JP5343618B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、蒸発器に空気を送風する送風機を備える冷凍サイクル装置に関する。

従来、制御装置から指令に基づいて冷凍サイクル装置の圧縮機の作動を停止する場合、圧縮機を直ちに停止すると、冷凍サイクル内の高圧冷媒と低圧冷媒の差圧が大きいために圧縮機等の冷凍サイクル装置の構成部品に作用する負荷が増大する。そして、冷凍サイクル装置の構成部品に作用する負荷増大に伴って、騒音や振動が発生するといった問題があった。

この対策として、圧縮機の作動を停止する際には、圧縮機の回転数を徐々に低下させて、冷凍サイクル内の高圧冷媒と低圧冷媒との差圧が充分に小さくなった状態で圧縮機を停止させるものがある（例えば、特許文献１参照）。また、圧縮機の作動を停止する際に、膨張弁の絞り開度を開放側に増大させ、冷凍サイクル内の高圧冷媒と低圧冷媒との差圧が充分に小さくなった状態で圧縮機を停止させるものもある（例えば、特許文献２参照）。

特開平９−６０９９０号公報 特開２００３−２０４７号公報

ところで、引用文献１に記載のように、圧縮機の作動を停止する際に圧縮機の回転数を徐々に低下させる場合、一般的には、電力消費を抑えるために、圧縮機の作動とは無関係に蒸発器に空気を送風する送風機を停止させている。この場合、送風機が停止しているにもかかわらず圧縮機の作動が継続されるため、蒸発器内に流入した冷媒が蒸発器にて蒸発しないまま圧縮機側に流出してしまう。

また、引用文献２に記載のように、圧縮機の作動を停止する際に、膨張弁の絞り開度を増大させる場合、膨張弁の絞り開度の増大に伴い蒸発器に流入する冷媒流量が増加して、蒸発器に流入した液相冷媒が蒸発しないまま圧縮機側に流出してしまう。

このように圧縮機の作動停止に伴い蒸発器の冷媒出口から液相冷媒が流出すると、蒸発器と圧縮機間の冷媒流路を液相冷媒が通過する際の液相冷媒の通過音（液相冷媒通過音）が大きな騒音になるといった問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、冷凍サイクル装置において圧縮機の作動を停止する際の騒音の発生を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１または２に記載の発明では、冷媒を吸入圧縮して吐出する電動圧縮機（１０）と、電動圧縮機（１０）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１１）と、放熱器（１１）下流側の冷媒を減圧膨張させるとともに、放熱器（１１）下流側の冷媒通路の通路開度を調整可能な減圧手段（１２）と、減圧手段（１２）で減圧膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器（１３）と、蒸発器（１３）に空気を送風する送風機（１３０）と、電動圧縮機（１０）の回転数、送風機（１３０）の作動、および減圧手段（１２）を制御する制御手段（４０）とを備え、制御手段（４０）は、電動圧縮機（１０）の作動を停止させる際に、電動圧縮機（１０）の回転数を徐々に低下させるとともに、減圧手段（１２）にて放熱器（１１）下流側の冷媒通路の通路開度を徐々に増大させてから電動圧縮機（１０）を停止させる圧縮機停止制御を行うように構成され、さらに、圧縮機停止制御が開始されてから予め設定された所定条件が成立するまでの間、送風機（１３０）の作動を継続させることを特徴とする。

これによれば、制御手段（４０）にて、圧縮機停止制御が開始されてから所定条件が成立するまでの間、送風機（１３０）の作動を継続させており、その間蒸発器（１３）に流入した冷媒を蒸発させることができるので、蒸発器（１３）と電動圧縮機（１０）の間の冷媒通路に液相冷媒が通過することを抑制することができ、電動圧縮機（１０）の作動を停止する際の騒音の発生を抑制することができる。

また、請求項３に記載の発明では、冷媒を吸入圧縮して吐出する電動圧縮機（１０）と、電動圧縮機（１０）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１１）と、放熱器（１１）下流側の冷媒を減圧膨張させるとともに、放熱器（１１）下流側の冷媒通路の通路開度を調整可能な減圧手段（１２）と、減圧手段（１２）で減圧膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器（１３）と、蒸発器（１３）に空気を送風する送風機（１３０）と、電動圧縮機（１０）の回転数、および送風機（１３０）の作動、および減圧手段（１２）を制御する制御手段（４０）とを備え、制御手段（４０）は、電動圧縮機（１０）の作動を停止させる際に、減圧手段（１２）にて放熱器（１１）下流側の冷媒通路の通路開度を徐々に増大させてから電動圧縮機（１０）を停止させる圧縮機停止制御を行うように構成され、さらに、圧縮機停止制御が開始されてから予め設定された所定条件が成立するまでの間、送風機（１３０）の作動を継続させることを特徴とする。

このように、減圧手段（１２）にて蒸発器（１１）下流側の冷媒通路の通路開度を徐々に増大させから電動圧縮機（１０）を停止させる圧縮機停止制御を行う場合であっても、圧縮機停止制御が開始されてから所定条件が成立するまでの間、送風機（１３０）の作動を継続させるので、蒸発器（１３）に流入した冷媒を蒸発させることができ、電動圧縮機（１０）の作動を停止する際の騒音の発生を抑制することができる。

また、請求項４に記載の発明では、冷媒を吸入圧縮して吐出する電動圧縮機（１０）と、電動圧縮機（１０）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１１）と、放熱器（１１）下流側の冷媒を減圧膨張させるとともに、放熱器（１１）下流側の冷媒通路の通路開度を調整可能な減圧手段（１２）と、減圧手段（１２）で減圧膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器（１３）と、蒸発器（１３）に空気を送風する送風機（１３０）と、電動圧縮機（１０）の回転数、送風機（１３０）の作動、および減圧手段（１２）を制御する制御手段（４０）とを備え、制御手段（４０）は、電動圧縮機（１０）の作動を停止させる際に、電動圧縮機（１０）の回転数を徐々に低下させてから電動圧縮機（１０）を停止させる圧縮機停止制御を行うように構成され、さらに、圧縮機停止制御が開始されてから予め設定された所定条件が成立するまでの間、送風機（１３０）の作動を継続させることを特徴とする。

