JP2023513827A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

本発明は空気調和機に関し、一端は、室外熱交換器の中間地点に連結され、他端は、圧縮機の入口配管に連結される霜取りバイパス配管と、霜取りバイパス配管に配置される霜取りバイパスバルブと、室外熱交換器の冷媒の温度に応じて、霜取りバイパスバルブを開閉するプロセッサと、を含み、霜取り運転を始める時、霜取りバイパスバルブを開放して、室外熱交換器の冷媒の一部を圧縮機の入口配管にバイパスし、室外 熱交換器の冷媒の温度が基準温度を超えると、霜取りバイパスバルブを閉鎖し、霜取り運転の初期に霜取り性能を確保する空気調和機に関する発明である。

Description

本発明は、空気調和機（エアーコンデショナー；エアコン；空気調整機；空気寒暖湿度調節機）に関し、より詳細には、寒冷地に設置される空気調和機に関する。

一般に、空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、膨張機構及び室内熱交換器からなる冷凍サイクル装置を用いて、室内空気を冷房又は暖房する装置である。

前記室内空気を冷房する場合、前記室外熱交換器は凝縮器として機能し、前記室内熱交換器は蒸発器として機能し、冷媒は、前記圧縮機、前記室外熱交換器、前記膨張機構、前記室内熱交換器及び前記圧縮機の順に循環する。

前記室内空気を暖房する場合、前記室外熱交換器は蒸発器として機能し、前記室内熱交換器は凝縮器として機能し、冷媒は、前記圧縮機、前記室内熱交換器、前記膨張機構、前記室外熱交換器及び前記圧縮機の順に循環する。

前記室内空気を暖房する場合、必要に応じて霜取り運転を行うことができる。室内空気を暖房する場合、前記室外熱交換器には外気より低い温度の冷媒が流動し、外気から熱を吸収する。この過程で室外熱交換器の表面には外気に含まれていた水分がつくことがあり、寒冷地の場合には室外熱交換器の表面で氷結する場合もある。室外熱交換器の表面が氷結する場合、熱交換がうまく行われず、暖房効率が減少するという問題点がある。従って、必要に応じて霜取り運転を行い、氷結した氷を除去しなければならない。

一般に、霜取り運転は暖房運転の逆方向に冷媒が循環し、これは冷房運転における冷媒の循環方向と類似する。しかし、霜取り運転での冷媒の温度は冷房運転での冷媒の温度より常に低く、圧縮機の入口配管から流入する冷媒の温度は非常に低く、冷媒の圧力も非常に低い。従って、圧縮機の回転速度Ｈｚも低くなるしかなく、結果として霜取り運転の性能が悪くなるという問題がある。

特に、現在広く使用されている空気調和機は、様々な運転モードを有するために冷媒流路に様々な部品を備えており、冷媒が前記部品を通過しながら圧力損失が増加するという問題がある。また、冷暖房兼用の空気調和機の場合、冷房性能を確保するために室外熱交換器の出口端に配置された冷媒配管の直径を小さく設計しており、これにより圧力損失が増加し、霜取り性能が低下するという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、霜取り運転の初期に圧縮機における入口配管の冷媒の圧力を上昇させて、霜取り運転性能を維持する空気調和機を提供することにある。

本発明が解決しようとする別の課題は、冷媒が流動して発生する圧力損失を最小限にして、室外熱交換器に氷結している氷を迅速に霜取りする空気調和機を提供することにある。

本発明の課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及されないまた別の課題は、以下の記載から当業者にとって明確に理解できるであろう。

前記課題を達成するために、本発明に係る空気調和機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機と連結された配管に配置され、冷媒を室内空気と熱交換させる室内熱交換器と、圧縮機と連結された配管に配置され、室内熱交換器が配置された配管と他の配管に配置され、冷媒を室外空気と熱交換させる室外熱交換器と、室内熱交換器と室外熱交換器とを連結する配管に配置され、冷媒を膨張させる膨張機構と、を含む。一端は、室外熱交換器の中間地点に連結され、他端は、圧縮機の入口配管に連結される霜取りバイパス配管と、霜取りバイパス配管に配置される霜取りバイパスバルブと、圧縮機の入口配管で圧縮機に流入する冷媒の温度に応じて、霜取りバイパスバルブを開閉するプロセッサと、を含む（を備える；を構成する；を構築する；を設定する；を包摂する；を包含する）。

また、本発明に係る空気調和機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機と連結された配管に配置され、冷媒を室内空気と熱交換させる室内熱交換器と、圧縮機と連結された配管に配置され、室内熱交換器が配置された配管と他の配管に配置され、冷媒を室外空気と熱交換させる室外熱交換器と、室内熱交換器と室外熱交換器とを連結する配管に配置され、冷媒を膨張させる膨張機構と、を含む。一端は、室外熱交換器の中間地点に連結され、他端は、圧縮機の入口配管に連結される霜取りバイパス配管と、霜取りバイパス配管に配置される霜取りバイパスバルブと、を含む。

