(57)【要約】【課題】除霜運転中も暖房効率を低下させることなく暖房運転を継続することで、室温低下等を抑制し、快適性を維持継続することを可能とした空気調和機を提供する。【解決手段】空気調和機１００は、室外熱交換器７ａ（室外熱交換器７ｂ）は、異なるパスが通された分割熱交換器８ａ（分割熱交換器８ｂ）及び分割熱交換器９ａ（分割熱交換器９ｂ）が上下方向に交互に配置されて構成されており、分割熱交換器７ａに接続されているパスの一端に圧縮機１の吐出側又は吸入側へ連通させるための流路切替装置２ｂを、他端に減圧装置４ｂを、接続し、分割熱交換器９ａに接続されているパスの一端に流路切替装置２ａを、他端に電磁弁６ａを介して減圧装置４ｂを、接続していることを特徴とする。【選択図】図１
2010139097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、第１流路切替装置と、室内熱交換器と、第１減圧装置と、前記室内熱交換器及び前記第１減圧装置に対して並列に設けられた少なくとも２台の室外熱交換器と、が接続された冷媒回路を有する空気調和機であって、
前記各室外熱交換器は、
異なるパスが通されている第１熱交換器及び第２熱交換器が上下方向に交互に配置されて構成されており、
前記第１熱交換器を通るパスの一端に前記圧縮機の吐出側又は吸入側へ連通させるための第２流路切替装置を、他端に第２減圧装置を、接続し、
前記第２熱交換器を通るパスの一端に前記第１流路切替装置を、他端に開閉弁を介して前記第２減圧装置を、接続している
ことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とが、空気の流れ方向に少なくとも２列となるように配置されている
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】
前記前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とのそれぞれが上下方向に千鳥状に配置されている
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】
前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器とが一体として構成されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項５】
前記第１熱交換器のフィンピッチを、前記第２熱交換器のフィンピッチよりも狭くしている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項６】
前記第１熱交換器のフィンの切り起こしを、前記第２熱交換器の切り起こしよりも高くしている
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項７】
除霜運転時において、
前記室内熱交換器を凝縮器、前記室外熱交換器のうちの一方の前記第１熱交換器を凝縮器、前記室外熱交換器のうちの他方を蒸発器として機能させている
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項８】
前記一方の室外熱交換器において、
前記第２熱交換器に冷媒を流通させないように前記開閉弁を閉じている
ことを特徴とする請求項７に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気圧縮式の空気調和機に関するものであり、特に暖房効率を低下させることなく室外熱交換器への着霜状態を解消する除霜運転を実行可能にした空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、暖房運転時において蒸発器として機能する室外熱交換器に付着した霜を溶解させる除霜運転（デフロスト運転）を実行することができる空気調和機が存在する。また、室外熱交換器に着霜が起こる運転状況においても、暖房を中断することなく除霜運転を実行可能にした空気調和機も存在する。このような空気調和機では、複数の室外熱交換器を室内熱交換器に対して並列に接続し、それぞれの室外熱交換器の一端に圧縮機の吐出側か吸入側のいずれかに連通できるような冷媒流路の切替装置を配し、それぞれの室外熱交換器を凝縮器もしくは蒸発器に切り替えることで、一方を凝縮器としながらも他方を蒸発器として運転可能であり、室外熱交換器の交互除霜によって、暖房運転を中断することなく除霜運転を可能としている。