このように、電動圧縮機（１０）の回転数を徐々に低下させてから電動圧縮機（１０）を停止させる圧縮機停止制御を行う場合であっても、圧縮機停止制御が開始されてから所定条件が成立するまでの間、送風機（１３０）の作動を継続させるので、蒸発器（１３）に流入した冷媒を蒸発させることができ、電動圧縮機（１０）の作動を停止する際の騒音の発生を抑制することができる。

ここで、電動圧縮機（１０）の回転数が低くなるとともに、放熱器（１１）下流側の冷媒通路の通路開度が増大すると、冷凍サイクル内の高圧冷媒と低圧冷媒の差圧が小さくなるので、冷凍サイクル内を循環する冷媒流量も低下する。そして、冷凍サイクル内を循環する冷媒流量が低下すると、蒸発器（１３）から流出する液相冷媒の流量も低下することになる。そのため、送風機（１３０）の作動を継続するか否かの所定条件を電動圧縮機（１０）の回転数および放熱器（１１）下流側の冷媒通路の通路開度を基準とすることができる。

そこで、請求項１に記載の発明では、所定条件は、電動圧縮機（１０）の回転数が、圧縮機停止制御の開始時における回転数よりも低い回転数に設定された基準回転数以下となるとともに、放熱器（１１）下流側の冷媒通路の通路開度が、圧縮機停止制御の開始時における開度よりも大きい開度に設定された基準開度以上となった場合に成立するように設定されていることを特徴とする。

これによれば、送風機（１３０）の作動を継続する所定条件として電動圧縮機（１０）の回転数のみを基準とする場合に比べて、送風機（１３０）の作動の継続時間を長くなる場合があり、より効果的に蒸発器（１３）に流入した冷媒を蒸発させ続けることができる。

また、電動圧縮機（１０）の吐出側の高圧冷媒の冷媒圧力および冷媒温度が低下すると、冷凍サイクル内の高圧冷媒と低圧冷媒の差圧が小さくなり、冷凍サイクル内を循環する冷媒流量も低下する。そして、冷凍サイクル内を循環する冷媒流量が低下すると、蒸発器（１３）から流出する液相冷媒の流量も低下することになる。そのため、送風機（１０）の作動を継続するか否かの条件として電動圧縮機（１０）の吐出側の冷媒圧力および冷媒温度を基準とすることができる。

そこで、請求項２ないし４に記載の発明では、電動圧縮機（１０）の吐出側の高圧冷媒の冷媒圧力若しくは冷媒温度を検出する物理量検出手段（３０）を備え、所定条件は、物理量検出手段（３０）の検出値が、圧縮機停止制御の開始時における高圧冷媒の冷媒圧力若しくは冷媒温度よりも低い冷媒圧力若しくは冷媒温度に設定された基準値以下となった場合に成立するように設定されていることを特徴とする。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態に係るヒートポンプ式給湯機の全体構成図である。 第１実施形態に係る圧縮機停止運転を行なう場合の冷凍サイクル装置の各部の作動を示すタイミングチャートである。 冷凍サイクル装置にて発生する騒音の変化を説明する説明図である。 第１実施形態に係る除霜停止運転を行なう場合の冷凍サイクル装置の各部の作動を示すタイミングチャートである。 第２実施形態に係る圧縮機停止運転を行なう場合の冷凍サイクル装置の各部の作動を示すタイミングチャートである。 第３実施形態に係る圧縮機停止運転を行なう場合の冷凍サイクル装置の各部の作動を示すタイミングチャートである。 第４実施形態に係る圧縮機停止運転を行なう場合の冷凍サイクル装置の各部の作動を示すタイミングチャートである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図４に基づいて説明する。第１実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置をヒートポンプ式給湯機（以下、給湯機と略称する。）に適用した例について説明する。図１は、本実施形態の給湯機の全体構成図である。

本実施形態の給湯機は、冷媒を循環させる冷凍サイクル装置と後述する貯湯タンク２０内の給湯水を循環させる給湯回路とに大別される。

図１に示すように、冷凍サイクル装置は、圧縮機１０、水冷媒熱交換器１１、電気式膨張弁１２、蒸発器１３を主な構成要素として備え、これら冷凍サイクル装置の機能部品１０〜１３は、冷媒配管１４にて順次接続されている。この冷凍サイクル装置では、冷媒として二酸化炭素を採用しており、圧縮機１０から吐出された高圧冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気圧縮式冷凍サイクルを構成している。

圧縮機１０は、冷凍サイクル装置において冷媒を吸入し、臨界圧力以上となるまで圧縮して吐出するもので、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機１０ａを電動モータ１０ｂにて駆動する電動圧縮機である。固定容量型圧縮機１０ａとしては、例えば、スクロール型圧縮機構やベーン型圧縮機構などの各種圧縮機構を採用することができる。

電動モータ１０ｂは、後述する制御装置４０から出力される制御信号によって、その作動（回転数）が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。そして回転数制御によって圧縮機１０の冷媒吐出能力が変更される。

圧縮機１０の冷媒吐出口には、水冷媒熱交換器１１の冷媒通路１１ａ入口側が接続されている。水冷媒熱交換器１１は、圧縮機１０から吐出された高温高圧冷媒が通過する冷媒通路１１ａと給湯水が通過する給湯水通路１１ｂとを有し、圧縮機１０吐出冷媒の熱と給湯水とを熱交換させることで給湯水の温度を昇温させる熱交換器である。従って、水冷媒熱交換器１１は、圧縮機１０吐出冷媒の熱を放熱する放熱器として機能する。

