JP6022058B2 - 熱源側ユニット及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば空気調和装置等の冷凍サイクル装置における熱源側ユニット等に関するものである。

近年、地球環境保護の観点から、化石燃料を燃やして暖房を行うボイラ式の暖房器具に代わって、寒冷地域にも空気を熱源とするヒートポンプ式の空気調和装置が導入される事例が増えている。ヒートポンプ式の空気調和装置は、圧縮機への電気入力に加えて空気から熱が供給される分だけ効率よく暖房を行うことができる。

しかし、この反面、ヒートポンプ式の空気調和装置は、屋外等における空気（外気）の温度（外気温度）が低温になるほど、蒸発器として外気と冷媒とを熱交換する室外熱交換器に着霜しやすくなる。このため、室外熱交換器についた霜を融かすデフロスト（除霜）を行う必要がある。デフロストを行う方法として、例えば、暖房における冷媒の流れを逆転させ、圧縮機からの冷媒を室外熱交換器に供給する方法がある。ただ、この方法は、デフロスト中、室内の暖房を停止して行う場合があるため、快適性が損なわれるという課題があった。

そこで、デフロスト中でも暖房を行うことができるように、例えば室外熱交換器を分割等し、室外熱交換器の一部がデフロストしている間、他の室外熱交換器を蒸発器として機能させて外気空気から吸熱し、暖房を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。

例えば、特許文献１に記載の技術では、室外熱交換器を２つの熱交換器部に分割する。そして、一方の熱交換器部をデフロストする場合に、デフロスト対象の熱交換器部の上流に設置された電子膨張弁を閉止する。さらに、圧縮機の吐出配管から熱交換器部の入口に冷媒をバイパスするバイパス配管の電磁開閉弁を開くことで、圧縮機から吐出された高温の冷媒の一部を直接、デフロスト対象の熱交換器部に流入させている。そして、一方の熱交換器部のデフロストが完了したら他方の熱交換器部のデフロストを行うようにしている。このとき、デフロスト対象の熱交換器部では、内部の冷媒の圧力が圧縮機の吸入圧力と同等となる低圧の状態でデフロストが行われる（低圧デフロスト）。

また、特許文献２に記載の技術では、複数台の熱源機と、少なくとも１台以上の室内機とを備えている。そして、デフロスト対象の熱源側熱交換器を備えた熱源機のみ、四方弁の接続を暖房時と逆転させ、圧縮機から吐出された冷媒を直接、熱源機側熱交換器に流入させている。このとき、デフロスト対象の熱源機側熱交換器では、内部の冷媒の圧力が圧縮機の吐出圧力と同等となる高圧の状態でデフロストが行われる（高圧デフロスト）。

さらに、特許文献３に記載の技術では、室外熱交換器を複数の室外熱交換器に分割し、圧縮機が吐出した高温の冷媒の一部を、各室外熱交換器に交互に流入させ、各室外熱交換器を交互にデフロストする。このため、装置全体として連続して暖房を行うことができる。また、圧縮機がインジェクションポートを有しており、デフロスト対象の室外熱交換器に供給した冷媒を、インジェクションポートから圧縮機内にインジェクションしている。このとき、デフロスト対象の室外熱交換器では、内部の冷媒の圧力が、圧縮機の吐出圧力より低く吸入圧力より高い圧力（飽和温度換算で０℃よりやや高い温度となる圧力）となる状態でデフロストが行われる（中圧デフロスト）。３種類のデフロスト方法のうち、特許文献３には中圧デフロストが他の方法に比べて効率よくデフロストできることが記載されている。

また、特許文献１及び特許文献３に記載の技術では、デフロストを所定時間行うと終了させるようにしている。また、デフロスト対象の熱交換器の冷媒流出側に設置した温度センサが所定温度を超えるとデフロストを終了させるようにしている。そして、特許文献２に記載の技術では、デフロスト対象の熱源側熱交換器の冷媒流出側において絞り装置が過冷却度（サブクール）の制御を行っている。絞り装置の開度が、所定の開度以下になったものと判断すると、デフロストを終了させるようにしている。

特開２０１１−０７５２０７号公報（段落［００４２］−［００５０］、図６） 特開平０８−１００９６９号公報（段落［００１６］−[００２４］、図１） 国際公開第２０１２／０１４３４５号（段落［０００６］、図１）

例えば、特許文献３に記載した中圧デフロストにおいては、デフロスト対象の熱交換器の圧力を所定の範囲に制御することで、少ない冷媒流量で効率よく熱交換器のデフロストを行い、室内機側で高い暖房能力を得ることができる。このとき、例えばデフロストを時間によって終了させると、霜が融けきったか（デフロストが完了したか）どうかの判断を行わないため、デフロストのために無駄にエネルギや時間を費やす、残霜による影響で復帰後の暖房運転の暖房能力が大幅に落ちる等の課題があった。

また、デフロスト対象の熱交換器の圧力を制御するため、従来のリバースデフロスト、低圧デフロスト等とは異なり、霜が融けきった際の熱交換器の冷媒流出側の配管温度の上昇が小さい。このため、特許文献１及び特許文献３のような熱交換器の冷媒流出口配管の温度によるデフロストの完了判定が難しかった。さらに、特許文献２の高圧デフロストのように、デフロスト対象の熱交換器出口の冷媒の制御を中圧デフロストに適用すると、中圧が最適な制御範囲から離れてしまう可能性があった。

そこで本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、例えば、負荷への加熱（室内機の暖房等）を継続しつつ、熱交換器のデフロストを効率よく行うことができる熱源側ユニット等を提供することを目的とする。

本発明に係る熱源側ユニットは、利用側ユニットと配管接続して冷媒回路を構成する熱源側ユニットにおいて、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、空気と冷媒との熱交換を行う複数の熱源側熱交換器と、圧縮機が吐出した冷媒の一部を分岐して、デフロスト対象の熱源側熱交換器に流入させてデフロストを行う流路となる第１デフロスト配管と、第１デフロスト配管を通過する冷媒を減圧する第１絞り装置と、デフロスト対象の熱源側熱交換器の冷媒の圧力を調整する第２絞り装置と、デフロスト対象の熱源側熱交換器の冷媒の圧力を第１絞り装置で減圧し、かつ、第２絞り装置の開度を制御し、デフロスト対象の熱源側熱交換器の冷媒流出側における冷媒の過冷却度が、所定値以下になったものと判断すると、デフロストが完了したと判定する制御装置と、を備えるものである。

本発明によれば、空調対象空間の暖房等のように負荷への加熱を継続しつつ、効率よくデフロスト対象の熱源側熱交換器をデフロストすることができる。そして、デフロストの完了を高精度で判定し、デフロストした室外側熱交換器を素早く蒸発器として復帰させることができる。

本発明の実施の形態１に係る熱源側ユニットを有する空気調和装置１００の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の室外熱交換器５の構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の各運転モードにおける各バルブのＯＮ／ＯＦＦ及び開度調整制御の状態を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の冷房運転時における冷媒の流れを示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の冷房運転時におけるＰ−ｈ線図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の暖房通常運転時における冷媒の流れを示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の暖房通常運転時におけるＰ−ｈ線図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の暖房デフロスト運転時における冷媒の流れを示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の暖房デフロスト運転時におけるＰ−ｈ線図である。 本発明の実施の形態１に係る室外熱交換器５の圧力に基づく飽和温度と暖房能力比との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る室外熱交換器５の圧力に基づく飽和温度とデフロスト対象の並列熱交換器５０の前後エンタルピ差との関係を表す図である。 本発明の実施の形態１に係る室外熱交換器５の圧力に基づく飽和温度とデフロスト流量比との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る室外熱交換器５の圧力に基づく飽和温度と冷媒量との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る室外熱交換器５の圧力に基づく飽和温度とサブクールとの関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る暖房デフロスト運転をしたときのデフロスト対象の並列熱交換器５０の熱交換量と時間との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る暖房デフロスト運転をしたときのデフロスト対象の並列熱交換器５０の圧力を換算した飽和温度と時間との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る暖房デフロスト運転をしたときのデフロスト対象の並列熱交換器５０の冷媒流出口側におけるサブクールＳＣと時間との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る暖房デフロスト運転をしたときの第２絞り装置７の開度と時間との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る暖房デフロスト運転（図９）において、霜が融け終わったときの冷凍サイクルの挙動を示すＰ−ｈ線図である。 本発明の実施の形態１に係る制御装置３０が行う空気調和装置１００の制御の手順を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和装置１００の構成を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和装置１００の各運転モードにおける各バルブのＯＮ／ＯＦＦ及び開度調整制御の状態を示す図である。

