JP2011257038A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】暖房運転中における室内の快適性を確保しつつ除霜運転を実行可能にした空気調和装置を提供する。
【解決手段】空気調和装置１００は、室外熱交換器３に付着した霜を融かす除霜運転を実行するとき、除霜運転の開始前に停止している室外機５１を起動して、運転状態が安定してから除霜運転を実行する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の室外機を備えた空気調和装置に関し、特に除霜運転時に暖房運転を継続可能にした空気調和装置に関するものである。

従来から、除霜運転時に暖房運転を実行し、除霜運転時の快適性を維持するようにした空気調和装置が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されているような複数台の室外機を備えた空気調和装置（室外機が２系統ある空気調和システム）においては、除霜運転する際にシステム全体の負荷の大きさを判断し、暖房運転と並行に除霜運転を実施しても、室内側で温度が低下して不快感を与えない場合に、除霜運転を実行するようにしている。

特開２００８−１７５４１０号公報（実施の形態２等）

特許文献１に記載されているような複数台の室外機が接続された空気調和システムにおいては、暖房運転負荷によっては室外機の一部が停止している場合も考えられる。そうすると、このような空気調和システムでは、停止した室外機に霜が着いていない場合であっても、運転中の室外機が除霜運転に入ってしまう可能性がある。したがって、このような空気調和システムにおいては、更に効率のよい除霜運転の運転方法が考えられる。

また、特許文献１に記載されているような空気調和システムにおいては、一部の室外機で除霜運転を実行した後で、通常の運転に復帰する際に、除霜運転により室外熱交換器に付着した霜が融解したことで、熱交換量が除霜前と比べ大きくなっていることになる。それにも関わらず、除霜運転前の状態で復帰させるようにしている。そうすると、室内機の運転容量に対して室外機の容量が過多となり、場合によっては高圧が過昇して異常停止してしまう可能性があった。

さらに、特許文献１に記載されているような空気調和システムにおいては、暖房運転が終了する際に、そのまま停止してしまうと、中途半端に霜が室外熱交換器に付着した状態で次の暖房運転を開始する可能性がある。このような場合、暖房運転開始直後に除霜運転を実行してしまい、暖房の立上がりで暖房能力が必要なときに充分に暖房能力が発揮できなくなってしまう。したがって、暖房の快適性を向上させるためには、更なる改良が求められる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、暖房運転中における室内の快適性を確保しつつ除霜運転を実行可能にした空気調和装置を提供することを目的としている。

本発明に係る空気調和装置は、少なくとも圧縮機、室外熱交換器、前記圧縮機からの吐出冷媒を前記室外熱交換器にバイパスさせるホットガスバイパス回路、及び、前記ホットガスバイパス回路に設けられた電磁弁がそれぞれ搭載された少なくとも２台の室外機と、少なくとも絞り装置及び室内熱交換器が搭載された少なくとも１台の室内機と、を有し、少なくとも１台の室外機が停止し、他の室外機で暖房運転を実行しているときであって、前記暖房運転を実行している室外機のうち少なくとも１台において前記電磁弁を開放して前記ホットガスバイパス回路を介して前記圧縮機からの吐出冷媒を前記室外熱交換器にバイパスさせ、前記室外熱交換器に付着した霜を融かす除霜運転を実行するとき、停止している室外機を起動して運転状態が安定してから、前記除霜運転を実行することを特徴とする。

本発明に係る空気調和装置によれば、除霜運転時においても暖房運転を継続できるため、除霜運転が必要な低外気温度での暖房の快適性を維持又は向上させることができる。また、本発明に係る空気調和装置によれば、室内側の負荷が低く、室外機がたとえば１台で運転している場合の除霜運転では、停止している室外機を除霜運転前に起動させることで、暖房能力を維持しやすくなり、除霜運転時の暖房能力の低下を低減させることができる。

本発明の実施の形態に係る空気調和装置の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の除霜運転を実行する際の制御処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置１００の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。図１に基づいて、空気調和装置１００の冷媒回路構成及び動作について説明する。この空気調和装置１００は、たとえばビルやマンション等に設置され、冷媒を循環させる冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用して、冷房運転や暖房運転を実行できるものである。また、空気調和装置１００は、除霜運転時に暖房運転を継続できるものである。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

空気調和装置１００は、２台の室外機５１（室外機５１ａ、室外機５１ｂ）と、２台の室内機（室内機５３ａ、室内機５３ｂ）と、中継機５２と、を有している。中継機５２は、２台の室外機５１と２台の室内機５３との間に設置され、冷媒の流れを切り換えることで、２台の室内機５３のそれぞれで冷房運転あるいは暖房運転を実行させるようになっている。この空気調和装置１００では、室外機５１と中継機５２とが２本の配管（高圧管１０１、低圧管１０２）で、中継機５２と室内機５３とが２本の配管（液管１０３、ガス管１０４）で、接続されている。

［室外機５１］
室外機５１は、室内機５３に冷熱又は温熱を供給する機能を有している。なお、図１では、「室外機５１ａ」に備えられている各機器の符号の後に「ａ」を付加し、「室外機５１ｂ」に備えられている各機器の符号の後に「ｂ」を付加して図示している。そして、以下の説明においては、符号の後の「ａ」、「ｂ」を省略する場合があるが、室外機５１ａ、室外機５１ｂのいずれにも各機器が備えられていることは言うまでもない。

室外機５１には、圧縮機１と、流路切替手段である四方弁２と、室外熱交換器３と、アキュムレーター４と、が直列に接続されてメインの冷媒回路を構成するように搭載されている。また、室外機５１には、室内機５３の要求にかかわらず、中継機５２に流入させる冷媒の流れを一定方向にすることができる冷媒流路切替装置４０が搭載されている。さらに、室外機５１には、室外熱交換器３に空気を供給するための図示省略の送風機を設けるとよい。ただし、室外熱交換器３が、空気以外の熱媒体とで熱交換を実行するものであってもよい。また、室外機５１には、圧縮機１と四方弁２との間における冷媒配管を分岐して、後述する第１逆止弁５ａと室外熱交換器３との間における高圧管１０１に接続させるホットガスバイパス回路１０が設けられている。

