(57)【要約】  空気調和装置は、膨張弁と室外熱交換器との間に設けられた切替弁と、第１端部が圧縮機と室内熱交換器とを接続する冷媒配管に接続され、第２端部が切替弁に接続されたバイパス回路と、を備える。暖房運転時、空気調和装置は、切替弁の回転体を回転させて、並列接続された室外熱交換器の各流路を順々にバイパス回路と接続し、暖房運転を行いながら、室外熱交換器を除霜する。
2017042912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器として機能する室内熱交換器、膨張弁、及び、蒸発器として機能する室外熱交換器を有する冷凍サイクル回路と、
前記膨張弁と前記室外熱交換器との間に設けられた切替弁と、
第１端部及び第２端部を有し、前記第１端部が前記圧縮機と前記室内熱交換器との間に接続され、前記第２端部が前記切替弁に接続されたバイパス回路と、
を備え、
前記室外熱交換器は、前記膨張弁と前記圧縮機の吸入側との間に並列に接続された第１流路及び第２流路を備え、
前記切替弁は、
本体と、回転体と、前記本体に形成されて前記膨張弁に連通する第１流入口と、前記回転体に形成されて前記バイパス回路の前記第２端部に連通する第２流入口と、前記本体に形成されて前記第１流路に連通する第１流出口と、前記本体に形成されて前記第２流路に連通する第２流出口と、を備え、
前記回転体は、複数の角度位置の間で回転するものであり、
前記角度位置として、前記第１流入口が前記第２流出口と連通し、前記第２流入口が前記第１流出口と連通する第１角度位置、前記第１流入口が前記第１流出口と連通し、前記第２流入口が前記第２流出口と連通する第２角度位置、及び、前記第１流入口が前記第１流出口及び前記第２流出口の双方に連通する第３角度位置を有する構成である空気調和装置。
【請求項２】
前記第１流入口、前記第１流出口及び前記第２流出口が前記本体の下部に形成されている請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
圧縮機、凝縮器として機能する室内熱交換器、膨張弁、及び、蒸発器として機能する室外熱交換器を有する冷凍サイクル回路と、
前記膨張弁と前記室外熱交換器との間に設けられた切替弁と、
第１端部及び第２端部を有し、前記第１端部が前記圧縮機と前記室内熱交換器との間に接続され、前記第２端部が前記切替弁に接続されたバイパス回路と、
を備え、
前記室外熱交換器は、前記膨張弁と前記圧縮機の吸入側との間に並列に接続された第１流路及び第２流路を備え、
前記切替弁は、
本体と、回転体と、前記回転体に形成されて前記膨張弁に連通する第１流入口と、前記本体に形成されて前記バイパス回路の前記第２端部に連通する第２流入口と、前記本体に形成されて前記第１流路に連通する第１流出口と、前記本体に形成されて前記第２流路に連通する第２流出口と、を備え、
前記回転体は、複数の角度位置の間で回転するものであり、
前記角度位置として、前記第１流入口が前記第２流出口と連通し、前記第２流入口が前記第１流出口と連通する第１角度位置、前記第１流入口が前記第１流出口と連通し、前記第２流入口が前記第２流出口と連通する第２角度位置、及び、前記第１流入口が前記第１流出口及び前記第２流出口の双方に連通する第３角度位置を有する構成である空気調和装置。
【請求項４】
前記第１流路が前記第２流路の上方に形成されており、
前記室外熱交換器の除霜運転において、
前記切替弁は、
前記第１角度位置の後に、前記第２角度位置となる構成である請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記第２角度位置になっている時間が、前記第１角度位置になっている時間よりも長い構成である請求項４に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記室外熱交換器を横方向から観察した状態において、
前記第１流路の一部が前記第２流路に重なっている請求項４又は請求項５に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記切替弁の前記回転体の角度位置を決定する角度位置決定部と、
前記角度位置決定部が決定した角度位置に、前記回転体の角度位置を切り替える制御部と、
を備えた請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記第１流路に設けられた温度センサと、
前記第２流路に設けられた温度センサと、
を備え、
前記室外熱交換器の除霜運転において、
前記角度位置決定部は、
前記回転体が前記第１角度位置のときに前記第１流路に設けられた前記温度センサの検出値が第１規定値以上になった場合、前記回転体が当該除霜運転中に前記第２角度位置になった期間が無ければ、前記回転体の角度位置を前記第２角度位置とし、前記回転体が当該除霜運転中に前記第２角度位置になった期間が有れば、前記回転体の角度位置を前記第３角度位置とし、
前記回転体が前記第２角度位置のときに前記第２流路に設けられた前記温度センサの検出値が前記第１規定値以上になった場合、前記回転体が当該除霜運転中に前記第１角度位置になった期間が無ければ、前記回転体の角度位置を前記第１角度位置とし、前記回転体が当該除霜運転中に前記第１角度位置になった期間が有れば、前記回転体の角度位置を前記第３角度位置とする構成である請求項７に記載の空気調和装置。
【請求項９】
前記室外熱交換器と前記圧縮機の吸入側との間に設けられ、前記第１流路と前記第２流路とが合流する合流部と、
該合流部に設けられた温度センサと、
を備え、
前記室外熱交換器の除霜運転において、
前記角度位置決定部は、
前記回転体が前記第１角度位置のときに前記温度センサの検出値が第１規定値以上になった場合、前記回転体が当該除霜運転中に前記第２角度位置になった期間が無ければ、前記回転体の角度位置を前記第２角度位置とし、前記回転体が当該除霜運転中に前記第２角度位置になった期間が有れば、前記回転体の角度位置を前記第３角度位置とし、
前記回転体が前記第２角度位置のときに前記温度センサの検出値が前記第１規定値以上になった場合、前記回転体が当該除霜運転中に前記第１角度位置になった期間が無ければ、前記回転体の角度位置を前記第１角度位置とし、前記回転体が当該除霜運転中に前記第１角度位置になった期間が有れば、前記回転体の角度位置を前記第３角度位置とする構成である請求項７に記載の空気調和装置。
【請求項１０】
前記圧縮機の吐出側に設けられ、前記圧縮機の吐出側と前記室内熱交換器とが接続する第３流路、あるいは、前記圧縮機の吐出側と前記室外熱交換器とが接続する第４流路に切り替える流路切替装置と、
前記流路切替装置の流路を前記第３流路又は前記第４流路に決定する流路決定部と、
を備え、
前記制御部は、前記流路決定部の決定結果に応じて前記流路切替装置を制御して、前記流路切替装置の流路を前記第３流路又は前記第４流路に切り替える構成であり、
前記除霜運転が開始された際、
前記流路決定部は、まず、前記流路切替装置の流路を前記第３流路に決定し、
規定時間経過しても前記温度センサの検出値が前記第１規定値より低い場合、前記流路切替装置の流路を前記第４流路に決定する請求項８又は請求項９に記載の空気調和装置。
【請求項１１】
外気の温度を検出する第２温度センサと、
前記バイパス回路に設けられ、該バイパス回路の流路を開閉する開閉弁と、
前記開閉弁の開閉状態を決定する開閉決定部と、
を備え、
前記制御部は、前記開閉決定部の決定結果に応じて前記開閉弁の開閉を制御する構成であり、
前記室外熱交換器の除霜運転が開始された際、
前記開閉決定部は、
前記第２温度センサの検出値が第２規定値よりも大きい場合、前記開閉弁を閉状態と決定し、
前記第２温度センサの検出値が前記第２規定値以下の場合、前記開閉弁を開状態と決定する構成である請求項７〜請求項１０のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項１２】
前記圧縮機が起動した際、
前記バイパス回路を通って前記切替弁に流入した冷媒が前記室外熱交換器に流入する構成である請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項１３】
前記圧縮機が起動した際、
前記バイパス回路を通って前記切替弁に流入した冷媒が前記室外熱交換器の前記第２流路に流入する構成である請求項４に記載の空気調和装置。
【請求項１４】
前記室外熱交換器と前記圧縮機の吸入側との間に設けられ、前記室外熱交換器から流出した冷媒を貯留するアキュムレータと、
第１端部が前記切替弁に接続され、第２端部が前記アキュムレータに接続された第２バイパス回路と、