以下、発明の実施の形態に係る空気調和装置について図面等を参照しながら説明する。ここで、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素、制御における判断等の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。さらに、添字又は枝番で区別等している複数の同種の機器等について、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字等を省略して記載する場合がある。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。そして、温度、圧力等の高低については、特に絶対的な値との関係で高低等が定まっているものではなく、システム、装置等における状態、動作等において相対的に定まるものとする。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る熱源側ユニットを有する空気調和装置１００の構成を示す図である。本実施の形態の空気調和装置１００は、熱源側ユニットとなる室外機Ａと、互いに並列に接続された複数の室内機（利用側ユニット）Ｂ及びＣとを備えている。室外機Ａと室内機Ｂ及びＣとを、第１延長配管１１−１並びに１１−２ｂ及び１１−２ｃ、第２延長配管１２−１並びに１２−２ｂ及び１２−２ｃで接続し、冷媒回路を構成する。空気調和装置１００は、更に制御装置３０を有している。制御装置３０は、室内機Ｂ及びＣの冷房運転又は暖房運転（暖房通常運転又は暖房デフロスト運転）を制御する。ここで、本実施の形態の制御装置３０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit ）等の制御演算処理手段を有するマイクロコンピュータ等で構成されている。また、記憶手段（図示せず）を有しており、制御等に係る処理手順をプログラムとしたデータを有している。そして、制御演算処理手段がプログラムのデータに基づく処理を実行して制御を実現する。

ここで、冷媒回路を循環させる冷媒としては、例えば、フロン冷媒、ＨＦＯ冷媒等を用いることができる。フロン冷媒としては、例えば、ＨＦＣ系冷媒のＲ３２冷媒、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａ等がある。また、ＨＦＣ系冷媒の混合冷媒であるＲ４１０Ａ、Ｒ４０７ｃ、Ｒ４０４Ａ等がある。また、ＨＦＯ冷媒としては、例えば、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ）、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｚ）等がある。また、その他の冷媒としては、ＣＯ２冷媒、ＨＣ冷媒（例えばプロパン、イソブタン冷媒等）、アンモニア冷媒、Ｒ３２とＨＦＯ−１２３４ｙｆとの混合冷媒等のように、前記の冷媒の混合冷媒等、蒸気圧縮式のヒートポンプ回路に用いられる冷媒を用いることができる。

ここで、実施の形態１では、１台の室外機Ａに、２台の室内機Ｂ及びＣを接続した例について説明するが、室内機は１台でもよい。また、２台以上の室外機を並列に接続してもよい。また、延長配管を３本並列に接続することができる。また、室内機側で切替弁を設けたりすることで、それぞれの室内機が冷房、暖房を選択する冷暖同時運転ができるようにした冷媒回路で構成することもできる。

次に本実施の形態の空気調和装置１００における冷媒回路の構成について説明する。空気調和装置１００の冷媒回路は、圧縮機１と、冷房と暖房とを切り替える冷暖切替装置２と、室内熱交換器３−ｂ及び３−ｃと、流量制御装置４−ｂ及び４−ｃと、室外熱交換器５とを順次、配管で接続した冷媒回路を主回路として有している。また、本実施の形態の空気調和装置１００では、更に主回路にアキュムレータ６を備えている。アキュムレータ６は冷暖房時の必要冷媒量の差分の冷媒を溜めるものである。ただ、必須の構成ではない。例えば、圧縮機１の吸入部以外でも冷媒回路中に液冷媒を溜める容器があればよい。

室内機Ｂ及びＣは、それぞれ室内熱交換器３−ｂ及び３−ｃ、流量制御装置４−ｂ及び４−ｃ並びに室内ファン１９−ｂ及び１９−ｃを有している。室内熱交換器３−ｂ及び３−ｃは、冷媒と室内（空調対象）の空気との熱交換を行う。例えば、冷房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒と室内（空調対象）の空気との熱交換を行い、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、暖房運転時においては凝縮器（放熱器）として機能し、冷媒と室内の空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮して液化させる。室内ファン１９−ｂ及び１９−ｃは、例えば室内の空気を室内熱交換器３−ｂ及び３−ｃに通過させて、室内に送り込む空気の流れを形成する。そして、流量制御装置４−ｂ及び４−ｃは、例えば電子膨張弁等で構成する。流量制御装置４−ｂ及び４−ｃは、制御装置３０からの指示に基づいて開度を変化させることで、例えば室内熱交換器３−ｂ及び３−ｃ内の冷媒の圧力、温度等を調整する。

次に室外機Ａの構成について説明する。圧縮機１は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。ここで、特に限定するものではないが、圧縮機１は例えばインバータ回路等により、駆動周波数を任意に変化させることにより、圧縮機１の容量（単位時間あたりの冷媒を送り出す量）を変化させるようにしてもよい。冷暖切替装置２は、圧縮機１の吐出側にある吐出配管１ａ及び吸入側にある吸入配管１ｂの間に接続され、冷媒の流れ方向を切り替える。冷暖切替装置２は、例えば四方弁で構成する。そして、暖房運転では冷暖切替装置２の接続が図１中の実線の向きとなるように切り替える。また、冷房運転では冷暖切替装置２の接続が図１中の点線の向きとなるように切り替える。

図２は本発明の実施の形態１に係る室外機Ａが有する室外熱交換器５の構成の一例を示す図である。図２に示すように、熱源側熱交換器となる本実施の形態の室外熱交換器５は、例えば複数の伝熱管５ａと複数のフィン５ｂとを有するフィンチューブ型の熱交換器である。また、本実施の形態の室外熱交換器５は、複数の並列熱交換器５０に分割して構成している。ここでは、室外熱交換器５を２つの並列熱交換器５０−１と５０−２とに分割している場合を例に説明する。このため、本実施の形態においては、並列熱交換器５０−１と５０−２とが、それぞれ本発明における熱源側熱交換器となる。

伝熱管５ａは、内部を冷媒が通過し、空気通過方向に対して垂直方向の段方向及び空気通過方向である列方向に複数設けられている。また、フィン５ｂは、空気通過方向に空気が通過するように間隔を空けて配置されている。本実施の形態の室外熱交換器５は、並列熱交換器５０−１及び５０−２に分割配置している。分割配置する方向は左右方向としてもよいが、左右に分割すると、並列熱交換器５０−１及び５０−２のそれぞれの冷媒入口が室外機Ａの左右両端になり、配管接続が複雑になる。そこで、例えば、図２に示すように、上下方向に配置することが望ましい。ここで、本実施の形態では、フィン５ｂについては、図２に示すように分割していないが、並列熱交換器５０−１側と並列熱交換器５０−２側がそれぞれ独立したフィン５ｂを有するようにしてもよい。また、本実施の形態では、室外熱交換器５を２つに分割して並列熱交換器５０−１と並列熱交換器５０−２としたが、分割数は２つに限らず、２以上の任意の数に分割することができる。

室外ファン５ｆは、並列熱交換器５０−１及び５０−２に外気（屋外の空気）を送り込む。本実施の形態では、１台の室外ファン５ｆが並列熱交換器５０−１及び５０−２に外気を送り込むようにしているが、並列熱交換器５０−１及び５０−２にそれぞれ室外ファン５ｆを設置し、独立して風量制御を行える等してもよい。

また、並列熱交換器５０−１及び５０−２と、第２延長配管１２（流量制御装置４−ｂ及び４−ｃ）とをそれぞれ第１接続配管１３−１及び１３−２で接続している。第１接続配管１３−１及び１３−２には、それぞれ第２絞り装置７−１及び７−２が設置されている。第２絞り装置７−１及び７−２は、例えば電子制御式膨張弁で構成される。第２絞り装置７−１及び７−２は、制御装置３０からの指示に基づいて開度を可変することができる。さらに、並列熱交換器５０−１及び５０−２と、冷暖切替装置２（圧縮機１）とをそれぞれ第２接続配管１４−１及び１４−２で接続している。また、第２接続配管１４−１及び１４−２には、それぞれ第１電磁弁８−１及び８−２が設置されている。

また、本実施の形態の空気調和装置１００の室外機Ａは、例えば暖房運転において、圧縮機１が吐出した高温高圧の冷媒の一部を、デフロストのために室外熱交換器５に供給する第１デフロスト配管１５を有している。第１デフロスト配管１５は、一端を吐出配管１ａと接続している。また、他端側は分岐しており、それぞれ第２接続配管１４−１及び１４−２と接続している。

