JP2019078411A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】ファン除霜運転時に室外ファンでの霜の溶け残りの発生を抑制できる空気調和機を提供する。【解決手段】ＣＰＵ２１０は、記憶部２２０に記憶しているファン除霜制御テーブル３００を用いて、圧縮機２１、室内ファン３２、および膨張弁２４を制御する。具体的には、ＣＰＵ２１０は、算出したモータ電流上昇値ΔＩｍに応じた圧縮機回転数Ｒｃで、圧縮機２１を駆動する。また、ＣＰＵ２１０は、算出したモータ電流上昇値ΔＩｍに応じた膨張弁２４の開度Ｐとする。また、ＣＰＵ２１０は、算出したモータ電流上昇値ΔＩｍに応じた室内ファン回転数Ｒｆｉを、通信部２３０を介して室内機３に送信する。室内ファン回転数Ｒｆｉを受信した室内機３は、室内ファン３２を受信した室内ファン回転数Ｒｆｉで駆動する。【選択図】図２

Description

本発明は、暖房運転時に逆サイクル除霜運転を行う空気調和機に関するものである。

空気調和機は、外気温度が低いときに暖房運転が行われると、蒸発器として機能する室外熱交換器に霜が発生する。暖房運転において室外熱交換器に発生した霜は、逆サイクル除霜運転を行うことによって融かされ、室外熱交換器の下方に配置されている室外ユニットの底板を通じて、ドレン水として排出される。逆サイクル除霜運転を行うときは、室外ファンを停止するとともに、冷凍サイクルを暖房サイクルから冷房サイクルに切り替える。そして、圧縮機において圧縮されて高温となった冷媒を室外熱交換器に流入させる。これにより、室外熱交換器が加熱されて、室外熱交換器に発生した霜が融かされる。

ところで、外気温度が０℃付近で暖房運転を行うときは、室外熱交換器を通過した空気が０℃以下となって室外ファンに当たる。また、室外熱交換器に発生した霜によって室外熱交換器が目詰まりして空気が通らなくなると、室外ファンに室外熱交換器を通らない空気が当たる。これらにより、室外熱交換器だけでなく室外ファンにも霜が発生する場合がある。

室外ファンなどに発生した霜は、室外ファンを停止させる上述した逆サイクル除霜運転では融かすことができない。そこで、室外ファンに発生した霜を融かすためにファン除霜運転を行う空気調和機が提案されている。例えば、特許文献１に示す空気調和機では、逆サイクル除霜運転を行って室外熱交換器の除霜を行った後に、圧縮機から吐出された冷媒が室外熱交換器に流入する状態のままで室外ファンを一定時間回転させることが記載されている。これにより、室外熱交換器で加熱された温かい空気を室外ファンに当てて、室外ファンに発生した霜を融かすことができる。

特開２０１０−１２１７８９号公報

ところで、ファン除霜運転では、前述したように室外熱交換器で加熱された暖かい空気を室外ファンに当てて霜を溶かすため、室外熱交換器の温度（以降、室外熱交温度と記載する）が高いほど、室外ファンで発生した霜が早く溶ける。しかし、特許文献１に示す空気調和機では、室外熱交換器の除霜運転やファン除霜運転を行うときに、圧縮機の回転数が予め定められた回転数とされているため、ファン除霜運転を行うときの室外熱交温度は特に制御されているものではない。従って、ファン除霜運転中の室外熱交温度は、室外ファンに発生した霜の量とは無関係な温度となっている。このため、室外熱交換器の除霜運転に引き続いて行われるファン除霜運転中に、室外ファンに発生した霜の量に対して室外熱交換器における熱量が足りずに、室外ファンに霜の溶け残りが発生する恐れがあった。

本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、ファン除霜運転時に室外ファンでの霜の溶け残りの発生を抑制できる空気調和機を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、暖房運転時に圧縮機、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器の順で冷媒が循環する冷媒回路と、冷媒回路に備えられ圧縮機から吐出された冷媒の流れる方向を切り替える流路切替手段と、室内熱交換器に送風する室内ファンと、室外熱交換器に送風する室外ファンと、室外ファンを回転させるファンモータと、ファンモータを流れるモータ電流を検出するモータ電流検出部と、暖房運転時に室外ファンを停止させるとともに流路切替手段を切り替えて圧縮機から吐出された冷媒を室外熱交換器に向かわせる熱交除霜運転を行う制御手段とを有する。制御手段は、モータ電流検出部で検出したモータ電流を定期的に取り込む。そして、制御手段は、熱交除霜運転を開始した時点に取り込んだモータ電流が所定の閾電流値より大きいとき、熱交除霜運転を開始した時点より前の所定期間に取り込んだ複数のモータ電流を用いて、モータ電流の上昇度合いを示すモータ電流上昇値を算出し、熱交除霜運転が終了した後に、圧縮機から吐出された冷媒を室外熱交換器に向かわせたまま、圧縮機あるいは室内ファンあるいは膨張弁のうちの少なくとも１つをモータ電流上昇値に応じて制御し、かつ、室外ファンを駆動して室外ファンを除霜するファン除霜運転を行う。

