JP2015117847A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホットガスバイパス方式の除霜運転中において、室外熱交換器に付着した霜を融解するために用いられる圧縮機の電気入力量の比率を大きくし、除霜運転時間を短縮可能な空気調和装置を提供する
【解決手段】空気調和装置１００のマイコン１９は、除霜運転において、四方弁１１を暖房運転時の状態に維持し、室内膨張弁４１を閉状態にし、室外膨張弁１３を閉状態にすると共に、除霜電磁弁２３を開状態にして圧縮機１０から吐出された冷媒をバイパス配管２２を通過させ室外熱交換器１２へ流入するようにし、過冷却膨張弁２５を所定の開度にして配管３３を流れる冷媒を過冷却配管２６〜２８を通過させ配管３４に流入させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、除霜運転を行う空気調和装置に関する。

空気調和装置を暖房運転した場合、空気調和装置の室外熱交換器は蒸発器として作用し、その伝熱面が零度以下になると、伝熱面に空気中の水分が凝縮・氷結して霜が生じる。このような霜が伝熱面に付着して厚みが増すことにより、空気の流路が狭くなり風量が低下して空気から冷媒への伝熱を阻害する。この現象により、室外熱交換器の熱交換効率が低下し、空気調和装置としての性能が低下する。そこで、空気調和装置では、一般的に、室外熱交換器に付着した霜を取り除く除霜運転を実行するようになっている。

除霜運転の方法としては、圧縮機から吐出された冷媒を、凝縮器（室内熱交換器）をバイパスさせ、蒸発器（室外熱交換器）に直接流入させるホットガスバイパス除霜方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されている空気調和装置は、圧縮機、負荷側熱交換器、第１膨張弁、レシーバー、第２膨張弁、及び熱源側熱交換器が順次接続された冷媒回路を有し、第１膨張弁と第２膨張弁とを接続している中圧管を流れる冷媒と、圧縮機の吸入配管を流れる冷媒とを熱交換させる冷媒−冷媒熱交換器と、圧縮機の吐出配管と、第２膨張弁と熱源側熱交換器とを接続している低圧管とを接続するバイパス配管と、バイパス配管に設けられたバイパス膨張弁と、第１膨張弁及び第２膨張弁を閉止し、バイパス膨張弁の開度を圧縮機に吸入される冷媒の過熱度、又は圧縮機を吐出した冷媒の過熱度に応じて制御することで除霜運転を実行する制御装置を備えている。特許文献１の空気調和装置では、除霜運転時に第１膨張弁及び第２膨張弁を閉止することにより、凝縮器として機能する負荷側熱交換器に滞留した冷媒の状態が変化しないようにして、除霜運転終了後の暖房立ち上がり時間を短くしている。

特開２０１０−１６４２５７号公報

ホットガスバイパス方式による除霜運転の場合、室外熱交換器に付着した霜を融解する熱源としては、圧縮機に蓄えられる熱容量と圧縮機で消費される電気入力量の二つの熱源がある。ところが、特許文献１の空気調和装置では、第１膨張弁と第２膨張弁とを接続している中圧管を流れる冷媒と圧縮機の吸入配管を流れる冷媒とを熱交換させる冷媒−冷媒熱交換器により、除霜運転中にレシーバー内に閉じ込められた冷媒と、圧縮機に吸入される冷媒とを熱交換させている。このため、圧縮機吸入側の冷媒過熱度が大きくなり、除霜運転中において、圧縮機で消費される電気入力量の内、圧縮機を加熱するために用いられる電気入力量の比率が大きくなり、バイパス膨張弁を介して室外熱交換器に付着する霜を融解するために用いられる電気入力量の比率が小さくなる。これにより、室外熱交換器に付着する霜を融解するために必要な熱源が少なくなる問題が生じる。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、ホットガスバイパス方式の除霜運転中において、室外熱交換器に付着した霜を融解するために用いられる圧縮機の電気入力量の比率を大きくし、除霜運転時間を短縮可能な空気調和装置を提供することである。

上記課題を解決すべく、本発明の一態様である空気調和装置は、室外機と、前記室外機にガス接続配管および液接続配管を介して接続された室内機と、制御部とを備える。前記室外機は、冷媒を吐出する圧縮機と、前記冷媒の流れを切り替えるための四方弁と、前記冷媒と外気との間で熱交換するための室外熱交換器と、前記冷媒の流量を調整可能な室外膨張弁と、前記冷媒のかわき度を調整するためのアキュムレータと、前記圧縮機と前記四方弁とを接続する第１の配管と、前記室外熱交換器と前記室外膨張弁とを接続する第２の配管と、前記室外膨張弁と前記液接続配管との間での前記冷媒の流通を可能にする第３の配管と、前記四方弁と前記アキュムレータとを接続する第４の配管と、前記第３の配管に設けられた過冷却回路と、バイパス回路とを有する。前記過冷却回路は、過冷却熱交換器と、前記第３の配管と前記過冷却熱交換器とを接続し、前記第３の配管を流れる前記冷媒の一部が流入する第５の配管と、前記第５の配管に設けられ、前記第３の配管から前記過冷却熱交換器へ流れる前記冷媒の流量を調整可能な過冷却膨張弁と、前記第４の配管と前記過冷却熱交換器とを接続する第６の配管とを有する。前記バイパス回路は、前記第１の配管と前記第２の配管とを接続する第７の配管と、前記第７の配管に設けられ、前記第７の配管の流路を開閉する電磁弁とを有する。前記室内機は、前記冷媒と内気との間で熱交換するための室内熱交換器と、前記冷媒の流量を調整可能な室内膨張弁とを有する。前記制御部は、除霜運転において、前記四方弁を暖房運転時の状態に維持し、前記室内膨張弁を閉状態にし、前記室外膨張弁を閉状態にすると共に、前記電磁弁を開状態にして前記圧縮機から吐出された冷媒を前記第７の配管を通過させ前記室外熱交換器へ流入するようにし、前記過冷却膨張弁を所定の開度にして前記第３の配管を流れる冷媒を前記第５の配管および前記第６の配管を通過させ前記第４の配管に流入させる。

