JP2013036650A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】四路切換弁の切り換えによって利用ユニットにおける冷却運転と除霜運転とを切り換え可能な冷凍装置において、膨張機構を熱源ユニットに設けた場合であっても、冷却運転時におけるドレンパンの着霜を抑制する。
【解決手段】利用ユニット２は、利用側熱交換器２３において生じる凝縮水を収容するドレンパン２５と、冷媒回路１０において利用側熱交換器２３における冷媒流路と並列に設けられ、ドレンパン２５に熱を加えるための加熱用配管２１と、圧縮機構３１から吐出される高圧冷媒が加熱用配管２１を流れるのを許容する一方で膨張機構３７を通過した後の低圧冷媒が加熱用配管２１を流れるのを阻止するための逆流れ防止機構ＣＶ１と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、四路切換弁の切り換えによって利用ユニットにおける冷却運転と除霜運転とを切り換え可能な冷凍装置に関する。

従来、熱源ユニットと利用ユニットとを備え、圧縮機構、四路切換弁、熱源側熱交換器、膨張機構及び利用側熱交換器が冷媒配管によって接続された冷媒回路を有する冷凍装置が知られている。例えば特許文献１には、正サイクルの冷媒の流れによって利用ユニット（冷蔵ユニット）において冷却を行う冷却運転と、四路切換弁が切り換えられた逆サイクルの冷媒の流れによって利用ユニットにおいて除霜を行う除霜運転とを行う冷凍装置が開示されている。

特許文献１に記載の冷凍装置では、膨張機構が利用ユニットに設けられており、ドレンパンを加熱するための加熱用配管（ドレンパンヒータ）、膨張機構及び利用側熱交換器がこの順に直列に接続されている。そして、冷却運転時には、圧縮機構から吐出された高温高圧冷媒（ホットガス）が熱源側熱交換器において凝縮した後、利用ユニットに送られ、加熱用配管を通過した後、膨張機構において低温低圧冷媒となり、利用側熱交換器を通過する。一方、除霜運転時には、圧縮機構から吐出された高温高圧冷媒が利用ユニットに送られ、利用側熱交換器を通過した後、全開状態に保持された膨張機構を通過し、加熱用配管を通過する。これにより、利用側熱交換器及びドレンパンが除霜される。

特開２００７−１２７３０２号公報

ところで、例えば比較的小型で安価なタイプの冷凍装置においては、膨張弁が熱源ユニットに設けられる場合がある。このタイプの冷凍装置において特許文献１のように加熱用配管及び利用側熱交換器が直列に接続された構造を採用すると、冷却運転時には、熱源ユニットにおいて膨張機構を通過した低温低圧冷媒が利用ユニットに送られて加熱用配管内を流れることによってドレンパンが冷却される。その結果、冷却運転時にドレンパンが着霜しやすくなる。

そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、四路切換弁の切り換えによって利用ユニットにおける冷却運転と除霜運転とを切り換え可能な冷凍装置において、膨張機構を熱源ユニットに設けた場合であっても、冷却運転時におけるドレンパンの着霜を抑制することである。

本発明の冷凍装置は、熱源ユニット（３）と利用ユニット（２）とを備えている。前記冷凍装置は、圧縮機構（３１）、四路切換弁（３２）、熱源側熱交換器（３３）、膨張機構（３７）及び利用側熱交換器（２３）が冷媒配管によって接続された冷媒回路（１０）を有している。前記膨張機構（３７）は、前記熱源ユニット（３）に設けられている。前記冷凍装置は、前記四路切換弁（３２）の切り換えによって前記利用ユニット（２）における冷却運転と除霜運転とを切り換え可能である。

前記利用ユニット（２）は、前記利用側熱交換器（２３）において生じる凝縮水を収容するドレンパン（２５）と、前記冷媒回路（１０）において前記利用側熱交換器（２３）における冷媒流路と並列に設けられ、前記ドレンパン（２５）に熱を加えるための加熱用配管（２１）と、前記圧縮機構（３１）から吐出される高圧冷媒が前記加熱用配管（２１）を流れるのを許容する一方で前記膨張機構（３７）を通過した後の低圧冷媒が前記加熱用配管（２１）を流れるのを阻止するための逆流れ防止機構（ＣＶ１）と、を備えている。

