JP2012167860A - ヒートポンプ式空気調和機およびその除霜方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡素な構成で、除霜運転時における暖房フィーリングの悪化や効率の低下等々の課題を改善し、暖房運転時の快適性を向上することができるヒートポンプ式空気調和機およびその除霜方法を提供することを目的とする。
【解決手段】室内熱交換器6を第1室内熱交換器6Aおよび第2室内熱交換器6Bに分割し、第1室内熱交換器6Aの前後に第1開閉弁11および第2開閉弁12を設け、第1室内熱交換器6Aおよび第1、第2開閉弁11,12と並列に第3開閉弁13を有するバイパス回路14を接続するとともに、室外熱交換器4が着霜した時、四方切換弁3により暖房サイクルを冷房サイクルに切換えて除霜する際、第1および第2開閉弁11,12を開閉制御して第1室内熱交換器6Aに高温高圧の冷媒ガスを封じ込めた後、第3開閉弁13を開き、四方切換弁3を切換えて除霜を開始する除霜制御部15を備えている。
【選択図】図1
【解決手段】室内熱交換器6を第1室内熱交換器6Aおよび第2室内熱交換器6Bに分割し、第1室内熱交換器6Aの前後に第1開閉弁11および第2開閉弁12を設け、第1室内熱交換器6Aおよび第1、第2開閉弁11,12と並列に第3開閉弁13を有するバイパス回路14を接続するとともに、室外熱交換器4が着霜した時、四方切換弁3により暖房サイクルを冷房サイクルに切換えて除霜する際、第1および第2開閉弁11,12を開閉制御して第1室内熱交換器6Aに高温高圧の冷媒ガスを封じ込めた後、第3開閉弁13を開き、四方切換弁3を切換えて除霜を開始する除霜制御部15を備えている。
【選択図】図1
Description
本発明は、除霜運転による暖房フィーリングの悪化を改善することができるヒートポンプ式空気調和機およびその除霜方法に関するものである。
ヒートポンプ式空気調和機では、低外気温下の暖房運転時、室外熱交換器に着霜することが知られている。室外熱交換器に着霜すると、室外熱交換器において外気との熱交換が阻害されるため、十分な吸熱ができなくなり、暖房能力が低下する。そのため、暖房運転中に室外熱交換器に着霜したことが検知されると、除霜運転に切換え、室外熱交換器の霜を融かす運転を行うようにしているが、この間、暖房運転が中断されることから、快適性が損なわれる。
そこで、除霜運転による暖房フィーリングの悪化を回避するため、従来から、様々な提案がなされている。特許文献1には、吐出配管から三方弁Aを介して室外熱交換器の入口に接続された高圧圧力調整弁および逆止弁を備えた第1バイパス管と、第1バイパス管から圧縮機の吸入配管に接続されたホットガスバイパス弁を備えた第2バイパス管と、室外熱交換器の出口側液配管から三方弁Bを介して圧縮機の吸入配管に接続された膨張弁を備えた第3バイパス管とを設け、除霜時、四方切換弁により暖房サイクルをデフロストサイクルに切換え、第1および第2バイパス管にホットガスを流し、室外熱交換器で液化した冷媒を第3バイパス管から吸入配管に戻すことによって、室内熱交換器に冷媒を流さないで除霜を行うようにしたものが開示されている。
また、特許文献2には、圧縮機の吐出配管と室外熱交換器の入口側との間に開閉弁を備えたホットガスバイパス回路を設けるとともに、高圧液配管と圧縮機の吸入配管との間に補助熱交換器および開閉弁を備えたバイバス回路を設け、デフロスト時、暖房サイクルのまま、室内熱交換器と室外熱交換器の双方にホットガスを循環させ、双方の熱交換器で液化した冷媒を補助熱交換器で蒸発させることにより、暖房運転を維持しながらデフロストを行うようにしたものが開示されている。
特許文献1,2に示されたものでは、除霜運転時、冷風の吹出しを防止することができるのみならず、温風を吹出して暖房運転を維持しながら除霜を行うことができる。しかしながら、特許文献1のものでは、第1ないし第3バイパス回路の他、2個の三方弁、高圧圧力調整弁および逆止弁等の多数の弁を必要とし、回路構成が複雑化するとともに、部品点数が増大し、ユニットの大型化やコスト上昇は避けられない等の問題があった。
また、特許文献2のものでは、余分な補助熱交換器およびバイパス回路が不可欠であるため、同様に、回路構成の複雑化やユニットの大型化およびコスト上昇は避けられないという課題があった。
また、特許文献2のものでは、余分な補助熱交換器およびバイパス回路が不可欠であるため、同様に、回路構成の複雑化やユニットの大型化およびコスト上昇は避けられないという課題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、簡素な構成で、除霜運転時における暖房フィーリングの悪化や効率の低下等々の課題を改善し、暖房運転時の快適性を向上することができるヒートポンプ式空気調和機およびその除霜方法を提供することを目的とする。
上記した課題を解決するために、本発明のヒートポンプ式空気調和機およびその除霜方法は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるヒートポンプ式空気調和機は、圧縮機、四方切換弁、室内熱交換器、絞り機構、室外熱交換器がこの順に接続されているヒートポンプ式空気調和機において、前記室内熱交換器を第1室内熱交換器と第2室内熱交換器とに分割し、前記四方切換弁に連なるガス配管と接続される側の前記第1室内熱交換器の前後に第1開閉弁および第2開閉弁を設け、前記第1室内熱交換器および前記第1、第2開閉弁と並列に第3開閉弁を有するバイパス回路を接続するとともに、前記室外熱交換器が着霜時、前記四方切換弁により暖房サイクルを冷房サイクルに切換えて除霜する際、前記第1および第2開閉弁を制御して前記第1室内熱交換器に高温高圧の冷媒ガスを封じ込めた後、前記第3開閉弁を開き、前記四方切換弁を切換えて除霜を開始する除霜制御部を備えていることを特徴とする。
すなわち、本発明にかかるヒートポンプ式空気調和機は、圧縮機、四方切換弁、室内熱交換器、絞り機構、室外熱交換器がこの順に接続されているヒートポンプ式空気調和機において、前記室内熱交換器を第1室内熱交換器と第2室内熱交換器とに分割し、前記四方切換弁に連なるガス配管と接続される側の前記第1室内熱交換器の前後に第1開閉弁および第2開閉弁を設け、前記第1室内熱交換器および前記第1、第2開閉弁と並列に第3開閉弁を有するバイパス回路を接続するとともに、前記室外熱交換器が着霜時、前記四方切換弁により暖房サイクルを冷房サイクルに切換えて除霜する際、前記第1および第2開閉弁を制御して前記第1室内熱交換器に高温高圧の冷媒ガスを封じ込めた後、前記第3開閉弁を開き、前記四方切換弁を切換えて除霜を開始する除霜制御部を備えていることを特徴とする。
本発明によれば、室内熱交換器を第1室内熱交換器と第2室内熱交換器とに分割し、四方切換弁に連なるガス配管と接続される側の第1室内熱交換器の前後に第1開閉弁および第2開閉弁を設け、第1室内熱交換器および第1、第2開閉弁と並列に第3開閉弁を有するバイパス回路を接続するとともに、室外熱交換器が着霜時、四方切換弁により暖房サイクルを冷房サイクルに切換えて除霜する際、第1および第2開閉弁を制御して第1室内熱交換器に高温高圧の冷媒ガスを封じ込めた後、第3開閉弁を開き、四方切換弁を切換えて除霜を開始する除霜制御部を備えているため、室外熱交換器が着霜時、冷房サイクルに切換えて除霜する際、分割されている室内熱交換器の第1室内熱交換器側に、第1開閉弁および第2開閉弁を制御して高温高圧冷媒ガスを封じ込めた後、第3開閉弁を開き、四方切換弁を切換えることによって除霜を開始することができ、除霜開始後、第1室内熱交換器内に封じ込められている高温高圧冷媒ガスの熱を、除霜の冷風吹出しの抑制や第2室内熱交換器からの吸熱による除霜能力の向上、あるいは除霜終了後の暖房立ち上がり特性の改善等に利用することができる。従って、開閉弁およびバイパス回路のみを追加しただけの簡素な構成により、除霜時の課題である暖房フィーリングの悪化や効率の低下、除霜時間の短縮、除霜終了後の暖房立ち上がり性能等を改善し、暖房時の快適性を向上することができる。