室外熱交換器は、圧縮機と連結された配管と連結されるチューブが配置される第１列と、膨張機構と連結された配管と連結されるチューブが配置される第３列と、第１列と第３列との間に配置され、第１列のチューブと第３列のチューブとを連結するチューブが配置される第２列と、を含み、霜取りバイパス配管は、第２列上に配置されたチューブに連結されることができる。

室外熱交換器は、第１列の冷媒の流動方向が第２列の冷媒の流動方向と反対であってもよい。

室外熱交換器は、第２列の下端が第１列と互いに連通し、第２列の上端が第３列と互いに連通することができる。

プロセッサは、室外熱交換器の冷媒の温度が既設定された温度未満である場合、霜取りバイパスバルブを開放し、既設定された温度以上である場合、霜取りバイパスバルブを閉鎖することができる。

室内熱交換器と圧縮機との間に配置されたアキュムレータを更に含むことができる。このとき、霜取りバイパス配管は、室外熱交換器に連結される共通バイパス配管と、共通バイパス配管から分岐し、圧縮機の入口配管に連結される第１バイパス配管と、共通バイパス配管から分岐し、アキュムレータの入口配管に連結される第２バイパス配管と、を含むことができる。

霜取りバイパスバルブは、第１バイパス配管上に配置される第１バイパスバルブ、及び第２バイパス配管上に配置される第２バイパスバルブを含むことができる。

プロセッサは、室外熱交換器の冷媒の温度に応じて、第１バイパスバルブ又は第２バイパスバルブを選択的に開閉できる。

プロセッサは、室外熱交換器の冷媒の温度が既設定された基準温度未満である場合、第２バイパスバルブを開放し、既設定された温度以上である場合、第２バイパスバルブを閉鎖することができる。

本発明による空気調和機の制御方法は、圧縮機、室外熱交換器、膨張機構、及び室内熱交換器を含む空気調和機の制御方法において、一端は、室外熱交換器の中間地点に連結され、他端は、圧縮機の入口配管８５に連結される霜取りバイパス配管に配置される霜取りバイパスバルブを開放する高速霜取り運転段階、及び室外熱交換器の冷媒の温度が基準温度以上である場合、霜取りバイパスバルブを閉鎖する一般霜取り運転段階を含む。

霜取りバイパス配管は、室外熱交換器に連結される共通バイパス配管と、共通バイパス配管から分岐し、圧縮機の入口配管８５に連結される第１バイパス配管と、共通バイパス配管から分岐し、アキュムレータの入口配管に連結される第２バイパス配管と、を含み、高速霜取り段階は、室外熱交換器の温度に応じて、第１バイパス配管に配置された第１バイパスバルブ又は第２バイパス配管に配置された第２バイパスバルブを選択的に開閉する段階を含むことができる。

高速霜取り段階は、室外熱交換器の冷媒の温度が既設定された基準温度未満である場合、第２バイパスバルブを開放し、既設定された基準温度以上である場合、第２バイパスバルブを閉鎖することができる。

その他の実施形態の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。

本発明の空気調和機によると、次のような効果が１つ又はそれ以上ある。

第一に、霜取り運転の初期に室外熱交換器の中間から冷媒の一部を分岐させて、圧縮機の入口配管にバイパスするので、霜取り運転の初期に圧縮機の入口配管から圧縮機に流入する冷媒の圧力を確保し、霜取り性能を維持するという利点がある。

第二に、室外熱交換器の中間から冷媒の一部を分岐させて、他の構成要素を経由することなく、直ちに圧縮機の入口配管にバイパスするので、冷媒の圧力損失を最小とするという利点もある。

第三に、第２実施形態に係ると、共通バイパスバルブから分岐した一部の冷媒は、アキュムレータの入口配管にバイパスされるので、分岐した一部冷媒に存在する凝縮された冷媒をアキュムレータに分離し、気化した冷媒のみを圧縮機に案内して、性能を担保するという利点もある。

本発明の効果は、以上で言及した効果に制限されず、言及されないまた別の効果は、請求範囲の記載から当業者にとって明確に理解できるはずだ。

第１実施形態に係る空気調和機の暖房運転時を示す構成図。 図１の空気調和機の冷房運転時を示す構成図。 図１の空気調和機の霜取り運転時を示す構成図。 図１の空気調和機の制御ブロック図。 第２実施形態に係る空気調和機の霜取り運転時を示す構成図。 図５の空気調和機の制御ブロック図である。

本発明の利点及び特徴、並びにそれらを達成する方法は、添付される図面と共に詳細に後述している実施形態を参照すると明確になるはずだ。しかしながら、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるわけではなく、互いに異なる様々な形態で実現されることができ、単に本実施形態は本発明の開示を完全にして、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求項の範疇によって定義されるだけである。明細書全体にわたって同じ参照符号は同じ構成要素を称する。

