(57)【要約】  空気調和装置は、圧縮機と、負荷側熱交換器と、第１の減圧装置と、複数の並列熱交換器とが配管で接続された主回路と、圧縮機が吐出した冷媒の一部を分流するバイパス配管と、デフロスト対象の並列熱交換器をバイパス配管に接続する流路切替ユニットと、複数の並列熱交換器に流通する冷媒流量を調整する複数の流量調整装置と、制御装置とを備え、暖房運転モードと暖房デフロスト運転モードとを有し、制御装置は、暖房デフロスト運転モード又は暖房デフロスト運転モードの実行後の暖房運転モードにおいて、複数の並列熱交換器のうち、蒸発器として機能する並列熱交換器の着霜状態に応じて並列熱交換器を流れる冷媒流量を調整するように流量調整装置を制御するものである。
2019073621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、負荷側熱交換器と、第１の減圧装置と、互いに並列に接続された複数の並列熱交換器とが配管で接続され、冷媒が循環する主回路と、
前記圧縮機が吐出した冷媒の一部を分流するバイパス配管と、
前記複数の並列熱交換器のうち、デフロスト対象の並列熱交換器を前記バイパス配管に接続する流路切替ユニットと、
前記複数の並列熱交換器に接続され、該複数の並列熱交換器に流通する冷媒流量を調整する複数の流量調整装置と、
前記流路切替ユニット及び前記複数の流量調整装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記複数の並列熱交換器を蒸発器として機能させる暖房運転モードと、
前記複数の並列熱交換器のうち一部の並列熱交換器をデフロスト対象として、他の並列熱交換器を蒸発器として機能させる暖房デフロスト運転モードと、
を有し、
前記制御装置は、
前記暖房デフロスト運転モード、又は該暖房デフロスト運転モードの実行後の前記暖房運転モードにおいて、前記複数の並列熱交換器のうち、蒸発器として機能する並列熱交換器の着霜状態に応じて該並列熱交換器を流れる冷媒流量を調整するように前記流量調整装置を制御する、
空気調和装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記複数の並列熱交換器のうち、蒸発器として機能する並列熱交換器に流入させる冷媒流量について、着霜量が少ないほど該冷媒流量が多くなるように前記流量調整装置を制御する、請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記暖房デフロスト運転モード又は前記暖房運転モードにおいて、
蒸発器として機能する２つ以上の前記並列熱交換器の着霜量の大小関係を、前記暖房デフロスト運転モードにおいてデフロストを実施した順番で判定し、
前記２つ以上の並列熱交換器のそれぞれに流入させる冷媒流量について、前記順番が遅いほど該冷媒流量が多くなるように前記流量調整装置を制御する、請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記複数の並列熱交換器のうち、蒸発器として機能する２つ以上の並列熱交換器の着霜状態を求める値を検知する検知装置をさらに有し、
前記制御装置は、
前記２つ以上の並列熱交換器に流入させる冷媒流量について、前記検知装置が検知した値を用いて求まる着霜状態に応じて、着霜量が少ないほど該冷媒流量が多くなるように前記流量調整装置を制御する、請求項１又は２に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記検知装置は、
前記複数の並列熱交換器のうち、蒸発器として機能する並列熱交換器の冷媒圧力を検知する第１の圧力検知器と、
前記複数の並列熱交換器のうち、蒸発器として機能する並列熱交換器の下流側の冷媒温度を検知する温度検知器と、
を有する、請求項４に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記第１の圧力検知器が検知した冷媒圧力から算出される冷媒飽和温度と前記温度検知器が検知した冷媒温度とから算出される冷媒過熱度で前記着霜状態を判定し、
前記冷媒過熱度が小さいほど着霜量が多く、前記冷媒過熱度が大きいほど着霜量が少ないと判定する、請求項５に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記暖房運転モードから前記暖房デフロスト運転モードに切り替わる際に、
前記制御装置は、
前記複数の並列熱交換器うち、蒸発器として機能する並列熱交換器の着霜状態に応じて、該並列熱交換器に接続される前記流量調整装置の流動抵抗を変化させる、請求項４〜６のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記複数の流量調整装置の数が前記複数の並列熱交換器の数よりも少なく、
少なくとも１つの前記流量調整装置が２つ以上の並列熱交換器と接続される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項９】
前記複数の流量調整装置の数が前記複数の並列熱交換器の数よりも少なく、
少なくとも１つの前記流量調整装置が２つ以上の並列熱交換器と接続され、
前記少なくとも１つの前記流量調整装置に接続される前記２つ以上の並列熱交換器が蒸発器として機能する場合の下流側に、１つの前記温度検知器が、該２つ以上の並列熱交換器の冷媒温度を検知する位置に設置されている、請求項５又は６に記載の空気調和装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの前記流量調整装置に接続される前記２つ以上の並列熱交換器のうち、一方又は両方がデフロスト対象として選択された場合の下流側に設けられ、デフロスト対象の並列熱交換器から流出する冷媒を減圧する第２の減圧装置をさらに有する、請求項８又は９に記載の空気調和装置。
【請求項１１】
前記複数の並列熱交換器のうち、デフロスト対象として選択された並列熱交換器の下流に設けられた前記流量調整装置は、デフロスト対象の並列熱交換器から流出する冷媒を減圧する第２の減圧装置として機能する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項１２】
前記バイパス配管に設けられ、該バイパス配管に流入する冷媒を減圧する第３の減圧装置をさらに有する、請求項１０又は１１に記載の空気調和装置。
【請求項１３】
前記制御装置は、
前記負荷側熱交換器が凝縮器として機能する場合の暖房負荷を算出し、
前記暖房デフロスト運転モードにおいて、前記複数の並列熱交換器のうち、デフロスト対象とする並列熱交換器の数を前記暖房負荷に応じて変更する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項１４】
外気温度を検知する外気温度検知器をさらに有し、
前記制御装置は、
前記暖房デフロスト運転モードにおいて、前記複数の並列熱交換器のうち、デフロスト対象とする並列熱交換器の数を前記外気温度に応じて変更する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項１５】
前記第１の減圧装置から前記流量調整装置へ流れる冷媒の一部を分流して前記圧縮機に流入させるインジェクション配管と、
前記インジェクション配管に設けられた第４の減圧装置と、
前記インジェクション配管の分岐部の冷媒圧力を検知する第２の圧力検知器と、
を有し、
前記制御装置は、
前記暖房デフロスト運転モード、又は該暖房デフロスト運転モードの実行後の前記暖房運転モードにおいて、前記第２の圧力検知器で検知される圧力が所定値になるように、前記複数の並列熱交換器のうち蒸発器として機能する並列熱交換器に接続される前記流量調整装置の全てを積算した全流動抵抗を決定し、決定した全流動抵抗を満たしつつ、該並列熱交換器の着霜状態に応じて該並列熱交換器を流れる冷媒流量を調整するように該流量調整装置の各々を制御する、請求項１〜１４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、暖房運転を行う空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護の観点から、化石燃料を燃やして暖房を行うボイラ式の暖房器具の代わりに、空気を熱源とするヒートポンプ式の空気調和装置が、寒冷地域にも導入される事例が増えている。ヒートポンプ式の空気調和装置は、圧縮機への電気入力に加えて空気から熱が供給される分だけ効率よく暖房を行うことができる。【０００３】
しかし、ヒートポンプ式の空気調和装置は、外気温度が低温になると、蒸発器として機能する室外熱交換器に霜が付着するため、室外熱交換器についた霜を溶かすデフロストを行う必要がある。デフロストを行う方法として、冷凍サイクルを逆転させる方法があるが、この方法は、デフロスト中、室内の暖房が停止するため、快適性が損なわれてしまう。【０００４】
そこで、デフロスト中にも暖房を行うことができる装置として、室外熱交換器を分割し、一部の室外熱交換器をデフロストしている間に他の熱交換器を蒸発器として動作させ、暖房を行う空気調和装置が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。【０００５】
特許文献１に開示された空気調和装置は、室外熱交換器が２つの並列熱交換器に分割され、圧縮機から吐出される冷媒の一部を２つの並列熱交換器に交互に流入させ、２つの並列熱交換器を交互にデフロストする。これにより、冷凍サイクルを逆転させることなく連続して暖房を行っている。【０００６】
特許文献２に開示された空気調和装置は、室外熱交換器が複数の並列熱交換器に分割され、圧縮機から吐出される冷媒の一部を複数の並列熱交換器に順に流入させてデフロストを行った後、暖房運転に復帰する。この空気調和装置は、暖房運転に復帰する際、着霜量の多い並列熱交換器を検知し、着霜量の多い並列熱交換器のみを再度デフロストしてから暖房運転に復帰する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０８３８６７号
【特許文献２】特開２００９−２８１６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された空気調和装置では、２つの並列熱交換器のうち、片方の並列熱交換器をデフロストしている間、蒸発器として機能する並列熱交換器の着霜状態が変化する。その結果、着霜量の多い並列熱交換器と着霜量の少ない並列熱交換器とで、熱交換性能が異なる状態が生じる。熱交換性能が異なる２つの並列熱交換器に同程度の冷媒流量を流すと、全体として効率よく熱交換器を利用できず、暖房能力が低下し、室内の快適性が損なわれる。【０００９】
特許文献２に開示された空気調和装置では、デフロスト運転から暖房運転に復帰する際、着霜量の多い並列熱交換器を再度デフロストすることで、着霜量のばらつきを低減しているが、デフロストを２回実施するため、暖房運転に復帰するまでの時間が長くなる。また、複数の並列熱交換器のうち一部のデフロスト運転を行っている間も着霜量のばらつきが生じるため、特許文献１と同様の課題が発生し、暖房能力が低下し、室内の快適性が損なわれる。【００１０】