この構成では、加熱用配管（２１）は、利用側熱交換器（２３）における冷媒流路と並列に設けられており、しかも、この加熱用配管（２１）の流れを規制する逆流れ防止機構（ＣＶ１）が設けられている。したがって、除霜運転時には、圧縮機構（３１）から吐出される高温高圧冷媒が加熱用配管（２１）を流れることによりドレンパン（２５）が効果的に除霜される。その一方で、冷却運転時には、熱源ユニット（３）において膨張機構（３７）を通過した後の低温低圧冷媒が利用ユニット（２）において加熱用配管（２１）を流れるのが逆流れ防止機構（ＣＶ１）によって阻止される。これにより、膨張機構（３７）を熱源ユニット（３）に設けた場合であっても、冷却運転時におけるドレンパン（２５）の着霜を抑制することができる。

前記冷凍装置において、前記利用ユニット（２）は、前記加熱用配管（２１）に設けられた減圧機構（８１）をさらに備えているのが好ましい。

この構成では、減圧機構（８１）の絞りの度合いを適宜選定することにより、利用側熱交換器の冷媒流路に流れる冷媒と、加熱用配管に流れるガス冷媒との分流割合を調節できる。

前記冷凍装置において、前記逆流れ防止機構（ＣＶ１）は前記加熱用配管（２１）に設けられた逆止弁であり、前記減圧機構（８１）はキャピラリーチューブである場合が例示できる。

前記冷凍装置において、前記利用ユニット（２）は開閉可能な弁（ＥＶ）を備えており、前記開閉可能な弁（ＥＶ）は、前記逆流れ防止機構（ＣＶ１）及び前記減圧機構（８１）を構成しているのが好ましい。

この構成では、開閉可能な弁（ＥＶ）が設けられているので、除霜運転時に加熱用配管に分流するガス冷媒の流量を自由に調節することができる。

前記冷凍装置において、前記冷房運転及び前記除霜運転を制御する制御部（４）をさらに備え、前記除霜運転は、前記除霜運転の開始から所定の条件を満たすまでの間に利用側熱交換器（２３）の除霜を重点的に実行する第１除霜運転と、前記第１除霜運転の後、前記第１除霜運転のときよりも前記開閉可能な弁（ＥＶ）の開度を大きくして前記加熱用配管（２１）を流れる高圧冷媒の流量を前記第１除霜運転のときよりも多くする第２除霜運転と、を含むのが好ましい。

第１除霜運転が開始された初期の段階では、利用側熱交換器（２３）に付着した霜は、まだ融解していない状態であるか、融解し始めた状態である。したがって、この初期段階では、利用側熱交換器（２３）に付着した霜は、ドレンパン（２５）にはほとんど落下しておらずに利用側熱交換器２３に付着したままである。よって、初期段階においては、ドレンパン（２５）を加温するよりもその分の熱を利用側熱交換器（２３）に与える方が好ましい。これにより、利用側熱交換器（２３）において着霜が除去される時間を短縮することができる。

本発明によれば、四路切換弁の切り換えによって利用ユニットにおける冷却運転と除霜運転とを切り換え可能な冷凍装置において、膨張機構を熱源ユニットに設けた場合であっても、冷却運転時におけるドレンパンの着霜を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る冷凍装置の構成を示す冷媒回路図であり、冷却運転時の冷媒の流れを示している。 前記第１実施形態に係る冷凍装置の構成を示す冷媒回路図であり、除霜運転時の冷媒の流れを示している。 前記第１実施形態に係る冷凍装置の制御例を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る冷凍装置の構成を示す冷媒回路図の一部であり、除霜運転時の冷媒の流れを示している。 前記第２実施形態に係る冷凍装置の制御例を示すフローチャートである。 （Ａ）は、参考例の冷凍装置の構成を示す冷媒回路図であり、冷却運転時の冷媒の流れを示している。（Ｂ）は、参考例の冷凍装置の構成を示す冷媒回路図であり、除霜運転時の冷媒の流れを示している。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態に係る冷凍装置１について図面を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係る冷凍装置１は、熱源ユニット（室外ユニット）３と、利用ユニット（室内ユニット）２と、これらを制御する制御部４とを備えている。利用ユニット２としては、例えば空調用の室内機、冷蔵品又は冷凍品の販売店等の商品冷却に使用される冷蔵庫又は冷凍庫などが挙げられる。

熱源ユニット３は、熱源ユニット回路３０を備え、利用ユニット２は、利用ユニット回路２０を備えている。冷凍装置１は、液側連絡配管１１とガス側連絡配管１２とを備えている。冷凍装置１は、熱源ユニット回路３０と利用ユニット回路２０とを液側連絡配管１１及びガス側連絡配管１２によって接続した冷媒回路１０を備えている。

熱源ユニット回路３０は、端部に２つの閉鎖弁１３，１４を備えている。閉鎖弁１３は、液側連絡配管１１の一端に接続されている。液側連絡配管１１の他端は、利用ユニット回路２０における液側の端部に接続されている。閉鎖弁１４は、ガス側連絡配管１２の一端に接続されている。ガス側連絡配管１２の他端は、利用ユニット回路２０におけるガス側の端部に接続されている。

