JP7443887B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、除霜運転モードを有する空気調和機に関する。

空気調和機の暖房運転時において、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ことがある。室外熱交換器で霜が発生すると、霜によって冷媒と外気との熱交換が阻害されるため、霜が発生していない場合と比べて室外熱交換器における熱交換量が低下してしまう。このため、空気調和機の暖房運転中には、室外熱交換器に発生した霜を融かすための除霜運転が適宜行われる。

除霜運転は、あらかじめ設定された除霜開始条件を満たしたときに実行される。典型的には、室外熱交換器に着霜が発生する温度として予め設定された温度以下にまで室外熱交換器の温度が低下したとき、除霜運転が開始される。除霜運転を行うときは、室外熱交換器が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冷媒回路を切り替え、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、室外熱交換器に発生した霜を融かす。そして、除霜運転時間が所定時間（例えば１０分）または除霜運転中に室外熱交換器の温度が所定温度（例えば１０℃以上）となれば、室外熱交換器に発生した霜が全て融けたと判断して除霜運転を終了し、暖房運転を再開する。

上述した除霜運転は暖房運転を中断して行われるため、除霜運転中は室内温度が低下する。そこで、除霜運転開始前に、室内の設定温度を上昇させた状態で暖房運転を継続する除霜前運転を行い、除霜前運転を開始してから所定時間経過後に除霜運転を行うことで、除霜運転中に室内温度が低下しすぎるのを防ぐ技術が知られている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、室外熱交換器への着霜が進んでいる場合、除霜前運転を行っても室内温度が上昇しない場合がある。この場合、除霜前運転が無駄になるとともに、室外熱交換器への着霜量がさらに増大する可能性があるため、かえって除霜運転時間が長くなるという問題がある。

これに対して、除霜前運転を開始する前に圧縮機の回転数が所定値以上であるか否かを判定し、圧縮機の回転数が所定値以上のときは、除霜前運転を行わずに直ちに除霜運転を行う技術が知られている（例えば特許文献２参照）。このように圧縮機の回転数が所定値以上のときは室内温度の上昇が見込めないため、直ちに除霜運転を行うことで除霜時間が無駄に長くなるのを防ぐことができる。

特開２０１０－９６４７４号公報 特開２００９－１０９０９９号公報

しかしながら、除霜前運転の実行時に圧縮機の回転数が上記所定値未満の場合であっても、室外熱交換器の着霜量によっては、除霜前運転を行っても室内温度が上昇しない場合がある。つまり、除霜前運転を行うタイミングにおいて室外熱交換器の着霜量が多い場合は、その影響で室外熱交換器における熱交換量が不足するため、圧縮機の回転数を高めても目標とする温度に室内の温度を上昇させることができない。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、除霜前運転の要否を適切に判定することができる空気調和機を提供することにある。

本発明の一形態に係る空気調和機は、冷媒回路と、蒸発温度検出手段と、制御装置とを備える。
前記冷媒回路は、圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器と、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器との間に配置された減圧器と、前記圧縮機から吐出される冷媒の流れ方向を切り替える流路切替器とを有する。
前記蒸発温度検出手段は、前記冷媒回路における冷媒の蒸発温度を検出する。
前記制御装置は、暖房運転中に、前記室外熱交換器の除霜の要否を判定する第１の判定処理と、前記室外熱交換器の除霜が必要と判定したとき、前記冷媒回路における冷媒の蒸発温度の検出結果に基づいて、室内温度が設定温度よりも所定温度高い目標温度になるように前記圧縮機の回転数を上昇させる除霜前運転制御の要否を判定する第２の判定処理とを実行し、前記除霜前運転制御を不要と判定したとき、前記除霜前運転制御を実行することなく、前記圧縮機から吐出される冷媒の流れ方向を前記室内熱交換器から前記室外熱交換器へ切り替えて室外熱交換器に高温の冷媒を流す除霜運転制御を実行する。

前記制御装置は、前記第２の判定処理において、前記冷媒の蒸発温度が所定温度未満のときは、前記除霜前運転制御を不要と判定してもよい。

前記制御装置は、前記第２の判定処理において、前記冷媒の蒸発温度の低下量が所定値以上のときは、前記除霜前運転制御を不要と判定してもよい。

前記制御装置は、前記除霜前運転制御の実行中に前記除霜前運転制御の継続の要否を判定する第３の判定処理をさらに有し、前記除霜前運転制御の継続を不要と判定したときは、前記除霜前運転制御を終了して前記除霜運転制御を実行してもよい。

