特開 2022-57100 空気調和機及び管理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022057100

(43)【公開日】2022-04-11

(54)【発明の名称】空気調和機及び管理装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 47/02 20060101AFI20220404BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20220404BHJP

   F25B 41/24 20210101ALI20220404BHJP

   F24F 11/41 20180101ALI20220404BHJP

【ＦＩ】

F25B47/02 510J

F25B47/02 570M

F25B47/02 510K

F25B47/02 570W

F25B41/00 L

F25B41/04 A

F25B47/02 550P

F24F11/41 112

F24F11/41 114

F24F11/41 240

F24F11/41 210

F24F11/41 250

【審査請求】有

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020165182

(22)【出願日】2020-09-30

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-03-11

(71)【出願人】

【識別番号】316011466

【氏名又は名称】日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000660

【氏名又は名称】Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ Ｐａｒｔｎｅｒｓ 特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】川村 浩伸

(72)【発明者】

【氏名】米田 広

【テーマコード（参考）】

3L260

【Ｆターム（参考）】

3L260AB02

3L260BA36

3L260CA32

3L260CB04

3L260CB06

3L260CB08

3L260CB14

3L260CB15

3L260CB23

3L260CB26

3L260DA09

3L260EA07

3L260FA02

3L260FB02

3L260FB07

3L260FB08

3L260FB09

3L260FB12

(57)【要約】

【課題】暖房運転を継続しつつ、室外熱交換器の除霜を行うことを目的とする。
【解決手段】室外機及び室内機を有する空気調和機であって、室内機に備えられた第１室内熱交換器及び第２室内熱交換器と、室外機に備えられた室外熱交換器と、圧縮機と、冷媒回路において、第２室内熱交換器と室外熱交換器の間に設けられた第１膨張弁と、冷媒回路において、第１室内熱交換器と第２室内熱交換器の間に設けられた第２膨張弁と、暖房運転中において、外気温度が氷点以上の所定温度よりも高い場合に、室外熱交換器の冷媒が過熱状態で、且つ、氷点よりも高い温度になるように、第１膨張弁の開度を暖房運転中よりも大きくし、第２膨張弁の開度を暖房運転中よりも小さくする第１の除霜運転を行うよう制御する制御部と、を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

室外機及び室内機を有する空気調和機であって、
前記室内機に備えられた第１室内熱交換器及び第２室内熱交換器と、
前記室外機に備えられた室外熱交換器と、
圧縮機と、
冷媒回路において、前記第２室内熱交換器と前記室外熱交換器の間に設けられた第１膨張弁と、
前記冷媒回路において、前記第１室内熱交換器と前記第２室内熱交換器の間に設けられた第２膨張弁と、
暖房運転中において、外気温度が氷点以上の所定温度よりも高い場合に、前記室外熱交換器の冷媒が過熱状態で、且つ、氷点よりも高い温度になるように、前記第１膨張弁の開度を前記暖房運転中よりも大きくし、前記第２膨張弁の開度を前記暖房運転中よりも小さくする第１の除霜運転を行うよう制御する制御部と、
を有する、空気調和機。

【請求項2】

前記制御部は、前記室外熱交換器の温度に基づく温度開始条件を満たした場合に、前記第１の除霜運転を行うよう制御する、請求項１に記載の空気調和機。

【請求項3】

前記制御部は、前記第１の除霜運転において、前記第１膨張弁を全開にするよう制御する、請求項１又は２に記載の空気調和機。

【請求項4】

前記制御部は、前記室外熱交換器の温度に基づく温度終了条件を満たすまで前記第１の除霜運転を継続する、請求項１乃至３の何れか１項に記載の空気調和機。

【請求項5】

前記制御部は、前記第１の除霜運転において、前記圧縮機の回転数を前記暖房運転中の回転数よりも下げるよう制御する、請求項１乃至４の何れか１項に記載の空気調和機。

【請求項6】

前記制御部は、前記第１の除霜運転において、室内ファンの回転数を、暖房運転中の回転数よりも下げるよう制御する、請求項１乃至５の何れか１項に記載の空気調和機。

【請求項7】

前記圧縮機の吐出側と四方弁の間の配管から分岐した配管に接続された冷媒タンクと、
前記冷媒タンクと前記四方弁の間の配管に接続された二方弁と、
をさらに備える、請求項１乃至６の何れか１項に記載の空気調和機。

【請求項8】

前記二方弁は、前記冷媒タンクよりも下側に設置され、
前記二方弁と前記四方弁の間の配管と前記圧縮機の吐出側と前記四方弁の間の配管の合流点は、前記二方弁よりも下側に設けられる、請求項７に記載の空気調和機。

【請求項9】

前記冷媒タンクの少なくとも一部は、前記室外熱交換器が収容された収容室内に設けられる、請求項７又は８に記載の空気調和機。

【請求項10】

前記制御部は、前記外気温度が氷点以下の場合に、四方弁を切り替える第２の除霜運転を行うよう制御する、請求項１乃至６の何れか１項に記載の空気調和機。

【請求項11】

室内機に備えられた第１室内熱交換器及び第２室内熱交換器と、
室外機に備えられた室外熱交換器と、
圧縮機と、
冷媒回路において、前記第２室内熱交換器と前記室外熱交換器の間に設けられた第１膨張弁と、
前記冷媒回路において、前記第１室内熱交換器と前記第２室内熱交換器の間に設けられた第２膨張弁と、
を備えた空気調和機を管理する管理装置であって、
暖房運転中において、外気温度が氷点以上の所定温度よりも高い場合に、前記室外熱交換器の冷媒が過熱状態で、且つ、氷点よりも高い温度になるように、前記第１膨張弁の開度を前記暖房運転中よりも大きくし、前記第２膨張弁の開度を前記暖房運転中よりも小さくする第１の除霜運転を行うよう制御する制御部を有する、管理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気調和機及び管理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

