JP5183618B2 - ヒートポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプ装置に関するものであり、特に、蒸発器における着霜状況を正確に検知し、適切なタイミングで除霜運転を開始させる除霜開始判定制御に関するものである。

従来、空気調和機において暖房運転時に室内熱交換機配管温度センサー及び室内吸入温度センサーで室外熱交換機の結氷を判定して除霜運転開始判定を実施するものが存在する（例えば、特許文献１参照）。
また、ヒートポンプ給湯機において、大気と冷媒とを熱交換する蒸発器と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、蒸発器温度を検出する蒸発器温度検出手段とを備え、蒸発器に付着した霜を取り除く除霜運転を実施する際、外気温度と蒸発器温度との相関関係から求めた第１の条件式及び第２の条件式を有し、第１の条件式及び第２の条件式が形成する領域によって除霜運転の開始を判定し、２回目以降の除霜運転を実施する時には、前回の除霜運転時間に応じて第１の条件式及び第２の条件式に補正係数を加えることによって第１の条件式及び第２の条件式を補正し、除霜運転の開始の判定領域を補正するものがある（例えば、特許文献２参照）。

特開平９−２１０５１６号公報（第３−４頁、図３） 特開２００８−５１３６１号公報（第６頁、図２−３）

通常、ヒートポンプ装置の蒸発器においては、蒸発温度が０℃以下、かつ、空気の露点温度以下の場合、蒸発器表面に霜が成長する着霜現象が発生する。この着霜現象が発生すると、蒸発器における通風抵抗の増加を招き、熱交換器性能が低下し、ヒートポンプ装置の運転効率を低下させるため、蒸発器表面に成長した霜を取り除く除霜運転が必要となる。

現在、空気調和機及びヒートポンプ給湯機等において、蒸発器吸込空気温度と蒸発器冷媒温度との差から蒸発器への着霜状況を判定するものや、凝縮器冷媒温度と凝縮器吸込空気温度との差から蒸発器への着霜状況を判定するものがある。しかしながら、蒸発器冷媒温度及び凝縮器冷媒温度は、着霜だけでなく圧縮機周波数の変化又は負荷変動等によって変化してしまうため、着霜していない場合でも着霜していると誤判定したり、着霜しているのに着霜していないと誤判定してしまうという問題点がある。

本発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、圧縮機周波数の変化及び負荷変動等の影響を受けずに、正確に除霜運転の開始判定が実施できるヒートポンプ装置を得ることを目的とする。

本発明に係るヒートポンプ装置は、圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器が冷媒配管によって環状に接続した冷媒回路と、前記蒸発器の冷媒の飽和温度（以下、「蒸発温度」という）を検出する蒸発器温度検出手段と、前記蒸発器に送り込まれる空気の温度（以下、「蒸発器吸込空気温度」という）を検出する蒸発器吸込空気温度検出手段と、前記冷媒回路を流れる冷媒の流量を検出する冷媒流量検出手段と、除霜運転を開始するか否かの除霜運転開始判定を実施する制御部と、を備え、該制御部は、前記蒸発器温度検出手段によって検出された前記蒸発温度、前記蒸発器吸込空気温度検出手段によって検出された前記蒸発器吸込空気温度、及び前記冷媒流量検出手段によって検出された前記冷媒流量に基づいて、前記蒸発器を通過する空気の風量を算出し、該風量から、前記蒸発器を通過する空気の圧力損失と前記風量との所定の関係に基づいて、前記圧力損失を導出し、該圧力損失と、無着霜時の風量と、該風量から前記所定の関係に基づいて導出される無着霜時の圧力損失とから、前記蒸発器を通過する空気の風速を算出し、算出した前記風量及び前記風速に基づいて、前記蒸発器に発生した霜の厚さ（以下、「霜層厚さ」という）を算出し、該霜層厚さが所定の閾値以上である場合、除霜運転を実施させるものであり、前記霜層厚さをｔ＿ｆｒｏｓｔ、前記風量をＶａ、前記風速をＵ、前記蒸発器の高さをＨ、幅をＷ、フィン板厚をｔｆ、フィンピッチをｆｐとしたとき、前記風量Ｖａおよび前記風速Ｕに基づいて、下記式により前記霜層厚さｔ＿ｆｒｏｓｔを算出することを特徴とする。
ｔ＿ｆｒｏｓｔ＝（Ｕ×Ｈ×Ｗ×ｆｐ−Ｕ×Ｈ×Ｗ×ｆｔ−Ｖａ×ｆｐ）／（２×Ｕ×Ｈ×Ｗ）

本発明によれば、蒸発器に付着した霜について霜層厚さを算出し、その霜層厚さに基づいて除霜運転の開始判定を実施しているので、圧縮機周波数の変化及び負荷変動等によって、ヒートポンプ装置の運転状況が変化した場合でも、除霜運転の開始判定において誤判定を防止することができる。

本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置の冷媒回路の概略構成図である。 本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置における制御系統のブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置の除霜運転動作を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置の除霜運転の開始判定動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置の膨張弁４の開度とそのＣｖ値との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置の蒸発器５を通過する空気の風量とその際の圧力損失との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置の蒸発器５の構成図である。 本発明の実施の形態２に係るヒートポンプ装置における制御系統のブロック図である。 本発明の実施の形態２に係るヒートポンプ装置の除霜運転の開始判定動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係るヒートポンプ装置の通常運転時間と蒸発器５における霜層厚さとの関係を示す図である。 本発明の実施の形態３に係るヒートポンプ装置の蒸発器５の構成図である。 本発明の実施の形態４に係るヒートポンプ装置の蒸発器５及び蒸発器用ファン７の構成図である。 本発明の実施の形態５に係るヒートポンプ装置の冷媒回路の概略構成図である。 本発明の実施の形態６に係るヒートポンプ装置の冷媒回路の概略構成図である。

実施の形態１．
（ヒートポンプ装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置の冷媒回路の概略構成図であり、図２は、同ヒートポンプ装置における制御系統のブロック図である。
本実施の形態に係るヒートポンプ装置は、少なくとも、圧縮機１、四方弁２、凝縮器３、膨張弁４、蒸発器５を備えており、圧縮機１、四方弁２、凝縮器３、膨張弁４、蒸発器５、四方弁２、そして圧縮機１の順で冷媒配管によって接続され、冷媒回路を構成している。また、本実施の形態に係るヒートポンプ装置は、図２で示されるように、前述の圧縮機１及び四方弁２等の動作を制御する制御部１００を備えている。

四方弁２は、圧縮機１から吐出されたガス冷媒の流路を切り替える機能を有する。通常運転の場合、四方弁２は、圧縮機１から吐出されたガス冷媒が凝縮器３に流入するように、そして、蒸発器５から流出した冷媒が圧縮機１に流入するような流路を構成する。また、蒸発器５に発生した霜を除く除霜運転の場合、四方弁２は、圧縮機１から吐出されたガス冷媒が蒸発器５に流入するように、そして、凝縮器３から流出した冷媒が圧縮機１に流入するような流路を構成する。

凝縮器３は、その近傍に凝縮器用ファン６を備えており、通常運転の場合、圧縮機１から吐出され四方弁２を経由してきたガス冷媒と、凝縮器用ファン６の回転によって送られてくる空気との熱交換を実施して、ガス冷媒を凝縮させる。また、凝縮器用ファン６は、その回転駆動をさせる凝縮器用ファンモーター６ａに連結している。そして、凝縮器３の流入側の冷媒配管には、凝縮器冷媒圧力検出手段１０が設置されている。