上記のように構成した本発明の空気調和機によれば、ファン除霜運転時に、室外ファンでの着霜量に応じて圧縮機あるいは室内ファンあるいは膨張弁のうちの少なくとも１つを制御する。これにより、ファン除霜運転時に室外ファンでの霜の溶け残りの発生を抑制できる。

本発明の実施形態における、空気調和機の説明図であり、（Ａ）は冷媒回路図、（Ｂ）は室外機制御手段のブロック図である。 本発明の実施形態における、ファン除霜制御テーブルである。 本発明の実施形態における、熱交除霜運転時およびファン除霜運転時の室外機制御手段での処理を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施形態としては、室外機と室内機が２本の冷媒配管で接続された空気調和機を例に挙げて説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

図１（Ａ）に示すように、本実施例における空気調和機１は、屋外に設置される室外機２と、室内に設置され室外機２に液管４およびガス管５で接続された室内機３を備えている。詳細には、室外機２の閉鎖弁２５と室内機３の液管接続部３３が液管４で接続されている。また、室外機２の閉鎖弁２６と室内機３のガス管接続部３４がガス管５で接続されている。以上により、空気調和機１の冷媒回路１０が形成される。

＜室外機の構成＞
まずは、室外機２について説明する。室外機２は、圧縮機２１と、四方弁２２と、室外熱交換器２３と、膨張弁２４と、液管４が接続された閉鎖弁２５と、ガス管５が接続された閉鎖弁２６と、室外ファン２７を備えている。そして、室外ファン２７を除くこれら各装置が後述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１０の一部をなす室外機冷媒回路１０ａを形成している。

圧縮機２１は、図示しないインバータにより回転数が制御されることで、運転容量を変えることができる容量可変型圧縮機である。圧縮機２１の冷媒吐出側は、四方弁２２のポートａと吐出管６１で接続されている。また、圧縮機２１の冷媒吸入側は、四方弁２２のポートｃと吸入管６６で接続されている。

四方弁２２は、冷媒の流れる方向を切り替えるための弁であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのポートを備えている。ポートａは、上述したように圧縮機２１の冷媒吐出側と吐出管６１で接続されている。ポートｂは、室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口と冷媒配管６２で接続されている。ポートｃは、上述したように圧縮機２１の冷媒吸入側と吸入管６６で接続されている。そして、ポートｄは、閉鎖弁２６と室外機ガス管６４で接続されている。尚、四方弁２２が、本発明の流路切替手段である。

室外熱交換器２３は、冷媒と、後述する室外ファン２７の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気を熱交換させるものである。室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口は、上述したように四方弁２２のポートｂと冷媒配管６２で接続され、他方の冷媒出入口は閉鎖弁２５と室外機液管６３で接続されている。室外熱交換器２３は、後述する四方弁２２の切り替えによって、冷房運転時は凝縮器として機能し、暖房運転時は蒸発器として機能する。

膨張弁２４は、図示しないパルスモータにより駆動される電子膨張弁である。具体的には、パルスモータに加えられるパルス数によりその開度が調整される。膨張弁２４は、暖房運転時は圧縮機２１から吐出される冷媒の温度である吐出温度が所定の目標温度となるように、その開度が調整される。また、膨張弁２４は、冷房運転時は凝縮器として機能する後述する室内熱交換器３１の冷媒出口側における冷媒過冷却度が所定の目標過冷却度となるように、その開度が調整される。

室外ファン２７は樹脂材で形成されており、室外熱交換器２３の近傍に配置されている。室外ファン２７は、その中心部がファンモータ２７ａの図示しない回転軸に接続されている。ファンモータ２７ａが回転することで室外ファン２７が回転する。室外ファン２７の回転によって、室外機２の図示しない吸込口から室外機２の内部へ外気を取り込み、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換した外気を、室外機２の図示しない吹出口から室外機２外部へ放出する。

以上説明した構成の他に、室外機２には各種のセンサが設けられている。図１（Ａ）に示すように、吐出管６１には、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力を検出する吐出圧力センサ７１と、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度（上述した吐出温度）を検出する吐出温度センサ７３が設けられている。吸入管６６には、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力を検出する吸入圧力センサ７２と、圧縮機２１に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサ７４が設けられている。

室外熱交換器２３の図示しない冷媒パスの略中間部には、室外熱交換器２３の温度である室外熱交温度を検出する熱交温度センサ７５が設けられている。そして、室外機２の図示しない吸込口付近には、室外機２の内部に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ７６が備えられている。

また、室外機２には、室外機制御手段２００が備えられている。室外機制御手段２００は、室外機２の図示しない電装品箱に格納されている制御基板に搭載されている。図１（Ｂ）に示すように、室外機制御手段２００は、ＣＰＵ２１０と、記憶部２２０と、通信部２３０と、センサ入力部２４０と、モータ電流検出部２５０を備えている。

記憶部２２０は、フラッシュメモリで構成されており、室外機２の制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、圧縮機２１や室外ファン２７等の制御状態等を記憶している。また、図示は省略するが、記憶部２２０には室内機３から受信する要求能力に応じて圧縮機２１の回転数を定めた回転数テーブルが予め記憶されている。