圧縮機１は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものであり、たとえば容量制御可能なインバーター圧縮機等で構成するとよい。四方弁２は、圧縮機１の吐出側に設けられ、暖房運転時における冷媒の流れと冷房運転時における熱源側冷媒の流れとを切り替えるものである。室外熱交換器３は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器（放熱器）として機能し、熱媒体（たとえば、空気や水等）と冷媒との間で熱交換を行ない、その冷媒を蒸発ガス化又は凝縮液化するものである。アキュムレーター４は、圧縮機１の吸入側に設けられ、過剰な冷媒を貯留するものである。

冷媒流路切替装置４０は、２本の配管（第１接続配管６０、第２接続配管７０）と、４つの逆止弁（第１逆止弁５、第２逆止弁６、第３逆止弁７、第４逆止弁８）と、で構成されている。第１接続配管６０は、第１逆止弁５の上流側における高圧管１０１と第２逆止弁６の上流側における低圧管１０２とを接続するものである。第２接続配管７０は、第１逆止弁５の下流側における高圧管１０１と第２逆止弁６の下流側における低圧管１０２とを接続するものである。

第１逆止弁５は、高圧管１０１における第１接続配管６０と第２接続配管７０との接続部分の間に設けられ、所定の方向（室外機５１から中継機５２への方向）のみに冷媒の流れを許容するものである。第２逆止弁６は、低圧管１０２における第１接続配管６０と第２接続配管７０との接続部分の間に設けられ、所定の方向（中継機５２から室外機５１への方向）のみに冷媒の流れを許容するものである。第３逆止弁７は、第２接続配管７０に設けられ、第２逆止弁６の下流側から第１逆止弁５の下流側の方向のみに冷媒の流通を許容するものである。第４逆止弁８は、第１接続配管６０に設けられ、第２逆止弁６の上流側から第１逆止弁５の上流側の方向のみに冷媒の流通を許容するものである。

ホットガスバイパス回路１０は、圧縮機１から吐出された冷媒を、室外熱交換器３に導くために設けられている。ホットガスバイパス回路１０には電磁弁９が設けられている。電磁弁９は、開閉が制御されることにより、冷媒を導通したり、しなかったりするものである。

室外機５１には、圧縮機１から吐出された冷媒の圧力を検知する高圧センサー１３、圧縮機１に吸入される冷媒の圧力を検知する低圧センサー１４、室外熱交換器３と第１逆止弁５との間で冷媒配管の温度を検知する第１温度センサー１１、室外熱交換器３と四方弁２との間で冷媒配管の温度を検知する第２温度センサー１２、が少なくとも設けられている。これらの各種検知手段で検知された情報（温度情報及び圧力情報）は、空気調和装置１００の動作を制御する図示省略の制御手段に送られ、圧縮機１の駆動周波数や、図示省略の送風機の回転数、四方弁２の切り替え、電磁弁９の開閉、中継機５２に設けられている開閉弁（第１開閉弁２６、第２開閉弁２７）の開閉、各絞り装置（第１絞り装置２４、第２絞り装置２５、室内絞り装置４２）の開度等の制御に利用されることになる。

［中継機５２］
中継機５２は、室外機５１と室内機５３との間に介在し、室内機５３の運転状況に応じて冷媒の流れを切り替えするものである。なお、図１では、「中継機５２」に備えられているいくつかの機器の符号の後に「ａ」又は「ｂ」を付加して図示している。これは、後に説明する「室内機５３ａ」に接続しているか、「室内機５３ｂ」に接続しているか、を表している。そして、以下の説明においては、符号の後に付加した「ａ」、「ｂ」を省略する場合があるが、「室内機５３ａ」又は「室内機５３ｂ」に接続されているいずれの機器も含んで説明していることは言うまでもない。

中継機５２は、高圧管１０１及び低圧管１０２で室外機５１のそれぞれと接続し、液管１０３及びガス管１０４で室内機５３のそれぞれと接続している。中継機５２には、気液分離器２１と、第１冷媒熱交換器２２と、第１絞り装置２４と、第２冷媒熱交換器２３と、第２絞り装置２５と、第１分岐部１５と、第２分岐部１６と、が搭載されている。また、中継機５２には、第２冷媒熱交換器２３の一次側（第１絞り装置２４を経由した冷媒と第２分岐部１６から流出してきた冷媒とが合流した冷媒が流れる側）の下流側における配管を分岐し、低圧管１０２に接続させた第１バイパス管３５と、第２分岐部１６の暖房用逆止弁２９と、第１絞り装置２４と第２冷媒熱交換器２３との間と、を接続した第２バイパス管３６と、が設けられている。

気液分離器２１は、高圧管１０１に設けられ、流入した冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離し、ガス冷媒を第１分岐部１５に、液冷媒を第２分岐部１６に供給する機能を有している。第１冷媒熱交換器２２は、一次側（気液分離器２１で分離された液冷媒が流れる側）を流れる冷媒と、二次側（第１バイパス管３５において第２絞り装置２５を経由した後に第２冷媒熱交換器２３から流出した冷媒が流れる側）を流れる冷媒と、の間で熱交換を実行するものである。

第１絞り装置２４は、第１冷媒熱交換器２２の一次側における下流側に設けられており、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この第１絞り装置２４は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁による緻密な流量制御手段や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手段等で構成するとよい。第２冷媒熱交換器２３は、一次側（第１絞り装置２４の下流側）を流れる冷媒と、二次側（第２絞り装置２５の下流側）を流れる冷媒と、の間で熱交換を実行するものである。

第２絞り装置２５は、第１バイパス管３５において第２冷媒熱交換器２３の二次側における上流側に設けられており、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この第２絞り装置２５は、第１絞り装置２４と同様に、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁による緻密な流量制御手段や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手段等で構成するとよい。