膨張弁４は、流入してきた液冷媒を膨張させて減圧し、低温低圧の気液二相冷媒として流出させる。また、膨張弁４は、その開度を検出する膨張弁開度検出手段１１を備えている。そして、膨張弁４の流入側の冷媒配管には、膨張弁入口冷媒温度検出手段１２が設置されている。

蒸発器５は、その近傍に蒸発器用ファン７を備えており、通常運転の場合、膨張弁４から流出してきた冷媒と、蒸発器用ファン７の回転によって送られてくる空気との熱交換を実施して、冷媒を気化させる。また、蒸発器用ファン７は、その回転駆動をさせる蒸発器用ファンモーター７ａに連結している。また、蒸発器５は、蒸発器用ファンの回転駆動によって送られてくる空気の温度を検出する蒸発器吸込空気温度検出手段８を備えている。そして、蒸発器５の流出側の冷媒配管には、蒸発器冷媒圧力検出手段９が設置されている。

図２で示されるように、制御部１００には、蒸発器吸込空気温度検出手段８、蒸発器冷媒圧力検出手段９、凝縮器冷媒圧力検出手段１０、膨張弁開度検出手段１１及び膨張弁入口冷媒温度検出手段１２がそれぞれ接続されており、各検出手段から出力される温度情報、圧力情報及び開度情報（以下、「検出情報」という）が制御部１００に送信される。また、制御部１００は、メモリー１０１及び演算部１０２を備えている。そして、制御部１００は、圧縮機１、四方弁２、凝縮器用ファンモーター６ａ、蒸発器用ファンモーター７ａ及び膨張弁４に接続されており、それらの動作を制御する。

メモリー１０１は、制御部１００が受信した上記各検出手段からの検出情報を記憶する。演算部１０２は、メモリー１０１に記憶された上記各検出手段からの検出情報に基づいて演算し、制御部１００は、その演算結果に基づいて、上記各アクチュエーターの動作を制御する。

なお、膨張弁４は本発明の「膨張装置」に相当し、膨張弁開度検出手段１１は本発明の「膨張装置開度検出手段」に相当し、そして、膨張弁入口冷媒温度検出手段１２は、本発明の「膨張装置入口冷媒温度検出手段」に相当する。

（ヒートポンプ装置の通常運転動作）
次に、図１を参照しながら本実施の形態に係るヒートポンプ装置の通常運転動作の説明をする。
圧縮機１によって圧縮され吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁２を経由して、凝縮器３へ流入する。この凝縮器３に流入したガス冷媒は、凝縮器用ファン６の回転駆動によって送られてくる空気と熱交換が実施されて凝縮し、液冷媒となって、凝縮器３から流出する。このとき、凝縮器３は、ガス冷媒の凝縮によって放熱する。凝縮器３から流出した液冷媒は、膨張弁４に流れ込み、この膨張弁４によって膨張され減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は、蒸発器５に流入し、蒸発器用ファン７の回転駆動によって送られてくる空気と熱交換が実施されて気化し、低温低圧のガス冷媒となって蒸発器５から流出する。この蒸発器５から流出したガス冷媒は、四方弁２を経由して圧縮機１に流入し、再び、圧縮される。

（ヒートポンプ装置の除霜運転動作）
本実施の形態に係るヒートポンプ装置が通常運転している場合、蒸発器５においては、冷媒温度が０℃以下、かつ、空気の露天温度以下の場合、空気中に含有される水分が蒸発器５の表面に付着して霜へと成長する着霜現象が発生する。この蒸発器５における着霜現象によって、蒸発器５における空気の風路が塞がれ、通風抵抗が増大して風量が低下するため、熱交換量が低下して熱交換能力が十分に発揮できなくなる。そのため、蒸発器５において、着霜がある程度進んだ場合、霜を除去する除霜運転が必要となる。

図３は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置の除霜運転動作を示す図である。通常の除霜運転は、図３で示されるように、制御部１００によって四方弁２を切り替え、冷媒を通常運転の場合とは逆方向に流す方法が一般的である。以下、図３を参照しながら本実施の形態に係るヒートポンプ装置の除霜運転動作の説明をする。

圧縮機１によって圧縮され吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁２を経由して、蒸発器５へ流入する。この蒸発器５に流入したガス冷媒は、蒸発器用ファン７の回転駆動によって送られてくる空気と熱交換が実施されて凝縮し、液冷媒となって、蒸発器５から流出する。このとき、蒸発器５に付着した霜は、ガス冷媒の凝縮によって放出される熱によって、溶解する。蒸発器５から流出した液冷媒は、膨張弁４に流れ込み、この膨張弁４によって膨張され減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は、凝縮器３に流入し、凝縮器用ファン６の回転駆動によって送られてくる空気と熱交換が実施されて気化し、低温低圧のガス冷媒となって凝縮器３から流出する。この凝縮器３から流出したガス冷媒は、四方弁２を経由して圧縮機１に流入し、再び、圧縮される。

（ヒートポンプ装置の除霜運転の開始判定動作）
図４は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ装置の除霜運転の開始判定動作を示すフローチャートであり、図５は、同ヒートポンプ装置の膨張弁４の開度とそのＣｖ値との関係を示すグラフであり、図６は、同ヒートポンプ装置の蒸発器５を通過する空気の風量とその際の圧力損失との関係を示す図であり、そして、図７は、同ヒートポンプ装置の蒸発器５の構成図である。以下、図４〜図７を参照しながら、本実施の形態に係るヒートポンプ装置の除霜運転の開始判定動作の説明をする。

（Ｓ１）
まず、制御部１００は、通常運転を開始する。

（Ｓ２）
通常運転が開始された時、制御部１００は、蒸発器吸込空気温度検出手段８によって検出された蒸発器吸込空気温度Ｔａ、蒸発器冷媒圧力検出手段９によって検出された蒸発圧力Ｐｅ、凝縮器冷媒圧力検出手段１０によって検出された凝縮圧力Ｐｃ、膨張弁開度検出手段１１によって検出された膨張弁開度Ｐ、及び膨張弁入口冷媒温度検出手段１２によって検出された膨張弁入口温度Ｔｓｃを受信する。制御部１００の演算部１０２は、上記の蒸発圧力Ｐｅ、凝縮圧力Ｐｃ、膨張弁開度Ｐ及び膨張弁入口温度Ｔｓｃに基づいて、下記の式（１）によって無着霜時の冷媒流量Ｇｒを算出する。そして、演算部１０２は、上記の蒸発圧力Ｐｅに基づいて、冷媒の飽和温度である蒸発温度Ｔｅを算出する。

Ｇｒ＝８６．５×Ｃｖ×√（（Ｐｃ−Ｐｅ）／ρ） （１）

ここで、式（１）におけるＣｖは、膨張弁４のＣｖ値であって膨張弁４固有のものであり、膨張弁開度Ｐと図５で示されるような関係があり、図５の関係に基づいて膨張弁開度Ｐから容易に定まる値である。また、式（１）における密度ρは、膨張弁４の入口における液冷媒の密度を示し、凝縮圧力Ｐｃ及び膨張弁入口温度Ｔｓｃに基づいて算出される。

なお、膨張弁開度Ｐは本発明の「膨張装置開度」に相当し、膨張弁入口温度Ｔｓｃは本発明の「膨張装置入口温度」に相当する。

（Ｓ３）
演算部１０２は、ステップＳ２において、蒸発器吸込空気温度検出手段８によって検出された蒸発器吸込空気温度ＴａをＴａ＿ｉ、算出した蒸発温度ＴｅをＴｅ＿ｉ、そして、算出した冷媒流量ＧｒをＧｒ＿ｉとしてメモリー１０１に記憶する。

