JP2008025919A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】除霜運転時、四方弁の切り換えに伴う配管振動や冷媒音の発生を抑制できる空気調和装置を提供すること。
【解決手段】暖房運転中に一の室外ユニット３Ａ、３Ｂが除霜すべき状態に至った場合には、除霜運転に先立って前記一の室外ユニット３Ａ、３Ｂの圧縮機３０Ａ、３０Ｂの運転を１分間停止する手段と、この１分間が経過した後、当該一の室外ユニット３Ａ、３Ｂが凝縮器として機能するとともに、他の室外ユニット３Ｃが蒸発器として機能するように各室外ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃの四方弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを切り換える手段と複数の室外ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃの間で冷媒を循環させる手段と備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、室内ユニットから延びるユニット間配管に、室外ユニットを複数台並列につないだ空気調和装置に係り、特に、室外ユニットの除霜技術に関する。

一般に、複数台の室内ユニットを並列に配置するとともに、各室内ユニットにつながれるユニット間配管に対し、圧縮機、四方弁、室外熱交換器などを内蔵する複数台の室外ユニットを並列に接続してなる空気調和装置（いわゆるマルチ形空気調和装置）が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種のマルチ形空気調和装置は、装置の大容量システム化が図れるという利点がある。

ところで、空気調和装置が暖房運転している時には、室外ユニットの室外熱交換器に霜が付く場合がある。室外熱交換器に霜がつくと、空気調和装置の運転効率を低下させるため、従来では、逆サイクル除霜やホットガス除霜といった除霜技術により、室外熱交換器の除霜を行っている。しかしながら、逆サイクル除霜にあっては、室内熱交換器が蒸発器として機能して冷房状態となるため、ユニット間配管および室内ユニットが冷却されてしまい、除霜時に熱応力によりユニット間配管などに騒音が発生したり、除霜後の暖房の立ち上りが悪くなるという問題がある。また、ホットガス除霜にあっては、冷媒回路内に吸熱源がなく、圧縮機による冷媒圧縮以外に外部から冷媒へ熱が与えられることがないため、除霜に時間がかかるといった問題がある。さらに、ホットガス除霜にあっては、圧縮機から吐出された冷媒を室外熱交換器へ導くためのホットガス用配管を設ける必要があり、冷媒回路の構成が複雑化するばかりか、コストも高くなるといった問題がある。
これら問題を解消し、簡単な冷媒回路構成で、なおかつ、除霜後の暖房の立ち上りを阻害しないために、複数の室外ユニットのうち、一の室外ユニットが凝縮器として機能するとともに、他の室外ユニットが蒸発器として機能するように各室外ユニットの四方弁を切り換え、複数の室外ユニットの間で冷媒を循環させることにより、当該一の室外ユニットの除霜を実行する除霜技術が考えられる。
特開平０６―３１３６５３号公報

しかしながら、この除霜技術にあっては、除霜運転を開始する際に、除霜対象となる一の室外ユニットの四方弁を暖房運転の位置から冷房運転時の位置に切り換えるため、この四方弁を介して、暖房運転時に高圧冷媒の流れる室内ユニットと圧縮機の吸込側とが連通してしまう。このため、高圧冷媒が圧縮機の吸込側に流入することにより配管振動や冷媒音が発生するといった問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、除霜運転時、四方弁の切り換えに伴う配管振動や冷媒音の発生を抑制できる空気調和装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器および室外膨張弁を有する室外ユニットと、室内熱交換器および室内膨張弁を有する室内ユニットとを備え、前記室内ユニットから延びるユニット間配管に前記室外ユニットを複数並列に接続してなる空気調和装置において、暖房運転中に一の室外ユニットが除霜すべき状態に至った場合には、除霜運転に先立って前記一の室外ユニットの圧縮機の運転を、所定時間、停止する手段と、この所定時間が経過した後、当該一の室外ユニットが凝縮器として機能するとともに、他の室外ユニットが蒸発器として機能するように各室外ユニットの前記四方弁を切り換える手段と、前記複数の室外ユニットの間で冷媒を循環させる手段と、を備えることを特徴とする。