以下、本発明の実施形態によって空気調和機を説明するための図面を参考して、本発明について説明する。

＜空気調和機＞

図１は、本発明の実施形態に係る空気調和機を示す構成図である。

図１を参照すると、本発明の実施形態に係る空気調和機は、圧縮機１と、室外熱交換器２と、膨張機構３と、室内熱交換器４と、を含むことができる。

圧縮機１、室外熱交換器２、膨張機構３、及び室内熱交換器４は、冷媒配管を介して連結できる。

圧縮機１、室外熱交換器２、及び膨張機構３は、室外機を構成できる。前記室外機は、室外熱交換器２に空気を送風する室外送風機（図示せず）を含むことができる。前記室外送風機の回転作動により、室外空気が前記室外機の内部に流入し、室外熱交換器２と熱交換された後、室外へ吐出されることができる。

室内熱交換器４は室内機を構成することができる。前記室内機は、室内熱交換器４に空気を送風する室内送風機（図示せず）を更に含むことができる。前記室内送風機の回転作動により、室内空気が前記室内機の内部に流入し、室内熱交換器４と熱交換された後、室内へ吐出されることができる。

前記空気調和機の冷房運転時、室外熱交換器２は凝縮器として機能し、室内熱交換器４は蒸発器として機能できる。前記空気調和機の冷房運転時、冷媒は圧縮機１、室外熱交換器２、膨張機構３、室内熱交換器４、及び圧縮機１の順に循環できる。

前記空気調和機の暖房運転時、室外熱交換器２は蒸発器として機能し、室内熱交換器４は凝縮器として機能できる。前記空気調和機の暖房運転時、冷媒は圧縮機１、室内熱交換器４、膨張機構３、室外熱交換器２、及び圧縮機１の順に循環できる。

圧縮機１は冷媒を圧縮することができる。前記凝縮器は、圧縮機１を通過した冷媒を凝縮させることができる。膨張機構３は、前記凝縮器を通過した冷媒を膨張させることができる。前記蒸発器は、膨張機構３を通過した冷媒を蒸発させることができる。

前記空気調和機は、冷房運転及び暖房運転の両方が可能な空気調和機で構成されることができる。但し、前記空気調和機は、暖房運転のみ可能な空気調和機で構成されることもある。

以下、説明において、前記空気調和機は、冷房運転及び暖房運転の両方が可能な空気調和機で構成されるものと説明することとする。

本発明の実施形態に係る空気調和機は、冷暖房切替バルブ７を更に含むことができる。冷暖房切替バルブ７は、前記室外機を構成することができる。冷暖房切替バルブ７は、圧縮機１から吐出された冷媒の流れを室外熱交換器２及び室内熱交換器４のうちの１つに切り替えさせることができる。

圧縮機の吸入流路８１、８、８５は、室外熱交換器２の暖房運転時の出口及び圧縮機１の入口を連結することができる。圧縮機の吸入流路８１、８、８５は、液相冷媒及び気相冷媒を分離するアキュムレータ８と、室外熱交換器２の暖房運転時の出口及びアキュムレータ８の入口を連結する第１冷媒配管８１と、アキュムレータ８の出口及び圧縮機１の入口を連結する圧縮機入口配管８５と、を含むことができる。

前記空気調和機の暖房運転時、室外熱交換器２から第１冷媒配管８１を介して液相冷媒及び気相冷媒がアキュムレータ８に流動することができ、アキュムレータ８に流動した冷媒は、アキュムレータ８で液相冷媒及び気相冷媒に分離できる。

アキュムレータ８で分離された液相冷媒は、アキュムレータ８内の下側に収容されてもよく、アキュムレータ８で分離された気相冷媒は、前記分離された液相冷媒の上側に配置されてもよい。

アキュムレータ８で分離された気相冷媒は、圧縮機の入口配管８５を介して圧縮機１に流動することができ、アキュムレータ８で分離された液相冷媒は、アキュムレータ８内にそのまま残っていることがある。

第２冷媒配管８２は、室内熱交換器４の暖房運転時の出口及び膨張機構３の暖房運転時の入口を連結することができる。

第３冷媒配管８３は、膨張機構３の暖房運転時の出口及び室外熱交換器２の暖房運転時の入口を連結することができる。

第４冷媒配管８４は、圧縮機１の出口及び室内熱交換器４の暖房運転時の入口を連結することができる。

冷暖房切替バルブ７は、第１冷媒配管８１及び第４冷媒配管８４に設置されることができる。

室外熱交換器２は、ピン－チューブ方式で構成できる。室外熱交換器２は、複数個のピンが幾層も配置され、前記ピンをチューブが数回貫通して形成される。チューブの内部には冷媒が循環する冷媒流路を形成する。

図面を参照すると、室外熱交換器２は、冷媒流路が互いに区画された複数の単位流路を含むことができる。本実施形態においては、室外熱交換器２の冷媒流路が３個の単位流路に区画されたことと限定して説明する。しかしながら、これに限定されず、４個以上又は２個以下の単位流路からなることも可能である。本実施形態においては、室外熱交換器２の冷媒流路が上部／中央／下部に区画されているものと説明する。

図面を参照すると、室外熱交換器２は、冷媒流路が側方に複数個の列で配置されてもよい。本実施形態においては、３個の列を形成するが、これに限定されず、通常の技術者を基準に３個以外の列を形成することができる。

