(第1の実施形態)
以下に、実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本明細書において、実施形態に係る構成要素及び当該構成要素の説明が、複数の表現で記載されることがある。構成要素及びその説明は、一例であり、本明細書の表現によって限定されない。構成要素は、本明細書におけるものとは異なる名称でも特定され得る。また、構成要素は、本明細書の表現とは異なる表現によっても説明され得る。
(空気調和機の構成)
図1は、本実施形態に係る暖房運転時の空気調和機10を概略的に示す冷媒系統図である。空気調和機10は、例えば、家庭用のエアコンディショナである。空気調和機10は、主に家庭に設置される。
図1に示すように、空気調和機10は、室外機11と、室内機12と、冷媒配管13と、制御装置14とを有する。本実施形態においては、室外機11と室内機12とが一対一に設けられている。室外機11は、空気との間で熱交換可能な装置の一種であり、例えば、屋外に配置される。室内機12は、空気との間で熱交換可能な装置の一種であり、例えば、屋内に配置される。
空気調和機10は、室外機11と室内機12とが冷媒配管13により接続された冷凍サイクルを備える。室外機11と室内機12との間で、冷媒配管13を通り、冷媒が流れる。また、室外機11と室内機12とは、例えば電気配線により互いに電気的に接続される。
室外機11は、筐体11aと、第1の室外熱交換器21Aと、第2の室外熱交換器21Bと、室外送風ファン22と、第1の圧縮機23Aと、第2の圧縮機23Bと、アキュムレータ24A,24Bと、四方弁25と、膨張弁26と、弁部27と、弁43A,43Bと、第1~第4の開閉弁91~94とを有する。弁部27は、第1の三方弁27Aと、第2の三方弁27Bとを有する。第1の室外熱交換器21Aと、第2の室外熱交換器21Bと、室外送風ファン22と、第1の圧縮機23Aと、第2の圧縮機23Bと、アキュムレータ24A,24Bと、四方弁25と、膨張弁26と、弁部27と、弁43A,43Bと、第1~第4の開閉弁91~94とは、筐体11aに収容されている。第1~第4の開閉弁91~94は、第1~第4の弁の一例である。
室内機12は、筐体12aと、室内熱交換器31と、室内送風ファン32とを有する。室内熱交換器31と、室内送風ファン32とは、筐体12aに収容されている。
冷媒配管13は、例えば、銅又はアルミニウムのような金属で作られた管である。冷媒配管13は、第1の配管41と、第2の配管42とを有する。第1の配管41と第2の配管42とは、配管40を構成する。第1の配管41は、第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bと室内熱交換器31とを接続する。第1の圧縮機23A、第2の圧縮機23B、アキュムレータ24A,24B、四方弁25、弁43A,43B、第1の開閉弁91、及び第3の開閉弁93は、第1の配管41に設けられる。第2の配管42は、室内熱交換器31と第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bとを接続する。膨張弁26及び弁部27は、第2の配管42に設けられる。
暖房運転において、冷媒は、第1の配管41を通って第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bから室内熱交換器31へ流れ、第2の配管42を通って室内熱交換器31から第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bへ流れる。図1中の矢印は、暖房運転時における冷媒の流れを示す。
図2は、本本実施形態の冷房運転時の空気調和機10を概略的に示す冷媒系統図である。図2に示すように、冷房運転において、冷媒は、第2の配管42を通って第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bから室内熱交換器31へ流れ、第1の配管41を通って室内熱交換器31から第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bへ流れる。図2中の矢印は、冷房運転時における冷媒の流れを示す。
室外機11の第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bは、配管40に並列に設けられる。第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bは、冷媒の流れる方向に応じて、蒸発器として冷媒の吸熱を行い、又は凝縮器として冷媒の放熱を行う。室外送風ファン22は、第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bに向かって送風し、第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bにおける冷媒と空気との熱交換を促進する。言い換えると、室外送風ファン22は、第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bと熱交換する気流を生成する。
第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bは、例えば、内部に微小な冷媒流路を複数形成された扁平多穴管を伝熱管として有する、いわゆるマイクロチャネル熱交換器の熱交換器である。第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bは、複数の板状の伝熱フィンと各伝熱フィンを貫通する伝熱管とを有する、いわゆるクロスフィン熱交換器であっても良いし、他の種類の熱交換器であっても良い。第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bは、それぞれ、第1の口21Aa,21Baと、第2の口21Ab,21Bbと、を有する。
図3は、本実施形態に係る室外機11の正面図である。図3に示すように、第2の室外熱交換器21Bは、第1の室外熱交換器21Aの下側に配置される。
図1及び図2に示すように、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bは、配管40における第1の配管41に並列に設けられる。第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bは、それぞれ、吸入口23Aa,23Baと、吐出口23Ab,23Bbとを有する。第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bは、それぞれ、吸入口23Aa,23Baから冷媒を吸入し、圧縮した冷媒を吐出口23Ab,23Bbから吐出する。これにより、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bは、冷凍サイクルにおいて冷媒を圧縮するとともに、冷媒の循環を生じさせる。第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bは、インバータ回路71,72(図5)のインバータ制御により運転周波数を変更可能である。すなわち、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bは、冷媒の圧縮能力をインバータ回路71,72によって制御される。第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bは、DCインバータ圧縮機である。
アキュムレータ24A,24Bは、それぞれ、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吸入口23Aa,23Baに接続される。アキュムレータ24A,24Bは、気体状の冷媒と液体状の冷媒とを分離する。これにより、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bは、アキュムレータ24A,24Bを通過した気体状の冷媒を吸入口23Aa,23Baから吸入することができる。すなわち、アキュムレータ24A,24Bは、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bに液体状の冷媒が流入するのを抑制する。冷媒配管13が長くなるほど冷媒量が多くなるので、アキュムレータ24A,24Bが設けられていない場合には、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bに液体状の冷媒が流入する可能性が高くなりやすい。そこで、本実施形態では、上記のとおりにアキュムレータ24A,24Bを設けて、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bに液体状の冷媒が流入するのを抑制している。