さらに、本発明のヒートポンプ式空気調和機は、上記のヒートポンプ式空気調和機において、前記除霜制御部は、前記除霜運転時、前記第1室内熱交換器および前記第2室内熱交換器に室内空気を送風する室内送風機を運転するように構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、除霜制御部が、除霜運転時、第1室内熱交換器および第2室内熱交換器に室内空気を送風する室内送風機を運転するように構成されているため、除霜時、室内送風機の運転により第2室内熱交換器で吸熱しながら、その熱を室外熱交換器で放熱して除霜することができることから、除霜を早めることができるとともに、第2室内熱交換器において冷やされた空気を、第1室内熱交換器に封じ込められている高温高圧冷媒からの放熱により加温された温風と混合して昇温し、吹出すことができる。従って、除霜時の冷風吹出しを抑制して暖房フィーリングの悪化を改善することができるとともに、除霜時間を短縮し、暖房運転効率の向上を図ることができる。
さらに、本発明のヒートポンプ式空気調和機は、上記のヒートポンプ式空気調和機において、前記除霜制御部は、前記除霜運転中に、前記第1室内熱交換器の温度が所定値以下となるか、もしくは除霜開始から所定の時間が経過したとき、前記室内送風機を停止するとともに、前記第1開閉弁を開き、前記第1室内熱交換器の冷媒を前記ガス配管側に流出させるように構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、除霜制御部が、除霜運転中に、第1室内熱交換器の温度が所定値以下となるか、もしくは除霜開始から所定の時間が経過したとき、室内送風機を停止するとともに、第1開閉弁を開き、第1室内熱交換器の冷媒をガス配管側に流出させるように構成されているため、第1室内熱交換器内の高温高圧冷媒が、放熱して温度降下した段階で室内送風機を停止することにより、冷風の吹出しを阻止することができるとともに、この冷媒は温度降下したとしても高圧の液冷媒であり、この液冷媒を冷房サイクル側に流出させることにより、低圧の上昇、冷媒循環量の増加、圧縮機動力の増大を図り、ひいては高圧の上昇を図って室外熱交換器に循環される冷媒の温度を上昇させ、除霜を早めることができる。従って、除霜時の冷風吹出しを抑制して暖房フィーリングの悪化を改善することができるとともに、除霜時間の更なる短縮を図り、暖房運転効率を向上することができる。
さらに、本発明のヒートポンプ式空気調和機は、上記のヒートポンプ式空気調和機において、前記除霜制御部は、前記除霜運転時、前記第1室内熱交換器および前記第2室内熱交換器に室内空気を送風する室内送風機を停止するように構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、除霜制御部が、除霜運転時、第1室内熱交換器および第2室内熱交換器に室内空気を送風する室内送風機を停止するように構成されているため、除霜時、第1室内熱交換器に封じ込められている高温高圧冷媒からの自然放熱により室内熱交換器の周りを高温雰囲気に保ち、第2室内熱交換器でその熱を吸熱し、室外熱交換器で放熱させて除霜に用いることにより、除霜を早めることができるとともに、室内送風機を停止することにより冷風の吹出し感を解消することができる。また、第1室内熱交換器に封じ込められた高温高圧冷媒を積極的に放熱させず、高温状態に維持することにより、除霜終了後の暖房運転再開時に室内熱交換器の加温時間を短くし、暖房の立ち上がり特性を改善することができる。従って、除霜時の冷風吹出しを抑制して暖房フィーリングの悪化を改善することができるとともに、除霜時間および暖房立ち上がり時間を各々短縮し、暖房運転効率の向上を図ることができる。
さらに、本発明のヒートポンプ式空気調和機は、上記のヒートポンプ式空気調和機において、前記除霜制御部は、前記除霜終了時、前記四方切換弁を暖房サイクルに切換え、前記第2室内熱交換器の温度が所定値以上となるか、もしくはサイクルの切換えから所定の時間が経過したとき、前記第3開閉弁を閉、前記第1開閉弁および前記第2開閉弁を開とするとともに、前記室内送風機をオンとして暖房運転を再開するように構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、除霜制御部が、除霜終了時、四方切換弁を暖房サイクルに切換え、第2室内熱交換器の温度が所定値以上となるか、もしくはサイクルの切換えから所定の時間が経過したとき、第3開閉弁を閉、第1開閉弁および第2開閉弁を開とするとともに、室内送風機をオンとして暖房運転を再開するように構成されているため、除霜が終了後、暖房運転を再開する際、高圧冷媒が封じ込められていた第1室内熱交換器は温度が高いことから加温する必要がなく、除霜運転中に低圧冷媒が循環されることにより低温となっていた第2室内熱交換器のみを温めればよく、室内熱交換器全体を温めるものと比べ、早期に温風を吹出すことが可能となる。従って、除霜終了後の暖房再開時の立ち上がり時間を短くし、暖房性能および暖房効率の向上を図ることができる。
さらに、本発明のヒートポンプ式空気調和機は、上述のいずれかのヒートポンプ式空気調和機において、前記第1開閉弁、前記第2開閉弁および前記第3開閉弁が、各々電子膨張弁とされていることを特徴とする。
本発明によれば、第1開閉弁、第2開閉弁および第3開閉弁が、各々電子膨張弁とされているため、除霜運転時、第1室内熱交換器に対して圧縮機からの高温高圧冷媒ガスを封じ込めて除霜する際、電子膨張弁で回路を開閉することにより、冷媒漏れを抑制することができる。つまり、通常の電磁開閉弁では、逆圧が作用したときに冷媒漏れが発生する虞があるが、電子膨張弁の開閉機能を用いて回路を開閉することにより、逆圧による冷媒漏れを解消することができる。従って、第1室内熱交換器に対して着実に高温高圧の冷媒ガスを封じ込めることができ、それを除霜時の課題改善に活用して暖房フィーリングの向上を図ることができる。
さらに、本発明のヒートポンプ式空気調和機は、上述のいずれかのヒートポンプ式空気調和機において、前記除霜運転時、前記第2室内熱交換器に対する室内空気の送風を遮風する遮風手段を備えていることを特徴とする。
本発明によれば、除霜運転時、第2室内熱交換器に対する室内空気の送風を遮風する遮風手段を備えているため、除霜運転時に、低圧冷媒が流通されることにより低温となっている第2室内熱交換器に対する室内空気の送風を遮風手段で遮風し、第2室内熱交換器を流通した空気の室内への吹出しを抑制することができる。従って、除霜時の冷風吹出し感を解消し、暖房フィーリングの悪化を改善することができる。
さらに、本発明にかかるヒートポンプ式空気調和機の除霜方法は、上述のいずれかのヒートポンプ式空気調和機の除霜方法において、除霜開始時、まず前記絞り機構を全閉として高圧を高め、所定の時間が経過したら前記第1および第2室内熱交換器間の前記第2開閉弁を閉として、前記第1室内熱交換器内に高温高圧の冷媒ガスを封じ込め、前記第1室内熱交換器の温度が所定値以上でかつその温度が所定時間継続したら、前記第1開閉弁を閉、前記第3開閉弁を開として暖房運転を停止し、しかる後、前記四方切換弁を冷房サイクルに切換えるとともに、前記室内送風機を運転して除霜運転を開始し、除霜運転中、前記第1室内熱交換器の温度が所定値以下となるか、もしくは除霜開始から所定の時間が経過したら、前記室内送風機を停止するとともに、前記第1開閉弁を開として前記第1室内熱交換器内の冷媒を前記ガス配管側に流出させ、除霜が終了したら、前記第2開閉弁を開、前記第3開閉弁を閉とするとともに、前記四方切換弁を暖房サイクルに切換えて暖房運転を再開することを特徴とする。
