JP2001272144A

JP2001272144A - 空気調和装置

Info

Publication number: JP2001272144A
Application number: JP2000090135A
Authority: JP
Inventors: Meiji Kojima; 明治小島; Hiroyuki Matsuura; 弘幸松浦
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2001-10-05

Abstract

(57)【要約】【課題】デフロスト運転時の溶け残りを確実に防止し
て除霜の信頼性を向上させながら、高圧圧力の過上昇な
どの不具合の発生も防止する。【解決手段】デフロスト運転を制御するデフロストコ
ントローラ(51a,51b) を設け、該デフロストコントロー
ラ(51a,51b) により、デフロスト運転を、高圧圧力が過
上昇しないように判断しながら、従来よりも長時間かけ
て行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和装置に関
し、特に、デフロスト運転時の溶け残り防止技術に係る
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空気調和装置は、例えば特開
平７−３３２８１５号公報に記載されているように、室
内ユニットと室外ユニットとを備え、室内ユニット内に
備えられた室内熱交換器と、室外ユニットに備えられた
室外熱交換器とが他の機器を介して接続されて、冷媒回
路が構成されている。

【０００３】冷媒回路は、より具体的には、主要機器と
して、一般に圧縮機と上記室外熱交換器と膨張弁と上記
室内熱交換器とが冷媒配管で接続されて、蒸気圧縮式の
冷凍サイクルを行うように構成されている。

【０００４】以上のように構成された空気調和装置にお
いて暖房運転を行う場合、室外ユニットの圧縮機を駆動
する。そして、その圧縮機による圧縮行程、室内熱交換
器による凝縮行程、膨張弁による膨張行程、そして室外
熱交換器による蒸発行程からなる冷凍サイクルを繰り返
し、室内熱交換器での冷媒の凝縮の際に室内空気を加熱
して、室内に温風を吹き出す。

【０００５】一方、暖房運転を継続して室外熱交換器に
着霜すると、該室外熱交換器の除霜をするためにデフロ
スト運転が行われる。デフロスト運転は、例えば、冷媒
の循環方向を逆サイクルにして圧縮機の吐出ガスを室外
熱交換器に供給する逆サイクル方式で行われる。

【０００６】そして、従来の空気調和装置においては、
デフロスト運転が終了したかどうかは、一般に室外熱交
換器の温度と時間とから判断するようにしている。つま
り、室外熱交換器がある一定の温度に達して所定の時間
が経過していると、室外熱交換器の伝熱管の周囲の霜
（氷）が充分に溶けて、デフロスト運転が終了したと判
断するようにしている。

【０００７】ところで、空気調和装置には、少なくとも
一つの室内ユニットに複数の室外ユニットが接続された
ものが提案されている。そして、この種の空気調和装置
には、一つの室内熱交換器に各室外熱交換器が接続され
て、複数の冷媒回路が構成されているものがある（以
下、この構成を室外マルチ方式という）。この室外マル
チ方式の空気調和装置において、室内熱交換器は、例え
ば、各冷媒回路用の熱交換部が一体に構成され、一つの
室内ファンで室内への送風を行うように構成される。そ
して、各冷媒回路毎に、圧縮機と室外熱交換器と膨張弁
とが、室内熱交換器の各熱交換部に冷媒配管で接続され
ている。

【０００８】この室外マルチ方式で逆サイクル方式のデ
フロスト運転を行う場合、例えばクリーンルーム用の空
気調和装置で送風を継続するために室内ファンを回しな
がら、全系統の冷媒回路で冷媒の循環方向を逆サイクル
に設定して運転を行うと、冷房運転状態となって室内に
冷風が吹き出されることになる。そこで、このようなコ
ールドドラフトの発生を回避するため、いわゆる室外マ
ルチ方式の空気調和装置で送風を継続する場合には、あ
る冷媒回路を逆サイクルデフロストの冷媒流れ方向に設
定すると、他の冷媒回路では暖房サイクルでの運転を継
続するようにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、室内ファ
ンを回したままで、ある冷媒回路で逆サイクルのデフロ
スト運転を行いながら他の冷媒回路で暖房運転を継続す
るようにすると、逆サイクルにしている冷媒回路におい
て室内の熱を室外熱交換器に効率よく伝えることになる
ため、伝熱管の周囲の霜（氷）のうち、伝熱管と接触し
た部分だけが急速に溶けるのに対して、さらにその周囲
には氷が溶け残っている状態となることがあった。

【００１０】このことは、特に積雪時など、伝熱管の周
囲の氷が厚くなりやすい状態において顕著に見られる傾
向がある。そして、そのような場合には、実際には除霜
が終了していないのに伝熱管の周囲の温度は上昇するた
めに、除霜が終了したと判断して暖房運転に戻ることに
なり、特に室外熱交換器の上部で溶けた雪や氷が下部で
再度氷化し、徐々に氷が成長してしまうおそれがあっ
た。

【００１１】なお、単に除霜を長時間で行うようにする
ことも考えられるが、その場合、溶け残り自体は防止で
きたとしても、高圧圧力の過上昇などの新たな不具合が
発生するおそれがある。

【００１２】本発明は、このような問題点に鑑みて創案
されたものであり、その目的とするところは、デフロス
ト運転時の溶け残りを確実に防止して除霜の信頼性を向
上させながら、高圧圧力の過上昇などの不具合の発生も
防止することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、デフロスト運
転を、高圧圧力も判断しながら、従来よりも長時間をか
けて行うようにしたものである。

