風ファンは、再び前記暖房運転が開始されてから前記圧縮機の周波数が目標値に到達するまで、前記第１領域から前記第２領域に向けて送風するように構成されている、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記送風ファンは、再び前記暖房運転が開始される前に、前記第２領域から前記第１領域に向けて送風するように構成されている、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記送風ファンは、前記圧縮機の周波数が再び前記暖房運転が開始されるときの値以下となる状態が継続している間、前記第１領域から前記第２領域に向けて送風するように構成されている、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、板状の複数のフィンと、複数のフィンが並んだ方向に複数のフィンを貫通する複数の伝熱管とを備えたフィンアンドチューブ型の熱交換器が知られている。フィンアンドチューブ型の熱交換器では、断面が扁平形状の伝熱管が用いられることがある。扁平形状の伝熱管が用いられた熱交換器では、例えば外気温度が氷点下となる環境で、熱交換器が蒸発器として動作する場合（暖房運転時）、送風方向の風上側において伝熱管周囲の蒸発器の部位に着霜が生じやすくなる。このため、フィンに着霜が生じることにより複数のフィンの間に設けられた風路が閉塞されやすくなる。【０００３】
例えば、特許第３２６４５２５号公報（特許文献１）には、フィンの送風方向における風上側端部に着霜が生じることを抑制可能な熱交換器が記載されている。この公報に記載された熱交換器では、風上側端部の幅を大きくすることで、風上側端部の温度を伝熱管の温度よりも高くすることにより、風上側端部に着霜が生じることを抑制することが可能となる。このため、風上側端部に着霜が生じることにより複数のフィンの間に設けられた風路が閉塞されることを抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３２６４５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記公報に記載された熱交換器では、風上側端部以外に着霜が生じることを抑制できない。そのため、伝熱管およびフィンの伝熱管周囲の部位に着霜した霜を融解するために除霜運転が必要となる。この霜は除霜運転によって融解されて水滴となる。除霜運転が終了すると、再び着霜運転が開始されるため、熱交換器に空気が送風される。そのため、除霜運転で発生した水滴が扁平形状の伝熱管の表面を伝って送風方向において後方へ移動し、扁平形状の伝熱管の上部または下部に滞留する。したがって、除霜運転で発生した水滴は適切に排出されない。【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、暖房運転時に送風方向の風上側での蒸発器の部位に着霜が生じることを抑制することができ、かつ除霜運転で発生した水滴を適切に排出することができる冷凍サイクル装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機と、凝縮器と、減圧装置と、蒸発器と、送風ファンとを備えている。圧縮機は、冷媒を圧縮する。凝縮器は、圧縮機により圧縮された冷媒を凝縮する。減圧装置は、凝縮器により凝縮された冷媒を減圧する。蒸発器は、減圧装置により減圧された冷媒を蒸発させる。送風ファンは、蒸発器に送風する。蒸発器は、フィンと、フィンに挿入され断面が扁平形状の伝熱管とを含んでいる。フィンは、伝熱管が挿入された第１領域と、暖房運転における送風方向と反対方向に伝熱管から突き出した第２領域とを含んでいる。送風ファンは、暖房運転において第２領域から第１領域に向けて送風し、暖房運転で蒸発器に着霜した霜を融解させる除霜運転が行われた後に第１領域から第２領域に向けて送風するように構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の冷凍サイクル装置によれば、フィンは、暖房運転における送風方向と反対方向に伝熱管から突き出した第２領域を含んでいる。このため、暖房運転時に送風方向の風上側での蒸発器の部位に着霜が生じることを抑制することができる。また、送風ファンは、除霜運転が行われた後に第１領域から第２領域に向けて送風するように構成されている。このため、除霜運転で発生した水滴が第２領域を伝って排出されるため、除霜運転で発生した水滴を適切に排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図の一例を示す図である。
【図２】図１に示される室外熱交換器の一例を示す斜視図である。
【図３】図２に示される室外熱交換器の部分断面図である。
【図４】図２に示される室外熱交換器の部分側面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る蒸発器の変形例の部分断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る空気調和機の制御を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の実施の形態１に係る空気調和機の制御を示すフローチャートである。
【図８】比較例の空気調和機の制御を示すタイムチャートである。