【０００３】
そのようなものとして、「圧縮機、室外熱交換器、膨張機構を有する室外ユニットと、室内熱交換器を有する複数台の室内ユニットが接続され、前記室内ユニットは冷房運転と暖房運転とが混在して運転される空気調和機において、前記室外ユニットは複数台に分割された前記室外熱交換器と、各々の前記室外熱交換器を仕切るように取りつけられた仕切板と、各々の前記室外熱交換器の上方のモータに連結されたファンとを備え、除霜運転する場合、複数台の前記室外熱交換器うち一方を凝縮器として他方を蒸発器として作用させ、前記圧縮機からの吐出ガスを室内熱交換器へ導く空気調和機」が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特許第２９９７５０４号公報（第２、３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているような空気調和機においては、除霜運転を行なう室外熱交換器の内容積が大きいと、蒸発器から凝縮器に切替わった際に冷媒が除霜運転を行う熱交換器に大量に溜まり込み、冷媒不足となってしまうという課題があった。除霜運転時の冷媒不足防止策として、除霜運転する熱交換器を細かく分割することで、冷媒が溜まり込む内容積を減らすことが考えられる。しかしながら、特許文献１に記載されているような空気調和機構成においては、熱交換器の分割数と同数の流路切替装置が必要となるため、その分、製造に要する手間及びコストの増加に繋がってしまうことになる。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、除霜運転中も暖房効率を低下させることなく暖房運転を継続することで、室温低下等を抑制し、快適性を維持継続することを可能とした空気調和機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る空気調和機は、圧縮機と、第１流路切替装置と、室内熱交換器と、第１減圧装置と、前記室内熱交換器及び前記第１減圧装置に対して並列に設けられた少なくとも２台の室外熱交換器と、が接続された冷媒回路を有する空気調和機であって、前記各室外熱交換器は、異なるパスが通されている第１熱交換器及び第２熱交換器が上下方向に交互に配置されて構成されており、前記第１熱交換器を通るパスの一端に前記圧縮機の吐出側又は吸入側へ連通させるための第２流路切替装置を、他端に第２減圧装置を、接続し、前記第２熱交換器を通るパスの一端に前記第１流路切替装置を、他端に開閉弁を介して前記第２減圧装置を、接続していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る空気調和機によれば、２つのパスで構成されている室外熱交換器をすくなくとも２台備えているので、冷媒不足を防止でき、除霜運転中も暖房効率を低下させることなく暖房運転を継続することで、室温低下等を抑制し、快適性を維持継続することができる。また、流路切替装置（四方弁）の設置個数を増加させることがないので、製造に要する手間及びコストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和機１００の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。図２は、第１室外熱交換器７ａ及び第２室外熱交換器７ｂの分割パターンの一例を示す斜視図である。図３は、除霜運転時の除霜状態をイメージ化して示す概念図である。図１〜図３に基づいて、空気調和機１００の冷媒回路構成及び動作について説明する。この空気調和機１００は、冷媒を循環させる冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用して、冷房運転あるいは暖房運転を実行するものである。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