（Ｓ４）
ステップＳ３において、メモリー１０１に、通常運転開始時の蒸発器吸込空気温度Ｔａ＿ｉ、蒸発温度Ｔｅ＿ｉ、及び冷媒流量Ｇｒ＿ｉが記憶された後、制御部１００は、現在における蒸発器吸込空気温度Ｔａ、蒸発圧力Ｐｅ、凝縮圧力Ｐｃ、膨張弁開度Ｐ、及び膨張弁入口温度Ｔｓｃを各検出手段から受信する。演算部１０２は、上記の蒸発圧力Ｐｅ、凝縮圧力Ｐｃ、膨張弁開度Ｐ及び膨張弁入口温度Ｔｓｃに基づいて、式（１）によって現在の冷媒流量Ｇｒを算出する。そして、演算部１０２は、上記の蒸発圧力Ｐｅに基づいて、蒸発温度Ｔｅを算出する。

（Ｓ５）
蒸発器５における熱交換量Ｑは冷媒流量Ｇｒに比例するという関係、及び、その熱交換量Ｑは蒸発器吸込空気温度Ｔａと蒸発温度Ｔｅとの差と、蒸発器５を通風する空気の風量Ｖａとの積に比例するという関係から、冷媒流量Ｇｒは、蒸発器吸込空気温度Ｔａと蒸発温度Ｔｅとの差、及び風量Ｖａと下記の式（２）で示される関係が導かれる。

Ｇｒ∝Ｖａ×（Ｔａ−Ｔｅ） （２）

演算部１０２は、ステップＳ３においてメモリー１０１に記憶された蒸発器吸込空気温度Ｔａ＿ｉ、蒸発温度Ｔｅ＿ｉ、冷媒流量Ｇｒ＿ｉ、及び既知の無着霜時の風量Ｖａ＿ｉ、並びに、ステップＳ４において検出された蒸発器吸込空気温度Ｔａ、及びステップＳ４において算出された蒸発温度Ｔｅに基づいて、上記の式（２）から導出される下記の式（３）によって現在の風量Ｖａを算出する。

Ｖａ＝Ｇｒ／Ｇｒ＿ｉ×Ｖａ＿ｉ×（Ｔａ＿ｉ−Ｔｅ＿ｉ）／（Ｔａ−Ｔｅ） （３）

また、風量Ｖａ及び圧力損失ΔＰは、図６で示されるような関係があり、風量Ｖａに基づいて、圧力損失ΔＰは容易に定まる。さらに、圧力損失ΔＰは、蒸発器５を通風する空気の風速Ｕの二乗に比例することから、下記（４）で示される関係が導かれる。

ΔＰ∝Ｕ＾２ （４）

ここで、「＾」はべき乗を示す演算子である。通常運転開始時の圧力損失をΔＰ＿ｉ、蒸発器５を通風する空気の風速をＵ＿ｉ、上記の式（３）によって算出された風量Ｖａに基づいて図６の関係から定まる現在の圧力損失をΔＰ、そして、現在の蒸発器５を通風する空気の風速をＵとすると、式（４）の関係から下記の式（５）が導かれる。

ΔＰ＿ｉ／ΔＰ＝（Ｕ＿ｉ＾２）／（Ｕ＾２） （５）

また、図７で示されるような高さＨ、幅Ｗ、フィン板厚ｔｆ及びフィンピッチｆｐの蒸発器５において、無着霜時に空気が通過する通過面積をＳ＿ｉとすると、通過面積Ｓ＿ｉは、下記の式（６）によって算出される。

Ｓ＿ｉ＝Ｗ×Ｈ−ｔｆ×Ｈ×Ｗ／ｆｐ （６）

また、この無着霜時において蒸発器５を通風する空気の風速Ｕ＿ｉは、下記の式（７）によって算出される。

Ｕ＿ｉ＝Ｖａ＿ｉ／Ｓ＿ｉ （７）

演算部１０２は、既知の無着霜時の風量Ｖａ＿ｉに基づいて図６の関係から定まる圧力損失ΔＰ＿ｉ、式（３）によって算出した風量Ｖａに基づいて図６の関係から定まる現在の圧力損失ΔＰ、式（７）から定まる無着霜時の風速Ｕ＿ｉに基づいて、式（５）によって現在の蒸発器５を通風する空気の風速Ｕを算出する。

また、現在の蒸発器５を有効に空気が通過する通過面積をＳとすると、この通過面積Ｓは、現在の霜層厚さをｔ＿ｆｒｏｓｔとすると、下記の式（８）によって表される。

Ｓ＝Ｗ×Ｈ−（ｔｆ＋２×ｔ＿ｆｒｏｓｔ）×Ｈ×Ｗ／ｆｐ （８）

また、風速Ｕは、上記の式（７）と同様に下記の式（９）によって表される。

Ｕ＝Ｖａ／Ｓ （９）

ここで、式（８）及び式（９）から、霜層厚さｔ＿ｆｒｏｓｔは、下記の式（１０）によって表される。

ｔ＿ｆｒｏｓｔ＝（Ｕ×Ｈ×Ｗ×ｆｐ−Ｕ×Ｈ×Ｗ×ｔｆ−Ｖａ×ｆｐ）／（２×Ｕ×Ｈ×Ｗ） （１０）

演算部１０２は、上記の式（３）によって算出した風量Ｖａ、及び式（５）によって算出した風速Ｕに基づいて、式（１０）から霜層厚さｔ＿ｆｒｏｓｔを算出する。

（Ｓ６）
演算部１０２は、ステップＳ５において算出した霜層厚さｔ＿ｆｒｏｓｔが、所定の閾値まで成長しているか否か判定する。具体的には、演算部１０２は、霜層厚さｔ＿ｆｒｏｓｔが所定の閾値以上であると判定した場合は、ステップＳ７へ進む。一方、霜層厚さｔ＿ｆｒｏｓｔが所定の閾値未満であると判定した場合は、ステップＳ４へ戻る。
なお、上記の閾値としては、例えば、無着霜時の能力の９０％まで低下する霜層厚さとしてもよい。
また、上記の判定においては、霜層厚さｔ＿ｆｒｏｓｔについて閾値判定を実施するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、演算部１０２は、下記の式（１１）によってフィン閉塞率ｆｂを算出し、このフィン閉塞率ｆｂについて閾値判定するものとしてもよい。

ｆｂ＝２×ｔ＿ｆｒｏｓｔ／（ｆｐ−ｔｆ）×１００ （１１）

（Ｓ７）
制御部１００は、除霜運転を開始する。

（実施の形態１の効果）
以上の構成及び動作のように、蒸発器５に付着した霜について霜層厚さを算出し、その霜層厚さに基づいて除霜運転の開始判定を実施しているので、圧縮機周波数の変化及び負荷変動等によって、ヒートポンプ装置の運転状況が変化した場合でも、除霜運転の開始判定において誤判定を防止することができる。
また、霜層厚さを検出するための特別なセンサー等の追加も不要とすることができる。