本発明によれば、除霜運転を開始する前に、第1室内熱交換器に対して、その温度が所定値以上でかつそれが所定時間継続するように高温高圧冷媒ガスを封じ込め、その後、冷房サイクルに切換えるとともに、室内送風機を運転して除霜運転を開始するようにしているため、除霜運転中も第1室内熱交換器に封じ込められている高温高圧冷媒の熱を利用して温風を吹出すことができる。従って、除霜運転中における冷風の吹出し感を抑制し、快適性を向上することができるとともに、第2室内熱交換器で吸熱した熱を、室外熱交換器で放熱して除霜することができるため、室外熱交換器の除霜を早め、除霜運転時間を短縮して暖房運転効率の向上を図ることができる。また、除霜運転中、第1室内熱交換器の温度が降下したら、まず室内送風機を停止し、第1開閉弁を開いて第1室内熱交換器内の冷媒をガス配管側に流出させ、その後、除霜が終了したら、暖房サイクルに切換えて暖房運転を再開するようにしているため、冷風の吹出し感を抑制することができるとともに、高圧液冷媒の流出により低圧の上昇、冷媒循環量の増加、圧縮機動力の増大を図り、ひいては高圧を上昇させることによって、室外熱交換器に循環される冷媒の温度を上昇させ、除霜を早めることができる。従って、除霜時における冷風の吹出し感を抑制し、暖房フィーリングの悪化を改善することができるとともに、除霜時間の更なる短縮化を図り、暖房運転効率を向上することができる。
さらに、本発明にかかるヒートポンプ式空気調和機の除霜方法は、上述のいずれかのヒートポンプ式空気調和機の除霜方法において、除霜開始時、まず前記絞り機構を全閉として高圧を高め、所定の時間が経過したら前記第1および第2室内熱交換器間の前記第2開閉弁を閉として、前記第1室内熱交換器内に高温高圧の冷媒ガスを封じ込め、前記第1室内熱交換器の温度が所定値以上でかつその温度が所定時間継続したら、前記第1開閉弁を閉、前記第3開閉弁を開として暖房運転を停止し、しかる後、前記四方切換弁を冷房サイクルに切換えるとともに、前記室内送風機を停止して除霜運転を開始し、除霜が終了したら、前記四方切換弁を暖房サイクルに切換えるとともに、前記第1開閉弁および前記第2開閉弁を開、前記第3開閉弁を閉として暖房運転を再開することを特徴とする。
本発明によれば、除霜運転を開始する前に、第1室内熱交換器に対して、その温度が所定値以上でかつそれが所定時間継続するように高温高圧冷媒ガスを封じ込め、その後、冷房サイクルに切換えるとともに、室内送風機を停止して除霜運転を開始し、除霜が終了したら、暖房サイクルに切換えて暖房運転を再開するようにしているため、除霜運転中も室内熱交換器の周りを、第1室内熱交換器に封じ込められている高温高圧冷媒からの自然放熱により高温雰囲気に保ち、第2室内熱交換器でその熱を吸熱し、それを室外熱交換器で放熱させて除霜に用いることによって、除霜を早めることができるとともに、室内送風機を停止させることにより冷風の吹出し感を解消することができる。また、第1室内熱交換器に封じ込められていた高温高圧冷媒を積極的に放熱させず、高温状態を保つようにしているため、それを除霜終了後の暖房運転再開時、室内熱交換器の加温に活用することによって、暖房立ち上がり特性を改善することができる。従って、除霜時の冷風吹出しを抑制して暖房フィーリングの悪化を改善することができるとともに、除霜時間および暖房立ち上がり時間をそれぞれ短縮し、暖房運転効率の向上を図ることができる。
さらに、本発明のヒートポンプ式空気調和機の除霜方法は、上記のヒートポンプ式空気調和機の除霜方法において、前記除霜の終了時、前記四方切換弁を暖房サイクルに切換え、前記第2室内熱交換器の温度が所定温度以上となるか、もしくは暖房サイクルを切換えてから所定の時間が経過したら、前記第1開閉弁および前記第2開閉弁を開、前記第3開閉弁を閉とするとともに、前記室内送風機をオンとして暖房運転を再開することを特徴とする。
本発明によれば、除霜の終了時、四方切換弁を暖房サイクルに切換え、第2室内熱交換器の温度が所定温度以上となるか、もしくは暖房サイクルを切換えてから所定の時間が経過したら、第1開閉弁および第2開閉弁を開、第3開閉弁を閉とするとともに、室内送風機をオンとして暖房運転を再開するようにしているため、除霜が完了して暖房運転を再開する際、高温高圧冷媒が封じ込められていた第1室内熱交換器はまだ温度が高く、除霜運転中に低圧冷媒が循環されることにより低温となっていた第2室内熱交換器のみを温めればよく、第1開閉弁および第2開閉弁を閉、第3開閉弁を開としたままで暖房サイクルに切換え、圧縮機からの高温高圧冷媒を第2室内熱交換器に導入することによって、小容量の第2室内熱交換器を短時間で所定温度まで加温することができる。従って、室内熱交換器全体を温めるものと比べ、早期に温風を吹出すことが可能となり、除霜終了後の暖房再開時の立ち上がり時間を短縮し、暖房性能および暖房効率の向上を図ることができる。
本発明のヒートポンプ式空気調和機およびその除霜方法によると、室外熱交換器が着霜時、冷房サイクルに切換えて除霜する際、分割されている室内熱交換器の第1室内熱交換器側に、第1開閉弁および第2開閉弁を制御して高温高圧冷媒ガスを封じ込めた後、第3開閉弁を開き、四方切換弁を切換えることによって除霜を開始することができ、除霜開始後、第1室内熱交換器内に封じ込められている高温高圧冷媒ガスの熱を、除霜の冷風吹出しの抑制や第2室内熱交換器からの吸熱による除霜能力の向上、あるいは除霜終了後の暖房立ち上がり特性の改善等に利用することができるため、開閉弁およびバイパス回路のみを追加しただけの簡素な構成により、除霜時の課題である暖房フィーリングの悪化や効率の低下、除霜時間の短縮、除霜終了後の暖房立ち上がり性能等を改善し、暖房時の快適性を向上することができる。
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1を用いて説明する。
図1には、本発明の第1実施形態に係るヒートポンプ式空気調和機の冷凍サイクル図が示されている。
ヒートポンプ式空気調和機1は、冷媒を圧縮する圧縮機2と、冷凍サイクルを冷房サイクル(デフロストサイクル)と暖房サイクルとに切換える四方切換弁3と、室外熱交換器4と、高圧液冷媒を減圧する絞り機構(電子膨張弁)5と、室内熱交換器6と、を備えており、これらが冷媒配管7を介して順次接続されることにより、閉サイクルとされた冷凍サイクル8が構成されている。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1を用いて説明する。
図1には、本発明の第1実施形態に係るヒートポンプ式空気調和機の冷凍サイクル図が示されている。
ヒートポンプ式空気調和機1は、冷媒を圧縮する圧縮機2と、冷凍サイクルを冷房サイクル(デフロストサイクル)と暖房サイクルとに切換える四方切換弁3と、室外熱交換器4と、高圧液冷媒を減圧する絞り機構(電子膨張弁)5と、室内熱交換器6と、を備えており、これらが冷媒配管7を介して順次接続されることにより、閉サイクルとされた冷凍サイクル8が構成されている。
室外熱交換器4には、外気を流通させるための室外送風機9が付設され、また、室内熱交換器6には、室内空気を循環させるための室内送風機10が付設されている。室内熱交換器6は、第1室内熱交換器6Aと第2室内熱交換器6Bとに2分されており、第1室内熱交換器6Aの前後には、それぞれ電磁弁または電子膨張弁からなる第1開閉弁11および第2開閉弁12が設けられている。ここでは、冷凍サイクル8の四方切換弁3に連なるガス配管8Aに接続される側の室内熱交換器を第1室内熱交換器6Aとし、そのガス配管8Aに設けられている開閉弁を第1開閉弁11としている。
また、第1室内熱交換器6Aと、その前後に設けられている第1開閉弁11、第2開閉弁12とに対し、電磁弁または電子膨張弁からなる第3開閉弁13を備えたバイパス回路14が並列に接続されている。つまり、第3開閉弁13を備えたバイパス回路14は、一端がガス配管8Aに接続され、他端が第2開閉弁12と第2室内熱交換器6Bとの間に接続されることにより、第1室内熱交換器6Aおよび第1開閉弁11、第2開閉弁12と並列に接続されている。
上記ヒートポンプ式空気調和機1は、圧縮機2から吐出された冷媒が、四方切換弁3により室外熱交換器4側に循環され、そこから絞り機構(電子膨張弁)5、第2室内熱交換器6B、第1室内熱交換器6A、四方切換弁3を経て圧縮機2に吸入される経路、すなわち冷房サイクル内を循環されることによって、室外熱交換器4で放熱して凝縮され、次に絞り機構(電子膨張弁)5で断熱膨張された後、第2室内熱交換器6Bおよび第1室内熱交換器6Aで室内空気と熱交換されて蒸発されるサイクルを繰り返す。この際、室内空気を冷却することによって、冷房に供されるものである。