熱源ユニット３は、圧縮機３１と、四路切換弁３２と、熱源側熱交換器としての熱源側熱交換器３３と、レシーバ３４と、膨張機構としての熱源側膨張弁３７と、アキュムレータ９１とを備えている。

圧縮機３１としては、例えば全密閉式高圧ドーム型のスクロール圧縮機を用いることができる。圧縮機３１は、インバータの出力周波数を変化させて電動機の回転数を変化させることによって容量が可変な可変容量圧縮機である。

圧縮機３１は、吸入管６１から流入した冷媒を圧縮し、圧縮した高圧の冷媒を吐出管６２へ吐出する。吐出管６２は、四路切換弁３２に向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁ＣＶを備えている。

四路切換弁３２のポートＰ１には、吐出管６２が接続され、四路切換弁３２のポートＰ２には、吸入管６１が接続されている。四路切換弁３２のポートＰ３には、熱源側熱交換器３３の一端（ガス側の端部）につながる配管が接続され、四路切換弁３２のポートＰ４には、閉鎖弁１４につながる第１ガス管７１が接続されている。

四路切換弁３２は、ポートＰ１とポートＰ３とが連通し、かつ、ポートＰ２とポートＰ４とが連通する第１状態（図１に示す状態）と、ポートＰ１とポートＰ４とが連通し、かつ、ポートＰ２とポートＰ３とが連通する第２状態（図２に示す状態）とを切り換え可能である。第１状態と第２状態は、制御部４により切り換えられる。第１状態では、冷凍装置１は、利用ユニット２において冷却運転を行う。第２状態では、冷凍装置１は、利用ユニット２においてデフロスト運転を行う。

熱源側熱交換器３３は、例えばクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。熱源側熱交換器３３は、その近傍に設けられたファン３８によって送られる室外空気と熱源側熱交換器３３内を流通する冷媒との間で熱交換を行う。熱源側熱交換器３３の他端（液側の端部）は、第１液管６５を介してレシーバ３４の頂部に接続されている。第１液管６５は、熱源側熱交換器３３の他端からレシーバ３４に向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁ＣＶを備えている。

レシーバ３４は、冷却運転時には熱源側熱交換器３３で凝縮した高圧冷媒を一時的に貯留する。レシーバ３４の底部には、第２液管６６の一端が接続されている。第２液管６６の他端は、閉鎖弁１３に接続されている。第２液管６６は、レシーバ３４の底部から閉鎖弁１３に向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁ＣＶを備えている。また、第２液管６６には、熱源側膨張弁３７とフィルターとが設けられている。熱源側膨張弁３７としては、例えば開度調整可能な電子膨張弁を用いることができる。

第１液管６５と第２液管６６とは、第３液管６９により接続されている。第３液管６９の一端は、逆止弁ＣＶと閉鎖弁１３との間の第２液管６６に接続され、第３液管６９の他端は、レシーバ３４の頂部と逆止弁ＣＶとの間の第１液管６５に接続されている。第３液管６９は、フィルター８３と、第１液管６５に向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁ＣＶとを備えている。

また、第１液管６５と第２液管６６とは、レシーバ３４をバイパスする分岐管６３により接続されている。この分岐管６３は、第１液管６５に向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁ＣＶを備えている。

熱源ユニット回路３０は、各種センサを備えている。具体的に、吐出管６２には、この吐出管６２の温度を検出する吐出管温度センサＴ１が設けられている。吸入管６１には、この吸入管６１の温度を検出する吸入管温度センサＴ２が設けられている。ファン３８の近傍には、外気温度を検出するための外気温センサＴｏｕｔが設けられている。

吸入管６１には、圧縮機３１に吸入される低圧冷媒の圧力を検出する低圧圧力センサＰＬが設けられている。吐出管６２には、圧縮機３１から吐き出される高圧冷媒の圧力を検出する高圧圧力センサＰＨが設けられている。

利用ユニット２の利用ユニット回路２０は、利用側熱交換器としての利用側熱交換器２３と、ドレンパン２５と、加熱用配管２１と、逆流れ防止機構としての逆止弁ＣＶ１とを備えている。

利用側熱交換器２３としては、例えばクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器を用いることができる。利用側熱交換器２３は、その近傍に設けられた利用側ファン２８によって送られる室内空気と利用側熱交換器２３内を流通する冷媒との間で熱交換を行う。

利用側熱交換器２３の一端（ガス側の端部）は、第２ガス管７２を介してガス側連絡配管１２に接続されている。利用側熱交換器２３の他端（液側の端部）は、第４液管７３を介して液側連絡配管１１に接続されている。