前記空気調和機は、前記室内熱交換器が設置される室内の温度を検出する室温センサをさらに備えてもよい。この場合、前記制御装置は、前記第３の判定処理において、前記除霜前運転制御の実行中における前記室内の温度の増加量が所定値以下のとき、前記除霜前運転の継続を不要と判定する。

前記空気調和機は、前記冷媒の凝縮温度を検出する凝縮温度検出手段をさらに備えてもよい。この場合、前記制御装置は、前記第３の判定処理において、前記除霜前運転制御の実行中における前記冷媒の凝縮温度の増加量が所定値以下のとき、前記除霜前運転の継続を不要と判定する。

前記制御装置は、前記第３の判定処理において、前記除霜前運転制御の実行中における前記冷媒の蒸発温度が所定温度未満のとき、前記除霜前運転の継続を不要と判定してもよい。

本発明によれば、除霜前運転の要否を適切に判定することができる。

本発明の一実施形態に係る空気調和機の冷媒回路図である。 上記空気調和機における制御装置の構成を示すブロック図である。 除霜前運転制御の実行時における室内温度の時間変化の例を示す図である。 暖房運転中において上記制御装置が実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る空気調和機の冷媒回路図である。本実施形態の空気調和機１は、屋外に設置される室外機２と、室内に設置され室外機２に液管４およびガス管５で接続された室内機３を備えている。詳細には、室外機２の閉鎖弁２５と室内機３の液管接続部３３が液管４で接続されている。また、室外機２の閉鎖弁２６と室内機３のガス管接続部３４がガス管５で接続されている。以上により、空気調和機１の冷媒回路１０が形成される。

＜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、減圧器としての膨張弁２４と、液管４が接続された閉鎖弁２５と、ガス管５が接続された閉鎖弁２６と、室外ファン２７と、アキュムレータ２８とを備えている。そして、室外ファン２７を除くこれら各装置が後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１０ａを形成している。

圧縮機２１は、回転数が可変の図示しないモータを有し、図示しないインバータによりモータの回転数が可変制御されることで、運転容量を変えることができる容量可変型圧縮機である。圧縮機２１の冷媒吐出口は、四方弁２２のポートａと吐出管６１で接続されている。また、圧縮機２１の冷媒吸入口は、アキュムレータ２８の冷媒流出口と吸入管６６で接続されている。

四方弁２２は、冷媒回路１０における冷媒の流れる方向を切り替えるための流路切替器である。具体的には、四方弁２２は、冷媒回路１０を、圧縮機２１から吐出された冷媒を室外熱交換器２３、膨張弁２４、室内熱交換器３１およびアキュムレータ２８の順で循環させる冷房用冷媒回路と、圧縮機２１から吐出された冷媒を室内熱交換器３１、膨張弁２４、室外熱交換器２３およびアキュムレータ２８の順で循環させる暖房用冷媒回路のいずれか一方に切り替える。

四方弁２２は、ａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのポートを備えている。ポートａは、上述したように圧縮機２１の冷媒吐出口と吐出管６１で接続されている。ポートｂは、室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口と冷媒配管６２で接続されている。ポートｃは、アキュムレータ２８の冷媒流入口と冷媒配管６９で接続されている。そして、ポートｄは、閉鎖弁２６と室外機ガス管６４で接続されている。

室外熱交換器２３は、室外ファン２７の回転により、冷媒と、室外機２の内部に取り込まれた外気を熱交換させるものである。室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口は、上述したように四方弁２２のポートｂと冷媒配管６２で接続され、他方の冷媒出入口は閉鎖弁２５と室外機液管６３で接続されている。室外熱交換器２３は、後述する四方弁２２の切り替えによって、冷房運転時は凝縮器として機能し、暖房運転時は蒸発器として機能する。