一方、圧縮機2から吐出された冷媒が、四方切換弁3により室内熱交換器6側に循環され、第1室内熱交換器6A、第2室内熱交換器6Bから絞り機構(電子膨張弁)5、室外熱交換器4、四方切換弁3を経て圧縮機2に吸入される経路、すなわち暖房サイクル内を循環されることによって、第1室内熱交換器6Aおよび第2室内熱交換器6Bで放熱して凝縮され、次に絞り機構(電子膨張弁)5で断熱膨張された後、室外熱交換器4で外気と熱交換されて蒸発されるサイクルを繰り返す。この際、第1室内熱交換器6Aおよび第2室内熱交換器6Bで室内空気を加熱することによって、暖房に供されるものである。
さらに、ヒートポンプ式空気調和機1は、暖房運転時において、室外熱交換器4に霜が着霜した場合、それを、例えば外気温度と室外熱交換器4の温度とに基づく公知の着霜検知手段により検知し、四方切換弁3、絞り機構(電子膨張弁)5、室内送風機10、第1開閉弁11、第2開閉弁12および第3開閉弁13等を制御して室外熱交換器4の霜を除霜(デフロスト)する除霜制御部15を備えている。除霜制御部15には、第1室内熱交換器6Aおよび第2室内熱交換器6Bに設けられている温度センサー16,17の検出値が入力されるようになっている。
除霜制御部15は、室外熱交換器4に着霜時、四方切換弁3により暖房サイクルを冷房サイクル(デフロストサイクル)に切換えて除霜する際、まず第1開閉弁11および第2開閉弁12を開閉制御し、圧縮機2から吐出された高温高圧の冷媒ガスを第1室内熱交換器6Aに封じ込め、その後、第3開閉弁13を開き、四方切換弁3を冷房サイクルに切換えることによって、除霜を開始するように構成されている。さらに、この除霜制御部15は、第1室内熱交換器6Aに高温高圧ガスを封じ込めた後、以下の2方式にて室外熱交換器4の霜を除霜するように構成された除霜制御部15Aまたは15Bとされている。
[第1の除霜方式]
除霜制御部15Aは、上記の如く第1室内熱交換器6Aに高温高圧ガスが封じ込められた後、第3開閉弁13を開き、四方切換弁3を冷房サイクルに切換えて除霜する際、室内送風機10を運転しながら、室外熱交換器4に圧縮機2から吐出された高温高圧の冷媒ガスを循環させて除霜を行い、温度センサー16により検出された第1室内熱交換器6Aの温度が所定値以下となるか、もしくは除霜開始から所定の時間が経過したとき、室内送風機10を停止するとともに、第1開閉弁11を開き、第1室内熱交換器6A内の高圧冷媒をガス配管8A側に流出させる構成とされている。
除霜制御部15Aは、上記の如く第1室内熱交換器6Aに高温高圧ガスが封じ込められた後、第3開閉弁13を開き、四方切換弁3を冷房サイクルに切換えて除霜する際、室内送風機10を運転しながら、室外熱交換器4に圧縮機2から吐出された高温高圧の冷媒ガスを循環させて除霜を行い、温度センサー16により検出された第1室内熱交換器6Aの温度が所定値以下となるか、もしくは除霜開始から所定の時間が経過したとき、室内送風機10を停止するとともに、第1開閉弁11を開き、第1室内熱交換器6A内の高圧冷媒をガス配管8A側に流出させる構成とされている。
そして、除霜運転により霜が融解され、例えば室外熱交換器4の温度が所定温度に上昇したこと等により、除霜が終了したことが検知されると、第1開閉弁11および第2開閉弁12を開、第3開閉弁を閉とするとともに、四方切換弁3を暖房サイクルに切換えて暖房運転を復帰させる構成とされている。
[第2の除霜方式]
除霜制御部15Bは、上記の如く第1室内熱交換器6Aに高温高圧ガスが封じ込められた後、第3開閉弁13を開き、四方切換弁3を冷房サイクルに切換えて除霜する際、室内送風機10を停止し、第1室内熱交換器6A内に高温高圧ガスが封じ込めたままで、室外熱交換器4に圧縮機2から吐出された高温高圧のガスを循環させて除霜運転を行うようにしている。
除霜制御部15Bは、上記の如く第1室内熱交換器6Aに高温高圧ガスが封じ込められた後、第3開閉弁13を開き、四方切換弁3を冷房サイクルに切換えて除霜する際、室内送風機10を停止し、第1室内熱交換器6A内に高温高圧ガスが封じ込めたままで、室外熱交換器4に圧縮機2から吐出された高温高圧のガスを循環させて除霜運転を行うようにしている。
そして、霜が融解され、例えば室外熱交換器4の温度が所定温度に上昇したこと等により、除霜が終了したことが検知されると、四方切換弁3を暖房サイクルに切換えて圧縮機2からの高温高圧ガスを、バイパス回路14により第2室内熱交換器6Bに導入し、第2室内熱交換器6Bの温度が所定値以上となるか、もしくは除霜終了から所定の時間が経過したときに、第3開閉弁13を閉、第1開閉弁11および第2開閉弁12を開とするとともに、室内送風機10をオンとして暖房運転を再開させる構成とされている。
以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
第1の除霜方式の場合、暖房運転時、室外熱交換器4に着霜したことが着霜検知手段により検知されると、除霜制御部15Aが、まず第2開閉弁12を閉とし、圧縮機2から吐出された高温高圧の冷媒ガスを第1室内熱交換器6Aに封じ込める。温度センサー16により検出された第1室内熱交換器6Aの温度が所定値以上でかつその温度が所定時間継続したら、第1開閉弁11を閉、第3開閉弁13を開として暖房運転を停止し、その後、四方切換弁3を冷房サイクル(デフロストサイクル)に切換えるとともに、室内送風機10を運転して除霜運転を開始する。
第1の除霜方式の場合、暖房運転時、室外熱交換器4に着霜したことが着霜検知手段により検知されると、除霜制御部15Aが、まず第2開閉弁12を閉とし、圧縮機2から吐出された高温高圧の冷媒ガスを第1室内熱交換器6Aに封じ込める。温度センサー16により検出された第1室内熱交換器6Aの温度が所定値以上でかつその温度が所定時間継続したら、第1開閉弁11を閉、第3開閉弁13を開として暖房運転を停止し、その後、四方切換弁3を冷房サイクル(デフロストサイクル)に切換えるとともに、室内送風機10を運転して除霜運転を開始する。
この除霜運転の間、圧縮機2から吐出された高温高圧の冷媒ガスは、四方切換弁3により室外熱交換器4に導かれ、ここで放熱して室外熱交換器4の霜を融解する。室外熱交換器4で霜を融解して凝縮された冷媒は、絞り機構(電子膨張弁)5を経て第2室内熱交換器6Bに導入され、室内送風機10を介して循環される室内空気から吸熱して蒸発された後、バイパス回路14よりガス配管8A、四方切換弁3を経て圧縮機2に吸入され、再圧縮されるサイクルを繰り返す。この際、第2室内熱交換器6Bに流通された室内空気は冷却されるが、第1室内熱交換器6Aに封じ込められた高温高圧ガスにより加熱された空気と混合して室内に吹出されるため、冷風の吹出し感を抑制することができる。
除霜運転中に、温度センサー16で検出された第1室内熱交換器6Aの温度が所定値以下となるか、もしくは除霜運転開始から所定の時間が経過したら、冷風の吹出しを阻止するために、室内送風機10を停止するとともに、第1開閉弁11を開とし、第1室内熱交換器6Aで凝縮された高圧冷媒をガス配管8A側に流出させる。これにより、ガス配管8Aでバイパス回路14からの低圧冷媒と、第1室内熱交換器6Aからの高圧冷媒とが合流され、低圧冷媒の温度および圧力が上昇されて圧縮機2に吸入される。
このため、低圧の上昇、冷媒循環量の増加、圧縮機動力の増大を図り、ひいては高圧を上昇させることによって、室外熱交換器4に循環される冷媒の温度を上昇させ、除霜を早めることができる。なお、第1室内熱交換器6Aで凝縮された高圧冷媒をガス配管8A側に流出させる際、第1開閉弁11を間欠的に開閉制御し、徐々に冷媒を流出させるようにしてもよい。そして、室外熱交換器4の温度が所定値以上になる等により、除霜が終了したことが検知されると、除霜制御部15Aは、除霜運転を終了し、第1開閉弁11および第2開閉弁12を開、第3開閉弁13を閉とするとともに、四方切換弁3を暖房サイクルに切換えることによって、暖房運転を再開する。