第１分岐部１５は、室内機５３の接続台数に応じた個数（図１では４個）の開閉弁（第１開閉弁２６、第２開閉弁２７）が設けられており、室内機５３への冷媒の流出入を開閉弁を介して制御している。第１開閉弁２６は、一方が気液分離器２１に、他方が室内機５３の室内熱交換器４１に、それぞれ接続されており、開閉が制御されることで、冷媒を導通したりしなかったりする。第２開閉弁２７は、一方が低圧管１０２に、他方が室内機５３の室内熱交換器４１に、それぞれ接続されており、開閉が制御されることで、冷媒を導通したりしなかったりする。

第２分岐部１６は、室内機５３の接続台数に応じた個数（図１では４個）の逆止弁（冷房用逆止弁２８、暖房用逆止弁２９）が設けられており、冷媒をいずれか一方方向に流すようにしている。冷房用逆止弁２８は、一方が室内絞り装置４２に、他方が第２冷媒熱交換器２３に、それぞれ接続されており、第２冷媒熱交換器２３から室内絞り装置４２への方向のみに冷媒の流れを許容するものである。暖房用逆止弁２９は、一方が室内絞り装置４２に、他方が第２バイパス管３６に、それぞれ接続されており、室内絞り装置４２から第２バイパス管３６への方向のみに冷媒の流れを許容するものである。

中継機５２には、第２絞り装置２５と第２冷媒熱交換器２３の二次側入口との間における冷媒配管（第１バイパス管３５）の温度を検知する第３温度センサー３１、第１冷媒熱交換器２２の二次側出口の冷媒配管（第１バイパス管３５）の温度を検知する第４温度センサー３２、が少なくとも設けられている。これらの各種検知手段で検知された情報（温度情報）は、空気調和装置１００の動作を制御する図示省略の制御手段に送られて、各種アクチュエーターの制御に利用される。

［室内機５３］
室内機５３は、室外機５１からの冷熱又は温熱の供給を受けて冷房負荷又は暖房負荷を担当するものである。なお、図１では、「室内機５３ａ」に備えられている各機器の符号の後に「ａ」を付加し、「室内機５３ｂ」に備えられている各機器の符号の後に「ｂ」を付加して図示している。そして、以下の説明においては、符号の後の「ａ」、「ｂ」を省略する場合があるが、室内機５３ａ、室内機５３ｂのいずれにも各機器が備えられていることは言うまでもない。

室内機５３には、室内熱交換器４１と、室内絞り装置４２と、直列に接続されて搭載されている。また、室内熱交換器４１に空気を供給するための図示省略の送風機を設けるとよい。ただし、室内熱交換器４１が、冷媒と水等の冷媒とは異なる熱媒体とで熱交換を実行するものであってもよい。

室内熱交換器４１は、暖房運転時には凝縮器（放熱器）として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能し、熱媒体（たとえば、空気や水等）と冷媒との間で熱交換を行ない、冷媒を凝縮液化又は蒸発ガス化するものである。室内絞り装置４２は、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この室内絞り装置４２は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁による緻密な流量制御手段や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手段等で構成するとよい。

室内機５３には、室内絞り装置４２と室内熱交換器４１との間における冷媒配管の温度を検知する第５温度センサー４５、室内熱交換器４１と第１分岐部１５との間における冷媒配管の温度を検知する第６温度センサー４６、が少なくとも設けられている。これらの各種検知手段で検知された情報（温度情報）は、空気調和装置１００の動作を制御する図示省略の制御手段に送られて、各種アクチュエーターの制御に利用される。

以上のような構成の室外機５１、中継機５２及び室内機５３を冷媒配管で接続する際には、第１逆止弁５ａと第１逆止弁５ｂの出口を合流した後、高圧管１０１を介して中継機５２の気液分離器２１と接続するとともに、第２逆止弁６ａと第２逆止弁６ｂの入口を合流した後、低圧管１０２を介して中継機５２の低圧管部３０と接続する。また、第１開閉弁２６ａと第２開閉弁２７ａ、及び、第１開閉弁２６ｂと第２開閉弁２７ｂは、各々合流させた後、ガス管１０４ａ、ガス管１０４ｂを介して室内熱交換器４１ａ、室内熱交換器４１ｂと接続する。冷房用逆止弁２８ａの出口と暖房用逆止弁２９ａの入口、及び、冷房用逆止弁２８ｂの出口と暖房用逆止弁２９ｂの入口は、各々合流させた後、液管１０３ａ、液管１０３ｂを介して室内絞り装置４２ａ、室内絞り装置４２ｂと接続する。

なお、実施の形態１では、空気調和装置１００が冷暖同時運転が可能なシステムである場合を例に説明するが、これに限定するものではなく、中継機５２を設けずに冷暖同時運転ができないシステムとしてもよい。また、圧縮機１は、吸入した冷媒を高圧状態に圧縮できるものであればよく、特にタイプを限定するものではない。たとえば、レシプロ、ロータリー、スクロールあるいはスクリューなどの各種タイプを利用して圧縮機１を構成することができる。さらに、空気調和装置１００に使用する冷媒の種類を特に限定するものではなく、たとえば二酸化炭素や炭化水素、ヘリウムなどの自然冷媒、ＨＦＣ４１０ＡやＨＦＣ４０７Ｃ、ＨＦＣ４０４Ａなどの塩素を含まない代替冷媒、若しくは既存の製品に使用されているＲ２２やＲ１３４ａなどのフロン系冷媒のいずれを使用してもよい。

また、空気調和装置１００の動作を制御する図示省略の制御装置は、室外機５１、中継機５２、又は、室内機５３のいずれかに設けるようにしてもよく、室外機５１、中継機５２、及び、室内機５３の外部に設けるようにしてもよい。また、制御装置を機能に応じて複数に分けて、室外機５１、中継機５２、室内機５３のそれぞれに設けるようにしてもよい。この場合、各制御装置を無線又は有線で接続し、通信可能にしておくとよい。

