JP7241967B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本開示は、空気調和機に関し、特に、低外気温における冷房運転に関する。

一般に空気調和機は、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とが冷媒配管により接続された冷媒回路を有している。空気調和機は、例えば、電算機又は電話交換機のような発熱する機器が設置された機械室に設置され、冷房運転を行うことで、機器の発熱による機械室の室温の上昇を抑制する。機械室等に設置された空気調和機は、季節を問わず冷房運転を行う必要がある。しかしながら、外気温が氷点下となる低外気環境下では、空気調和機の運転停止中において室外機に存在する冷媒は外気により冷却され、室外機に搭載された圧縮機及び凝縮器等の機器に溜まり込む。従来の空気調和機において、運転停止中における圧縮機への冷媒の溜まり込みすなわち冷媒寝込みを防止する構成を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、凝縮器と蒸発器とを接続する冷媒配管のうち室外機側にある冷媒配管と並列に冷媒ボンベを含む並列回路を設け、並列回路において冷媒ボンベの前後に２つの電磁弁を設けることが開示されている。

ところで、一般に空気調和機は、冷房運転に室内機の蒸発器に発生した結露水の凍結を防ぐために、蒸発器の温度が設定温度以下になると圧縮機を停止させる凍結防止制御を行うように構成されている。

特開２０１５－１９０７１２号公報

特許文献１の空気調和機において、低外気温環境下で冷媒ボンベへ冷媒が回収されるので、圧縮機における冷媒の溜まり込みが抑制され、冷房運転を開始することはできる。しかし、特許文献１の空気調和機において、冷媒ボンベは室外機に配置されているので、低外気環境下において運転停止中に冷媒ボンベ中の冷媒が外気により冷却され、冷房運転の開始時に定常な運転が行えない。つまり、低外気環境下で空気調和機の冷房運転を開始する際、外気により冷却された低温の液冷媒が室内機の蒸発器に流入することにより凍結防止制御が機能し、圧縮機が停止されるので、定常な冷房運転を行うことができない。

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、低外気環境下における冷房運転において、定常な冷房運転を行うことができる空気調和機を提供することを目的とする。

本開示に係る空気調和機は、空調対象空間に設置される室内機と、室外機とが接続された空気調和機において、圧縮機と、流路切替弁と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器と、が冷媒配管により接続された冷媒回路と、外気温を検出する第一センサと、前記空調対象空間の室温を検出する第二センサと、前記冷媒回路において前記室内熱交換器の出入口の一方と前記流路切替弁との間に設けられ、前記室内機に配置された第一開閉弁と、前記冷媒回路において前記室内熱交換器の前記出入口の他方と前記膨張弁との間に設けられ、前記室内機に配置された第二開閉弁と、前記室外熱交換器が凝縮器として機能し、前記室内熱交換器が蒸発器として機能する冷房運転が停止する際に、前記第一センサにより検出された前記外気温が前記第二センサにより検出された前記室温以下である場合に、前記流路切替弁を切り替え、前記第二開閉弁を全閉とする制御を行う制御装置と、を備えるものである。

本開示によれば、室内機に第一開閉弁及び第二開閉弁が配置されているので、これらの開閉弁を利用して室内機に冷媒を貯留することができ、低外気環境下でも運転停止中における外気温による冷媒温度の低下を抑制し、冷房運転の再開時に定常な運転ができる。

実施の形態１に係る空気調和機の冷媒回路の一例を示す概略図である。 図１に記載された制御装置の機能を示す機能ブロック図である。 低外気において冷房運転の停止時に制御装置が行う制御のフローチャートである。 第一制御における各機器の動作を示す図である。 第一制御の貯留処理が行われているときの冷媒回路の冷媒流れを示す説明図である。 図５の貯留処理の完了後に室内機に冷媒が封止された状態を示す冷媒回路図である。 低外気において冷房運転の開始時に制御装置が行う第二制御のフローチャートである。 第二制御における各機器の動作を示す図である。 第二制御の解放処理が行われているときの冷媒回路の冷媒流れを示す説明図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る空気調和機の冷媒回路の一例を示す概略図である。空気調和機１００は、空調対象空間である部屋（室内）に設置される室内機２０、及び、室内機２０と接続され、例えば屋外（室外）に設置される室外機１０を備える。また空気調和機１００は、室外機１０及び室内機２０を構成する各機器を制御することにより空気調和機１００の運転を制御する制御装置５０を備えている。