通信部２３０は、室内機３との通信を行うインターフェイスである。センサ入力部２４０は、室外機２の各種センサでの検出結果を取り込んでＣＰＵ２１０に出力する。モータ電流検出部２５０は、室外ファン２７を駆動するファンモータ２４ａに流れる電流を検出してＣＰＵ２１０に出力する。尚、モータ電流検出部２５０は、室外機制御手段２００の外部に配置されていてもよい。

ＣＰＵ２１０は、前述した室外機２の各センサでの検出結果を、センサ入力部２４０を介して取り込む。また、ＣＰＵ２１０は、ファンモータ２４ａに流れる電流を、モータ電流検出部２５０を介して定期的（例えば、３０秒毎）に取り込む。さらには、ＣＰＵ２１０は、室内機３から送信される制御信号を、通信部２３０を介して取り込む。ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号等に基づいて、圧縮機２１や室外ファン２７の駆動制御を行う。また、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、四方弁２２の切り替え制御を行う。さらには、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、室外膨張弁２４の開度調整を行う。尚、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ各センサでの検出結果やファンモータ２４ａに流れる電流（後述するモータ電流Ｉｍ）等を、記憶部２２０に時系列で記憶する。

＜室内機の構成＞
次に、図１（Ａ）を用いて、室内機３について説明する。室内機３は、室内熱交換器３１と、室内ファン３２と、液管４の他端が接続された液管接続部３３と、ガス管５の他端が接続されたガス管接続部３４を備えている。そして、室内ファン３２を除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１０の一部をなす室内機冷媒回路１０ｂを形成している。

室内熱交換器３１は、冷媒と後述する室内ファン３２の回転により室内機３の図示しない吸込口から室内機３の内部に取り込まれた室内空気を熱交換させるものである。室内熱交換器３１の一方の冷媒出入口は、液管接続部３３と室内機液管６７で接続されている。室内熱交換器３１の他方の冷媒出入口は、ガス管接続部３４と室内機ガス管６８で接続されている。室内熱交換器３１は、室内機３が冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、室内機３が暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。尚、液管接続部３３やガス管接続部３４では、各冷媒配管が溶接やフレアナット等により接続されている。

室内ファン３２は樹脂材で形成されており、室内熱交換器３１の近傍に配置されている。室内ファン３１は、図示しないファンモータによって回転することで、室内機３の図示しない吸込口から室内機３の内部に室内空気を取り込み、室内熱交換器３１において冷媒と熱交換した室内空気を室内機３の図示しない吹出口から室内へ吹き出す。

以上説明した構成の他に、室内機３には各種のセンサが設けられている。室内機液管６７には、室内熱交換器３１に流入あるいは室内熱交換器３１から流出する冷媒の温度を検出する液側温度センサ７７が設けられている。室内機ガス管６８には、室内熱交換器３１から流出あるいは室内熱交換器３１に流入する冷媒の温度を検出するガス側温度センサ７８が設けられている。そして、室内機３の図示しない吸込口付近には、室内機３の内部に流入する室内空気の温度、すなわち室温を検出する室温センサ７９が備えられている。

＜冷媒回路の動作＞
次に、本実施形態における空気調和機１の空調運転時の冷媒回路１０における冷媒の流れや各部の動作について、図１（Ａ）を用いて説明する。以下の説明では、まず、室内機３が暖房運転を行う場合について説明し、次に、冷房運転を行う場合について説明する。そして、室外熱交換器２３で発生した霜を溶かす熱交除霜運転と、室外ファン２７で発生した霜を溶かすファン除霜運転からなる除霜運転を行う場合について説明する。

＜暖房運転＞
室内機３が暖房運転を行う場合、ＣＰＵ２１０は、図１（Ａ）に示すように四方弁２２を実線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｄが連通するよう、また、ポートｂとポートｃが連通するよう、切り替える。これにより、冷媒回路１０において実線矢印で示す方向に冷媒が循環し、室外熱交換器２３が蒸発器として機能するとともに、室内熱交換器３１が凝縮器として機能する暖房サイクルとなる。

圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、吐出管６１を流れて四方弁２２に流入し、四方弁２２から室外機ガス管６４を流れて、閉鎖弁２６を介してガス管５に流入する。ガス管５を流れる冷媒は、ガス管接続部３４を介して室内機３に流入する。

室内機３に流入した冷媒は、室内機ガス管６８を流れて室内熱交換器３１に流入し、室内ファン３２の回転により室内機３の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って凝縮する。このように、室内熱交換器３１が凝縮器として機能し、室内熱交換器３１で冷媒と熱交換を行った室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機３が設置された室内の暖房が行われる。

室内熱交換器３１から流出した冷媒は、室内機液管６７を流れ、液管接続部３３を介して液管４に流入する。液管４を流れ、閉鎖弁２５を介して室外機２に流入した冷媒は、室外機液管６３を流れて膨張弁２４を通過する際に減圧される。上述したように、暖房運転時の膨張弁２４の開度は、圧縮機２１の吐出温度が所定の目標温度となるように調整される。

