特開 2024-53324 空気調和機

(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】P2024053324

(43)【公開日】2024-04-15

(54)【発明の名称】空気調和機

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/41 20180101AFI20240408BHJP

   F24F 11/64 20180101ALI20240408BHJP

   F24F 11/65 20180101ALI20240408BHJP

   F24F 110/12 20180101ALN20240408BHJP

   F24F 140/20 20180101ALN20240408BHJP

   F24F 140/00 20180101ALN20240408BHJP

【ＦＩ】

F24F11/41

F24F11/41 200

F24F11/41 210

F24F11/41 240

F24F11/41 112

F24F11/41 114

F24F11/64

F24F11/65

F24F110:12

F24F140:20

F24F140:00

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022159513

(22)【出願日】2022-10-03

(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】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】中安 悟

(72)【発明者】

【氏名】浦田 和幹

【テーマコード（参考）】

3L260

【Ｆターム（参考）】

3L260AB02

3L260BA36

3L260CA11

3L260CA32

3L260CB04

3L260CB08

3L260CB13

3L260CB62

3L260CB68

3L260DA09

3L260EA07

3L260FA02

3L260FA13

3L260FB07

3L260FB08

(57)【要約】

【課題】暖房能力を十分に確保しながら除霜可能な空気調和機を提供する。
【解決手段】空気調和機４００は室内機１００及び室外機２００を備え、室外機２００は、圧縮機１と、圧縮機１側の配管２１の分岐部２２、及び、室内機１００側の配管２３の分岐部２４からそれぞれ分岐して並列に接続された熱交換器３１，３２と、配管２７に配置された開閉弁５１と、配管２５に配置された膨張弁４１と、熱交換器３２と分岐部２２とを接続する配管２８に配置された開閉弁５２と、熱交換器３２と分岐部２４とを接続する配管２６に配置された膨張弁４２と、配管２７ａと配管２６ａとを接続する配管２９と、配管２５ａと配管２８ａとを接続する配管３０と、配管２９に配置された膨張弁６１と、配管３０に配置された膨張弁６２と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

室内機及び室外機を備え、
前記室外機は、
圧縮機と、
前記圧縮機側の配管の第１分岐部、及び、前記室内機側の配管の第２分岐部からそれぞれ分岐して並列に接続された第１熱交換器及び第２熱交換器と、
前記第１熱交換器と前記第１分岐部とを接続する配管に配置された第１開閉弁と、
前記第１熱交換器と前記第２分岐部とを接続する配管に配置され、開閉可能な第１膨張弁と、
前記第２熱交換器と前記第１分岐部とを接続する配管に配置された第２開閉弁と、
前記第２熱交換器と前記第２分岐部とを接続する配管に配置され、開閉可能な第２膨張弁と、
前記第１熱交換器と前記第１開閉弁とを接続する配管と、前記第２熱交換器と前記第２膨張弁とを接続する配管と、を接続する第１配管と、
前記第１熱交換器と前記第１膨張弁とを接続する配管と、前記第２熱交換器と前記第２開閉弁とを接続する配管と、を接続する第２配管と、
前記第１配管に配置された第３膨張弁と、
前記第２配管に配置された第４膨張弁と、
を備える
ことを特徴とする空気調和機。

【請求項2】

制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記第１開閉弁、前記第１膨張弁、前記第１開閉弁又は前記第２膨張弁の少なくとも１つの弁の制御により、
凝縮器としての前記室内熱交換器から排出された冷媒を、前記第１熱交換器又は前記第２熱交換器のうちの除霜対象となる一方の熱交換器である除霜熱交換器に流し、
更に、前記第１配管又は前記第２配管を経由して、前記除霜熱交換器から排出された冷媒を他方の熱交換器である蒸発熱交換器で蒸発させた後で前記圧縮機に戻す除霜暖房運転を実行する
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。

【請求項3】

前記制御装置は、前記除霜暖房運転の実行時、
前記第１開閉弁又は前記第２開閉弁のうち、前記除霜熱交換器に接続される開閉弁を閉にするとともに、前記蒸発熱交換器に接続される開閉弁を開にし、
前記第１膨張弁又は前記第２膨張弁のうち、前記蒸発熱交換器に接続される膨張弁を閉にするとともに、前記除霜熱交換器に接続される膨張弁を所定の開度で開にする
ように、前記第１膨張弁、前記第１開閉弁又は前記第２膨張弁の少なくとも１つの弁を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の空気調和機。

【請求項4】

前記制御装置は、前記除霜熱交換器を流れる冷媒の温度が所定温度になるように、
前記第１膨張弁又は前記第２膨張弁のうちの前記除霜熱交換器に接続される膨張弁、又は、
前記第３膨張弁又は前記第４膨張弁のうち、前記第１配管又は前記第２配管のうちの冷媒が流れる配管に配置された膨張弁、
のうちの少なくとも一方の膨張弁の開度を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の空気調和機。

【請求項5】

前記室外機は、前記第１熱交換器又は前記第２熱交換器のうち、除霜対象となる除霜熱交換器での冷媒の入口温度を測定する温度センサを備え、
前記制御装置は、前記温度センサによる測定値を、予め定められた所定値と比較することで、前記膨張弁の開度をフィードバック制御する
ことを特徴とする請求項４に記載の空気調和機。

【請求項6】

前記制御装置は、少なくとも、前記第１膨張弁又は前記第２膨張弁のうちの前記除霜熱交換器に接続される膨張弁の開度を制御する
ことを特徴とする請求項４に記載の空気調和機。