外気が低温となる冬場に、空気調和機の暖房運転を行うと、室外機に設けられた室外熱交換器に霜が付着する。室外熱交換器では、霜が成長すると霜が付着した部分が熱抵抗となると共に、霜が通風抵抗となり、風が流れ難くなる。これにより、室外熱交換器の熱交換性能が低下すると共に、暖房能力が低下する。

【0003】

このため、一般的な空気調和機では、冷媒が循環するヒートポンプサイクルを暖房サイクルから冷房サイクルへ切り替えて霜を溶かす除霜運転を行い、霜が溶けた後に再度暖房サイクルに切り替えて暖房運転を行う、といった制御が行われている。除霜運転では、暖房サイクルから冷房サイクルに切り替えて室内機の室内ファンを停止させることから、室内の温度が低下し、快適性が損なわれる。

【0004】

これに対し、特許文献１には、四方弁を切り替えて除霜運転を開始する前に、圧縮機の回転数を上げ、膨張弁を絞ることにより、圧縮機の温度を上げ、蓄積量を増加させ、その後四方弁を切り替えると共に膨張弁を開ける技術が開示されている。これにより、除霜時間を短縮できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実公平３－１７１８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の技術では、暖房運転中に、四方弁を切り替えて室外熱交換器を凝縮器として除霜運転を行っている。つまり、除霜運転中は、暖房運転ができないため、室内温度が低下してしまう。

【0007】

本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、暖房運転を継続しつつ、室外熱交換器の除霜を行うことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、室外機及び室内機を有する空気調和機であって、前記室内機に備えられた第１室内熱交換器及び第２室内熱交換器と、前記室外機に備えられた室外熱交換器と、圧縮機と、冷媒回路において、前記第２室内熱交換器と前記室外熱交換器の間に設けられた第１膨張弁と、前記冷媒回路において、前記第１室内熱交換器と前記第２室内熱交換器の間に設けられた第２膨張弁と、暖房運転中において、外気温度が氷点以上の所定温度よりも高い場合に、前記室外熱交換器の冷媒が過熱状態で、且つ、氷点よりも高い温度になるように、前記第１膨張弁の開度を前記暖房運転中よりも大きくし、前記第２膨張弁の開度を前記暖房運転中よりも小さくする第１の除霜運転を行うよう制御する制御部と、を有する、空気調和機。

【0009】

本発明の他の形態は、室内機に備えられた第１室内熱交換器及び第２室内熱交換器と、室外機に備えられた室外熱交換器と、圧縮機と、冷媒回路において、前記第２室内熱交換器と前記室外熱交換器の間に設けられた第１膨張弁と、前記冷媒回路において、前記第１室内熱交換器と前記第２室内熱交換器の間に設けられた第２膨張弁と、を備えた空気調和機を管理する管理装置であって、暖房運転中において、外気温度が氷点以上の所定温度よりも高い場合に、前記室外熱交換器の冷媒が過熱状態で、且つ、氷点よりも高い温度になるように、前記第１膨張弁の開度を前記暖房運転中よりも大きくし、前記第２膨張弁の開度を前記暖房運転中よりも小さくする第１の除霜運転を行うよう制御する制御部を有する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、暖房運転を継続しつつ、室外熱交換器の除霜を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】空気調和機を示す図である。

【図2】室外熱交換器の概略図である。

【図3】除霜管理処理を示すフローチャートである。

【図4】第２の実施形態に係る空気調和機を示す図である。

【図5】冷媒タンクと二方弁の高さ方向の配置を示す図である。

【図6】室外機を上から見た模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る空気調和機２０を示す図である。空気調和機２０は、室外機２１及び室内機２２を備えている。室外機２１は、圧縮機１と、アキュムレータ２と、四方弁３と、第１膨張弁９と、室外熱交換器１０と、室外ファン１１と、室外ファン１１の駆動モータ１２と、温度センサ１３、１４、１５と、空気調和機２０の全体を制御する制御部２３と、を備えている。室内機２２は、第１室内熱交換器４と、第２室内熱交換器６と、第２膨張弁５と、室内ファン７と、室内ファン７の駆動モータ８と、を備えている。第１膨張弁９は、冷媒回路において、第２室内熱交換器６と室外熱交換器１０の間に設けられている。第２膨張弁５は、冷媒回路において、第１室内熱交換器４と第２室内熱交換器６の間に設けられている。制御部２３は、ＣＰＵなどのプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、ＲＯＭ等に記録された種々のプログラムを、ＲＡＭ等を用いてＣＰＵが実行することで、空気調和機２０の各部を制御する。

【0013】

暖房運転時は、第１室内熱交換器４が凝縮器、室外熱交換器１０が蒸発器として動作するために、制御部２３は、四方弁３を切り替えることにより、図１の矢印のように、圧縮機１、四方弁３、第１室内熱交換器４、第２膨張弁５、第２室内熱交換器６、第１膨張弁９、室外熱交換器１０、四方弁３、アキュムレータ２、圧縮機１の順で、冷媒回路内に封入された冷媒を循環させる。さらに、暖房運転中は、制御部２３は、第２膨張弁５を全開にし、第１膨張弁９の開度を暖房運転における設定に応じて絞るように制御する。これにより、第１室内熱交換器４及び第２室内熱交換器６は、いずれも凝縮器として機能する。室内機２２の第１室内熱交換器４及び第２室内熱交換器６には圧縮機１で高温高圧となった冷媒ガスが供給され、室内ファン７が駆動モータ８で駆動され、冷媒の凝縮熱により高温になった空気が室内に温風として吹き出すことで暖房が実現する。

