JP2017125628A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸熱源が小さい場合においても、除霜時間の短縮化を図り、暖房停止時間を短縮化し、使用者の快適性を向上できる空気調和装置を提供する。【解決手段】圧縮機１１と、圧縮機１１と並列に設けられた複数の室外熱交換器１５ａ、１５ｂと、室外熱交換器１５ａ、１５ｂ毎に設けられた室外膨張弁１６ａ、１６ｂと、室内熱交換器２２ａ、２２ｂとを備えた空気調和装置１Ａにおいて、除霜時に冷媒の流入口となる室外熱交換器１５ａ、１５ｂの一方の接続口２５ａ、２５ｂに接続された接続管１１３ａ、１１３ａに、該室外熱交換器１５ａ、１５ｂ毎に設けられた弁装置１３０ａ、１３０ｂと、接続管１１３ａ、１１３ａから分岐し、弁装置１３０ａ、１３０ｂの切り替えによって、室外熱交換器１５ａ、１５ｂの一方の接続口２５ａ、２５ｂを、圧縮機１１の吸込口１１ａに連通させるバイパス回路１７ａ、１７ｂと、を備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、室外ユニットと複数台の室内ユニットを有し、複数台の室内ユニットの冷房運転もしくは暖房運転を実施可能とする空気調和装置に関するものである。

従来、室外ユニットと複数台の室内ユニットを有し、複数台の室内ユニットの冷房運転もしくは暖房運転を実施可能とする空気調和装置が存在する。これらの空気調和装置では、室外ユニットには、圧縮機と、複数の互いに並列に設けられた室外熱交換器と、各室外熱交換器毎に設けられた室外膨張弁と、冷媒の流路方向を切り替えることができる切替弁とが備えられている。室内ユニットには、室内熱交換器と、室内膨張弁とが備えられている。室外ユニットと室内ユニットはユニット間配管により接続される。ユニット間配管は、室内ユニットの室内熱交換器と、室外ユニットの圧縮機の冷媒吸込管とにそれぞれ接続されたガス管と、室内ユニットの室内膨張弁と、室外ユニットの室外膨張弁とにそれぞれ接続された液管とを有して構成される。

上記構成によると、暖房時、室外熱交換器は蒸発器となり、低温の冷媒が室外熱交換器に流れ、空気と熱交換が行われることになり、空気中の水分が室外熱交換器のフィンに凝結して霜が発生する。室外熱交換器に着霜すると、空気との熱交換ができなくなり、暖房能力が低下する。
そこで、従来の空気調和装置では、室外熱交換器に発生した霜を除くため、暖房と逆方向に冷媒を循環させて、高温の冷媒を室外熱交換器に流し、室外熱交換器を凝縮器として機能させ霜を溶かす逆サイクル除霜（以後、除霜と記述）が可能となっている。つまり、この除霜では、冷房運転時と同じ様に空気調和装置内に冷媒が流れるようになっている。

従来の構成では、各室外熱交換器の圧縮機側に開閉弁を設けて、室外熱交換器の温度が上昇し所定値以上となると除霜完了と判断し、当該室外熱交換器と接続する開閉弁を閉める動作が行われる。この動作により、除霜が完了した室外熱交換器への冷媒の寝込回避が可能となり、除霜が完了していない室外熱交換器へ十分な冷媒を供給することになり、除霜能力が向上する。しかし、開閉弁を閉じることで冷媒の流入が急に遮断され、高圧が瞬時に上昇する場合があり、異常高圧となり、圧縮機が停止し、除霜が中断する課題があった。

これらの課題を解決するため、特許文献１が提案されている。図７に特許文献１の構成を示す。圧縮機４１と、切替弁４２と、室外熱交換器４３ａ、４３ｂと、室外膨張弁４４ａ、４４ｂとからなる室外ユニット４０と、室内膨張弁５１と室内熱交換器５２を備えた室内ユニット５０が接続された冷媒回路で構成されている。
除霜中に、例えば室外熱交換器４３ａの温度が所定値以上となると、除霜完了と判断し、除霜完了した室外熱交換器４３ａに対応する室外膨張弁４４ａを閉じる動作を行う。これにより、室内ユニット５０に流れる冷媒流量が少なくなり、室内熱交換器５２で冷媒が蒸発しやすくなることで、圧縮機４１の吸入過熱度が大きくなる。過熱度の上昇によって、室内膨張弁５１を開く動作を行い冷媒流量を増加させるが、室内膨張弁５１の開度が所定値以上となると、室外ユニット４０から流入してくる冷媒流量が減少したと判断して、室外膨張弁４４ａを開く動作を行う。この動作により、除霜中の急激な圧力上昇を抑制し、除霜中断を防止することで、除霜が継続できるとしている。

特開２０１０−２０３６７３号公報

しかしながら、上記従来技術では、除霜を実施する上で除霜中に吸熱源となる室内熱交換器の温度低下を防止するために吸熱を制限する場合や、接続室内ユニットが少なく吸熱源が極めて小さい場合には対応できず、吸熱量が減少、圧縮機吸入温度が低下し、凝縮温度が上昇し難くなるため、複数の室外熱交換器ともに除霜完了まで到達せず、除霜時間が長くなりことで暖房時間が短くなり、使用者の快適性が低下するという課題がある。

そこで、本発明は、上記課題を解決するものであり、吸熱源が小さい場合においても、除霜時間の短縮化を図り、暖房停止時間を短縮化し、使用者の快適性を向上できる空気調和装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機と、前記圧縮機と並列に設けられた複数の室外熱交換器と、前記室外熱交換器毎に設けられた室外膨張弁と、室内熱交換器とを備えた空気調和装置において、除霜時に冷媒の流入口となる前記室外熱交換器の一方の接続口に接続された接続管に、該室外熱交換器毎に設けられた弁装置と、前記接続管から分岐し、前記弁装置の切り替えによって、前記室外熱交換器の一方の接続口を、前記圧縮機の吸込口に連通させるバイパス回路と、を備えたことを特徴とする。