膨張弁２４を通過して室外熱交換器２３に流入した冷媒は、室外ファン２７の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って蒸発する。室外熱交換器２３から冷媒配管６２に流出した冷媒は、四方弁２２、吸入管６６を流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

＜冷房運転＞
室内機３が冷房運転あるいは除霜運転を行う場合、ＣＰＵ２１０は、図１（Ａ）に示すように四方弁２２を破線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｂとが連通するよう、また、ポートｃとポートｄとが連通するよう、切り替える。これにより、冷媒回路１０において破線矢印で示す方向に冷媒が循環し、室外熱交換器２３が凝縮器として機能するとともに室内熱交換器３１が蒸発器として機能する冷房サイクルとなる。

圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、吐出管６１を流れて四方弁２２に流入し、四方弁２２から冷媒配管６２を流れて室外熱交換器２３に流入する。室外熱交換器２３に流入した冷媒は、室外ファン２７の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮する。

室外熱交換器２３から流出した冷媒は室外機液管６３を流れ、膨張弁２４を通過する際に減圧される。上述したように、冷房運転時の膨張弁２４の開度は、凝縮器として機能する室内熱交換器３１の冷媒出口側における冷媒過冷却度が所定の目標過冷却度となるように、調整される。

膨張弁２４を通過した冷媒は、閉鎖弁２５を介して液管４に流出する。液管４を流れ、液管接続部３３を介して室内機３に流入した冷媒は、室内機液管６７を流れて室内熱交換器３１に流入する。

室内熱交換器３１に流入した冷媒は、室内ファン３２の回転により室内機３の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って蒸発する。このように、室内熱交換器３１が蒸発器として機能し、冷房運転の場合は、室内熱交換器３１で冷媒と熱交換を行った室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機３が設置された室内の冷房が行われる。

室内熱交換器３１から流出した冷媒は、室内機ガス管６８を流れ、ガス管接続部３４を介してガス管５に流出する。ガス管５を流れる冷媒は、閉鎖弁２６を介して室外機２に流入し、室外機ガス管６４、四方弁２２、吸入管６６の順に流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

＜除霜運転＞
除霜運転は、室外熱交換器２３に発生した霜を融かす熱交除霜運転と、室外ファン２７で発生した霜を融かすファン除霜運転で構成されている。熱交除霜運転では、冷媒回路１０が前述した冷房サイクルとされ、室外ファン２７は停止させた状態で圧縮機２１から吐出される高温の冷媒を室外熱交換器２３に流すことで、室外熱交換器２３に発生した霜を融かす。また、ファン除霜運転は、後述するモータ電流が所定の閾電流値以上であるときに、熱交除霜運転に引き続いて行われる運転である。ファン除霜運転では、冷媒回路１０が熱交除霜運転と同じ冷房サイクルのままで室外ファン２７を駆動するとともに、後述するファン除霜制御テーブル３００を用いて、圧縮機２１と室内ファン３２と膨張弁２４の各々が制御される。

以下の説明では、まずは、ファン除霜運転の要否を判断するために使用する閾電流値について説明する。次に、ファン除霜運転を行う際に使用するファン除霜制御テーブル３００について、図２を用いて説明する。そして、除霜運転時に室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０が行う処理の流れについて、図３を用いて説明する。尚、以下の説明では、暖房運転時の室外ファン２７の駆動中にファンモータ２７に流れる電流であるモータ電流をＩｍ（単位：ｍＡ）、後述する所定期間におけるモータ電流Ｉｍの上昇値をΔＩｍ（単位：ｍＡ）、モータ電流Ｉｍの閾値である閾電流値をＩｍｔｈ（単位：ｍＡ）、ファン除霜運転時の室外熱交換器２３の目標温度である目標室外熱交温度をＴｃ（単位：℃）、ファン除霜運転時の圧縮機２１の回転数をＲｃ（単位：ｒｐｓ）、ファン除霜運転時の室内ファン３２の回転数をＲｆｉ（単位：ｒｐｍ）、ファン除霜運転時の膨張弁２４の開度をＰ（単位：ｐｌｓ）とする。尚、膨張弁開度Ｐは、膨張弁２４に加えるパルス数で表記する。

＜モータ電流Ｉｍの閾電流値Ｉｍｔｈについて＞
空気調和機１の暖房運転中に室外ファン２７に霜が発生すると、ファンモータ２７ａの負荷が室外ファン２７に霜が発生していない場合と比べて増加する。負荷が増加すると、モータ電流検出部２５０で検出するモータ電流Ｉｍも上昇する。この、検出したモータ電流Ｉｍが所定の閾電流値Ｉｍｔｈ以上となれば、室外ファン２７に発生している霜の量が、室外ファン２７の回転に支障をきたす量となっていると推定することができる。ここで、閾電流値Ｉｍｔｈは、予め試験などを行って求められて、室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されているものであり、モータ電流Ｉｍが閾電流値Ｉｍｔｈ以上となったときの室外ファン２７の着霜量では、室外ファン２７の回転に支障をきたすことが判明しているものである。本実施形態では、熱交除霜運転を開始する直前のモータ電流Ｉｍが閾電流値Ｉｍｔｈ以上であれば、室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０がファン除霜運転が必要と判断する。

