JP7000902B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、除霜運転が行える空気調和装置に関する。

空気調和装置が暖房運転を行っているときに外気温度が低いと、蒸発器として機能する室外熱交換器に霜が発生する。室外熱交換器に発生する霜の量が多いと、室外熱交換器における熱交換能力が低下する。

このため、空気調和装置が暖房運転を行っているときには、室外熱交換器で発生した霜を溶かすために除霜運転が行われる。除霜運転は、例えば、室外熱交換器の温度が外気温度より５℃以上低い状態が１０分間継続したとき、のように室外熱交換器における着霜量が暖房能力に支障をきたすレベルとなっている恐れがあるときに行われる。

例えば、特許文献１には、室外機に複数台の室内機が接続されて、全ての室内機で暖房運転あるいは冷房運転が行える空気調和装置が、暖房運転中に除霜運転を行うことについて記載されている。具体的には、除霜運転を行うときは暖房運転を中断し、室外熱交換器を蒸発器として機能する状態から凝縮器として機能する状態に切り換えて、圧縮機から吐出される高温の冷媒を室外熱交換器に流入させて発生した霜を溶かす。そして、除霜運転中に室外熱交換器の温度が例えば１０℃以上となれば、室外熱交換器で発生した霜が全て溶けたと判断して除霜運転を終了し、暖房運転に復帰する。

特開平６－２６６８９号公報

ところで、外気温度が低くかつ外気の湿度が高い環境下で暖房運転を行うときは、室外熱交換器における着霜量が増加して室外熱交換器を外気が通過できなくなる場合がある。このような状態であるときは、室外ファンの回転によって室外機の筐体に設けられる吹出口から流入した外気が室外ファンに当たるため、室外ファンにも霜が発生する。尚、室外ファンに発生した霜は、室外熱交換器に発生した霜を融かす通常の除霜運転では融かすことができない。

室外ファンに発生した霜を取り除く方法としては、室外熱交換器の除霜をした後に、室外熱交換器を除霜する場合と同様に圧縮機から吐出された高温の冷媒を室外熱交換器に流入させるとともに室外ファンを所定回転数で一定時間回転させることで、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という方法が考えられる。

しかし、上述した室外ファンの除霜を室外熱交換器の除霜の度に行えば、室外熱交換器の除霜にかかる時間に室外ファンを除霜にかかる時間も加わるため、暖房運転が中断される時間が長くなって使用者に不快感を与えるという問題があった。

本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、暖房運転の中断時間をできる限り短くしつつ室外ファンの除霜を過不足なく行える空気調和装置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、本発明の空気調和装置は、圧縮機と四方弁と室外熱交換器と室外ファンとを有する室外機と、室内熱交換器を有する室内機と、圧縮機と室外ファンと四方弁を制御する制御手段とを有する。制御手段は、四方弁を操作して室外熱交換器を凝縮器として機能させるとともに室外ファンを停止して室外熱交換器に発生した霜を融かす熱交除霜運転と、室外熱交換器を凝縮器として機能させるとともに室外ファンを回転させるファン除霜運転とを含む除霜運転を行うことができる。この制御手段は、暖房運転を開始した時点、あるいは、除霜運転終了後に暖房運転を再開した時点から予め定められた第１所定時間が経過するまでは、暖房運転を継続し、第１所定時間が経過するまでに室外熱交換器で霜が発生したことを示す除霜運転開始条件が成立した場合のみ、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装置は、暖房運転の開始時点あるいは除霜運転終了後の暖房運転復帰時点から第１所定時間が経過するまでに除霜運転開始条件が成立した場合のみ、ファン除霜運転を行う。これにより、常に熱交除霜運転に引き続けてファン除霜運転を行う場合と比べて暖房運転の中断時間をできる限り短くしつつ、室外ファンの除霜を過不足なく行える。

本発明の実施形態である空気調和装置の説明図であり、（Ａ）が冷媒回路図、（Ｂ）が室外機制御手段のブロック図である。 本発明の実施形態の空気調和装置で行われる処理を示す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、１台の室外機に３台の室内機が冷媒配管で並列に接続され、全ての室内機で同時に冷房運転あるいは暖房運転が行える空気調和装置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。

＜空気調和装置の構成＞
図１（Ａ）に示すように、本実施形態における空気調和装置１は、３個の液側閉鎖弁２７ａ～２７ｃと３個のガス側閉鎖弁２８ａ～２８ｃを有する１台の室外機２と、３台の室内機５ａ～５ｃの室内機を有する。

室内機５ａの液管接続部５２ａと室外機２の液側閉鎖弁２７ａとが、液管８ａで接続されている。また、室内機５ｂの液管接続部５２ｂと室外機２の液側閉鎖弁２７ｂとが、液管８ｂで接続されている。そして、室内機５ｃの液管接続部５２ｃと室外機２の液側閉鎖弁２７ｃとが、液管８ｃで接続されている。

室内機５ａのガス管接続部５３ａと室外機２のガス側閉鎖弁２８ａとが、ガス管９ａで接続されている。また、室内機５ｂのガス管接続部５３ｂと室外機２のガス側閉鎖弁２８ｂとが、ガス管９ｂで接続されている。そして、室内機５ｃのガス管接続部５３ｃと室外機２のガス側閉鎖弁２８ｃとが、ガス管９ｃで接続されている。