室外熱交換器２は、圧縮機１と連結される第１冷媒配管８１に連結される第１列２１を含むことができる。室外熱交換器２は、膨張機構３と連結される第３冷媒配管８３に連結される第３列２３を含むことができる。室外熱交換器２は、第１列２１と第３列２３との間に配置された第２列２２を含むことができる。

第１列２１に配置されるチューブは、一側が圧縮機１と連結される第１冷媒配管８１と連結され、他側が第２列２２上に配置されたのチューブに連結される。第２列２２に配置されるチューブは、一側で第１列２１のチューブと連結され、他側が第３列２３のチューブと連結される。第３列２３に配置されるチューブは、一側で第２列２２のチューブと連結され、他側が膨張機構３に連結される第２冷媒配管８２と連結される。

第１冷媒配管８１は、第１列２１の上部に配置されたチューブに連結されることができる。第１列２１において、冷媒は上部から下部に流動できる。第２列２２のチューブと第１列２１のチューブは、下端で連通できる。第２列２２において、冷媒は下部から上部に流動できる。第３列２３のチューブと第２列２２のチューブは、上端で連通できる。第３列２３において、冷媒は上部から下部に流動できる。第３冷媒配管８３は、第３列２３の下部に配置されたチューブに連結されることができる。

第１列２１の冷媒の流動方向は、第２列２２の冷媒の流動方向と反対であり得る。第２列２２の冷媒の流動方向は、第３列２３の冷媒の流動方向と反対であり得る。例えば、第１列２１の冷媒の流動方向が下向きである場合、第２列２２の冷媒の流動方向は上向きであり、第３列２３の冷媒の流動方向は下向きであり得る。

室外熱交換器２には少なくとも１つ以上の温度センサが配置されてもよい。図１を参照すると、室外熱交換器の第１温度センサ２２１と、室外熱交換器の第２温度センサ２３１とを含むことができる。本発明において、プロセッサが制御する室外熱交換器の温度（Ｔｈｅｘ）は、室外熱交換器の第１温度センサ２２１である。

室外熱交換器の第１温度センサ２２１は、第２列２２に配置されてもよい。室外熱交換器の第１温度センサ２２１は、霜取りバイパス配管８６と近い位置の室外熱交換器２に配置されてもよい。後述する第２実施形態に係ると、室外熱交換器の第１温度センサ２２１は、共通バイパス配管８６ｃと近い位置の室外熱交換器２に配置されてもよい。室外熱交換器の第１温度センサ２２１は、共通バイパス配管８６ｃと室外熱交換器２との連結点に配置されてもよい。

室外熱交換器の第１温度センサ２３１は、室外熱交換器２からバイパス配管８６にバイパスされる冷媒の温度を測定し、そのデータをプロセッサ３００に送信することができる。

室外熱交換器の第２温度センサ２３１は、第３列２３に配置されてもよい。室外熱交換器の第２温度センサ２３１は、第３冷媒配管８３と近い位置の室外熱交換器２に配置されてもよい。室外熱交換器の第２温度センサ２３１は、第３冷媒配管８３と室外熱交換器２との連結点に配置されてもよい。

室外熱交換器の第２温度センサ２３１は、室外熱交換器２から第３冷媒配管８３へ吐出される冷媒の温度を測定し、そのデータをプロセッサ３００に送信することができる。

示してはいないが、室外熱交換器２の冷媒流路が、図１に示すように上部／中央／下部に区画された場合、第１温度センサ２２１及び第２温度センサ２３１は中央の冷媒流路に対応する位置に配置されてもよく、下部の冷媒流路に対応する位置に配置されてもよい。

＜霜取りバイパス配管＞

霜取りバイパス配管８６は、一端が室外熱交換器２と連結され、他端は圧縮機１の入口配管８５に連結され、室外熱交換器２を流動する冷媒のうちの一部を圧縮機１にバイパスさせる装置である。

霜取りバイパス配管８６の一端は室外熱交換器２と連結され、冷媒が流動する。霜取りバイパス配管８６は、室外熱交換器２の第２列２２のチューブに連結されることができる。室外熱交換器２の冷媒流路が、図１に示すように上部／中央／下部に区画された場合、霜取りバイパス配管８６は上部のチューブ、中央のチューブ、及び下部のチューブに並列に各々連結されることができる。

霜取りバイパス配管８６は、室外熱交換器２における第２列２２のチューブの中間に連結されることができる。霜取りバイパス配管８６は、第２列２２のチューブの中央に連結されることが好ましいが、図１に示すように、できるだけ第２列２２のチューブの中央に近く連結されるようにできる。

霜取りバイパス配管８６の他端は、圧縮機１の入口配管８５に連結される。霜取りバイパス配管８６は、圧縮機１の入口配管８５に連結され、バイパスされた冷媒を圧縮機１に流入させる。

霜取りバイパス配管は、冷媒の一部を圧縮機１にバイパスして、圧縮機１に流入する冷媒の圧力が限界以下に下がることを防止する効果があり、圧縮機１に流入する冷媒の温度を十分に上昇させて、霜取り性能を向上させる効果もある。

