JP2015059708A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】除霜運転終了後に暖房運転が再開される場合に、圧縮機への液バックを防止し、かつ暖房運転再開後の騒音の発生を抑制することができる冷凍装置の提供。
【解決手段】冷凍装置は、圧縮機、室内熱交換器、電動膨張弁、室外熱交換器の順に冷媒を循環させる暖房運転と、圧縮機、室外熱交換器、電動膨張弁、室内熱交換器の順に冷媒を循環させる除霜運転とを行う冷凍装置において、除霜運転終了後暖房運転の再開時に電動膨張弁が第１開度にされる第１モードと、除霜運転の終了後暖房運転の再開時に電動膨張弁が第１開度よりも大きい第２開度にされる第２モードとを有する暖房起動制御を実行可能な制御装置を備える。制御装置は、圧縮機から吐出された冷媒温度を検出する第１温度センサ及び室外熱交換器の温度を検出する第２温度センサの検出結果に基づいて第１モード又は第２モードを選択し暖房起動制御を実行する。
【選択図】図３Ｂ

Description

本発明は、冷凍装置に関する。

従来より、圧縮機と室外熱交換器と電動膨張弁と室内熱交換器とが順に接続されて構成される冷媒回路を有する冷凍装置において、圧縮機、室内熱交換器、電動膨張弁、室外熱交換器の順に冷媒を循環させて室内熱交換器で冷媒を凝縮させるとともに室外熱交換器で冷媒を蒸発させる暖房運転の際に、室外熱交換器に生じた着霜を除去する除霜運転を行うものがある。除霜運転としては冷房運転時と同様に、圧縮機、室外熱交換器、電動膨張弁、室内熱交換器の順に冷媒を循環させる運転が知られているが、このような除霜運転には、除霜運転中に室内の温度を低下させないように室内ファンを駆動させないものがある。

ここで、除霜運転中に室内ファンを駆動させない場合には室内熱交換器で冷媒が蒸発し難くなるため、このような除霜運転が長時間継続されると除霜運転中に吐出温度が下がり、暖房運転再開時に液冷媒が圧縮機に吸入される湿り運転となり、圧縮機の不具合が生じる。また、電動膨張弁を大きく開いて暖房運転を再開させると、さらに液冷媒が圧縮機に吸入され、圧縮機の駆動不良が生じやすくなる。

これに対する対策の１つとして、例えば、特許文献１（特開昭５９−２１５５５８号公報）に開示されている空冷ヒートポンプ式空気調和機では、圧縮機、室外熱交換器、暖房用膨張弁、室内熱交換器が順に接続された暖房回路において、暖房用膨張弁と室外熱交換器との間に電磁弁と該電磁弁をバイパスするキャピラリーチューブとが設けられており、除霜運転の終了後暖房運転の再開時のみ所定時間だけ電磁弁が閉じられる。このとき暖房用膨張弁は全開にされているが電磁弁が閉じられているため、室内熱交換器側から流れる冷媒は、暖房用膨張弁を通過した後、キャピラリーチューブを介して室外熱交換器側へと流れることになる。このように特許文献１では、除霜運転の終了後暖房運転が再開される際に所定時間だけ室内熱交換器側から室外熱交換器側へとキャピラリーチューブを介して冷媒を流すことで、室外熱交換器へと一度に大量の冷媒が流れないようにして、圧縮機への過度の液バックを防止し、圧縮機の駆動不良を回避している。

ところで、除霜運転時に室内熱交換器に液冷媒が溜まった状態で、電動膨張弁の開度を小さくして暖房運転を再開させると、室内熱交換器側から室外熱交換器側へと液冷媒が流れる際に電動膨張弁が抵抗となり、この抵抗に打ち勝つように冷媒が流れることで騒音が発生することがある。そうすると、除霜運転終了後暖房運転を再開する際、電動膨張弁の開度が大きければ圧縮機への液バックによる圧縮機の不具合が生じ、電動膨張弁の開度が小さければ暖房運転再開後に騒音が発生するおそれがある。

そこで、本発明の課題は、除霜運転終了後に暖房運転が再開される場合に、圧縮機への液バックを防止し、かつ暖房運転再開後の騒音の発生を抑制することができる冷凍装置を提供することにある。