【図９】比較例の空気調和機の制御を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る空気調和機の制御を示すタイムチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る空気調和機の制御を示すタイムチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態４に係る空気調和機の制御を示すタイムチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態５に係る空気調和機の蒸発器の部分断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態５に係る空気調和機の蒸発器の部分側面図である。
【図１５】本発明の実施の形態６に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下において、同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰り返さない。
【００１１】
実施の形態１．
図１を参照して、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１について説明する。本実施の形態の冷凍サイクル装置１は、たとえば空気調和機である。図１に示されるように、冷凍サイクル装置１は、圧縮機２と、室内熱交換器３と、室内ファン４と、減圧装置５と、室外熱交換器１０と、室外ファン６と、四方弁７と、温度センサ８と、制御装置１００とを主に備えている。例えば、圧縮機２、室外熱交換器１０、減圧装置５、室外ファン６、四方弁７、温度センサ８および制御装置１００が室外機１ａに収容されており、室内熱交換器３および室内ファン４が室内機１ｂに収容されている。
【００１２】
圧縮機２、室内熱交換器３、減圧装置５、室外熱交換器１０および四方弁７が配管で接続されることにより、冷媒を循環可能な冷媒回路が構成されている。冷凍サイクル装置１では、上記冷媒回路中を冷媒が相変化しながら循環する冷凍サイクルが行われる。
【００１３】
圧縮機２は、冷媒を圧縮する。圧縮機２は、吸入した冷媒を圧縮して、吐出するように構成されている。圧縮機２は、容量可変に構成されている。圧縮機２は、制御装置１００からの指示に基づいて周波数が変更されることで回転数が調整されることにより容量が変化するように構成されている。圧縮機２は、例えば、ロータリ圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機、又は往復圧縮機等である。
【００１４】
室内熱交換器３は、室内熱交換器３内を流れる冷媒を室内の空気との間で熱交換を行うためのものである。室内熱交換器３は、減圧装置５と、四方弁７とに接続されている。室内熱交換器３は、暖房運転時には圧縮機２により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器として機能し、冷房運転時には減圧装置５により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。室内熱交換器３は、例えば、フィンアンドチューブ型熱交換器、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、二重管式熱交換器、又はプレート熱交換器等である。
【００１５】
減圧装置５は、冷媒を膨張させて減圧させる。減圧装置５は、凝縮器により凝縮された冷媒を減圧するように構成されている。減圧装置５は、例えば冷媒の流量を調整可能な電動膨張弁等である。なお、減圧装置５としては、電動膨張弁だけでなく、受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁、又はキャピラリーチューブ等であってもよい。
【００１６】
室内ファン４は、室内熱交換器３に付設されており、室内熱交換器３に対して熱交換流体としての室内の空気を供給する。室内ファン４は、室内熱交換器３に送風する。室内ファン４は、制御装置１００からの指示に基づいて室内ファン４の回転数が調整されることにより室内熱交換器３の周囲を流れる空気の量を調整することで室内空気と冷媒との間の熱交換量を調整するように構成されている。
【００１７】
室外熱交換器１０は、室外熱交換器１０内を流れる冷媒と室外の空気との間で熱交換を行うためのものである。室外熱交換器１０は、減圧装置５と、四方弁７とに接続されている。室外熱交換器１０は、暖房運転時には減圧装置５により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器として機能し、冷房運転時には圧縮機２により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器として機能する。室外熱交換器１０は、フィンアンドチューブ型熱交換器である。室外熱交換器１０の詳細は、後述する。
【００１８】
室外ファン６は、室外熱交換器１０に付設されており、室外熱交換器１０に対して室外の空気を供給する。室外ファン６は、室外熱交換器１０に送風する。室外ファン６は、制御装置１００からの指示に基づいて室外ファン６の回転数が調整されることにより室外熱交換器１０の周囲を流れる空気の量を調整することで室外空気と冷媒との間の熱交換量を調整するように構成されている。室外ファン６は軸流ファンである。室外ファン６は、室外ファン６の回転方向を正方向と逆方向とに切換え可能に構成されている。室外ファン６は、暖房運転時に正方向に回転し、冷房運転および除霜運転時に逆方向に回転する。