膨張弁２４は、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、室外機液管６３に設けられる。具体的には、膨張弁２４はパルスモータに加えられるパルス数により、その開度が全閉と全開の間の開度に調整される。膨張弁２４の開度は、暖房運転時には室内機３で要求される暖房能力に応じて調整され、冷房運転時には室内機３で要求される冷房能力に応じて調整される。

室外ファン２７は樹脂材で形成されており、室外熱交換器２３の近傍に配置されている。室外ファン２７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の図示しない吸込口から室外機２の内部へ外気を取り込み、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換した外気を、室外機２の図示しない吹出口から室外機２の外部へ放出する。

アキュムレータ２８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６６を介して圧縮機２１に吸入させる。アキュムレータ２８の冷媒流入口と四方弁２２のポートｃとが冷媒配管６９で接続され、アキュムレータ２８の冷媒流出口と圧縮機２１の冷媒吸入口とが吸入管６６で接続されている。

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る。本実施形態では、図１に示すように、吐出管６１には、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力である吐出圧力を検出する吐出圧力センサ７１と、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度である吐出温度を検出する吐出温度センサ７３が設けられている。冷媒配管６９には、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力である吸入圧力を検出する吸入圧力センサ７２と、圧縮機２１に吸入される冷媒の温度である吸入温度を検出する吸入温度センサ７４が設けられている。

室外熱交換器２３には、室外熱交換器２３の温度である室外熱交温度を検出する室外熱交温度センサ７５が備えられている。そして、室外機２の図示しない吸込口付近には、室外機２の図示しない筐体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７６が備えられている。

＜室内機の構成＞
次に、図１を用いて、室内機３について説明する。室内機３は、室内熱交換器３１と、室内ファン３２と、液管４の他端が接続された液管接続部３３と、ガス管５の他端が接続されたガス管接続部３４を備えている。そして、室内ファン３２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の一部をなす室内機冷媒回路１０ｂを形成している。

室内熱交換器３１は、室内ファン３２の回転により、冷媒と、室内機３の図示しない吸込口から室内機３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３１の一方の冷媒出入口は、液管接続部３３と室内機液管６７で接続されている。室内熱交換器３１の他方の冷媒出入口は、ガス管接続部３４と室内機ガス管６８で接続されている。室内熱交換器３１は、室内機３が冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、室内機３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３３やガス管接続部３４では、各冷媒配管が溶接やフレアナット等により接続されている。

室内ファン３２は樹脂材で形成されており、室内熱交換器３１の近傍に配置されている。室内ファン３２は、図示しないファンモータによって回転することで、室内機３の図示しない吸込口から室内機３の内部に室内空気を取り込み、室内熱交換器３１において冷媒と熱交換した室内空気を室内機３の図示しない吹出口から室内へ吹き出す。

以上説明した構成の他に、室内機３には各種のセンサが設けられる。本実施形態では、図１に示すように、室内機液管６７には、室内熱交換器３１の温度である室内熱交温度を検出する室内熱交温度センサ７７が設けられている。そして、室内機３の図示しない吸込口付近には、室内機３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温センサ７９が備えられている。

＜制御装置＞
空気調和機１は、制御装置９０を備える。制御装置９０は、例えば、室外機２に備えられた室外機制御装置であり、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いる。

図２は、制御装置９０の構成を示すブロック図である。同図に示すように、制御装置９０は、ＣＰＵ９１、記憶部９２、通信部９３、センサ入力部９４および回転数検出部９５を有する。

記憶部９２は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリであり、室外機２の制御プログラムや制御パラメータ、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２７等の制御状態等を記憶している。

通信部９３は、室内機３との通信を行うインターフェイスである。センサ入力部９４は、室外機２の各種センサでの検出結果を取り込んでＣＰＵ９１に出力する。回転数検出部９５は、圧縮機２１のモータの回転数を検出してＣＰＵ９１に出力する。回転数検出部９５は、モータの駆動軸に取り付けられたエンコーダ等でモータの回転数を直接検出するように構成されてもよいし、モータに供給される駆動電流からモータの回転数を検出するように構成されてもよい。以下の説明において、圧縮機２１の回転数とは、モータの回転数をいう。

ＣＰＵ９１は、記憶部９２に格納されたプログラムを実行することで、圧縮機２１を含む室外機２の各部の運転を制御する制御部である。プログラムは、例えば予め制御装置９０にインストールされる。あるいは、インターネット等を介してプログラムのインストールや更新が実行されてもよい。