なお、本実施形態の水冷媒熱交換器１１の冷媒通路１１ａにおける冷媒の流れ方向と給湯水通路１１ｂにおける給湯水の流れ方向は、互いに対向する方向となるようになっている。このように、水冷媒熱交換器１１における冷媒の流れ方向と給湯水の流れ方向を互いに対向する方向とすれば、冷媒通路１１ａを流通する冷媒と給湯水通路１１ｂを流通する給湯水との温度差を確保して熱交換効率を向上させることができる。

また、本実施形態の冷凍サイクル装置では、圧縮機１０吐出冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成しているので、水冷媒熱交換器１１の冷媒通路１１ａを通過する冷媒は、凝縮することなく超臨界状態のまま放熱する。

水冷媒熱交換器１１の冷媒通路１１ａ出口側には、電気式膨張弁１２の入口側が接続されている。電気式膨張弁１２は冷媒通路１１ａから流出した高圧冷媒を減圧膨張させる減圧手段を構成するとともに、水冷媒熱交換器１１下流側の冷媒通路の通路開度を調整する調整手段でもある。

より具体的には、この電気式膨張弁１２は、絞り開度を調整可能な弁体部１２ａと、この弁体部１２ａの絞り開度を可変制御するサーボモータからなる電動アクチュエータ１２ｂとを有して構成される。ここで、電動アクチュエータ１２ｂは、絞り開度を全閉（絞り開度≒０％）、中間開度（０％＜絞り開度＜１００％）、全開（絞り開度≒１００％）に調整可能に構成されている。なお、電動アクチュエータ１２ｂは、後述する制御装置４０から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

電気式膨張弁１２の出口側には、蒸発器１３が接続されている。蒸発器１３は、電気式膨張弁１２にて減圧された低圧冷媒と外気（室外空気）とを熱交換させることで、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用熱交換器として機能する。そして、蒸発器１３の冷媒出口側には、圧縮機１０の冷媒吸入口が接続されている。

ここで、蒸発器１３は、電動モータ１３０ａにて駆動される送風ファン１３０を備えており、この送風ファン１３０により蒸発器１３に向かって外気が送風される。なお、送風ファン１３０の電動モータ１３０ａは、後述する冷凍サイクル用制御装置４１から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

また、本実施形態の冷凍サイクル装置は、圧縮機１０の出口側と蒸発器１３の入口側とを接続するバイパス回路１５、およびバイパス回路１５を開閉する電磁式の除霜用開閉弁１６を備えている。この除霜用開閉弁１６は、後述する制御装置４０から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

次に、給湯回路について説明すると、給湯回路は、水冷媒熱交換器１１にて加熱された高温の温水を蓄える貯湯タンク２０、水冷媒熱交換器１１と貯湯タンク２０とを接続する水配管２１、および水配管２１の途中に設置されて水冷媒熱交換器１１と貯湯タンク２０との間で水を循環させる循環ポンプ２２等から構成されている。

また、貯湯タンク２０には、水道水等を給水するための給水配管（図示せず）が接続され、さらに台所、洗面所、風呂等の給湯対象機器に給湯するための給湯配管（図示せず）が接続されている。ここで、循環ポンプ２２は、後述する制御装置４０から出力される制御信号によって、その作動が制御される電動式のポンプである。

次に、本実施形態の電気制御部の概要について説明する。本実施形態の電気制御部は、制御装置４０として、冷凍サイクル用制御装置（冷凍サイクル用ＥＣＵ）４１および給湯用制御装置（給湯用ＥＣＵ）４２を備えている。冷凍サイクル用制御装置４１および給湯用制御装置４２は、それぞれ、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータおよびその周辺回路等により構成されている。

冷凍サイクル用制御装置４１の出力側には、圧縮機１０の電動モータ１０ｂ、電気式膨張弁１２の電動アクチュエータ１２ｂ、送風ファン１３０の電動モータ１３０ａ、除霜用開閉弁１６等が接続され、これらの機器の作動を制御する。

また、冷凍サイクル用制御装置４１の入力側には、圧縮機１０吐出側の冷媒圧力を検出する高圧側圧力センサ３０、蒸発器１３の入口側の冷媒温度を検出する蒸発器温度センサ３１等が接続され、これらセンサの検出信号が入力される。なお、高圧側圧力センサ３０が本発明の物理量検出手段に相当し、蒸発器温度センサ３１が本発明の蒸発器温度検出手段に相当する。

一方、給湯用制御装置４２の出力側には、給湯回路の循環ポンプ２２等が接続され、循環ポンプ２２等の作動を制御する。また、給湯用制御装置４２の入力側には、水冷媒熱交換器１１の給湯水通路１１ｂ出口側の給湯水温度を検出する沸き上げ温度センサ３２、貯湯タンク２０と循環ポンプ２２間の給湯水温度を検出する給湯水温度センサ３３等が接続され、これらセンサの検出信号が入力される。

さらに、冷凍サイクル用制御装置４１の入力側には、操作パネル３４が接続され、冷凍サイクル装置を含む給湯機の作動・停止の操作信号、給湯水の目標給湯温度設定信号等が入力される。

ここで、冷凍サイクル用制御装置４１および給湯用制御装置４２は、互いに電気的に接続されており、通信可能に構成されている。これにより、一方の制御装置に入力された検出信号および操作信号に基づいて、他方の制御装置が上述の各種アクチュエータ等の作動を制御することもできる。従って、冷凍サイクル用制御装置４１および給湯用制御装置４２を１つの制御装置として一体的に構成してもよい。