また、本発明の一態様である空気調和装置は、第１の室外機および第２の室外機と、前記第１の室外機および前記第２の室外機にガス接続配管および液接続配管を介して接続された複数の室内機と、制御部とを備える。前記第１の室外機および前記第２の室外機のそれぞれは、冷媒を吐出する圧縮機と、前記冷媒の流れを切り替えるための四方弁と、前記冷媒と外気との間で熱交換するための室外熱交換器と、前記冷媒の流量を調整可能な室外膨張弁と、前記冷媒のかわき度を調整するためのアキュムレータと、前記圧縮機と前記四方弁とを接続する第１の配管と、前記室外熱交換器と前記室外膨張弁とを接続する第２の配管と、前記室外膨張弁と前記液接続配管との間での前記冷媒の流通を可能にする第３の配管と、前記四方弁と前記アキュムレータとを接続する第４の配管と、前記第３の配管に設けられた過冷却回路と、バイパス回路とを有する。前記過冷却回路は、過冷却熱交換器と、前記第３の配管と前記過冷却熱交換器とを接続し、前記第３の配管を流れる前記冷媒の一部が流入する第５の配管と、前記第５の配管に設けられ、前記第３の配管から前記過冷却熱交換器へ流れる前記冷媒の流量を調整可能な過冷却膨張弁と、前記第４の配管と前記過冷却熱交換器とを接続する第６の配管とを有する。前記バイパス回路は、前記第１の配管と前記第２の配管とを接続する第７の配管と、前記第７の配管に設けられ、前記第７の配管の流路を開閉する電磁弁とを有する。前記複数の室内機のそれぞれは、前記冷媒と内気との間で熱交換するための室内熱交換器と、前記冷媒の流量を調整可能な室内膨張弁とを有する。前記制御部は、暖房運転中に前記第１の室外機および前記第２の室外機において除霜運転が必要な場合、前記第１の室外機を除霜運転に切り替える共に、前記第２に室外機は暖房運転を継続し、前記第１の室外機の除霜運転が終了した後に、前記第１の室外機を暖房運転に切り替えると共に、前記第２の室外機を除霜運転に切り替える。前記制御部は、前記第１の室外機および前記第２の室外機の除霜運転において、前記四方弁を暖房運転時の状態に維持し、前記室内膨張弁を閉状態にし、前記室外膨張弁を閉状態にすると共に、前記電磁弁を開状態にして前記圧縮機から吐出された冷媒を前記第７の配管を通過させ前記室外熱交換器へ流入するようにし、前記過冷却膨張弁を所定の開度にして前記第３の配管を流れる冷媒を前記第５の配管および前記第６の配管を通過させ前記第４の配管に流入させる。

本発明によれば、ホットガスバイパス方式の除霜運転中において、室外熱交換器に付着した霜を融解するために用いられる圧縮機の電気入力量の比率を大きくし、除霜運転時間を短縮可能な空気調和装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態による空気調和装置の冷媒回路図を示す。 第１の実施形態における除霜運転時の制御処理のフローチャートを示す。 第２の実施形態における除霜運転時の制御処理のフローチャートを示す。 本発明の第３の実施形態による空気調和装置の冷媒回路図を示す。

以下、本発明の第１の実施形態に係る空気調和装置について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による空気調和装置１００の冷媒回路図を示す。

図１に示すように、空気調和装置１００は、１台の室外機１と１台の室内機４により構成される。なお、図１には、１台の室内機４の設置となっているが、室外機１の容量に応じて、さらに多くの室内機４が接続可能である。

室外機１は、主に、圧縮機１０と、四方弁１１と、室外熱交換器１２と、室外膨張弁１３と、室外ファンモータ１４と、室外ファン１５と、アキュムレータ１６と、除霜バイパス回路１７と、過冷却回路１８と、マイコン（制御部）１９と、ガス阻止弁２０、液阻止弁２１と、配管３０〜３５とを備える。

圧縮機１０の吐出側と四方弁１１とは配管３０により接続され、四方弁１１と室外熱交換器１２とは配管３１により接続され、室外熱交換器１２と室外膨張弁１３とは配管３２により接続され、室外膨張弁１３と液阻止弁２１とは配管３３により接続され、四方弁１１とアキュムレータ１６とは配管３４により接続され、アキュムレータ１６と圧縮機１０の吸入側とは配管３５により接続される。四方弁１１を切り替えることで、冷媒の流れが変化し、冷房運転と暖房運転が切り替わる。なお、配管３０は第１の配管に相当し、配管３２は第２の配管に相当し、配管３３は第３の配管に相当し、配管３４は第４の配管に相当する。

