WO2019186699A1 - 空気調和装置 - Google Patents

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WO2019186699A1
WO2019186699A1 PCT/JP2018/012441 JP2018012441W WO2019186699A1 WO 2019186699 A1 WO2019186699 A1 WO 2019186699A1 JP 2018012441 W JP2018012441 W JP 2018012441W WO 2019186699 A1 WO2019186699 A1 WO 2019186699A1
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WO
WIPO (PCT)
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heat exchanger
fan
expansion valve
physical quantity
defrosting operation
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/012441
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English (en)
French (fr)
Inventor
謙作 畑中
翼 丹田
一成 馬場
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
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Priority to JP2020510240A priority patent/JP6888169B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/30Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/41Defrosting; Preventing freezing

Definitions

  • the present disclosure relates to an air conditioner, and more particularly, to an air conditioner capable of performing a defrosting operation for defrosting an outdoor heat exchanger.
  • Patent Document 1 discloses an air conditioner capable of defrosting by detecting frost formation on an outdoor heat exchanger during heating operation.
  • the defrosting operation of the outdoor heat exchanger is started based on a command voltage that controls the rotation speed of the fan that blows air to the outdoor heat exchanger.
  • the air conditioner described in Patent Document 1 forms frost on the outdoor heat exchanger based on a command voltage (hereinafter also referred to as “fan command voltage”) that controls the rotation speed of the fan without using a current detection sensor. This is useful in that it can be detected.
  • a command voltage hereinafter also referred to as “fan command voltage”
  • the fan command voltage will fluctuate in order to maintain the fan speed at the target.
  • the defrosting operation may be performed more than necessary, or may not operate at a necessary timing, and indoor comfort may be impaired.
  • the present disclosure has been made to solve such a problem, and an object of the present disclosure is to provide an air conditioner capable of performing a defrosting operation at an appropriate timing even in a situation where a disturbance such as wind occurs. Is to provide.
  • An air conditioner of the present disclosure controls a refrigerant circuit in which a compressor, an indoor heat exchanger, an expansion valve, and an outdoor heat exchanger are annularly connected by a refrigerant pipe, a fan provided in the outdoor heat exchanger, and the refrigerant circuit And a control device configured to perform a defrosting operation for performing defrosting of the outdoor heat exchanger.
  • the control device controls whether or not the defrosting operation is necessary based on the first physical quantity for controlling the rotational speed of the fan and the second physical quantity regarding the flow rate of the refrigerant passing through the expansion valve.
  • the first physical quantity is, for example, a fan command voltage, a fan actual voltage, current, power, or the like. Although the first physical quantity is useful for determining the start of the defrosting operation in a situation where there is no disturbance such as wind, as described above, when the disturbance occurs, the first physical quantity starts the defrosting operation only with the first physical quantity. Timing may be misjudged.
  • the second physical quantity is used together with the first physical quantity for controlling whether or not the defrosting operation is necessary.
  • the second physical quantity is, for example, the opening degree or capacity coefficient (Cv value) of the expansion valve.
  • the first physical quantity in a situation where there is no disturbance such as wind has a correlation with the evaporation temperature in the outdoor heat exchanger, and the evaporation temperature has a correlation with the second physical quantity. Therefore, the first physical quantity and the second physical quantity are Indicates a correlation. Therefore, it is possible to determine the value of the first physical quantity for starting the defrosting operation from the second physical quantity in a situation where there is no disturbance.
  • the second physical quantity is determined by the state of the refrigerant circuit, it is not affected by disturbance such as wind. Therefore, even if a disturbance occurs, the value of the first physical quantity for starting the defrosting operation in a situation where there is no disturbance can be determined from the second physical quantity.
  • the air conditioner of the present disclosure it is possible to execute the defrosting operation at an appropriate timing even in a situation where a disturbance such as wind occurs.
  • FIG. 1 It is a whole lineblock diagram of an air harmony device according to Embodiment 1 of this indication. It is the figure which showed the state of the four-way valve and the flow of a refrigerant
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of defrosting operation execution determination executed by a control device according to Embodiment 2. It is a figure which shows an example of the defrost start determination map in the modification 1. It is a figure which shows an example of the defrost start determination map in the modification 2. It is a whole block diagram of the air conditioning apparatus in the modification 3.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an air-conditioning apparatus according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • the air conditioner 1 includes an outdoor unit 2 and an indoor unit 3.
  • the outdoor unit 2 is installed outdoors affected by wind and snow, and the indoor unit 3 is installed in a target space (indoor) where air conditioning is performed.
  • the outdoor unit 2 includes a compressor 10, a four-way valve 20, an expansion valve 40, an outdoor heat exchanger 50, a fan 52, and a fan driving device 54. Outdoor unit 2 further includes tubes 62, 64, 66, 68, 70, 72, temperature sensors 82, 86, 92, pressure sensor 84, and control device 100.
  • Indoor unit 3 includes an indoor heat exchanger 30, a fan 32, and a temperature sensor 88. The indoor unit 3 is connected to the outdoor unit 2 through pipes 64 and 66.
  • Pipe 62 connects the discharge port of compressor 10 and port p1 of four-way valve 20.
  • the pipe 64 connects the port p2 of the four-way valve 20 and the indoor heat exchanger 30.
  • the pipe 66 connects the indoor heat exchanger 30 and the expansion valve 40.
  • the pipe 68 connects the expansion valve 40 and the outdoor heat exchanger 50.
  • the pipe 70 connects the outdoor heat exchanger 50 and the port p3 of the four-way valve 20.
  • the pipe 72 connects the port p4 of the four-way valve 20 and the suction port of the compressor 10.
  • the compressor 10 compresses the refrigerant sucked from the pipe 72 and outputs the compressed refrigerant to the pipe 62.
  • the compressor 10 is configured to be able to adjust the operating frequency f in accordance with a control signal from the control device 100.
  • the output of the compressor 10 is adjusted by adjusting the operating frequency f of the compressor 10.
  • Various types of compressor 10 can be employed, and for example, a rotary type, a reciprocating type, a scroll type, a screw type, or the like can be employed.
  • the four-way valve 20 is switched to either the first state (during heating operation) or the second state (during defrosting operation) according to a control signal from the control device 100.
  • the first state the port p1 and the port p2 communicate with each other, and the port p3 and the port p4 communicate with each other.
  • the pipe 62 and the pipe 64 are connected, and the pipe 70 and the pipe 72 are connected.
  • the second state the port p1 and the port p3 communicate with each other, and the port p2 and the port p4 communicate with each other.
  • the pipe 62 and the pipe 70 are connected, and the pipe 64 and the pipe 72 are connected.
  • the indoor heat exchanger 30 condenses the refrigerant output from the compressor 10 to the pipe 64 through the four-way valve 20 during the heating operation, and outputs the condensed refrigerant to the pipe 66.
  • the indoor heat exchanger 30 is configured such that high-temperature and high-pressure superheated steam (refrigerant) output from the compressor 10 exchanges heat (radiates heat) with indoor air. By this heat exchange, the refrigerant is condensed and liquefied.
  • the fan 32 is attached to the indoor heat exchanger 30 and blows air to the indoor heat exchanger 30.
  • the expansion valve 40 decompresses the refrigerant output from the indoor heat exchanger 30 to the pipe 66 and outputs it to the pipe 68 during the heating operation.
  • the expansion valve 40 is configured by, for example, an electronic expansion valve (LEV), and the opening degree Op is adjusted according to a control signal from the control device 100.
  • LUV electronic expansion valve
  • the opening degree Op of the expansion valve 40 is changed in the closing direction, the refrigerant pressure on the outlet side of the expansion valve 40 decreases and the dryness of the refrigerant increases.
  • the opening degree Op of the expansion valve 40 is changed in the opening direction, the refrigerant pressure on the outlet side of the expansion valve 40 increases and the dryness of the refrigerant decreases.
  • the expansion valve 40 outputs the detected value of the opening degree Op to the control device 100.
  • the outdoor heat exchanger 50 evaporates the refrigerant output from the expansion valve 40 to the pipe 68 and outputs it to the pipe 70 during the heating operation.
  • the outdoor heat exchanger 50 is configured such that the refrigerant decompressed by the expansion valve 40 exchanges heat (absorbs heat) with the outside air. By this heat exchange, the refrigerant evaporates and becomes superheated steam.
  • the outdoor heat exchanger 50 can form frost when the refrigerant exchanges heat with the outside air (heat absorption) during the heating operation. And if it determines with the amount of frost forming to the outdoor heat exchanger 50 having become fixed amount (this determination process is mentioned later), the defrost operation which defrosts the outdoor heat exchanger 50 is performed. .
  • the defrosting operation the high-temperature and high-pressure superheated steam (refrigerant) output from the compressor 10 to the pipe 70 through the four-way valve 20 is supplied to the outdoor heat exchanger 50. Thereby, defrosting of the outdoor heat exchanger 50 is performed.
  • the fan 52 is attached to the outdoor heat exchanger 50 and blows air to the outdoor heat exchanger 50.
  • the fan driving device 54 includes a motor that drives the fan 52, and drives the fan 52 in accordance with a fan command voltage Vsp received from the control device 100.
  • the temperature sensor 82 detects the temperature To of the refrigerant on the outlet side of the compressor 10 during the heating operation, and outputs the detected value to the control device 100.
  • the pressure sensor 84 detects the refrigerant pressure Po on the outlet side of the compressor 10 during the heating operation, and outputs the detected value to the control device 100.
  • the pressure Po corresponds to the pressure on the inlet side of the indoor heat exchanger 30.
  • the temperature sensor 88 detects the refrigerant condensation temperature Tc in the indoor heat exchanger 30, and outputs the detected value to the control device 100.
  • the temperature sensor 86 detects the temperature Te of the refrigerant on the inlet side of the outdoor heat exchanger 50 during the heating operation, and outputs the detected value to the control device 100.
  • This temperature Te corresponds to the refrigerant evaporation temperature in the outdoor heat exchanger 50.
  • the temperature sensor 92 detects the outside air temperature Ta where the outdoor unit 2 (outdoor heat exchanger 50) is installed, and outputs the detected value to the control device 100.
  • the control device 100 includes a CPU (Central Processing Unit), a memory (ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory)), an input / output buffer for inputting / outputting various signals, etc. (all not shown). Then, each device in the air conditioner 1 is controlled. Note that this control is not limited to processing by software, and processing by dedicated hardware (electronic circuit) is also possible.
  • CPU Central Processing Unit
  • memory ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory)
  • RAM Random Access Memory
  • the control device 100 controls the operating frequency of the compressor 10 and the opening degree Op of the expansion valve 40 so that the air conditioner 1 performs a desired air conditioning operation.