室内機２０は、室内熱交換器５を備えている。室外機１０は、圧縮機１と、流路切替弁２と、室外熱交換器３と、膨張弁４等とを備えている。これらの圧縮機１、流路切替弁２、室外熱交換器３、膨張弁４及び室内熱交換器５が冷媒配管を介して環状に接続されて冷媒回路１００ａを構成している。冷媒回路１００ａには、冷媒が充填されている。冷媒の種類は特に限定されない。

室外機１０と室内機２０とは、２つの接続配管７、８により接続されている。接続配管７は、膨張弁４と室内熱交換器５との間において室外機１０と室内機２０とを接続し、接続配管７にはガス冷媒が流通する。接続配管８は、室内熱交換器５と流路切替弁２との間において室外機１０と室内機２０とを接続し、接続配管８には液冷媒が流通する。室内機２０は、室内熱交換器５における冷媒出入口の一方と接続配管８とを接続する室内配管２８、及び、室内熱交換器５における冷媒出入口の他方と接続配管７とを接続する室内配管２７を有する。

圧縮機１は、冷媒を圧縮して吐き出し、循環させるものである。図示していないが、圧縮機１は、外郭であるシェルの内部に、冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を動作させる圧縮機モータとを有して構成される。圧縮機モータは、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の三相のモータ巻線を有する三相モータである。圧縮機モータには、図示していないインバータにより電圧が印加される。

流路切替弁２は、例えば四方弁で構成され、空気調和機１００の冷房運転と暖房運転とにおいて冷媒回路１００ａの流路を切り替え、冷媒の流通方向を切り替えるものである。冷房運転では、圧縮機１の吐出側が室外熱交換器３に接続され、暖房運転では、圧縮機１の吸入側が室外熱交換器３に接続される。図１には、空気調和機１００が冷房運転をしているとき流路切替弁２の接続状態が図示されている。なお、流路切替弁２は、三方切替弁又は二方切替弁等を組み合わせた構成でもよい。

室外熱交換器３は、冷媒と外気との間で熱交換を行うものであり、例えば複数のフィンと複数の伝熱管とを有するフィンアンドチューブ型熱交換器で構成される。空気調和機１００が冷房運転をしているとき、室外熱交換器３は凝縮器として作用し、空気調和機１００が暖房運転をしているとき、室外熱交換器３は蒸発器として作用する。膨張弁４は、冷媒を減圧して膨張させるものである。

室内熱交換器５は、冷媒と室内空気との間で熱交換を行うものであり、例えば複数のフィンと複数の伝熱管とを有するフィンアンドチューブ型熱交換器で構成される。空気調和機１００が冷房運転をしているとき、室内熱交換器５は蒸発器として作用し、空気調和機１００が暖房運転をしているとき、室内熱交換器５は凝縮器として作用する。

また室内機２０は、室内熱交換器５に送風する室内ファン２１を更に備えている。また室外機１０は、室外熱交換器３に送風する室外ファン１１を更に備えている。

また室内機２０は、室内機２０に冷媒を貯留可能とする２つの開閉弁（第一開閉弁３１及び第二開閉弁３２）を有している。第一開閉弁３１及び第二開閉弁３２はそれぞれ、例えば電磁開閉弁で構成される。ガス冷媒が流通する室内配管２８に第一開閉弁３１が設けられ、液冷媒が流通する室内配管２７に第二開閉弁３２が設けられている。

また空気調和機１００は、複数のセンサを備えている。具体的には、空調対象空間である部屋の室温を検出する第二センサ４２、及び室内熱交換器５の温度を検出する第四センサ４４が設けられている。第二センサ４２は、例えば温度センサで構成され、室内機２０の筐体（不図示）に設けられた吸込口の近傍に配置されている。第四センサ４４は、例えば温度センサで構成され、室内熱交換器５の伝熱管に配置されて伝熱管の表面温度を検出する。第四センサ４４は、特に、室内熱交換器５における冷媒出入口をつなぐ伝熱管の中間の位置に設置されているとよい。