本発明の第１観点に係る冷凍装置は、圧縮機と室外熱交換器と電動膨張弁と室内熱交換器とが順に接続されて構成されている冷媒回路を有しており、圧縮機、室内熱交換器、電動膨張弁、室外熱交換器の順に冷媒を循環させる暖房運転と、圧縮機、室外熱交換器、電動膨張弁、室内熱交換器の順に冷媒を循環させる除霜運転とを行う冷凍装置において、第１温度センサと、第２温度センサと、制御装置と、を備える。第１温度センサは、圧縮機から吐出された冷媒の温度を検出する。第２温度センサは、室外熱交換器の温度を検出する。制御装置は、第１モードと、第２モードとを有する暖房起動制御を実行可能である。第１モードでは、除霜運転終了後暖房運転の再開時に、電動膨張弁の開度が第１開度にされる。第２モードでは、除霜運転の終了後暖房運転の再開時に、電動膨張弁の開度が第１開度よりも大きい第２開度にされる。また、制御装置は、第１温度センサ及び第２温度センサの検出結果に基づいて、第１モード及び第２モードのいずれかのモードを選択し、選択した第１モード又は第２モードによって暖房起動制御を実行する。

ここで、本発明者らは、除霜運転の終了後暖房運転を再開する際に、室内熱交換器に液冷媒が過剰に溜まっているか否かを判断することができれば、暖房運転再開時の電動膨張弁の開度を調整することで、圧縮機への液バックの問題や室内熱交換器の温度上昇にかかる時間が長くなるという問題が解消できると考えた。そして、発明者らは、鋭意検討した結果、吐出温度と室外熱交換器の温度とを利用することで、室内熱交換器に液冷媒が過剰に溜まっているか否かを判断できることを見いだした。

そこで、本発明の第１観点に係る冷凍装置では、第１温度センサの検出結果である吐出温度と第２温度センサの検出結果である室外熱交換器の温度とに基づいて、第１モード及び第２モードのいずれかのモードが選択される。第１モードが選択されることにより、暖房運転再開時に電動膨張弁の開度が第１開度にされるため、第２開度にされるよりも圧縮機への液バックを防止することができる。また、第２モードが選択されることで、暖房運転再開時に電動膨張弁の開度が第２開度にされるため、第１開度にされるよりも暖房運転再開後の騒音の発生を抑制することができる。

したがって、除霜運転終了後に暖房運転が再開される場合に、圧縮機への液バックを防止し、かつ暖房運転再開後の騒音の発生を抑制することができる。

本発明の第２観点に係る冷凍装置は、第１観点の冷凍装置において、制御装置は、吐出過熱度を算出する。吐出過熱度とは、第１温度センサの検出結果と第２温度センサの検出結果との差である。さらに、制御装置は、吐出過熱度が所定値以下の場合には、第１モードを選択する。一方、制御装置は、吐出過熱度が所定値よりも大きい場合には、第２モードを選択する。

発明者らは、吐出温度と室外熱交換器の温度との差である吐出過熱度が所定値よりも大きい場合には、室内熱交換器に液冷媒が過剰に溜まっていない状態であると推定できることを見いだした。

そこで、室内熱交換器に液冷媒が過剰に溜まっていないと推定される場合、すなわち吐出過熱度が所定値よりも大きい場合には、暖房運転再開時の電動膨張弁の開度が第２開度にされるため、圧縮機への液バックの発生を回避しつつ、第１開度にされるよりも暖房運転再開後の騒音の発生を抑制することができる。また、室内熱交換器に液冷媒が過剰に溜まっていると推定される場合、すなわち吐出過熱度が所定値以下の場合には、暖房運転再開時の電動膨張弁の開度が第１開度にされるため、第２開度にされるよりも圧縮機への液バックの発生を防止することができる。

したがって、除霜運転終了後に暖房運転が再開される場合に、圧縮機への液バックを防止し、かつ暖房運転再開後の騒音の発生を抑制することができる。

本発明の第３観点に係る冷凍装置は、第１観点又は第２観点の冷凍装置において、第２モードでは、除霜運転終了後暖房運転の再開時に圧縮機が起動されてから所定時間が経過するまでの間、電動膨張弁が第２開度で維持される。前記所定時間は、１０秒以上３０秒以下に設定されている。この冷凍装置では、第２モードが選択された場合には、所定時間継続して、電動膨張弁を第２開度にすることができる。

本発明の第４観点に係る冷凍装置は、第１観点から第３観点のいずれかの冷凍装置において、第１開度は、圧縮機の回転数に応じた開度である。また、第２モードでは、電動膨張弁の開度が、第２開度にされてから所定時間が経過すると、第２開度から第１開度にされる。この冷凍装置では、第２モードが選択された場合であっても、電動膨張弁の開度が圧縮機の回転数に応じた開度に調整されるため、暖房運転の立ち上がりが遅れるのを防止することができる。

本発明の第５観点に係る冷凍装置は、第１観点から第４観点にいずれかの冷凍装置において、制御装置は、暖房起動制御の他に、圧力調整制御を実行する。圧力調整制御では、除霜運転の終了後暖房運転を再開するまでの間、冷媒回路内の冷媒圧力の差が過度についている状態を緩和するために電動膨張弁の開度が調整される。この冷凍装置では、圧力調整制御が実行されることで、冷媒回路内の冷媒圧力の差が緩和された状態で暖房運転を再開することができる。これにより、室内熱交換器に溜まった冷媒が電動膨張弁を抜けやすくなるため、電動膨張弁における冷媒通過音を緩和することができる。