弁43A,43Bは、それぞれ、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吐出口23Ab,23Bbの下流の位置で吐出口23Ab,23Bbに接続される。弁43A,43Bは、吐出口23Ab,23Bbから下流への冷媒の移動を許容し、吐出口23Ab,23Bbの上流からの冷媒の吐出口23Ab,23Bbへの移動を制限する。弁43A,43Bは、例えば、逆止弁である。なお、弁43A,43Bは、他の弁であってもよい。
四方弁25は、第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bの第2の口21Ab,21Bbと、室内熱交換器31と、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吐出口23Ab,23Bbと、アキュムレータ24A,24Bとに接続される。すなわち、四方弁25は、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吸入口23Aa,23Baにアキュムレータ24A,24Bを介して接続される。四方弁25は、暖房運転時と冷房運転時とで、第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bの第2の口21Ab,21Bb、室内熱交換器31、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吐出口23Ab,23Bb、及びアキュムレータ24A,24Bのそれぞれに接続される流路を切り替え、冷媒が流れる方向を変更する。
図1に示すように、暖房運転時において、四方弁25は、第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bとアキュムレータ24A,24Bとを接続する。さらに、暖房運転時において、四方弁25は、室内熱交換器31及び第2の室外熱交換器21Bと第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吐出口23Ab,23Bbとを接続する。これにより、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bで圧縮された冷媒が室内熱交換器31へ流れ、第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bで蒸発した冷媒がアキュムレータ24A,24Bへ流れる。
図2に示すように、冷房運転時において、四方弁25は、第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bと、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吐出口23Ab,23Bbとを接続する。さらに、冷房運転時において、四方弁25は、室内熱交換器31とアキュムレータ24A,24Bとを接続する。これにより、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bで圧縮された冷媒が第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bへ流れ、室内熱交換器31で蒸発した冷媒がアキュムレータ24A,24Bへ流れる。
膨張弁26は、例えば、電磁膨張弁である。なお、膨張弁26は、他の膨張弁であっても良い。膨張弁26としての電磁膨張弁は、例えば、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吸入口23Aa,23Baの温度又は圧力に応じて開度を制御され、通過する冷媒の量を調節する。膨張弁は、減圧器の一例である。
インバータ回路71,72は、第1の圧縮機23Aをインバータ制御し、第1の圧縮機23Aの運転周波数を変更する。インバータ回路71,72は、例えば、PAM(Pulse Amplitude Modulation)方式のインバータ回路である。なお、インバータ回路71,72は、この例に限られない。
室内機12の室内熱交換器31は、例えば、複数の板状の伝熱フィンと各伝熱フィンを貫通する伝熱管とを有する、いわゆるクロスフィン熱交換器である。室内熱交換器31は、他の種類の熱交換器であっても良い。室内熱交換器31は、冷媒の流れる方向に応じて、蒸発器として吸熱し、又は凝縮器として放熱する。室内熱交換器31は、第1の口31aと、第2の口31bと、を有する。第1の口31aは、四方弁25と接続され、第2の口31bは、膨張弁26と接続される。
室内送風ファン32は、室内熱交換器31に向かって送風し、室内熱交換器31と空気との熱交換を促進する。言い換えると、室内送風ファン32は、室内熱交換器31と熱交換する気流を生成する。
以上のように各要素が配置された空気調和機10において、第1の配管41は、領域41a~領域41dを有する。
領域41aは、第1の室外熱交換器21A及び第1の室外熱交換器21Aと四方弁25との間における第1の配管41の一部である。詳細には、領域41aは、第1の部分41aaと、第2の部分41abと、第3の部分41acと、接続点41adとを有する。第1の部分41aaは、第1の室外熱交換器21Aの第2の口21Abと接続点41adとの間における領域41aの部分である。第2の部分41abは、第2の室外熱交換器21Bの第2の口21Abと接続点41adとの間における領域41aの部分である。第3の部分41acは、接続点41adと四方弁25との間における領域41aの部分である。
領域41bは、四方弁25と第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吸入口23Aa,23Baとの間における第1の配管41の一部である。詳細には、領域41bは、第1の部分41baと、第2の部分41bbと、第3の部分41bcと、分岐点41bdとを有する。第1の部分41baは、四方弁25と分岐点41bdとの間における領域41bの部分である。第2の部分41bbは、分岐点41bdと第1の圧縮機23Aの吸入口23Aaとの間における領域41bの部分である。第3の部分41bcは、分岐点41bdと第2の圧縮機23Bの吸入口23Baとの間における領域41bの部分である。
領域41cは、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吐出口23Ab,23Bbと四方弁25との間における第1の配管41の一部である。詳細には、領域41cは、第1の部分41caと、第2の部分41cbと、第3の部分41ccと、合流点41cdとを有する。第1の部分41caは、第1の圧縮機23Aの吐出口13Abと合流点41cdとの間における領域41cの部分である。第2の部分41cbは、第2の圧縮機23Bの吐出口13Bbと合流点41cdとの間における領域41cの部分である。第3の部分41ccは、合流点41cdと四方弁25との間における領域41cの部分である。
領域41dは、四方弁25と室内熱交換器31の第1の口31aとの間における第1の配管41の一部である。
第2の配管42は、領域42a,領域42bを有する。領域42aは、室内熱交換器31の第2の口31bと膨張弁26との間における第2の配管42の一部である。領域42bは、膨張弁26と第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bの第1の口21Aa,21Baとの間における第2の配管42の一部である。詳細には、領域42bは、第1の部分42baと、第2の部分42bcと、第3の部分42bdと、第4の部分42beと、第5の部分42bfと、接続点42bgとを有する。第1の部分42baは、膨張弁26と接続点42bgとの間における領域42bの部分である。第2の部分42bcは、接続点42bgと第1の三方弁27Aとの間における領域42bの部分である。第3の部分42bdは、第1の三方弁27Aと第1の室外熱交換器21Aの第1の口21Aaとの間における領域42bの部分である。第4の部分42beは、接続点42bgと第2の三方弁27Bとの間における領域42bの部分である。第5の部分42bfは、第2の三方弁27Bと第2の室外熱交換器21Bの第1の口21Baとの間における領域42bの部分である。
第1の開閉弁91は、第1の室外熱交換器21Aと第1の圧縮機23Aとの間の第1の配管41に設けられる。具体的には、第1の開閉弁91は、第1の配管4における領域41aの第1の部分41aaに設けられる。第1の開閉弁91は、第1の室外熱交換器21Aと第1の圧縮機23Aとの間の第1の配管41中を冷媒が流れることを可能にする開弁状態と、第1の室外熱交換器21Aと第1の圧縮機23Aとの間の第1の配管41における冷媒の流れを遮断する閉弁状態と、に切替可能である。第1の開閉弁91は、例えば、電磁弁である。
第3の開閉弁93は、第2の室外熱交換器21Bと第2の圧縮機23Bとの間の第1の配管41に設けられる。具体的には、第3の開閉弁93は、第1の配管4における領域41aの第2の部分41abに設けられる。第3の開閉弁93は、第2の室外熱交換器21Bと第2の圧縮機23Bとの間の第1の配管41中を冷媒が流れることを可能にする開弁状態と、第2の室外熱交換器21Bと第2の圧縮機23Bとの間の第1の配管41における冷媒の流れを遮断する閉弁状態と、に切替可能である。第3の開閉弁93は、例えば、電磁弁である。