室外機１０には、外気温を検出する第一センサ４１、及び室外熱交換器３の温度を検出する第三センサ４３が設けられている。第一センサ４１は例えば温度センサで構成される。第三センサ４３は、例えば温度センサで構成され、室外熱交換器３の伝熱管に配置されて伝熱管の表面温度を検出する。第三センサ４３は、特に、室外熱交換器３における２つの出入口をつなぐ伝熱管の中間の位置に設置されているとよい。なお、第三センサ４３は、圧力センサと制御装置５０とにより構成され、室外熱交換器３の伝熱管内の冷媒圧力を圧力センサにより検出し、検出された冷媒圧力から室外熱交換器３の温度を制御装置５０が演算してもよい。あるいは、運転時に凝縮温度を用いて圧縮機１等の制御がされる場合には、凝縮温度を検出するセンサを第三センサ４３として用いることができる。

制御装置５０は、専用のハードウェア、又はメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）で構成されている。なお、ＣＰＵは、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、又はプロセッサともいう。

制御装置５０が専用のハードウェアである場合、制御装置５０は、例えば、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又はこれらを組み合わせたものが該当する。制御装置５０が実現する各機能部のそれぞれを、個別のハードウェアで実現してもよいし、各機能部を一つのハードウェアで実現してもよい。

制御装置５０がＣＰＵの場合、制御装置５０が実行する各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア及びファームウェアはプログラムとして記述され、メモリに格納される。ＣＰＵは、メモリに格納されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置５０の各機能を実現する。ここで、メモリは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、又はＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリである。

制御装置５０の機能の一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。

制御装置５０は、第一センサ４１、第二センサ４２、第三センサ４３及び第四センサ４４を含む複数のセンサそれぞれと電気的に接続されており、制御装置５０には、複数のセンサの検出情報が入力される。また制御装置５０には、不図示のリモートコントローラから、冷房運転の開始及び停止、暖房運転の開始及び停止、冷房運転時の設定温度、並びに暖房運転時の設定温度等が入力される。制御装置５０は、入力された情報に基づいて室外機１０及び室内機２０を構成する各機器の動作を制御する。

図２は、図１に記載された制御装置の機能を示す機能ブロック図である。制御装置５０は、機能部として、入力部５１と、主制御部５２と、記憶部５３を備えている。入力部５１には、複数のセンサの検出情報及びリモートコントローラを介した情報等が入力される。記憶部５３には、入力部５１に入力された情報及び主制御部５２が各機器の制御に用いる設定値及び制御目標値等が記憶されている。主制御部５２は、入力部５１に入力された情報に基づいて、圧縮機１の周波数、流路切替弁２の切り替え、膨張弁４の開度、室外ファン１１の回転数、及び室内ファン２１の回転数等を制御する。また主制御部５２は、入力部５１に入力された情報に基づいて、第一開閉弁３１及び第二開閉弁３２の動作を制御する。具体的には、冷房運転が行われている間、及び暖房運転が行われている間、主制御部５２は、第一開閉弁３１及び第二開閉弁３２を全開とする。

空気調和機１００は、冷房運転時において室内熱交換器５の温度が設定温度以下である場合に、室内熱交換器５の伝熱管の表面に発生した結露水が凍結することを防止する凍結防止機能を備えている。具体的には、主制御部５２は、空気調和機１００の冷房運転時に、第四センサ４４により検出された室内熱交換器５の温度が例えば３℃以下となった場合に、圧縮機１の運転を停止させる制御を行う。このような凍結防止制御により、室内熱交換器５の凍結を防ぎ、凍結による機器の破損を防止することができる。

また主制御部５２は、空気調和機１００の冷房運転が停止される際に、第一センサ４１、第二センサ４２、及び第三センサ４３の検出情報に応じて、冷媒の貯留処理及び圧縮機１の予備加熱を含む第一制御を行う。具体的には、第一制御において、第一開閉弁３１、第二開閉弁３２、流路切替弁２及び圧縮機１が、予め決められた動作を行うように制御される。第一制御については、後述する。

また主制御部５２は、第一制御を実施して冷房運転が停止した後に冷房運転が再開される際に、第一センサ４１、第二センサ４２、及び第三センサ４３の検出情報に応じて、冷媒の解放処理を含む第二制御を行う。具体的には、第二制御において、第一開閉弁３１、第二開閉弁３２、膨張弁４、圧縮機１及び室外ファン１１が、予め決められた動作を行うように制御される。第二制御については、後述する。

