JP2011027286A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】外気温が低いときでも、暖房サイクルを冷房サイクルに切替えて除霜運転を行なう方法を用いて、除霜運転の後の暖房運転を安定して行なうことができる空気調和機を提供する。
【解決手段】空気調和機の制御部３２は、温度センサ１２によって検出された外気温が所定の基準値以下の場合には、除霜運転から暖房運転に切替えるとき、四方弁１０に切替指示を与えるとともに圧縮機１１を最大の回転数で回転させる。一方、検出された外気温が外気温基準値を超えている場合には、制御部３２は、圧縮機１１の回転数を最大回転数よりも低い回転数に設定して暖房運転を再開する。このときの回転数は、除霜運転を開始する直前の暖房運転時の圧縮機１１の回転数に基づいて設定される。
【選択図】図７

Description

この発明は、ヒートポンプ式の空気調和機に関し、特に暖房運転と除霜運転とを切替えて行う空気調和機に関する。

ヒートポンプ式の空気調和機では、暖房サイクルで室内を暖めるとき、室外の熱交換器は外気から吸熱するために温度が低下する。外気温が低い場合には、空気中の水分が凝結することによって室外熱交換機に霜が堆積する。ある一定以上の霜が室外熱交換器の表面に付いた場合には霜を取除く必要があり、この工程は一般に除霜と呼ばれる。

除霜運転では、四方弁を切り替えることにより、暖房サイクルから冷房サイクルに変更する。この結果、圧縮機で暖められた冷媒が室外熱交換器に流れることによって、室外熱交換器の表面に堆積した霜が取除かれる。除霜運転中には室内ファンおよび室外ファンは停止される。

特開昭５８−１１５２３５号公報（特許文献１）は、除霜運転時間を短縮するための技術を開示する。この文献の技術によれば、除霜運転中およびその前後の暖房運転中の一定時間内は、圧縮機の回転数が室温および室温設定値に基づいて計算される設定回転数よりも高く設定される。

特開２００７−２７８５３６号公報（特許文献２）は、ヒートポンプ式冷凍サイクルに、冷媒加熱器を有するバイパス回路を設けた空気調和機について開示する。この文献の空気調和器は、暖房運転終了時に、冷媒加熱器によって過熱された冷媒を室外熱交換器に流すことで四方弁を切換えることなく室外熱交換器の除霜を行なう。

特開昭５８−１１５２３５号公報 特開２００７−２７８５３６号公報

冷房サイクルを用いた除霜運転に要する時間は、外気温が−８℃以上であれば１５分もかからずに終了するが、外気温が−１５℃以下になると室外熱交換器の温度上昇に時間がかかるようになる。このため、外気温が低い状態で完全に除霜が完了するまで除霜運転を続けると、室温が低下しすぎてしまう。

前述の特開昭５８−１１５２３５号公報（特許文献１）のように、除霜運転中およびその前後の暖房運転中の一定時間内の圧縮機の回転数を高く設定すれば、室温の低下を抑えることができる。

しかしながら、圧縮機の回転数を最大回転数まで上げることによって室温を急上昇させすぎると、その後のフィードバック運転によって室温が安定するのに時間がかかってしまうことがある。逆に、圧縮機の回転数が不十分だと、外気温が低い状態では冷媒圧力が低下するために冷媒圧力が不足して四方弁が切替わらなく可能性がある。四方弁の切替えは圧縮機からの冷媒圧力の補助が必要だからである。

特開２００７−２７８５３６号公報（特許文献２）のように冷媒加熱器を有するバイパス回路を設ければ、圧縮機からの高圧吐出冷媒と冷媒加熱器双方によるエネルギーを全て室外熱交換器の除霜に使用することができる。したがって、除霜運転時間の短縮が可能である。しかしながら、通常の冷媒回路の他に冷媒加熱器やバイパス回路を設ける必要があるので、室外機が大型化し、制御も複雑になってしまう。

この発明の目的は、外気温が低いときでも、暖房サイクルを冷房サイクルに切替えて除霜運転を行なう方法を用いて、除霜運転の後の暖房運転を安定して行なうことができるような空気調和機を提供することである。

この発明は要約すれば空気調和機であって、回転数が可変の圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器と、四方弁と、第１の温度センサと、圧縮機および四方弁を制御する制御部とを備える。四方弁は、暖房運転時に圧縮機で圧縮された冷媒を室内熱交換器に流し、除霜運転時に圧縮された冷媒を室外熱交換器に流すように、圧縮された冷媒の流れを切替える。第１の温度センサは、外気温を検出する。制御部は、除霜運転から暖房運転に切替えるときに、外気温が所定の外気温基準値以下の場合には、四方弁に切替指示を与えるとともに圧縮機を第１の回転数で回転させる。一方、制御部は、除霜運転から暖房運転に切替えるときに、外気温が外気温基準値を超えている場合には、四方弁に切替指示を与えるとともに圧縮機を第１の回転数よりも低い第２の回転数で回転させる。

