(57)【要約】  空気調和装置に、圧縮機１、四方弁２、室内熱交換器３、減圧器４、室外熱交換器５を冷媒回路で連結して構成されたヒートポンプ式冷凍サイクルと、室内熱交換器３と室内空気の熱交換を行う室内ファン７と、室外熱交換器５と室外空気の熱交換を行う室外ファン８と、室外気温を検知する室外温度検知手段６を設けた。また、室外熱交換器５の除霜を行う際に、室外温度センサ６により検知した室外気温が所定値以上の場合は、圧縮機１を停止し、室外ファン８を回転させて除霜を行うようにした。
2010032430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、四方弁、室内熱交換器、減圧器、室外熱交換器を順次冷媒回路で連結して構成されたヒートポンプ式冷凍サイクルと、前記室内熱交換器と室内空気の熱交換を行う室内ファンと、前記室外熱交換器と室外空気の熱交換を行う室外ファンと、室外温度を検知する室外温度センサとを備えた空気調和装置であって、
前記室外熱交換器の除霜を行う際に、前記室外温度センサにより検知した室外温度が所定値以上の場合は、前記圧縮機を停止し、前記室外ファンを回転させて除霜を行うことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記室外熱交換器の除霜運転中、ヒートポンプ式冷凍サイクルは、暖房状態を保持することを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
除霜運転時の前記室外ファンの回転数を、暖房運転時より高い回転数あるいは最大回転数に設定することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記減圧器として膨張弁を用い、除霜運転を行う直前または直後に、前記膨張弁を閉弁または閉塞に近い絞りにすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記減圧器として膨張弁を用い、除霜運転を行う前に、前記圧縮機の運転周波数を減少させ、その後前記膨張弁を閉弁または閉塞に近い絞りにし、続いて、前記圧縮機を所定時間運転した後、停止し、さらに前記室外ファンを回転させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記減圧器として膨張弁を用い、除霜運転を行う前に、前記膨張弁を閉弁または閉塞に近い絞りにし、その後の所定時間、前記膨張弁を開制御し、さらに前記室外ファンを回転させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記減圧器として膨張弁を用い、除霜運転を行う前に、前記室外ファンを停止させ、前記膨張弁を全開または全開に近い状態にし、その後所定時間運転した後、前記圧縮機を停止し、前記室外ファンを回転させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項８】
圧縮機、四方弁、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器を冷媒回路で順次連結して構成されたヒートポンプ式冷凍サイクルと、前記室内熱交換器と室内空気の熱交換を行う室内ファンと、前記室外熱交換器と室外空気の熱交換を行う室外ファンと、室外温度を検知する室外温度センサとを備えた空気調和装置であって、
前記室外熱交換器の除霜を行う際に、前記室外温度センサにより検知した室外温度が所定値未満の場合は、前記四方弁を切り換えて前記ヒートポンプ式冷凍サイクルを冷房回路とし、その後前記圧縮機の運転を停止し、且つ、前記膨張弁を閉弁または閉塞に近い絞りにするとともに、前記室外ファンを回転させて除霜を行うことを特徴とする空気調和装置。
【請求項９】
前記四方弁を切り換えてヒートポンプ式冷凍サイクルを冷房回路とする時間を所定時間以内に設定することを特徴とする請求項８に記載の空気調和装置。
【請求項１０】
前記室外配管温度を検知する室外配管温度センサを設け、該室外配管温度センサにより検知した室外配管温度が所定温度未満のとき、前記四方弁を切り換えてヒートポンプ式冷凍サイクルを冷房回路とすることを特徴とする請求項８に記載の空気調和装置。
【請求項１１】
前記室外温度センサにより検知した室外温度が所定値以上の場合は、前記室外ファンの運転時間を、前記室外温度が前記所定値未満の場合より短く設定したことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気調和装置に関するもので、特に、ヒートポンプ式で、室外熱交換器に付着した霜を除霜することができる空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートポンプ式の空気調和装置の除霜方式は、一般的に四方弁を切り換え、冷凍サイクルの冷媒を逆方向に流す除霜方式をとっていた。図１０は、従来の空気調和装置の四方弁を切り換えて除霜を行うときの制御を示すタイムチャートである。【０００３】
暖房運転中、時間ｔ１で除霜開始信号を受信すると、圧縮機周波数を減少させ、膨張弁の開度を所定の開度として、四方弁を暖房回路から冷房回路に切り換える。このとき、室外ファンおよび室内ファンは、運転を停止する。すなわち、除霜運転は冷房時と同じ冷媒の流動方向とし、室外熱交換器に高温高圧の冷媒を流して、室外熱交換器に付着した霜を融解している。【０００４】
この除霜方式では、室外熱交換器に付着した霜の融解熱は、圧縮機の入力を利用しているため、一般的な１２畳暖房タイプの空気調和装置では、除霜運転中に、約１０００Ｗ〜６００Ｗ程度の入力を消費していた。また、除霜時は、室内熱交換器が蒸発器となるため、室内の温度が低下して冷風感を感じるという不快な運転となっていた。また低気温での暖房では、１時間に約１回の除霜運転が入ることで、さらに省エネ性、快適性でも基本的課題があった。【０００５】
この基本的課題への対策として、快適性と運転効率の向上を図った空気調和装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。【０００６】
図１１は、特許文献１に記載された従来の空気調和装置の冷凍サイクル図である。図１１に示される従来の空気調和装置は、圧縮機１０１と、四方弁１０２と、室内熱交換器１０３と、膨張弁（あるいはキャピラリーチューブ）１０４と、室外熱交換器１０５を順次冷媒回路で接続してヒートポンプ式冷凍サイクルを構成している。また、室内熱交換機１０３には室内ファン１０６が設けられ、室外熱交換器１０５には、室外ファン１０７と、室外熱交換器１０５の温度を検出する配管温度センサ１０８が設けられており、配管温度センサ１０８が検知した温度に基づいて制御手段１０９は除霜動作を行うための制御を行う。【０００７】
すなわち、制御手段１０９は、所定周期ごとに配管温度センサ１０８の検出結果を監視して、その検出温度が所定温度以下であることを所定回数以上連続して検出したときに、室外熱交換器１０５に付着した霜を除去する除霜運転を行うようにしている。【０００８】
このように、ヒートポンプ運転中、室外熱交換器１０５に付着した霜の状態を把握して、室外熱交換器１０５の除霜運転を行うことで、除霜回数を極力低減することができ、不要な除霜運転を行うことなく効率の良い暖房運転ができるとともに、除霜運転による室内温度の低下を抑制することができ、快適性も向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６０−１３３２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載された従来の空気調和装置の除霜制御方法では、次のような課題があった。【００１１】
