JP7009808B2 - 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、暖房運転時間が３時間以上継続しているときや、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分間継続する等、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多室型空気調和装置が、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、暖房運転を中断して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、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、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、特許文献１に記載の多室型空気調和装置が暖房運転を行うときは、暖房運転を行っている室内機の合計能力によって、室外熱交換器における着霜量が異なる。

暖房運転を行っている室内機の台数が多くて室内機の合計能力が大きい場合は、凝縮器として機能している室内熱交換器における凝縮能力の合計値が大きくなる。一方、暖房運転を行っている室内機の台数が少なくて室内機の合計能力が小さい場合は、凝縮器として機能している室内熱交換器における凝縮能力の合計値が小さくなる。そして、凝縮能力の合計値が小さい場合と比べて、凝縮能力の合計値が大きい場合のほうが凝縮圧力が低くなる。

つまりは、暖房運転を行っている室内機の合計能力が小さい場合と比べて、暖房運転を行っている室内機の合計能力が大きい場合のほうが凝縮圧力が低くなる。凝縮圧力が低くなれば蒸発圧力も低くなって、蒸発圧力と相関のある蒸発温度と外気温度との温度差も大きくなる。従って、暖房運転を行っている室内機の合計能力が小さい場合と比べて、暖房運転を行っている室内機の合計能力が大きい場合のほうが、室外熱交換器での着霜量が多くなる。

このように、暖房運転している室内機の合計能力によって室外熱交換器での着霜量が異なる多室型空気調和装置で除霜運転を行うとき、特許文献１に記載の空気調和装置のように除霜運転中に室外熱交換器の温度が１０℃となったことを条件に除霜運転を終了すると、運転している室内機の合計能力が大きくて室外熱交換器での着霜量が多い場合は、霜の溶け残りが生ずる恐れがあった。また、運転している室内機の合計能力が小さくて室外熱交換器での着霜量が少ない場合は、室外熱交換器の温度が１０℃に到達する前に霜が全て溶けている可能性があり、霜が全て溶けてから室外熱交換器の温度が１０℃に到達するまでの除霜運転が無駄になっている恐れがあった。

本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、暖房運転時に室外熱交換器での着霜量に応じた適切な除霜運転が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熱交換器の温度である室外熱交温度を検出する室外熱交温度検出手段と外気温度を検出する外気温度検出手段を有する室外機と、室内熱交換器を有する複数台の室内機と、圧縮機や四方弁を制御する制御手段を有する。制御手段は、暖房運転を行っているときに室外熱交換器で霜が発生したことを検知すれば、室外熱交換器の除霜運転を開始する。制御手段は、暖房運転中に室外熱交換器で発生した霜を溶かす除霜運転を行うとき、除霜運転を開始する時点で暖房運転を行っている室内機の合計能力と、前記除霜運転を開始する時点で前記外気温度検出手段で検出した外気温度に応じて除霜運転終了温度を決定する。そして、制御手段は、除霜運転中に室外熱交温度検出手段で検出した室外熱交温度を取り込み、取り込んだ室外熱交温度が除霜運転終了温度より高くなれば、除霜運転を終了する。

上記のように構成した本発明の空気調和装置は、除霜運転前に暖房運転を行っている室内機の合計能力と、除霜運転を開始する時点で外気温度検出手段で検出した外気温度に応じて除霜運転の終了条件を異ならせることで、暖房運転時に室外熱交換器での着霜量に応じた適切な除霜運転が行える。

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。 本発明の実施形態における除霜運転の終了条件を示す図面であり、（Ａ）は除霜運転終了条件テーブル、（Ｂ）は除霜運転の終了条件を図化したものである。 本発明の実施形態における、除霜運転時の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。

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。

液管８ａの一端は室内機５ａの液管接続部５２ａに接続され、液管８ａの他端は室外機２の液側閉鎖弁２７ａに接続されている。また、液管８ｂの一端は室内機５ｂの液管接続部５２ｂに接続され、液管８ｂの他端は室外機２の液側閉鎖弁２７ｂに接続されている。そして、液管８ｃの一端は室内機５ｃの液管接続部５２ｃに接続され、液管８ｃの他端は室外機２の液側閉鎖弁２７ｃに接続されている。