霜取りバイパスバルブ８７は、霜取りバイパス配管８６に配置され、霜取りバイパス配管８６を開閉する装置である。霜取りバイパスバルブ８７は、暖房運転時、霜取りバイパス配管８６を開放し、冷房運転時、霜取りバイパス配管８６を遮断することができる。霜取りバイパスバルブ８７は開閉バルブであってもよく、霜取りバイパス配管８６を流動する冷媒の量を調節できる。

プロセッサ３００は、空気調和機の運転を制御する装置である。プロセッサ３００は空気調和機の内部に配置されてもよい。

プロセッサ３００は、圧縮機１の稼働を制御することができ、膨張機構３の開閉を制御することができ、空気調和機の空気吐出口を開閉したり、吐出角度を変更したりするなどの制御をすることができる。更に、前記制御以外にも、通常の技術者を基準に容易に採択できる程度の制御方法を含む。

プロセッサ３００は、霜取りバイパスバルブ８７を制御することができる。プロセッサ３００は、霜取りバイパス配管８６に配置された霜取りバイパスバルブ８７を開閉し、冷媒を圧縮機１の入口配管８５にバイパスさせることもできる。プロセッサ３００は、一定時間の間、霜取りバイパスバルブ８７を開放して冷媒を圧縮機１の入口配管８５にバイパスさせ、一定時間が経過した後は、霜取りバイパスバルブ８７を閉鎖し、冷媒をバイパスさせないことがある。

前記一定時間は、霜取り性能が十分に維持できる圧縮機１の流入冷媒の圧力に対応する時間である。プロセッサ３００は、前記一定時間の間は霜取りバイパスバルブ８７を開放し、冷媒をバイパスして、圧縮機１の流入冷媒の圧力を補償する。プロセッサ３００は、前記一定時間が経過した後は、霜取りバイパスバルブ８７を閉鎖し、冷媒をバイパスさせない。プロセッサ３００は、前記一定時間を室外熱交換器２の温度に応じて算出できる。

プロセッサ３００は、室外熱交換器２の冷媒の温度が既設定された基準温度未満である場合、霜取りバイパスバルブ８７を開放し、既設定された基準温度以上である場合、霜取りバイパスバルブ８７を閉鎖することができる。基準温度はプロセッサ３００に既に保存されており、実験によって決定されることができる。基準温度は、冷媒がバイパスされなくても、圧縮機１の流入冷媒が霜取り性能を確保するのに十分なときの冷媒の圧力に対応する室外熱交換器２の冷媒温度である。すなわち、室外熱交換器２を通過する冷媒の温度が基準温度以上である場合、冷媒が圧縮機１の入口配管８５にバイパスされない場合も、圧縮機１に流入する冷媒が十分に高い圧力を有するので、必要な霜取り性能を有する。

例えば、プロセッサ３００は、高速霜取り運転を始めるが、室外熱交換器２でバイパスされる冷媒の温度が摂氏１２度になるときに霜取りバイパスバルブ８７を閉鎖することができる。冷媒の温度が摂氏１２度になる場合、圧縮機１に流入する冷媒の圧力が十分であり、冷媒をバイパスさせなくても霜取り性能を十分に確保することができる。

＜運転方法＞

前記空気調和機の暖房運転時の冷媒の流れを説明すると、次の通りである。圧縮機１で圧縮された冷媒は、第４冷媒配管８４の前方部を介して冷暖房切替バルブ７に移動される。冷暖房切替バルブ７に移動された冷媒は、第４冷媒配管８４の後方部を介して室内熱交換器４に移動される。室内熱交換器４に移動された冷媒は、第２冷媒配管８２を介して膨張機構３に移動される。膨張機構３に移動された冷媒は、第３冷媒配管８３を介して室外熱交換器２に移動される。室外熱交換器２に移動された冷媒は、第１冷媒配管８１の前方部を介して冷暖房切替バルブ７に移動される。冷暖房切替バルブ７に移動された冷媒は、第１冷媒配管８１の後方部を介してアキュムレータ８に移動される。アキュムレータ８に移動された冷媒は、圧縮機の入口配管８５を介して圧縮機１に移動される。前記空気調和機の暖房運転時、冷媒はこのような流れを繰り返す。

一方、前記空気調和機の冷房運転時の冷媒の流れを説明すると、次の通りである。圧縮機１で圧縮された冷媒は、第４冷媒配管８４の前方部を介して冷暖房切替バルブ７に移動される。冷暖房切替バルブ７に移動された冷媒は、第１冷媒配管８１の前方部を介して室外熱交換器２に移動される。室外熱交換器２に移動された冷媒は、第２冷媒配管８２を介して膨張機構３に移動される。膨張機構３に移動された冷媒は、第２冷媒配管８２を介して室内熱交換器４に移動される。室内熱交換器４に移動された冷媒は、第４冷媒配管８４の後方部を介して冷暖房切替バルブ７に移動される。冷暖房切替バルブ７に移動された冷媒は、第１冷媒配管８１の後方部を介してアキュムレータ８に移動される。アキュムレータ８に移動された冷媒は、圧縮機の入口配管８５を介して圧縮機１に移動される。前記空気調和機の冷房運転時、冷媒はこのような流れを繰り返す。