さらに、第１デフロスト配管１５には、減圧装置となる第１絞り装置１０が設けられている。第１絞り装置１０は、吐出配管１ａから第１デフロスト配管１５に流入した高温高圧の冷媒を中圧となるように減圧する。減圧された冷媒は並列熱交換器５０−１及び５０−２側に流れる。また、第１デフロスト配管１５において、分岐したそれぞれの配管には第２電磁弁９−１及び９−２が設けられている。第２電磁弁９−１及び９−２は、第１デフロスト配管１５を流れる冷媒を第２接続配管１４−１及び１４−２に通過させるかどうかを制御する。ここで、第１電磁弁８−１及び８−２並びに第２電磁弁９−１及び９−２は、例えば、四方弁、三方弁、二方弁等のように冷媒の流れが制御できる弁等であれば種類については限定しない。

ここで、必要なデフロスト能力（デフロストに必要な冷媒流量）があらかじめ決まっていれば、第１絞り装置１０（減圧装置）として毛細管を第１デフロスト配管１５に設置してもよい。また、第１絞り装置１０としての代わりに、予め設定したデフロスト流量時に中圧まで圧力が低下するように、電磁弁９−１及び９−２を小型化してもよい。また、第２電磁弁９−１及び９−２の代わりに流量制御装置を設置し、第１絞り装置１０を設置しないようにしてもよい。

また、図示はしないが、空気調和装置１００は、圧縮機１の周波数、室外ファン５ｆ、各種流量制御装置等、アクチュエータとなる機器の制御をするため、圧力センサ、温度センサ等の検出手段（センサ）を取り付けている。ここでは、特に中圧デフロストの実行及びデフロストの終了判定等に必要なセンサについて説明する。第１デフロスト配管１５には圧力センサ２１を取り付けている。また、並列熱交換器５０−１及び５０−２をデフロストする際、冷媒流出側の配管となる第１接続配管１３−１及び１３−２には、それぞれ冷媒温度を測定する温度センサ２２−１及び２２−２を取り付けている。デフロスト対象の並列熱交換器５０（室外熱交換器５）の圧力を制御する際は、圧力センサ２１の検出に係る圧力を用いる。また、デフロストの終了判定に用いる室外熱交換器５の冷媒流出側におけるサブクールＳＣの算出については、圧力センサ２１の飽和液温度と温度センサ２２−１及び２２−２の検出に係る温度との温度差を用いる。ここで、デフロスト対象の並列熱交換器５０の圧力を検出するため、圧力センサ２１の代わりに、例えば第１接続配管１３−１及び１３−２にそれぞれ圧力センサを取り付けるようにしてもよい。

次に空気調和装置１００が実行する各種運転における運転動作について説明する。空気調和装置１００の運転動作には、冷房運転と暖房運転との２種類の運転モードがある。また、暖房運転には、室外熱交換器５を構成する並列熱交換器５０−１及び５０−２の両方が通常の蒸発器として動作する暖房通常運転と暖房デフロスト運転（連続暖房運転とも称する）とがある。暖房デフロスト運転は、暖房運転を継続しながら、並列熱交換器５０−１と並列熱交換器５０−２とを交互にデフロストする運転である。例えば一方の並列熱交換器５０−１を蒸発器として暖房運転しながら他方の並列熱交換器５０−２のデフロストを行う。そして、並列熱交換器５０−２のデフロストが終了すると、今度は並列熱交換器５０−２を蒸発器として暖房運転し、並列熱交換器５０−１のデフロストを行う。

図３は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の各運転モードにおける各バルブのＯＮ／ＯＦＦ及び開度調整制御の状態を示す図である。図３において、冷暖切替装置２におけるＯＮは、例えば四方弁が図１の実線の向きに接続した場合を示し、ＯＦＦは点線の向きに接続した場合を示す。また、電磁弁８−１及び８−２並びに電磁弁９−１及び９−２におけるＯＮは、弁の開放により冷媒が流れる場合を示し、ＯＦＦは弁が閉じている場合を示す。

［冷房運転］
図４は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の冷房運転時における冷媒の流れを示す図である。図４において冷房運転時に冷媒が流れる部分を太線とし、冷媒が流れない部分を細線としている。

図５は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の冷房運転時におけるＰ−ｈ線図である。ここで、図５の点（ａ）〜点（ｄ）は図４の同じ記号を付した部分での冷媒の状態を示す。圧縮機１は、駆動を開始すると、低温低圧のガス冷媒を吸入して圧縮し、高温高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１による冷媒圧縮過程は、圧縮機１の断熱効率の分だけ、等エントロピ線で断熱圧縮される場合と比較して加熱されるように圧縮され、図５の点（ａ）から点（ｂ）に示す線で表される。

圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷暖切替装置２を通過して分岐する。一方の冷媒は電磁弁８−１及び第２接続配管１４−１を通過して並列熱交換器５０−１に流入する。他方の冷媒は電磁弁８−２及び第２接続配管１４−２を通過して並列熱交換器５０−２に流入する。並列熱交換器５０−１及び５０−２に流入した冷媒は、外気を加熱するとともに冷却され、凝縮して中温高圧の液冷媒となる。並列熱交換器５０−１及び５０−２における冷媒変化は、室外熱交換器５の圧力損失を考慮すると、図５の点（ｂ）から点（ｃ）に示すやや傾いた水平に近い直線で表される。ここでは、並列熱交換器５０−１及び５０−２に冷媒を通過させるようにしたが、室内機Ｂ及びＣにおける負荷が小さい等の場合には、例えば電磁弁８−２を閉止して並列熱交換器５０−２に冷媒が流れないようにしてもよい。並列熱交換器５０−２に冷媒が流れないことで、結果的に室外熱交換器５の伝熱面積が小さくなり、安定した運転を行うことができる。

並列熱交換器５０−１及び５０−２から流出した中温高圧の液冷媒は、第１接続配管１３−１及び１３−２並びに全開状態の第２絞り装置７−１及び７−２を通過した後、合流する。合流した冷媒は、第２延長配管１２−１を通過し、さらに第２延長配管１２−２ｂ及び１２−２ｃに分岐して流量制御装置４−ｂ及び４−ｃを通過する。流量制御装置４−ｂ及び４−ｃを通過した冷媒は、膨張、減圧し、低温低圧の気液二相状態になる。流量制御装置４−ｂ及び４−ｃでの冷媒の変化はエンタルピーが一定のもとで行われる。このときの冷媒変化は、図５の点（ｃ）から点（ｄ）に示す垂直線で表される。

流量制御装置４−ｂ及び４−ｃから流出した低温低圧の気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器３−ｂ及び３−ｃに流入する。室内熱交換器３−ｂ及び３−ｃに流入した冷媒は、室内の空気を冷却するとともに加熱されて低温低圧のガス冷媒となる。ここで、制御装置３０は、低温低圧のガス冷媒のスーパーヒート（過熱度）が２Ｋ〜５Ｋ程度になるように、流量制御装置４−ｂ及び４−ｃを制御する。室内熱交換器３−ｂ及び３−ｃでの冷媒の変化は、圧力損失を考慮すると、図５の点（ｄ）から点（ａ）に示すやや傾いた水平に近い直線で表される。

室内熱交換器３−ｂ及び３−ｃを流出した低温低圧のガス冷媒は、第１延長配管１１−２ｂ及び１１−２ｃを通過して合流し、さらに第１延長配管１１−１を通過する。そして、室外機Ａに戻り、冷暖切替装置２及びアキュムレータ６を通って圧縮機１に吸入される。

［暖房通常運転］
図６は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の暖房通常運転時における冷媒の流れを示す図である。図６において暖房通常運転時に冷媒が流れる部分を太線とし、冷媒が流れない部分を細線としている。

図７は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の暖房通常運転時におけるＰ−ｈ線図である。図７の点（ａ）〜点（ｅ）は図６の同じ記号を付した部分での冷媒の状態を示す。圧縮機１は、駆動を開始すると、低温低圧のガス冷媒を吸入して圧縮し、高温高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１による冷媒圧縮過程は、圧縮機１の断熱効率の分だけ、等エントロピ線で断熱圧縮される場合と比較して加熱されるように圧縮され、図７の点（ａ）から点（ｂ）に示す線で表される。

圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷暖切替装置２を通過した後、室外機Ａから流出する。室外機Ａを流出した高温高圧のガス冷媒は、第１延長配管１１−１を通過し、さらに第１延長配管１１−２ｂ及び１１−２ｃに分岐して、室内機Ｂ及びＣの室内熱交換器３−ｂ及び３−ｃに流入する。
室内熱交換器３−ｂ及び３−ｃに流入した冷媒は、室内の空気を加熱するとともに冷却され、凝縮して中温高圧の液冷媒となる。室内熱交換器３−ｂ及び３−ｃにおける冷媒の変化は、図７の点（ｂ）から点（ｃ）に示すやや傾いた水平に近い直線で表される。