ガス管９ａの一端は室内機５ａのガス管接続部５３ａに接続され、ガス管９ａの他端は室外機２のガス側閉鎖弁２８ａに接続されている。また、ガス管９ｂの一端は室内機５ｂのガス管接続部５３ｂに接続され、ガス管９ｂの他端は室外機２のガス側閉鎖弁２８ｂに接続されている。そして、ガス管９ｃの一端は室内機５ｃのガス管接続部５３ｃに接続され、ガス管９ｃの他端は室外機２のガス側閉鎖弁２８ｃに接続されている。

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が構成されている。
＜室外機２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の開度をそれぞれ調整することによって、室内機５ａ～室内機５ｃに流れる冷媒量がそれぞれ調整される。

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り、図示しないファンモータによって室外ファン２６が回転することで、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（以降、室外熱交温度と記載する）を検出する室外熱交温度検出手段である冷媒温度センサ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検出手段である外気温度センサ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、ＲＯＭやＲＡＭ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や室内機５ｂ、５ｃから送信される運転情報（運転／停止情報や設定温度情報等を含む）等を記憶する。通信部２３０は、各室内機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開始／停止を示す運転状態や運転情報（冷房／暖房といった運転モードや設定温度等）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の駆動制御を行う。
＜室内機５ａ～５ｃ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、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。

また、本実施形態の室内機５ａ～５ｃは全て同じ定格能力（以降、能力と記載する）を有するものである。従って、室内機５ａ～５ｃのいずれか２台が運転している場合の定格能力の合計値（以降、合計能力と記載する）は、いずれか１台のみ運転している場合の能力の２倍となり、全ての室内機５ａ～５ｃが運転している場合の合計能力は、いずれか１台のみ運転している場合の能力の３倍となる。

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が室内機ガス管７２ａで接続されている。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。

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り、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１０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が連通するように、また、ポートｂとポートｃ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が起動すると、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、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が連通するように、また、ポートｃとポートｄ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が起動すると、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に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に流入した冷媒は、全開とされている膨張弁２４ａを通過し、閉鎖弁２７ａを介して液管８ａに流入する。室外機液分管４４ｂに流入した冷媒は、全開とされている膨張弁２４ｂを通過し、閉鎖弁２７ｂを介して液管８ｂに流入する。室外機液分管４４ｃに流入した冷媒は、全開とされている膨張弁２４ｃを通過し、閉鎖弁２７ｃを介して液管８ｃに流入する。

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。
＜除霜運転終了条件＞

次に、図２を用いて、除霜運転終了条件について説明する。この除霜運転終了条件は、図２（Ａ）に示す除霜運転終了条件テーブル３００として室外機制御手段２００の記憶部２２０に予め記憶されているものである。尚、以下の説明では、運転している室内機５ａ～５ｃの合計能力の代わりに、室内機５ａ～５ｃの運転台数を用いる。これは、前述したように本実施形態の室内機５ａ～５ｃが全て同じ能力であることから、合計能力を運転台数と読み替えることができるために可能となる。

図２（Ａ）に示すように、除霜運転終了条件テーブル３００には、除霜運転を開始する時点（以降、除霜運転開始時点と記載する）で暖房運転を行っている室内機５ａ～５ｃの台数（単位：台。以降、運転室内機台数Ｄと記載する）と、除霜運転開始時点の外気温度（単位：℃。以降、外気温度Ｔｏと記載する）に応じて、除霜運転終了温度（単位：℃。以降、除霜運転終了温度Ｔｅと記載する）が定められている。

ここで、除霜運転開始時点とは、暖房運転中に除霜運転開始条件が成立した時点である。除霜運転開始条件とは、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、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、除霜運転開始条件としては、例えば、暖房運転が１８０分間継続されている場合や、暖房運転が３０分間継続されたときの室外熱交温度Ｔｓが外気温度Ｔｏよりも５℃以上低い状態が１０分間継続した場合、等である。尚、暖房運転中に上記除霜運転開始条件が成立すれば、暖房運転を中断して除霜運転が実行される。