空気調和装置１００が実行する運転動作について説明する。
空気調和装置１００は、室内機５３からの指示に基づいて、その室内機５３で冷房運転あるいは暖房運転が可能になっている。つまり、空気調和装置１００は、室内機５３の全部で同一運転をすることができるとともに、室内機５３のそれぞれで異なる運転をすることができるようになっている。空気調和装置１００が実行する運転モードには、駆動している室内機５３の全てが冷房運転を実行する全冷房運転モード、駆動している室内機５３の全てが暖房運転を実行する全暖房運転モード、冷暖混在運転での冷房負荷の方が暖房負荷よりも大きい冷房主体運転モード、及び、冷暖混在運転での暖房負荷の方が冷房運転よりも大きい暖房主体運転モードがある。

［全冷房運転モード］
低温・低圧の冷媒が圧縮機１（圧縮機１ａ及び圧縮機１ｂ）によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁２（四方弁２ａ及び四方弁２ｂ）を介して室外熱交換器３（室外熱交換器３ａ及び室外熱交換器３ｂ）に流入する。室外熱交換器３に流入した冷媒は、室外熱交換器３で室外空気に放熱しながら凝縮・液化する。室外熱交換器３から流出した高圧液冷媒は、第１逆止弁５（第１逆止弁５ａ及び第１逆止弁５ｂ）を介して室外機５１（室外機５１ａ及び室外機５１ｂ）から流出する。

室外機５１から流出した高圧液冷媒は、高圧管１０１を通って中継機５２の気液分離器２１に流入する。気液分離器２１に流入した高圧液冷媒は、気液分離器２１の下部から流出し、第１冷媒熱交換器２２に流れ、第１バイパス管３５を流れる低温の冷媒と熱交換し、過冷却度を大きくする。この過冷却度が大きくなった液冷媒は、第１絞り装置２４にて中間圧まで絞られる。その後、この液冷媒は、第２冷媒熱交換器２３に流れ、さらに過冷却度を大きくする。それから、この液冷媒は、第２分岐部１６の冷房用逆止弁２８（冷房用逆止弁２８ａ及び冷房用逆止弁２８ｂ）を介して液管１０３（液管１０３ａ及び液管１０３ｂ）を流れ、中継機５２から流出する。

中継機５２から流出した液冷媒は、室内機５３（室内機５３ａ及び室内機５３ｂ）に流入する。室内機５３に流入した液冷媒は、室内絞り装置４２（室内絞り装置４２ａ及び室内絞り装置４２ｂ）にて絞られ、低温の気液二相冷媒となる。この低温の気液二相冷媒は、室内熱交換器４１（室内熱交換器４１ａ及び室内熱交換器４１ｂ）に流入し、周囲から熱を奪うことで空調空間を冷房するとともに、自身は蒸発・気化し、室内熱交換器４１から流出する。

室内熱交換器４１から流出した冷媒は、ガス管１０４（ガス管１０４ａ及びガス管１０４ｂ）を流れて室内機５３から流出した後、中継機５２の第１分岐部１５に流入する。第１分岐部１５に流入した冷媒は、第２開閉弁２７（第２開閉弁２７ａ及び第２開閉弁２７ｂ）を介して低圧管部３０を流れる。低圧管部３０を流れる冷媒は、低圧管１０２を介して中継機５２から流出した後、室外機５１に戻る。室外機５１に戻ったガス冷媒は、第２逆止弁６（第２逆止弁６ａ及び第２逆止弁６ｂ）、四方弁２、アキュムレーター４（アキュムレーター４ａ及びアキュムレーター４ｂ）を介して圧縮機１に再度吸入される。以上の流れで、空気調和装置１００は全冷房運転を実行する。

［冷房主体運転モード］
ここでは、ａ系統の室内機（室内機５３ａ）が冷房、ｂ系統の室内機（室内機５３ｂ）が暖房を実行するものとして冷房主体運転モードを説明する。

低温・低圧の冷媒が圧縮機１（圧縮機１ａ及び圧縮機１ｂ）によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁２（四方弁２ａ及び四方弁２ｂ）を介して室外熱交換器３（室外熱交換器３ａ及び室外熱交換器３ｂ）に流入する。室外熱交換器３に流入した冷媒は、室外熱交換器３で室外空気に放熱しながら凝縮して気液二相冷媒となる。室外熱交換器３から流出した気液二相冷媒は、第１逆止弁５（第１逆止弁５ａ及び第１逆止弁５ｂ）を介して室外機５１（室外機５１ａ及び室外機５１ｂ）から流出する。

室外機５１から流出した気液二相冷媒は、高圧管１０１を通って中継機５２の気液分離器２１に流入する。気液分離器２１に流入した気液二相冷媒は、気液分離器２１でガス冷媒と液冷媒とに分離される。ガス冷媒は、気液分離器２１から流出した後、第１分岐部１５に流入する。第１分岐部１５に流入したガス冷媒は、第１開閉弁２６ｂを介して、ガス管１０４ｂを流れ、室内機５３ｂに流入する。室内機５３ｂに流入したガス冷媒は、室内熱交換器４１ｂで周囲に放熱することで空調空間を暖房するとともに、自身は凝縮・液化し、室内熱交換器４１ｂから流出する。室内熱交換器４１ｂから流出した液冷媒は、室内絞り装置４２ｂで中間圧力まで絞られる。

室内絞り装置４２ｂで絞られた中間圧力の液冷媒は、液管１０３ｂを流れ、第２分岐部１６の暖房用逆止弁２９ｂを介し、気液分離器２１で分離され、第１冷媒熱交換器２２、第１絞り装置２４を経由してきた液冷媒と合流してから、第２冷媒熱交換器２３に流入する。第２冷媒熱交換器２３に流入した液冷媒は、さらに過冷却度を大きくして、冷房用逆止弁２８ａを介して液管１０３ａを流れ、中継機５２から流出する。中継機５２から流出した液冷媒は、室内機５３ａに流入する。室内機５３ａに流入した液冷媒は、室内絞り装置４２ａにて絞られ、低温の気液二相冷媒となる。この低温の気液二相冷媒は、室内熱交換器４１ａに流入し、周囲から熱を奪うことで空調空間を冷房するとともに、自身は蒸発・気化し、室内熱交換器４１ａから流出する。