【００１９】
四方弁７は、冷凍サイクル装置１における冷媒の流路を切り替え可能である。四方弁７は、暖房運転時、圧縮機２の吐出口と室内熱交換器３とを接続し、圧縮機２の吸入口と室外熱交換器１０とを接続するように切り替えられる。また、四方弁７は、冷房運転時および除湿運転時、圧縮機２の吐出口と室外熱交換器１０とを接続し、圧縮機２の吸入口と室内熱交換器３とを接続するように切り替えられる。
【００２０】
温度センサ８は、室外熱交換器１０を流れる冷媒の温度を測定するためのものである。温度センサ８は、室外熱交換器１０の液管温度を検出するように冷媒回路に設けられている。
【００２１】
制御装置１００は、演算、指示等を行って冷凍サイクル装置１の各手段、機器等を制御するように構成されている。制御装置１００は、圧縮機２、室内ファン４、減圧装置５、室外ファン６、四方弁７、温度センサ８などに電気的に接続されており、これらの動作を制御するように構成されている。
【００２２】
図２〜図４を参照して、本実施の形態に係る室外熱交換器１０の構成について詳しく説明する。図２は、本実施の形態に係る室外熱交換器１０の外観を示している。図２以降において、Ｘ方向は横方向であり、室外熱交換器１０のフィン３０の短手方向、すなわち幅方向となる方向を表している。Ｙ方向は横方向であり、同一の熱交換部を構成するフィン３０の並設方向となる方向を表している。Ｚ方向は上下方向、すなわち重力方向であり、フィン３０の長手方向となる方向を表している。
【００２３】
図２において、白抜き矢印は、暖房運転において、図１に示される室外ファン６によって室外熱交換器１０へ供給される空気の流れ方向を表している。本実施の形態に係る室外熱交換器１０では、暖房運転において、図１に示される室外ファン６によってＸ方向に空気が供給される。
【００２４】
図３は、Ｙ方向から室外熱交換器１０を見たときの要部を示している。図４は、Ｘ方向から室外熱交換器１０を見たときの要部を示している。図３および図４では、Ｚ方向に並んで配置された２つの伝熱管２０が示されている。
【００２５】
室外熱交換器１０は、例えば二列構造の熱交換器であり、風上側熱交換器１０ａ及び風下側熱交換器１０ｂを備えている。風上側熱交換器１０ａおよび風下側熱交換器１０ｂの各々は、フィンアンドチューブ型熱交換器である。風上側熱交換器１０ａおよび風下側熱交換器１０ｂは、図１に示される室外ファン６から供給される空気の流れ方向、すなわち送風方向であるＸ方向に沿って並んで配置されている。風上側熱交換器１０ａは、図１に示される室外ファン６によって供給される空気の送風方向において風上側に配置され、風下側熱交換器１０ｂは、室外ファン６によって供給される空気の送風方向において風下側に配置されている。
【００２６】
風上側熱交換器１０ａの伝熱管２０の一端は、風上側ヘッダ集合管１０ｃに接続されている。風下側熱交換器１０ｂの伝熱管２０の一端は、風下側ヘッダ集合管１０ｄに接続されている。また、風上側熱交換器１０ａの伝熱管２０の他端と、風下側熱交換器１０ｂの伝熱管２０の他端とは、列間接続部材１０ｅに接続されている。
【００２７】
本実施の形態に係る室外熱交換器１０では、風上側ヘッダ集合管１０ｃおよび風下側ヘッダ集合管１０ｄの一方から、風上側熱交換器１０ａおよび風下側熱交換器１０ｂの一方の伝熱管２０に冷媒が分配される。そして、風上側熱交換器１０ａおよび風下側熱交換器１０ｂの一方の伝熱管２０に分配された冷媒は、列間接続部材１０ｅを経由して、風上側熱交換器１０ａおよび風下側熱交換器１０ｂの他方の伝熱管２０に流入する。その後、風上側熱交換器１０ａおよび風下側熱交換器１０ｂの他方の伝熱管２０に流入した冷媒は、風上側ヘッダ集合管１０ｃおよび風下側ヘッダ集合管１０ｄの他方で合流し、図１に示される圧縮機２の吸入口または減圧装置５へ流れる。
【００２８】
本実施の形態では、風上側熱交換器１０ａおよび風下側熱交換器１０ｂは、同様の構成を有している。このため、以下では、双方を代表して、風上側熱交換器１０ａについて説明する。なお、風上側熱交換器１０ａまたは風下側熱交換器１０ｂの一方で室外熱交換器１０の熱交換負荷を賄える場合、風上側熱交換器１０ａまたは風下側熱交換器１０ｂの一方のみで室外熱交換器１０が構成されていてもよい。
【００２９】
図３および図４を参照して、室外熱交換器１０は、複数の伝熱管２０および複数のフィン３０とを備えている。複数の伝熱管２０はＹ方向に管軸を向けるように配置されている。複数の伝熱管２０は複数のフィン３０を貫通している。複数の伝熱管２０はＺ方向に並列に配置されている。複数の伝熱管２０は互いに間隔をあけて配置されている。
【００３０】
伝熱管２０は断面が扁平形状に構成されている。伝熱管２０は、管軸に垂直な断面において、長軸と短軸とを有する扁平形状に構成されている。伝熱管２０の長軸はＸ方向に向けられている。伝熱管２０はフィン３０に挿入されている。
【００３１】
フィン３０は板状体である。フィン３０の板面が伝熱管２０の管軸に交差するように、フィン３０が伝熱管２０に取り付けられている。フィン３０は、複数の伝熱管２０が並列されている方向を長手方向とする矩形に構成されている。つまり、フィン３０の長手方向はＺ方向に沿っており、フィン３０の長手方向に対して直交する幅方向はＸ方向に沿っている。
【００３２】