【請求項7】

前記蒸発熱交換器を流れる冷媒の温度が蒸発可能な温度になるように、
前記第１膨張弁又は前記第２膨張弁のうちの前記除霜熱交換器に接続される膨張弁、又は、
前記第３膨張弁又は前記第４膨張弁のうち、前記第１配管又は前記第２配管のうちの冷媒が流れる配管に配置された膨張弁、
のうちの少なくとも一方の膨張弁の開度を制御する制御装置を備える
ことを特徴とする請求項２に記載の空気調和機。

【請求項8】

前記制御装置は、少なくとも、前記第３膨張弁又は前記第４膨張弁のうち、前記第１配管又は前記第２配管のうちの冷媒が流れる配管に配置された膨張弁の開度を制御する
ことを特徴とする請求項７に記載の空気調和機。

【請求項9】

前記制御装置は、前記蒸発熱交換器での冷媒の入口温度と外気温とから導かれる値と、前記蒸発熱交換器で冷媒を蒸発させるために予め定められた所定値と、を比較することで、前記膨張弁の開度をフィードバック制御する
ことを特徴とする請求項７に記載の空気調和機。

【請求項10】

前記圧縮機の回転速度を、暖房運転時の最大回転速度よりも大きくして除霜暖房運転を行う制御装置を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。

【請求項11】

室内ファンを備える室内機と、
前記室内ファンの回転速度を、前記室内機の運転中に回転可能な最大回転速度以下の回転速度で前記室内ファンを駆動させながら除霜暖房運転を行う制御装置と、を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、空気調和機に関する。

【背景技術】

【0002】

冬季等における空気調和機の暖房運転時、室外機の熱交換器温度が外気の露点温度を下回ると熱交換器に霜が付き、熱交換効率が低下する。このため、熱交換器に付着した霜を除去する除霜機能が使用される。除霜方式として、冷房サイクルで運転する逆サイクル除霜が使用され得るが、逆サイクル除霜中には室内熱交換器に低温冷媒が流れ、冷気が室内に排出されるため快適性が損なわれる。そこで、暖房運転とともに除霜運転を行う空気調和機が知られている。

【0003】

特許文献１の要約書には、「空気調和装置の制御装置は、暖房除霜運転モード時に、デフロスト対象の並列熱交換器に冷媒が流れるように流量調整装置を開き、蒸発圧力センサによって検出された蒸発器として作用する並列熱交換器の蒸発圧力が、通常暖房運転モード時の蒸発圧力よりも低くなるように減圧装置を絞る」ことが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－１８４２０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の除霜暖房運転（暖房除霜運転）モードでは、室内熱交換器に流れる高温高圧の冷媒の一部が、除霜対象の並列熱交換器に流れる（段落００５５）。これにより、暖房運転及び並列熱交換器の除霜が行われる。暖房運転及び除霜に使用された冷媒は合流し、合流後の冷媒は別の並列熱交換器において蒸発する（同段落）。しかし、このような冷媒の流れでは、室内熱交換器への冷媒供給量が減少し、十分な暖房能力が得られない可能性がある。
本開示が解決しようとする課題は、暖房能力を十分に確保しながら除霜可能な空気調和機の提供である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の空気調和機は、室内機及び室外機を備え、前記室外機は、圧縮機と、前記圧縮機側の配管の第１分岐部、及び、前記室内機側の配管の第２分岐部からそれぞれ分岐して並列に接続された第１熱交換器及び第２熱交換器と、前記第１熱交換器と前記第１分岐部とを接続する配管に配置された第１開閉弁と、前記第１熱交換器と前記第２分岐部とを接続する配管に配置され、開閉可能な第１膨張弁と、前記第２熱交換器と前記第１分岐部とを接続する配管に配置された第２開閉弁と、前記第２熱交換器と前記第２分岐部とを接続する配管に配置され、開閉可能な第２膨張弁と、前記第１熱交換器と前記第１開閉弁とを接続する配管と、前記第２熱交換器と前記第２膨張弁とを接続する配管と、を接続する第１配管と、前記第１熱交換器と前記第１膨張弁とを接続する配管と、前記第２熱交換器と前記第２開閉弁とを接続する配管と、を接続する第２配管と、前記第１配管に配置された第３膨張弁と、前記第２配管に配置された第４膨張弁と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、暖房能力を十分に確保しながら除霜可能な空気調和機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の空気調和機の正面図である。

【図2】本開示の空気調和機を示すブロック図である。

【図3】制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

【図4】冷房運転時の冷媒流を説明する図である。

【図5】暖房運転時の冷媒流を説明する図である。

【図6】除霜暖房運転時の冷媒流を説明する図である。

【図7】図６に示す除霜暖房運転時のｐ－ｈ線図である。

【図8】図５に示す暖房運転のｐ－ｈ線図である。

【図9】膨張弁の制御方法を説明するフローチャートである。

【図10】膨張弁の制御方法を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら本開示を実施するための形態（実施形態と称する）を説明する。以下の一の実施形態の説明の中で、適宜、一の実施形態に適用可能な別の実施形態の説明も行う。本開示は以下の一の実施形態に限られず、異なる実施形態同士を組み合わせたり、本開示の効果を著しく損なわない範囲で任意に変形したりできる。また、同じ部材については同じ符号を付すものとし、重複する説明は省略する。更に、同じ機能を有するものは同じ名称を付すものとする。図示の内容は、あくまで模式的なものであり、図示の都合上、本開示の効果を著しく損なわない範囲で実際の構成から変更したり、図面間で一部の部材の図示を省略したり変形したりすることがある。また、同じ実施形態で、必ずしも全ての構成を備える必要はない。

