JP2010032063A - 室外機及びヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】除霜運転時に熱交換器に付着した霜が融け残ってしまうのを抑制する。
【解決手段】このヒートポンプ暖房給湯装置では、除霜運転中において、ファンの運転を停止させた後（ステップＳ５１）、外気温度がα℃未満になった場合で（ステップＳ５２：Ｙｅｓ）、且つ、除霜運転開始からＡ分が経過しないうちに（ステップＳ５３：Ｎｏ）、熱交温度が除霜運転終了温度Ｔｅよりａ℃低い温度に到達した場合には（ステップＳ５４：Ｙｅｓ）、ファンの運転を再開させる（ステップＳ５５）。そして、ファンの運転を再開した後、熱交温度がｃ℃以下になった場合には（ステップＳ５６：Ｙｅｓ）、又は、熱交温度が（Ｔｅ−ａ）℃からｂ℃だけ低い温度以下になった場合には（ステップＳ５７：Ｙｅｓ）、ファン１７の運転を再停止させる（ステップＳ５８）。
【選択図】図４

Description

本発明は、熱交換器の除霜運転を行う室外機及びヒートポンプ装置に関する。

室外機において、暖房運転時に蒸発器となる室外熱交換器に空気中の水分が霜となり付着する現象（着霜現象）が発生する。そして、暖房運転中において室外熱交換器に付着する着霜量が増加すると、室外熱交換器の通風抵抗が増大し、所定の暖房能力を維持することが困難になる。そこで、室外熱交換器における着霜量が所定量まで増加すると、室外熱交換器に付着した霜を取り除く除霜運転が行われる（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に開示される空気調和機では、室外熱交換器温度が除霜運転開始温度以下になったときに、除霜運転を開始して、室外ファンを停止させると共に冷媒を冷房サイクルとする。その後、室外熱交換器温度が除霜運転終了温度を超えたときに、当該除霜運転を終了して、ファンの運転を再開させると共に冷媒を暖房サイクルに戻す。
特開平１１−９４３３０号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示される空気調和機では、室外熱交換器の内部に流通する冷媒が偏流する場合に、室外熱交換器の温度が局所的に上昇してしまうという不都合がある。この際、室外熱交換器の温度を検知するサーミスタの近傍の温度が局所的に上昇して除霜運転終了温度まで到達すると、室外熱交換器に霜が融け残ったままの状態で、除霜運転が終了してしまうという問題がある。

そこで、この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、除霜運転時に熱交換器に付着した霜が融け残ってしまうのを抑制することが可能な室外機及びヒートポンプ装置を提供することを目的とする。

第１の発明にかかる室外機は、冷媒が内部を流通する熱交換器と、熱交換器に付設される送風機と、熱交換器の温度を検知するための熱交換器温度検知手段と、熱交換器温度検知手段によって検知された熱交換器温度が除霜運転開始温度以下になったときに、送風機の運転を停止して熱交換器の除霜運転を開始する制御部とを備え、制御部は、熱交換器の除霜運転中において、除霜運転開始から第１所定時間が経過しないうちに、熱交換器温度が除霜運転終了温度以下の第１温度に到達した場合に、送風機の運転を再開する。

この室外機では、除霜運転開始から第１所定時間が経過しないうちに、熱交換器温度が第１温度に到達した場合には、熱交換器の内部に流通する冷媒が偏流していると推定して、送風機を積極的に運転することにより除霜時間を長くし、熱交換器に付着した霜が融け残ってしまうのを抑制することができる。

第２の発明にかかる室外機は、第１の発明にかかる室外機において、外気温度を検知するための外気温度検知手段をさらに備え、制御部は、熱交換器の除霜運転中において、外気温度検知手段によって検知された外気温度が第２温度未満で、且つ、除霜運転開始から第１所定時間が経過しないうちに、熱交換器温度が除霜運転終了温度以下の第１温度に到達した場合に、送風機の運転を再開する。

この室外機では、外気温度が第２温度以上の場合には、霜の融け残りが発生しにくいと想定し、送風機を積極的に運転することはせず、早期に除霜運転を終了させることができる。

第３の発明にかかる室外機は、第１又は第２の発明にかかる室外機において、制御部は、熱交換器の除霜運転中において、送風機の運転を再開した後、熱交換器温度が第１温度から所定温度だけ低下した場合に、送風機の運転を再停止させる。

この室外機では、熱交換器温度が第１温度から所定温度だけ低下したとき、送風機の運転が停止されるので、熱交換器温度が下がり過ぎないようにすることができる。

第４の発明にかかる室外機は、第１〜第３のいずれかの発明にかかる室外機において、制御部は、熱交換器の除霜運転中において、送風機の運転を再開した後、第２所定時間以上が経過した場合に、送風機の運転を再停止させる。

この室外機では、送風機を積極的に運転する時間を制限することによって、熱交換器温度が下がり過ぎないようにすることができる。

第５の発明にかかる室外機は、第１〜第４のいずれかの発明にかかる室外機において、制御部は、熱交換器の除霜運転中において、送風機の運転を再開した後、熱交換器温度が第３温度以下に到達した場合に、送風機の運転を再停止させる。