次に、上記の構成における本実施形態の給湯機の作動を説明する。制御装置４０は、電力会社の安価な深夜電力料金が適用される時刻になったり、操作パネル３４から作動信号が入力されたりすると、給湯機を作動させて、貯湯タンク２０内の水を沸き上げる沸き上げ運転を開始させる。

具体的には、循環ポンプ２２を作動させて水冷媒熱交換器１１と貯湯タンク２０との間で水を循環させる。同時に、圧縮機１０を作動させて冷凍サイクル内で冷媒を循環させる。これにより、水冷媒熱交換器１１にて冷媒と水の熱交換が行われ、換言すると、外気から吸熱した熱及び圧縮機１０の圧縮仕事量に相当する熱量が給湯水に与えられ、給湯水が加熱される。なお、沸き上げ運転時には、バイパス回路１５に設けられた除霜用開閉弁１６が閉鎖されており、圧縮機１０から吐出された冷媒は、水冷媒熱交換器１１の冷媒通路１１ａに流れる。

そして、制御装置４０は、沸き上げ温度センサ３２等の信号に基づいて、給湯水が所定の温度まで沸き上げられたと判断されると、沸き上げ運転を終了させる。制御装置４０では、沸き上げ運転を終了させる際、すなわち圧縮機１０等の給湯機の各構成部品の作動を停止する際の騒音、振動等の発生を抑制するために圧縮機停止制御を実行する。

以下、制御装置４０にて実行する圧縮機停止制御について図２、図３に基づいて説明する。図２は、本実施形態に係る圧縮機停止制御を行う際の冷凍サイクル装置の各部の作動を示すタイミングチャートであり、図３は圧縮機停止制御時の騒音レベルの変化を説明する説明図である。

先ず、時刻ｔ０では、冷凍サイクル装置等にて沸き上げ運転の作動を継続している（給湯機運転ＯＮ）。具体的には、制御装置４０によって、圧縮機１０の回転数が目標回転数に制御され、電気式膨張弁１２の絞り開度が中間開度に制御され、送風ファン１３０の作動が運転状態（ＯＮ）に制御されている。

次に、時刻ｔ１にて、沸き上げ温度センサ３２等の信号に基づいて給湯水が所定の温度まで沸き上げられると、制御装置４０にて、沸き上げ運転を終了させるために圧縮機停止制御を開始する（給湯機運転ＯＦＦ）。

本実施形態の圧縮機停止制御では、圧縮機１０が回転停止（回転数≒０）するまで回転数を徐々に低下させるとともに、電気式膨張弁１２の絞り開度が１００％（全開）となるまで絞り開度を徐々に増大させる。具体的に制御装置４０は、単位時間あたりの圧縮機１０の回転数の低下割合が一定となるように電動モータ１０ｂを制御するとともに、単位時間あたりの電気式膨張弁１２の絞り開度の増加割合が一定となるように電動アクチュエータ１２ｂを制御する。本実施形態では、圧縮機１０が回転停止（回転数≒０）する時刻ｔ２となると、圧縮機停止制御を終了する。

ここで、制御装置４０では、圧縮機停止制御を開始してから所定の停止条件が成立するまでの間、送風ファン１３０の作動が継続するように制御している。

具体的には、本実施形態の送風ファン１３０の停止条件は、圧縮機１０が回転停止となった否かを条件とし、圧縮機１０が回転停止（回転数≒０）となった場合に条件が成立するようになっている。

換言すると、本実施形態の送風ファン１３０は、圧縮機停止制御の開始時刻ｔ１から圧縮機１０が回転停止する時刻ｔ２までの間、その作動を継続するように制御されている。なお、圧縮機１０の回転停止（回転数）は、例えば、制御装置４０からの出力信号に基づいて検出したり、圧縮機１０の回転数を検出する回転数検出センサを配置してセンサの出力に基づいて検出したりすることができる。

ところで、従来までの給湯機の冷凍サイクル装置では、制御装置４０にて沸き上げ運転を終了させる際、すなわち時刻ｔ１となると、圧縮機１０の作動とは無関係に送風ファン１３０の作動を運転停止（ＯＦＦ）するように制御されていた。

そして、図３に示すように、従来の給湯機の冷凍サイクル装置では、圧縮機停止制御の開始時刻ｔ１となると圧縮機１０の回転数の低下に伴い一旦騒音レベルが低下し始める。しかし、蒸発器１３の送風ファン１３０が停止しており、蒸発器１３内の液冷媒が蒸発器１３の出口側から流出し、蒸発器１３と圧縮機１０の間の冷媒通路に液相冷媒が流れる。これにより、蒸発器１３と圧縮機１０の間の冷媒通路にて液相冷媒の通過音が生じるので、一旦低下した騒音レベルが増大してしまう問題が発生する。

これに対して、本実施形態の給湯機の冷凍サイクル装置では、圧縮機停止制御の開始時刻ｔ１から圧縮機１０が回転停止する時刻ｔ２となるまで、送風ファン１３０の作動を継続している。そのため、圧縮機停止制御を開始後においても、蒸発器１３に流入した冷媒を蒸発させることができるので、蒸発器１３と圧縮機１０の間の冷媒通路に液相冷媒が通過してしまうことを抑制することができる。従って、従来よりも圧縮機１０の作動を停止する際の騒音の発生を抑制することができる。

また、本実施形態では、圧縮機停止制御を行う際に、送風ファン１３０の作動を継続して蒸発器１３内の冷媒を蒸発させているので、低圧側の冷媒圧力を上昇させることができるので、冷凍サイクル内の高圧冷媒と低圧冷媒の差圧をより早く均圧化させることができる。そのため、圧縮機１０の停止までの時間の短縮を図ることができ、圧縮機停止制御に必要とされる時間を短縮することができ、圧縮機停止制御に伴う電力消費を低減することができる。

