(57)【要約】【課題】本発明は、着霜防止運転終了後においても、継続的な暖房運転を可能とすることを目的とする。【解決手段】上記目的を達成するため本発明は、圧縮機の吐出側と室外熱交換器の暖房運転時入口側とを連結するバイパス回路と、前記バイパス回路を連通・遮断を行うバイパス電磁弁と、前記圧縮機の回転数を制御するとともに、前記バイパス電磁弁を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置にて、暖房運転時に前記室外熱交換器に着霜のおそれがあるか否かを判定する場合において、着霜のおそれがあった状態から着霜のおそれが無い状態になったとき、前記圧縮機の回転数を下降させ、回転数が所定値に達した後、前記バイパス回路を遮断する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機の吐出側と室外熱交換器の暖房運転時入口側とを連結するバイパス回路と、
前記バイパス回路の連通・遮断を行うバイパス電磁弁と、
前記圧縮機の回転数を制御するとともに、前記バイパス電磁弁を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置にて、
暖房運転時に前記室外熱交換器に着霜のおそれがあるか否かを判定する場合において、着霜のおそれがあった状態から着霜のおそれが無い状態になったとき、
前記圧縮機の回転数を下降させ、
回転数が所定値に達した後、前記バイパス回路を遮断する
ことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
請求項１において、
前記空気調和機は、前記室外熱交換器は、室外熱交換器温度検出器を備え、
前記制御装置にて、前記室外熱交換器に着霜のおそれがあるか否かの判定を、前記室外熱交換器温度検出器で検出される温度にて制御を行うことを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
請求項１において、
前記空気調和機は、前記室外熱交換器は、外気温度検出器を備え、
前記制御装置にて、前記室外熱交換器に着霜のおそれがあるか否かの判定を、前記外気温度検出器で検出される温度にて制御を行うことを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
請求項１において、
前記制御装置の判定条件を設定する操作スイッチを備えていることを特徴とする空気調和機。
【請求項５】
圧縮機，切換え弁，室外膨張弁，室外熱交換器，外気温度を検出する外気温度検出器または前記室外熱交換器の温度を検出する室外熱交換器温度検出器を有する室外機と、室内熱交換器及び室内膨張弁を有する室内機と、制御装置と、を備え、
前記圧縮機、前記切換え弁、前記室内熱交換器、前記室内膨張弁、前記室外膨張弁、前記室外熱交換器、前記切換え弁、前記圧縮機を順に接続して冷凍サイクルを構成して暖房運転が可能な空気調和機において、
前記冷凍サイクルは前記圧縮機の吐出側と前記室外側熱交換器の暖房運転時入口側とを連結するバイパス回路を有し、
前記バイパス回路はバイパス電磁弁とバイパス減圧機構を備え、
前記制御装置にて、暖房運転時に、前記室外熱交換器に着霜のおそれがあるか否かを判定し、着霜のおそれがある場合に、前記バイパス電磁弁を開通状態とし、前記圧縮機の吐出側から冷媒を前記バイパス減圧装置を通して前記室外熱交換器に供給する着霜防止制御と共に、前記圧縮機の回転数を上昇させる制御を行い、着霜防止制御中に着霜のおそれがないと判定した場合に、前記圧縮機の回転数を下降させた後に前記バイパス回路を遮断する制御を行うことを特徴とする空気調和機。
【請求項６】
請求項５において、
前記制御装置にて、着霜防止制御中に着霜のおそれがないと判定した場合に、前記圧縮機の回転数を前記バイパス回路開通前の回転数に移行し、その後に前記バイパス回路を遮断する制御を行うことを特徴とする空気調和機。
【請求項７】
請求項５において、
前記制御装置にて、前記室外熱交換器に着霜のおそれがあるか否かの判定を、前記外気温度検出器または前記室外熱交換器温度検出器で検出される温度にて制御を行うことを特徴とする空気調和機。
【請求項８】
請求項５において、
前記制御装置にて、着霜のおそれがある場合に、前記バイパス電磁弁を開通状態とし、前記圧縮機の吐出側から冷媒を前記バイパス減圧機構を通して分流して前記室外熱交換器に供給すると共に、前記圧縮機の回転数を上昇させる制御を行い、所定時間経過後に前記圧縮機の回転数を下降させた後に前記バイパス回路を遮断する制御を行うことを特徴とする空気調和機。
【請求項９】
請求項５において、
前記制御装置の判定条件を設定する操作スイッチを備えていることを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機に係り、特に暖房運転可能な冷凍サイクルを備えた空気調和機に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
暖房運転可能な冷凍サイクルを備えた従来の空気調和機では、暖房運転時に、外気温度の低下に伴い、室外熱交換器の温度が０℃以下となり、外気中の水分が霜となり室外熱交換器に付着する。この状態で暖房運転を続けた場合、霜が徐々に成長して室外熱交換器の熱交換性能を阻害し、暖房能力が低下する問題が生じる。
【０００３】