この室外機では、送風機を積極的に運転した場合でも、熱交換器温度が第３温度以下になるのを確実に防止することができる。

第６の発明にかかる室外機は、第１〜第５のいずれかの発明にかかる室外機において、冷媒にＣＯ_２を用いる。

ＣＯ_２冷媒を用いる室外機でも、除霜運転時に熱交換器に付着した霜が融け残ってしまうのを抑制することができる。

第７の発明にかかるヒートポンプ装置は、上記したいずれかの室外機と、室外機によって加熱された循環液を貯湯するための貯湯タンクと、貯湯タンク内に貯留された循環液を室外機と貯湯タンクとの間で循環させる循環回路とを備える。

このヒートポンプ装置では、上記したいずれかの室外機を用いることにより、除霜運転時に熱交換器に付着した霜が融け残ってしまうのを抑制することができる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１の発明では、除霜運転開始から第１所定時間が経過しないうちに、熱交換器温度が第１温度に到達した場合には、熱交換器の内部に流通する冷媒が偏流していると推定して、送風機を積極的に運転することにより除霜時間を長くし、熱交換器に付着した霜が融け残ってしまうのを抑制することができる。

また、第２の発明では、外気温度が第２温度以上の場合には、霜の融け残りが発生しにくいと想定し、送風機を積極的に運転することはせず、早期に除霜運転を終了させることができる。

また、第３の発明では、熱交換器温度が第１温度から所定温度だけ低下したとき、送風機の運転が停止されるので、熱交換器温度が下がり過ぎないようにすることができる。

また、第４の発明では、送風機を積極的に運転する時間を制限することによって、熱交換器温度が下がり過ぎないようにすることができる。

また、第５の発明では、送風機を積極的に運転した場合でも、熱交換器温度が第３温度以下になるのを確実に防止することができる。

また、第６の発明では、ＣＯ_２冷媒を用いても、除霜運転時に熱交換器に付着した霜が融け残ってしまうのを抑制することができる。

また、第７の発明では、上記したいずれかの室外機を用いることにより、熱交換器に付着した霜が融け残ってしまうのを抑制することが可能なヒートポンプ装置を得ることができる。

以下、図面に基づいて、本発明に係るヒートポンプ暖房給湯装置の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るヒートポンプ暖房給湯装置の構成を示す模式図である。図２は、図１に示したヒートポンプ暖房給湯装置の貯湯タンク及び給湯用熱交換器の詳細を示した断面図である。以下、図１及び図２を参照して、ヒートポンプ暖房給湯装置１００の構成について詳細に説明する。

本実施形態のヒートポンプ暖房給湯装置１００は、図１に示すように、主として、室外機であるヒートポンプユニット１と、貯湯タンク２と、給湯用熱交換器３と、暖房用循環回路４と、沸上用循環回路５とを備えている。本実施形態のヒートポンプ暖房給湯装置１００では、貯湯タンク２に貯留された循環液が暖房用循環回路４を介してラジエータＡに供給されると共に、給湯用熱交換器３の内部を流れた水がキッチンや浴室などの給湯端末Ｂに供給される。

ヒートポンプユニット１は、貯湯タンク２に付設され、貯湯タンク２内の下部領域の循環液を加熱して貯湯タンク２内の上部領域へと返流する。このヒートポンプユニット１は、室外熱交換器（蒸発器）１１、圧縮機１２、水熱交換器（凝縮器）１３、過冷却熱交換器１４及び電動膨張弁１５を有する冷媒回路１６を有している。この冷媒回路１６には、ＣＯ_２冷媒が循環している。また、室外熱交換器１１には、この室外熱交換器１１の能力を調整するファン１７が付設されている。また、本実施形態のヒートポンプユニット１には、上記した圧縮機１２、電動膨張弁１５、ファン１７などの動作を制御する制御部１８が設けられている。この制御部１８は、図示しない電装品ボックスに収納されている。また、ヒートポンプユニット１には、室外熱交換器１１の温度を検知するためのサーミスタ１９ａと、外気温度を検知するためのサーミスタ１９ｂとが設けられている。

この制御部１８は、後述する貯湯タンク２に設けられる温度センサ２２により検出される温度に係る信号等に基づいて、貯湯タンク２の下部領域の循環液を加熱して当該貯湯タンク２の頂部側へと返流する沸き上げ運転を行う。この沸き上げ運転時には、上記したＣＯ_２冷媒は、室外熱交換器１１の内部を流通することにより、ファン１７の運転によって送られた空気中の熱を吸収してガス化し、圧縮機１２にて臨界圧以上になるまで圧縮されて高温となった後、水熱交換器１３に到達して、上記した貯湯タンク２から取り出された循環液と熱交換する。これにより、このＣＯ_２冷媒は、水熱交換器１３に入る前に比べて低温となって、過冷却熱交換器１４へ向かう。そして、このＣＯ_２冷媒は、過冷却熱交換器１４でさらに冷却された後、電動膨張弁１５を経て、室外熱交換器１１に戻る。