ＣＰＵ９１は、上述した室外機２の各センサでの検出結果を、センサ入力部９４を介して取り込む。さらには、ＣＰＵ９１は、室内機３から送信される制御信号を、通信部９３を介して取り込む。ＣＰＵ９１は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、圧縮機２１や室外ファン２７、室内ファン３２の駆動制御を行う。また、ＣＰＵ９１は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、四方弁２２の切り替え制御を行う。さらには、ＣＰＵ９１は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、四方弁２２や膨張弁２４の開度調整を行う。

＜冷媒回路の動作＞
次に、本実施形態における空気調和機１の空調運転時の冷媒回路１０における冷媒の流れや各部の動作について、図１を用いて説明する。

（１．冷房運転）
室内機３が冷房運転を行う場合、ＣＰＵ９１は、図１に示すように四方弁２２を破線で示す状態、すなわち、四方弁２２をポートａとポートｂとが連通するよう、また、ポートｃとポートｄとが連通するよう、切り替える。これにより、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３１が蒸発器として機能する冷房サイクルとなる。

圧縮機２１から吐出された冷媒は、吐出管６１を流れて四方弁２２に流入し、四方弁２２から冷媒配管６２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２７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。

室外熱交換器２３から流出した冷媒は、室外機液管６３を流れ、膨張弁２４を通過する際に減圧される。冷房運転時の膨張弁２４の開度は、圧縮機２１の吐出温度が所定の目標温度となるように調整される。膨張弁２４を通過した冷媒は、閉鎖弁２５を介して液管４に流出する。液管４を流れ、液管接続部３３を介して室内機３に流入した冷媒は、室内機液管６７を流れて室内熱交換器３１に流入する。

室内熱交換器３１に流入した冷媒は、室内ファン３２の回転により室内機３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３１が蒸発器として機能し、室内熱交換器３１で冷媒と熱交換を行って冷却された室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機３が設置された室内の冷房が行われる。

室内熱交換器３１から流出した冷媒は、室内機ガス管６８を流れ、ガス管接続部３４を介してガス管５に流出する。ガス管５を流れる冷媒は、閉鎖弁２６を介して室外機２に流入し、室外機ガス管６４、四方弁２２、冷媒配管６９、アキュムレータ２８、吸入管６６の順に流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

（２．暖房運転）
室内機３が暖房運転を行う場合、ＣＰＵ９１は、図１に示すように四方弁２２を実線で示す状態、すなわち、四方弁２２をポートａとポートｄとが連通するよう、また、ポートｂとポートｃとが連通するよう、切り替える。これにより、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３１が凝縮器として機能する暖房サイクルとなる。この暖房運転では、室内温度が暖房運転開始時にユーザーにより設定された温度（以下、設定温度ともいう）となるように圧縮機２１の回転数、膨張弁２４の開度等が制御される。

圧縮機２１から吐出された冷媒は、吐出管６１を流れて四方弁２２に流入し、四方弁２２から室外機ガス管６４を流れて、閉鎖弁２６を介してガス管５に流入する。ガス管５を流れる冷媒は、ガス管接続部３４を介して室内機３に流入する。

室内機３に流入した冷媒は、室内機ガス管６８を流れて室内熱交換器３１に流入し、室内ファン３２の回転により室内機３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３１が凝縮器として機能し、室内熱交換器３１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吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機３が設置された室内の暖房が行われる。

室内熱交換器３１から流出した冷媒は、室内機液管６７を流れ、液管接続部３３を介して液管４に流入する。液管４を流れ、閉鎖弁２５を介して室外機２に流入した冷媒は、室外機液管６３を流れて膨張弁２４を通過する際に減圧される。暖房運転時の膨張弁２４の開度は、圧縮機２１の吐出温度が所定の目標温度となるように調整される。膨張弁２４を通過した冷媒は、室外機液管６３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２７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６２に流出した冷媒は、四方弁２２、冷媒配管６９、アキュムレータ２８、吸入管６６を流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

