JP2012002455A

JP2012002455A - 空気調和機

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Publication number: JP2012002455A
Application number: JP2010139375A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yamada; 剛山田; Junichi Shimoda; 順一下田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2010-06-18
Publication date: 2012-01-05
Anticipated expiration: 2030-06-18
Also published as: JP5471873B2

Abstract

【課題】暖房運転再開時まで室外熱交換器（２２）が着霜状態にあることを防止することと、省エネルギー性の向上との両立を可能にする。
【解決手段】制御部４３０は、空気調和機１の暖房運転を停止させるときに、室外熱交換器（２２）が着霜していないと着霜判定部４３１が判定した場合には、圧縮機２１の駆動を停止させて前記暖房運転を停止させ、デフロスト運転も行わない。前記室外熱交換器（２２）が着霜していると着霜判定部４３１が判定した場合には、均圧温度出力部４３２が検出した均圧温度に基づいて、前記デフロスト運転を行うか否かを決定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気調和機の着霜防止の技術に関する。

空気調和機における暖房運転時に室外熱交換器に着霜した場合、当該着霜により当該室外熱交換器の熱交換能力が低下するので、当該着霜を解消するためにデフロスト運転が行われる。しかし、例えばデフロスト運転が開始される直前に暖房運転が停止されるような場合には、暖房運転再開時まで前記室外熱交換器は着霜したままの状態となる。

着霜暖房運転再開時に以下のような不具合が発生するので、暖房運転を、当該空気調和機の室外熱交換器に着霜した状態で停止することは好ましくない。すなわち、着霜を除去するためにデフロスト運転を行うことで調和空気の吹出し開始までの所要時間が増加したり、着霜により当該室外熱交換器の熱交換能力が低下することで空調室内の室温が設定温度に到達するまでの所要時間が増加したりするというような不具合である。

上記の不具合を防止するための技術として、例えば特許文献１に開示されている技術がある。特許文献１には、空気調和機の運転を停止する際に、当該空気調和機が所定の除霜運転（デフロスト運転）を開始すべき状態にあった場合に、室内熱交換器と室温との温度差に応じて所定の除霜運転を行わせた後に運転を停止させる空気調和機の除霜運転制御装置が開示されている。

特開平７−２６０２３３号公報

しかしながら、暖房運転の停止時室外熱交換器が着霜していたとしても、デフロスト運転することなしに当該着霜が融解する場合もあり得る。このような場合は、空気調和機の停止後にデフロスト運転を行わないことで、省エネルギー性を向上させることができる。

しかしながら、特許文献１に開示の除霜運転制御装置においては、運転停止時にデフロスト運転を行うか否かの判定は、暖房運転時と同じ判定基準で行われ、上記の点については考慮されていない。したがって、不要なデフロスト運転が行われ、省エネルギー性を損なうおそれがある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、暖房運転再開時に室外熱交換器が着霜状態にあることを防止することと、省エネルギー性の向上とを両立可能にする空気調和機の提供を目的とする。

本発明の請求項１に係る空気調和機は、
圧縮機（２１）と、暖房運転時に蒸発器として機能する室外熱交換器（２２）と、が接続された冷媒回路（１０）と、
室外空気を前記室外熱交換器（２２）に送風する室外ファン（２５）と、
前記室外熱交換器（２２）が着霜しているか否かを判定する着霜判定部（４３１）と、
前記暖房運転の停止後に前記冷媒回路（１０）内の冷媒の圧力が均一となるときの当該冷媒の温度である均圧温度を出力する均圧温度出力部（４３２）と、
デフロスト運転を制御する制御部（４３０）と、を備え、
前記制御部（４３０）は、前記暖房運転を停止させるときに、
前記室外熱交換器（２２）が着霜していないと前記着霜判定部（４３１）が判定した場合には、前記圧縮機（２１）の駆動を停止させることでデフロスト運転を行わずに前記暖房運転を停止させ、
前記室外熱交換器（２２）が着霜していると前記着霜判定部（４３１）が判定した場合には、前記均圧温度出力部（４３２）が出力する前記均圧温度に基づいて、前記デフロスト運転を行うか否かを決定する。

本発明の請求項２に係る空気調和機は、請求項１に係る空気調和機において、
前記室外熱交換器（２２）の圧力を検出する第１圧力検出部（２２３）と、
前記室内熱交換器（３２）の圧力を検出する第２圧力検出部（３２３）と、
前記室外熱交換器（２２）の温度を検出する室外熱交換器温度検出部（２２１）とをさらに備え、
前記均圧温度出力部（４３２）は、前記第１圧力検出部（２２３）が検出する前記室外熱交換器（２２）の圧力の経時変化と、前記第２圧力検出部（３２３）が検出する前記室内熱交換器（３２）の圧力の経時変化とに基づいて、前記冷媒回路（１０）内の冷媒が圧力均一となる均圧状態に遷移したことを判断し、この遷移時点で前記室外熱交換器温度検出部（２２１）が検出する前記室外熱交換器（２２）の温度を前記均圧温度として出力する。

本発明の請求項３に係る空気調和機は、請求項１に記載の空気調和機であって、前記均圧温度出力部（４３２）は、前記冷媒回路（１０）内の冷媒が圧力均一となる均圧状態に遷移する前に、前記室外熱交換器温度センサ（２２１）が検出する室外熱交換器（２２）の温度の経時変化と、室内熱交換器（３２）の温度を検出する室内熱交換器温度センサ（３２１）が検出する室内熱交換器（３２）の温度の経時変化とに基づいて、前記均圧温度を算出する。