この場合において、前記所定時間の間、前記他の室外ユニットの圧縮機の運転を継続する構成としても良い。また、前記一の室外ユニットの除霜が終了した場合、すべての室外ユニットの圧縮機を、所定時間、停止する手段と、この所定時間が経過した後、前記他の室外ユニットが凝縮器として機能するとともに、前記一の室外ユニットが蒸発器として機能するように各室外ユニットの前記四方弁を切り換える手段と、前記複数の室外ユニットの間で冷媒を循環させる手段と、を備える構成としても良い。また、除霜運転時に、前記室内ユニットの前記室内膨張弁を全閉状態とする構成としても良い。

本発明によれば、除霜運転時、四方弁の切り換えに伴う配管振動や冷媒音の発生を抑制することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳述する。
図１は本発明の実施の形態に係る空気調和装置１の冷媒回路図である。この図に示すように、空気調和装置１は複数台（本実施形態では２台）の室内ユニット２Ａ、２Ｂと、複数台（本実施形態では３台）の室外ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃとを備え、これら室内ユニット２Ａ、２Ｂと、室外ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃとがユニット間配管４により接続されている。このユニット間配管４は、ガス管５と液管６とから構成され、上記室内ユニット２Ａ、２Ｂの各々はユニット間配管４に互いに並列に接続されるとともに、上記室外ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃの各々もユニット間配管４に互いに並列に接続される。なお、以下の説明において、室内ユニット２Ａ、２Ｂの各々を特に区別する必要のないときは、室内ユニット２と表記する。また、これと同様に、室外ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃの各々を特に区別する必要がないときは、室外ユニット３と表記する。

室内ユニット２のそれぞれは、室内熱交換器２０と、室内膨張弁２１と、室内ファン２２とを備えている。室内熱交換器２０はガス管５と液管６との間に介挿され、また、上記室内膨張弁２１は室内熱交換器２０と液管６との間に設けられる。室内ファン（送風機）２２は室内熱交換器２０の近傍に設けられ、室内空気と室内熱交換器２０とを熱交換させて室内に調和空気を送風する。室内ユニット２には、この他にも、室内空気温度を検出する温度センサや、室内ユニット２の各部を制御する室内制御装置（共に図示せず）が設けられている。

室外ユニット３Ａは、圧縮機３０Ａと、四方弁３１Ａと、室外熱交換器３２Ａと、室外膨張弁３３Ａと、室外ファン３４Ａと、補助冷却器３５Ａとを備える。この補助冷却器３５Ａは、冷房運転時に、室外膨張弁３３Ａと液管６とを接続する冷媒配管３６Ａを流れる液冷媒を過冷却することにより、室内ユニット２での冷房能力を向上させるものである。具体的には、補助冷却器３５Ａは内管と外管とを二重管で構成した、いわゆる二重管式熱交換器で形成されており、この内管には上記冷媒配管３６Ａが接続され、外管には当該冷媒配管３６Ａから分岐して補助冷却用膨張弁３７Ａを通過した冷媒が通る分岐管３８Ａが接続されている。また、この分岐管３８Ａは、補助冷却器３５Ａの外管に接続された冷媒配管３９Ａを介して圧縮機３０Ａの吸込側に連なり、これら分岐管３８Ａ及び冷媒配管３９Ａを通過した冷媒は圧縮機３０Ａの吸込口に戻されるようになっている。
この圧縮機３０Ａは能力可変の可変圧縮機（インバータコンプレッサ）である。室外熱交換器３２Ａには温度センサ（不図示）が配置されており、室外熱交換器３２Ａの温度が制御装置１００に出力される。この制御装置１００は、冷房運転と暖房運転との切り換えに伴う四方弁３１Ａの切り換え、圧縮機３０Ａの運転周波数制御、または、室外膨張弁３３Ａの開度調整といった各種制御を実行するものであり、さらに本実施の形態では、室外熱交換器３２Ａの温度に基づいて除霜開始状態を判断し、除霜時には、後述する除霜処理を開始する。なお、本実施形態では、室外ユニット３Ｂ及び３Ｃは上記室外ユニット３Ａと略同一の構成であるため、同様の符号を付して説明を省略する。