好ましくは、第１の回転数は、圧縮機の設定可能な回転数のうちの最大の回転数である。第２の回転数は、除霜運転を開始する直前の暖房運転時の圧縮機の回転数に基づいて設定される。

好ましくは、空気調和機は、室温を検出する第２の温度センサをさらに備える。この場合、制御部は、暖房運転の開始後に、検出された室温が室温設定値に応じた範囲に達したとき、圧縮機の回転数を第１または第２の回転数から第３の回転数に変更させ。その後、検出された室温が室温設定値に維持されるように圧縮機の回転数をフィードバック制御する。ここで、第３の回転数は、除霜運転を開始する直前の暖房運転時の圧縮機の回転数に基づいて設定される。

好ましくは、空気調和機は、室外熱交換器の温度を検出する第３の温度センサをさらに備える。この場合、制御部は、検出された室外熱交換器の温度が所定の除霜終了基準温度以上であるという第１の条件もしくは除霜運転を開始してから所定の最大除霜時間が経過したという第２の条件が成立したときに除霜運転を終了する。

好ましくは、制御部は、第２の条件が成立したことによって除霜運転を終了した場合に、第３の回転数、および圧縮機の回転数をフィードバック制御するときの回転数の上限値を、設定可能な最大の回転数よりも低い値に制限する。

好ましくは、制御部は、暖房運転を開始してから所定の除霜制限時間が経過した後であり、かつ、検出された室外熱交換器の温度が外気温に応じて予め設定された除霜開始基準温度以下である場合に除霜運転を開始する。この場合、制御部は、第２の条件が満たされたことによって除霜運転を終了した場合には、第１の条件が満たされたことによって除霜運転を終了した場合よりも、次に除霜運転を開始するときの条件である除霜制限時間を短く設定する。

好ましくは、空気調和機は、室外熱交換器に送風する回転数が可変の室外ファンをさらに備える。この場合、制御部は、検出された室外熱交換器の温度が、除霜開始基準温度より高くかつ外気温に応じて予め設定された着霜基準温度以下の場合に、着霜基準温度以より高い場合よりも室外ファンの回転数を増加させる。

この発明によれば、除霜運転の終了後に暖房運転を開始するときの圧縮機の回転数が外気温に応じて変更される。したがって、外気温が基準値よりも低い場合に圧縮機の吐出圧力の不足のために四方弁が切替わらなくなるような事態を回避できる。外気温が基準値よりも高いときには、基準値以下の場合に比べて圧縮機の回転数を低く設定して暖房運転が開始されるので、室温の急上昇を抑制することができる。この結果、その後のフィードバック運転による室温制御を安定して行なうことができる。

この発明の実施の形態１による空気調和機３０の構成を示す冷媒回路図である。 図１の冷媒回路図において、除霜運転時の冷媒の流れを説明するための図である。 室内機７の外観図である。 図３の室内機７の内部構成を概略的に示す断面図である。 室外機１４の外観図である。 図５の室外機１４の内部構成を概略的に示す図である。 室外機１４の機能ブロック図である。 図７の制御部３２の動作を示すフローチャートである。 室外熱交換器８の着霜の判定方法を説明するための図である。 この発明の実施の形態２としての制御部３２の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３としての制御部３２の動作を示すフローチャートである。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による空気調和機３０の構成を示す冷媒回路図である。図１は、暖房運転時の冷媒の流れを示す。

図１の空気調和機３０は、室内機７および室外機１４を含むセパレート型の装置である。室内機７は、室内熱交換器３と室内ファン４とを含む。室外機１４は、室外熱交換器８と、室外ファン９と、四方弁１０と、圧縮機１１と、膨張機構としてのキャピラリーチューブ１５と、三方弁１６と、二方弁１７とを含む。膨張機構として、キャピラリーチューブ１５に代えて膨張弁を使用することもできる。