斯くして、第1の除霜方式によると、室外熱交換器4が着霜時、冷房サイクルに切換えて除霜する際、2分された室内熱交換器6の第1室内熱交換器6A側に、第1開閉弁11および第2開閉弁12を開閉制御して高温高圧ガスを封じ込め、その後、第3開閉弁13を開き、四方切換弁を切換えて除霜を開始するようにしており、除霜運転の開始後、第1室内熱交換器6A内に封じ込められている高温高圧冷媒の熱を、除霜の冷風吹出しの抑制や第2室内熱交換器6Bからの吸熱による除霜能力の向上、あるいは除霜終了後の暖房立ち上がり特性の改善等に利用することができる。
従って、第1ないし第3開閉弁11,12,13とバイパス回路14のみを追加しただけの簡素な構成により、除霜時の課題である暖房フィーリングの悪化や効率の低下、除霜時間の短縮、除霜終了後の暖房立ち上がり性能等を改善し、暖房時の快適性を向上することができる。
また、除霜運転時、室内送風機10を運転することにより、第2室内熱交換器6B側で吸熱しながら、その熱を室外熱交換器4で放熱して除霜するようにしているため、除霜を早めることができるとともに、第2室内熱交換器6Bで冷やされた空気を、第1室内熱交換器6Aに封じ込められている高温高圧冷媒からの放熱により加熱された温風と混合して昇温し、吹出すことができる。従って、除霜時の冷風吹出しを抑制して暖房フィーリングの悪化を改善することができるとともに、除霜時間を短縮し、暖房運転効率の向上を図ることができる。
また、第1室内熱交換器6A内の高温高圧のホットガスが、放熱して温度降下した段階で室内送風機10を停止するようにしているため、冷風の吹出しを防止することができるとともに、この冷媒は温度降下したとしても高圧液冷媒であり、これを冷房サイクル側に流出させることにより、低圧の上昇、冷媒循環量の増加、圧縮機動力の増大を図り、ひいては高圧を上昇させることができる結果、室外熱交換器4に循環される冷媒の温度を上昇させ、除霜を早めることができる。従って、除霜時の冷風吹出しを抑制して暖房フィーリングの悪化を改善することができるとともに、除霜時間の更なる短縮を図り、暖房運転効率を向上することができる。
一方、第2の除霜方式の場合は、低外気温下の暖房運転時、室外熱交換器4に着霜したことが着霜検知手段によって検知されると、除霜制御部15Bは、まず第2開閉弁12を閉とし、圧縮機2から吐出された高温高圧の冷媒ガスを第1室内熱交換器6A内に封じ込める。温度センサー16により検出された第1室内熱交換器6Aの温度が所定値以上でかつその温度が所定時間継続したら、第1開閉弁11を閉、第3開閉弁13を開として暖房運転を停止し、しかる後、四方切換弁3を冷房サイクル(デフロストサイクル)に切換えるとともに、室内送風機10を停止して除霜運転を開始する。
除霜運転の間は、第1の除霜方式の場合と同様、圧縮機2から吐出された高温高圧の冷媒ガスは、四方切換弁3を介して室外熱交換器4に導かれ、ここで放熱して室外熱交換器4の霜を融解する。室外熱交換器4で霜を融解して凝縮された冷媒は、絞り機構(電子膨張弁)5を経て第2室内熱交換器6Bに導入され、室内空気から吸熱して蒸発された後、バイパス回路14よりガス配管8A、四方切換弁3を経由して圧縮機2に吸入され、再圧縮される。以下、同様のサイクルを繰り返す。
この間、室内送風機10は停止されており、このため、第2室内熱交換器6Bで冷却された空気が室内に吹出されることはなく、除霜運転時における冷風吹出し感を抑制することができる。一方、第1室内熱交換器6A内に封じ込められている高温高圧冷媒は、除霜運転の間、室内送風機10が停止されていることから、強制放熱されることはなく、自然放熱により周囲を高温雰囲気に維持しながら除々に温度降下されるので、第2室内熱交換器6Bでその熱を吸熱し、室外熱交換器4で放熱させて除霜に用いることにより、除霜を早めることができる。
その後、室外熱交換器4の温度が所定値以上になる等により、除霜が終了したことが検知されると、除霜制御部15Bは、除霜運転を終了させ、四方切換弁3を暖房サイクルに切換える。これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧冷媒は、四方切換弁3、ガス配管8Aおよびバイパス回路14を経て第2室内熱交換器6Bに導入され、低温状態の第2室内熱交換器6Bを加温する。そして、温度センサー17により検出された第2室内熱交換器6Bの温度が所定値以上となるか、もしくは暖房サイクルに切換えられてから所定の時間が経過したら、第3開閉弁13を閉、第1開閉弁11および第2開閉弁12を開とするとともに、室内送風機10をオンとすることによって、暖房運転を再開する。
斯くして、第2除霜方式によると、室外熱交換器4が着霜時、冷房サイクルに切換えて除霜する際、2分された室内熱交換器6の第1室内熱交換器6A側に、第1開閉弁11および第2開閉弁12を開閉制御して高温高圧ガスを封じ込め、その後、第3開閉弁13を開き、四方切換弁3を切換えて除霜を開始するようにしている。このため、除霜運転開始後は、第1室内熱交換器6Aに封じ込めた高温高圧冷媒からの自然放熱により室内熱交換器6の周りを高温雰囲気に保ち、第2室内熱交換器6Bでその熱を吸熱し、室外熱交換器4で放熱させて除霜に用いることにより、除霜を早めることができるとともに、室内送風機10の停止によって冷風の吹出し感を解消することができる。
また、第1室内熱交換器6Aに封じ込められた高温高圧冷媒を積極的に放熱させず、高温状態に維持するようにしているため、除霜終了後の暖房運転再開時に室内熱交換器6の加温時間を短くし、暖房の立ち上がり特性を改善することができる。従って、除霜時の冷風吹出しを抑制して暖房フィーリングの悪化を改善することができるとともに、除霜時間および暖房立ち上がり時間を各々短縮し、暖房運転効率の向上を図ることができる。
さらに、除霜が終了時、四方切換弁3を暖房サイクルに切換え、第2室内熱交換器6Bの温度が所定値以上となるか、もしくは暖房サイクルに切換えてから所定の時間が経過したら、第3開閉弁13を閉、第1開閉弁11および第2開閉弁12を開とするとともに、室内送風機10をオンとして暖房運転を再開するようにしているため、暖房運転を再開する際、高圧冷媒が封じ込められていた第1室内熱交換器6Aを加温する必要がなく、除霜運転中に低圧冷媒が循環されることにより低温となっていた第2室内熱交換器6Bのみを温めればよく、室内熱交換器6全体を温めるものと比べ、早期に温風を吹出すことが可能となる。従って、除霜終了後の暖房再開時の立ち上がり時間を短くし、暖房性能および暖房効率の向上を図ることができる。
さらに、本実施形態では、第1開閉弁11、第2開閉弁12および第3開閉弁13をそれぞれ電子膨張弁としている。このため、除霜運転時、第1室内熱交換器6Aに対して高温高圧冷媒を封じ込める際、電子膨張弁を介して回路の開閉を行うことができ、これによって、冷媒漏れを抑制することができる。つまり、通常の電磁開閉弁では、逆圧の作用により冷媒漏れが発生する虞があるが、電子膨張弁の開閉機能を用いることにより、逆圧による冷媒漏れを解消することができる。従って、第1室内熱交換器6Aに対して着実に高温高圧の冷媒ガスを封じ込めることができ、それを除霜時の課題改善に活用し、暖房フィーリングの向上を図ることができる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について、図2ないし図4を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1実施形態に対して、除霜運転時、第2室内熱交換器6Bに対する空気の送風を遮風できる遮風手段を備えている点が異なる。その他の点は、第1実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態においては、図2に示されるように、除霜運転時、室内送風機10を介して第2室内熱交換器6Bに送風される室内空気を遮風する遮風手段20を備えた構成とされている。
次に、本発明の第2実施形態について、図2ないし図4を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1実施形態に対して、除霜運転時、第2室内熱交換器6Bに対する空気の送風を遮風できる遮風手段を備えている点が異なる。その他の点は、第1実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態においては、図2に示されるように、除霜運転時、室内送風機10を介して第2室内熱交換器6Bに送風される室内空気を遮風する遮風手段20を備えた構成とされている。