この除霜運転は、四方弁１０２を切り換えて冷房回路にした状態の圧縮機１０１の運転による除霜方式であるため、室内熱交換器１０３に冷たい冷媒が流れる回数は減っても、実際に冷媒が室内熱交換器１０３を流れているので、暖房停止による肌寒い感じと室温降下は大きく、この不快感がなくなるものではない。また、室外熱交換器１０５の不要な除霜運転はないので、効率の良い運転ができるが、除霜運転中の熱量は、圧縮機１の入力を利用しており、除霜運転としては効率の低いものであった。【００１２】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、複雑な冷凍サイクルを構成せず、一般的な冷凍サイクルおよび一般の空気調和装置に搭載されている部品を利用して構成でき、除霜運転中、大気熱を利用することで極めて低い入力で霜を融解させ、室内熱交換器に冷たい冷媒を通過させることなく、除霜運転中の室温降下も小さく、除霜運転中に冷媒を循環させないので冷媒音がしない除霜運転ができる空気調和装置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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、減圧器、室外熱交換器を順次冷媒回路で連結して構成されたヒートポンプ式冷凍サイクルと、室内熱交換器と室内空気の熱交換を行う室内ファンと、室外熱交換器と室外空気の熱交換を行う室外ファンと、室外温度を検知する室外温度センサとを備えた空気調和装置であって、室外熱交換器の除霜を行う際に、室外温度センサにより検知した室外温度が所定値以上の場合は、圧縮機を停止し、室外ファンを回転させて除霜を行うようにしたものである。【００１４】
また、室外熱交換器の除霜運転中、ヒートポンプ式冷凍サイクルは、暖房状態を保持するようにしている。【００１５】
さらに、除霜運転時の室外ファンの回転数を、暖房運転時より高い回転数あるいは最大回転数に設定するのが好ましい。【００１６】
また、減圧器として膨張弁を用い、除霜運転を行う直前または直後に、膨張弁を閉弁または閉塞に近い絞りにするのがよい。【００１７】
また、除霜運転を行う前に、圧縮機の運転周波数を減少させ、その後膨張弁を閉弁または閉塞に近い絞りにし、続いて、圧縮機を所定時間運転した後、停止し、さらに室外ファンを回転させるようにしてもよい。【００１８】
また、除霜運転を行う前に、膨張弁を閉弁または閉塞に近い絞りにし、その後の所定時間、膨張弁を開制御し、さらに室外ファンを回転させることもできる。【００１９】
また、除霜運転を行う前に、室外ファンを停止させ、膨張弁を全開または全開に近い状態にし、その後所定時間運転した後、圧縮機を停止し、室外ファンを回転させるようにしてもよい。【００２０】
さらに、本発明の別の形態は、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器を冷媒回路で順次連結して構成されたヒートポンプ式冷凍サイクルと、室内熱交換器と室内空気の熱交換を行う室内ファンと、室外熱交換器と室外空気の熱交換を行う室外ファンと、室外温度を検知する室外温度センサとを備えた空気調和装置であって、室外熱交換器の除霜を行う際に、室外温度センサにより検知した室外温度が所定値未満の場合は、四方弁を切り換えてヒートポンプ式冷凍サイクルを冷房回路とし、その後圧縮機の運転を停止し、且つ、膨張弁を閉弁または閉塞に近い絞りにするとともに、室外ファンを回転させて除霜を行うようにしたものである。【００２１】
この場合、四方弁を切り換えてヒートポンプ式冷凍サイクルを冷房回路とする時間を所定時間以内に設定してもよい。【００２２】
また、室外配管温度を検知する室外配管温度センサを設け、該室外配管温度センサにより検知した室外配管温度が所定値未満のときのみ、四方弁を切り換えてヒートポンプ式冷凍サイクルを冷房回路とすることもできる。【００２３】
さらに、室外温度センサにより検知した室外温度が所定値以上の場合は、室外ファンの運転時間を、室外温度が所定値未満の場合より短く設定するのが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、室外熱交換器の除霜を行う際に、室外温度センサにより検知した室外温度が所定値以上の場合は、圧縮機を停止して大気熱利用による除霜運転をするようにしたので、省エネ性、快適性に優れている。【００２５】
また、四方弁切り換えによる除霜と大気熱利用による除霜を併用したので、四方弁切り換えによる除霜運転で室外側熱交換器前面に付着した霜の一部を融解させることができ、その後、大気熱利用による除霜運転を行うことで、省エネ性、快適性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は本発明に係る空気調和装置の冷凍サイクル図
【図２】図２は図１の空気調和装置の制御ブロック図
【図３】図３は図１の空気調和装置の除霜運転時の制御を示すフローチャート
【図４】図４は大気熱除霜運転を行う場合の本発明に係る空気調和装置の制御動作を示すタイムチャート
【図５】図５は大気熱除霜運転を行う場合の本発明に係る空気調和装置の別の制御動作を示すタイムチャート
【図６】図６は大気熱除霜運転を行う場合の本発明に係る空気調和装置のさらに別の制御動作を示すタイムチャート
【図７】図７は大気熱除霜運転を行う場合の本発明に係る空気調和装置のさらに別の制御動作を示すタイムチャート
【図８】図８は大気熱除霜運転を行う場合の本発明に係る空気調和装置のさらに別の制御動作を示すタイムチャート
【図９】図９は四方弁切換除霜運転を行う場合の本発明に係る空気調和装置の制御動作を示すタイムチャート
【図１０】図１０は従来の空気調和装置の四方弁切換除霜時のタイムチャート
【図１１】図１１は従来の別の空気調和装置の冷凍サイクル図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２８】
（空気調和装置の基本構成）
図１は本発明に係る空気調和装置の冷凍サイクル図であり、図２は同空気調和装置の制御ブロック図である。
【００２９】
図１に示されるように、本発明に係る空気調和装置は、冷媒回路で互いに連結された室内機１０と室外機１１を備えている。室外機１１には、圧縮機１と、四方弁２と、減圧器４と、室外熱交換器５と、室外温度を検知する室外温度センサ６と、室外ファン８と、室外熱交換器５の配管温度を検知する室外配管温度センサ９が配設されており、室内機１０には、室内熱交換器３と、室内ファン７が配設されている。
【００３０】
また、圧縮機１と、四方弁２と、室内熱交換器３と、減圧器４と、室外熱交換器５を冷媒回路で順次連結してヒートポンプ式冷凍サイクルを構成している。なお、減圧器４としては、電磁式膨張弁あるいはキャピラリーチューブが使用され、前者を使用する場合は、減圧器４を、以下「膨張弁４」と称する場合がある。
【００３１】
図２は、室内機１０の制御器１２と室外機１１の制御器１３を示しており、室内制御器１２には、除霜開始信号受信部６０と、除霜開始信号受信部６０からの出力に基づいて室内ファン７を運転する室内ファン運転部６１が設けられている。一方、室外制御器１３には、除霜開始判断部５０と、除霜開始判断部５０に入力される室外温度センサ６の検知温度及び室外配管温度センサ９の検知信号に基づいて、圧縮機１の運転を制御する圧縮機運転部５１と、膨張弁４の開度を制御する膨張弁開度可変部５２と、室外ファン８の運転を制御する室外ファン運転部５３と、四方弁２の切換制御を行う四方弁切換部５４が設けられている。
【００３２】
図３は、本発明に係る空気調和装置の除霜運転時の制御を示すフローチャートである。図３に示されるように、除霜運転が必要かどうかの判断は、室外配管温度センサ９の検知結果に基づいて行われ、ステップＳ１において、室外配管温度センサ９が検知した温度が氷点下の第１の所定温度（例えば、−７℃）と比較される。検知温度が第１の所定温度未満であれば、ステップＳ２において除霜運転を行う一方、検知温度が第１の所定温度以上であれば、ステップＳ１に戻る。なお、第１の所定温度は、室外熱交換器５に所定量以上着霜して吸熱できないと判断される温度のことである。