また、この制御部１８は、室外熱交換器１１における着霜に起因して熱交換が阻害されるのを抑制するため、サーミスタ１９ａによって検知された室外熱交換器１１の温度（以下、「熱交温度」と略記する）が除霜運転開始温度Ｔｓ℃以下になったときに、ファン１７の運転を停止して当該室外熱交換器１１に付着した霜を融解する除霜運転を開始する。そして、この除霜運転は、熱交温度が除霜運転終了温度Ｔｅ（＞Ｔｓ）以上になった場合、又は、除霜運転開始から所定期間が経過した場合に、終了する。なお、このヒートポンプユニット１では、除霜運転中の冷媒のサイクル方向を沸き上げ運転時と同じにする正サイクル除霜運転が行われる。

上記した除霜運転終了温度Ｔｅは、外気温度に応じて変化する温度であって、外気温度が低いときには除霜運転終了温度Ｔｅは高くなり、外気温度が高いときには除霜運転終了温度Ｔｅは低くなる。これは、外気温度が低いときの方が、より熱交温度を高くしないと室外熱交換器１１に付着した霜が融けないからである。具体的には、除霜運転終了温度Ｔｅは、以下の式により定まる。
除霜運転終了温度Ｔｅ＝−ｆ×除霜運転開始時の外気温度＋１０℃
（４℃≦除霜運転終了温度Ｔｅ≦１０℃）
（但し、ｆ：正の定数）

ここで、本実施形態では、制御部１８は、室外熱交換器１１の除霜運転中において、サーミスタ１９ｂによって検知された外気温度がα℃（第２温度）（例えば、５℃以下）未満で、且つ、除霜運転開始からＡ分（第１所定時間）（例えば、３分〜５分）が経過しないうちに、熱交温度が除霜運転終了温度Ｔｅよりａ℃（例えば、２℃〜５℃）低い温度（第１温度）に到達した場合に、ファン１７の運転を再開する。つまり、本実施形態のヒートポンプユニット１では、除霜運転中であっても、外気温度がα℃未満で、且つ、除霜運転開始からＡ分が経過しないうちに、熱交温度が（Ｔｅ−ａ）℃（第１温度）に到達した場合に、ファン１７を積極的に運転して、室外熱交換器１１が除霜運転終了温度Ｔｅに到達するまでの時間を、除霜運転中にファン１７を常に停止させる場合に比べて長くしている。そして、ファン１７の運転を再開した後、熱交温度がｃ℃（例えば、３℃〜５℃）以下に下がり過ぎないようにしながら、熱交温度が（Ｔｅ−ａ）℃からｂ℃（例えば、２℃〜３℃）だけ低下した場合に、ファン１７の運転を再停止させる。

貯湯タンク２には、沸上用循環回路５を介して上記したヒートポンプユニット１が接続されると共に暖房用循環回路４を介してラジエータＡが接続されており、その内部には、ヒートポンプユニット１で加熱された循環液が貯留される。

この貯湯タンク２内の上下方向の略中央部には、図２に示すように、貯湯タンク２内の循環液を直接加熱するヒータ２０が設けられている。これにより、ヒートポンプユニット１の故障時にも、当該ヒータ２０を用いて、貯湯タンク２内の循環液を加熱することができると共に、ヒートポンプユニット１が循環液に与える熱量が不足している時にも、その不足分の熱量を当該ヒータ２０で補うことができる。また、このヒータ２０は、貯湯タンク２内の上下方向の略中央部に配置されているので、主として、ヒータ２０よりも上方にある循環液を加熱することになるが、貯湯タンク２内の上部領域の循環液は、貯湯タンク２内の下部領域の循環液に比べて高温であるから、短時間で循環液を高温にすることができる。特に、暖房負荷が瞬間的に増大した場合に効果的である。

また、貯湯タンク２には、一方端部２１ａが貯湯タンク２外に位置し、且つ、他方端部２１ｂが貯湯タンク２内であってヒータ２０の近傍且つ上方に位置する配管２１が設けられている。この配管２１の一方端部２１ａには、暖房用循環回路４の上流側他方端部４ｂが接続されており、ヒータ２０で加熱された直後の循環液を暖房用循環回路４に送り出すことが可能となっている。

また、貯湯タンク２には、貯湯タンク２内の各高さ位置における循環液の温度を検出するための温度センサ２２（図１参照）が複数設けられている。この温度センサ２２によって検知された温度に係る信号は、上記した沸き上げ運転の開始又は停止に用いられる。