フィン３０には、伝熱管２０が挿入される挿入部ＩＰが設けられている。挿入部ＩＰは、フィン３０の第２端縁３２に設けられた切り欠きである。挿入部ＩＰに伝熱管２０が挿入されている。フィン３０は、Ｘ方向における一方の端縁である第１端縁３１と、Ｘ方向における他方の端縁である第２端縁３２とを有している。第１端縁３１は暖房運転時の風上側に位置し、第２端縁３２は暖房運転時の風下側に位置している。
【００３３】
伝熱管２０は、内部に冷媒が流通するように構成されている。室外熱交換器１０に送り込まれた空気と伝熱管２０の内部を流れる冷媒との間で熱交換が行われる。伝熱管２０は、Ｘ方向における一方の端部である第１端部２０ａと、Ｘ方向における他方の端部である第２端部２０ｂとを有している。第１端部２０ａは暖房運転時の風上側に位置し、第２端部２０ｂは暖房運転時の風下側に位置している。複数の伝熱管２０の第１端部２０ａ同士を結ぶ仮想線が直線Ｌ１と定義される。複数の伝熱管２０の第２端部２０ｂ同士を結ぶ仮想線が直線Ｌ２と定義される。
【００３４】
複数のフィン３０は、伝熱管２０の管軸方向に沿って並んで設置されている。隣り合うフィン３０同士は、隙間ＦＰを空けて配置されている。室外熱交換器１０は、隙間ＦＰの間を空気が通過するように構成されている。フィン３０は、隙間ＦＰを通過する空気と接触し、伝熱管２０の内部を流れる冷媒に熱を伝達する。本実施の形態１において、フィン３０の長手方向は、重力方向Ｇと一致している。
【００３５】
フィン３０は、第１領域３０ａと、第２領域３０ｂと含んでいる。第１領域３０ａは伝熱管２０が挿入された領域である。第１領域３０ａは、Ｘ方向において第２端縁３２と直線Ｌ１との間に位置する領域である。第２領域３０ｂは、暖房運転における送風方向と反対方向に伝熱管２０から突き出している。第２領域３０ｂは、Ｘ方向において第１端縁３１と直線Ｌ１との間に位置する領域である。第２領域３０ｂは伝熱管２０が設置されていない領域である。したがって、第２領域３０ｂでは、伝熱管２０によって、フィン３０の上部から流れる結露水および霜の融解水などの水の流れが阻害されない。
【００３６】
室外ファン６は、暖房運転において第２領域３０ｂから第１領域３０ａに向けて送風し、暖房運転で蒸発器に着霜した霜を融解させる除霜運転が行われた後に第１領域３０ａから第２領域３０ｂに向けて送風するように構成されている。つまり、暖房運転においては図３中矢印Ｆ１で示されるように第２領域３０ｂから第１領域３０ａに向けて送風される。そして、除霜運転が行われた後には図３中矢印Ｆ２で示されるように第１領域３０ａから第２領域３０ｂに向けて送風される。
【００３７】
室外ファン６は、暖房運転において第２領域３０ｂから第１領域３０ａに向けて送風する送風量よりも除霜運転が行われた後に第１領域３０ａから第２領域３０ｂに向けて送風する送風量が大きくてもよい。これにより、排水を促進することが可能となる。
【００３８】
図５を参照して、フィン３０は第３領域３０ｃを含んでいてもよい。第３領域３０ｃは、暖房運転における送風方向に伝熱管２０から突き出している。第３領域３０ｃは、Ｘ方向において第２端縁３２と直線Ｌ２との間に位置する領域である。第３領域３０ｃには、挿入部ＩＰに繋がる切り欠きが形成されている。Ｘ方向において、第３領域３０ｃの幅は、第２領域３０ｂの幅よりも小さい。
【００３９】
次に、再び図１を参照して、本実施の形態における冷凍サイクル装置１の各運転について説明する。図１では、冷房運転における冷媒の流れが破線矢印で示されており、暖房運転における冷媒の流れが実線矢印で示されている。
【００４０】
まず、再び図１を参照して、冷凍サイクル装置１の冷房運転について説明する。
圧縮機２にて圧縮された高温高圧の蒸気冷媒は、四方弁７を経由し、室外熱交換器１０に至り、室外ファン６により送風された室外空気に対して放熱することで凝縮し、高圧の液冷媒となる。高圧の液冷媒は、減圧装置５にて膨張することで減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。この低温低圧の気液二相冷媒は、減圧装置５から室内熱交換器３に至り、室内ファン４により送風された室内空気から吸熱することで蒸発し、低圧の蒸気冷媒となる。この低圧の蒸気冷媒は、四方弁７を経由し、圧縮機２に戻り、圧縮機２にて圧縮されることにより、冷媒回路を循環する。
【００４１】
続いて、冷凍サイクル装置１の暖房運転について説明する。
圧縮機２にて圧縮された高温高圧の蒸気冷媒は、四方弁７を経由し、室内熱交換器３に至り、室内ファン４により送風された室内空気に対して放熱することで凝縮し、高圧の液冷媒となる。高圧の液冷媒は、減圧装置５にて、膨張することで減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。この低温低圧の気液二相冷媒は、減圧装置５から室外熱交換器１０に至り、室外ファン６により送風された室外空気から吸熱することで蒸発し、低圧の蒸気冷媒となる。低圧の蒸気冷媒は、四方弁７を経由し、圧縮機２に戻り、圧縮機２にて圧縮されることにより、冷媒回路を循環する。
【００４２】
暖房運転中に外気温度が低い場合、室外熱交換器１０の温度は、０℃を下回るため、室外熱交換器１０に着霜が生じる。つまり、外気中の水蒸気が室外熱交換器１０によって冷却され、霜となって室外熱交換器１０に付着する。この霜は、暖房運転の継続と共に増加し、室外熱交換器１０の風路を閉塞する。この霜が室外熱交換器１０の風路を閉塞すると、熱交換性能の低下の原因となる。このため、暖房運転中は定期的に（例えば数十分に一度）、室外熱交換器１０の霜を融解させる、除霜運転が行われる。