この遮風手段20は、例えば、図3に示されるように、前面パネル21が本体に対してアクチエータ22およびレバー23を介して開閉可能とされ、通常運転時には、前面パネル21が図示のように開放されて運転される構成の室内機1Aの場合、前面パネル21を閉じて運転したとき、第2室内熱交換器6Bの上端部に当接し、第2室内熱交換器6B側への空気の流れを遮風することができる遮風部材24を前面パネル21の内面に設けた構成とすることができる。
また、上記遮風手段20は、図4に示されるように、前面パネル21が本体に対して閉じたままで運転するタイプの室内機1Bの場合、例えば、前面パネル25の内面に、アクチエータ26を介して回動可能に設けられ、上方への回動時、第2室内熱交換器6Bの上端部に当接して、第2室内熱交換器6B側への空気の流れを遮風することができる遮風部材27により構成することができる。
なお、これら遮風手段20のアクチエータ22,26は、除霜運転時、除霜制御部15(15A,15B)を介して駆動され、遮風部材24,27を第2室内熱交換器6Bに対する空気流れを遮風する位置に動作させるように構成されている。
なお、これら遮風手段20のアクチエータ22,26は、除霜運転時、除霜制御部15(15A,15B)を介して駆動され、遮風部材24,27を第2室内熱交換器6Bに対する空気流れを遮風する位置に動作させるように構成されている。
上記のように、除霜運転時、第2室内熱交換器6Bに対する室内空気の送風を遮風する遮風手段20を設けているため、除霜運転時に、低圧冷媒が流通されることで低温状態となっている第2室内熱交換器6Bに対する室内空気の送風を、遮風手段20(図3中の遮風部材24、図4中の遮風部材27)を介して遮風することにより、第2室内熱交換器6Bを流通した空気が室内に吹出すことによる冷風吹出し感を抑制することができる。従って、除霜時の冷風吹出し感を解消し、暖房フィーリングの悪化を改善することができる。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について、図5および図6を用いて説明する。
本実施形態は、上記ヒートポンプ式空気調和機1の除霜方法にかかるものであり、図5および図6には、そのフローチャート図が示されている。以下、このフローチャート図に基づき、本実施形態にかかる除霜方法について詳しく説明する。なお、本実施形態の除霜方法は、前述した第1の除霜方式のより具体的な除霜方法にかかるものである。
暖房運転が開始されると、ステップS1において、除霜運転が必要か否か(除霜フラグON?)が判定される。除霜運転が必要か否かは、公知の着霜検知手段が着霜を検知しているか否かにより判定される。
次に、本発明の第3実施形態について、図5および図6を用いて説明する。
本実施形態は、上記ヒートポンプ式空気調和機1の除霜方法にかかるものであり、図5および図6には、そのフローチャート図が示されている。以下、このフローチャート図に基づき、本実施形態にかかる除霜方法について詳しく説明する。なお、本実施形態の除霜方法は、前述した第1の除霜方式のより具体的な除霜方法にかかるものである。
暖房運転が開始されると、ステップS1において、除霜運転が必要か否か(除霜フラグON?)が判定される。除霜運転が必要か否かは、公知の着霜検知手段が着霜を検知しているか否かにより判定される。
NOと判定されると、元に戻り、YESと判定されると、ステップS2に移行され、ここで電子膨張弁(絞り機構)5が全閉とされた後、ステップS3に移行される。これによって、冷凍サイクル8中の高圧が上昇されることになる。ステップS3では、電子膨張弁(絞り機構)5が全閉とされてから所定時間(A秒)が経過したか否かが判定され、YESと判定されると、ステップS4に移行される。ステップS4では、第1室内熱交換器6Aの出口側に設けられている第2開閉弁(電磁弁または電子膨張弁)12が閉とされ、ステップS5に移行される。これによって、圧縮機2から四方切換弁3およびガス配管8Aを介して高温高圧の冷媒ガスが第1室内熱交換器6A内に封じ込められる。
第1室内熱交換器6A内に高温高圧の冷媒ガスが封じ込められることにより、第1室内熱交換器6Aの温度が上昇し、温度センサー16による検出温度が所定温度B℃以上でかつその温度が所定時間(C秒)継続したら、次のステップS6に移行される。ステップS6では、第1室内熱交換器6Aの入口側(ガス配管8A側)に設けられている第1開閉弁(電磁弁または電子膨張弁)11が閉とされるとともに、バイパス回路14に第3開閉弁(電磁弁または電子膨張弁)13が開とされ、次のステップS7に移行される。ステップS6で第1開閉弁11が閉とされることにより、第1室内熱交換器6A内に対する高温高圧冷媒ガスの封じ込めが完了される。
ステップS7では、暖房運転が停止される。その後、ステップS8に移行され、四方切換弁3を介して暖房サイクルが冷房サイクル(デフロストサイクル)に切換えられることにより、除霜運転が開始される。除霜運転は、圧縮機2から吐出された高温高圧の冷媒ガスを四方切換弁3により室外熱交換器4に導入して霜を融解し、そこで凝縮液化された冷媒を、電子膨張弁(絞り機構)5、第2室内熱交換器6B、バイパス回路14、ガス配管8Aおよび四方切換弁3を経て圧縮機2に戻す経路を循環させることによって行われる。また、この除霜運転は、ステップS9において、室内送風機10が運転されることによって行われる。
除霜運転中、ステップS10では、温度センサー16による検出される第1室内熱交換器6Aの温度が所定温度(D℃)以下に温度降下したか否か、もしくは除霜運転開始から所定時間(E秒)が経過したか否かが判定され、YESと判定されると、ステップS11に移行されるようになっている。ステップS11では、室内送風機10の運転を停止するとともに、第1開閉弁11を開とし、第1室内熱交換器6A内に封入されていた高温高圧冷媒をガス配管8Aに流出させるようにしている。
これによって、室内への冷風の吹出しが阻止されるとともに、第1室内熱交換器6Aからガス配管8Aに流出させた高温高圧の冷媒により、低圧の上昇、冷媒循環量の増加、圧縮機動力の増大を図り、ひいては高圧の上昇を図って室外熱交換器4に循環される冷媒の温度を上昇させ、除霜を早めることができる。こうして、除霜運転が行われ、室外熱交換器4の霜が融解されると、室外熱交換器4の温度が上昇される。ステップS12では、公知の除霜検知手段が除霜終了を検知しているか否かが判定され、除霜が終了(除霜終了フラグON)されており、YESと判定されると、ステップS13に移行され、除霜運転が終了される。
除霜運転がされると、ステップS14に移行され、ここで第2開閉弁12が開、第3開閉弁13が閉とされた後、ステップS15に移行され、四方切換弁3を介して冷房サイクルから暖房サイクルに切換えられることによって、暖房運転が再開される。
以上のように、本実施形態にかかる除霜方法は、除霜開始時、まず絞り機構(電子膨張弁)5を全閉として高圧を高め、所定の時間が経過したら第1および第2室内熱交換器6A,6B間の第2開閉弁12を閉として、第1室内熱交換器6A内に高温高圧の冷媒ガスを封じ込め、第1室内熱交換器6Aの温度が所定値以上でかつその温度が所定時間継続したら、第1開閉弁11を閉、第3開閉弁13を開として暖房運転を停止し、その後、四方切換弁3を冷房サイクルに切換えるとともに、室内送風機10を運転して除霜運転を開始するようにしている。
そして、除霜運転中、第1室内熱交換器6Aの温度が所定値以下となるか、もしくは除霜開始から所定の時間が経過したら、室内送風機10を停止するとともに、第1開閉弁11を開として第1室内熱交換器6A内の冷媒をガス配管8A側に流出させ、除霜が終了したら、第2開閉弁12を開、第3開閉弁13を閉とするとともに、四方切換弁3を暖房サイクルに切換えて暖房運転を再開するようにしたものである。