  • the control device 100 executes fan rotation speed control for controlling the rotation speed of the fan 52 to the target rotation speed.
  • the control device 100 generates the fan command voltage Vsp so that the rotation speed of the fan 52 becomes the target rotation speed, and outputs the generated fan command voltage Vsp to the fan drive device 54.
  • the control device 100 further controls whether or not the defrosting operation for defrosting the outdoor heat exchanger 50 is necessary during the heating operation. And if the control apparatus 100 judges that execution of a defrost operation is required, it will perform a defrost operation by switching the flow of a refrigerant
  • FIG. 2 is a diagram showing the state of the four-way valve 20 and the flow of the refrigerant during the heating operation.
  • the refrigerant that has been brought into a high-temperature and high-pressure vapor state by the compressor 10 is supplied to the indoor heat exchanger 30 via the four-way valve 20, and the indoor heat exchanger 30 It is condensed (liquefied) by exchanging heat with the air (dissipating heat) to become a high-pressure liquid refrigerant.
  • the refrigerant is decompressed by the expansion valve 40 and supplied to the outdoor heat exchanger 50, and is evaporated (vaporized) by exchanging heat (absorbing heat) with the outside air in the outdoor heat exchanger 50 to become a low-pressure gas refrigerant. Then, the refrigerant is sucked into the compressor 10 again via the four-way valve 20. Thereby, the space (indoor) where the indoor heat exchanger 30 is installed is heated.
  • FIG. 3 is a view showing the state of the four-way valve 20 and the flow of the refrigerant during the defrosting operation.
  • the refrigerant that has been brought into a high-temperature and high-pressure vapor state by compressor 10 is supplied to outdoor heat exchanger 50 via four-way valve 20. Thereby, defrosting of the outdoor heat exchanger 50 is performed.
  • the refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger 50 is again sucked into the compressor 10 via the expansion valve 40, the indoor heat exchanger 30, and the four-way valve 20.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the fan driving device 54 shown in FIG.
  • fan drive device 54 includes a motor 56 and a control board 58.
  • the motor 56 is driven by an inverter of the control board 58 to generate a rotational driving force, and the driving force generated by the motor 56 is transmitted to the rotating shaft of the fan 52.
  • the motor 56 is, for example, a brushless DC motor.
  • the control board 58 includes an inverter that drives the motor 56 and a drive circuit that generates a drive signal for the inverter (none of which is shown).
  • the drive circuit receives supply of operating power (direct current) from control device 100 and also receives fan command voltage Vsp. Then, the drive circuit adjusts the duty ratio of the drive signal for driving the inverter in accordance with the fan command voltage Vsp.
  • the duty ratio of the drive signal is adjusted so that the duty ratio increases as the fan command voltage Vsp increases (the ON time of the switching element of the inverter increases), and the duty ratio decreases as the fan command voltage Vsp decreases.
  • the duty ratio of the drive signal is adjusted so as to decrease (the ON time of the switching element of the inverter is shortened).
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of a processing procedure of fan rotation speed control executed in the control device 100.
  • the series of processes shown in this flowchart is repeatedly executed at predetermined time intervals while the air conditioner 1 is in operation (when the compressor 10 is in operation).
  • control device 100 acquires actual rotation speed Na of fan 52 (outdoor unit fan) from fan drive device 54 (step S10).
  • the actual rotational speed Na of the fan 52 can be detected by the motor 56 using a hall sensor or the like.
  • control device 100 calculates fan command voltage Vsp based on deviation ⁇ N (step S40). Specifically, when deviation ⁇ N is a positive value (Na> Nt), control device 100 generates fan command voltage Vsp such that fan command voltage Vsp decreases as deviation ⁇ N increases. On the other hand, when deviation ⁇ N is a negative value (Na ⁇ Nt), control device 100 generates fan command voltage Vsp such that fan command voltage Vsp increases as deviation ⁇ N increases.
  • control device 100 outputs the calculated fan command voltage Vsp to the fan driving device 54 (step S50).
  • control device 100 shifts the process to return without executing the processes in steps S40 and S50. To do. In this case, fan command voltage Vsp is maintained at the previous calculated value (no adjustment of fan command voltage Vsp based on deviation ⁇ N).
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a change in the amount of frost formation on the outdoor heat exchanger 50.
  • FIG. 7 is a diagram showing the transition of the fan command voltage Vsp according to the change in the amount of frost formation shown in FIG.
  • the amount of frost formation to the outdoor heat exchanger 50 increases (FIG. 6)
  • the resistance of the flow of the wind in the outdoor unit 2 will increase.
  • the load of the fan 52 increases and the rotation speed of the fan 52 tends to decrease.
  • fan command voltage Vsp rises in order to control the rotation speed of fan 52 to the target rotation speed (FIG. 7).
  • the amount of frost formation on the outdoor heat exchanger 50 and the fan command voltage Vsp show a correlation. Therefore, by determining in advance the relationship between the frost formation amount and the fan command voltage Vsp, the frost formation amount at which the defrosting operation of the outdoor heat exchanger 50 is started can be determined from the fan command voltage Vsp. For example, when the defrosting operation of the outdoor heat exchanger 50 is started at the frost amount F0 and the fan command voltage Vsp when the frost amount is F0 is Vth, the fan command voltage Vsp reaches Vth. The defrosting operation can be started with this.
  • the rotation of the fan 52 is influenced by the wind outdoors. Further, when a part of the fan 52 is missing, the rotational load of the fan 52 changes. When a disturbance such as the influence of wind on the fan 52 or a part of the fan 52 missing occurs, the fan command voltage Vsp changes in order to control the rotational speed of the fan 52 to the target rotational speed. Thereby, there is a possibility that the frost formation amount based on the fan command voltage Vsp and the start timing of the defrosting operation based on the frost formation amount may be erroneously determined.
  • the problem when the fan 52 is affected by the wind outdoors will be described in detail.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the transition of the fan command voltage Vsp when the fan 52 receives the tailwind.
  • a line L3 shows the transition of the fan command voltage Vsp when the fan 52 receives the tailwind.
  • a dotted line L2 indicates, for reference, a transition of the fan command voltage Vsp (FIG. 7) when there is no disturbance (no wind).
  • the timing at which the fan command voltage Vsp reaches Vth is time t3, and is delayed by time ⁇ t1 from the time t1 at which the fan command voltage Vsp reaches Vth when there is no disturbance (no wind). That is, when the fan 52 receives the additional wind, the start of the defrosting operation is delayed by the time ⁇ t1 from the time t1 when the defrosting operation should be originally started.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the transition of the fan command voltage Vsp when the fan 52 receives a head wind.
  • a line L4 indicates the transition of the fan command voltage Vsp when the fan 52 receives a head wind.
  • a dotted line L2 indicates, for reference, a transition of the fan command voltage Vsp (FIG. 7) when there is no disturbance (no wind).
  • the timing at which the fan command voltage Vsp reaches Vth is time t5, and when there is no disturbance (no wind), it is earlier than the time t1 at which the fan command voltage Vsp reaches Vth by time ⁇ t2. That is, when the fan 52 receives a head wind, the start of the defrosting operation is advanced by the time ⁇ t2 from the time t1 when the defrosting operation should be originally started.
  • the amount of frost formation on the outdoor heat exchanger 50 and the start timing of the defrosting operation based on the amount of frost formation are erroneously determined.
  • the defrosting is performed. Driving may be performed more than necessary, or may not operate at a necessary timing, and indoor comfort may be impaired.
  • the air conditioning apparatus 1 whether or not to perform the defrosting operation is controlled based on the fan command voltage Vsp and the opening degree Op of the expansion valve 40.
  • the fan command voltage Vsp and the opening degree Op of the expansion valve 40 have a correlation under the condition where there is no disturbance. Therefore, it is possible to determine the value of the fan command voltage Vsp for starting the defrosting operation from the opening Op of the expansion valve 40 in a situation where there is no disturbance.
  • the opening degree Op of the expansion valve 40 is determined by the state of the refrigerant circuit, it is not affected by disturbances such as wind.
  • the value of the fan command voltage Vsp for starting the defrosting operation in a situation where there is no disturbance can be determined from the opening Op of the expansion valve 40. That is, the defrosting operation can be performed at an appropriate timing even under a situation in which a disturbance such as wind occurs.
  • the control of whether or not the defrosting operation is necessary in the first embodiment will be described in detail.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the relationship between the fan command voltage Vsp and the evaporation temperature Te in the outdoor heat exchanger 50 when the outside air temperature Ta is constant and the state of the refrigerant circuit is controlled to be constant.
  • the state of the refrigerant circuit is, for example, the discharge temperature of the refrigerant circulating on the refrigerant circuit 10 on the outlet side, the supercooling degree SC on the outlet side of the indoor heat exchanger 30, or the outlet side of the outdoor heat exchanger 50.
  • the degree of superheat SH that is, FIG. 10 shows the relationship between the fan command voltage Vsp and the evaporation temperature Te in a situation where at least one of these is controlled to be constant by the compressor 10, the expansion valve 40, or the like.
  • the fan command voltage Vsp and the evaporation temperature Te show a correlation under the certain conditions as described above. Specifically, when the fan command voltage Vsp increases, the evaporation temperature Te decreases, and when the fan command voltage Vsp decreases, the evaporation temperature Te increases.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of the relationship between the evaporation temperature Te and the opening degree Op of the expansion valve 40 when the outside air temperature Ta is constant and the state of the refrigerant circuit is controlled to be constant.
  • the evaporation temperature Te and the opening degree Op of the expansion valve 40 show a correlation. Specifically, when the evaporation temperature Te increases, the opening Op of the expansion valve 40 increases, and when the evaporation temperature Te decreases, the opening Op of the expansion valve 40 decreases.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of the relationship between the fan command voltage Vsp and the opening degree Op of the expansion valve 40 when the outside air temperature Ta is constant and the state of the refrigerant circuit is controlled to be constant.
  • the fan command voltage Vsp and the opening degree Op of the expansion valve 40 show a correlation from the relationship shown in FIGS. Specifically, when the fan command voltage Vsp increases, the opening Op of the expansion valve 40 decreases, and when the fan command voltage Vsp decreases, the opening Op of the expansion valve 40 increases.
  • the relationship between the fan command voltage Vsp and the opening degree Op of the expansion valve 40 is obtained in advance for each condition (the refrigerant circulation flow rate, the condensation temperature Tc, etc.) that defines the outside air temperature Ta and the state of the refrigerant circuit.
  • the value of the fan command voltage Vsp corresponding to the amount of frost formation on the outdoor heat exchanger 50 that starts the defrosting operation can be determined from the opening Op of the expansion valve 40.