を備え、
前記圧縮機が起動した際、
前記バイパス回路を通って前記切替弁に流入した冷媒が前記アキュムレータに流入する構成である請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暖房運転と室外熱交換器の除霜とを同時に行う空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置において暖房運転を行った場合、室外空気の湿度が高いと室外熱交換器に着霜を生ずる。着霜が生ずると室外熱交換器の通風路が狭まるため、室外熱交換器を循環する室外空気の量が減少する。循環する室外空気の量が減少すると、熱交換量が少なくなるため、これを補おうとする如く室外熱交換器内を流れる冷媒の蒸発温度が下がる。冷媒の蒸発温度が下がると室外熱交換器の外気側の表面温度も下がり、益々着霜を生じやすくなり、着霜が進行する。このままでは室外熱交換器で室外空気から汲み上げる熱量が減少するため、室内熱交換器から放熱する熱量も減少する。このため、従来、空気調和装置では、室外熱交換器に着霜した場合、室外熱交換器の除霜が行われている。【０００３】
このような室外熱交換器の除霜を行う従来の空気調和装置には、除霜運転中に暖房運転を停止することで室内の快適性が損なわれることを防止するため、暖房運転を行いながら室外熱交換器の除霜を行うものも提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。詳しくは、特許文献１，２に記載の空気調和装置は、並列接続された複数の流路で室外熱交換器を構成している。そして、特許文献１，２に記載の空気調和装置は、暖房運転中にこれらの流路の一部に圧縮機から吐出された高温のガス冷媒を流し、圧縮機から吐出された高温のガス冷媒を流す流路を順次切り替えることにより、暖房運転を行いながら室外熱交換器の除霜を行う構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−０７９９５６号公報
【特許文献２】特許第４２７２２２４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に記載の空気調和装置は、暖房運転時、室外熱交換器の全ての流路に、膨張弁で減圧された低温の冷媒が流入する構成となっている。このため、特許文献１に記載の空気調和装置は、室外熱交換器の一部の流路に圧縮機から吐出された高温のガス冷媒を供給して、室外熱交換器の一部を除霜する際、圧縮機から吐出された高温のガス冷媒と膨張弁で減圧された低温の冷媒とが混ざり合った後、室外熱交換器の一部の流路に供給される。このため、特許文献１に記載の空気調和装置は、除霜のために室外熱交換器の一部の流路に供給する冷媒の温度が低下してしまい、除霜時間が長くなってしまうという課題があった。【０００６】
一方、特許文献２に記載の空気調和装置は、室外熱交換器の一部の流路に圧縮機から吐出された高温のガス冷媒を供給して、室外熱交換器の一部を除霜する際、複数の電磁弁を用いて該流路の接続先を切り替え、該流路に膨張弁で減圧された低温の冷媒が流入しない構成としている。このため、特許文献２に記載の空気調和装置は、除霜のために室外熱交換器の一部の流路に供給する冷媒の温度が低下してしまい、除霜時間が長くなってしまうことを防止できる。しかしながら、特許文献２に記載の空気調和装置は、室外熱交換器の流路の接続先を切り替えるために複数の電磁弁を必要とするため、空気調和装置の室外機が大型化してしまい、室外機の設置スペースが増大してしまうという課題があった。【０００７】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、暖房運転を行いながら室外熱交換器の除霜を行う空気調和装置において、除霜時間が長くなることを防止でき、室外機の設置スペースが増大することを防止できる空気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、凝縮器として機能する室内熱交換器、膨張弁、及び、蒸発器として機能する室外熱交換器を有する冷凍サイクル回路と、前記膨張弁と前記室外熱交換器との間に設けられた切替弁と、第１端部及び第２端部を有し、前記第１端部が前記圧縮機と前記室内熱交換器との間に接続され、前記第２端部が前記切替弁に接続されたバイパス回路と、を備え、前記室外熱交換器は、前記膨張弁と前記圧縮機の吸入側との間に並列に接続された第１流路及び第２流路を備え、前記切替弁は、本体と、回転体と、前記本体に形成されて前記膨張弁に連通する第１流入口と、前記回転体に形成されて前記バイパス回路の前記第２端部に連通する第２流入口と、前記本体に形成されて前記第１流路に連通する第１流出口と、前記本体に形成されて前記第２流路に連通する第２流出口と、を備え、前記回転体は、複数の角度位置の間で回転するものであり、前記角度位置として、前記第１流入口が前記第２流出口と連通し、前記第２流入口が前記第１流出口と連通する第１角度位置、前記第１流入口が前記第１流出口と連通し、前記第２流入口が前記第２流出口と連通する第２角度位置、及び、前記第１流入口が前記第１流出口及び前記第２流出口の双方に連通する第３角度位置を有するものである。【０００９】
また、本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、凝縮器として機能する室内熱交換器、膨張弁、及び、蒸発器として機能する室外熱交換器を有する冷凍サイクル回路と、前記膨張弁と前記室外熱交換器との間に設けられた切替弁と、第１端部及び第２端部を有し、前記第１端部が前記圧縮機と前記室内熱交換器との間に接続され、前記第２端部が前記切替弁に接続されたバイパス回路と、を備え、前記室外熱交換器は、前記膨張弁と前記圧縮機の吸入側との間に並列に接続された第１流路及び第２流路を備え、前記切替弁は、本体と、回転体と、前記回転体に形成されて前記膨張弁に連通する第１流入口と、前記本体に形成されて前記バイパス回路の前記第２端部に連通する第２流入口と、前記本体に形成されて前記第１流路に連通する第１流出口と、前記本体に形成されて前記第２流路に連通する第２流出口と、を備え、前記回転体は、複数の角度位置の間で回転するものであり、前記角度位置として、前記第１流入口が前記第２流出口と連通し、前記第２流入口が前記第１流出口と連通する第１角度位置、前記第１流入口が前記第１流出口と連通し、前記第２流入口が前記第２流出口と連通する第２角度位置、及び、前記第１流入口が前記第１流出口及び前記第２流出口の双方に連通する第３角度位置を有するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る空気調和装置は、暖房運転中、切替弁を切り替えることにより、室外熱交換器の第１流路及び第２流路に圧縮機から吐出した高温の冷媒を順次供給できるので、暖房運転を行いながら室外熱交換器の除霜を行うことができる。この際、本発明に係る空気調和装置においては、第１流路及び第２流路の冷媒の流入側の接続先を、１つの切替弁で圧縮機の吐出側又は膨張弁側に切り替えることができる。つまり、本発明に係る空気調和装置は、１つの切替弁で、除霜のために室外熱交換器の一部の流路に供給する冷媒の温度が低下してしまい、除霜時間が長くなってしまうことを防止できる。したがって、本発明に係る空気調和装置は、室外機が大型化することも防止できるので、室外機の設置スペースが増大することも防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置を示す冷媒回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の室外熱交換器近傍を示す冷媒回路図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の切替弁を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の切替弁を示す縦断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の切替弁を示す平面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置のハードウェア構成図及び機能ブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置が除霜運転を行っている状態における、室外熱交換器の各流路に設けられた温度センサの検出値の変化を説明するための説明図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の室外熱交換器の別の一例を示す冷媒回路図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の室外熱交換器の別の一例を示す冷媒回路図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の別の一例の室外熱交換器近傍を示す冷媒回路図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る切替弁の一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る切替弁の別の一例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態３に係る空気調和装置を示す冷媒回路図である。