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、暖房を停止せずに効率よくデフロストし、空調対象空間の快適性を向上させる空気調和装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る空気調和装置は、圧縮機と、負荷側熱交換器と、第１の減圧装置と、互いに並列に接続された複数の並列熱交換器とが配管で接続され、冷媒が循環する主回路と、前記圧縮機が吐出した冷媒の一部を分流するバイパス配管と、前記複数の並列熱交換器のうち、デフロスト対象の並列熱交換器を前記バイパス配管に接続する流路切替ユニットと、前記複数の並列熱交換器に接続され、該複数の並列熱交換器に流通する冷媒流量を調整する複数の流量調整装置と、前記流路切替ユニット及び前記複数の流量調整装置を制御する制御装置と、を備え、前記複数の並列熱交換器を蒸発器として機能させる暖房運転モードと、前記複数の並列熱交換器のうち一部の並列熱交換器をデフロスト対象として、他の並列熱交換器を蒸発器として機能させる暖房デフロスト運転モードと、を有し、前記制御装置は、前記暖房デフロスト運転モード、又は該暖房デフロスト運転モードの実行後の前記暖房運転モードにおいて、前記複数の並列熱交換器のうち、蒸発器として機能する並列熱交換器の着霜状態に応じて該並列熱交換器を流れる冷媒流量を調整するように前記流量調整装置を制御するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、蒸発器として機能する並列熱交換器を流れる冷媒流量が着霜状態に応じて調整されるため、暖房を停止せずに効率よくデフロストを行うことができ、空調対象空間の快適性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路構成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の一構成例を示す図である。
【図３】図１に示した開閉装置、減圧装置及び流量調整装置の各装置について、空気調和装置の各運転状態における、オン及びオフと開度とに関する制御状態を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷房運転時の冷媒の流れを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷房運転時のＰ−ｈ線図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房通常運転時の冷媒の流れを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房通常運転時のＰ−ｈ線図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房デフロスト運転時における冷媒の流れを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房デフロスト運転時のＰ−ｈ線図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房デフロスト運転時における複数の第１の流量調整装置の開度の時間変化を示す概略図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房デフロスト運転時における各並列熱交換器の着霜量の変化の一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の制御装置が行う制御を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の暖房デフロスト運転時の冷媒の流れを示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態３に係る空気調和装置の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。
【図１６】本発明の実施の形態３に係る空気調和装置の暖房デフロスト運転時の冷媒の流れを示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態３に係る空気調和装置の暖房デフロスト運転時のＰ−ｈ線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。各図において、同一の符号が付された構成は同一又はこれに相当するものであり、このことは、以下に説明する実施の形態の全体に共通する。また、実施の形態で説明される各構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
本実施の形態１の空気調和装置の構成を説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。空気調和装置１００は、室外機Ａと、互いに並列に接続された複数の室内機Ｂ及びＣとを有する。室外機Ａは、室内機Ｂ及びＣに供給する熱を生成する熱源機又は熱源側ユニットとして機能する。室内機Ｂ及びＣは、室外機Ａから供給される熱を利用する負荷側ユニットとして機能する。
【００１６】
室外機Ａと室内機Ｂとは、第１の延長配管３２−１及び３２−２ｂと、第２の延長配管３３−１及び３３−２ｂとで接続されている。室外機Ａと室内機Ｃとは、第１の延長配管３２−１及び３２−２ｃと、第２の延長配管３３−１及び３３−２ｃとで接続されている。
【００１７】
空気調和装置１００には、室内機Ｂ及びＣの冷房運転及び暖房運転を制御する制御装置９０が設けられている。また、空気調和装置１００には、室外機Ａの周囲の空気の温度を検知する外気温度検知器９４が設けられている。
【００１８】
室外機Ａと室内機Ｂ及びＣとの間で循環する冷媒として、フロン冷媒又はＨＦＯ冷媒が用いられる。フロン冷媒としては、例えば、ＨＦＣ系冷媒のＲ３２冷媒、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａなど、又は、これらの混合冷媒のＲ４１０Ａ、Ｒ４０７ｃ、Ｒ４０４Ａなどがある。また、ＨＦＯ冷媒としては、例えば、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ）、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｚ）などがある。また、その他、冷媒としては、ＣＯ２冷媒、ＨＣ冷媒、アンモニア冷媒、Ｒ３２とＨＦＯ−１２３４ｙｆとの混合冷媒のように上記の冷媒の混合冷媒など、蒸気圧縮式のヒートポンプに用いられる冷媒が用いられる。ＨＣ冷媒には、例えば、プロパン冷媒及びイソブタン冷媒がある。
【００１９】
なお、本実施の形態１では、１台の室外機Ａに２台の室内機Ｂ、Ｃが接続される構成を一例として説明するが、空気調和装置１００に設けられる室内機は２台に限らず、１台であってもよく、３台以上であってもよい。また、空気調和装置１００に、室外機Ａが２台以上設けられていてもよい。この場合、２台以上の室外機Ａが並列に接続されていてもよい。また、室外機Ａと室内機Ｂ及びＣとを接続する延長配管を３本並列に設ける、又は室内機側に冷媒流路の切替装置を設けることで、室内機Ｂ及びＣのそれぞれが、冷房及び暖房のいずれも選択できる冷暖同時運転ができる冷媒回路構成にしてもよい。
【００２０】
図１に示した空気調和装置１００における冷媒回路の構成を説明する。空気調和装置１００の冷媒回路は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機１と、冷媒が流れる方向を切り替える冷暖切替装置２と、負荷側熱交換器３ｂ及び３ｃと、開閉自在な第１の減圧装置４ｂ及び４ｃと、室外熱交換器５とが配管で接続された主回路を有する。
【００２１】
冷暖切替装置２は、圧縮機１の吐出配管３１と吸入配管３６との間に接続されている。冷暖切替装置２は、冷媒が流れる方向を切り替えることで、室内機Ｂ及びＣの運転状態を切り替える。室内機Ｂ及びＣが暖房運転の場合の冷暖切替装置２の接続を、図１の冷暖切替装置２に実線で示す。室内機Ｂ及びＣが冷房運転の場合の冷暖切替装置２の接続を、図１の冷暖切替装置２に破線で示す。冷暖切替装置２は、例えば、四方弁である。
【００２２】
図１に示す構成では、主回路にアキュムレータ６が設けられているが、アキュムレータ６は設けられていなくてもよい。また、図１に示す構成では、第１の減圧装置４ｂが室内機Ｂに設けられ、第１の減圧装置４ｃが室内機Ｃに設けられているが、これらの減圧装置の位置は図１に示す位置に限らない。減圧装置の設置位置は室内機Ｂ及びＣではなく、室外機Ａ内でもよい。減圧装置は、例えば、室外機Ａ内で、室外熱交換器５と第２の延長配管３３−１との間に設けられていてもよい。
【００２３】
図２は、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一構成例を示す図である。図２に示すように、室外熱交換器５は、例えば、複数の伝熱管５ａと複数のフィン５ｂとを有するフィンチューブ型の熱交換器で構成される。室外熱交換器５は、複数の並列熱交換器に分割されている。本実施の形態１では、室外熱交換器５の一例として、室外熱交換器５が４つの並列熱交換器５−１〜５−４に分割されている場合で説明する。説明のために、図２には、方向を定義するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を示す。
【００２４】
図２に示すフィン５ｂは、ＸＺ平面に平行なプレート形状である。室外熱交換器５において空気通過方向（Ｘ軸矢印方向）に空気が通過しやすいように、複数のフィン５ｂは、隣り合うフィン５ｂと間隔を空けてＹ軸矢印方向に配置されている。伝熱管５ａは内部に冷媒が流通する配管である。複数の伝熱管５ａは、複数のフィン５ｂを貫通するようにＹ軸矢印方向に伸びている。伝熱管５ａは、空気通過方向に対して垂直方向（Ｚ軸矢印方向）に複数段設けられている。また、伝熱管５ａは、空気通過方向（Ｘ軸矢印方向）に複数列設けられている。図２に示す構成では、並列熱交換器５−１〜５−４の各熱交換器において、複数の伝熱管５ａが、Ｚ軸矢印方向に４段、Ｘ軸矢印方向に２列で設けられている。
【００２５】
図２に示す構成では、並列熱交換器５−１〜５−４は、室外機Ａの筐体内において、室外熱交換器５を上下方向（Ｚ軸矢印方向）に分割するように構成される。室外熱交換器５の分割の仕方は、図２に示す上下方向の分割に限らず、左右方向（Ｙ軸矢印方向、もしくはＸ軸方向）の分割であってもよい。
【００２６】
室外熱交換器５を上下方向に分割する構成では、配管接続が容易になるという利点があるが、上側の並列熱交換器で生じた水が下側の並列熱交換器に流下するという欠点がある。この場合、上側の並列熱交換器がデフロストを行う際、下側の並列熱交換器が蒸発器として機能していると、上側の並列熱交換器のデフロストによって生じた水が下側の並列熱交換器で氷結し、熱交換が阻害されるおそれがある。一方、室外熱交換器５を左右方向に分割する構成では、並列熱交換器５−１〜５−４の各熱交換器の冷媒入口を室外機Ａの左右両端に設ける、もしくは、冷媒入口と出口を同じＺＹ平面上に設ける必要があるため配管接続が複雑になるが、デフロストによって生じた水が他の並列熱交換器に付着することを防げる。
【００２７】
図２に示す並列熱交換器５−１〜５−４のうち、並列熱交換器５−４の下側の伝熱管５ａに注目して、伝熱管５ａの配置を説明する。説明のために、図２に示すように、Ｙ軸矢印方向で原点に一番近いフィン５ｂに設けられた４つの開口を５１ａ〜５１ｄとする。また、Ｙ軸矢印方向において、原点に一番近いフィン５ｂから最も遠いフィンを５ｂｎとする。
【００２８】
第２の接続配管３５−４の２つの分岐配管のうち、１つの分岐配管が開口５１ａに接続されている。その分岐配管と開口５１ａで接続された伝熱管５ａは、開口５１ａからフィン５ｂｎまでＹ軸と平行に伸びている。そして、伝熱管５ａは、フィン５ｂｎで折り返された後、フィン５ｂｎからフィン５ｂの開口５１ｂまでＹ軸と平行に伸びている。続いて、伝熱管５ａは、フィン５ｂにおいて開口５１ｂから開口５１ｃに伸び、開口５１ｃからフィン５ｂｎまでＹ軸と平行に伸びている。さらに、伝熱管５ａは、フィン５ｂｎで折り返された後、フィン５ｂｎからフィン５ｂの開口５１ｄまでＹ軸と平行に伸びている。開口５１ｄにおいて、伝熱管５ａは、第１の接続配管３４−４の２つの分岐配管のうち、１つの分岐配管と接続されている。
【００２９】