【００１０】
図１に示すように、空気調和機１００は、圧縮機１と、流路切替装置（流路切替装置２ａ、流路切替装置２ｂ及び流路切替装置２ｃ）と、室内熱交換器３と、減圧装置（減圧装置４ａ、減圧装置４ｂ及び減圧装置４ｃ）と、電磁弁（電磁弁６ａ及び電磁弁６ｂ）と、第１室外熱交換器７ａと、第２室外熱交換器７ｂと、を冷媒配管１５、第１バイパス管１６及び第２バイパス管１７を介して接続した閉回路（冷媒回路）を備えている。そして、冷媒回路内には、冷媒が封入されている。つまり、空気調和機１００は、冷媒回路に冷媒を循環させることによって、冷房運転又は暖房運転することができるようになっている。
【００１１】
第１バイパス管１６は、圧縮機１の吐出側から冷媒配管１５を分岐させて第１室外熱交換器７ａ及び第２室外熱交換器７ｂに接続させる冷媒配管である。第２バイパス管１７は、圧縮機１の吸入側の冷媒配管１５を分岐させて第１室外熱交換器７ａ及び第２室外熱交換器７ｂに接続させる冷媒配管である。また、第１室外熱交換器７ａと第２室外熱交換器７ｂとは、冷媒配管１５、第１バイパス管１６及び第２バイパス管１７によって室内熱交換器３に対して並列となるように接続されている。第１バイパス管１６及び第２バイパス管１７は、流路切替装置２ｂ及び流路切替装置２ｃに接続されている。
【００１２】
図２で詳細に説明するが、第１室外熱交換器７ａ及び第２室外熱交換器７ｂは、内部を導通する伝熱管が２つのパス（室外熱交換器パスａ、室外熱交換器パスｂ）となるように分割されて構成されている。図１では、第１室外熱交換器７ａ及び第２室外熱交換器７ｂが２つに分割されている場合を概念的に図示している。つまり、第１室外熱交換器７ａが分割熱交換器（第１熱交換器）８ａ及び分割熱交換器（第２熱交換器）９ａで、第２室外熱交換器７ｂが分割熱交換器（第１熱交換器）８ｂ及び分割熱交換器（第２熱交換器）９ｂで、それぞれ構成されている。
【００１３】
分割熱交換器８ａには、流路切替装置２ｂを介して第１バイパス管１６及び第２バイパス管１７が接続されている。同様に、分割熱交換器８ｂには、流路切替装置２ｃを介して第１バイパス管１６及び第２バイパス管１７が接続されている。また、分割熱交換器９ａ及び分割熱交換器９ｂは、暖房運転時における冷媒流通方向において、流路切替装置２ａの上流側となるように接続されている。以下の説明において、分割熱交換器８ａ及び分割熱交換器８ｂに冷媒を流通させるパスを室外熱交換器パスａと、分割熱交換器９ａ及び分割熱交換器９ｂに冷媒を流通させるパスを室外熱交換器パスｂと、それぞれ称するものとする。
【００１４】
圧縮機１は、冷媒配管１５を流れる冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態とするものであり、たとえば容量制御可能なインバータ圧縮機等で構成するとよい。四方弁等で構成された流路切替装置２ａは、圧縮機１の吐出側に設けられており、空気調和機１００の運転に応じて圧縮機１から吐出された冷媒の流れを切り替えるものである。四方弁等で構成された流路切替装置２ｂは、暖房運転時における冷媒流通方向対において、分割熱交換器８ａの下流側に配置され、冷媒の流れを圧縮機１の吐出側又は吸入側に切り替えるものである。四方弁等で構成された流路切替装置２ｃは、暖房運転時における冷媒流通方向対において、分割熱交換器８ｂの下流側に配置され、冷媒の流れを圧縮機１の吐出側又は吸入側に切り替えるものである。