【0014】

室外機２１では、第１室内熱交換器４及び第２室内熱交換器６で凝縮液化された冷媒が、第１膨張弁９で減圧され、室外熱交換器１０に供給される。室外ファン１１が駆動モータ１２で駆動されることで、室外熱交換器１０において、冷媒と外気が熱交換する。暖房運転では、室外熱交換器１０内を流れる冷媒と外気が熱交換するときの冷媒の気化熱を暖房の熱源としている。暖房運転では、外気温度が低下すると、冷媒との熱交換温度差を確保できるように第１膨張弁９の開度が調整され、室外熱交換器１０に供給される冷媒温度が外気温度よりも低温になる。冷媒温度が氷点下になると室外熱交換器１０には霜が付着する。本実施形態の制御部２３は、この霜を除去するための処理を行う。本処理については、後に詳述する。

【0015】

温度センサ１３は、暖房運転時に室外熱交換器１０の冷媒入口となる配管の近傍、すなわち室外熱交換器１０と第１膨張弁９の間の配管のうち室外熱交換器１０の近傍に設けられている。本実施形態においては、暖房運転時の動作を主に説明することから、説明の便宜上、以下では、室外熱交換器１０の冷媒の出入口のうち、第１膨張弁９側の出入口を冷媒入口、室外熱交換器１０の出入口のうち、圧縮機１側の出入口を冷媒出口と称する。また、温度センサ１３により検知された温度を入口温度と称する。

【0016】

温度センサ１４は、外気温度を検知する。温度センサ１５は、圧縮機１の冷媒出口側に設けられ、圧縮機１の冷媒出口側の温度を検知する。以下、温度センサ１５により検知される、圧縮機１の冷媒出口側の温度を圧縮機出口温度と称する。

【0017】

図２は、室外熱交換器１０の概略図である。室外熱交換器１０において、暖房運転時の冷媒入口１０１は、室外熱交換器１０の下側に位置し、暖房運転時の冷媒出口１０２は、室外熱交換器１０の上側に位置する。暖房運転においては、外気温度が低下すると、室外熱交換器１０内の冷媒温度が外気温度より低温となるように冷凍サイクルが制御される。

【0018】

このため、外気温度が氷点より高い温度であっても冷媒温度が氷点下になると、図２に示すように、室外熱交換器１０には、霜Ａが付着する。暖房運転中に室外熱交換器１０に流入した冷媒は、室外熱交換器１０内で、冷媒の飽和温度まで徐々に低下することになるので、冷媒入口１０１から中間付近までの冷媒温度は、冷媒の飽和温度より高くなる。つまり、暖房運転中は、まず冷媒出口１０２側に霜Ａが付着し、その後、冷媒入口１０１側まで霜Ａが広がっていく。したがって、室外熱交換器１０に霜が付着し始めた段階、すなわち室外熱交換器１０全体に霜が付着するより前の段階では、図２に示すように、霜Ａの付着は冷媒出口１０２側に限られ、冷媒入口１０１側には、霜Ａは付着していない。この状態からさらに暖房運転が継続されると、霜Ａの付着が冷媒入口１０１側に広がり、室外熱交換器１０全体に霜Ａが付着した状態となる。

【0019】

室外熱交換器１０の全体に霜Ａが付着する程度に着霜が進行すると、暖房能力は大幅に低下し、付着した霜Ａを溶かすためには、四方弁３を切り替える除霜運転が必要になる。除霜運転は、四方弁３を切り替えることで、冷房運転時のように、冷媒の流れる方向を暖房運転時から変更し、第１室内熱交換器４及び第２室内熱交換器６を蒸発器、室外熱交換器１０を凝縮器として動作させることで除霜を行うものである。

【0020】

一方で、図２に示すように、霜Ａの付着が冷媒出口１０２側に限られている場合には、四方弁３を切り替える除霜運転と異なる、除霜制御モード運転により霜を溶かすことができる。除霜制御モード運転は、暖房運転を継続しつつ、第２室内熱交換器６を蒸発器として動作させることで、室外熱交換器１０の冷媒を過熱状態とすることで霜を溶かすものである。除霜制御モード運転は、第１の除霜運転の一例であり、四方弁３を切り替える除霜運転は、第２の除霜運転の一例である。

【0021】

本実施形態の空気調和機２０においては、暖房運転において通常制御モードと除霜制御モードの２つの運転モードが設けられている。除霜制御モードは、除霜制御モード運転を実行する運転モードであり、通常制御モードは、通常の暖房運転を行う運転モードである。以下、通常制御モードにおける運転を通常制御モード運転と称する。

【0022】

図３は、空気調和機２０の制御部２３により実行される、除霜管理処理を示すフローチャートである。除霜管理処理は、暖房運転時における、除霜運転及び除霜制御モード運転の実行を管理する処理である。除霜管理処理は、ＲＯＭ等に記録された除霜管理プログラムをＣＰＵが実行することで実現される。暖房運転に設定されると、制御部２３は、まず、通常制御モード運転を開始する（ステップＳ１００）。このとき、制御部２３は、第１膨張弁９の開度を、暖房運転における設定に応じて制御し、第２膨張弁５を全開にする。

【0023】

次に、制御部２３は、温度センサ１４により検知された外気温度を取得し、外気温度と外気温度閾値とを比較する（ステップＳ１０２）。ここで、外気温度閾値は、霜が溶ける温度、すなわち氷点以上の温度であり、予め設定された温度である。外気温度閾値は、例えば０℃に設定される。ステップＳ１０２の処理は、室外熱交換器１０に付着した霜を外気による加熱で溶かすことができるか否かを判定するための処理である。外気温度が外気温度閾値よりも高い場合には、外気により室外熱交換器１０に付着した霜を溶かすことができる。すなわち、除霜制御モード運転による除霜が可能である。一方で、外気温度が外気温度閾値以下の場合には、除霜制御モード運転では霜を溶かすことができず、霜を溶かすためには除霜運転が必要となる。