また、除霜運転終了温度Ｔｅとは、除霜運転時の室外熱交換器２３の温度（単位：℃。以降、室外熱交温度Ｔｃと記載する）の目標値であり、除霜運転を行って室外熱交温度Ｔｃが除霜運転終了温度Ｔｅ以上の温度となれば、室外熱交換器２３で発生した霜が全て溶けたと判断して除霜運転を終了する温度である。尚、除霜運転開始時点の外気温度Ｔｏを用いるのは、室外熱交換器２３で霜が発生しているときの実際の外気温度であることと、除霜運転時は室外ファン２６を停止させるために外気温度Ｔｏを正確に検出できない恐れがあるためである。

具体的には、運転室内機台数Ｄが２台超（Ｄ＞２）であるときに、外気温度Ｔｏが－２０℃未満である場合の除霜運転終了温度Ｔｅが７℃、外気温度Ｔｏが１０℃以上である場合の除霜運転終了温度Ｔｅが１６℃と定められている。そして、外気温度Ｔｏが－２０℃以上１０℃未満である場合の除霜運転終了温度Ｔｅは、計算式：Ｔｅ＝０．３×Ｔｏ＋１３（℃）で求められる温度と定められている。

一方、運転室内機台数Ｄが２台以下（Ｄ≦２）であるときに、外気温度Ｔｏが－２０℃未満である場合の除霜運転終了温度Ｔｅが５℃、外気温度Ｔｏが０℃以上である場合の除霜運転終了温度Ｔｅが１３℃と定められている。そして、外気温度Ｔｏが－２０℃以上０℃未満である場合の除霜運転終了温度Ｔｅは、計算式：Ｔｅ＝０．４×Ｔｏ＋１３（℃）で求められる温度と定められている。

以上説明した除霜運転終了条件テーブル３００を図示したものが図２（Ｂ）である。図２（Ｂ）において、縦軸が除霜運転終了温度Ｔｅであり、横軸が外気温度である。そして、図２（Ｂ）のうち、上図は運転室内機台数Ｄが２台超（Ｄ＞２）の場合を、下図は運転室内機台数Ｄが２台以下（Ｄ≦２）である場合を、それぞれ示している。いずれの図においても、除霜運転中に室外熱交温度Ｔｃが、外気温度Ｔｏに対する除霜運転終了温度Ｔｅの変化を示す折れ線より上の温度となれば、除霜運転を終了する。

尚、上述した運転室内機台数Ｄが２台超であるとき、および、運転室内機台数Ｄが２台以下であるときの外気温度Ｔｏ＝－２０℃が、本発明の第１外気温度Ｔｏ１である。また、運転室内機台数Ｄが２台超であるときの外気温度Ｔｏ＝１０℃、および、運転室内機台数Ｄが２台以下であるときの外気温度Ｔｏ＝０℃が、本実施形態の第２外気温度Ｔｏ２である。また、除霜運転終了条件テーブル３００を区分する運転室内機台数Ｄ＝２台が、本実施形態の閾台数である。

以上説明した各除霜運転終了温度Ｔｅのうち第１外気温度Ｔｏ１以上第外気温度Ｔｏ２未満では、上述したように、運転室内機台数Ｄと外気温度Ｔｏに応じて除霜運転終了温度Ｔｅを異ならせている。これは、以下に記載する理由による。

空気調和装置１が暖房運転を行っているときは、前述したように室外熱交換器２３が蒸発器として機能する。このとき、外気温度Ｔｏより暖房運転時の室外熱交換器２３の温度（単位：℃。以降、除霜運転時の室外熱交温度Ｔｃと区別するために、暖房運転時の室外熱交温度をＴｓと記載する）が所定温度、例えば、５℃以上低くなると、室外熱交換器２３に霜が発生する。