本実施形態の室外機11は、戻し部51と、温度センサ101~107とをさらに有する。
戻し部51は、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの外側に配置されている。戻し部51は、戻し配管52と、第2の開閉弁92と、第4の開閉弁94と、を有する。戻し部51は、戻し回路とも称される。第2の開閉弁92及び第4の開閉弁94は、デフロスト弁とも称される。
戻し配管52は、第1の配管41に接続される。戻し配管52は、銅又はアルミニウムのような金属で作られた管である。
戻し配管52は、領域52a~52gと、接続部52h,52iとを有する。
領域52aは、第1の配管41における領域41cの第1の部分41caと、第1の配管41における領域41aにおける第1の部分41aaとに亘る。領域52aの一端部52aaは、第1の配管41における領域41cの第1の部分41caと接続される。領域52aの他端部52abは、第1の配管41における領域41aにおける第1の部分41aaと接続される。
領域52bは、第1の配管41における領域41cの第2の部分41cbと、第1の配管41における領域41aにおける第2の部分41abとに亘る。領域52bの一端部52baは、第1の配管41における領域41cの第2の部分41cbと接続される。領域52bの他端部52bbは、第1の配管41における領域41aにおける第2の部分41abと接続される。
領域52cは、第1の三方弁27Aと接続部52hとに亘る。領域52dは、第2の三方弁27Bと接続部52hとに亘る。領域52eは、接続部52hと領域52fとに亘る。領域52gは、領域52fと接続部52iとに亘る。接続部52iは、領域52gと第1の配管における領域41bの第1の部分41baとを接続する。
領域52a,52bの管の内径は、例えば、第1の配管41の管の内径よりも大きい。これにより、領域52a,52bに冷媒が流れやすくなっている。これにより、弁を設けて領域52a,52bに冷媒が流れやすくするように弁等(不図示)を設ける場合には、比べて、コストを低く抑えうる。
また、戻し配管52は、領域52a,52c,52e~52gを含む第1の戻し配管52Aと、領域52b,52d~52gを含む第2の戻し配管52Bとを有する。すなわち、第1の戻し配管52A及び第2の戻し配管52Bは、領域52e~52gを共有する。第1の戻し配管52Aは、第1の圧縮機23Aから吐出された冷媒を、第2の室外熱交換器21B、室内熱交換器31及び膨張弁26を介さずに、第1の室外熱交換器21Aを介して第1の圧縮機23Aに戻すことが可能である。第2の戻し配管52Bは、第2の圧縮機23Bから吐出された冷媒を、第1の室外熱交換器21A、室内熱交換器31、及び膨張弁26を介さずに、第2の室外熱交換器21Bを介して第2の圧縮機23Bに戻すことが可能である。
また、戻し配管52には、熱交換部53が設けられている。図4は、本実施形態に係る熱交換部53の一例を示す断面図である。熱交換部53は、例えば二重管構造である。具体的には、熱交換部53は、第1の配管41における領域41dの一部41daと、第1の戻し配管52A及び第2の戻し配管52Bのそれぞれの一部である領域52fと、を含む。第1の配管41における領域41dの一部41daが領域52fを貫通している。すなわち、領域52fが第1の配管41における領域41dの一部41daを収容している。熱交換部53は、第1の配管41の冷媒と戻し配管52の冷媒との熱交換を行う。なお、熱交換部53は、第1の配管41の冷媒と戻し配管52の冷媒との熱交換が可能であれば、どのような構成であっても良い。例えば、電熱材を介して領域41dと領域52fとが接するような構成でも良い。
図1に示すように、第2の開閉弁92は、第1の戻し配管52Aの領域52aに設けられる。第2の開閉弁92は、第1の戻し配管52A中を冷媒が流れることを可能にする開弁状態と、第1の戻し配管52Aにおける前記冷媒の流れを遮断する閉弁状態と、に切替可能である。第2の開閉弁92は、例えば、電磁弁である。
第4の開閉弁94は、第2の戻し配管52Bの領域52bに設けられる。第4の開閉弁94は、第2の戻し配管52B中を冷媒が流れることを可能にする開弁状態と、第2の戻し配管52Bにおける冷媒の流れを遮断する閉弁状態と、に切替可能である。第4の開閉弁94は、例えば、電磁弁である。
温度センサ101は、第1の配管41における第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの上流側の冷媒の温度を測定する。温度センサ101は、第6の温度センサの一例である。
温度センサ102は、第2の配管42において四方弁25の第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21B側に設けられ、四方弁25の第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21B側の冷媒の温度を測定する。
温度センサ103は、室外機11に設けられ、外気温を測定する。温度センサ103は、第1の温度センサの一例である。
温度センサ104Aは、第1の室外熱交換器21Aに設けられ、第1の室外熱交換器21A中の冷媒の温度を測定する。温度センサ104Aは、第2の温度センサの一例である。温度センサ104Bは、第2の室外熱交換器21Bに設けられ、第2の室外熱交換器21B中の冷媒の温度を測定する。温度センサ104Aは、第3の温度センサの一例である。
温度センサ105は、室内熱交換器31に設けられ、室内の温度を測定する。
温度センサ106は、室内熱交換器31に設けられ、室内熱交換器31中の冷媒の温度を測定する。温度センサ106は、第4の温度センサの一例である。
温度センサ107は、室内機12において室内熱交換器31の第2の口31b近傍に設けられ、室内熱交換器31に対する膨張弁26側の冷媒の温度を測定する。温度センサ107は、第5の温度センサの一例である。例えば、温度センサ101,102,104A,104B,106,107は、冷媒の飽和温度が取得可能な位置に配置される。
制御装置14は、例えば、室外制御装置61と、室内制御装置62とを有する。室外制御装置61と室内制御装置62とは、互いに電気配線により電気的に接続される。室外制御装置61及び室内制御装置62のうち少なくとも一方は、例えば、CPU(Central Processing Unit)又はマイクロコントローラのような制御装置と、ROM(Read Only Memory)と、RAM(Random Access Memory)と、フラッシュメモリのような記憶装置とを有するコンピュータである。なお、制御装置14は、この例に限られない。例えば、制御装置14は、室外制御装置61及び室内制御装置62のいずれか一方を有しても良い。
室外制御装置61は、室外機11の室外送風ファン22、第1の圧縮機23A、第2の圧縮機23B、四方弁25、膨張弁26、インバータ回路71,72、及び弁30を制御する。ここで、弁30は、四方弁25、膨張弁26、第1の三方弁27A、第2の三方弁27B、弁43A,43B、及び第1~第4の開閉弁91~94の総称である。室内制御装置62は、室内機12の室内送風ファン32を制御する。制御装置14が室外機11及び室内機12を制御することで、空気調和機10は、冷房運転、暖房運転、除湿運転、及び他の運転を行う。室内制御装置62は、例えば、リモートコントローラから運転に関する指示の信号が入力されても良いし、通信装置を通じてスマートフォンのような情報端末から運転に関する信号が入力されても良い。運転に関する指示は、設定温度の指示や、各運転の開始及び停止の指示等を含む。
図5は、本本実施形態の空気調和機10の構成を機能的に示すブロック図である。図5に示すように、本実施形態の空気調和機10は、弁駆動回路73をさらに有する。弁駆動回路73は、弁30の駆動回路である。
制御装置14は、インバータ回路71,72、弁駆動回路73、及び温度センサ103~107に接続される。制御装置14は、温度取得部81と、運転切替部82と、第1の圧縮機制御部83と、第2の圧縮機制御部84と、弁制御部86とを備える。
温度取得部81は、温度センサ103~107を用いて、外気温と、第1の室外熱交換器21A中の冷媒の温度と、第2の室外熱交換器21B中の冷媒の温度と、室内の温度と、室内熱交換器31中の冷媒の温度と、室内熱交換器31に対する膨張弁26側の冷媒の温度と、を取得する。例えば、温度取得部81は、温度センサ103~107の出力信号から、上記温度を算出する。運転切替部82は、空気調和機10における冷房運転と、暖房運転とを切り替える。
第1の圧縮機制御部83は、第1の圧縮機23Aを制御する。例えば、第1の圧縮機制御部83は、インバータ回路71を制御することで、インバータ制御により第1の圧縮機23Aの運転周波数を制御する。
第2の圧縮機制御部84は、第2の圧縮機23Bを制御する。例えば、第2の圧縮機制御部84は、インバータ回路72を制御することで、インバータ制御により第2の圧縮機23Bを制御する。
弁制御部86は、各弁30を制御する。例えば、弁制御部86は、弁駆動回路73を制御することで、各弁30のアクチュエータを駆動し、各弁30を開弁状態と閉弁状態との間で切り替える。