空気調和機１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２３に霜が発生する。室外熱交換器２３に霜が発生すると、霜によって冷媒と外気との熱交換が阻害されるため、霜が発生していない場合と比べて室外熱交換器における熱交換量が低下してしまう。そこで、本実施形態の空気調和機１は、後述する除霜開始条件を満たしたとき、以下の除霜運転を実行する。

（３．除霜運転）
室外機２が除霜運転を行う場合、ＣＰＵ９１は、図１に示すように四方弁２２を破線で示す状態、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、また、ポートｃとポートｄとが連通するよう、切り替える。これにより、冷媒回路１０は、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３１が蒸発器として機能する。このとき、膨張弁２４は全開とされ、室外ファン２７および室内ファン３２の運転が停止される。

除霜運転は、一定時間（例えば１０分）経過後、あるいは、室外熱交換器２３の温度が所定温度（例えば１０℃以上）になった時点で終了し、再び、上述した暖房運転が再開される。

（４．除霜前運転）
上述した除霜運転は暖房運転を中断して行われるため、除霜運転中は室内温度が低下する。このため、本実施形態では、後述する除霜前運転開始条件を満たしたとき、除霜運転開始前に、室内の設定温度を上昇させた状態で暖房運転を継続する除霜前運転を行う。本実施形態では、ＣＰＵ９１は、除霜前運転制御として、室内温度が設定温度よりも所定温度高い目標温度になるように圧縮機２１の回転数を上昇させる。

ここで、室内温度は、室温センサ７９の検出値である。設定温度とは、上述したように暖房運転開始時にユーザーにより設定された温度である。目標温度とは、除霜前運転によって実現しようとする室内温度である。目標温度は特に限定されず、設定温度よりも高い温度であればよい。所定温度としては、例えば、１℃以上２℃以下である。

図３は、室内温度の時間変化の一例を示している。図３において実線で示すように、暖房運転を開始してから時刻Ｔｔ１において除霜前運転を行ったとき、室外熱交換器２３の着霜量が比較的少ない場合では圧縮機２１の回転数の上昇による冷媒の凝縮温度の増加に対応して室内温度が徐々に上昇する。そして、室内温度が目標温度に到達した時刻Ｔｔ２において除霜前運転を終了し除霜運転を開始することにより、除霜運転終了時（時刻Ｔｔ３）における設定温度からの室内温度の低下量を小さくすることができる。

一方、除霜運転の開始時において室外熱交換器への着霜が比較的進んでいる場合、この着霜の影響で室外熱交換器２３における冷媒と外気との熱交換量が低下する場合がある。この場合、図３において二点鎖線で示すように、除霜前運転を行っても室内温度が上昇せず、その結果、除霜前運転を行った時間（時刻Ｔｔ１～Ｔｔ２に相当する時間）が無駄になるだけでなく、除霜運転終了時（時刻Ｔｔ３）における設定温度からの室内温度の低下量が大きくなる。

なお、図３の例では、除霜運転開始から一定時間（例えば１０分）経過したときに除霜運転を終了する制御例について示したが、室外熱交換器２３の温度が所定温度（例えば１０℃）に達したときに除霜運転を終了する制御例の場合には、除霜前運転期間での着霜の増加分まで除霜が必要となるため、除霜期間が長くなり、結果的に除霜運転開始前後における室内温度の低下量も大きくなるという問題がある。

これに対して、除霜前運転を開始する前に圧縮機２１の回転数が所定値以上であるか否かを判定し、圧縮機２１の回転数が所定値以上のときは、除霜前運転の効果が見込めないと判断して除霜前運転を行わずに直ちに除霜運転を実行する方法もある。しかしながら、除霜前運転の実行時に圧縮機２１の回転数が上記所定値未満の場合であっても、室外熱交換器２３の着霜量によっては、除霜前運転を行っても室内温度が上昇しない場合がある。つまり、除霜前運転を行うタイミングにおいて室外熱交換器２３の着霜量が多い場合は、その影響で室外熱交換器２３における熱交換量が不足しているため、圧縮機２１の回転数を高めても目標とする温度に室内の温度を上昇させることができない。

そこで本実施形態では、除霜前運転の要否を適切に判定するために、制御装置９０が以下のように構成される。以下、本実施形態における制御装置９０の詳細について説明する。

＜制御装置の詳細＞

図４は、暖房運転中において制御装置９０（ＣＰＵ９１）が実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。