【００３３】
ステップＳ３においては、室外温度センサ６が検知した温度が、前記第１の所定温度より高い第２の所定温度（例えば、１℃）と比較され、検知温度が第２の所定温度以上であれば、ステップＳ４において大気熱除霜運転が行われ、検知温度が第２の所定温度未満であれば、ステップＳ５において四方弁切換除霜運転が行われる。
【００３４】
ここで、「大気熱除霜運転」とは、四方弁２を切り換えることなく暖房回路を維持した状態で、室外空気の熱（大気の熱）を利用して行う除霜運転のことを意味しており、「四方弁切換除霜運転」とは、四方弁２により暖房回路から冷房回路に切り換えて、冷凍サイクルの冷媒を逆方向に流して行う除霜運転のことを意味している。
【００３５】
なお、除霜運転が必要かどうかの判断を室外配管温度センサ９の検知結果のみに基づいて行うと、外気温度が低い場合に、除霜運転を頻繁に行うことになる可能性があるので、除霜運転が必要かどうかの判断を、室外配管温度センサ９の検知結果に加えて、室外温度センサ６の検知結果、空気調和装置の累積運転時間等に基づいて行うと、不要な除霜運転を極力低減することができる。
【００３６】
（実施の形態１）
図４は、大気熱除霜運転を行う場合の本発明に係る空気調和装置の制御動作を示すタイムチャートである。
【００３７】
室外制御器１３において、室外配管温度センサ９の検知温度に基づいて除霜開始判断が除霜開始判断部５０で行われ、除霜開始と判断された時に、圧縮機運転部５１、膨張弁開度可変部５２、室外ファン運転部５３、四方弁切換部５４が図４に示される制御をすることにより除霜運転が行われる。
【００３８】
このとき、室外制御器１３からの除霜開始信号を、室内制御器１２の除霜開始信号受信部６０で受信して、除霜開始信号受信部６０からの出力を受けて室内ファン運転部６１も図４に示される制御を行う。
【００３９】
暖房運転中、時間ｔ１において除霜開始判断がなされると、圧縮機１を停止させ、室外ファン８の回転を維持し、時間ｔ２において除霜運転に移行し、室外空気と室外熱交換器５との間で熱交換を行ない、室外空気の熱（大気の熱）により、除霜を行なう。
【００４０】
なお、時間ｔ１において圧縮機１は停止するのに対し、室外ファン８は運転を継続し、四方弁２は、冷媒を室外機１１に流さないため、暖房回路のままで除霜中も切り換えしない。また、室内ファン７は、暖房を行わないので、停止する。
【００４１】
また、時間ｔ２において、室外ファン運転部５３により室外ファン８の回転数を暖房運転中の回転数より高い回転数あるいは最大回転数まで増大するのが好ましい。これは、室外ファン８の回転数が高いほど、霜が早く蒸発して、除霜時間が短縮できるからである。ただし、室外ファン８の速度は必ずしも増大する必要はない。
【００４２】
次に、時間ｔ３において除霜運転を終了し、除霜する前の動作に戻り、時間ｔ４において通常のヒートポンプ暖房運転に復帰する。なお、除霜運転を行う期間（時間ｔ２〜時間ｔ３）は、霜が融解すると判断される所定時間（例えば、１２分）に設定されるが、室外配管温度センサ９が検知した温度が所定温度（例えば、６℃）以上であれば、霜が融解したと判断できるので、前記所定時間に代えて、室外配管温度センサ９の検知温度に基づいて除霜運転を終了してもよい。
【００４３】
また、本実施の形態では、圧縮機１の運転周波数を変化させているが、一定速の圧縮機でも同様に除霜運転を行うことができ、室内ファン７の回転数および室外ファン８の回転数は固定しても変動しても構わない。
【００４４】
さらに、図４に示されるように、減圧器（膨張弁）４の開度は一定に維持されていることから、減圧器４として、電磁式膨張弁のみならずキャピラリーチューブを使用することもできる。
【００４５】
また、第１及び第２の所定温度は、暖房運転開始後、初めての除霜を行う場合は低めに、それ以降の除霜の場合は高めに設定してもよく、あるいは、昼間の暖房運転の場合は低めに、夜間の暖房運転の場合は高めに設定することもでき、周囲の諸条件によって変動させることができる。
【００４６】
上記構成により、大気熱を利用して室外熱交換器５に付着した霜を融解させることができるとともに、室外ファン８の入力は約１００Ｗ程度で除霜運転ができることから、除霜効率が向上する。また、四方弁切換除霜運転の場合、霜が融解すると、霜の融解で発生した水が室外機１１から下方に排出され、排出された水が低外気温で氷結すると、人がその上を歩いて転倒したり、排水溝を塞ぐという問題がある。しかしながら、本実施の形態においては大気熱除霜運転を採用しているので、室外熱交換器５に付着した後融解した霜は、室外ファン８の送風で空中に蒸発拡散するので、そのような問題は発生しない。
【００４７】
また、室外熱交換器５の除霜運転中、暖房運転を停止するが、ヒートポンプ式冷凍サイクルは暖房状態に保持されるので、室内機１０に冷たい冷媒が流れることはなく、暖房時の余熱をそのまま保持することができる。したがって、室内機１０からの冷風感はなく、除霜運転中に室内機１０に冷媒が流れないので、不快な冷媒音もない。
【００４８】
さらに、除霜運転中の室外ファン８の回転数を、暖房運転時の回転数より高く設定すると、室外の多量の大気熱が室外熱交換器５を通過することになることから、室外熱交換器５に付着した霜が早く融解する。また、室外ファン８の回転数を増大することで風速が上がり、霜が溶解した水が室外機１１の吹出部に付着することなく、室外機１１外へ吹き飛ばされるため、吹出部の凍結も発生しない。
【００４９】
（実施の形態２）
図５は、大気熱除霜運転を行う場合の本発明に係る空気調和装置の別の制御動作を示すタイムチャートである。
【００５０】
本実施の形態に係る空気調和装置と上記第１の実施の形態に係る空気調和装置と異なる点は、第１の実施の形態では、減圧器４として電磁式膨張弁あるいはキャピラリーチューブを使用できるのに対し、本実施の形態では、減圧器４の開度制御を行う必要があることから、減圧器４として電磁式膨張弁を使用し、除霜運転中に膨張弁４を閉弁または閉塞に近い開度（例えば、全開時の５％以下の絞り）にする点である。
【００５１】
本実施の形態では、時間ｔ１において、圧縮機１、室内ファン７、室外ファン８を停止するとともに、膨張弁４を閉塞あるいは略閉塞し、時間ｔ３において膨張弁４を開弁しているが、時間ｔ２以降の圧縮機１、室内ファン７、室外ファン８の動作は第１の実施の形態の動作と変わるところがない。
【００５２】
なお、時間ｔ１において膨張弁４を閉塞あるいは略閉塞しているが、室外ファン８を運転して除霜運転を行うタイミングの時間ｔ２の近傍で、膨張弁４を閉塞するように制御してもよい。
【００５３】
すなわち、室外ファン８の運転で除霜するに際し、除霜運転を行う直前または直後に、膨張弁４を閉弁または閉塞に近い絞り位置に設定することで、室内機１０から室外熱交換器５への冷媒の移動を阻止することができる。その結果、室外熱交換器５内にある冷媒に熱を奪われることを最小限に抑えて、大気熱を効率的に霜の融解に利用できる。
【００５４】
（実施の形態３）
図６は、大気熱除霜運転を行う場合の本発明に係る空気調和装置のさらに別の制御動作を示すタイムチャートである。
【００５５】
本実施の形態に係る空気調和装置と上記第１の実施の形態に係る空気調和装置と異なる点は、図６に示されるように、減圧器４として電磁式膨張弁を用いるとともに、圧縮機１の周波数を減少させ運転した状態で、膨張弁４の閉弁状態を一定時間継続して除霜運転を行うようにしたことである。
【００５６】
さらに詳述すると、時間ｔ１において、室内ファン７及び室外ファン８の運転を停止し、圧縮機１の周波数を減少して運転した状態で、膨張弁４を閉弁または閉塞に近い絞りに設定し、圧縮機１を所定時間運転した後、時間ｔ２において圧縮機１を停止し、室外ファン８を暖房時の回転数より高い回転数で運転して除霜運転を行うようにしている。
【００５７】