【0010】

図１は、本開示の空気調和機４００の模式図である。空気調和機４００は、室内に設置される室内機１００と、室外に設置される室外機２００と、リモコン３００とを備える。リモコン３００は、例えば冷房運転、暖房運転、除湿運転等の空気調和機４００の運転内容を、室内機１００に指示するものである。指示は、室内機１００の受信部１８（例えば赤外線通信ユニット、ＷｉＦｉ等の無線通信ユニット等）を通じて行われる。詳細は後記するが、暖房運転中、熱交換器３１，３２（図２）の除霜を行う場合には、除霜暖房運転が行われる。除霜暖房運転では、室内へは暖房運転と同等に暖気が供給されるとともに、暖房運転時の冷凍サイクルを流れる冷媒を使用して、室外に配置された熱交換器３１，３２の除霜が行われる。

【0011】

図２は、本開示の空気調和機４００を示すブロック図である。一例として図２では、四方弁２は暖房運転時及び除霜暖房運転時（以下、これらを総称して適宜「暖房運転等」という）の向きに図示される。室内機１００は、熱交換器１１と、膨張弁１２と、室内ファン１３と、室温を測定する室温センサ１４とを備える。室外機２００は、冷媒を圧縮する圧縮機１と、室内機１００の運転に応じて冷媒流路を切り替える四方弁２と、外気温を測定する外気温センサ８８と、空気調和機４００の運転を制御する制御装置８と、を備える。室内機１００の運転は、例えば冷房運転、暖房運転、除湿運転、除霜暖房運転等である。ただし、空気調和機４００が暖房運転専用の場合、四方弁２は備えられなくてもよい。圧縮機１は、例えばインバータ制御され、回転速度制御により冷媒の吐出圧を制御する。

【0012】

除霜暖房運転は、上記のように、室内機１００において暖房運転を行う（例えば室内に暖気を吹き出す）とともに、熱交換器３１，３２の除霜を行う運転である。除霜は、例えば除霜開始条件を満たしたときに、制御装置８によって開始される。除霜開始条件は、室外に設置される熱交換器３１，３２に霜が付き易い状態、又は、霜が付いた状態になる条件であり、予め定められる。除霜開始条件は、例えば、外気温、室内機１００の暖房運転時間等に基づいて決定できる。

【0013】

除霜暖房運転は、通常は、使用者によって指示されることで開始されるものではなく、制御装置８の判断により開始される。従って、例えば、除霜を行わず、例えば後記図５に示すように冷媒を流す暖房運転中、制御装置８が除霜開始条件を満たすと判断したときに、制御装置８は、運転モードを、暖房運転から除霜暖房運転に切り替える。

【0014】

図３は、制御装置８のハードウェア構成を示すブロック図である。制御装置８は、ＣＰＵ８２等のプロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。制御装置８は、例えば、ＣＰＵ８１、メモリ８２、記憶装置８３（ＳＳＤ，ＨＤＤ等）、通信装置８４及びＩ／Ｆ８５を備える。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、ＨＤＤに格納すること以外に、メモリ、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、又は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）カード、ＳＤ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ）カード、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等の記録媒体に格納することができる。また、クラウド上に情報を記憶するようにしたり、クラウド上で演算等の処理を行うようにしたりすることもできる。

【0015】

図２に戻って、室外機２００は、熱交換器３１（第１熱交換器）及び熱交換器３２（第２熱交換器）を備える。熱交換器３１，３２は、圧縮機１側の配管２１の分岐部２２（第１分岐部）、及び、室内機１００側の配管２３の分岐部２４（第２分岐部）からそれぞれ分岐して並列に配管２１，２３に接続される。図示の例では配管２１は四方弁２に接続され、配管２３は熱交換器１１に接続される。以下、特に断らない限り、「配管」は冷媒が流れる配管であり、「冷媒配管」と同義である。「配管」により、冷媒流路が形成される。熱交換器３１，３２は例えば分割熱交換器である。暖房運転等時、圧縮機１の吐出口（不図示）は、熱交換器１１に接続される。一方で、圧縮機１の吸込口（不図示）は、四方弁２を経由して、熱交換器３１，３２に接続される。上記のように四方弁２が備えられない場合、圧縮機１の吐出口は室内機１００に、圧縮機１の吸込口は分岐部２２に接続される。

【0016】

室外機２００は、膨張弁４１（第１膨張弁）及び膨張弁４２（第２膨張弁）を備える。膨張弁４１は、熱交換器３１と分岐部２４とを接続する配管２５に配置される。膨張弁４１は、開度に応じて冷媒の膨張の程度を制御可能な弁であるとともに、開度調整によって開閉可能な弁でもある。従って、膨張弁４１は、膨張弁及び閉止弁（開閉弁）の双方の機能を有する。膨張弁４１の全閉時、配管２５での冷媒の流通は停止する。膨張弁４２は、熱交換器３２と分岐部２４とを接続する配管２６に配置される。膨張弁４２は、開度に応じて冷媒の膨張の程度を制御可能な弁であるとともに、開度調整によって開閉可能な弁でもある。従って、膨張弁４２は、膨張弁及び閉止弁（開閉弁）の双方の機能を有する。