室内熱交換器４１ａから流出したガス冷媒は、ガス管１０４ａを流れて室内機５３ａから流出した後、中継機５２の第１分岐部１５に流入する。第１分岐部１５に流入した冷媒は、第２開閉弁２７ａを介して低圧管部３０を流れる。低圧管部３０を流れる冷媒は、低圧管１０２を介して中継機５２から流出した後、室外機５１に戻る。室外機５１に戻ったガス冷媒は、第２逆止弁６（第２逆止弁６ａ及び第２逆止弁６ｂ）、四方弁２、アキュムレーター４（アキュムレーター４ａ及びアキュムレーター４ｂ）を介して圧縮機１に再度吸入される。以上の流れで、空気調和装置１００は冷房主体運転を実行する。

［全暖房運転モード］
低温・低圧の冷媒が圧縮機１（圧縮機１ａ及び圧縮機１ｂ）によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁２（四方弁２ａ及び四方弁２ｂ）及び第３逆止弁７（第３逆止弁７ａ及び第３逆止弁７ｂ）を介して高圧管１０１を流れ、室外機５１（室外機５１ａ及び室外機５１ｂ）から流出する。室外機５１から流出した高温・高圧のガス冷媒は、高圧管１０１を通って中継機５２の気液分離器２１に流入する。

気液分離器２１に流入した高温・高圧のガス冷媒は、気液分離器２１の上部から流出し、第１分岐部１５の第１開閉弁２６（第１開閉弁２６ａ及び第１開閉弁２６ｂ）を介してガス管１０４（ガス管１０４ａ及びガス管１０４ｂ）を流れ、中継機５２から流出する。中継機５２から流出したガス冷媒は、室内機５３（室内機５３ａ及び室内機５３ｂ）に流入する。室内機５３に流入したガス冷媒は、室内熱交換器４１（室内熱交換器４１ａ及び室内熱交換器４１ｂ）に流入し、室内熱交換器４１で周囲に放熱することで空調空間を暖房するとともに、自身は凝縮・液化し、室内熱交換器４１から流出する。室内熱交換器４１から流出した液冷媒は、室内絞り装置４２（室内絞り装置４２ａ及び室内絞り装置４２ｂ）で中間圧力まで絞られる。

室内絞り装置４２で中間圧力まで絞られた液冷媒は、液管１０３（液管１０３ａ及び液管１０３ｂ）を流れ、室内機５３から流出した後、中継機５２の第２分岐部１６に流入する。第２分岐部１６に流入した液冷媒は、暖房用逆止弁２９（暖房用逆止弁２９ａ及び暖房用逆止弁２９ｂ）を介して第２バイパス管３６を流れ、第２絞り装置２５に流入する。第２絞り装置２５に流入した液冷媒は、第２絞り装置２５で低圧まで絞られる。この低圧液冷媒は、第１バイパス管３５を流れ、第２冷媒熱交換器２３及び第１冷媒熱交換器２２を介してから低圧管部３０を流れる。

低圧管部３０を流れる低圧の気液二相冷媒は、低圧管１０２を介して中継機５２から流出した後、室外機５１に戻る。室外機５１に戻ったガス冷媒は、第４逆止弁８（第４逆止弁８ａ及び第４逆止弁８ｂ）を介して室外熱交換器３（室外熱交換器３ａ及び室外熱交換器３ｂ）に流入する。室外熱交換器３に流入した低圧の気液二相冷媒は、室外熱交換器３で室外空気から熱を奪いながら蒸発・気化して、室外熱交換器３から流出する。室外熱交換器３から流出したガス冷媒は、四方弁２及びアキュムレーター４（アキュムレーター４ａ及びアキュムレーター４ｂ）を介して圧縮機１に再度吸入される。以上の流れで、空気調和装置１００は全暖房運転を実行する。

［暖房主体運転モード］
ここでは、ａ系統の室内機（室内機５３ａ）が冷房、ｂ系統の室内機（室内機５３ｂ）が暖房を実行するものとして冷房主体運転モードを説明する。

低温・低圧の冷媒が圧縮機１（圧縮機１ａ及び圧縮機１ｂ）によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁２（四方弁２ａ及び四方弁２ｂ）及び第３逆止弁７（第３逆止弁７ａ及び第３逆止弁７ｂ）を介して高圧管１０１を流れ、室外機５１（室外機５１ａ及び室外機５１ｂ）から流出する。室外機５１から流出した高温・高圧のガス冷媒は、高圧管１０１を通って中継機５２の気液分離器２１に流入する。

気液分離器２１に流入した高温・高圧のガス冷媒は、気液分離器２１の上部から流出し、第１分岐部１５の第１開閉弁２６ｂを介してガス管１０４ｂを流れ、中継機５２から流出する。中継機５２から流出したガス冷媒は、室内機５３ｂに流入する。室内機５３ｂに流入した高温・高圧のガス冷媒は、室内熱交換器４１ｂに流入し、室内熱交換器４１ｂで周囲に放熱することで空調空間を暖房するとともに、自身は凝縮・液化し、室内熱交換器４１ｂから流出する。室内熱交換器４１ｂから流出した液冷媒は、室内絞り装置４２ｂで中間圧力まで絞られる。室内絞り装置４２ｂで中間圧力まで絞られた液冷媒は、液管１０３ｂを流れ、室内機５３ｂから流出した後、中継機５２の第２分岐部１６に流入する。