ドレンパン２５は、利用側熱交換器２３から滴下する結露水を回収する受け皿である。ドレンパン２５は、利用側熱交換器２３の下方に配置されている。

加熱用配管２１は、利用ユニット回路２０において、利用側熱交換器２３の冷媒流路と並列に設けられている。加熱用配管２１の一端は、第２ガス管７２に接続されている。加熱用配管２１の他端は、第４液管７３に接続されている。加熱用配管２１の一部である加熱部２１ａは、ドレンパン２５内に設けられている。後述するように、ドレンパン２５において結露水が凍結して生成された氷塊は、加熱用配管２１を流通する冷媒の熱により融解する。

加熱用配管２１には、逆流れ防止機構としての逆止弁ＣＶ１と、減圧機構としてのキャピラリーチューブ８１とが設けられている。逆止弁ＣＶ１及びキャピラリーチューブ８１は、この順に加熱用配管２１の加熱部２１ａと第４液管７３との間に設けられている。逆止弁ＣＶ１は、圧縮機３１から吐出される高圧冷媒が加熱用配管２１を流れるのを許容する一方で、熱源側膨張弁３７を通過した後の低圧冷媒が加熱用配管２１を流れるのを阻止する。

利用ユニット回路２０は、各種センサを備えている。具体的に、利用側ファン２８の近傍には、室内の温度を検出する室内温度センサＴｉｎが設けられている。第４液管７３には、利用側熱交換器２３に流入する液冷媒の温度を検知する温度センサＴ３が設けられている。利用側熱交換器２３には、この利用側熱交換器２３の温度を検知する温度センサＴ４が設けられている。

制御部４は、例えば、ＣＰＵと、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリとを含むマイクロコンピュータを備えている。制御部４には、温度センサＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔｏｕｔ，Ｔｉｎ及び圧力センサＰＬ，ＰＨの検出値を示す制御信号が入力される。制御部４は、これらの制御信号に基づいて各種の弁の切換、開度調整等を行い、冷却運転及び除湿運転を制御する。

（冷凍装置設置時の試運転）
図１に示す冷凍装置１が現場に設置され、所定量の冷媒が冷媒回路１０に充填された後、試運転が実行される。この試運転では、圧縮機３１を運転して冷媒回路１０において冷媒を循環させる。この際、試運転前の冷媒中に含まれているゴミなどがフィルター８２，８４に捕獲される。

試運転は、四路切換弁３２が図１に示す第１状態（冷却運転と同じ状態）に設定されて実行される。したがって、逆止弁ＣＶ１が設けられている加熱用配管２１には冷媒が流れない。よって、試運転前に冷媒に含まれるゴミが逆止弁ＣＶ１及びキャピラリーチューブ８１に詰まるのが防止できる。

（冷却運転）
次に、利用ユニット２が冷蔵庫である場合を例に挙げて冷却運転について説明する。図３は、第１実施形態に係る冷凍装置１の制御例を示すフローチャートである。冷却運転では、制御部４は、四路切換弁３２を制御して図１に示す第1状態に設定する。そして、制御部４は、圧縮機３１を運転し、熱源側膨張弁３７の開度を適宜調節して冷却運転を実行する（ステップＳ１）。

冷却運転では、圧縮機３１から吐出管６２に吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁３２を通って熱源側熱交換器３３に送られる。熱源側熱交換器３３では、ガス冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。熱源側熱交換器３３で凝縮した液冷媒は、第１液管６５を流れ、レシーバ３４を通過して第２液管６６へ流入する。

第２液管６６を流れる液冷媒は、熱源側膨張弁３７を通過する際に減圧されて低温の液冷媒となる（例えば−５℃）。この液冷媒は、第３液管６９から液側閉鎖弁１３を介して液側連絡配管１１を流れ、利用ユニット回路２０に流入する。

利用ユニット回路２０では、液冷媒は、利用側熱交換器２３に導入される。利用側熱交換器２３では、冷媒が利用ユニット２の冷却室における空気から吸熱して、例えば−５℃程度の蒸発温度で蒸発する。利用ユニット２では、利用側熱交換器２３で冷却された空気が利用ユニット２の冷却室へ供給され、冷却室の温度が設定温度（例えば５℃）に維持される。

利用側熱交換器２３を流出したガス冷媒は、第２ガス管７２及びガス側連絡配管１２を流れて熱源ユニット３に送られる。熱源ユニット３に送られたガス冷媒は、第１ガス管７１、四路切換弁３２及び吸入管６１を流れてアキュムレータ９１に流入する。アキュムレータ９１において気液分離されたガス冷媒は、吸入管６１を通じて圧縮機３１に吸入される。