これらの発明によれば、前記制御部は、前記暖房運転を停止させるときに、前記室外熱交換器が着霜していると前記着霜判定部が判定した場合に、前記均圧温度に基づいて、前記デフロスト運転を行うか否かを決定する。したがって、室外熱交換器が着霜していたとしても、当該室外熱交換器の温度が前記均圧温度にまで上昇し、当該着霜が融解するためにデフロスト運転が不必要な場合に、デフロスト運転を行わせない制御が可能となる。その結果、暖房運転再開時まで室外熱交換器が着霜状態にあることを防止することと、省エネルギー性の向上との両立が可能になる。

本発明に係る空気調和機によれば、暖房運転再開時に室外熱交換器が着霜状態にあることを防止することと、省エネルギー性の向上とを両立することができる。したがって、ユーザの快適性を損なうことなく、空気調和機の消費電力の削減および運転コストの削減が可能となる。

本発明の実施形態１〜４に係る空気調和機の概略構成図である。本発明の実施形態１〜４に係る空気調和機の制御系および主要機構の概略構成を示す機能ブロック図である。暖房運転を停止したときの、室外熱交換器内の冷媒圧力および室内熱交換器内の冷媒圧力ならびに室外熱交換器温度および室内熱交換器温度の経時変化を模式的に示す図である。（Ａ）は、室外熱交換器内の冷媒圧力および室内熱交換器内の冷媒圧力の経時変化、（Ｂ）は、室外熱交換器温度および室内熱交換器温度の経時変化、をそれぞれ示す。本発明の実施形態１および２に係る空気調和機における均圧温度と室外温度と室外熱交換器への着霜との関係を示す図である。本発明の実施形態１に係る空気調和機における暖房運転停止時の動作を示すフローチャートである。本発明の実施形態２に係る空気調和機における暖房運転停止時の動作を示すフローチャートである。本発明の実施形態３に係る空気調和機における均圧温度と室外温度と着霜との関係を示す図である。本発明の実施形態３に係る空気調和機における暖房運転停止時の動作を示すフローチャートである。本発明の実施形態４に係る空気調和機における均圧温度と室外温度と着霜との関係を示す図である。本発明の実施形態４に係る空気調和機における暖房運転停止時の動作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形態１〜４に係る室外機につき詳細に説明する。

＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る空気調和機１の概略構成図である。空気調和機１は、室外機２と室内機３とを備える。室外機２と室内機３とは、液側配管となる現地配管１８およびガス側配管となる現地配管１９によって互いに接続され、冷媒回路１０を構成している。空気調和機１は、デフロスト運転時に冷媒回路１０における冷媒の循環方向を切り換える、いわゆる逆サイクルデフロストを行う。

室外機２は、室外ファン２５を備え、室外ファン２５の駆動により、図略のケーシングに設けられた図略の吸入口から吸込まれた室外空気が、室外熱交換器２２を流れる冷媒と熱交換後に、前記ケーシングに設けられた図略の吹出口から吹き出される。室外機２は、室外ファン２５の他に、冷媒配管１２で接続された圧縮機２１、室外熱交換器２２、室外電動弁２４、および四路切換弁２６と、冷暖房運転時およびデフロスト運転時にこれら各動作機構を制御する制御部４３０を備えたコントローラ４０とを備える。

圧縮機２１は、例えば、駆動周波数の変更によりその容量を調整可能に駆動されるインバータ制御方式の圧縮機である。

圧縮機２１の吸入側配管には、吸入温度センサ２１２が設けられている。吸入温度センサ２１２は、圧縮機２１に吸入される低圧ガス冷媒の温度を検出する。前記吸入側配管に吸入圧力センサを設けて、圧縮機２１に吸入される低圧ガス冷媒の圧力を検出するようにしてもよい。

圧縮機２１の吐出側配管には、吐出温度センサ２１４が設けられている。吐出温度センサ２１４は、圧縮機２１による圧縮後の高圧ガス冷媒の温度を検出する。なお、前記吐出側配管に吐出圧力センサを設けて、圧縮機２１による圧縮後の高圧ガス冷媒の圧力を検出するようにしてもよい。

室外熱交換器２２は、例えばクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時およびデフロスト運転に凝縮器として機能し、暖房運転時に蒸発器として機能する。室外熱交換器２２には、室外熱交換器２２の温度Ｔｂ０を検出する室外熱交換器温度センサ２２１（室外熱交換器温度検出部）が設けられている。また、室外熱交換器の中間パスに温度センサを設けることで、冷房運転時の凝縮温度を検出して高圧冷媒の圧力を算出し、暖房運転時の蒸発温度を検出して低圧冷媒の圧力を算出しもてよい。また、室外熱交換器２２には、室外熱交換器２２の圧力を検出する蒸発センサ２２３が設けられている。

室外電動弁２４は、暖房運転時に室外熱交換器２２の上流側となる配管部分に設けられた開度調節自在な電動弁である。室外電動弁２４は、暖房運転時には、後述の室内熱交換器３２で凝縮後の高圧の液冷媒を絞り膨張させて減圧し、室外熱交換器２２へと流入させ、冷房運転時およびデフロスト運転時には、圧縮機２１から吐出されたホットガスの室外熱交換器２２への流量を調節する。

室外ファン２５は、例えばプロペラファンであり、室外ファンモータ２５１によって回転駆動され、室外空気を室外熱交換器２２に送風し、室外熱交換器２２を流れる冷媒と当該室外空気とを熱交換させる。室外ファン２５によって発生する気流の上流となる位置には、室外空気の温度Ｔａを検出するための外気温センサ２２２（外気温度検出部）が設けられている。