上記の構成の下、冷房運転時には、図１に示すように、制御装置１００は、圧縮機３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃから吐出された高温・高圧のガス冷媒を室内ユニット２Ａ、２Ｂに向かって流すべく、室外ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃのそれぞれの四方弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを冷房運転時の位置に切り換える。これにより、室外ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃの室外熱交換器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃが凝縮器として機能するとともに、室内ユニット２の室内熱交換器２０が蒸発器として機能し、室内の冷房が行われる。
一方、暖房運転時には、図２に示すように、制御装置１００は、圧縮機３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃから吐出された高温・高圧のガス冷媒が室内ユニット２Ａ、２Ｂの各々に向かって流れるように、室外ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃのそれぞれの四方弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを暖房運転時の位置に切り換える。これにより、冷房運転時とは逆に、室外ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃの各室外熱交換器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃが蒸発器として機能するとともに、室内ユニット２の室内熱交換器２０が凝縮器として機能し、室内の暖房が行われる。

次いで、除霜運転時の動作について説明する。
本構成では、３台の室外ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、予め２台の室外ユニット３Ａ、３Ｂと、１台の室外ユニット３Ｃとの２つのグループに区分けされており、そのグループに属する少なくとも１台の室外ユニット（例えば、室外ユニット３Ａ）が除霜すべき状態となった場合に、当該グループに属するすべての室外ユニット（室外ユニット３Ａ、３Ｂ）を除霜するようになっている。図３は除霜処理を示すフローチャートであり、また、図４乃至図６は除霜処理時の冷媒回路図である。

上記のように、制御装置１００は、暖房運転時において、室外熱交換器３２の検出温度に基づいて除霜開始状態を判定する。そして、制御装置１００は、室外熱交換器３２に霜が付いたと判定した場合には除霜処理を開始する。以下、この除霜処理について図３乃至図６を参照して詳述する。
まず、制御装置１００は、図３に示すように、暖房運転時において、各室外ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃの室外熱交換器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの温度を間欠的あるいは継続的に監視し（ステップＳ１）、この温度が所定温度以下まで低下している室外ユニット３（本実施形態では室外ユニット３Ａ）が存在する場合（ステップＳ２；ＹＥＳ）には、除霜運転に先立って、当該室外ユニット３Ａが属するグループの室外ユニット３Ａ、３Ｂ（一の室外ユニット）の圧縮機３０Ａ、３０Ｂの運転を所定時間（本実施形態では１分間）停止する（ステップＳ３）。この場合、室外ユニット３Ａ、３Ｂの室外膨張弁３３Ａ、３３Ｂ全開に開放し、配管内の高低圧をバランスさせている。

続いて、制御装置１００は、上記１分間が経過した後、室外ユニット３Ａ、３Ｂの室外熱交換器３２Ａ、３２Ｂが凝縮器として機能し、また、他の室外ユニット３Ｃの室外熱交換器３２Ｃが蒸発器（吸熱源）として機能するように、各室外ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃの四方弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを切り換える（ステップＳ４）。具体的には、図４に示すように、室外ユニット３Ａ、３Ｂの室外熱交換器３２Ａ、３２Ｂを凝縮器として機能させるように、当該室外ユニット３Ａ、３Ｂの四方弁３１Ａ、３１Ｂを冷房運転時の位置に切り換える。暖房運転時には、他の室外ユニット３Ｃの室外熱交換器３２Ｃはもともと蒸発器として機能しているため、この他の室外ユニット３Ｃの四方弁３１Ｃは暖房運転時の位置で保持される。また、制御装置１００は、補助冷却用膨張弁３７Ａ、３７Ｂを圧縮機３０Ａ、３０Ｂに吸い込まれる冷媒の過熱度が略一定となるように開度を調整する。また、制御装置１００は、補助冷却用膨張弁３７Ｃを全閉とし、室外膨張弁３３Ｃを室外熱交換器３２Ｂの出口における冷媒の過熱度が略一定となるように開度を調整する。
本構成では、制御装置１００が、除霜運転に先立って室外ユニット３Ａ、３Ｂの圧縮機３０Ａ，３０Ｂの運転を所定時間停止する手段、この所定時間が経過した後、一の室外ユニット３Ａ、３Ｂが凝縮器として機能するとともに、他の室外ユニット３Ｃが蒸発器として機能するように各室外ユニット３Ａ乃至３Ｃの四方弁３１Ａ乃至３１Ｃを切り換える手段、及び、複数の室外ユニット３Ａ乃至３Ｃの間で冷媒を循環させる手段として機能する。