【００１５】
室内熱交換器３は、冷房運転時には蒸発器、暖房運転時には凝縮器（又は放熱器）として機能し、冷媒と室内送風機５により供給される空気との間で熱交換を行なうものである。減圧装置４ａは、暖房運転時における冷媒流通方向対において、室内熱交換器３の下流側に配置され、冷媒配管１５を導通する冷媒を減圧して膨張させるものである。減圧装置４ｂは、暖房運転時における冷媒流通方向対において、減圧装置４ａの下流側かつ室外熱交換器７ａの上流側に配置され、冷媒配管１５を導通する冷媒を減圧して膨張させるものである。減圧装置４ｃは、暖房運転時における冷媒流通方向対において、減圧装置４ａの下流側かつ室外熱交換器７ｂの上流側に配置され、冷媒配管１５を導通する冷媒を減圧して膨張させるものである。
【００１６】
なお、図１では、減圧装置４ａを設置した場合を例に示しているが、これに限定するものではなく、設置されなくてもよい。ただし、減圧装置４ａは、複数台の室内熱交換器３が並列に接続される空気調和機においては、それぞれの室内熱交換器３の冷媒流量を調節するのに必要である。減圧装置４ｂ及び減圧装置４ｃは、暖房運転時には、並列接続された複数台の室外熱交換器（室外熱交換器７ａ、室外熱交換器７ｂ）の冷媒流量を調節するために必要である。これらの減圧装置は、たとえば電子式の膨張弁等で構成するとよい。
【００１７】
電磁弁（開閉弁）６ａは、減圧装置４ｂと分割熱交換器９ａとの間に設置され、開閉制御されることによって、分割熱交換器９ａに冷媒を流通させるかどうかの選択のために用いられるものである。電磁弁（開閉弁）６ｂは、減圧装置４ｃと分割熱交換器９ｂとの間に設置され、開閉制御されることによって、分割熱交換器９ｂに冷媒を流通させるかどうかの選択のために用いられるものである。第１室外熱交換器７ａは、冷房運転時には凝縮器（又は放熱器）、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷媒と第１室外送風機１０ａにより供給される空気との間で熱交換を行なうものである。第２室外熱交換器７ｂの近傍には、それぞれ室内送風機５、第１室外送風機１０ａ、第２室外送風機１０ｂが備えられており、それぞれの熱交換器に送風することで、熱交換を促進、調整している。
【００１８】
第１室外送風機１０ａは、第１室外熱交換器７ａの近傍に設置され、第１室外熱交換器７ａに空気を供給するものである。第２室外送風機１０ｂは、第２室外熱交換器７ｂの近傍に設置され、第２室外熱交換器７ｂに空気を供給するものである。また、空気調和機１００には、圧縮機１の駆動周波数、流路切替装置の切り替え、送風機（室内送風機５、第１室外送風機１０ａ及び第２室外送風機１０ｂ）の回転数、減圧装置の開度、電磁弁の開閉を制御するマイクロコンピュータ等で構成されている図示省略の制御装置が設けられている。
【００１９】
ここで、空気調和機１００の冷房運転時の動作について説明する。
空気調和機１００が冷房運転を実行する際には、流路切替装置（流路切替装置２ａ、流路切替装置２ｂ及び流路切替装置２ｃ）が圧縮機１から吐出される冷媒のすべてを第１室外熱交換器７ａ（詳しくは、分割熱交換器８ａ）及び第２室外熱交換器７ｂ（詳しくは、分割熱交換器８ｂ）に流入させる冷媒回路となるように切り替えられる。また、電磁弁（電磁弁６ａ及び電磁弁６ｂ）は、開いた状態に設定される。このような状態で空気調和機１００の冷房運転が開始される。
【００２０】
空気調和機１００が運転を開始すると、まず圧縮機１が駆動される。そして、圧縮機１で圧縮された高温・高圧の冷媒は、圧縮機１から吐出され流路切替装置を介して第１室外熱交換器７ａの分割熱交換器８ａと、第２室外熱交換器７ｂの分割熱交換器８ｂに流入する。分割熱交換器８ａ及び分割熱交換器８ｂでは、流入した高温・高圧の冷媒が、第１室外送風機１０ａ及び第２室外送風機１０ｂから供給される空気（外気）に放熱しながら凝縮し、低温・高圧の冷媒となり、第１室外熱交換器７ａ及び第２室外熱交換器７ｂから流出する。