  • the opening Op of the expansion valve 40 is determined by the outside air temperature Ta and the above-mentioned conditions that define the state of the refrigerant circuit, so that it is not affected by disturbances such as wind that the fan 52 receives. Therefore, even if the fan command voltage Vsp fluctuates due to the influence of the disturbance, the value of the fan command voltage Vsp for starting the defrosting operation is determined from the opening Op of the expansion valve 40 in a situation where there is no disturbance. Can do. Therefore, it is possible to appropriately determine the timing for starting the defrosting operation even in a situation where disturbance is occurring.
  • the opening Op of the expansion valve 40 varies to some extent due to manufacturing variations of the expansion valve 40. Therefore, as shown in the figure, when there is a relationship that the opening Op of the expansion valve 40 corresponding to the value Vth of the fan command voltage Vsp for starting the defrosting operation is A, due to manufacturing variations of the expansion valve 40 In consideration of variations in the opening Op, etc., it is desirable to start the defrosting operation when the opening Op of the expansion valve 40 is within the range of A ⁇ ⁇ ( ⁇ is the variation).
  • the amount of frost formation on the outdoor heat exchanger 50 depends on the outside air temperature Ta. Further, the opening Op of the expansion valve 40 is determined by conditions (the refrigerant circulation flow rate, the condensation temperature Tc, etc.) that define the state of the refrigerant circuit.
  • the circulating flow rate of the refrigerant is determined by the load in the room where the indoor unit 3 is installed, and the condensation temperature Tc is determined by the load in the room and the amount of air supplied to the room. That is, since the refrigerant circulation flow rate and the condensation temperature Tc change depending on the indoor load and the like, the opening degree Op of the expansion valve 40 varies depending on the conditions of the refrigerant circulation flow rate and the condensation temperature Tc.
  • the opening Op of the expansion valve 40 (hereinafter referred to as “defrosting start valve opening”) corresponding to the fan command voltage Vsp (Vth) for starting the defrosting operation is the outside air temperature Ta, the circulating flow rate of the refrigerant, And it varies depending on the condensation temperature Tc. Therefore, in the present disclosure, the defrost start valve opening degree for determining the start of the defrost operation is defined by a map for each outside air temperature Ta, the circulation flow rate, and the condensation temperature Tc.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a map that defines the opening degree of the expansion valve 40 that starts the defrosting operation (defrosting start valve opening degree).
  • a defrosting start valve opening degree A that uses the operating frequency f of the compressor 10 and the condensation temperature Tc as parameters is defined (hereinafter, such as this The map is referred to as a “defrost start determination map”). Since the circulating flow rate of the refrigerant has a correlation with the operating frequency f of the compressor 10, in the first embodiment, the operating frequency f of the compressor 10 is used as a parameter related to the circulating flow rate of the refrigerant.
  • the opening degree Op (defrosting start valve opening degree) of the expansion valve 40 corresponding to the fan command voltage Vsp (Vth) for starting the defrosting operation for each outside air temperature Ta, the operating frequency f of the compressor 10 and the condensation temperature Tc. Can be prepared in advance by an experiment or the like to prepare a defrosting start determination map as shown in the figure.
  • the defrosting start determination map obtained in this way is stored in the memory (ROM) of the control device 100.
  • the defrosting operation based on the opening degree Op of the expansion valve 40 using the above defrosting start determination map is performed. Whether or not execution is necessary is determined.
  • the threshold value ⁇ corresponds to an execution condition for determining whether or not to perform the defrosting operation based on the opening degree Op of the expansion valve 40, and is the minimum of the defrosting start valve opening degree A defined in the defrosting start determination map. It is appropriately set to a value smaller than the value.
  • the defrost start valve opening degree A is extracted from the defrost start determination map according to the outside air temperature Ta, the operating frequency f of the compressor 10 and the condensation temperature Tc. Is done.
  • the opening Op of the expansion valve 40 varies, and the detected values of the outside air temperature Ta and the condensation temperature Tc also include variations of the temperature sensor. Therefore, in consideration of these variations, the defrosting operation is started when the opening degree Op detected in the expansion valve 40 is included in the range of A ⁇ ⁇ 1 ( ⁇ 1 is a variation).
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of defrosting operation execution determination executed by the control device 100.
  • a series of processing shown in this flowchart is performed, for example, at a predetermined interval (for example, every hour) while the air conditioner 1 is operating (the compressor 10 is operating) after a predetermined time has elapsed since the previous defrosting operation was performed. ) Is executed.
  • control device 100 acquires fan command voltage Vsp of fan 52 (outdoor unit fan) (step S110).
  • the fan command voltage Vsp is generated in the fan rotation speed control shown in FIG.
  • the control device 100 determines whether or not the fan command voltage Vsp is equal to or higher than the threshold value ⁇ (step S120).
  • the threshold value ⁇ defines an execution condition for determining whether or not to perform the defrosting operation based on the opening degree Op of the expansion valve 40, and the fan command voltage Vsp is greater than the threshold value ⁇ . Is lower (NO in step S120), the control device 100 shifts the process to the end without executing a series of subsequent processes.
  • control device 100 acquires a detected value of opening Op of expansion valve 40 from expansion valve 40 (Ste S130). Next, the control device 100 acquires the operating frequency f of the compressor 10, acquires the detection value of the condensation temperature Tc from the temperature sensor 88, and acquires the detection value of the outside air temperature Ta from the temperature sensor 92 (step S140). .
  • control apparatus 100 calculates the defrost start valve opening degree A from the defrost start determination map (FIG. 13) memorize
  • the control device 100 determines that the opening Op (detected value) of the expansion valve 40 acquired in step S130 is within a range of A ⁇ ⁇ 1. It is determined whether it is included (step S160). When it is determined that the opening Op of the expansion valve 40 is included in the range of A ⁇ ⁇ 1 (YES in step S160), the control device 100 moves the four-way valve 20 from the first state (heating operation) to the first state. It switches to 2 states (defrost operation) and performs a defrost operation (step S170).
  • step S160 When it is determined in step S160 that the detected value of the opening Op of the expansion valve 40 is not included in the range of A ⁇ ⁇ 1 (NO in step S160), the process of step S170 is not executed and the process ends. The process is transferred to. That is, in this case, the heating operation is maintained without performing the defrosting operation.
  • the opening degree Op (second physical quantity) of the expansion valve 40 is used together with the fan command voltage Vsp (first physical quantity) to control whether or not to perform the defrosting operation. Used.
  • the value of the fan command voltage Vsp for starting the defrosting operation under the condition of no disturbance is set as the opening Op of the expansion valve 40. It can be judged from. Therefore, according to the first embodiment, it is possible to execute the defrosting operation at an appropriate timing even in a situation where disturbance is occurring.
  • Embodiment 2 the opening Op of the expansion valve 40 is used to control whether or not the defrosting operation is to be performed.
  • the capacity coefficient ( Generally, it is also referred to as “Cv value”).
  • the opening Op of the expansion valve 40 includes manufacturing variations of the expansion valve 40
  • the Cv value does not include manufacturing variations of the expansion valve 40. Therefore, the control accuracy of whether or not the defrosting operation is necessary can be improved.
  • the Cv value of the expansion valve 40 can be calculated by the following equation.
  • Cv 0.366 ⁇ Q ⁇ ⁇ (G / ⁇ P) (1)
  • Q is the liquid flow rate (m 3 / h)
  • G is the specific gravity of the liquid
  • ⁇ P is the differential pressure between the absolute pressure (MPaA) on the primary side of the expansion valve 40 and the absolute pressure (MPaA) on the secondary side.
  • the liquid flow rate Q (m 3 / h) is estimated by the following equation.
  • Gr the refrigerant flow rate (kg / h)
  • the suction density (kg / m 3 )
  • Vst the displacement volume (constant) of the compressor 10
  • f the operating frequency (Hz) of the compressor 10
  • ⁇ v The volume efficiency (for example, constant 0.9) of the compressor 10 is shown.
  • the refrigerant flow rate Gr corresponds to the refrigerant circulation flow rate in the refrigerant circuit.
  • the Cv value of the expansion valve 40 can be calculated from the operating frequency f of the compressor 10 and the differential pressure ⁇ P of the expansion valve 40, and manufacturing variations of the expansion valve 40 can be calculated. Physical quantity not included.
  • the configuration of the air conditioner 1 according to the second embodiment is the same as the configuration of the first embodiment shown in FIG. Further, the fan rotation speed control is also executed in the same manner as in the first embodiment in accordance with the processing procedure shown in FIG.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a defrosting start determination map according to the second embodiment.
  • a defrosting start Cv value B using the operating frequency f of the compressor 10 and the condensation temperature Tc as parameters is defined for each outside air temperature Ta.
  • the defrost start Cv value is the Cv value of the expansion valve 40 corresponding to the fan command voltage Vsp (Vth) for starting the defrost operation.
  • the defrost start Cv value B is extracted from the defrost start determination map according to the outside air temperature Ta, the operating frequency f of the compressor 10, and the condensation temperature Tc.
  • the defrosting operation is started when the calculated Cv value is included in the range of B ⁇ ⁇ 2 ( ⁇ 2 is the variation).
  • FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of defrosting operation execution determination executed by the control device 100 according to the second embodiment.
  • the series of processes shown in this flowchart is also executed at predetermined intervals while the air conditioner 1 is operating, for example, after a predetermined time has elapsed since the previous defrosting operation was executed.
  • step S210 and S220 are the same as the processes in steps S110 and S120 shown in FIG. Then, when it is determined in step S220 that fan command voltage Vsp is equal to or higher than threshold value ⁇ (YES in step S220), control device 100 causes operating frequency f of compressor 10 and refrigerant on the inlet side of expansion valve 40 to enter. And the refrigerant pressure P2 on the outlet side of the expansion valve 40 are acquired (step S225). The pressures P1 and P2 are detected by a pressure sensor (not shown).
  • control device 100 calculates a differential pressure ⁇ P between the pressure P1 and the pressure P2, and uses the above equations (1) to (3) to calculate the Cv value of the expansion valve 40 from the differential pressure ⁇ P and the frequency f. Calculate (step S230).
  • control device 100 acquires the detection value of the condensation temperature Tc from the temperature sensor 88, and acquires the detection value of the outside air temperature Ta from the temperature sensor 92 (step S240).
  • control apparatus 100 removes from the defrost start determination map (FIG. 15) memorize
  • the frost start Cv value B is acquired (step S250).
  • control device 100 determines whether or not the Cv value of the expansion valve 40 calculated in step S230 is included in the range of B ⁇ ⁇ 2. Determination is made (step S260). When it is determined that the Cv value of expansion valve 40 is included in the range of B ⁇ ⁇ 2 (YES in step S260), control device 100 changes four-way valve 20 from the first state (heating operation) to the second state. It switches to a state (defrost operation) and performs a defrost operation (step S270).