暖房運転中の室外熱交換器２３における着霜量は、外気温度Ｔｏと室外熱交温度Ｔｓの温度差に応じて変化する。具体的には、外気温度Ｔｏが同じである場合は、室外熱交温度Ｔｓが低いほど着霜量が多くなる。また、室外熱交温度Ｔｓが同じである場合は、外気温度Ｔｏが高いほど着霜量が多くなる。つまり、外気温度Ｔｏから室外熱交温度Ｔｓを減じた温度差が大きいほど着霜量が多くなる。

ここで、暖房運転時の室外熱交温度Ｔｓは、蒸発器として機能している室外熱交換器２３での蒸発圧力と相関のある温度であり、蒸発圧力が上がれば室外熱交温度Ｔｓも上がり、蒸発圧力が下がれば室外熱交温度Ｔｓも下がる。そして、蒸発圧力は運転室内機台数Ｄに応じて変化する。

暖房運転時に凝縮器として機能する室内熱交換器の台数が多いと、室内熱交換器の凝縮能力が大きくなって凝縮圧力が低くなり、これに伴って蒸発圧力も低くなる、つまり、室外熱交温度Ｔｓも下がる。これに対し、暖房運転時に凝縮器として機能する室内熱交換器の台数が少ないと、室内熱交換器の凝縮能力が小さくなって凝縮圧力が高くなり、これに伴って蒸発圧力も高くなる、つまり、室外熱交温度Ｔｓも上がる。

本実施形態では、以上説明した外気温度Ｔｏおよび運転室内機台数Ｄと室外熱交換器２３での着霜量の関係を考慮し、運転室内機台数Ｄが２台超である場合は外気温度Ｔｏが－２０℃以上１０℃未満、および、運転室内機台数Ｄが２台以下である場合は外気温度Ｔｏが－２０℃以上０℃未満、のそれぞれで外気温度Ｔｏが高くなるにつれて除霜運転終了温度Ｔｅが高くなるようにしている。そして、運転室内機台数Ｄが２台超である場合の、外気温度Ｔｏが－２０℃以上１０℃未満で除霜運転終了温度Ｔｅを上昇させる度合（Ｔｅ＝０．３×Ｔｏ＋１３、の「０．３」）は、運転室内機台数Ｄが２台超である場合より室外熱交換器２３での着霜量が少ないと考えられる運転室内機台数Ｄが２台以下である場合の、外気温度Ｔｏが－２０℃以上０℃未満で除霜運転終了温度Ｔｅを上昇させる度合（Ｔｅ＝０．４×Ｔｏ＋１３、の「０．３」）よりも小さく設定している。

つまり、運転室内機台数Ｄが２台以下の場合は、室外熱交換器２３での着霜量が少ないと考えて、除霜運転終了温度Ｔｅ＝５℃を下限温度として、運転室内機台数Ｄが２台超の場合よりも除霜運転終了温度Ｔｅを低くする。これにより、除霜運転終了温度Ｔｅを５℃以上として室外熱交換器２３で発生した霜を確実に溶かしつつ、除霜運転を開始してから室外熱交温度Ｔｃが除霜運転終了温度Ｔｅに到達するまでの時間が短くして無駄な除霜運転が行われることを防止できる。

一方、運転室内機台数Ｄが２台超の場合は、室外熱交換器２３での着霜量が多いと考えて、除霜運転終了温度Ｔｅの下限温度を運転室内機台数Ｄが２台以下の場合の下限温度である５℃より高い７℃とし、かつ、運転室内機台数Ｄが２台以下の場合よりも除霜運転終了温度Ｔｅを高くする。これにより、運転室内機台数Ｄが２台以下の場合と比べて除霜運転を開始してから室外熱交温度Ｔｃが除霜運転終了温度Ｔｅに到達するまでの時間が長くなり、かつ、運転室内機台数Ｄが２台以下の場合と比べて除霜運転時の室外熱交温度Ｔｃが高くなるので、室外熱交換器２３における霜の溶け残りを防止できる。