【0017】

室外機２００は、開閉弁５１（第１開閉弁）及び開閉弁５２（第２開閉弁）を備える。開閉弁５１は、熱交換器３１と分岐部２２とを接続する配管２７に配置される。開閉弁５１は、全閉又は全開に切り替え可能な弁である。開閉弁５１の全閉時、配管２７での冷媒の流通は停止する。開閉弁５２は、熱交換器３２と分岐部２２とを接続する配管２８に配置される。開閉弁５２は、全閉又は全開を切り替え可能な弁である。開閉弁５２の全閉時、配管２８での冷媒の流通は停止する。開閉弁５１，５２は、開閉を切り替え可能な弁であればよく、それぞれ、例えば開閉可能な膨張弁、あるいは流路を切り替えるための三方弁でもよい。

【0018】

室外機２００は、配管２９（第１配管）及び配管３０（第２配管）を備える。配管２９は、熱交換器３１と開閉弁５１とを接続する配管２７ａと、熱交換器３２と膨張弁４２とを接続する配管２６ａと、を接続する。配管２７ａは、配管２７の一部と重複する。配管２６ａは、配管２６の一部と重複する。配管３０は、熱交換器３１と膨張弁４１とを接続する配管２５ａと、熱交換器３２と開閉弁５２とを接続する配管２８ａと、を接続する。配管２５ａは、配管２５の一部と重複する。配管２８ａは、配管２８の一部と重複する。

【0019】

室外機２００は、膨張弁６１（第３膨張弁）及び膨張弁６２（第４膨張弁）を備える。膨張弁６１は、配管２９に配置される。膨張弁６２は、配管３０に配置される。

【0020】

室外機２００は、温度センサ７１，７２を備える。温度センサ７１は、配管２５（液管）に配置され、熱交換器３１に流入する冷媒の温度（熱交換器３１での冷媒の入口温度）を測定する。温度センサ７２は、配管２６に配置され、熱交換器３２に流入する冷媒の温度（熱交換器３２での冷媒の入口温度）を測定する。従って、温度センサ７１，７２は、それぞれ、熱交換器３１又は熱交換器３２のうち、除霜対象となる熱交換器３１，３２の何れかである除霜熱交換器での冷媒の入口温度を測定する。

【0021】

図４は、冷房運転時の冷媒流を説明する図である。冷房運転時、冷媒は太実線矢印で示すように流れる。制御装置８は、圧縮機１の吐出口（不図示）と熱交換器３１，３２とが繋がるように、かつ、圧縮機１の吸込口（不図示）と熱交換器１１とが繋がるように、四方弁２の向きを切り替える。また、制御装置８は、膨張弁４１，４２を全開、開閉弁５１，５２を開、及び、膨張弁６１，６２を全閉にする。更に、制御装置８は、膨張弁１２を、熱交換器１１を蒸発器として機能させる開度に調整する。

【0022】

圧縮機１から吐出された冷媒は、四方弁２を経由し分岐部２２で分岐して、熱交換器３１，３２に流れる。熱交換器３１，３２では冷媒は凝縮し、分岐部２４で合流した後、膨張弁１２で膨張する。膨張後の冷媒は、熱交換器１１で蒸発し室内に冷気が供給される。熱交換器１１から排出された冷媒は、四方弁２を経由して、圧縮機１の吸込口（不図示）に戻される。

【0023】

図５は、暖房運転時の冷媒流を説明する図である。点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｇについては、図８を参照しながら後記する。暖房運転時、冷媒は太実線矢印で示すように流れる。制御装置８は、圧縮機１の吸込口（不図示）と熱交換器３１，３２とが繋がるように、かつ、圧縮機１の吐出口（不図示）と熱交換器１１とが繋がるように、四方弁２の向きを切り替える。また、制御装置８は、膨張弁１２を全開、開閉弁５１，５２を開、膨張弁６１，６２を全閉にする。更に、制御装置８は、膨張弁４１，４２を、それぞれ、熱交換器３１，３２を蒸発器として機能させる開度に調整する。

【0024】

圧縮機１から吐出された冷媒は、熱交換器１１に流れる。熱交換器１１では冷媒は凝縮し、暖気が室内に供給される。熱交換器１１から排出された冷媒は、分岐部２４で分岐後、それぞれ膨張弁４１，４２で膨張し、熱交換器３１，３２で蒸発する。蒸発後の冷媒は、分岐部２２で合流し、四方弁２を経由して、圧縮機１の吸込口（不図示）に戻される。

【0025】

図６は、除霜暖房運転時の冷媒流を説明する図である。点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆについては、図７を参照しながら後記する。一例として図６は、熱交換器３１，３２の双方に霜が付着しているため除霜が行われるが、熱交換器３１，３２のうち、除霜の対象となる熱交換器を熱交換器３１（除霜熱交換器）とする除霜暖房運転を例示する。詳細な説明は省略するが、熱交換器３１の除霜後、熱交換器３１の除霜と同様にして、熱交換器３２の除霜が行われる。また、以下の例では、膨張弁４１，４２及び開閉弁５１，５２の全ての弁の制御により、除霜暖房運転が行われる。ただし、除霜暖房運転は、例えば既に開いている状態の弁を維持する等して当該弁の開閉を行わず（駆動制御を行わず）、膨張弁４１，４２及び開閉弁５１，５２の少なくとも１つの弁の制御により実行されてもよい。