また本発明は、上記の空気調和装置において、除霜時に、前記複数の室外熱交換器の中から除霜を行う除霜対象室外熱交換器を選択し、前記弁装置を切り替えて、前記除霜対象室外熱交換器でない室外熱交換器の前記一方の接続口を前記バイパス回路に接続する制御部を備えたことを特徴とする。

また本発明は、上記の空気調和装置において、前記弁装置は、前記圧縮機の吐出口と前記室外熱交換器との間に該室外熱交換器毎に設けられた第１の開閉弁と、前記第１の開閉弁と前記室外熱交換器との間から分岐する前記室外熱交換器毎に設けられた前記バイパス回路にそれぞれ設けられた第２の開閉弁と、を備えたことを特徴とする。

また本発明は、上記の空気調和装置において、前記制御部は、除霜時に、前記除霜対象室外熱交換器でない室外熱交換器と接続する前記第１の開閉弁、及び、前記室外膨張弁を閉状態、前記除霜対象室外熱交換器でない室外熱交換器と接続する前記第２の開閉弁を開状態とすることを特徴とする。

また本発明は、上記の空気調和装置において、前記弁装置は、前記室外熱交換器の一方の接続口を、前記圧縮機の吐出口の側に接続するか、又は、前記バイパス回路に接続するかを切り替える熱交換器切替弁を備えたことを特徴とする。

また本発明は、上記の空気調和装置において、前記制御部は、除霜時に、前記熱交換切替弁を切り替えて、前記除霜対象室外熱交換器でない室外熱交換器の一方の接続口を前記バイパス回路に接続することを特徴とする。

また本発明は、上記の空気調和装置において、前記複数の室外熱交換器が上下方向に並列に設けられ、前記制御部は前記室外熱交換器の最下段伝熱管の位置が高い前記室外熱交換器から順次除霜を行うことを特徴とする。

また本発明は、上記の空気調和装置において、前記複数の室外熱交換器が左右方向に並列に設けられ、前記制御部は前記室外熱交換器の伝熱管ガス側入口から前記圧縮機の吸入口までの配管長さが短い前記室外熱交換器から順次除霜を行うことを特徴とする。

本発明の空気調和装置では、例えば、吸熱源が小さい場合においても、吸熱が不足せず、除霜に必要な熱量を十分に得ることになり、凝縮温度が上昇しやすく、除霜が早く完了し、暖房停止時間の短縮化となり、使用者の快適性を向上させることができる。
また、複数回に分けて除霜を行うことで、除霜対象室外熱交換器容量が熱量に対して相対的に小さくなり、室外熱交換器の凝縮負荷が小さくなり、室外熱交換器の温度が上昇しやすくなるため、確実に霜を溶かすことが可能となり、霜残りによる暖房復帰時の性能低下を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る空気調和装置の冷媒回路を示す図である。 室外熱交換器の除霜時の熱量の関係の一例を示す図である。 除霜運転を行う際の制御部の動作を示すフローチャートである。 複数の室外熱交換器が上下に並べられている構成を示す模式図である。 複数の室外熱交換器が左右に並べられている構成を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る空気調和装置の冷媒回路を示す図である。 従来技術の実施形態に係る空気調和装置の冷媒回路を示す図である。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る空気調和装置１Ａの冷媒回路図である。
図１に示すように、空気調和装置１Ａは、室外ユニット１０と、複数の室内ユニット２０ａ、２０ｂと、室外ユニット１０と室内ユニット２０ａ、２０ｂとを接続するユニット間配管３０とを備える。ユニット間配管３０は、液管３１とガス管３２とを備えて構成される。室内ユニット２０ａ、２０ｂは、液管３１、ガス管３２に対し、並列に接続される。

室外ユニット１０は、圧縮機１１と、切替弁１２と、室外熱交換器１５ａ、１５ｂと、室外膨張弁１６ａ、１６ｂと、液管接続口１８と、ガス管接続口１９とを備えている。また、室外ユニット１０は、弁装置１３０ａ、１３０ｂとしての第１の開閉弁１３ａ、１３ｂ、及び第２の開閉弁１４ａ、１４ｂと、バイパス回路１７ａ、１７ｂと、を備えている。液管３１の一端は、室外ユニット１０の液管接続口１８、ガス管３２の一端は、室外ユニット１０のガス管接続口１９に接続され、液管３１の他端は、室内膨張弁２１ａ、２１ｂ、ガス管３２の他端は、室内熱交換器２２ａ、２２ｂに接続される。

切替弁１２は、圧縮機１１の吐出側を、室外熱交換器１５ａ、１５ｂの一方の接続口２５ａ、２５ｂ又は、ガス管接続口１９のいずれか一方に接続するように切替え可能に構成されている。空気調和装置１Ａを冷房運転する場合に、又は、室外熱交換器１５ａ、１５ｂの除霜運転をする場合には、圧縮機１１の吐出側を、室外熱交換器１５ａ、１５ｂの一方の接続口２５ａ、２５ｂに接続するように切替弁１２を切り替える。空気調和装置１Ａを暖房運転する場合には、圧縮機１１の吐出側を、ガス管接続口１９に接続するように切替弁１２を切り替える。このようにして、空気調和装置１Ａは、切替弁１２の切り替えにより、冷房運転、暖房運転、及び、除霜運転可能に構成されている。