一方、前記空気調和機の一般霜取り運転時の冷媒の流れを説明すると、次の通りである。圧縮機１で圧縮された冷媒は、第４冷媒配管８４の前方部を介して冷暖房切替バルブ７に移動される。冷暖房切替バルブ７に移動された冷媒は、第１冷媒配管８１の前方部を介して室外熱交換器２に移動され、室外熱交換器２についた水分又は氷を除去する。室外熱交換器２に移動された冷媒は、第２冷媒配管８２を介して膨張機構３に移動される。膨張機構３に移動された冷媒は、第２冷媒配管８２を介して室内熱交換器４に移動される。室内熱交換器４に移動された冷媒は、第４冷媒配管８４の後方部を介して冷暖房切替バルブ７に移動される。冷暖房切替バルブ７に移動された冷媒は、第１冷媒配管８１の後方部を介してアキュムレータ８に移動される。アキュムレータ８に移動された冷媒は、圧縮機の入口配管８５を介して圧縮機１に移動される。前記空気調和機の一般霜取り運転時、冷媒はこのような流れを繰り返す。

一方、前記空気調和機の一般霜取り運転時、高速霜取り運転を一部含み得る。高速霜取り運転時間は、プロセッサ３００によって制御される。プロセッサ３００は、一般霜取り運転を始めるとき、高速霜取り運転を一部含み得る。プロセッサ３００は、一般霜取り運転を始めるとき、高速霜取り運転を始め、既設定された設定時間が経過すると、高速霜取り運転を終了し、一般霜取り運転を始めることができる。

前記空気調和機の高速霜取り運転時の冷媒の流れを説明すると、次の通りである。圧縮機１で圧縮された冷媒は、第４冷媒配管８４の前方部を介して冷暖房切替バルブ７に移動される。冷暖房切替バルブ７に移動された冷媒は、第１冷媒配管８１の前方部を介して室外熱交換器２に移動される。室外熱交換器２に移動された冷媒のうちの一部は、第２列２２に連結されたバイパス配管８６を流動し、残りは第３列２３を通過して第２冷媒配管８２を流動する。

バイパス配管８６を流動する一部冷媒は、圧縮機１の入口配管８５で残りの冷媒と合流し、圧縮機１に流入する。第２冷媒配管８２を流動する残りの冷媒は、前記一般霜取り運転時と同様に膨張機器等を通過して圧縮機１に流入し、圧縮機１の入口配管８５で前記一部冷媒と合流する。前記空気調和機の高速霜取り運転時、冷媒はこのような流れを繰り返す。

高速霜取り運転の場合、一部冷媒は室外熱交換器２を流動する中に分岐し、圧縮機１の入口配管８５にバイパスされる。残りの冷媒は膨張機構３を通過して圧力が下降し、他の構成要素を通過するにつれて圧力損失が増加し、圧縮機１に流入する冷媒の圧力は更に下降することになる。従って、圧縮機１の入口配管８５で冷媒の圧力は非常に低いため、霜取り性能がうまく発揮できない。このとき、バイパスされた一部冷媒が合流しながら圧力を補償することによって、空気調和機の霜取り性能を確保することができるという効果がある。

更に、霜取り性能を確保するために、室外熱交換器２の出口端に連結された第３冷媒配管８３の直径は十分に大きく設計しなければならないが、第３冷媒配管８３が大きく設計される場合、冷房能力が大きく落ちるという問題点がある。従って、一般霜取り運転の前に高速霜取り運転を行うことによって、第３冷媒配管８３の直径を十分に小さく設計しても、霜取り運転の初期に霜取り性能を確保することができ、冷房性能も維持するという効果がある。

反面、高速霜取り運転は、室外熱交換器２の一部のみ流動し、残りは流動しない点で、他の構成要素を通過せず、一般的な運転性能が低下するという問題がある。また、室外熱交換器２で一部冷媒は第３列２３のチューブ及び第２列２２の一部チューブを流動しないため、霜取りがうまくならないという問題もある。従って、プロセッサ３００は、適切な時に高速霜取り運転を終了し、一般霜取り運転に切り替えて、一般的な霜取り運転性能を確保する。前記適切な時とは、熱交換器の温度が基準温度以上のときであり、このときは圧縮機１の入口配管８５の冷媒の圧力が、霜取り性能が確かに発揮される時期といえる。

＜第２実施形態＞

図５は、本発明の第２実施形態に係る空気調和機を示す構成図である。ここでは、第１実施形態と同じものについては同じ図面符号を付与し、それに対する詳しい説明は省略し、異なる点のみを説明する。

図５を参照すると、霜取りバイパス配管８６は室外熱交換器２の中間に連結されることができる。より詳細に、霜取りバイパス配管８６のうち共通バイパス配管８６ｃは、室外熱交換器２の中間に連結されることができる。共通バイパス配管８６ｃの一端は、少なくとも２つの配管に分岐し得、分岐した配管は第１バイパス配管８６ａ及び第２バイパス配管８６ｂと名付ける。