さらに、本実施形態では、圧縮機停止制御を行っている際にも、蒸発器１３にて液相冷媒を蒸発させることができるので、次回、圧縮機１０を起動する際において圧縮機１０で液相冷媒を圧縮してしまうことを抑制することができる。これにより、圧縮機１０起動時の負荷を低減することも可能となる。

ところで、上述の冷凍サイクル装置では、低外気温時等に蒸発器１３に霜が付着することから、所定条件が成立すると制御装置４０にて除霜運転を実行するように各部の作動が制御される。なお、除霜運転を開始するための所定条件は、外気温、蒸発器１３内の冷媒温度等が所定温度まで低下することで条件が成立するようになっている。

この除霜運転では、所定条件が成立して運転を開始すると、圧縮機１０の運転を開始するとともに、圧縮機１０の回転数を目標回転数に制御し、電気式膨張弁１２の絞り開度を全閉（絞り開度≒０％）する。また、除霜用開閉弁１６を開弁させてバイパス回路１５を全開し、圧縮機１０から吐出される高温高圧冷媒が蒸発器１３に流れるようにする。このように圧縮機１０から吐出される高温高圧冷媒が蒸発器１３に流れるようにすることで、蒸発器１３に付着した霜を溶かしている。そして、蒸発器１３に付着した霜が溶けると除霜運転を終了させる。

ここで、除霜運転を終了させる際に、圧縮機１０の運転を直ちに停止すると沸き上げ運転時のように騒音、振動が発生してしまう。そのため、図４に示すように、沸き上げ運転の圧縮機停止制御と同様に、除霜運転を終了する際にも、圧縮機１０が回転停止（回転数≒０）するまで回転数を徐々に低下させるとともに、電気式膨張弁１２の絞り開度が１００％（全開）となるまで絞り開度を徐々に増大させる。さらに、圧縮機１０の回転停止するまで送風ファン１３０の作動を継続する。これにより、除霜運転を終了させる際の騒音の発生を抑制することができる。

しかし、除霜運転を終了する際に冷凍サイクル内の電気式膨張弁１２の絞り開度が充分に開いていない状態で除霜用開閉弁１６を直ちに閉弁するように制御すると、冷凍サイクル内の高圧冷媒の圧力が急上昇してしまうため、冷凍サイクル装置の負荷が増大する。

そのため、本実施形態では、電気式膨張弁１２の絞り開度が充分に開弁された後（本実施形態では、全開となった後）に、除霜用開閉弁１６を閉弁するように制御している。より詳しくは、図４に示すように、圧縮機１０を回転停止するタイミングで除霜用開閉弁１６を閉弁するように制御している。これにより、除霜運転を終了する際の冷凍サイクル装置の負荷増大を抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図５に基づいて説明する。図５は第２実施形態に係る圧縮機停止制御を行う際の冷凍サイクル装置の各部の作動を示すタイミングチャートを示している。

第１実施形態と比較して、第２実施形態は、主に圧縮機停止制御における送風ファン１３０の停止条件が異なっている。そのため、上記第１実施形態と同様または均等な部分について同一の符号を付し、その説明を省略する。

図５に示すように、第２実施形態の圧縮機停止制御では、圧縮機１０の回転数が予め設定された基準回転数となるまで回転数を徐々に低下させ、圧縮機１０の回転数が基準回転数以下となると電動モータ１０ｂをオフして圧縮機１０を回転停止させるようにしている。

つまり、圧縮機停止制御を行う際の送風ファン１３０の停止条件が、圧縮機１０の回転数が予め設定された基準回転数以下となった場合に条件が成立するようになっている。ここで、基準回転数は、圧縮機停止制御の開始時の回転数よりも低い回転数に設定されている。より詳しくは、圧縮機１０を直ちに停止したとしても圧縮機に作用する負荷が低負荷となる程度の回転数に設定されており、例えば、圧縮機１０の最大回転数の１０％以内の回転数に設定することができる。

これによれば、送風ファン１３０は、制御装置４０によって圧縮機停止制御の開始時刻ｔ１から圧縮機１０が基準回転数以下となる時刻ｔ３までの間、その作動を継続するように制御されている。従って、圧縮機停止制御の開始時刻ｔ１から圧縮機１０が基準回転数以下となる時刻ｔ３までの間、蒸発器１３に流入した冷媒を蒸発させることができるので、圧縮機１０の作動を停止する際の騒音の発生を抑制することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について図６に基づいて説明する。図６は第３実施形態に係る圧縮機停止制御を行う際の冷凍サイクル装置の各部の作動を示すタイミングチャートを示している。なお、第２実施形態と同様に、第３実施形態についても上記第１実施形態と同様または均等な部分について同一の符号を付し、その説明を省略する。

第３実施形態の圧縮機停止制御では、圧縮機１０の回転数が回転停止となるまで回転数を徐々に低下させて圧縮機１０を回転停止させるようにしている。

ここで、図６に示すように、圧縮機停止制御の開始時において圧縮機１０の回転数が最大回転数よりも低い回転数となっている場合には、圧縮機１０の回転停止までの時刻ｔ２となるまでに電気式膨張弁１２の絞り開度が全開しない状況が想定される。

そこで、第３実施形態では、圧縮機停止制御を行う際の送風ファン１３０の停止条件を、圧縮機１０の回転数に加えて、電気式膨張弁１２の絞り開度が全開となった否かを条件としている。つまり、圧縮機１０の回転数が回転停止となり、電気式膨張弁１２の絞り開度が全開となった場合に送風ファン１３０の停止条件が成立するようにしている。なお、基準回転数は第２実施形態で説明した内容と同様に設定されている。