【0024】

外気温度が外気温度閾値よりも高い場合には（ステップＳ１０２でＹ）、制御部２３は、さらに、温度センサ１３から室外熱交換器１０の入口温度を取得し、入口温度と第１入口温度閾値とを比較する（ステップＳ１０４）。ここで、第１入口温度閾値は、室外熱交換器１０へ一定量以上着霜したと判断し得る温度であり、予め設定された温度である。なお、一定量以上着霜した状態とは図２に示すように、冷媒出口１０２側に霜が付着している一方で、冷媒入口１０１側に霜が付着していない状態である。例えば、空気調和機２０の管理者等が、予め除霜制御モード運転を開始すべきとする霜の量を定めておき、この量の霜が付着した場合の室外熱交換器１０の入口温度を測定し、これを第１入口温度閾値として設定しておく。室外熱交換器１０に霜が付着し始めると入口温度は徐々に低下し、入口温度と霜の付着量に相関があることから、この相関に基づいて、入口温度から、霜の付着量を推定することができる。すなわち、ステップＳ１０４の処理は、室外熱交換器１０に付着した霜の量が予め設定された量以上であるか否かを判定する処理である。

【0025】

入口温度が第１入口温度閾値よりも高い場合、すなわち室外熱交換器１０に付着した霜の量が予め設定された量よりも少ない場合には（ステップＳ１０４でＮ）、制御部２３は、処理をステップＳ１０２へ進める。すなわち、この場合には、除霜制御モード運転は行われない。一方、入口温度が第１入口温度閾値以下の場合、すなわち室外熱交換器１０に付着した霜の量が予め設定された量以上の場合には（ステップＳ１０４でＹ）、制御部２３は、暖房運転における除霜制御モードに設定する（ステップＳ１０６）。このように、本実施形態においては、室外熱交換器１０に付着した霜の量が所定の量以上となることが、除霜制御モード運転を開始する条件となる。

【0026】

次に、制御部２３は、第１膨張弁９の開度を全開とするよう制御する（ステップＳ１０８）、さらに、制御部２３は、第２膨張弁５の開度を通常制御モード運転における開度よりも絞る（ステップＳ１１０）。入口温度が第１入口温度閾値以上であることは、室外熱交換器１０の温度に基づく温度開始条件である。また、ステップＳ１０４～ステップＳ１１０の処理は、温度開始条件を満たした場合に、第１の除霜運転としての除霜制御モード運転を行うよう制御する処理に対応する。

【0027】

以上のように、除霜制御モード運転においては、制御部２３は、第１膨張弁９の開度を全開とし、第２膨張弁５の開度を暖房運転中の開度よりも絞る。これにより、第１室内熱交換器４は凝縮器として機能する一方で、第２室内熱交換器６及び室外熱交換器１０は、蒸発器として動作することになる。この場合、冷媒は、第２室内熱交換器６の出口で気相又は気液二相になった上で、室外熱交換器１０に流れ込む。このため、室外熱交換器１０は過熱状態になり、外気温度が氷点よりも高い場合には、外気温度により室外熱交換器１０を流れる冷媒の温度が氷点よりも高くなる。したがって、室外熱交換器１０に付着した霜を除去することができる。

【0028】

ステップＳ１１０において制御される第２膨張弁５の開度は、予め設定されているものとする。第２膨張弁５の開度は、室外熱交換器１０内の冷媒が過熱状態でかつ氷点よりも高い温度になるように制御される。このように、冷媒が過熱状態かつ氷点より高い温度になることで、外気から冷媒への吸熱が行われなくなるので、室外熱交換器１０に付着している霜は氷点よりも高い外気で加熱され、溶ける。

【0029】

また、除霜制御モード運転においては、第１室内熱交換器４を凝縮器として動作させ、第２室内熱交換器６及び室外熱交換器１０を蒸発器として動作させるが、室内には、少なくとも圧縮機１への入力分の熱量を供給することができる。したがって、除霜制御モード運転時の室内の温度低下を抑制することができる。

【0030】

次に、制御部２３は、室外熱交換器１０の入口温度と第２入口温度閾値とを比較する（ステップＳ１１２）。第２入口温度閾値は、通常制御モード運転中に室外熱交換器１０に付着した霜が溶けたと判断できる温度であり、予め設定された温度である。上述のように、入口温度から、室外熱交換器１０への霜の付着量を推定することができるので、室外熱交換器１０の霜が溶けた状態における入口温度を測定し、これを第２入口温度閾値として設定しておく。なお、第２入口温度閾値は、第１入口温度閾値よりも高い値である。また、上述のように、第２入口温度閾値は、室外熱交換器１０内の冷媒が過熱状態かつ氷点よりも高い温度となるような温度である。

【0031】

入口温度が第２入口温度閾値よりも低い場合には（ステップＳ１１２でＮ）、制御部２３は、除霜制御モード運転を継続する。入口温度が第２入口温度閾値以上の場合、すなわち室外熱交換器１０の霜が溶けた場合には（ステップＳ１１２でＹ）、制御部２３は、第１膨張弁９及び第２膨張弁５の開度を戻す（ステップＳ１１４）。ステップＳ１１４の処理の後、制御部２３は、処理をステップＳ１００へ進め、通常制御モード運転を開始する。このように、制御部２３は、入口温度が第２入口温度閾値以上になるまで除霜制御モード運転を継続する。入口温度が第２入口温度閾値以上であることは、室外熱交換器１０の温度に基づく温度終了条件であり、ステップＳ１０８～ステップＳ１１０の処理は、温度終了条件を満たすまで継続される。