除霜バイパス回路１７は、一端が配管３０に、他端が配管３２に接続されるバイパス配管２２と、バイパス配管２２の途中に設けられた除霜電磁弁２３とを有する。除霜運転中に、除霜電磁弁２３を開状態にすることにより、圧縮機１０から吐出された高温高圧の冷媒を、バイパス配管２２を介して室外熱交換１２へ流すことができる。なお、バイパス配管２２は第７の配管に相当する。

過冷却回路１８は、過冷却熱交換器２４と、過冷却膨張弁２５と、過冷却配管２６〜２８とを有する。過冷却配管２６は配管３３と過冷却膨張弁２５とを接続し、過冷却配管２７は過冷却膨張弁２５と過冷却熱交換器２４とを接続し、過冷却配管２８は過冷却熱交換器２４と配管３４とを接続する。過冷却膨張弁２５は、配管３３から配管３４へ流れる冷媒の量を制御する。なお、過冷却配管２６、２７は第５の配管に相当し、過冷却配管２８は第６の配管に相当する。

室外機１は、更に、吐出温度センサ３６と、吐出圧力センサ３７とを備える。吐出温度センサ３６および吐出圧力センサ３７は、配管３０に設けられている。

室外機１と室内機４とは、ガス接続配管３８及び液接続配管３９の接続配管により接続される。ガス接続配管３８は、室外機１のガス阻止弁２０に接続され、液接続配管３９は、室外機１の液阻止弁２１に接続される。

室内機４は、室内熱交換器４０と、室内膨張弁４１と、室内ファンモータ４２と、室内ファン４３とを備える。

マイコン１９は、圧縮機１０、四方弁１１、室外ファンモータ１４、室内ファンモータ４２、室外膨張弁１３、除霜電磁弁２３、過冷却膨張弁２５、および室内膨張弁４１を冷凍サイクルの運転状態に応じて制御する。また、マイコン１９は、吐出温度センサ３６および吐出圧力センサ３７における検出結果を受信可能である。

次に、空気調和システム１００における暖房運転について説明する。

暖房運転では、圧縮機１０にて圧縮され配管３０へ吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁１１を通過し、ガス接続配管３８を介して室内機４へと送られる。

室内機４では、ガス冷媒は室内熱交換器４０にて凝縮する。室内熱交換器４０にて冷媒の凝縮潜熱が放出されることで、温風が各部屋に送られ暖房運転を行う。凝縮された液冷媒は、室内膨張弁４１を通過し、液接続配管３９を介して室外機１へと送られる。

室外機１へと戻った液冷媒は、配管３３を流れ、過冷却熱交換器２４を通過し、過冷却熱交換器２４の下流で分岐する。分岐した一方の液冷媒は、室外熱交換器１２へ流れ、他方の液冷媒は、過冷却熱交換器２４へ流れる。

室外熱交換器１２へ向かった液冷媒は、室外膨張弁１３を通過し、室外熱交換器１２にて蒸発する。蒸発したガス冷媒は、配管３１、四方弁５、及び配管３４を経由し、アキュムレータ１６にて適切な吸入かわき度に調整され、配管３５を介して圧縮機１０の吸入側へと戻る。

一方、分岐した他方の液冷媒は、過冷却膨張弁２５にて気液二層状態に減圧され、過冷却配管２７、過冷却熱交換器２４、および過冷却配管２８を経由し、配管３４に流入してアキュムレータ１６へ流入する。

上記のように、暖房運転においては、室外熱交換器１２は蒸発器として作用している。よって、室外機１の周囲空気温度が低い状態で暖房運転を継続した場合、室外熱交換器１２の伝熱面が零度以下になると、伝熱面に空気中の水分が凝縮・氷結して霜が生じる。このような霜が伝熱面に付着して厚みが増すことにより、空気の流路が狭くなり風量が低下して空気から冷媒への伝熱を阻害する。この現象により、室外熱交換器１２の熱交換効率が低下し、空気調和装置１００としての性能が低下する。そこで、空気調和装置１００では、室外熱交換器１２に付着した霜を取り除く除霜運転を実施する。なお、除霜運転は、外気温度に対して蒸発温度が所定の温度以下になる場合、または室外熱交換器１２の空気流入側と空気流出側の圧力差が所定の値以上となる場合、更には室外ファンモータ１４の電流値ないしは電力値が所定の値以上となった場合に実行される。

次に、本実施形態における空気調和装置１００において実行される除霜運転について、図１、図２に基づき説明する。図２は、本実施形態における除霜運転時の制御処理のフローチャートを示している。この制御処理はマイコン１９により実行される。

マイコン１９により除霜運転の制御処理が実行されると、室外機１に対する処理として、室外ファン１５を停止、室外膨張弁１３を全閉状態、過冷却膨張弁２５を所定開度（全開状態もしくは微開状態）、および除霜電磁弁２３を全開状態にする（Ｓ１）。続いて、マイコン１９は、室内機４に対する処理として、室内ファン４３を停止し、室内膨張弁４１を全閉状態にする（Ｓ２）。さらに、マイコン１９は、除霜熱源を確保するために、圧縮機１０の電気入力量が最大になるように圧縮機周波数を最大にする（Ｓ３）。

ステップＳ１〜Ｓ３が実行されることにより、図１に示す冷媒回路図において、実線矢印で示したように冷媒が流れる。すなわち、圧縮機１０から配管３０へ吐出された高温高圧のガス冷媒は、除霜バイパス回路１７へ流入する冷媒と、四方弁１１へ向かう冷媒とに分かれる。