四路切換弁２６は、４つのポートを有し、その第１のポートは圧縮機２１の吐出側配管に接続され、その第２のポートは圧縮機２１の吸入側配管に接続され、その第３のポートは現地配管１９と配管接続され、その第４のポートは室外熱交換器２２と配管接続されている。四路切換弁２６は、コントローラ４０が備える制御部４３０によって、第１のポートと第３のポートが連通し、かつ、第２のポートと第４のポートが連通する状態（図１に実線で示す状態）と、第１のポートと第４のポートが連通し、かつ、第２のポートと第３のポートが連通する状態（図１に破線で示す状態）と、に切り換えられる。四路切換弁２６の切換動作によって、前記冷媒回路における冷媒の循環方向が反転し、空気調和機１は、冷房運転、暖房運転、およびデフロスト運転のいずれかの運転モードとされる。すなわち、四路切換弁２６は、暖房運転時には図１に実線で示す状態となり、冷房運転時およびデフロスト運転時には図１に破線で示す状態となる。なお、コントローラ４０の詳細については、後に詳しく説明する。

室内機３は、室内熱交換器３２と、室内ファン３３とを備える。

室内熱交換器３２は、室外熱交換器２２と同様に例えばクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時およびデフロスト運転時には蒸発器として機能し、暖房運転時には凝縮器として機能する。

室内熱交換器３２には、室内熱交換器３２の圧力を検出する凝縮センサ３２３と、室外熱交換器２２の温度を検出する室外熱交換器温度センサ２２１とが設けられている。

上記室外熱交換器温度センサ２２１を室内熱交換器の中間パスに設け、冷房運転時の蒸発温度を検出して低圧冷媒の圧力を算出し、暖房運転時の凝縮温度を検出して高圧冷媒の圧力を算出しもてよい。

室内ファン３３は、室内機３の内部に空調室内の室内空気を吸入し、室内熱交換器３２を流れる冷媒と当該室内空気とを熱交換させた後に、この熱交換後の室内空気を調和空気として空調室へと排出する。室内ファン３３は、室内機３の形状に応じてターボファン、シロッコファン、クロスフローファン等が用いられ、室内ファンモータ３３１によって回転駆動される。

なお、室内機３は、暖房運転時に室内熱交換器３２の下流側となる冷媒配管に、開度調節自在な電動弁である室内電動弁を備えてもよい。この場合、室内電動弁は、暖房運転時には、ホットガスの室内熱交換器３２への流量を調節し、冷房運転時およびデフロスト運転時には、室外熱交換器２２で凝縮後の高圧の液冷媒を絞り膨張させて減圧し、室内熱交換器３２へと流入させる。

また、室内機３または空調室内には、コントローラ４０と通信可能な図略の室内リモコンが設けられ、ユーザは当該室内リモコンを操作することで、空気調和機１のオンオフや、空調温度の設定等を行う。

図２は、空気調和機１の制御系および主要機構の概略構成を示す機能ブロック図である。コントローラ４０は、例えばＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）やＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）等からなり、計時部４１０、記憶部４２０、制御部４３０、着霜判定部４３１、均圧温度出力部４３２、および圧力検出部４３３を具備するように機能する。

計時部４１０は、一定周期でクロック信号を発生させるクロック発信器を備え、このクロック信号を制御部４３０および均圧温度出力部４３２に出力する。記憶部４２０は、空気調和機１の制御プログラムや、後述の閾値Ｔｈ１およびＴｈ２等を予め記憶するとともに、前記各センサが測定した測定値等を適宜記憶する。

制御部４３０は、前記の各センサの測定値に基づいて、圧縮機２１の駆動周波数、室外電動弁２４の開度、ならびに室外ファン２５および室内ファン３３の回転数等を制御することで、空気調和機１における暖房運転および冷房運転、ならびにデフロスト運転を制御する。

着霜判定部４３１は、室外熱交換器温度センサ２２１が検出した室外熱交換器２２の温度Ｔｂ０を、氷点を基準として予め定められた第１の温度である第１の閾値Ｔｈ１と比較するという簡便な方法で、室外熱交換器２２の着霜の有無を判定する。すなわち、着霜判定部４３１は、Ｔｂ０がＴｈ１以下の場合には、室外熱交換器２２が着霜していると判定し、Ｔｂ０がＴｈ１を超えている場合には、室外熱交換器２２が着霜していないと判定する。着霜判定の閾値となる第１の閾値Ｔｈ１は、室外熱交換器温度センサ２２１の検知温度と外気温センサ２２２の検知温度との相関によって求められる値とされ、予め記憶部４２０に記憶されている。

圧力検出部４３３は、圧縮機２１に吸入される低圧ガス冷媒の圧力と、圧縮機２１による圧縮後の高圧ガス冷媒の圧力を検出する。

均圧温度出力部４３２は、暖房運転の停止後に冷媒回路１０内の冷媒の圧力が均一となるとき（均圧状態）の室外熱交換器２２における当該冷媒の温度である均圧温度Ｔｂ１を検出する。ここで、均圧温度について図３に基づいて説明する。

図３は、空気調和機１における暖房運転を停止したときの、室外熱交換器２２内の冷媒圧力および室内熱交換器３２内の冷媒圧力ならびに室外熱交換器２２の温度Ｔｂ０および室内熱交換器３２の温度の経時変化を模式的に示す図である。図３（Ａ）は、室外熱交換器２２内の冷媒圧力および室内熱交換器３２内の冷媒圧力の経時変化、図３（Ｂ）は、室外熱交換器２２の温度Ｔｂ０および室内熱交換器３２の温度の経時変化、をそれぞれ示す。なお、図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、横軸に示す経過時間が同一の時間軸となるように図示している。

制御部４３０が暖房運転を停止させる、すなわち圧縮機２１の駆動を停止させると（ｔ_０の時点）、圧縮機２１から室内熱交換器３２、続いて室外熱交換器２２へという冷媒回路１０内における一方向への冷媒循環が停止する。そのため、冷媒回路１０内の冷媒は、冷媒回路１０内を自由に移動し、最終的には、密閉空間である冷媒回路１０内の冷媒の圧力は冷媒回路１０内のいずれの場所においても圧力Ｐ１で等しい均圧状態となる（図３（Ａ））。