【0032】

なお、ステップＳ１１４において、制御部２３は、第１膨張弁９の開度を、除霜制御モードに移行する直前の通常制御モードにおける開度と同等まで戻すものとする。ただし、制御部２３は、第１膨張弁９の開度を予め設定された開度まで戻せばよく、他の例としては、制御部２３は、直前の通常制御モードにおける開度に関らず、一定の値まで開度を戻すこととしてもよい。

【0033】

一方、ステップＳ１０２において、外気温度が外気温度閾値以下の場合には（ステップＳ１０２でＮ）、外気温度により室外熱交換器１０の霜を溶かすことができない。そこで、この場合には、制御部２３は、必要に応じて、除霜運転を行う。制御部２３は、まず温度センサ１３から室外熱交換器１０の入口温度を取得し、入口温度と第３入口温度閾値を比較する（ステップＳ１１６）。ここで、第３入口温度閾値は、除霜運転が必要とされる温度であり、予め設定された温度である。第３入口温度閾値は、室外熱交換器１０に一定量以上着霜したと判断し得る温度であればよい。

【0034】

入口温度が第３入口温度閾値よりも高い場合には（ステップＳ１１６でＮ）、制御部２３は、除霜運転は不要と判断し、処理をステップＳ１０２へ進める。入口温度が第３入口温度閾値以下の場合には（ステップＳ１１６でＹ）、制御部２３は、除霜運転が必要と判断し、除霜運転を実行する（ステップＳ１１８）。具体的には、制御部２３は、四方弁３を切り替えることで、除霜運転を開始する。そして、制御部２３は、室外熱交換器１０の入口温度が一定温度以上になると、室外熱交換器１０の霜が溶けたと判断し、除霜運転を終了する。制御部２３は、その後処理をステップＳ１００へ進め、通常制御モード運転を開始する。

【0035】

以上のように、本実施形態においては、制御部２３は、外気温度が氷点以上の所定温度（外気温度閾値）よりも高い場合には、第１膨張弁９の開度を全開とし、第２膨張弁の開度を暖房運転中よりも小さくする除霜制御モード運転により霜を溶かすことができる。すなわち、制御部２３は、暖房サイクルを途切れさせることなく、通常制御モードと除霜制御モードを交互に運転するよう制御することができる。このように、制御部２３は、暖房運転を継続しつつ、室外熱交換器１０の除霜を行うことができる。

【0036】

また、四方弁３を切り替えることがないため、除霜運転を行う場合に比べて、冷媒回路における圧力変動を小さくすることができる。これにより、通常制御モードから除霜制御モードへの切り替え時及び除霜制御モードから通常制御モードへの切り替え時の冷媒音を小さくし、かつ切り替えに要する時間を短縮することができる。

【0037】

次に、本実施形態の第１の変形例について説明する。ステップＳ１１０において、制御部２３は、圧縮機１の回転数を所定量下げた上で、第２膨張弁５を絞ることとしてもよい。一般に膨張弁は、液冷媒を通過させて減圧することが想定されている。このため、除霜制御モード運転において、第１膨張弁９に気相又は気液二相の冷媒が流入した場合、圧力損失が大きくなる。運転状況によっては、通常制御モードにおける圧縮機１の回転数では、冷媒循環量が多過ぎて、圧力損失が過大となり、室外熱交換器１０内の圧力が低下し、冷媒温度を第２膨張弁５で氷点よりも高い温度に制御できない場合がある。そこで、上述のように圧縮機１の回転数を下げることとする。これにより、室外熱交換器１０内の冷媒温度を確実に氷点よりも高い温度まで上げることができる。

【0038】

また、第２の変形例としては、制御部２３は、除霜制御モードに設定された場合には、第１膨張弁９及び第２膨張弁５の開度を調整するのに加えて、室内ファン７の回転数を通常運転モード時（暖房運転時）の回転数よりも下げるように制御してもよい。これにより、室内温度が低下するのを防ぐことができる。

【0039】

第３の変形例について説明する。本実施形態においては除霜制御モード運転中の第１膨張弁９の開度を全開としたが、暖房運転時よりも開いていればよく、全開でなくてもよい。

【0040】

第４の変形例としては、第１室内熱交換器４と第２室内熱交換器６の間の第２膨張弁５は、全開と固定絞りができる弁であればよい。すなわち、第２膨張弁５は、二方弁であってもよい。

【0041】

第５の変形例としては、ステップＳ１０８において、制御部２３は、第１膨張弁９を絞るよう制御するのに加えて、室外ファン１１の回転数を、通常制御モードにおける回転数よりも上げるよう制御してもよい。これにより、より短時間で霜を溶かすことができる。

【0042】

第６の変形例について説明する。本実施形態においては、室外熱交換器１０に付着した霜の量を検出する手段として、室外熱交換器１０と第１膨張弁９を接続する配管に設けた温度センサ１３により検知された温度を利用することとした。ただし、着霜を検知するための手段は、これに限定されるものではない。霜の付着量は、冷媒の温度変化から推定することができる。したがって、第１膨張弁９から室外熱交換器１０を介して圧縮機１までの区間の配管の何れかの位置に温度センサを設置し、制御部２３は、この温度センサによる検知結果に基づいて室外熱交換器１０に付着した霜の量を検出することとしてもよい。

【0043】

また、制御部２３は、温度センサ以外の手段により室外熱交換器１０に付着した霜の量を検出してもよい。霜の付着量が増加すると室外ファン１１の駆動モータ１２の消費電力が増加することから、制御部２３は、例えば、駆動モータ１２の消費電力を検知し、消費電力から室外熱交換器１０に付着した霜の量を検出することとしてもよい。すなわち、制御部２３は、ステップＳ１０４において、消費電力が第１電力閾値以上の場合に、処理をステップＳ１０６へ進める。また、制御部２３は、ステップＳ１１２において、消費電力が第２消費電力閾値以下の場合に、処理をステップＳ１１４へ進める。また、制御部２３は、ステップＳ１１６において消費電力が第３消費電力閾値以上の場合に、処理をステップＳ１１８へ進める。ここで、第２消費電力閾値は、第１消費電力閾値よりも小さいものとする。