本発明の第６観点に係る冷凍装置は、第５観点の冷凍装置において、圧力調整制御では、電動膨張弁の開度が、除霜運転時の電動膨張弁の開度及び第２開度よりも大きい開度に調整される。この冷凍装置では、圧力調整制御が実行されることで、冷媒回路内の冷媒圧力の差を緩和することができる。

本発明の第１観点に係る冷凍装置では、除霜運転終了後に暖房運転が再開される場合に、圧縮機への液バックを防止し、かつ暖房運転再開後の騒音の発生を抑制することができる。

本発明の第２観点に係る冷凍装置では、除霜運転終了後に暖房運転が再開される場合に、圧縮機への液バックを防止し、かつ暖房運転再開後の騒音の発生を抑制することができる。

本発明の第３観点に係る冷凍装置では、第２モードが選択された場合には、所定時間継続して、電動膨張弁を第２開度にすることができる。

本発明の第４観点に係る冷凍装置では、第２モードが選択された場合であっても、暖房運転の立ち上がりが遅れるのを防止することができる。

本発明の第５観点に係る冷凍装置では、電動膨張弁における冷媒通過音を緩和することができる。

本発明の第６観点に係る冷凍装置では、圧力調整制御が選択されることで、冷媒回路内の冷媒圧力の差を緩和することができる。

本発明の一実施形態に係る空気調和機の備える概略冷媒回路図。 本発明の一実施形態に係る空気調和機の備える制御装置の制御ブロック図。 除霜運転終了から暖房運転の再開にかけての圧縮機及び電動膨張弁の動作内容を示すタイムチャート。 除霜運転終了から暖房運転の再開にかけての圧縮機及び電動膨張弁の動作内容を示すタイムチャート。 除霜運転終了から暖房運転の再開にかけての弁開度制御部の処理の流れを示すフローチャート。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

（１）空気調和機１０の全体構成
図１は、本発明の実施形態に係る冷凍装置としての空気調和機１０の備える冷媒回路２０の概略図である。空気調和機１０は、１台の室外機１１と、１台の室内機１２とが、冷媒配管によって並列に接続されているペア型の空気調和機である。なお、本実施形態の空気調和機１０は、ペア型の空気調和機であるが、これに限定されず、１台の室外機１１に複数台の室内機１２が接続されたマルチ型の空気調和機であってもよい。

空気調和機１０は、運転モードとして、暖房運転及び冷房運転の他に、暖房運転の際に室外熱交換器２２に生じた着霜を除去する除霜運転を有している。

また、空気調和機１０は、図１に示すように、主に、圧縮機２１と、室内熱交換器２４と、電動膨張弁２３と、室外熱交換器２２と、を含む蒸気圧縮式の冷媒回路２０を備えている。なお、冷媒回路２０を流れる冷媒としては、例えばＲ３２等の様々な種類が挙げられる。冷媒回路２０には、圧縮機２１と、室外熱交換器２２と、電動膨張弁２３と、室内熱交換器２４と、が順に接続されている。また、空気調和機１０は、空気調和機１０の備える各種機器の動作を制御する制御装置６０（図２参照）を備えている。

（２）詳細構成
（２−１）室内機１２
室内機１２は、例えば室内の壁面等に設置される壁掛け型の室内機である。また、室内機１２は、室内熱交換器２４及び室内ファン１２ａを有している。

室内熱交換器２４は、室内空気を熱源として冷媒と熱交換を行うためのものであり、室内ファン１２ａが室内熱交換器２４に接触する空気流れを生成することで、室内空気と室内熱交換器２４を流れる冷媒とを熱交換させることができる。室内熱交換器２４は、主に、長手方向両端で複数回折り返されてなる伝熱管と、伝熱管から挿通される複数のフィンとから構成されている。室内熱交換器２４は、暖房運転時には、放熱器（凝縮器）として機能し、冷房運転時及び除霜運転時には蒸発器として機能する。

室内ファン１２ａは、室内の空気を空気取込口（図示せず）から室内機１２内に吸い込ませるとともに、室内熱交換器２４との間で熱交換を行った後の空気を空気吹出口（図示せず）から室内に吹き出させるためのファンである。なお、本実施形態における室内ファン１２ａは、回転駆動することによって、回転軸と交わる方向に空気流を生成するクロスフローファンである。