（第１の判定処理）
暖房運転を開始したＣＰＵ９１は、除霜開始条件が成立したか否かを判定する（ステップ１０１）。この除霜開始条件の判定処理は、暖房運転中に室外熱交換器２３の除霜の要否を判定する、本発明における第１の判定処理に相当する。ＣＰＵ９１は、除霜開始条件が成立したときは、室外熱交換器２３の除霜が必要と判定し、除霜開始条件が成立していないときは、室外熱交換器２３の除霜は不要と判定する。

除霜開始条件は特に限定されず、例えば、外気温度が所定温度（例えば１０℃）以下、且つ、外気温度と室外熱交換器２３の温度の差が所定値（例えば、１５ｄｅｇ）以上であること、あるいは、外気温度が所定温度（例えば、１０℃）以下、且つ、暖房運転の開始から所定時間（例えば、５分）経過後の室外熱交換器２３の温度である基準温度からの室外熱交換器２３の温度の低下幅が所定温度（例えば、２℃／５分）以上のとき、除霜開始条件が成立したと判定される。

ＣＰＵ９１は、除霜開始条件が成立していないときは（ステップ１０１においてＮｏ）、暖房運転を継続し、除霜開始条件が成立したときは（ステップ１０１においてＹｅｓ）、室外熱交換器２３における冷媒の蒸発温度を取得する（ステップ１０２）。

冷媒の蒸発温度の取得には、室外熱交温度センサ７５の検出値が用いられる。室外熱交温度センサ７５の検出値に代えて、吸入圧力センサ７２で検出された冷媒の圧力から蒸発温度が換算されてもよい。これら室外熱交温度センサ７５および吸入圧力センサ７２は、室外熱交換器２３が蒸発器として機能する際の冷媒の蒸発温度（以下、蒸発温度Ｔｅともいう）を検出する蒸発温度検出手段に相当する。

（第２の判定処理）
続いて、ＣＰＵ９１は、除霜前運転開始条件が成立したか否かを判定する（ステップ１０３）。この除霜前運転開始条件の判定処理は、除霜前運転制御の実行の要否を判定する、本発明における第２の判定処理に相当する。除霜前運転制御は、上述のように、室内温度が設定温度よりも所定温度高い目標温度になるように圧縮機２１の回転数を上昇させる制御である。ＣＰＵ９１は、除霜前運転開始条件が成立したときは、除霜前運転制御が必要と判定し、除霜前運転開始条件が成立していないときは、除霜前運転制御は不要と判定する。

ＣＰＵ９１は、第２の判定処理に際して、蒸発温度Ｔｅを参照する。本実施形態においてＣＰＵ９１は、蒸発温度Ｔｅが例えば－２０℃以上の場合、除霜前運転条件を満たすと判定し（ステップ１０３においてＹｅｓ）、除霜前運転を実行する（ステップ１０４）。

一方、ＣＰＵ９１は、蒸発温度Ｔｅが－２０℃未満の場合、除霜前運転開始条件を満たさないと判定し（ステップ１０３においてＮｏ）、除霜前運転制御を実行することなく除霜運転制御を実行する（ステップ１０６）。このように、第２の判定処理（ステップ１０３）において、蒸発温度Ｔｅが所定温度未満のときは除霜前運転制御の開始を不要と判定することにより、すみやかに除霜運転を行う。これは、蒸発温度Ｔｅが所定温度未満の場合、室外熱交換器２３の着霜量が多く、除霜前運転を実行しても室内温度の上昇が見込めないからである。本実施形態では、蒸発温度Ｔｅに基づいて室外熱交換器２３の着霜量を推定し、この推定結果に基づいて除霜前運転制御の開始の要否を判定するようにしているため、圧縮機２１の回転数が所定値以上であるか否かを基準とする場合と比較して、除霜前運転の要否を適切に判定することができる。

除霜前運転制御の開始の要否の基準となる蒸発温度Ｔｅは－２０℃以上に限られず、除霜前運転開始条件を満たす蒸発温度Ｔｅの範囲に応じて適宜設定可能であり、典型的には、除霜前運転開始条件を満たす蒸発温度Ｔｅの下限未満に設定される。