四方弁１１へ向かった高温高圧の冷媒は、四方弁１１を通り、ガス阻止弁２０、ガス接続配管３８を通過して室内熱交換器４０に流入する。室内熱交換器４０へ流入した冷媒は、室内膨張弁４１は、全閉になっているためこれ以上冷媒が流れることはない。

また、四方弁１１および室内熱交換器４１側に流れる冷媒は、冷媒経路において外気と接触するが熱量はあまり減少しない。このため、除霜開始から終了に至るまで、冷媒経路の温度及び圧力の変化がほとんど無く、暖房運転復帰と同時に室内を暖房することができる。

一方、除霜バイパス回路１７に流れた高温高圧の冷媒は、除霜電磁弁２３および除霜配管２２を通過して、配管３２に合流する。室外膨張弁１３が全閉状態であるため、合流した冷媒は全て室外熱交換器１２内に流入する。室外ファン１５は停止しているため、室外熱交換器１２内に流入した冷媒は、室外熱交換器１２に付着する霜と熱交換して霜を融解させながら気液二相化して、室外熱交換器１２から流出する。室外熱交換器１２から流出した気液二相冷媒は、四方弁１１を通過しアキュムレータ１６内に流入し、アキュムレータ１６により所定の冷媒かわき度に調整され圧縮機１０の吸入側に流入し、圧縮機１１で圧縮される。このように、除霜運転中の冷凍サイクルが形成される。すなわち、ホットガスバイパス方式により除霜運転が実行される。

また、室外膨張弁１３と室内膨張弁４１との間の配管３３、液接続配管３９内の液冷媒は、過冷却膨張弁２５が全開もしくは微開状態であるため、過冷却配管２６〜２８および過冷却熱交換器２４を介して、四方弁１１およびアキュムレータ１６を接続する配管３４に流入する。これにより、配管３４内のガス冷媒と、過冷却配管２８からの液冷媒とが混ざり、アキュムレータ１６に流入する冷媒のかわき度が小さくなり、かわき度が小さくなった冷媒が、圧縮機１０に流入する。

図２の制御処理の説明に戻ると、マイコン１９は、吐出温度センサ３６および吐出圧力センサ３７により、圧縮機１０の吐出側における冷媒の温度および圧力を検出し、これらに基づき吐出ガス過熱度Ｓｄを算出する（Ｓ４）。そして、算出した吐出ガス過熱度Ｓｄが、所定の過熱度Ｓｄ０（圧縮機１０の信頼性を維持できる過熱度（例えば、１０Ｋ））よりも小さいか否かを判断する（Ｓ５）。吐出ガス過熱度Ｓｄが所定の過熱度Ｓｄ０よりも小さかった場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、マイコン１９は、過冷却膨張弁２５を全閉状態にする（Ｓ６）。これにより、圧縮機１０へ戻る冷媒のかわき度が大きくなり、圧縮機１０での液圧縮を防止することができ、圧縮機１０の信頼性が確保される。その後、マイコン１９は、ステップＳ８に進む。

一方、吐出ガス過熱度Ｓｄが所定の過熱度Ｓｄ０以上であった場合（Ｓ５：ＮＯ）、マイコン１９は、過冷却膨張弁２５を所定開度にする（Ｓ７）。その後、マイコン１９は、除霜終了条件が成立するか否かを判断する（Ｓ８）。除霜終了条件とは、例えば、室外熱交換器１２の温度が所定の値（３℃）以上、または圧縮機１０の吸入側圧力が所定の値（０．７ＭＰａＧ）以上である。除霜終了条件が成立した場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、マイコン１９は、室外膨張弁１３を所定の開度に設定し、室外ファン１４を暖房運転に適した所定の回転数で駆動し、除霜電磁弁２３を閉に設定し、室内膨張弁４１を暖房ができる所定の開度に設定し、室内ファン４３を所定の回転数で駆動することで除霜運転が終了し、暖房運転に戻る。

除霜終了条件が成立しなかった場合（Ｓ８：ＮＯ）、マイコン１９は、ステップＳ４に戻る。

以上のように、本実施形態では、除霜運転時に、過冷却膨張弁２５を所定開度（全開状態もしくは微開状態）に設定し、室外膨張弁１３と室内膨張弁４１との間の配管３３、液接続配管３９内の液冷媒を、過冷却配管２６〜２８および過冷却熱交換器２４を介して、四方弁１１およびアキュムレータ１６を接続する配管３４に流入させている。これにより、アキュムレータ１６内に流入する冷媒のかわき度を小さくして、圧縮機１０の温度を下げることができる。その結果、圧縮機１０への電気入力量の内、圧縮機１０の温度を上げるため（圧縮機１０の熱容量（熱量）の増加）に用いられる電気入力量の比率を小さくし、霜を融解するために用いられる圧縮機１０の電気入力量の比率を大きくすることができる。さらに、圧縮機１０に蓄えられる熱容量も霜を融解する熱量として利用できるため、除霜運転時間の短縮を図ることができる。