室内ファン４は、室内空気を室内熱交換器３に供給する。室内熱交換器３は、室内ファン４から供給された室内空気と冷媒の熱交換を行なう。室外ファン９は、室外空気を室外熱交換器８に供給する。室外熱交換器８は、室外ファン９から供給された室外空気と冷媒の熱交換を行なう。四方弁１０は、暖房運転時と除霜運転時で冷媒の流れる方向を切換える。圧縮機１１は、冷媒を圧縮する。キャピラリーチューブ１５は、冷媒の圧力を低減させる。三方弁１６および二方弁１７は、室内機７および室外機１４の設置工事時に冷媒を配管に注入するために設けられる。

暖房運転時の冷媒の流れの方向を図１の矢印で示す。室外熱交換器８で発生した冷媒ガスは、四方弁１０を介して圧縮機１１に与えられる。圧縮機１１で圧縮された暖かい冷媒ガスは、室内熱交換器３で室内空気に熱を与えて液化する。これにより、室内空気が暖められる。室内熱交換器３で発生した冷媒液は、キャピラリーチューブ１５で減圧されて室外熱交換器８に与えられ、室外熱交換器８によって室外空気の熱を吸収することにより気化する。

図２は、図１の冷媒回路図において、除霜運転時の冷媒の流れを説明するための図である。図２を参照して、室外熱交換器８に霜が付着すると、室外熱交換器８の熱交換効率が低下する。そこで、たとえば室外熱交換器８の温度が外気温に応じた所定値以下になった場合は、室外熱交換器８に着霜したと判断して除霜運転を行なう。着霜の判定基準の詳細については図９で説明する。

除霜運転時の冷媒の流れの方向を図２の矢印で示す。室内ファン４および室外ファン９は駆動停止される。室内熱交換器３で発生した冷媒ガスは、四方弁１０を介して圧縮機１１に与えられる。圧縮機１１で圧縮された暖かい冷媒ガスは、室外熱交換器８に熱を与えて液化する。これにより、室外熱交換器８が暖められて、除霜される。室外熱交換器８で発生した冷媒液は、キャピラリーチューブ１５で減圧されて室内熱交換器３に与えられ、室内熱交換器３によって室内空気の熱を吸収し、気化する。

図３は、室内機７の外観図である。
図４は、図３の室内機７の内部構成を概略的に示す断面図である。図４は、図３のＹ軸方向から見た室内機７の断面図を示す。

図４において、室内機７は、図１、図２で示した室内熱交換器３および室内ファン４に加えて、温度センサ１，２と、ルーバー５と、ルーバーモータ６とを含む。温度センサ１（第２の温度センサ）は室温を検出する。温度センサ２は、室内熱交換器３の温度を検出する。ルーバー５は、室内機７の吹出し口に設けられた風向案内部材である。ルーバーモータは、ルーバー５を回転駆動するためのモータである。複数のルーバーは同方向を向くように駆動される。

図５は、室外機１４の外観図である。
図６は、図５の室外機１４の内部構成を概略的に示す図である。図６において、室外機１４は、図１、図２で示した室外熱交換器８、室外ファン９、四方弁１０、および圧縮機１１に加えて、温度センサ１２，１３を含む。温度センサ１２（第１の温度センサ）は、外気温を検出する。温度センサ１３（第３の温度センサ）は、室外熱交換器８の温度を検出する。

図７は、空気調和機３０の機能ブロック図である。図７において、空気調和機３０は、図１、図２、図４、および図６で示したものに加えて、操作部３１および制御部３２を含む。操作部３１は、電源スイッチ、温度調節キー、風量調節キー、タイマなどを含む。制御部３２は、室内機７に組み込まれたコンピュータである。制御部３２は、操作部３１によって入力された室温設定値などのユーザの指示および温度センサ１，２，１２，１３の検出結果などに基づいて、圧縮機１１の回転数の制御、四方弁１０の切替え、およびファン４，９の回転数の制御などを行なう。

実施の形態１の空気調和機３０では、圧縮機１１の回転数はＦＤ値を用いて段階的に制御される。ＦＤ値は８段階以上に設定される。たとえば、回転数の最大をＦＤ＝１０とすれば、最小はＦＤ＝１、停止はＦＤ＝０であり、定格回転数はＦＤ＝６に設定される。

暖房運転時には、制御部３２は、ユーザの入力した室温設定値と室温とが等しくなるように圧縮機１１の回転数をフィードバック制御する。外気温が低いほど室内から室外に流出する熱量（熱負荷）が大きくなるので、定常状態でのＦＤ値は高くなる。ただし、寒冷地で普及している高断熱住宅では、外気温が−８℃であってもＦＤ＝１の最小回転数で運転される場合もある。

図８は、図７の制御部３２の動作を示すフローチャートである。図８は、暖房運転中に室外熱交換器８の着霜が検知されたために除霜運転に切替えられ、その後、再び通常の暖房運転に復帰するまでの手順を示している。