図３（Ｂ）を参照して、室外熱交換器２２の温度Ｔｂ０と室内熱交換器３２の温度とに注目すると、暖房運転停止後は、室外熱交換器２２内の冷媒が、より大きな熱量を有する室内熱交換器３２内の冷媒と混ざり合うことで、Ｔｂ０は時間の経過とともに上昇する。逆に室内熱交換器３２の温度は、時間の経過とともに低下する。そして、前記均圧状態となるｔ_ｅの時点で両者はそれぞれ一定値となる。なお、暖房運転停止時には空調室内温度の方が外気温Ｔａよりも高温であるので、均圧状態における室内熱交換器３２の温度は、室外熱交換器２２の均圧温度Ｔｂ１よりも高温となる。

暖房運転停止から均圧状態到達までの時間は、現地配管１８および１９の配管長が長ければ増加し、短ければ減少する（図３（Ａ）参照）。図３は、配管長が短くなる場合の例であり、均圧温度Ｔｂ１への到達時間が、ｔ_ｅからｔ_ｅ’へと短縮する例を図３（Ｂ）に図示している。また、均圧状態における圧力Ｐ１および均圧温度Ｔｂ１は、外気温Ｔａが高ければ上昇し、低ければ低下する。図３は、外気温Ｔａが高い場合の例であり、図３（Ａ）には、外気温が高い場合に、圧力Ｐ１がＰ１’へと上昇する例を、図３（Ｂ）には、外気温が高い場合に、均圧温度がＴｂ１からＴｂ１’へと上昇する例を、それぞれ図示している。

実施形態１において、例えば、均圧温度出力部４３２は、暖房運転の停止後、すなわち圧縮機２１の駆動が停止された後に、予め定められたサンプリング間隔Ｔ_１で、圧力検出部４３３が検出した圧力値をサンプリングし、当該圧力の経時変化率が一定となったｔ_ｅの時点、すなわち均圧状態における室外熱交換器２２の温度Ｔｂ０を均圧温度Ｔｂ１として検出する。すなわち、室外熱交換器温度センサ２２１は、冷媒回路１０内の冷媒の温度を検出する温度検出部としても機能し、均圧温度Ｔｂ１が実測値として得られることになる。

以下に、冷媒回路１０内の冷媒が均圧状態に到達したときの冷媒温度である均圧温度の更なる検出例を示す。

（１）均圧温度出力部４３２は、暖房運転停止後、室外熱交換器温度センサ２２１が検出する室外熱交換器２２の温度を用い、時間が異なる２点のタイミングでサンプルをとり、この２点でのサンプルから求めた温度変化率での変化曲線を算出すると共に、室内熱交換器３２の温度を検出する室内熱交換器温度センサ３２１から得られる室内熱交換器３２の温度を用い、時間が異なる２点のタイミングでサンプルをとり、この２点でのサンプルから求めた温度変化率での変化曲線を算出する。さらに、均圧温度出力部４３２は、これら両変化曲線に基づいて、均圧温度Ｔｂ１を算出（予測）する（例えば、これら両変化曲線が交わるポイントを算出し、当該ポイントに対応する時点の室外熱交換器２２又は室内熱交換器３２の温度を均圧温度Ｔｂ１として算出する）。

（２）均圧温度出力部４３２は、暖房運転停止後、室外熱交換器（蒸発器）２２の圧力を検出する蒸発圧力センサ２２３から得られる室外熱交換器２２の圧力を用い、時間が異なる２点のタイミングでサンプルをとり、この２点でのサンプルから求めた圧力変化率での変化曲線を算出すると共に、室内熱交換器（凝縮器）３２の圧力を検出する凝縮圧力センサ３２３から得られる室内熱交換器３２の圧力を用い、時間が異なる２点のタイミングでサンプルをとり、この２点でのサンプルから求めた圧力変化率での変化曲線を算出する。さらに、均圧温度出力部４３２は、これら両変化曲線に基づいて、均圧温度Ｔｂ１を検出（予測）する（例えば、これら両変化曲線が交わるポイントを算出し、当該ポイントに対応する時点で室外熱交換器温度センサ２２１が検出する室外熱交換器２２の温度を均圧温度Ｔｂ１として検出する）。

（３）より均圧温度Ｔｂ１の算出精度を高めるには、均圧温度出力部４３２は、上記（１）の温度又は上記（２）の圧力の変化を数秒間隔に２つ以上の点でサンプリングし、上記変化率が一定以下となった場合において、当該変化率での両変化曲線に基づいて、均圧温度Ｔｂ１を検出（予測）する。

（４）更に、均圧温度出力部４３２は、暖房運転の停止直前に、外気温センサ２２２から室外温度を取得すると共に、室内機３が設置されている室内の温度を検出する図略の室内温度センサから取得し、これら温度に基づいて、上記均圧温度Ｔｂ１の検出値（予測値）を補正してもよい。

図４は、空気調和機１における均圧温度Ｔｂ１と室外空気の温度（外気温）Ｔａと室外熱交換器２２への着霜との関係を示す図である。図４においては、縦軸を均圧温度Ｔｂ１、横軸を外気温Ｔａとしている。

まず、外気温Ｔａと着霜との関係について説明する。Ｔａが氷点０℃よりも十分に高い場合は、室外熱交換器２２は、結露することはあっても、図４の右側に無着霜領域として示すように着霜することはない。また、Ｔａが氷点０℃よりもある程度低い温度の場合にも、水の飽和水蒸気圧がほぼ０となり、室外空気中に水蒸気がほとんど含まれないので、図４の左側に無着霜領域として示すように室外熱交換器２２に着霜することはない。すなわち、図４に着霜領域として示すように、氷点を間に含むある温度範囲において、暖房運転中に室外熱交換器２２の温度Ｔｂ０が氷点よりも下がった場合に着霜が発生する。