なお、時間ｔ２以降の圧縮機１、室内ファン７、室外ファン８の動作は第２の実施の形態の動作と同じである。
【００５８】
このように設定することで、室外熱交換器５に溜まった冷媒を室内機１０に回収して、室内熱交換器３に溜め込み、室外ファン８の運転による室外熱交換器５の除霜運転時に大気熱が冷媒に奪われることがなく、大気熱を効率的に霜の融解に利用することができる。
【００５９】
（実施の形態４）
図７は、大気熱除霜運転を行う場合の本発明に係る空気調和装置のさらに別の制御動作を示すタイムチャートである。
【００６０】
本実施の形態に係る空気調和装置と上記第１の実施の形態に係る空気調和装置と異なる点は、図７に示されるように、減圧器４として電磁式膨張弁を用いるとともに、除霜開始判断がなされた時間ｔ１において、除霜運転を行う前に膨張弁４を閉弁または閉塞に近い絞りに設定し、室外ファン８を停止した後、時間ｔ２において膨張弁４を、例えば全開状態まで開制御し、室内機１０にある暖房余剰熱を室外熱交換器５に流して、室外熱交換器５に付着した霜を一部溶解させるようにしたことである。その後、時間ｔ３において膨張弁４を再度閉弁するとともに室外ファン８を運転して除霜運転する。
【００６１】
なお、時間ｔ３以降の圧縮機１、膨張弁４、室内ファン７、室外ファン８の動作は第２の実施の形態の動作と同じである。
【００６２】
除霜運転の初期の霜は、通常、室外熱交換器５の表面に隙間なく付着しているので、室外空気を室外熱交換器５にあて、熱交換させて霜を溶解させようとしても、効率が悪い。このような状態でも、図７の制御を行って、暖房した後の熱を利用して、室外熱交換器５に付着した霜の一部を融解させると、室外ファン８を運転したときに室外気が通過する通風路を形成することができ、大気熱による除霜を効果的に行うことができる。また、暖房した後の熱を、室外熱交換器５に流すことにより、室外熱交換器５のフィンから霜を剥離させやすくできるので、室外ファン８の運転による除霜時間の短縮にもなる。
【００６３】
（実施の形態５）
図８は、大気熱除霜運転を行う場合の本発明に係る空気調和装置のさらに別の制御動作を示すタイムチャートである。
【００６４】
本実施の形態に係る空気調和装置と上記第１の実施の形態に係る空気調和装置と異なる点は、図８に示されるように、減圧器４として電磁式膨張弁を用いるとともに、暖房運転を継続中に膨張弁４を全開にした後圧縮機１を停止して、室外ファン８を運転して除霜運転をするようにしたことである。
【００６５】
さらに詳述すると、暖房運転中、時間ｔ１において除霜開始判断がなされると、圧縮機１及び室内ファン７の運転を継続した状態で、膨張弁４を、例えば全開あるいは全開に近い開度に設定するとともに、室外ファン８の運転を停止する。このように設定することで、暖房運転中の加熱冷媒を室外熱交換器５に流して霜を一部融解することができる。その後、時間ｔ２において、圧縮機１を停止させるとともに、膨張弁４を閉弁する。また、室外ファン８の回転数を暖房時の回転数より増大して運転し、室内ファン７の運転を停止する。
【００６６】
なお、時間ｔ２以降の圧縮機１、膨張弁４、室内ファン７、室外ファン８の動作は第２の実施の形態の動作と変わるところがない。
【００６７】
本実施の形態によれば、室外熱交換器５の前面に霜が隙間なく付着した状態でも、暖房した後の熱を利用して、室外熱交換器５の一部の霜を融解させることができる。したがって、室外ファン８を運転したときに室外気が通過する通風路が形成され、大気熱による除霜を効率的に行うことができる。また、暖房した後の熱を、室外熱交換器５に直接流すことより、付着した霜を室外熱交換器５のフィンから剥離させやすくなり、室外ファン８の運転による除霜時間の短縮にもつながる。
【００６８】
（実施の形態６）
図９は、四方弁切換除霜運転を行う場合の本発明に係る空気調和装置の制御動作を示すタイムチャートである。本実施の形態においては、減圧器４として電磁式膨張弁を用いるとともに、後述するように、四方弁切換除霜運転と大気熱除霜運転を併用している。
【００６９】
図９に示されるように、暖房運転中、時間ｔ１において、室外制御器１３の除霜開始判断部５０で除霜開始判断がなされ、室外温度センサ６が検知した温度が第２の所定温度未満の場合には、四方弁切換除霜運転を行うため、圧縮機１の運転周波数を一旦低下させ、四方弁２を冷房回路に切り換えるとともに、室外ファン８及び室内ファン７の運転を停止する。このとき、膨張弁４の開度を暖房時の開度の約半分まで閉制御する。
【００７０】
その後、時間ｔ２において、圧縮機１の周波数を増大するとともに、膨張弁４を暖房運転時の開度と四方弁切換除霜運転時の開度の中間の開度まで開制御する。時間ｔ３において、圧縮機１を停止して、四方弁切換除霜運転を終了し、室外ファン８の運転による大気熱除霜運転に移行する。
【００７１】
この室外ファン８の運転による大気熱除霜運転は、膨張弁４を閉弁または閉塞に近い絞りに設定して、室内ファン７は停止状態を継続し、四方弁２は、冷房回路のまま保持する。このとき、室外ファン８の運転を開始するが、室外ファン運転部５３により室外ファン８の回転数を暖房運転中の回転数より高い回転数あるいは最大回転数まで増大するのが好ましい。しかしながら、室外ファン８の回転数を暖房運転中の回転数に設定してもよい。
【００７２】
次に、時間ｔ４において除霜運転を終了し、除霜する前の動作に戻り、時間ｔ５において通常のヒートポンプ暖房運転に復帰する。
【００７３】
また、四方弁２を切り換え、ヒートポンプ式冷凍サイクルを冷房回路とする時間を所定時間以内とすれば、効率的に短時間で四方弁除霜による室外熱交換器５に付着した霜の一部を溶解することもできる。
【００７４】
また、十分な除霜が行われていなくても、室外ファン８による除霜運転時に室外空気が通過できる通風路を確実に形成することができ、大気熱除霜運転を効率的に行うことができる。また、室外配管温度センサ９により室外配管温度を検知しているので、室外配管温度センサ９が第１の所定温度より高い第３の所定温度を検知した場合に、四方弁切換除霜運転から大気熱除霜運転に移行するようにすれば、四方弁切換除霜運転を必要以上に（高い温度まで）行うことなく室外ファン８の運転による大気熱除霜運転に短時間で移行することができ、除霜運転の効率が向上する。
【００７５】
なお、上記実施の形態において、室外温度センサ６が検知した温度が、第２の所定温度（例えば、１℃）以上の場合に大気熱除霜運転を行うようにしたが、室外温度センサ６により検知した温度が第２の所定温度より高い第４の所定温度（例えば、５℃）以上の場合は、室外ファン８の運転時間を、室外温度が第４の所定温度未満の場合より短く設定することもできる。室外温度が高い場合は、大気熱の熱量が大きいので、室外熱交換器５に付着した霜の溶解が早くからである。その結果、除霜運転の時間を短縮できる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上のように、本発明に係る空気調和装置は、一般の空気調和装置の部品構成を変えずに、大気熱を利用して除霜運転を行うことができるので、一般家庭の空気調和装置ばかりでなく、大型の空調設備に利用することもできる。
【符号の説明】
【００７７】
１  圧縮機
２  四方弁
３  室内熱交換器
４  減圧器
５  室外熱交換器
６  室外温度センサ
７  室内ファン
８  室外ファン
９  室外配管温度センサ
１０  室内機
１１  室外機
１２  室内制御器
１３  室外制御器
５０  除霜開始判断部
５１  圧縮機運転部
５２  膨張弁開度可変部
５３  室外ファン運転部
５４  四方弁切換部
６０  除霜開始信号受信部
６１  室内ファン運転部
【図１】
2010032430.tif 000003
【図２】
2010032430.tif 000004
【図３】
2010032430.tif 000005
【図４】
2010032430.tif 000006
【図５】