まず、図１の空気調和機１００の冷房運転時及び暖房運転時の動作について説明する。冷房運転時、流路切替弁２は、図１の実線で示された接続状態とされている。図１には冷房運転時における冷媒流れの方向が実線の矢印で示されている。冷房運転時、冷媒は圧縮機１により圧縮されて高温高圧となり、流路切替弁２を介して室外熱交換器３に流入する。室外熱交換器３に流入した冷媒は、室外熱交換器３において周囲の空気すなわち外気に放熱することにより凝縮し、液化する。このとき、室外ファン１１の駆動により、冷媒と外気との熱交換が促進される。室外熱交換器３から流出した冷媒は、膨張弁４で減圧され膨張し、接続配管７を通って室内機２０に入る。室内機２０に入った冷媒は、全開とされている第二開閉弁３２を通って室内熱交換器５に流入する。室内熱交換器５に流入した冷媒は、室内熱交換器５において周囲の空気すなわち室内空気から吸熱することにより蒸発し、ガス化する。このとき、室内ファン２１の駆動により、冷媒と室内空気との熱交換が促進される。室内熱交換器５から流出した冷媒は、全開とされている第一開閉弁３１を通って室内機２０から流出し、接続配管８を介して室外機１０へ流入する。室外機１０に流入した冷媒は、流路切替弁２を介して再び圧縮機１に吸入され、圧縮される。冷房運転中、上記のサイクルが繰り返され、室内の冷房が行われる。

暖房運転時、流路切替弁２は、図１の破線で示された接続状態とされている。暖房運転時、冷媒は圧縮機１により圧縮されて高温高圧となり、流路切替弁２を介して室外機１０から流出する。室外機１０から流出した冷媒は、接続配管８を介して室内機２０に流入し、全開とされている第一開閉弁３１を通って室内熱交換器５に流入する。室内熱交換器５に流入した冷媒は、室内熱交換器５において周囲の空気すなわち室内空気に放熱することにより凝縮し、液化する。このとき、室内ファン２１の駆動により、冷媒と空気との熱交換が促進される。室内熱交換器５から流出した冷媒は、全開とされている第二開閉弁３２を通って室内機２０から流出する。室内機２０から流出した冷媒は、接続配管７を通って室外機１０に流入し、膨張弁４で減圧され膨張し、室外熱交換器３に流入する。室外熱交換器３に流入した冷媒は、室外熱交換器３において周囲の空気すなわち外気から吸熱することにより蒸発し、ガス化する。このとき、室外ファン１１の駆動により、冷媒と空気との熱交換が促進される。室外熱交換器３から流出した冷媒は、流路切替弁２を介して再び圧縮機１に吸入され、圧縮される。暖房運転中、上記のサイクルが繰り返され、室内の暖房が行われる。

次に、冷房運転中に運転が停止されたときに制御装置５０が行う第一制御について説明する。図３は、低外気において冷房運転の停止時に制御装置が行う制御のフローチャートである。図４は、第一制御における各機器の動作を示す図である。

空気調和機１００が冷房運転を実施しているとき、図１及び図４に示されるように、圧縮機１は運転し、流路切替弁２は冷房側とされ、第一開閉弁３１及び第二開閉弁３２は全開とされ、冷房運転時のサイクルで冷媒が冷媒回路１００ａを循環している。圧縮機１の周波数、膨張弁４の開度、室外ファン１１及び室内ファン２１は、室内の負荷及び設定に応じて制御装置５０により制御されている。

冷房運転中に冷房運転の停止の指令が入力されると、図３の制御が開始し、まず、運転停止の処理が行われる（ステップＳ１）。具体的には、室内ファン２１の運転及び室外ファン１１の運転が停止される。ここで図３の制御が開始するタイミングは、リモートコントローラを介して指令が入力されたときに限定されない。例えば、タイマー機能等により冷房運転の終了時刻が決められている場合には、終了時刻となったときに自動的に図３の制御が開始される。

ステップＳ１の後、制御装置５０は、第一センサ４１で検出された外気温Ｔｏが、第二センサ４２で検出された室温Ｔｉ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２）。外気温Ｔｏが室温Ｔｉよりも高い場合、制御装置５０は、外気温Ｔｏが室温Ｔｉ以下ではないと判定し（ステップＳ２；ＮＯ）、直ちに圧縮機１を停止させる（ステップＳ９）。圧縮機１が停止された後（ステップＳ９）、図３の制御が終了する。