暖房運転の開始直後のステップＳ１において、制御部３２は、暖房運転の開始から所定の時間（除霜制限時間）が経過するまで、たとえ室外熱交換器８が着霜していたとしても除霜運転への切替えを行なわない。このステップＳ１は、空気調和機３０の運転状態が安定するまでの時間、および、ある程度室温が上昇するまでの時間を確保するために行なわれる。この除霜制限時間は、通常、２０〜４０分に設定される。

除霜制限時間が経過すると、制御部３２は、温度センサ１２によって検出された外気温（ステップＳ２）および温度センサ１３によって検出された室外熱交換器８の温度（ステップＳ３）に基づいて、室内熱交換器３が着霜しているか否かを判定する（ステップＳ４）。着霜の判定方法について次に説明する。

図９は、室外熱交換器８の着霜の判定方法を説明するための図である。図９の横軸は外気温を示し、縦軸は室外熱交換器８の温度を示す。

着霜は、外気温と室外熱交換器８の温度に基づいて判定される。室外熱交換器８のフィンに着霜が全く生じていない場合には、外気によって室外熱交換器８が温められる。したがって、図９の実線のグラフ３５に示すように、室外熱交換器８の温度は外気温に比例する。これに対して、室外熱交換器８に着霜していくと外気が通らなくなるために、図９の破線のグラフ３６のように室外熱交換器８の温度が下がってくる。着霜が進行すると、室外熱交換器８の温度は下がり続けてやがて基準線３８より下の領域（図の点３９）まで到達する。

制御部３２は、この現象を利用して、着霜状態を判定する。具体的には、室外熱交換器８の温度が外気温に応じて予め設定された除霜開始基準温度以下である状態、すなわち、図９の二点鎖線の基準線３８以下である状態が３分程度持続した場合に、制御部３２は室外熱交換器８が完全に着霜していると判定し、運転モードを除霜運転に切替える。基準線３８は、空気調和機３０の機種ごとに異なるので、実際に試験を行なって決められる。より正確に着霜を判定するには、圧縮機１１の回転数を用いて補正するのが望ましい。

再び図８を参照して、制御部３２によって着霜が検知されると（ステップＳ４でＹＥＳ）、ステップＳ５に進む。その後の手順は、ステップＳ５に進む直前のステップＳ２で測定した外気温が所定の基準値（たとえば、−１５℃）を超えているか否かによって異なる。

（ｉ）外気温が基準値（−１５℃）以下の場合（ステップＳ５でＮＯ）
外気温が−１５℃以下で暖房運転を行っている場合でも、高断熱住宅が増えている昨今では、圧縮機１１の回転数は最大回転数まで達していない場合が多い。たとえば、ＦＤ値の最大を１０としたとき、ＦＤ＝５程度で室温が設定値に等しくなり定常状態に達する場合もある。

制御部３２は、着霜を検知すると除霜運転を開始する（ステップＳ１０）。具体的には、四方弁１０を切替えるために一旦、制御部３２は圧縮機１１を停止させる。制御部３２は、四方弁１０に切替指示を与えた後、制御部３２は圧縮機１１を再起動する。このとき、できるだけ除霜を早く終わらせるために、たとえば、圧縮機１１の回転数は最大回転数（ＦＤ＝１０）に設定される。

圧縮機１１が起動すると、四方弁１０は圧縮機１１の吐出圧力の補助を受けることによって切替わる。圧縮機１１の回転数が最大回転数であるので、冷媒温度が低い場合でも四方弁１０が切替わるのに十分な冷媒圧力が確保される。四方弁１０が切替わったことは、室内熱交換器３の温度が下降し、室外熱交換器８の温度が上昇することで確認できる。

除霜運転時には、制御部３２は、室内ファン４および室外ファン９を停止する。この理由は、室内に冷風が吹かないようにするためであり、さらに、除霜のために室外熱交換器８に供給される暖かい冷媒ガスの熱が外気に奪われないようにするためである。

除霜運転の開始後、制御部３２は、温度センサ１３によって室外熱交換器８の温度Ｔｈｅｘ１を検出し（ステップＳ１１）、検出した温度Ｔｈｅｘ１が除霜終了基準温度以上になっているかを判定する（ステップＳ１２）。原理的には、室外熱交換器８の温度が０℃を超えれば霜は除去されているが、余裕を見て除霜終了基準温度は１０℃程度に設定される。