次に、均圧温度Ｔｂ１と着霜との関係について説明する。Ｔｂ１が氷点０℃よりもある程度高い場合は（図４の領域Ａ_１）、暖房運転停止時に室外熱交換器２２が着霜していたとしても、当該着霜は自然に融解する。このときのＴｂ１の値は、外気温Ｔａが氷点よりも高い場合は、ほぼ氷点に近い値となり、Ｔａが氷点よりも低い場合は、氷点よりも若干高い値となる。なぜならば、Ｔａが氷点よりも高い場合は、室外空気からも着霜を融解するために必要な熱量が供給され、逆にＴａが氷点よりも低い場合は、着霜を融解するために必要な熱量が増加するからである。

一方、着霜領域において領域Ａ_１を除いた領域Ａ_２では、均圧温度Ｔｂ１が低いので、着霜を融解するために必要な熱量が供給されず、暖房運転停止時に室外熱交換器２２が着霜していた場合、当該着霜が自然に融解することはない。

このような均圧温度Ｔｂ１と外気温Ｔａと室外熱交換器２２への着霜との関係に基づいて、氷点を基準として予め定められた第２の温度としての第２の閾値Ｔｈ２が定められる。第２の閾値Ｔｈ２は、暖房運転停止時に室外熱交換器２２が着霜している場合に、デフロスト運転を行うか否かを制御部４３０が決定する際の基準となる値であり、図４の領域Ａ_２が含まれない温度とされ、予め記憶部４２０に記憶されている。

制御部４３０は、均圧温度出力部４３２が検出した均圧温度Ｔｂ１と、第２の閾値Ｔｈ２とに基づいた簡便な制御で、暖房運転停止時に室外熱交換器２２が着霜している場合に、デフロスト運転を行うか否かを決定する。すなわち、制御部４３０は、Ｔｂ１がＴｈ２を超えている場合には、圧縮機２１の駆動の停止を維持させてデフロスト運転を行わせず、Ｔｂ１がＴｈ２を超えている場合には、圧縮機２１の駆動を再開させてデフロスト運転を開始させる。

図５は、空気調和機１における暖房運転停止時の動作を示すフローチャートである。ユーザが暖房運転を停止するために室内リモコンをオフにすると、制御部４３０は、圧縮機２１の駆動を停止させることで空気調和機１における暖房運転を停止させる（ステップＳ１０１）。着霜判定部４３１は、圧縮機２１の駆動停止時の室外熱交換器２２の温度Ｔｂ０を前記第１の閾値Ｔｈ１と比較する（ステップＳ１０２）。

Ｔｂ０がＴｈ１を超えている場合には（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、着霜判定部４３１は、室外熱交換器２２が着霜していないと判定し、当該判定を受けて制御部４３０は、圧縮機２１の駆動の停止を維持させる（エンドへ）。Ｔｂ０がＴｈ１以下の場合には（ステップＳ１０２でＮＯ）、着霜判定部４３１は、室外熱交換器２２が着霜していると判定し、均圧温度出力部４３２は、室外熱交換器２２内の冷媒圧力の経時変化率が一定となった時点、すなわち均圧状態に到達した時点（ステップＳ１０３でＹＥＳ）のＴｂ０を均圧温度Ｔｂ１として検出する（ステップＳ１０４）。

続いて制御部４３０は、均圧温度Ｔｂ１を前記第２の閾値Ｔｈ２と比較する（ステップＳ１０５）。Ｔｂ１がＴｈ２を超えている場合には（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、制御部４３０は、圧縮機２１の駆動の停止を維持させる（エンドへ）。Ｔｂ１がＴｈ２以下の場合には（ステップＳ１０５でＮＯ）、制御部４３０は、圧縮機２１の駆動を再開させてデフロスト運転を開始させる（ステップＳ１０６）。

デフロスト運転の開始後、着霜判定部４３１は、例えば所定のモニタリング間隔毎にＴｂ０をＴｈ１と比較する（ステップＳ１０７）。Ｔｂ０がＴｈ１を超えた時点で（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、着霜判定部４３１はデフロストが完了したと判定し、当該判定を受けて制御部４３０は、圧縮機２１の駆動を停止させ、デフロスト運転を停止させる（ステップＳ１０８）。

実施形態１によれば、均圧温度出力部４３２は、暖房運転停止後に均圧状態となった時点の室外熱交換器２２の温度Ｔｂ０を均圧温度Ｔｂ１として検出する、すなわち実測値として均圧温度Ｔｂ１を検出するので、均圧温度Ｔｂ１を正しく検出することができる。

＜実施形態２＞
実施形態２に係る空気調和機１Ａは、実施形態１に係る空気調和機１と機械的構成は同一であり、均圧温度Ｔｂ１の検出のみを空気調和機１とは異なる方法で行う。すなわち、実施形態２において、均圧温度出力部４３２は、暖房運転の停止後に予め定められたサンプリング間隔Ｔ_１で、圧力検出部４３３が算出した低圧ガス冷媒の圧力と、室外熱交換器温度センサ２２１が検出した室外熱交換器２２の温度Ｔｂ０とをサンプリングし、両者の経時変化に基づいて、均圧温度Ｔｂ１を検出する。

具体的には、均圧状態に近づくにつれて、冷媒回路１０各所の圧力差は小さくなる、すなわち低圧ガス冷媒の圧力の単位時間Ｔ_１あたりの変化量は少なくなるので、当該圧力が一定となる時点は予測可能であり、当該時点のＴｂ０を、暖房運転停止時からのＴｂ０の経時変化に基づいて予測することで、均圧温度出力部４３２は均圧温度Ｔｂ１を検出する。そのため、図３に示すように、均圧状態となる時点ｔ_ｅよりも前の時点ｔ_１で均圧温度Ｔｂ１が算出される。

図６は、実施形態２における暖房運転停止時の動作を示すフローチャートである。実施形態１におけるステップＳ１０３とステップＳ１０４とが、ステップＳ２０３に置き換わっている以外は、実施形態１における暖房運転停止時の動作を示すフローチャート（図５）と同様である。