冷却運転時には、熱源ユニット３において膨張弁３７を通過した後の低温低圧冷媒が利用ユニット２において加熱用配管２１を流れるのが逆流れ防止機構ＣＶ１によって阻止される。これにより、膨張弁３７を熱源ユニット３に設けた場合であっても、冷却運転時におけるドレンパン２５の着霜を抑制することができる。

（除霜運転）
次に、除霜運転について説明する。以下では、図１，２に示すように加熱用配管２１において逆流れ防止機構として逆止弁ＣＶ１を設け、減圧機構としてキャピラリーチューブ８１を設けた第１実施形態に係る冷凍装置１における除霜運転の一例について説明する。

制御部４は、冷却運転時において、予め定められた条件に基づいて利用ユニット２が着霜したと判断すると（ステップＳ２）、四路切換弁３２を切り換え、利用ユニット２において除霜運転を実行する（ステップＳ３）。具体的に、例えば、制御部４は、冷却運転時に、温度センサＴ３が検出する利用側熱交換器２３における冷媒の温度（蒸発温度）が予め定められた値ＴＳ１よりも小さい状態の積算時間が予め定められた時間よりも長くなった場合には、利用側熱交換器２３において着霜が生じたと判断する。

除霜運転では、制御部４は、四路切換弁３２を制御して図２に示す第２状態に設定し、圧縮機３１を運転し、冷媒回路１０において冷媒が冷却運転時と逆方向に循環する逆サイクルデフロストを実行する。

圧縮機３１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四路切換弁３２、第１ガス管７１及びガス側連絡配管１２を流れて利用ユニット２に送られる。利用ユニット２に送られたガス冷媒は、第２ガス管７２と加熱用配管２１とに分流する。

第２ガス管７２を流れるガス冷媒は、利用側熱交換器２３に流入し、利用側熱交換器２３内を流れた後、第４液管７３に流出する。この際、ガス冷媒は、利用側熱交換器２３において放熱して凝縮して液冷媒となる。利用側熱交換器２３に付着した霜は、利用側熱交換器２３において放熱されたガス冷媒の熱により加温され、一部が融解し始める。融解が進行すると、利用側熱交換器２３に付着した霜は、落下してドレンパン２５に収容される。

加熱用配管２１を流れるガス冷媒は、加熱部２１ａを通過する際に、加熱部２１ａにおいて放熱して凝縮して液冷媒となる。この液冷媒は、逆止弁ＣＶ１及びキャピラリーチューブ８１を通過して第４液管７３に流入し、利用側熱交換器２３から流出した液冷媒に合流して熱源ユニット３に送られる。ドレンパン２５に収容された霜は、加熱部２１ａにおいて放熱されたガス冷媒の熱により加温されて融解する。融解したドレン水は、ドレンパン２５に設けられた図略の排水口を通じてドレンパン２５の外に排出される。

このように実施例１では、高温の液冷媒が加熱用配管２１を流れることにより、ドレンパン２５に霜が付着することを防止すると共に、利用側熱交換器２３からドレンパン２５に落下した霜から氷が生成することを防止し、霜を確実に融解してドレン水として排出することができる。

液側連絡配管１１を通過して熱源ユニット３に導入された液冷媒は、第３液管６９を通じてレシーバ３４の頂部に流入し、レシーバ３４の底部から第２液管６６を流出する。第２液管６６を流れる液冷媒は、熱源側膨張弁３７を通過する際に減圧されて低温の液冷媒となる。この液冷媒は、分岐管６３を通って熱源側熱交換器３３に導入される。熱源側熱交換器３３では、冷媒が外気から吸熱して蒸発してガス冷媒となる。熱源側熱交換器３３から流出したガス冷媒は、吸入管６１を通じて圧縮機３１に吸入される。

第１実施形態では、キャピラリーチューブ８１を用いているので、除霜運転中には加熱用配管２１に高温のガス冷媒が常時流れてドレンパン２５を加温する。第２ガス管７２に流れるガス冷媒と、加熱用配管２１に流れるガス冷媒との分流割合は、例えば、所望の分流割合に合った絞りを有するキャピラリーチューブ８１を適宜選定すればよい。

制御部４は、予め定められた条件によって利用ユニット２における除霜が完了したと判断すると（ステップＳ４）、除霜運転を終了し、冷却運転を再び実行する。除霜完了の判断条件としては、次のような条件が例示できる。