室外熱交換器８の温度Ｔｈｅｘ１が除霜終了基準温度（１０℃）以上になると（ステップＳ１２でＹＥＳ）、制御部３２は、暖房運転を再開する（ステップＳ１３）。具体的には、四方弁１０を切替えるために一旦、制御部３２は圧縮機１１を停止させる。制御部３２は、四方弁１０に切替指示を与えた後、圧縮機１１を再起動する。このとき、外気温が基準値（−１５℃）以下の場合には、圧縮機１１の回転数は最大回転数（ＦＤ＝１０）に設定される。なお、長くても１５分程度の除霜運転中には外気温はほとんど変化しないと仮定している。室外ファン９の停止中にも温度センサ１２によって外気温が検出可能な場合には、ステップＳ１３で改めて外気温を検出し、検出した外気温に基づいて暖房運転開始時の圧縮機１１の回定数を設定するようにしてもよい。

圧縮機１１が起動すると、四方弁１０は圧縮機１１の吐出圧力の補助を受けることによって切替わる。圧縮機１１の回転数が最大回転数であるので、冷媒温度が低い場合でも四方弁１０が切替わるのに十分な冷媒圧力が確保される。

制御部３２は、四方弁１０が切替わったことを室内熱交換器３および室外熱交換器８の温度で確認すると、室内ファン４および室外ファン９を回転させる。四方弁１０の切替わりは、室内熱交換器３の温度が上昇し、室外熱交換器８の温度が下降することで確認できる。

暖房運転の再開後、制御部３２は、温度センサ１で室温を検出し（ステップＳ１４）、検出した室温がユーザの入力した室温設定値に応じた所定の範囲に到達したか否かを判定する（ステップＳ１５）。図８の例では、検出した室温が設定値以上となっているか否かが判定される。

室温が設定値以上になったとき（ステップＳ１５でＹＥＳ）、制御部３２は、運転モードを通常のフィードバック運転に復帰させる（ステップＳ１６）。具体的には、制御部３２は、除霜運転開始直前の暖房運転時における回転数（ＦＤ＝５）よりも所定の値（＋１）だけ高い回転数（ＦＤ＝６）に圧縮機１１の回転数を設定する。その後、制御部３２は、温度センサ１によって検出された室温がユーザが入力した室温設定値に等しくなるように、圧縮機１１の回転数をフィードバック制御する。

以下、ステップＳ２以降の手順が繰返される。除霜運転後の暖房運転の場合も、空気調和機３０の運転状態を安定させるために、暖房運転開始直後の所定の時間（除霜制限時間）のあいだ除霜運転への切替えが制限される（ステップＳ２）。

（ｉｉ）外気温が基準値（−１５℃）を超える場合（ステップＳ５でＹＥＳ）
たとえば、高断熱住宅に設置された空気調和機３０で外気温が２℃程度の場合には、圧縮機の回転数が最小設定回転数（ＦＤ＝１）で暖房運転されている。

制御部３２は、着霜を検知すると除霜運転を開始する（ステップＳ６）。具体的には、四方弁１０を切替えるために一旦、制御部３２は圧縮機１１を停止させる。制御部３２は、四方弁１０に切替指示を与えた後、圧縮機１１を再起動する。このとき、圧縮機の回転数は定格回転数（ＦＤ＝６）かそれよりやや高めに設定される。外気温が高い場合は、四方弁１０は、圧縮機１１の吐出圧力受けて容易に切替わる。除霜運転中、制御部３２は、室内ファン４および室外ファン９を停止する。

除霜運転が開始されると、制御部３２は、温度センサ１３によって室外熱交換器８の温度Ｔｈｅｘ１を検出し（ステップＳ７）、検出した温度Ｔｈｅｘ１が除霜終了基準温度（１０℃）以上になっているかを判定する（ステップＳ８）。

室外熱交換器８の温度Ｔｈｅｘ１が除霜終了基準温度（１０℃）以上になると（ステップＳ８でＹＥＳ）、制御部３２は、暖房運転を再開する（ステップＳ９）。具体的には、四方弁１０を切替えるために一旦、制御部３２は圧縮機１１を停止させる。制御部３２は、四方弁１０に切替指示を与えた後、圧縮機１１を再起動する。

このとき、外気温が基準値（−１５℃）を超えている場合には、圧縮機１１の回転数を最大回転数に設定しない。外気温が高い状態で、圧縮機１１の回転数を最大回転数まで上げてしまうと室温が急上昇する。そのため、フィードバック運転に戻したときに室温のオーバーシュートが大きくなり、室温が安定するまでに時間がかかってしまうからである。