なお、図２に示す構成では、複数のフィン５ｂは、並列熱交換器５−１〜５−４に対してＺ軸方向に４つに分割されていないが、並列熱交換器の数に対応して分割されていてもよい。また、並列熱交換器５−１〜５−４の複数のフィン５ｂのうち、少なくとも１つのフィン５ｂに、熱漏洩を低減する機構が設けられていてもよい。熱漏洩を低減する機構として、例えば、フィンに切欠き又はスリットが設けられた構成が考えられる。また、並列熱交換器５−１〜５−４の間に、高温の冷媒を流す伝熱管が設けられていてもよい。
【００３０】
複数のフィン５ｂを並列熱交換器の数に対応して分割すること、フィン５ｂに熱漏洩を低減する機構を設けること、又は高温冷媒を流す伝熱管を設けることで、デフロスト対象の並列熱交換器から、蒸発器として機能する並列熱交換器への熱漏洩を抑制できる。その結果、熱漏洩によって分割の境目でデフロストし難くなることを防ぐことができる。なお、室外熱交換器５における並列熱交換器の分割数は、４つの場合に限らず、２つ以上の任意の数であればよい。
【００３１】
図１に示すように、室外機Ａには、並列熱交換器５−１〜５−４に室外の空気を供給する室外ファン５ｆが設けられている。室外ファン５ｆは、図１に示すように１台でもよく、並列熱交換器５−１〜５−４のそれぞれに設置されてもよい。
【００３２】
並列熱交換器５−１〜５−４において、第１の減圧装置４ｂ及び４ｃと接続される側に第１の接続配管３４−１〜３４−４が接続されている。第１の接続配管３４−１〜３４−４は、第１の減圧装置４ｂ及び４ｃから延びる主配管に並列に接続されている。第１の接続配管３４−１〜３４−４のそれぞれには、流通する冷媒流量を調整する第１の流量調整装置７−１〜７−４がそれぞれ設けられている。第１の流量調整装置７−１〜７−４は、制御装置９０から入力される制御信号にしたがって開度を変更する。第１の流量調整装置７−１〜７−４は、例えば、電子制御式膨張弁である。
【００３３】
並列熱交換器５−１〜５−４において、冷暖切替装置２を介して圧縮機１と接続される側に第２の接続配管３５−１〜３５−４が接続されている。第２の接続配管３５−１〜３５−４のそれぞれには、第１の開閉装置８−１〜８−４がそれぞれ設けられている。並列熱交換器５−１〜５−４は、第２の接続配管３５−１〜３５−４及び第１の開閉装置８−１〜８−４を介して、冷暖切替装置２と接続されている。
【００３４】
また、冷媒回路には、圧縮機１から吐出する高温高圧の冷媒の一部を分流して並列熱交換器５−１〜５−４に供給するバイパス配管３７が設けられている。バイパス配管３７は、一方の端が吐出配管３１に接続され、他方の端が４つに分岐して第２の接続配管３５−１〜３５−４に接続されている。図１に示す構成では、バイパス配管３７の一方の端が吐出配管３１に接続されているが、一方の端の接続先は吐出配管３１に限らない。バイパス配管３７は暖房運転中に圧縮機１から吐出される高温高圧のガス冷媒をバイパスできればよく、バイパス配管３７の一方の端は、冷暖切替装置２から第１の延長配管３２−１の間に接続されてもよい。
【００３５】
バイパス配管３７の吐出配管３１に接続された一方の端側には、第３の減圧装置１０が設けられている。バイパス配管３７に分岐して第２の接続配管３５−１〜３５−４に接続された側には、第２の開閉装置９−１〜９−４が設けられている。第１の開閉装置８−１〜８−４及び第２の開閉装置９−１〜９−４は、並列熱交換器５−１〜５−４のうち、デフロスト対象の並列熱交換器をバイパス配管３７に接続する流路切替ユニット５２として機能する。
【００３６】
なお、図１に示す構成では、第１の開閉装置８−１〜８−４及び第２の開閉装置９−１〜９−４は二方弁であるが、二方弁に限らない。第１の開閉装置８−１〜８−４及び第２の開閉装置９−１〜９−４は流路の開閉ができればよく、これらの開閉装置の一部に三方弁又は四方弁などを用いて、１つの弁に複数の流路の開閉機能を持たせてもよい。この場合、開閉装置の数を減らすことができる。また、必要なデフロスト能力、つまりデフロストをするための冷媒流量が決まっていれば、第３の減圧装置１０は毛細管であってもよい。また、第２の開閉装置９−１〜９−４に、全閉状態にできる減圧装置を用いて、第３の減圧装置１０と同等の機能を持たせてもよい。この場合、第３の減圧装置１０を設ける必要がなくなる。
【００３７】
第２の接続配管３５−１〜３５−４には、冷媒の温度を検知する温度検知器９２−１〜９２−４が設けられている。吸入配管３６には、冷媒の圧力を検知する第１の圧力検知器９１が設けられている。温度検知器９２−１〜９２−４及び第１の圧力検知器９１は、並列熱交換器５−１〜５−４のうち、蒸発器として機能する各並列熱交換器の着霜状態を求める値を検知する検知装置としての役目を果たす。
【００３８】
図１に示す構成では、第１の圧力検知器９１は吸入配管３６に設けられているが、第１の圧力検知器９１の設置位置は吸入配管３６に限らない。第１の圧力検知器９１は、並列熱交換器５−１〜５−４のうち、蒸発器として機能する並列熱交換器の冷媒の圧力を検知できればよく、第１の開閉装置８−１〜８−４と冷暖切替装置２との間に設置されてもよい。さらに、第１の流量調整装置７−１〜７−４と第１の開閉装置８−１〜８−４との間のそれぞれに第１の圧力検知器９１が設置されてもよい。圧力検知器の代わりに、冷媒が気液二相状態となる配管部分に冷媒の温度を検知できる温度検知器を設け、温度検知器が検知した値を冷媒飽和温度とし、冷媒飽和温度から冷媒の圧力を換算してもよい。
【００３９】
制御装置９０は、例えば、マイクロコンピュータである。制御装置９０は、温度検知器９２−１〜９２−４及び第１の圧力検知器９１と信号線で接続され、各検知器から測定値が入力される。制御装置９０は、制御対象の各装置と信号線で接続され、信号線を介して制御信号を出力する。具体的には、制御装置９０は、空気調和装置１００に設定される運転モードにしたがって、冷暖切替装置２の流路切替と、第１の減圧装置４ｂ及び４ｃの開度と、圧縮機１の運転周波数とを制御する。また、制御装置９０は、第１の開閉装置８−１〜８−４及び第２の開閉装置９−１〜９−４の開閉と、第１の流量調整装置７−１〜７−４及び第３の減圧装置１０の開度を制御する。
【００４０】
次に、空気調和装置１００の各運転状態における動作について説明する。空気調和装置１００の運転モードには、冷房運転及び暖房運転の２種類の運転モードがある。暖房運転には、暖房運転モードと、暖房デフロスト運転モードとがある。暖房運転モードは、室外熱交換器５を構成する並列熱交換器５−１〜５−４の全てが通常の蒸発器として機能する運転である。
【００４１】
暖房デフロスト運転モードは、並列熱交換器５−１〜５−４のうち一部の並列熱交換器をデフロスト対象として、他の並列熱交換器を蒸発器として機能させる運転である。暖房デフロスト運転モードでは、並列熱交換器５−１〜５−４のうち一部の並列熱交換器のデフロストを行いながら、他の並列熱交換器で暖房運転を継続させることができる。
【００４２】
また、暖房デフロスト運転モードにおいて、空気調和装置１００は、並列熱交換器５−１〜５−４に対して１つずつ順番にデフロストを行ってもよい。例えば、空気調和装置１００は、並列熱交換器５−１〜５−３を蒸発器として機能させて暖房運転しながら、その他の並列熱交換器５−４のデフロストを行う。続いて、空気調和装置１００は、並列熱交換器５−４のデフロストが終了すると、並列熱交換器５−１、５−２及び５−４を蒸発器として動作させて暖房運転し、別の並列熱交換器５−３のデフロストを行う。このようにして、空気調和装置１００は、デフロスト対象の並列熱交換器を順次変更することで、暖房運転を継続しながら、並列熱交換器５−１〜５−４の全てをデフロストすることができる。暖房デフロスト運転は、並列熱交換器５−１〜５−４のデフロストを順番に行うことで暖房運転を停止することがないため、連続暖房運転とも称される。暖房運転について、一部の並列熱交換器をデフロストしながら暖房運転を行う場合と区別するために、以下では、暖房運転モードによる運転を、暖房通常運転と称する。
【００４３】
図３は、図１に示した開閉装置、減圧装置及び流量調整装置の各装置について、空気調和装置の各運転状態における、オン及びオフと開度とに関する制御状態を示す図である。図３に示す制御を、制御装置９０が行う。図３に示す暖房デフロスト運転は、並列熱交換器５−１〜５−４のうち一部の並列熱交換器がデフロスト対象となり、他の並列熱交換器が蒸発器として機能する場合である。
【００４４】
制御対象が冷暖切替装置２である場合、図３のオン状態は図１の四方弁に実線で示すように流路が設定されたことを示し、図３のオフ状態は図１の四方弁に破線で示すように流路が設定されたことを示す。制御対象が第１の開閉装置８−１〜８−４及び９−１〜９−４である場合、図３のオン状態は、開閉装置が開いて冷媒が流通することを示し、図３のオフ状態は開閉装置が閉じて冷媒が流通しないことを示す。第１の減圧装置４ｂについては、図３に示すように、制御装置９０は、冷房運転の場合、室内機Ｂの冷媒過熱度で開度を制御し、暖房運転の場合、室内機Ｂの冷媒過冷却度で開度を制御する。第１の減圧装置４ｃについても、同様である。
【００４５】
［冷房運転］
図４は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷房運転時の冷媒の流れを示す図である。図４において、冷房運転時に冷媒が流れる配管部分を実線で示し、冷媒が流れない配管部分を破線で示している。図５は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷房運転時のＰ−ｈ線図である。図５の点（ａ）〜点（ｄ）は図４に示す点（ａ）〜点（ｄ）を付した部分での冷媒の状態を示す。
【００４６】
圧縮機１が運転を開始すると、低温低圧のガス冷媒が圧縮機１によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒が圧縮機１から吐出する。この圧縮機１の冷媒圧縮過程は、圧縮機１の断熱効率の分だけ、等エントロピ線で断熱圧縮される場合と比較して加熱されるように圧縮され、図５の点（ａ）から点（ｂ）に示す線で表される。圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷暖切替装置２を通過すると、第１の開閉装置８−１〜８−４の４つに分流する。第１の開閉装置８−１〜８−４のそれぞれを通過した冷媒は、第２の接続配管３５−１〜３５−４のそれぞれを経由して、並列熱交換器５−１〜５−４のそれぞれに流入する。
【００４７】
並列熱交換器５−１〜５−４の各並列熱交換器に流入した冷媒は、室外空気を加熱しながら冷却され、中温高圧の液冷媒となる。並列熱交換器５−１〜５−４における冷媒変化は、圧力損失を考慮すると、図５の点（ｂ）から点（ｃ）に示す、少し傾いた水平に近い直線で表される。なお、室内機Ｂ及びＣの運転容量が小さい場合などに、制御装置９０は、第１の開閉装置８−１〜８−４の一部を閉止して、並列熱交換器５−１〜５−４のいずれかに冷媒が流れないようにしてもよい。この場合、室外熱交換器５の伝熱面積が結果的に小さくなり、安定した冷凍サイクルの運転を行うことができる。
【００４８】
並列熱交換器５−１〜５−４から流出した中温高圧の液冷媒は、第１の接続配管３４−１〜３４−４に流入し、全開状態の第１の流量調整装置７−１〜７−４を通過した後、合流する。合流した冷媒は、第２の延長配管３３−１を通過すると、第２の延長配管３３−２ｂ及び３３−２ｃに分流する。第２の延長配管３３−２ｂを流通する冷媒は第１の減圧装置４ｂに流入し、第２の延長配管３３−２ｃを流通する冷媒は第１の減圧装置４ｃに流入する。第１の減圧装置４ｂ及び４ｃのそれぞれにおいて、冷媒は、絞られて減圧され、膨張して低温低圧の気液二相の状態になる。第１の減圧装置４ｂ及び４ｃにおける冷媒の変化はエンタルピーが一定のもとで行われる。このときの冷媒変化は、図５の点（ｃ）から点（ｄ）に示す垂直線で表される。