弁制御部86は、暖房運転の場合には、下記の通りに各弁30を制御する。すなわち、弁制御部86は、第1の開閉弁91及び第3の開閉弁93を開弁状態にし、第2の開閉弁92及び第4の開閉弁94を閉弁状態にする。弁制御部86は、四方弁25が第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吐出口の吐出口23Ab,23Bbと、室内熱交換器31の第1の口31aとを接続するように、四方弁25を制御する。また、制御装置14は、第1の三方弁27Aが室内熱交換器31の第2の口31bと第1の室外熱交換器21Aの第1の口21Aaとを接続するように、第1の三方弁27Aを制御する。また、制御装置14は、第2の三方弁27Bが室内熱交換器31の第2の口31bと第2の室外熱交換器21Bの第1の口21Baとを接続するように、第2の三方弁27Bを制御する。
弁制御部86は、冷房運転の場合には、下記の通りに各弁30を制御する。すなわち、弁制御部86は、第1の開閉弁91及び第3の開閉弁93を開弁状態にし、第2の開閉弁92及び第4の開閉弁94を閉弁状態にする。弁制御部86は、四方弁25が第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吐出口の吐出口23Ab,23Bbと、第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器の第2の口21Ab,21Bbとを接続するように、四方弁25を制御する。また、制御装置14は、第2の三方弁27Bが室内熱交換器31の第2の口31bと第2の室外熱交換器21Bの第1の口21Baとを接続するように、第2の三方弁27Bを制御する。
(除霜運転)
以上説明された空気調和機10において、第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bは、暖房運転時に蒸発器として冷媒の吸熱を行い、低温となる。このため、空気中の水分が室外熱交換器21の外面において結露し、第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bに霜として付着することがある。空気調和機10は、暖房運転時に室外熱交換器21に付着した霜を除去するために除霜運転を行う。
図6は、本実施形態の空気調和機における第2の室外熱交換器に対する除霜運転における各部の動作パターンとの関係を示す図である。図7は、本実施形態に係る第2の室外熱交換器に対する除霜運転時の空気調和機を概略的に示す冷媒系統図である。図8は、本実施形態の空気調和機における第1の室外熱交換器に対する除霜運転における各部の動作パターンとの関係を示す図である。図9は、本実施形態に係る第1の室外熱交換器に対する除霜運転時の空気調和機を概略的に示す冷媒系統図である。図10は、本実施形態の空気調和機の除霜運転制御の一例を示すフローチャートである。
除霜運転では、第1の室外熱交換器21Aの除霜と第2の室外熱交換器21Bの除霜とが別々に行われる。換言すると、第1の室外熱交換器21Aの除霜と第2の室外熱交換器21Bの除霜とが順番に行われる。第2の室外熱交換器21Bの除霜が行われる場合、第1の室外熱交換器21Aは、蒸発器として作用し暖房運転を行い、第1の室外熱交換器21Aの除霜が行われる場合、第2の室外熱交換器21Bは、蒸発器として作用し暖房運転を行う。すなわち、第1の室外熱交換器21Aと第2の室外熱交換器21Bとの一方で除霜運転が行われ、第1の室外熱交換器21Aと第2の室外熱交換器21Bとの他方で暖房運転が行われ、これらの運転が切り替えられる。なお、第1の室外熱交換器21A又は第2の室外熱交換器21Bのうちいずれか一方のみに霜が付着していると判断した場合は、一方のみの除霜を行うようにしても良い。特に、霜が付着しやすい下側に配置される第2の室外熱交換器21Bの除霜を優先して行うことが望ましい。
第1の室外熱交換器21Aが暖房運転を行い、第2の室外熱交換器21Bが除霜運転を行う場合の各弁30の状態が図6に示される。図6の「開」及び「閉」は、それぞれ「開弁状態」及び「閉弁状態」を表す。第2の室外熱交換器21Bが除霜される場合、第1の開閉弁91は、開弁状態にされ、第2の開閉弁92は、閉弁状態にされ、第3の開閉弁93は、閉弁状態にされ、第4の開閉弁94は、開弁状態とされる。これらの第1~第4の開閉弁91~94の制御は、制御装置14によって行われる。また、この場合、制御装置14は、四方弁25が第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吐出口の吐出口23Ab,23Bbと、室内熱交換器31の第1の口31aとを接続するように、四方弁25を制御する。また、制御装置14は、第1の三方弁27Aが室内熱交換器31の第2の口31bと第1の室外熱交換器21Aの第1の口21Aaとを接続するように、第1の三方弁27Aを制御する。また、制御装置14は、第2の三方弁27Bが第2の室外熱交換器21Bの第1の口21Baと第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吸入口23Aa,23Baとを接続するように、第2の三方弁27Bを制御する。
上記の場合の冷媒の流れが、図7中に矢印で示されている。第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bから吐出された冷媒(高温高圧ガス)は、四方弁25及び熱交換部53を介して室内熱交換器31に流入する。室内熱交換器31から流出した冷媒(高温高圧液)は、膨張弁26及び第1の三方弁27Aを介して第1の室外熱交換器21Aに流入する。第1の室外熱交換器21Aから流出した冷媒(低温低圧ガス)は、第1の配管41、及び四方弁25を介して、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吸入口23Aa,23Baに至る。また、この場合、第2の圧縮機23Bから吐出された冷媒の一部は、第2の戻し配管52Bを介して第2の室外熱交換器21Bの第2の口21Bbに流入する。第2の室外熱交換器21Bの第1の口21Baから流出した冷媒(低温低圧ガス)は、第2の三方弁27B及び第2の戻し配管52Bを介して第1の配管41の領域41bに流入し、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吸入口23Aa,23Baに至る。
第2の室外熱交換器21Bが暖房運転を行い、第1の室外熱交換器21Aが除霜運転を行う場合の各弁30の状態が図8に示される。図8の「開」及び「閉」は、それぞれ「開弁状態」及び「閉弁状態」を表す。第1の室外熱交換器21Aが除霜される場合、第1の開閉弁91は、閉弁状態にされ、第2の開閉弁92は、開弁状態にされ、第3の開閉弁93は、開弁状態にされ、第4の開閉弁94は、閉弁状態とされる。これらの第1~第4の開閉弁91~94の制御は、制御装置14によって行われる。また、この場合、制御装置14は、四方弁25が第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吐出口の吐出口23Ab,23Bbと、室内熱交換器31の第1の口31aとを接続するように、四方弁25を制御する。また、制御装置14は、第1の三方弁27Aが第1の室外熱交換器21Aの第1の口21Aaと第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吸入口23Aa,23Baとを接続するように、第1の三方弁27Aを制御する。また、制御装置14は、第2の三方弁27Bが室内熱交換器31の第2の口31bと第2の室外熱交換器21Bの第1の口21Baとを接続するように、第2の三方弁27Bを制御する。
上記の場合の冷媒の流れが、図9中に矢印で示されている。第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bから吐出された冷媒は、四方弁25及び熱交換部53を介して室内熱交換器31に流入する。室内熱交換器31から流出した冷媒は、膨張弁26及び第2の三方弁27Bを介して第2の室外熱交換器21Bに流入する。第2の室外熱交換器21Bから流出した冷媒は、第1の配管41、及び四方弁25を介して、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吸入口23Aa,23Baに至る。また、この場合、第1の圧縮機23Aから吐出された冷媒の一部は、第1の戻し配管52Aを介して第1の室外熱交換器21Aの第2の口21Abに流入する。第1の室外熱交換器21Aの第1の口21Aaから流出した冷媒は、第1の三方弁27A及び第1の戻し配管52Aを介して第1の配管41の領域41bに流入し、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吸入口23Aa,23Baに至る。
次に、本実施形態の空気調和機10の除霜運転制御の一例について説明する。なお、空気調和機10の除霜運転制御は、以下に説明される例に限られない。