【図１４】本発明の実施の形態３に係る空気調和装置のハードウェア構成図及び機能ブロック図である。
【図１５】本発明の実施の形態４に係る空気調和装置を示す冷媒回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置を示す冷媒回路図である。図２は、この空気調和装置の室外熱交換器近傍を示す冷媒回路図である。図３は、この空気調和装置の切替弁を示す斜視図である。図４は、この空気調和装置の切替弁を示す縦断面図である。図５は、この空気調和装置の切替弁を示す平面図である。また、図６は、この空気調和装置のハードウェア構成図及び機能ブロック図である。
なお、図３及び図５では、切替弁４０の内部構造の理解を容易にするため、切替弁４０の一部を透過して示している。
【００１３】
本実施の形態１に係る空気調和装置１００は、圧縮機１、室内熱交換器３、膨張弁４及び室外熱交換器１０を有する冷凍サイクル回路１００ａを備えている。つまり、空気調和装置１００は、室内熱交換器３が凝縮器として機能し、室外熱交換器１０が蒸発器として機能し、暖房運転を行うことができる冷凍サイクル回路１００ａを備えている。また、空気調和装置１００は、膨張弁４と室外熱交換器１０との間に設けられた切替弁４０を備えている。また、空気調和装置１００は、第１端部及び第２端部を有するバイパス回路３５を備えている。バイパス回路３５の第１端部は、圧縮機１と室内熱交換器３との間、つまり圧縮機１の吐出側に接続されている。なお、本実施の形態１では、圧縮機１と室内熱交換器３とを接続する配管６に、バイパス回路３５の第１端部を接続している。バイパス回路３５の第２端部は、切替弁４０に接続されている。
【００１４】
圧縮機１は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒にするものである。圧縮機１の種類は特に限定されるものではなく、例えば、レシプロ、ロータリー、スクロール又はスクリュー等の各種タイプの圧縮機構を用いて圧縮機１を構成することができる。圧縮機１は、インバーターにより回転数が可変に制御可能なタイプのもので構成するとよい。
【００１５】
室内熱交換器３は、内部を流れる冷媒と室内空気とを熱交換させる例えばフィンチューブ型の空気式熱交換器である。利用側熱交換器として空気式熱交換器の室内熱交換器３を用いる場合、室内熱交換器３の周辺に、熱交換対象である室内空気を室内熱交換器３に供給する室内送風機を設けるとよい。室内熱交換器３は、圧縮機１の吐出側に接続されている。なお、室内熱交換器３は、空気式熱交換器に限定されるものではない。室内熱交換器３の種類は冷媒の熱交換対象に応じて適宜選択すればよく、水又はブラインが熱交換対象の場合であれば、水熱交換器で室内熱交換器３を構成してもよい。つまり、室内熱交換器３で冷媒と熱交換した水又はブラインを室内に供給し、室内に供給した水又はブラインで暖房を行ってもよい。
【００１６】
膨張弁４は、冷媒を減圧して膨張させるものである。
【００１７】
室外熱交換器１０は、内部を流れる冷媒と室外空気とを熱交換させる例えばフィンチューブ型の空気式熱交換器である。この室外熱交換器１０は、膨張弁４と圧縮機１の吸入側との間に並列に接続された複数の流路を備えている。なお、本実施の形態１では、並列接続された５つの流路１１ａ〜１５ａを備えた室外熱交換器１０を例に説明する。
【００１８】
図２に示すように、本実施の形態１に係る室外熱交換器１０は、各流路１１ａ〜１５ａを、異なるフィンチューブ型の熱交換器として構成している。詳しくは、熱交換器１１は、規定のピッチ間隔で並設された複数のフィン１１ｂと、これらのフィン１１ｂを貫通して設けられた伝熱管である流路１１ａと、を備えている。熱交換器１２は、規定のピッチ間隔で並設された複数のフィン１２ｂと、これらのフィン１２ｂを貫通して設けられた伝熱管である流路１２ａと、を備えている。熱交換器１３は、規定のピッチ間隔で並設された複数のフィン１３ｂと、これらのフィン１３ｂを貫通して設けられた伝熱管である流路１３ａと、を備えている。熱交換器１４は、規定のピッチ間隔で並設された複数のフィン１４ｂと、これらのフィン１４ｂを貫通して設けられた伝熱管である流路１４ａと、を備えている。熱交換器１５は、規定のピッチ間隔で並設された複数のフィン１５ｂと、これらのフィン１５ｂを貫通して設けられた伝熱管である流路１５ａと、を備えている。
【００１９】
そして、これら熱交換器１１〜１５を並列接続して、室外熱交換器１０が構成されている。また、室外熱交換器１０は、上方から下方に向かって熱交換器１１〜１５が並設された構成となっている。換言すると、室外熱交換器１０は、上方から下方に向かって流路１１ａ〜１５ａが並設された構成となっている。
【００２０】
このように構成された室外熱交換器１０は、各流路１１ａ〜１５ａにおける膨張弁４側の端部が切替弁４０に接続されている。また、各流路１１ａ〜１５ａにおける膨張弁４とは反対側の端部は、ヘッダ３０に接続されている。ヘッダ３０は、配管７を介して圧縮機１の吸入側に接続されている。
【００２１】
図３〜図５に示すように、切替弁４０は、本体５０と、該本体５０に対して回転自在に設けられた回転体５１とを備えている。本体５０は、下部５０ａが閉塞され、上部が開口した例えば円筒形状をしている。そして、本体５０には、第１流入口４６、及び流路１１ａ〜１５ａに対応した数の流出口４１〜４５が形成されている。本実施の形態１では、第１流入口４６及び流出口４１〜４５は、本体５０の下部５０ａに形成されている。また、本実施の形態１では、本体５０の内部に連通するように配管を設け、本体５０の下部５０ａに第１流入口４６及び流出口４１〜４５を形成している。また、流出口４１〜４５は、平面視において同一仮想円上に配置されている。
【００２２】
図１及び図２に示すように、第１流入口４６は、配管６を介して膨張弁４と連通している。流出口４１は、室外熱交換器１０の流路１１ａと連通している。流出口４２は、室外熱交換器１０の流路１２ａと連通している。流出口４３は、室外熱交換器１０の流路１３ａと連通している。流出口４４は、室外熱交換器１０の流路１４ａと連通している。また、流出口４５は、室外熱交換器１０の流路１５ａと連通している。
【００２３】
再び図３〜図５に着目すると、回転体５１は、上部５１ａが閉塞され、下部部が開口した例えば円筒形状をしている。この回転体５１は、本体５０の上部開口を閉塞するように、本体５０に取り付けられている。また、回転体５１は、外周部に歯車５２を備えている。この歯車５２は、モータ５５の回転軸５５ａに取り付けられた歯車５６と噛み合っている。そして、モータ５５の駆動力が歯車５６及び歯車５２を介して回転体５１に伝達されると、回転体５１は、平面視において、流出口４１〜４５が配置されている仮想円の中心を回転中心として、後述する各角度位置の間で回転する構成となっている。
【００２４】
この回転体５１には、第２流入口４７が形成されている。本実施の形態１では、第２流入口４７は、回転体５１の上部５１ａに形成されている。また、第２流入口４７は、平面視において、流出口４１〜４５が配置されている仮想円の中心に配置されている。なお、本実施の形態１では、回転体５１の内部に連通するように配管を設け、第２流入口４７を形成している。図１及び図２に示すように、第２流入口４７は、バイパス回路３５に連通している。
【００２５】
第２流入口４７には、例えば側面視Ｌ字状又はＺ字状等の接続配管４８が接続されている。この接続配管４８における第２流入口４７との接続側端部とは反対側の端部４８ａは、本体５０の下部５０ａと対向して配置されている。また、接続配管４８の端部４８ａは、接続配管４８が回転体５１と共に回転した際、平面視において、流出口４１〜４５が配置されている仮想円上を移動する位置となっている。