室外熱交換器１５ａ、１５ｂは同じ容量の熱交換器であり、圧縮機１１に対して並列に設けられている。室外熱交換器１５ａ、１５ｂの一方の接続口２５ａ、２５ｂと切替弁１２との間を接続する接続管１１３ａ、１１３ｂには、第１の開閉弁１３ａ、１３ｂがそれぞれ設けられている。第１の開閉弁１３ａ、１３ｂは、それぞれ開くことで、接続管１１３ａ、１１３ｂ内に冷媒が流れ、閉じることで、接続管１１３ａ、１１３ｂ内の冷媒の流れが停止するように構成されている。また、室外熱交換器１５ａ、１５ｂの他方の接続口２６ａ、２６ｂには室外熱交換器１５ａ、１５ｂの冷媒流量を調整できる室外膨張弁１６ａ、１６ｂが接続されている。

また、室外熱交換器１５ａ、１５ｂの一方の接続口２５ａ、２５ｂと圧縮機１１の吸入口との間には、接続管１１３ａ、１１３ｂからそれぞれ分岐するバイパス管１１７ａ、１１７ｂが接続されている。バイパス管１１７ａ、１１７ｂにより、室外熱交換器１５ａ、１５ｂの一方の接続口２５ａ、２５ｂと圧縮機１１の吸入口とを連通させるバイパス回路１７ａ、１７ｂが形成される。バイパス管１１７ａ、１１７ｂには、第２の開閉弁１４ａ、１４ｂがそれぞれ備えられている。第２の開閉弁１４ａ、１４ｂはそれぞれ開くことでバイパス回路１７ａ、１７ｂ内に冷媒が流れ、閉じることで、バイパス回路１７ａ、１７ｂ内の冷媒の流れが停止するように構成されている。バイパス回路１７ａ、１７ｂは上記第１の開閉弁１３ａ、１３ｂと上記室外熱交換器１５ａ、１５ｂとの間で、接続管１１３ａ、１１３ｂから分岐し、上記圧縮機１１の吸込口１１ａに至る回路であり、上記室外熱交換器１５ａ、１５ｂ毎に設けられている。

室内ユニット２０ａ、２０ｂは、それぞれ室内膨張弁２１ａ、２１ｂと、室内熱交換器２２ａ、２２ｂとを備える。
空気調和装置１Ａは、切替弁１２を切り替えることで、室外熱交換器１５ａ、１５ｂを凝縮器として用いる冷房運転と、室内熱交換器２２ａ、２２ｂを凝縮器として用いる暖房運転とを切り替えて動作可能に構成されている。
空気調和装置１Ａは、圧縮機１１、第１の開閉弁１３ａ、１３ｂ、第２の開閉弁１４ａ、１４ｂ、及び、切替弁１２を切り替えて、冷房運転、暖房運転、及び、後述する除霜運転のいずれかの運転を行うように各部を制御する制御部１００を備えている。

制御部１００は、図示しないＣＰＵ、不揮発性メモリー、ＲＡＭ等により構成され、不揮発性メモリーに記憶されている制御プログラムを読み出して実行し、空気調和装置１Ａの各部を制御する。
制御部１００は、室内ユニット２０ａ、２０ｂを冷房運転する場合には、第１の開閉弁１３ａ、１３ｂ、室外膨張弁１６ａ、１６ｂ、室内膨張弁２１ａ、２１ｂを開状態とする。そして、制御部１００は、第２の開閉弁１４ａ、１４ｂを閉状態とする。また、制御部１００は、圧縮機１１の吐出側と第１の開閉弁１３ａ、１３ｂとが接続されるように切替弁１２を切り替える。こうして、制御部１００は、圧縮機１１、切替弁１２、第１の開閉弁１３ａ、１３ｂ、室外熱交換器１５ａ、１５ｂ、室外膨張弁１６ａ、１６ｂ、液管接続口１８、室内膨張弁２１ａ、２１ｂ、室内熱交換器２２ａ、２２ｂ、ガス管接続口１９、切替弁１２、及び、圧縮機１１が順に連通させる。
これにより、図１において実線の矢印で示したように、制御部１００は、圧縮機１１から吐出管１１１を経て吐出した冷媒を、室外熱交換器１５ａ、１５ｂで放熱して凝縮し、液管３１を介して室内ユニット２０ａ、２０ｂに供給する。そして、制御部１００は、室内熱交換器２２ａ、２２ｂで吸熱し蒸発した冷媒を、ガス管３２を介して室外ユニット１０に戻し、吸込管１１２を経て圧縮機１１に戻して、冷媒回路を循環させる。

また、制御部１００は、室内ユニット２０ａ、２０ｂを暖房運転する場合には、第１の開閉弁１３ａ、１３ｂ、室外膨張弁１６ａ、１６ｂ、室内膨張弁２１ａ、２１ｂを開状態とする。そして、制御部１００は、第２の開閉弁１４ａ、１４ｂを閉状態とする。また、制御部１００は、圧縮機１１の吐出側とガス管接続口１９とが接続されるように切替弁１２を切り替える。こうして、制御部１００は、圧縮機１１、切替弁１２、ガス管接続口１９、室内熱交換器２２ａ、２２ｂ、室内膨張弁２１ａ、２１ｂ、液管接続口１８、室外膨張弁１６ａ、１６ｂ、室外熱交換器１５ａ、１５ｂ、第１の開閉弁１３ａ、１３ｂ、切替弁１２、及び、圧縮機１１を順に連通させる。
これにより、図１において破線の矢印で示したように、制御部１００は、圧縮機１１から吐出管１１１を経て吐出された冷媒を、ガス管３２を介して室内ユニット２０ａ、２０ｂに供給する。そして、制御部１００は、室内熱交換器２２ａ、２２ｂで放熱して凝縮した冷媒を、液管３１を介して室外ユニット１０に戻し、室外熱交換器１５ａ、１５ｂで吸熱させ蒸発させて、吸込管１１２を経て圧縮機１１に戻し、冷媒回路を循環させる。