例えば、制御部４は、除霜運転時に、温度センサＴ３が検出する利用側熱交換器２３における冷媒の温度（蒸発温度）が予め定められた値よりも大きくなると、利用側熱交換器２３において除霜が完了したと判断することができる。また、制御部４は、除霜運転時に、低圧圧力センサＰＬが検出する低圧圧力（吸入圧力）が予め定められた値よりも大きくなると、利用側熱交換器２３において除霜が完了したと判断してもよい。また、制御部４は、除霜運転開始からの経過時間が予め定められた値を超えると、利用側熱交換器２３において除霜が完了したと判断してもよい。

＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係る冷凍装置１の構成を示す冷媒回路１０の一部（利用ユニット回路２０）であり、除霜運転時の冷媒の流れを示している。図５は、第２実施形態に係る冷凍装置の制御例を示すフローチャートである。

第２実施形態に係る冷凍装置１では、逆止弁ＣＶ１及びキャピラリーチューブ８１に代えて、開閉可能な弁を加熱用配管２１に設けている。この冷凍装置１における除霜運転の一例について以下に説明する。

第２実施形態では、開閉可能な弁が設けられているので、除霜運転時に加熱用配管２１に分流するガス冷媒の流量を自由に調節することができる。具体的に、図４に示すように、第２実施形態では、開閉可能な弁として電子膨張弁ＥＶを用いている。この電子膨張弁ＥＶは、開度調節可能である。開閉可能な弁としては、電子膨張弁ＥＶに代えて、例えば電磁弁などの開閉弁を用いることもできる。

第２実施形態では、第１実施形態と同様に、制御部４は、冷房運転中に（ステップＳ１１）、予め定められた条件に基づいて利用ユニット２が着霜したと判断すると（ステップＳ１２）、利用ユニット２において除霜運転を実行する（ステップＳ１３〜Ｓ１６）。

除霜運転において、制御部４は、第１除霜運転（ステップＳ１３，Ｓ１４）と第２除霜運転（ステップＳ１５，Ｓ１６）とを実行する。第１除霜運転は、除霜運転の開始から所定の条件を満たすまでの間に利用側熱交換器２３の除霜を重点的に行う。第２除霜運転は、第１除霜運転の後、第１除霜運転のときよりも電子膨張弁ＥＶの開度を大きくして加熱用配管２１を流れる高圧冷媒の流量を第１除霜運転のときよりも多くする。

第１除霜運転が開始された初期の段階では、利用側熱交換器２３に付着した霜は、まだ融解していない状態であるか、融解し始めた状態であるので、落下せずに利用側熱交換器２３に付着したままである。したがって、この初期段階では、ドレンパン２５には霜が存在していないか、存在していたとしても少量である。よって、初期段階においては、ドレンパン２５を加温するよりもその分の熱を利用側熱交換器２３に与える方が好ましい。これにより、利用側熱交換器２３において着霜が除去される時間を短縮することができる。

第１除霜運転では、加熱用配管２１を流れる冷媒の流量よりも第２ガス管７２を流れる冷媒の流量を大きくする。具体的に、例えば、第１除霜運転では、電子膨張弁ＥＶの開度を全閉にすることができる。また、電子膨張弁ＥＶは、ドレンパン２５を予熱する程度に必要な少量のガス冷媒が加熱用配管２１に分流される程度の小さな開度に調節されてもよい。いずれの場合も、圧縮機３１から吐出され、利用ユニット２に導入された高温高圧のガス冷媒は、その全量又は大半の量が第２ガス管７２に導入される。

第２ガス管７２に導入されたガス冷媒は、利用側熱交換器２３において放熱して凝縮して液冷媒となる。実施例２の第１除霜運転では、実施例１に比べて第２ガス管７２に導入されるガス冷媒の量が多くなるので、利用側熱交換器２３に付着した霜がドレンパン２５に落下するまでの時間を短縮することができる。

制御部４は、第１除霜運転において、所定の条件が満たされたと判断したときに（ステップＳ１４）、第２除霜運転に移行する（ステップＳ１５）。この所定の条件は、例えば、利用側熱交換器２３に付着した霜の融解の進行度合いに関連付けて設定することができる。具体的に、制御部４は、第１除霜運転時に、例えば温度センサＴ４が検出する利用側熱交換器２３の温度が予め定められた値よりも大きくなると、前記所定の条件が満たされたと判断する。また、制御部４は、例えば温度センサＴ３が検出する利用側熱交換器２３における冷媒の温度が予め定められた値よりも大きくなると、前記所定の条件が満たされたと判断してもよい。

第２除霜運転では、制御部４は、第１除霜運転のときよりも電子膨張弁ＥＶの開度を大きくして加熱用配管２１を流れる高圧冷媒の流量を第１除霜運転のときよりも大きくする。例えば、第２除霜運転では、加熱用配管２１を流れる冷媒の流量を、第２ガス管７２を流れる冷媒の流量よりも大きくすることができる。