尚、各運転室内機台数Ｄにおける第１外気温度Ｔｏ１～第外気温度Ｔｏ２の間の、除霜運転終了温度Ｔｅの算出式（Ｄ＞２のとき：Ｔｅ＝０．３×Ｔｏ＋１３、Ｄ≧２のとき：Ｔｅ＝０．４×Ｔｏ＋１３）は、予め試験等を行って求められるものであり、除霜運転中に室外熱交温度Ｔｃがこれらの算出式で求めた除霜運転終了温度Ｔｅ以上となれば、室外熱交換器２３で発生した霜が完全に溶けることが判明しているものである。

尚、運転室内機台数Ｄに関わらず外気温度Ｔｏが－２０℃未満であれば、それぞれ除霜運転終了温度Ｔｅを一定としている（Ｄ＞２ではＴｅ＝７℃、Ｄ≦２ではＴｅ＝５℃）。これは、外気温度Ｔｏが－２０℃より低いと空気中に含まれる水蒸気量が少ないために、室外熱交換器２３における着霜量が少なくなることを考慮したものであり、外気温度Ｔｏが－２０℃より低いときの除霜運転中に室外熱交温度Ｔｃが除霜運転終了温度Ｔｅ（７℃あるいは５℃）以上となれば、室外熱交換器２３で発生した霜が完全に溶けることが予め試験等を行って判明しているものである。

また、運転室内機台数Ｄが２台超で外気温度Ｔｏが１０℃以上の場合と、運転室内機台数Ｄが２台以下で外気温度Ｔｏが０℃以上の場合も、それぞれ除霜運転終了温度Ｔｅを一定としている（Ｄ＞２ではＴｅ＝１６℃、Ｄ≦２ではＴｅ＝１３℃）。この場合の除霜運転終了温度Ｔｅも予め試験等を行って求められる温度であり、各運転室内機台数Ｄで外気温度Ｔｏが第２外気温度Ｔｏ２以上であるときの除霜運転中に室外熱交温度Ｔｃが上記の除霜運転終了温度Ｔｅ以上となれば、室外熱交換器２３で発生した霜が完全に溶けることが判明している温度である。
＜除霜運転時の制御の流れ＞

次に、図３を用いて、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。図３は、空気調和装置１が暖房運転中に除霜運転を行う際の、室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０が行う処理の流れを示すフローチャートである。図３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３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の運転制御等といった、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。

空気調和装置１が暖房運転を行っているとき、室外機制御手段２００の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（ＳＴ１）。ここで、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、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。

除霜運転開始条件が成立していなければ（ＳＴ１－Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、暖房運転を継続し（ＳＴ１１）、ＳＴ１に処理を戻す。除霜運転開始条件が成立していれば（ＳＴ１－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、運転室内機台数Ｄを記憶部２２０ｎより読みだす（ＳＴ２）。尚、記憶部２２０には、図示は省略するが、室内機５ａ～５ｃの運転状態（運転／停止）や運転モード（冷房／暖房）、設定温度等を記憶するテーブルが記憶されており、ＣＰＵ２１０はこのテーブルにアクセスして運転室内機台数Ｄを読み出す。

次に、ＣＰＵ２１０は、外気温度Ｔｏを取り込む（ＳＴ３）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、外気温度センサ３８で検出した温度をセンサ入力部２４０を介して取り込み、取り込んだ外気温度Ｔｏを記憶部２２０に記憶する。

次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ２で読みだした運転室内機台数ＤとＳＴ３で取り込んだ外気温度Ｔｏを用い、記憶部２２０に記憶している除霜運転終了条件テーブル３００を参照して除霜運転終了温度Ｔｅを抽出する（ＳＴ４）。

次に、ＣＰＵ２１０は、除霜運転準備処理を行う（ＳＴ５）。ここで除霜運転準備処理とは、圧縮機２１と室外ファン２６を停止するとともに、通信部２３０を介して室内機５ａ～５ｃに対し室内ファン５４ａ～５４ｃを停止するよう指示して暖房運転を停止するとともに、四方弁２２を切り替えて冷媒回路１０を暖房サイクルから冷房サイクルに切り替えることである。

次に、ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１を所定回転数、例えば７０ｒｐｓで起動して（ＳＴ６）、除霜運転を開始する。尚、ＣＰＵ２１０は、除霜運転を続けている間は、圧縮機２１の回転数を上記所定回転数に維持する。