【0026】

除霜暖房運転時、冷媒は太実線矢印で示すように流れる。制御装置８は、圧縮機１の吸込口（不図示）と熱交換器３２とが繋がるように、かつ、圧縮機１の吐出口（不図示）と熱交換器１１とが繋がるように、四方弁２の向きを切り替える。なお、圧縮機１の吸込口と熱交換器３１とは、後記する閉状態の開閉弁５１によって、接続されない。また、制御装置８は、膨張弁１２を全開、開閉弁５２を開、及び、開閉弁５１を閉にする。制御装置８は、膨張弁６１を、熱交換器３２を蒸発器として機能させる開度に調整し、膨張弁６２を全閉にする。

【0027】

また、制御装置８は、膨張弁４１を、熱交換器３１に除霜可能な温度の冷媒を流通可能な開度に調整し、膨張弁４２を全閉にする。膨張弁４２を全閉にすることで、配管２６での冷媒の流通が停止される。ここでいう「除霜可能な冷媒の温度」は、例えば熱交換器３１，３２の大きさ、冷媒流路長等の設計条件に基づき、実験、試運転、シミュレーション等によって予め決定できる。従って、予め決定された「除霜可能な冷媒の温度」になるように（ただし多少の変動幅を有してもよい）になるように、膨張弁４１の開度が制御される。

【0028】

除霜暖房運転の開始時、制御装置８は、圧縮機１の回転速度を、暖房運転時の最大回転速度よりも大きくする。従って、圧縮機１の回転速度が暖房運転時の最大回転速度よりも大きい状態で、除霜暖房運転が行われる。除霜暖房運転では、暖房に使用した冷媒の全量を使用して除霜が行われる。従って、比エンタルピ（熱）不足の抑制のために、圧縮機１の回転速度をできるだけ大きくすることが好ましい。そこで、除霜暖房運転時の圧縮機１の回転速度を、暖房運転時の最大回転速度よりも大きくすることで、冷媒の比エンタルピを暖房運転時よりも大きくでき、暖房能力の確保及び除霜を両立し易くできる。

【0029】

圧縮機１から吐出された冷媒は、熱交換器１１に流れる。熱交換器１１では冷媒は凝縮し、暖気が室内に供給される。このとき、制御装置８は、室内ファン１３の回転速度を、室内機１００の運転中に回転可能な最大回転速度以下（好ましくは最大回転速度未満）の回転速度で室内ファン１３を運転させながら除霜暖房運転を行うことが好ましい。これにより、熱交換器１１での熱交換を抑制して、比エンタルピが高い状態（図７）の冷媒を熱交換器３１に送ることができる。

【0030】

除霜暖房運転中、室内ファン１３は常に回転し続ける必要は無く、室温等の状態によって適宜停止させてもよい。停止中の室内ファン１３は、回転駆動している状態ではないが、室温等の状態によってすぐに回転可能な状態であるため、室内ファン１３を「停止」させた状態で運転しているといえる。

【0031】

熱交換器１１から排出された冷媒は、分岐部２４及び膨張弁４１を経由して、熱交換器３１に流れる。上記のように膨張弁４２は全閉であるから、熱交換器１１から排出された冷媒は、分岐部２４から熱交換器３２に直接には流れない。膨張弁４１は、上記のように、熱交換器３１に付着した霜を融解できる温度になるような開度に調整される。従って、熱交換器１１では、除霜可能な程度の温度に調整された冷媒により、除霜が行われる。

【0032】

熱交換器３１で霜を融解した後の冷媒は、配管２７ａを流れ、閉の開閉弁５１によって分岐部２２には向かわずに配管２９に入る。配管２９を流れる冷媒は、膨張弁６１によって、上記のように、熱交換器３２で蒸発可能な温度に変わる。膨張弁６１によって膨張した後の冷媒は、全閉の膨張弁４２によって流れを変えて、配管２６ａを流れて熱交換器３２に流入し、熱交換器３２で蒸発する。蒸発した冷媒は、配管２８、分岐部２２、配管２１及び四方弁２を経由して、圧縮機１の吸込口（不図示）に戻される。

【0033】

このように、空気調和機４００に備えられる制御装置８は、凝縮器としての熱交換器１１から排出された冷媒を、熱交換器３１又は熱交換器３２のうちの除霜対象となる一方の熱交換器３１（除霜熱交換器の一例）に流す。更に、制御装置８は、配管２９を経由して、熱交換器３１から排出された冷媒を他方の熱交換器３２（蒸発熱交換器の一例）で蒸発させた後で圧縮機１に戻す。

【0034】

これらのように冷媒を流すことで、熱交換器１１で暖房運転に使用した冷媒を、そのまま全量を熱交換器３１に供給し、熱交換器３１で除霜に使用できる。そして、除霜に使用した冷媒は、そのまま全量を熱交換器３２で蒸発でき、蒸発した冷媒は圧縮機１に戻すことができる。このため、除霜に使用される冷媒は熱交換器１１での暖房運転で使用後の冷媒であるため、暖房能力を十分に確保しながら、残存する熱を使用して熱交換器３１を除霜できる。

【0035】

なお、除霜熱交換器が熱交換器３２であれば、制御装置８は、配管３０を経由して、熱交換器３２から排出された冷媒を他方の熱交換器３１（蒸発熱交換器の一例）で蒸発させた後で圧縮機１に戻す。従って、制御装置８は、圧縮機１の吸込口（不図示）と熱交換器３１とが繋がるように、かつ、圧縮機１の吐出口（不図示）と熱交換器１１とが繋がるように、四方弁２の向きを切り替える。なお、圧縮機１の吸込口と熱交換器３２とは、後記する閉状態の開閉弁５２によって、接続されない。