また、室内機１２内には、室内空気の温度を検出する温度センサ（図示せず）や、室内熱交換器２４の温度を検出する温度センサ（図示せず）等の各種センサが配設されている。これらセンサの検出結果は、例えば所定時間毎に制御装置６０に送信され、制御装置６０はこれら検出結果に応じて各機器の動作を制御する。

（２−２）室外機１１
室外機１１は、室外に設置されており、圧縮機２１、四路切替弁２５、アキュムレータ２６、室外熱交換器２２、室外ファン１１ａ、及び電動膨張弁２３等を備えている。

圧縮機２１は、吸入した冷媒を圧縮する、運転回転数（運転周波数）が可変なインバータ式の圧縮機である。より詳しくは、圧縮機２１はインバータ（図示せず）に接続されており、インバータは、圧縮機２１の有する駆動源としての圧縮機モータ２１Ｍに電流を供給するとともに、その電流の周波数を変化させることが可能に構成されている。すなわち、インバータを制御することで、圧縮機２１は、ある範囲内で自在に圧縮機モータ２１Ｍの回転数を変更して、容量を調整することができる。

また、圧縮機２１の吸入側には、アキュムレータ２６が設けられている。アキュムレータ２６は、圧縮機２１に吸入される冷媒中の液冷媒を除去するためのものであり、冷媒回路２０において、圧縮機２１の吸入部と四路切替弁２５とを接続する冷媒配管に設けられている。

電動膨張弁２３は、室内熱交換器２４と室外熱交換器２２との間の冷媒圧力の調整や冷媒流量の調整等を行う、開度の調整可能な弁である。電動膨張弁２３の開度は、制御装置６０の備える弁開度制御部６２から出力されるパルス信号によってパルスモータ等の駆動源を制御することにより、変更可能に構成されている。

室外熱交換器２２は、室外空気を熱源として冷媒と熱交換を行うためのものであり、室外ファン１１ａが室外熱交換器２２に接触する空気流れを生成することで、室外空気と室外熱交換器２２を流れる冷媒とを熱交換させることができる。室外熱交換器２２は、主に、長手方向両端で複数回折り返されてなる伝熱管と、伝熱管から挿通される複数のフィンとから構成されている。室外熱交換器２２は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時及び除霜運転時には放熱器（凝縮器）として機能する。

室外ファン１１ａは、室外空気（外気）を室外機１１内に取り込み、室外熱交換器２２において冷媒と熱交換させた後に、室外機１１外に排出するためのファンである。なお、本実施形態における室外ファン１１ａは、ファンモータ（図示せず）によって駆動されるプロペラファンである。

また、冷媒回路２０に接続されている四路切替弁２５は、冷媒回路２０を流れる冷媒の流路を変更する切替機構を構成している。四路切替弁２５は、圧縮機２１の吐出側と室内熱交換器２４と接続し、かつ、室外熱交換器２２と圧縮機２１の吸入側とを接続する第１状態（図１の実線参照）と、圧縮機２１の吐出側と室外熱交換器２２とを接続し、かつ、室内熱交換器２４と圧縮機２１の吸入側とを接続する第２状態（図１の破線参照）とに切り替わることで、冷媒回路２０における冷媒の循環方向が可逆に構成されている。

そして、暖房運転時には、四路切替弁２５が第１状態となっており、圧縮機２１から吐出した冷媒は室内熱交換器２４で凝縮されて液冷媒となり、電動膨張弁２３で減圧された後、室外熱交換器２２で蒸発器し、アキュムレータ２６を介して圧縮機２１へと吸入される。一方、冷房運転時及び除霜運転時には、四路切替弁２５が第２状態となっており、圧縮機２１から吐出した冷媒は室外熱交換器２２で凝縮されて液冷媒となり、電動膨張弁２３で減圧された後、室内熱交換器２４で蒸発し、アキュムレータ２６を介して圧縮機２１へと吸入される。

また、室外機１１内には、外気温度を検出する温度センサ（図示せず）、圧縮機２１からの吐出冷媒の温度（以下、吐出温度という）を検出する第１温度センサ９１、及び室外熱交換器２２の温度（以下、外熱交温度という）を検出する第２温度センサ９２等の各種センサが設けられている。これらセンサの検出結果は例えば所定時間毎に制御装置６０に送信され、制御装置６０はこれら検出結果に応じて各機器の動作を制御する。

（２−３）制御装置６０
図２は、空気調和機１０の備える制御装置６０の制御ブロック図である。図３は、除霜運転終了から暖房運転の再開にかけての圧縮機２１及び電動膨張弁２３の動作内容を示すタイムチャートである。なお、図３Ａは、暖房起動制御として第１モードが選択された場合の電動膨張弁２３の動作を示しており、図３Ｂは、暖房起動制御として第２モードが選択された場合の電動膨張弁２３の動作を示している。