次に、ＣＰＵ２１０は、室外熱交温度Ｔｃを取り込む（ＳＴ７）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、冷媒温度センサ３６で検出した冷媒温度をセンサ入力部２４０を介して取り込み、取り込んだ冷媒温度を室外熱交温度Ｔｃとして記憶部２２０に記憶する。

次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ７で取り込んだ室外熱交温度Ｔｃが、ＳＴ４で抽出した除霜運転終了温度Ｔｅ以上であるか否かを判断する（ＳＴ８）。室外熱交温度Ｔｃが除霜運転終了温度Ｔｅ以上でなければ（ＳＴ８－Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ６に処理を戻して除霜運転を継続する。

室外熱交温度Ｔｃが除霜運転終了温度Ｔｅ以上であれば（ＳＴ８－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、除霜運転を停止して運転再開処理を行う（ＳＴ９）。ここで、運転再開処理とは、圧縮機２１を停止するとともに、四方弁２２を切り替えて冷媒回路１０を冷房サイクルから暖房サイクルに切り替えることである。

ＳＴ９の運転再開処理を終えたＣＰＵ２１０は、暖房運転を再開し（ＳＴ１０）、ＳＴ１に処理を戻す。ＣＰＵ２１０は、暖房運転再開時に圧縮機２１および室外ファン２６を室内機５ａ～５ｃで要求される能力に応じた回転数で駆動するとともに、通信部２３０を介して室内機５ａ～５ｃに対し室内ファン５４ａ～５４ｃを回転させるよう指示する。

以上説明したように、本実施形態の空気調和装置１では、暖房運転時の運転室内機台数Ｄと外気温度Ｔｏに応じて、除霜運転終了条件である除霜運転終了温度Ｔｅを異ならせる。これにより、暖房運転時の室外熱交換器２３における着霜量に応じた除霜運転が行え、霜が全て溶けた後も除霜運転を続けるといった無駄がなくなるとともに、霜の溶け残りも防止できる。

尚、以上説明した実施形態では、暖房運転をしている室内機５ａ～５ｃの合計能力に代えて、暖房運転時の運転室内機台数Ｄを用いて除霜運転終了温度Ｔｅを決定した。しかし、複数台の室内機の各能力が異なる場合は、暖房運転時の運転室内機台数ではなく、そのとき暖房運転している室内機の合計能力を用いて除霜運転終了温度Ｔｅを決定すればよい。この場合、前述した閾台数に代えて閾合計能力を定めて、この閾合計能力以上または未満のそれぞれで外気温度Ｔｏに応じた除霜運転終了温度Ｔｅを定めればよい。

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
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
２４０ センサ入力部
３００ 除霜運転終了条件テーブル
Ｄ 運転室内機台数
Ｔｃ 除霜運転時の室外熱交温度
Ｔｓ 暖房運転時の室外熱交温度
Ｔｅ 除霜運転終了温度
Ｔｏ 外気温度
Ｔｏ１ 第１外気温度
Ｔｏ２ 第２外気温度

Claims (2)

1. 圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、同室外熱交換器の温度である室外熱交温度を検出する室外熱交温度検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段を有する室外機と、
   室内熱交換器を有する複数台の室内機と、
   前記圧縮機や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、
   暖房運転中に前記室外熱交換器で発生した霜を溶かす除霜運転を行うとき、
   前記除霜運転を開始する時点で暖房運転を行っている室内機の合計能力と、前記除霜運転を開始する時点で前記外気温度検出手段で検出した外気温度に応じて除霜運転終了温度を決定し、
   前記除霜運転中に、前記室外熱交温度検出手段で検出した室外熱交温度を取り込み、取り込んだ同室外熱交温度が前記除霜運転終了温度より高くなれば、前記除霜運転を終了する、
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記合計能力が所定の閾合計能力より大きいときの除霜運転終了温度は、前記合計能力が前記閾合計能力より小さいときの除霜運転終了温度より高い温度であること、
   を特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
   

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