一方、液冷媒を配管３４に流入させない場合は、除霜運転において、霜の融解が進むにつれて、融解する霜の量が減少し、霜の温度が高くなると、圧縮機１０の吸入側の圧力が高くなり、冷媒の密度が大きくなり、冷凍サイクルを流れる冷媒循環量が増加する。これにより、室外熱交換器１２から流出する冷媒のかわき度が大きくなり、圧縮機１０の温度が上昇する。このため、圧縮機１０への電気入力量の内、圧縮機１０の温度を上げるため（圧縮機１０の熱容量（熱量）の増加）に用いられる電気入力量の比率が大きくなり、霜を融解するために用いられる圧縮機１０の電気入力量が減少するため、除霜時間が長くなる。しかし、上記のように本実施形態では、液冷媒を配管３４に流入させているので、霜を融解するために用いられる圧縮機１０の電気入力量の比率を大きくすることができ、圧縮機１０に蓄えられる熱容量も霜を融解する熱量として利用できるため、除霜運転時間の短縮を図ることができる。

また、本実施形態では、除霜運転時に、圧縮機１０から吐出された吐出ガスの過熱度に応じて、過冷却膨張弁２５の開度を制御し、圧縮機１０へ戻す冷媒のかわき度を制御している。すなわち、圧縮機１０へ戻す冷媒のかわき度が小さくなりすぎないようにして、圧縮機１０における液圧縮が発生するのを防止している。これにより、圧縮機１０の信頼性を確保することができる。

また、室内膨張弁４１を閉止しているので、室内機４側の冷媒状態はほとんど変化がない。よって、除霜終了後は直ちに暖房が可能であり、除霜終了後の暖房立上りが非常に早く、室内を暖房する積算暖房能力も向上するため、室内の快適性が向上する。さらに、過冷却熱交換器２４は、通常運転において用いた場合、蒸発器として作用する熱交換器に流入する冷媒循環量を低減できるため、蒸発器での圧力損失が低減され、空気調和装置１００としての性能を向上する効果も有する。

次に、本発明の第２の実施形態に係る空気調和装置について、図３に基づいて説明する。図３は、第２の実施形態における除霜運転時の制御処理のフローチャートを示している。図３に示した本実施形態の制御処理のうち、図２に示した第１の実施形態の制御処理と同一の処理については同一のステップ番号を付して説明を省略し、異なるステップについてのみ説明を行う。

ステップＳ１の後、マイコン１９は、室内機４に対する処理として、室内ファン４３を停止し、室内膨張弁４１を全開状態にする（Ｓ９）。これにより、室内熱交換器４０へ流入した冷媒は、室内膨張弁４１を通過して、液接続配管３９を介して、室外機１へ戻る。

また、ステップＳ６、Ｓ７の後、マイコン１９は、圧縮機１０の吐出圧力Ｐｄが、第１の圧力Ｐｃ１よりも大きいか否かを判断する（Ｓ１０）。第１の圧力Ｐｃ１は、除霜熱源が十分確保でき、かつ暖房感を損なわない凝縮温度に相当する圧力（例えばＰｃ１＝２．４ＭＰａＧ）である。

圧縮機１０の吐出圧力Ｐｄが、第１の圧力Ｐｃ１よりも大きい場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、マイコン１９は、室内ファン４３を所定の回転数（微風運転）で回転するように室内ファンモータ４２を制御する（Ｓ１１）。一方、圧縮機１０の吐出圧力Ｐｄが、所定の圧力Ｐｃ１よりも大きくない場合（Ｓ１０：ＮＯ）、マイコン１９は、圧縮機１０の吐出圧力Ｐｄが、第２の圧力Ｐｃ２よりも小さいか否かを判断する（Ｓ１２）。第２の圧力Ｐｃ２は、除霜熱源が十分に確保できず、かつ暖房感を損なう凝縮温度に相当する圧力（例えばＰｃ２＝２．２ＭＰａＧ、Ｐｃ１＞Ｐｃ２）である。

圧縮機１０の吐出圧力Ｐｄが、第２の圧力Ｐｃ２よりも小さい場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、マイコン１９は、室内ファン４３を停止させる（Ｓ１３）。一方、圧縮機１０の吐出圧力Ｐｄが、第２の圧力Ｐｃ２よりも小さくない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、マイコン１９は、ステップＳ８に進む。

以上のように、本実施形態では、除霜運転中において圧縮機１０の吐出圧力Ｐｄの値に応じて、室内ファン４３の駆動及び停止を行う。これにより、除霜熱源が十分確保しつつ、かつ暖房感が損なわなように、除霜運転中においても室内を暖房することが可能となり、室内の空調場の快適性を向上することが可能となる。なお、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を奏する。

次に、本発明の第３の実施形態に係る空気調和装置について、図４に基づいて説明する。図４は、第３の実施形態における空気調和装置２００の冷媒回路図を示す。

空気調和装置２００は、２台の室外機１ａ、１ｂと、２台の室内機４ａ、４ｂを有する。なお、室外機及び室内機の台数に関しては、説明の便宜上２台としているが、室外機及び室内機の台数として２台に限定されるものではない。

室外機１ａ、１ｂは、第１の実施形態で説明した室外機１の構成と同じ構成であるので同一の参照番号を付して説明を省略する。また、室内機４ａ、４ｂも、第１の実施形態で説明した室内機４の構成と同じ構成であるので、同一の参照番号を付して説明を省略する。なお、室外機１ａ、１ｂの各構成を区別するために、参照番号にアルファベットの添え字をしている。同様に、室外機４ａ、４ｂの各構成を区別するために、参照番号にアルファベットの添え字をしている。