制御装置６０は、図２に示すように、空気調和機１０の有する各種機器と接続されており、室内の空調を行うために各種機器の動作制御を行う。また、制御装置６０は、圧縮機駆動制御部６１と、弁開度制御部６２と、を備えている。

圧縮機駆動制御部６１は、インバータを制御することで、圧縮機２１の運転周波数（Ｈｚ）を変更する。具体的には、圧縮機駆動制御部６１は、所定の運転周波数に応じた回転数指令をインバータに送り、インバータが該回転数指令に応じた電流を圧縮機モータ２１Ｍに供給する。そして、圧縮機モータ２１Ｍに電流が供給されることで、圧縮機２１が所定の運転周波数で駆動することになる。なお、暖房運転、冷房運転及び除霜運転を含む各種運転が行われている時には圧縮機２１は駆動しており、後述する電動膨張弁２３の圧力調整制御時には圧縮機２１の駆動は停止している。また、圧縮機２１の起動時には、圧縮機２１の運転周波数が所定時間毎に段階的に大きくなるように制御される。その後、目標周波数に達すると、空調負荷に応じて圧縮機２１の運転周波数が制御される。

弁開度制御部６２は、電動膨張弁２３に所定のパルス信号を送信し、電動膨張弁２３の弁開度を調整する。また、弁開度制御部６２は、圧力調整制御、暖房起動制御及びフィートバック制御を含む電動膨張弁２３の開度制御を実行する。

圧力調整制御は、除霜運転の終了後、暖房運転を再開するまでの間に実行される制御であって、冷媒回路２０内の冷媒圧力の差が過度についている状態を緩和するために、所定時間（本実施形態では、６０秒）、電動膨張弁２３の開度が所定開度に調整される。

なお、本実施形態の所定開度は、除霜運転時の電動膨張弁２３の開度及び後述する第２開度よりも大きい開度であって、４００パルスに設定されている。また、所定時間は、除霜運転終了後に電動膨張弁２３の開度を所定開度で維持した場合に、冷媒回路２０内の冷媒圧力の差が緩和されると推測される時間に設定されていればよく、実験やシミュレーション等により得ることができる。また、所定時間は、３０秒〜９０秒の範囲内で設定されていることが好ましい。

暖房起動制御は、除霜運転の終了後、暖房運転を再開するときに実行される制御であって、本実施形態では、圧力調整制御の後に実行される。また、弁開度制御部６２は、電動膨張弁２３の暖房起動制御として、第１モードと、第２モードとを有する。暖房起動制御では、弁開度制御部６２によって、吐出温度及び外熱交温度に基づいて、第１モードと第２モードとのいずれかが選択される。より詳しくは、弁開度制御部６２は、除霜運転終了時の吐出温度と外熱交温度との差である吐出過熱度を算出し、この吐出過熱度が所定値（例えば、５ｄｅｇ）以下の場合には、室内熱交換器２４に液冷媒が過剰に溜まっているおそれがあるものとして第１モードを選択する。一方で、弁開度制御部６２は、吐出過熱度が所定値（例えば、５ｄｅｇ）よりも大きい場合には、室内熱交換器２４に液冷媒が過剰に溜まっているおそれはないものとして第２モードを選択する。

なお、上記所定値は、除霜運転終了時に湿り運転をしていないと推測される値に設定されていればよく、実験やシミュレーション等により得ることができる。

第１モードでは、弁開度制御部６２によって、圧縮機２１が起動されるのと同時に、電動膨張弁２３の開度が第１開度にされる。第１開度は、圧縮機２１の起動時周波数に応じた開度であって、本実施形態では、２００パルスに設定されている。第１モードが選択された状態では、室内熱交換器２４に液冷媒が過剰に溜まっているおそれがあるが、圧縮機２１の起動と同時に電動膨張弁２３の開度を大きく開かないことで、液冷媒が圧縮機２１に吸入されることを防止している。

また、第１モードでは、弁開度制御部６２によって、第１開度から、圧縮機２１の運転周波数に応じた開度に段階的に調整される。

第２モードでは、弁開度制御部６２によって、圧縮機２１が起動されるのと同時に、電動膨張弁２３の開度が第２開度にされる。第２開度は、第１開度よりも大きい開度である。具体的には、第２開度は、第１開度からさらに所定パルスα分だけ開いた開度（第１開度＋α）であって、本実施形態では、３００パルスに設定されている。なお、所定パルスαの値は、５０〜１００パルスの範囲内に設定されていることが好ましい。第２モードが選択された状態では、室内熱交換器２４に液冷媒が過剰に溜まっているおそれがないため、圧縮機２１の起動と同時に電動膨張弁２３の開度を大きく開いても、液冷媒が圧縮機２１に吸入されず、かつ暖房運転時の室内熱交換器２４の温度上昇を早めることができる。