【００４９】
第１の減圧装置４ｂから流出した低温低圧の気液二相状態の冷媒は、負荷側熱交換器３ｂに流入する。第１の減圧装置４ｃから流出した低温低圧の気液二相状態の冷媒は、負荷側熱交換器３ｃに流入する。負荷側熱交換器３ｂ及び３ｃのそれぞれに流入した冷媒は、室内空気を冷却しながら加熱され、低温低圧のガス冷媒となる。
【００５０】
制御装置９０は、例えば、低温低圧のガス冷媒の過熱度（スーパーヒート）が２Ｋ〜５Ｋ程度になるように、第１の減圧装置４ｂ及び４ｃの開度を制御する。負荷側熱交換器３ｂ及び３ｃにおける冷媒の変化は、圧力損失を考慮すると、図５の点（ｄ）から点（ａ）に示す、少し傾いた水平に近い直線で表される。
【００５１】
負荷側熱交換器３ｂから流出して第１の延長配管３２−２ｂを通過した低温低圧のガス冷媒と、負荷側熱交換器３ｃから流出して第１の延長配管３２−２ｃを通過した低温低圧のガス冷媒とが合流して、第１の延長配管３２−１に流入する。第１の延長配管３２−１を通過した冷媒は、冷暖切替装置２及びアキュムレータ６を経由して圧縮機１に流入し、再び、圧縮される。
【００５２】
［暖房通常運転］
図６は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房通常運転時の冷媒の流れを示す図である。図６において、暖房通常運転時に冷媒が流れる配管部分を実線で示し、冷媒が流れない配管部分を破線で示している。図７は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房通常運転時のＰ−ｈ線図である。図７の点（ａ）〜点（ｅ）は図６に示す点（ａ）〜点（ｅ）を付した部分での冷媒の状態を示す。
【００５３】
圧縮機１が運転を開始すると、低温低圧のガス冷媒が圧縮機１によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒が圧縮機１から吐出する。この圧縮機１の冷媒圧縮過程は、圧縮機１の断熱効率の分だけ、等エントロピ線で断熱圧縮される場合と比較して加熱されるように圧縮され、図７の点（ａ）から点（ｂ）に示す線で表される。圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷暖切替装置２を通過した後、室外機Ａから流出する。室外機Ａを流出した高温高圧のガス冷媒は、第１の延長配管３２−１を通過すると第１の延長配管３２−２ｂ及び３２−２ｃに分流する。
【００５４】
第１の延長配管３２−２ｂを流通したガス冷媒は室内機Ｂの負荷側熱交換器３ｂに流入する。第１の延長配管３２−２ｃを流通したガス冷媒は室内機Ｃの負荷側熱交換器３ｃに流入する。負荷側熱交換器３ｂ及び３ｃのそれぞれに流入した冷媒は、室内空気を加熱しながら冷却され、中温高圧の液冷媒となる。負荷側熱交換器３ｂ及び３ｃは凝縮器として機能する。負荷側熱交換器３ｂ及び３ｃにおける冷媒の変化は、圧力損失を考慮すると、図７の点（ｂ）から点（ｃ）に示す、少し傾いた水平に近い直線で表される。
【００５５】
負荷側熱交換器３ｂから流出した中温高圧の液冷媒は第１の減圧装置４ｂに流入し、負荷側熱交換器３ｃから流出した中温高圧の液冷媒は第１の減圧装置４ｃに流入する。第１の減圧装置４ｂ及び４ｃのそれぞれにおいて、冷媒は、絞られて減圧され、膨張して低温低圧の気液二相の状態になる。第１の減圧装置４ｂ及び４ｃにおける冷媒の変化はエンタルピーが一定のもとで行われる。このときの冷媒変化は、図７の点（ｃ）から点（ｅ）に示す垂直線で表される。第１の減圧装置４ｂ及び４ｃは、例えば、中温高圧の液冷媒の過冷却度（サブクール）が５Ｋ〜２０Ｋ程度になるように制御される。
【００５６】
第１の減圧装置４ｂ及び４ｃから流出した中圧の気液二相状態の冷媒は、第２の延長配管３３−２ｂ、３３−２ｃ及び３３−１を介して室外機Ａに戻る。室外機Ａに戻った冷媒は第１の接続配管３４−１〜３４−４に流入する。第１の接続配管３４−１〜３４−４に流入した冷媒は、第１の流量調整装置７−１〜７−４によって絞られて膨張、減圧して低温低圧の気液二相状態になる。第１の流量調整装置７−１〜７−４での冷媒の変化はエンタルピーが一定のもとで行われる。このときの冷媒の変化は図７の点（ｅ）から点（ｄ）となる。第１の流量調整装置７−１〜７−４は、一定開度、例えば、全開の状態で固定されるか、第２の延長配管３３−１などの中間圧の冷媒飽和温度が０℃〜２０℃程度になるように制御される。
【００５７】
第１の流量調整装置７−１〜７−４を流出した冷媒は、並列熱交換器５−１〜５−４に流入し、室外空気を冷却しながら加熱され、低温低圧のガス冷媒となる。並列熱交換器５−１〜５−４での冷媒変化は、圧力損失を考慮すると、図７の点（ｄ）から点（ａ）に示す、少し傾いた水平に近い直線で表される。並列熱交換器５−１〜５−４を流出した低温低圧のガス冷媒は、第２の接続配管３５−１〜３５−４に流入し、第１の開閉装置８−１〜８−４を通った後合流し、冷暖切替装置２、アキュムレータ６を通過して圧縮機１に流入し、圧縮される。
【００５８】
［暖房デフロスト運転（連続暖房運転）］
暖房デフロスト運転は、暖房通常運転中に、室外熱交換器５に着霜した場合に行われる。制御装置９０が、室外熱交換器５の着霜の有無を判定し、暖房デフロスト運転を行う必要があるか否かを判断する。着霜の有無の判定は、例えば、圧縮機１の吸入圧力から換算される冷媒飽和温度で判定される。冷媒飽和温度が、設定された外気温度と比較して大幅に低下し、閾値より小さくなると、制御装置９０は、室外熱交換器５のデフロストが必要な着霜が有ると判定する。別の例として、外気温度と蒸発温度との温度差が予め設定した値以上となり、かつその状態の経過時間が一定時間以上になった場合、制御装置９０は、室外熱交換器５のデフロストが着霜が有ると判定する。着霜の有無の判定は、これらの判定方法に限らず、他の方法であってもよい。制御装置９０は、室外熱交換器５に着霜があると判定すると、暖房デフロスト運転開始条件が成立したと判断する。
【００５９】
本実施の形態１において、暖房デフロスト運転は、並列熱交換器５−１〜５−４のうち１つの並列熱交換器をデフロスト対象として選択してデフロストを行い、それ以外の３つを蒸発器として機能させて暖房を継続する場合に限らない。暖房デフロスト運転は、並列熱交換器５−１〜５−４のうち２つの並列熱交換器をデフロスト対象として選択し、残り２つの並列熱交換器を蒸発器として機能させる場合であってもよい。また、暖房デフロスト運転は、並列熱交換器５−１〜５−４のうち３つの並列熱交換器をデフロスト対象として選択し、残りの１つの並列熱交換器を蒸発器として機能させる場合であってもよい。
【００６０】
これらの運転では、第１の開閉装置８−１〜８−４及び第２の開閉装置９−１〜９−４の開閉状態と、第１の流量調整装置７−１〜７−４の制御状態とが、デフロスト対象の並列熱交換器が変更される度に切り替わるだけである。具体的には、デフロスト対象の並列熱交換器に高温高圧のガス冷媒が流入するように、デフロスト対象の並列熱交換器に接続された装置と、蒸発器として機能する並列熱交換器に接続された装置とが切り替わり、その他の動作は同じになる。そのため、以下では、１つの並列熱交換器をデフロスト対象として選択した場合の動作を説明する。具体的には、並列熱交換器５−４のデフロストを行い、並列熱交換器５−１〜５−３を蒸発器として機能させて暖房運転を行う場合について説明する。このことは、これ以降の暖房デフロスト運転の説明についても同様である。
【００６１】
図８は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房デフロスト運転時における冷媒の流れを示す図である。図８は、並列熱交換器５−１〜５−４のうち、並列熱交換器５−４のデフロストを行う場合を示す。図８において、暖房デフロスト運転時に冷媒が流れる配管部分を実線で示し、冷媒が流れない配管部分を破線で示す。図９は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房デフロスト運転時のＰ−ｈ線図である。図９の点（ａ）〜点（ｇ）は図８に示す点（ａ）〜点（ｇ）を付した部分での冷媒の状態を示す。
【００６２】
制御装置９０は、暖房通常運転を行っている際に、着霜状態を解消するデフロストが必要と判定すると、デフロスト対象の並列熱交換器５−４に対応する第１の開閉装置８−４を閉止する。続いて、制御装置９０は、第２の開閉装置９−４を開き、第３の減圧装置１０の開度を設定された開度に開く。また、制御装置９０は、蒸発器として機能する並列熱交換器５−１〜５−３に対応する第１の開閉装置８−１〜８−３を開いた状態に維持し、第２の開閉装置９−１〜９−３を閉止した状態に維持する。これにより、圧縮機１→第３の減圧装置１０→第２の開閉装置９−４→並列熱交換器５−４→第１の流量調整装置７−４の順で冷媒流路が接続されるデフロスト回路が形成され、暖房デフロスト運転が開始される。
【００６３】
空気調和装置１００が暖房デフロスト運転を開始すると、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒の一部は、バイパス配管３７に流入し、第３の減圧装置１０で中圧まで減圧される。このときの冷媒の変化は図９に示す点（ｂ）から点（ｆ）で表される。そして、図９の点（ｆ）に示す中圧まで減圧された冷媒は、第２の開閉装置９−４を通り、並列熱交換器５−４に流入する。並列熱交換器５−４に流入した冷媒は、並列熱交換器５−４に付着した霜と熱交換することによって冷却される。このようにして、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒を並列熱交換器５−４に流入させることで、並列熱交換器５−４に付着した霜を溶かすことができる。このときの冷媒の変化は図９中の点（ｆ）から点（ｇ）の変化で表される。
【００６４】
並列熱交換器５−４でデフロストを行った冷媒は、並列熱交換器５−４から流出した後、第１の流量調整装置７−４を流通して主回路に合流する。主回路に合流した冷媒は、第１の流量調整装置７−１〜７−３を通過して、蒸発器として機能している並列熱交換器５−１〜５−３に流入し、蒸発する。
【００６５】
ここで、暖房デフロスト運転中の第１の流量調整装置７−１〜７−４及び第３の減圧装置１０の動作の一例について説明する。暖房デフロスト運転中、制御装置９０は、デフロスト対象の並列熱交換器５−４に接続された第１の流量調整装置７−４の開度を、デフロスト対象の並列熱交換器５−４の圧力が飽和温度換算で０℃〜１０℃程度になるように制御する。このとき、第１の流量調整装置７−４は、並列熱交換器５−４における冷媒の飽和温度が設定された範囲になるように、冷媒を減圧する第２の減圧装置として機能する。
【００６６】
デフロスト対象の並列熱交換器５−４の冷媒の圧力が飽和温度換算で０℃以下となる場合、霜の融解温度（０℃）よりも低いため冷媒は凝縮せず、熱量の小さい顕熱のみを利用してデフロストを行うことになる。この場合、加熱能力を確保するためには並列熱交換器５−４に流入させる冷媒流量を多くする必要があり、暖房に利用する冷媒流量が少なくなるため、暖房能力が低下し、空調対象空間となる室内の快適性が低下する。
【００６７】
一方、デフロスト対象の並列熱交換器５−４の冷媒の圧力が高い場合は、霜の融解温度（０℃）と冷媒の飽和温度との温度差が大きく、並列熱交換器５−４に流入した冷媒はすぐに液化するため、並列熱交換器５−４の内部に存在する液冷媒量が多くなる。この場合、暖房に利用する冷媒量が不足するため、暖房能力が低下し、室内の快適性が低下する。
【００６８】
以上のことから、デフロスト対象の並列熱交換器５−４の冷媒の圧力を飽和温度換算で０℃以上（例えば、０℃〜１０℃程度）とすることで、デフロストに熱量の大きい凝縮潜熱を利用しながら、暖房に十分な冷媒を供給することができる。その結果、暖房能力を確保し、室内の快適性を向上させることができる。なお、冷媒量が多いシステムで、デフロスト対象の並列熱交換器５−４の冷媒量が多くなっても、暖房に必要な冷媒量が十分に存在する場合は、デフロスト対象の並列熱交換器５−４の冷媒の飽和温度が１０℃より高くてもよい。