また、除霜前運転制御の開始の要否の基準は蒸発温度Ｔｅが所定温度以上であるか否かとする場合に限られない。例えば、蒸発温度Ｔｅの低下量が所定値（例えば、１℃／分）以上のときは、除霜前運転制御の開始を不要と判定するようにしてもよい。この場合、所定のサンプリング間隔で蒸発温度Ｔｅを取得し、蒸発温度Ｔｅの現在値が前回値よりも所定値以上（例えば５℃以上）低下したときに、除霜前運転制御の開始を不要と判定してもよい。蒸発温度Ｔｅの低下量は、室外熱交換器２３の着霜のスピードを意味するため、着霜の程度や状態を容易に把握することができる。なお、上記サンプリング間隔は任意に設定可能であり、例えば、図４に示す制御フローの繰り返し周期であってもよい。

（第３の判定処理）
ＣＰＵ９１は、除霜前運転制御（ステップ１０４）を実行した後、除霜前運転継続条件が成立したか否かを判定する（ステップ１０５）。この除霜前運転継続条件の判定処理は、除霜前運転制御の実行中に除霜前運転制御の継続の要否を判定する、本発明における第３の判定処理に相当する。ＣＰＵ９１は、除霜前運転継続条件が成立したときは、除霜前運転制御の継続が必要と判定し、除霜前運転継続条件が成立していないときは、除霜前運転制御の継続は不要と判定する。

除霜前運転継続条件が成立する場合としては、例えば、除霜前運転制御の実行中における室内の温度の増加量が所定値（例えば、０．５℃／分）以下のとき、除霜前運転制御の実行中における冷媒の凝縮温度の増加量が所定値（例えば、１℃／分）以下のとき、あるいは、除霜前運転制御の実行中における蒸発温度Ｔｅが所定温度（例えば、－２０℃）未満のとき、などが挙げられる。

除霜前運転制御の実行中における室内の温度の増加量が所定値（例えば、０．５℃／分）以下のときは、室外熱交換器２３の着霜量が大きすぎて、室外熱交換器２３における冷媒と外気との熱交換量が低下していることに起因する。この場合、もはや除霜前運転制御による室内温度の上昇は見込めないため、ＣＰＵ９１は、除霜前運転制御を終了して除霜運転制御を実行する（ステップ１０６）。

除霜前運転制御の実行中における冷媒の凝縮温度の増加量が所定値（例えば、１℃／分）以下のときも同様に、着霜が過剰に進んだ室外熱交換器２３における上記熱交換量が低下し、暖房運転時において凝縮器として機能する室内熱交換器３１への冷媒の供給量が減少することに起因する。この場合も、もはや除霜前運転制御による室内温度の上昇は見込めないため、ＣＰＵ９１は、除霜前運転制御を終了して除霜運転制御を実行する（ステップ１０６）。なお、冷媒の凝縮温度の取得には、例えば、室内熱交温度センサ７７の検出値が用いられる。室内熱交温度センサ７７は、冷媒の凝縮温度を検出する凝縮温度検出手段に相当する。

除霜前運転制御の実行中における蒸発温度Ｔｅが所定温度（例えば、－２０℃）未満のときも同様に、着霜が過剰に進んだ室外熱交換器２３における上記熱交換量が低下し、冷媒回路１０を循環する冷媒の量が減少し、膨張弁２４によりさらに減圧されることに起因する。この場合も、もはや除霜前運転制御による室内温度の上昇は見込めないため、ＣＰＵ９１は、除霜前運転制御を終了して除霜運転制御を実行する（ステップ１０６）。

なお、除霜前運転の要否を適切に判定するという本発明の効果を得るために、ステップ１０５の除霜前運転継続条件が成立したか否かの判定は必須ではない。したがって、室内温度が設定温度よりも所定温度高い目標温度に到達したら、除霜前運転を終了させても良い。

ＣＰＵ９１は、除霜運転の開始後、除霜運転終了条件が成立したか否かを判定する（ステップ１０７）。除霜運転終了条件としては、除霜運転開始から一定時間（例えば、１０分）経過したとき、あるいは、室外熱交換器２３の温度が所定温度（例えば、１０℃）以上になったとき、などが挙げられる。ＣＰＵ９１は、除霜運転終了条件が成立していないときは（ステップ１０７においてＮｏ）、除霜運転を継続し、除霜運転終了条件が成立したときは（ステップ１０７においてＹｅｓ）、除霜運転を終了してステップ１０１に戻り、暖房運転を再開する。