【0036】

また、制御装置８は、膨張弁１２を全開、開閉弁５１を開、及び、開閉弁５２を閉にする。制御装置８は、膨張弁６２を、熱交換器３１を蒸発器として機能させる開度に調整し、膨張弁６１を全閉にする。制御装置８は、膨張弁４２を、熱交換器３２に除霜可能な温度の冷媒を流通可能な開度に調整し、膨張弁４１を全閉にする。膨張弁４１を全閉にすることで、配管２５での冷媒の流通が停止される。ここでいう「除霜可能な冷媒の温度」は、熱交換器３１での除霜時に説明した事項と同様である。

【0037】

図７は、上記図６に示す除霜暖房運転時のｐ－ｈ線図である。横軸は比エンタルピ、縦軸は圧力である。点Ａ～Ｆは、上記図６に示した点Ａ～Ｆの位置における冷媒の比エンタルピ及び圧力に対応する。圧縮機１から吐出された冷媒は、点Ｂにおいて、高い比エンタルピ及び圧力を有する。点Ｂ～点Ｃにおいて、熱交換器１１で凝縮すると、比エンタルピが低下する。次いで、点Ｃ～点Ｄにおいて、膨張弁４１で冷媒が膨張すると、圧力が低下する。そして、点Ｄ～点Ｅにおいて、熱交換器３１の除霜に使用されると、比エンタルピが低下する。点Ｅ～点Ｆにおいて膨張弁６１で再度膨張すると、再度圧力が低下する。最後に、点Ｆ～点Ａにおいて、熱交換器３２で蒸発されると、比エンタルピが上昇する。

【0038】

図８は、上記図５に示す暖房運転時のｐ－ｈ線図である。破線は、図７に示すｐ－ｈ線図である。圧縮機１から吐出された冷媒は、点Ｂにおいて、高い比エンタルピ及び圧力を有する。点Ｂ～点Ｃにおいて、熱交換器１１で凝縮すると、比エンタルピが低下する。次いで、点Ｃ～点Ｇにおいて、膨張弁４１，４２で冷媒が膨張すると、圧力が低下する。点Ｇ～点Ａにおいて、熱交換器３１，３２で蒸発されると、比エンタルピが上昇する。

【0039】

図８及び上記図７からわかるように、点Ｂ～点Ｃにおいて熱交換器１１で失う比エンタルピが、除霜暖房運転では暖房運転よりも減少する。このため、熱交換器１１の後段に配置された熱交換器３１には、暖房運転よりも高い比エンタルピを有する冷媒が熱交換器３１に送られる。これにより、熱交換器３１では、熱交換器１１では使用されなかった比エンタルピが、熱交換器３１で使用される、そして、使用された比エンタルピを補うように熱交換器３２（図６）で冷媒が蒸発する。このため、暖房能力の確保と、十分な除霜とを両立できる。

【0040】

図６に戻って、制御装置８は、除霜暖房運転の実行時、開閉弁５１又は開閉弁５２のうち、熱交換器３１（除霜熱交換器の一例）に接続される開閉弁５１を閉にする。これとともに、制御装置８は、熱交換器３２（蒸発熱交換器の一例）に接続される開閉弁５２を開にする。更に、制御装置８は、膨張弁４１又は膨張弁４２のうち、熱交換器３２に接続される膨張弁４２を閉にするとともに、熱交換器３１に接続される膨張弁４１を所定の開度で開にする。このようにすることで、熱交換器３１で除霜に使用された冷媒の全量を熱交換器３２に供給できる。また、膨張弁４１の所定の開度は、上記のように、熱交換器３１を除霜可能な程度の冷媒の入口温度に調整可能な開度である。

【0041】

なお、除霜熱交換器が熱交換器３２、蒸発熱交換器が熱交換器３１である場合、開閉弁５１又は開閉弁５２のうち、熱交換器３２に接続される開閉弁５２を閉にするとともに、熱交換器３１に接続される開閉弁を開にする。これとともに、制御装置８は、膨張弁４１又は膨張弁４２のうち、熱交換器３１に接続される膨張弁４１を閉にするとともに、熱交換器３２に接続される膨張弁４２を所定の開度で開にする。ここでいう所定の開度は、熱交換器３２を除霜可能な程度の冷媒の入口温度に調整可能な開度である。

【0042】

制御装置８は、熱交換器３１（除霜熱交換器の一例）を流れる冷媒の温度（例えば熱交換器３１での冷媒の入口温度）が所定温度になるように、膨張弁４１、又は、膨張弁６１、のうちの少なくとも一方の膨張弁の開度を制御する。膨張弁４１は、膨張弁４１又は膨張弁４２のうちの熱交換器３１に接続される膨張弁である。膨張弁６１は、膨張弁６１又は膨張弁６２のうち、配管２８又は配管２９のうちの冷媒が流れる配管２９に配置された膨張弁である。このようにすることで、除霜対象である熱交換器３１を流れる冷媒の温度を調整でき、熱交換器に付着した霜を偏りを抑制して融かすことができる。

【0043】

なお、除霜熱交換器が熱交換器３２である場合、膨張弁４２又は膨張弁６２のうちの少なくとも一方の膨張弁の開度が制御される。膨張弁４２は、膨張弁４１又は膨張弁４２のうちの熱交換器３２に接続される膨張弁である。膨張弁６２は、膨張弁６１又は膨張弁６２のうち、配管２８又は配管２９のうちの冷媒が流れる配管３０に配置された膨張弁である。