【００２１】
第１室外熱交換器７ａ及び第２室外熱交換器７ｂから流出した冷媒は、第１室外熱交換器７ａ及び第２室外熱交換器７ｂに隣接して設置された減圧装置４ｂ及び減圧装置４ｃのそれぞれで減圧される。このとき、減圧装置４ｂ及び減圧装置４ｃの開度によって、第１室外熱交換器７ａ及び第２室外熱交換器７ｂの出口側の冷媒の過冷却度を所定値に調整する。減圧装置４ｂ及び減圧装置４ｃで減圧された冷媒は、さらに減圧装置４ａで減圧され、低圧二相状態となる。この冷媒は、室内熱交換器３に流入し、室内送風機５から供給される空気（室内空気）から吸熱することで蒸発し、低圧のガス冷媒となって圧縮機１に再度吸入される。
【００２２】
次に、空気調和機１００の暖房運転時の動作について説明する。
空気調和機１００が冷房運転を実行する際には、流路切替装置（流路切替装置２ａ、流路切替装置２ｂ及び流路切替装置２ｃ）が圧縮機１から吐出される冷媒のすべてを室内熱交換器３に流入させる冷媒回路となるように切り替えられる。また、電磁弁（電磁弁６ａ及び電磁弁６ｂ）は、開いた状態に設定される。このような状態で空気調和機１００の暖房運転が開始される。
【００２３】
空気調和機１００が運転を開始すると、まず圧縮機１が駆動される。そして、圧縮機１で圧縮された高温・高圧の冷媒は、圧縮機１から吐出され流路切替装置２ａを介して室内熱交換器３に流入する。室内熱交換器３では、流入した高温・高圧の冷媒が、室内送風機５から供給される空気（室内空気）に放熱しながら凝縮し、低温・高圧の冷媒となり、室内熱交換器３から流出する。
【００２４】
室内熱交換器３から流出した冷媒は、減圧装置４ａで減圧される。このとき、減圧装置４ａの開度によって、室内熱交換器３の出口側の冷媒の過冷却度を所定値に調整する。減圧装置４ａで減圧された冷媒は、さらに減圧装置４ｂ及び減圧装置４ｃで減圧され、低圧二相状態となる。この冷媒は、第１室外熱交換器７ａ及び第２室外熱交換器７ｂに流入し、第１室外送風機１０ａ及び第２室外送風機１０ｂのそれぞれから供給される空気（外気）から吸熱することで蒸発し、低圧のガス冷媒となって圧縮機１に再度吸入される。
【００２５】
この暖房運転時に外気が低温であると、第１室外熱交換器７ａ及び第２室外熱交換器７ｂでの蒸発温度が０℃以下になり、第１室外熱交換器７ａ及び第２室外熱交換器７ｂに霜が付着する着霜状態が発生する。一般に、熱交換器が着霜すると、熱交換器を構成しているフィンに付着した霜が通風抵抗となり通風量が低下し、また霜が熱抵抗となることから伝熱性能も低下する。このような着霜を伴う運転状況下では、所定間隔で除霜運転（デフロスト運転）を行ない、熱交換器に付着した霜を融解して除去することが一般的となっている。
【００２６】
ここで、空気調和機１００が実行する除霜運転について説明する。なお、ここでは、第１室外熱交換器７ａの除霜運転について説明するが、第２室外熱交換器７ｂの除霜運転についても動作は同様である。空気調和機１００（詳しくは、制御装置）は、着霜を生じる運転状況下において、たとえば冷媒の蒸発温度と外気との温度差が所定値より拡大した場合等のように着霜量の基準値以上の増加を検知する手段によって、除霜運転の必要性を判定するようになっている。そして、空気調和機１００は、除霜運転が必要であると判定すると、除霜運転を実行する。
【００２７】
空気調和機１００が除霜運転を実行する際には、流路切替装置２ｂを圧縮機１から吐出される高温・高圧の冷媒の一部を室外熱交換器パスａに流通、つまり分割熱交換器８ａに流入するように切り替え、電磁弁６ａを閉じ（つまり、分割熱交換器９ａをオフサイクルにするということ）、第１室外送風機１０ａを停止する。このような冷媒回路において、圧縮機１から吐出された高温・高圧ガスが室外熱交換器パスａを流通し、分割熱交換器８ａに流入する。そのため、分割熱交換器８ａに付着した霜を確実に除霜することができる。
【００２８】