このように第２除霜運転では、第１除霜運転に比べて加熱用配管２１を流れるガス冷媒の流量が大きくなるので、ドレンパン２５に収容された霜を融解するまでの時間を短縮することができる。融解したドレン水は、ドレンパン２５に設けられた図略の排水口を通じてドレンパン２５の外に排出される。

第２実施形態では、制御部４は、予め定められた条件に基づいて除霜が完了したと判断すると（ステップＳ１６）、除霜運転を終了し、冷却運転を再び実行する（ステップＳ１１）。第２除霜運転完了の判断条件としては、次のような条件が例示できる。

例えば、制御部４は、第２除霜運転時に、温度センサＴ３が検出する利用側熱交換器２３における冷媒の温度（蒸発温度）が予め定められた値よりも大きくなると、ドレンパン２５において霜の融解が完了したと判断することができる。また、制御部４は、第２除霜運転時に、低圧圧力センサＰＬが検出する低圧圧力（吸入圧力）が予め定められた値よりも大きくなると、ドレンパン２５において霜の融解が完了したと判断してもよい。また、制御部４は、第２除霜運転開始からの経過時間が予め定められた値を超えると、ドレンパン２５において霜の融解が完了したと判断してもよい。

＜参考例＞
図６（Ａ），（Ｂ）は、参考例の冷凍装置１０１の構成を示す冷媒回路図である。図６（Ａ）は、冷却運転時の冷媒の流れを示しており、図６（Ｂ）は、除霜運転時の冷媒の流れを示している。図６（Ａ），（Ｂ）では、冷凍装置１０１の利用ユニット１０２のみを図示している。なお、図１及び図２に示す冷凍装置１と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

利用ユニット１０２は、加熱用配管１２１を備えている。加熱用配管１２１は、利用ユニット回路１２０において、第４液管７３と並列に設けられている。加熱用配管１２１の一端及び他端は、第４液管７３に接続されている。加熱用配管１２１の一部である加熱部１２１ａは、ドレンパン２５内に設けられている。加熱用配管１２１には、逆止弁ＣＶ１２が設けられている。逆止弁ＣＶ１２は、加熱用配管１２１の他端１２１ｃから一端１２１ｂに向かう冷媒の流れのみを許容する。

第４液管７３には、逆止弁ＣＶ１１及びフィルター１０４が設けられている。逆止弁ＣＶ１１は、液側連絡配管１１から利用側熱交換器２３に向かう冷媒の流れのみを許容する。逆止弁ＣＶ１１及びフィルター１０４は、第４液管７３において、加熱用配管１２１の一端１２１ｂが接続された部位と他端１２１ｃが接続された部位との間に位置している。

フィルター１０４は、冷凍装置１０１の試運転時に、図６（Ａ）に示す方向に利用ユニット回路１２０を流れる冷媒中のゴミが逆止弁ＣＶ１１に詰まるのを防止するために設けられている。一方、第１実施形態及び第２実施形態に係る冷凍装置１では、加熱用配管２１が利用ユニット回路２０において利用側熱交換器２３の冷媒流路と並列に設けられており、しかも、加熱用配管２１には第４液管７３から加熱用配管２１に冷媒が流入するのを阻止する逆止弁ＣＶ１が設けられている。したがって、冷凍装置１では、参考例のようなフィルター１０４を省略することができる。

また、この参考例の冷凍装置１０１では、図６（Ｂ）に示す除霜運転中には、冷媒は加熱用配管１２１を流れる一方でフィルター１０４には流れない。そのため、フィルター１０４に着霜した霜は、そのまま残留することになる。このように残留した霜がファンに接触するのを予防するためには、フィルターなどに断熱材を設ける対応が必要になる。また、フィルター１０４に冷媒中の冷凍機油が付着し、その冷凍機油に含まれる水分がフィルター１０４において析出すると、フィルター１０４において詰まりが生じる場合がある。

本実施形態をまとめると以下のようになる。

本実施形態では、加熱用配管２１は、利用側熱交換器２３における冷媒流路と並列に設けられており、しかも、この加熱用配管２１の流れを規制する逆流れ防止機構ＣＶ１が設けられている。したがって、除霜運転時には、圧縮機構３１から吐出される高温高圧冷媒が加熱用配管２１を流れることによりドレンパン２５が効果的に除霜される。その一方で、冷却運転時には、熱源ユニット３において膨張機構３７を通過した後の低温低圧冷媒が利用ユニット２において加熱用配管２１を流れるのが逆流れ防止機構ＣＶ１によって阻止される。これにより、膨張機構３７を熱源ユニット３に設けた場合であっても、冷却運転時におけるドレンパン２５の着霜を抑制することができる。