【００１４】具体的に、本発明が講じた第１の解決手段
は、室内ユニット(30)と室外ユニット(20a,20b) とが接
続されて、両ユニット(30),(20a,20b)間に冷媒回路(12)
が構成された空気調和装置を前提としている。そして、
デフロスト運転を制御する除霜制御手段(51a,51b) を設
け、この除霜制御手段(51a,51b) を、室外熱交換器(23
a,23b) の温度と除霜時間とが所定値に達するか、高圧
圧力が所定値に達することによりデフロスト運転を終了
するように構成したものである。

【００１５】また、本発明が講じた第２の解決手段は、
上記第１の解決手段において、除霜時間の所定値とし
て、一般に除霜が終了したと判断される時間よりも長い
時間を設定したものである。

【００１６】また、本発明が講じた第３の解決手段は、
上記第１または第２の解決手段において、除霜制御手段
(51a,51b) を、逆サイクル方式のデフロスト運転中に冷
媒回路(12)の膨張機構(EV)の開度を制御して、冷媒回路
(12)の冷媒循環量を低減させるように構成したものであ
る。

【００１７】また、本発明が講じた第４の解決手段は、
上記第３の解決手段において、逆サイクル方式のデフロ
スト運転中に、高圧圧力が上昇するに従って膨張機構(E
V)の絞り量を大きくするように、除霜制御手段(51a,51
b) で膨張機構(EV)の開度を調整する構成としたもので
ある。

【００１８】また、本発明が講じた第５の解決手段は、
上記第１から第４の何れか１記載の解決手段において、
冷媒回路(12)の高圧圧力が過上昇したことを検出する高
圧保護センサ(HS1) を設け、デフロスト運転を停止する
高圧圧力の所定値を高圧保護センサ(HS1) の作動圧力よ
りも低圧の値に設定したものである。

【００１９】また、本発明が講じた第６の解決手段は、
上記第１から第５の何れか１の解決手段において、少な
くとも一つの室内ユニット(30)に複数の室外ユニット(2
0a,20b) が接続された構成とし、少なくとも一の室外ユ
ニット(20a,20b) の回路系統でデフロスト運転を行いな
がら、他の少なくとも一の室外ユニット(20b,20a) の回
路系統で暖房運転を行うように構成したものである。

【００２０】−作用− 上記第１の解決手段では、デフロスト運転が開始された
後、室外熱交換器(23a,23b) の温度と除霜時間とが所定
値に達するか、高圧圧力が所定値に達すると、除霜制御
手段(51a,51b) により、デフロスト運転が終了する。

【００２１】この場合、上記第２の解決手段では、室外
熱交換器(23a,23b) の温度が所定の温度になった状態
で、一般に除霜が終了したと判断される時間よりも長い
時間が経過したときに除霜終了となる。

【００２２】また、上記第３の解決手段では、逆サイク
ル方式のデフロスト運転中に冷媒回路(12)の膨張機構(E
V)の開度を制御して、冷媒回路(12)の冷媒循環量を低減
させるようにしているので、熱の循環量が少なくなり、
それによって上記第２の解決手段のようにデフロスト運
転を長時間かけてゆっくりと行うことができる。

【００２３】また、上記第４の解決手段では、逆サイク
ル方式のデフロスト運転中に、高圧圧力が上昇するに従
って膨張機構(EV)の絞り量を大きくするように、除霜制
御手段(51a,51b) によって膨張機構(EV)の開度が調整さ
れる。

【００２４】また、上記第５の解決手段では、上記第１
から第４の何れか１の解決手段においてデフロスト運転
を通常よりも長時間行った場合に、高圧圧力が過上昇し
て高圧保護センサ(HS1) が作動する前にデフロスト運転
が終了する。

【００２５】また、上記第６の解決手段では、少なくと
も一つの室内ユニット(30)に複数の室外ユニット(20a,2
0b) が接続された空気調和装置において、少なくとも一
の室外ユニット(20a,20b) の回路系統でデフロスト運転
を行いながら、他の少なくとも一の室外ユニット(20b,2
0a) の回路系統で暖房運転を行う場合に、従来であれば
デフロスト運転を行う系統において熱が効率よく循環し
て伝熱管の周囲のみ霜（氷）が急速に溶けてしまうよう
な状態でも、高圧圧力の過上昇を抑えながら通常よりも
長時間のデフロスト運転を行うことができる。

【００２６】

【発明の効果】従って、上記第１の解決手段によれば、
室外熱交換器(23a,23b) の温度と除霜時間に加えて高圧
圧力も除霜終了条件としているので、それらの条件を第
２から第５の解決手段で特定しているように具体的に設
定すれば、デフロスト運転時に高圧の過上昇を抑えなが
ら、溶け残りが生じるのを抑えられる。

【００２７】特に、上記第２の解決手段では一般的な条
件で除霜が終了したと判断されるよりも長時間のデフロ
スト運転が行われるので、例えば積雪時などで室外熱交
換器(23a,23b) の伝熱管の周囲の氷が厚くなりやすいと
きでも溶け残りの発生を抑えやすくなる。