室内熱交換器３−ｂ及び３−ｃから流出した中温高圧の液冷媒は、流量制御装置４−ｂ及び４−ｃを通過する。流量制御装置４−ｂ及び４−ｃを通過した冷媒は、膨張、減圧し、中圧の気液二相状態になる。このときの冷媒変化は図７の点（ｃ）から点（ｄ）に示す垂直線で表される。ここで、制御装置３０は、流量制御装置４−ｂ及び４−ｃは、中温高圧の液冷媒のサブクール（過冷却度）が５Ｋ〜２０Ｋ程度になるように流量制御装置４−ｂ及び４−ｃを制御する。

流量制御装置４−ｂ及び４−ｃから流出した中圧の気液二相状態の冷媒は、第２延長配管１２−２ｂ及び１２−２ｃを通過して合流し、さらに第２延長配管１２−１を通過して室外機Ａに戻る。

室外機Ａに戻った冷媒は第１接続配管１３−１及び１３−２に分岐通過する。このとき、第２絞り装置７−１及び７−２を通過する。第２絞り装置７−１及び７−２を通過した冷媒は、膨張、減圧し、低圧の気液二相状態になる。このときの冷媒の変化は図７の点（ｄ）から点（ｅ）となる。ここで、制御装置３０は、一定開度、例えば全開の状態で固定するか又は第２延長配管１２−１等における中間圧の飽和温度が０℃〜２０℃程度になるように第２絞り装置７−１及び７−２を制御する。

第１接続配管１３−１及び１３−２（第２絞り装置７−１及び７−２）を流出した冷媒は、並列熱交換器５０−１及び５０−２に流入する。並列熱交換器５０−１及び５０−２に流入した冷媒は、外気を冷却するとともに加熱され、蒸発して低温低圧のガス冷媒となる。並列熱交換器５０−１及び５０−２における冷媒変化は、図７の点（ｅ）から点（ａ）に示すやや傾いた水平に近い直線で表される。

並列熱交換器５０−１及び５０−２を流出した低温低圧のガス冷媒は、第２接続配管１４−１及び１４−２並びに電磁弁８−１及び８−２を通った後、合流し、冷暖切替装置２及びアキュムレータ６を通過して圧縮機１に吸入される。

［暖房デフロスト運転（連続暖房運転）］
暖房デフロスト運転は、暖房通常運転中に、室外熱交換器５に付いた霜を除霜する場合に行う。ここで、デフロストを行うか否かの判定には複数の方法がある。例えば圧縮機１の吸入側圧力から換算される飽和温度が、予め設定した外気温度と比較して大幅に低下したものと判断した場合にデフロストを行うものと判定する。また、例えば、外気温度と蒸発温度との温度差が予め設定した値以上となり、経過時間が一定時間以上になったものと判断した場合にデフロストを行うものと判定する。

実施の形態１に係る空気調和装置１００の構成では、暖房デフロスト運転において、並列熱交換器５０−２のデフロストを行うとともに、並列熱交換器５０−１が蒸発器として機能して暖房を継続する場合の運転がある。またその逆に、並列熱交換器５０−２が蒸発器として機能して暖房を継続するとともに、並列熱交換器５０−１のデフロストを行う場合の運転がある。これらの運転では、電磁弁８−１及び８−２の開閉状態並びに電磁弁９−１及び９−２の開閉状態が逆転し、並列熱交換器５０−１と並列熱交換器５０−２との冷媒の流れが入れ替わるだけで、その他の動作は同じとなる。よって、以下の説明では、並列熱交換器５０−２のデフロストを行うとともに、並列熱交換器５０−１が蒸発器として機能して暖房を継続する場合の運転について説明する。以降の実施の形態の説明においても同様である。

図８は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の暖房デフロスト運転時における冷媒の流れを示す図である。図８において暖房デフロスト運転時に冷媒が流れる部分を太線とし、冷媒が流れない部分を細線としている。

図９は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の暖房デフロスト運転時におけるＰ−ｈ線図である。ここで、図９の点（ａ）〜点（ｈ）は、図８の同じ記号を付した部分での冷媒の状態を示す。制御装置３０は、暖房通常運転を行っている際に着霜状態を解消するデフロストが必要と判定すると、デフロスト対象の並列熱交換器５０−２に対応する電磁弁８−２を閉止させる。そして、制御装置３０は、更に、第２電磁弁９−２を開き、第１絞り装置１０の開度を予め設定した開度にする制御を行う。これによって、主回路の他に圧縮機１→第１絞り装置１０→電磁弁９−２→並列熱交換器５０−２→第２絞り装置７−２→第２絞り装置７−１を、順次接続した中圧デフロスト回路が形成されて暖房デフロスト運転が開始される。

暖房デフロスト運転が開始されると、圧縮機１が吐出した高温高圧のガス冷媒の一部は、第１デフロスト配管１５に流入し、第１絞り装置１０で中圧まで減圧される。このときの冷媒の変化は図９中の点（ｂ）から点（ｆ）で表される。そして、中圧（点（ｆ））まで減圧された冷媒は、電磁弁９−２を通り、並列熱交換器５０−２に流入する。並列熱交換器５０−２に流入した冷媒は、並列熱交換器５０−２に付着した霜と熱交換することによって冷却される。このように、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒を並列熱交換器５０−２に流入させることで、並列熱交換器５０−２に付着した霜を融かすことができる。このときの冷媒の変化は図９中の点（ｆ）から点（ｇ）の変化で表される。ここで、デフロストを行う冷媒は、霜の温度（０℃）以上の０℃〜１０℃程度（Ｒ４１０Ａ冷媒の場合、０．８ＭＰａ〜１．１ＭＰａ）の飽和温度になっている。

一方、主回路の点（ｄ）における冷媒の圧力は、第２絞り装置７−１の開度を大きくすることで、点（ｇ）における冷媒の圧力よりも低くなっている。これにより、デフロストを行った後の冷媒（点（ｇ））を、第２絞り装置７−２を通過させて主回路に戻すことができる。また、第２絞り装置７−１のバルブの抵抗が大きすぎると、点（ｄ）における冷媒の圧力が点（ｇ）における冷媒の圧力よりも高くなる。このため、点（ｇ）における冷媒の圧力が、飽和温度換算で０℃〜１０℃になるように制御できなくなる可能性もある。そこで、主流の冷媒流量に合わせて、第２絞り装置７−１のバルブの流量係数（Ｃｖ値）を設計する必要がある。ここで、並列熱交換器５０−１がデフロストをし、並列熱交換器５０−２が蒸発器として動作することもあるので、第２絞り装置７−２についても同様のことがいえる。

デフロストを行った後の冷媒は、第２絞り装置７−２を通り、主回路に合流する（点（ｈ））。合流した冷媒は、蒸発器として機能している並列熱交換器５０−１に流入し外気との熱交換により蒸発する。

図１０は、本発明の実施の形態１に係る室外熱交換器５の圧力に基づく飽和温度と暖房能力比との関係を示す図である。図１０では、冷媒としてＲ４１０Ａ冷媒を用いた空気調和装置１００において、デフロスト能力を固定してデフロスト対象の並列熱交換器５０の圧力（図１０中では飽和液温度に換算済）を変化させた場合の暖房能力を計算した結果を表している。

図１１は、本発明の実施の形態１に係る室外熱交換器５の圧力に基づく飽和温度とデフロスト対象の並列熱交換器５０の前後エンタルピ差との関係を表す図である。図１１では、冷媒としてＲ４１０Ａ冷媒を用いた空気調和装置１００において、デフロスト能力を固定してデフロスト対象の並列熱交換器５０の圧力（図１１中では飽和液温度に換算済）を変化させた場合のデフロスト対象の並列熱交換器５０の前後エンタルピ差を計算した結果を表している。

図１２は、本発明の実施の形態１に係る室外熱交換器５の圧力に基づく飽和温度とデフロスト流量比との関係を示す図である。図１２では、冷媒としてＲ４１０Ａ冷媒を用いた空気調和装置１００において、デフロスト能力を固定してデフロスト対象の並列熱交換器５０の圧力（図１２中では飽和液温度に換算済）を変化させた場合の、デフロストに必要な冷媒の流量を計算した結果を表している。

図１３は、本発明の実施の形態１に係る室外熱交換器５の圧力に基づく飽和温度と冷媒量との関係を示す図である。図１３では、冷媒としてＲ４１０Ａ冷媒を用いた空気調和装置１００において、デフロスト能力を固定してデフロスト対象の並列熱交換器５０の圧力（図中では飽和液温度に換算済）を変化させた場合の、アキュムレータ６とデフロスト対象の並列熱交換器５０とにおけるそれぞれの冷媒量を計算した結果を表している。