貯湯タンク２の下部側には、利用側戻り接続口２３と、熱源側往き接続口２４と、凍結防止用戻り接続口２５とが設けられている。この利用側戻り接続口２３には、暖房用循環回路４の下流側端部４ｃが接続されている。これにより、ラジエータＡにて放熱して低温となった循環液が、貯湯タンク２内の下部領域に導入される。その結果、貯湯タンク２内の上部領域の比較的高温の循環液と、ラジエータＡにて比較的低温になった循環液とが混合して低温になるのを抑制することができる。また、熱源側往き接続口２４には、沸上用循環回路５の上流側端部５ａが接続されている。これにより、貯湯タンク２内の下部領域に存在する比較的低温の循環液を、沸上用循環回路５に送り出すことが可能となる。その結果、貯湯タンク２内の下部領域にある比較的低温の循環液がヒートポンプユニット１の水熱交換器１３に供給されることになるので、ヒートポンプユニット１のＣＯＰが向上する。また、凍結防止用戻り接続口２５には、沸上用循環回路５の下流側一方端部５ｂが接続されている。これにより、凍結防止運転中において十分に加熱されない循環液を貯湯タンク２内の下部領域に導入することが可能となる。なお、上記した凍結防止運転は、沸き上げ運転の停止中に行われる。

また、貯湯タンク２の頂部には、往き・戻り接続口２６が設けられている。この往き・戻り接続口２６には、暖房用循環回路４の上流側一方端部４ａ及び沸上用循環回路５の下流側他方端部５ｃが接続されている。これにより、ヒートポンプユニット１によって沸き上げられた比較的高温の循環液を、貯湯タンク２内の上部領域に導入することが可能となると共に、貯湯タンク２内の上部領域に存在する比較的高温の循環液を、暖房用循環回路４に送り出すことが可能となる。なお、暖房用循環回路４の上流側一方端部４ａと、沸上用循環回路５の下流側他方端部５ｃとは、共通の流路となっている。

給湯用熱交換器３は、図２に示すように、コイル状のパイプからなり、貯湯タンク２内の下部領域から上部領域に渡って配置されている。これにより、給水源Ｃ（図１参照）から供給されそのパイプを流通する水が、その周囲に貯留される循環液により加熱される。具体的には、給水源Ｃから供給される水は、給水流路３１を介して、貯湯タンク２内の下部領域に配置される下部コイル部３ａに導入される。そして、この下部コイル部３ａを上方に向かって流れた水は、貯湯タンク２内の上部領域に配置される上部コイル部３ｂに導入される。そして、この上部コイル部３ｂを上方に向かって流れた水は、出湯流路３２を介して、各給湯端末Ｂに供給される。このように、給湯用熱交換器３が、貯湯タンク２内の下部領域から上部領域に渡って配置されていて、給水源Ｃからの水が貯湯タンク２内の下部領域から上部領域に向かうので、当該水は給湯用熱交換器３の内部を流れる間に貯湯タンク２内の循環液により十分に加熱される。したがって、給湯用熱交換器３から高温の温湯が出湯可能となる。なお、下部コイル部３ａと上部コイル部３ｂとは、上記したヒータ２０を跨ぐように配置されている。

また、図１に示すように、給水流路３１と出湯流路３２との間には、混合弁３３が設けられている。この混合弁３３は、出湯流路３２を通過する温湯の温度を調整するために設けられている。具体的には、当該混合弁３３を開くことによって、出湯流路３２を通過する温湯と給水流路３１を通過する水とを混合して、給湯端末Ｂにおいて供給される温湯の温度を調整している。

暖房用循環回路４は、貯湯タンク２内に貯留された循環液を当該貯湯タンク２とラジエータＡとの間で循環させるものである。この暖房用循環回路４の上流側一方端部４ａは、貯湯タンク２の頂部に設けられる往き・戻り接続口２６に接続され、下流側端部４ｃは、利用側戻り接続口２３に接続されている。また、上流側他方端部４ｂは、貯湯タンク２に設けられる配管２１（図２参照）の一方端部２１ａに接続されている。そして、暖房用循環回路４上には、バイパス配管４１、混合弁４２、三方弁４３、温度センサ４４及び４５、循環ポンプ４６、複数のラジエータＡが設けられている。

バイパス配管４１は、ラジエータＡを経由して貯湯タンク２に戻る循環液の一部を混合弁４２へ案内するために設けられている。

混合弁４２は、貯湯タンク２から送り出された循環液が流入する入口と、上記したバイパス配管４１によって案内された循環液が流入する入口と、それらの入口から流入する循環液を混合して流出される出口とを有している。

三方弁４３は、暖房用循環回路４の上流側一方端部４ａが接続される往き・戻り接続口２６から送り出された循環液が流入する入口（以下、第１入口とする）と、暖房用循環回路４の上流側他方端部４ｂが接続される配管２１の他方端部２１ｂから送り出された循環液が流入する入口（以下、第２入口とする）と、その各入口から流入した循環液を送り出す出口とを有している。そして、この三方弁４３は、貯湯タンク２内の循環液の高温領域が配管２１の他方端部２１ｂ近傍に存在していない場合には、第１入口を開いて、往き・戻り接続口２６から循環液を取り出し、貯湯タンク２内の循環液の高温領域が配管２１の他方端部２１ｂ近傍に存在している場合には、第２入口を開いて、配管２１の他方端部２１ｂから循環液を取り出す。

温度センサ４４は、貯湯タンク２からラジエータＡへ向かう循環液の温度（往き循環液温度）を検出するために設けられており、温度センサ４５は、ラジエータＡから貯湯タンク２へ向かう循環液の温度（戻り循環液温度）を検出するために設けられている。