【００２８】また、上記第３の解決手段によれば、電子
膨張弁などの膨張機構(EV)の開度を制御して冷媒の流量
を調整しているので、デフロスト運転を通常よりも長時
間行うための具体的な制御を容易に実現できる。また、
冷媒流量を減少させることにより、循環する熱量が少な
くなり、除霜がゆっくりと行われるため、伝熱管の周囲
の霜（氷）のみが急速に溶けてその周囲の氷が溶け残る
のを防止できる。

【００２９】また、上記第４の解決手段によれば、逆サ
イクル方式のデフロスト運転中に高圧圧力が上昇するに
従って膨張機構(EV)の絞り量を大きくするように、除霜
制御手段(51a,51b) によって膨張機構(EV)の開度が調整
されるため、除霜の初期には充分な熱量で霜（氷）を素
早く溶かしながら、高圧圧力が上昇してくると循環する
熱量を少なくして圧力上昇を抑えながらゆっくりと溶か
すことができ、溶け残りの発生をより効果的に防止でき
る。

【００３０】また、上記第５の解決手段によれば、高圧
保護センサ(HS1) の作動圧力よりも低圧で除霜を終了す
るようにしているので、除霜を長時間行った場合に、高
圧の過上昇を防止する制御を簡単に行うことができる。

【００３１】また、上記第６の解決手段によれば、いわ
ゆる室外マルチ方式の空気調和装置(10)において本発明
の制御技術を適用するようにしているので、該室外マル
チ方式の空気調和装置(10)のデフロスト運転時で積雪が
ある場合などに比較的溶け残りが生じやすいのに対し
て、極めて効果的に除霜を行いながら、高圧圧力の上昇
も抑えられる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００３３】図１に全体の概略構成を示すように、本実
施形態の空気調和装置(10)は、二台の室外ユニット(20
a,20b) が一台の室内ユニット(30)に接続されたいわゆ
るセパレートタイプで室外マルチ方式の空気調和装置(1
0)であり、クリーンルームで使用されるものとしてい
る。

【００３４】そして、室内ユニット(30)は、図２に示す
ように室内熱交換器(31)を備え、単一の利用ユニットを
構成している。該室内熱交換器(31)は、各室外ユニット
(20)に対応した室内熱交換部(31a,31b) が一体に構成さ
れている。この室内ユニット(30)は、室内熱交換器(31)
の全体をカバーする１台の室内ファン(Fr)を室内熱交換
器(31)の近傍に備え、この１台の室内ファン(Fr)により
室内への送風を行う。

【００３５】室内熱交換器(31)は、暖房運転時に凝縮器
として機能し、冷房運転時に蒸発器として機能する利用
側熱交換器である。具体的に、室内熱交換器(31)はフィ
ンコイル形の熱交換器であり、コイルの一部が第１室外
ユニット(20a) に接続されて第１室内熱交換部(31a) が
構成される一方、コイルの他の一部が第２室外ユニット
(20b) に接続されて第２室内熱交換部(31b) が構成され
ている。

【００３６】なお、図では第１室内熱交換部(31a) と第
２室内熱交換部(31b) とが分離したように表している
が、実際の室内熱交換器(31)は、両室内熱交換部(31a,3
1b) の各コイルが複数のパスを有しており、各パスを例
えば交互に配置することにより構成される。

【００３７】各室外ユニット(20a,20b) は互いに同一構
成であり、それぞれ、図３に示すように、主要機器とし
て、圧縮機(21)と四路切換弁(22)と室外熱交換器(23a,2
3b)と補助熱交換器(24)と膨張回路(40)とにより熱源ユ
ニットを構成している。

【００３８】そして、各室外ユニット(20a,20b) の圧縮
機(21)と四路切換弁(22)と室外熱交換器(23a,23b) と補
助熱交換器(24)と膨張回路(40)とが、それに対応する室
内熱交換器(31)の室内熱交換部(31a,31b) と冷媒配管(1
1)によって接続されて、冷媒が循環して熱移動を行う蒸
気圧縮式冷凍サイクルの冷媒回路(12)が二系統に構成さ
れている。各冷媒回路(12)は、上記室外熱交換器(23a,2
3b) 及び補助熱交換器(24)と室内熱交換器(31)との間
が、膨張回路(40)などを含む液ライン(1L)と、圧縮機(2
1)などを含むガスライン(1G)とに構成されている。

【００３９】上記圧縮機(21)は、例えば、インバータに
より運転周波数（運転容量）が可変に調節されるスクロ
ールタイプに構成されている。この圧縮機(21)の吐出側
には、圧縮機(21)の運転音を低減するための消音器(25)
が接続されている。消音器(25)は、圧縮機(21)から四路
切換弁(22)へ向かう方向への冷媒の流れのみを許容する
逆止弁の機能を備えている。

【００４０】上記四路切換弁(22)は、暖房運転時に図３
の実線に示すように切り換わり、冷房運転時に図３の破
線に示すように切り換わって、冷媒回路(12)内での冷媒
の循環方向を反転させる。そして、上記室外熱交換器(2
3a,23b) 及び補助熱交換器(24)は、暖房運転時に蒸発器
として機能し、冷房運転時に凝縮器として機能する熱源
側熱交換器であり、その近傍には室外ファン(Fo)が設け
られている。なお、より具体的にいうと、補助熱交換器
(24)は冷房運転時に過冷却熱交換器として機能する。