図１４は、本発明の実施の形態１に係る室外熱交換器５の圧力に基づく飽和温度とサブクールとの関係を示す図である。図１４では、冷媒としてＲ４１０Ａ冷媒を用いた空気調和装置１００において、デフロスト能力を固定してデフロスト対象の並列熱交換器５０の圧力（図中では飽和液温度に換算済）を変化させた場合の、デフロスト対象の並列熱交換器５０の冷媒流出側におけるサブクール（過冷却度）ＳＣを計算した結果を表している。

次に、デフロストを行う冷媒の飽和温度を０℃より高くかつ１０℃以下にする理由を図１０〜図１４を用いて説明する。図１０に示すように、デフロスト対象の並列熱交換器５０において、冷媒の飽和液温度が０℃より高く、１０℃以下となる場合に暖房能力が高くなり、それ以外の場合に暖房能力が低下していることがわかる。

まず、飽和液温度が０℃以下の場合に暖房能力が低下する原因を説明する。霜を融かすには冷媒の温度を０℃より高くする必要がある。図９のＰ−ｈ線図からわかるように、飽和液温度を０℃以下にして霜を融かそうとすると、点（ｇ）の位置が飽和ガスエンタルピよりも高くなる。そのため、冷媒の凝縮潜熱を利用できず、デフロスト対象の並列熱交換器５０前後のエンタルピ差は小さくなる（図１１）。

このとき、０℃から１０℃の最適な場合と同じくデフロストの能力を発揮しようとすると、デフロスト対象の並列熱交換器５０に流入させるのに必要な流量は３〜４倍程度必要（図１２）になる。その分だけ暖房を行う室内機Ｂ及びＣに供給できる冷媒流量が減少するため、暖房能力が低下する。飽和液温度を０℃以下にすると、前述した特許文献１の低圧デフロストを行う場合と同様に暖房能力が低下することになる。このため、デフロスト対象の並列熱交換器５０の圧力は飽和液温度換算で０℃よりも高くする必要がある。

一方、デフロスト対象の並列熱交換器５０の圧力を高くしていくと、図１４に示すように、デフロスト対象の並列熱交換器５０の冷媒流出口におけるサブクールＳＣが増える。このため、液冷媒の量が増えて冷媒密度が高くなる。通常のビル用マルチエアコンは冷房時のほうが暖房時よりも必要な冷媒量が多い。このため、暖房運転時にはアキュムレータ６のような液だめに余剰冷媒が存在する。

しかし、図１３に示すように、デフロスト対象の並列熱交換器５０における圧力が増大する（飽和温度が高くなる）と、デフロストに必要とする冷媒量が増える。このため、アキュムレータ６にたまっている冷媒量は減少し、飽和温度が１０℃程度でアキュムレータ６が空になる。アキュムレータ６に余分な液冷媒がなくなると、冷媒回路における冷媒が不足し、圧縮機１の吸入密度が下がる等して、暖房能力が低下する。

ここで、冷媒を過充填すれば、飽和温度の上限を高くすることはできる。ただ、他の運転時にアキュムレータ６から余剰冷媒があふれる等の可能性があり、空気調和装置１００の信頼性が低下するため、冷媒は適正に充填しておいたほうがよい。また、飽和温度が高くなるほど、熱交換器内の冷媒と霜の温度差に温度ムラができて、すぐに霜が融けきる場所となかなか融けない場所ができるという課題もある。

以上の理由より、本実施の形態の空気調和装置１００においては、デフロスト対象の並列熱交換器５０における圧力は、飽和温度換算で０℃より高くかつ１０℃以下となるようにする。ここで、潜熱を利用する中圧デフロストを最大限活かしつつ、デフロスト中の冷媒の移動を抑え、融けムラをなくすことを考えると、デフロスト対象の並列熱交換器５０におけるサブクールＳＣの目標値を０Ｋとすることが最適である。ただ、サブクールを演算等するための温度センサ、圧力センサ等の精度を考慮に入れると、サブクールＳＣが０Ｋから５Ｋ程度になるように、デフロスト対象の並列熱交換器５０の圧力を飽和温度換算で０℃より高くかつ６℃以下にすることが望ましい。

さらに、暖房デフロスト運転中の第１絞り装置１０並びに第２絞り装置７−１及び７−２の動作の一例について説明する。暖房デフロスト運転中、制御装置３０は、第２絞り装置７−２の開度を、デフロスト対象の並列熱交換器５０−２の圧力が飽和温度換算で０℃〜１０℃程度になるように制御する。一方、第２絞り装置７−１の開度は、第２絞り装置７−２の前後の差圧をつけて制御性を向上させるため、全開状態にする。また、暖房デフロスト運転中、圧縮機１の吐出圧力とデフロスト対象の並列熱交換器５０−２の圧力との差は大きく変化しない。このため、第１絞り装置１０の開度は、事前に設計した必要なデフロスト流量に合わせた開度を固定したままにする。

ここで、デフロストを行う冷媒から放出された熱は、並列熱交換器５０−２に付着した霜に移動するだけでなく、一部は外気に放熱される場合がある。このため、制御装置３０は、外気温度が低下するとデフロスト流量を増加させるように第１絞り装置１０及び第２絞り装置７−２を制御するようにしてもよい。これによって、外気温度にかかわらず、霜に与える熱量を一定にし、デフロストにかかる時間を一定にすることができる。

また、制御装置３０は、外気温度に応じて、着霜の有無を判定する際に用いる飽和温度の閾値、通常運転の時間等を変更してもよい。外気温度が低い場合には、通常暖房運転の運転時間を短くするようにして、暖房デフロスト運転開始時における着霜量が一定となるようにする。これにより、暖房デフロスト運転中に、冷媒から霜に与える熱量を一定にすることができる。よって、第１絞り装置１０によってデフロスト流量を制御する必要がなくなり、第１絞り装置１０として、流路抵抗が一定である安価な毛細管を用いることができる。

また、制御装置３０は、外気温度の閾値を設定し、外気温度が閾値（例えば外気温度が−５℃、−１０℃等）以上の場合には暖房デフロスト運転を行い、外気温度が閾値未満の場合には室内機Ｂ等の暖房を止めて、複数の並列熱交換器５０をすべてデフロストする暖房停止デフロスト運転を行ってもよい。
外気温度が、例えば−５℃、−１０℃等のように０℃以下と低い場合は、もともと外気の絶対湿度が低いため、着霜量が少ない、このため、着霜量が所定量になるまでの通常運転の時間が長くなる。このため、室内機の暖房を止めて複数の並列熱交換器５０の全面をデフロストしても、室内機の暖房が停止する時間が短い。暖房デフロスト運転をした場合、デフロスト対象の並列熱交換器５０から外気へ放熱することも考慮に入れると、外気温度に応じて、暖房デフロスト運転又は暖房停止デフロスト運転の何れかを選択的に行うことで、効率よくデフロストすることができる。

ここで、暖房停止デフロスト運転では、冷暖切替装置２をＯＦＦ、第２絞り装置７−１及び７−２を全開、電磁弁８−２及び８−１を開、第２電磁弁９−１及び９−２を閉、第１絞り装置１０を閉に設定する。これにより、圧縮機１が吐出した高温高圧のガス冷媒は、冷暖切替装置２並びに電磁弁８−１及び電磁弁８−２を通過して、並列熱交換器５０−１及び５０−２に流入し、並列熱交換器５０−１及び５０−２に付着した霜を融かすことができる。

また、実施の形態１のように、並列熱交換器５０−１及び５０−２を一体型で構成し、デフロスト対象の並列熱交換器５０に室外ファン５ｆによって室外空気を搬送する場合、暖房デフロスト運転時に放熱量を減らすために、外気温度が低い場合にファン出力を下げるように変更してもよい。

図１５は、本発明の実施の形態１に係る暖房デフロスト運転（並列熱交換器５０−１：蒸発器、並列熱交換器５０−２：デフロスト）をしたときのデフロスト対象の並列熱交換器５０−２における冷媒の熱交換量と時間との関係を示す図である。図１５は試験結果を示している。図１５によれば、霜が融けきると熱交換量が低下していることが分かる。したがって、熱交換量に基づいてデフロストが完了したどうかの判断を行うことができる。また、熱交換量を間接的に推測する方法として、下記のような指標がある。

図１６は、本発明の実施の形態１に係る暖房デフロスト運転をしたときのデフロスト対象の並列熱交換器５０−２の圧力を換算した飽和温度と時間との関係を示す図である。また、図１７は、本発明の実施の形態１に係る暖房デフロスト運転をしたときのデフロスト対象の並列熱交換器５０−２の冷媒流出口側におけるサブクールＳＣと時間との関係を示す図である。さらに、図１８は、本発明の実施の形態１に係る暖房デフロスト運転をしたときの第２絞り装置７−２の開度と時間との関係を示す図である。図１６〜図１８は試験結果の一例を表している。