本構成では、室外ユニット３Ａ、３Ｂの四方弁３１Ａ、３１Ｂを冷房運転時の位置に切り換えた場合であっても、上記ステップＳ３において、圧縮機３０Ａ、３０Ｂの運転を１分間停止することにより、配管内の高低圧がある程度バランスされている。このため、配管内の高低圧力差に基づき、上記四方弁３１Ａ、３１Ｂを介して、高圧の冷媒が圧縮機３０Ａ，３０Ｂの吸込側に流入することが抑制され、この流入に伴う配管振動や冷媒音が発生を抑制することができる。
しかしながら、配管内の高低圧が完全にバランスされるわけではないため、四方弁３１Ａ、３１Ｂの切り換えに伴い、室内熱交換器２０内に溜まった液冷媒がガス管５を通じて圧縮機３０Ａ、３０Ｂの吸込側に流入することがある。圧縮機３０Ａ、３０Ｂの吸込側にはアキュムレータ（不図示）が設けられているものの、流入する液冷媒の量によっては、これらアキュムレータで回収できない液冷媒が当該圧縮機３０Ａ、３０Ｂに吸い込まれて液圧縮（すなわち液バック）するおそれがある。本構成では、このような事態を回避するために、制御装置１００は、ステップＳ３において、圧縮機３０Ａ、３０Ｂの運転を１分間停止する一方で、室外ユニット３Ｃの圧縮機３０Ｃの運転を継続している。
この構成によれば、室外ユニット３Ｃの圧縮機３０Ｃから吐出された高温・高圧のガス冷媒が、ガス管５に導かれることにより、このガス管５を流れる液冷媒の温度が上昇して、この液冷媒のガス化が促進される。このため、四方弁３１Ａ、３１Ｂの切り換えに伴う液バックを抑制することができる。

次いで、制御装置１００は、冷媒が室外ユニット３Ａ、３Ｂと室外ユニット３Ｃとの間で循環するように各室外ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃの圧縮機３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを駆動させる（ステップＳ５）。この結果、図４に示すように、室外ユニット３Ｃの圧縮機３０Ｃにて圧縮されたガス冷媒がガス管５を経由し、各室外ユニット３Ａ、３Ｂの各圧縮機３０Ａ、３０Ｂに吸い込まれる。そして、これら各圧縮機３０Ａ、３０Ｂにより冷媒が更に圧縮され（いわゆる２段圧縮）、高温・高圧のガス冷媒となって、それぞれ室外ユニット３Ａ、３Ｂの各室外熱交換器３２Ａ、３２Ｂに導かれる。この高温・高圧のガス冷媒の熱エネルギーにより、室外熱交換器３２Ａ、３２Ｂが熱せられて除霜されることになる。

室外ユニット３Ａ、３Ｂの室外熱交換器３２Ａ、３２Ｂにて凝縮された液冷媒は、冷媒配管３６Ａ、３６Ｂを介して、補助冷却器３５Ａ、３５Ｂにて補助冷却された後、液管６を経由して他の室外ユニット３Ｃに導入される。そして、この他の室外ユニット３Ｃの室外膨張弁３３Ｃで減圧され、室外熱交換器３２Ｃで蒸発することにより、低温・低圧のガス冷媒となり、再度、他の室外ユニット３Ｃの圧縮機３０Ｃに吸込まれて圧縮される。