以上のように、室外機２に室内機５ａ～５ｃが液管８ａ～８ｃおよびガス管９ａ～９ｃでそれぞれ接続されて、空気調和装置１の冷媒回路１０が形性されている。

＜室外機の構成＞
室外機２は、圧縮機２１と、四方弁２２と、室外熱交換器２３と、３個の膨張弁２４ａ～２４ｃと、アキュムレータ２５と、室外ファン２６と、上述した３個の液側閉鎖弁２７ａ～２７ｃおよび３個のガス側閉鎖弁２８ａ～２８ｃと、室外機制御手段２００を備えている。そして、室外ファン２６および室外機制御手段２００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の一部をなす室外機冷媒回路２０を構成している。

圧縮機２１は、インバータにより回転数が制御される図示しないモータによって駆動されることで運転能力を可変できる能力可変型圧縮機である。圧縮機２１の冷媒吐出口と四方弁２２のポートａとが吐出管４１で接続されている。また、圧縮機２１の冷媒吸入側とアキュムレータ２５の冷媒流出側とが吸入管４２で接続されている。

四方弁２２は、冷媒の流れる方向を切り換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。上述したように、ポートａと圧縮機２１の冷媒吐出口とが吐出管４１で接続されている。ポートｂと室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口とが冷媒配管４３で接続されている。ポートｃとアキュムレータ２５の冷媒流入側とが冷媒配管４６で接続されている。そして、ポートｄには室外機ガス管４５の一端が接続されている。

室外機ガス管４５の他端には、３本の室外機ガス分管４５ａ～４５ｃの各々の一端が接続されている。室外機ガス分管４５ａの他端はガス側閉鎖弁２８ａに接続されている。室外機ガス分管４５ｂの他端はガス側閉鎖弁２８ｂに接続されている。室外機ガス分管４５ｃの他端はガス側閉鎖弁２８ｃに接続されている。

室外熱交換器２３は、室外ファン２６の回転により図示しない吸込口から室外機２の内部に取り込まれた外気と冷媒を熱交換させる。上述したように、室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口と四方弁２２のポートｂとが冷媒配管４３で接続されている。また、室外熱交換器２３の他方の冷媒出入口には室外機液管４４の一端が接続されている。室外熱交換器２３は、冷媒回路１０が冷房サイクルとなる場合は凝縮器として機能し、冷媒回路１０が暖房サイクルとなる場合は蒸発器として機能する。

室外機液管４４の他端には、３本の室外機液分管４４ａ～４４ｃの各々の一端が接続されている。室外機液分管４４ａの他端は液側閉鎖弁２７ａに接続されている。室外機液分管４４ｂの他端は液側閉鎖弁２７ｂに接続されている。室外機液分管４４ｃの他端は液側閉鎖弁２７ｃに接続されている。

３個の膨張弁２４ａ～２４ｃは、各々が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り、パルスモータに与えられるパルス数によって開度が調整される。膨張弁２４ａは室外機液分管４４ａに設けられる。膨張弁２４ｂは室外機液分管４４ｂに設けられる。膨張弁２４ｃは室外機液分管４４ｃに設けられる。膨張弁２４ａ～２４ｃは、室内機５ａ～５ｃの各々で要求される冷房能力や暖房能力に応じて、それぞれの開度が調整される。

アキュムレータ２５は、上述したように、冷媒流入側と四方弁２２のポートｃとが冷媒配管４６で接続され、冷媒流出側と圧縮機２１の冷媒吸入口とが吸入管４２で接続されている。アキュムレータ２５は、流入した冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離し、ガス冷媒のみを吸入管４２を介して圧縮機２１に吸入させる。

室外ファン２６は、室外熱交換器２３の近傍に配置される樹脂材で形成されたプロペラファンである。室外ファン２６は、図示しないファンモータによって回転することで、室外機２に設けられた図示しない吸込口から室外機２の内部に外気を取り込み、室外熱交換器２３を流れる冷媒と熱交換した外気を室外機２に設けられた図示しない吹出口から室外機２の外部へ放出する。

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４１には、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力を検出する高圧センサ３１と、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ３３が設けられている。

冷媒配管４６におけるアキュムレータ２５の冷媒流入側近傍には、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力を検出する低圧センサ３２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３４が設けられている。

室外機液管４４における室外熱交換器２３の近傍には、室外熱交換器２３が凝縮器として機能する際に室外熱交換器２３から流出する冷媒の温度、あるいは、室外熱交換器２３が蒸発器として機能する際に室外熱交換器２３に流入する冷媒の温度、つまり、室外熱交換器２３の温度を検出する冷媒温度センサ３５が設けられている。また、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３８が設けられている。

室外機液分管４４ａにおける膨張弁２４ａと液側閉鎖弁２７ａの間には、室外機液分管４４ａを流れる冷媒の温度を検出する液側温度センサ３６ａが設けられている。室外機液分管４４ｂにおける膨張弁２４ｂと液側閉鎖弁２７ｂの間には、室外機液分管４４ｂを流れる冷媒の温度を検出する液側温度センサ３６ｂが設けられている。室外機液分管４４ｃにおける膨張弁２４ｃと液側閉鎖弁２７ｃの間には、室外機液分管４４ｃを流れる冷媒の温度を検出する液側温度センサ３６ｃが設けられている。