【0044】

このとき、制御装置８は、少なくとも、膨張弁４１又は膨張弁４２のうちの熱交換器３１に接続される膨張弁４１の開度を制御することが好ましい。このようにすることで、除霜対象である熱交換器３１を流れる冷媒の温度を調整し易くできる。なお、除霜熱交換器が熱交換器３２である場合、制御装置８は、少なくとも、膨張弁４１又は膨張弁４２のうちの熱交換器３２に接続される膨張弁４２の開度を制御することが好ましい

【0045】

図９は、膨張弁４１の制御方法を説明するフローチャートである。一例として図９は、除霜熱交換器が熱交換器３１の場合を図示する。図９では、例えば設計条件等に基づいて事前に決定された「除霜可能な冷媒の温度」（好ましくは除霜に最適な温度）をＴｄｅｆとし、Ｔｄｅｆに対する許容可能な温度差をｄＴ１とする。従って、図９に示す例では、熱交換器３１（除霜熱交換器の一例）に供給される冷媒の温度（熱交換器３１での冷媒の入口温度Ｔ）がＴｄｅｆ以上Ｔｄｅｆ＋ｄＴ１以下の除霜設定範囲になるように、膨張弁４１の開度が制御される。

【0046】

制御装置８（図６）は、温度センサ７１により、熱交換器３１での冷媒の入口温度Ｔを測定する。制御装置８は、入口温度Ｔが除霜設定範囲の下限値未満、即ちＴｄｅｆ未満であるか否かを判断する（ステップＳ１）。Ｔｄｅｆ未満である場合（Ｙｅｓ）、入口温度Ｔが低すぎるために除霜できない可能性があるため、制御装置８は膨張弁４１を開き、膨張弁４１の開度を大きくする（ステップＳ２）。これにより、入口温度Ｔが上昇する。ステップＳ２の後、再度ステップＳ１が行われる。

【0047】

一方で、ステップＳ１で、入口温度Ｔが除霜設定範囲の下限値以上の場合（Ｎｏ）、制御装置８は、除霜設定範囲の上限値を超える、即ち、入口温度ＴがＴｄｅｆ＋ｄＴ１を超えるか否を判断する（ステップＳ３）。超える場合（Ｙｅｓ）、入口温度Ｔが除霜可能な温度ではあるものの、除霜効率が低下する可能性がある。そこで、制御装置８は、膨張弁４１を絞り、膨張弁４１の開度を小さくする（ステップＳ４）。これにより、入口温度Ｔが低下する。ステップＳ４の後、再度ステップＳ１が行われる。

【0048】

ステップＳ３で入口温度ＴがＴｄｅｆ＋ｄＴ１以下である場合（Ｎｏ）、入口温度Ｔは、Ｔｄｅｆ≦Ｔ≦Ｔｄｅｆ＋ｄＴ１を満たし、除霜設定範囲に含まれるため、冷媒の入口温度Ｔは除霜に適した温度になっている。そこで、制御装置８は、Ｔｄｅｆ≦Ｔ≦Ｔｄｅｆ＋ｄＴ１のため、膨張弁４１の開度を維持する（ステップＳ５）。ステップＳ５の後、再度ステップＳ１が行われる。

【0049】

このように、制御装置８は、温度センサ７１による測定値である例えば入口温度Ｔを、予め定められた所定値であるＴｄｅｆ及びＴｄｅｆ＋ｄＴ１と比較することで、膨張弁４１の開度をフィードバック制御する。これにより、熱交換器３１に供給される冷媒の温度を除霜に適した温度にできる。

【0050】

図６に戻って、制御装置６は、熱交換器３１から排出され、熱交換器３２（蒸発熱交換器の一例）を流れる冷媒の温度（例えば熱交換器３２での冷媒の入口温度）が蒸発可能な温度になるように、膨張弁４１又は膨張弁６１のうちの少なくとも一方の膨張弁の開度を制御する。膨張弁４１は、膨張弁４１又は膨張弁４２のうちの熱交換器３１（除霜熱交換器の一例）に接続される膨張弁である。膨張弁６１は、膨張弁６１又は膨張弁６２のうち、配管２９又は配管３０のうちの冷媒が流れる配管２９に配置された膨張弁である。このように膨張弁４１，６１を制御することで、除霜対象である熱交換器３１から排出された冷媒を、熱交換器３１の後段に設置された熱交換器３２で蒸発できる。蒸発可能な温度は、例えば外気温等に基づき決定され、予め定められた外気温と蒸発温度との関係等に基づいて決定できる。ここでいう関係は、例えば後記すΔＴ０及びｄＴ２を含む関係式である。

【0051】

なお、除霜熱交換器が熱交換器３２である場合、制御装置８は、膨張弁４２又は膨張弁６２のうちの少なくとも一方の膨張弁の開度を制御する。膨張弁４２は、膨張弁４１又は膨張弁４２のうちの熱交換器３２に接続される膨張弁である。膨張弁６２は、膨張弁６１又は膨張弁６２のうち、配管２９又は配管３０のうちの冷媒が流れる配管３０に配置された膨張弁である。