ところで、暖房運転時に、空気中の水分が室外熱交換器１５ａ、１５ｂのフィンに凝結して霜が発生する場合がある。室外熱交換器１５ａ、１５ｂに着霜すると、空気との熱交換ができなくなり、暖房能力が低下するため、着霜が予測される条件になると、制御部１００は、室外熱交換器１５ａ、１５ｂの除霜運転を行う。

図３は、除霜運転を行う際の制御部１００の動作を示すフローチャートである。制御部１００は、空気調和装置１Ａの暖房運転時に、室外熱交換器１５ａ、１５ｂの除霜運転が必要か否かを判定する（ステップＳ１）。例えば、制御部１００は、室外熱交換器１５ａ、１５ｂの冷媒温度が予め設定した閾値以下（例えば−１０℃以下）である場合に、除霜運転が必要であると判定する構成とすることができる。この場合、室外ユニット１０には、暖房運転時に室外熱交換器１５ａ、１５ｂの一方の接続口２５ａ、２５ｂから流出する冷媒の温度を計測する不図示の温度センサーが備えられる。そして、制御部１００は、当該温度センサーが計測した冷媒温度を取得して、冷媒温度が予め設定した閾値以下であるか否かを判定する構成であってもよい。制御部１００は、室外熱交換器１５ａ、１５ｂの冷媒温度の他に、外気乾球温度や、湿球温度に基づいて除霜運転が必要であるか否かを判定する構成であっても良い。また、制御部１００は、種々のセンサーから入力される室外側外気乾球温度、湿球温度、及び、室外熱交換器１５ａ、１５ｂの冷媒温度に基づいて、除霜運転が必要か否かを判定する構成であっても良い。

制御部１００は、除霜運転が必要であると判定すると（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、まず１回目の除霜運転を開始する。１回目の除霜運転では、制御部１００は、室外熱交換器１５ａ、１５ｂのうち、どちらか一方の室外熱交換器の除霜を行う。本実形態では、制御部１００が、１回目の除霜を、室外熱交換器１５ａに対して行うものとして以下の説明をする。
制御部１００は、１回目の除霜を開始するために、第１の開閉弁１３ａ、室外膨張弁１６ａ、第２の開閉弁１４ｂ、室内膨張弁２１ａ、２１ｂを開状態とし、第１の開閉弁１３ｂ、室外膨張弁１６ｂ、第２の開閉弁１４ａを閉状態とする。また、制御部１００は、圧縮機１１の吐出側と第１の開閉弁１３ａ、１３ｂとが接続されるように、切替弁１２を切り替える（ステップＳ２）。こうして、制御部１００は、圧縮機１１、切替弁１２、第１の開閉弁１３ａ、室外熱交換器１５ａ、室外膨張弁１６ａ、液管接続口１８、室内膨張弁２１ａ、２１ｂ、室内熱交換器２２ａ、２２ｂ、ガス管接続口１９、切替弁１２、および圧縮機１１を順に連通させ、室外熱交換器１５ａの除霜を行う。この時、室外熱交換器１５ｂ内の冷媒は、バイパス管１１７ｂを介して圧縮機１１に戻される。

この１回目の除霜では、制御部１００は、圧縮機１１から吐出された高温の冷媒を、室外熱交換器１５ａで放熱させて室外熱交換器１５ａの除霜を行う。室外熱交換器１５ａを出た冷媒は、液管接続口１８を通って室外ユニット１０から流出し、液管３１を介して室内ユニット２０ａ、２０ｂに流入する。室内ユニット２０ａ、２０ｂに流入した冷媒は、室内熱交換器２２ａ、２２ｂおよびガス管３２を介することで、暖房時の熱が蓄熱された配管から吸熱して室外ユニット１０に戻り、圧縮機１１に吸入され、冷媒回路を循環する。また、室外熱交換器１５ｂ内に保有されている冷媒は、バイパス管１１７ｂを通って圧縮機１１に戻される。

制御部１００は、除霜運転中の室外熱交換器１５ａの冷媒の温度が所定値以上（例えば１５℃以上）に到達したか否かを判定する（ステップＳ３）。制御部１００は、室外熱交換器１５ａの冷媒の温度が所定値以上に到達したことを検出すると（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、除霜完了と判断し、１つ目の室外熱交換器１５ａの除霜運転を終了する（ステップＳ４）。

次に、制御部１００は、２回目の除霜運転を開始する（ステップＳ５）。２回目の除霜運転では、室外熱交換器１５ａ、１５ｂのうち、１回目の除霜運転を行ったものの他方の室外熱交換器の除霜が行われる。
本実施形態では、２回目の除霜運転は、室外熱交換器１５ｂに対して行われるものとして以下の説明をする。
制御部１００は、１回目の除霜の状態から、第１の開閉弁１３ｂ、室外膨張弁１６ｂ、第２の開閉弁１４ａを開状態と、第１の開閉弁１３ａ、室外膨張弁１６ａ、第２の開閉弁１４ｂを閉状態とする。この状態では、圧縮機１１の吐出側と第１の開閉弁１３ａ、１３ｂとが接続されるように、切替弁１２が切り替えられている。このように、制御部１００は、圧縮機１１、切替弁１２、第１の開閉弁１３ｂ、室外熱交換器１５ｂ、室外膨張弁１６ｂ、液管接続口１８、室内膨張弁２１ａ、２１ｂ、室内熱交換器２２ａ、２２ｂ、ガス管接続口１９、切替弁１２、および圧縮機１１を順に連通させて、室外熱交換器１５ｂの除霜を行う。この時、室外熱交換器１５ａ内の冷媒は、バイパス管１１７ａを介して圧縮機１１に戻される。