室外機ガス分管４５ａには、室外機ガス分管４５ａを流れる冷媒の温度を検出するガス側温度センサ３７ａが設けられている。室外機ガス分管４５ｂには、室外機ガス分管４５ｂを流れる冷媒の温度を検出するガス側温度センサ３７ｂが設けられている。室外機ガス分管４５ｃには、室外機ガス分管４５ｃを流れる冷媒の温度を検出するガス側温度センサ３７ｃが設けられている。

また、室外機２には、本発明の制御手段である室外機制御手段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た制御基板に搭載されており、図１（Ｂ）に示すように、ＣＰＵ２１０と、記憶部２２０と、通信部２３０と、センサ入力部２４０とを備えている。

記憶部２２０は、例えば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２６の駆動状態、室内機５ａ～５ｃの各々から送信される運転情報（運転モード情報や運転／停止情報、設定温度情報など）、などを記憶する。通信部２３０は、室内機５ａ～５ｃ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。

ＣＰＵ２１０は、センサ入力部２４０を介して各種センサでの検出値を定期的（例えば、３０秒毎）に取り込むとともに、室内機５ａ～５ｃから送信される運転情報を含んだ信号が通信部２３０を介して入力される。ＣＰＵ２１０は、これら入力された各種情報に基づいて、膨張弁２４ａ～２４ｃの開度調整、圧縮機２１や室外ファン２６の駆動制御、および、四方弁２２の切り換え制御を行う。

＜各室内機の構成＞
次に、室内機５ａ～５ｃについて説明する。室内機５ａ～５ｃは、室内熱交換器５１ａ～５１ｃと、液管接続部５２ａ～５２ｃと、ガス管接続部５３ａ～５３ｃと、室内ファン５４ａ～５４ｃを備えている。そして、室内ファン５４ａ～５４ｃを除くこれら各構成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５０ａ～５０ｃを構成している。

尚、室内機５ａ～５ｃは全て同じ構成を有するため、以下の説明では室内機５ａについてのみ各構成の説明を行い、室内機５ｂおよび室内機５ｃの各構成については説明を省略する。尚、図１（Ａ）では、室内機５ａの各構成装置に付与した各番号の末尾をａからｂあるいはｃにそれぞれ変更したものが、室内機５ａの各構成装置と対応する室内機５ｂ、５ｃの各構成装置となる。

室内熱交換器５１ａは、冷媒と、室内ファン５４ａの回転により室内機５ａに備えられた図示しない吸込口から室内機５ａ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５１ａの一方の冷媒出入口と液管接続部５２ａとが室内機液管７１ａで接続されている。室内熱交換器５１ａの他方の冷媒出入口とガス管接続部５３ａとが室内機ガス管７２ａで接続されている。室内熱交換器５１ａは、室内機５ａが冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、室内機５ａ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５２ａやガス管接続部５３ａには、各冷媒配管が溶接やフレアナット等によって接続されている。

室内ファン５４ａは、室内熱交換器５１ａの近傍に配置される樹脂材で形成されたクロスフローファンである。室内ファン５４ａは、図示しないファンモータによって回転することで、図示しない吸込口から室内機５ａの内部に室内空気を取り込み、室内熱交換器５１ａにおいて冷媒と熱交換した室内空気を室内機５ａに備えられた図示しない吹出口から室内へ供給する。

以上説明した構成の他に、室内機５ａの図示しない吸込口付近には、室内機５ａの内部に流入する室内空気の温度、すなわち室内温度を検出する室内温度センサ６１ａが備えられている。

＜冷媒回路の動作＞
次に、本実施形態の空気調和装置１が空調運転を行うときの冷媒回路１０における冷媒の流れや各部の動作を、図１（Ａ）を用いて説明する。尚、以下の説明では、まず、室内機５ａ～５ｃが暖房運転を行う場合について説明し、次に、室内機５ａ～５ｃが冷房運転あるいは除霜運転を行う場合について説明する。ここで、図１（Ａ）における実線矢印は、冷媒回路１０における暖房運転時の冷媒の流れを示している。また、図１（Ａ）における破線矢印は、冷媒回路１０における冷房運転時あるいは除霜運転時の冷媒の流れを示している。

＜暖房運転＞
空気調和装置１が暖房運転を行う場合、四方弁２２が図１（Ａ）に実線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｄとが連通するように、また、ポートｂとポートｃとが連通するように切り換えられる。これにより、冷媒回路１０が図１（Ａ）に実線矢印で示す方向に冷媒が流れる状態となり、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５１ａ～５１ｃがそれぞれ凝縮器として機能する暖房サイクルとなる。

上記のような冷媒回路１０の状態で圧縮機２１が駆動すると、圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は吐出管４１から四方弁２２に流入し、四方弁２２から室外機ガス管４５を流れて室外機ガス分管４５ａ～４５ｃに分流する。室外機ガス分管４５ａ～４５ｃに分流した冷媒は、ガス側閉鎖弁２８ａ～２８ｃを介してガス管９ａ～９ｃに流入する。