そこで、圧縮機１１の回転数は、除霜運転直前の暖房運転における回転数（ＦＤ＝１）に所定の値（＋３〜４）だけ大きな値（ＦＤ＝４〜５）に設定される。これによって、室温を急激に変化させることなく安定に制御することができる。外気温が高いので、圧縮機１１の回転数が低くても四方弁１０が切替わるのに十分な冷媒圧力を確保できる。

次のステップＳ１４以降の手順は、外気温が基準値（−１５℃）以下の場合と同じであるので説明を繰返さない。

このように実施の形態１の空気調和機３０によれば、除霜運転の終了後に暖房運転を開始するときの圧縮機１１の回転数は、外気温が基準値以下の場合には最大回転数に設定される。したがって、圧縮機１１の吐出圧力不足のために四方弁１０が切替わらなくなるような事態を回避できる。外気温が基準値よりも高い場合には、基準値以下の場合に比べて圧縮機の回転数を低く設定して暖房運転が開始されるので、室温の急上昇を抑制することができる。この結果、その後のフィードバック運転による室温制御を安定して行なうことができる。

［実施の形態２］
実施の形態１では、図８のステップＳ８，Ｓ１２で、室外熱交換器８の温度Ｔｈｅｘ１が除霜終了基準温度（１０℃）以上となっているとき（第１の除霜終了条件）、除霜運転を終了した。しかし、外気温が−２０℃以下の場合には、除霜運転を行なっても室外熱交換器８の温度がなかなか上昇しない。このため、室外熱交換器８の霜が完全に取除かれるまで除霜運転を続けていると、室温が低下しすぎてしまう。

そこで、実施の形態２では、除霜運転時間が上限値（最大除霜時間）を超えた場合も除霜運転を終了するようにする（第２の除霜終了条件）。最大除霜時間は、１５分程度に設定される。なお、除霜運転中は、室内ファン４が停止しているので、温度センサ１によって室温を正確に検知することができない。このため、室温ではなく除霜時間によって制御を行なう。

第２の除霜終了条件で除霜運転を終了した場合には、室外熱交換器８の除霜が完全に完了する前に暖房運転を再開することになる。したがって、完全に除霜できなかった霜が蓄積されて室外機１４が氷付けの状態にならないように特別な制御を行なう必要がある。以下、具体的に説明する。

図１０は、この発明の実施の形態２としての制御部３２の動作を示すフローチャートである。図１０の制御部３２の動作手順は、ステップＳ１１，Ｓ１２の間に判断ステップＳ１２Ａを含む点で、図８の動作手順と異なる。ステップＳ１２Ａが第２の除霜終了条件である。さらに、図１０の制御部３２の動作手順は、第２の除霜終了条件が成立した場合（ステップＳ１２ＡでＹＥＳ）に実行されるステップＳ２０〜Ｓ２７を含む。その他の点については、図１０の動作手順は、図８の場合と同じであるので、同一または相当するステップには同一の参照符号を付して説明を繰返さない。

ステップＳ１２Ａにおいて、制御部３２は、除霜運転を開始してから最大除霜時間（たとえば、１５分）を経過しているか否かを判定する。最大除霜時間を経過していない場合には（ステップＳ１２ＡでＮＯ）、ステップＳ１２に進み、制御部３２は室外熱交換器８の温度Ｔｈｅｘ１が除霜終了基準温度（１０℃）以上となっているか否か、すなわち、第１の除霜終了条件が成立しているか否かを判定する。

最大除霜時間を経過した場合には（ステップＳ１２ＡでＹＥＳ）、制御部３２は、除霜運転を強制終了して暖房運転を再開する（ステップＳ２０）。具体的には、制御部３２は圧縮機１１を一旦停止させ、四方弁１０に切替指示を与えた後、圧縮機１１を再起動する。このとき、外気温が基準値（−１５℃）以下であるので、圧縮機１１の回転数は最大回転数（ＦＤ＝１０）に設定される。圧縮機１１が起動すると、四方弁１０は圧縮機１１の吐出圧力の補助を受けることによって切替わる。制御部３２は、四方弁１０の切替わったことを室内熱交換器３および室外熱交換器８の温度で確認すると、室内ファン４および室外ファン９を回転させる。

暖房運転の再開後、制御部３２は、温度センサ１で室温を検出し（ステップＳ２１）、検出した室温がユーザの入力した室温設定値に応じた所定の範囲に到達したか否かを確認する（ステップＳ２２）。図１０の例では、検出した室温が室温設定値以上となっているか否かが確認される。