すなわち、Ｔｂ０がＴｈ１以下の場合には（ステップＳ２０２でＮＯ）、着霜判定部４３１は、室外熱交換器２２が着霜していると判定し、均圧温度出力部４３２は、圧力検出部４３３が算出した低圧ガス冷媒の圧力の経時変化と、室外熱交換器温度センサ２２１が検出した室外熱交換器２２の温度Ｔｂ０の経時変化とに基づいて、均圧温度Ｔｂ１を算出する（ステップＳ２０３）。

実施形態２によれば、冷媒圧力の経時変化と冷媒温度の経時変化とに基づいて均圧温度Ｔｂ１を算出するので、均圧状態到達を待つことなくデフロスト運転の要不要を判定することができる。したがって、デフロスト運転が必要な場合に、暖房運転停止からのデフロスト運転の開始と終了との時間を早めることができる。

＜実施形態３＞
実施形態３に係る空気調和機１Ｂは、実施形態１および２に係る空気調和機１および空気調和機１Ａと機械的構成は同一であり、デフロスト運転の制御を、空気調和機１および空気調和機１Ａとは異なる制御条件に基づいて行う。当該制御条件について、図７に基づいて説明する。

図７は、図４と同様の図であり、均圧温度Ｔｂ１と外気温Ｔａと室外熱交換器２２への着霜との関係を示す図である。図７には、図４には不図示の領域Ａ_３を図示している。領域Ａ_３は、暖房運転停止時に室外熱交換器２２が着霜している場合に、逆サイクルデフロスト運転が行われなくとも、室外ファン２５の駆動により室外空気が室外熱交換器２２に送風されることで、室外空気から熱量が供給されて当該着霜が融解する領域である。すなわち、領域Ａ_３は、図４に図示した領域Ａ_２の一部であって、領域Ａ_１との境界、かつ、外気温Ｔａが氷点を超える領域に位置する。さらに領域Ａ_３の下限は右下がりの曲線となっている。なぜならば、均圧温度Ｔｂ１が低くとも外気温Ｔａが高ければ、室外ファン２５の駆動により室外空気が室外熱交換器２２に送風されることで、室外熱交換器２２の着霜を融解させるに十分な熱量が供給されるからである。

暖房運転停止時に室外熱交換器２２が着霜している場合に、均圧温度Ｔｂ１と外気温Ｔａとの関係が図７の領域Ａ_３にあるときには、圧縮機２１の駆動を停止したまま室外ファン２５のみを駆動すれば、少ない消費エネルギーで当該着霜を除去することができる。この点に鑑みて、空気調和機１Ｂが備える制御部４３０は、均圧温度Ｔｂ１が前記第２の閾値Ｔｈ２以下の場合であっても、外気温センサ２２２が検出した外気温ＴａがＴｈ２を超えているときには、圧縮機２１の駆動を停止させることで逆サイクルデフロスト運転を行わずに前記暖房運転を停止させ、かつ、室外ファン２５を駆動させる制御を行う構成とされている。

ただし、図７に示すように、外気温ＴａがＴｈ２を超える領域であっても、領域Ａ_３ではなく領域Ａ_２に該当する領域が存在する。このような領域では、逆サイクルデフロスト運転を行わずに室外ファン２５を駆動させるのみでは、室外熱交換器２２の着霜を除去することができない。そこで空気調和機１Ｂにおいては、制御部４３０が、暖房運転を停止させ、かつ、室外ファン２５を駆動させた場合に、着霜判定部４３１は、当該暖房運転の停止から予め定められた時間Ｔ_２（Ｔ_２＞ｔ_１）の経過後に、室外熱交換器２２が着霜しているか否かを判定し、制御部４３０は、室外熱交換器２２が着霜していると着霜判定部４３１が判定したときには、圧縮機２１の駆動を再開させてデフロスト運転を開始させる。

図８は、実施形態３における暖房運転停止時の動作を示すフローチャートである。ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５までは、図６に示す実施形態２における暖房運転停止時の動作を示すフローチャートのステップＳ２０１〜Ｓ２０４にそれぞれ対応するので、説明を省略する。

均圧温度Ｔｂ１が第２の閾値Ｔｈ２を超えている場合には（ステップＳ３０４でＹＥＳ）、実施形態２と同様に制御部４３０は、圧縮機２１の駆動の停止を維持させる（エンドへ）。一方、Ｔｂ１がＴｈ２以下の場合には（ステップＳ３０４でＮＯ）、制御部４３０は、外気温Ｔａを第２の閾値Ｔｈ２と比較する（ステップＳ３０５）。ＴａがＴｈ２を超えている場合には（ステップＳ３０５でＹＥＳ）、制御部４３０は、圧縮機２１の駆動の停止を維持させたまま、室外ファン２５を駆動させる（ステップＳ３０６）。ＴａがＴｈ２以下の場合には（ステップＳ３０５でＮＯ）、ステップＳ３１０に進んで制御部４３０は、圧縮機２１の駆動を再開させてデフロスト運転を開始させる。

室外ファン２５の駆動開始（ステップＳ３０６）の後、暖房運転の停止から時間Ｔ_２が経過すると（ステップＳ３０７でＹＥＳ）、着霜判定部４３１は、室外熱交換器２２の着霜が除去されたか否かを判定する（ステップＳ３０８）。制御部４３０は、室外熱交換器２２の着霜が除去されていないと着霜判定部４３１が判定したときには（ステップＳ３０８でＮＯ）、圧縮機２１の駆動を再開させてデフロスト運転を開始させる（ステップＳ３１０）。一方、室外熱交換器２２の着霜が除去されたと着霜判定部４３１が判定したときには（ステップＳ３０８でＹＥＳ）、室外ファン２５の駆動を停止させる（ステップＳ３０９）。