なお、本実施の形態においては、四方弁２を切り替えることによって除霜運転を実施するいわゆるリバース除霜について述べたが、これに限定されるものではなく、蒸発器５にヒーターを設置し、除霜運転時には、そのヒーターによって霜を溶解させるいわゆるヒーター除霜によるものとしてもよい。また、四方弁２を経由せずに、圧縮機１から吐出された高温高圧の気体冷媒を直接、蒸発器５に流して除霜を実施するいわゆるホットガス除霜によるものとしてもよい。さらに、通常運転を停止することによって蒸発器５の霜の溶解を促すいわゆるオフサイクル除霜によるものとしてもよい。
また、本実施の形態においては、演算部１０２が、蒸発器冷媒圧力検出手段９によって検出された蒸発圧力Ｐｅに基づいて、蒸発温度Ｔｅを算出するものとしたが、これに限定されるものではなく、蒸発器５における蒸発温度Ｔｅを検出する蒸発温度検出手段を備える構成としてもよい。

実施の形態２．
本実施の形態に係るヒートポンプ装置について、実施の形態１に係るヒートポンプ装置の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。

（ヒートポンプ装置の構成）
本実施の形態に係るヒートポンプ装置の構成は、図１で示される実施の形態１に係るヒートポンプ装置の構成と同様である。

図８は、本発明の実施の形態２に係るヒートポンプ装置における制御系統のブロック図である。
図８で示されるように、本実施の形態に係るヒートポンプ装置の制御部１００は、除霜運転の開始判定動作を実施するまでの時間等をカウントするタイマー１０３を備えている。その他の構成は、図２で示される実施の形態１に係る制御部１００と同様である。

（ヒートポンプ装置の除霜運転の開始判定動作）
図９は、本発明の実施の形態２に係るヒートポンプ装置の除霜運転の開始判定動作を示すフローチャートである。以下、図９及び図１０を参照しながら、本実施の形態に係るヒートポンプ装置の除霜運転の開始判定動作の説明をする。

（Ｓ１１）
まず、制御部１００は、通常運転を開始する。このとき、制御部１００のタイマー１０３は、通常運転が開始されてからの経過時間（以下、「判定開始前経過時間」という）のカウントを開始する。

（Ｓ１２）
制御部１００は、タイマー１０３によってカウントされる判定開始前経過時間が判定開始時間τ１を経過したか否か判定する。制御部１００は、この判定開始前経過時間が判定開始時間τ１を経過したと判定した場合は、ステップＳ１３へ進む。一方、判定開始前経過時間が判定開始時間τ１を経過していないと判定した場合は、引き続き、判定開始前経過時間が判定開始時間τ１を経過したか否かを監視する。

ここで、判定開始時間τ１は、通常運転が開始されてから冷凍サイクルが十分安定する時間（例えば、１０分）に設定すればよい。これによって、冷凍サイクルが安定しないタイミングでの開始判定動作をすることを回避することができ、開始判定動作の精度を向上させることができる。
なお、冷凍サイクルが十分安定する時間が１０分よりも短い場合は、判定開始時間τ１を短く設定してもよく、逆に、１０分よりも長い場合は、判定開始時間τ１を長く設定してもよい。

（Ｓ１３）
通常運転が開始されてから判定開始時間τ１経過後、制御部１００は、蒸発器吸込空気温度検出手段８によって検出された蒸発器吸込空気温度Ｔａ、蒸発器冷媒圧力検出手段９によって検出された蒸発圧力Ｐｅ、凝縮器冷媒圧力検出手段１０によって検出された凝縮圧力Ｐｃ、膨張弁開度検出手段１１によって検出された膨張弁開度Ｐ、及び膨張弁入口冷媒温度検出手段１２によって検出された膨張弁入口温度Ｔｓｃを受信する。制御部１００の演算部１０２は、上記の蒸発圧力Ｐｅ、凝縮圧力Ｐｃ、膨張弁開度Ｐ及び膨張弁入口温度Ｔｓｃに基づいて、式（１）によって判定開始時間τ１経過時の冷媒流量Ｇｒを算出する。そして、演算部１０２は、上記の蒸発圧力Ｐｅに基づいて、蒸発温度Ｔｅを算出する。

（Ｓ１４）
演算部１０２は、ステップＳ１３において、蒸発器吸込空気温度検出手段８によって検出された蒸発器吸込空気温度ＴａをＴａ＿ｉ、算出した蒸発温度ＴｅをＴｅ＿ｉ、そして、算出した冷媒流量ＧｒをＧｒ＿ｉとしてメモリー１０１に記憶する。このとき、タイマー１０３は、上記のように蒸発器吸込空気温度Ｔａ＿ｉ、蒸発温度Ｔｅ＿ｉ及び冷媒流量Ｇｒ＿ｉを設定してからの経過時間（以下、「霜層厚さ算出前経過時間」という）のカウントを開始する。

（Ｓ１５）
制御部１００は、タイマー１０３によってカウントされる霜層厚さ算出前経過時間が除霜禁止時間τ２を経過したか否か判定する。制御部１００は、この霜層厚さ算出前経過時間が除霜禁止時間τ２を経過したと判定した場合は、ステップＳ１６へ進む。一方、霜層厚さ算出前経過時間が除霜禁止時間τ２を経過していないと判定した場合は、引き続き、霜層厚さ算出前経過時間が除霜禁止時間τ２を経過したか否かを監視する。

ここで、除霜禁止時間τ２は、例えば、前回の除霜運転時間に基づいて設定してもよいし、又は、前回の除霜運転開始直前の霜層厚さに基づいて設定してもよい。これによって、前回の運転状況に基づいて、除霜運転の開始判定を適切なタイミングで実施することができる。また、上記のように、除霜禁止時間τ２を設けることによって、誤判定による除霜運転開始を回避することが可能となる。

除霜禁止時間τ２を、前回の除霜運転時間に基づいて設定する場合、制御部１００は、前回の除霜運転時間が長い場合、今回の蒸発器５における着霜量についても多いものと判断して、除霜禁止時間τ２を短く設定する。一方、制御部１００は、前回の除霜運転時間が短い場合、今回の蒸発器５における着霜量についても少ないものと判断して、除霜禁止時間τ２を長く設定する。例えば、制御部１００は、前回の除霜運転時間が２分以下の場合は、着霜量が少ないため、除霜禁止時間τ２を６０分に設定し、一方、前回の除霜運転時間が２分よりも長い場合は、着霜量が多いため、除霜禁止時間τ２を３０分に設定する。
なお、上記のように、制御部１００は、前回の除霜運転時間から学習して、除霜禁止時間τ２を設定するものの他、予め除霜禁止時間τ２を、除霜運転における除霜方式、又は、ヒートポンプ装置の個々の機器特性に基づいて設定するものとしてもよい。

また、除霜禁止時間τ２を、前回の除霜運転開始直前の霜層厚さに基づいて設定する場合、制御部１００は、前回の除霜運転開始直前において、前述の式（１１）によって算出されるフィン閉塞率ｆｂが大きい場合、今回の蒸発器５における着霜量についても多いものと判断して、除霜禁止時間τ２を短く設定する。一方、制御部１００は、前回の除霜運転開始直前において、式（１１）によって算出されるフィン閉塞率ｆｂが小さい場合、今回の蒸発器５における着霜量についても少ないものと判断して、除霜禁止時間τ２を長く設定する。例えば、制御部１００は、前回のフィン閉塞率ｆｂが５０％以下の場合は、着霜量が少ないため、除霜禁止時間τ２を６０分に設定し、一方、前回のフィン閉塞率ｆｂが５０％よりも大きい場合は、着霜量が多いため、除霜禁止時間τ２を３０分に設定する。
なお、上記のように、制御部１００は、前回の除霜運転開始直前の霜層厚さを示すフィン閉塞率ｆｂから学習して、除霜禁止時間τ２を設定するものの他、予め除霜禁止時間τ２を、除霜運転における除霜方式、又は、ヒートポンプ装置の個々の機器特性に基づいて設定するものとしてもよい。