【００２６】
このように構成された切替弁４０においては、回転体５１が回転して、平面視で接続配管４８の端部４８ａが流出口４１〜４５のいずれかと対向した角度位置になった場合、端部４８ａに対向した流出口と第２流入口４７とが連通することとなる。そして、端部４８ａに対向していない流出口と第１流入口４６とが、本体５０の内部空間を介して連通することとなる。例えば、図３に示すように、接続配管４８の端部４８ａと流出口４１とが対向した場合、回転体５１は、第２流入口４７と流出口４１とが連通し、第１流入口４６と流出口４２〜４５とが連通した角度位置となる。
【００２７】
また、図５に示すように、平面視で接続配管４８の端部４８ａが流出口４１〜４５のいずれとも対向していない角度位置に回転体５１がなった場合、接続配管４８の端部４８ａは本体５０の下部５０ａに閉塞された状態となる。つまり、バイパス回路３５及び切替弁４０によって構成される圧縮機１の吐出側から室外熱交換器１０へ至る流路は、本体５０の下部５０ａによって閉塞されることとなる。このとき、流出口４１〜４５の全てが、本体５０の内部空間を介して第１流入口４６と連通する。
つまり、切替弁４０は、回転体５１が回転して角度位置が変わることにより、第１流入口４６及び第２流入口４７に連通する流出口が切り替わる構成となっている。
【００２８】
なお、本実施の形態１に係る空気調和装置１００には、室外熱交換器１０が凝縮器として機能し、室内熱交換器３が蒸発器として機能する冷房運転を実現可能とするため、例えば四方弁である流路切替装置２が冷凍サイクル回路１００ａに設けられている。この流路切替装置２は、圧縮機１の吐出側に設けられている。流路切替装置２は、圧縮機１の吐出側と室内熱交換器３とが接続する流路（本発明の第３流路）、あるいは、圧縮機１の吐出側と室外熱交換器１０とが接続する流路（本発明の第４流路）に切り替えるものである。圧縮機１の吐出側を室外熱交換器１０と接続させ、圧縮機１の吸入側を室内熱交換器３と接続させることにより、冷凍サイクル回路１００ａは、圧縮機１、室外熱交換器１０、膨張弁４及び室内熱交換器３が順次冷媒配管で接続される構成となる。これにより、空気調和装置１００は、暖房運転だけではなく、冷房運転を行うことも可能となる。
【００２９】
また、空気調和装置１００には、暖房運転時において室外熱交換器１０と圧縮機１の吸入側との間になる位置に、余剰冷媒を貯留するアキュムレータ５が設けられている。なお、余剰冷媒が発生しない場合には、アキュムレータ５を設けなくともよい。
【００３０】
上述した空気調和装置１００の構成は、図１に示すように室外機１０１又は室内機１０２に収納されている。詳しくは、圧縮機１、流路切替装置２、膨張弁４、切替弁４０、室外熱交換器１０及びヘッダ３０が、室外機１０１に収納されている。室内熱交換器３が、室内機１０２に収納されている。
【００３１】
また、空気調和装置１００は、各種センサ、及び、これらのセンサの検出値に基づいて切替弁４０等の駆動機器を制御する制御装置７０を備えている。
具体的には、図１に示すように、空気調和装置１００は、室外機１０１に、室外温度を検出する室外温度センサ６０が設けられている。また、図２に示すように、空気調和装置１００は、室外熱交換器１０の流路１１ａ〜１５ａのそれぞれに、流路１１ａ〜１５ａを流れる冷媒の温度を検出する温度センサ６１〜６５が設けられている。温度センサ６１〜６５は、暖房運転時に冷媒流れの下流側となる位置、換言すると、出口近傍に配置されている。室外温度センサ６０及び温度センサ６１〜６５は、例えばサーミスタである。図６に示すように、室外温度センサ６０及び温度センサ６１〜６５は制御装置７０に電気的に接続され、制御装置７０が室外温度センサ６０及び温度センサ６１〜６５の検出値を取得可能な構成となっている。
【００３２】
制御装置７０は、専用のハードウェア、又はメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう）で構成される。制御装置７０は、例えば室外機１０１に収納されている。
【００３３】
制御装置７０が専用のハードウェアである場合、制御装置７０は、例えば、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ−ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙ）、又はこれらを組み合わせたものが該当する。制御装置７０が実現する各機能部のそれぞれを、個別のハードウェアで実現してもよいし、各機能部を一つのハードウェアで実現してもよい。
【００３４】
制御装置７０がＣＰＵの場合、制御装置７０が実行する各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリに格納される。ＣＰＵは、メモリに格納されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置７０の各機能を実現する。ここで、メモリは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリである。
【００３５】
なお、制御装置７０の機能の一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。
【００３６】
本実施の形態１に係る制御装置７０は、図６に示すように、機能部として、角度位置決定部７１、流路決定部７２、制御部７３及び計時部７４を備えている。
【００３７】
角度位置決定部７１は、例えば室外温度センサ６０及び温度センサ６１〜６５の検出値に基づいて、切替弁４０の回転体５１の角度位置を決定するものである。つまり、角度位置決定部７１は、切替弁４０の第１流入口４６及び第２流入口４７を流出口４１〜４５のどれと連通させるかを決定するものである。
【００３８】
流路決定部７２は、流路切替装置２の流路を決定するものである。本実施の形態１に係る空気調和装置１００は、制御装置７０と通信可能なリモートコントローラ７５を備えている。例えば、使用者がリモートコントローラ７５で暖房運転を選択した場合、流路決定部７２は、流路切替装置２の流路を、圧縮機１の吐出側と室内熱交換器３とが接続する流路に決定する。つまり、流路決定部７２は、流路切替装置２の流路を、図１に実線で示す流路に決定する。また例えば、使用者がリモートコントローラ７５で冷房運転を選択した場合、流路決定部７２は、流路切替装置２の流路を、圧縮機１の吐出側と室外熱交換器１０とが接続する流路に決定する。つまり、流路決定部７２は、流路切替装置２の流路を、図１に破線で示す流路に決定する。
【００３９】
制御部７３は、切替弁４０を制御し、換言するとモータ５５を制御し、角度位置決定部７１が決定した角度位置に切替弁４０の回転体５１の角度位置を切り替えるものである。また、制御部７３は、流路決定部７２の決定結果に応じて流路切替装置２を制御して、流路切替装置２の流路を切り替えるものである。また、制御部７３は、圧縮機１の起動、停止及び回転数、膨張弁４の開度等も制御する。
計時部７４は、圧縮機１の駆動時間等を計測するものである。
【００４０】
［動作説明］
続いて、空気調和装置１００における暖房運転時及び冷房運転時の動作について説明する。
【００４１】
（暖房運転）
暖房運転時、流路決定部７２は、流路切替装置２の流路を、圧縮機１の吐出側と室内熱交換器３とが接続する流路に決定する。また、角度位置決定部７１は、切替弁４０の回転体５１の角度位置を、流出口４１〜４５の全てが第１流入口４６と連通する角度位置に決定する。制御部７３は、流路決定部７２及び角度位置決定部７１の決定結果に応じて流路切替装置２及び切替弁４０を切り替え、圧縮機１を起動させる。
【００４２】
圧縮機１が起動すると、圧縮機１の吸入口から冷媒が吸入される。そして、この冷媒は、高温高圧のガス冷媒となって、圧縮機１の吐出口から吐出される。圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置２を介して室内熱交換器３に流入する。そして、室内熱交換器３に流入した高温高圧のガス冷媒は、室内空気を加熱し、液状態の冷媒となって室内熱交換器３から流出する。室内熱交換器３から流出した冷媒は、膨張弁４へ流入する。膨張弁４へ流入した液状冷媒は、膨張弁４で減圧されて低温の気液二相状態となり、膨張弁４から流出する。
【００４３】