室外機１ａと室外機１ｂとは、ガス阻止弁２０ａに接続された室外ガス接続配管５０ａと、ガス阻止弁２０ｂに接続された室外ガス接続配管５０ｂとが、ガス側室外分配器５１を介して接続されることによりガス側において互いに接続される。また、室外機１ａと室外機１ｂとは、液阻止弁２１ａに接続された室外液接続配管５２ａと、液阻止弁２１ｂに接続された室外液接続配管５２ｂとが、液側室外分配器５３を介して接続されることにより液側において互いに接続される。

室内機４ａと室内機４ｂとは、室内熱交換器４０ａに接続された室内ガス接続配管５４ａと、室内熱交換器４０ｂに接続された室内ガス接続配管５４ｂとが、ガス側室内分配器５５を介して接続されることによりガス側において互いに接続される。また、室内機４ａと室内機４ｂとは、室内膨張弁４１ａに接続された室内液接続配管５６ａと、室内膨張弁４１ｂに接続された室内液接続配管５６ｂとが、液側室内分配器５７を介して接続されることにより液側において互いに接続される。

そして、ガス側室外分配器５１とガス側室内分配器５５とがガス接続配管５８により接続され、液側室外分配器５３と液側室内分配器５７とが液接続配管５９により接続されることにより、室外機１ａ、１ｂと室内機４ａ、４ｂとが互いに接続される。

室外機１ａのマイコン１９ａと、室外機１ｂのマイコン１９ｂとは、互いに通信可能に信号線により接続され、室外機１ｂのマイコン１９ｂは、室内膨張弁４１ａ、４１ｂおよび室内ファンモータ４２ａ、４２ｂを制御可能であり、室外機１ａのマイコン１９ａは、室外機１ｂのマイコン１９ｂを介して、室内膨張弁４１ａ、４１ｂおよび室内ファンモータ４２ａ、４２ｂを制御可能である。

次に、本実施形態における除霜運転について説明する。本実施形態に係る空気調和装置２００の除霜運転では、一方の室外機が除霜運転を行っている場合は、他方の室外機は暖房運転を継続するように制御される。そして、一方の室外機の除霜運転が終了した後に、他方の室外機における除霜運転が実行される。このように、本実施形態の除霜運転では、交互に除霜運転が実行されるように制御される。

除霜運転を実行する室外機１ａ、１ｂでは、図２、図３で示した除霜運転と同様の制御処理が実行される。なお、図２の制御処理に基づく除霜運転を実行した場合には、ステップＳ２において、マイコン１９は室内膨張弁４１ａ、４１ｂを全開状態する。

室外機１ａから除霜運転が開始されると、室外機１ｂでは暖房運転が継続され、図４の実線矢印のように冷媒が流れる。すなわち、室外機１ｂにおいて、圧縮機１０ｂで圧縮・吐出された高温高圧のガス冷媒は、配管３０ｂ、四方弁１１ｂ、ガス阻止弁２０ｂを通過して、室外ガス接続配管５０ｂへ流入し、ガス側室外分配器５１により、室外機１ａ側と室内機４ａ、４ｂ側に分配される。すなわち、ガス冷媒は、室外ガス接続配管５０ａとガス接続配管５８とに流入する。

ガス接続配管５８に流入した冷媒は、ガス側室内分配器５５で各室内機４ａ、４ｂに分配され、各室内機４ａ、４ｂの室内熱交換器４０ａ、４０ｂにおいて、各室内ファン４３ａ，４３ｂで導入される空気と熱交換することで凝縮液化して室内を暖房する。その後、冷媒は、各室内膨張弁４１ａ、４１ｂを通過して、室内機４ａ、４ｂから流出し、液側室内分配器５７で合流して液接続配管５９を通過する。そして、冷媒は、液側室外分配器５３において、室外機１ａと室外機１ｂとに分配される。

室外機１ｂに分配された冷媒は、室内液接続配管５２ｂ、液阻止弁２１ｂ、配管３３ｂを通過して、室外膨張弁１３ｂで減圧され低温低圧の冷媒となり、室外熱交換器１２ｂに流入する。室外熱交換器１２ｂにおいて冷媒は、室外ファン１５ｂにより導入される外気と熱交換することにより蒸発ガス化して、室外熱交換器１２ｂから流出し、配管３１ｂ、四方弁１１ｂ、配管３４ｂを通り、アキュムレータ１６ｂに流入する。アキュムレータ１６ｂに流入した冷媒は、所定のかわき度に調整された後、配管３５ｂを通り、圧縮機１０ｂの吸入側に吸入され、圧縮機１０ｂで圧縮されることで暖房運転での冷凍サイクルが形成される。

一方、圧縮機１０ｂから吐出されたガス冷媒のうち、室外ガス接続配管５０ａへ流入したガス冷媒は、ガス阻止弁２０ａ、四方弁１１ａ、配管３０ａを通り、除霜バイパス回路１７ａに流入する。

また、室外機１ａにおいて、圧縮機１０ａで圧縮・吐出された高温高圧のガス冷媒は、室外機１ｂから分流したガス冷媒と合流して除霜バイパス回路１７ａに流入し、除霜電磁弁２３ａおよび除霜配管２２ａを通過して、配管３２ａに合流する。室外膨張弁１３ａが全閉状態であるため、合流した冷媒は全て室外熱交換器１２ａ内に流入する。室外ファン１５ａは停止しているため、室外熱交換器１２ａ内に流入した冷媒は、室外熱交換器１２に付着する霜と熱交換して霜を融解させながら気液二相化して、室外熱交換器１２ａから流出する。室外熱交換器１２ａから流出した気液二相冷媒は、四方弁１１を通過しアキュムレータ１６ａ内に流入し、アキュムレータ１６ａにより所定の冷媒かわき度に調整され圧縮機１０ａの吸入側に流入し、圧縮機１１で圧縮される。このように、室外機１ａにおいて除霜運転中の冷凍サイクルが形成される。