【0044】

第７の変形例について説明する。本実施形態においては、制御部２３は、室外機２１に設けられていたが、他の例としては、制御部２３は、室内機２２に設けられてもよい。また他の例としては、空気調和機２０が不図示の管理装置により管理される場合には、制御部２３は、管理装置に設けられてもよい。この場合、管理装置と空気調和機２０がネットワークを介して通信可能な空気調和システムにおいて、空気調和機２０は、除霜管理処理における制御部２３からの指示に従い、本実施形態において説明した、除霜運転及び除霜制御モード運転を実行する。

【0045】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る空気調和機２０について、第１の実施形態に係る空気調和機２０と異なる点を主に説明する。図４は、第２実施形態に係る空気調和機２０を示す図である。第２実施形態においては、冷媒回路において、圧縮機１の吐出側と四方弁３の間の配管４１から分岐点４３において分岐し、合流点４４で再び配管４１に戻る配管４２が追加され、配管４２には、圧縮機１側から順に冷媒タンク３０と二方弁３１が設けられている。

【0046】

図５は、室外機２１における冷媒タンク３０と二方弁３１の高さ方向の配置を示す図である。二方弁３１は、冷媒タンク３０よりも高さ方向Ｈにおいて下側に設置されている。図６は、室外機２１を上から見た模式図である。室外機２１の筐体５０には、室外熱交換器１０と室外ファン１１が収容され、さらに圧縮機１が収容されている。室外ファン１１の流路と圧縮機１とを分けるべくこれらの間に壁５１が設けられている。壁５１により隔てられた第１収容室６１には、室外熱交換器１０と室外ファン１１とが収容され、壁５１により隔てられた第２収容室６２には、圧縮機１が収容されている。本実施形態においては、冷媒タンク３０は、壁５１を貫通し、一部が第１収容室６１に位置するように配置されている。

【0047】

上記構成において、制御部２３は、通常制御モード運転中は二方弁３１を開け、除霜制御モード運転中は二方弁３１を閉じるように制御する。除霜制御モード運転中は、第１室内熱交換器４のみが凝縮器となることから、第１室内熱交換器４内の冷媒が多くなり、凝縮器側の圧力が高くなる。そのため、圧力によっては、圧縮機１の損傷に繋がる可能性がある。そこで、本実施形態においては、上述の通り、冷媒タンク３０と二方弁３１とを設け、通常制御モード運転においては開けていた二方弁３１を、除霜制御モード運転においては閉じることで、冷媒を冷媒タンク３０に留めるようにする。これにより、冷媒回路における冷媒量を適正に保ち、凝縮器側の圧力が高くなり過ぎるのを防止することができる。

【0048】

さらに、図６に示すように、冷媒タンク３０の一部が第１収容室６１に設置されている。第１収容室６１は、室外ファン１１から室外熱交換器１０への風の流路となっている。このため、冷媒タンク３０は、室外ファン１１から送られる外気により冷却されるため、冷媒タンク３０に流入した、圧縮機１からの高温高圧の冷媒ガスを、凝縮液化させ、確実時に冷媒タンク３０内に貯留させることができる。

【0049】

さらに、図５に示すように、二方弁３１は冷媒タンク３０の下側に位置するので、除霜制御モード運転から通常制御モード運転に切り替わった場合に、二方弁３１を開けることにより、除霜制御モード運転において冷媒タンク３０に貯留された冷媒を、重力を利用してスムーズに冷媒回路に戻すことができる。このように、第２の実施形態に係る空気調和機２０においては、除霜制御モード運転において凝縮器となる第１室内熱交換器４の圧力が高くなるのを防ぐことができる。

【0050】

第２の実施形態の第１の変形例について説明する。二方弁３１は、冷媒タンク３０よりも高さ方向Ｈにおいて下側に位置すればよく、冷媒タンク３０の真下でなくともよい。すなわち、冷媒タンク３０及び二方弁３１の高さ方向Ｈに垂直な面における位置は、異なっていてもよい。また、他の例としては、二方弁３１は、冷媒タンク３０の下側でなくてもよい。この場合も、冷媒の流れに応じて、貯留された冷媒を冷媒回路に戻すことができる。

【0051】

第２の変形例としては、冷媒タンク３０の設置位置は、実施形態に限定されるものではない。例えば、冷媒タンク３０は、第１収容室６１内に設けられていなくてもよい。また他の例としては、冷媒タンク３０は、その全部が第１収容室６１内に設けられていてもよい。この場合には、より効率的に冷媒を凝縮液化させることができる。また、他の例としては、冷媒タンク３０は、圧縮機１の吸い込み側の配管やアキュムレータ２と接触するように配置してもよい。いずれの場合も、冷媒タンク３０に冷媒を貯留することができる。

【0052】

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0053】

１ 圧縮機
２ アキュムレータ
３ 四方弁
４ 第１室内熱交換器
５ 第１膨張弁
６ 第２室内熱交換器
７ 室内ファン
９ 第２膨張弁
１０ 室外熱交換器
１１ 室外ファン
１３～１５ 温度センサ
２０ 空気調和機
２１ 室外機
２２ 室内機
２３ 制御部
３０ 冷媒タンク
３１ 二方弁
５０ 筐体
６１ 第１収容室
６２ 第２収容室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2021-09-07