2010032430.tif 000007
【図６】
2010032430.tif 000008
【図７】
2010032430.tif 000009
【図８】
2010032430.tif 000010
【図９】
2010032430.tif 000011
【図１０】
2010032430.tif 000012
【図１１】
2010032430.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成23年3月29日(2011.3.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気調和装置に関するもので、特に、ヒートポンプ式で、室外熱交換器に付着した霜を除霜することができる空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートポンプ式の空気調和装置の除霜方式は、一般的に四方弁を切り換え、冷凍サイクルの冷媒を逆方向に流す除霜方式をとっていた。図１０は、従来の空気調和装置の四方弁を切り換えて除霜を行うときの制御を示すタイムチャートである。
【０００３】
暖房運転中、時間ｔ１で除霜開始信号を受信すると、圧縮機周波数を減少させ、膨張弁の開度を所定の開度として、四方弁を暖房回路から冷房回路に切り換える。このとき、室外ファンおよび室内ファンは、運転を停止する。すなわち、除霜運転は冷房時と同じ冷媒の流動方向とし、室外熱交換器に高温高圧の冷媒を流して、室外熱交換器に付着した霜を融解している。
【０００４】
この除霜方式では、室外熱交換器に付着した霜の融解熱は、圧縮機の入力を利用しているため、一般的な１２畳暖房タイプの空気調和装置では、除霜運転中に、約１０００Ｗ〜６００Ｗ程度の入力を消費していた。また、除霜時は、室内熱交換器が蒸発器となるため、室内の温度が低下して冷風感を感じるという不快な運転となっていた。また低気温での暖房では、１時間に約１回の除霜運転が入ることで、さらに省エネ性、快適性でも基本的課題があった。
【０００５】
この基本的課題への対策として、快適性と運転効率の向上を図った空気調和装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
図１１は、特許文献１に記載された従来の空気調和装置の冷凍サイクル図である。図１１に示される従来の空気調和装置は、圧縮機１０１と、四方弁１０２と、室内熱交換器１０３と、膨張弁（あるいはキャピラリーチューブ）１０４と、室外熱交換器１０５を順次冷媒回路で接続してヒートポンプ式冷凍サイクルを構成している。また、室内熱交換機１０３には室内ファン１０６が設けられ、室外熱交換器１０５には、室外ファン１０７と、室外熱交換器１０５の温度を検出する配管温度センサ１０８が設けられており、配管温度センサ１０８が検知した温度に基づいて制御手段１０９は除霜動作を行うための制御を行う。
【０００７】
すなわち、制御手段１０９は、所定周期ごとに配管温度センサ１０８の検出結果を監視して、その検出温度が所定温度以下であることを所定回数以上連続して検出したときに、室外熱交換器１０５に付着した霜を除去する除霜運転を行うようにしている。
【０００８】
このように、ヒートポンプ運転中、室外熱交換器１０５に付着した霜の状態を把握して、室外熱交換器１０５の除霜運転を行うことで、除霜回数を極力低減することができ、不要な除霜運転を行うことなく効率の良い暖房運転ができるとともに、除霜運転による室内温度の低下を抑制することができ、快適性も向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６０−１３３２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載された従来の空気調和装置の除霜制御方法では、次のような課題があった。
【００１１】
この除霜運転は、四方弁１０２を切り換えて冷房回路にした状態の圧縮機１０１の運転による除霜方式であるため、室内熱交換器１０３に冷たい冷媒が流れる回数は減っても、実際に冷媒が室内熱交換器１０３を流れているので、暖房停止による肌寒い感じと室温降下は大きく、この不快感がなくなるものではない。また、室外熱交換器１０５の不要な除霜運転はないので、効率の良い運転ができるが、除霜運転中の熱量は、圧縮機１の入力を利用しており、除霜運転としては効率の低いものであった。
【００１２】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、複雑な冷凍サイクルを構成せず、一般的な冷凍サイクルおよび一般の空気調和装置に搭載されている部品を利用して構成でき、除霜運転中、大気熱を利用することで極めて低い入力で霜を融解させ、室内熱交換器に冷たい冷媒を通過させることなく、除霜運転中の室温降下も小さく、除霜運転中に冷媒を循環させないので冷媒音がしない除霜運転ができる空気調和装置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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、減圧器、室外熱交換器を順次冷媒回路で連結して構成されたヒートポンプ式冷凍サイクルと、室内熱交換器と室内空気の熱交換を行う室内ファンと、室外熱交換器と室外空気の熱交換を行う室外ファンと、室外温度を検知する室外温度センサとを備えた空気調和装置であって、室外熱交換器の除霜を行う際に、室外温度センサにより検知した室外温度が所定値以上の場合は、圧縮機を停止し、室外ファンを回転させて除霜を行うようにしたものである。
【００１４】
また、室外熱交換器の除霜運転中、ヒートポンプ式冷凍サイクルは、暖房状態を保持するようにしている。
【００１５】
さらに、除霜運転時の室外ファンの回転数を、暖房運転時より高い回転数あるいは最大回転数に設定するのが好ましい。
【００１６】
また、減圧器として膨張弁を用い、除霜運転を行う直前または直後に、膨張弁を閉弁または閉塞に近い絞りにするのがよい。
【００１７】
また、除霜運転を行う前に、圧縮機の運転周波数を減少させ、その後膨張弁を閉弁または閉塞に近い絞りにし、続いて、圧縮機を所定時間運転した後、停止し、さらに室外ファンを回転させるようにしてもよい。
【００１８】
また、除霜運転を行う前に、膨張弁を閉弁または閉塞に近い絞りにし、その後の所定時間、膨張弁を開制御し、さらに室外ファンを回転させることもできる。
【００１９】
また、除霜運転を行う前に、室外ファンを停止させ、膨張弁を全開または全開に近い状態にし、その後所定時間運転した後、圧縮機を停止し、室外ファンを回転させるようにしてもよい。
【００２０】
さらに、本発明の別の形態は、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器を冷媒回路で順次連結して構成されたヒートポンプ式冷凍サイクルと、室内熱交換器と室内空気の熱交換を行う室内ファンと、室外熱交換器と室外空気の熱交換を行う室外ファンと、室外温度を検知する室外温度センサとを備えた空気調和装置であって、室外熱交換器の除霜を行う際に、室外温度センサにより検知した室外温度が所定値未満の場合は、四方弁を切り換えてヒートポンプ式冷凍サイクルを冷房回路とし、その後圧縮機の運転を停止し、且つ、膨張弁を閉弁または閉塞に近い絞りにするとともに、室外ファンを回転させて除霜を行うようにしたものである。
【００２１】
この場合、四方弁を切り換えてヒートポンプ式冷凍サイクルを冷房回路とする時間を所定時間以内に設定してもよい。
【００２２】
また、室外配管温度を検知する室外配管温度センサを設け、該室外配管温度センサにより検知した室外配管温度が所定値未満のときのみ、四方弁を切り換えてヒートポンプ式冷凍サイクルを冷房回路とすることもできる。
【００２３】