また、液側室外分配器５３において、室外機１ａに分配された冷媒は、過冷却バイパス回路１８ａに流入し、過冷却膨張弁２５ａで所定の流量に調整され、過冷却配管２７ａ、２８ａおよび過冷却熱交換器２４ａを通り、四方弁１１ａおよびアキュムレータ１６ａを接続する配管３４ａに流入する。これにより、配管３４ａ内のガス冷媒と、過冷却配管２８ａからの液冷媒とが混ざり、アキュムレータ１６ａに流入する冷媒のかわき度が小さくなり、かわき度が小さくなった冷媒が圧縮機１０ａに流入する。これにより、第１の実施形態の空気調和装置１００と同様に、霜を融解するために用いられる圧縮機３ａの電気入力量を増加させるばかりか、圧縮機３ａの熱容量分も霜を融解する熱量として利用するため除霜運転時間の短縮を図ることができる。

次に、室外機１ａの除霜運転が終了すると、室外機１ａは除霜運転から暖房運転に切替えられ、室外機１ｂは暖房運転から除霜運転に切替えられ、破線矢印のように冷媒が流れる。すなわち、室外機１ａにおいて、圧縮機１０ａで圧縮・吐出された高温高圧のガス冷媒は、配管３０ａ、四方弁１１ａ、ガス阻止弁２０ａを通過して、室外ガス接続配管５０ａへ流入し、ガス側室外分配器５１により、室外機１ｂ側と室内機４ａ、４ｂ側に分配される。

室内機４ａ、４ｂ側に分配された冷媒の流れは、上記と同様なので説明を省略する。また、室内機１ｂにおける除霜運転は、上記の室外機１ａにおける除霜運転と同様であるので説明を省略し、室内機１ａにおける暖房運転は、上記の室外機１ｂにおける暖房運転と同様であるので説明を省略する。

室外機１ｂにおける除霜運転においても、配管３４ｂ内のガス冷媒と、過冷却配管２８ｂからの液冷媒とが混ざり、アキュムレータ１６ｂに流入する冷媒のかわき度が小さくなり、かわき度が小さくなった冷媒が圧縮機１０ｂに流入する。これにより、第１の実施形態の空気調和装置１００と同様に、霜を融解するために用いられる圧縮機３ｂの電気入力量を増加させるばかりか、圧縮機３ｂの熱容量分も霜を融解する熱量として利用するため除霜運転時間の短縮を図ることができる。

以上のように、本実施形態では、複数台の室外機を交互に除霜することにより、暖房運転している室外機の外気から吸熱した熱量及び圧縮機の電気入力量を、室内機及び除霜運転している室外機に導入することができる。よって、単体機で除霜運転を行う場合と比較して除霜熱源を大きくすることができるため、除霜運転時間を短縮することが可能となる。また、室内機側へ送られる熱量も増加するため、除霜運転中における室内ファンの運転時間も長くなり、その結果、除霜運転中の室内の暖房能力も向上するため、室内の快適性も向上する効果を有する。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。

例えば、第２の実施形態において、圧縮機１０の吐出圧力Ｐｄが、第１の圧力Ｐｃ１よりも大きい場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、室内ファン４３を所定の回転数（微風運転）で回転させ（Ｓ１１）、圧縮機１０の吐出圧力Ｐｄが、第２の圧力Ｐｃ２よりも小さい場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、室内ファン４３を停止させた（Ｓ１３）。しかし、圧縮機１０の吐出圧力Ｐｄが、第１の圧力Ｐｃ１よりも大きい場合、室内ファン４３の回転数を一段階アップさせるようにしても良く、圧縮機１０の吐出圧力Ｐｄが、第２の圧力Ｐｃ２よりも小さい場合、室内ファン４３の回転数を一段階ダウンさせるようにしても良い。

また、第３の実施形態において、除霜運転は室外機１ａから実行したが、室外機１ｂから実行しても良い。

１：室外機、 ４：室内機、 １０：圧縮機、 １１：四方弁、 １２：室外熱交換器、 １３：室外膨張弁、 １６：アキュムレータ、 １７：除霜バイパス回路、 １８：過冷却回路、 １９：マイコン、 ２２：バイパス配管、 ２３：除霜電磁弁、 ２５：過冷却熱交換器、 ２６〜２８：過冷却配管、 ３０〜３４：配管、 ４０：室内熱交換器、 ４１：室内膨張弁、 ４３：室内ファン、 ３８、５８：ガス接続配管 ３９、５９：液接続配管 １００、２００：空気調和装置

Claims (6)