（Ｓ１６）
除霜禁止時間τ２経過後、制御部１００は、その時点における蒸発器吸込空気温度Ｔａ、蒸発圧力Ｐｅ、凝縮圧力Ｐｃ、膨張弁開度Ｐ、及び膨張弁入口温度Ｔｓｃを各検出手段から受信する。演算部１０２は、上記の蒸発圧力Ｐｅ、凝縮圧力Ｐｃ、膨張弁開度Ｐ及び膨張弁入口温度Ｔｓｃに基づいて、式（１）によって除霜禁止時間τ２経過時の冷媒流量Ｇｒを算出する。そして、演算部１０２は、上記の蒸発圧力Ｐｅに基づいて、蒸発温度Ｔｅを算出する。

（Ｓ１７）
演算部１０２は、実施の形態１におけるステップＳ５の処理と同様に、蒸発器５における除霜禁止時間τ２経過時の霜層厚さｔ＿ｆｒｏｓｔを算出する。

（Ｓ１８）
演算部１０２は、ステップＳ１７において算出した霜層厚さｔ＿ｆｒｏｓｔが、所定の閾値まで成長しているか否か判定する。具体的には、演算部１０２は、霜層厚さｔ＿ｆｒｏｓｔが所定の閾値以上であると判定した場合は、ステップＳ２０へ進む。一方、霜層厚さｔ＿ｆｒｏｓｔが所定の閾値未満であると判定した場合は、ステップＳ１９へ進む。
なお、上記の閾値としては、例えば、無着霜時の能力の９０％まで低下する霜層厚さとしてもよい。
また、上記の判定においては、霜層厚さｔ＿ｆｒｏｓｔについて閾値判定を実施するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、演算部１０２は、式（１１）によってフィン閉塞率ｆｂを算出し、このフィン閉塞率ｆｂについて閾値判定するものとしてもよい。

（Ｓ１９）
制御部１００は、タイマー１０３によってカウントされる霜層厚さ算出前経過時間が運転最大時間τ３を経過したか否か判定する。制御部１００は、この霜層厚さ算出前経過時間が運転最大時間τ３を経過したと判定した場合は、ステップＳ２０へ進む。一方、霜層厚さ算出前経過時間が運転最大時間τ３を経過していないと判定した場合は、ステップＳ１６へ戻る。

ここで、運転最大時間τ３は、例えば、前回の除霜運転時間に基づいて設定してもよいし、又は、前回の除霜運転開始直前の霜層厚さに基づいて設定してもよい。これによって、誤判定して除霜運転が実施されないという状況を回避することができる。

運転最大時間τ３を、前回の除霜運転時間に基づいて設定する場合、制御部１００は、前回の除霜運転時間が長い場合、今回の蒸発器５における着霜量についても多いものと判断して、運転最大時間τ３を短く設定する。一方、制御部１００は、前回の除霜運転時間が短い場合、今回の蒸発器５における着霜量についても少ないものと判断して、運転最大時間τ３を長く設定する。例えば、制御部１００は、前回の除霜運転時間が２分以下の場合は、着霜量が少ないため、運転最大時間τ３を２４０分に設定し、一方、前回の除霜運転時間が２分よりも長い場合は、着霜量が多いため、運転最大時間τ３を１２０分に設定する。
なお、上記のように、制御部１００は、前回の除霜運転時間から学習して、運転最大時間τ３を設定するものの他、予め運転最大時間τ３を、除霜運転における除霜方式、又は、ヒートポンプ装置の個々の機器特性に基づいて設定するものとしてもよい。

また、運転最大時間τ３を、前回の除霜運転開始直前の霜層厚さに基づいて設定する場合、制御部１００は、前回の除霜運転開始直前において、前述の式（１１）によって算出されるフィン閉塞率ｆｂが大きい場合、今回の蒸発器５における着霜量についても多いものと判断して、運転最大時間τ３を短く設定する。一方、制御部１００は、前回の除霜運転開始直前において、式（１１）によって算出されるフィン閉塞率ｆｂが小さい場合、今回の蒸発器５における着霜量についても少ないものと判断して、運転最大時間τ３を長く設定する。例えば、制御部１００は、前回のフィン閉塞率ｆｂが５０％以下の場合は、着霜量が少ないため、運転最大時間τ３を２４０分に設定し、一方、前回のフィン閉塞率ｆｂが５０％よりも大きい場合は、着霜量が多いため、運転最大時間τ３を１２０分に設定する。
なお、上記のように、制御部１００は、前回の除霜運転開始直前の霜層厚さを示すフィン閉塞率ｆｂから学習して、運転最大時間τ３を設定するものの他、予め運転最大時間τ３を、除霜運転における除霜方式、又は、ヒートポンプ装置の個々の機器特性に基づいて設定するものとしてもよい。
（Ｓ２０）
制御部１００は、除霜運転を開始する。

（実施の形態２の効果）
以上の構成及び動作のように、通常運転が開始されてから冷凍サイクルが十分安定するまでの時間である判定開始時間τ１を設けることによって、冷凍サイクルが安定しないタイミングでの開始判定動作をすることを回避することができ、開始判定動作の精度を向上させることができる。
また、蒸発器５における霜層厚さｔ＿ｆｒｏｓｔを算出するまでに除霜禁止時間τ２を設けることによって、誤判定による除霜運転開始を回避することが可能となる。また、前回の除霜運転時間、又は前回の除霜運転開始直前の霜層厚さ等の前回の運転状況に基づいて、除霜禁止時間τ２を設定することによって、除霜運転の開始判定を適切なタイミングで実施することができる。
さらに、除霜運転開始までの最大時間である運転最大時間τ３を設けることによって、誤判定して除霜運転が実施されないという状況を回避することができる。

なお、上記の除霜禁止時間τ２又は運転最大時間τ３を前回の運転状況から学習して、算出する場合、例えば、以下のように算出するものとしてもよい。まず、図１０で示されるように通常運転時間と蒸発器５の霜層厚さが比例関係にあるものとして、演算部１０２は、前回の通常運転時間τ０と、その時の除霜運転開始直前の霜層厚さｔ＿ｆｒｏｓｔ０とを用いて、下記の式（１２）から霜層厚さ成長速度Ｖｔｆを算出する。

Ｖｔｆ＝ｔ＿ｆｒｏｓｔ０／τ０ （１２）

そして、演算部１０２は、算出した霜層厚さ成長速度Ｖｔｆに基づいて、例えば、フィン閉塞率ｆｂが５０％になる霜層厚さに成長するまでの時間を算出して、その時間を除霜禁止時間τ２に設定するものとしてもよい。また、演算部１０２は、算出した霜層厚さ成長速度Ｖｔｆに基づいて、例えば、フィン閉塞率ｆｂが９０％になる霜層厚さに成長するまでの時間を算出して、その時間を運転最大時間τ３に設定するものとしてもよい。

このように、蒸発器５における着霜量により除霜禁止時間τ２を変化させて設定することによって、不必要な判定の実施を開始し、判定開始を最小限にとどめることが可能となり、より精度の高い判定が可能となる。また、蒸発器５における着霜量により運転最大時間τ３を変化させて設定することによって、誤判定により除霜運転が実施されないという状況を回避できるだけでなく、適切な運転最大時間τ３を設定でき、無駄な除霜運転を回避できる。