【００４１】上記膨張回路(40)は、冷媒を減圧するよう
に構成されている。この膨張回路(40)は、ブリッジ回路
で構成された方向制御回路(41)と、この方向制御回路(4
1)に接続された一方向通路(42)とを備えている。方向制
御回路(41)は、暖房運転時と冷房運転時のいずれの場合
も、そのときに凝縮器として機能している熱交換器(3
1),(23a,23b,24) からの液冷媒を一方向通路(42)に案内
するように構成されている。

【００４２】一方向通路(42)には、上流側に位置して冷
媒を貯溜しながら液冷媒を流出させるレシーバ(43)と、
その下流側に位置する開度調整自在な電子膨張弁（膨張
機構）(EV)とが直列に配置されている。また、レシーバ
(43)と電子膨張弁(EV)との間には、冷媒中の塵埃を除去
するフィルタ(26)が配置されている。

【００４３】上記方向制御回路(41)は、具体的には、第
１流入路(44)と第１流出路(45)と第２流入路(46)と第２
流出路(47)とがブリッジ状に接続されて構成されてい
る。各流入路(44,46) 及び各流出路(45,47) には、それ
ぞれ逆止弁(CV,CV,…)が設けられている。

【００４４】上記第１流入路(44)は、室外熱交換器(23
a,23b) が接続される第１接続点(P1)から、一方向通路
(42)の上流端が接続される第２接続点(P2)に向う冷媒流
れを形成している。また、上記第１流出路(45)は、一方
向通路(42)の下流端が接続される第３接続点(P3)から、
室内熱交換器(31)が接続される第４接続点(P4)に向う冷
媒流れを形成している。

【００４５】上記第２流入路(46)は、第４接続点(P4)か
ら第２接続点(P2)に向う冷媒流れを形成している。ま
た、上記第２流出路(47)は、第３接続点(P3)から第１接
続点(P1)に向う冷媒流れを形成している。

【００４６】上記一方向通路(42)は、レシーバ(43)と電
子膨張弁(EV)との間（さらに具体的にはフィルタ(26)と
電子膨張弁(EV)との間）の液管（高圧液ライン）が、圧
縮機(21)の吐出配管に、圧縮機(21)の停止時における液
封を防止する液封防止通路(27)を介して接続されてい
る。この液封防止通路(27)は、上記液配管側から吐出配
管側への冷媒の流通を許容する一方向通路であり、その
経路内に逆止弁(CV)を備えている。

【００４７】上記レシーバ(43)の上部と、常時低圧液ラ
インとなる一方向通路(42)における電子膨張弁(EV)より
下流側との間にはバイパス通路(49)が接続されている。
該バイパス通路(49)には電磁弁(SV)が設けられていて、
レシーバ(43)内のガス冷媒を抜くことができるように構
成されている。

【００４８】一方、上記圧縮機(21)の吐出管には、該圧
縮機(21)の吐出管温度を検出する吐出管温度センサ(Td)
が配置されている。また、室外ユニット(20)の空気吸込
口には、室外空気温度を検出する外気温センサ(Ta)が配
置され、室外熱交換器(23a,23b) には、暖房運転時には
蒸発温度となり、冷房運転時には凝縮温度となる外熱交
温度を検出する外熱交温度センサ(Tc)が配置されてい
る。さらに、上記室内ユニット(30)の空気吸込口には、
室内空気温度を検出する室温センサ(Tr)が配置され、室
内熱交換器(31)には、暖房運転時には凝縮温度となり、
冷房運転時には蒸発温度となる内熱交温度を検出する内
熱交温度センサ(Te)が配置されている。

【００４９】上記圧縮機(21)の吐出管には、高圧冷媒圧
力を検出して、該高圧冷媒圧力の過上昇によりオンとな
って高圧保護信号を出力する高圧保護圧力スイッチ(HS
1) と、上記高圧冷媒圧力を検出して、該高圧冷媒圧力
が所定値になるとオンとなって高圧制御信号を出力する
高圧制御圧力スイッチ(HS2) とが配置されている。ま
た、圧縮機(21)の吸込管には、低圧冷媒圧力を検出し
て、該低圧冷媒圧力の過低下によりオンとなって低圧保
護信号を出力する低圧保護圧力スイッチ(LS)が配置され
ている。なお、圧縮機(21)の吸込管には、フィルタ(28)
も設けられている。

【００５０】そして、上記各温度センサ(Td,Ta,Tc,Tr,T
e)、高圧保護圧力スイッチ(HS1) 、高圧制御圧力スイッ
チ(HS2) 、及び低圧保護圧力スイッチ(LS)の出力信号
は、空気調和装置のほぼ全体を統括する制御手段である
メインコントローラ(50)（図１参照）に入力され、該メ
インコントローラ(50)が、入力信号に基づいて空調運転
を制御するように構成されている。

【００５１】このメインコントローラ(50)は、各機器を
制御して冷房運転と暖房運転を行うように構成されてい
る。具体的に、このメインコントローラ(50)は、例え
ば、駆動すべき室外ユニット(20a,20b) の選定を空調負
荷に合わせて行うと共に、圧縮機(21)のインバータの運
転周波数を所定数の周波数ステップＮに区分して、室内
温度が設定温度になるように周波数ステップＮを制御す
る。また、このメインコントローラ(50)は、外熱交温度
センサ(Tc)及び内熱交温度センサ(Te)が検出する凝縮温
度や蒸発温度から最適な冷凍効果を与える吐出管温度の
最適値を算出し、該吐出管温度がその最適値になるよう
に弁開度を設定して電子膨張弁(EV)の開度を制御する。