第２分岐部１６に流入した液冷媒は、暖房用逆止弁２９ｂを介して第２バイパス管３６を流れ、第２冷媒熱交換器２３を介して、一部が第２絞り装置２５に流れ、残りが冷房用逆止弁２８ａを介して液管１０３ａに流れる。液管１０３ａを流れた液冷媒は、中継機５２から流出した後、室内機５３ａの室内絞り装置４２ａにて絞られ、低温の気液二相冷媒となる。この低温の気液二相冷媒は、室内熱交換器４１ａに流入し、室内熱交換器４１ａで周囲から熱を奪うことで空調空間を冷房するとともに、自身は蒸発・気化し、室内熱交換器４１ａから流出する。室内熱交換器４１ａから流出した冷媒は、ガス管１０４を流れ、室内機５３ａから流出した後、中継機５２の第１分岐部１５に流入する。第１分岐部１５に流入したガス冷媒は、第２開閉弁２７ａを介して低圧管部３０を流れる。

一方、第２絞り装置２５に流れた液冷媒の一部は、第２絞り装置２５で低圧まで絞られる。この低圧液冷媒は、第２冷媒熱交換器２３で中間圧の液冷媒と熱交換して一部蒸発した後、第１冷媒熱交換器２２を介してから低圧管部３０を流れる。低圧管部３０を流れる冷媒は、第２開閉弁２７ａを経由してきたガス冷媒と合流し、低圧管１０２を流れ、中継機５２から流出した後、室外機５１に流入する。室外機５１に流入した気液二相冷媒は、第４逆止弁８（第４逆止弁８ａ及び第４逆止弁８ｂ）を介して室外熱交換器３（室外熱交換器３ａ及び室外熱交換器３ｂ）に流入する。

室外熱交換器３に流入した低圧の気液二相冷媒は、室外熱交換器３で室外空気から熱を奪いながら蒸発・気化して、室外熱交換器３から流出する。室外熱交換器３から流出したガス冷媒は、四方弁２及びアキュムレーター４（アキュムレーター４ａ及びアキュムレーター４ｂ）を介して圧縮機１に再度吸入される。以上の流れで、空気調和装置１００は暖房主体運転を実行する。

ここで、空気調和装置１００は、たとえば運転時の高圧圧力や低圧圧力、室内機５３の運転容量、室内機５３の吸込み空気温度等により室内機５３側の負荷を判断し、室外機５１（具体的に圧縮機１）の運転台数を決定する。そして、空気調和装置１００は、室外機５１が２台で全暖房運転を実行中に、室外機５１に霜が付着した場合、除霜運転を実行する。そこで、空気調和装置１００が全暖房運転中に除霜運転を実行する場合の冷媒の流れについて説明する。

室外機５１の室外熱交換器３に霜が付着すると、室外熱交換器３での伝熱性能が低下し、蒸発温度が低下する。この蒸発温度の低下を、空気調和装置１００では、室外機５１の入口（暖房運転時における冷媒の流れ方向に対する入口）に設けた第１温度センサー１１で検知するようになっている。ここでは、第１温度センサー１１ａが除霜を開始する蒸発温度を検知し、ａ系統の室外機（室外機５１ａ）で除霜運転を実行する場合の冷媒の流れについて説明する。

室外機５１ａで除霜運転を実施する場合には、空気調和装置１００は、室外機５１ａの電磁弁９ａを開放し、圧縮機１ａを吐出した高温・高圧のガス冷媒を電磁弁９ａを介してホットガスバイパス回路１０を経由させ室外熱交換器３ａに流入させる。室外熱交換器３ａに流入した高温・低圧のガス冷媒は、室外熱交換器３ａに付着した霜と熱交換して霜を融解し、自身は低温・低圧のガス冷媒となり、四方弁２ａ及びアキュムレーター４ａを介して圧縮機１ａに戻る。

このとき、ｂ系統の室外機（室外機５１ｂ）では、圧縮機１ｂから吐出した高温・高圧のガス冷媒は、四方弁２ｂ及び第３逆止弁７ｂを介して高圧管１０１を流れ、室外機５１ｂから流出する。室外機５１ｂから流出した高温・高圧のガス冷媒は、中継機５２の気液分離器２１に流入する。気液分離器２１に流入した高温・高圧のガス冷媒は、気液分離器２１の上部から第１開閉弁２６ａ及び第１開閉弁２６ｂを介してガス管１０４ａ及びガス管１０４ｂを流れ、室内機５３ａ及び室内機５３ｂに流入する。

室内機５３ａ及び室内機５３ｂに流入した高温・高圧のガス冷媒は、室内熱交換器４１ａ及び室内熱交換器４１ｂで周囲に放熱することで空調空間を暖房するととともに、自身が凝縮・液化して、室内熱交換器４１ａ及び室内熱交換器４１ｂから流出する。室内熱交換器４１ａ及び室内熱交換器４１ｂから流出した冷媒は、室内絞り装置４２ａ及び室内絞り装置４２ｂで中間圧力まで絞られてから室内機５３ａ及び室内機５３ｂから流出する。室内機５３ａ及び室内機５３ｂから流出した冷媒は、液管１０３ａ及び液管１０３ｂを流れて中継機５２に流入する。

中継機５２に流入した液冷媒は、暖房用逆止弁２９ａ及び暖房用逆止弁２９ｂを介して第２絞り装置２５に流れ、第２絞り装置２５で低圧まで絞られ、第１バイパス管３５を流れ第２冷媒熱交換器２３及び第１冷媒熱交換器２２を介して低圧管部３０に流れる。低圧管部３０に流れた低圧の気液二相冷媒は、低圧管１０２を流れて室外機５１ｂに戻り、第４逆止弁８ｂを介して室外熱交換器３ｂに流入する。室外熱交換器３ｂに流入した低圧の気液二相冷媒は、室外熱交換器３ｂで蒸発・気化し、四方弁２ｂ及びアキュムレーター４ｂを介して圧縮機１ｂに戻る。

空気調和装置１００は、以上のような冷媒の流れを、第２温度センサー１２ａでの検知温度が所定値以上になるまで継続する。第２温度センサー１２ａでの検知温度が所定値以上になると、空気調和装置１００は、室外熱交換器３ａの霜が融けたと判断し、電磁弁９ａを閉止して室外機５１ａの除霜運転を終了する。このような冷媒の流れによって、空気調和装置１００では、暖房運転を継続しながら、除霜運転を実行することが可能になっている。