ステップＳ３１０以降ステップＳ３１２までの動作も、図６に示すフローチャートのステップＳ２０５〜Ｓ２０７にそれぞれ対応するので、説明を省略する。

実施形態３によれば、室外熱交換器２２にＴｈ２を超える温度の室外空気を送風したにもかかわらず前記の着霜を融解できなかった場合のみに、デフロスト運転を開始させるので、省エネルギー性がさらに向上し、しかも室外熱交換器２２の着霜を確実に融解することが可能となる。

＜実施形態４＞
実施形態４に係る空気調和機１Ｃは、実施形態３に係る空気調和機１Ｂと機械的構成は同一であり、圧縮機２１を駆動させるデフロスト運転を行わずに室外ファン２５のみを駆動させて着霜を除去する場合の制御を、空気調和機１Ｂとは異なる制御条件に基づいて行う。当該制御条件について、図９に基づいて説明する。

図９は、図４および図７と同様の図であり、均圧温度Ｔｂ１と外気温Ｔａと室外熱交換器２２への着霜との関係を示す図である。図９に示す領域Ａ_１〜Ａ_３は、図７に示す領域Ａ_１〜Ａ_３と同一の領域であり、領域Ａ_３は、暖房運転停止時に室外熱交換器２２が着霜している場合に、逆サイクルデフロスト運転が行われなくとも、室外ファン２５の駆動により室外空気が室外熱交換器２２に送風されることで、室外空気から熱量が供給されて当該着霜が融解する領域である。

空気調和機１Ｃは、制御部４３０が、暖房運転停止時に室外熱交換器２２が着霜している場合に、均圧温度Ｔｂ１と外気温Ｔａとの関係が図９の領域Ａ_３にあるときにのみ、圧縮機２１の駆動を停止したまま室外ファン２５のみを駆動させる点で、実施形態３に係る空気調和機１Ｂと異なる。すなわち、空気調和機１Ｃにおいて制御部４３０は、均圧温度Ｔｂ１が前記第２の閾値Ｔｈ２以下の場合であっても、外気温Ｔａが均圧温度に応じて予め定められた第３の温度である第３の閾値Ｔｈ３を超えているときには、圧縮機２１の駆動を停止させることで逆サイクルデフロスト運転を行わずに前記暖房運転を停止させ、かつ、室外ファン２５を駆動させる制御を行う。Ｔｈ３は、室外ファン２５を駆動させることで室外熱交換器２２の着霜を除去できる温度であり、図９において両端を点ａおよび点ｂとする曲線上の値となる。

なお、前記第３の閾値Ｔｈ３は、均圧温度Ｔｂ１と外気温Ｔａとを対応づけるテーブルとして記憶部４２０に予め記憶され、制御部４３０は、当該テーブルから均圧温度Ｔｂ１に対応する値を読込むことでＴｈ３の値を決定する。

図１０は、実施形態４における暖房運転停止時の動作を示すフローチャートである。実施形態４は、実施形態３と上記の相違点を有するため、実施形態３におけるステップＳ３０５（図８参照）がステップＳ４０５に、実施形態３におけるステップＳ３０７〜Ｓ３０９までのステップ（図８参照）がステップＳ４０７〜Ｓ４０８に、それぞれ置き換わっている。ステップＳ３０１〜ステップＳ３０４までは、実施形態３と同様であるから説明を省略する。

均圧温度出力部４３２が算出した均圧温度Ｔｂ１が第２の閾値Ｔｈ２を超えている場合に（ステップＳ３０４でＹＥＳ）、制御部４３０が、圧縮機２１の駆動の停止を維持させるのは実施形態２および３と同様である。一方、Ｔｂ１がＴｈ２以下の場合には（ステップＳ３０４でＮＯ）、制御部４３０は、外気温Ｔａを第３の閾値Ｔｈ３と比較する（ステップＳ４０５）。ＴａがＴｈ３を超えている場合には（ステップＳ４０５でＹＥＳ）、制御部４３０は、圧縮機２１の駆動の停止を維持させたまま、室外ファン２５を駆動させる（ステップＳ３０６）。ＴａがＴｈ３以下の場合には（ステップＳ４０５でＮＯ）、ステップＳ３１１に進んで制御部４３０は、圧縮機２１の駆動を再開させてデフロスト運転を開始させる。

室外ファン２５の駆動開始（ステップＳ３０６）の後、着霜判定部４３１は、例えば所定のモニタリング間隔毎にＴｂ０をＴｈ１と比較する（ステップＳ４０７）。Ｔｂ０がＴｈ１を超えた時点で（ステップＳ４０７でＹＥＳ）、着霜判定部４３１は室外熱交換器２２の着霜が除去されたと判定し、当該判定を受けて制御部４３０は、室外ファン２５の駆動を停止させる（ステップＳ４０８）。実施形態４においては、制御部４３０は、Ｔｈ３、すなわち、外気温Ｔａが室外熱交換器２２の着霜を除去できる温度を超えているか否かに基づいて、室外ファン２５を駆動させるかデフロスト運転を開始させるかを決定するので、着霜判定部４３１が室外熱交換器２２の着霜が除去されたと判定するまで、制御部４３０は、室外ファン２５の駆動を継続させる。すなわち、室外ファン２５の駆動開始後、Ｔｂ０がＴｈ１を超えない場合は（ステップＳ４０７でＮＯ）、制御部４３０は、室外ファン２５の駆動を継続させる。

ステップＳ３１０以降ステップＳ３１２までの動作も、実施形態３と同様であるから説明を省略する。

実施形態４によれば、均圧温度Ｔｂ１が前記第２の閾値Ｔｈ２以下の場合であっても、室外空気の温度Ｔａが第３の閾値Ｔｈ３を超えているときには、室外熱交換器２２にＴｈ３を超える温度の室外空気が送風されるので、室外熱交換器２２の着霜を除去可能な熱量を有する室外空気を室外熱交換器２２に送風可能となり、確実に前記の着霜を融解することが可能となる。そのため、デフロスト運転の頻度が最小限に抑えられ、省エネルギー性がさらに向上する。