【００５２】このような制御をすることで、各冷媒回路
(12)内での冷媒の循環時に、予め定められたモリエル線
図上での動作が保証されることとなり、冷凍サイクルの
動作が安定する。なお、本実施形態の冷媒回路(12)は、
圧縮機(21)の吸入側にアキュムレータを用いない回路と
している。このため、本実施形態では、圧縮機(21)への
吸入冷媒の過熱度が充分に大きくなるような制御を行っ
たり、レシーバ(43)からの液冷媒の流出量を調節する構
造にしたりすることで、圧縮機(21)への液バックが生じ
ないようにしている。

【００５３】一方、各室外ユニット(20a,20b) には、各
室外ユニット(20a,20b) が備えている室外熱交換器(23
a,23b) が暖房運転中に着霜したときに、その室外熱交
換器(23a,23b) の除霜をするためにデフロスト運転を行
うデフロストコントローラ(51a,51b) を、メインコント
ローラとは別の独立した制御手段（除霜制御手段）とし
て備えている。

【００５４】このデフロストコントローラ(51a,51b)
は、外気温センサ(Ta)により検出される室外空気温度
と、外熱交温度センサ(Tc)により検出される外熱交温度
とが所定の関係になるかどうかを判別することで、除霜
の要否を暖房中にほぼ常時判断している。具体的に、デ
フロストコントローラ(51a,51b) は、上記各温度が以下
の式を満たす関係になっているかどうかを判断してい
る。 Tc≦０（°Ｃ）・・・(１) Tc≦0.4×Ta−10（°Ｃ）・・・(２) そして、上記(１)式と(２)式を同時に満たしたときに除
霜条件が満たされたと判断する。なお、上記(１)式と
(２)式において、Tcが外熱交温度、Taが外気温度を表す
ものとしている。

【００５５】デフロストコントローラ(51a,51b) は、そ
のデフロストコントローラ(51a,51b) が設けられている
室外ユニット(20a,20b) の室外熱交換器(23a,23b) を除
霜すべき条件が満たされると、除霜信号を他の室外ユニ
ット(20b,20a) のデフロストコントローラ(51b,51a) に
送信する。つまり、各デフロストコントローラ(51a,51
b) は、除霜信号を互いに送受信するように構成されて
いる。

【００５６】そして、デフロストコントローラ(51a,51
b) は、その室外熱交換器(23a,23b)の除霜を実行する前
に他の室外ユニット(20b,20a) のデフロストコントロー
ラ(51b,51a) から除霜信号を受信すると除霜を保留する
ように構成されている。

【００５７】より具体的には、各デフロストコントロー
ラ(51a,51b) は、除霜信号を発信した後、所定時間待機
して、その所定時間内に他のデフロストコントローラ(5
1b,51a) からの除霜信号を受信すると、一定の条件が満
たされている場合には除霜を保留するように構成されて
いる。

【００５８】その一定の条件について具体的に説明する
と、各室外熱交換器(23a,23b) は、除霜の優先順位が予
め設定されており、各デフロストコントローラ(51a,51
b) は、所定時間の待機中に優先順位が上位の室外熱交
換器の除霜信号を受信したときに除霜を保留する一方、
優先順位が下位の室外熱交換器の除霜信号を受信したと
きには除霜を実行するように構成されている。

【００５９】本実施形態では、第１室外ユニット(20a)
の室外熱交換器(23a) （第１室外熱交換器という）の優
先順位を、第２室外ユニット(20b) の室外熱交換器(23
b) （第２室外熱交換器という）よりも上位であるもの
とする。

【００６０】なお、各デフロストコントローラ(51a,51
b) は、他のデフロストコントローラ(51b,51a) から除
霜信号を受信した後、所定時間の経過やその除霜信号の
入力終了などから除霜終了を検知すると、対応する室外
ユニット(20a,20b) 内の室外熱交換器(23a,23b) の除霜
を実行するように構成されている。

【００６１】また、各室外ユニット(20a,20b) のデフロ
ストコントローラ(51a,51b) は、その室外ユニット(20
a,20b) の冷媒回路系統においてサーモオフ運転（冷媒
を循環させず、送風のみ行う休止運転）中に他のデフロ
ストコントローラ(51b,51a) からの除霜信号を受信する
と、該室外ユニット(20a,20b) の回路系統をサーモオン
運転に切り換えて暖房サイクルで冷媒を循環させ、室内
でのコールドドラフトの発生を防止するように構成され
ている。

【００６２】また、デフロストコントローラ(51a,51b)
は、室外熱交換器(23a,23b) の温度と除霜時間とが所定
値に達するか、高圧圧力が所定値に達することにより、
デフロスト運転を終了するように構成されている。具体
的に、デフロストコントローラ(51a,51b) は、除霜時間
の所定値として、一般的に除霜が終了したと判断される
時間（外熱交温度が１０°Ｃで約１分）よりも長い時間
（同じ温度で約４分）が設定されている。このようにデ
フロスト運転を長い間行うために、デフロストコントロ
ーラ(51a,51b) は、逆サイクル方式のデフロスト運転中
に、冷媒回路(12,12) の電子膨張弁(EV)の開度を制御し
て、冷媒回路(12,12) の冷媒循環量を低減させるように
構成されている。