＜ファン除霜制御テーブル３００について＞
図２に示すファン除霜制御テーブル３００は、予め試験などを行って求められているものであり、モータ電流上昇値ΔＩｍに応じて、目標室外熱交温度Ｔｃ、圧縮機回転数をＲｃ、室内ファン回転数Ｒｆｉ、および、膨張弁開度Ｐが、それぞれ定められて、室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されているものである。

ファン除霜制御テーブル３００におけるモータ電流上昇値ΔＩｍは、熱交除霜運転を開始する時点より前に検出した複数のモータ電流Ｉｍを用いて算出されるものであり、例えば、次のようにして求められる。まず、室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０が、所定時間毎、例えば１分毎に、モータ電流検出部２５０で検出するモータ電流Ｉｍを取り込み、これらを記憶部２２０に時系列で記憶する。次に、ＣＰＵ２１０は、熱交除霜運転を開始する直前のモータ電流Ｉｍと、熱交除霜運転を開始する時点から所定時間前、例えば、３０分前に記憶したモータ電流Ｉｍを読み出し、最新のモータ電流Ｉｍから所定時間前のモータ電流Ｉｍを減じてモータ電流上昇値ΔＩｍを算出する。つまり、モータ電流上昇値ΔＩｍは、モータ電流Ｉｍの上昇度合いを示す値である。

前述したように、暖房運転中に室外ファン２７に霜が発生すると、霜が発生していない場合と比べてモータ電流Ｉｍが上昇する。そして、室外ファン２７に発生する霜の量が多くなるにつれてモータ電流Ｉｍが上昇するので、室外ファン２７に発生する霜の量が多くなるほど、モータ電流上昇値ΔＩｍが大きくなる。つまり、モータ電流上昇値ΔＩｍが大きいほど、多くの量の霜が室外ファン２７に発生していると考えられる。

そこで、ファン除霜制御テーブル３００では、第１所定値Ｉｍ１と、この第１所定値Ｉｍ１よりも大きな値である第２所定値Ｉｍ２を用いて、モータ電流上昇値ΔＩｍを３つの範囲に分けている。すなわち、ファン除霜制御テーブル３００では、モータ電流上昇値ΔＩｍが室外ファン２７での着霜量が少ないと考えられる第１所定値Ｉｍ１未満であるとき、モータ電流上昇値ΔＩｍが第１所定値Ｉｍ１未満であるときよりは室外ファン２７での着霜量が多いと考えられる第１所定値Ｉｍ１以上第２所定値Ｉｍ２未満であるとき、モータ電流上昇値ΔＩｍが第１所定値Ｉｍ１以上第２所定値Ｉｍ２未満であるときよりは室外ファン２７での着霜量が多いと考えられるモータ電流上昇値ΔＩｍが第２所定値Ｉｍ２以上であるとき、の３つの範囲に分けている。

また、ファン除霜制御テーブル３００では、上述したモータ電流上昇値ΔＩｍを３つの範囲に、第１目標室外熱交温度Ｔｃ１、第２目標室外熱交温度Ｔｃ２、第３目標室外熱交温度Ｔｃ３の３つの目標室外熱交温度Ｔｃの各温度が定められている。具体的には、モータ電流上昇値ΔＩｍが第１所定値Ｉｍ１未満であるときの目標室外熱交温度Ｔｃが第１目標室外熱交温度Ｔｃ１とされている。モータ電流上昇値ΔＩｍが第１所定値Ｉｍ１以上第２所定値Ｉｍ２未満であるときの目標室外熱交温度Ｔｃが、第１目標室外熱交温度Ｔｃ１よりも高い温度である第２目標室外熱交温度Ｔｃ２とされている。モータ電流上昇値ΔＩｍが第２所定値Ｉｍ２以上であるときの目標室外熱交温度Ｔｃが、第２目標室外熱交温度Ｔｃ２よりも高い温度である第３目標室外熱交温度Ｔｃ３とされている。つまり、モータ電流上昇値ΔＩｍが大きくなるのにつれて、すなわち、室外ファン２７での着霜量が多くなるのにつれて、目標室外熱交温度Ｔｃを高く設定している。

そして、ファン除霜制御テーブル３００では、上述したモータ電流上昇値ΔＩｍの３つの範囲に定められる各目標室外熱交温度Ｔｃを実現するための圧縮機回転数をＲｃ、室内ファン回転数Ｒｆｉ、および、膨張弁開度Ｐが、それぞれ定められている。