斯くして、本実施形態によると、除霜運転を開始する前に、第1室内熱交換器6Aに対して、その温度が所定値以上でかつそれが所定時間継続するように高温高圧の冷媒ガスを封じ込め、その後、冷房サイクルに切換えるとともに、室内送風機10を運転して除霜運転を開始するようにしているため、除霜運転中も第1室内熱交換器6Aに封じ込められている高温高圧冷媒の熱を利用して温風を吹出すことができる。従って、除霜運転中における冷風の吹出し感を抑制し、快適性を向上することができるとともに、第2室内熱交換器6Bで吸熱した熱を室外熱交換器4で放熱して除霜することができるため、室外熱交換器4の除霜を早め、除霜運転時間を短縮して暖房運転効率の向上を図ることができる。
また、除霜運転中、第1室内熱交換器6Aの温度が降下したら、まず室内送風機10を停止し、第1開閉弁11を開いて第1室内熱交換器6A内の冷媒をガス配管8A側に流出させ、その後、除霜が終了したら、暖房サイクルに切換えて暖房運転を再開するようにしているため、除霜運転中における冷風の吹出し感を抑制することができるとともに、高圧液冷媒の流出により低圧の上昇、冷媒循環量の増加、圧縮機動力の増大を図り、ひいては高圧を上昇させることにより、室外熱交換器4に循環される冷媒の温度を上昇させ、除霜を早めることができる。従って、除霜時における冷風の吹出し感を抑制し、暖房フィーリングの悪化を改善することができるとともに、除霜時間の更なる短縮化を図り、暖房運転効率を向上することができる。
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態について、図7および図8を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第3実施形態に対して、ステップS29以降の内容が異なっている。つまり、ステップS21からステップS28までは、第3実施形態のステップS1からステップS8までと同様であるので説明は省略する。なお、本実施形態にかかる除霜方法は、前述した第2の除霜方式のより具体的な除霜方法にかかるものである。
本実施形態においても、上記した第3実施形態と同様、除霜運転を開始する前に、第1室内熱交換器6Aに対して圧縮機2から吐出された高温高圧の冷媒ガスを封じ込めるようにしている。
次に、本発明の第4実施形態について、図7および図8を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第3実施形態に対して、ステップS29以降の内容が異なっている。つまり、ステップS21からステップS28までは、第3実施形態のステップS1からステップS8までと同様であるので説明は省略する。なお、本実施形態にかかる除霜方法は、前述した第2の除霜方式のより具体的な除霜方法にかかるものである。
本実施形態においても、上記した第3実施形態と同様、除霜運転を開始する前に、第1室内熱交換器6Aに対して圧縮機2から吐出された高温高圧の冷媒ガスを封じ込めるようにしている。
そして、第1室内熱交換器6Aに対する高温高圧冷媒ガスの封じ込めが完了すると、ステップS27で暖房運転を停止し、更にステップS28に移行して、四方切換弁3で暖房サイクルを冷房サイクル(デフロストサイクル)に切換えることによって、除霜運転を開始するようにしている。本実施形態での除霜運転は、室内送風機10を停止状態とし、圧縮機2から吐出された高温高圧ガスを四方切換弁3により室外熱交換器4に導入して霜を融解し、そこで凝縮液化された冷媒を、電子膨張弁(絞り機構)5、第2室内熱交換器6B、バイパス回路14、ガス配管8Aおよび四方切換弁3を経て圧縮機2に戻す経路を循環させることによって行われる。
こうして、第1室内熱交換器6A内に高温高圧冷媒が封じ込められたまま除霜運転が進行され、室外熱交換器4の霜が融解されると、室外熱交換器4の温度が上昇される。ステップS29では、公知の除霜検知手段が除霜終了を検知しているか否かが判定され、除霜が終了(除霜終了フラグON)されており、YESと判定されると、ステップS30に移行され、除霜運転が終了される。
除霜運転がされると、ステップS31に移行され、ここで四方切換弁3を介して冷房サイクルから暖房サイクルに切換えられることにより、暖房運転が再開される。この時、ステップS32において、第1開閉弁11および第2開閉弁12が開、第3開閉弁13が閉とされる。これによって、それまで第1室内熱交換器6A内に封じ込められていた高温高圧冷媒は、第2室内熱交換器6Bに流入し、除霜運転時、低圧冷媒が循環されることにより低温状態とされていた第2室内熱交換器6Bを加温する。このため、除霜終了後の暖房運転再開時に、素早く室内熱交換器6を温めることができ、早期に温風を吹出し可能な温度とし、暖房立ち上がり時間を短縮することができる。
以上のように、本実施形態にかかる除霜方法は、除霜開始時、まず絞り機構(電子膨張弁)5を全閉として高圧を高め、所定の時間が経過したら第1および第2室内熱交換器6A,6B間の第2開閉弁12を閉として、第1室内熱交換器6A内に高温高圧の冷媒ガスを封じ込め、第1室内熱交換器6Aの温度が所定値以上でかつその温度が所定時間継続したら、第1開閉弁11を閉、第3開閉弁13を開として暖房運転を停止し、その後、四方切換弁3を冷房サイクルに切換えるとともに、室内送風機10を停止して除霜運転を開始するようにしている。そして、除霜が終了したら、四方切換弁3を暖房サイクルに切換えるとともに、第1開閉弁11および第2開閉弁12を開、第3開閉弁13を閉として暖房運転を再開するようにしたものである。
斯くして、本実施形態によると、除霜運転を開始する前に、第1室内熱交換器6Aに対して、その温度が所定値以上でかつそれが所定時間継続するように高温高圧冷媒ガスを封じ込め、その後、冷房サイクルに切換えるとともに、室内送風機10を停止して除霜運転を開始し、除霜が終了したら、暖房サイクルに切換えて暖房運転を再開するようにしているため、除霜運転中も室内熱交換器6の周りを、第1室内熱交換器6Aに封じ込められている高温高圧冷媒からの自然放熱により高温雰囲気に保ち、第2室内熱交換器6Bでその熱を吸熱し、それを室外熱交換器で放熱させて除霜に用いることによって、除霜を早めることができるとともに、室内送風機10を停止させることにより冷風の吹出し感を解消することができる。
また、第1室内熱交換器6Aに封じ込められていた高温高圧冷媒を除霜運転中に積極的に放熱させないようにし、高温状態を保つようにしているため、それを除霜終了後の暖房運転再開時、第2室内熱交換器6Bに流入させて室内熱交換器6の加温に活用することによって、暖房立ち上がり特性を改善することができる。その結果、除霜時の冷風吹出しを抑制して暖房フィーリングの悪化を改善することができるとともに、除霜時間および暖房立ち上がり時間をそれぞれ短縮し、暖房運転効率の向上を図ることができる。
[第5実施形態]
次に、本発明の第5実施形態について、図9および図10を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第4実施形態に対して、ステップS52以降の内容が異なっている。つまり、ステップS41からステップS51までは、第4実施形態のステップS21からステップS31までと同様であるので説明は省略する。
本実施形態においては、ステップS51で、四方切換弁3を暖房サイクルに切換えて暖房運転を再開した後、ステップS52に移行して、温度センサー17により検出される第2室内熱交換器6Bの温度が、所定温度(D℃)以上になっているか否か、もしくは暖房サイクルに切換えてから所定の時間(C秒)が経過しているか否かを判定し、YESと判定されると、ステップS53に移行するようにしている。
次に、本発明の第5実施形態について、図9および図10を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第4実施形態に対して、ステップS52以降の内容が異なっている。つまり、ステップS41からステップS51までは、第4実施形態のステップS21からステップS31までと同様であるので説明は省略する。
本実施形態においては、ステップS51で、四方切換弁3を暖房サイクルに切換えて暖房運転を再開した後、ステップS52に移行して、温度センサー17により検出される第2室内熱交換器6Bの温度が、所定温度(D℃)以上になっているか否か、もしくは暖房サイクルに切換えてから所定の時間(C秒)が経過しているか否かを判定し、YESと判定されると、ステップS53に移行するようにしている。