なお、暖房運転中に室外機５１ａの除霜運転を実行しているとき、暖房能力が低下することになる。そのため、かかる運転状態のときには、室内機５３の運転容量を制限してもよい。たとえば、暖房運転中に除霜運転を実行しているときにおいては、室内機５３の吸込み空気温度と設定温度との差が小さいものから優先順位をつけて、優先順位に従って室内機５３の運転を停止させたり、室内機５３の風量を落とした運転としたりしてもよい。

また、室外機５１ａの除霜運転終了後、ｂ系統の室外機（室外機５１ｂ）の第１温度センサー１１ｂでの検知温度が低下した場合には、室外機５１ａの除霜運転と同様に電磁弁９ｂを開放して除霜運転を実行するようになっている。ここで、室外機５１ｂの除霜運転は、室外機５１ａの除霜運転に続けて実行してもよいし、続けて実行するかどうかを、暖房運転の実施時間や外気温度から判断してもよい。

次に、空気調和装置１００の除霜運転を実行する際の制御処理の流れについて説明する。図２は、空気調和装置１００の除霜運転を実行する際の制御処理の流れを示すフローチャートである。

空気調和装置１００は、ユーザー等からの指示により暖房運転を開始する（ＳＴＥＰ１）。空気調和装置１００は、たとえば室内機５３の運転容量や吸込み空気温度、高低圧に応じて室外機５１（具体的には圧縮機１）の運転容量を決定する（ＳＴＥＰ２）。そして、空気調和装置１００は、いずれかの室外機５１で除霜運転の開始条件を満足したかどうかを判断する（ＳＴＥＰ３）。空気調和装置１００は、たとえば上述したように第１温度センサー１１での検知温度に基づいて除霜運転を開始するかどうかを判断するとよい。

空気調和装置１００は、除霜運転の開始条件を満足するまで通常の暖房運転を継続する（ＳＴＥＰ３；Ｎｏ）。除霜条件を満足した場合（ＳＴＥＰ３；Ｙｅｓ）、空気調和装置１００は、停止している室外機５１があるかどうかを判断する（ＳＴＥＰ４）。停止している室外機５１があると判断した場合（ＳＴＥＰ４；Ｙｅｓ）、空気調和装置１００は、停止している室外機５１を起動する（ＳＴＥＰ５）。そして、空気調和装置１００は、運転が安定したかどうかを判断する（ＳＴＥＰ６）。空気調和装置１００は、主に高圧圧力（たとえば、所定の高圧になったかや、高圧の変化が所定値以内になったか等）や低圧圧力、圧縮機１の運転周波数等から運転状態の安定を判断したり、停止していた室外機５１を起動させてからの時間で運転状態の安定を判断したりすればよい。

空気調和装置１００は、運転が安定するまで、運転状態の安定を判断する（ＳＴＥＰ６；Ｎｏ）。空気調和装置１００は、運転が安定したと判断した場合（ＳＴＥＰ６；Ｙｅｓ）、あるいは、停止している室外機５１がないと判断した場合（ＳＴＥＰ４；Ｎｏ）、除霜運転の開始条件を満足した室外機５１において除霜運転を開始する（ＳＴＥＰ７）。ここでは、停止した室外機５１が起動したことで、高圧圧力が急に上昇し、所定の圧力を越えた場合にも、ＳＴＥＰ８の処理に進むものとする。

空気調和装置１００は、除霜運転の開始条件を満足した室外機５１の電磁弁９を開放することで、除霜運転を開始する（ＳＴＥＰ８）。空気調和装置１００は、除霜運転中、主に高圧圧力を指標に高圧圧力が所定の圧力となるように圧縮機１の容量を制御する（ＳＴＥＰ９）。空気調和装置１００は、除霜運転の終了条件を満たしたかどうかを判断する（ＳＴＥＰ１０）。空気調和装置１００は、たとえば上述したように第２温度センサー１２での検知温度に基づいて除霜運転の終了条件を満足したかどうかを判断するとよい。

空気調和装置１００は、除霜運転に終了条件が満足するまで圧縮機１の容量制御を実行しながら除霜運転を継続する（ＳＴＥＰ１０；Ｎｏ）。除霜運転の終了条件を満足した場合、空気調和装置１００は、除霜運転した側の室外機５１を一旦停止する（ＳＴＥＰ１１）。これは、除霜運転終了後、室外機５１の容量が室内機５３に対して過多となっている場合に、高圧圧力が過昇しないようにするための措置である。ただし、除霜運転中に室内機５３がサーモオンする等により、室内機５３の運転容量が予め設定する容量以上で高圧圧力が過昇する危険がない場合には、室外機５１の運転台数を２台のままとしてもよい。そして、空気調和装置１００は、ＳＴＥＰ２の処理に戻り、一連の処理を繰り返す。

なお、暖房運転を終了する場合、空気調和装置１００は、暖房運転を終了する前に、全部の室外機５１で除霜運転を実行するように設定しておくとよい。たとえば、空気調和装置１００は、全部の室外機５１の四方弁２（四方弁２ａ、四方弁２ｂ）を切り替えて、冷房運転と同様の回路構成にして除霜運転を実行すればよい。そうすれば、圧縮機１（圧縮機１ａ、圧縮機１ｂ）を吐出した高温・高圧のガス冷媒は、室外熱交換器３（室外熱交換器３ａ、室外熱交換器３ｂ）に流入し、室外熱交換器３に付着した霜を融解することができる。

このとき、冷媒自身は凝縮・液化して気液二相冷媒となり、第１逆止弁５（第１逆止弁５ａ、第１逆止弁５ｂ）を介して高圧管１０１を流れ中継機５２に流入することになる。中継機５２に流入した気液二相冷媒は、第１絞り装置２４と第２絞り装置２５を介して低圧管部３０に流れる。低圧管部３０に流れた気液二相冷媒は、低圧管１０２を流れ、第２逆止弁６（第２逆止弁６ａ、第２逆止弁６ｂ）、四方弁２、アキュムレーター４（アキュムレーター４ａ、アキュムレーター４ｂ）を介して圧縮機１に戻る。