また、第２モードでは、弁開度制御部６２によって、第２開度にされた状態が所定時間（本実施形態では、１５秒）維持され、所定時間が経過すると、第２開度から第１開度に調整される。その後、弁開度制御部６２によって、第１開度から、圧縮機２１の運転周波数に応じた開度に段階的に調整される。上記所定時間は、室内熱交換器２４に液冷媒が溜まっていた場合に、その液冷媒が室内熱交換器２４から室外熱交換器２２へと移動するのに要すると推測される時間に設定されていればよく、１０秒〜３０秒の範囲内で設定されていることが好ましい。

なお、暖房起動制御は、所定条件が満たされた場合（例えば、暖房運転の開始から所定時間が経過した場合、又は吐出温度と室内熱交換器２４の温度とが所定の計算式を満たした場合など）に終了する。

（３）制御装置６０による起動制御
図４は、弁開度制御部６２の処理の流れを示すフローチャートである。

空気調和機１０において除霜運転が行われている状態で、外熱交温度が所定温度（例えば、１５度）になると、圧縮機駆動制御部６１によって圧縮機２１の駆動が停止され、除霜運転が終了する（ステップＳ１）。このとき、弁開度制御部６２は、吐出過熱度を算出するとともに、電動膨張弁２３の圧力調整制御の実行を開始する（ステップＳ２）。具体的には、弁開度制御部６２は、電動膨張弁２３を除霜運転時の開度から所定開度（本実施形態では、４００パルス）まで開き、所定開度（本実施形態では、４００パルス）を所定時間（本実施形態では、６０秒間）保持する。この間、圧縮機２１の起動は停止されている。また、弁開度制御部６２は、吐出過熱度に基づいて第１モード及び第２モードのいずれかのモードを選択する（ステップＳ３）。具体的には、吐出過熱度が所定値以下の場合、弁開度制御部６２は、第１モードを選択する（ステップＳ４）。一方、吐出過熱度が所定値よりも大きい場合、弁開度制御部６２は、第２モードを選択する（ステップＳ５）。そして、所定時間（本実施形態では、６０秒間）の経過後、弁開度制御部６２は、選択したいずれかのモードによって暖房起動制御を実行する。

第１モードが選択された場合には、圧縮機２１の駆動開始と同時に、弁開度制御部６２は、電動膨張弁２３を、所定開度（本実施形態では、４００パルス）から圧縮機２１の起動時周波数に応じた第１開度（本実施形態では、２００パルス）まで絞り、圧縮機２１の運転周波数が上がるまで第１開度を保持する。その後、圧縮機２１の運転周波数が段階的に大きくなるのに伴って、弁開度制御部６２は、電動膨張弁２３を段階的に開く。そして、所定条件が満たされた場合に、弁開度制御部６２は、暖房起動制御を終了し、フィードバック制御を開始する。フィードバック制御が行われることで、電動膨張弁２３が空気調和機１０の運転状態に応じた開度に調整される。

第２モードが選択された場合には、圧縮機２１の駆動開始と同時に、弁開度制御部６２は、電動膨張弁２３を、所定開度（本実施形態では、４００パルス）から第２開度（本実施形態では、３００パルス）まで絞り、所定時間（本実施形態では、１５秒間）保持する。そして、所定時間（本実施形態では、１５秒間）の経過後、弁開度制御部６２は、圧縮機２１の起動時周波数に応じた第１開度（本実施形態では、２００パルス）まで電動膨張弁２３の開度を絞り、圧縮機２１の運転周波数が上がるまで第１開度を保持する。その後、圧縮機２１の運転周波数が段階的に大きくなるのに伴って、弁開度制御部６２は、電動膨張弁２３を段階的に開く。そして、所定条件が満たされた場合に、弁開度制御部６２は、暖房起動制御を終了し、フィードバック制御を開始する。フィードバック制御が行われることで、電動膨張弁２３が空気調和機１０の運転状態に応じた開度に調整される。

（４）特徴
（４−１）
従来より、除霜運転を暖房運転時とは逆方向に冷媒を循環させて行う空気調和機１０において、除霜運転中に室内ファン１２ａを駆動させない場合には室内熱交換器２４で冷媒が蒸発し難くなる。このため、このような除霜運転が長時間継続されると除霜運転中に吐出温度が下がり、暖房運転再開時に液冷媒が圧縮機２１に吸入される湿り運転となり、圧縮機２１の不具合が生じる。また、電動膨張弁２３を大きく開いて暖房運転を再開させると、さらに液冷媒が圧縮機２１に吸入されるため、圧縮機２１の駆動不良が生じやすくなる。一方で、除霜運転時に室内熱交換器２４に液冷媒が溜まった状態で、電動膨張弁２３の開度を小さくして暖房運転を再開させると、室内熱交換器２４側から室外熱交換器２２側へと液冷媒が流れる際に電動膨張弁２３が抵抗となり、この抵抗に打ち勝つように冷媒が流れることで騒音が発生することがある。また、電動膨張弁２３の開度を小さくして暖房運転を再開させると、室内熱交換器２４の温度上昇にかかる時間が長くなるという問題がある。