  • step S260 If it is determined in step S260 that the Cv value of the expansion valve 40 is not included in the range of B ⁇ ⁇ 2 (NO in step S260), the process of step S270 is not executed and the process is ended. To be migrated. That is, in this case, the heating operation is maintained without performing the defrosting operation.
  • the Cv value (second physical quantity) of the expansion valve 40 is used together with the fan command voltage Vsp (first physical quantity) for controlling whether or not to perform the defrosting operation. It is done.
  • the defrosting operation can be performed at an appropriate timing even under a situation where a disturbance is occurring.
  • Modification 1 In the first embodiment, the expansion valve 40 that starts the defrosting operation is opened from the defrosting start determination map shown in FIG. 13 for each outside air temperature Ta, the operating frequency f of the compressor 10, and the condensation temperature Tc.
  • the defrosting start valve opening degree A indicating the degree Op is obtained, and in the second embodiment, the Cv value of the expansion valve 40 that starts the defrosting operation is removed from the defrosting start determination map shown in FIG.
  • the frost start Cv value B was obtained.
  • the pressure on the indoor heat exchanger 30 entry side may be used instead of the condensation temperature Tc. Since the pressure on the inlet side of the indoor heat exchanger 30 corresponds to the refrigerant pressure Po on the outlet side of the compressor 10, it can be detected by the pressure sensor 84 (FIG. 1).
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a defrosting start determination map in the first modification.
  • the defrost start valve opening degree C using the operating frequency f of the compressor 10 and the pressure on the inlet side of the indoor heat exchanger 30 as parameters is defined for each outside air temperature Ta. Yes.
  • the opening degree (defrosting) of the expansion valve 40 corresponding to the fan command voltage Vsp (Vth) for starting the defrosting operation for each outside air temperature Ta, the operating frequency f of the compressor 10 and the pressure on the inlet side of the indoor heat exchanger 30.
  • a Cv value may be used instead of the opening Op of the expansion valve 40 as in the second embodiment with respect to the first embodiment.
  • the circulation flow rate of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit shows a correlation with the operating frequency f of the compressor 10, and therefore in each of the above embodiments, compression is performed as a parameter relating to the circulation flow rate.
  • the operating frequency f of the machine 10 is used, but the circulating flow rate itself may be used instead of the operating frequency f of the compressor 10.
  • various known methods based on measurement using a flow meter or estimation without using a flow meter can be employed.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a defrosting start determination map in the second modification.
  • a defrosting start valve opening degree D is defined for each outside air temperature Ta, using the refrigerant circulation flow rate Q in the refrigerant circuit and the condensation temperature Tc in the indoor heat exchanger 30 as parameters. ing.
  • the defrost start valve opening degree D is extracted from the defrost start determination map according to the outside air temperature Ta, the circulation flow rate Q, and the condensation temperature Tc. Is done. Then, considering the manufacturing variation of the expansion valve 40 and the like, the defrosting operation is started when the opening degree Op detected in the expansion valve 40 is included in the range of D ⁇ ⁇ 4 ( ⁇ 4 is a variation).
  • a Cv value may be used instead of the opening Op of the expansion valve 40 as in the second embodiment with respect to the first embodiment.
  • a plurality of expansion valves may be provided between the indoor heat exchanger 30 and the outdoor heat exchanger 50.
  • FIG. 19 is an overall configuration diagram of the air-conditioning apparatus according to Modification 3.
  • FIG. 19 representatively shows a configuration in which two expansion valves connected in series are provided between the indoor heat exchanger 30 and the outdoor heat exchanger 50.
  • an air conditioner 1 ⁇ / b> A according to the modification 3 includes an outdoor unit 2 ⁇ / b> A and an indoor unit 3.
  • the outdoor unit 2A includes expansion valves 40A and 40B in place of the expansion valve 40 in the configuration of the air conditioner 1 shown in FIG.
  • the expansion valves 40A and 40B are disposed in series between the indoor heat exchanger 30 and the outdoor heat exchanger 50.
  • the expansion valve 40A depressurizes the refrigerant output from the indoor heat exchanger 30 to the pipe 66 and outputs it to the pipe 67 during the heating operation.
  • the expansion valve 40B further depressurizes the refrigerant output from the expansion valve 40A to the pipe 67 and outputs it to the pipe 68 during the heating operation.
  • the expansion valve 40A outputs the detected value of the opening degree Op1 to the control device 100, and the expansion valve 40B outputs the detected value of the opening degree Op2 to the control device 100.
  • the air conditioner 1A whether or not to perform the defrosting operation is controlled based on the total opening determined from the opening Op1 of the expansion valve 40A and the opening Op2 of the expansion valve 40B. Specifically, the total opening degree (defrosting start valve opening degree) of the expansion valves 40A and 40B corresponding to the fan command voltage Vsp (Vth) for starting the defrosting operation is obtained in advance by experiments or the like, and FIG. 17. A defrosting start determination map as shown in FIG. 18 is obtained.
  • the total opening Opt of the opening Op1 of the expansion valve 40A and the opening Op2 of the expansion valve 40B is obtained by the following equation.
  • the defrost start valve opening E is extracted from the defrost start determination map, and the total opening Opt of the expansion valves 40A and 40B is E ⁇ ⁇ 5 ( ⁇ 5 varies depending on the manufacturing variation of the expansion valves 40A and 40B). Min), the defrosting operation is started.
  • the necessity of performing the defrosting operation is controlled based on the total Cv value determined from the Cv value Cv1 of the expansion valve 40A and the Cv value Cv2 of the expansion valve 40B. Also good. Specifically, the total Cv value (defrosting start Cv value) of the expansion valves 40A and 40B corresponding to the fan command voltage Vsp (Vth) for starting the defrosting operation is obtained in advance by experiments or the like, and is shown in FIG. Such a defrost start determination map may be obtained.
  • the total Cv value Cvt of the Cv value Cv1 of the expansion valve 40A and the Cv value Cv2 of the expansion valve 40B is obtained by the following equation.
  • the defrosting start Cv value F is extracted from the defrosting start determination map, and the total Cv value Cvt of the expansion valves 40A and 40B is in the range of F ⁇ ⁇ 6 ( ⁇ 6 is the variation) in consideration of the variation of the temperature sensor and the like. If included, the defrosting operation may be started.
  • the necessity of performing the defrosting operation is controlled based on the fan command voltage Vsp and the opening Op or Cv value of the expansion valve 40.
  • the fan command voltage Vsp the actual voltage of the fan 52 may be used, or the current or power of the fan 52 may be used.

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Abstract

空気調和装置(1)は、圧縮機(10)、室内熱交換器(30)、膨張弁(40)及び室外熱交換器(50)が冷媒配管によって環状に接続された冷媒回路と、室外熱交換器(50)に設けられるファン(52)と、冷媒回路を制御することによって室外熱交換器(50)の除霜を行なう除霜運転を実行可能に構成された制御装置(100)とを備える。制御装置(100)は、ファン(52)の回転数を制御するファン指令電圧と、膨張弁(40)の開度とに基づいて、除霜運転の実行要否を制御する。

Description

空気調和装置
 本開示は、空気調和装置に関し、特に、室外熱交換器の除霜を行なう除霜運転を実行可能な空気調和装置に関する。
 国際公開第2016/084139号パンフレット(特許文献1)は、暖房運転時における室外熱交換器への着霜を検知して除霜可能な空気調和機を開示する。この空気調和機においては、室外熱交換器に送風するファンの回転数を制御する指令電圧に基づいて、室外熱交換器の除霜運転が開始される。これにより、ファンの電流を検知するセンサを設けることなく、安価に室外熱交換器への着霜を検知して除霜運転を行なうことができる(特許文献1参照)。
国際公開第2016/084139号パンフレット
 特許文献1に記載の空気調和機は、電流検知センサを用いることなく、ファンの回転数を制御する指令電圧(以下「ファン指令電圧」とも称する。)に基づいて室外熱交換器への着霜を検知できる点で有用である。しかしながら、屋外に設けられる上記ファンが風の影響を受けたり、ファンの一部が欠けたりする等の外乱が生じると、ファンの回転数を目標に維持するためにファン指令電圧が変動し、室外熱交換器への着霜の検知を誤判定する可能性がある。その結果、除霜運転が必要以上に行なわれたり、必要なタイミングで作動しなかったりする等して、室内の快適性が損なわれる可能性がある。
 本開示は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、風等の外乱が発生している状況下においても、適切なタイミングで除霜運転を実行可能な空気調和装置を提供することである。
 本開示の空気調和装置は、圧縮機、室内熱交換器、膨張弁及び室外熱交換器が冷媒配管によって環状に接続された冷媒回路と、室外熱交換器に設けられるファンと、冷媒回路を制御することによって室外熱交換器の除霜を行なう除霜運転を実行可能に構成された制御装置とを備える。制御装置は、ファンの回転数を制御するための第1の物理量と、膨張弁を通過する冷媒の流量に関する第2の物理量とに基づいて、除霜運転の実行要否を制御する。
 第1の物理量は、たとえば、ファン指令電圧や、ファンの実電圧、電流、電力等である。この第1の物理量は、風等の外乱のない状況下では、除霜運転の開始判断に有用であるけれども、上述のように、外乱が発生すると、第1の物理量のみでは除霜運転の開始タイミングを誤判定し得る。
 そこで、本開示の空気調和装置においては、除霜運転の実行要否の制御に、第1の物理量とともに第2の物理量が用いられる。第2の物理量は、たとえば、膨張弁の開度や容量係数(Cv値)等である。風等の外乱がない状況下における第1の物理量は、室外熱交換器における蒸発温度と相関を示し、蒸発温度は、第2の物理量と相関を示すので、第1の物理量と第2の物理量とは相関を示す。よって、外乱がない状況下における、除霜運転を開始する第1の物理量の値を、第2の物理量から判断することが可能である。ここで、第2の物理量は、冷媒回路の状態によって決まるため、風等の外乱の影響を受けない。したがって、外乱が発生しても、外乱がない状況下における、除霜運転を開始する第1の物理量の値を、第2の物理量から判断することができる。
 本開示の空気調和装置によれば、風等の外乱が発生している状況下においても、適切なタイミングで除霜運転を実行することができる。
本開示の実施の形態1に従う空気調和装置の全体構成図である。 暖房運転中の四方弁の状態と冷媒の流れを示した図である。 除霜運転中の四方弁の状態と冷媒の流れを示した図である。 ファン駆動装置の構成を示す図である。 制御装置において実行されるファン回転数制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。 室外熱交換器への着霜量の推移の一例を示す図である。 図6に示す着霜量の変化に応じたファン指令電圧の推移を示す図である。 ファンが追風を受けるときのファン指令電圧の推移の一例を示す図である。 ファンが向風を受けるときのファン指令電圧の推移の一例を示す図である。 外気温度が一定であり、冷媒回路の状態が一定に制御されている場合の、ファン指令電圧と蒸発温度との関係の一例を示す図である。 外気温度が一定であり、冷媒回路の状態が一定に制御されている場合の、蒸発温度と膨張弁の開度との関係の一例を示す図である。 外気温度が一定であり、冷媒回路の状態が一定に制御されている場合の、ファン指令電圧と膨張弁の開度との関係の一例を示す図である。 除霜運転を開始する膨張弁の開度(除霜開始弁開度)を規定するマップの一例を示す図である。 制御装置により実行される除霜運転実行判定の処理手順の一例を示すフローチャートである。 実施の形態2における除霜開始判定マップの一例を示す図である。 実施の形態2における制御装置により実行される除霜運転実行判定の処理手順の一例を示すフローチャートである。 変形例1における除霜開始判定マップの一例を示す図である。 変形例2における除霜開始判定マップの一例を示す図である。 変形例3における空気調和装置の全体構成図である。
 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
 実施の形態1.