循環ポンプ４６は、貯湯タンク２内の循環液を暖房用循環回路４内において循環させるために設けられている。

各ラジエータＡは、暖房用循環回路４内を循環する循環液の熱を直接取り出し、当該ラジエータＡが設置される室内に放熱する。これにより、暖房用循環回路４内を循環する循環液の熱をラジエータＡに効率良く供給できるので、北欧等の暖房負荷の高い地域でも十分な暖房を行うことができる。

沸上用循環回路５は、貯湯タンク２内に貯留された循環液を当該貯湯タンク２とヒートポンプユニット１との間で循環させるものである。この沸上用循環回路５の上流側端部５ａは、貯湯タンク２の下部側に設けられる熱源側往き接続口２４に接続され、下流側一方端部５ｂは、貯湯タンク２の下部側に設けられる凍結防止用戻り接続口２５に接続され、下流側他方端部５ｃは、貯湯タンク２の頂部に設けられる往き・戻り接続口２６に接続されている。そして、沸上用循環回路５上には、循環ポンプ５１、上記したヒートポンプユニット１の水熱交換器１３、三方弁５２、及び、温度センサ５３が設けられている。

循環ポンプ５１は、貯湯タンク２内の循環液を沸上用循環回路５において循環させるために設けられている。

三方弁５２は、上記した水熱交換器１３にて加熱された循環液が流入する入口と、往き・戻り接続口２６に向かって循環液を送り出す出口（以下、第１出口とする）と、凍結防止用戻り接続口２５に向かって循環液を送り出す出口（以下、第２出口とする）とを有している。そして、この三方弁５２は、水熱交換器１３を通過した循環液が十分に高温となっている場合には、第１出口を開いて、往き・戻り接続口２６を介して貯湯タンク２内の上部領域に循環液を返流し、水熱交換器１３を通過した循環液が十分に高温となっていない場合には、第２出口を開いて、凍結防止用戻り接続口２５を介して貯湯タンク２内の下部領域に循環液を返流する。従って、ヒートポンプユニット１の起動時や凍結防止運転時に、十分に高温とならない循環液が貯湯タンク２内の上部領域に返流されるのを防止することができる。これにより、十分に高温になっていない循環液が貯湯タンク２内の上部領域に返流されることに起因して、貯湯タンク２内の温度分布が乱れるのを防止することができる。このようにして、貯湯タンク２内では、上部領域に比較的高温の循環液が位置し、下部領域に比較的低温の循環液温水が位置するように液層（温度分布）が形成される。

温度センサ５３は、水熱交換器１３から三方弁５２に向かう循環液の温度（ヒートポンプユニット１によって沸き上げられた循環液の温度）を検出するために設けられている。

図３は、図１に示したヒートポンプ暖房給湯装置のヒートポンプユニットの動作フローを示したフローチャートであり、図４は、図３に示した除霜運転の詳細を示したフローチャートである。次に、図３及び図４を参照して、ヒートポンプユニット１の動作について詳細に説明する。

まず、制御部１８は、貯湯タンク２に設けられる温度センサ２２により検出される温度に係る信号等に基づいて、沸き上げ運転を開始するか否かを判断する（ステップＳ１）。そして、沸き上げ運転を開始する場合には（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、制御部１８は、ファン１７を運転させた後（ステップＳ２）、圧縮機１２を運転させる（ステップＳ３）。一方、沸き上げ運転を開始しない場合には（ステップＳ１：Ｎｏ）、当該ステップＳ１の判断を繰り返す。

次に、制御部１８は、後述する除霜運転（ステップＳ５）の開始条件として、熱交温度が除霜運転開始温度Ｔｓ℃以下になったか否かを判断して（ステップＳ４）、当該熱交温度が除霜運転開始温度Ｔｓ℃以下になった場合には（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、除霜運転を開始し（ステップＳ５）、当該熱交温度が除霜運転開始温度Ｔｓ℃より高い場合には（ステップＳ４：Ｎｏ）、ステップＳ７の処理に移る。つまり、ここでは、熱交温度によって、室外熱交換器１１の着霜状態を推定して、除霜運転（ステップＳ５）を開始するか否かを判断している。

そして、除霜運転（ステップＳ５）が終了すると、制御部１８は、除霜運転において停止されたファン１７の運転を再開させる（ステップＳ６）。その後、制御部１８は、貯湯タンク２に設けられる温度センサ２２により検出される温度に係る信号等に基づいて、沸き上げ運転を終了するか否かを判断する（ステップＳ７）。そして、沸き上げ運転を終了する場合には（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、制御部１８は、圧縮機１２を停止させると共に（ステップＳ８）、ファン１７を停止させて（ステップＳ９）、ヒートポンプユニット１の運転を終了する。一方、沸き上げ運転を終了しない場合には（ステップＳ７：Ｎｏ）、再びステップＳ４に戻り、熱交温度が除霜運転開始温度Ｔｓ℃以下になったか否かを判断する。