また、電磁弁６ａを閉じているために、室外熱交換器パスｂ、つまり分割熱交換器９ａに冷媒が流入することがなく、室外熱交換器パスａからの熱伝導と、霜が融解して生成した高温の水の滴下とによって、分割熱交換器９ａの除霜も可能となる。したがって、分割熱交換器８ａを除霜することで得られた融解水が持つ熱量を利用して、分割熱交換器９ａの除霜を行うため、除霜に必要な熱量を最小にすることができることになる。なお、第１室外熱交換器７ａ及び第２室外熱交換器７ｂにおいて、室外熱交換器パスａが最上部となるように各分割熱交換器が配置されている（図２及び図３参照）。
【００２９】
このときの減圧装置４ｂ及び減圧装置４ｃの制御について説明する。
除霜運転開始直後、圧縮機１から室内熱交換器３へ流入する冷媒量が減少し、高圧が低下する。高圧の低下に伴い、凝縮温度も低下するため、暖房能力が低下する。過度の暖房能力の低下が起こると、室内温度が低下し、居室者の快適性を損ねることになる。そこで、空気調和機１００では、減圧装置４ｂを、高圧を維持するよう動作させる。また、減圧装置４ｃを、蒸発器として機能する熱交換器の出口状態もしくは圧縮機１の吸入状態を常に所定値とするよう動作させる。これにより、圧縮機１の吸入が過度の液バックとなることがなく、信頼性が向上することになる。
【００３０】
また、空気調和機１００では、図２に示すように、第１室外熱交換器７ａ及び第２室外熱交換器７ｂの最上部が、室外熱交換器パスａ（分割熱交換器８ａ、分割熱交換器８ｂ）となっており、室外熱交換器パスａと室外熱交換器パスｂ（分割熱交換器９ａ、分割熱交換器９ｂ）とが上下方向に交互に積層されている。空気調和機１００では、第１室外熱交換器７ａ及び第２室外熱交換器７ｂが、除霜時に室外熱交換器パスａの熱を利用して熱伝導で室外熱交換器パスｂの除霜を行なうため、各分割熱交換器が一体的に成形されている必要がある。なお、分割熱交換器の積層数は少なくとも２段あればよい。
【００３１】
除霜運転中の第１室外熱交換器７ａでの除霜状態のイメージを図３に基づいて説明する。なお、第２室外熱交換器７ｂでも同様であることは言うまでもない。空気調和機１００では、室外熱交換器の除霜運転が実行されると、室外熱交換器パスａに圧縮機１からの吐出冷媒を流通させる。そうすると、室外熱交換器パスａが通されている分割熱交換器８ａで除霜が実行される。そのため、分割熱交換器８ａに付着した霜を確実に除霜することができる。そして、室外熱交換器パスａからの熱伝導（矢印Ａ）と、霜が融解して生成した高温の水の滴下（矢印Ｂ）とによって、分割熱交換器９ａの除霜も可能となる。
【００３２】
図４は、第１室外熱交換器７ａ及び第２室外熱交換器７ｂの分割パターンの他の一例を示す斜視図である。図２では、室外熱交換器パスａと室外熱交換器パスｂとが高さ方向に交互に、つまり分割熱交換器８ａ（又は分割熱交換器８ｂ）と分割熱交換器９ａ（又は分割熱交換器９ｂ）とが上下に交互に配置されるように室外熱交換器（第１室外熱交換器７ａ及び第２室外熱交換器７ｂ）を構成した場合を例に示したが、図４では、室外熱交換器パスａと室外熱交換器パスｂとを高さ方向に加え奥行き（空気の流れ）方向にも交互に配置されるように構成した状態を例に示している。
【００３３】
具体的には、第１室外熱交換器７ａと第２室外熱交換器７ｂとのそれぞれのパス構成として、室外熱交換器パスａと室外熱交換器パスｂとを高さ方向に千鳥状に配置してもよい。つまり、第１室外熱交換器７ａにおいて、分割熱交換器８ａと分割熱交換器９ａとが奥行き（空気の流れ）方向に２列に配置され、高さ方向に千鳥状に配置されている。同様に、第１室外熱交換器７ｂにおいて、分割熱交換器８ｂと分割熱交換器９ｂとが奥行き（空気の流れ）方向に２列に配置され、高さ方向に千鳥状に配置されている。
【００３４】
このように室外熱交換器を構成しても、図２に示した室外熱交換器の構成と同様に、除霜時に室外熱交換器パスａ（分割熱交換器８ａ、分割熱交換器８ｂ）の熱を利用して熱伝導で室外熱交換器パスｂ（分割熱交換器９ａ、分割熱交換器９ｂ）の除霜を行なうことができる。なお、図２では、室外熱交換器パスａを最上部に配置した場合を例に説明したが、少なくとも図４に示したように風上側の室外熱交換器パスａが最上部に配置されていればよい。