図10に示すように、まず、例えば、運転切替部82が、空気調和機10が暖房運転を行っているか否かを判定する(S101)。空気調和機10が暖房運転を行っている場合(S101:Yes)、運転切替部82が、除霜運転を行う条件である除霜運転条件が成立しているか否かを判定する(S102)。除霜運転条件は、外気温度と、第1の室外熱交換器21A中の冷媒の温度と、第2の室外熱交換器21B中の冷媒の温度とに基づく。除霜運転条件の一例は、外気温が第1の温度(例えば10℃)以下の場合に、第1の室外熱交換器21A中の冷媒の温度または第2の室外熱交換器21B中の冷媒の温度が、第1の温度よりも低い第2の温度(例えば、-4℃)であることが規定時間(例えば3分間)中に規定回数(例えば2回)ある場合である。また、除霜運転条件の他の一例は、外気温が第1の温度(例えば10℃)以下の場合に、第1の室外熱交換器21A中の冷媒の温度または第2の室外熱交換器21B中の冷媒の温度が第1の温度よりも低い第3の温度(例えば、-1℃)以下となった時間が積算で50分に達した場合である。なお、除霜運転条件は、上記に限定されない。
運転切替部82は、除霜運転条件が成立していないと判定した場合(S102:No)、S101に戻って再度判定を行う。運転切替部82は、霜運転条件が成立したと判定した場合(S102:Yes)、除霜運転を開始する(S103)。具体的には、運転切替部82は、弁制御部86を介して各弁30が図6または図8に示す状態となるように各弁30を制御する(S104)。例えば、各弁30が図6の状態となることにより、第1の室外熱交換器21Aで暖房運転が行われ、第2の室外熱交換器21Bで除霜運転が行われる。例えば、各弁30が図8の状態となることにより、第1の室外熱交換器21Aで除霜運転が行われ、第2の室外熱交換器21Bで暖房運転が行われる。
次に、運転切替部82が、除霜運転と暖房運転とを行う熱交換器を交代するか否かを判定する(S104)。交代の条件は、例えば、除霜運転の時間が規定時間に達した場合である。運転切替部82は、除霜運転と暖房運転とを行う熱交換器を交代すると判定した場合、第1の室外熱交換器21Aと第2の室外熱交換器21bとで除霜運転と暖房運転とを交代する(S105)。このとき、運転切替部82は、第1の室外熱交換器21Aと第2の室外熱交換器21bとで除霜運転と暖房運転とが交代するように、弁制御部86を介して各弁30を制御する。次に、運転切替部82は、S106に進む。また、運転切替部82は、除霜運転と暖房運転とを行う熱交換器を交代しないと判定した場合も、S106に進む。
S106において、運転切替部82は、除霜運転を終了するか否かを判定する。運転切替部82は、除霜運転成立条件が不成立になった場合に、除霜運転を終了すると判定する(S106:Yes)。運転切替部82は、除霜運転を終了すると判定すると(S106:Yes)、第1の室外熱交換器21Aと第2の室外熱交換器21bとの両方で暖房運転が開始されるように、弁制御部86を介して各弁30を制御する(S107)。一方、運転切替部82は、除霜運転を終了しないと判定した場合(S106:No)、S104に戻る。
また、S101において、運転切替部82は、暖房運転ではないと判定した場合(S101:No)、S101~107の処理を行わない。
ここで、本実施形態では、膨張弁の制御は、例えば以下のように行われる。第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bが吸い込む冷媒の温度(温度センサ101が検出する温度)をSuとし、除霜している第1の室外熱交換器21A中の冷媒の温度をC1とし、第2の室外熱交換器21B中の冷媒の温度をC2とし、C1とC2の総称をCとする。このとき、膨張弁26は、SH(過熱度)=Su-C(C1またはC2)に基づいて制御される。SH1=Su-C1であり、SH2=Su-C2である。一例として、SH>0~2℃(例えば、2℃)となるように、膨張弁26が制御される。このとき、例えばSH>10~2℃であってもよいし、H>2℃であってもよい。
(液バック防止制御)
図11は、実施形態の空気調和機における液バック防止制御における各部の動作パターンとの関係を示す図である。図12は、実施形態に係る液バック防止制御時の空気調和機を概略的に示す冷媒系統図である。図13は、実施形態の空気調和機の液バック防止制御の一例を示すフローチャートである。
次に液バック防止制御について説明する。液バック防止制御は、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bに液体状の冷媒が流入する所謂液バックを防止するための処理である。以下では、通常運転として、SH1とSH2の低い方が1℃~2℃となるように膨張弁26が制御されている場合の液バック防止制御について説明する。また、要求能力(負荷)が低く、第1の圧縮機23Aは、停止されているものとする。
液バック防止制御では、各弁30は、図11に示される状態にされる。すなわち、第1の開閉弁91は、閉弁状態にされ、第2の開閉弁92は、閉弁状態にされ、第3の開閉弁93は、開弁状態にされ、第4の開閉弁94は、開弁状態とされる。これらの第1~第4の開閉弁91~94の制御は、制御装置14によって行われる。また、この場合、制御装置14は、四方弁25が第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吐出口の吐出口23Ab,23Bbと、室内熱交換器31の第1の口31aとを接続するように、四方弁25を制御する。また、制御装置14は、第1の三方弁27Aの冷媒の通過が不可となるように、第1の三方弁27Aを閉じる。また、制御装置14は、第2の三方弁27Bが室内熱交換器31の第2の口31bと第2の室外熱交換器21Bの第1の口21Baとを接続するように、第2の三方弁27Bを制御する。
次に、本実施形態の空気調和機10の液バック防止制御の一例について説明する。なお、空気調和機10の液バック防止制御は、以下に説明される例に限られない。
図13に示すように、まず、例えば、運転切替部82が、液バック防止制御を実行する条件である液バック防止制御条件が成立しているかいか否かを判定する(S201)。液バック防止制御条件は、例えば、リモコンで設定された目標温度と室内温度との差が0~1℃よりも小さくなったことである。運転切替部82は、液バック防止制御条件が成立していないと判定した場合(S201:No)、S101に戻って再度判定を行う。
運転切替部82は、液バック防止条件が成立したと判定した場合(S202:Yes)、液バック防止制御を開始する(S202)。具体的には、運転切替部82は、弁制御部86を介して各弁30が図11に示す状態となるように各弁30を制御する。これにより、第1の室外熱交換器21Aがアキュムレータとして機能し、冷媒を貯留する。これにより、冷媒配管13を流れる冷媒の量が少なるので、室内熱交換器31がオーバーチャージとなるのが抑制され、液バックの発生が防止される。ここで、所定の条件に基づいて、稼働させる圧縮機(第1の圧縮機23A、第2の圧縮機23B)を交換してもよい。所定の条件は、例えば、所定の稼働時間の経過や、所定の積算の稼働時間の経過などである。
次に、運転切替部82が、液バック防止制御を終了するか否かを判定する。運転切替部82は、液バック防止制御が不成立になった場合に、液バック防止制御を終了すると判定する(S106:Yes)。運転切替部82は、液バック防止制御条件を終了しないと判定した場合(S201:No)、S203に戻って再度判定を行う。運転切替部82は、液バック防止制御を終了すると判定すると(S201:Yes)、液バック防止制御を終了する。
ここで、本実施形態では、二つの圧縮機(第1の圧縮機23A、第2の圧縮機23B)が設けられているので、上記の処理が可能である。このように、二つの圧縮機(第1の圧縮機23A、第2の圧縮機23B)が設けられているので、例えば、それらのうち一方が故障しても他方を稼働させることができる。なお、圧縮機(第1の圧縮機23A、第2の圧縮機23B)が故障または故障しそうな状態は、圧縮機(第1の圧縮機23A、第2の圧縮機23B)の電流値で検出することができる。当該電流値は、制御装置14に設けられた電流計によって計測される。
(寝込み防止制御)
次に寝込み防止制御について説明する。寝込み防止制御は、冷媒が特定の配管内に溜まる所謂寝込みや冷媒量が多すぎることによる不具合等を防止するための処理である。寝込み防止制御は、例えば暖房運転時に実行される。
図14は、実施形態の空気調和機における寝込み防止制御における各部の動作パターンとの関係を示す図である。図15は、実施形態に係る寝込み防止制御時の空気調和機を概略的に示す冷媒系統図である。図16は、実施形態の空気調和機の寝込み防止制御の一例を示すフローチャートである。
寝込み防止制御では、各弁30は、図14に示す状態にされる。すなわち、第1の開閉弁91は、閉弁状態または開弁状態にされ、第2の開閉弁92は、閉弁状態にされ、第3の開閉弁93は、開弁状態または閉弁状態にされ、第4の開閉弁94は、閉弁状態とされる。これらの第1~第4の開閉弁91~94の制御は、制御装置14によって行われる。このときの冷媒の流れの一例は、図15中の矢印の方向である。