ガス管９ａを流れる冷媒は、室内機５ａのガス管接続部５３ａを介して室内機５ａに流入する。室内機５ａに流入した冷媒は、室内機ガス管７２ａを流れて室内熱交換器５１ａに流入し、室内ファン５４ａの回転により室内機５ａ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。また、ガス管９ｂを流れる冷媒は、室内機５ｂのガス管接続部５３ｂを介して室内機５ｂに流入する。室内機５ｂに流入した冷媒は、室内機ガス管７２ｂを流れて室内熱交換器５１ｂに流入し、室内ファン５４ｂの回転により室内機５ｂ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。そして、ガス管９ｃを流れる冷媒は、室内機５ｃのガス管接続部５３ｃを介して室内機５ｃに流入する。室内機５ｃに流入した冷媒は、室内機ガス管７２ｃを流れて室内熱交換器５１ｃに流入し、室内ファン５４ｃの回転により室内機５ｃ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５１ａ～５１ｃがそれぞれ凝縮器として機能し、室内熱交換器５１ａ～５１ｃで冷媒と熱交換を行って加熱された室内空気が図示しない室内機５ａ～５ｃの吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機５ａ～５ｃが設置された各部屋の暖房が行われる。

室内熱交換器５１ａから流出した冷媒は室内機液管７１ａを流れ、液管接続部５２ａを介して液管８ａに流出する。液管８ａを流れる冷媒は、液側閉鎖弁２７ａを介して室外機２に流入し、液側閉鎖弁２７ａから室外機液分管４４ａに流入する。また、室内熱交換器５１ｂから流出した冷媒は室内機液管７１ｂを流れ、液管接続部５２ｂを介して液管８ｂに流出する。液管８ｂを流れる冷媒は、液側閉鎖弁２７ｂを介して室外機２に流入し、液側閉鎖弁２７ｂから室外機液分管４４ｂに流入する。また、室内熱交換器５１ｃから流出した冷媒は室内機液管７１ｃを流れ、液管接続部５２ｃを介して液管８ｃに流出する。液管８ｃを流れる冷媒は、液側閉鎖弁２７ｃを介して室外機２に流入し、液側閉鎖弁２７ｃから室外機液分管４４ｃに流入する。

室外機液分管４４ａ～４４ｃを流れる冷媒は、室内機５ａ～５ｃの各々で要求される暖房能力に応じた開度とされている膨張弁２４ａ～２４ｃによりそれぞれ減圧されて、室外機液管４４で合流する。室外機液管４４で合流した冷媒は、室外機液管４４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２６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４３に流出した冷媒は、四方弁２２、冷媒配管４６、アキュムレータ２８、吸入管４２の順に流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

＜冷房運転／除霜運転＞
空気調和装置１が冷房運転あるいは除霜運転を行う場合、四方弁２２が図１（Ａ）に破線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｂとが連通するように、また、ポートｃとポートｄとが連通するように切り換えられる。これにより、冷媒回路１０が図１（Ａ）に破線矢印で示す方向に冷媒が流れる状態となり、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５１ａ～５１ｃがそれぞれ蒸発器として機能する冷房サイクルとなる。

上記のような冷媒回路１０の状態で圧縮機２１が駆動すると、圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は吐出管４１から四方弁２２に流入し、四方弁２２から冷媒配管４３を流れて室外熱交換器２３に流入する。冷房運転の場合は、室外熱交換器２３に流入した冷媒は、室外ファン２６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。一方、除霜運転の場合は、室外熱交換器２３に流入した冷媒は、室外熱交換器２３で発生している霜を溶かす。尚、除霜運転の際は、室外ファン２４は停止している。

室外熱交換器２３から室外機液管４４に流出した冷媒は、室外機液分管４４ａ～４４ｃに分流する。室外機液分管４４ａ～４４ｃを流れる冷媒は、冷房運転時は室内機５ａ～５ｃの各々で要求される冷房能力に応じた開度とされている膨張弁２４ａ～２４ｃによりそれぞれ減圧されて、室外機液管４４で合流する。また、除霜運転時は、室外機液分管４４ａ～４４ｃを流れる冷媒は、全開とされている膨張弁２４ａ～２４ｃを通過する。膨張弁２４ａ～２４ｃを通過した冷媒は、閉鎖弁２７ａ～２７ｖを介して、液管８ａ～８ｃに流出する。

液管８ａを流れる冷媒は、室内機５ａの液管接続部５２ａを介して室内機５ａに流入する。液管８ｂを流れる冷媒は、室内機５ｂの液管接続部５２ｂを介して室内機５ｂに流入する。液管８ｃを流れる冷媒は、室内機５ｃの液管接続部５２ｃを介して室内機５ｃに流入する。

冷房運転では、室内機５ａに流入した冷媒は、室内機液管７１ａを流れて室内熱交換器５１ａに流入し、室内ファン５４ａの回転により室内機５ａ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。また、室内機５ｂに流入した冷媒は、室内機液管７１ｂを流れて室内熱交換器５１ｂに流入し、室内ファン５４ｂの回転により室内機５ｂ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。また、室内機５ｃに流入した冷媒は、室内機液管７１ｃを流れて室内熱交換器５１ｃに流入し、室内ファン５４ｃの回転により室内機５ｃ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５１ａ～５１ｃがそれぞれ蒸発器として機能し、室内熱交換器５１ａ～５１ｃで冷媒と熱交換を行った室内空気が図示しない室内機５ａ～５ｃの吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機５ａ～５ｃが設置された各部屋の冷房が行われる。

一方、除霜運転では、室内機５ａ～５ｃにおいて室内ファン５４ａ～５４ｃが停止しているので、室内機５ａ～５ｃの室内熱交換器５１ａ～５１ｃに流入した冷媒は、室内熱交換器５１ａ～５１ｃでほとんど室内空気と熱交換を行わない。