【００６３】また、デフロストコントローラ(51a,51b)
は、デフロスト運転を停止するための高圧圧力の所定値
が、高圧保護圧力スイッチ(HS1) の作動圧力よりも低圧
の値に設定されている。具体的に、高圧保護圧力スイッ
チ(HS1) の作動圧力は、設定値が32Kg/cm²(約3.1MPa)で
あり、デフロスト運転を停止するための高圧圧力の所定
値は、高圧制御圧力スイッチ(HS2) による測定値として
29Kg/cm²(約2.8MPa)に設定されている。

【００６４】上述したように、デフロストコントローラ
(51a,51b) は、デフロスト運転時に電子膨張弁(EV)の開
度を絞って冷媒流量を減少させるようにしている。具体
的には、例えばデフロスト運転の開始直後は除霜を効率
的に行うために絞り量を少なくして冷媒の循環量を確保
し、一定の時間が経過すると急激な圧力上昇を防止する
ために絞り量を大きくして冷媒の循環量を少なくするよ
うにしている。例えば、本実施形態では高圧圧力を高圧
制御圧力スイッチ(HS2) で検出しているので、その圧力
上昇のカーブに合わせて電子膨張弁(EV)の開度を調整す
るとよい。

【００６５】−運転動作− 次に、この空気調和装置(10)の具体的な運転動作につい
て説明する。なお、以下の説明において、第１室外ユニ
ット(20a) 側の冷媒回路系統を第１系統、第２室外ユニ
ット(20b) 側の冷媒回路系統を第２系統という。

【００６６】まず、暖房運転サイクル時には、圧縮機(2
1)から吐出されたガス冷媒は、室内熱交換器(31)で凝縮
して液化し、この液冷媒が第２流入路(46)を通ってレシ
ーバ(43)に一旦貯溜される。そして、液冷媒がレシーバ
(43)から流出し、電子膨張弁(EV)で減圧した後、第２流
出路(47)を経て補助熱交換器(24)及び室外熱交換器(23
a,23b) で蒸発して圧縮機(21)に戻る。その際、余剰の
冷媒がレシーバ(43)に貯留しながら、冷媒の循環動作が
行われる。

【００６７】この暖房運転は、２台の室外ユニット(20
a,20b) の両方を使用する場合と、何れか１台の室外ユ
ニット（例えば第１室外ユニット(20a) ）のみを使用
し、他の一台の室外ユニット（例えば第２室外ユニット
(20b) ）側はサーモオフ状態とすることが可能である。

【００６８】また、冷房運転サイクル時には、圧縮機(2
1)から吐出されたガス冷媒は、室外熱交換器(23a,23b)
及び補助熱交換器(24)で凝縮して液化し、この液冷媒が
第１流入路(44)を通ってレシーバ(43)に一旦貯溜され
る。そして、液冷媒がレシーバ(43)から流出し、電子膨
張弁(EV)で減圧した後、第１流出路(45)を経て室内熱交
換器(31)で蒸発して圧縮機(21)に戻る。

【００６９】なお、冷房運転サイクル時と暖房運転サイ
クル時のいずれの場合も、通常は電磁弁(SV)が閉じられ
ていて、レシーバ(43)からガス冷媒が流出しないように
設定されている。

【００７０】暖房と冷房の各運転時に、メインコントロ
ーラ(50)は、運転すべき室外ユニット(20a,20b) を空調
負荷に合わせて選定すると共に、周波数ステップＮを適
正値に設定して圧縮機(21)の容量を制御する。また、外
熱交温度センサ(Tc)及び内熱交温度センサ(Te)が検出す
る凝縮温度や蒸発温度から最適な冷凍効果を与える吐出
管温度の最適値を算出して、該吐出管温度がその最適値
になるように弁開度を設定する。そして、この弁開度が
得られるようなパルス信号を電子膨張弁(25)に送信して
該電子膨張弁(EV)の開度を制御し、室内負荷に対応した
空調運転を行う。

【００７１】なお、本実施形態において、例えば運転停
止時に電子膨張弁(EV)と電磁弁(SV)とを閉鎖した状態
で、周囲温度の上昇などによりレシーバ(43)内の液冷媒
が膨張しても、この冷媒は一方向通路(42)から液封防止
通路(27)を流れて熱交換器(23a,23b,31) 側へ逃げてい
くこととなり、液封が防止される。

【００７２】一方、暖房運転中に室外熱交換器(31a,31
b) に着霜すると、逆サイクル方式によるデフロスト運
転が図４及び図５のフローチャートに従って実行され
る。このフローチャートにおいて、まずステップST１で
は、各デフロストコントローラ(51a,51b) が、対応する
室外熱交換器(20a,20b) の除霜条件を判別する。そし
て、上述した(１)式と(２)式から除霜が必要であると判
断するまでは、常にこのステップST１で除霜条件を判別
するようにしている。

【００７３】ステップST１での判別の結果、例えば第１
系統において、第１室外熱交換器(23a) の除霜が必要で
あると判断されると、ステップST２において、他の室外
熱交換器（つまり、第２室外熱交換器）(23b) の除霜信
号がオンになっているかどうかを判断する。他系統の除
霜信号がオフの場合はステップST３に進む一方、オンの
場合はオフになるまでステップST２の条件の判別を継続
するため、その間は除霜を保留することとなる。