また、制御装置14は、温度センサ106によって測定された冷媒の温度EC2から温度センサ107によって測定された冷媒の温度EC1を減算した温度SCが第1の閾値以上の状態が所定時間続いた場合には、第1の室外熱交換器21Aに冷媒が貯留されかつ第2の室外熱交換器21B中を前記冷媒が流れるように、第1の開閉弁91、第2の開閉弁92、第3の開閉弁93、及び第4の開閉弁94を制御する。また、制御装置14は、温度センサ101によって測定された冷媒の温度Suから温度センサ104Bによって測定された冷媒の温度C2を減算した温度が第1の閾値よりも小さい第2の閾値以下の場合となった場合には、第1の室外熱交換器21A中及び前記第2の室外熱交換器21B中を冷媒が流れるように、第1の開閉弁91、第3の開閉弁93を制御する。
次に、本実施形態の空気調和機10の寝込み防止制御の一例について説明する。なお、空気調和機10の寝込み防止制御は、以下に説明される例に限られない。
図16に示すように、まず、例えば、運転切替部82が、寝込み防止制御を実行する条件である寝込み防止制御が成立しているか否かを判定する(S301)。寝込み防止制御は、例えば、過冷却度に基づいて判定する。より具体的には、温度センサ106によって測定された冷媒の温度から温度センサ107によって測定された冷媒の温度を減算した温度が第1の閾値(例えば、10℃)以上の状態が所定時間(例えば、3分)続いたことである。運転切替部82は、寝込み防止制御が成立していないと判定した場合(S301:No)、S302~S303の処理を行わない。
運転切替部82は、寝込み防止制御条件が成立したと判定した場合(S301:Yes)、運転切替部82が、寝込み防止制御を開始する(S302)。具体的には、第1の開閉弁91を閉弁状態にして、第1の室外熱交換器21Aに冷媒を貯める。
次に、運転切替部82が、寝込み防止制御を終了するか否かを判定する(S303)。運転切替部82は、例えば、SC(=Su-C2)が所定の温度(例えば5℃)以下になった場合に、液バック防止制御を終了すると判定する(S303:Yes)。運転切替部82は、寝込み防止制御を終了すると判定した場合には、第1の開閉弁91を開弁状態に戻す。
運転切替部82は、寝込み防止制御を終了しないと判定した場合(S303:No)、S303に戻って再度判定を行う。再度、寝込み防止制御条件が成立した場合には、運転切替部82は、S302において、第1の開閉弁91に替えて第1の開閉弁を閉弁状態にして第2の室外熱交換器21Bに冷媒を貯める。このように、冷媒を貯める室外熱交換器は、寝込みが解消されまで交互に変更される。これにより、一方の室外熱交換器に冷媒が溜りすぎるのが抑制される。この切り替えは、数分単位で行われてよい。また、この切り替えの回数が規定数以上となった場合に、膨張弁26が故障している可能性がある旨のエラー情報を出力してもよい。
(実施形態の効果)
以上のように、本実施形態では、空気調和機10は、第1の室外熱交換器21Aと、第2の室外熱交換器21Bと、室内熱交換器31と、第1の配管41と、第2の配管42と、第1の圧縮機23Aと、第2の圧縮機23Bと、膨張弁26と、第1の戻し配管52Aと、第2の戻し配管52Bと、第1の開閉弁91と、第2の開閉弁92と、第3の開閉弁93と、第4の開閉弁94と、弁部27と、制御装置14と、を備える。第2の室外熱交換器21Bは、第1の室外熱交換器21Aと並列に設けられる。第1の配管41は、第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bと室内熱交換器31とを接続し、冷媒が流れる。第2の配管42は、室内熱交換器31と第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bとを接続し、冷媒が流れる。第1の圧縮機23Aは、第1の配管41に設けられる。第2の圧縮機23Bは、第1の配管41に第1の圧縮機23Aと並列に設けられる。膨張弁26は、第2の配管42に設けられる。第1の戻し配管52Aは、第1の圧縮機23Aから吐出された冷媒を、第2の室外熱交換器21B、室内熱交換器31及び膨張弁26を介さずに、第1の室外熱交換器21Aを介して第1の圧縮機23Aに戻すことが可能である。第2の戻し配管52Bは、第2の圧縮機23Bから吐出された冷媒を、第1の室外熱交換器21A、室内熱交換器31、及び膨張弁26を介さずに、第2の室外熱交換器21Bを介して第2の圧縮機23Bに戻すことが可能である。第1の開閉弁91は、第1の室外熱交換器21Aと第1の圧縮機23Aとの間の第1の配管41に設けられる。第1の開閉弁91は、第1の室外熱交換器21Aと第1の圧縮機23Aとの間の第1の配管41中を冷媒が流れることを可能にする開弁状態と、第1の室外熱交換器21Aと第1の圧縮機23Aとの間の第1の配管41における冷媒の流れを遮断する閉弁状態と、に切替可能である。第2の開閉弁92は、第1の戻し配管52A中を冷媒が流れることを可能にする開弁状態と、第1の戻し配管52Aにおける冷媒の流れを遮断する閉弁状態と、に切替可能である。第3の開閉弁93は、第2の室外熱交換器21Bと第2の圧縮機23Bとの間の第1の配管41に設けられ、第2の室外熱交換器21Bと第2の圧縮機23Bとの間の第1の配管41中を冷媒が流れることを可能にする開弁状態と、第2の室外熱交換器21Bと第2の圧縮機23Bとの間の第1の配管41における冷媒の流れを遮断する閉弁状態と、に切替可能である。第4の開閉弁94は、第2の戻し配管52B中を冷媒が流れることを可能にする開弁状態と、第2の戻し配管52Bにおける冷媒の流れを遮断する閉弁状態と、に切替可能である。弁部27は、第1の室外熱交換器21Aと第2の室外熱交換器21Bとのうち室内熱交換器31から流出して膨張弁26を通った冷媒の流入先を設定可能である。制御装置14は、第1の圧縮機23A、第2の圧縮機23B、第1の開閉弁91、第2の開閉弁92、第3の開閉弁93、第4の開閉弁94、及び弁部27を制御する。
このような構成によれば、例えば、制御装置14が、各弁を下記の状態に制御することにより、第1の室外熱交換器21Aが暖房運転を行い、第2の室外熱交換器21Bが除霜運転を行うことができる。第1の開閉弁91は、開弁状態であり、第2の開閉弁92は、閉弁状態であり、第3の開閉弁93は、閉弁状態であり、第4の開閉弁94は、開弁状態である。また、四方弁25は、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吐出口の吐出口23Ab,23Bbと、室内熱交換器31の第1の口31aとを接続する。また、第1の三方弁27Aは、室内熱交換器31の第2の口31bと第1の室外熱交換器21Aの第1の口21Aaとを接続する。また、第2の三方弁27Bは、第2の室外熱交換器21Bの第1の口21Baと第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吸入口23Aa,23Baとを接続する。また、例えば、制御装置14が、各弁を下記の状態に制御することにより、第2の室外熱交換器21Bが暖房運転を行い、第1の室外熱交換器21Aが除霜運転を行うことができる。第1の開閉弁91は、閉弁状態であり、第2の開閉弁92は、開弁状態であり、第3の開閉弁93は、開弁状態であり、第4の開閉弁94は、閉弁状態である。また、四方弁25は、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吐出口の吐出口23Ab,23Bbと、室内熱交換器31の第1の口31aとを接続する。また、第1の三方弁27Aは、第1の室外熱交換器21Aの第1の口21Aaと第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吸入口23Aa,23Baとを接続するする。また、第2の三方弁27Bは、室内熱交換器31の第2の口31bと第2の室外熱交換器21Bの第1の口21Baとを接続する。このように、上記構成によれば、第1の室外熱交換と第2の室外熱交換器21Bとのうち一方で除霜運転を行い他方で暖房運転を行うことができる。よって、除霜運転時に室内の温度が低下することを抑制することが可能である。
また、本実施形態では、弁部27は、第1の三方弁27Aと、第2の三方弁27Bと、を有する。第1の三方弁27Aは、膨張弁26と第1の室外熱交換器21Aとの間の第2の配管42に設けられ、冷媒が流れる方向を変更可能である。第2の三方弁27Bは、膨張弁26と第2の室外熱交換器21Bとの間の第2の配管42に設けられ、冷媒が流れる方向を変更可能である。第1の戻し配管52Aは、第1の三方弁27Aに接続される。第2の戻し配管52Bは、第2の三方弁27Bに接続される。
このような構成によれば、第1の三方弁27Aと第2の三方弁27Bとによって冷媒の流れを制御することができる。
また、本実施形態では、空気調和機10は、第1の配管41の一部と、第1の戻し配管52Aの一部と、を含み、第1の配管41の冷媒と、第1の戻し配管52Aの冷媒との熱交換を行う熱交換部53を備える。