1. 室外機と、前記室外機にガス接続配管および液接続配管を介して接続された室内機と、制御部とを備える空気調和装置であって、
   前記室外機は、
   冷媒を吐出する圧縮機と、
   前記冷媒の流れを切り替えるための四方弁と、
   前記冷媒と外気との間で熱交換するための室外熱交換器と、
   前記冷媒の流量を調整可能な室外膨張弁と、
   前記冷媒のかわき度を調整するためのアキュムレータと、
   前記圧縮機と前記四方弁とを接続する第１の配管と、
   前記室外熱交換器と前記室外膨張弁とを接続する第２の配管と、
   前記室外膨張弁と前記液接続配管との間での前記冷媒の流通を可能にする第３の配管と、
   前記四方弁と前記アキュムレータとを接続する第４の配管と、
   前記第３の配管に設けられた過冷却回路と、
   バイパス回路と、を有し、
   前記過冷却回路は、
   過冷却熱交換器と、
   前記第３の配管と前記過冷却熱交換器とを接続し、前記第３の配管を流れる前記冷媒の一部が流入する第５の配管と、
   前記第５の配管に設けられ、前記第３の配管から前記過冷却熱交換器へ流れる前記冷媒の流量を調整可能な過冷却膨張弁と、
   前記第４の配管と前記過冷却熱交換器とを接続する第６の配管と、を有し、
   前記バイパス回路は、
   前記第１の配管と前記第２の配管とを接続する第７の配管と、
   前記第７の配管に設けられ、前記第７の配管の流路を開閉する電磁弁と、と有し、
   前記室内機は、
   前記冷媒と内気との間で熱交換するための室内熱交換器と、
   前記冷媒の流量を調整可能な室内膨張弁と、を有し、
   前記制御部は、除霜運転において、前記四方弁を暖房運転時の状態に維持し、前記室内膨張弁を閉状態にし、前記室外膨張弁を閉状態にすると共に、前記電磁弁を開状態にして前記圧縮機から吐出された冷媒を前記第７の配管を通過させ前記室外熱交換器へ流入するようにし、前記過冷却膨張弁を所定の開度にして前記第３の配管を流れる冷媒を前記第５の配管および前記第６の配管を通過させ前記第４の配管に流入させる空気調和装置。
2. 前記制御部は、前記圧縮機から吐出された冷媒の過熱度に応じて、前記過冷却膨張弁を所定の開状態または閉状態にする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記制御部は、除霜運転において、前記室内膨張弁を開状態にし、前記圧縮機から吐出された冷媒の吐出圧力に応じて、前記室内機の室内ファンの回転を制御する請求項１または請求項２に記載の空気調和装置。
4. 第１の室外機および第２の室外機と、前記第１の室外機および前記第２の室外機にガス接続配管および液接続配管を介して接続された複数の室内機と、制御部とを備える空気調和装置であって、
   前記第１の室外機および前記第２の室外機のそれぞれは、
   冷媒を吐出する圧縮機と、
   前記冷媒の流れを切り替えるための四方弁と、
   前記冷媒と外気との間で熱交換するための室外熱交換器と、
   前記冷媒の流量を調整可能な室外膨張弁と、
   前記冷媒のかわき度を調整するためのアキュムレータと、
   前記圧縮機と前記四方弁とを接続する第１の配管と、
   前記室外熱交換器と前記室外膨張弁とを接続する第２の配管と、
   前記室外膨張弁と前記液接続配管との間での前記冷媒の流通を可能にする第３の配管と、
   前記四方弁と前記アキュムレータとを接続する第４の配管と、
   前記第３の配管に設けられた過冷却回路と、
   バイパス回路と、を有し、
   前記過冷却回路は、
   過冷却熱交換器と、
   前記第３の配管と前記過冷却熱交換器とを接続し、前記第３の配管を流れる前記冷媒の一部が流入する第５の配管と、
   前記第５の配管に設けられ、前記第３の配管から前記過冷却熱交換器へ流れる前記冷媒の流量を調整可能な過冷却膨張弁と、
   前記第４の配管と前記過冷却熱交換器とを接続する第６の配管と、を有し、
   前記バイパス回路は、
   前記第１の配管と前記第２の配管とを接続する第７の配管と、
   前記第７の配管に設けられ、前記第７の配管の流路を開閉する電磁弁と、を有し、
   前記複数の室内機のそれぞれは、
   前記冷媒と内気との間で熱交換するための室内熱交換器と、
   前記冷媒の流量を調整可能な室内膨張弁と、を有し、
   前記制御部は、暖房運転中に前記第１の室外機および前記第２の室外機において除霜運転が必要な場合、前記第１の室外機を除霜運転に切り替える共に、前記第２に室外機は暖房運転を継続し、前記第１の室外機の除霜運転が終了した後に、前記第１の室外機を暖房運転に切り替えると共に、前記第２の室外機を除霜運転に切り替え、
   前記制御部は、前記第１の室外機および前記第２の室外機の除霜運転において、前記四方弁を暖房運転時の状態に維持し、前記室内膨張弁を閉状態にし、前記室外膨張弁を閉状態にすると共に、前記電磁弁を開状態にして前記圧縮機から吐出された冷媒を前記第７の配管を通過させ前記室外熱交換器へ流入するようにし、前記過冷却膨張弁を所定の開度にして前記第３の配管を流れる冷媒を前記第５の配管および前記第６の配管を通過させ前記第４の配管に流入させる空気調和装置。
5. 前記制御部は、前記圧縮機から吐出された冷媒の過熱度に応じて、前記過冷却膨張弁を所定の開状態または閉状態にする請求項４に記載の空気調和装置。
6. 前記制御部は、除霜運転において、前記室内膨張弁を開状態にし、前記圧縮機から吐出された冷媒の吐出圧力に応じて、前記室内機の室内ファンの回転を制御する請求項４または請求項５に記載の空気調和装置。
   

Images