これによれば、圧縮機停止制御の開始時刻ｔ１から圧縮機１０が回転停止となる時刻ｔ２までの期間が短い場合であっても、電気式膨張弁１２の絞り開度が全開となるまでの時刻ｔ４となるまでの間、送風ファン１３０の作動を継続させることができる。

従って、圧縮機停止制御の開始時において圧縮機１０の回転数が低い回転数であったとしても、長い期間、蒸発器１３に流入した冷媒を蒸発させることができるので、圧縮機１０の作動を停止する際の騒音の発生をより効果的に抑制することができる。

ここで、第３実施形態における送風ファン１３０の停止条件のうち圧縮機１０の回転数に関しては、第２実施形態と同様に基準回転数以下となった場合に、条件が成立するようにしてもよい。

また、電気式膨張弁１２の絞り開度に関しては、全開となった場合に限らず、予め設定した基準開度にまで増大した場合に条件が成立するようにしてもよい。なお、基準開度は、圧縮機停止制御の開始時の開度よりも大きい開度に設定されている。

より詳しくは、電気式膨張弁１２を直ちに全開したとしても蒸発器１３に流入する冷媒の流量が実質的に変化しない程度の開度に設定され、例えば、９０％以上の開度に設定することができる。なお、電気式膨張弁１２の絞り開度は、例えば、制御装置４０からの出力信号に基づいて検出したり、電気式膨張弁１２の絞り開度を検出するセンサの出力に基づいて検出したりすることができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について図７に基づいて説明する。図７は第４実施形態に係る圧縮機停止制御を行う際の冷凍サイクル装置の各部の作動を示すタイミングチャートを示している。なお、第２実施形態と同様に、第４実施形態についても上記第１実施形態と同様または均等な部分について同一の符号を付し、その説明を省略する。

第４実施形態では、圧縮機停止制御を行う際の送風ファン１３０の停止条件を、圧縮機停止制御を開始してから予め設定した基準時間を経過した場合に条件が成立するようにしている。

ここで、基準時間は、圧縮機停止制御時における圧縮機１０が回転停止するまでの経過時間、電気式膨張弁１２の絞り開度が全開となるまでの経過時間等を予め実験的に計測しておき、これらの経過時間のうち最も長い経過時間以上の時間を設定することができる。

これによれば、圧縮機停止制御の開始時刻ｔ１から圧縮機１０が回転停止となる時刻ｔ２までの期間、および電気式膨張弁１２の絞り開度が全開となるまでの時刻ｔ４となるまでの期間が短い場合であっても、予め設定された基準時間ｔ５となるまでの間、送風ファン１３０の作動を継続させることができる。

従って、圧縮機停止制御の開始時において圧縮機１０の回転数が低い回転数、および電気式膨張弁１２の絞り開度が全開に近い状態であったとしても、長い期間、蒸発器１３に流入した冷媒を蒸発させることができるので、圧縮機１０の作動を停止する際の騒音の発生をより効果的に抑制することができる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。なお、第２実施形態と同様に、第５実施形態についても上記第１実施形態と同様または均等な部分について同一の符号を付し、その説明を省略する。

第５実施形態では、蒸発器１３内の冷媒が気液２相状態から気相状態へと推移すると、急激に冷媒温度が上昇する傾向に着目して圧縮機停止制御を行う際の送風ファン１３０の停止条件を設定している。

具体的には、圧縮機停止制御を行う際の送風ファン１３０の停止条件を、蒸発器温度センサ３１で検出した蒸発器１３の冷媒温度が基準温度以上となった場合に条件が成立するようにしている。なお、基準温度は、蒸発器１３内に液相冷媒が存在する場合の冷媒温度よりも高い温度に設定されている。

本実施形態では、蒸発器１３の冷媒温度を基準として、圧縮機停止制御を行う際の送風ファン１３０の停止条件を設定することで、蒸発器１３内の液相冷媒が蒸発した後に、送風ファン１３０の作動を停止させることができる。

ここで、蒸発器温度センサ３１は、蒸発器１３の入口側の冷媒温度を検出するように蒸発器１３の入口側に配置されており（図１参照）、蒸発器１３に流入した冷媒が気相状態となった後に、送風ファン１３０の作動を停止することになる。

つまり、圧縮機停止制御を開始してから蒸発器１３の入口側の冷媒が気相状態となるまで送風ファン１３０の作動を継続させるため、蒸発器１３内の冷媒が蒸発器１３と圧縮機１０との間の冷媒通路を液冷媒が通過することをより効果的に抑制することができる。

なお、蒸発器温度センサ３１を蒸発器１３の出口側の冷媒温度を検出するように蒸発器１３の出口側に配置された構成としてもよい。この場合、圧縮機停止制御を開始してから蒸発器１３の出口側の冷媒が気相状態となるまで送風ファン１３０の作動を継続させるため、蒸発器１３の入口側の冷媒温度を基準にする場合に比べて、送風ファン１３０の作動時間を短縮することができるため消費電力の増加抑制することができる。

（第６実施形態）
次に、第６実施形態について説明する。なお、第２実施形態と同様に、第６実施形態についても上記第１実施形態と同様または均等な部分について同一の符号を付し、その説明を省略する。

第６実施形態では、圧縮機１０の吐出側の高圧冷媒の冷媒圧力が低下すると、冷凍サイクル内の高圧冷媒と低圧冷媒との差圧が小さくなり、循環する冷媒流量も低下するといった傾向に着目して圧縮機停止制御を行う際の送風ファン１３０の停止条件を設定している。