具体的には、モータ電流上昇値ΔＩｍが第１所定値Ｉｍ１未満であるときは、圧縮機回転数Ｒｃが第１圧縮機回転数Ｒｃ１、室内ファン回転数Ｒｆｉが第１室内ファン回転数Ｒｆｉ１、膨張弁開度Ｐが第１膨張弁開度Ｐ１と定められている。モータ電流上昇値ΔＩｍが第１所定値Ｉｍ１以上第２所定値Ｉｍ２未満であるとき、圧縮機回転数Ｒｃが第１圧縮機回転数Ｒｃ１より高い回転数である第２圧縮機回転数Ｒｃ２、室内ファン回転数Ｒｆｉが第１室内ファン回転数Ｒｆｉ１より高い回転数である第２室内ファン回転数Ｒｆｉ２、膨張弁開度Ｐが第１膨張弁開度Ｐ１より小さい開度である第２膨張弁開度Ｐ２と定められている。モータ電流上昇値ΔＩｍが第２所定値Ｉｍ２以上であるとき、圧縮機回転数Ｒｃが第２圧縮機回転数Ｒｃ２より高い回転数である第３圧縮機回転数Ｒｃ３、室内ファン回転数Ｒｆｉが第２室内ファン回転数Ｒｆｉ２より高い回転数である第３室内ファン回転数Ｒｆｉ３、膨張弁開度Ｐが第２膨張弁開度Ｐ２より小さい開度である第３膨張弁開度Ｐ３と定められている。

以上説明したように、ファン除霜制御テーブル３００では、圧縮機回転数Ｒｃの各値は、モータ電流上昇値ΔＩｍが大きくなるほど、つまり、目標室外熱交温度Ｔｃが上がるほど、高い回転数とされている。圧縮機回転数Ｒｃを高い回転数とするほど、圧縮機２１から冷媒回路１０に吐出されて室外熱交換器２３に流入する高温の冷媒量が増加して高い目標室外熱交温度Ｔｃを実現できるため、室外ファン２７における霜の溶け残り発生を抑制できる。

また、ファン除霜制御テーブル３００では、室内ファン回転数Ｒｆｉの各値は、モータ電流上昇値ΔＩｍが大きくなるほど、つまり、目標室外熱交温度Ｔｃが上がるほど、高い回転数とされている。室内ファン回転数Ｒｆｉを高い回転数とするほど、ファン除霜運転時に蒸発器として機能する室内熱交換器３１における蒸発能力が上昇し、これに起因して圧縮機２１の吐出温度も上昇して高い目標室外熱交温度Ｔｃを実現できるため、室外ファン２７における霜の溶け残り発生を抑制できる。

そして、ファン除霜制御テーブル３００では、膨張弁開度Ｐの各値は、モータ電流上昇値ΔＩｍが大きくなるほど、つまり、目標室外熱交温度Ｔｃが上がるほど、小さい開度とされている。膨張弁開度Ｐを小さくするほど、ファン除霜運転時に室外熱交換器２３に高温の冷媒が滞留する時間が長くなる。また、ファン除霜運転時に蒸発器として機能する室内熱交換器３１に流入する冷媒量が減少して蒸発能力が上昇し、これに起因して圧縮機２１の吐出温度も上昇する。これらにより高い目標室外熱交温度Ｔｃを実現でき、室外ファン２７における霜の溶け残り発生を抑制できる。

＜除霜運転時の処理の流れ＞
次に、図３に示すフローチャートを用いて、除霜運転、つまり、熱交除霜運転およびファン除霜制御テーブル３００を用いたファン除霜運転を行う際に、室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０が実行する処理について説明する。尚、上記各除霜運転を行う際の冷媒回路１００における冷媒の流れは前述した冷房運転時と同じであるため、詳細な説明を省略する。

図２に示すフローチャートは、ＣＰＵ２１０が除霜運転を行う際の処理の流れを示すものであり、ＳＴはステップを表しこれに続く番号はステップ番号を表している。尚、図３では、本発明に関わる処理を中心に説明しており、これ以外の処理、例えば、使用者の指示した設定温度や風量等の運転条件に対応した冷媒回路１００の制御といった、空気調和機１に関わる一般的な処理については説明を省略している。

ＣＰＵ２１０は、暖房運転を行っているときに、除霜運転開始条件が成立しているか否かを判断する（ＳＴ１）。ここで、除霜運転開始条件とは、予め試験等を行って定められたものであり、室外熱交換器２３での着霜量が暖房能力に支障をきたすレベルであることを示すものである。除霜運転開始条件の具体的な例としては、暖房運転時間（空気調和機１を暖房運転で起動した時点、あるいは、除霜運転から暖房運転に復帰した時点から暖房運転を継続している時間）が３０分以上経過した後で、かつ、熱交温度センサ３５で検出した冷媒温度が外気温度センサ３６で検出した外気温度よりも５℃以上低い状態が、１０分以上継続した場合や、前回の除霜運転が終了してから所定時間（例：１８０分）が経過した場合、等である。

除霜運転開始条件が成立していない場合は（ＳＴ１−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、現在行っている暖房運転を継続し（ＳＴ１４）、ＳＴ１に処理を戻す。除霜運転開始条件が成立した場合は（ＳＴ１−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、除霜運転準備処理を実行する（ＳＴ２）。ここで、除霜運転準備処理とは、冷媒回路１００を暖房運転時の状態から冷房運転時の状態に切り替える処理を指す。具体的には、ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１および室外ファン２７を停止し、四方弁２２を切り替えて、冷媒回路１００を冷房運転時の状態とする。