【００３５】
図５は、冷房運転時における室外熱交換器出口の過冷却度とＣＯＰ（成績係数）及び伝熱管の液部容積との関係を示したグラフである。図６は、室外熱交換器の分割配分の決定法の流れを示すフローチャートである。図５及び図６に基づいて、第１室外熱交換器７ａ及び第２室外熱交換器７ｂの室外熱交換器パスａ（分割熱交換器８ａ、分割熱交換器８ｂ）の容積の決定の仕方について説明する。図５では、縦軸に冷房運転時のＣＯＰ及び伝熱管内の液部容積を、横軸に過冷却度を、それぞれ示している。また、線（ア）がＣＯＰを、線（イ）が伝熱管の液部容積を、それぞれ表している。
【００３６】
図５から、冷房運転で冷媒回路内に封入冷媒量を増やしていくと、室外熱交換器出口の過冷却度が増加していき、室外熱交換器出口の過冷却度が所定値に達したところでＣＯＰが最大となる点が現れることがわかる。そこで、この過冷却度が所定値になるときの冷媒量を冷媒回路内の封入冷媒量として決定する（図６で示すステップＳ１０１）。また、室外熱交換器出口の過冷却度が大きくなるにつれて、第１室外熱交換器７ａ及び第２室外熱交換器７ｂを合わせた全室外熱交換器での伝熱管内容積で液冷媒が占める割合が大きくなっていく。
【００３７】
図５から、ＣＯＰが最大となる過冷却度では、全室外熱交換器の伝熱管内容積で液冷媒が占める割合が２０〜３０％程度となっていることがわかる。つまり、この全室外熱交換器の伝熱管内容積の２０〜３０％は、暖房と除霜の混在運転時に冷媒が除霜を行なっている熱交換器内に溜まり込んでも冷媒不足とならない容積となる（図６で示すステップＳ１０２）。これにより、室外熱交換器パスａ（分割熱交換器８ａ、分割熱交換器８ｂ）の内容積は、第１室外熱交換器７ａもしくは第２室外熱交換器７ｂの伝熱管内容積の最大６０％程度まで許容されることになる（図６で示すステップＳ１０３）。
【００３８】
また、除霜をより確実に完了するために、除霜運転の最後に電磁弁６ａを開いて室外熱交換器パスｂ（分割熱交換器９ａ）にも圧縮機１からの高温・高圧冷媒を流入させるとよい。さらに、除霜完了の検知手段として、たとえば除霜を行なっている熱交換器の温度や除霜によって生じた融解水の温度を検知する方法や、フィン温度を検知する方法、光学センサーで検知する方法、もしくはこれらの方法の組み合わせ等を適用するとよい。
【００３９】
なお、第１室外熱交換器７ａと第２室外熱交換器７ｂとが同時に除霜運転に入ると、蒸発器となる熱交換器がなくなってしまう。このような状態を避けるために、暖房運転時に第１室外送風機１０ａと第２室外送風機１０ｂとの風量を変化させることで第１室外熱交換器７ａや第２室外熱交換器７ｂの着霜量を調節したり、減圧装置４ｂ及び／又は減圧装置４ｃの開度を制御することで第１室外熱交換器７ａや第２室外熱交換器７ｂの着霜量を調整したりするとよい。また、第１室外熱交換器７ａ又は第２室外熱交換器７ｂの除霜中に、空気への放熱を減少させ効率よく除霜を行なうために、第１室外熱交換器７ａ又は第２室外熱交換器７ｂを断熱幕等で覆ってもよい。
【００４０】
さらに、第１室外熱交換器７ａ又は第２室外熱交換器７ｂの除霜中に、除霜を行なっている室外熱交換器で生じる融解水をできるだけ室外熱交換器パスａにおいて昇温してから室外熱交換器パスｂに流下させたほうがより確実に除霜可能であるため、室外熱交換器パスａにおいて、室外熱交換器パスｂよりもフィンピッチを狭くしたり、フィンの切り起こしを高くしたりして、融解水を十分に温まるまで保持するようにしてもよい。熱交換器の熱容量が小さいほうが外部の温度変化に対して熱交換器の温度変化も早くなるため、室外熱交換器パスｂにおいて、伝熱管の径を室外熱交換器パスａの伝熱管の径よりも細くしたり、フィンの外形を室外熱交換器パスａの外形よりも小さくしたり、フィンに穴を空けて熱容量を小さくしてもよい。