第１バイパス配管８６ａは共通バイパス配管８６ｃから分岐し、圧縮機１の入口配管８５に連結されることができる。すなわち、第１バイパス配管８６ａは第１実施形態と同様に圧縮機１の入口配管８５に連結される。第１バイパス配管８６ａ上には第１バイパスバルブ８７ａが配置されてもよい。

第２バイパス配管８６ｂは、共通バイパス配管８６ｃから分岐し、アキュムレータ８の入口配管に連結される。共通バイパス配管８６ｃから分岐した冷媒のうちの一部は、第２バイパス配管８６ｂを介してアキュムレータ８の入口配管に流入できる。

第２バイパス配管８６ｂを通過した一部冷媒は、アキュムレータ８に流入して液相冷媒及び気相冷媒に分離されることができる。アキュムレータ８で分離された気相冷媒は、圧縮機１の入口配管を介して圧縮機１に流入し、アキュムレータ８で分離された液相冷媒は、アキュムレータ８内にそのまま残っていることがある。

プロセッサ３００は、空気調和機の一般霜取り運転時、高速霜取り運転を一部含み得、これは、第１実施形態の制御方法と類似する。

しかしながら、プロセッサ３００は、第１実施形態とは異なり、第１バイパスバルブ８７ａと第２バイパスバルブ８７ｂを選択的に開閉できる。

より詳細には、第２実施形態では第１実施形態とは異なり、室外熱交換器２の冷媒の温度が既設定された基準温度以下である場合、第２バイパスバルブ８７ｂを開放し、既設定された基準温度以上である場合、第２バイパスバルブ８７ｂを閉鎖することができる。

プロセッサ３００は第２バイパスバルブ８７ｂを開放し、バイパスされた冷媒をアキュムレータ８の入口配管に案内できる。アキュムレータ８の入口配管にバイパスされた冷媒は、室内熱交換器４を通過した冷媒と混合され、アキュムレータ８に流入する。アキュムレータ８に流入した冷媒は、液相冷媒と気相冷媒とに分離されることができる。アキュムレータ８で分離された気相冷媒は、圧縮機の入口配管を介して圧縮機１に流入し、アキュムレータ８で分離された液相冷媒は、アキュムレータ８内にそのまま残っていることがある。

前記のように、本発明の実施形態に係る空気調和機は、室外熱交換器２の中間から分岐した冷媒が圧縮機１の入口配管８５にバイパスされ、霜取り運転の初期に圧縮機１の入口配管８５で非正常的に圧力が落ちることを防止し、霜取り性能を維持する効果がある。また、冷媒の一部は、空気調和機の他の構成要素を循環せず、直ちに圧縮機１にバイパスされるので、霜取り運転の初期に霜取り性能を向上させる効果もある。更に、室外熱交換器２の後端を流れる冷媒の圧力損失を更に減少することによって、相対的に直径が小さい第３冷媒配管８３の直径を更に小さく設計し、冷房性能を向上させる効果もある。

以上では、本発明の好ましい実施形態について図示して説明しているが、本発明は、前述した特定の実施形態に限定されず、特許請求範囲で請求する本発明の要旨を外れることなく、当該発明が属する技術分野で通常の知識を有する者により多様な変形実施が可能であるのは勿論であり、このような変形実施は、本発明の技術的思想や展望から個別的に理解されてはならない。

Claims (18)