 <空気調和装置の構成>
 図1は、本開示の実施の形態1に従う空気調和装置の全体構成図である。図1を参照して、空気調和装置1は、室外機2と、室内機3とを備える。室外機2は、風雪の影響を受ける屋外に設置され、室内機3は、空調を行なう対象空間(室内)に設置される。
 室外機2は、圧縮機10と、四方弁20と、膨張弁40と、室外熱交換器50と、ファン52と、ファン駆動装置54とを含む。また、室外機2は、管62,64,66,68,70,72と、温度センサ82,86,92と、圧力センサ84と、制御装置100とをさらに含む。室内機3は、室内熱交換器30と、ファン32と、温度センサ88とを含む。室内機3は、管64,66を通じて室外機2に接続されている。
 管62は、圧縮機10の吐出ポートと四方弁20のポートp1とを接続する。管64は、四方弁20のポートp2と室内熱交換器30とを接続する。管66は、室内熱交換器30と膨張弁40とを接続する。管68は、膨張弁40と室外熱交換器50とを接続する。管70は、室外熱交換器50と四方弁20のポートp3とを接続する。管72は、四方弁20のポートp4と圧縮機10の吸入ポートとを接続する。
 圧縮機10は、管72から吸入される冷媒を圧縮して管62へ出力する。圧縮機10は、制御装置100からの制御信号に従って運転周波数fを調整可能に構成される。圧縮機10の運転周波数fを調整することで圧縮機10の出力が調整される。圧縮機10には種々のタイプのものを採用可能であり、たとえば、ロータリータイプ、往復タイプ、スクロールタイプ、スクリュータイプ等のものを採用し得る。
 四方弁20は、制御装置100からの制御信号に従って、第1状態(暖房運転時)及び第2状態(除霜運転時)のいずれかに切替えられる。第1状態では、ポートp1とポートp2とが連通し、ポートp3とポートp4とが連通する。これにより、第1状態では、管62と管64とが接続され、管70と管72とが接続される。第2状態では、ポートp1とポートp3とが連通し、ポートp2とポートp4とが連通する。これにより、第2状態では、管62と管70とが接続され、管64と管72とが接続される。
 室内熱交換器30は、暖房運転中、圧縮機10から四方弁20を通じて管64に出力された冷媒を凝縮して管66へ出力する。室内熱交換器30は、圧縮機10から出力された高温高圧の過熱蒸気(冷媒)が室内の空気と熱交換(放熱)を行なうように構成される。この熱交換により、冷媒は凝縮されて液化する。ファン32は、室内熱交換器30に併設され、室内熱交換器30に空気を送風する。
 膨張弁40は、暖房運転中、室内熱交換器30から管66へ出力された冷媒を減圧して管68へ出力する。膨張弁40は、たとえば電子膨張弁(LEV)によって構成され、制御装置100からの制御信号に従って開度Opが調整される。膨張弁40の開度Opを閉方向に変化させると、膨張弁40出側の冷媒圧力は低下し、冷媒の乾き度は上昇する。膨張弁40の開度Opを開方向に変化させると、膨張弁40出側の冷媒圧力は上昇し、冷媒の乾き度は低下する。膨張弁40は、開度Opの検出値を制御装置100へ出力する。
 室外熱交換器50は、暖房運転中、膨張弁40から管68へ出力された冷媒を蒸発させて管70へ出力する。室外熱交換器50は、膨張弁40により減圧された冷媒が外気と熱交換(吸熱)を行なうように構成される。この熱交換により、冷媒は蒸発して過熱蒸気となる。
 室外熱交換器50は、暖房運転中に冷媒が外気と熱交換(吸熱)を行なう際に着霜し得る。そして、室外熱交換器50への着霜量が一定量になったものと判定されると(この判定処理については後述)、室外熱交換器50の除霜を行なう除霜運転が実行される。除霜運転中は、圧縮機10から四方弁20を通じて管70に出力された高温高圧の過熱蒸気(冷媒)が室外熱交換器50に供給される。これにより、室外熱交換器50の除霜が行なわれる。
 ファン52は、室外熱交換器50に併設され、室外熱交換器50へ空気を送風する。ファン駆動装置54は、ファン52を駆動するモータを含み、制御装置100から受けるファン指令電圧Vspに従ってファン52を駆動する。
 温度センサ82は、暖房運転中の圧縮機10出側の冷媒の温度Toを検出し、その検出値を制御装置100へ出力する。圧力センサ84は、暖房運転中の圧縮機10出側の冷媒の圧力Poを検出し、その検出値を制御装置100へ出力する。なお、圧力Poは、室内熱交換器30入側の圧力に相当する。温度センサ88は、室内熱交換器30における冷媒の凝縮温度Tcを検出し、その検出値を制御装置100へ出力する。
 温度センサ86は、暖房運転中の室外熱交換器50入側の冷媒の温度Teを検出し、その検出値を制御装置100へ出力する。この温度Teは、室外熱交換器50における冷媒の蒸発温度に相当する。温度センサ92は、室外機2(室外熱交換器50)が設置される場所の外気温度Taを検出し、その検出値を制御装置100へ出力する。
 制御装置100は、CPU(Central Processing Unit)、メモリ(ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory))、各種信号を入出力するための入出力バッファ等を含み(いずれも図示せず)、空気調和装置1における各機器の制御を行なう。なお、この制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。
 制御装置100の主要な制御として、制御装置100は、空気調和装置1が所望の空調運転を行なうように、圧縮機10の運転周波数及び膨張弁40の開度Opを制御する。また、制御装置100は、ファン52の回転数を目標回転数に制御するファン回転数制御を実行する。具体的には、制御装置100は、ファン52の回転数が目標回転数となるようにファン指令電圧Vspを生成し、生成したファン指令電圧Vspをファン駆動装置54へ出力する。
 制御装置100は、さらに、暖房運転中、室外熱交換器50の除霜を行なう除霜運転の実行要否を制御する。そして、制御装置100は、除霜運転の実行が必要と判断すると、四方弁20を第1状態から第2状態に切替えて冷媒の流れを切替えることによって除霜運転を実行する。この制御装置100による除霜運転の実行要否の制御については、後ほど詳しく説明する。
 図2は、暖房運転中の四方弁20の状態と冷媒の流れを示した図である。図2を参照して、暖房運転中は、圧縮機10によって高温高圧の蒸気状態とされた冷媒は、四方弁20を経由して室内熱交換器30へ供給され、室内熱交換器30において室内の空気と熱交換(放熱)することにより凝縮(液化)されて高圧の液冷媒となる。
 その後、冷媒は、膨張弁40で減圧されて室外熱交換器50へ供給され、室外熱交換器50において外気と熱交換(吸熱)することにより蒸発(気化)されて低圧のガス冷媒となる。そして、冷媒は、四方弁20を経由して圧縮機10に再び吸入される。これにより、室内熱交換器30が設置された空間(室内)が暖房される。
 図3は、除霜運転中の四方弁20の状態と冷媒の流れを示した図である。図3を参照して、除霜運転中は、圧縮機10によって高温高圧の蒸気状態とされた冷媒は、四方弁20を経由して室外熱交換器50へ供給される。これにより、室外熱交換器50の除霜が行なわれる。なお、室外熱交換器50を通過した冷媒は、膨張弁40、室内熱交換器30、四方弁20を経由して圧縮機10に再び吸入される。
 図4は、図1に示したファン駆動装置54の構成を示す図である。図4を参照して、ファン駆動装置54は、モータ56と、制御基板58とを含む。モータ56は、制御基板58のインバータにより駆動されて回転駆動力を発生し、モータ56が発生した駆動力は、ファン52の回転軸へ伝達される。モータ56は、たとえば、ブラシレスDCモータである。制御基板58は、モータ56を駆動するインバータと、インバータの駆動信号を生成する駆動回路とを含む(いずれも図示せず)。駆動回路は、制御装置100から作動電力(直流)の供給を受けるとともに、ファン指令電圧Vspを受ける。そして、駆動回路は、ファン指令電圧Vspに従って、インバータを駆動する駆動信号のデューティー比を調整する。
 具体的には、ファン指令電圧Vspが高い程デューティー比が高くなるように駆動信号のデューティー比が調整され(インバータのスイッチング素子のオン時間が長くなる)、ファン指令電圧Vspが低い程デューティー比が低くなるように駆動信号のデューティー比が調整される(インバータのスイッチング素子のオン時間は短くなる)。このようなデューティー比の調整により、実質的にモータ電圧の大きさを変化させるのと同様の効果が得られる。このようなデューティー比の調整によるモータ電圧の調整は、たとえば公知のPWM(Pulse Width Modulation)によって実現可能である。
 図5は、制御装置100において実行されるファン回転数制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される一連の処理は、空気調和装置1の作動中(圧縮機10の作動中)に所定時間毎に繰り返し実行される。
 図5を参照して、制御装置100は、ファン52(室外機ファン)の実回転数Naをファン駆動装置54から取得する(ステップS10)。なお、ファン52の実回転数Naは、モータ56においてホールセンサ等を用いて検出することができる。
 次いで、制御装置100は、実回転数Naから目標回転数Ntを差引くことによって、実回転数Naと目標回転数Ntとの偏差ΔN(ΔN=Na-Nt)を算出する(ステップS20)。そして、制御装置100は、偏差ΔNの大きさ(絶対値)がしきい値よりも大きいか否かを判定する(ステップS30)。なお、このしきい値は、微小な偏差ΔNに対しては制御を行なわないようにするための不感帯を設定するものである。
 偏差ΔNの大きさがしきい値よりも大きいと判定されると(ステップS30においてYES)、制御装置100は、偏差ΔNに基づいてファン指令電圧Vspを算出する(ステップS40)。具体的には、制御装置100は、偏差ΔNが正値のとき(Na>Nt)は、偏差ΔNが大きい程、ファン指令電圧Vspが低くなるようにファン指令電圧Vspを生成する。一方、偏差ΔNが負値のとき(Na<Nt)は、制御装置100は、偏差ΔNの大きさが大きい程、ファン指令電圧Vspが高くなるようにファン指令電圧Vspを生成する。