次に、ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１を所定回転数で起動して（ＳＴ３）室外熱交換器２３を除霜する熱交除霜運転を開始する。熱交除霜運転を行っているときは、室外ファン２７および室内ファン３２は停止している。これにより、圧縮機２１から吐出されて室外熱交換器２３に流入した冷媒は、室外熱交換器２３で発生した霜を融かす。尚、熱交除霜運転を行うときの圧縮機２１の所定回転数は、できる限り高い回転数（例えば、９０ｒｐｓ）であることが望ましい。

次に、ＣＰＵ２１０は、除霜運転終了条件が成立したか否かを判断する（ＳＴ４）。ここで、除霜運転終了条件とは、予め試験等を行って定められたものであり、室外熱交換器２３で発生した霜が融解したと考えられる条件である。除霜運転終了条件の具体的な例としては、熱交温度センサ３５で検出した室外熱交換器２３から流出する冷媒温度が１０℃以上となったか否か、や、室外熱交除霜運転を開始してから所定時間（例：１０分）が経過したか否か等である。

除霜運転終了条件が成立していなければ（ＳＴ４−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ３に処理を戻し圧縮機２１を所定回転数で継続駆動して熱交除霜運転を継続する。除霜運転終了条件が成立していれば（ＳＴ４−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、熱交除霜運転を開始した時点のモータ電流Ｉｍを読み出す（ＳＴ５）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、記憶部２２０に記憶されているモータ電流Ｉｍのうち、ＳＴ１の除霜運転開始条件成立時点の直前に取り込まれて記憶部２２０に記憶されているモータ電流Ｉｍを読み出す。

次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ５で読み出したモータ電流Ｉｍが閾電流値Ｉｍｔｈ以上であるか否かを判断する（ＳＴ６）。モータ電流Ｉｍが閾電流値Ｉｍｔｈ以上でなければ（ＳＴ６−Ｎｏ）、つまり、室外ファン２７で発生している霜の量が、室内ファン２７の駆動に支障のないレベルであれば、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１２に処理を進める。

モータ電流Ｉｍが閾電流値Ｉｍｔｈ以上であれば（ＳＴ６−Ｙｅｓ）、つまり、室外ファン２７で発生している霜の量が、室内ファン２７の駆動に支障のあるレベルであれば、ＣＰＵ２１０は、室外ファン２７を所定回転数Ｒｆｏｐで駆動して（ＳＴ７）、ファン除霜運転を開始する。ここで、所定回転数Ｒｆｏｐは、予め記憶部２２０に記憶されているもので、ファン除霜運転で室外ファン２７で発生した霜が溶けることが判明している低回転数である。尚、所定回転数Ｒｆｏｐは例えば、室外ファン２７の使用範囲の下限回転数である。

次に、ＣＰＵ２１０は、モータ電流上昇値ΔＩｍを算出する（ＳＴ８）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、記憶部２２０に記憶されているモータ電流Ｉｍのうち、ＳＴ１の除霜運転開始条件成立時点から所定期間前（例えば、３０分前）に取り込まれて記憶部２２０に記憶されているモータ電流Ｉｍを読み出す。そして、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ５で読み出した熱交除霜運転を開始した時点のモータ電流Ｉｍから、ＳＴ５で取り込んだ熱交除霜運転を開始した時点のモータ電流Ｉｍから、除霜運転開始条件成立時点から所定期間前のモータ電流Ｉｍを減じてモータ電流上昇値ΔＩｍを算出する。

次に、ＣＰＵ２１０は、記憶部２２０に記憶しているファン除霜制御テーブル３００を用いて、圧縮機２１、室内ファン３２、および膨張弁２４を制御する（ＳＴ９）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ５で算出したモータ電流上昇値ΔＩｍに応じた圧縮機回転数Ｒｃをファン除霜制御テーブル３００から抽出し、抽出した圧縮機回転数Ｒｃで圧縮機２１を駆動する。また、ＣＰＵ２１０は、算出したモータ電流上昇値ΔＩｍに応じた室内ファン回転数Ｒｆｉをファン除霜制御テーブル３００から抽出して通信部２３０を介して室内機３に送信する。室内ファン回転数Ｒｆｉを受信した室内機３は、室内ファン３２を受信した室内ファン回転数Ｒｆｉで駆動する。また、ＣＰＵ２１０は、算出したモータ電流上昇値ΔＩｍに応じた膨張弁２４の開度Ｐをファン除霜制御テーブル３００から抽出し、膨張弁２４を抽出した開度Ｐとする。

次に、ＣＰＵ２１０は、モータ電流Ｉｍを取り込む（ＳＴ１０）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、モータ電流検出部２５０から取り込んで記憶部２２０に記憶しているモータ電流Ｉｍのうちの最新の値を、記憶部２２０から読み出す。

次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１０で取り込んだモータ電流Ｉｍが閾電流値Ｉｍｔｈ未満であるか否かを判断する（ＳＴ１１）。モータ電流Ｉｍが閾電流値Ｉｍｔｈ未満でなければ（ＳＴ１１−Ｎｏ）、つまり、ファン除霜運転を行ってもまだ室外ファン２７で発生した霜が溶けきっていないと推定される場合は、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１０に処理を戻してファン除霜運転を継続する。