暖房デフロスト運転中、デフロスト対象の並列熱交換器５０−２の圧力は飽和温度換算で０℃〜１０℃程度に制御した。本試験では、暖房デフロスト運転を開始してから４分経過時点で霜が完全に融けきったが、アクチュエータはその後も暖房デフロスト運転に係る制御を行っている。霜が融けきると、デフロスト対象の並列熱交換器５０−２の冷媒流出口におけるサブクールＳＣが低下するとともに、第２絞り装置７−２の開度が大きく上昇していることがわかる。これは霜が融けきるまでは、冷媒の熱が０℃の霜に伝熱管５ａ、フィン５ｂを通して熱伝導で伝わっていたのに対して、霜が融けきった後は、空気に対流で伝わるようになり、熱抵抗が上昇したためである。そこで、霜が融けきったかどうかの判定は、デフロスト対象の並列熱交換器５０−２の出口のサブクールＳＣの変化（例えば最大値から５Ｋ以上低下、サブクールＳＣが２Ｋ程度まで低下）により行うことができる。ここで、霜が融けきるまではサブクールＳＣが上昇している。これはデフロスト対象の並列熱交換器５０−２への冷媒の移動によるものである。そこで、サブクールＳＣが一旦上昇した後、低下しはじめた時刻を、霜が融けきった時刻と判定すればよい。

また、図１８では、熱抵抗が大きくなることでデフロスト対象の並列熱交換器５０−２の飽和温度（圧力）が上昇し、第２絞り装置７−２の開度が拡がっている。デフロスト対象の並列熱交換器５０−２の圧力制御を行う第２絞り装置７−２の開度が所定値以上になっても圧力が上昇し、例えば飽和温度で１０℃程度以上になった場合は霜が融けきったと判定しても良い。

図１９は、本発明の実施の形態１に係る図９に示す暖房デフロスト運転において、霜が融け終わったときの冷凍サイクルの挙動を示すＰ−ｈ線図である。再び図９及び図１９に基づいて、霜が融けきった後の現象について説明する。前述したように、霜が融けきるまでは、冷媒の熱は、伝熱管５ａ及びフィン５ｂを介して０℃の霜に熱伝導で伝わる。一方、霜が融けきった後は、冷媒の熱は、空気に対流で伝わるようになるため、熱抵抗が上昇する。したがって、熱交換器のＡＫ値（この場合は冷房又は暖房をするわけではないので、冷媒側からみた見た目の伝熱性能）が低下する。熱交換量Ｑ＝Ａ・Ｋ・ΔＴであるから、ＡＫ値が下がるということは、冷媒側からみた熱交換量Ｑの低下、また、温度差ΔＴの上昇につながる。そこで、霜が融けきった後もデフロスト運転を行っている並列熱交換器５０−２では、ΔＴが大きくなるように冷媒圧力が上昇し、さらに、出口エンタルピが上昇する。圧力に関しては、所定の範囲（飽和温度換算で０℃〜１０℃の範囲）に収まるような第２絞り装置７−２の開度制御をするので、開度制御をしない場合よりもエンタルピはさらに上昇することになる。このため、並列熱交換器５０−２の出口のサブクールＳＣが大きく低下することになる。したがって、並列熱交換器５０−２の出口のサブクールＳＣの変化に基づいて、霜が融けきったかどうかを判定することができる。特に、本実施の形態１のように、中圧制御のために備えた圧力センサ２１等の検出又はセンサの検出に基づいて制御される第２絞り装置７の状態を判定に利用することができるので、センサの数を減らすことができるのでよい。

［制御手順］
図２０は本発明の実施の形態１に係る制御装置３０が行う空気調和装置１００の制御の手順を示す図である。運転を開始すると（Ｓ１）、制御装置３０は、室内機Ｂ、Ｃの運転モードが暖房運転かどうかの判断を行う。（Ｓ２）。暖房運転でない（冷房運転である）と判断すると、通常の冷房運転の制御を行う（Ｓ３）。

また、暖房運転であると判断すると、通常の暖房運転の制御を行う（Ｓ４）。そして、暖房運転時には、着霜による伝熱、風量の低下による室外熱交換器５の伝熱性能の低下を考慮にいれて例えば式（１）に示すようなデフロスト開始条件（所定量以上の着霜の有無）を満たすか否かを判定する（Ｓ５）。ここで、ｘ１は１０Ｋ〜２０Ｋ程度に設定すればよい。

例えば式（１）等のデフロスト開始条件を満たしたものと判断すると、並列熱交換器５０−１及び５０−２を交互にデフロストする暖房デフロスト運転を開始する（Ｓ６）。ここでは、図２において室外熱交換器５の下段側の並列熱交換器５０−２、上段側の並列熱交換器５０−１の順にデフロストした場合の制御方法の一例を説明するが、順序を逆にしてもよい。

暖房デフロスト運転に入る前の暖房通常運転での各バルブのＯＮ／ＯＦＦは、図３の「暖房通常運転」の欄に示した状態となっている。そして、この状態から、図３の「暖房デフロスト運転」の「５０−１：蒸発器 ５０−２：デフロスト」の欄に示すように、各弁（バルブ）を（ａ）〜（ｅ）の状態に変更して暖房デフロスト運転を開始する（Ｓ７）。
（ａ）電磁弁８−２ ＯＦＦ
（ｂ）電磁弁９−２ ＯＮ
（ｃ）第１絞り装置１０ 開く
（ｄ）第２絞り装置７−１ 全開にする
（ｅ）第２絞り装置７−２ 制御開始

デフロスト対象の並列熱交換器５０−２の霜が融けきったとデフロスト完了条件を満たしたものと判断するまで、並列熱交換器５０−２をデフロストし、並列熱交換器５０−１を蒸発器とする運転を行う（Ｓ８）。デフロストを継続して並列熱交換器５０−２に付着した霜が融けてくると、デフロスト対象の並列熱交換器５０−２の圧力が上昇したり、並列熱交換器５０−２の冷媒流出口のサブクールＳＣが低下したり、第２絞り装置７−２の開度が開いたりする。そこで、例えば、第１接続配管１３−２等に温度センサ及び圧力センサを取り付け、式（２）〜式（５）の何れかを満たした場合にデフロスト完了と判定すればよい。ここで、ｘ２は飽和温度換算で１０℃程度に、ｘ３は例えば最大開度の５０％程度に、ｘ４は５Ｋ程度に、ｘ５は２Ｋ程度に設定すればよい。

ここで、デフロスト開始初期の段階（デフロスト開始から２〜３分程度）は、デフロスト対象の並列熱交換器５０−２に冷媒が溜まっておらず、デフロスト対象の並列熱交換器５０−２の冷媒流出口のサブクールＳＣが小さくなる。これを霜が融けたことによるサブクールＳＣの低下と誤判定しないように、デフロスト開始してから一定時間（２〜３分程度）経過するまではデフロスト対象の並列熱交換器５０−２の冷媒流出口のサブクールＳＣによる完了判定を行わないようにすることが望ましい。

また、外気温度や外風の風速、風雪等による着霜状態によっては、デフロスト完了条件を満たしたと判定しても、実際にはデフロストが完了していない場合がある。そこで、完全に霜が融けきるように安全率をかけてデフロスト完了条件を満たしたと判定しても、所定時間（２〜３分程度）はデフロストを続けるようにする（Ｓ９）。完全にデフロストすることができ、機器の信頼性を上げることができる。

そして、式（２）〜式（５）のいずれかを満たしたものと判断し、所定時間経過すると、並列熱交換器５０−２のデフロストを終了する（Ｓ１０）。並列熱交換器５０−２のデフロストを終了すると、以下の（ａ）〜（ｃ）のように電磁弁９−２等の状態を変化させて、並列熱交換器５０−１のデフロストを開始する（Ｓ１１）。
（ａ）電磁弁９−２ ＯＦＦ
（ｂ）電磁弁８−２ ＯＮ
（ｃ）第２絞り装置７−１，７−２ 通常の中間圧制御

このとき、各弁（バルブ）を図３の「暖房デフロスト運転」の「５０−１：デフロスト ５０−２：蒸発器」に示す状態に変更して（Ｓ１２）、今度は並列熱交換器５０−１のデフロストを開始する。（Ｓ１０）〜（Ｓ１３）において制御装置３０が行う処理は、（Ｓ６）〜（Ｓ９）とバルブの番号が異なるだけで、デフロスト完了条件の成否、所定時間経過後のデフロスト終了等、制御処理等については、同様の処理を行う。そして、並列熱交換器５０−１のデフロストを終了すると、暖房デフロスト運転を終了し（Ｓ１５）、通常の暖房運転の制御を行う（Ｓ４）。