また、本実施形態では、利用ユニット２は、加熱用配管２１に設けられた減圧機構８１をさらに備えているので、減圧機構８１の絞りの度合いを適宜選定することにより、利用側熱交換器の冷媒流路に流れる冷媒と、加熱用配管に流れるガス冷媒との分流割合を調節できる。

また、第２実施形態では、利用ユニット２は、開度調節可能な弁ＳＶを備えており、開度調節可能な弁ＳＶは、逆流れ防止機構ＣＶ１及び減圧機構８１を構成している。したがって、除霜運転時に加熱用配管に分流するガス冷媒の流量を自由に調節することができる。

また、第２実施形態では、除霜運転は、除霜運転の開始から所定の条件を満たすまでの間に利用側熱交換器２３の除霜を重点的に実行する第１除霜運転と、第１除霜運転の後、第１除霜運転のときよりも開度調節可能な弁ＳＶの開度を大きくして加熱用配管２１を流れる高圧冷媒の流量を第１除霜運転のときよりも多くする第２除霜運転と、を含む。これにより、利用側熱交換器２３において着霜が除去される時間を短縮することができる。

＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。

例えば、第１実施形態では、利用ユニット２が加熱用配管２１に設けられた減圧機構８１を備えている場合を例示したが、この減圧機構８１は省略することもできる。

第１実施形態では、逆流れ防止機構ＣＶ１が逆止弁であり、減圧機構８１がキャピラリーチューブである場合を例示したが、これに限定されない。

１ 冷凍装置
２ 利用ユニット
３ 熱源ユニット
４ 制御部
１０ 冷媒回路
２０ 利用ユニット回路
２１ 加熱用配管
２１ａ 加熱部
２３ 利用側熱交換器
２５ ドレンパン
３０ 熱源ユニット回路
３１ 圧縮機
３２ 四路切換弁
３３ 熱源側熱交換器
３７ 熱源側膨張弁（膨張機構）
８１ キャピラリーチューブ
ＣＶ１ 逆止弁
ＥＶ 電子膨張弁

Claims (5)

1. 熱源ユニット（３）と利用ユニット（２）とを備えた冷凍装置であって、
   圧縮機構（３１）、四路切換弁（３２）、熱源側熱交換器（３３）、膨張機構（３７）及び利用側熱交換器（２３）が冷媒配管によって接続された冷媒回路（１０）を有し、前記膨張機構（３７）が前記熱源ユニット（３）に設けられており、前記四路切換弁（３２）の切り換えによって前記利用ユニット（２）における冷却運転と除霜運転とを切り換え可能であり、
   前記利用ユニット（２）は、
   前記利用側熱交換器（２３）において生じる凝縮水を収容するドレンパン（２５）と、
   前記冷媒回路（１０）において前記利用側熱交換器（２３）における冷媒流路と並列に設けられ、前記ドレンパン（２５）に熱を加えるための加熱用配管（２１）と、
   前記圧縮機構（３１）から吐出される高圧冷媒が前記加熱用配管（２１）を流れるのを許容する一方で前記膨張機構（３７）を通過した後の低圧冷媒が前記加熱用配管（２１）を流れるのを阻止するための逆流れ防止機構（ＣＶ１）と、を備えている冷凍装置。
2. 前記利用ユニット（２）は、前記加熱用配管（２１）に設けられた減圧機構（８１）をさらに備えている、請求項１に記載の冷凍装置。
3. 前記逆流れ防止機構（ＣＶ１）は前記加熱用配管（２１）に設けられた逆止弁であり、前記減圧機構（８１）はキャピラリーチューブである請求項２に記載の冷凍装置。
4. 前記利用ユニット（２）は開閉可能な弁（ＥＶ）を備えており、
   前記開閉可能な弁（ＥＶ）は、前記逆流れ防止機構（ＣＶ１）及び前記減圧機構（８１）を構成している、請求項２に記載の冷凍装置。
5. 前記冷房運転及び前記除霜運転を制御する制御部（４）をさらに備え、
   前記除霜運転は、
   前記除霜運転の開始から所定の条件を満たすまでの間に利用側熱交換器（２３）の除霜を重点的に実行する第１除霜運転と、
   前記第１除霜運転の後、前記第１除霜運転のときよりも前記開閉可能な弁（ＥＶ）の開度を大きくして前記加熱用配管（２１）を流れる高圧冷媒の流量を前記第１除霜運転のときよりも多くする第２除霜運転と、を含む、請求項４に記載の冷凍装置。

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