【００７４】ステップST３に進んだときには、他系統
（第２系統）で除霜が行われていない状態であるため、
第１系統でデフロスト運転を行っても両系統で除霜が同
時に行われることはない。したがって、この場合、室内
ユニット(20)側の除霜準備が完了するまで待機するため
のタイマ（除霜制御手段(51a,51b) に内蔵）をスタート
してから、ステップST４で、他系統（第２系統）の除霜
信号がオフであることを再度確認し、しかもタイマが３
０秒以上経過していることを確認した後、ステップST５
へ進む。

【００７５】ステップST５では、他系統（第２系統）が
サーモオフ運転中であるかどうかを判別し、サーモオフ
運転中にはステップST６でその他系統（第２系統）をサ
ーモオン運転に切り換えてから、ステップST７で、除霜
が必要と判断された第１系統の室外熱交換器(23a) の除
霜を開始する。

【００７６】一方、ステップST４の判別結果が「Ｎｏ」
であった場合は、ステップST８に進んで、３０秒が経過
する前に他系統（第２系統）の除霜信号がオンに変わっ
ていて、かつ他系統（第２系統）の室外熱交換器(23b)
の除霜の優先順位が下位であるかどうかを判別する。そ
して、他系統（第２系統）の除霜信号がオンになってい
ても、該他系統（第２系統）の優先順位が下位であれ
ば、ステップST７で、第１系統の室外熱交換器(23a) の
除霜を開始する。

【００７７】逆に、ステップST８の判別結果が「Ｎｏ」
である場合は、他系統の優先順位が上位である場合とな
る。この場合、以上の説明とは逆に、第２室外熱交換器
(23b) で除霜条件が成立してステップST１からステップ
ST８まで進んだことになる。この場合は、ステップST９
へ進んで１２分間待機して他の室外熱交換器（つまり第
１室外熱交換器(23a) ）のデフロスト運転が終了するの
を待った後、ステップST７で第２室外熱交換器(23b) の
除霜を開始する。

【００７８】一方、ステップST７で室外熱交換器の除霜
を開始した後は、ステップST１０へ進み、室外熱交換器
(23a,23b) の温度が１０°Ｃ以上で４分が経過している
かどうかを判別する。一般には、室外熱交換器(23a,23
b) の温度が１０°Ｃ以上で１分程度が経過すると除霜
が完了したと判断するが、本実施形態では除霜時間を長
くすることによって、降雪時等でも溶け残りが生じにく
いようにしている。そして、この条件が満たされている
と、ステップST１１へ進み、デフロスト運転を終了す
る。

【００７９】一方、ステップST１０での判別の結果、こ
れらの条件が満たされていないと判断すると、ステップ
ST１２において、高圧制御圧力スイッチ(HS2) により、
高圧圧力が29Kg/cm²(約2.8MPa)以上になっているかどう
かを判別し、その圧力以上になっていればステップST１
１へ進んで除霜を終了する。つまり、高圧圧力が所定値
以上に上昇すれば、除霜時間が４分に達していなくても
高圧の過上昇を防止するためにデフロスト運転を停止す
る。なお、上記設定値は、高圧保護圧力スイッチ(HS1)
の設定値が32Kg/cm²(約3.1MPa)に設定されているため、
それよりも若干低圧の値として定めたものである。

【００８０】また、ステップST１２で高圧圧力が設定値
に達していないと判断すると、ステップST１０へ戻り、
室外熱交換器(23a,23b) の温度と除霜時間との判別を再
度行い、その条件が満たされたときにデフロスト運転を
終了する。

【００８１】以上の除霜制御をグラフ化したものを図６
に示している。一般に、室内ファンを停止して逆サイク
ル方式のデフロスト運転を行った場合、時間の経過に伴
う吐出圧力の上昇は一点鎖線に示すように緩やかで、逆
に室内ファンを運転して逆サイクル方式のデフロスト運
転を行うと、実線に示すように時間の経過に伴って圧力
は比較的急激に上昇する。そこで、本実施形態では、４
分が経過する前であっても、高圧圧力Ｐ１が上記設定値
である29Kg/cm²(約2.8MPa)に達したｔ１の時点で、デフ
ロスト運転を停止して暖房運転を再開することとしてい
る。なお、場合によっては、溶け残りをより確実に防止
するために、所定圧に達するまでは４分以上除霜を継続
するようにしてもよい。

【００８２】また、デフロスト運転時に電子膨張弁(EV)
を絞って冷媒流量を調節すると、冷媒の循環量が少なく
なるため、圧力の上昇は破線で示すように幾分緩やかに
なり、高圧圧力の過上昇をより確実に抑えることが可能
となる。特に、高圧圧力が上昇するに従って電子膨張弁
(EV)の絞り量を大きくするように該電子膨張弁(EV)の開
度を調整すると、除霜の初期には霜（氷）を素早く溶か
しながら、時間の経過と共に霜（氷）をゆっくりと溶か
すことができる。