【００６９】
また、制御装置９０は、蒸発器として機能している並列熱交換器５−１〜５−３に接続されている第１の流量調整装置７−１〜７−３の開度を、デフロストを実施した順番を基にデフロストの順番が遅い並列熱交換器の冷媒流量が多くなるように制御してもよい。
【００７０】
この制御の一例を、図１０を参照して説明する。図１０は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房デフロスト運転時における複数の第１の流量調整装置の開度の時間変化を示す概略図である。図１０に示す図において、横軸が時間であり、縦軸が第１の流量調整装置７−１〜７−４の開度である。図１０は、空気調和装置１００が、暖房通常運転の後、暖房デフロスト運転を開始すると、開閉装置等の切替時間を設けながら、並列熱交換器５−４→５−３→５−２→５−１の順でデフロストし、暖房通常運転に復帰する場合を示している。
【００７１】
図１０では、並列熱交換器５−４をデフロストしている状態をＳ１と表し、並列熱交換器５−３をデフロストしている状態をＳ２と表し、並列熱交換器５−２をデフロストしている状態をＳ３と表し、並列熱交換器５−１をデフロストしている状態をＳ４と表す。また、図１０では、第１の流量調整装置７−１の開度を実線で示し、第１の流量調整装置７−２の開度を破線で示し、第１の流量調整装置７−３の開度を点線で示し、第１の流量調整装置７−４の開度を一点鎖線で示している。なお、図１０は、流量調整装置に接続される並列熱交換器がデフロスト対象である場合に、その流量調整装置の開度が最小になることを表しているが、開度は最小に限らない。
【００７２】
制御装置９０は、デフロストの順番を基に第１の流量調整装置７−１〜７−４の開度を制御する場合、例えば、状態Ｓ２において、直前の状態Ｓ１でデフロストの対象になっていた並列熱交換器５−４に接続された第１の流量調整装置７−４の開度を最も大きくする。これは、状態Ｓ２において、蒸発器として機能する並列熱交換器５−１、５−２及び５−４のうち、並列熱交換器５−４が直前の状態Ｓ１でデフロスト対象だったので、霜の付着量が最も少なく、冷媒と室外空気との熱交換効率が最も高いからである。状態Ｓ２で、制御装置９０は、第１の流量調整装置７−４の開度を最も大きくすることで、並列熱交換器５−４に流れる冷媒流量を多くする。
【００７３】
状態Ｓ３においては、制御装置９０は、直前の状態Ｓ２でデフロストの対象になっていた並列熱交換器５−３に接続された第１の流量調整装置７−３の開度を最も大きくする。これにより、上述したように、霜の付着量が最も少ない並列熱交換器５−３に流れる冷媒流量が最も多くなり、冷媒と室外空気との熱交換効率が向上する。状態Ｓ３において、第１の流量調整装置７−４の開度は、図１０に示すように、第１の流量調整装置７−３の開度よりも小さいが、第１の流量調整装置７−１の開度よりも大きい。その理由を説明する。状態Ｓ１における並列熱交換器５−４のデフロストの順番は、少なくとも並列熱交換器５−１に最後に行われたデフロストの順番よりも遅く、霜の付着量は、並列熱交換器５−４の方が並列熱交換器５−１よりも少ないと考えられる。そのため、並列熱交換器５−４に流れる冷媒流量を並列熱交換器５−１に流れる冷媒流量よりも多くすることで、冷媒と室外空気との熱交換効率を向上させることができるからである。
【００７４】
なお、蒸発器として機能する並列熱交換器に接続される第１の流量調整装置７−１〜７−４の開度が図１０に示すような大小関係になっていればよく、必ずしも直前にデフロストした並列熱交換器に接続された第１の流量調整装置の開度を最大にする必要はない。制御装置９０は、例えば、状態Ｓ２で第１の流量調整装置７−４の開度を、最大開度よりも小さいが、第１の流量調整装置７−１及び７−２の開度よりも大きくする。そして、状態Ｓ３では、制御装置９０は、第１の流量調整装置７−４の開度を変更せず、第１の流量調整装置７−３の開度を最大開度とする。このようにしても、第１の流量調整装置７−１〜７−４の間で、図１０に示す大小関係と同じ大小関係を保つことができる。
【００７５】
また、制御装置９０は、冷媒過熱度を用いて、第１の流量調整装置７−１〜７−３の開度を制御してもよい。具体的には、制御装置９０は、第１の圧力検知器９１が検知する冷媒圧力と温度検知器９２−１〜９２−３が検知する冷媒温度とから、並列熱交換器５−１〜５−３のそれぞれの下流の冷媒過熱度を算出する。そして、制御装置９０は、並列熱交換器５−１〜５−３の冷媒過熱度が０〜３Ｋ程度になるように、又はこれらの冷媒過熱度が同等になるように、第１の流量調整装置７−１〜７−３の開度を制御する。例えば、並列熱交換器５−１の冷媒過熱度が他の並列熱交換器５−２及び５−３よりも大きい場合、制御装置９０は、第１の流量調整装置７−１の開度を開いてもよく、又は第１の流量調整装置７−２及び７−３の開度を絞ってもよい。制御装置９０が検知装置から求めた着霜状態を基に、蒸発器として機能する並列熱交換器５−１〜５−３の着霜量の大小に応じて冷媒流量を制御することで、室外熱交換器５を効率的に使用し、連続運転中の暖房の能力を向上させることができる。また、検知装置に圧力検知器及び温度検知器を用いることで、各並列熱交換器の着霜量を簡易的に求めることができる。
【００７６】
また、制御装置９０は、デフロスト対象の並列熱交換器５−４に流入する冷媒流量が事前に設計された必要なデフロスト流量と一定の範囲で一致するように、第３の減圧装置１０の開度を制御する。暖房デフロスト運転中、圧縮機１の吐出圧力とデフロスト対象の並列熱交換器５−４の圧力との差は大きく変化しないため、制御装置９０は、第３の減圧装置１０の開度を固定したままでもよい。デフロストを行う冷媒の圧力を中圧にして凝縮潜熱を利用するとともに、デフロスト対象の並列熱交換器５−４の冷媒量を削減することで、暖房能力を向上させることができる。
【００７７】
なお、デフロストを行う冷媒から放出された熱は、並列熱交換器５−４に付着した霜に移動するだけでなく、一部は外気に放熱される場合がある。そのため、制御装置９０は、外気温度が低下するにしたがってデフロスト流量が増加するように、第３の減圧装置１０及び第１の流量調整装置７−４を制御してもよい。これにより、外気温度の変化によらず、霜に与える熱量を一定にし、デフロストにかかる時間を一定にすることができる。
【００７８】
ここで、並列熱交換器５−１〜５−４のうち、蒸発器として機能している並列熱交換器に接続された第１の流量調整装置の制御の効果について説明する。図１１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房デフロスト運転時における各並列熱交換器の着霜量の変化の一例を示す図である。図１１は、並列熱交換器５−４→５−３→５−２→５−１の順でデフロストした場合の各並列熱交換器の着霜量の変化を示す。
【００７９】
図１１の縦軸は着霜量を示し、横軸は時間である。また、図１１に示すＳ１〜Ｓ５は状態の時間変化を表している。状態Ｓ１は並列熱交換器５−４がデフロスト対象の場合であり、状態Ｓ２は並列熱交換器５−３がデフロスト対象の場合であり、状態Ｓ３は並列熱交換器５−２がデフロスト対象の場合であり、状態Ｓ４は並列熱交換器５−１がデフロスト対象の場合を示す。状態Ｓ５は、暖房デフロスト運転が終了した状態を示す。図１１では、蒸発器として機能する並列熱交換器の着霜量を実線で示し、デフロスト対象の並列熱交換器の着霜量を破線で示している。
【００８０】
図１１を参照すると、空気調和装置１００が暖房デフロスト運転中にデフロスト対象を切り替えると、並列熱交換器５−１〜５−４のうち、蒸発器として機能する並列熱交換器の着霜状態が、デフロストの順番によって異なることがわかる。着霜量の少ない並列熱交換器は、蒸発器として機能する他の並列熱交換器に比べて、霜による通風の阻害及び伝熱の阻害が少なく、熱交換性能が高い状態となる。例えば、図１１の状態Ｓ２では、並列熱交換器５−４が並列熱交換器５−１及び５−２に比べて熱交換性能が高い。また、図１１の状態Ｓ３では、並列熱交換器５−３が最も熱交換性能が高く、並列熱交換器５−１が最も熱交換性能が低い。
【００８１】
蒸発器として機能する並列熱交換器の着霜状態が異なる場合、これらの並列熱交換器の全てに同じ冷媒流量を流すと、着霜量が少なく、熱交換性能が高い並列熱交換器では、冷媒が蒸発しやすくなる。そのため、熱交換性能が高い並列熱交換器では、流入する気液二相冷媒は、他の並列熱交換器よりも短い伝熱管長でガス単相冷媒になり、ガス単相領域が増えて冷媒過熱度が大きくなる。ガス単相は気液二相に比べて熱伝達率が低く、効率よく外気から吸熱することができない。一方、着霜量が多く、熱交換性能が低い並列熱交換器では、流入する気液二相冷媒をガス単相にすることができず、熱交換に有効に利用できる液冷媒の一部が残り、気液二相のまま熱交換器から冷媒が流出する。この場合も、効率よく外気から吸熱することができない。
【００８２】
そこで、制御装置９０は、第１の流量調整装置７−１〜７−４の開度を制御して、蒸発器として機能する並列熱交換器に接続される第１の流量調整装置の流動抵抗を変化させ、並列熱交換器の着霜状態に合わせて冷媒流量を調整する。具体的には、制御装置９０は、着霜量が少なく、熱交換性能が高い並列熱交換器の冷媒流量を多くし、着霜量が多く、熱交換性能が低い並列熱交換器の冷媒流量を少なくする。これにより、熱交換性能が高い並列熱交換器ではより多くの液冷媒が蒸発し、効率よく外気から吸熱することができる。その結果、暖房能力を向上させることができる。
【００８３】
制御装置９０は、第１の流量調整装置７−１〜７−４を制御する際、並列熱交換器５−１〜５−４の着霜量の大小を、デフロストの順番で判定してもよく、冷媒過熱度の大小関係で判定してもよい。デフロストの順番で判定する場合、制御装置９０は、直前にデフロストした並列熱交換器が最も着霜量が少なく、その前にデフロストした並列熱交換器が次に着霜量が少ないとして、着霜量の大小関係を判定する。つまり、制御装置９０は、デフロストの順番が遅いほど、着霜量が少ないと判断する。この場合、制御装置９０は、第１の圧力検知器９１及び温度検知器９２−１〜９２−４の測定値を用いなくても、簡易な方法で着霜量の大小関係を判定できる。
【００８４】
一方、冷媒過熱度の大小関係で着霜量の大小を判定する場合、制御装置９０は、冷媒過熱度が最も大きい並列熱交換器が最も着霜量が少なく、冷媒過熱度が最も小さい並列熱交換器が最も着霜量が多いとして、着霜量の大小関係を判定する。この場合、各並列熱交換器での風量の違い等の、デフロストの順番以外の要因で着霜量が変化しても、制御装置９０は、着霜量の大小関係をより正確に判定できる。
【００８５】
以上のように、制御装置９０は、並列熱交換器５−１〜５−４のうち、蒸発器として機能している並列熱交換器に接続された第１の流量調整装置を用いて、並列熱交換器の着霜状態に合わせて、流入する冷媒流量を制御する。その結果、暖房能力が向上し、室内の快適性を向上させることができる。
【００８６】
なお、空気調和装置１００が暖房デフロスト運転を行った後の暖房通常運転中においても並列熱交換器５−１〜５−４の着霜状態が異なる場合がある。そのため、制御装置９０は、並列熱交換器５−１〜５−４の着霜状態に合わせて冷媒流量が変わるように第１の流量調整装置７−１〜７−４の開度を制御してもよい。例えば、制御装置９０は、直前に行った暖房デフロスト運転で最後にデフロスト対象に選択した並列熱交換器は他の並列熱交換器と比べて着霜量が最も少ないので、この並列熱交換器の冷媒流量を他の並列熱交換器の冷媒流量よりも多くなるようにする。
【００８７】