室温が設定値以上になったとき（ステップＳ２２でＹＥＳ）、制御部３２は、運転モードをフィードバック運転に復帰させる（ステップＳ２３）。具体的には、制御部３２は、除霜運転開始直前の暖房運転時における回転数よりも所定の値（＋１）だけ高い回転数に圧縮機１１の回転数を設定する。その後、制御部３２は、温度センサ１によって検出された室温がユーザが入力した室温設定値に等しくなるように、圧縮機１１の回転数をフィードバック制御する。

ただし、ステップＳ２３の場合には、圧縮機１１の回転数の上限値は最大回転数より低い値に制限される。たとえば、除霜運転開始直前の圧縮機１１の回転数がＦＤ＝９であったとしても、フィードバック運転を開始するときの回転数は最大回転数（ＦＤ＝１０）まで上げずにそれより低い値（ＦＤ＝９）に制限される。これによって、着霜のスピードを落とすことができる。

前述のように、空気調和機３０の運転状態を安定させるために、暖房運転開始直後の所定の時間（除霜制限時間）のあいだ除霜運転への切替えを行なわない。ステップＳ２４で、制御部３２は、この除霜制限時間を通常の場合よりも短く設定する。たとえば、通常の除霜制限時間が３０分程度であったとすると、ステップＳ２４の場合には２０分程度まで短縮される。これによって、室外熱交換器８が着霜しているか否かの判定を通常よりも早めに行なって、着霜が進行しないうちに除霜運転を行なうようにする。

さらに、図９で説明した除霜開始基準温度を通常よりも高く設定することによって、通常よりも少ない着霜量で除霜運転を開始するようにしてもよい。以上の手順により、着霜が進行して室外機１４が氷付け状態になることを防ぐことできる。

その後、制御部３２は、温度センサ１２によって検出された外気温（ステップＳ２５）および温度センサ１３によって検出された室外熱交換器８の温度（ステップＳ２６）に基づいて、室内熱交換器３が着霜しているか否かを判定する（ステップＳ２７）。着霜が検知された場合には、ステップＳ１０に戻って、制御部３２は除霜運転を開始する。最大除霜時間内に除霜が終了した場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）は、制御部３２は、図８で説明したステップＳ１３〜Ｓ１６を実行し、通常のフィードバック運転に復帰させる。

［実施の形態３］
室外ファン９の回転数は回転数は大きい方が顕熱として使用される熱量が多くなるので、室外熱交換器８に着霜しにくくなる。しかし、室外ファン９は室外に取り付けられているために、回転数が大きすぎると騒音の元となる。したがって、室外ファン９は、運転可能な最大回転数よりも抑えた回転数で通常は運転される。

これに対して、室外熱交換器８に着霜し始めると、フィン間が霜で覆われるために室外ファン９の回転数を増やしても騒音はあまり大きくならない。そこで、実施の形態３では、制御部３２は、室外熱交換器８が完全に着霜するには至っていない状態、すなわち、部分的に着霜し始めた状態を検知する。そして、室外熱交換器８が部分的に着霜し始めたとき、制御部３２は、室外ファン９の回転数を通常の回転数よりも１００〜２００ｒｐｍ程度上昇させる。これによって、顕熱として使用される熱量が多くなるので着霜しにくくなるとともに、室外熱交換器８の熱交換効率も上昇する。着霜が始まっているので、霜によって室外ファン９の騒音も無着霜状態の場合よりも小さくなる。

室外熱交換器８に着霜し始めた状態は、温度センサ１２，１３を用いた外気温および室外熱交換器８の温度検出に基づいて判定することができる。具体的には、図９に示すように、制御部３２は、室外熱交換器８の温度が、前述の除霜開始基準温度（図９の二点鎖線３８）より高くかつ外気温に応じて予め設定された着霜基準温度（図９の一点鎖線３７）以下の場合に、室外ファン９の回転数を増加させる。着霜基準温度と除霜開始基準温度との差は１℃程度に設定される。

図１１は、この発明の実施の形態３としての制御部３２の動作を示すフローチャートである。図１１の制御部３２の動作手順は、ステップＳ４に代えて室外熱交換器８の着霜状態を判定するステップＳ４Ａを含む点で、図１０の動作手順と異なる。さらに、図１１の動作手順は、ステップＳ４Ａで室外熱交換器８が部分的に着霜されていると判定された場合に実行されるステップＳ３０を含む。その他の点については、図１１の動作手順は、図１０の場合と同じであるので、同一または相当するステップには同一の参照符号を付して説明を繰返さない。