室内熱交換器５１ａから流出した冷媒は室内機ガス管７２ａを流れ、ガス管接続部５３ａを介してガス管９ａに流出する。ガス管９ａを流れる冷媒は、ガス側閉鎖弁２８ａを介して室外機２に流入し、ガス側閉鎖弁２８ａから室外機ガス分管４５ａに流入する。また、室内熱交換器５１ｂから流出した冷媒は室内機ガス管７２ｂを流れ、ガス管接続部５３ｂを介してガス管９ｂに流出する。ガス管９ｂを流れる冷媒は、ガス側閉鎖弁２８ｂを介して室外機２に流入し、ガス側閉鎖弁２８ｂから室外機ガス分管４５ｂに流入する。そして、室内熱交換器５１ｃから流出した冷媒は室内機ガス管７２ｃを流れ、ガス管接続部５３ｃを介してガス管９ｃに流出する。ガス管９ｃを流れる冷媒は、ガス側閉鎖弁２８ｃを介して室外機２に流入し、ガス側閉鎖弁２８ｃから室外機ガス分管４５ｃに流入する。

室外機ガス分管４５ａ～４５ｃを流れる冷媒は、室外機ガス管４５で合流する。室外機ガス管４５を流れる冷媒は、四方弁２２、冷媒配管４６、アキュムレータ２８、吸入管４２の順に流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

＜除霜運転について＞
次に、空気調和装置１が暖房運転中に除霜運転を行うときの制御について説明する。本実施形態の空気調和装置１は除霜運転として、室外熱交換器２３で発生した霜を融かす熱交除霜運転と、この熱交除霜運転に引き続いて行われる室外ファン２６で発生した霜を融かすファン除霜運転とが行える。そして、空気調和装置１が一旦暖房運転を開始すれば、予め定められた第１所定時間の間は暖房運転を継続し、第１所定時間の間に除霜運転開始条件が成立した場合のみ、第１所定時間が経過した後に行う熱交除霜運転に引き続いてファン除霜運転を行う。

ここで、第１所定時間は、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、暖房運転を開始したとき、あるいは、除霜運転後に暖房運転を再開したときに、室内機５ａ～５ｃの室内温度センサ６１ａ～６１ｃの各々で検出した室内温度が、室内機５ａ～５ｃの各々使用者が設定した設定温度に到達する、あるいは、設定温度に近づくのに十分な時間であり、暖房運転を第1所定時間継続することで使用者に不快感を与えないと考えられる時間である。尚、第１所定時間は、例えば３５分間である。

また、除霜運転開始条件は、予め試験などを行って定められて記憶部２２０に記憶されているものであり、室外熱交換器２３での着霜量が暖房運転に支障をきたすレベルであることを示すものである。尚、除霜運転開始条件は、例えば、暖房運転中に冷媒温度センサ３５で検出した室外熱交換器２３の温度が、外気温度センサ３８で検出した外気温度より５℃以上低い状態が１０分間継続した場合、である。

ファン除霜運転は、熱交除霜運転中に除霜運転終了条件が成立して熱交除霜運転を終了した後に、冷媒回路１０を熱交除霜運転と同じ状態、つまり、室外熱交換器２３が凝縮器として機能する状態に維持しつつ、室外ファン２６を所定の低回転数（以降、ファン除霜時回転数と記載する）で予め定められた第２所定時間の間回転させることで、室外熱交換器２３で暖められた空気を室外ファン２６に当てて室外ファン２６で発生した霜を融かす運転である。

ここで、ファン除霜時回転数は、予め試験などを行って定められて記憶部２２０に記憶されているものであり、室外ファン２６の回転によって室外熱交換器２３の温度をできるだけ低下させず、かつ、室外ファン２６の除霜に必要な風量が得られる回転数である。尚、ファン除霜時回転数は、例えば２００ｒｐｍである。

また、第２所定時間は、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、ファン除霜運転において、室外熱交換器２３の温度や外気温度などに関わらず、室外ファン２６をファン除霜時回転数で第２所定時間回転させ続ければ室外ファン２６で発生した霜を融かすことができる、ということが判明している時間である。尚、第２所定時間は、例えば１分間である。

また、除霜運転終了条件は、予め試験などを行って定められて記憶部２２０に記憶されているものであり、室外熱交換器２３で発生した霜が融けたことを示すものである。尚、除霜運転終了条件は、例えば、熱交除霜運転中に冷媒温度センサ３５で検出した室外熱交換器２３の温度が１０℃以上となった場合、である。

＜除霜運転時の制御について＞
次に、図２を用いて、空気調和装置１が暖房運転中に上述した除霜運転を行う際の、室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０が行う処理について説明する。図２に示すのは、ＣＰＵ２１０が暖房運転中に除霜運転を行う際の処理の流れを示すフローチャートである。図２において、ＳＴは処理のステップを表し、これに続く数字はステップの番号を表している。

尚、図２において、暖房運転を開始してからの経過時間である暖房継続時間をｔ１、除霜運転開始条件が成立した時点での暖房継続時間である開始条件成立時間をｔｓ、第１所定時間をｔｐ１、ファン除霜運転を開始してからの経過時間であるファン除霜時間をｔ２、第２所定時間をｔｐ２としている。また、図２は、本発明に関わる処理を中心に説明するものであり、これ以外の処理、例えば、空調運転時の使用者の要求に応じた圧縮機２１の回転数制御等といった、空気調和装置１の一般的な制御に関わる処理については説明を省略する。