また、本実施の形態に係るヒートポンプ装置の動作においては、タイマー１０３は、ステップＳ１４において、蒸発器吸込空気温度Ｔａ＿ｉ、蒸発温度Ｔｅ＿ｉ及び冷媒流量Ｇｒ＿ｉが設定されてから霜層厚さ算出前経過時間を、カウントしている動作としているが、これに限定されるものではなく、判定開始前経過時間のように、通常運転が開始されてからカウントを開始する動作としてもよい。

さらに、本実施の形態に係るヒートポンプ装置の動作においては、判定開始時間τ１を設けることによって、通常運転が開始された後に冷凍サイクルを安定化させ、除霜禁止時間τ２を設けることによって、霜層厚さｔ＿ｆｒｏｓｔを算出するまでの時間を設定し、さらに、運転最大時間τ３を設けることによって、除霜運転を開始させるまでの経過時間の上限値を設定しているが、これら判定開始時間τ１、除霜禁止時間τ２及び運転最大時間τ３のすべてを設けることに限定されるものではなく、いずれかが設けられる動作としてもよい。

実施の形態３．
本実施の形態に係るヒートポンプ装置について、実施の形態１及び実施の形態２に係るヒートポンプ装置の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。

（ヒートポンプ装置の構成）
図１１は、本発明の実施の形態３に係るヒートポンプ装置の蒸発器５の構成図である。
図１１で示されるように、本実施の形態に係る蒸発器５において空気が入り込む面の近傍に風速検出手段２１が設置されている。この風速検出手段２１は、制御部１００に接続されており、蒸発器５に通過する空気の風速を検出し、その風速情報を制御部１００に送信する。また、本実施の形態に係るヒートポンプ装置は、実施の形態１又は実施の形態２に係るヒートポンプ装置における蒸発器吸込空気温度検出手段８、蒸発器冷媒圧力検出手段９、凝縮器冷媒圧力検出手段１０、膨張弁開度検出手段１１及び膨張弁入口冷媒温度検出手段１２は備えられていない。その他の構成は、実施の形態１及び実施の形態２に係るヒートポンプ装置と同様の構成である。

（ヒートポンプ装置の除霜運転の開始判定動作）
以上のような構成によって、制御部１００の演算部１０２は、図１１で示される幅Ｗ及び高さＨから、蒸発器５において空気が入り込む前面を空気が通過する通過面積を算出し、この通過面積、及び風速検出手段２１によって検出される風速に基づいて、式（３）によらずに、容易に風量Ｖａを算出することができる。

（実施の形態３の効果）
以上の構成によって、演算部１０２は、風量Ｖａを、実施の形態１又は実施の形態２に係るヒートポンプ装置におけるような蒸発器吸込空気温度検出手段８によって検出される蒸発温度Ｔｅ、蒸発器冷媒圧力検出手段９によって検出される蒸発器吸込空気温度Ｔａ、凝縮器冷媒圧力検出手段１０によって検出される凝縮圧力Ｐｃ、膨張弁開度検出手段１１によって検出される膨張弁開度Ｐ、及び膨張弁入口冷媒温度検出手段１２によって検出される膨張弁入口温度Ｔｓｃを用いずに算出することができる。したがって、実施の形態１又は実施の形態２に係るヒートポンプ装置におけるような蒸発器吸込空気温度検出手段８、蒸発器冷媒圧力検出手段９、凝縮器冷媒圧力検出手段１０、膨張弁開度検出手段１１及び膨張弁入口冷媒温度検出手段１２を不要とすることができ、全体としては、実施の形態１又は実施の形態２に係るヒートポンプ装置と比較して、検出手段を４つ減らすことが可能となる。

なお、上記のように、蒸発器吸込空気温度検出手段８、蒸発器冷媒圧力検出手段９、凝縮器冷媒圧力検出手段１０、膨張弁開度検出手段１１及び膨張弁入口冷媒温度検出手段１２を備えないものとしているが、風量Ｖａを算出するためにはこれらが不要ということであって、その他の目的で使用する場合であれば備えられてもよいのは言うまでもない。

実施の形態４．
本実施の形態に係るヒートポンプ装置について、実施の形態１及び実施の形態２に係るヒートポンプ装置の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。

（ヒートポンプ装置の構成）
図１２は、本発明の実施の形態４に係るヒートポンプ装置の蒸発器５及び蒸発器用ファン７の構成図である。
図１２で示されるように、本実施の形態に係る蒸発器用ファン７には、ファン入力検出手段２２が内蔵されている。このファン入力検出手段２２は、制御部１００に接続されており、蒸発器用ファン７の回転駆動の際に流れる電流を検出し、その電流情報を制御部１００に送信する。また、本実施の形態に係るヒートポンプ装置は、実施の形態１又は実施の形態２に係るヒートポンプ装置における蒸発器吸込空気温度検出手段８、蒸発器冷媒圧力検出手段９、凝縮器冷媒圧力検出手段１０、膨張弁開度検出手段１１及び膨張弁入口冷媒温度検出手段１２は備えられていない。その他の構成は、実施の形態１及び実施の形態２に係るヒートポンプ装置と同様の構成である。

（ヒートポンプ装置の除霜運転の開始判定動作）
以上のような構成によって、制御部１００の演算部１０２は、蒸発器５において着霜が進んで通風抵抗が増加し、それに伴って圧力損失が増加した場合に、同じファン回転数を得ようとすると、蒸発器用ファン７に流れる電流が増加するので、その圧力損失と電流値との関係から、圧力損失ΔＰが得られ、この圧力損失ΔＰに基づいて、図６で示される関係から、風量Ｖａを求めることができる。

（実施の形態４の効果）
以上の構成によって、演算部１０２は、風量Ｖａを、実施の形態１又は実施の形態２に係るヒートポンプ装置におけるような蒸発器吸込空気温度検出手段８によって検出される蒸発温度Ｔｅ、蒸発器冷媒圧力検出手段９によって検出される蒸発器吸込空気温度Ｔａ、凝縮器冷媒圧力検出手段１０によって検出される凝縮圧力Ｐｃ、膨張弁開度検出手段１１によって検出される膨張弁開度Ｐ、及び膨張弁入口冷媒温度検出手段１２によって検出される膨張弁入口温度Ｔｓｃを用いずに求めることができる。したがって、実施の形態１又は実施の形態２に係るヒートポンプ装置におけるような蒸発器吸込空気温度検出手段８、蒸発器冷媒圧力検出手段９、凝縮器冷媒圧力検出手段１０、膨張弁開度検出手段１１及び膨張弁入口冷媒温度検出手段１２を不要とすることができ、全体としては、実施の形態１又は実施の形態２に係るヒートポンプ装置と比較して、検出手段を４つ減らすことが可能となる。

なお、上記のように、蒸発器吸込空気温度検出手段８、蒸発器冷媒圧力検出手段９、凝縮器冷媒圧力検出手段１０、膨張弁開度検出手段１１及び膨張弁入口冷媒温度検出手段１２を備えないものとしているが、風量Ｖａを算出するためにはこれらが不要ということであって、その他の目的で使用する場合であれば備えられてもよいのは言うまでもない。

実施の形態５．
本実施の形態に係るヒートポンプ装置について、実施の形態１及び実施の形態２に係るヒートポンプ装置の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。