【００４３】
続いて、冷凍サイクル装置１の除霜運転について説明する。暖房運転中に、室外熱交換器１０にて計測された配管温度が一定値以下となった場合または暖房運転がある一定時間以上継続した場合などに、制御装置１００は室外熱交換器１０の着霜が多いと判断する。この制御装置１００の判断に基づいて、冷凍サイクル装置１では除霜運転が行われる。
【００４４】
除霜運転は、たとえばリバース回路方式で行われる。リバース回路方式では、四方弁７が暖房運転の位置から冷房運転の位置に切替えられることで除霜運転が実施される。リバース回路方式では、冷媒の流動方向、気液相変化、伝熱様式は、除霜運転と冷房運転とで同じである。室外熱交換器１０に高温高圧の蒸気冷媒を供給することで、室外熱交換器１０に付着した霜を融解することができる。このとき、室外熱交換器１０の熱量が外気に逃げないよう、除霜運転中は室外ファン６を停止することが望ましい。また、室内熱交換器３には、低温低圧の気液二相冷媒が流れる。室内空間への冷風吹出しを防止するために、除霜運転中は室内ファン４を停止することが望ましい。
【００４５】
除霜運転中に、室外熱交換器１０にて計測された配管温度が一定値以上となった場合、または除霜運転がある一定時間以上継続した場合などに、制御装置１００は、室外熱交換器１０の除霜が完了したと判断する。この制御装置１００の判断に基づいて、冷凍サイクル装置１では、四方弁７が暖房運転の位置に切替えられ、暖房運転が再開される。
【００４６】
次に、図６および図７を参照して、室外熱交換器１０に霜が付着する場合の、制御装置１００による、冷凍サイクル装置１の制御について説明する。
【００４７】
図６は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１の制御タイムチャートである。図６（ａ）は、各運転と圧縮機周波数との関係を示している。図６（ｂ）は、各運転と室外ファンの正回転および逆回転との関係を示している。図６（ｃ）は、各運転と四方弁の開閉（ＯＮ−ＯＦＦ）との関係を示している。また、図６中において、時間ｔ１〜ｔ５は、各運転が切り替わる時間を示している。以降の制御タイムチャートは図６と同様である。図７は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１の制御フローチャートである。なお、これらのフローチャートは暖房運転中に周期的に繰り返し実行される。
【００４８】
制御装置１００に暖房運転の要求があった場合に、暖房運転が行われる。室外の空気条件が低温である場合、暖房運転中に室外熱交換器１０に霜が付着する可能性が有る。ここで、室外熱交換器１０に霜が付着する状態での暖房運転をフロスト運転（着霜運転）と定義する。
【００４９】
着霜運転が一定時間行われると、室外熱交換器１０が霜で閉塞され、熱交換量が低下する。そこで制御装置１００は、一時的に暖房運転からデフロスト運転（除霜運転）に切り替える。このときに、着霜運転から除霜運転に切り替えされる際の運転を、フロストデフロスト切替運転（ＦＤ運転）と定義する。
【００５０】
ＦＤ運転の後に、除霜運転が行われる。一般に除霜運転が行われている間、熱交換器は蒸発器としての機能を停止するため、暖房運転も停止する。除霜運転が完了すると、制御装置１００は、再び着霜運転に切り替える。このときに、除霜運転から着霜運転に切り替えされる際の運転を、デフロストフロスト切替運転（ＤＦ運転）と定義する。
【００５１】
以下、着霜運転、ＦＤ運転、除霜運転およびＤＦ運転の内容について詳しく説明する。
（着霜運転）
上述のとおり暖房運転時に、室外の空気条件が低温である場合、暖房運転中に室外熱交換器１０に霜が付着する。着霜運転が開始され（Ｓ１０）、一定時間行われると、室外熱交換器１０が霜で閉塞され、熱交換量が低下する。ここで、除霜運転を開始するか否かが判定される（Ｓ１１）。制御装置１００は、温度センサ８の検出温度（室外熱交換器１０の液管温度）が、しきい温度未満になった場合に、室外熱交換器１０に熱交換量が低下するほどの霜による閉塞が起きていると判定する。
【００５２】
室外熱交換器１０に熱交換量が低下するほどの霜による閉塞が起きていない場合（Ｓ１１にてＮＯ）、制御装置１００は処理を終了する。この結果、着霜運転が継続される。室外熱交換器１０に熱交換量が低下するほどの霜による閉塞が起きている場合（Ｓ１１にてＹＥＳ）、着霜運転から除霜運転に切替えるＦＤ運転に移行する（Ｓ２０）。ＦＤ運転では、室外ファン回転数（Ｎ）が０まで低下する。ＦＤ運転では、圧縮機周波数（ＣｏｍｐＨｚ）が除霜運転開始周波数（除霜運転開始Ｈｚ）まで低下する。除霜運転開始周波数は、例えば四方弁７を切り替えることが可能な周波数である。
【００５３】
（ＦＤ運転）
続いて、制御装置１００は、除霜運転に移行すべきか否かを判断する（Ｓ２１）。ここで、例えば、除霜運転の方式として、冷房条件での冷媒回路における運転によるリバース回路方式を採用した場合を説明する。リバース回路方式では、室外熱交換器は凝縮器として作用するため、高温高圧の冷媒は、熱交換器の伝熱管内に流入し、伝熱管の内部から霜を融解するための熱量を提供する。このときに、室外ファン回転数が着霜運転時と同状態に維持された場合、熱交換器の伝熱管外を流動する低温の空気により冷媒の熱が奪われることで十分に霜を融解することができない恐れがある。そこで、室外ファン回転数を０にして、除霜運転に移行する。この説明内容は一例であるが、このように着霜運転から除霜運転に移行する際に、アクチュエータの挙動を変更する必要があり、そのための一定時間が必要となる。この時間内の運転をＦＤ運転と定義する。ＦＤ運転中の他のアクチュエータ挙動の一例としては、リバース回路方式に切り替える際に、四方弁の開閉を切り替えることがある。そのときに、冷媒の圧力差が大きいと四方弁の開閉の切り替えが困難であるため、圧縮機周波数を除霜運転開始周波数（除霜運転開始Ｈｚ）まで低下させる制御が行われる。