【００４１】
以上のように、実施の形態に係る空気調和機１００は、除霜運転時も室外熱交換器の一部（たとえば、分割熱交換器９ａ）を蒸発器として機能させたまま、室内熱交換器３と室外熱交換器の一部（たとえば、分割熱交換器８ａ）を凝縮器として運転可能であるため、除霜運転中も暖房運転を継続できる。つまり、除霜熱交換器（室外熱交換器パスａに通されている第１熱交換器）の内容積を小さくすることで、除霜時に除霜熱交換器に大量の冷媒が溜まり込むのを抑えることができるのである。そのため、冷媒不足を防止でき、室外熱交換器パスａを高温に加熱でき、効率的な除霜運転が実現できる。
【００４２】
また、室外熱交換器パスａからの熱伝導によって室外熱交換器パスｂの除霜をも実行することができる。加えて、室外熱交換器パスａで除霜によって生じる加熱された融解水を室外熱交換器パスｂの除霜に利用することもでき、室外熱交換器パスｂに通されている第２熱交換器でも確実な除霜をすることができるとともに、除霜に必要とする熱量を小さくすることもできる。
【００４３】
さらに、空気調和機１００が実行する除霜運転は、室外熱交換器の除霜を室外熱交換器の一部分のみを高温にすることで行うため、弁類（特に流路切替装置となる四方弁）等を節約でき、低コストとなる。さらに、空気調和機１００が実行する除霜運転は、蒸発器として機能する熱交換器に付随する減圧装置が圧縮機の吸入状態を適正に調整するため、一般の除霜運転のような過度の液バック状態になることなく、信頼性の高い空気調和機を提供することが可能となる。
【００４４】
なお、実施の形態では、空気調和機１００の冷媒回路内を循環する冷媒の種類を説明していないが、冷媒の種類を特に限定するものではなく、たとえば二酸化炭素や炭化水素、ヘリウム等のような自然冷媒、ＨＦＣ４１０ＡやＨＦＣ４０７Ｃ等の代替冷媒のような塩素を含まない冷媒、もしくは既存の製品に使用されているＲ２２やＲ１３４ａ等のフロン系冷媒のいずれでもよい。また、圧縮機１は、レシプロ、ロータリー、スクロール、あるいは、スクリュー等の各種タイプのいずれのものを用いてもよく、回転数可変可能のものでもよく、回転数固定のものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】実施の形態に係る空気調和機の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。
【図２】室外熱交換器の分割パターンの一例を示す斜視図である。
【図３】除霜運転時の除霜状態をイメージ化して示す概念図である。
【図４】室外熱交換器の分割パターンの他の一例を示す斜視図である。
【図５】冷房運転時における室外熱交換器出口の過冷却度とＣＯＰ及び伝熱管の液部容積との関係を示したグラフである。
【図６】室外熱交換器の分割配分の決定法の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１  圧縮機、２ａ  流路切替装置（第１流路切替装置）、２ｂ  流路切替装置（第２流路切替装置）、２ｃ  流路切替装置（第２流路切替装置）、３  室内熱交換器、４ａ  減圧装置（第１減圧装置）、４ｂ  減圧装置（第２減圧装置）、４ｃ  減圧装置（第２減圧装置）、５  室内送風機、６ａ  電磁弁（開閉弁）、６ｂ  電磁弁（開閉弁）、７ａ  室外熱交換器、７ｂ  室外熱交換器、８ａ  分割熱交換器（第１熱交換器）、８ｂ  分割熱交換器（第１熱交換器）、９ａ  分割熱交換器（第２熱交換器）、９ｂ  分割熱交換器（第２熱交換器）、１０ａ  第１室外送風機、１０ｂ  第２室外送風機、１５  冷媒配管、１６  第１バイパス管、１７  第２バイパス管、１００  空気調和機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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