さらに、室外温度センサにより検知した室外温度が所定値以上の場合は、室外ファンの運転時間を、室外温度が所定値未満の場合より短く設定するのが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、室外熱交換器の除霜を行う際に、室外温度センサにより検知した室外温度が所定値以上の場合は、圧縮機を停止して大気熱利用による除霜運転をするようにしたので、省エネ性、快適性に優れている。
【００２５】
また、四方弁切り換えによる除霜と大気熱利用による除霜を併用したので、四方弁切り換えによる除霜運転で室外側熱交換器前面に付着した霜の一部を融解させることができ、その後、大気熱利用による除霜運転を行うことで、省エネ性、快適性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は本発明に係る空気調和装置の冷凍サイクル図
【図２】図２は図１の空気調和装置の制御ブロック図
【図３】図３は図１の空気調和装置の除霜運転時の制御を示すフローチャート
【図４】図４は大気熱除霜運転を行う場合の本発明に係る空気調和装置の制御動作を示すタイムチャート
【図５】図５は大気熱除霜運転を行う場合の本発明に係る空気調和装置の別の制御動作を示すタイムチャート
【図６】図６は大気熱除霜運転を行う場合の本発明に係る空気調和装置のさらに別の制御動作を示すタイムチャート
【図７】図７は大気熱除霜運転を行う場合の本発明に係る空気調和装置のさらに別の制御動作を示すタイムチャート
【図８】図８は大気熱除霜運転を行う場合の本発明に係る空気調和装置のさらに別の制御動作を示すタイムチャート
【図９】図９は四方弁切換除霜運転を行う場合の本発明に係る空気調和装置の制御動作を示すタイムチャート
【図１０】図１０は従来の空気調和装置の四方弁切換除霜時のタイムチャート
【図１１】図１１は従来の別の空気調和装置の冷凍サイクル図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２８】
（空気調和装置の基本構成）
図１は本発明に係る空気調和装置の冷凍サイクル図であり、図２は同空気調和装置の制御ブロック図である。
【００２９】
図１に示されるように、本発明に係る空気調和装置は、冷媒回路で互いに連結された室内機１０と室外機１１を備えている。室外機１１には、圧縮機１と、四方弁２と、減圧器４と、室外熱交換器５と、室外温度を検知する室外温度センサ６と、室外ファン８と、室外熱交換器５の配管温度を検知する室外配管温度センサ９が配設されており、室内機１０には、室内熱交換器３と、室内ファン７が配設されている。
【００３０】
また、圧縮機１と、四方弁２と、室内熱交換器３と、減圧器４と、室外熱交換器５を冷媒回路で順次連結してヒートポンプ式冷凍サイクルを構成している。なお、減圧器４としては、電磁式膨張弁あるいはキャピラリーチューブが使用され、前者を使用する場合は、減圧器４を、以下「膨張弁４」と称する場合がある。
【００３１】
図２は、室内機１０の制御器１２と室外機１１の制御器１３を示しており、室内制御器１２には、除霜開始信号受信部６０と、除霜開始信号受信部６０からの出力に基づいて室内ファン７を運転する室内ファン運転部６１が設けられている。一方、室外制御器１３には、除霜開始判断部５０と、除霜開始判断部５０に入力される室外温度センサ６の検知温度及び室外配管温度センサ９の検知信号に基づいて、圧縮機１の運転を制御する圧縮機運転部５１と、膨張弁４の開度を制御する膨張弁開度可変部５２と、室外ファン８の運転を制御する室外ファン運転部５３と、四方弁２の切換制御を行う四方弁切換部５４が設けられている。
【００３２】
図３は、本発明に係る空気調和装置の除霜運転時の制御を示すフローチャートである。図３に示されるように、除霜運転が必要かどうかの判断は、室外配管温度センサ９の検知結果に基づいて行われ、ステップＳ１において、室外配管温度センサ９が検知した温度が氷点下の第１の所定温度（例えば、−７℃）と比較される。検知温度が第１の所定温度未満であれば、ステップＳ２において除霜運転を行う一方、検知温度が第１の所定温度以上であれば、ステップＳ１に戻る。なお、第１の所定温度は、室外熱交換器５に所定量以上着霜して吸熱できないと判断される温度のことである。
【００３３】
ステップＳ３においては、室外温度センサ６が検知した温度が、前記第１の所定温度より高い第２の所定温度（例えば、１℃）と比較され、検知温度が第２の所定温度以上であれば、ステップＳ４において大気熱除霜運転が行われ、検知温度が第２の所定温度未満であれば、ステップＳ５において四方弁切換除霜運転が行われる。
【００３４】
ここで、「大気熱除霜運転」とは、四方弁２を切り換えることなく暖房回路を維持した状態で、室外空気の熱（大気の熱）を利用して行う除霜運転のことを意味しており、「四方弁切換除霜運転」とは、四方弁２により暖房回路から冷房回路に切り換えて、冷凍サイクルの冷媒を逆方向に流して行う除霜運転のことを意味している。
【００３５】
なお、除霜運転が必要かどうかの判断を室外配管温度センサ９の検知結果のみに基づいて行うと、外気温度が低い場合に、除霜運転を頻繁に行うことになる可能性があるので、除霜運転が必要かどうかの判断を、室外配管温度センサ９の検知結果に加えて、室外温度センサ６の検知結果、空気調和装置の累積運転時間等に基づいて行うと、不要な除霜運転を極力低減することができる。
【００３６】
（実施の形態１）
図４は、大気熱除霜運転を行う場合の本発明に係る空気調和装置の制御動作を示すタイムチャートである。
【００３７】
室外制御器１３において、室外配管温度センサ９の検知温度に基づいて除霜開始判断が除霜開始判断部５０で行われ、除霜開始と判断された時に、圧縮機運転部５１、膨張弁開度可変部５２、室外ファン運転部５３、四方弁切換部５４が図４に示される制御をすることにより除霜運転が行われる。
【００３８】
このとき、室外制御器１３からの除霜開始信号を、室内制御器１２の除霜開始信号受信部６０で受信して、除霜開始信号受信部６０からの出力を受けて室内ファン運転部６１も図４に示される制御を行う。
【００３９】
暖房運転中、時間ｔ１において除霜開始判断がなされると、圧縮機１を停止させ、室外ファン８の回転を維持し、時間ｔ２において除霜運転に移行し、室外空気と室外熱交換器５との間で熱交換を行ない、室外空気の熱（大気の熱）により、除霜を行なう。
【００４０】
なお、時間ｔ１において圧縮機１は停止するのに対し、室外ファン８は運転を継続し、四方弁２は、冷媒を室外機１１に流さないため、暖房回路のままで除霜中も切り換えしない。また、室内ファン７は、暖房を行わないので、停止する。
【００４１】
また、時間ｔ２において、室外ファン運転部５３により室外ファン８の回転数を暖房運転中の回転数より高い回転数あるいは最大回転数まで増大するのが好ましい。これは、室外ファン８の回転数が高いほど、霜が早く蒸発して、除霜時間が短縮できるからである。ただし、室外ファン８の速度は必ずしも増大する必要はない。
【００４２】
次に、時間ｔ３において除霜運転を終了し、除霜する前の動作に戻り、時間ｔ４において通常のヒートポンプ暖房運転に復帰する。なお、除霜運転を行う期間（時間ｔ２〜時間ｔ３）は、霜が融解すると判断される所定時間（例えば、１２分）に設定されるが、室外配管温度センサ９が検知した温度が所定温度（例えば、６℃）以上であれば、霜が融解したと判断できるので、前記所定時間に代えて、室外配管温度センサ９の検知温度に基づいて除霜運転を終了してもよい。
【００４３】
また、本実施の形態では、圧縮機１の運転周波数を変化させているが、一定速の圧縮機でも同様に除霜運転を行うことができ、室内ファン７の回転数および室外ファン８の回転数は固定しても変動しても構わない。
【００４４】
さらに、図４に示されるように、減圧器（膨張弁）４の開度は一定に維持されていることから、減圧器４として、電磁式膨張弁のみならずキャピラリーチューブを使用することもできる。
【００４５】