ステップＳ４Ａにおいて、制御部３２は、ステップＳ２で検出した外気温とステップＳ３で検出した室外熱交換器８の温度とに基づいて、室外熱交換器８の着霜状態を判定する。具体的には、室外熱交換器８の温度が外気温に応じた着霜基準温度（図９の一点鎖線３７）を超えている場合には、制御部３２は、正常と判定して処理をステップＳ２に戻す。室外熱交換器８の温度が外気温に応じた除霜開始基準温度（図９の二点鎖線３８）以下の場合には、制御部３２は、処理をステップＳ５以下に進めて除霜運転を開始させる。室外熱交換器８の温度が外気温に応じた着霜基準温度以下であり、かつ、除霜開始基準温度を超えている場合には、制御部３２は処理をステップＳ３０に進める。

ステップＳ３０において、制御部３２は、室外ファン９の回転数を通常の回転数よりも１００〜２００ｒｐｍ程度上昇させる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 温度センサ（室温用）、２ 温度センサ（室内熱交換器用）、１２ 温度センサ（外気温用）、１３ 温度センサ（室外熱交換器用）、３ 室内熱交換器、４ 室内ファン、７ 室内機、８ 室外熱交換器、９ 室外ファン、１０ 四方弁、１１ 圧縮機、１４ 室外機、１５ キャピラリーチューブ、３０ 空気調和機、３１ 操作部、３２ 制御部。

Claims (7)

1. 回転数が可変の圧縮機と、
   室外熱交換器と、
   室内熱交換器と、
   暖房運転時に前記圧縮機で圧縮された冷媒を前記室内熱交換器に流し、除霜運転時に前記圧縮された冷媒を前記室外熱交換器に流すように、前記圧縮された冷媒の流れを切替えるための四方弁と、
   外気温を検出する第１の温度センサと、
   前記圧縮機および前記四方弁を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、除霜運転から暖房運転に切替えるときに、外気温が所定の外気温基準値以下の場合には、前記四方弁に切替指示を与えるとともに前記圧縮機を第１の回転数で回転させ、
   前記制御部は、除霜運転から暖房運転に切替えるときに、外気温が前記外気温基準値を超えている場合には、前記四方弁に切替指示を与えるとともに前記圧縮機を前記第１の回転数よりも低い第２の回転数で回転させる、空気調和機。
2. 前記第１の回転数は、前記圧縮機の設定可能な回転数のうちの最大の回転数であり、
   前記第２の回転数は、除霜運転を開始する直前の暖房運転時の前記圧縮機の回転数に基づいて設定される、請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記空気調和機は、室温を検出する第２の温度センサをさらに備え、
   前記制御部は、暖房運転の開始後に、検出された室温が室温設定値に応じた範囲に達したとき、前記圧縮機の回転数を前記第１または第２の回転数から第３の回転数に変更させ、その後、検出された室温が前記室温設定値に維持されるように前記圧縮機の回転数をフィードバック制御し、
   前記第３の回転数は、除霜運転を開始する直前の暖房運転時の前記圧縮機の回転数に基づいて設定される、請求項１または２に記載の空気調和機。
4. 前記空気調和機は、前記室外熱交換器の温度を検出する第３の温度センサをさらに備え、
   前記制御部は、検出された前記室外熱交換器の温度が所定の除霜終了基準温度以上であるという第１の条件もしくは除霜運転を開始してから所定の最大除霜時間が経過したという第２の条件が成立したときに除霜運転を終了する、請求項３に記載の空気調和機。
5. 前記制御部は、前記第２の条件が成立したことによって除霜運転を終了した場合に、前記第３の回転数、および前記圧縮機の回転数をフィードバック制御するときの回転数の上限値を、設定可能な最大の回転数よりも低い値に制限する、請求項４に記載の空気調和機。
6. 前記制御部は、暖房運転を開始してから所定の除霜制限時間が経過した後であり、かつ、検出された前記室外熱交換器の温度が外気温に応じて予め設定された除霜開始基準温度以下である場合に除霜運転を開始し、
   前記制御部は、前記第２の条件が満たされたことによって除霜運転を終了した場合には、前記第１の条件が満たされたことによって除霜運転を終了した場合よりも、次に除霜運転を開始するときの条件である前記除霜制限時間を短く設定する、請求項４または５に記載の空気調和機。
7. 前記空気調和機は、前記室外熱交換器に送風する回転数が可変の室外ファンをさらに備え、
   前記制御部は、検出された前記室外熱交換器の温度が、前記除霜開始基準温度より高くかつ外気温に応じて予め設定された着霜基準温度以下の場合に、前記着霜基準温度より高い場合よりも前記室外ファンの回転数を増加させる、請求項６に記載の空気調和機。

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