 そして、制御装置100は、算出されたファン指令電圧Vspをファン駆動装置54へ出力する(ステップS50)。なお、ステップS30において、偏差ΔNの大きさがしきい値以下であると判定されると(ステップS30においてNO)、制御装置100は、ステップS40,S50の処理を実行することなくリターンへと処理を移行する。この場合、ファン指令電圧Vspは、前回の演算値に維持される(偏差ΔNに基づくファン指令電圧Vspの調整なし)。
 <除霜運転の実行可否の制御>
 室外熱交換器50への着霜が進行すると除霜運転を行なう必要があるところ、除霜運転が必要以上に行なわれたり、必要なタイミングで作動しなかったりすると、室内の快適性が損なわれる可能性がある。そこで、室外熱交換器50への着霜量に基づいて、除霜運転を適切なタイミングで行なう必要がある。
 図6は、室外熱交換器50への着霜量の推移の一例を示す図である。図7は、図6に示した着霜量の変化に応じたファン指令電圧Vspの推移を示す図である。図6及び図7を参照して、室外熱交換器50への着霜量が増加すると(図6)、室外機2における風の流れの抵抗が増加する。これにより、ファン52の負荷が増大し、ファン52の回転数は低下傾向となる。そうすると、ファン52の回転数を目標回転数に制御するために、ファン指令電圧Vspが上昇する(図7)。
 このように、室外熱交換器50への着霜量とファン指令電圧Vspとは相関を示す。そこで、着霜量とファン指令電圧Vspとの関係を予め求めておくことにより、室外熱交換器50の除霜運転を開始する着霜量をファン指令電圧Vspから判断することができる。たとえば、着霜量F0で室外熱交換器50の除霜運転を開始させるものとし、着霜量がF0であるときのファン指令電圧VspがVthであるとすると、ファン指令電圧VspがVthに達したことをもって除霜運転を開始させることができる。
 ところで、ファン52は室外熱交換器50とともに屋外に設置されるため、ファン52の回転は、屋外での風の影響を受ける。また、ファン52の一部が欠けたりした場合、ファン52の回転負荷が変化する。ファン52が風の影響を受けたり、ファン52の一部が欠けたりする等の外乱が生じると、ファン52の回転数を目標回転数に制御するためにファン指令電圧Vspが変化する。これにより、ファン指令電圧Vspに基づく着霜量、及びその着霜量に基づく除霜運転の開始タイミングを誤判定する可能性がある。以下、ファン52が屋外で風の影響を受ける場合の問題点について詳しく説明する。
 図8は、ファン52が追風を受けるときのファン指令電圧Vspの推移の一例を示す図である。図8において、線L3は、ファン52が追風を受けるときのファン指令電圧Vspの推移を示す。点線L2は、参考用に、外乱がない場合(無風時)におけるファン指令電圧Vspの推移(図7)を示す。
 図8を参照して、時刻t2までは無風であり、時刻t2以降、ファン52は追風(ファン52の回転を促進させる風)を受けている。ファン52が追風を受けると、ファン52の回転数は増加傾向となるので、ファン52の回転数を目標回転数に制御するために、ファン指令電圧Vspは低下する(線L3)。
 そうすると、ファン指令電圧VspがVthに達するタイミングは時刻t3となり、外乱がない場合(無風時)にファン指令電圧VspがVthに達するタイミングの時刻t1よりも時間Δt1だけ遅くなる。すなわち、ファン52が追風を受ける場合、除霜運転の開始は、本来除霜運転を開始すべき時刻t1よりも時間Δt1だけ遅れることとなる。
 図9は、ファン52が向風を受けるときのファン指令電圧Vspの推移の一例を示す図である。図9において、線L4は、ファン52が向風を受けるときのファン指令電圧Vspの推移を示す。点線L2は、参考用に、外乱がない場合(無風時)におけるファン指令電圧Vspの推移(図7)を示す。
 図9を参照して、時刻t4までは無風であり、時刻t4以降、ファン52は向風(回転を妨げる風)を受けている。ファン52が向風を受けると、ファン52の回転数は低下傾向となるので、ファン52の回転数を目標回転数に制御するために、ファン指令電圧Vspは上昇する(線L4)。
 そうすると、ファン指令電圧VspがVthに達するタイミングは時刻t5となり、外乱がない場合(無風時)にファン指令電圧VspがVthに達するタイミングの時刻t1よりも時間Δt2だけ早くなる。すなわち、ファン52が向風を受ける場合、除霜運転の開始は、本来除霜運転を開始すべき時刻t1よりも時間Δt2だけ早まることとなる。
 このように、ファン52が受ける風(外乱)の影響によって、室外熱交換器50への着霜量、及びその着霜量に基づく除霜運転の開始タイミングが誤判定され、その結果、除霜運転が必要以上に行なわれたり、或いは必要なタイミングで作動しなかったりして、室内の快適性が損なわれる可能性がある。
 そこで、この実施の形態1に従う空気調和装置1では、ファン指令電圧Vspと、膨張弁40の開度Opとに基づいて、除霜運転の実行要否が制御される。後ほど説明されるが、外乱がない状況下では、ファン指令電圧Vspと膨張弁40の開度Opとは相関を示す。よって、外乱がない状況下における、除霜運転を開始するファン指令電圧Vspの値を、膨張弁40の開度Opから判断することが可能である。ここで、膨張弁40の開度Opは、冷媒回路の状態によって決まるため、風等の外乱の影響を受けない。したがって、外乱が発生しても、外乱がない状況下における、除霜運転を開始するファン指令電圧Vspの値を、膨張弁40の開度Opから判断することができる。すなわち、風等の外乱が発生している状況下においても、適切なタイミングで除霜運転を実行することができる。以下、本実施の形態1における除霜運転の実行要否の制御について、詳しく説明する。
 図10は、外気温度Taが一定であり、冷媒回路の状態が一定に制御されている場合の、ファン指令電圧Vspと室外熱交換器50における蒸発温度Teとの関係の一例を示す図である。なお、冷媒回路の状態とは、たとえば、冷媒回路を循環する冷媒の圧縮機10出側の吐出温度や、室内熱交換器30出側の過冷却度SC、或いは、室外熱交換器50出側の過熱度SH等である。すなわち、この図10では、これらの少なくとも一つが、圧縮機10や膨張弁40等によって一定に制御されている状況下における、ファン指令電圧Vspと蒸発温度Teとの関係が示されている。
 図10を参照して、上記のような一定条件下では、ファン指令電圧Vspと蒸発温度Teとは相関を示す。具体的には、ファン指令電圧Vspが上昇すると蒸発温度Teは低下し、ファン指令電圧Vspが低下すると蒸発温度Teは上昇する。
 図11は、外気温度Taが一定であり、冷媒回路の状態が一定に制御されている場合の、蒸発温度Teと膨張弁40の開度Opとの関係の一例を示す図である。図11を参照して、一定条件下では、蒸発温度Teと膨張弁40の開度Opとは相関を示す。具体的には、蒸発温度Teが上昇すると膨張弁40の開度Opは上昇し、蒸発温度Teが低下すると膨張弁40の開度Opは低下する。
 図12は、外気温度Taが一定であり、冷媒回路の状態が一定に制御されている場合の、ファン指令電圧Vspと膨張弁40の開度Opとの関係の一例を示す図である。図12を参照して、一定条件下では、図10及び図11に示した関係から、ファン指令電圧Vspと膨張弁40の開度Opとは相関を示す。具体的には、ファン指令電圧Vspが上昇すると膨張弁40の開度Opは低下し、ファン指令電圧Vspが低下すると膨張弁40の開度Opは上昇する。
 そこで、ファン指令電圧Vspと膨張弁40の開度Opとの関係を、外気温度Ta及び冷媒回路の状態を規定する条件(冷媒の循環流量、凝縮温度Tc等)毎に予め求めておくことにより、除霜運転を開始する室外熱交換器50への着霜量に対応するファン指令電圧Vspの値を、膨張弁40の開度Opから判断することができる。
 ここで、膨張弁40の開度Opは、外気温度Ta及び冷媒回路の状態を規定する上記条件によって決まるので、ファン52が受ける風等の外乱の影響を受けない。そのため、ファン指令電圧Vspが外乱の影響を受けて変動しても、外乱がない状況下における、除霜運転を開始するファン指令電圧Vspの値を、膨張弁40の開度Opから判断することができる。したがって、外乱が発生している状況下においても、除霜運転を開始するタイミングを適切に判断することができる。
 なお、一般的に、膨張弁40の製造ばらつきによって、膨張弁40の開度Opは、ある程度のばらつきを有する。そこで、図示されるように、除霜運転を開始するファン指令電圧Vspの値Vthに対応する膨張弁40の開度OpがAであるとの関係がある場合に、膨張弁40の製造ばらつきによる開度Opのばらつき等を考慮して、膨張弁40の開度OpがA±α(αはばらつき分)の範囲に含まれるときに除霜運転を開始するものとするのが望ましい。
 室外熱交換器50への着霜量は、外気温度Taに依存する。また、膨張弁40の開度Opは、冷媒回路の状態を規定する条件(冷媒の循環流量、凝縮温度Tc等)によって決まる。冷媒の循環流量は、室内機3が設置される室内の負荷により定まり、凝縮温度Tcは、室内の負荷や室内に供給される風量により定まる。すなわち、冷媒の循環流量及び凝縮温度Tcは、室内の負荷等によって変化するので、膨張弁40の開度Opは、冷媒の循環流量、凝縮温度Tcの条件によって変わってくる。
 したがって、除霜運転を開始するファン指令電圧Vsp(Vth)に対応する膨張弁40の開度Op(以下「除霜開始弁開度」と称する。)は、外気温度Ta、冷媒の循環流量、及び凝縮温度Tcによって変わる。そこで、本開示では、除霜運転の開始を判断する除霜開始弁開度が、外気温度Ta、循環流量、及び凝縮温度Tc毎にマップで規定される。
 図13は、除霜運転を開始する膨張弁40の開度(除霜開始弁開度)を規定するマップの一例を示す図である。図13を参照して、このマップでは、外気温度Ta毎に、圧縮機10の運転周波数f及び凝縮温度Tcをパラメータとする除霜開始弁開度Aが規定されている(以下、このようなマップを「除霜開始判定マップ」と称する。)。冷媒の循環流量は、圧縮機10の運転周波数fと相関を示すため、この実施の形態1では、冷媒の循環流量に関するパラメータとして、圧縮機10の運転周波数fが用いられる。
 外気温度Ta、圧縮機10の運転周波数f、及び凝縮温度Tc毎に、除霜運転を開始するファン指令電圧Vsp(Vth)に対応する膨張弁40の開度Op(除霜開始弁開度)を実験等により予め求めることによって、図示されるような除霜開始判定マップを準備することができる。なお、このようにして求められた除霜開始判定マップは、制御装置100のメモリ(ROM)に記憶される。