（ヒートポンプ装置の構成）
図１３は、本発明の実施の形態５に係るヒートポンプ装置の冷媒回路の概略構成図である。
図１３で示されるように、本実施の形態に係るヒートポンプ装置は、圧縮機１の吸入側の冷媒配管に圧縮機吸入冷媒温度検出手段２３及び圧縮機吸入冷媒圧力検出手段２４を備えている。この圧縮機吸入冷媒温度検出手段２３及び圧縮機吸入冷媒圧力検出手段２４は、制御部１００に接続されている。このうち、圧縮機吸入冷媒温度検出手段２３は、圧縮機１に吸入される冷媒の温度を検出し、その温度情報を制御部１００に送信する。また、圧縮機吸入冷媒圧力検出手段２４は、圧縮機１に吸入される冷媒の圧力を検出し、その圧力情報を制御部１００に送信する。また、本実施の形態に係るヒートポンプ装置は、実施の形態１又は実施の形態２に係るヒートポンプ装置における凝縮器冷媒圧力検出手段１０、膨張弁開度検出手段１１及び膨張弁入口冷媒温度検出手段１２は備えられていない。その他の構成は、実施の形態１及び実施の形態２に係るヒートポンプ装置と同様の構成である。

（ヒートポンプ装置の除霜運転の開始判定動作）
以上のような構成によって、制御部１００の演算部１０２は、前述の式（１）で示されるように膨張弁開度Ｐ等によらずに、圧縮機吸入冷媒温度検出手段２３によって検出される冷媒温度、及び圧縮機吸入冷媒圧力検出手段２４によって検出される冷媒圧力に基づいて圧縮機１に吸入される冷媒の密度を算出し、この冷媒密度、圧縮機１の周波数、及びその排除容積に基づいて、冷媒流量Ｇｒを算出する。

（実施の形態５の効果）
以上の構成のように、圧縮機吸入冷媒温度検出手段２３及び圧縮機吸入冷媒圧力検出手段２４が備えられることによって、演算部１０２は、冷媒流量Ｇｒを算出することができるので、実施の形態１又は実施の形態２に係るヒートポンプ装置におけるような凝縮器冷媒圧力検出手段１０、膨張弁開度検出手段１１及び膨張弁入口冷媒温度検出手段１２を不要とすることができ、全体としては、実施の形態１又は実施の形態２に係るヒートポンプ装置と比較して、検出手段を１つ減らすことが可能となる。

なお、上記のように、凝縮器冷媒圧力検出手段１０、膨張弁開度検出手段１１及び膨張弁入口冷媒温度検出手段１２を備えないものとしているが、冷媒流量Ｇｒを算出するためにはこれらが不要ということであって、その他の目的で使用する場合であれば備えられてもよいのは言うまでもない。

実施の形態６．
本実施の形態に係るヒートポンプ装置について、実施の形態１及び実施の形態２に係るヒートポンプ装置の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。

（ヒートポンプ装置の構成）
図１４は、本発明の実施の形態６に係るヒートポンプ装置の冷媒回路の概略構成図である。
図１４で示されるように、本実施の形態に係るヒートポンプ装置は、凝縮器３と膨張弁４との間に冷媒流量計２５を備えている。この冷媒流量計２５は、制御部１００に接続されており、凝縮器３から流出する液冷媒の流量を検出し、その冷媒流量情報を制御部１００に送信する。また、本実施の形態に係るヒートポンプ装置は、実施の形態１又は実施の形態２に係るヒートポンプ装置における凝縮器冷媒圧力検出手段１０、膨張弁開度検出手段１１及び膨張弁入口冷媒温度検出手段１２は備えられていない。その他の構成は、実施の形態１及び実施の形態２に係るヒートポンプ装置と同様の構成である。

なお、冷媒流量計２５は、本発明の「冷媒流量検出手段」に相当する。

（ヒートポンプ装置の除霜運転の開始判定動作）
以上のような構成によって、制御部１００の演算部１０２は、前述の式（１）で示されるように膨張弁開度Ｐ等によらずに、冷媒流量計２５から冷媒流量Ｇｒを直接得ることができる。

（実施の形態６の効果）
以上の構成のように、冷媒流量計２５が備えられることによって、演算部１０２は、冷媒流量Ｇｒを直接得ることができるので、実施の形態１又は実施の形態２に係るヒートポンプ装置におけるような凝縮器冷媒圧力検出手段１０、膨張弁開度検出手段１１及び膨張弁入口冷媒温度検出手段１２を不要とすることができ、全体としては、実施の形態１又は実施の形態２に係るヒートポンプ装置と比較して、検出手段を２つ減らすことが可能となる。

なお、上記のように、凝縮器冷媒圧力検出手段１０、膨張弁開度検出手段１１及び膨張弁入口冷媒温度検出手段１２を備えないものとしているが、冷媒流量Ｇｒを求めるためにはこれらが不要ということであって、その他の目的で使用する場合であれば備えられてもよいのは言うまでもない。

１ 圧縮機、２ 四方弁、３ 凝縮器、４ 膨張弁、５ 蒸発器、６ 凝縮器用ファン、６ａ 凝縮器用ファンモーター、７ 蒸発器用ファン、７ａ 蒸発器用ファンモーター、８ 蒸発器吸込空気温度検出手段、９ 蒸発器冷媒圧力検出手段、１０ 凝縮器冷媒圧力検出手段、１１ 膨張弁開度検出手段、１２ 膨張弁入口冷媒温度検出手段、２１ 風速検出手段、２２ ファン入力検出手段、２３ 圧縮機吸入冷媒温度検出手段、２４ 圧縮機吸入冷媒圧力検出手段、２５ 冷媒流量計、１００ 制御部、１０１ メモリー、１０２ 演算部、１０３ タイマー。

Claims (15)