２回目の除霜では、制御部１００は、圧縮機１１から吐出された高温の冷媒を、室外熱交換器１５ｂで放熱させて、室外熱交換器１５ｂの除霜を行う。室外熱交換器１５ｂを出た冷媒は、液管接続口１８を通って室外ユニット１０から流出し、液管３１を介して室内ユニット２０ａ、２０ｂに流入する。室内ユニット２０ａ、２０ｂに流入した冷媒は、室内熱交換器２２ａ、２２ｂおよびガス管３２を介することで、暖房時の熱が蓄熱された配管から吸熱して室外ユニット１０に戻り、圧縮機１１に吸入され、冷媒回路を循環する。また、室外熱交換器１５ａ内に保有されている冷媒は、バイパス管１１７ａを通して圧縮機１１に戻される。
制御部１００は、除霜運転中の室外熱交換器１５ｂの冷媒の温度が所定値以上（例えば１５℃以上）に到達したか否かを判定する（ステップＳ６）。制御部１００は、室外熱交換器１５ｂの冷媒の温度が所定値以上に到達したことを検出すると（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、除霜完了と判断し、２つ目の室外熱交換器１５ｂに対する除霜運転を完了する（ステップＳ７）。

本実施の形態では、制御部１００は、圧縮機１１に対して並列に設けられた２台の室外熱交換器１５ａ、１５ｂを２回に分けて順次除霜を行う構成であるが、３台以上の並列に設けられた室外熱交換のそれぞれを別々に順に除霜する構成であっても良い。そのため、２つ目の室外熱交換器１５ｂの除霜運転を完了する際に、制御部１００は、すべての室外熱交換器の除霜運転が完了したか否かを判定する（ステップＳ８）構成であっても良い。そして、すべての室外熱交換器の除霜運転が完了した場合には、除霜運転動作を終了し、まだ除霜運転が完了していない室外熱交換器がある場合には、ステップＳ５〜ステップＳ８を繰り返す構成であっても良い。この場合には、制御部１００は、除霜運転対象の室外熱交換器に接続された第１の開閉弁、室外膨張弁を開状態とすると共に、第２の開閉弁を閉状態とする。また、制御部１００は、除霜運転対象ではない室外熱交換器に接続された第１の開閉弁、室外膨張弁を閉状態とすると共に第２の開閉弁を開状態とする。そして、制御部１００は、圧縮機１１から吐出された高温の冷媒を、除霜運転対象の室外熱交換器で放熱させて除霜を行うとともに、他の室外熱交換器内に保有されている冷媒を、バイパス管を通して圧縮機１１に戻す。

図２は、合計容量が０．０８２ｍ^３の室外熱交換器１５ａ、１５ｂの除霜時に、室外熱交換器１５ａ、１５ｂにおいて−１０℃の冷媒温度の冷媒を、１５℃まで上昇させるために必要な熱量を示す図である。なお、図３に示した除霜に必要な熱量は、冷媒温度が−１０℃の際に、着霜が予測される条件（室外側外気乾球温度２℃、湿球温度１℃）における、室外熱交換器１５ａ、１５ｂの容量、除霜前後の冷媒の温度変化、および冷媒の密度・比熱から求めたものである。

また、図２には、除霜中にガス管３２から得られる熱量が示されている。除霜中にガス管３２から得られる熱量は、暖房運転時に高温冷媒が循環するガス管３２の容量、除霜前後のガス管３２内の冷媒の温度変化、および冷媒の密度・比熱から、求められる。例えば、室外熱交換器１５ａ、１５ｂを同時に除霜する場合、ガス管３２の長さが５００ｍと長い設置条件では、ガス管３２からの吸熱が多く、室外熱交換器１５ａ、１５ｂを除霜するだけの十分な熱量を得ることになる。しかし、ガス管３２の長さが３０ｍと短い設置条件では、室外熱交換器１５ａ、１５ｂの容量に対してガス管３２からの吸熱が少なく、除霜するだけの十分な熱量を得られず、室外熱交換器温度が１５℃に到達しにくくなる。

本実施形態では、各室外熱交換器１５ａ、１５ｂを別々に、２回に分けて除霜を行っているため、１回目の除霜対象室外熱交換器１５ａの容量が、室外熱交換器１５ａ、１５ｂを同時に除霜する場合の容量の半分の０．０４１ｍ^３となる。このため、除霜に必要な熱量も室外熱交換器１５ａ、１５ｂの除霜を同時に行う場合に比べて半分で済む。また、１回目の除霜が完了し、２回目の除霜対象室外熱交換器１５ｂに移行後は、１回目の除霜対象室外熱交換器１５ａから吸熱することで、熱量を確保できる。これにより、吸熱源が小さい場合においても、吸熱が不足せず、確実に霜を溶かすことが可能となり、霜残りによる暖房復帰時の性能低下を抑制することができる。また、ガス管３２が短い場合（例えば３０ｍ）においても除霜に必要な熱量を確保でき、室外熱交換器温度が１５℃まで到達しやすくなる。

本実施の形態では、除霜運転時に、２台の並列に設けられた室外熱交換器１５ａ、１５ｂを２回に分けて順次除霜を行う。そして、１回目の除霜では、除霜対象室外熱交換器１５ａでない室外熱交換器１５ｂ内の冷媒がバイパス回路１７ｂから圧縮機１１に流れる。２回目の除霜では、除霜対象室外熱交換器１５ｂでない室外熱交換器１５ａ内の冷媒がバイパス回路１７ａから圧縮機１１に流れる。これにより、ガス管３２からの吸熱が少なくなる２回目の除霜を実施する際に、１回目の除霜で温められた室外熱交換器１５ａからも吸熱することが可能となり、除霜に必要な熱量を十分に得ることになる。よって、凝縮温度が上昇しやすく、除霜が早く完了し、暖房停止時間の短縮化となり、使用者の快適性を向上させることができる。

また、複数回に分けて除霜を行うことで、除霜させる室外熱交換器容量が熱量に対して相対的に小さくなり、各室外熱交換器の凝縮負荷が小さく、より室外熱交換器の温度が上昇しやすくなる。このため、ユニット間のガス管３２が短く、ガス管３２からの吸熱が少ない場合においても、確実に霜を溶かすことが可能となり、霜残りによる暖房復帰時の性能低下を抑制することができる。