まず、室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０は、使用者の運転指示が暖房運転指示であるか否かを判断する（ＳＴ１）。暖房運転指示でなければ（ＳＴ１－Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、冷房運転開始処理を実行する（ＳＴ２２）。冷房運転開始処理では、ＣＰＵ２１０が四方弁２２を操作して図１（Ａ）に破線で示す状態に切り換えることで、冷媒回路１００を冷房サイクルとする。

そして、ＣＰＵ２１０は、冷房運転制御を開始して（ＳＴ２３）、ＳＴ１６に処理を進める。冷房運転制御では、ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１を室内機５ａ～５ｃの各々で要求される冷房能力に応じた回転数で起動するとともに、室外ファン２７を圧縮機２１の回転数に応じた回転数で起動する。また、ＣＰＵ２１０は、膨張弁２４ａ～２４ｃの各々の開度を、室内機５ａ～５ｃの各々で要求される冷房能力に応じた開度とする。また、ＣＰＵ２１０は、通信部２３０を介して室内機５ａ～５ｃに対し冷房運転を開始する旨を含む信号を送信し、これを受信した室内機５ａ～５ｃは、使用者が要求した風量に対応した回転数で室内ファン５５ａ～５５ｃを起動する。

ＳＴ１において、使用者の運転指示が暖房運転指示であれば（ＳＴ１－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、暖房運転開始処理を実行する（ＳＴ２）。暖房運転開始処理では、ＣＰＵ２１０が四方弁２２を操作して図１（Ａ）に実線で示す状態に切り換えることで、冷媒回路１０を暖房サイクルとする。

次に、ＣＰＵ２１０は、暖房運転制御を開始する（ＳＴ３）。暖房運転制御では、ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１を室内機５ａ～５ｃの各々で要求される暖房能力に応じた回転数で起動するとともに、室外ファン２７を圧縮機２１の回転数に応じた回転数で起動する。また、ＣＰＵ２１０は、膨張弁２４ａ～２４ｃの各々の開度を、室内機５ａ～５ｃの各々で要求される暖房能力に応じた開度とする。また、ＣＰＵ２１０は、通信部２３０を介して室内機５ａ～５ｃに対し暖房運転を開始する旨を含む信号を送信し、これを受信した室内機５ａ～５ｃは、使用者が要求した風量に対応した回転数で室内ファン５５ａ～５５ｃを起動する。

次に、ＣＰＵ２１０は、暖房継続時間ｔ１の計測を開始する（ＳＴ４）。尚、ＣＰＵ２１０には、図示しないタイマー計測機能が搭載されている。

次に、ＣＰＵ２１０は、除霜運転開始条件が成立しているか否かを判断する（ＳＴ５）。除霜運転開始条件とは、前述したように、予め試験等を行って定められて記憶部２２０に記憶されているものであり、例えば、記憶されている除霜運転開始条件が前述した「暖房運転中に冷媒温度センサ３５で検出した室外熱交換器２３の温度が、外気温度センサ３８で検出した外気温度より５℃以上低い状態が１０分間継続した場合」である。

ＣＰＵ２１０は、冷媒温度センサ３５で検出した室外熱交換器２３の温度と外気温度センサ３８で検出した外気温度の各々を定期的（例えば、３０秒毎）に取り込み、取り込んだ室外熱交換器２３の温度と外気温度とを用いて、室外熱交換器２３の温度と外気温度とを取り込む度に上記条件が成立したか否かを判断する。

除霜運転開始条件が成立していなければ（ＳＴ５－Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１６に処理を進める。除霜運転開始条件が成立していれば（ＳＴ５－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ４で計測を開始してから除霜運転開始条件が成立するまでの暖房継続時間ｔ１を開始条件成立時間ｔｓとして記憶部２２０に記憶する（ＳＴ６）。

次に、ＣＰＵ２１０は、開始条件成立時間ｔｓが第１所定時間ｔｐ１以上であるか否かを判断する（ＳＴ７）。開始条件成立時間ｔｓが第１所定時間ｔｐ１以上でなければ（ＳＴ７－Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、現在の暖房継続時間ｔ１が第１所定時間ｔｐ１以上であるか否かを判断する（ＳＴ８）。

現在の暖房継続時間ｔ１が第１所定時間ｔｐ１以上でなければ（ＳＴ８－Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ８に処理を戻して現在の暖房継続時間ｔ１が第１所定時間ｔｐ１以上となるまで暖房運転を継続する。

現在の暖房継続時間ｔ１が第１所定時間ｔｐ１以上となれば（ＳＴ８－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、除霜運転開始処理を実行する（ＳＴ９）。除霜運転開始処理では、ＣＰＵ２１０が、暖房運転時に駆動していた圧縮機２１と室外ファン２６を停止するとともに、膨張弁２４ａ～２４ｃの各々の開度を全開とする。また、ＣＰＵ２１０は、通信部２３０を介して室内機５ａ～５ｃに対し除霜運転を開始する信号を送信し、これを受信した室内機５ａ～５ｃは、室内ファン５５ａ～５５ｃを停止する。