また、制御装置９０は、冷媒過熱度を用いて、第１の流量調整装置７−１〜７−４の開度を制御してもよい。具体的には、制御装置９０は、並列熱交換器５−１〜５−４のそれぞれの下流の冷媒過熱度を、第１の圧力検知器９１及び温度検知器９２−１〜９２−４の測定値から算出する。そして、制御装置９０は、並列熱交換器５−１〜５−４の冷媒過熱度が０〜３Ｋ程度になるように、又はこれらの冷媒過熱度が同等になるように、第１の流量調整装置７−１〜７−４の開度を制御してもよい。
【００８８】
このようにして、暖房通常運転中でも、暖房デフロスト運転時に蒸発器として機能している並列熱交換器に接続された第１の流量調整装置を制御する場合と同様な効果が得られ、暖房能力が向上し、空調対象空間となる室内の快適性を向上させることができる。
【００８９】
また、制御装置９０は、外気温度に応じて着霜の有無を判定する際に用いる冷媒飽和温度の閾値又は暖房通常運転の時間等を変更してもよい。つまり、デフロスト中に冷媒がデフロストにかける熱量が一定になるように、外気温度が低下するにつれてデフロスト開始時の着霜量を減らすように運転時間を短くする。これにより、第３の減圧装置１０の抵抗を一定にし、安価な毛細管を用いることができる。
【００９０】
また、制御装置９０は、外気温度に応じてデフロスト対象とする並列熱交換器の数を変更してもよい。外気温度が高い場合は、デフロスト対象の並列熱交換器から外気への放熱が少なくなり、デフロストしやすくなる。このため、デフロストする熱交換器の数を増やしてもデフロストを行うことができ、一度にデフロストする並列熱交換器の数を増やし、全ての並列熱交換器をデフロストするために必要な時間を短くすることができる。また、必要な暖房能力が小さい場合、制御装置９０は、デフロスト対象の並列熱交換器の数を増やすことで、全ての並列熱交換器に必要なデフロストの時間を短くできる。
【００９１】
また、制御装置９０は、室内の暖房負荷に応じてデフロスト対象とする並列熱交換器の数を変更してもよい。室内の暖房負荷が小さい場合は、室内機に流す冷媒流量は少なくてよいため、デフロスト対象の並列熱交換器に流す冷媒流量を多くすることができる。このため、デフロストする熱交換器の数を増やしても十分なデフロスト能力を得ることができるので、一度にデフロストする並列熱交換器の数を増やし、全ての並列熱交換器をデフロストするために必要な全体のデフロスト時間を短くすることができる。室内の暖房負荷については、例えば、制御装置９０が、圧縮機から吐出された冷媒の圧力、運転中の室内機の容量、室内機の運転台数、及び室内設定温度と室内温度との温度差などの値のうち、少なくとも１つの値を用いて、演算によって求めることができる。
【００９２】
また、図２に示すように並列熱交換器５−１〜５−４が一体型で構成され、デフロスト対象の並列熱交換器に室外ファン５ｆが室外空気を供給する場合、暖房デフロスト運転時に放熱量を減らすために、外気温度に応じて室外ファン５ｆの出力を変更してもよい。この場合、デフロスト対象の並列熱交換器の空気への放熱量を減らすことで、デフロストを早く終了することができる。また、放熱量が減った分だけデフロストの加熱能力を下げ、下げた分の加熱能力を暖房能力に利用することで暖房能力を上げることができる。
【００９３】
［制御フロー］
図１２は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の制御装置が行う制御を示すフローチャートである。図１２では、暖房デフロスト運転において、並列熱交換器５−４→５−３→５−２→５−１の順にデフロストを行う場合を一例として示しているが、デフロストの順はこの場合に限らない。
【００９４】
空気調和装置１００が運転を開始すると、制御装置９０は、運転モードが暖房運転か冷房運転かを判定する（ステップＳＴ１）。運転モードが冷房運転である場合、制御装置９０は、冷房運転制御を行う（ステップＳＴ２）。一方、ステップＳＴ１の判定の結果、運転モードが暖房運転である場合、制御装置９０は、暖房デフロスト運転開始条件が成立しているかどうかを判定する（ステップＳＴ３）。暖房デフロスト運転開始条件が成立しない場合、制御装置９０は、暖房通常運転制御を行う（ステップＳＴ４）。
【００９５】
ステップＳＴ３の判定の結果、暖房デフロスト運転開始条件が成立する場合、制御装置９０は、暖房デフロスト運転を開始し（ステップＳＴ５）、並列熱交換器５−４のデフロストを行うように制御する（ステップＳＴ６）。並列熱交換器５−４のデフロスト中、制御装置９０は、デフロスト終了条件が成立するかどうかを判定する（ステップＳＴ７）。デフロスト終了条件が成立しない場合、制御装置９０は、並列熱交換器５−４のデフロストを継続する。デフロスト終了条件が成立する場合、制御装置９０は、次のデフロスト対象である並列熱交換器５−３のデフロストを行うように制御する（ステップＳＴ８）。
【００９６】
その後、制御装置９０は、並列熱交換器５−４のデフロストと同様に、並列熱交換器５−３のデフロスト中にデフロスト終了条件が成立するかどうかを判定する（ステップＳＴ９及びステップＳＴ１１）。デフロスト終了条件が成立する場合、制御装置９０は、次のデフロスト対象の並列熱交換器のデフロストを行うように制御する（ステップＳＴ１０及びステップＳＴ１２）。制御装置９０は、最後のデフロスト対象である並列熱交換器５−１のデフロスト終了条件が成立するか否かを判定し（ステップＳＴ１３）、デフロスト終了条件が成立する場合、暖房デフロスト運転を終了する（ステップＳＴ１４）。
【００９７】
本実施の形態１の空気調和装置１００は、暖房デフロストモード又は暖房運転モードにおいて、蒸発器として機能する並列熱交換器に接続された第１の流量調整装置を並列熱交換器の着霜状態に応じて制御することで、流入する冷媒流量を調整するものである。本実施の形態１では、蒸発器として機能する並列熱交換器を流れる冷媒流量が着霜状態に応じて調整されるため、暖房を停止せずに効率よくデフロストを行うことができ、室外熱交換器５を効率的に使用できる。その結果、暖房能力が向上し、空調対象空間の快適性を向上させることができる。
【００９８】
実施の形態２．
本実施の形態２の空気調和装置の構成を説明する。図１３は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。本実施の形態２では、実施の形態１とは異なる構成を中心に説明し、実施の形態１と同様な構成についての詳細な説明を省略する。
【００９９】
本実施の形態２に係る空気調和装置１０１は、図１に示した空気調和装置１００と比較すると、第１の流量調整装置７−１〜７−４の代わりに、第２の流量調整装置１１−１及び１１−２と、第２の減圧装置１２−１〜１２−４とを有する。第２の流量調整装置１１−１は並列熱交換器５−１及び５−２と接続されている。第２の流量調整装置１１−２は並列熱交換器５−３及び５−４と接続されている。
【０１００】
第２の減圧装置１２−１は並列熱交換器５−１と第２の流量調整装置１１−１との間に接続されている。第２の減圧装置１２−２は並列熱交換器５−２と第２の流量調整装置１１−１との間に接続されている。第２の減圧装置１２−３は並列熱交換器５−３と第２の流量調整装置１１−２との間に接続されている。第２の減圧装置１２−４は並列熱交換器５−４と第２の流量調整装置１１−２との間に接続されている。
【０１０１】
また、空気調和装置１０１には、図１に示した温度検知器９２−１〜９２−４の代わりに、温度検知器９３−１及び９３−２が設けられている。温度検知器９３−１は、第１の開閉装置８−１及び８−２と冷暖切替装置２との間に設けられている。温度検知器９３−２は、第１の開閉装置８−３及び８−４と冷暖切替装置２との間に設けられている。本実施の形態２では、第１の圧力検知器９１と温度検知器９３−１及び９３−２とが、並列熱交換器５−１〜５−４のうち、蒸発器として機能する各並列熱交換器の着霜状態を求める値を検知する検知装置としての役目を果たす。
【０１０２】
第２の流量調整装置１１−１及び１１−２は、制御装置９０から入力される制御信号にしたがって開度を変えることができる弁である。第２の流量調整装置１１−１及び１１−２は、例えば、電子制御式膨張弁で構成される。第２の減圧装置１２−１〜１２−４は、冷媒の減圧ができる機器であればよく、毛細管又は膨張弁などであってもよい。
【０１０３】
本実施の形態２の空気調和装置１０１における暖房デフロスト運転時の冷媒の流れを説明する。本実施の形態２では、実施の形態１と異なる動作を中心に説明し、実施の形態１と同様な動作についての詳細な説明を省略する。図１４は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の暖房デフロスト運転時の冷媒の流れを示す図である。
【０１０４】
図１４において、暖房デフロスト運転時に冷媒が流れる配管部分を実線で示し、冷媒が流れない配管部分を破線で示す。ここでは、図１４に示すように、並列熱交換器５−４のデフロストを行い、並列熱交換器５−１〜５−３が蒸発器として機能して暖房を継続する場合の運転について説明する。図１４の点（ａ）〜点（ｇ）での冷媒状態は、図９に示したＰ−ｈ線図の点（ａ）〜点（ｇ）を付した部分で表される。
【０１０５】
制御装置９０は、暖房通常運転を行っている際に、着霜状態を解消するデフロストが必要と判定すると、デフロスト対象の並列熱交換器５−４に対応する第１の開閉装置８−４を閉止する。続いて、制御装置９０は、第２の開閉装置９−４を開き、第３の減圧装置１０の開度を設定された開度に開く。これにより、圧縮機１→第３の減圧装置１０→第２の開閉装置９−４→並列熱交換器５−４→第２の減圧装置１２−４の順で冷媒流路が接続されるデフロスト回路が形成され、暖房デフロスト運転が開始される。
【０１０６】
空気調和装置１０１が暖房デフロスト運転を開始すると、圧縮機１から吐出された冷媒の一部は、バイパス配管３７に流入し、第３の減圧装置１０を通過して第２の開閉装置９−４を通り、並列熱交換器５−４に流入する。並列熱交換器５−４から流出した冷媒は、第２の減圧装置１２−４で減圧された後、第２の流量調整装置１１−２から第２の減圧装置１２−３に流入する冷媒と合流する。第２の減圧装置１２−３を通過した冷媒は、蒸発器として機能している並列熱交換器５−３に流入し、蒸発する。
【０１０７】
本実施の形態２では、暖房デフロスト運転又は暖房通常運転において、制御装置９０は、直前にデフロストしていた並列熱交換器の冷媒流量が多くなるように、第２の流量調整装置１１−１及び１１−２の開度を制御する。例えば、制御装置９０は、並列熱交換器５−３をデフロストした後、並列熱交換器５−４をデフロストする場合、並列熱交換器５−３に接続された第２の流量調整装置１１−２の開度を開くように制御する。その際、制御装置９０は、第２の流量調整装置１１−２の開度を開く制御の代わりに、並列熱交換器５−１及び５−２に接続された第２の流量調整装置１１−１の開度を絞る制御を行ってもよい。
【０１０８】
また、制御装置９０は、冷媒過熱度を用いて、第２の流量調整装置１１−１及び１１−２の開度を制御してもよい。具体的には、制御装置９０は、第１の圧力検知器９１が検知する冷媒圧力と温度検知器９３−１及び９３−２が検知する冷媒温度とから、並列熱交換器５−１及び５−２の冷媒合流後の冷媒過熱度と、並列熱交換器５−３の冷媒過熱度とを算出する。そして、制御装置９０は、これらの冷媒過熱度が０〜３Ｋ程度になるように、又はこれらの冷媒過熱度が同等になるように、第２の流量調整装置１１−１及び１１−２の開度を制御する。例えば、並列熱交換器５−１及び５−２の冷媒合流後の冷媒過熱度が並列熱交換器５−３の冷媒過熱度よりも大きい場合、制御装置９０は、第２の流量調整装置１１−１の開度を開いてもよく、第２の流量調整装置１１−２の開度を絞ってもよい。
【０１０９】