また、実施形態１〜４のいずれにおいても、従来の空気調和機とは異なり、室外熱交換器２２が着霜していたとしても、均圧温度Ｔｂ１が当該着霜が融解する値にある場合には、デフロスト運転が行われないようにすることが可能となる。そのため、暖房運転再開時に室外熱交換器２２が着霜状態にあることを防止でき、しかも、不必要なデフロスト運転が行われないことで従来の空気調和機よりも省エネルギー性が向上する。したがって、ユーザの快適性を損なうことなく、空気調和機の消費電力の削減および運転コストの削減が可能となる。

以上、本発明の実施形態１〜４に係る空気調和機について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を取ることもできる。

（１）上記実施形態では、デフロスト運転は、冷媒回路１０における冷媒の循環方向を切り換える、いわゆる逆サイクルデフロストであるが、本発明は、圧縮機２１から吐出されるホットガスを、室内熱交換器３２をバイパスさせて室外熱交換器２２に流すことでデフロスト運転を行う正サイクルデフロスト運転を行う空気調和機にも適用可能である。

（２）上記実施形態３および４では、均圧温度出力部４３２による均圧温度Ｔｂ１の算出は、実施形態２の態様で行っているが、実施形態１の態様で行うことも可能である。

（３）上記実施形態では、暖房運転停止から暖房運転再開までの時間は制御の因子として用いられていないが、当該時間の長短に応じて制御の態様を変更するようにしてもよい。例えば、均圧温度Ｔｂ１が前記第２の閾値Ｔｈ２よりも高い場合であっても、前記時間が短いために着霜の除去が不完全となるおそれのあるときは、制御部４３０が、圧縮機２１の駆動を再開してデフロスト運転を行わせるようにしてもよい。

（４）上記実施形態では、均圧温度Ｔｂ１と比較し、デフロスト運転を行うか否かを決定するための第２の閾値Ｔｈ２を固定値としているが、実施形態４における第３の閾値Ｔｈ３と同様にして制御部４３０が決定するようにしても良い。すなわち、閾値Ｔｈ２が、図４に示す領域Ａ_１と領域Ａ_２との境界線上の値となるように、均圧温度Ｔｂ１と外気温Ｔａとを対応づけるテーブルとして閾値Ｔｈ２を記憶部４２０に予め記憶させ、制御部４３０が、当該テーブルから均圧温度Ｔｂ１に対応する値を読込むことでＴｈ２の値を決定するようにしてもよい。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ空気調和機
２室外機
３室内機
１０冷媒回路
２１圧縮機
２１２吸入温度センサ
２１４吐出温度センサ
２２室外熱交換器
２２１室外熱交換器温度センサ（室外熱交換器温度検出部、温度検出部）
２２２外気温センサ（外気温度検出部）
２４室外電動弁
２５室外ファン
２５１室外ファンモータ
３２室内熱交換器
３３室内ファン
３３１室内ファンモータ
４０コントローラ
４１０計時部
４２０記憶部
４３０制御部
４３１着霜判定部
４３２均圧温度出力部
４３３圧力検出部

Claims

圧縮機（２１）と、暖房運転時に蒸発器として機能する室外熱交換器（２２）と、暖房運転時に凝縮器として機能する室内熱交換器（３２）とが接続された冷媒回路（１０）と、
室外空気を前記室外熱交換器（２２）に送風する室外ファン（２５）と、
前記室外熱交換器（２２）が着霜しているか否かを判定する着霜判定部（４３１）と、
前記暖房運転の停止後に前記冷媒回路（１０）内の冷媒の圧力が均一となるときの当該冷媒の温度である均圧温度を出力する均圧温度出力部（４３２）と、
デフロスト運転を制御する制御部（４３０）と、を備え、
前記制御部（４３０）は、前記暖房運転を停止させるときに、
前記室外熱交換器（２２）が着霜していないと前記着霜判定部（４３１）が判定した場合には、前記圧縮機（２１）の駆動を停止させることでデフロスト運転を行わずに前記暖房運転を停止させ、
前記室外熱交換器（２２）が着霜していると前記着霜判定部（４３１）が判定した場合には、前記均圧温度出力部（４３２）が出力する前記均圧温度に基づいて、前記デフロスト運転を行うか否かを決定する空気調和機。
前記室外熱交換器（２２）の圧力を検出する第１圧力検出部（２２３）と、
前記室内熱交換器（３２）の圧力を検出する第２圧力検出部（３２３）と、
前記室外熱交換器（２２）の温度を検出する室外熱交換器温度検出部（２２１）とをさらに備え、
前記均圧温度出力部（４３２）は、前記第１圧力検出部（２２３）が検出する前記室外熱交換器（２２）の圧力の経時変化と、前記第２圧力検出部（３２３）が検出する前記室内熱交換器（３２）の圧力の経時変化とに基づいて、前記冷媒回路（１０）内の冷媒が圧力均一となる均圧状態に遷移したことを判断し、この遷移時点で前記室外熱交換器温度検出部（２２１）が検出する前記室外熱交換器（２２）の温度を前記均圧温度として出力する請求項１に記載の空気調和機。
前記均圧温度出力部（４３２）は、前記冷媒回路（１０）内の冷媒が圧力均一となる均圧状態に遷移する前に、前記室外熱交換器温度センサ（２２１）が検出する室外熱交換器（２２）の温度の経時変化と、室内熱交換器（３２）の温度を検出する室内熱交換器温度センサ（３２１）が検出する室内熱交換器（３２）の温度の経時変化とに基づいて、前記均圧温度を算出する請求項１に記載の空気調和機。