以上のように室外熱交換器５において、上段側に位置する並列熱交換器５０−２、下段側に位置する並列熱交換器５０−１の順でデフロストすることで、根氷を防ぐことができる。

以上説明したように、実施の形態１の空気調和装置１００及び室外機Ａによれば、暖房デフロスト運転を行うことで、室外熱交換器５のデフロストを行いつつ、連続して室内の暖房を行うことができる。このとき、吐出配管１ａから分岐した高温高圧のガス冷媒の一部を、飽和温度換算で霜の温度と比較して高い０℃〜１０℃程度の圧力まで減圧し、デフロスト対象の並列熱交換器５０に流入させることで、冷媒の凝縮潜熱を利用した効率のよい運転を行うことができる。

さらに、デフロスト対象の並列熱交換器５０における圧力、並列熱交換器５０の冷媒流出口のサブクールＳＣ、第２絞り装置７の開度等に基づいて、デフロストの完了を判定するようにしたので、暖房デフロスト運転においてデフロストの完了をより正確に判定することができる。

また、デフロスト対象の並列熱交換器５０における圧力が、飽和温度換算で０℃〜１０℃となるようにしたので、冷媒量、冷媒温度等を適切にデフロストのために分配し、また、暖房能力を維持することができる。

また、デフロストを開始してから、例えばサブクールが小さい間の一定時間はデフロスト完了条件を判定しないようにしたので、デフロスト完了の誤判定を防ぐことができる。さらに、デフロストが完了したものと判断した後、所定時間はデフロストを継続するようにしたので、例えば風速の偏り等により、溶けムラ等が発生し、並列熱交換器５０に霜が融けきっていないのにデフロスト完了と判定しても、デフロストを継続させることで、融けきらせることができる。

実施の形態２．
図２１は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置１００の構成を示す図である。図２１において、図１と同じ符号を付している機器等については、実施の形態１で説明したことと同様の動作等を行う。以下、本実施の形態の空気調和装置１００が実施の形態１の空気調和装置１００と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態２に係る空気調和装置１００において、圧縮機１は、圧縮機１の内部において冷媒を圧縮する圧縮室に、圧縮機１の外部から冷媒を導入する（インジェクションする）ことができるインジェクションポートを備えている。

また、本実施の形態の空気調和装置１００の室外機Ａは、例えば暖房運転において、デフロスト対象の並列熱交換器５０を通過した冷媒を圧縮機１にインジェクションする第２デフロスト配管１６を有している。第２デフロスト配管１６は、一端を圧縮機１のインジェクションポートと接続している。また、他端側は分岐しており、それぞれ第１接続配管１３−１及び１３−２と接続している。

さらに、第２デフロスト配管１６には、第３絞り装置１７が設けられている。第３絞り装置１７は、第２デフロスト配管１６に流入した冷媒を減圧する。減圧された冷媒は圧縮機１に流れる。第３絞り装置１７は、開度を可変できる弁であり、例えば電子膨張弁等で構成する。また、第２デフロスト配管１６において、分岐したそれぞれの配管には第３電磁弁１８−１及び１８−２が設けられている。第３電磁弁１８−１及び１８−２は、第２デフロスト配管１６を流れる冷媒を圧縮機１にインジェクションさせるかどうかを制御する。ここで、第３電磁弁１８−１及び１８−２は、例えば、四方弁、三方弁、二方弁等のように冷媒の流れが制御できる弁等であれば、種類は限定しない。また、圧縮機１の吐出配管１ａに温度センサ２３を設置している。

図２２は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置１００の各運転モードにおける各バルブのＯＮ／ＯＦＦ及び開度調整制御の状態を示す図である。図２２は第３絞り装置１７並びに電磁弁１８−１及び１８−２の状態を図３に加えたものである。

電磁弁１８−１は、並列熱交換器５０−１がデフロスト対象となるとＯＮする。また、電磁弁１８−２は、並列熱交換器５０−２がデフロスト対象となるとＯＮする。そして、デフロスト後の冷媒を圧縮機１にインジェクションしている。このとき、制御装置３０は、圧縮機１の吐出温度上昇又は吐出スーパーヒートＳＨ上昇に基づいて第３絞り装置１７の開度を制御し、インジェクション流量を制御する。

並列熱交換器５０−１がデフロスト対象となる暖房デフロスト運転（連続暖房運転）においては、霜が融けきると、デフロスト対象の並列熱交換器５０−１の冷媒流出口側のサブクールＳＣが低下してエンタルピが上昇する。また、並列熱交換器５０−２がデフロスト対象となる暖房デフロスト運転（連続暖房運転）においては、霜が融けきると、デフロスト対象の並列熱交換器５０−２の冷媒流出口側のサブクールＳＣが低下し、エンタルピが上昇する。このため、圧縮機１が吐出する冷媒のエンタルピも上昇し、吐出温度が上昇する。このとき、冷媒の圧縮比、比熱比の分だけ増幅されて吐出温度が上昇することから、デフロスト対象の並列熱交換器５０から流出する冷媒を圧縮機１にインジェクションするようにし、吐出温度が急激に変化したかどうかを判定することで、霜が融けきったかどうかを判定することができる。例えば、実施の形態１において説明した、制御装置３０はの制御フローＳ８において、式（６）に示す判定を加えることができる。ここでｘ６は５℃程度にすればよい。

以上のように、実施の形態２の空気調和装置１００によれば、デフロストによって冷却した冷媒を圧縮機１にインジェクションする際、制御装置３０は、圧縮機１の吐出温度上昇に基づいてデフロストの完了判定を行うようにしたので、並列熱交換器５０のサブクール低下による冷媒温度上昇を的確に判断し、より精度良く短時間にデフロストが終了したかの判定を行うことができる。

実施の形態３．
上述の実施の形態１及び実施の形態２においては、室外熱交換器５を複数の並列熱交換器５０−１及び５０−２に分割して構成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば互いに並列に接続された独立した室外熱交換器５を複数備える構成にしてもよい。一部の室外熱交換器５をデフロスト対象とし、他の室外熱交換器５で暖房運転を継続する暖房デフロスト運転を行うことができる。

また、上述の実施の形態では、冷凍サイクル装置の例として空気調和装置１００について説明したが、これに限定するものではない。例えば冷蔵装置、冷凍装置等、他の冷凍サイクル装置にも適用することができる。

１ 圧縮機、１ａ 吐出配管、１ｂ 吸入配管、２ 冷暖切替装置（四方弁）、３−ｂ，３−ｃ 室内熱交換器、４−ｂ，４−ｃ 流量制御装置、５ 室外熱交換器、５ａ 伝熱管、５ｂ フィン、５ｆ 室外ファン、６ アキュムレータ、７−１，７−２ 第２絞り装置、８−１，８−２，８−３，９−１，９−２ 電磁弁、１０ 第１絞り装置、１１−１，１１−２ｂ，１１−２ｃ 第１延長配管、１２−１，１２−２ｂ，１２−２ｃ 第２延長配管、１３−１，１３−２ 第１接続配管、１４−１，１４−２ 第２接続配管、１５ 第１デフロスト配管、１６ 第２デフロスト配管、１７ 第３絞り装置、１８−１，１８−２ 電磁弁、１９−ｂ，１９−ｃ 室内ファン、２１ 圧力センサ、２２−１，２２−２，２３ 温度センサ、３０ 制御装置、５０−１，５０−２ 並列熱交換器、１００ 空気調和装置、Ａ 室外機、Ｂ，Ｃ 室内機。

Claims (19)