そして、ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１を停止させてから冷媒回路１０の高圧側の冷媒圧力と低圧側の冷媒圧力との圧力差が所定値以下となるのに必要な時間が経過した後に、四方弁２２を操作して図１（Ａ）に破線で示す状態に切り換えることで冷媒回路１０を冷房サイクルとする。ここで、冷媒回路１０の高圧側の冷媒圧力は、例えば高圧センサ３１で検出する圧縮機２１の吐出圧力であり、冷媒回路１０の低圧側の冷媒圧力は、例えば低圧センサ３２で検出する圧縮機２１の吸入圧力である。また、高圧側の冷媒圧力と低圧側の冷媒圧力との圧力差は、例えば０．２ＭＰａであり、圧力差が所定値以下となるのに必要な時間は、例えば３分間である。

ＳＴ９の処理を終えたＣＰＵ２１０は、熱交除霜運転制御を開始する（ＳＴ１０）。ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１を予め定められて記憶部２２の記憶している所定回転数、例えば７０ｒｐｓで起動するとともに、室外ファン２７を停止したままとする。また、ＣＰＵ２１０は、膨張弁２４ａ～２４ｃの各々の開度を全開のままとする。このとき、ＣＰＵ２１０は、室内機５ａ～５ｃに対する指示は行わないため、室内ファン５５ａ～５５ｃは停止したままとなる。

以上説明したような冷媒回路１０の状態とすることで、圧縮機２１から吐出された高温の冷媒が室外熱交換器２３に流入し、流入した高温の冷媒によって室外熱交換器２３で発生した霜を融かす熱交除霜運転が行われる。

次に、ＣＰＵ２１０は、除霜運転終了条件が成立しているか否かを判断する（ＳＴ１１）。除霜運転終了条件とは、前述したように、予め試験等を行って定められて記憶部２２０に記憶されているものであり、例えば、記憶されている除霜運転終了条件が前述した「熱交除霜運転中に冷媒温度センサ３５で検出した室外熱交換器２３の温度が１０℃以上となった場合」であれば、ＣＰＵ２１０は、冷媒温度センサ３５で検出した室外熱交換器２３の温度を定期的に取り込み、取り込んだ室外熱交換器２３の温度を用いて上記条件が成立したか否かを判断する。

除霜運転終了条件が成立していなければ（ＳＴ１１－Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１１に処理を戻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（ＳＴ１１－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、冷媒回路１０の状態を熱交除霜運転時のままとして室外ファン２６を前述したファン除霜時回転数で起動する（ＳＴ１２）。

以上説明したように、冷媒回路１０を熱交除霜運転時と同じ状態としたままで室外ファン２６を駆動させることで、室外熱交換器２３で暖められた空気を室外ファン２６に当てて、室外ファン２６で発生した霜を融かすファン除霜運転が行われる。

次に、ＣＰＵ２１０は、ファン除霜時間ｔ２の計測を開始し（ＳＴ１３）、ファン除霜時間ｔ２が第２所定時間以上であるか否かを判断する（ＳＴ１４）。ファン除霜時間ｔ２が第２所定時間以上でなければ（ＳＴ１４－Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１４に処理を戻してファン除霜運転を継続する。ファン除霜時間ｔ２が第２所定時間以上であれば（ＳＴ１４－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１５に処理を進める。

一方で、ＳＴ７において開始条件成立時間ｔｓが第１所定時間ｔｐ１以上であれば（ＳＴ７－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１９～ＳＴ２１までの処理を行い、ＳＴ２１において除霜運転終了条件が成立していれば（ＳＴ２１－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１５に処理を進める。つまり、開始条件成立時間ｔｓが第１所定時間ｔｐ１以上である場合は、ＣＰＵ２１０は、除霜運転開始条件が成立した時点で直ちに熱交除霜運転に関わる処理を開始し、また、熱交除霜運転が終了すればファン除霜運転は行わない。尚、ＳＴ１９～ＳＴ２１までの処理は、前述したＳＴ９～ＳＴ１１までの処理と同じであるため、詳細な説明は省略する。

以上説明したように、ファン除霜運転は、開始条件成立時間ｔｓが第１所定時間ｔｐ１以上であるときは行わず、開始条件成立時間ｔｓが第１所定時間未満であるときのみ行うが、これは次に記載する理由による。

前述したように、開始条件成立時間ｔｓは、空気調和装置１が暖房運転を開始した時点、あるいは、除霜運転後に暖房運転を再開した時点から、除霜運転開始条件が成立するまでの時間である。この開始条件成立時間ｔｓが第１所定時間ｔｐ１未満である場合、すなわち、暖房運転を開始あるいは再開してから短時間で除霜運転開始条件が成立した場合は、室外機２が設置された周囲の環境が、室外熱交換器２３において霜が短時間で発生しかつ着霜量が多くなるような環境となっている可能性が高い。そして、このような環境下では、室外ファン２６の回転により図示しない室外機２の筐体に設けられた吸込口から筐体内部に流入した外気が室外熱交換器２３を通過できなくなるほど、室外熱交換器２３で多量の霜が発生している可能性がある。そして、室外熱交換器２３を外気が通過できないときは、図示しない筐体に設けられた吹出口から外気が筐体内部に流入して室外ファン２６に当たるため、室外ファン２６にも霜が発生する可能性が高いと推測できる。