ここで、本発明者らは、除霜運転の終了後暖房運転を再開する際に、室内熱交換器２４に液冷媒が過剰に溜まっている状態でなければ、暖房運転の再開時に電動膨張弁２３の開度を大きく開いたとしても、圧縮機２１への液バックの問題は生じず、かつ室内熱交換器２４の温度上昇にかかる時間が長くなるという問題も解消できると考えた。そして、発明者らは、鋭意検討した結果、吐出温度と外熱交温度とを利用することで、室内熱交換器２４に液冷媒が過剰に溜まっているか否かを判断できることを見いだした。

そこで、本実施形態では、除霜運転の終了後暖房運転が再開される際に実行される電動膨張弁２３の暖房起動制御として、暖房運転再開時に電動膨張弁２３が第１開度にされる第１モードと、暖房運転再開時に電動膨張弁２３が第１開度よりも大きい第２開度にされる第２モードとを設け、第１温度センサ９１の検出結果である吐出温度と第２温度センサ９２の検出結果である外熱交温度とに基づいて第１モード又は第２モードのいずれかのモードが選択さされるようにした。第１モードが選択されることにより、暖房運転再開時に電動膨張弁２３の開度が第１開度にされるため、第２開度にされるよりも圧縮機２１への液バックを防止することができる。また、第２モードが選択されることで、暖房運転再開時に電動膨張弁２３の開度が第２開度にされるため、第１開度にされるよりも暖房運転再開後の騒音の発生を抑制し、かつ室内熱交換器２４の温度上昇を早めることができる。

したがって、除霜運転終了後に暖房運転が再開される場合に、圧縮機２１への液バックを防止し、かつ暖房運転再開後の騒音の発生を抑制することができている。

また、従来には、除霜運転終了後、暖房運転を再開する際に室内熱交換器２４の温度上昇にかかる時間が長くなると、除霜運転で溶かされてドレンパンに溜まった水が凍結するという問題もあった。しかしながら、本実施形態では、第２モードが選択されることで暖房運転再開後の室内熱交換器２４の温度上昇を早めることができるため、ドレンパン内に溜まった水の再凍結が抑制され、この結果、再凍結による凍結音の発生を防止することができている。

（４−２）
発明者らは、鋭意検討した結果、吐出温度と外熱交温度との差である吐出過熱度が所定値よりも大きい場合には、室内熱交換器２４に液冷媒が過剰に溜まっていない状態であると判断することができることを見いだした。

そこで、本実施形態では、除霜運転終了時の吐出過熱度が所定値（例えば、５ｄｅｇ）以下の場合には、室内熱交換器２４に液冷媒が過剰に溜まっているおそれがあるものとして第１モードが選択される。一方で、吐出過熱度が所定値（例えば、５ｄｅｇ）よりも大きい場合には、室内熱交換器２４に液冷媒が過剰に溜まっているおそれはないものとして第２モードが選択される。このため、室内熱交換器２４に液冷媒が過剰に溜まっていないと判断される場合、すなわち吐出過熱度が所定値よりも大きい場合には、暖房運転再開時の電動膨張弁２３の開度が第２開度にされるため、圧縮機２１への液バックの発生を回避しつつ、第１開度にされるよりも暖房運転再開後の騒音の発生を抑制し、かつ室内熱交換器２４の温度上昇を早めることができる。また、室内熱交換器２４に液冷媒が過剰に溜まっていると判断される場合、すなわち吐出過熱度が所定値以下の場合には、暖房運転再開時の電動膨張弁２３の開度が第１開度にされるため、第２開度にされるよりも圧縮機２１への液バックの発生を防止することができる。

したがって、除霜運転終了後に暖房運転が再開される場合に、圧縮機２１への液バックを防止し、かつ暖房運転再開後の騒音の発生を抑制することができている。

（４−３）
本実施形態では、第２モードにおいて、第２開度にされた状態が所定時間（本実施形態では、１５秒）維持される。これにより、室内熱交換器２４に液冷媒が溜まっていたとしても、その液冷媒を室外熱交換器２２へと移動させることができるため、暖房運転再開後の室内熱交換器２４の温度上昇を早めることができている。