また、第１及び第２の所定温度は、暖房運転開始後、初めての除霜を行う場合は低めに、それ以降の除霜の場合は高めに設定してもよく、あるいは、昼間の暖房運転の場合は低めに、夜間の暖房運転の場合は高めに設定することもでき、周囲の諸条件によって変動させることができる。
【００４６】
上記構成により、大気熱を利用して室外熱交換器５に付着した霜を融解させることができるとともに、室外ファン８の入力は約１００Ｗ程度で除霜運転ができることから、除霜効率が向上する。また、四方弁切換除霜運転の場合、霜が融解すると、霜の融解で発生した水が室外機１１から下方に排出され、排出された水が低外気温で氷結すると、人がその上を歩いて転倒したり、排水溝を塞ぐという問題がある。しかしながら、本実施の形態においては大気熱除霜運転を採用しているので、室外熱交換器５に付着した後融解した霜は、室外ファン８の送風で空中に蒸発拡散するので、そのような問題は発生しない。
【００４７】
また、室外熱交換器５の除霜運転中、暖房運転を停止するが、ヒートポンプ式冷凍サイクルは暖房状態に保持されるので、室内機１０に冷たい冷媒が流れることはなく、暖房時の余熱をそのまま保持することができる。したがって、室内機１０からの冷風感はなく、除霜運転中に室内機１０に冷媒が流れないので、不快な冷媒音もない。
【００４８】
さらに、除霜運転中の室外ファン８の回転数を、暖房運転時の回転数より高く設定すると、室外の多量の大気熱が室外熱交換器５を通過することになることから、室外熱交換器５に付着した霜が早く融解する。また、室外ファン８の回転数を増大することで風速が上がり、霜が溶解した水が室外機１１の吹出部に付着することなく、室外機１１外へ吹き飛ばされるため、吹出部の凍結も発生しない。
【００４９】
（実施の形態２）
図５は、大気熱除霜運転を行う場合の本発明に係る空気調和装置の別の制御動作を示すタイムチャートである。
【００５０】
本実施の形態に係る空気調和装置と上記第１の実施の形態に係る空気調和装置と異なる点は、第１の実施の形態では、減圧器４として電磁式膨張弁あるいはキャピラリーチューブを使用できるのに対し、本実施の形態では、減圧器４の開度制御を行う必要があることから、減圧器４として電磁式膨張弁を使用し、除霜運転中に膨張弁４を閉弁または閉塞に近い開度（例えば、全開時の５％以下の絞り）にする点である。
【００５１】
本実施の形態では、時間ｔ１において、圧縮機１、室内ファン７、室外ファン８を停止するとともに、膨張弁４を閉塞あるいは略閉塞し、時間ｔ３において膨張弁４を開弁しているが、時間ｔ２以降の圧縮機１、室内ファン７、室外ファン８の動作は第１の実施の形態の動作と変わるところがない。
【００５２】
なお、時間ｔ１において膨張弁４を閉塞あるいは略閉塞しているが、室外ファン８を運転して除霜運転を行うタイミングの時間ｔ２の近傍で、膨張弁４を閉塞するように制御してもよい。
【００５３】
すなわち、室外ファン８の運転で除霜するに際し、除霜運転を行う直前または直後に、膨張弁４を閉弁または閉塞に近い絞り位置に設定することで、室内機１０から室外熱交換器５への冷媒の移動を阻止することができる。その結果、室外熱交換器５内にある冷媒に熱を奪われることを最小限に抑えて、大気熱を効率的に霜の融解に利用できる。
【００５４】
（実施の形態３）
図６は、大気熱除霜運転を行う場合の本発明に係る空気調和装置のさらに別の制御動作を示すタイムチャートである。
【００５５】
本実施の形態に係る空気調和装置と上記第１の実施の形態に係る空気調和装置と異なる点は、図６に示されるように、減圧器４として電磁式膨張弁を用いるとともに、圧縮機１の周波数を減少させ運転した状態で、膨張弁４の閉弁状態を一定時間継続して除霜運転を行うようにしたことである。
【００５６】
さらに詳述すると、時間ｔ１において、室内ファン７及び室外ファン８の運転を停止し、圧縮機１の周波数を減少して運転した状態で、膨張弁４を閉弁または閉塞に近い絞りに設定し、圧縮機１を所定時間運転した後、時間ｔ２において圧縮機１を停止し、室外ファン８を暖房時の回転数より高い回転数で運転して除霜運転を行うようにしている。
【００５７】
なお、時間ｔ２以降の圧縮機１、室内ファン７、室外ファン８の動作は第２の実施の形態の動作と同じである。
【００５８】
このように設定することで、室外熱交換器５に溜まった冷媒を室内機１０に回収して、室内熱交換器３に溜め込み、室外ファン８の運転による室外熱交換器５の除霜運転時に大気熱が冷媒に奪われることがなく、大気熱を効率的に霜の融解に利用することができる。
【００５９】
（実施の形態４）
図７は、大気熱除霜運転を行う場合の本発明に係る空気調和装置のさらに別の制御動作を示すタイムチャートである。
【００６０】
本実施の形態に係る空気調和装置と上記第１の実施の形態に係る空気調和装置と異なる点は、図７に示されるように、減圧器４として電磁式膨張弁を用いるとともに、除霜開始判断がなされた時間ｔ１において、除霜運転を行う前に膨張弁４を閉弁または閉塞に近い絞りに設定し、室外ファン８を停止した後、時間ｔ２において膨張弁４を、例えば全開状態まで開制御し、室内機１０にある暖房余剰熱を室外熱交換器５に流して、室外熱交換器５に付着した霜を一部溶解させるようにしたことである。その後、時間ｔ３において膨張弁４を再度閉弁するとともに室外ファン８を運転して除霜運転する。
【００６１】
なお、時間ｔ３以降の圧縮機１、膨張弁４、室内ファン７、室外ファン８の動作は第２の実施の形態の動作と同じである。
【００６２】
除霜運転の初期の霜は、通常、室外熱交換器５の表面に隙間なく付着しているので、室外空気を室外熱交換器５にあて、熱交換させて霜を溶解させようとしても、効率が悪い。このような状態でも、図７の制御を行って、暖房した後の熱を利用して、室外熱交換器５に付着した霜の一部を融解させると、室外ファン８を運転したときに室外気が通過する通風路を形成することができ、大気熱による除霜を効果的に行うことができる。また、暖房した後の熱を、室外熱交換器５に流すことにより、室外熱交換器５のフィンから霜を剥離させやすくできるので、室外ファン８の運転による除霜時間の短縮にもなる。
【００６３】
（実施の形態５）
図８は、大気熱除霜運転を行う場合の本発明に係る空気調和装置のさらに別の制御動作を示すタイムチャートである。
【００６４】
本実施の形態に係る空気調和装置と上記第１の実施の形態に係る空気調和装置と異なる点は、図８に示されるように、減圧器４として電磁式膨張弁を用いるとともに、暖房運転を継続中に膨張弁４を全開にした後圧縮機１を停止して、室外ファン８を運転して除霜運転をするようにしたことである。
【００６５】
さらに詳述すると、暖房運転中、時間ｔ１において除霜開始判断がなされると、圧縮機１及び室内ファン７の運転を継続した状態で、膨張弁４を、例えば全開あるいは全開に近い開度に設定するとともに、室外ファン８の運転を停止する。このように設定することで、暖房運転中の加熱冷媒を室外熱交換器５に流して霜を一部融解することができる。その後、時間ｔ２において、圧縮機１を停止させるとともに、膨張弁４を閉弁する。また、室外ファン８の回転数を暖房時の回転数より増大して運転し、室内ファン７の運転を停止する。
【００６６】
なお、時間ｔ２以降の圧縮機１、膨張弁４、室内ファン７、室外ファン８の動作は第２の実施の形態の動作と変わるところがない。
【００６７】
本実施の形態によれば、室外熱交換器５の前面に霜が隙間なく付着した状態でも、暖房した後の熱を利用して、室外熱交換器５の一部の霜を融解させることができる。したがって、室外ファン８を運転したときに室外気が通過する通風路が形成され、大気熱による除霜を効率的に行うことができる。また、暖房した後の熱を、室外熱交換器５に直接流すことより、付着した霜を室外熱交換器５のフィンから剥離させやすくなり、室外ファン８の運転による除霜時間の短縮にもつながる。
【００６８】
（実施の形態６）