以上の冷媒の流れによって、空気調和装置１００では、複数の室外機５１の除霜を一度に行ない、短時間で除霜運転を終了させるようにすることができる。この結果、空気調和装置１００では、次の暖房運転が開始できるまでの時間を短縮できるとともに、次の暖房運転開始時には霜がない状態で運転を開始できることになる。したがって、このような設定を空気調和装置１００に施しておけば、起動から除霜までのタイミングを最大限、長くすることが可能となる。

以上のように、空気調和装置１００では、除霜運転時においても暖房運転を継続できるため、除霜運転が必要な低外気温度での暖房の快適性を維持又は向上させることができる。また、空気調和装置１００では、室内側の負荷が低く、室外機５１がたとえば１台で運転しているような場合の除霜運転では、停止している室外機５１を除霜運転前に運転させることで、暖房能力を維持しやすくなり、除霜運転時の暖房能力の低下を低減させることができる。

なお、実施の形態では、全暖房運転を例に、暖房運転を継続しながら除霜運転を実行する場合について説明したが、暖房主体運転でも同様の運転をさせることで、同様の効果を奏する。また、本実施の形態では、室外機５１が２台の例を示したが、室外機５１は３台以上でも同様の効果を示すことは自明である。さらに、実施の形態では、本発明を空気調和装置１００に適用した場合を例に説明したが、冷凍システムをはじめとする冷凍サイクルを用いて冷媒回路を構成する他のシステムにも本発明を適用することができる。

１ 圧縮機、１ａ 圧縮機、１ｂ 圧縮機、２ 四方弁、２ａ 四方弁、２ｂ 四方弁、３ 室外熱交換器、３ａ 室外熱交換器、３ｂ 室外熱交換器、４ アキュムレーター、４ａ アキュムレーター、４ｂ アキュムレーター、５ 第１逆止弁、５ａ 第１逆止弁、５ｂ 第１逆止弁、６ 第２逆止弁、６ａ 第２逆止弁、６ｂ 第２逆止弁、７ 第３逆止弁、７ａ 第３逆止弁、７ｂ 第３逆止弁、８ 第４逆止弁、８ａ 第４逆止弁、８ｂ 第４逆止弁、９ 電磁弁、９ａ 電磁弁、９ｂ 電磁弁、１０ ホットガスバイパス回路、１１ 第１温度センサー、１１ａ 第１温度センサー、１１ｂ 第１温度センサー、１２ 第２温度センサー、１２ａ 第２温度センサー、１２ｂ 第２温度センサー、１３ 高圧センサー、１４ 低圧センサー、１５ 第１分岐部、１６ 第２分岐部、２１ 気液分離器、２２ 第１冷媒熱交換器、２３ 第２冷媒熱交換器、２４ 第１絞り装置、２５ 第２絞り装置、２６ 第１開閉弁、２６ａ 第１開閉弁、２６ｂ 第１開閉弁、２７ 第２開閉弁、２７ａ 第２開閉弁、２７ｂ 第２開閉弁、２８ 冷房用逆止弁、２８ａ 冷房用逆止弁、２８ｂ 冷房用逆止弁、２９ 暖房用逆止弁、２９ａ 暖房用逆止弁、２９ｂ 暖房用逆止弁、３０ 低圧管部、３１ 第３温度センサー、３２ 第４温度センサー、３５ 第１バイパス管、３６ 第２バイパス管、４０ 冷媒流路切替装置、４１ 室内熱交換器、４１ａ 室内熱交換器、４１ｂ 室内熱交換器、４２ 室内絞り装置、４２ａ 室内絞り装置、４２ｂ 室内絞り装置、４５ 第５温度センサー、４６ 第６温度センサー、５１ 室外機、５１ａ 室外機、５１ｂ 室外機、５２ 中継機、５３ 室内機、５３ａ 室内機、５３ｂ 室内機、６０ 第１接続配管、７０ 第２接続配管、１００ 空気調和装置、１０１ 高圧管、１０２ 低圧管、１０３ 液管、１０３ａ 液管、１０３ｂ 液管、１０４ ガス管、１０４ａ ガス管、１０４ｂ ガス管。

Claims (5)

1. 少なくとも圧縮機、室外熱交換器、前記圧縮機からの吐出冷媒を前記室外熱交換器にバイパスさせるホットガスバイパス回路、及び、前記ホットガスバイパス回路に設けられた電磁弁がそれぞれ搭載された少なくとも２台の室外機と、
   少なくとも絞り装置及び室内熱交換器が搭載された少なくとも１台の室内機と、を有し、
   少なくとも１台の室外機が停止し、他の室外機で暖房運転を実行しているときであって、前記暖房運転を実行している室外機のうち少なくとも１台において前記電磁弁を開放して前記ホットガスバイパス回路を介して前記圧縮機からの吐出冷媒を前記室外熱交換器にバイパスさせ、前記室外熱交換器に付着した霜を融かす除霜運転を実行するとき、
   停止している室外機を起動して運転状態が安定してから、前記除霜運転を実行する
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記運転状態が安定したかどうかは、
   前記圧縮機から吐出される冷媒の高圧圧力、前記圧縮機に吸入される冷媒の低圧圧力、前記圧縮機の運転周波数、及び、停止していた室外機を起動させてからの時間の少なくとも１つで判断する
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 除霜運転終了後、前記室内機の運転容量が所定値以下となっているとき、
   除霜運転を実行した室外機を一旦停止させる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置。
4. 暖房運転を終了するとき、
   暖房運転を終了する前に全部の室外機で除霜運転を実行する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
5. 前記室外機に前記圧縮機からの吐出冷媒の流路を切り替える四方弁を設け、
   前記室外機と前記室内機との間に介在し、冷媒流路を切り換えて前記室外機で生成された温熱又は冷熱を前記室内熱交換器に供給する少なくとも１台の中継機を備えた
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気調和装置。

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