（４−４）
本実施形態では、第２モードにおいて、第２開度にされた状態が所定時間（本実施形態では、１５秒）維持され、所定時間が経過すると第２開度から圧縮機２１の起動時周波数に応じた開度である第１開度にされる。このため、第２モードが選択された場合であっても、電動膨張弁２３の開度が圧縮機２１の回転数に応じた開度に調整されるため、暖房運転の立ち上がりが遅れるのを防止することができている。

（４−５）
本実施形態では、除霜運転の終了後、暖房運転を再開するまでの間に、圧力調整制御が実行される。このため、冷媒回路２０内の冷媒圧力の差が緩和された状態で、暖房運転を再開することができる。これにより、室内熱交換器２４に溜まった冷媒が電動膨張弁２３を抜けやすくなるため、電動膨張弁２３における冷媒通過音を緩和することができている。

（４−６）
本実施形態では、圧力調整制御において、電動膨張弁２３の開度が、除霜運転時の電動膨張弁２３の開度及び第２開度よりも大きい開度である所定開度（４００パルス）に調整される。このような圧力調整制御が実行されることで、冷媒回路２０内の冷媒圧力の差を緩和することができている。

（５）変形例
（５−１）
上記実施形態では、圧力調整制御における所定開度が第２開度よりも大きい開度に設定されている。しかしながら、所定開度はこれに限定されない。例えば、第２開度は第１開度＋αの開度であり、第１開度は圧縮機２１の起動時周波数に応じた開度であるため、第１開度が大きければ、所定開度が第２開度よりも小さい開度になることもある。

本発明は、除霜運転終了後に暖房運転が再開される場合に、圧縮機への液バックを防止し、かつ暖房運転再開後の騒音の発生を抑制することができるものであり、除霜運転及び暖房運転を行う冷凍装置への適用が有効である。

１０ 空気調和機（冷凍装置）
２０ 冷媒回路
２１ 圧縮機
２２ 室外熱交換器
２３ 電動膨張弁
２４ 室内熱交換器
６０ 制御装置
９１ 第１温度センサ
９２ 第２温度センサ

特開昭５９−２１５５５８号公報

Claims (6)

1. 圧縮機（２１）と室外熱交換器（２２）と電動膨張弁（２３）と室内熱交換器（２４）とが順に接続されて構成される冷媒回路（２０）を有しており、前記圧縮機、前記室内熱交換器、前記電動膨張弁、前記室外熱交換器の順に冷媒を循環させる暖房運転と、前記圧縮機、前記室外熱交換器、前記電動膨張弁、前記室内熱交換器の順に冷媒を循環させる除霜運転とを行う冷凍装置において、
   前記圧縮機から吐出された冷媒の温度を検出する第１温度センサ（９１）と、
   前記室外熱交換器の温度を検出する第２温度センサ（９２）と、
   前記除霜運転の終了後前記暖房運転の再開時に前記電動膨張弁の開度が第１開度にされる第１モードと、前記除霜運転の終了後前記暖房運転の再開時に前記電動膨張弁の開度が前記第１開度よりも大きい第２開度にされる第２モードと、を有する暖房起動制御を実行可能な制御装置（６０）と、
   を備え、
   前記制御装置は、前記第１温度センサ及び前記第２温度センサの検出結果に基づいて、前記第１モード及び前記第２モードのいずれかのモードを選択し、選択した前記第１モード又は前記第２モードによって前記暖房起動制御を実行する、
   冷凍装置（１０）。
2. 前記制御装置は、
   前記第１温度センサの検出結果と前記第２温度センサの検出結果との差である吐出過熱度を算出し、
   前記吐出過熱度が所定値以下の場合には前記第１モードを選択し、前記吐出過熱度が前記所定値よりも大きい場合には前記第２モードを選択する、
   請求項１に記載の冷凍装置。
3. 前記第２モードでは、前記除霜運転終了後前記暖房運転の再開時に前記圧縮機が起動されてから１０秒以上３０秒以下に設定されている所定時間が経過するまでの間、前記電動膨張弁が前記第２開度で維持される、
   請求項１又は２に記載の冷凍装置。
4. 前記第１開度は、前記圧縮機の回転数に応じた開度であり、
   前記第２モードでは、前記電動膨張弁の開度は、前記第２開度にされてから所定時間が経過すると、前記第２開度から前記第１開度にされる、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の冷凍装置。
5. 前記制御装置は、前記暖房起動制御の他に、前記除霜運転の終了後前記暖房運転を再開するまでの間、前記冷媒回路内の冷媒圧力の差が過度についている状態を緩和するために前記電動膨張弁の開度を調整する圧力調整制御を実行する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の冷凍装置。
6. 前記圧力調整制御では、前記電動膨張弁の開度が、前記除霜運転時の前記電動膨張弁の開度及び前記第２開度よりも大きい開度に調整される、
   請求項５に記載の冷凍装置。

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