【００５４】
例えば、圧縮機周波数が除霜運転開始周波数を超える場合（Ｓ２１にてＮＯ）、制御装置１００は処理をＳ２０に戻す。この結果、ＦＤ運転が継続される。圧縮機周波数が除霜運転開始周波数以下である場合（Ｓ２１にてＹＥＳ）、ＦＤ運転から除霜運転に移行する（Ｓ３０）。
【００５５】
（除霜運転）
除霜運転では、例えばリバース回路方式で着霜した室外熱交換器１０に熱量が提供される。除霜運転では四方弁７は冷房サイクル状態と同じ状態となる。そして、除霜運転による除霜が完了したか否かが判定される（Ｓ３１）。ここで、例えば、制御装置１００は、温度センサ８の検出温度（室外熱交換器１０の液管温度）が、しきい温度以上になった場合に、室外熱交換器１０に付着した霜の融解が完了したと判定する。
【００５６】
除霜運転による室外熱交換器１０の除霜が完了していない場合（Ｓ３１にてＮＯ）、制御装置１００は、処理をＳ３０に戻す。この結果、除霜運転が継続される。除霜運転による室外熱交換器１０の除霜が完了した場合（Ｓ３１にてＹＥＳ）、除霜運転から着霜運転に切替えるＤＦ運転に移行する（Ｓ４０）。
【００５７】
（ＤＦ運転）
ここで、除霜運転から着霜運転に切替するＤＦ運転の一例として、ＦＤ運転と同様にリバース回路方式を採用した場合を説明する。再び四方弁７を切替するため、圧縮機周波数を着霜運転開始周波数まで低下させる制御が行われる（Ｓ４０）。ここで圧縮機周波数が着霜運転開始周波数まで低下する前に、室外ファン６を暖房運転時に対して逆方向に回転させる制御が行われる（Ｓ４１）。
【００５８】
続いて、ＤＦ運転を継続するか否かが判定される（Ｓ４２）。圧縮機周波数が着霜運転開始周波数を超える場合（Ｓ４２にてＮＯ）、制御装置１００は処理をＳ４０に戻す。この結果、ＤＦ運転が継続される。圧縮機周波数が着霜運転開始周波数以下である場合（Ｓ４２にてＹＥＳ）、ＤＦ運転から着霜運転に移行する（Ｓ５０）。
【００５９】
着霜運転が開始されると、四方弁７は暖房サイクル状態と同じ状態となる。圧縮機周波数は増加する。室外ファン回転数は正回転に変更される。このようにして、運転がスタートの状態に戻る（Ｓ６０）。
【００６０】
次に、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１の作用効果について比較例と対比して説明する。
【００６１】
図８および図９を参照して、比較例の冷凍サイクル装置では、室外ファンが逆回転に変更されない点で、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１と異なっている。比較例の冷凍サイクル装置では除霜運転で発生した水滴は、再び着霜運転が開始されると、扁平形状の伝熱管の表面を伝って送風方向において後方に移動し、扁平形状の伝熱管の上部または下部に滞留する。したがって、除霜運転で発生した水は適切に排出されない。そのため、排水性能を向上することができない。
【００６２】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１によれば、フィン３０は、暖房運転における送風方向と反対方向に伝熱管２０から突き出した第２領域３０ｂを含んでいる。このため、第２領域３０ｂの温度を第１領域３０ａの温度よりも高くすることにより第２領域３０ｂに着霜が生じることを抑制することができる。したがって、暖房運転時に送風方向の風上側での蒸発器として機能する室外熱交換器１０の部位に着霜が生じることを抑制することができる。また、室外ファン６は、除霜運転が行われた後に第１領域３０ａから第２領域３０ｂに向けて送風するように構成されている。このため、除霜運転で発生した水滴を第２領域３０ｂに押し出すことができる。したがって、除霜運転で発生した水滴が第２領域３０ｂを伝って排出されるため、除霜運転で発生した水滴を適切に排出することができる。
【００６３】
また、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１では、ＤＦ運転において室外ファン６を逆回転させる制御が行われるため、圧縮機周波数が低減された暖房能力が発揮されにくい状態で排水が行われる。そのため、圧縮機周波数が増加されて暖房能力が十分に発揮される状態で暖房運転を行うことができる。したがって、全ての運転状態における合計の暖房能力を向上させることができる。
【００６４】
また、第３領域３０ｃが暖房運転において伝熱管２０に滞留した水が第３領域３０ｃを伝って排出されないように構成されている場合、第３領域３０ｃの幅が第２領域３０ｂの幅よりも小さいため、除霜運転で発生した水滴を第２領域３０ｂに流すことが容易となる。
【００６５】
実施の形態２．
図１０を参照して、本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１について説明する。なお、本発明の実施の形態２〜５に係る冷凍サイクル装置１は、特に説明しない限り、上記の本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１と同一の構成、動作および効果を有している。