本実施の形態２の空気調和装置１０１では、運転状態に応じて、並列熱交換器５−１及び５−２が１つの蒸発器として組み合わされ、並列熱交換器５−３及び５−４が１つの蒸発器として組み合わされる。そして、１つの蒸発器として組み合わされた並列熱交換器５−１及び５−２に、第２の流量調整装置１１−１及び温度検知器９３−１が設けられている。また、１つの蒸発器として組み合わされた並列熱交換器５−３及び５−４に、第２の流量調整装置１１−２及び温度検知器９３−２が設けられている。本実施の形態２によれば、並列熱交換器の着霜状態に応じた流量制御により暖房能力が向上し、室内の快適性を向上させることができるだけでなく、実施の形態１に比べて、制御が必要な流量調整装置の数が減るため、制御を簡易化することができる。また、流量調整装置及び温度検知器の個数が減るので、実施の形態１に比べて、製造コストが低くなる。さらに、制御装置９０が、冷媒過熱度を用いて着霜状態の大小関係を判定する場合、冷媒温度として温度検知器９３−１及び９３−２が検知する測定値を用いればよいので、実施の形態１と比べて演算処理の負荷が軽減する。
【０１１０】
本実施の形態２において、運転状態に応じて並列熱交換器５−１及び５−２の組みを１つの蒸発器とし、並列熱交換器５−３及び５−４の組みを１つの蒸発器とする場合で説明したが、２つの組みのうち、いずれか一方が実施の形態１と同様な構成でもよい。例えば、並列熱交換器５−３に第１の流量調整装置７−３が接続され、並列熱交換器５−４に第１の流量調整装置７−４が接続されてもよい。この場合でも、実施の形態１と比較して、流量調整装置の数が１つ減るため、制御が簡易化し、製造コストの低減を図れる。
【０１１１】
さらに、本実施の形態２において、デフロスト対象を切り替える際、直前にデフロストを完了した並列熱交換器と同じ第２の流量調整装置に接続された並列熱交換器を優先してデフロスト対象に選択することが望ましい。例えば、制御装置９０は、並列熱交換器５−１をデフロストした場合、次に並列熱交換器５−２をデフロスト対象として選択する。続いて、制御装置９０は、並列熱交換器５−２のデフロストが終了したら、次に並列熱交換器５−３又は５−４をデフロスト対象とする。これにより、並列熱交換器５−２のデフロスト終了後は、並列熱交換器５−１及び５−２の着霜量は並列熱交換器５−３及び５−４の着霜量よりも少なくなる。並列熱交換器５−１及び５−２を１つの蒸発器として考えると、蒸発器間における、着霜量の大小関係及び冷媒流量の大小関係のそれぞれのばらつきを抑制できる。
【０１１２】
実施の形態３．
本実施の形態３の空気調和装置の構成を説明する。図１５は、本発明の実施の形態３に係る空気調和装置の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。本実施の形態３では、実施の形態１とは異なる構成を中心に説明し、実施の形態１と同様な構成についての詳細な説明を省略する。
【０１１３】
本実施の形態３に係る空気調和装置１０２は、図１に示した空気調和装置１００と比較すると、第２の延長配管３３−１と第１の流量調整装置７−１〜７−４との間から分岐し、圧縮機１へと接続されるインジェクション配管３８と、インジェクション配管３８に設けられた第４の減圧装置１３とを有する。また、図１５に示す構成では、インジェクション配管３８に流入し第４の減圧装置１３で減圧された冷媒と、分岐せずに第１の流量調整装置７−１〜７−４に流入する主流側冷媒とを熱交換するための冷媒間熱交換器１４が設けられているが、冷媒間熱交換器１４は設けられていなくてもよい。また、分岐部に気液を分離する装置を設け、どちらか一方に液冷媒が偏って流れるような構成としてもよい。
【０１１４】
インジェクション配管３８の圧縮機１へと接続される側は、図１５のように圧縮機１に直接接続されるか、もしくは圧縮機１の吸入側の配管に接続される。図１５のように圧縮機１に直接接続される場合、圧縮機１に、圧縮室（図示せず）における圧縮行程の吸入部分又は中間部分に冷媒を流入させるポートを設け、このポートにインジェクション配管３８の端部を接続する。
【０１１５】
また、空気調和装置１０２には、第２の延長配管３３−１と第１の流量調整装置７−１〜７−４との間には、冷媒の圧力を検知する第２の圧力検知器９５が設けられている。第２の圧力検知器９５はインジェクション配管３８の分岐部の冷媒の圧力が検知できればよく、分岐部と第４の減圧装置１３との間に設けられてもよい。圧力検知器の代わりに、冷媒が気液二相状態となる配管部分に冷媒の温度を検知できる温度検知器を設け、温度検知器が検知した値を冷媒飽和温度とし、冷媒飽和温度から冷媒の圧力を換算してもよい。
【０１１６】
第４の減圧装置１３は、インジェクション配管に流入した冷媒を減圧できる機器であればよく、毛細管や電磁弁でもよく、制御装置９０から入力される制御信号にしたがって開度を変えることができる、電子制御式膨張弁などでもよい。
【０１１７】
本実施の形態３の空気調和装置１０２における暖房デフロスト運転時の冷媒の流れを説明する。本実施の形態３では、実施の形態１と異なる動作を中心に説明し、実施の形態１と同様な動作についての詳細な説明を省略する。図１６は、本発明の実施の形態３に係る空気調和装置の暖房デフロスト運転時の冷媒の流れを示す図である。
【０１１８】
図１６において、暖房デフロスト運転時に冷媒が流れる配管部分を実線で示し、冷媒が流れない配管部分を破線で示す。ここでは、図１６に示すように、並列熱交換器５−４のデフロストを行い、並列熱交換器５−１〜５−３が蒸発器として機能して暖房を継続する場合の運転について説明する。図１７は、本発明の実施の形態３に係る空気調和装置の暖房デフロスト運転時のＰ−ｈ線図である。図１６の点（ａ）〜点（ｋ）での冷媒状態は、図１７に示したＰ−ｈ線図の点（ａ）〜点（ｋ）を付した部分で表される。
【０１１９】
制御装置９０は、暖房通常運転を行っている際に、着霜状態を解消するデフロストが必要と判定すると、デフロスト対象の並列熱交換器５−４に対応する第１の開閉装置８−４を閉止する。続いて、制御装置９０は、第２の開閉装置９−４を開き、第３の減圧装置１０の開度を設定された開度に開く。これにより、圧縮機１→第３の減圧装置１０→第２の開閉装置９−４→並列熱交換器５−４→第１の流量調整装置７−４の順で冷媒流路が接続されるデフロスト回路が形成され、暖房デフロスト運転が開始される。
【０１２０】
空気調和装置１０２では、第２の延長配管を通って室外機Ａに流入した冷媒は、分岐部において分岐し、一部はインジェクション配管３８に流入し、一部は蒸発器として機能する並列熱交換器５−１〜５−３に接続された第１の流量調整装置７−１〜７−３に流入する。第１の流量調整装置７−１〜７−３に流入する冷媒が主流側冷媒である。
【０１２１】
インジェクション配管３８に流入した冷媒は、第４の減圧装置１３を通って減圧される。このときの冷媒の変化は図１７中に示す点（ｈ）から点（ｊ）で表される。減圧された冷媒は冷媒間熱交換器１４を通過し、圧力の高い主流側冷媒によって加熱され、圧縮機１へと流入する。冷媒間熱交換器１４での冷媒の変化は図１７に示す点（ｊ）から点（ｋ）で表される。なお、図１７における点（ｋ）は冷媒が気液二相状態の領域に位置しているが、冷媒間熱交換器での加熱量や、分岐部での気液の分離状態によっては、点（ｋ）はガス単相状態の領域となる場合もある。
【０１２２】
分岐部で分岐せず、第１の流量調整装置７−１〜７−３に流入する主流側冷媒は、冷媒間熱交換器１４において、圧力の低いインジェクション配管３８の冷媒によって冷却される。この変化は、図１７に示す点（ｈ）から点（ｉ）に示す変化で表される。
【０１２３】
なお、冷媒間熱交換器１４が設けられていない場合、インジェクション配管３８の冷媒の加熱と、主流側冷媒の冷却による変化がなくなり、インジェクション配管３８に流入した冷媒が、第４の減圧装置１３で減圧し、圧縮機１へと流入する。
【０１２４】
本実施の形態３では、暖房デフロスト運転又は暖房通常運転において、制御装置９０は、第２の圧力検知器９５で検知される分岐部の冷媒の圧力が所定値になるように、第１の流量調整装置７−１〜７−３の合計の開度を制御し、その合計開度を満たしながら、直前にデフロストしていた並列熱交換器の冷媒流量が多くなるように、第１の流量調整装置７−１〜７−３のそれぞれの開度を制御する。例えば、制御装置９０は、並列熱交換器５−３をデフロストした後、並列熱交換器５−４をデフロストする場合、まず、分岐部の冷媒の圧力が所定値になるように第１の流量調整装置７−１〜７−３の合計開度を決定し、次に、決定した合計開度において、並列熱交換器５−３に接続された第１の流量調整装置７−１の開度を他の第１の流量調整装置７−２、７−３の開度よりも大きくなるように制御する。その際、制御装置９０は、第１の流量調整装置７−１の開度を開く制御の代わりに、第１の流量調整装置７−２、７−３の開度を絞る制御を行ってもよい。
【０１２５】
また、制御装置９０は、分岐部の冷媒の圧力が所定値になるように第１の流量調整装置７−１〜７−３の合計開度を決定した後、第１の圧力検知器９１が検知する冷媒圧力と温度検知器９２−１〜９２−３が検知する冷媒温度とから算出される冷媒過熱度を用いて、第１の流量調整装置７−１〜７−３のそれぞれの開度を制御してもよい。具体的には、制御装置９０は、並列熱交換器５−１〜５−３の冷媒過熱度が０〜３Ｋ程度になるように、又はこれらの冷媒過熱度が同等になるように、第１の流量調整装置７−１〜７−３の開度を制御する。例えば、並列熱交換器５−１の冷媒過熱度が他の並列熱交換器５−２及び５−３よりも大きい場合、制御装置９０は、第１の流量調整装置７−１の開度を開き、決定した合計開度となるよう、第１の流量調整装置７−１を開いた分だけ第１の流量調整装置７−２、７−３を絞ってもよく、又は、第１の流量調整装置７−２、７−３を絞り、その分だけ第１の流量調整装置を開いてもよい。
【０１２６】
ここで、本実施の形態３における並列熱交換器５−１〜５−４のうち、蒸発器として機能している並列熱交換器に接続された第１の流量調整装置７−１〜７−４の合計開度の制御の効果について説明する。
【０１２７】
本実施の形態３では、インジェクション配管３８を設け、圧縮機１に気液二相冷媒、もしくはガス冷媒を流入させることで、実施の形態１に比べて、暖房能力を向上することができる。例えば、圧縮機１の圧縮室に気液二相冷媒、もしくはガス冷媒を流入させることで、圧縮室の冷媒密度を増加させ、圧縮機から吐出する冷媒流量を増加させることができ、これにより暖房能力が向上する。また、圧縮機１から吐出される冷媒の温度に上限が設定されており、圧縮機１の周波数が大きいほど冷媒の温度が上昇しやすい場合、圧縮機１に気液二相冷媒を流入させることで、冷媒の温度を下げることができる。これにより、圧縮機１をより大きな周波数で動作させることができるため、冷媒流量を増加させ、暖房能力を向上させることができる。しかし、インジェクション配管３８によって暖房能力を向上させるためには、インジェクション配管３８に所定の冷媒流量を流入させる必要があり、冷媒流量を確保するためには、インジェクション配管３８の入口である分岐部の冷媒の圧力を所定値に保つ必要がある。
【０１２８】
そこで、蒸発器として機能している並列熱交換器５−１〜５−４に接続された第１の流量調整装置７−１〜７−４の合計開度を制御し、分岐部の冷媒の圧力である第２の圧力検知器９５の値が所定値になるように制御することで、インジェクション配管３８に必要な冷媒流量を確保することができる。
【０１２９】
なお、空気調和装置１０２が暖房デフロスト運転を行った後の暖房通常運転においても上記のように、第１の流量調整装置７−１〜７−４の合計開度を制御し、その合計開度を満たしつつ、並列熱交換器５−１〜５−４の着霜状態に合わせて第１の流量調整装置７−１〜７−４のそれぞれの開度を制御してもよい。
【０１３０】