一方、外気温Ｔｏが室温Ｔｉ以下であると判定された場合には（ステップＳ２；ＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ３～ステップＳ８の第一制御を行う。具体的には、制御装置５０は、まず、流路切替弁２を暖房側へ切り替え（ステップＳ３）、第二開閉弁３２を全閉し（ステップＳ４）、室内機２０への冷媒の貯留処理を開始する。

図５は、第一制御の貯留処理が行われているときの冷媒回路の冷媒流れを示す説明図である。図５には、貯留処理の開始時における室外熱交換器３の冷媒量及び室内熱交換器５の冷媒量がそれぞれ斜線で模式的に示されている。図４に示されるように、貯留処理が実施されているとき、圧縮機１は運転される。図５に示されるように、圧縮機１から吐出された冷媒は、流路切替弁２、接続配管８、及び第一開閉弁３１を介して室内熱交換器５に流入し、全閉とされている第二開閉弁３２により室内機２０からの流出が塞き止められて、主に室内熱交換器５に貯留される。一方、室外機１０では、室内機２０から冷媒が戻らず、また室外熱交換器３に存在している冷媒は圧縮機１の運転により室外機１０から流出するので、室外熱交換器３の冷媒量は減少する。

貯留処理が開始されて設定時間が経過すると、制御装置５０は、第三センサ４３で検出された室外熱交換器３の温度Ｔｈｅｘが、第一センサ４１で検出された外気温Ｔｏと同じであるか否かを判定する（ステップＳ５）。貯留処理が開始された直後、室外熱交換器３の温度Ｔｈｅｘは外気温Ｔｏ以下となっている。貯留処理が実施されているとき、図５に示されるサイクルにより室外機１０側の冷媒が室内機２０側に移動することにより、室外熱交換器３の冷媒量が減少する。このため、室外熱交換器３の伝熱管が外気により冷却され、室外熱交換器３の温度Ｔｈｅｘが次第に低下する。その後、室外熱交換器３の冷媒量が更に減少すると、室外熱交換器３の温度Ｔｈｅｘは更に低下して外気温Ｔｏと同等の温度になる。つまり、ステップＳ５の判定により、貯留処理が完了したか否かが判断される。

ステップＳ５の判定において、室外熱交換器３の温度Ｔｈｅｘが外気温Ｔｏでないとき（ステップＳ５；ＮＯ）、貯留処理がまだ完了していないと判断され、制御装置５０は、予め決められた時間が経過したときにステップＳ５の判定を再度行う。室外熱交換器３の温度Ｔｈｅｘが外気温Ｔｏとなるまで、ステップＳ５の判定が繰り返される。室外熱交換器３の温度Ｔｈｅｘが外気温Ｔｏとなったとき（ステップＳ５；ＹＥＳ）、貯留処理が完了したと判断され、制御装置５０は、全開とされている第一開閉弁３１を全閉とし（ステップＳ６）、圧縮機１を停止させる（ステップＳ７）。

図６は、図５の貯留処理の完了後に室内機に冷媒が封止された状態を示す冷媒回路図である。図６には、貯留処理の開始時における室外熱交換器３の冷媒量及び室内熱交換器５の冷媒量がそれぞれ斜線で模式的に示されている。図６に示されるように、第一開閉弁３１及び第二開閉弁３２が全閉とされると、貯留処理によって室内機２０側に貯留された冷媒の室外機１０側への流出が抑制され、室内機２０に冷媒が閉じ込められる。具体的には、冷媒回路１００ａにおいて、室内熱交換器５を含む、第一開閉弁３１と第二開閉弁３２との間の領域に冷媒が貯留される。このように、低外気環境下では、冷房運転が停止される際に上記の貯留処理が行われることにより、冷房運転の停止後、室内熱交換器５には、冷房運転が行われているときよりも多量の冷媒が存在することになる。

室内機２０に冷媒が封止され、ステップＳ７において圧縮機１の運転が停止された後、制御装置５０は、圧縮機１に拘束通電がされるようにインバータを制御する（ステップＳ８）。圧縮機１に拘束通電が行われた後、図３の制御が終了する。ここで、拘束通電とは、圧縮機モータを駆動することなくモータ巻線に通電を行うことであり、拘束通電によって圧縮機１を予備加熱することができる。拘束通電では、例えば、数ｋＨｚ以上の高周波交流電圧が圧縮機モータに出力される。