1. 利用側ユニットと配管接続して冷媒回路を構成する熱源側ユニットにおいて、
   冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
   空気と冷媒との熱交換を行う複数の熱源側熱交換器と、
   前記圧縮機が吐出した冷媒の一部を分岐して、デフロスト対象の前記熱源側熱交換器に流入させてデフロストを行う流路となる第１デフロスト配管と、
   該第１デフロスト配管を通過する冷媒を減圧する第１絞り装置と、
   デフロスト対象の前記熱源側熱交換器の冷媒の圧力を調整する第２絞り装置と、
   デフロスト対象の前記熱源側熱交換器の冷媒の圧力を前記第１絞り装置で減圧し、かつ、前記第２絞り装置の開度を制御し、デフロスト対象の前記熱源側熱交換器の冷媒流出側における冷媒の過冷却度が、所定値以下になったものと判断すると、デフロストが完了したと判定する制御装置と、
   を備える熱源側ユニット。
2. 利用側ユニットと配管接続して冷媒回路を構成する熱源側ユニットにおいて、
   冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
   空気と冷媒との熱交換を行う複数の熱源側熱交換器と、
   前記圧縮機が吐出した冷媒の一部を分岐して、デフロスト対象の前記熱源側熱交換器に流入させてデフロストを行う流路となる第１デフロスト配管と、
   該第１デフロスト配管を通過する冷媒を減圧する第１絞り装置と、
   デフロスト対象の前記熱源側熱交換器の冷媒の圧力を調整する第２絞り装置と、
   デフロスト対象の前記熱源側熱交換器の冷媒の圧力を前記第１絞り装置で減圧し、かつ、前記第２絞り装置の前後で差圧をつけるようにして、デフロスト対象の前記熱源側熱交換器の冷媒流出側における冷媒の過冷却度が、所定値以下になったものと判断すると、デフロストが完了したと判定する制御装置と、
   を備える熱源側ユニット。
3. 利用側ユニットと配管接続して冷媒回路を構成する熱源側ユニットにおいて、
   冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
   空気と冷媒との熱交換を行う複数の熱源側熱交換器と、
   前記圧縮機が吐出した冷媒の一部を分岐して、デフロスト対象の前記熱源側熱交換器に流入させてデフロストを行う流路となる第１デフロスト配管と、
   該第１デフロスト配管を通過する冷媒を減圧する第１絞り装置と、
   デフロスト対象の前記熱源側熱交換器の冷媒の圧力を調整する第２絞り装置と、
   デフロスト対象の前記熱源側熱交換器の冷媒の圧力を前記第１絞り装置で減圧し、かつ、前記第２絞り装置の開度を制御し、デフロスト対象の前記熱源側熱交換器の冷媒流出側における冷媒の過冷却度がデフロスト中に上昇した後、低下しはじめたことでデフロストが完了したと判定する制御装置と、
   を備える熱源側ユニット。
4. 利用側ユニットと配管接続して冷媒回路を構成する熱源側ユニットにおいて、
   冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
   空気と冷媒との熱交換を行う複数の熱源側熱交換器と、
   前記圧縮機が吐出した冷媒の一部を分岐して、デフロスト対象の前記熱源側熱交換器に流入させてデフロストを行う流路となる第１デフロスト配管と、
   該第１デフロスト配管を通過する冷媒を減圧する第１絞り装置と、
   デフロスト対象の前記熱源側熱交換器の冷媒の圧力を調整する第２絞り装置と、
   デフロスト対象の前記熱源側熱交換器の冷媒の圧力を前記第１絞り装置で減圧し、かつ、前記第２絞り装置の前後で差圧をつけるようにして、デフロスト対象の前記熱源側熱交換器の冷媒流出側における冷媒の過冷却度がデフロスト中に上昇した後、低下しはじめたことでデフロストが完了したと判定する制御装置と、
   を備える熱源側ユニット。
5. 前記制御装置は、デフロスト対象の前記熱源側熱交換器の冷媒流出側における冷媒の過冷却度が、デフロスト中の過冷却度の最大値よりも所定値以上低下したものと判断すると、デフロストが完了したと判定する請求項３または４に記載の熱源側ユニット。
6. 前記制御装置は、デフロスト対象の前記熱源側熱交換器における冷媒の圧力が、飽和温度換算で０℃より高く１０℃以下の範囲内となるように前記第２絞り装置を制御する請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の熱源側ユニット。
7. 前記制御装置は、デフロスト中に、前記第２絞り装置の開度を上昇させる請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の熱源側ユニット。
8. デフロスト対象の前記熱源側熱交換器の圧力を検出する圧力センサを備え、
   前記制御装置は、前記圧力センサが検出する圧力を前記過冷却度を求めるのに用い、
   かつ、前記圧力センサが検出する圧力をデフロスト対象の前記熱源側熱交換器の圧力制御に用いる、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の熱源側ユニット。
9. 利用側ユニットと配管接続して冷媒回路を構成する熱源側ユニットにおいて、
   冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
   空気と冷媒との熱交換を行う複数の熱源側熱交換器と、
   前記圧縮機が吐出した冷媒の一部を分岐して、デフロスト対象の前記熱源側熱交換器に流入させてデフロストを行う流路となる第１デフロスト配管と、
   該第１デフロスト配管を通過する冷媒を減圧する第１絞り装置と、
   デフロスト対象の前記熱源側熱交換器の冷媒の圧力を調整する第２絞り装置と、
   デフロスト対象の前記熱源側熱交換器に前記圧縮機が吐出した冷媒の一部を流入させるデフロスト運転時は、前記第１絞り装置で冷媒を減圧し、かつ、デフロスト対象の前記熱源側熱交換器の冷媒の圧力が、飽和液温度換算で０℃〜１０℃の範囲内となるように前記第２絞り装置の開度を制御し、デフロスト対象の前記熱源側熱交換器の冷媒の圧力、デフロスト対象の前記熱源側熱交換器の冷媒の冷媒流出側における過冷却度、前記圧縮機が吐出する冷媒の温度、前記圧縮機が吐出する冷媒の過熱度のいずれか１つに基づいてデフロストの完了判定を行う制御装置と、
   を備える熱源側ユニット。
10. 利用側ユニットと配管接続して冷媒回路を構成する熱源側ユニットにおいて、
    冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
    空気と冷媒との熱交換を行う複数の熱源側熱交換器と、
    前記圧縮機が吐出した冷媒の一部を分岐して、デフロスト対象の前記熱源側熱交換器に流入させてデフロストを行う流路となる第１デフロスト配管と、
    該第１デフロスト配管を通過する冷媒を減圧する第１絞り装置と、
    デフロスト対象の前記熱源側熱交換器の冷媒の圧力を調整する第２絞り装置と、
    デフロスト対象の前記熱源側熱交換器に前記圧縮機が吐出した冷媒の一部を流入させるデフロスト運転時は、前記第１絞り装置で前記圧縮機が吐出した冷媒を減圧し、かつ、デフロスト対象の前記熱源側熱交換器の冷媒の圧力が、飽和液温度換算で０℃〜１０℃の範囲内となるように前記第２絞り装置の前後で差圧をつけるようにして、デフロスト対象の前記熱源側熱交換器の冷媒の圧力、デフロスト対象の前記熱源側熱交換器の冷媒の冷媒流出側における過冷却度、前記圧縮機が吐出する冷媒の温度、前記圧縮機が吐出する冷媒の過熱度のいずれか１つに基づいてデフロストの完了判定を行う制御装置と、
    を備える熱源側ユニット。
11. 前記制御装置は、前記過冷却度が、所定値以下になったものと判断すると、デフロストが完了したと判定する請求項９または１０に記載の熱源側ユニット。
12. 前記制御装置は、前記過冷却度が、デフロスト中の過冷却度の最大値よりも所定値以上低下したものと判断すると、デフロストが完了したと判定する請求項９または１０に記載の熱源側ユニット。
13. 前記制御装置は、デフロスト対象の前記熱源側熱交換器の冷媒の圧力が、あらかじめ定めた圧力以上になったものと判断すると、デフロストが完了したと判定する請求項９または１０に記載の熱源側ユニット。
14. 前記制御装置は、前記第２絞り装置の開度があらかじめ定めた開度以上になったものと判断すると、デフロストが完了したと判定する請求項９〜請求項１３のいずれか一項に記載の熱源側ユニット。
15. デフロスト対象の前記熱源側熱交換器を通過した冷媒を、前記圧縮機のインジェクションポートから流入させる第２デフロスト配管と、
    該第２デフロスト配管を通過する冷媒の圧力を調整する第３絞り装置と、
    デフロスト対象の前記熱源側熱交換器を通過した冷媒の圧力があらかじめ定めた範囲内となるように前記第２絞り装置を制御するとともに、前記圧縮機の吐出温度又は吐出過熱度に基づいて前記第３絞り装置を制御する制御装置とを備えた請求項９〜請求項１４のいずれか一項に記載の熱源側ユニット。
16. 前記制御装置は、デフロストを開始してあらかじめ定めた時間以上経過してからデフロスト完了の判定処理を行う請求項１〜請求項１５のいずれか一項に記載の熱源側ユニット。
17. デフロストが完了したものと判定してからあらかじめ定めた時間後に、デフロスト対象の前記熱源側熱交換器におけるデフロストに係る運転を終了する請求項１〜請求項１６のいずれか一項に記載の熱源側ユニット。
18. 前記第１絞り装置は、毛細管または電磁弁である請求項１〜１７のいずれか一項に記載の熱源側ユニット。
19. 請求項１〜１８のいずれかに記載の熱源側ユニットと、
    冷媒の流量制御をする流量制御装置及び負荷と冷媒との熱交換を行う負荷側熱交換器を有する利用側ユニットと
    を配管接続した冷凍サイクル装置。

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