膨張弁４から流出した低温の気液二相冷媒は、配管６を介して、切替弁４０に流入する。詳しくは、膨張弁４から流出した低温の気液二相冷媒は、第１流入口４６から本体５０内部に流入する。そして、この気液二相冷媒は、切替弁４０の流出口４１〜４５のそれぞれから流出する。このとき、本実施の形態１に係る切替弁４０においては、第１流入口４６及び流出口４１〜４５が、本体５０の下部５０ａに形成されている。このため、第１流入口４６から本体５０内部に流入した気液二相冷媒は、回転体５１の上部５１ａに衝突し、気相冷媒と液相冷媒とが混ざり合った後、流出口４１〜４５のそれぞれから流出する。したがって、本実施の形態１に係る切替弁４０は、ディストリビュータとして機能し、流出口４１〜４５のそれぞれから流出する気液二相冷媒の気液混合率を均一化することができる。
【００４４】
切替弁４０の流出口４１〜４５のそれぞれから流出した低温の気液二相冷媒は、これらの流出口に連通している室外熱交換器１０の流路１１ａ〜１５ａのそれぞれに流入する。室外熱交換器１０の流路１１ａ〜１５ａに流入した冷媒は、室外空気から吸熱して蒸発した後、流路１１ａ〜１５ａから低圧のガス冷媒として流出する。室外熱交換器１０の流路１１ａ〜１５ａから流出した低圧のガス冷媒は、ヘッダ３０で合流した後、配管７、流路切替装置２及びアキュムレータ５と通って、圧縮機１に再び吸入される。
【００４５】
（除霜運転）
暖房運転中、室外空気の湿度が高いと、室外熱交換器１０に着霜を生ずる。着霜が生ずると、室外熱交換器１０の通風路が狭まるため、室外熱交換器１０を循環する室外空気の量が減少する。循環する室外空気の量が減少すると、熱交換量が少なくなるため、これを補おうとする如く室外熱交換器１０内を流れる冷媒の蒸発温度が下がる。冷媒の蒸発温度が下がると室外熱交換器１０の外気側の表面温度も下がり、益々着霜を生じやすくなり、着霜が進行する。このままでは室外熱交換器１０で室外空気から汲み上げる熱量が減少するため、室内熱交換器３から放熱する熱量も減少する。
【００４６】
このため、本実施の形態１に係る空気調和装置１００は、室外熱交換器１０に着霜した場合、室外熱交換器１０の除霜運転を行う。なお、室外熱交換器１０に着霜したか否かの判断は、公知の種々の構成を用いればよい。例えば、室外温度と室外熱交換器１０を流れる冷媒の温度との差が規定値以上となった場合、室外熱交換器１０に着霜したと判断してもよい。室外温度は、室外温度センサ６０で検出することができる。また、室外熱交換器１０を流れる冷媒の温度は、温度センサ６１〜６６のいずれかの検出値を用いることができる。なお、圧縮機１の吸入側に圧力センサを設け、該圧力センサの検出値を蒸発温度に換算し、室外熱交換器１０を流れる冷媒の温度としてもよい。また例えば、圧縮機の駆動時間が規定時間以上経過した場合、室外熱交換器１０に着霜したと判断してもよい。この室外熱交換器１０に着霜したか否かの判断は、角度位置決定部７１が行う。
【００４７】
具体的には、本実施の形態１に係る空気調和装置１００は、室外熱交換器１０に着霜した場合、以下のように室外熱交換器１０の除霜運転を行う。
角度位置決定部７１は、切替弁４０の回転体５１の角度位置を、第２流入口４７と流出口４１〜４５の何れかとが連通する角度位置に決定する。そして、制御部７３は、回転体５１がこの角度位置となるように、切替弁４０を制御する。
【００４８】
例えば、角度位置決定部７１が、回転体５１の角度位置を、第２流入口４７と流出口４１とが連通する角度位置に決定したとする。この場合、圧縮機１から吐出された高温のガス冷媒は、バイパス回路３５を通って第２流入口４７から切替弁４０に流入する。そして、この高温のガス冷媒は、流出口４１から流出し、該流出口４１と連通している室外熱交換器１０の流路１１ａに流入する。流路１１ａ内を高温のガス冷媒が流れることにより、流路１１ａ及び該流路１１ａの周辺を除霜することができる。ここで、本実施の形態１に係る切替弁４０においては、流出口４１以外の流出口４２〜４５は、つまり第２流入口４７と連通していない流出口４２〜４５は、第１流入口４６と連通している。このため、膨張弁４から流出した低温低圧の気液二相冷媒は、流出口４２〜４５に連通している室外熱交換器１０の流路１２ａ〜１５ａに流入する。すなわち、室外熱交換器１０の流路１２ａ〜１５ａ部分、換言すると熱交換器１２〜１５は蒸発器として機能する。したがって、本実施の形態１に係る空気調和装置１００は、暖房運転を行いながら除霜することができる。
【００４９】
図７は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置が除霜運転を行っている状態における、室外熱交換器の各流路に設けられた温度センサの検出値の変化を説明するための説明図である。
室外熱交換器１０の流路１１ａに高温のガス冷媒を供給し、流路１１ａ及び該流路１１ａ周辺の除霜を開始すると、流路１１ａ及び該流路１１ａの周辺に付着した霜を溶かす過程で冷媒が冷却される。このため、流路１１ａ及び該流路１１ａの周辺に付着した霜が溶け終わるまでは、流路１１ａに設けられた温度センサ６１の検出値は、霜と同じ０℃で一定となる。そして、流路１１ａ及び該流路１１ａの周辺に付着した霜が溶け終わると、流路１１ａに設けられた温度センサ６１の検出値は上昇する。このため、角度位置決定部７１は、温度センサ６１の検出値が規定値以上になった場合、流路１１ａ及び該流路１１ａの周辺に付着した霜が溶け終わったと判断し、切替弁４０の回転体５１の角度位置を異ならせる決定をする。
ここで、この規定値が、本発明の第１規定値に相当する。規定値は、例えば５℃である。
【００５０】
具体的には、温度センサ６１の検出値が規定値以上になった場合、角度位置決定部７１は、今回の室外熱交換器１０の除霜運転中に未だ第２流入口４７と接続されていない流出口４２〜４５のいずれかと、第２流入口４７とが連通する角度位置に、切替弁４０の回転体５１の角度位置を決定する。そして、制御部７３は、回転体５１がこの角度位置となるように、切替弁４０を制御する。
【００５１】
例えば、角度位置決定部７１が、回転体５１の角度位置を、第２流入口４７と流出口４２とが連通する角度位置に決定したとする。この場合、圧縮機１から吐出された高温のガス冷媒は、バイパス回路３５を通って第２流入口４７から切替弁４０に流入する。そして、この高温のガス冷媒は、流出口４２から流出し、該流出口４２と連通している室外熱交換器１０の流路１２ａに流入する。流路１２ａ内を高温のガス冷媒が流れることにより、流路１２ａ及び該流路１２ａの周辺を除霜することができる。上述のように、本実施の形態１に係る切替弁４０においては、第２流入口４７と連通していない流出口４１，４３〜４５は、第１流入口４６と連通している。このため、膨張弁４から流出した低温低圧の気液二相冷媒は、流出口４１，４３〜４５に連通している室外熱交換器１０の流路１１ａ，１３ａ〜１５ａに流入する。すなわち、室外熱交換器１０の流路１１ａ，１３ａ〜１５ａ部分、換言すると熱交換器１１，１３〜１５は蒸発器として機能する。したがって、本実施の形態１に係る空気調和装置１００は、暖房運転を行いながら除霜することができる。
【００５２】
流路１２ａ及び該流路１２ａの周辺に付着した霜が溶け終わると、図７に示すように、流路１２ａに設けられた温度センサ６２の検出値が上昇する。このため、角度位置決定部７１は、温度センサ６２の検出値が規定値以上になった場合、流路１２ａ及び該流路１２ａの周辺に付着した霜が溶け終わったと判断し、切替弁４０の回転体５１の角度位置を異ならせる決定をする。具体的には、温度センサ６２の検出値が規定値以上になった場合、角度位置決定部７１は、今回の室外熱交換器１０の除霜運転中に未だ第２流入口４７と接続されていない流出口４３〜４５のいずれかと、第２流入口４７とが連通する角度位置に、回転体５１の角度位置を決定する。そして、制御部７３は、回転体５１がこの角度位置となるように、切替弁４０を制御する。
【００５３】
このように、切替弁４０において、第２流入口４７と接続される流出口を順次切り替えていくことにより、暖房運転を継続しつつ、室外熱交換器１０を除霜することができる。
【００５４】
ここで、室外熱交換器１０の流路１１ａ〜１５ａのうちの任意の１つが、本発明の第１流路に相当する。また、室外熱交換器１０の流路１１ａ〜１５ａのうち、第１流路以外の任意の１つが、本発明の第２流路に相当する。なお、本実施の形態１のように流路１１ａ〜１５ａが上下方向に並設されている場合、室外熱交換器１０の流路１１ａ〜１５ａのうち、第１流路よりも下方に配置されている流路が、本発明の第２流路に相当する。例えば、図２において流路１４ａを第１流路とした場合、流路１５ａが第２流路に相当する。
また、切替弁４０の流出口４１〜４５のうち、第１流路と連通している流出口が、本発明の第１流出口に相当する。切替弁４０の流出口４１〜４５のうち、第２流路と連通している流出口が、本発明の第２流出口に相当する。