図９は、四方弁切換除霜運転を行う場合の本発明に係る空気調和装置の制御動作を示すタイムチャートである。本実施の形態においては、減圧器４として電磁式膨張弁を用いるとともに、後述するように、四方弁切換除霜運転と大気熱除霜運転を併用している。
【００６９】
図９に示されるように、暖房運転中、時間ｔ１において、室外制御器１３の除霜開始判断部５０で除霜開始判断がなされ、室外温度センサ６が検知した温度が第２の所定温度未満の場合には、四方弁切換除霜運転を行うため、圧縮機１の運転周波数を一旦低下させ、四方弁２を冷房回路に切り換えるとともに、室外ファン８及び室内ファン７の運転を停止する。このとき、膨張弁４の開度を暖房時の開度の約半分まで閉制御する。
【００７０】
その後、時間ｔ２において、圧縮機１の周波数を増大するとともに、膨張弁４を暖房運転時の開度と四方弁切換除霜運転時の開度の中間の開度まで開制御する。時間ｔ３において、圧縮機１を停止して、四方弁切換除霜運転を終了し、室外ファン８の運転による大気熱除霜運転に移行する。
【００７１】
この室外ファン８の運転による大気熱除霜運転は、膨張弁４を閉弁または閉塞に近い絞りに設定して、室内ファン７は停止状態を継続し、四方弁２は、冷房回路のまま保持する。このとき、室外ファン８の運転を開始するが、室外ファン運転部５３により室外ファン８の回転数を暖房運転中の回転数より高い回転数あるいは最大回転数まで増大するのが好ましい。しかしながら、室外ファン８の回転数を暖房運転中の回転数に設定してもよい。
【００７２】
次に、時間ｔ４において除霜運転を終了し、除霜する前の動作に戻り、時間ｔ５において通常のヒートポンプ暖房運転に復帰する。
【００７３】
また、四方弁２を切り換え、ヒートポンプ式冷凍サイクルを冷房回路とする時間を所定時間以内とすれば、効率的に短時間で四方弁除霜による室外熱交換器５に付着した霜の一部を溶解することもできる。
【００７４】
また、十分な除霜が行われていなくても、室外ファン８による除霜運転時に室外空気が通過できる通風路を確実に形成することができ、大気熱除霜運転を効率的に行うことができる。また、室外配管温度センサ９により室外配管温度を検知しているので、室外配管温度センサ９が第１の所定温度より高い第３の所定温度を検知した場合に、四方弁切換除霜運転から大気熱除霜運転に移行するようにすれば、四方弁切換除霜運転を必要以上に（高い温度まで）行うことなく室外ファン８の運転による大気熱除霜運転に短時間で移行することができ、除霜運転の効率が向上する。
【００７５】
なお、上記実施の形態において、室外温度センサ６が検知した温度が、第２の所定温度（例えば、１℃）以上の場合に大気熱除霜運転を行うようにしたが、室外温度センサ６により検知した温度が第２の所定温度より高い第４の所定温度（例えば、５℃）以上の場合は、室外ファン８の運転時間を、室外温度が第４の所定温度未満の場合より短く設定することもできる。室外温度が高い場合は、大気熱の熱量が大きいので、室外熱交換器５に付着した霜の溶解が早くからである。その結果、除霜運転の時間を短縮できる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上のように、本発明に係る空気調和装置は、一般の空気調和装置の部品構成を変えずに、大気熱を利用して除霜運転を行うことができるので、一般家庭の空気調和装置ばかりでなく、大型の空調設備に利用することもできる。
【符号の説明】
【００７７】
１  圧縮機
２  四方弁
３  室内熱交換器
４  減圧器
５  室外熱交換器
６  室外温度センサ
７  室内ファン
８  室外ファン
９  室外配管温度センサ
１０  室内機
１１  室外機
１２  室内制御器
１３  室外制御器
５０  除霜開始判断部
５１  圧縮機運転部
５２  膨張弁開度可変部
５３  室外ファン運転部
５４  四方弁切換部
６０  除霜開始信号受信部
６１  室内ファン運転部
【手続補正２】
【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】
圧縮機、四方弁、室内熱交換器、減圧器、室外熱交換器を順次冷媒回路で連結して構成されたヒートポンプ式冷凍サイクルと、前記室内熱交換器と室内空気の熱交換を行う室内ファンと、前記室外熱交換器と室外空気の熱交換を行う室外ファンと、室外温度を検知する室外温度センサとを備えた空気調和装置であって、
前記室外熱交換器の除霜を行う際に、前記室外温度センサにより検知した室外温度が所定値以上の場合は、前記圧縮機を停止し、前記室外ファンを回転させて除霜を行うことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記室外熱交換器の除霜運転中、ヒートポンプ式冷凍サイクルは、暖房状態を保持することを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
除霜運転時の前記室外ファンの回転数を、暖房運転時より高い回転数あるいは最大回転数に設定することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記減圧器として膨張弁を用い、除霜運転を行う直前または直後に、前記膨張弁を閉弁または閉塞に近い絞りにすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記減圧器として膨張弁を用い、除霜運転を行う前に、前記圧縮機の運転周波数を減少させ、その後前記膨張弁を閉弁または閉塞に近い絞りにし、続いて、前記圧縮機を所定時間運転した後、停止し、さらに前記室外ファンを回転させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記減圧器として膨張弁を用い、除霜運転を行う前に、前記膨張弁を閉弁または閉塞に近い絞りにし、その後の所定時間、前記膨張弁を開制御し、さらに前記室外ファンを回転させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記減圧器として膨張弁を用い、除霜運転を行う前に、前記室外ファンを停止させ、前記膨張弁を全開または全開に近い状態にし、その後所定時間運転した後、前記圧縮機を停止し、前記室外ファンを回転させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項８】
圧縮機、四方弁、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器を冷媒回路で順次連結して構成されたヒートポンプ式冷凍サイクルと、前記室内熱交換器と室内空気の熱交換を行う室内ファンと、前記室外熱交換器と室外空気の熱交換を行う室外ファンと、室外温度を検知する室外温度センサとを備えた空気調和装置であって、
前記室外熱交換器の除霜を行う際に、前記室外温度センサにより検知した室外温度が所定値未満の場合は、前記四方弁を切り換えて前記ヒートポンプ式冷凍サイクルを冷房回路とし、その後前記圧縮機の運転を停止し、且つ、前記膨張弁を閉弁または閉塞に近い絞りにするとともに、前記室外ファンを回転させて除霜を行うことを特徴とする空気調和装置。
【請求項９】
前記四方弁を切り換えてヒートポンプ式冷凍サイクルを冷房回路とする時間を所定時間以内に設定することを特徴とする請求項８に記載の空気調和装置。
【請求項１０】
室外配管温度を検知する室外配管温度センサを設け、該室外配管温度センサにより検知した室外配管温度が所定温度未満のとき、前記四方弁を切り換えてヒートポンプ式冷凍サイクルを冷房回路とすることを特徴とする請求項８に記載の空気調和装置。
【請求項１１】
前記室外温度センサにより検知した室外温度が所定値以上の場合は、前記室外ファンの運転時間を、前記室外温度が前記所定値未満の場合より短く設定したことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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