1. 圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器が冷媒配管によって環状に接続した冷媒回路と、
   前記蒸発器の冷媒の飽和温度（以下、「蒸発温度」という）を検出する蒸発器温度検出手段と、
   前記蒸発器に送り込まれる空気の温度（以下、「蒸発器吸込空気温度」という）を検出する蒸発器吸込空気温度検出手段と、
   前記冷媒回路を流れる冷媒の流量を検出する冷媒流量検出手段と、
   除霜運転を開始するか否かの除霜運転開始判定を実施する制御部と、
   を備え、
   該制御部は、
   前記蒸発器温度検出手段によって検出された前記蒸発温度、前記蒸発器吸込空気温度検出手段によって検出された前記蒸発器吸込空気温度、及び前記冷媒流量検出手段によって検出された前記冷媒流量に基づいて、前記蒸発器を通過する空気の風量を算出し、
   該風量から、前記蒸発器を通過する空気の圧力損失と前記風量との所定の関係に基づいて、前記圧力損失を導出し、
   該圧力損失と、無着霜時の風量と、該風量から前記所定の関係に基づいて導出される無着霜時の圧力損失とから、前記蒸発器を通過する空気の風速を算出し、
   算出した前記風量及び前記風速に基づいて、前記蒸発器に発生した霜の厚さ（以下、「霜層厚さ」という）を算出し、
   該霜層厚さが所定の閾値以上である場合、除霜運転を実施させるものであり、
   前記霜層厚さをｔ＿ｆｒｏｓｔ、前記風量をＶａ、前記風速をＵ、前記蒸発器の高さをＨ、幅をＷ、フィン板厚をｔｆ、フィンピッチをｆｐとしたとき、前記風量Ｖａおよび前記風速Ｕに基づいて、下記式により前記霜層厚さｔ＿ｆｒｏｓｔを算出することを特徴とするヒートポンプ装置。
   ｔ＿ｆｒｏｓｔ＝（Ｕ×Ｈ×Ｗ×ｆｐ−Ｕ×Ｈ×Ｗ×ｆｔ−Ｖａ×ｆｐ）／（２×Ｕ×Ｈ×Ｗ）
2. 圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器が冷媒配管によって環状に接続した冷媒回路と、
   前記蒸発器の冷媒の飽和温度（以下、「蒸発温度」という）を検出する蒸発器温度検出手段と、
   前記蒸発器に送り込まれる空気の温度（以下、「蒸発器吸込空気温度」という）を検出する蒸発器吸込空気温度検出手段と、
   前記圧縮機に吸入される冷媒の温度（以下、「圧縮機冷媒温度」という）を検出する圧縮機吸入冷媒温度検出手段と、
   前記圧縮機に吸入される冷媒の圧力（以下、「圧縮機冷媒圧力」という）を検出する圧縮機吸入冷媒圧力検出手段と、
   前記圧縮機の周波数を検出する圧縮機周波数検出手段と、
   除霜運転を開始するか否かの除霜運転開始判定を実施する制御部と、
   を備え、
   該制御部は、
   前記圧縮機吸入冷媒温度検出手段によって検出された前記圧縮機冷媒温度、及び前記圧縮機吸入冷媒圧力検出手段によって検出された前記圧縮機冷媒圧力に基づいて、前記圧縮機に吸入される冷媒の密度を算出し、
   該冷媒密度、前記圧縮機周波数検出手段によって検出された前記圧縮機の周波数、及び前記圧縮機の排除容積に基づいて、前記冷媒回路を流れる冷媒の流量を算出し、
   該冷媒流量、前記蒸発器温度検出手段によって検出された前記蒸発温度、及び前記蒸発器吸込空気温度検出手段によって検出された前記蒸発器吸込空気温度に基づいて、前記蒸発器を通過する空気の風量を算出し、
   該風量から、前記蒸発器を通過する空気の圧力損失と前記風量との所定の関係に基づいて、前記圧力損失を導出し、
   該圧力損失と、無着霜時の風量と、該風量から前記所定の関係に基づいて導出される無着霜時の圧力損失とから、前記蒸発器を通過する空気の風速を算出し、
   算出した前記風量及び前記風速に基づいて、前記蒸発器に発生した霜の厚さ（以下、「霜層厚さ」という）を算出し、
   該霜層厚さが所定の閾値以上である場合、除霜運転を実施させるものであり、
   前記霜層厚さをｔ＿ｆｒｏｓｔ、前記風量をＶａ、前記風速をＵ、前記蒸発器の高さをＨ、幅をＷ、フィン板厚をｔｆ、フィンピッチをｆｐとしたとき、前記風量Ｖａおよび前記風速Ｕに基づいて、下記式により前記霜層厚さｔ＿ｆｒｏｓｔを算出することを特徴とするヒートポンプ装置。
   ｔ＿ｆｒｏｓｔ＝（Ｕ×Ｈ×Ｗ×ｆｐ−Ｕ×Ｈ×Ｗ×ｆｔ−Ｖａ×ｆｐ）／（２×Ｕ×Ｈ×Ｗ）
3. 前記冷媒流量検出手段は、
   前記蒸発器の冷媒の圧力（以下、「蒸発圧力」という）を検出する蒸発器冷媒圧力検出手段、前記凝縮器の冷媒の圧力（以下、「凝縮圧力」という）を検出する凝縮器冷媒圧力検出手段、前記膨張装置の開度（以下、「膨張装置開度」という）を検出する膨張装置開度検出手段、及び、前記膨張装置の入口の温度（以下、「膨張装置入口温度」という）を検出する膨張装置入口冷媒温度検出手段を備え、
   前記蒸発器冷媒圧力検出手段によって検出された前記蒸発圧力、前記凝縮器冷媒圧力検出手段によって検出された前記凝縮圧力、前記膨張装置開度検出手段によって検出された前記膨張装置開度、及び前記膨張装置入口冷媒温度検出手段によって検出された前記膨張装置入口温度に基づいて前記冷媒流量を算出する
   ことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ装置。
4. 前記蒸発器温度検出手段に代えて、前記蒸発器の冷媒の圧力（以下、「蒸発圧力」という）を検出する蒸発器冷媒圧力検出手段を備え、
   前記制御部は、前記蒸発器冷媒圧力検出手段によって検出された前記蒸発圧力に基づいて、前記蒸発温度を算出する
   ことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ装置。
5. 前記蒸発器に空気を送り込む蒸発器用ファンを備え、
   前記蒸発器吸込空気温度検出手段及び前記蒸発器冷媒圧力検出手段の代わりに、前記蒸発器用ファンに設置され、前記蒸発器用ファンの回転駆動に伴う電流を検出するファン入力検出手段を備え、
   前記制御部は、
   前記ファン入力検出手段によって検出された前記電流値に基づいて、前記蒸発器を通過する空気の圧力損失を算出し、
   該圧力損失に基づいて、前記蒸発器を通過する空気の風量を算出し、
   該風量に基づいて、前記蒸発器を通過する空気の風速を算出する
   ことを特徴とする請求項３又は請求項４記載のヒートポンプ装置。
6. 前記制御部は、
   時間をカウントするタイマーを備え、
   前記タイマーによってカウントされる時間に基づいて、前記除霜運転開始判定を実施する
   ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
7. 前記タイマーは、前記制御部によって通常運転が開始されてからの経過時間をカウントし、
   前記制御部は、前記経過時間が予め設定された判定開始時間を経過した後、前記除霜運転開始判定を実施する
   ことを特徴とする請求項６記載のヒートポンプ装置。
8. 前記タイマーは、前記制御部によって通常運転が開始されてからの経過時間をカウントし、
   前記制御部は、前記除霜運転開始判定において、前記経過時間が予め設定された除霜禁止時間を経過した後、前記霜層厚さを算出し、該霜層厚さが所定の閾値以上であるか否かの判定を実施する
   ことを特徴とする請求項６又は請求項７記載のヒートポンプ装置。
9. 前記制御部は、前記除霜禁止時間を、前回の除霜運転時間に基づいて設定する
   ことを特徴とする請求項８記載のヒートポンプ装置。
10. 前記制御部は、前記除霜禁止時間を、前回の除霜運転開始直前の霜層厚さに基づいて設定する
    ことを特徴とする請求項８記載のヒートポンプ装置。
11. 前記制御部は、前記除霜禁止時間を、前回の除霜運転開始直前の霜層厚さ、及び前回の通常運転時間に基づいて設定する
    ことを特徴とする請求項８記載のヒートポンプ装置。
12. 前記タイマーは、前記制御部によって通常運転が開始されてからの経過時間をカウントし、
    前記制御部は、前記経過時間が予め設定された運転最大時間を経過した後、強制的に除霜運転を実施させる
    ことを特徴とする請求項６〜請求項１１のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
13. 前記制御部は、前記運転最大時間を、前回の除霜運転時間に基づいて設定する
    ことを特徴とする請求項１２記載のヒートポンプ装置。
14. 前記制御部は、前記運転最大時間を、前回の除霜運転開始直前の霜層厚さに基づいて設定する
    ことを特徴とする請求項１２記載のヒートポンプ装置。
15. 前記制御部は、前記運転最大時間を、前回の除霜運転開始直前の霜層厚さ、及び前回の通常運転時間に基づいて設定する
    ことを特徴とする請求項１２記載のヒートポンプ装置。

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