本構成では、上述のように、室外ユニット３Ａ、３Ｂは補助冷却器３５Ａ、３５Ｂを備え、この補助冷却器３５Ａ、３５Ｂの外管に供給された冷媒は、それぞれ当該補助冷却器３５Ａ、３５Ｂの内管を流れる冷媒と熱交換することにより蒸発し、ガス冷媒が冷媒配管３９Ａ、３９Ｂを通じて圧縮機３０Ａ、３０Ｂの吸込側に戻されるようになっている。これによれば、他の室外ユニット３Ｃの圧縮機３０Ｃから吐出された高温・高圧のガス冷媒と、補助冷却器３５Ａ、３５Ｂにて補助冷却に供した低温・低圧のガス冷媒とが圧縮機３０Ａ、３０Ｂの吸込側で合流することにより、図７に示すように、上記圧縮機３０Ｃから吐出されたガス冷媒が冷却され、この圧縮機３０Ａ、３０Ｂの吸込側（図４中Ｃ点）での過熱度を低く抑えることができる。このため、圧縮機３０Ａ、３０Ｂと、圧縮機３０Ｃとで２段圧縮する場合であっても、この圧縮機３０Ａ、３０Ｂから吐出されるガス冷媒の温度が異常に上昇することがなく、室外ユニット３Ａ、３Ｂと室外ユニット３Ｃとの間に冷媒を循環させることにより、除霜対象の室外ユニット３Ａ、３Ｂを効率良く除霜することができる。

また、本構成では、制御装置１００は、除霜対象の室外ユニット３Ａ、３Ｂの圧縮機３０Ａ、３０Ｂの運転周波数α、βを略同一とし、かつ、他の室外ユニット３Ｃの圧縮機３０Ｃの運転周波数γよりも低くなるように（すなわちα＝β＜γ）、各圧縮機３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの運転周波数α、β、γを調整する。具体的には、圧縮機３０Ａ、３０Ｂの運転周波数α、βを２０Ｈｚ、圧縮機３０Ｃの運転周波数γを８０Ｈｚとなるように設定している。この構成によれば、２段圧縮における低段側に相当する室外ユニット３Ｃの圧縮機３０Ｃの運転周波数が高段側に相当する室外ユニット３Ａ、３Ｂの圧縮機３０Ａ、３０Ｂの運転周波数よりも高く設定しているため、これら圧縮機３０Ａ、３０Ｂの吸込側には、上記圧縮機３０Ｃから絶えず冷媒が供給されることにより、この圧縮機３０Ｃと圧縮機３０Ａ、３０Ｂとの間の配管内にて冷媒不足が生じることが防止され、室外ユニット３Ｃと室外ユニット３Ａ、３Ｂ間で冷媒を効率良く循環させることができる。

このように、室外ユニット３Ａ、３Ｂに対する除霜を開始した後、制御装置１００は、室外ユニット３Ａ、３Ｂの室外熱交換器３２Ａ、３２Ｂの温度に基づいて除霜が完了したか否かを判断し（ステップＳ６）、除霜が完了していなければ（ステップＳ６：ＮＯ）、処理ステップをステップＳ５に戻し、室外ユニット３Ａ、３Ｂに対する除霜を継続する。
ここで、室外ユニット３Ａ、３Ｂのいずれか一方（例えば、室外ユニット３Ａ）の除霜が先に完了した場合には、制御装置１００は、この室外ユニット３Ａの圧縮機３０Ａの運転を停止するとともに、室外膨張弁３３Ａを閉じる。そして、制御装置１００は、図５に示すように、室外ユニット３Ａの四方弁３１Ａを暖房運転時の位置に切り換える。
室外膨張弁３３Ａを全閉した後に、四方弁３１Ａを切り換えるのは、この四方弁３１Ａに切り換えに伴い、まだ除霜運転をしている室外ユニット３Ｂの圧縮機３０Ｂの吐出された冷媒が室外ユニット３Ａの室外膨張弁３３Ａ、室外熱交換器３２Ａ、四方弁３１Ａを介して、圧縮機３０Ａの吸込側に流入することを防止するためである。