これに対し、開始条件成立時間ｔｓが第１所定時間ｔｐ１以上である場合は、室外機２が設置された周囲の環境が、室外熱交換器２３において霜が発生しにくい環境であると考えられる。そして、このような環境下では、発生した霜によって室外熱交換器２３の通風が妨げられる可能性が低く、上述した室外熱交換器２３の通風が妨げられることに起因して室外ファン２６にも霜が発生する、ということが起こりにくくなる。

つまり、開始条件成立時間ｔｓが第１所定時間ｔｐ１以上であるか否かを判断することで、室外ファン２６に霜が発生したか否かを簡易的に判断することができる。従って、本実施形態の空気調和装置１では、除霜運転を行うときに開始条件成立時間ｔｓが第１所定時間ｔｐ１未満であるときのみ、ファン除霜制御を熱交除霜運転に引き続いて行い、開始条件成立時間ｔｓが第１所定時間ｔｐ１以上であるときは、ファン除霜運転は行わず熱交除霜運転のみ行う。

ＳＴ１４あるいはＳＴ２１の処理を終えたＣＰＵ２１０は、暖房継続時間ｔ１とファン除霜時間ｔ２とをリセットする（ＳＴ１５）。

ＳＴ１５あるいはＳＴ２３の処理を終えたＣＰＵ２１０は、使用者による運転モード切り換え指示があるか否かを判断する（ＳＴ１６）。ここで、運転モード切り換え指示とは、暖房運転から冷房運転への切り換え、あるいは、冷房運転から暖房運転への切り換えを指示するものである。

運転モード切り換え指示がある場合は（ＳＴ１６－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１に処理を戻す。運転モード切り換え指示がない場合は（ＳＴ１６－Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、使用者による運転停止指示があるか否かを判断する（ＳＴ１７）。運転停止指示とは、全ての室内機５ａ～５ｃで運転停止の指示が使用者からなされることである。

運転停止指示があれば（ＳＴ１７－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、運転停止処理を実行し（ＳＴ１８）、処理を終了する。運転停止処理では、ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１や室外ファン２６を停止するとともに膨張弁２４ａ～２４ｃのそれぞれの開度を全閉とする。尚、室内機５ａ～５ｃの室内ファン５５ａ～５５ｃは、各室内機５ａ～５ｃで使用者によって運転停止が指示された時点でそれぞれ停止する。

ＳＴ１６において運転停止指示がなければ（ＳＴ１７－Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、現在の運転が暖房運転であるか否かを判断する（ＳＴ２４）。現在の運転が暖房運転であれば（ＳＴ２４－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ２に処理を戻す。現在の運転が暖房運転でなければ（ＳＴ２４－Ｎｏ）、つまり、現在の運転が冷房運転であれば、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ２２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装置１では、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た場合に、除霜運転開始条件が成立した時点での開始条件成立時間ｔｓが第１所定時間ｔｐ１未満である場合のみ、第１所定時間ｔｐ１経過後に熱交除霜運転を行いこれに引き続きファン除霜運転も行う。また、開始条件成立時間ｔｓが第１所定時間ｔｐ１以上である場合は、除霜運転開始条件が成立した時点で熱交除霜運転のみを行う。

このように、除霜運転開始条件が成立した時点がいつであるかを用いて、室外ファン２６の除霜が必要であるか否かを判断し、室外ファン２６の除霜が必要な場合、すなわち、開始条件成立時間ｔｓが第１所定時間ｔｐ１未満である場合のみ、熱交除霜運転に引き続きファン除霜運転も行う。これにより、ファン除霜運転が不要な場合は熱交除霜運転のみを行って暖房運転が再開されるので、常に熱交除霜運転に引き続いてファン除霜運転を行う場合と比べて暖房運転の中断時間を短くすることができ、また、ファン除霜運転が必要な場合は確実に室外ファン２６の除霜が行える。つまり、暖房運転の中断時間をできる限り短くしつつ室外ファン２６の除霜を過不足なく行える。

１ 空気調和装置
２ 室外機
５ａ～５ｃ 室内機
２１ 圧縮機
２３ 室外熱交換器
２６ 室外ファン
３５ 冷媒温度センサ
３８ 外気温度センサ
５１ 室内熱交換器
２００ 室外機制御部
２１０ ＣＰＵ
２２０ 記憶部
ｔ１ 暖房継続時間
ｔ２ ファン除霜時間
ｔｐ１ 第１所定時間
ｔｐ２ 第２所定時間
ｔｓ 開始条件成立時間

Claims (2)

1. 圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、室外ファンとを有する室外機と、
   室内熱交換器を有する室内機と、
   前記圧縮機、前記室外ファン、および、前記四方弁を制御する制御手段と、
   を有する空気調和装置であって、
   前記制御手段は、
   前記四方弁を操作して前記室外熱交換器を凝縮器として機能させるとともに前記室外ファンを停止して同室外熱交換器に発生した霜を融かす熱交除霜運転と、前記室外熱交換器を凝縮器として機能させるとともに前記室外ファンを回転させるファン除霜運転とを含む除霜運転を行うことができ、
   暖房運転を開始した時点、あるいは、前記除霜運転終了後に暖房運転を再開した時点から予め定められた第１所定時間が経過するまでは、暖房運転を継続し、
   前記第１所定時間が経過するまでに前記室外熱交換器で霜が発生したことを示す除霜運転開始条件が成立した場合のみ、前記ファン除霜運転を行う、
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記ファン除霜運転は、前記第１所定時間より短い予め定められた第２所定時間行われる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。

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