このような構成によれば、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bに向かう低温低圧の冷媒の温度の上昇と圧力の上昇とすることができる。これにより、第1の圧縮機23A及び第2に圧縮機の仕事量が減るので、省エネルギー化をすることができる。また、液状の冷媒が戻ってきた場合でも熱交換部53で蒸発(ガス化)して、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bに戻るので、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bに不良が生じるのを抑制することができる。
また、本実施形態では、例えば、制御装置14は、暖房運転時に、第1の室外熱交換器21Aと第2の室外熱交換器21Bとが交互に室内熱交換器31から流出して膨張弁26を通った冷媒の流入先となるように、弁部27を制御する。
このような構成によれば、第1の室外熱交換器21Aと第2の室外熱交換器21Bとを交互に除霜することができる。
また、本実施形態では、空気調和機10は、例えば、温度センサ106(第4の温度センサ)と、温度センサ107(第5の温度センサ)と、温度センサ101(第6の温度センサ)と、を備える。温度センサ106は、第2の室外熱交換器21B中の冷媒の温度を測定する。温度センサ107は、室内熱交換器31に対する膨張弁26側の冷媒の温度を測定する。温度センサ101は、第1の配管41における第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの上流側の冷媒の温度を測定する。制御装置14は、温度センサ106によって測定された冷媒の温度から温度センサ107によって測定された冷媒の温度を減算した温度が第1の閾値以上の状態が所定時間続いた場合には、第1の室外熱交換器21Aに前記冷媒が貯留されかつ第2の室外熱交換器21B中を冷媒が流れるように、第1の開閉弁91、第2の開閉弁92、第3の開閉弁93、及び第4の開閉弁94を制御する。また制御装置14は、温度センサ101によって測定された冷媒の温度から温度センサ104Bによって測定された冷媒の温度を減算した温度が第1の閾値よりも小さい第2の閾値以下の場合となった場合には、第1の室外熱交換器21A中及び第2の室外熱交換器21B中を冷媒が流れるように、第1の開閉弁91、前記第2の開閉弁92を制御する。
このような構成によれば、例えば、第1の室外熱交換器21Aに冷媒が貯留されるので、流れる冷媒の量を適切な量に調節することができ、冷媒が特定の配管に留まる所謂寝込みや冷媒量が多すぎることによる不具合等が防止される。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態を説明する。
(空気調和器の構成)
図17は、実施形態に係る洗浄運転制御時の空気調和機を概略的に示す冷媒系統図である。
図17に示すように、本実施形態の空気調和機10は、第3の配管52jと、第5の開閉弁95と、洗浄用の膨張弁80と、を備える、第3の配管52jは、第1の配管41の領域52aと、第1の戻し配管52A及び第2の戻し配管52Bのそれぞれの領域52eとに亘る。第5の開閉弁95は、第3の配管52jに設けられ、第3の配管52j中を冷媒が流れることを可能にする開弁状態と、第3の配管52jにおける冷媒の流れを遮断する閉弁状態と、に切替可能である。第5の開閉弁95は、洗浄弁とも称される。膨張弁80は、第2の配管42における領域42bの第3の部分42bdに設けられている。
(洗浄運転制御)
図18は、実施形態の空気調和機における洗浄運転制御における各部の動作パターンとの関係を示す図である。図19は、実施形態の空気調和機の寝込み洗浄運転制御の一例を示すフローチャートである。
制御装置14は、洗浄運転制御を実行する。制御装置14は、第1の室外熱交換器21Aが蒸発器となり、第2の室外熱交換器21Bが凝縮器となり、室内熱交換器31及び第1の圧縮機23Aを介さずに第2の圧縮機23Bを介して第1の室外熱交換器21Aと第2の室外熱交換器21Bとの間で冷媒が循環するように、膨張弁26、第1の開閉弁91、第2の開閉弁92、第3の開閉弁93、第4の開閉弁94、第5の開閉弁95、第1の三方弁27A、第2の三方弁27B、第1の圧縮機23A、及び第2の圧縮機23Bを制御する。具体的には、図18に示す状態となるように各弁30を制御する。すなわち、弁制御部86は、第1の開閉弁91及び第2の開閉弁92を閉弁状態にし、第3~第5の開閉弁93~95を開弁状態にする。また、弁制御部86は、四方弁25が第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吐出口の吐出口23Ab,23Bbと、第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bのそれぞれの第2の口21Ab,21Bbとを接続するように、四方弁25を制御する。また、制御装置14は、第1の三方弁27Aが室内熱交換器31の第2の口31bと第1の室外熱交換器21Aの第1の口21Aaとを接続するように、第1の三方弁27Aを制御する。また、制御装置14は、第2の三方弁27Bが室内熱交換器31の第2の口31bと第2の室外熱交換器21Bの第1の口21Baとを接続するように、第2の三方弁27Bを制御する。また、制御装置14は、膨張弁26と閉弁状態とする。また、制御装置14は、第1の圧縮機は停止させ第2の圧縮機は稼働させる。
次に、本実施形態の空気調和機10の洗浄運転制御の一例について説明する。なお、空気調和機10の洗浄運転制御は、以下に説明される例に限られない。なお、洗浄運転制御では、SH1(=Su-C1)が所定の温度(例えば3~5℃)となるように膨張弁80が制御される。
図19に示すように、まず、例えば、運転切替部82は、洗浄運転制御を行う条件である洗浄運転条件が成立しているか否かを判定する(S401)。洗浄運転条件は、例えば、運転時間が規定時間に達したことや、規定の時刻になった場合等である。
運転切替部82が、洗浄運転制御条件が成立していないと判定した場合(S401:Nos)、S401に戻って再度判定を行う。運転切替部82は、洗浄運転制御条件が成立したと判定した場合(S401:Yes)、洗浄運転制御条件を開始する(S402)。具体的には、運転切替部82は、弁制御部86を介して各弁30が図18に示す状態となるように各弁30を制御する。この制御により、第1の室外熱交換器21Aが蒸発器となり、第2の室外熱交換器21Bが凝縮器となり、室内熱交換器31及び第1の圧縮機23Aを介さずに第2の圧縮機23Bを介して第1の室外熱交換器21Aと第2の室外熱交換器21Bとの間で冷媒が循環する。
次に、運転切替部82が、洗浄運転制御を終了するか否かを判定する(S403)。運転切替部82は、洗浄運転を規定時間行った場合に、洗浄運転制御を終了すると判定する(S403:Yes)。運転切替部82は、洗浄運転制御を終了すると判定すると(S403:Yes)、洗浄運転制御を終了する。
このような構成によれば、室内熱交換器31に冷媒を流さずに、第1の室外熱交換器21Aを蒸発器にとし、第2の室外熱交換器21Bを凝縮器とすることにより、第1の室外熱交換器21Aの外面で凝縮水が生成され、凝縮水が第1の室外熱交換器21Aから第2の室外熱交換器21Bに落下する。よって、凝縮水によって、第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bを洗浄することができる。
なお、洗浄運転において、以下の処理を行ってもよい。すなわち、室外送風ファン22を逆転運転させ大きなゴミを取り除く。次に、通常の暖房運転を行い熱交換器に霜を着霜させる(通常の暖房運転での着霜なので凍結洗浄ではない)。第1の室外熱交換器21Aから除霜する。この時、第2の室外熱交換器21Bの冷媒の温度が温水になるまで凝縮温度を上げる。この温水でフィンの汚れが取れる。なお、普通の逆サイクル除霜では解霜にエネルギーを消費するので温水まで融解水を上げることはできない。仮に温水まで逆サイクル(冷房運転)した場合室温が下がり過ぎてしまう。その点、本実施形態では、一方のサイクル(片側サイクル)は暖房運転しているので室温低下が無い。また、熱交換部53で冷媒が加熱されるので除霜サイクル側からの液バックが防止される。室内機12は風量を弱運転で行い、第2の圧縮機23Bは低周波数で運転する。
(省エネルギー運転制御)
次に、省エネルギー運転制御について説明する。省エネルギー運転制御は、空気調和機の省エネルギー化を図るための処理である。
図20は、実施形態に係る省エネルギー運転制御の空気調和機を概略的に示す冷媒系統図である。図21は、実施形態の空気調和機における省エネルギー運転制御における各部の動作パターンとの関係を示す図である。図22は、実施形態の空気調和機の省エネルギー運転制御の一例を示すフローチャートである。