なお、拘束通電が行われない場合、圧縮機１が運転を停止しているときには、圧縮機１を含む室外機１０は、外気により冷却されて外気温と同程度の温度になる。ここで、低外気環境下において空気調和機１００の冷房運転が開始された場合、冷媒は、室外機１０内を流れる間に冷却されて室内機２０に流入する。このため、冷房運転の開始時には特に低温の冷媒が室内機２０に流れ込むことにより、室内熱交換器５の伝熱管の表面温度が設定温度以下となり易く、凍結防止制御が機能して圧縮機１が停止される場合がある。

そこで、本開示の空気調和機１００では、第一制御の一ステップとして圧縮機１の拘束通電が行われることで冷媒の温度低下を抑制し、冷房運転の開始時に凍結防止制御によって定常な冷房運転が妨げられてしまうことを防止している。圧縮機１の拘束通電が行われることにより、運転停止中において圧縮機１内に冷媒が溜まり込む冷媒寝込み現象の発生を防止することもできる。

次に、第一制御を伴って冷房運転が停止された後で冷房運転が再開されるときに制御装置５０が行う第二制御について説明する。図７は、低外気において冷房運転の開始時に制御装置が行う第二制御のフローチャートである。図８は、第二制御における各機器の動作を示す図である。

貯留処理が行われた後で空気調和機１００が運転を停止しているとき、図６及び図８に示されるように、圧縮機１は停止し、流路切替弁２は冷房側とされ、第一開閉弁３１及び第二開閉弁３２は全閉とされ、室内機２０側に冷媒が封止された状態となっている。またこのとき、図８に示されるように、膨張弁４は閉とされ、室外ファン１１は停止されている。

図７に示されるように、運転停止中に冷房運転の開始の指令が入力されると、図７の制御が開始し、室内機２０に貯留され封止されている冷媒を解放する解放処理が行われる。具体的には、制御装置５０は、運転開始の処理を行い（ステップＳ１１）、全閉とされている第一開閉弁３１を全開とし（ステップＳ１２）、閉とされている膨張弁４を全開とする（ステップＳ１３）。ステップＳ１１の運転開始処理では、圧縮機１が起動され、室内ファン２１が運転を開始する。ここで第二制御が開始するタイミングは、リモートコントローラを介して指令が入力されたときに限定されない。例えば、タイマー機能等により冷媒運転の開始時刻が決められている場合には、開始時刻となったときに自動的に第二制御が開示される。

図９は、第二制御の解放処理が行われているときの冷媒回路の冷媒流れを示す説明図である。図９に示されるように、解放処理が実施されているとき、流路切替弁２は冷房側とされている。室内熱交換器５に貯留されている冷媒は、圧縮機１の運転により、全開とされている第一開閉弁３１及び接続配管８を介して室外機１０へ流入する。室内機２０から解放され室外機１０に流入した冷媒は、流路切替弁２を通過して圧縮機１に吸入され、圧縮されて室外熱交換器３に流入する。室外熱交換器３に流入した冷媒は、全開とされている膨張弁４を通り、接続配管７を介して室内機２０側へ流入しようとするが、全閉とされている第二開閉弁３２により室内熱交換器５への移動が塞き止められる。このため、冷房運転の開始時に、運転停止中に室外熱交換器３に存在していた低温の冷媒が直接、室内熱交換器５に流入してしまうことを回避できる。

また解放処理では、圧縮機１が運転される一方で室外ファン１１は停止されており、また膨張弁４が全開とされていることにより、接続配管７を含む、第二開閉弁３２の室外機１０側の冷媒配管に、圧縮機１から吐き出された冷媒が移動し易くなる。このため、解放処理が実施されているとき、第二開閉弁３２の室外機１０側の冷媒配管に存在する冷媒の温度が上昇する。

上記の解放処理が開始された後、制御装置５０は、第三センサ４３で検出された室外熱交換器３の温度Ｔｈｅｘが、第一センサ４１で検出された外気温Ｔｏ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。室外熱交換器３の温度Ｔｈｅｘが外気温Ｔｏ未満である場合（ステップＳ１４；ＮＯ）、制御装置５０は、予め決められた時間が経過したときにステップＳ１４の判定を再度行う。室外熱交換器３の温度Ｔｈｅｘが外気温Ｔｏ以上となるまで、ステップＳ１４の判定が繰り返される。一方、室外熱交換器３の温度Ｔｈｅｘが外気温Ｔｏ以上となった場合には（ステップＳ１４；ＹＥＳ）、制御装置５０は、解放処理を終了するとともに通常の冷房運転を開始させる。具体的には、制御装置５０は、停止している室外ファン１１の運転を開始し（ステップＳ１５）、全閉とされている第二開閉弁３２を全開とする（ステップＳ１６）。ステップＳ１６の後、図７の制御が終了する。