そして、第１流入口４６が第２流出口と連通し、第２流入口４７が第１流出口と連通する角度位置が、本発明の第１角度位置に相当する。第１流入口４６が第１流出口と連通し、第２流入口４７が第２流出口と連通する角度位置が、本発明の第２角度位置に相当する。第１流入口４６が第１流出口及び第２流出口の双方に連通する角度位置、換言すると、第１流入口４６が全ての流出口と連通する角度位置が、本発明の第３角度位置に相当する。
すなわち、角度位置決定部７１は、室外熱交換器１０の除霜運転において、回転体５１が第１角度位置のときに第１流路に設けられた温度センサの検出値が第１規定値以上になった場合、回転体５１が当該除霜運転中に第２角度位置になった期間が無ければ、回転体５１の角度位置を第２角度位置とし、回転体５１が当該除霜運転中に第２角度位置になった期間が有れば、回転体５１の角度位置を第３角度位置とし、回転体５１が第２角度位置のときに第２流路に設けられた温度センサの検出値が第１規定値以上になった場合、回転体５１が当該除霜運転中に第１角度位置になった期間が無ければ、回転体５１の角度位置を第１角度位置とし、回転体５１が当該除霜運転中に第１角度位置になった期間が有れば、回転体５１の角度位置を第３角度位置とする構成となっている。
【００５５】
なお、上述のように、本実施の形態１のように流路１１ａ〜１５ａが上下方向に並設されている場合、上方に配置された流路から順に、圧縮機１から吐出された高温のガス冷媒を流すことが好ましい。上方の流路に高温のガス冷媒を流して除霜する際、融解した霜である水が下方に流れる。この際、この下方に流れた水が持つ熱を利用して、下方に配置された流路近傍を除霜でき、室外熱交換器１０の除霜時間を短縮することができる。
【００５６】
（冷房運転）
暖房運転時、流路決定部７２は、流路切替装置２の流路を、圧縮機１の吐出側と室外熱交換器１０とが接続する流路に決定する。また、角度位置決定部７１は、切替弁４０の回転体５１の角度位置を、流出口４１〜４５の全てが第１流入口４６と連通する角度位置に決定する。制御部７３は、流路決定部７２及び角度位置決定部７１の決定結果に応じて流路切替装置２及び切替弁４０を切り替え、圧縮機１を起動させる。
【００５７】
圧縮機１が起動すると、圧縮機１の吸入口から冷媒が吸入される。そして、この冷媒は、高温高圧のガス冷媒となって、圧縮機１の吐出口から吐出される。圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置２及びヘッダ３０を介して、室外熱交換器１０の流路１１ａ〜１５ａに流入する。そして、流路１１ａ〜１５ａに流入した高温高圧のガス冷媒は、室外空気によって冷却され、液状態の冷媒となって流路１１ａ〜１５ａから流出する。流路１１ａ〜１５ａから流出した冷媒は、流出口４１〜４５から切替弁４０に流入する。
【００５８】
切替弁４０に流入した高圧の液冷媒は、第１流入口４６から流出し、膨張弁４へ流入する。膨張弁４へ流入した液状冷媒は、膨張弁４で減圧されて低温の気液二相状態となり、膨張弁４から流出する。膨張弁４から流出した低温の気液二相冷媒は、室内熱交換器３に流入する。室内熱交換器３に流入した冷媒は、室内空気を冷却して蒸発した後、流路切替装置２及びアキュムレータ５と通って、圧縮機１に再び吸入される。
【００５９】
以上、本実施の形態１のように構成された空気調和装置１００は、切替弁４０において第２流入口４７と流出口との連通を順次切り替えていくことにより、暖房運転を行いながら室外熱交換器１０の除霜を行うことができる。この際、本実施の形態１に係る空気調和装置１００においては、室外熱交換器１０の一部の流路に圧縮機１から吐出された高温のガス冷媒を供給して除霜する際、当該流路に膨張弁４から流出した低温の冷媒が混ざることを防止できる。このため、本実施の形態１に係る空気調和装置１００は、除霜のために室外熱交換器１０の一部の流路に供給する冷媒の温度が低下してしまい、除霜時間が長くなってしまうことを防止できる。また、本実施の形態１に係る空気調和装置１００は、１つの切替弁４０で、室外熱交換器１０の各流路１１ａ〜１５ａの接続先を、圧縮機１の吐出側又は膨張弁４側に切り替えることができる。このため、本実施の形態１に係る空気調和装置１００は、室外機１０１が大型化することも防止できるので、室外機１０１の設置スペースが増大することも防止できる。
【００６０】
なお、本実施の形態１では、室外熱交換器１０を複数の熱交換器１１〜１５で構成した。これに限らず、室外熱交換器１０が並列接続された複数の流路を有していれば、例えば図８のように、室外熱交換器１０を１つの熱交換器で構成してもよい。つまり、規定のピッチ間隔で複数のフィン１６を並設し、これらフィン１６を貫通するように流路１１ａ〜１５ａを設けてもよい。このように室外熱交換器１０を構成しても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
また、室外熱交換器１０の流路１１ａ〜１５ａを上下方向に並設する場合、図９に示すように流路１１ａ〜１５ａを構成してもよい。つまり、室外熱交換器１０を横方向から観察した状態、換言すると正面視した状態において、上方に配置された流路の一部が下方に配置された流路に重なる構成としてもよい。上方に配置された流路の一部が下方に配置された流路よりも下方に配置されることとなる。このため、上方に配置された流路に圧縮機１から吐出された高温のガス冷媒を供給して除霜する際、下方に配置された流路近傍も除霜できるため、室外熱交換器１０の除霜時間を短縮することができる。
【００６２】
また、本実施の形態１では、室外熱交換器１０の各流路１１ａ〜１５ａのそれぞれに温度センサ６１〜６５を設け、これらの温度センサ６１〜６５の検出値を用いて、各流路１１ａ〜１５ａの除霜完了を判定した。これに限らず、図１０に示すように１つの温度センサ６６を配置し、当該温度センサ６６の検出値を用いて、各流路１１ａ〜１５ａの除霜完了を判定してもよい。詳しくは、本実施の形態１に係る空気調和装置１００は、暖房運転時に室外熱交換器１０と圧縮機１の吸入側との間となる位置に、各流路１１ａ〜１５ａが合流する合流部である配管７を備えている。この配管７に温度センサ６６を設けてもよい。この温度センサ６６は、暖房運転時、各流路１１ａ〜１５ａから流出して合流した冷媒の温度を検出することとなる。上述のように、暖房運転中に室外熱交換器１０の一部の流路に圧縮機１から吐出された高温のガス冷媒を供給して除霜する際、当該流路近傍の霜が溶け終わるまでは当該流路を流れる冷媒の温度は０℃となっている。そして、当該流路近傍の霜が溶け終わると、当該流路を流れる冷媒の温度は上昇する。つまり、暖房運転中に室外熱交換器１０の一部の流路に圧縮機１から吐出された高温のガス冷媒を供給して除霜する際、当該流路近傍の霜が溶け終わると、各流路１１ａ〜１５ａから流出して合流した冷媒の温度も上昇する。このため、温度センサ６６が規定値以上になった場合、除霜中の流路の除霜が完了したと判断することができる。このように空気調和装置１００を構成することにより、温度センサの数を削減できるため、空気調和装置１００のコストを低減することができる。
ここで、この規定値が、本発明の第１規定値に相当する。
【００６３】
また、室外熱交換器１０の各流路１１ａ〜１５ａの除霜が完了したか否かの判定は、時間で行ってもよい。つまり、暖房運転中に室外熱交換器１０の一部の流路に圧縮機１から吐出された高温のガス冷媒を供給して除霜する際、高温のガス冷媒を供給している時間が規定時間以上となった際、当該流路の除霜が完了したとしてもよい。なお、この判定は、例えば角度位置決定部７１が行う。高温のガス冷媒を供給している時間の計測は、計時部７４が行う。また、上下方向に並設された流路１１ａ〜１５ａを有する室外熱交換器１０において、このような除霜を行う場合、上方に配置された流路に高温のガス冷媒を流す時間よりも、下方に配置された流路に高温のガス冷媒を流す時間を長くした方がよい。上方に配置された流路を除霜する際、融解した霜である水が下方に配置された流路近傍に流れ落ち、再び凍って霜となる場合がある。このような場合でも、下方に配置された流路近傍の霜を確実に除去することができる。このように空気調和装置１００を構成することにより、流路１１ａ〜１５ａから流出した冷媒の温度を検出する温度センサが不要となるため、空気調和装置１００のコストをさらに低減することができる。なお、温度センサ６１〜６６を用いて各流路の除霜完了を判定する場合でも、上方に配置された流路に高温のガス冷媒を流す時間よりも、下方に配置された流路に高温のガス冷媒を流す時間を長くしてもよい。例えば、各流路毎に、高温のガス冷媒を供給する最低時間を設定しておけば実現できる。