一方、室外ユニット３Ａ、３Ｂの除霜がともに完了していれば（ステップＳ６：ＹＥＳ）、すべての室外ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃの圧縮機３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの運転を、所定時間（本実施形態では１分間）停止する（ステップＳ７）。この場合、各室外ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃの室外膨張弁３３Ａ，３３Ｂ、３３Ｃと、室内ユニット２の室内膨張弁２１とそれぞれ全閉として、配管内の高低圧をバランスさせている。

続いて、制御装置１００は、上記１分間が経過した後、図６に示すように、室外ユニット３Ａ、３Ｂの室外熱交換器３２Ａ、３２Ｂが蒸発器として機能し、また、他の室外ユニット３Ｃの室外熱交換器３２Ｃが凝縮器として機能するように、各室外ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃの四方弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを切り換える（ステップＳ８）。本構成では、制御装置１００が、一の室外ユニット３Ａ、３Ｂの除霜が終了した場合、すべての室外ユニット３Ａ乃至３Ｃの圧縮機３０Ａ乃至３０Ｃを所定時間停止する手段、この所定時間が経過した後、他の室外ユニット３Ｃが凝縮器として機能するとともに、一の室外ユニット３Ａ、３Ｂが蒸発器として機能するように各室外ユニット３Ａ乃至３Ｃの四方弁３１Ａ乃至３１Ｃを切り換える手段、複数の室外ユニット３Ａ乃至３Ｃ間で冷媒を循環させる手段として機能する。
そして、上述したように、制御装置１００は、各室外ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃの圧縮機３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを駆動させて、冷媒を室外ユニット３Ａ、３Ｂと、室外ユニット３Ｃとの間で循環させることにより、室外ユニット３Ｃの室外熱交換器３２Ｃの除霜を実施する（ステップＳ９）。この場合、除霜対象となる室外ユニットが１台であるため、上述した構成とは異なり、制御装置１００は、すべての室外ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃの圧縮機３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの各運転周波数α、β、γを略同一に（すなわちα＝β＝γ）調整する。具体的には、２段圧縮における低段側に相当する室外ユニット３Ａ、３Ｂの圧縮機３０Ａ、３０Ｂの運転周波数を６０Ｈｚ、高段側に相当する室外ユニット３Ｃの圧縮機３０Ｃの運転周波数を６０Ｈｚに設定している。
続いて、制御装置１００は、室外ユニット３Ｃの温度に基づいて除霜が完了したか否かを判断し（ステップＳ１０）、除霜が完了していなければ（ステップＳ１０：ＮＯ）、処理ステップをステップＳ９に戻し、室外ユニット３Ｃに対する除霜を継続する。一方、除霜が完了していれば（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、この室外ユニット３Ｃの除霜処理を完了する。

本構成による除霜運転によれば、蒸発器として機能する室外ユニットでは、冷媒が蒸発する際に空気から吸熱することができるため、従来の逆サイクル除霜やホットガス除霜に比べて除霜時間を短縮（約１／２以下）できることが実験等によって判明している。従って、上述したように、複数台の室外ユニットの除霜処理を２回に分けて実施した場合であても、１回当たりの除霜時間が約１／２以下であるため、全室外ユニットをすべて除霜するための総除霜時間を従来のものよりも短縮することができる。
また、本構成による除霜運転では、複数台接続された室外ユニットを凝縮器として機能する室外ユニットと、蒸発器として機能する室外ユニットとに区分けし、これら室外ユニット間に冷媒を流して上記凝縮器として機能する室外ユニットの除霜を実行している。この除霜を効率的に行うためには、蒸発器と凝縮器との能力が略等しいことが望ましい。このため、本構成では、室外ユニットを予め２つのグループに区分けしておき、各グループに属する室外ユニットの台数を略同一としている。
ここで、室外ユニットのうち１台でも除霜すべき状態に至った場合には、この１台が属するグループの室外ユニットをすべて凝縮器として機能させ、残りのグループの室外ユニットをすべて蒸発器として機能させるように、各室外ユニットの四方弁を切り換え、各室外ユニット間で冷媒を循環させることにより除霜運転を実行する。