1. 空気調和機であって、
   冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機に連結された配管に配置され、冷媒を室内空気と熱交換させる室内熱交換器と、
   前記圧縮機に連結された配管に配置され、前記室内熱交換器が配置されていない配管に配置され、冷媒を室外空気と熱交換させる室外熱交換器と、
   前記室内熱交換器と前記室外熱交換器とを連結する配管に配置され、冷媒を膨張させる膨張機構と、
   一端は前記室外熱交換器の中間地点に連結され、他端は前記圧縮機の入口配管に連結される霜取りバイパス配管と、
   前記霜取りバイパス配管に配置される霜取りバイパスバルブと、
   前記室外熱交換器の冷媒の温度に応じて、前記霜取りバイパスバルブを開閉するプロセッサと、を備えてなる、空気調和機。
2. 前記室外熱交換器は、
   前記圧縮機と連結された配管と連結されるチューブが配置される第１列と、
   前記膨張機構と連結された配管と連結されるチューブが配置される第３列と、
   前記第１列と前記第３列との間に配置され、前記第１列のチューブと前記第３列のチューブとを連結するチューブが配置される第２列と、を備え、
   前記霜取りバイパス配管は、前記第２列上に配置されたチューブに連結される、請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記室外熱交換器は、前記第１列の冷媒の流動方向が前記第２列の冷媒の流動方向と反対である、請求項２に記載の空気調和機。
4. 前記室外熱交換器は、第２列の下端が第１列と互いに連通し、第２列の上端が第３列と互いに連通する、請求項２に記載の空気調和機。
5. 前記プロセッサは、
   前記室外熱交換器の冷媒の温度が既設定された温度未満である場合、前記霜取りバイパスバルブを開放し、
   前記室外熱交換器の冷媒の温度が既設定された温度以上である場合、前記霜取りバイパスバルブを閉鎖する、請求項１に記載の空気調和機。
6. 前記室内熱交換器と前記圧縮機との間に配置されたアキュムレータを更に備え、
   前記霜取りバイパス配管は、
   前記室外熱交換器に連結される共通バイパス配管と、
   前記共通バイパス配管から分岐し、前記圧縮機の入口配管に連結される第１バイパス配管と、
   前記共通バイパス配管から分岐し、前記アキュムレータの入口配管に連結される第２バイパス配管と、を備える、請求項１に記載の空気調和機。
7. 前記霜取りバイパスバルブは、
   前記第１バイパス配管上に配置される第１バイパスバルブ、及び
   前記第２バイパス配管上に配置される第２バイパスバルブ、を備える、請求項６に記載の空気調和機。
8. 前記プロセッサは、前記室外熱交換器の冷媒の温度に応じて、前記第１バイパスバルブ又は第２バイパスバルブを選択的に開閉する、請求項７に記載の空気調和機。
9. 前記プロセッサは、
   前記室外熱交換器の冷媒の温度が既設定された基準温度未満である場合、前記第２バイパスバルブを開放し、
   前記室外熱交換器の冷媒の温度が既設定された温度以上である場合、前記第２バイパスバルブを閉鎖する、請求項７に記載の空気調和機。
10. 空気調和機の制御方法であって、
    前記空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、膨張機構、及び室内熱交換器を備え、
    一端は前記室外熱交換器の中間地点に連結され、他端は前記圧縮機の入口配管に連結される霜取りバイパス配管に配置される霜取りバイパスバルブを開放する高速霜取り運転段階と、
    前記室外熱交換器の冷媒の温度が基準温度以上である場合、前記霜取りバイパスバルブを閉鎖する一般霜取り運転段階と、を含んでなる、空気調和機の制御方法。
11. 前記霜取りバイパス配管は、
    前記室外熱交換器に連結される共通バイパス配管と、
    前記共通バイパス配管から分岐し、前記圧縮機の入口配管８５に連結される第１バイパス配管と、
    前記共通バイパス配管から分岐し、前記アキュムレータの入口配管に連結される第２バイパス配管と、を備え、
    前記高速霜取り段階は、前記室外熱交換器の温度に応じて、前記第１バイパス配管に配置された第１バイパスバルブ又は前記第２バイパス配管に配置された第２バイパスバルブを選択的に開閉する段階を含む、請求項１０に記載の空気調和機の制御方法。
12. 前記高速霜取り段階は、
    前記室外熱交換器の冷媒の温度が既設定された基準温度未満である場合、前記第２バイパスバルブを開放し、
    前記室外熱交換器の冷媒の温度が既設定された基準温度以上である場合、前記第２バイパスバルブを閉鎖する、請求項１１に記載の空気調和機の制御方法。
13. 空気調和機であって、
    冷媒を圧縮する圧縮機と、
    前記圧縮機に連結された配管に配置され、冷媒を室内空気と熱交換させる室内熱交換器と、
    前記圧縮機に連結された配管に配置され、前記室内熱交換器が配置されていない配管に配置され、冷媒を室外空気と熱交換させる室外熱交換器と、
    前記室内熱交換器と前記室外熱交換器とを連結する配管に配置され、冷媒を膨張させる膨張機構と、
    一端は前記室外熱交換器の中間地点に連結され、他端は前記圧縮機の入口配管に連結される霜取りバイパス配管と、
    前記霜取りバイパス配管に配置される霜取りバイパスバルブと、を備えてなる、空気調和機。
14. 前記室外熱交換器は、
    前記圧縮機と連結された配管と連結されるチューブが配置される第１列と、
    前記膨張機構と連結された配管と連結されるチューブが配置される第３列と、
    前記第１列と前記第３列との間に配置され、前記第１列のチューブと前記第３列のチューブとを連結するチューブが配置される第２列と、を備え、
    前記霜取りバイパス配管は、前記第２列上に配置されたチューブに連結される、請求項１３に記載の空気調和機。
15. 前記室外熱交換器は、前記第１列の冷媒の流動方向が前記第２列の冷媒の流動方向と反対である、請求項１４に記載の空気調和機。
16. 前記室外熱交換器は、第２列の下端が第１列と互いに連通し、第２列の上端が第３列と互いに連通する、請求項１４に記載の空気調和機。
17. 前記室内熱交換器と前記圧縮機との間に配置されたアキュムレータを更に備え、
    前記霜取りバイパス配管は、
    前記室外熱交換器に連結される共通バイパス配管と、
    前記共通バイパス配管から分岐し、前記圧縮機の入口配管に連結される第１バイパス配管と、
    前記共通バイパス配管から分岐し、前記アキュムレータの入口配管に連結される第２バイパス配管と、を備える、請求項１３に記載の空気調和機。
18. 前記霜取りバイパスバルブは、
    前記第１バイパス配管上に配置される第１バイパスバルブ、及び
    前記第２バイパス配管上に配置される第２バイパスバルブ、を備える、請求項１７に記載の空気調和機。

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