 この実施の形態1に従う空気調和装置1では、ファン指令電圧Vspがしきい値β以上である場合に、上記の除霜開始判定マップを用いた膨張弁40の開度Opに基づく除霜運転の実行要否が判定される。しきい値βは、膨張弁40の開度Opに基づく除霜運転の実行要否の判定を行なう実行条件に相当し、除霜開始判定マップに規定される除霜開始弁開度Aの最小値よりも小さい値に適宜設定される。
 そして、ファン指令電圧Vspがしきい値β以上である場合に、外気温度Ta、圧縮機10の運転周波数f、及び凝縮温度Tcに従って、除霜開始判定マップから除霜開始弁開度Aが抽出される。ここで、上述のように、膨張弁40の製造ばらつきにより、膨張弁40の開度Opにはばらつきがあり、また、外気温度Taや凝縮温度Tcの検出値も温度センサのばらつきを含む。そこで、これらのばらつきを考慮して、膨張弁40において検出される開度OpがA±α1(α1はばらつき分)の範囲に含まれる場合に、除霜運転が開始される。
 なお、膨張弁40の開度OpがA+α1よりも大きい場合には、ファン52に対して向風が発生している状況であり、開度OpがA-α1よりも小さい場合には、ファン52に対して追風が発生している状況であるといえる。
 図14は、制御装置100により実行される除霜運転実行判定の処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、たとえば、前回の除霜運転が実行されてから所定時間経過後、空気調和装置1の作動中(圧縮機10の作動中)に所定間隔(たとえば1時間毎)で実行される。
 図14を参照して、制御装置100は、ファン52(室外機ファン)のファン指令電圧Vspを取得する(ステップS110)。このファン指令電圧Vspは、図5に示したファン回転数制御において生成されるものである。
 次いで、制御装置100は、ファン指令電圧Vspがしきい値β以上であるか否かを判定する(ステップS120)。上述のように、しきい値βは、膨張弁40の開度Opに基づく除霜運転の実行要否の判定を行なう実行条件を規定するものであり、ファン指令電圧Vspがしきい値βよりも低いときは(ステップS120においてNO)、制御装置100は、以降の一連の処理を実行することなく、エンドへと処理を移行する。
 ステップS120においてファン指令電圧Vspがしきい値β以上であると判定されると(ステップS120においてYES)、制御装置100は、膨張弁40の開度Opの検出値を膨張弁40から取得する(ステップS130)。次いで、制御装置100は、圧縮機10の運転周波数fを取得するとともに、温度センサ88から凝縮温度Tcの検出値を取得し、温度センサ92から外気温度Taの検出値を取得する(ステップS140)。
 そして、制御装置100は、圧縮機10の運転周波数f、凝縮温度Tc、及び外気温度Taに基づいて、メモリに記憶された除霜開始判定マップ(図13)から除霜開始弁開度Aを取得する(ステップS150)。
 除霜開始判定マップを用いて除霜開始弁開度Aが取得されると、制御装置100は、ステップS130において取得された膨張弁40の開度Op(検出値)がA±α1の範囲に含まれるか否かを判定する(ステップS160)。そして、膨張弁40の開度OpがA±α1の範囲に含まれていると判定されると(ステップS160においてYES)、制御装置100は、四方弁20を第1状態(暖房運転)から第2状態(除霜運転)に切替えて除霜運転を実行する(ステップS170)。
 なお、ステップS160において膨張弁40の開度Opの検出値がA±α1の範囲に含まれていないと判定された場合には(ステップS160においてNO)、ステップS170の処理は実行されずにエンドへと処理が移行される。すなわち、この場合は、除霜運転は実行されずに暖房運転が維持される。
 以上のように、この実施の形態1においては、除霜運転の実行要否の制御に、ファン指令電圧Vsp(第1の物理量)とともに、膨張弁40の開度Op(第2の物理量)が用いられる。これにより、室外機2が設置される屋外において風等の外乱が発生しても、外乱がない状況下における、除霜運転を開始するファン指令電圧Vspの値を、膨張弁40の開度Opから判断することができる。したがって、この実施の形態1によれば、外乱が発生している状況下においても、適切なタイミングで除霜運転を実行することができる。
 実施の形態2.
 上記の実施の形態1では、除霜運転の実行要否の制御に膨張弁40の開度Opを用いるものとしたが、膨張弁40の開度Opに代えて、膨張弁40の容量係数(一般的に「Cv値」とも称される。)を用いてもよい。膨張弁40の開度Opは、膨張弁40の製造ばらつきを含むところ、Cv値は、膨張弁40の製造ばらつきを含まないので、除霜運転の実行要否の制御精度を向上し得る。
 膨張弁40のCv値は、次式によって算出することができる。
 Cv=0.366×Q×√(G/ΔP) …(1)
 ここで、Qは液体の流量(m3/h)、Gは液体の比重、ΔPは膨張弁40の一次側の絶対圧力(MPaA)と二次側の絶対圧力(MPaA)との差圧を示す。なお、液体の流量Q(m3/h)は、次式によって推定される。
 Q=Gr/ρ …(2)
 Gr=ρ×Vst×f×ηv …(3)
 ここで、Grは冷媒流量(kg/h)、ρは吸入密度(kg/m3)、Vstは圧縮機10の排除容積(定数)、fは圧縮機10の運転周波数(Hz)、ηvは圧縮機10の体積効率(たとえば定数0.9)を示す。なお、冷媒流量Grは、冷媒回路における冷媒の循環流量に相当する。
 上記の式(1)~(3)から、膨張弁40のCv値は、圧縮機10の運転周波数fと、膨張弁40の差圧ΔPとから算出可能であり、膨張弁40の製造ばらつきを含まない物理量である。
 この実施の形態2に従う空気調和装置1の構成は、図1に示した実施の形態1の構成と同じである。また、ファン回転数制御も、図5に示した処理手順に従って実施の形態1と同様に実行される。
 図15は、実施の形態2における除霜開始判定マップの一例を示す図である。図15を参照して、このマップでは、外気温度Ta毎に、圧縮機10の運転周波数f及び凝縮温度Tcをパラメータとする除霜開始Cv値Bが規定されている。除霜開始Cv値とは、除霜運転を開始するファン指令電圧Vsp(Vth)に対応する膨張弁40のCv値である。
 外気温度Ta、圧縮機10の運転周波数f、及び凝縮温度Tc毎に、除霜運転を開始するファン指令電圧Vsp(Vth)に対応する膨張弁40のCv値(除霜開始Cv値)を実験等により予め求めることによって、図示されるような除霜開始判定マップを準備することができる。そして、このようにして求められた除霜開始判定マップは、制御装置100のメモリ(ROM)に記憶される。
 この実施の形態2に従う空気調和装置1でも、ファン指令電圧Vspがしきい値β以上である場合に、除霜開始判定マップを用いた膨張弁40のCv値に基づく除霜運転の実行要否が判定される。そして、ファン指令電圧Vspがしきい値β以上である場合に、外気温度Ta、圧縮機10の運転周波数f、及び凝縮温度Tcに従って、除霜開始判定マップから除霜開始Cv値Bが抽出される。
 なお、Cv値は、膨張弁40の製造ばらつきを含むものではないけれども、外気温度Ta及び凝縮温度Tcの検出値は、それぞれ温度センサ92,88のばらつきを含む。そこで、これらのばらつきを考慮して、算出されたCv値がB±α2(α2はばらつき分)の範囲に含まれる場合に、除霜運転が開始される。
 図16は、実施の形態2における制御装置100により実行される除霜運転実行判定の処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理も、たとえば、前回の除霜運転が実行されてから所定時間経過後、空気調和装置1の作動中に所定間隔で実行される。
 図16を参照して、ステップS210,S220の処理は、それぞれ図14に示したステップS110,S120の処理と同じである。そして、ステップS220においてファン指令電圧Vspがしきい値β以上であると判定されると(ステップS220においてYES)、制御装置100は、圧縮機10の運転周波数f、並びに膨張弁40入側の冷媒の圧力P1及び膨張弁40出側の冷媒の圧力P2を取得する(ステップS225)。なお、圧力P1,P2は、図示されない圧力センサによって検知される。
 次いで、制御装置100は、圧力P1と圧力P2との差圧ΔPを算出し、上記の式(1)~(3)を用いて、差圧ΔPと周波数fとから膨張弁40のCv値を算出する(ステップS230)。次いで、制御装置100は、温度センサ88から凝縮温度Tcの検出値を取得し、温度センサ92から外気温度Taの検出値を取得する(ステップS240)。
 そして、制御装置100は、ステップS225において取得された圧縮機10の運転周波数fと、凝縮温度Tcと、外気温度Taに基づいて、メモリに記憶された除霜開始判定マップ(図15)から除霜開始Cv値Bを取得する(ステップS250)。
 除霜開始判定マップを用いて除霜開始Cv値Bが取得されると、制御装置100は、ステップS230において算出された膨張弁40のCv値がB±α2の範囲に含まれるか否かを判定する(ステップS260)。そして、膨張弁40のCv値がB±α2の範囲に含まれていると判定されると(ステップS260においてYES)、制御装置100は、四方弁20を第1状態(暖房運転)から第2状態(除霜運転)に切替えて除霜運転を実行する(ステップS270)。
 なお、ステップS260において膨張弁40のCv値がB±α2の範囲に含まれていないと判定された場合には(ステップS260においてNO)、ステップS270の処理は実行されずにエンドへと処理が移行される。すなわち、この場合は、除霜運転は実行されずに暖房運転が維持される。
 以上のように、この実施の形態2においては、除霜運転の実行要否の制御に、ファン指令電圧Vsp(第1の物理量)とともに、膨張弁40のCv値(第2の物理量)が用いられる。これにより、実施の形態1と同様に、外乱が発生している状況下においても、適切なタイミングで除霜運転を実行することができる。
 そして、この実施の形態2においては、膨張弁40の開度Opに代えて、膨張弁40の製造ばらつきを含まないCv値が用いられるので、除霜運転の実行要否の制御精度が向上する。
 変形例1.