【0052】

このとき、制御装置８は、少なくとも、膨張弁６１又は膨張弁６２のうち、配管２９又は配管３０のうちの冷媒が流れる配管２９に配置された膨張弁６１の開度を制御することが好ましい。このようにすることで、熱交換器３２に流れる冷媒の温度を制御し易くでき、熱交換器３２で冷媒を蒸発させ易くできる。なお、除霜熱交換器が熱交換器３２である場合、制御装置８は、少なくとも、配管２９又は配管３０のうちの冷媒が流れる配管３０に配置された膨張弁６２の開度を制御することが好ましい。

【0053】

図１０は、膨張弁６１の制御方法を説明するフローチャートである。一例として図１０は、除霜熱交換器が熱交換器３１の場合を図示する。図１０では、除霜暖房運転時に熱交換器３２での蒸発に必要な外気温Ｔａと冷媒の入口温度Ｔとの差分をΔＴ（＝Ｔａ－Ｔ）とする。蒸発可能なΔＴの設計値をΔＴ０、ΔＴ０に対する許容可能な温度差をｄＴ２とする。ΔＴ０は、例えば実験、試運転、シミュレーション等に基づいて予め決定できる。図１０に示す例では、熱交換器３２（蒸発熱交換器の一例）に供給される冷媒の入口温度ＴがΔＴ０以上ΔＴ０＋ｄＴ２以下の蒸発設定範囲になるように、膨張弁６１の開度が制御される。

【0054】

制御装置８（図６）は、温度センサ７２（図６）及び外気温センサ８８（図６）により、熱交換器３２での冷媒の入口温度Ｔ及び外気温Ｔａを測定し、ΔＴを計算する。制御装置８は、ΔＴが蒸発設定範囲の下限値未満、即ちΔＴ０未満であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。ΔＴ０未満である場合（Ｙｅｓ）、冷媒の入口温度Ｔが高いために温度差ΔＴが小さく、外気温Ｔａと同程度の温度であるため、冷媒が蒸発し難い可能性がある。そこで、制御装置８は膨張弁６１を絞り、膨張弁６１の開度を小さくする（ステップＳ１２）。これにより、冷媒の入口温度Ｔを低下させて、温度差ΔＴを大きくできる。ステップＳ１２の後、再度ステップＳ１１が行われる。

【0055】

一方で、ステップＳ１１で、温度差ΔＴが蒸発設定範囲の下限値以上の場合（Ｎｏ）、制御装置８は、蒸発設定範囲の上限値を超える、即ち、温度差ΔＴがΔＴ０＋ｄＴ２を超えるか否を判断する（ステップＳ１３）。超える場合（Ｙｅｓ）、冷媒の入口温度Ｔが低いために温度差ΔＴが大きく、蒸発し易いものの、温度が低すぎるために熱交換器３２の後段に配置された圧縮機１に影響が出る可能性がある。そこで、制御装置８は、膨張弁６１を開き、膨張弁６１の開度を大きくする（ステップＳ１４）。これにより、入口温度Ｔが上昇する。ステップＳ１４の後、再度ステップＳ１１が行われる。

【0056】

ステップＳ１３で温度差ΔＴがΔＴ０＋ｄＴ２以下である場合（Ｎｏ）、温度差ΔＴは、ΔＴ０≦ΔＴ≦ΔＴ０＋ｄＴ２を満たし、蒸発設定範囲に含まれるため、温度差ΔＴは蒸発に適した温度になっている。そこで、制御装置８は、ΔＴ０≦ΔＴ≦ΔＴ０＋ｄＴ２のため、膨張弁６１の開度を維持する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５の後、再度ステップＳ１１が行われる。

【0057】

このように、制御装置８は、熱交換器３２（蒸発熱交換器）での冷媒の入口温度Ｔと外気温Ｔａとから導かれる値である温度差ΔＴと、熱交換器３２で冷媒を蒸発させるために予め定められた所定値であるΔＴ０及びΔＴ０＋ｄＴ２と、を比較することで、膨張弁６１の開度をフィードバック制御する。これにより、熱交換器３２に供給される冷媒の温度を蒸発に適した温度にできる。

【0058】

なお、蒸発熱交換器が熱交換器３１である場合、熱交換器３１での冷媒の入口温度Ｔと外気温Ｔａとから導かれる値である温度差ΔＴと、熱交換器３１で冷媒を蒸発させるために予め定められた所定値であるΔＴ０及びΔＴ０＋ｄＴ２と、を比較することで、膨張弁６２の開度をフィードバック制御する。

【符号の説明】

【0059】

１ 圧縮機
１００ 室内機
１１ 熱交換器（室内熱交換器）
１２ 膨張弁
１３ 室内ファン
１４ 室温センサ
１８ 受信部
２ 四方弁
２００ 室外機
２１ 配管
２２ 分岐部（第１分岐部）
２３ 配管
２４ 分岐部（第２分岐部）
２５ 配管
２５ａ 配管
２６ 配管
２６ａ 配管
２７ 配管
２７ａ 配管
２８ 配管
２８ａ 配管
２９ 配管（第１配管）
３０ 配管（第２配管）
３１ 熱交換器（第１熱交換器、除霜熱交換器、蒸発熱交換器）
３２ 熱交換器（第２熱交換器、蒸発熱交換器、除霜熱交換器）
４００ 空気調和機
４１ 膨張弁（第１膨張弁）
４２ 膨張弁（第２膨張弁）
５１ 開閉弁（第１開閉弁）
５２ 開閉弁（第２開閉弁）
６ 制御装置
６１ 膨張弁（第３膨張弁）
６２ 膨張弁（第４膨張弁）
７１ 温度センサ
７２ 温度センサ
８ 制御装置
８８ 外気温センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】