具体的には、圧縮機停止制御を行う際の送風ファン１３０の停止条件を、高圧側圧力センサ３０で検出した圧縮機１０吐出側の高圧冷媒の圧力が基準圧力以下となった場合に条件が成立するようにしている。なお、基準圧力は、圧縮機停止制御の開始時の高圧冷媒の圧力よりも低い圧力に設定されており、例えば、予め実験等によって圧縮機１０吐出側の高圧冷媒の圧力と低圧冷媒の圧力との差圧が充分に小さくなった状態の冷媒圧力を設定することができる。

本実施形態では、圧縮機１０の吐出側の高圧冷媒の冷媒圧力を基準として、圧縮機停止制御を行う際の送風ファン１３０の停止条件を設定しているので、冷凍サイクル内を循環する冷媒流量が充分に低下した状態で、送風ファン１３０の作動を停止させることになる。

つまり、圧縮機停止制御を開始してから圧縮機１０吐出側の高圧冷媒の圧力と低圧冷媒の圧力との差圧が充分に小さくなるまで送風ファン１３０の作動を継続させるため、蒸発器１３内の冷媒が蒸発器１３と圧縮機１０との間の冷媒通路を液冷媒が通過することをより効果的に抑制することができる。

なお、圧縮機１０吐出側の高圧冷媒の圧力は、冷媒温度と相関関係があるので、例えば、高圧側圧力センサ３０に替えて圧縮機１０吐出側の高圧冷媒の冷媒温度を検出する高圧側温度センサ（図示せず）を配置する構成としてもよい。この場合、圧縮機停止制御を行う際の送風ファン１３０の停止条件を、高圧側温度センサで検出した圧縮機１０吐出側の高圧冷媒の温度が基準温度以下となった場合に条件が成立するようにすればよい。なお、基準温度は、圧縮機停止制御の開始時の高圧冷媒の冷媒温度よりも低い温度に設定されており、例えば、予め実験等によって圧縮機１０吐出側の高圧冷媒の圧力と低圧冷媒の圧力との差圧が充分に小さくなった状態の冷媒温度を設定することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、かつ、当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。例えば、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の各実施形態では、水冷媒熱交換器１１下流側の冷媒通路の通路開度を電気式膨張弁１２にて調整する構成としているが、これに限定されない。例えば、水冷媒熱交換器１１と蒸発器１３との間に電気式膨張弁１２を迂回するバイパス回路を設け、このバイパス回路に開閉弁を配置する。そして、圧縮機停止制御時において、バイパス回路に配置した開閉弁の開度を徐々に増大させることで、放熱器下流側の冷媒通路の通路開度を調整する構成としてもよい。この場合、電気式膨張弁１２、バイパス回路、および開閉弁にて減圧手段が構成される。

（２）上述の各実施形態の制御装置４０は、圧縮機停止制御を実行する際に、単位時間あたりの圧縮機１０の回転数の低下割合が一定となるように電動モータ１０ｂを制御しているが、単位時間あたり圧縮機１０の回転数の低下割合を変化させてもよい。また、圧縮機停止制御を実行する際に、単位時間あたりの電気式膨張弁１２の絞り開度の増加割合が一定となるように電動アクチュエータ１２ｂを制御しているが、単位時間あたりの電気式膨張弁１２の絞り開度の増加割合を変化させてもよい。

（３）上述の各実施形態では、圧縮機停止制御にて、圧縮機１０の回転数を徐々に低下させるとともに、膨張弁１２の絞り開度を徐々に増大させてから圧縮機１０を停止する制御を行っているが、これに限定されるものではない。

例えば、圧縮機停止制御にて膨張弁１２の絞り開度を徐々に増大させずに圧縮機１０の回転数を徐々に低下させてから圧縮機１０を停止する制御を行ってもよい。また、圧縮機停止制御にて圧縮機１０の回転数を徐々に低下させずに膨張弁１２の絞り開度を徐々に増大させてから圧縮機１０を停止する制御を行ってもよい。

いずれの場合であっても、圧縮機停止制御が開始されてから所定条件が成立するまでの間、送風ファン１３０の作動を継続させることで、蒸発器１３に流入した冷媒を蒸発させることができ、圧縮機１０の作動を停止する際の騒音の発生を抑制することができる。

（４）上述の実施形態の冷凍サイクル装置に、蒸発器１３から流出した冷媒の気液を分離して、余剰冷媒を蓄える気液分離手段としてのアキュムレータを設けてもよい。なお、アキュムレータを設ける場合、蒸発器１３とアキュムレータ間を液相冷媒が通過する際の冷媒通過音が騒音になる。

（５）上述の各実施形態の冷凍サイクル装置では、冷媒として二酸化炭素を用いて超臨界冷凍サイクルを構成しているが、これに限らず、フロン系、ＨＣ系等の冷媒のように高圧圧力が臨界圧力を超えない冷媒を用いて亜臨界冷凍サイクルを構成してもよい。

（６）上述の各実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置をヒートポンプ式給湯機に採用した例について説明したが、これに限定されず、車両用空調装置等に適用してもよい。

１０ 圧縮機（電動圧縮機）
１１ 水冷媒熱交換器（放熱器）
１２ 減圧手段（電気式膨張弁）
１３ 蒸発器
１３０ 送風ファン（送風機）
３０ 高圧側圧力センサ（物理量検出手段）
３１ 蒸発器温度センサ（蒸発器温度検出手段）

Claims (4)