そして、ステップS53において、第1開閉弁11および第2開閉弁12を開、第3開閉弁13を閉とするとともに、室内送風機10の運転を開始して、スタート点に戻るようにしている。
このように、除霜の終了時、四方切換弁3を暖房サイクルに切換え、第2室内熱交換器6Bの温度が所定温度以上となるか、もしくは暖房サイクルを切換えてから所定の時間が経過したら、第1開閉弁11および第2開閉弁12を開、第3開閉弁13を閉とするとともに、室内送風機10をオンとして暖房運転を再開することにより、除霜が完了して暖房運転を再開する際、高温高圧冷媒が封じ込められていた第1室内熱交換器6Bはまだ温度が高く、除霜運転中に低圧冷媒が循環されることにより低温となっていた第2室内熱交換器6Bのみを温めればよい。
このため、第1開閉弁11および第2開閉弁12を閉、第3開閉弁13を開としたままで暖房サイクルに切換え、圧縮機2からの高温高圧の冷媒ガスを第2室内熱交換器6Bに導入することによって、小容量の第2室内熱交換器6を短時間で所定温度まで加温することができる。従って、室内熱交換器6全体を温めるものと比べ、早期に温風を吹出すことが可能となり、除霜終了後の暖房再開時の立ち上がり時間を短縮し、暖房性能および暖房効率の向上を図ることができる。
なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、室内熱交換器6を2分割しているが、再熱除湿方式の空気調和機では、通常、蒸発器と再熱器とに2分されており、その間に除湿用の開閉弁、膨張弁等が設けられているため、これらをそのまま活用して本発明のヒートポンプ式空気調和機1を構成してもよい。
1 ヒートポンプ式空気調和機
2 圧縮機
3 四方切換弁
4 室外熱交換器
5 絞り機構(電子膨張弁)
6 室内熱交換器
6A 第1室内熱交換器
6B 第2室内熱交換器
8A ガス配管
10 室内送風機
11 第1開閉弁(電磁弁または電子膨張弁)
12 第2開閉弁(電磁弁または電子膨張弁)
13 第3開閉弁(電磁弁または電子膨張弁)
14 バイパス回路
15,15A,15B 除霜制御部
20 遮風手段
2 圧縮機
3 四方切換弁
4 室外熱交換器
5 絞り機構(電子膨張弁)
6 室内熱交換器
6A 第1室内熱交換器
6B 第2室内熱交換器
8A ガス配管
10 室内送風機
11 第1開閉弁(電磁弁または電子膨張弁)
12 第2開閉弁(電磁弁または電子膨張弁)
13 第3開閉弁(電磁弁または電子膨張弁)
14 バイパス回路
15,15A,15B 除霜制御部
20 遮風手段
Claims (10)
- 圧縮機、四方切換弁、室内熱交換器、絞り機構、室外熱交換器がこの順に接続されているヒートポンプ式空気調和機において、
前記室内熱交換器を第1室内熱交換器と第2室内熱交換器とに分割し、前記四方切換弁に連なるガス配管と接続される側の前記第1室内熱交換器の前後に第1開閉弁および第2開閉弁を設け、
前記第1室内熱交換器および前記第1、第2開閉弁と並列に第3開閉弁を有するバイパス回路を接続するとともに、
前記室外熱交換器が着霜時、前記四方切換弁により暖房サイクルを冷房サイクルに切換えて除霜する際、前記第1および第2開閉弁を制御して前記第1室内熱交換器に高温高圧の冷媒ガスを封じ込めた後、前記第3開閉弁を開き、前記四方切換弁を切換えて除霜を開始する除霜制御部を備えていることを特徴とするヒートポンプ式空気調和機。 - 前記除霜制御部は、前記除霜運転時、前記第1室内熱交換器および前記第2室内熱交換器に室内空気を送風する室内送風機を運転するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のヒートポンプ式空気調和機。
- 前記除霜制御部は、前記除霜運転中に、前記第1室内熱交換器の温度が所定値以下となるか、もしくは除霜開始から所定の時間が経過したとき、前記室内送風機を停止するとともに、前記第1開閉弁を開き、前記第1室内熱交換器の冷媒を前記ガス配管側に流出させるように構成されていることを特徴とする請求項2に記載のヒートポンプ式空気調和機。
- 前記除霜制御部は、前記除霜運転時、前記第1室内熱交換器および前記第2室内熱交換器に室内空気を送風する室内送風機を停止するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のヒートポンプ式空気調和機。
- 前記除霜制御部は、前記除霜終了時、前記四方切換弁を暖房サイクルに切換え、前記第2室内熱交換器の温度が所定値以上となるか、もしくはサイクルの切換えから所定の時間が経過したとき、前記第3開閉弁を閉、前記第1開閉弁および前記第2開閉弁を開とするとともに、前記室内送風機をオンとして暖房運転を再開するように構成されていることを特徴とする請求項4に記載のヒートポンプ式空気調和機。
- 前記第1開閉弁、前記第2開閉弁および前記第3開閉弁が、各々電子膨張弁とされていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のヒートポンプ式空気調和機。
- 前記除霜運転時、前記第2室内熱交換器に対する室内空気の送風を遮風する遮風手段を備えていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のヒートポンプ式空気調和機。
- 請求項1ないし3および請求項6,7のいずれかに記載のヒートポンプ式空気調和機の除霜方法において、
除霜開始時、まず前記絞り機構を全閉として高圧を高め、所定の時間が経過したら前記第1および第2室内熱交換器間の前記第2開閉弁を閉として、前記第1室内熱交換器内に高温高圧の冷媒ガスを封じ込め、
前記第1室内熱交換器の温度が所定値以上でかつその温度が所定時間継続したら、前記第1開閉弁を閉、前記第3開閉弁を開として暖房運転を停止し、しかる後、前記四方切換弁を冷房サイクルに切換えるとともに、前記室内送風機を運転して除霜運転を開始し、
除霜運転中、前記第1室内熱交換器の温度が所定値以下となるか、もしくは除霜開始から所定の時間が経過したら、前記室内送風機を停止するとともに、前記第1開閉弁を開として前記第1室内熱交換器内の冷媒を前記ガス配管側に流出させ、
除霜が終了したら、前記第2開閉弁を開、前記第3開閉弁を閉とするとともに、前記四方切換弁を暖房サイクルに切換えて暖房運転を再開することを特徴とするヒートポンプ式空気調和機の除霜方法。 - 請求項1および請求項4ないし7のいずれかに記載のヒートポンプ式空気調和機の除霜方法において、
除霜開始時、まず前記絞り機構を全閉として高圧を高め、所定の時間が経過したら前記第1および第2室内熱交換器間の前記第2開閉弁を閉として、前記第1室内熱交換器内に高温高圧の冷媒ガスを封じ込め、
前記第1室内熱交換器の温度が所定値以上でかつその温度が所定時間継続したら、前記第1開閉弁を閉、前記第3開閉弁を開として暖房運転を停止し、しかる後、前記四方切換弁を冷房サイクルに切換えるとともに、前記室内送風機を停止して除霜運転を開始し、
除霜が終了したら、前記四方切換弁を暖房サイクルに切換えるとともに、前記第1開閉弁および前記第2開閉弁を開、前記第3開閉弁を閉として暖房運転を再開することを特徴とするヒートポンプ式空気調和機の除霜方法。 - 前記除霜の終了時、前記四方切換弁を暖房サイクルに切換え、前記第2室内熱交換器の温度が所定温度以上となるか、もしくは暖房サイクルを切換えてから所定の時間が経過したら、前記第1開閉弁および前記第2開閉弁を開、前記第3開閉弁を閉とするとともに、前記室内送風機をオンとして暖房運転を再開することを特徴とする請求項9に記載のヒートポンプ式空気調和機の除霜方法。
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- 2011-02-14 JP JP2011028638A patent/JP2012167860A/ja not_active Withdrawn
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