以上のように本実施形態によれば、蒸発温度Ｔｅに基づいて除霜前運転の要否を判定するようにしているため、室外熱交換器２３の着霜量に応じた除霜前運転の実行の要否を判定することができる。これにより、除霜前運転の要否を適切に判定することができる。

また本実施形態によれば、除霜前運転の実行中に除霜前運転の継続の要否を判定し、除霜前運転の継続を不要と判定したときは除霜前運転を終了して除霜運転を開始するようにしているため、除霜前運転による室内温度の上昇を見込めない場合には、除霜前運転期間（図３における時刻Ｔｔ１～Ｔｔ２の期間）を短くして速やかに除霜運転を行うことができる。また、室外熱交換器２３の着霜が極度に進む前に除霜運転を行うことができるため、除霜運転終了条件が除霜運転開始からの経過時間である場合には、霜の融け残しを防ぐことができ、除霜運転終了条件が室外熱交換器２３の目標温度への到達である場合には、除霜運転時間の短縮を図ることができる。

１…空気調和機
１０…冷媒回路
２１…圧縮機
２２…四方弁（流路切替器）
２３…室外熱交換器
２４…膨張弁（減圧器）
３１…室内熱交換器
９０…制御装置
７２…吸入圧力センサ（蒸発温度検出手段）
７５…室外熱交温度センサ（蒸発温度検出手段）
７７…室内熱交温度センサ（凝縮温度検出手段）
７９…室温センサ

Claims (5)

1. 圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器と、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器との間に配置された減圧器と、前記圧縮機から吐出される冷媒の流れ方向を切り替える流路切替器とを有する冷媒回路と、
   前記冷媒回路における冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度検出手段と、
   暖房運転中に、前記室外熱交換器の除霜の要否を判定する第１の判定処理と、前記室外熱交換器の除霜が必要と判定したとき、前記冷媒回路における冷媒の蒸発温度の検出結果に基づいて、室内温度が設定温度よりも所定温度高い目標温度になるように前記圧縮機の回転数を上昇させる除霜前運転制御の要否を判定する第２の判定処理とを実行し、前記除霜前運転制御を不要と判定したとき、前記除霜前運転制御を実行することなく、前記圧縮機から吐出される冷媒の流れ方向を前記室内熱交換器から前記室外熱交換器へ切り替えて室外熱交換器に高温の冷媒を流す除霜運転制御を実行する制御装置と
   を備え、
   前記制御装置は、前記第２の判定処理において、前記冷媒の蒸発温度が所定温度未満のとき、又は、前記冷媒の蒸発温度の低下量が所定値以上のとき、前記除霜前運転制御を不要と判定する
   空気調和機。
2. 請求項１に記載の空気調和機であって、
   前記制御装置は、前記除霜前運転制御の実行中に前記除霜前運転制御の継続の要否を判定する第３の判定処理をさらに実行し、前記除霜前運転制御の継続を不要と判定したときは、前記除霜前運転制御を終了して前記除霜運転制御を実行する
   空気調和機。
3. 請求項２に記載の空気調和機であって、
   前記室内熱交換器が設置される室内の温度を検出する室温センサをさらに備え、
   前記制御装置は、前記第３の判定処理において、前記除霜前運転制御の実行中における前記室内の温度の増加量が所定値以下のとき、前記除霜前運転の継続を不要と判定する
   空気調和機。
4. 請求項２に記載の空気調和機であって、
   前記冷媒の凝縮温度を検出する凝縮温度検出手段をさらに備え、
   前記制御装置は、前記第３の判定処理において、前記除霜前運転制御の実行中における前記冷媒の凝縮温度の増加量が所定値以下のとき、前記除霜前運転の継続を不要と判定する
   空気調和機。
5. 請求項２に記載の空気調和機であって、
   前記制御装置は、前記第３の判定処理において、前記除霜前運転制御の実行中における前記冷媒の蒸発温度が所定温度未満のとき、前記除霜前運転の継続を不要と判定する
   空気調和機。

Images