【００６４】
また、規定時間経過しても室外熱交換器１０の除霜が終了しない場合には、流路切替装置２を、圧縮機１の吐出側と室外熱交換器１０とが接続する流路に切り替えてもよい。これにより、暖房運転は一時的に停止となるが、圧縮機１から吐出された高温の冷媒を室外熱交換器１０の流路１１ａ〜１５ａの全てに供給することができる。このため、室外熱交換器１０の着霜量が規定時間経過しても除霜が終了しないほどの着霜量であっても、室外熱交換器１０に付着した霜を除去することができる。なお、規定時間経過しても室外熱交換器１０の除霜が終了しないか否かは、規定時間経過しても温度センサ６１〜６６の検出値が規定値より低いか否かで判定することができる。この判定は、流路決定部７２が行う。
【００６５】
また、本実施の形態１では、室外熱交換器１０の流路１１ａ〜１５ａのそれぞれを１つの流路で形成した。これに限らず、流路１１ａ〜１５ａのそれぞれを複数の流路で形成してもよい。
【００６６】
実施の形態２．
本発明に用いられる切替弁４０の構成は、実施の形態１で示した構成に限定されるものではない。本実施の形態２では、切替弁４０の別の一例をいくつか紹介する。なお、以下では、室外熱交換器１０が並列接続された３つの流路１１ａ〜１３ａを有する場合、つまり切替弁が３つの流出口４１〜４３を有する場合について説明する。また、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００６７】
図１１は、本発明の実施の形態２に係る切替弁の一例を示す図である。なお、図１１に示す白塗り矢印は、暖房運転時に膨張弁４から流れてくる低温冷媒の流れを示している。また、図１１に示す黒塗り矢印は、バイパス回路３５を介して圧縮機１の吐出側から流れてくる高温冷媒の流れを示している。
【００６８】
図１１に示す切替弁４０は、本体５０と、該本体５０に対して回転自在に設けられた回転体５１とを備えている。本体５０は、両端部５０ｂ，５０ｃが閉塞された円筒形状をしている。この本体５０には、端部５０ｂに第１流入口４６が形成されている。実施の形態１で説明したように、第１流入口４６は、配管６を介して膨張弁４と連通している。また、本体５０には、その外周部に流出口４１〜４３が形成されている。実施の形態１で説明したように、流出口４１は室外熱交換器１０の流路１１ａと連通しており、流出口４２は室外熱交換器１０の流路１２ａと連通しており、流出口４３は室外熱交換器１０の流路１３ａと連通している。
【００６９】
回転体５１は、両端部が閉塞された円筒形状をしている。回転体５１の一部は、本体５０の内部に配置されている。また、回転体５１の一方の端部５１ｂは、本体５０の端部５０ｃから突出している。回転体５１は、実施の形態１と同様に、歯車等を介して、該回転体５１を回転させるモータと接続されている。この回転体５１には、端部５１ｂに第２流入口４７が形成されている。実施の形態１で説明したように、第２流入口４７は、バイパス回路３５に連通している。
【００７０】
また、回転体５１の外周部には、第２流入口４７と流出口４１〜４３とを連通させるため、複数の連通配管４９が突出して設けられている。詳しくは、第２流入口４７と流出口４１とを連通させる連通配管４９が１つ設けられている。第２流入口４７と流出口４２とを連通させる連通配管４９が１つ設けられている。第２流入口４７と流出口４３とを連通させる連通配管４９が１つ設けられている。つまり、回転体５１の外周部には、合計３つの接続配管が設けられている。
【００７１】
つまり、流出口４１と連通配管４９とが対向する位置に回転体５１を回転することにより、回転体５１の角度位置を、第２流入口４７と流出口４１とが連通し、第１流入口４６と流出口４２，４３とが連通する角度位置にすることができる。流出口４２と連通配管４９とが対向する位置に回転体５１を回転することにより、回転体５１の角度位置を、第２流入口４７と流出口４２とが連通し、第１流入口４６と流出口４１，４３とが連通する角度位置にすることができる。流出口４３と連通配管４９とが対向する位置に回転体５１を回転することにより、回転体５１の角度位置を、第２流入口４７と流出口４３とが連通し、第１流入口４６と流出口４１，４２とが連通する角度位置にすることができる。なお、連通配管４９が流出口４１〜４３のいずれとも対向しない角度位置に回転体５１を回転させることにより、流出口４１〜４３の全てが第１流入口と連通することになる。
【００７２】
図１２は、本発明の実施の形態２に係る切替弁の別の一例を示す図である。なお、図１２に示す白塗り矢印は、暖房運転時に膨張弁４から流れてくる低温冷媒の流れを示している。また、図１２に示す黒塗り矢印は、バイパス回路３５を介して圧縮機１の吐出側から流れてくる高温冷媒の流れを示している。
【００７３】
図１２に示す切替弁４０は、本体５０と、該本体５０に対して回転自在に設けられた回転体５１とを備えている。本体５０は、両端部５０ｂ，５０ｃが閉塞された円筒形状をしている。この本体５０には、端部５０ｂに第２流入口４７が形成されている。実施の形態１で説明したように、第２流入口４７は、バイパス回路３５に連通している。また、本体５０には、その外周部に流出口４１〜４３が形成されている。実施の形態１で説明したように、流出口４１は室外熱交換器１０の流路１１ａと連通しており、流出口４２は室外熱交換器１０の流路１２ａと連通しており、流出口４３は室外熱交換器１０の流路１３ａと連通している。
【００７４】
回転体５１は、両端部が閉塞された円筒形状をしている。回転体５１の一部は、本体５０の内部に配置されている。また、回転体５１の一方の端部５１ｂは、本体５０の端部５０ｃから突出している。回転体５１は、実施の形態１と同様に、歯車等を介して、該回転体５１を回転させるモータと接続されている。この回転体５１には、端部５１ｂに第１流入口４６が形成されている。実施の形態１で説明したように、第１流入口４６は、配管６を介して膨張弁４と接続されている。
【００７５】
また、回転体５１の外周部には、第１流入口４６と流出口４１〜４３とを連通させるため、複数の連通配管４９が突出して設けられている。詳しくは、第２流入口４７と流出口４１とが連通した状態において第１流入口４６と流出口４２，４３を連通させる連通配管４９が、２つ設けられている。第２流入口４７と流出口４２とが連通した状態において第１流入口４６と流出口４１，４３を連通させる連通配管４９が、２つ設けられている。第２流入口４７と流出口４３とが連通した状態において第１流入口４６と流出口４１，４２を連通させる連通配管４９が、２つ設けられている。また、第２流入口４７と流出口４１〜４３のいずれとも連通しない状態において第１流入口４６と流出口４１〜４３を連通させる連通配管４９が、３つ設けられている。つまり、回転体５１の外周部には、合計９つの接続配管が設けられている。
【００７６】
つまり、流出口４２，４３と連通配管４９とが対向する位置に回転体５１を回転することにより、回転体５１の角度位置を、第２流入口４７と流出口４１とが連通し、第１流入口４６と流出口４２，４３とが連通する角度位置にすることができる。流出口４１，４３と連通配管４９とが対向する位置に回転体５１を回転することにより、回転体５１の角度位置を、第２流入口４７と流出口４２とが連通し、第１流入口４６と流出口４１，４３とが連通する角度位置にすることができる。流出口４１，４２と連通配管４９とが対向する位置に回転体５１を回転することにより、回転体５１の角度位置を、第２流入口４７と流出口４３とが連通し、第１流入口４６と流出口４１，４２とが連通する角度位置にすることができる。また、流出口４１〜４３と連通配管４９とが対向する回転位置に回転体５１を回転することにより、流出口４１〜４３の全てが第１流入口と連通することになる。
【００７７】
以上、本実施の形態２のように切替弁４０を構成しても、切替弁をディストリビュータとして機能させられる効果以外、実施の形態１で示した効果を得ることができる。
【００７８】
なお、本実施の形態２で示した切替弁４０を本発明に用いる場合、図１１で示した切替弁４０を用いる方が好ましい。連通配管４９の数が少ない分だけ、切替弁４０の製造コストを低減できるからである。また、図１１で示した切替弁４０の場合、圧縮機１から吐出された高温冷媒は回転体５１内を流れるため、この高温冷媒は、本体５０内を流れる冷媒のみに冷却されることとなる。一方、図１２で示した切替弁４０の場合、圧縮機１から吐出された高温冷媒は本体５０内を流れるため、この高温冷媒は、回転体５１内を流れる冷媒及び本体５０周辺の空気に冷却されることとなる。このため、図１２で示した切替弁４０は、実施の形態１１で示した切替弁４０と比べ、除霜運転時に室外熱交換器１０に供給する冷媒の温度が低下してしまう。この意味からも、本実施の形態２で示した切替弁４０を本発明に用いる場合、図１１で示した切替弁４０を用いる方が好ましい。