次に、上記したステップＳ５における除霜運転の詳細について説明する。

まず、除霜運転が開始されると、制御部１８は、ファン１７を停止させる（ステップＳ５１）。そして、制御部１８は、外気温度がα℃（例えば、５℃以下）未満か否かを判断する（ステップＳ５２）。そして、外気温度がα℃未満の場合には（ステップＳ５２：Ｙｅｓ）、制御部１８は、除霜運転開始からＡ分（例えば、３分〜５分）が経過したか否かを判断する（ステップＳ５３）。これに対して、外気温度がα℃以上の場合には（ステップＳ５２：Ｎｏ）、制御部１８は、後述するステップＳ５９の処理を行う。つまり、ここでは、外気温度がα℃以上の場合には、後述するステップ５５のファン１７の運転を行わないようにしている。

そして、除霜運転開始からＡ分が未だに経過していない場合には（ステップＳ５３：Ｎｏ）、制御部１８は、熱交温度が除霜運転終了温度Ｔｅよりａ℃（例えば、２℃〜５℃）低い温度に到達したか否かを判断する（ステップＳ５４）。これに対して、除霜運転開始からＡ分が既に経過している場合には（ステップＳ５３：Ｙｅｓ）、制御部１８は、後述するステップＳ５９の処理に進む。

そして、本実施形態では、制御部１８は、熱交温度が除霜運転終了温度Ｔｅよりａ℃低い温度に到達した場合には（ステップＳ５４：Ｙｅｓ）、ファン１７の運転を再開する（ステップＳ５５）。これに対して、熱交温度が除霜運転終了温度Ｔｅよりａ℃低い温度に到達していない場合には（ステップＳ５４：Ｎｏ）、制御部１８は、再び除霜運転開始からＡ分が経過したか否かを判断する（ステップＳ５３）。

そして、制御部１８は、ファン１７の運転を再開（ステップＳ５５）した後、熱交温度がｃ℃以下になったか否かを判断する（ステップＳ５６）。そして、熱交温度がｃ℃以下になった場合には（ステップＳ５６：Ｙｅｓ）、熱交温度が下がり過ぎているので、制御部１８は、ファン１７の運転を再停止させる（ステップＳ５８）。一方、熱交温度がｃ℃より高い場合には（ステップＳ５６：Ｎｏ）、熱交温度が上記した（Ｔｅ−ａ）℃からｂ℃（例えば、２℃〜３℃）だけ低い温度以下になったか否かを判断する（ステップＳ５７）。そして、熱交温度が上記した（Ｔｅ−ａ）℃からｂ℃だけ低い温度以下になった場合には（ステップＳ５７：Ｙｅｓ）、制御部１８は、ファン１７の運転を再停止させる（ステップＳ５８）。このファン１７の運転（ステップＳ５５）は、熱交温度が（Ｔｅ−ａ）℃からｂ℃（２℃〜３℃）だけ低い温度以下になるまで行われる（ステップＳ５７：Ｎｏ）。

そして、制御部１８は、除霜運転の終了条件（ステップＳ５９、Ｓ６０）を満たすか否かを判断して、当該条件を満たす場合には、除霜運転を終了する。具体的には、制御部１８は、熱交温度が除霜運転終了温度Ｔｅ℃以上になったか否かを判断して（ステップＳ５９）、当該熱交温度が除霜運転終了温度Ｔｅ℃以上になった場合には（ステップＳ５９：Ｙｅｓ）、除霜運転を終了する。また、熱交温度が除霜運転終了温度Ｔｅ℃より低い場合には（ステップＳ５９：Ｎｏ）、制御部１８は、除霜運転開始から所定期間が経過した否かを判断して（ステップＳ６０）、除霜運転開始から所定期間が経過している場合には（ステップＳ６０：Ｙｅｓ）、除霜運転を終了する。これに対して、熱交温度が除霜運転終了温度Ｔｅ℃より低く（ステップＳ５９：Ｎｏ）、且つ、除霜運転開始から所定期間が経過していない場合には（ステップＳ６０：Ｎｏ）、再びステップＳ５２に戻り、外気温度がα℃未満になったか否かを判断する。以上のようにして、除霜運転が終了する。

［第１実施形態のヒートポンプ暖房給湯装置１００の特徴］
第１実施形態のヒートポンプ暖房給湯装置１００には、以下のような特徴がある。

本実施形態のヒートポンプ暖房給湯装置１００では、除霜運転開始からＡ分が経過しないうちに、熱交温度が（Ｔｅ−ａ）℃に到達した場合には、室外熱交換器１１の内部に流通するＣＯ_２冷媒が偏流していると推定して、ファン１７を積極的に運転することにより除霜時間を長くし、室外熱交換器１１に付着した霜が融け残ってしまうのを抑制することができる。

また、本実施形態のヒートポンプ暖房給湯装置１００では、外気温度がα℃以上の場合には（ステップＳ５２：Ｎｏ）、霜の融け残りが発生しにくいと想定し、ステップＳ５５におけるファン１７を積極的に運転することはせず、早期に除霜運転を終了させることができる。