図20に示すように、制御装置14は、冷房運転時に、第1の室外熱交換器21Aが蒸発器となり、第2の室外熱交換器21Bが凝縮器となり、第2の室外熱交換器21Bから流出した冷媒が第1の室外熱交換器21Aに流れるように、膨張弁26、第1の開閉弁91、第2の開閉弁92、第3の開閉弁93、第4の開閉弁94、第5の開閉弁95、第1の三方弁27A、第2の三方弁27B、第1の圧縮機23A、及び第2の圧縮機23Bを制御する。具体的には、各弁30は、図21に示す状態にされる。すなわち、弁制御部86は、第1の開閉弁91及び第2の開閉弁92を閉弁状態にし、第3~第5の開閉弁93~95を開弁状態にする。また、弁制御部86は、四方弁25が第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bの吐出口の吐出口23Ab,23Bbと、第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bのそれぞれの第2の口21Ab,21Bbとを接続するように、四方弁25を制御する。また、制御装置14は、第1の三方弁27Aが室内熱交換器31の第2の口31bと第1の室外熱交換器21Aの第1の口21Aaとを接続するように、第1の三方弁27Aを制御する。また、制御装置14は、第2の三方弁27Bが室内熱交換器31の第2の口31bと第2の室外熱交換器21Bの第1の口21Baとを接続するように、第2の三方弁27Bを制御する。また、制御装置14は、膨張弁26の開度を調整する。また、制御装置14は、第1の圧縮機23A及び第2の圧縮機23Bを稼働させる。
次に、本実施形態の空気調和機10の省エネルギー運転制御の一例について説明する。なお、空気調和機10の省エネルギー運転制御は、以下に説明される例に限られない。
図22に示すように、まず、例えば、運転切替部82が、空気調和機10が冷房運転を行っているか否かを判定する(S501)。空気調和機10が冷房運転を行っている場合(S501:Yes)、運転切替部82が、省エネルギー運転制御を行う条件である省エネルギー運転制御が成立しているか否かを判定する(S502)。省エネルギー制御条件は、例えば、温度センサ14Bが計測する第2の室外熱交換器21B中の冷媒の温度C2から温度センサ102が計測する冷媒の温度Tcを引いた温度SCが、所定温度(例えば5℃)以上であることである。温度センサ102が計測する冷媒の温度は、膨張弁26に対して第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21B側の温度であり、凝縮温度である。当該温度は、サブクール値とも称される。
運転切替部82が、省エネルギー制御条件が成立していないと判定した場合(S502:No)、S501に戻って運転切替部82が再度判定を行う。運転切替部82が、省エネルギー制御条件が成立したと判定した場合(S502:Yes)、運転切替部82が、省エネルギー運転制御を開始する(S503)。具体的には、運転切替部82は、弁制御部86を介して各弁30が図18に示す状態となるように各弁30を制御する。このとき、第1の室外熱交換器21Aが蒸発器になり、第2の室外熱交換器21Bが凝縮器になるように、制御装置14は、膨張弁26の開度を調整する。膨張弁26は、閉弁状態であってもよいし、少し開いていてもよい。
次に、運転切替部82が、省エネルギー運転制御を終了するか否かを判定する(S504)。運転切替部82は、省エネルギー制御条件が不成立の場合に、省エネルギー運転制御を終了すると判定する(S504:Yes)。運転切替部82は、洗浄運転制御を終了すると判定すると(S504:Yes)、省エネルギー運転制御を終了する。すなわち、第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bの両方が凝縮器として作用するように通常の冷房運転を行う。
また、S501において、運転切替部82は、冷房運転ではないと判定した場合(S401:No)、S502~S504の処理を行わない。
(実施形態の効果)
以上のように、本実施形態では、第2の室外熱交換器21Bは、第1の室外熱交換器21Aの下側に配置される。制御装置14は、第1の室外熱交換器21Aが蒸発器となり、第2の室外熱交換器21Bが凝縮器となり、室内熱交換器31及び第1の圧縮機23Aを介さずに第2の圧縮機23Bを介して第1の室外熱交換器21Aと第2の室外熱交換器21Bとの間で前記冷媒が循環するように、膨張弁26、第1の開閉弁91、第2の開閉弁92、第3の開閉弁93、第4の開閉弁94、第5の開閉弁95、第1の三方弁27A、第2の三方弁27B、第1の圧縮機23A、及び第2の圧縮機23Bを制御する。
このような構成によれば、室内熱交換器31に冷媒を流さずに、第1の室外熱交換器21Aを蒸発器にとし、第2の室外熱交換器21Bを凝縮器とすることにより、第1の室外熱交換器21Aの外面で凝縮水が生成され、凝縮水が第1の室外熱交換器21Aから第2の室外熱交換器21Bに落下する。よって、凝縮水によって、第1の室外熱交換器21A及び第2の室外熱交換器21Bを洗浄することができる。
また、本実施形態では、制御装置14は、冷房運転時に、第1の室外熱交換器21Aが蒸発器となり、第2の室外熱交換器21Bが凝縮器となり、第2の室外熱交換器21Bから流出した冷媒が第1の室外熱交換器21Aに流れるように、膨張弁26、第1の開閉弁91、第2の開閉弁92、第3の開閉弁93、第4の開閉弁94、第5の開閉弁95、第1の三方弁27A、第2の三方弁27B、第1の圧縮機23A、及び第2の圧縮機23Bを制御する。
このような構成によれば、冷房運転時に、室内熱交換器31に冷媒を流さずに、第1の室外熱交換器21Aを蒸発器にとし、第2の室外熱交換器21Bを凝縮器とすることにより、第1の室外熱交換器21Aの外面で凝縮水が生成される。第2の室外熱交換器21B第が第1の室外熱交換器21Aの下側に配置されている場合には、凝縮水が第1の室外熱交換器21Aから第2の室外熱交換器21Bに落下する。よって、凝縮水によって、第2の室外熱交換器21Bを流れる冷媒の温度が下げられるので、省エネルギー化をすることができる。
(制御装置のハードウェア構成)
図23は、第1及び第2の実施形態の制御装置14のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。制御装置14は、例えば、図23に示すようなハードウェア構成のコンピュータ200により実現される。
コンピュータ200は、例えば、CPU201と、ROM202と、RAM203と、記憶装置204と、インターフェース(I/F)206とを有する。CPU201、ROM202、RAM203、記憶装置204、及びI/F206は、バスにより接続されている。
CPU201は、記憶装置204に記憶されたプログラムをRAM203に展開して実行し、各部を制御して入出力を行ったり、データの加工を行ったりすることができる。ROM202には、オペレーティングシステムの起動用プログラムを記憶装置204からRAM203に読み出すスタートプログラムが記憶されている。
記憶装置204は、例えば、フラッシュメモリである。記憶装置204は、オペレーティングシステム、アプリケーションプログラム、及びデータを記憶している。これらのプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルで、コンピュータで読み取り可能な記録メディアに記録して配布される。また、プログラムは、サーバからダウンロードすることにより配布されても良い。
I/F206は、例えば、インバータ回路71,72、温度センサ101~107、及び弁駆動回路73に接続するためのインターフェース装置である。
本実施形態のコンピュータ200で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD-ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD-R、DVD等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供され得る。
また、本実施形態のコンピュータ200で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態のコンピュータ200で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供又は配布するように構成しても良い。また、本実施形態のプログラムを、ROM202等に予め組み込んで提供するように構成しても良い。
このようなコンピュータ200を制御装置14として機能させるためのプログラムは、温度取得モジュールと、運転切替モジュールと、第1の圧縮機制御モジュールと、第2の圧縮機制御モジュールと、弁制御モジュールと、を含むモジュール構成となっている。コンピュータ200は、実際のハードウェアとしてはプロセッサ(CPU201)が記憶媒体(記憶装置204等)からプログラムを読み出して実行することにより、各モジュールが主記憶装置(RAM203)上にロードされる。これにより、プロセッサ(CPU201)は、図5の温度取得部81、運転切替部82、第1の圧縮機制御部83、第2の圧縮機制御部84、及び弁制御部86として機能する。なお、コンピュータ200は、温度取得部81、運転切替部82、第1の圧縮機制御部83、第2の圧縮機制御部84、及び弁制御部86の構成の一部又は全部がハードウェアにより実現されていても良い。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。