なお、本構成では、上記ステップＳ４において、各室内ユニット２Ａ、２Ｂの室内膨張弁２１を全閉状態として、除霜運転時に室内ユニット２側へ冷媒が流れ込むのを防止している。さらに、本実施の形態では、上記ステップＳ４において、凝縮器として機能する室外ユニット３Ａ、３Ｂの室外膨張弁３３Ａ、３３Ｂを全開とするとともに、蒸発器として機能する他の室外ユニット３Ｃの室外膨張弁３３Ｃの開度を蒸発器出口過熱度が一定となるように制御している。このように蒸発器側の室外ユニット３Ｃの室外膨張弁３３Ｃの開度を制御することで、蒸発器出口での過熱度が保たれ、圧縮機３０Ｃへの液戻りが防止される。

以上説明したように、本実施形態によれば、除霜運転時に、一の室外ユニット３Ａ、３Ｂが凝縮器として機能するとともに、他の室外ユニット３Ｃが蒸発器として機能するように各室外ユニットの四方弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを切り換え、室外ユニット３Ａ、３Ｂと、室外ユニット３Ｃとの間で冷媒を循環させ、凝縮器として機能させた室外ユニット３Ａ、３Ｂの室外熱交換器３２Ａ、３２Ｂの除霜を行う構成としている。

これにより、除霜運転時に、室内ユニット２を冷房状態とする必要がなく、これら室内ユニット２やユニット間配管４が冷却される事が無いため、除霜後の暖房運転時の立ち上り性能を良好に維持することができ、また、除霜運転時に、熱応力によりユニット間配管４などに騒音が発生する、といった事態を防止することができる。

また、本実施形態によれば、除霜運転時に、各室外ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃの四方弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを切り換えるだけで良く、冷媒回路に新たに配管を設けるなどの変更を加える必要が無いため、冷媒回路構成を複雑化することなく、簡単な冷媒回路で任意の室外ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃの除霜を行うことができる。

また、本実施形態によれば、暖房運転中に室外ユニット３Ａ、３Ｂが除霜すべき状態に至った場合には、除霜運転に先立って室外ユニット３Ａ、３Ｂの圧縮機３０Ａ、３０Ｂの運転を１分間停止する手段１００を備えるため、配管内の高低圧がある程度バランスされている。このため、配管内の高低圧力差に基づき、上記四方弁３１Ａ、３１Ｂを介して、高圧の冷媒が圧縮機３０Ａ，３０Ｂの吸込側に流入することが抑制され、この流入に伴う配管振動や冷媒音が発生を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、室外ユニット３Ａ、３Ｂの圧縮機３０Ａ、３０Ｂの運転が停止される１分間、他の室外ユニット３Ｃの圧縮機３０Ｃの運転を継続するため、この圧縮機３０Ｃから吐出された高温・高圧のガス冷媒はガス管５に導かれる。このため、ガス管５にて、圧縮機３０Ｃから吐出された高温・高圧のガス冷媒と、室内ユニット２の室内熱交換器２０から流入する液冷媒とが合流することにより、この液冷媒の温度が上昇して、当該液冷媒のガス化が促進される。このため、四方弁３１Ａ、３１Ｂの切り換えに伴う液バックを抑制することができ、この液バックによる配管振動や冷媒音が発生を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、室外ユニット３Ａ、３Ｂの除霜が終了した場合、すべての室外ユニット３Ａ乃至３Ｃの圧縮機３０Ａ乃至３０Ｃを１分間停止する手段１００を備えるため、配管内の高低圧がバランスされる。これにより、配管内の高低圧力差に基づき、四方弁３１Ｃを介して、高圧の冷媒が圧縮機３０Ｃの吸込側に流入することが抑制され、この流入に伴う配管振動や冷媒音が発生を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、除霜対象の室外ユニット３Ａ、３Ｂではない他の室外ユニット３Ｃを吸熱源となる蒸発器として機能させる構成としたため、室外ユニット３Ａ、３Ｂの除霜に要する時間を従来の逆サイクル除霜やホットガス除霜に比べ短縮することができる。具体的には、本構成による１回当たりの除霜時間は、逆サイクル除霜やホットガス除霜に比べて、約１／２以下になることが実験等によって判明しているため、本構成による除霜処理を２回に分けて行った場合であっても、上記した従来の除霜よりも早く終了することができる。