また、本実施形態のヒートポンプ暖房給湯装置１００では、熱交温度が（Ｔｅ−ａ）℃からｂ℃だけ低下したとき（ステップＳ５７：Ｙｅｓ）、ファン１７の運転が停止されるので（ステップＳ５８）、室外熱交換器１１の温度が下がり過ぎないようにすることができる。

しかし、本実施形態のように、除霜運転終了温度Ｔｅが外気温度に応じて変化する場合において、熱交温度が（Ｔｅ−ａ）℃からｂ℃だけ低下したときに（ステップＳ５７：Ｙｅｓ）、ファン１７の運転が停止させる（ステップＳ５８）だけでは、熱交温度が下がり過ぎる（例えば、０℃以下になる）恐れがある。そこで、本実施形態では、熱交温度がｃ℃（例えば、３℃〜５℃）以下に下がり過ぎないようにしているので（ステップＳ５６）、除霜運転終了温度Ｔｅが外気温度に応じて変化する場合に、特に熱交温度が下がり過ぎるのを防止することができる。

（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係るヒートポンプユニットの除霜運転の詳細を示したフローチャートである。この第２実施形態に係るヒートポンプユニットでは、ファン１７の運転を再開した後のファン１７の運転停止条件が第１実施形態とは異なる。以下、詳細に説明する。

この第２実施形態に係るヒートポンプユニットでは、上記した第１実施形態と同様に、外気温度がα℃未満の場合で（ステップＳ５２：Ｙｅｓ）、且つ、除霜運転開始からＡ分が経過しないうちに（ステップＳ５３：Ｎｏ）、熱交温度が除霜運転終了温度Ｔｅよりａ℃低い温度に到達した場合には（ステップＳ５４：Ｙｅｓ）、ファン１７の運転を再開する（ステップＳ５５）。

そして、この第２実施形態では、制御部１８は、ファン１７の運転を再開（ステップＳ５５）した後、熱交温度がｃ℃以下になったか否かを判断する（ステップＳ５６）。そして、熱交温度がｃ℃以下になった場合には（ステップＳ５６：Ｙｅｓ）、熱交温度が下がり過ぎているので、制御部１８は、ファン１７の運転を再停止させる（ステップＳ５８）。一方、熱交温度がｃ℃より高い場合には（ステップＳ５６：Ｎｏ）、ファン１７の運転を再開してからＢ分（第２所定時間）（例えば、０．５分〜１分）以上が経過したか否かを判断する（ステップＳ１５７）。そして、ファン１７の運転を再開してからＢ分以上が経過した場合には（ステップＳ１５７：Ｙｅｓ）、制御部１８は、ファン１７の運転を再停止させる（ステップＳ５８）。このファン１７の運転（ステップＳ５５）は、ファン１７の運転を再開してからＢ分以上が経過するまで行われる（ステップＳ１５７：Ｎｏ）。

そして、制御部１８は、除霜運転の終了条件（ステップＳ５９、Ｓ６０）を満たすか否かを判断して、当該条件を満たす場合には、除霜運転を終了する。詳細は、第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

［第２実施形態のヒートポンプ暖房給湯装置の特徴］
第２実施形態のヒートポンプ暖房給湯装置には、以下のような特徴がある。

本実施形態のヒートポンプ暖房給湯装置では、ファン１７を積極的に運転する時間を制限することによって、室外熱交換器１１の温度が下がり過ぎないようにすることができる。

（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態に係るヒートポンプユニットの除霜運転の詳細を示したフローチャートである。この第３実施形態に係るヒートポンプユニットでは、ファン１７の運転を再開した後のファン１７の運転停止条件が第１及び第２実施形態とは異なる。以下、詳細に説明する。

この第３実施形態に係るヒートポンプユニットでは、上記した第１実施形態と同様に、外気温度がα℃未満の場合で（ステップＳ５２：Ｙｅｓ）、且つ、除霜運転開始からＡ分が経過しないうちに（ステップＳ５３：Ｎｏ）、熱交温度が除霜運転終了温度Ｔｅよりａ℃低い温度に到達した場合には（ステップＳ５４：Ｙｅｓ）、ファン１７の運転を再開する（ステップＳ５５）。

そして、この第３実施形態では、制御部１８は、ファン１７の運転を再開した後、熱交温度がｃ℃（例えば、３℃〜５℃）以下になったか否かを判断する（ステップＳ２５６）。そして、熱交温度がｃ℃以下になった場合には（ステップＳ２５６：Ｙｅｓ）、制御部１８は、ファン１７の運転を再停止させる（ステップＳ５８）。このファン１７の運転（ステップＳ５５）は、熱交温度がｃ℃以下になるまで行われる（ステップＳ２５６：Ｎｏ）。

そして、制御部１８は、除霜運転の終了条件（ステップＳ５９、Ｓ６０）を満たすか否かを判断して、当該条件を満たす場合には、除霜運転を終了する。詳細は、第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