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

室外機及び室内機を有する空気調和機であって、
前記室内機に備えられた第１室内熱交換器及び第２室内熱交換器と、
前記室外機に備えられた室外熱交換器と、
圧縮機と、
冷媒回路において、前記第２室内熱交換器と前記室外熱交換器の間に設けられた第１膨張弁と、
前記冷媒回路において、前記第１室内熱交換器と前記第２室内熱交換器の間に設けられた第２膨張弁と、
暖房運転中において、外気温度が氷点以上の所定温度よりも高い場合に、四方弁を前記暖房運転の状態に維持しつつ、前記室外熱交換器の冷媒が過熱状態で、且つ、氷点よりも高い温度になるように、前記第１膨張弁の開度を前記暖房運転中よりも大きくし、前記第２膨張弁の開度を前記暖房運転中よりも小さくする第１の除霜運転を行うよう制御する制御部と、
を有する、空気調和機。

【請求項2】

前記制御部は、前記室外熱交換器の温度に基づく温度開始条件を満たした場合に、前記第１の除霜運転を行うよう制御する、請求項１に記載の空気調和機。

【請求項3】

前記制御部は、前記第１の除霜運転において、前記第１膨張弁を全開にするよう制御する、請求項１又は２に記載の空気調和機。

【請求項4】

前記制御部は、前記室外熱交換器の温度に基づく温度終了条件を満たすまで前記第１の除霜運転を継続する、請求項１乃至３の何れか１項に記載の空気調和機。

【請求項5】

前記制御部は、前記第１の除霜運転において、前記圧縮機の回転数を前記暖房運転中の回転数よりも下げるよう制御する、請求項１乃至４の何れか１項に記載の空気調和機。

【請求項6】

前記制御部は、前記第１の除霜運転において、室内ファンの回転数を、前記暖房運転中の回転数よりも下げるよう制御する、請求項１乃至５の何れか１項に記載の空気調和機。

【請求項7】

前記圧縮機の吐出側と前記四方弁の間の配管から分岐した配管に接続された冷媒タンクと、
前記冷媒タンクと前記四方弁の間の配管に接続された二方弁と、
をさらに備える、請求項１乃至６の何れか１項に記載の空気調和機。

【請求項8】

前記二方弁は、前記冷媒タンクよりも下側に設置され、
前記二方弁と前記四方弁の間の配管と前記圧縮機の吐出側と前記四方弁の間の配管の合流点は、前記二方弁よりも下側に設けられる、請求項７に記載の空気調和機。

【請求項9】

前記冷媒タンクの少なくとも一部は、前記室外熱交換器が収容された収容室内に設けられる、請求項７又は８に記載の空気調和機。

【請求項10】

前記制御部は、前記外気温度が氷点以下の場合に、四方弁を前記暖房運転の状態から冷房運転の状態に切り替える第２の除霜運転を行うよう制御する、請求項１乃至６の何れか１項に記載の空気調和機。

【請求項11】

室内機に備えられた第１室内熱交換器及び第２室内熱交換器と、
室外機に備えられた室外熱交換器と、
圧縮機と、
冷媒回路において、前記第２室内熱交換器と前記室外熱交換器の間に設けられた第１膨張弁と、
前記冷媒回路において、前記第１室内熱交換器と前記第２室内熱交換器の間に設けられた第２膨張弁と、
を備えた空気調和機を管理する管理装置であって、
暖房運転中において、外気温度が氷点以上の所定温度よりも高い場合に、四方弁を前記暖房運転の状態に維持しつつ、前記室外熱交換器の冷媒が過熱状態で、且つ、氷点よりも高い温度になるように、前記第１膨張弁の開度を前記暖房運転中よりも大きくし、前記第２膨張弁の開度を前記暖房運転中よりも小さくする第１の除霜運転を行うよう制御する制御部を有する、管理装置。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0008】

本発明は、室外機及び室内機を有する空気調和機であって、前記室内機に備えられた第１室内熱交換器及び第２室内熱交換器と、前記室外機に備えられた室外熱交換器と、圧縮機と、冷媒回路において、前記第２室内熱交換器と前記室外熱交換器の間に設けられた第１膨張弁と、前記冷媒回路において、前記第１室内熱交換器と前記第２室内熱交換器の間に設けられた第２膨張弁と、暖房運転中において、外気温度が氷点以上の所定温度よりも高い場合に、四方弁を前記暖房運転の状態に維持しつつ、前記室外熱交換器の冷媒が過熱状態で、且つ、氷点よりも高い温度になるように、前記第１膨張弁の開度を前記暖房運転中よりも大きくし、前記第２膨張弁の開度を前記暖房運転中よりも小さくする第１の除霜運転を行うよう制御する制御部と、を有する。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0009】

本発明の他の形態は、室内機に備えられた第１室内熱交換器及び第２室内熱交換器と、室外機に備えられた室外熱交換器と、圧縮機と、冷媒回路において、前記第２室内熱交換器と前記室外熱交換器の間に設けられた第１膨張弁と、前記冷媒回路において、前記第１室内熱交換器と前記第２室内熱交換器の間に設けられた第２膨張弁と、を備えた空気調和機を管理する管理装置であって、暖房運転中において、外気温度が氷点以上の所定温度よりも高い場合に、四方弁を前記暖房運転の状態に維持しつつ、前記室外熱交換器の冷媒が過熱状態で、且つ、氷点よりも高い温度になるように、前記第１膨張弁の開度を前記暖房運転中よりも大きくし、前記第２膨張弁の開度を前記暖房運転中よりも小さくする第１の除霜運転を行うよう制御する制御部を有する。