また、本実施の形態によれば、除霜運転時に、室内ユニット２の室内膨張弁２１を全閉状態とする構成としているため、室内ユニット２への冷媒の流れ込みが防止される。これにより、低温・低圧のガス冷媒によりユニット間配管４や室内ユニット２が冷却されてしまうことが無く、ユニット間配管４などでの騒音発生をより一層抑えることができる。

なお、上述した実施の形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内において任意に変形可能である。例えば、本実施形態にかかる空気調和装置では、３台の室外ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃを備える構成であったが、２台の室外ユニットを備える構成や、４台以上の室外ユニットを備える構成としても良い。これらの場合には、蒸発器として機能する室外ユニットと、凝縮器として機能する室外ユニットとが略同数となるように、当該室外ユニットを予めグループに区分けしておくことが望ましい。

本発明の実施の形態に係る空気調和装置の冷媒回路図である。 同空気調和装置の冷房運転時の冷媒回路図である。 除霜処理のフローチャートである。 空気調和装置の除霜運転時の冷媒回路図である。 空気調和装置の除霜運転時の冷媒回路図である。 空気調和装置の除霜運転時の冷媒回路図である。 除霜運転時の冷凍サイクルのｐ−ｈ線図である。

符号の説明

１ 空気調和装置
２、２Ａ、２Ｂ 室内ユニット
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ 室外ユニット
４ ユニット間配管
２０ 室内熱交換器
２１ 室内膨張弁
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ 圧縮機
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ 四方弁
３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ 室外熱交換器
３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ 室外膨張弁
１００ 制御装置

Claims (4)

1. 圧縮機、四方弁、室外熱交換器および室外膨張弁を有する室外ユニットと、室内熱交換器および室内膨張弁を有する室内ユニットとを備え、前記室内ユニットから延びるユニット間配管に前記室外ユニットを複数並列に接続してなる空気調和装置において、
   暖房運転中に一の室外ユニットが除霜すべき状態に至った場合には、除霜運転に先立って前記一の室外ユニットの圧縮機の運転を、所定時間、停止する手段と、この所定時間が経過した後、当該一の室外ユニットが凝縮器として機能するとともに、他の室外ユニットが蒸発器として機能するように各室外ユニットの前記四方弁を切り換える手段と、前記複数の室外ユニットの間で冷媒を循環させる手段と、を備えることを特徴とする空気調和装置。
2. 前記所定時間の間、前記他の室外ユニットの圧縮機の運転を継続することを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記一の室外ユニットの除霜が終了した場合、すべての室外ユニットの圧縮機を、所定時間、停止する手段と、この所定時間が経過した後、前記他の室外ユニットが凝縮器として機能するとともに、前記一の室外ユニットが蒸発器として機能するように各室外ユニットの前記四方弁を切り換える手段と、前記複数の室外ユニットの間で冷媒を循環させる手段と、を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
4. 除霜運転時に、前記室内ユニットの前記室内膨張弁を全閉状態とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気調和装置。
   
   

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