解放処理において第二開閉弁３２により塞き止められていた冷媒は、第二開閉弁３２が全開とされると、室内熱交換器５に流入する。ここで、室内熱交換器５に流入する冷媒は、解放処理の間に温度が上昇しているので、解放処理の終了後、冷房運転の開始時に、室内熱交換器５が極端に冷却されることが回避できる。よって、低外気環境下でも、冷房運転の開始時に凍結防止制御が機能することが回避でき、定常な冷房運転を行うことができる。

その後、図１に示されるサイクルで冷媒が冷媒回路１００ａを循環する冷房運転が行われ、室内の負荷に応じて、圧縮機１の周波数、膨張弁４の開度、及び室外ファン１１の回転数が制御される。

以上のように、実施の形態１において空気調和機１００は、冷媒回路１００ａと、第一開閉弁３１と、第二開閉弁３２とを備える。第一開閉弁３１は、冷媒回路１００ａにおいて室内熱交換器５の出入口の一方と流路切替弁２との間に設けられ、室内機２０に配置されている。第二開閉弁３２は、冷媒回路１００ａにおいて室内熱交換器５の出入口の他方と膨張弁４との間に設けられ、室内機２０に配置されている。

これにより、第一開閉弁３１と第二開閉弁３２とにより、室内熱交換器５を含む室内機２０側の冷媒回路１００ａに冷媒を貯留させることができる。よって、低外気環境下でも運転停止時に外気温による冷媒温度の低下を抑制でき、冷房運転の再開時に凍結防止制御抑制が機能することが回避できるので、連続的に冷房運転を行うことができる。

また空気調和機１００は、外気温Ｔｏを検出する第一センサ４１と、空調対象空間の室温を検出する第二センサ４２と、制御装置５０とを備える。制御装置５０は、冷房運転が停止する際に、第一センサ４１により検出された外気温Ｔｏが第二センサ４２により検出された室温Ｔｉ以下である場合に、流路切替弁２を切り替え、第二開閉弁３２を全閉とする制御を行う。このような制御により、低外気環境下において冷房運転の停止時に冷媒を室内機２０側へ移動させ貯留することが容易に実現できる。

また空気調和機１００は、室外熱交換器３の温度Ｔｈｅｘを検出する第三センサ４３を更に備え、制御装置５０は、貯留処理を開始した後で、室外熱交換器３の温度Ｔｈｅｘが外気温Ｔｏと一致した場合に、第一開閉弁３１を全閉とする制御を行う。これにより、貯留処理によって室内機２０側に移動し貯留された冷媒の流出を防ぎ、運転が停止している間、室内機２０に冷媒を封止しておくことができる。

また制御装置５０は、第一開閉弁３１を全閉とすることにより貯留処理を終了した後、圧縮機１を停止し、圧縮機１に拘束通電がされるように制御を行う。これにより、圧縮機１を予備加熱し、室外機１０側に存在する冷媒の外気による温度低下を遅らせることができる。よって、冷房運転の再開時に室内機２０へ流入する冷媒の、運転停止中における温度低下を最小限とでき、定常な冷房運転を行うことができるという効果を更に高めることができる。また拘束通電により、運転停止中の冷媒寝込み現象の発生を抑制することができる。

また制御装置５０は、外気温Ｔｏが室温Ｔｉ以下であるときに冷房運転が停止した後において冷房運転が再開する際に、圧縮機１を起動し、第一開閉弁３１を全開とし、膨張弁４を全開とするように制御を行う。室内機２０に配置されている第一開閉弁３１と第二開閉弁３２とが、制御装置５０によりこのように動作することで、運転停止時に室外熱交換器３で外気により冷却された冷媒がそのままの温度で室内機２０に流入することが防止できる。また、冷房運転の再開時に室内機２０に流入する冷媒の温度を高くすることができるので、冷房運転時のサイクルにおいて蒸発温度の低下を防ぐことができる。

制御装置５０は、貯留処理を行って空気調和機１００の運転が停止した後に冷房運転を再開する際に、解放処理を開始した後、室外熱交換器３の温度Ｔｈｅｘが外気温Ｔｏ以上である場合に、第二開閉弁３２を全開とする制御を行う。これにより、冷房運転の再開時に室内熱交換器５に流入する冷媒の温度を一定温度以上とすることができ、上記の効果を更に高めることができる。