【００６６】
図１０に示されるように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１では、室外ファン６の逆回転は、ＤＦ運転中に開始され、圧縮機周波数が目標値に到達するまで継続される。この目標値は、暖房能力が十分に発揮される状態での圧縮機周波数である。この目標値は、例えば、圧縮機２の最大周波数以下の所定の周波数である。室外ファン６は、除霜運転が行われた後に再び暖房運転が開始されてから圧縮機２の周波数が目標値に到達するまで、第１領域３０ａから第２領域３０ｂに向けて送風するように構成されている。
【００６７】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１によれば、室外ファン６は、再び暖房運転が開始されてから圧縮機２の周波数が目標値に到達するまで、第１領域３０ａから第２領域３０ｂに向けて送風するように構成されている。再び暖房運転が開始されてから圧縮機２の周波数が目標値に達するまでは、暖房能力が小さいため、室外ファン６の送風方向の変更は暖房能力に影響を与えにくい。したがって、室外ファン６の送風方向の変更のよる暖房能力への影響を抑制することが可能となる。
【００６８】
実施の形態３．
図１１を参照して、本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１について説明する。図１１に示されるように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１では、室外ファン６の逆回転は、ＤＦ運転中に開始され、ＤＦ運転中に正回転に移行する。室外ファン６は、除霜運転が行われた後に再び暖房運転が開始される前に、第２領域３０ｂから第１領域３０ａに向けて送風するように構成されている。
【００６９】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１によれば、室外ファン６は、再び暖房運転が開始される前に、第２領域３０ｂから第１領域３０ａに向けて送風するように構成されている。このため、暖房運転時に送風方向の風下側で室外熱交換器に着霜が生じることを抑制することができる。つまり、仮に、室外ファン６が、再び暖房運転が開始されたときに、第１領域３０ａから第２領域３０ｂに向けて送風すると、暖房運転時の送風方向の風下側に配置される第１領域３０ａに着霜が生じる。本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１によれば、室外ファン６は、再び暖房運転が開始される前に、第２領域３０ｂから第１領域３０ａに向けて送風するため、第１領域３０ａに着霜が生じることを抑制することができる。
【００７０】
実施の形態４．
図１２を参照して、本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１について説明する。図１２に示されるように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１では、室外ファン６の逆回転は、ＤＦ運転中に開始され、ＤＦ運転中に圧縮機周波数が着霜運転開始周波数以下になった後も継続される。室外ファン６は、圧縮機２の周波数が再び暖房運転が開始されるときの値（着霜運転開始周波数）以下となる状態が継続している間、第１領域３０ａから第２領域３０ｂに向けて送風するように構成されている。
【００７１】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１によれば、室外ファン６は、圧縮機２の周波数が再び暖房運転が開始されるときの値以下となる状態が継続している間、第１領域３０ａから第２領域３０ｂに向けて送風するように構成されている。このため、圧縮機２の周波数が再び暖房運転が開始されるときの値となったときに、室外ファン６は直ちに正回転に変更されずに逆回転を継続する。室外熱交換器１０に滞留する残水量が多い場合、室外ファン６が逆回転を継続することで、より多くの残水を排出することができる。ＤＦ運転の増加時間よりも除霜運転の短縮時間を大きくすることで、トータルの非着霜運転時間を削減することが可能となる。
【００７２】
実施の形態５．
図１３および図１４を参照して、本発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置１は、室外熱交換器１０の伝熱管２０が傾斜している点で、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１と異なっている。図１３および図１４に示されるように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１では、室外熱交換器１０の伝熱管２０の第１端部２０ａは、第２端部２０ｂよりも重力方向Ｇにおいて下方に位置している。つまり、伝熱管２０は、第１領域３０ａから第２領域３０ｂに向けて重力方向Ｇにおいて下方に傾斜している。
【００７３】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１によれば、第２領域３０ｂ側に伝熱管２０が傾斜しているため、伝熱管２０が水平に配置されている場合に比べて、排水を促進することができる。また、伝熱管２０の下端に水滴が集まるため、集められた水滴に送風することができる。このため、水滴を排出することが容易となる。