1. 冷媒を吸入圧縮して吐出する電動圧縮機（１０）と、
   前記電動圧縮機（１０）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１１）と、
   前記放熱器（１１）下流側の冷媒を減圧膨張させるとともに、前記放熱器（１１）下流側の冷媒通路の通路開度を調整可能な減圧手段（１２）と、
   前記減圧手段（１２）で減圧膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器（１３）と、
   前記蒸発器（１３）に空気を送風する送風機（１３０）と、
   前記電動圧縮機（１０）の回転数、前記送風機（１３０）の作動、および前記減圧手段（１２）を制御する制御手段（４０）とを備え、
   前記制御手段（４０）は、前記電動圧縮機（１０）の作動を停止させる際に、前記電動圧縮機（１０）の回転数を徐々に低下させるとともに、前記減圧手段（１２）にて前記放熱器（１１）下流側の冷媒通路の通路開度を徐々に増大させてから前記電動圧縮機（１０）を停止させる圧縮機停止制御を行うように構成され、さらに、前記圧縮機停止制御が開始されてから予め設定された所定条件が成立するまでの間、前記送風機（１３０）の作動を継続させ、
   前記所定条件は、前記電動圧縮機（１０）の回転数が、前記圧縮機停止制御の開始時における回転数よりも低い回転数に設定された基準回転数以下となるとともに、前記放熱器（１１）下流側の冷媒通路の通路開度が、前記圧縮機停止制御の開始時における開度よりも大きい開度に設定された基準開度以上となった場合に成立するように設定されていることを特徴とする記載の冷凍サイクル装置。
2. 冷媒を吸入圧縮して吐出する電動圧縮機（１０）と、
   前記電動圧縮機（１０）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１１）と、
   前記放熱器（１１）下流側の冷媒を減圧膨張させるとともに、前記放熱器（１１）下流側の冷媒通路の通路開度を調整可能な減圧手段（１２）と、
   前記減圧手段（１２）で減圧膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器（１３）と、
   前記蒸発器（１３）に空気を送風する送風機（１３０）と、
   前記電動圧縮機（１０）の回転数、前記送風機（１３０）の作動、および前記減圧手段（１２）を制御する制御手段（４０）と、
   前記電動圧縮機（１０）の吐出側の高圧冷媒の冷媒圧力若しくは冷媒温度を検出する物理量検出手段（３０）と、を備え、
   前記制御手段（４０）は、前記電動圧縮機（１０）の作動を停止させる際に、前記電動圧縮機（１０）の回転数を徐々に低下させるとともに、前記減圧手段（１２）にて前記放熱器（１１）下流側の冷媒通路の通路開度を徐々に増大させてから前記電動圧縮機（１０）を停止させる圧縮機停止制御を行うように構成され、さらに、前記圧縮機停止制御が開始されてから予め設定された所定条件が成立するまでの間、前記送風機（１３０）の作動を継続させ、
   前記所定条件は、前記物理量検出手段（３０）の検出値が、前記圧縮機停止制御の開始時における高圧冷媒の冷媒圧力若しくは冷媒温度よりも低い冷媒圧力若しくは冷媒温度に設定された基準値以下となった場合に成立するように設定されていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
3. 冷媒を吸入圧縮して吐出する電動圧縮機（１０）と、
   前記電動圧縮機（１０）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１１）と、
   前記放熱器（１１）下流側の冷媒を減圧膨張させるとともに、前記放熱器（１１）下流側の冷媒通路の通路開度を調整可能な減圧手段（１２）と、
   前記減圧手段（１２）で減圧膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器（１３）と、
   前記蒸発器（１３）に空気を送風する送風機（１３０）と、
   前記電動圧縮機（１０）の回転数、および前記送風機（１３０）の作動、および前記減圧手段（１２）を制御する制御手段（４０）と、
   前記電動圧縮機（１０）の吐出側の高圧冷媒の冷媒圧力若しくは冷媒温度を検出する物理量検出手段（３０）と、を備え、
   前記制御手段（４０）は、前記電動圧縮機（１０）の作動を停止させる際に、前記減圧手段（１２）にて前記放熱器（１１）の冷媒通路の通路開度を徐々に増大させてから前記電動圧縮機（１０）を停止させる圧縮機停止制御を行うように構成され、さらに、前記圧縮機停止制御が開始されてから予め設定された所定条件が成立するまでの間、前記送風機（１３０）の作動を継続させ、
   前記所定条件は、前記物理量検出手段（３０）の検出値が、前記圧縮機停止制御の開始時における高圧冷媒の冷媒圧力若しくは冷媒温度よりも低い冷媒圧力若しくは冷媒温度に設定された基準値以下となった場合に成立するように設定されていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
4. 冷媒を吸入圧縮して吐出する電動圧縮機（１０）と、
   前記電動圧縮機（１０）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１１）と、
   前記放熱器（１１）下流側の冷媒を減圧膨張させるとともに、前記放熱器（１１）下流側の冷媒通路の通路開度を調整可能な減圧手段（１２）と、
   前記減圧手段（１２）で減圧膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器（１３）と、
   前記蒸発器（１３）に空気を送風する送風機（１３０）と、
   前記電動圧縮機（１０）の回転数、前記送風機（１３０）の作動、および前記放熱器（１１）下流側の冷媒通路の通路開度を制御する制御手段（４０）と、
   前記電動圧縮機（１０）の吐出側の高圧冷媒の冷媒圧力若しくは冷媒温度を検出する物理量検出手段（３０）と、を備え、
   前記制御手段（４０）は、前記電動圧縮機（１０）の作動を停止させる際に、前記電動圧縮機（１０）の回転数を徐々に低下させてから前記電動圧縮機（１０）を停止させる圧縮機停止制御を行うように構成され、さらに、前記圧縮機停止制御が開始されてから予め設定された所定条件が成立するまでの間、前記送風機（１３０）の作動を継続させ、
   前記所定条件は、前記物理量検出手段（３０）の検出値が、前記圧縮機停止制御の開始時における高圧冷媒の冷媒圧力若しくは冷媒温度よりも低い冷媒圧力若しくは冷媒温度に設定された基準値以下となった場合に成立するように設定されていることを特徴とする冷凍サイクル装置。

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