【００８３】−実施形態の効果− 本実施形態によれば、以下のような効果が発揮される。

【００８４】すなわち、室外熱交換器(23a,23b) の温度
と除霜時間に加えて高圧圧力も除霜終了条件として、一
般的な条件で除霜が終了したと判断されるよりも長時間
のデフロスト運転が行われるようにしているので、例え
ば積雪時などで伝熱管の周囲の氷が厚くなりやすいとき
でも、高圧圧力の過上昇を抑えながら溶け残りの発生を
抑えられる。

【００８５】また、電子膨張弁(EV)の開度を制御して冷
媒の流量を調整しているので、デフロスト運転を通常よ
りも長時間行うための具体的な制御を容易に行える。ま
た、電子膨張弁(EV)の開度制御を，高圧圧力の上昇のカ
ーブに合わせることにより、除霜開始後に霜（氷）を素
早く溶かしながら徐々にゆっくりと溶かすことが可能と
なり、設定された時間内に圧力上昇を抑えながら充分に
除霜することが可能となる。

【００８６】さらに、高圧保護スイッチ(HS1) の作動圧
力よりも低圧の設定圧力を検出したときにデフロスト運
転を終了するようにしているので、除霜を比較的長時間
行うにも拘わらず、高圧の過上昇を防止する制御を簡単
に行うことができる。

【００８７】特に、上記実施形態は、いわゆる室外マル
チ方式の空気調和装置(10)であり、一の系統で暖房運転
を行いながら他の一の系統でデフロスト運転を行うた
め、特に降雪時等にはデフロスト運転時に溶け残りが生
じやすいのに対して、極めて効果的に除霜を行いなが
ら、高圧圧力の上昇も抑えられる。

【００８８】

【発明のその他の実施の形態】本発明は、上記実施形態
について、以下のような構成としてもよい。

【００８９】例えば、上記実施形態は室外マルチ方式の
空気調和装置(10)に本発明の除霜終了制御の技術を適用
したものであるが、本発明は、室外ユニットと室内ユニ
ットが一台ずつの通常のセパレート型空気調和装置であ
っても適用可能であるし、室外ユニットと室内ユニット
がそれぞれ複数台で構成されたものであってもよい。

【００９０】また、上記実施形態では、除霜に関する制
御機能を各デフロストコントローラ(51a,51b) に持たせ
ているが、メインコントローラ(50)で各室外熱交換器(2
3a,23b) の除霜を制御するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る空気調和装置の概略構
成を示す図である。

【図２】図１の空気調和装置の室内ユニットを示す構成
図である。

【図３】図１の空気調和装置の室外ユニットを示す構成
図である。

【図４】デフロスト運転時の動作の前半を示すフローチ
ャートである。

【図５】デフロスト運転時の動作の後半を示すフローチ
ャートである。

【図６】デフロスト運転時の経過時間と圧力上昇の関係
を示すグラフである。

【符号の説明】

(10) 空気調和装置（冷凍装置） (12) 冷媒回路 (20a,20b) 室外ユニット (21) 圧縮機 (22) 四路切換弁 (23a,23b) 室外熱交換器 (30) 室内ユニット (31) 室内熱交換器 (50) メインコントローラ (51a,51b) デフロストコントローラ（除霜制御手段） (EV) 膨張機構 (Ta) 外気温センサ (Tc) 外熱交温度センサ (Td) 吐出管温度センサ (Te) 内熱交温度センサ (Tr) 室温センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】室内ユニット(30)と室外ユニット(20a,2
0b) とが接続されて両ユニット(30),(20a,20b)間に冷媒
回路(12)が構成された空気調和装置であって、デフロスト運転を制御する除霜制御手段(51a,51b) を備
え、該除霜制御手段(51a,51b) は、室外熱交換器(23a,2
3b) の温度と除霜時間とが所定値に達するか、高圧圧力
が所定値に達することによりデフロスト運転を終了する
ように構成されている空気調和装置。
【請求項２】除霜制御手段(51a,51b) は、除霜時間の
所定値として、除霜が終了したと判断される時間よりも
長い時間が設定されている請求項１記載の空気調和装
置。
【請求項３】除霜制御手段(51a,51b) は、逆サイクル
方式のデフロスト運転中に、冷媒回路(12)の膨張機構(E
V)の開度を制御して、該冷媒回路(12)の冷媒循環量を低
減させるように構成されている請求項１または２記載の
空気調和装置。
【請求項４】除霜制御手段(51a,51b) は、逆サイクル
方式のデフロスト運転中に、高圧圧力が上昇するに従っ
て膨張機構(EV)の絞り量を大きくするように該膨張機構
(EV)の開度を調整する請求項３記載の空気調和装置。
【請求項５】冷媒回路(12)の高圧圧力が過上昇したこ
とを検出する高圧保護センサ(HS1) を備え、除霜制御手
段(51a,51b) は、デフロスト運転を停止する高圧圧力の
所定値が、該高圧保護センサ(HS1) の作動圧力よりも低
圧の値に設定されている請求項１ないし４の何れか１記
載の空気調和装置。
【請求項６】少なくとも一つの室内ユニット(30)に複
数の室外ユニット(20a,20b) が接続され、少なくとも一の室外ユニット(20a,20b) の回路系統でデ
フロスト運転を行いながら、他の少なくとも一の室外ユ
ニット(20b,20a) の回路系統で暖房運転を行うように構
成されている請求項１ないし５の何れか１記載の空気調
和装置。