【００７９】
実施の形態３．
実施の形態１又は実施の形態２で示した空気調和装置１００のバイパス回路３５に以下のような開閉弁３６を設けてもよい。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１又は実施の形態２と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００８０】
図１３は、本発明の実施の形態３に係る空気調和装置を示す冷媒回路図である。また、図１４は、この空気調和装置のハードウェア構成図及び機能ブロック図である。
本実施の形態３に係る空気調和装置１００は、バイパス回路３５に、該バイパス回路３５の流路を開閉する開閉弁３６を備えている。また、制御装置７０は、機能部として、開閉弁３６の開閉を決定する開閉決定部７６を備えている。開閉決定部７６は、室外熱交換器１０の除霜運転が開始された際、室外温度センサ６０の検出値が規定値よりも大きい場合、開閉弁３６を閉状態と決定し、室外温度センサ６０の検出値が規定値以下の場合、開閉弁３６を開状態と決定するものである。
ここで、この規定値が、本発明の第２規定値に相当する。この規定値は、０℃より大きい値であればよく、例えば２℃である。また、室外温度センサ６０が、本発明の第２温度センサに相当する。
【００８１】
このように構成された空気調和装置１００においては、室外熱交換器１０の除霜を行わない暖房運転時、開閉決定部７６は、開閉弁３６を閉状態と決定する。そして、制御部７３は、開閉決定部７６が決定した状態になるように、開閉弁３６を制御する。また、暖房運転中に室外熱交換器１０の除霜を行う際、開閉決定部７６は、室外温度センサ６０の検出値が規定値以下の場合、開閉弁３６を開状態と決定する。そして、制御部７３は、開閉決定部７６が決定した状態になるように、開閉弁３６を制御する。これにより、実施の形態１で説明した室外熱交換器１０の除霜運転となる。つまり、室外熱交換器１０の各流路に、圧縮機１から吐出された高温の冷媒を順々に供給していき、室外熱交換器１０の除霜を行う。
【００８２】
一方、暖房運転中に室外熱交換器１０の除霜を行う際、開閉決定部７６は、室外温度センサ６０の検出値が規定値よりも大きい場合、開閉弁３６を閉状態と決定する。そして、制御部７３は、開閉決定部７６が決定した状態になるように、開閉弁３６を制御する。これにより、室外熱交換器１０の除霜運転中、室外熱交換器１０の各流路に、圧縮機１から吐出された高温の冷媒が流れない状態となる。
【００８３】
室外温度センサ６０の検出値が規定値よりも大きい状態とは、室外空気の温度が比較的高い状態である。この状態では、室外熱交換器１０の各流路に高温冷媒を供給しなくとも、室外空気の熱で、室外熱交換器１０に付着した霜を除去することができる。このため、除霜運転時に開閉弁３６を閉状態とすることにより、室内熱交換器３に供給できる高温冷媒の量を増加させることができ、空気調和装置１００の暖房能力を向上させることができる。
【００８４】
この際、切替弁４０を切り替えてもよいし、切り替えなくてもよい。切替弁４０を切り替えない場合、室外熱交換器１０の全ての流路に、膨張弁４から流出した冷媒が流入することとなる。このため、室外熱交換器１０の全部を蒸発器として機能させることができるため、空気調和装置１００の暖房能力をさらに向上させることができる。また、切替弁４０を切り替えることにより、室外熱交換器１０の一部に流路に、膨張弁４から流出した低温の冷媒が流れなくなる。そして、この低温冷媒が流れない流路が切り替わっていくこととなる。低温冷媒が流れない流路は、低温冷媒によって冷却されないため、室外空気の温度によって除霜されやすくなる。このため、室外熱交換器１０の除霜時間を短縮することができる。
【００８５】
実施の形態４．
実施の形態１〜実施の形態３で示した空気調和装置１００において、暖房運転の起動時、つまり圧縮機１が起動した際に切替弁４０を切り替え、例えば規定時間だけ室外熱交換器１０の一部の流路に圧縮機１から吐出された高温の冷媒を供給してもよい。この高温冷媒により、室外熱交換器１０に寝込んでいる冷媒を蒸発させることができ、つまり冷凍サイクル回路１００ａ内を循環する冷媒量を増加させることができ、暖房運転の立ち上がり時間を短縮することができる。
【００８６】
なお、室外熱交換器１０の流路が上下方向に並設されている場合、最も下方に配置された流路に、圧縮機１から吐出された高温の冷媒を供給するのが好ましい。最も下方に配置された流路に、冷媒が最も寝込んでいるからである。
また、空気調和装置１００にアキュムレータ５が設けられている場合、図１５に示すように第２バイパス回路３７を設け、アキュムレータ５に圧縮機１から吐出された高温の冷媒を供給してもよい。
【００８７】
図１５は、本発明の実施の形態４に係る空気調和装置を示す冷媒回路図である。
第２バイパス回路３７は、第１端部が切替弁４０に接続され、第２端部がアキュムレータ５に接続されている。このため、暖房運転の起動時、つまり圧縮機１が起動した際に切替弁４０を切り替えると、圧縮機１から吐出された高温の冷媒は、バイパス回路３５、切替弁４０及び第２バイパス回路３７を通って、アキュムレータ５に流入する。これにより、アキュムレータ５に寝込んでいる冷媒を蒸発させることができ、つまり冷凍サイクル回路１００ａ内を循環する冷媒量を増加させることができ、暖房運転の立ち上がり時間を短縮することができる。
【００８８】
なお、第２バイパス回路３７と切替弁４０との接続構成としては、例えば、切替弁４０に第２バイパス回路３７と接続される流出口を形成する構成が考えられる。また例えば、圧縮機１が起動した際に圧縮機１から吐出された高温の冷媒が供給される室外熱交換器１０の流路と並列に、つまりこの流路が接続される切替弁４０の流出口に、第２バイパス回路３７を接続してもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１  圧縮機、２  流路切替装置、３  室内熱交換器、４  膨張弁、５  アキュムレータ、６  配管、７  配管（合流部）、１０  室外熱交換器、１１  熱交換器、１１ａ  流路、１１ｂ  フィン、１２  熱交換器、１２ａ  流路、１２ｂ  フィン、１３  熱交換器、１３ａ  流路、１３ｂ  フィン、１４  熱交換器、１４ａ  流路、１４ｂ  フィン、１５  熱交換器、１５ａ  流路、１５ｂ  フィン、１６  フィン、３０  ヘッダ、３５  バイパス回路、３６  開閉弁、３７  第２バイパス回路、４０  切替弁、４１〜４５  流出口、４６  第１流入口、４７  第２流入口、４８  接続配管、４８ａ  端部、４９  連通配管、５０  本体、５０ａ  下部、５０ｂ  端部、５０ｃ  端部、５１  回転体、５１ａ  上部、５１ｂ  端部、５２  歯車、５５  モータ、５５ａ  回転軸、５６  歯車、６０  室外温度センサ、６１〜６６  温度センサ、７０  制御装置、７１  角度位置決定部、７２  流路決定部、７３  制御部、７４  計時部、７５  リモートコントローラ、７６  開閉決定部、１００  空気調和装置、１００ａ  冷凍サイクル回路、１０１  室外機、１０２  室内機。
【図１】
2017042912.tif 000003
【図２】
2017042912.tif 000004
【図３】
2017042912.tif 000005
【図４】
2017042912.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2017042912.tif 000009
【図８】
2017042912.tif 000010
【図９】
2017042912.tif 000011
【図１０】
2017042912.tif 000012
【図１１】
2017042912.tif 000013
【図１２】
2017042912.tif 000014
【図１３】
2017042912.tif 000015
【図１４】
2017042912.tif 000016
【図１５】
2017042912.tif 000017
【国際調査報告】
2017042912.tif 000018
2017042912.tif 000019
2017042912.tif 000020
2017042912.tif 000021