なお、上記の実施の形態を適宜、変形又は省略することが可能である。例えば、圧縮機１を制御する制御装置５０が、第一開閉弁３１及び第二開閉弁３２を制御する機能を兼ねるものとしたが、第一開閉弁３１及び第二開閉弁３２を制御する制御基板を制御装置５０とは別に設ける構成としてもよい。この場合、制御基板と制御装置５０とは電気的に接続される。

また、上記の実施の形態では、第一制御に圧縮機１に対する拘束通電のステップが含まれるものとして説明したが、拘束通電は省略できる。また空気調和機１００は、運転停止中、予め決められたタイミングで拘束通電を行う構成とすることもできる。

１ 圧縮機、２ 流路切替弁、３ 室外熱交換器、４ 膨張弁、５ 室内熱交換器、７、８ 接続配管、１０ 室外機、１１ 室外ファン、２０ 室内機、２１ 室内ファン、２７、２８ 室内配管、３１ 第一開閉弁、３２ 第二開閉弁、４１ 第一センサ、４２ 第二センサ、４３ 第三センサ、４４ 第四センサ、５０ 制御装置、５１ 入力部、５２ 主制御部、５３ 記憶部、１００ 空気調和機、１００ａ 冷媒回路、Ｔｈｅｘ 室外熱交換器の温度、Ｔｉ 室温、Ｔｏ 外気温。

Claims (6)

1. 空調対象空間に設置される室内機と、室外機とが接続された空気調和機において、
   圧縮機と、流路切替弁と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器と、が冷媒配管により接続された冷媒回路と、
   外気温を検出する第一センサと、
   前記空調対象空間の室温を検出する第二センサと、
   前記冷媒回路において前記室内熱交換器の出入口の一方と前記流路切替弁との間に設けられ、前記室内機に配置された第一開閉弁と、
   前記冷媒回路において前記室内熱交換器の前記出入口の他方と前記膨張弁との間に設けられ、前記室内機に配置された第二開閉弁と、
   前記室外熱交換器が凝縮器として機能し、前記室内熱交換器が蒸発器として機能する冷房運転が停止する際に、前記第一センサにより検出された前記外気温が前記第二センサにより検出された前記室温以下である場合に、前記流路切替弁を切り替え、前記第二開閉弁を全閉とする制御を行う制御装置と、
   を備える空気調和機。
2. 前記室外熱交換器の温度を検出する第三センサを更に備え、
   前記制御装置は、前記冷房運転が停止する際に前記流路切替弁を切り替え、前記第二開閉弁を全閉とする制御を行った後、前記第三センサにより検出された前記室外熱交換器の温度が前記第一センサにより検出された前記外気温と一致した場合に、前記第一開閉弁を全閉とする制御を行う
   請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記制御装置は、前記冷房運転が停止する際に前記第一開閉弁を全閉とする制御を行った後、前記圧縮機を停止し、前記圧縮機に拘束通電がされるように制御を行う
   請求項２に記載の空気調和機。
4. 前記制御装置は、前記外気温が前記室温以下であるときに前記冷房運転が停止した後において前記冷房運転が再開する際に、前記圧縮機を起動し、前記第一開閉弁を全開とし、前記膨張弁を全開とするように制御を行う
   請求項２又は３に記載の空気調和機。
5. 前記制御装置は、前記外気温が前記室温以下であるときに前記冷房運転が停止した後において前記冷房運転が再開する際に、前記圧縮機を起動し、前記第一開閉弁を全開とし、前記膨張弁を全開とするように制御した後、前記第三センサにより検出された前記室外熱交換器の温度が前記第一センサにより検出された前記外気温以上である場合に、前記第二開閉弁を全開とする制御を行う
   請求項４に記載の空気調和機。
6. 前記室外熱交換器に送風する室外ファンを更に備え、
   前記制御装置は、前記外気温が前記室温以下であるときに前記冷房運転が停止した後において前記冷房運転が再開する際に、前記圧縮機を起動し、前記第一開閉弁を全開とし、前記膨張弁を全開とするように制御した後、前記第二開閉弁を全開とすると同時又は全開とした後に、前記室外ファンの運転を開始するように制御を行う
   請求項５に記載の空気調和機。

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