 外気温度Ta、圧縮機10の運転周波数f、及び凝縮温度Tc毎に、上記の実施の形態1では、図13に示した除霜開始判定マップから、除霜運転を開始する膨張弁40の開度Opを示す除霜開始弁開度Aが求められ、上記の実施の形態2では、図15に示した除霜開始判定マップから、除霜運転を開始する膨張弁40のCv値を示す除霜開始Cv値Bが求められるものとした。
 室内熱交換器30における凝縮温度Tcは、室内熱交換器30入側の圧力と相関を示すので、凝縮温度Tcに代えて、室内熱交換器30入側の圧力を用いてもよい。なお、室内熱交換器30入側の圧力は、圧縮機10出側の冷媒の圧力Poに相当するので、圧力センサ84(図1)によって検出することができる。
 図17は、変形例1における除霜開始判定マップの一例を示す図である。図17を参照して、このマップでは、外気温度Ta毎に、圧縮機10の運転周波数f、及び室内熱交換器30入側の圧力をパラメータとする除霜開始弁開度Cが規定されている。
 外気温度Ta、圧縮機10の運転周波数f、及び室内熱交換器30入側の圧力毎に、除霜運転を開始するファン指令電圧Vsp(Vth)に対応する膨張弁40の開度(除霜開始弁開度C)を実験等により予め求めることによって、図示されるような除霜開始判定マップを準備することができる。
 この変形例1でも、ファン指令電圧Vspがしきい値β以上である場合に、外気温度Ta、圧縮機10の運転周波数f、及び室内熱交換器30入側の圧力に相当する圧力センサ84の検出値に従って、除霜開始判定マップから除霜開始弁開度Cが抽出される。そして、膨張弁40の製造ばらつき等を考慮して、膨張弁40において検出される開度OpがC±α3(α3はばらつき分)の範囲に含まれる場合に、除霜運転が開始される。
 なお、特に図示しないが、この変形例1に対するさらなる変形例として、実施の形態1に対する実施の形態2のように、膨張弁40の開度Opに代えてCv値を用いてもよい。
 変形例2.
 上記の式(3)からも分かるように、冷媒回路を循環する冷媒の循環流量は、圧縮機10の運転周波数fと相関を示すため、上記の各実施の形態では、循環流量に関するパラメータとして圧縮機10の運転周波数fが用いられているが、圧縮機10の運転周波数fに代えて循環流量そのものを用いてもよい。なお、循環流量の測定には、流量計による測定又は流量計を用いない推定に基づく公知の各種手法を採用することができる。
 図18は、変形例2における除霜開始判定マップの一例を示す図である。図18を参照して、このマップでは、外気温度Ta毎に、冷媒回路における冷媒の循環流量Q、及び室内熱交換器30における凝縮温度Tcをパラメータとする除霜開始弁開度Dが規定されている。
 外気温度Ta、冷媒の循環流量Q、及び凝縮温度Tc毎に、除霜運転を開始するファン指令電圧Vsp(Vth)に対応する膨張弁40の開度(除霜開始弁開度D)を実験等により予め求めることによって、図示されるような除霜開始判定マップを準備することができる。
 この変形例2でも、ファン指令電圧Vspがしきい値β以上である場合に、外気温度Ta、循環流量Q、及び凝縮温度Tcに従って、除霜開始判定マップから除霜開始弁開度Dが抽出される。そして、膨張弁40の製造ばらつき等を考慮して、膨張弁40において検出される開度OpがD±α4(α4はばらつき分)の範囲に含まれる場合に、除霜運転が開始される。
 なお、特に図示しないが、この変形例2に対するさらなる変形例として、実施の形態1に対する実施の形態2のように、膨張弁40の開度Opに代えてCv値を用いてもよい。
 変形例3.
 室内熱交換器30と室外熱交換器50との間に、複数の膨張弁が設けられてもよい。
 図19は、変形例3における空気調和装置の全体構成図である。この図19では、直列に接続された2つの膨張弁が室内熱交換器30と室外熱交換器50との間に設けられる構成が代表的に示されている。
 図19を参照して、変形例3に従う空気調和装置1Aは、室外機2Aと、室内機3とを備える。室外機2Aは、図1に示した空気調和装置1の構成において、膨張弁40に代えて膨張弁40A,40Bを含む。
 膨張弁40A,40Bは、室内熱交換器30と室外熱交換器50との間に直列に配設される。膨張弁40Aは、暖房運転中、室内熱交換器30から管66へ出力された冷媒を減圧して管67へ出力する。膨張弁40Bは、暖房運転中、膨張弁40Aから管67へ出力された冷媒をさらに減圧して管68へ出力する。そして、膨張弁40Aは、その開度Op1の検出値を制御装置100へ出力し、膨張弁40Bは、その開度Op2の検出値を制御装置100へ出力する。
 この空気調和装置1Aにおいては、膨張弁40Aの開度Op1と膨張弁40Bの開度Op2とから決定される合計開度に基づいて、除霜運転の実行要否が制御される。具体的には、除霜運転を開始するファン指令電圧Vsp(Vth)に対応する膨張弁40A,40Bの合計開度(除霜開始弁開度)が実験等により予め求められ、図13や図17,図18に示されるような除霜開始判定マップが求められる。
 なお、膨張弁40Aの開度Op1と膨張弁40Bの開度Op2との合計開度Optは、次式によって求められる。
 Opt=Op1+Op2 …(4)
 そして、除霜開始判定マップから除霜開始弁開度Eが抽出され、膨張弁40A,40Bの製造ばらつきを考慮して、膨張弁40A,40Bの合計開度OptがE±α5(α5はばらつき分)の範囲に含まれる場合に、除霜運転が開始される。
 なお、この変形例3に対するさらなる変形例として、膨張弁40AのCv値Cv1と膨張弁40BのCv値Cv2とから決定される合計Cv値に基づいて、除霜運転の実行要否を制御してもよい。具体的には、除霜運転を開始するファン指令電圧Vsp(Vth)に対応する膨張弁40A,40Bの合計Cv値(除霜開始Cv値)が実験等により予め求められ、図15に示されるような除霜開始判定マップを求めてもよい。
 なお、膨張弁40AのCv値Cv1と膨張弁40BのCv値Cv2との合計Cv値Cvtは、次式によって求められる。
 Cvt=1/(1/Cv1+1/Cv2) …(5)
 そして、除霜開始判定マップから除霜開始Cv値Fが抽出され、温度センサのばらつき等を考慮して、膨張弁40A,40Bの合計Cv値CvtがF±α6(α6はばらつき分)の範囲に含まれる場合に、除霜運転が開始されるものとしてもよい。
 なお、上記の各実施の形態及び各変形例では、ファン指令電圧Vspと、膨張弁40の開度Op又はCv値とに基づいて、除霜運転の実行要否が制御されるものとしたが、ファン指令電圧Vspに代えて、ファン52の実電圧を用いてもよいし、ファン52の電流又は電力を用いてもよい。
 今回開示された各実施の形態は、技術的に矛盾しない範囲で適宜組合わせて実施することも予定されている。そして、今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
 1,1A 空気調和装置、2,2A 室外機、3 室内機、10 圧縮機、20 四方弁、30 室内熱交換器、32,52 ファン、40,40A,40B 膨張弁、50 室外熱交換器、54 ファン駆動装置、56 モータ、58 制御基板、62,64,66,67,68,70,72 管、82,86,88,92 温度センサ、84 圧力センサ、100 制御装置。

Claims (8)

  1.  圧縮機、室内熱交換器、膨張弁及び室外熱交換器が冷媒配管によって環状に接続された冷媒回路と、
     前記室外熱交換器に設けられるファンと、
     前記冷媒回路を制御することによって前記室外熱交換器の除霜を行なう除霜運転を実行可能に構成された制御装置とを備え、
     前記制御装置は、前記ファンの回転数を制御するための第1の物理量と、前記膨張弁を通過する冷媒の流量に関する第2の物理量とに基づいて、前記除霜運転の実行要否を制御する、空気調和装置。
  2.  前記制御装置は、
     前記第1の物理量が第1の値以上であり、かつ、前記第2の物理量が第2の値を含む予め定められた範囲に含まれる場合に、前記除霜運転を実行し、
     前記第1の物理量が前記第1の値よりも低い場合、又は、前記第2の物理量が前記範囲に含まれない場合には、前記除霜運転を実行しない、請求項1に記載の空気調和装置。
  3.  前記第2の値は、前記室外熱交換器が設置される場所の外気温度と、前記冷媒回路を循環する冷媒の循環流量に関する第3の物理量と、前記室内熱交換器における凝縮温度に関する第4の物理量とから決定される、請求項2に記載の空気調和装置。
  4.  前記第1の物理量は、前記ファンを駆動するモータの電圧、電流及び電力のいずれかである、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の空気調和装置。
  5.  前記第2の物理量は、前記膨張弁の開度である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の空気調和装置。
  6.  前記膨張弁は、前記室内熱交換器と前記室外熱交換器との間に直列に接続される複数の膨張弁によって構成され、
     前記第2の物理量は、前記複数の膨張弁の各々の開度から決定される、請求項5に記載の空気調和装置。
  7.  前記第2の物理量は、前記膨張弁の容量係数である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の空気調和装置。
  8.  前記膨張弁は、前記室内熱交換器と前記室外熱交換器との間に直列に接続される複数の膨張弁によって構成され、
     前記第2の物理量は、前記複数の膨張弁の各々の容量係数から決定される、請求項7に記載の空気調和装置。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011127853A (ja) * 2009-12-18 2011-06-30 Mitsubishi Electric Corp ヒートポンプ装置
JP2013137170A (ja) * 2011-12-28 2013-07-11 Daikin Industries Ltd ヒートポンプ式給湯機
JP2014077560A (ja) * 2012-10-09 2014-05-01 Fujitsu General Ltd 空気調和装置
WO2017056158A1 (ja) * 2015-09-28 2017-04-06 三菱電機株式会社 空気調和装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08121917A (ja) * 1994-10-24 1996-05-17 Hitachi Ltd 冷媒量判定装置
JP5306007B2 (ja) * 2009-03-23 2013-10-02 三菱電機株式会社 空気調和機
JP6234507B2 (ja) * 2016-06-16 2017-11-22 三菱電機株式会社 冷凍装置及び冷凍サイクル装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011127853A (ja) * 2009-12-18 2011-06-30 Mitsubishi Electric Corp ヒートポンプ装置
JP2013137170A (ja) * 2011-12-28 2013-07-11 Daikin Industries Ltd ヒートポンプ式給湯機
JP2014077560A (ja) * 2012-10-09 2014-05-01 Fujitsu General Ltd 空気調和装置
WO2017056158A1 (ja) * 2015-09-28 2017-04-06 三菱電機株式会社 空気調和装置

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