［第３実施形態のヒートポンプ暖房給湯装置の特徴］
第３実施形態のヒートポンプ暖房給湯装置には、以下のような特徴がある。

本実施形態のヒートポンプ暖房給湯装置では、ファン１７を積極的に運転した場合でも、熱交温度がｃ℃以下になることがないので、熱交温度が下がり過ぎるのを確実に防止することができる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許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。

例えば、上記実施形態では、ヒートポンプユニット１においてＣＯ_２冷媒を使用する例について説明したが、本発明はこれに限らず、ＮＨ_３冷媒やＲ２２冷媒などを使用してもよい。

また、上記実施形態では、暖房機能及び給湯機能を備えたヒートポンプ暖房給湯装置に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこれに限らず、暖房機能及び給湯機能のいずれかを備えたヒートポンプ装置にも適用可能である。つまり、上記第１実施形態のヒートポンプ暖房給湯装置における給湯用熱交換器等を省略したヒートポンプ暖房装置に本発明を適用することも可能であるし、暖房用循環回路等を省略したヒートポンプ給湯装置に本発明を適用することも可能である。

また、上記実施形態では、貯湯タンク２に貯留される循環液を沸き上げるヒートポンプ装置に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこれに限らず、空気調和機（いわゆるエアコン）の室外機にも適用可能である。

また、上記実施形態では、除霜運転中の冷媒の流れの方向を沸き上げ運転時と同じにする正サイクル除霜運転について説明したが、本発明はこれに限らず、除霜運転中の冷媒の流れの方向を沸き上げ運転時とは逆にする逆サイクル除霜運転にも適用可能である。

また、上記実施形態では、外気温度がα℃未満になった場合（ステップＳ５２：Ｙｅｓ）に限り、除霜運転中にファン１７を運転する（ステップＳ５５）例について説明したが、本発明はこれに限らず、外気温度を必ずしも考慮する必要はない。

また、上記実施形態では、過冷却熱交換器１４を有するヒートポンプユニット１を用いる例について説明したが、本発明はこれに限らず、過冷却熱交換器１４を有さないヒートポンプユニットを用いてもよい。

本発明を利用すれば、除霜運転時に熱交換器に付着した霜が融け残ってしまうのを抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係るヒートポンプ暖房給湯装置の構成を示す模式図である。 図１に示したヒートポンプ暖房給湯装置の貯湯タンク及び給湯用熱交換器の詳細を示した断面図である。 図１に示したヒートポンプ暖房給湯装置のヒートポンプユニットの動作フローを示したフローチャートである。 図３に示した除霜運転の詳細を示したフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るヒートポンプユニットの除霜運転の詳細を示したフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係るヒートポンプユニットの除霜運転の詳細を示したフローチャートである。

符号の説明

１００ ヒートポンプ暖房給湯装置（ヒートポンプ装置）
１ ヒートポンプユニット（室外機）
２ 貯湯タンク
５ 沸上用循環回路（循環回路）
１１ 室外熱交換
１７ ファン（送風機）
１８ 制御部
１９ａ サーミスタ（熱交換器温度検知手段）
１９ｂ サーミスタ（外気温度検知手段）

Claims (7)

1. 冷媒が内部を流通する熱交換器と、
   前記熱交換器に付設される送風機と、
   前記熱交換器の温度を検知するための熱交換器温度検知手段と、
   前記熱交換器温度検知手段によって検知された熱交換器温度が除霜運転開始温度以下になったときに、前記送風機の運転を停止して前記熱交換器の除霜運転を開始する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記熱交換器の除霜運転中において、前記除霜運転開始から第１所定時間が経過しないうちに、前記熱交換器温度が除霜運転終了温度以下の第１温度に到達した場合に、前記送風機の運転を再開することを特徴とする、室外機。
2. 外気温度を検知するための外気温度検知手段をさらに備え、
   前記制御部は、前記熱交換器の除霜運転中において、前記外気温度検知手段によって検知された外気温度が第２温度未満で、且つ、前記除霜運転開始から第１所定時間が経過しないうちに、前記熱交換器温度が除霜運転終了温度以下の第１温度に到達した場合に、前記送風機の運転を再開することを特徴とする、請求項１に記載の室外機。
3. 前記制御部は、前記熱交換器の除霜運転中において、前記送風機の運転を再開した後、前記熱交換器温度が前記第１温度から所定温度だけ低下した場合に、前記送風機の運転を再停止させることを特徴とする、請求項１又は２に記載の室外機。
4. 前記制御部は、前記熱交換器の除霜運転中において、前記送風機の運転を再開した後、第２所定時間以上が経過した場合に、前記送風機の運転を再停止させることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の室外機。
5. 前記制御部は、前記熱交換器の除霜運転中において、前記送風機の運転を再開した後、前記熱交換器温度が第３温度以下に到達した場合に、前記送風機の運転を再停止させることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の室外機。
6. 前記冷媒にＣＯ_２を用いたことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の室外機。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の室外機と、
   前記室外機によって加熱された循環液を貯湯するための貯湯タンクと、
   貯湯タンク内に貯留された循環液を前記室外機と前記貯湯タンクとの間で循環させる循環回路とを備えることを特徴とする、ヒートポンプ装置。

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