図４（一部の配管・弁などは不図示）は、複数の室外熱交換器１５ａ、１５ｂの配置構成を示す図である。図４に示すように、複数の室外熱交換器１５ａ、１５ｂは上下方向に並列に設けられている構成であってもよい。室外熱交換器１５ａは上段に位置している。室外熱交換器１５ａの最下段伝熱管３３ａの位置は、圧縮機１１の吸込口１１ａとヘッド差がＨ１である。室外熱交換器１５ｂは下段に位置している。室外熱交換器１５ｂの最下段伝熱管３３ｂの位置は、圧縮機１１の吸込口１１ａとヘッド差がＨ２である。そして、ヘッド差Ｈ１＞ヘッド差Ｈ２である。
制御部１００は、複数の室外熱交換器１５ａ、１５ｂが上下方向に並列に設けられている場合、室外熱交換器１５ａ、１５ｂの最下段伝熱管３３ａ、３３ｂの位置が高い室外熱交換器１５ａから順次除霜を行うこととする。

これにより、最下段伝熱管３３ａの位置が高い室外熱交換器１５ａの方が、圧縮機１１の吸込口１１ａとのヘッド差が大きく、冷媒が圧縮機１１に戻りやすくなる。２回目の除霜を実施する際には、１回目の除霜で冷媒が流入した室外熱交換器１５ａから冷媒が戻りやすくなり、室外熱交換器１５ａからより吸熱しやすくなる。このため、除霜に必要な熱量が得ることができ、さらなる除霜時間の短縮化、暖房停止時間の短縮化となり、使用者の快適性をさらに向上できる。

また、最下段伝熱管３３ｂの位置が低い下側の室外熱交換器１５ｂの方が、２回目に除霜を行うことになる。このため、上側の室外熱交換器１５ａの除霜中に発生する凝縮水の滴下による下側の室外熱交換器１５ｂでの再氷結が抑制されることになり、暖房が頻繁に停止することによる暖房性能の低下を抑制できる。

図５（一部の配管・弁などは不図示）は、複数の室外熱交換器１５ａ、１５ｂの別の配置構成を示す図である。図５に示すように、複数の室外熱交換器１５ａ、１５ｂは左右方向に並列に設けられている構成であってもよい。室外熱交換器１５ａの伝熱管ガス側入口３４ａから圧縮機１１の吸込口１１ａまでの配管長さは、室外熱交換器１５ｂの伝熱管ガス側入口３４ｂから圧縮機１１の吸込口１１ａまでの配管長さよりも短くなっている。
制御部１００は、複数の室外熱交換器１５ａ、１５ｂが左右方向に並列に設けられている場合、室外熱交換器１５ａ、１５ｂの伝熱管ガス側入口３４ａ、３４ｂから圧縮機１１の吸込口１１ａまでの配管長さが短い室外熱交換器１５ａから順次除霜を行うこととする。

これにより、伝熱管ガス側入口３４ａから圧縮機１１の吸込口１１ａまでの配管長さが短い室外熱交換器１５ａの方が、配管内の圧力損失が小さく、冷媒が圧縮機１１に戻りやすくなる。２回目の除霜を実施する際、１回目の除霜で冷媒が流入した室外熱交換器１５ａから冷媒が戻りやすくなり、室外熱交換器１５ａからより吸熱しやすくなる。このため、除霜に必要な熱量が得ることができ、さらなる除霜時間の短縮化、暖房停止時間の短縮化となり、使用者の快適性をさらに向上できる。

以上の説明から明らかなように、圧縮機１１と、圧縮機１１と並列に設けられた複数の室外熱交換器１５ａ、１５ｂと、室外熱交換器１５ａ、１５ｂ毎に設けられた室外膨張弁１６ａ、１６ｂと、室内熱交換器２２ａ、２２ｂとを備えた空気調和装置１Ａにおいて、圧縮機１１の吐出口と、除霜時に冷媒の流入口となる室外熱交換器１５ａ、１５ｂの一方の接続口２５ａ、２５ｂとの間の接続管１１３ａ、１１３ｂに、該室外熱交換器１５ａ、１５ｂ毎に設けられた弁装置１３０ａ、１３０ｂと、接続管１１３ａ、１１３ｂから分岐し、弁装置１３０ａ、１３０ｂの切り替えによって、室外熱交換器１５ａ、１５ｂの一方の接続口２５ａ、２５ｂを、圧縮機１１の吸込口１１ａに連通させるバイパス回路１７ａ、１７ｂと、を備えた。

この構成によれば、除霜を行う除霜対象室外熱交換器を選択して除霜運転を行うことができるため、複数の室外熱交換器１５ａ、１５ｂを一度にすべて除霜する場合に比べて、一回の除霜に必要な熱量が少なくて済む。また、複数回に分けて除霜を行うことで、除霜させる室外熱交換器１５ａ、１５ｂの容量が熱量に対して相対的に小さくなり、各室外熱交換器１５ａ、１５ｂの凝縮負荷が小さく、より室外熱交換器１５ａ、１５ｂの温度が上昇しやすくなるため、確実に霜を溶かすことが可能となる。また、除霜させる室外熱交換器１５ａ、１５ｂの容量が熱量に対して相対的に小さくなるため、吸熱源が小さい場合においても、吸熱が不足せず、確実に霜を溶かすことが可能となる。これらにより、霜残りによる暖房復帰時の性能低下を抑制することができ、除霜時間の短縮化を図り、暖房停止時間を短縮化し、使用者の快適性を向上することができる。