モータ電流Ｉｍが閾電流値Ｉｍｔｈ未満であれば（ＳＴ１１−Ｎｏ）、つまり、ファン除霜運転を行ったことで、室外ファン２７で発生した霜が溶けて室外ファン２７の駆動に支障がない着霜量となったと推定される場合は、ＣＰＵ２１０は、暖房運転の再開処理を実行する（ＳＴ１２）。ここで、運転再開処理とは、冷媒回路１００を冷房（除霜）運転時の状態から暖房運転時の状態に切り替える処理を指す。具体的には、ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１および室外ファン２７を停止し、四方弁２２を切り替えて、冷媒回路１００を暖房運転時の状態とする。そして、ＣＰＵ２１０は、暖房運転を再開し（ＳＴ１３）、ＳＴ１に処理を戻す。

以上説明したように、本実施形態の空気調和機１では、ファン除霜運転において、室外熱交温度が熱交除霜運転前のモータ電流上昇値ΔＩｍに応じて圧縮機２１や室内ファン３２や膨張弁２４を各々制御することで、室外熱交換器２３の温度が目標室内熱交温度Ｔｃとなる。これにより、室外ファン２７での着霜量に応じたファン除霜運転が行えるので、室外ファン２７において霜の溶け残りが発生することを抑制できる。

尚、以上説明した実施形態では、ファン除霜運転時に、モータ電流上昇値ΔＩｍに応じて圧縮機２１、室内ファン３２、および、膨張弁２４を全て制御する場合を説明したが、これらのうちのいずれか１つを選択してモータ電流上昇値ΔＩｍに応じて制御してもよい。また、これらのうちの２つを組み合わせる、例えば、圧縮機２１と膨張弁２４をモータ電流上昇値ΔＩｍに応じて制御してもよい。

１ 空気調和機
２ 室外機
３ 室内機
２１ 圧縮機
２３ 室外熱交換器
２４ 膨張弁
２７ 室外ファン
２７ａ ファンモータ
３１ 室内熱交換器
３２ 室内ファン
１００ 冷媒回路
２００ 室外機制御手段
２１０ ＣＰＵ
２２０ 記憶部
２５０ モータ電流検出部
３００ ファン除霜制御テーブル
Ｉｍ モータ電流
Ｉｍ１ 第１所定値
Ｉｍ２ 第２所定値
Ｉｍｔｈ 閾電流値
ΔＩｍ モータ電流上昇値
Ｐ 膨張弁開度
Ｐ１〜Ｐ３ 第１膨張弁開度〜第３膨張弁開度
Ｒｃ 圧縮機回転数
Ｒｃ１〜Ｒｃ３ 第１圧縮機回転数〜第３圧縮機回転数
Ｒｆｉ 室内ファン回転数
Ｒｆｉ１〜Ｒｆｉ３ 第１室内ファン回転数〜第３室内ファン回転数
Ｔｃ 目標室外熱交温度
Ｔｃ１〜Ｔｃ３ 第１目標室外熱交温度〜第３目標室外熱交温度

Claims (4)

1. 暖房運転時に、圧縮機、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器の順で冷媒が循環する冷媒回路と、
   前記冷媒回路に備えられ、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室外熱交換器に向かって流すように切り替える流路切替手段と、
   前記室内熱交換器に送風する室内ファンと、
   前記室外熱交換器に送風する室外ファンと、
   前記室外ファンを回転させるファンモータと、
   前記ファンモータを流れるモータ電流を検出するモータ電流検出部と、
   前記暖房運転時に、前記室外ファンを停止させるとともに、前記流路切替手段を切り替えて前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室外熱交換器に向かわせる熱交除霜運転を行う制御手段と、
   を有する空気調和機であって、
   前記制御手段は、
   前記モータ電流検出部で検出したモータ電流を定期的に取り込み、
   前記熱交除霜運転を開始した時点で取り込んだモータ電流が所定の閾電流値より大きいとき、前記熱交除霜運転を開始した時点で取り込んだモータ電流と前記熱交除霜運転を開始した時点より所定期間前に取り込んだモータ電流を用いて、モータ電流の上昇度合いを示すモータ電流上昇値を算出し、
   前記熱交除霜運転が終了した後に、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室外熱交換器に向かわせたまま、前記圧縮機あるいは前記室内ファンあるいは前記膨張弁のうちの少なくとも１つを前記モータ電流上昇値に応じて制御し、かつ、前記室外ファンを駆動して同室外ファンを除霜するファン除霜運転を行う、
   ことを特徴とする空気調和機。
2. 前記制御手段は、ファン除霜運転を行っているとき、
   前記モータ電流上昇値が高いほど、前記圧縮機の回転数を高くする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記制御手段は、ファン除霜運転を行っているとき、
   前記モータ電流上昇値が高いほど、前記室内ファンの回転数を高くする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
4. 前記制御手段は、ファン除霜運転を行っているとき、
   前記モータ電流上昇値が高いほど、前記膨張弁の開度を小さくする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。

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