【００７４】
実施の形態６．
図１５を参照して、本発明の実施形態６に係る冷凍サイクル装置１は、ホットガス回路を備えている点で、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１と異なっている。図１５に示されるように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１は、ホットガス回路４０を備えている。
【００７５】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１では、除霜運転はホットガス回路方式で行われる。ホットガス回路方式では、除霜運転時に高温高圧のガス冷媒（ホットガス）が室外熱交換器１０に送られる。本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１では、暖房運転時および冷房運転時にはホットガス回路４０に設けられた弁４１が閉じられ、除霜運転時には弁４１が開かれる。これにより、除霜運転時には、ホットガス回路４０を通って室外熱交換器１０に流入したホットガスにより室外熱交換器１０に着霜した霜が融解される。
【００７６】
上記の各実施の形態は適宜組み合わせることができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７７】
１  冷凍サイクル装置、２  圧縮機、３  室内熱交換器、４  室内ファン、５  減圧装置、６  室外ファン、７  四方弁、８  温度センサ、１０  室外熱交換器、２０  伝熱管、２０ａ  第１端部、２０ｂ  第２端部、３０  フィン、３０ａ  第１領域、３０ｂ  第２領域、３０ｃ  第３領域、３１  第１端縁、３２  第２端縁、４０  ホットガス回路、１００  制御装置。
【図１】
2020110301.tif 000003
【図２】
2020110301.tif 000004
【図３】
2020110301.tif 000005
【図４】
2020110301.tif 000006
【図５】
2020110301.tif 000007
【図６】
2020110301.tif 000008
【図７】
2020110301.tif 000009
【図８】
2020110301.tif 000010
【図９】
2020110301.tif 000011
【図１０】
2020110301.tif 000012
【図１１】
2020110301.tif 000013
【図１２】
2020110301.tif 000014
【図１３】
2020110301.tif 000015
【図１４】
2020110301.tif 000016
【図１５】
2020110301.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】令和2年11月11日(2020.11.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機により圧縮された前記冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器により凝縮された前記冷媒を減圧する減圧装置と、
前記減圧装置により減圧された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器に送風する送風ファンとを備え、
前記蒸発器は、フィンと、前記フィンに挿入され断面が扁平形状の伝熱管とを含み、
前記フィンは、前記伝熱管が挿入された第１領域と、暖房運転における送風方向と反対方向に前記伝熱管から突き出した第２領域とを含み、
前記送風ファンは、前記暖房運転において前記第２領域から前記第１領域に向けて送風し、前記暖房運転で前記蒸発器に着霜した霜を融解させる除霜運転が行われた後に前記第１領域から前記第２領域に向けて送風するように構成されている、冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記送風ファンは、再び前記暖房運転が開始されてから前記圧縮機の周波数が目標値に到達するまで、前記第１領域から前記第２領域に向けて送風するように構成されている、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記送風ファンは、再び前記暖房運転が開始される前に、前記第２領域から前記第１領域に向けて送風するように構成されている、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記送風ファンは、前記圧縮機の周波数が再び前記暖房運転が開始されるときの値以下となる状態が継続している間、前記第１領域から前記第２領域に向けて送風するように構成されている、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記伝熱管は、前記第１領域から前記第２領域に向けて重力方向において下方に傾斜している、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【国際調査報告】
2020110301.tif 000018
2020110301.tif 000019
2020110301.tif 000020
2020110301.tif 000021