また、本実施の形態においては、除霜時に、前記複数の室外熱交換器１５ａ、１５ｂの中から除霜を行う除霜対象室外熱交換器を選択し、弁装置１３０ａ、１３０ｂを切り替えて、除霜対象室外熱交換器でない室外熱交換器１５ａ、１５ｂの一方の接続口２５ａ、２５ｂをバイパス回路１７ａ、１７ｂに接続する制御部１００を備えた。
この構成によれば、制御部１００が、弁装置１３０ａ、１３０ｂを切り替える制御を行って、除霜運転を行うため、確実に霜を溶かし、霜残りによる暖房復帰時の性能低下を抑制する制御を自動で実行させることができ、使用者の快適性を向上することができる。

また、本実施の形態においては、弁装置１３０ａ、１３０ｂは、圧縮機１１の吐出口と室外熱交換器１５ａ、１５ｂとの間に該室外熱交換器１５ａ、１５ｂ毎に設けられた第１の開閉弁１３ａ、１３ｂを備える。また、弁装置１３０ａ、１３０ｂは、第１の開閉弁１３ａ、１３ｂと室外熱交換器１５ａ、１５ｂとの間から分岐する室外熱交換器１５ａ、１５ｂ毎に設けられたバイパス回路１７ａ、１７ｂにそれぞれ設けられた第２の開閉弁１４ａ、１４ｂと、を備える。
これらの構成によれば、第１の開閉弁１３ａ、１３ｂの開閉と、第２の開閉弁１４ａ、１４ｂの開閉との組み合わせにより、除霜を行う室外熱交換器１５ａ、１５ｂを選択して、個別に除霜することができる。これにより、簡単な構成で、除霜を複数回に分けて行うことができ、吸熱源が小さい場合においても、吸熱が不足せず、使用者の快適性を向上することができる。

また、本実施の形態においては、制御部１００は、除霜時に、前記除霜対象室外熱交換器でない室外熱交換器１５ａ、１５ｂと接続する第１の開閉弁１３ａ、１３ｂ、及び、室外膨張弁１６ａ、１６ｂを閉状態、除霜対象室外熱交換器でない室外熱交換器１５ａ、１５ｂと接続する第２の開閉弁１４ａ、１４ｂを開状態とする。これにより、除霜を複数回に分けて行うことができ、吸熱源が小さい場合においても、吸熱が不足せず、使用者の快適性を向上することができる。また、ガス管３２からの吸熱が少なくなる２回目以降の除霜では、１回目の除霜対象室外熱交換器から吸熱することができる。よって、除霜に必要な熱量を十分に得ることになるため、凝縮温度が上昇しやすく、除霜が早く完了し、暖房停止時間の短縮化となり、使用者の快適性を向上させることができる。

また、本実施の形態においては、複数の室外熱交換器１５ａ、１５ｂが上下方向に並列に設けられ、制御部１００は室外熱交換器１５ａ、１５ｂの最下段伝熱管３３ａ、３３ｂの位置が高い室外熱交換器１５ａ、１５ｂから順次除霜を行う。このため、除霜に必要な熱量が得ることができ、さらなる除霜時間の短縮化、暖房停止時間の短縮化となり、使用者の快適性をさらに向上できる。また、最下段伝熱管３３ｂの位置が低い下側の室外熱交換器１５ｂの方が、２回目に除霜を行うことになる。このため、上側の室外熱交換器１５ａの除霜中に発生する凝縮水の滴下による下側の室外熱交換器１５ｂでの再氷結が抑制されることになり、暖房が頻繁に停止することによる暖房性能の低下を抑制できる。

また、本実施の形態においては、複数の室外熱交換器１５ａ、１５ｂが左右方向に並列に設けられ、制御部１００は室外熱交換器１５ａ、１５ｂの伝熱管ガス側入口から圧縮機の吸入口までの配管長さが短い室外熱交換器１５ａ、１５ｂから順次除霜を行う。この構成によれば、２回目の除霜を実施する際、１回目の除霜で冷媒が流入した室外熱交換器１５ａから冷媒が戻りやすくなり、室外熱交換器１５ａからより吸熱しやすくなる。このため、除霜に必要な熱量が得ることができ、さらなる除霜時間の短縮化、暖房停止時間の短縮化となり、使用者の快適性をさらに向上できる。

＜第２の実施形態＞
図６は、本発明の第２の実施形態に係る空気調和装置１Ｂの冷媒回路を示す図である。図６に示すように、空気調和装置１Ｂは、上述の第１の実施形態の弁装置１３０ａ、１３０ｂに替えて、弁装置１４０ａ、１４０ｂとして熱交換器切替弁３５ａ、３５ｂを備えている。熱交換器切替弁３５ａ、３５ｂは、室外熱交換器１５ａ、１５ｂの一方の接続口２５ａ、２５ｂを、吐出管１１１、又は、吸込管１１２に連通するバイパス回路１７ａ、１７ｂのいずれか一方に切り替え接続可能に構成されている。なお、この第２の実施形態の説明では、上述の第１の実施の形態の空気調和装置１Ａと同様の構成については、図６中に同符号を付して説明を省略する。

空気調和装置１Ｂにおいて、除霜は、２回に分けて行われる。除霜は、制御部１００が制御する。１回目の除霜は、室外熱交換器１５ａに対して行なわれる。制御部１００は、上述の第１の実施形態で説明したように、除霜運転が必要であると判定すると、まず、１回目の除霜運転を開始する。１回目の除霜運転では、制御部１００は、室外膨張弁１６ａ、室内膨張弁２１ａ、２１ｂを開状態とし、室外膨張弁１６ｂを閉状態とする。また、制御部１００は、圧縮機１１の吐出側が室外熱交換器１５ａ、１５ｂに接続されるように、切替弁１２を切り替える。さらに制御部１００は、熱交換器切替弁３５ａを、切替弁１２と室外熱交換器１５ａが連通するように切替え、熱交換器切替弁３５ｂを、室外熱交換器１５ｂとバイパス回路１７ｂが連通するように切替える。こうして、制御部１００は、圧縮機１１、切替弁１２、熱交換器切替弁３５ａ、室外熱交換器１５ａ、室外膨張弁１６ａ、液管接続口１８、室内膨張弁２１ａ、２１ｂ、室内熱交換器２２ａ、２２ｂ、ガス管接続口１９、切替弁１２、および圧縮機１１を順に連通させ、室外熱交換器１５ａの除霜を行う。この時、室外熱交換器１５ｂ内の冷媒は、熱交換器切替弁３５ｂ、バイパス管１１７ｂを介して圧縮機１１に戻される。