本実施の形態３の空気調和装置１０２では、第２の延長配管３３−１から第１の流量調整装置７−１〜７−４へ流れる冷媒の一部を分岐して圧縮機１へと流入させるインジェクション配管３８と分岐部の冷媒の圧力を検知する第２の圧力検知器９５とを設け、蒸発器として機能している並列熱交換器５−１〜５−４に接続された第１の流量調整装置７−１〜７−４の合計開度を制御し、その合計開度を満たしつつ、蒸発器の着霜状態に応じて第１の流量調整装置のそれぞれを制御する。合計開度は、例えば、蒸発器として機能する並列熱交換器に接続される第１の流量調整装置の全てを積算した全流動抵抗に相当する。本実施の形態３によれば、並列熱交換器の着霜状態に応じた流量制御による暖房能力の向上だけでなく、インジェクション配管に所定の冷媒流量を流入させることで、実施の形態１に比べてさらに暖房能力が向上し、室内の快適性を向上させることができる。
【０１３１】
なお、上述の実施の形態１〜３では、室外熱交換器５が４つの並列熱交換器５−１〜５−４に分割された場合を説明したが、分割数は４つに限定されない。２つ以上の並列熱交換器を備え、暖房通常運転時に蒸発器が２つ以上となる構成でもよく、３つ以上の並列熱交換器を備え、暖房デフロスト運転時に蒸発器が２つ以上となる構成でもよい。このような構成であっても、上述した実施の形態を適用することで、一部の並列熱交換器をデフロスト対象とし、他の並列熱交換器で暖房運転を継続するように動作させ、室内の快適性を向上させることができる。
【０１３２】
また、実施の形態１に係る空気調和装置１００、実施の形態２に係る空気調和装置１０１、及び実施の形態３に係る空気調和装置１０２が冷房運転及び暖房運転を切り替える装置である場合を例に説明したが、空気調和装置はこれらの装置に限定されない。冷暖同時運転できる回路構成の空気調和装置についても、上述の実施の形態１〜３を適用できる。また、上述の実施の形態１〜３において、冷暖切替装置２を省略し、空気調和装置が暖房通常運転及び暖房デフロスト運転のみを行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１３３】
１  圧縮機、２  冷暖切替装置、３ｂ、３ｃ  負荷側熱交換器、４ｂ、４ｃ  第１の減圧装置、５  室外熱交換器、５−１〜５−４  並列熱交換器、５ａ  伝熱管、５ｂ、５ｂｎ  フィン、５ｆ  室外ファン、６  アキュムレータ、７−１〜７−４  第１の流量調整装置、８−１〜８−４  第１の開閉装置、９−１〜９−４  第２の開閉装置、１０  第３の減圧装置、１１−１、１１−２  第２の流量調整装置、１２−１〜１２−４  第２の減圧装置、１３  第４の減圧装置、３１  吐出配管、３２−１、３２−２ｂ、３２−２ｃ  第１の延長配管、３３−１、３３−２ｂ、３３−２ｃ  第２の延長配管、３４−１〜３４−４  第１の接続配管、３５−１〜３５−４  第２の接続配管、３６  吸入配管、３７  バイパス配管、３８  インジェクション配管、５１ａ〜５１ｄ  開口、５２  流路切替ユニット、９０  制御装置、９１  第１の圧力検知器、９２−１〜９２−４  温度検知器、９３−１、９３−２  温度検知器、９４  外気温度検知器、９５  第２の圧力検知器、１００、１０１、１０２  空気調和装置、Ａ  室外機、Ｂ、Ｃ  室内機。
【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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【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年11月25日(2019.11.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明に係る空気調和装置は、圧縮機と、負荷側熱交換器と、第１の減圧装置と、互いに並列に接続された複数の並列熱交換器とが配管で接続され、冷媒が循環する主回路と、前記圧縮機が吐出した冷媒の一部を分流するバイパス配管と、前記複数の並列熱交換器のうち、デフロスト対象の並列熱交換器を前記バイパス配管に接続する流路切替ユニットと、前記複数の並列熱交換器に接続され、該複数の並列熱交換器に流通する冷媒流量を調整する複数の流量調整装置と、前記流路切替ユニット及び前記複数の流量調整装置を制御する制御装置と、を備え、前記複数の並列熱交換器を蒸発器として機能させる暖房運転モードと、前記複数の並列熱交換器のうち一部の並列熱交換器をデフロスト対象として、他の並列熱交換器を蒸発器として機能させる暖房デフロスト運転モードと、を有し、前記複数の流量調整装置の数が前記複数の並列熱交換器の数よりも少なく、少なくとも１つの前記流量調整装置が２つ以上の並列熱交換器と接続され、前記制御装置は、前記暖房デフロスト運転モード、又は該暖房デフロスト運転モードの実行後の前記暖房運転モードにおいて、前記複数の並列熱交換器のうち、蒸発器として機能する並列熱交換器の着霜状態に応じて該並列熱交換器を流れる冷媒流量を調整するように前記流量調整装置を制御するものである。
【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】
圧縮機と、負荷側熱交換器と、第１の減圧装置と、互いに並列に接続された複数の並列熱交換器とが配管で接続され、冷媒が循環する主回路と、
前記圧縮機が吐出した冷媒の一部を分流するバイパス配管と、
前記複数の並列熱交換器のうち、デフロスト対象の並列熱交換器を前記バイパス配管に接続する流路切替ユニットと、
前記複数の並列熱交換器に接続され、該複数の並列熱交換器に流通する冷媒流量を調整する複数の流量調整装置と、
前記流路切替ユニット及び前記複数の流量調整装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記複数の並列熱交換器を蒸発器として機能させる暖房運転モードと、
前記複数の並列熱交換器のうち一部の並列熱交換器をデフロスト対象として、他の並列熱交換器を蒸発器として機能させる暖房デフロスト運転モードと、
を有し、
前記複数の流量調整装置の数が前記複数の並列熱交換器の数よりも少なく、
少なくとも１つの前記流量調整装置が２つ以上の並列熱交換器と接続され、
前記制御装置は、
前記暖房デフロスト運転モード、又は該暖房デフロスト運転モードの実行後の前記暖房運転モードにおいて、前記複数の並列熱交換器のうち、蒸発器として機能する並列熱交換器の着霜状態に応じて該並列熱交換器を流れる冷媒流量を調整するように前記流量調整装置を制御する、
空気調和装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記複数の並列熱交換器のうち、蒸発器として機能する並列熱交換器に流入させる冷媒流量について、着霜量が少ないほど該冷媒流量が多くなるように前記流量調整装置を制御する、請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記暖房デフロスト運転モード又は前記暖房運転モードにおいて、
蒸発器として機能する２つ以上の前記並列熱交換器の着霜量の大小関係を、前記暖房デフロスト運転モードにおいてデフロストを実施した順番で判定し、
前記２つ以上の並列熱交換器のそれぞれに流入させる冷媒流量について、前記順番が遅いほど該冷媒流量が多くなるように前記流量調整装置を制御する、請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記複数の並列熱交換器のうち、蒸発器として機能する２つ以上の並列熱交換器の着霜状態を求める値を検知する検知装置をさらに有し、
前記制御装置は、
前記２つ以上の並列熱交換器に流入させる冷媒流量について、前記検知装置が検知した値を用いて求まる着霜状態に応じて、着霜量が少ないほど該冷媒流量が多くなるように前記流量調整装置を制御する、請求項１又は２に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記検知装置は、
前記複数の並列熱交換器のうち、蒸発器として機能する並列熱交換器の冷媒圧力を検知する第１の圧力検知器と、
前記複数の並列熱交換器のうち、蒸発器として機能する並列熱交換器の下流側の冷媒温度を検知する温度検知器と、
を有する、請求項４に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記第１の圧力検知器が検知した冷媒圧力から算出される冷媒飽和温度と前記温度検知器が検知した冷媒温度とから算出される冷媒過熱度で前記着霜状態を判定し、
前記冷媒過熱度が小さいほど着霜量が多く、前記冷媒過熱度が大きいほど着霜量が少ないと判定する、請求項５に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記暖房運転モードから前記暖房デフロスト運転モードに切り替わる際に、
前記制御装置は、
前記複数の並列熱交換器のうち、蒸発器として機能する並列熱交換器の着霜状態に応じて、該並列熱交換器に接続される前記流量調整装置の流動抵抗を変化させる、請求項４〜６のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの前記流量調整装置に接続される前記２つ以上の並列熱交換器が蒸発器として機能する場合の下流側に、１つの前記温度検知器が、該２つ以上の並列熱交換器の冷媒温度を検知する位置に設置されている、請求項５又は６に記載の空気調和装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの前記流量調整装置に接続される前記２つ以上の並列熱交換器のうち、一方又は両方がデフロスト対象として選択された場合の下流側に設けられ、デフロスト対象の並列熱交換器から流出する冷媒を減圧する第２の減圧装置をさらに有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項１０】
前記バイパス配管に設けられ、該バイパス配管に流入する冷媒を減圧する第３の減圧装置をさらに有する、請求項９に記載の空気調和装置。
【請求項１１】
前記制御装置は、
前記負荷側熱交換器が凝縮器として機能する場合の暖房負荷を算出し、
前記暖房デフロスト運転モードにおいて、前記複数の並列熱交換器のうち、デフロスト対象とする並列熱交換器の数を前記暖房負荷に応じて変更する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項１２】
外気温度を検知する外気温度検知器をさらに有し、
前記制御装置は、
前記暖房デフロスト運転モードにおいて、前記複数の並列熱交換器のうち、デフロスト対象とする並列熱交換器の数を前記外気温度に応じて変更する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項１３】
前記第１の減圧装置から前記流量調整装置へ流れる冷媒の一部を分流して前記圧縮機に流入させるインジェクション配管と、
前記インジェクション配管に設けられた第４の減圧装置と、
前記インジェクション配管の分岐部の冷媒圧力を検知する第２の圧力検知器と、
を有し、
前記制御装置は、
前記暖房デフロスト運転モード、又は該暖房デフロスト運転モードの実行後の前記暖房運転モードにおいて、前記第２の圧力検知器で検知される圧力が所定値になるように、前記複数の並列熱交換器のうち蒸発器として機能する並列熱交換器に接続される前記流量調整装置の全てを積算した全流動抵抗を決定し、決定した全流動抵抗を満たしつつ、該並列熱交換器の着霜状態に応じて該並列熱交換器を流れる冷媒流量を調整するように該流量調整装置の各々を制御する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【国際調査報告】
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2019073621.tif 000021
2019073621.tif 000022
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