【手続補正書】

【提出日】2021-12-20

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

室外機及び室内機を有する空気調和機であって、
前記室内機に備えられた第１室内熱交換器及び第２室内熱交換器と、
前記室外機に備えられた室外熱交換器と、
圧縮機と、
冷媒回路において、前記第２室内熱交換器と前記室外熱交換器の間に設けられた第１膨張弁と、
前記冷媒回路において、前記第１室内熱交換器と前記第２室内熱交換器の間に設けられた第２膨張弁と、
暖房運転中において、外気温度が氷点以上の所定温度よりも高い場合に、四方弁を前記暖房運転の状態に維持しつつ、前記室外熱交換器の冷媒が過熱状態で、且つ、氷点よりも高い温度になるように、前記第１膨張弁の開度を前記暖房運転中よりも大きくし、前記第２膨張弁の開度を前記暖房運転中よりも小さくすることで、前記第１室内熱交換器を凝縮器として動作させ、前記第２室内熱交換器及び前記室外熱交換器を蒸発器として動作させる第１の除霜運転を行うよう制御する制御部と、
を有する、空気調和機。

【請求項2】

前記制御部は、前記室外熱交換器の温度に基づく温度開始条件を満たした場合に、前記第１の除霜運転を行うよう制御する、請求項１に記載の空気調和機。

【請求項3】

前記制御部は、前記第１の除霜運転において、前記第１膨張弁を全開にするよう制御する、請求項１又は２に記載の空気調和機。

【請求項4】

前記制御部は、前記室外熱交換器の温度に基づく温度終了条件を満たすまで前記第１の除霜運転を継続する、請求項１乃至３の何れか１項に記載の空気調和機。

【請求項5】

前記制御部は、前記第１の除霜運転において、前記圧縮機の回転数を前記暖房運転中の回転数よりも下げるよう制御する、請求項１乃至４の何れか１項に記載の空気調和機。

【請求項6】

前記制御部は、前記第１の除霜運転において、室内ファンの回転数を、前記暖房運転中の回転数よりも下げるよう制御する、請求項１乃至５の何れか１項に記載の空気調和機。

【請求項7】

前記圧縮機の吐出側と前記四方弁の間の配管から分岐した配管に接続された冷媒タンクと、
前記冷媒タンクと前記四方弁の間の配管に接続された二方弁と、
をさらに備える、請求項１乃至６の何れか１項に記載の空気調和機。

【請求項8】

前記二方弁は、前記冷媒タンクよりも下側に設置され、
前記二方弁と前記四方弁の間の配管と前記圧縮機の吐出側と前記四方弁の間の配管の合流点は、前記二方弁よりも下側に設けられる、請求項７に記載の空気調和機。

【請求項9】

前記冷媒タンクの少なくとも一部は、前記室外熱交換器が収容された収容室内に設けられる、請求項７又は８に記載の空気調和機。

【請求項10】

前記制御部は、前記外気温度が氷点以下の場合に、四方弁を前記暖房運転の状態から冷房運転の状態に切り替える第２の除霜運転を行うよう制御する、請求項１乃至６の何れか１項に記載の空気調和機。

【請求項11】

室内機に備えられた第１室内熱交換器及び第２室内熱交換器と、
室外機に備えられた室外熱交換器と、
圧縮機と、
冷媒回路において、前記第２室内熱交換器と前記室外熱交換器の間に設けられた第１膨張弁と、
前記冷媒回路において、前記第１室内熱交換器と前記第２室内熱交換器の間に設けられた第２膨張弁と、
を備えた空気調和機を管理する管理装置であって、
暖房運転中において、外気温度が氷点以上の所定温度よりも高い場合に、四方弁を前記暖房運転の状態に維持しつつ、前記室外熱交換器の冷媒が過熱状態で、且つ、氷点よりも高い温度になるように、前記第１膨張弁の開度を前記暖房運転中よりも大きくし、前記第２膨張弁の開度を前記暖房運転中よりも小さくすることで、前記第１室内熱交換器を凝縮器として動作させ、前記第２室内熱交換器及び前記室外熱交換器を蒸発器として動作させる第１の除霜運転を行うよう制御する制御部を有する、管理装置。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0008】

本発明は、室外機及び室内機を有する空気調和機であって、前記室内機に備えられた第１室内熱交換器及び第２室内熱交換器と、前記室外機に備えられた室外熱交換器と、圧縮機と、冷媒回路において、前記第２室内熱交換器と前記室外熱交換器の間に設けられた第１膨張弁と、前記冷媒回路において、前記第１室内熱交換器と前記第２室内熱交換器の間に設けられた第２膨張弁と、暖房運転中において、外気温度が氷点以上の所定温度よりも高い場合に、四方弁を前記暖房運転の状態に維持しつつ、前記室外熱交換器の冷媒が過熱状態で、且つ、氷点よりも高い温度になるように、前記第１膨張弁の開度を前記暖房運転中よりも大きくし、前記第２膨張弁の開度を前記暖房運転中よりも小さくすることで、前記第１室内熱交換器を凝縮器として動作させ、前記第２室内熱交換器及び前記室外熱交換器を蒸発器として動作させる第１の除霜運転を行うよう制御する制御部と、を有する。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0009】

本発明の他の形態は、室内機に備えられた第１室内熱交換器及び第２室内熱交換器と、室外機に備えられた室外熱交換器と、圧縮機と、冷媒回路において、前記第２室内熱交換器と前記室外熱交換器の間に設けられた第１膨張弁と、前記冷媒回路において、前記第１室内熱交換器と前記第２室内熱交換器の間に設けられた第２膨張弁と、を備えた空気調和機を管理する管理装置であって、暖房運転中において、外気温度が氷点以上の所定温度よりも高い場合に、四方弁を前記暖房運転の状態に維持しつつ、前記室外熱交換器の冷媒が過熱状態で、且つ、氷点よりも高い温度になるように、前記第１膨張弁の開度を前記暖房運転中よりも大きくし、前記第２膨張弁の開度を前記暖房運転中よりも小さくする前記第１室内熱交換器を凝縮器として動作させ、前記第２室内熱交換器及び前記室外熱交換器を蒸発器として動作させ、第１の除霜運転を行うよう制御する制御部を有する。