室外熱交換器１５ａの温度が所定値以上に到達したと判定すると、制御部１００は、１回目の除霜運転が完了したと判断し、２回目の除霜を行う。２回目の除霜は、室外熱交換器１５ｂに対して行われる。制御部１００は、２回目の除霜運転を行うにあたって、１回目の除霜の状態から、室外膨張弁１６ｂを開状態と、室外膨張弁１６ａを閉状態とする。また、制御部１００は、熱交換器切替弁３５ａを、室外熱交換器１５ａとバイパス回路１７ａが連通するように切替え、熱交換器切替弁３５ｂを、切替弁１２と室外熱交換器１５ｂが連通するように切替える。こうして、制御部１００は、圧縮機１１、切替弁１２、熱交換器切替弁３５ｂ、室外熱交換器１５ｂ、室外膨張弁１６ｂ、液管接続口１８、室内膨張弁２１ａ、２１ｂ、室内熱交換器２２ａ、２２ｂ、ガス管接続口１９、切替弁１２、および圧縮機１１を順に連通させ、室外熱交換器１５ｂの除霜を行う。この時、室外熱交換器１５ａ内の冷媒は、熱交換器切替弁３５ａ、バイパス管１１７ａを介して圧縮機１１に戻される。
これらに構成によれば、弁装置１４０ａ、１４０ｂとしての熱交換器切替弁３５ａ、３５ｂの切り替えによって除霜対象室外熱交換器を選択することができる。これにより、この第２の実施形態では、上述の第１の実施形態と同様の効果に加え、冷媒回路構成を簡略化することができるという効果が得られる。

なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様の例示であり、本発明の要旨の範囲において任意に変形、及び応用が可能であることは勿論である。

１Ａ、１Ｂ 空気調和装置
１０ 室外ユニット
１１ 圧縮機
１１ａ 吸込口
１２ 切替弁
１３ａ、１３ｂ 第１の開閉弁
１４ａ、１４ｂ 第２の開閉弁
１５ａ、１５ｂ 室外熱交換器
１６ａ、１６ｂ 室外膨張弁
１７ａ、１７ｂ バイパス回路
１８ 液管接続口
１９ ガス管接続口
２０ａ、２０ｂ 室内ユニット
２１ａ、２１ｂ 室内膨張弁
２２ａ、２２ｂ 室内熱交換器
２５ａ、２５ｂ 一方の接続口
２６ａ、２６ｂ 他方の接続口
３０ ユニット間配管
３１ 液管
３２ ガス管
３５ａ、３５ｂ 熱交換器切替弁
１００ 制御部
１３０ａ、１３０ｂ、１４０ａ、１４０ｂ 弁装置

Claims (8)

1. 圧縮機と、前記圧縮機と並列に設けられた複数の室外熱交換器と、前記室外熱交換器毎に設けられた室外膨張弁と、室内熱交換器とを備えた空気調和装置において、
   除霜時に冷媒の流入口となる前記室外熱交換器の一方の接続口に接続された接続管に、該室外熱交換器毎に設けられた弁装置と、
   前記接続管から分岐し、前記弁装置の切り替えによって、前記室外熱交換器の一方の接続口を前記圧縮機の吸込口に連通させるバイパス回路と、
   を備えたことを特徴とする空気調和装置。
2. 除霜時に、前記複数の室外熱交換器の中から除霜を行う除霜対象室外熱交換器を選択し、前記弁装置を切り替えて、前記除霜対象室外熱交換器でない室外熱交換器の前記一方の接続口を前記バイパス回路に接続する制御部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記弁装置は、前記圧縮機の吐出口と前記室外熱交換器との間に該室外熱交換器毎に設けられた第１の開閉弁と、前記第１の開閉弁と前記室外熱交換器との間から分岐する前記室外熱交換器毎に設けられた前記バイパス回路にそれぞれ設けられた第２の開閉弁と、を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
4. 前記制御部は、除霜時に、前記除霜対象室外熱交換器でない室外熱交換器と接続する前記第１の開閉弁、及び、前記室外膨張弁を閉状態、前記除霜対象室外熱交換器でない室外熱交換器と接続する前記第２の開閉弁を開状態とすることを特徴とする請求項３に記載の空気調和装置。
5. 前記弁装置は、前記室外熱交換器の一方の接続口を、前記圧縮機の吐出口の側に接続するか、又は、前記バイパス回路に接続するか、を切り替える熱交換器切替弁を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
6. 前記制御部は、除霜時に、前記熱交換器切替弁を切り替えて、前記除霜対象室外熱交換器でない室外熱交換器の一方の接続口を前記バイパス回路に接続することを特徴とする請求項５に記載の空気調和装置。
7. 前記複数の室外熱交換器が上下方向に並列に設けられ、前記制御部は前記室外熱交換器の最下段伝熱管の位置が高い前記室外熱交換器から順次除霜を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の空気調和装置。
8. 前記複数の室外熱交換器が左右方向に並列に設けられ、前記制御部は前記室外熱交換器の伝熱管ガス側入口から前記圧縮機の吸入口までの配管長さが短い前記室外熱交換器から順次除霜を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の空気調和装置。

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