それを防止するため、室外熱交換器の着霜を検出し、霜を融かすための運転（以下、除霜運転と呼ぶ）を実施することが行われている。除霜運転には、逆サイクル方式とバイパス方式とが知られている。
【０００４】
逆サイクル方式は、切換え弁を切換えることで冷凍サイクルを冷房サイクルに切換えて、室内機及び室外機の送風機の運転を停止し、圧縮機から吐出される高温高圧のガス冷媒を室外熱交換器に流すことにより室外熱交換器に付着した霜を融かすものである。従って、この除霜運転の間は、暖房能力がゼロになると共に、室内熱交換器が蒸発器として動作してその温度が低下することから、室内空間の快適性の低下を招き、ユーザーにとって空気調和機に対する不満の一つとなっていた。
【０００５】
一方のバイパス方式では、暖房を継続したまま除霜することができる。従って、この除霜運転を着霜防止運転と称することとする。室内に放出する熱量の一部を除霜に利用するため、除霜のための時間を要するとともに暖房能力が低下し、室温が低下してしまう。
【０００６】
どちらの方式でも、除霜運転中は暖房能力が低下または暖房運転が停止して室内温度が低下するため、除霜運転は極力短時間で終わらせることが望ましい。
【０００７】
このような除霜期間を短縮するため、除霜運転中は圧縮機駆動モータに損失熱を発生させて冷媒や圧縮機を加熱する、特許文献１のような技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−８００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１の空気調和機では、除霜運転終了後暖房運転準備期間に移り、当該期間には圧縮機を停止させてしまう。従って、この間は暖房運転を行うことができない。
【００１０】
また、除霜運転終了後に、バイパス回路を直ちに遮断すると、圧縮機の吐出圧力が上昇すると共に、圧縮機運転電流が上昇し、圧力保護制御または電流保護制御が作動して空調機を停止せざるを得ない場合もあり、この間は暖房運転を行うことができなくなる。
【００１１】
本発明は、着霜防止運転終了後においても、継続的な暖房運転を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため本発明は、
圧縮機の吐出側と室外熱交換器の暖房運転時入口側とを連結するバイパス回路と、
前記バイパス回路の連通・遮断を行うバイパス電磁弁と、
前記圧縮機の回転数を制御するとともに、前記バイパス電磁弁を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置にて、
暖房運転時に前記室外熱交換器に着霜のおそれがあるか否かを判定する場合において、着霜のおそれがあった状態から着霜のおそれがない状態になったとき、
前記圧縮機の回転数を下降させ、
回転数が所定値に達した後、前記バイパス回路を遮断する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、着霜防止運転終了後においても、継続的な暖房運転をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態の空気調和機の全体構成図である。
【図２】図１の空気調和機の制御方法を示すフローチャートである。
【図３】従来の制御方法を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の空気調和機の制御方法を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
【００１６】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の空気調和機を図１及び図２，図３，図４を用いて説明する。
【００１７】
まず、第１実施形態の空気調和機５０の全体構成，機能等に関して図１を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施形態の空気調和機５０の全体構成図である。
【００１８】
空気調和機５０は、室外機５１と、複数台（第１実施形態では、２台）の室内機５２と、室外機５１と室内機５２とを接続するガス接続配管５３及び液接続配管５４とから構成されている。ガス接続配管５３は、室外機５１のガス阻止弁１１と室内機５２の室内熱交換器７との間を連通するように設けられている。液接続配管５４は、室外機５１の液阻止弁１２と室内機５２の室内膨張弁８との間を連通するように設けられている。室内機５２は、ガス接続配管５３及び液接続配管５４を介して並列に接続されている。
【００１９】
なお、ガス阻止弁１１及び液阻止弁１２は、空気調和機５０の据付け前に室外機５１の冷凍サイクル中に充填した冷媒を封止するためのものであり、空気調和機５０を据付けてガス接続配管５３及び液接続配管５４を接続した後には常時開いた状態とされる。
【００２０】
室外機５１は、圧縮機１，切換え弁２，室外熱交換器３，室外膨張弁４，バイパス回路１７（バイパス減圧機構５及びバイパス電磁弁６を含む），図示しない室外ファン，室外熱交換器温度検出器１３，外気温度検出器１４及び室外制御装置１６ａ等を具備している。
【００２１】
圧縮機１は、その運転周波数をインバータで可変して制御される容量可変式圧縮機で構成されている。切換え弁２は、この圧縮機１から吐出された冷媒の流れ方向及び圧縮機１へ吸い込まれる冷媒の流れ方向を切換える弁であり、第１実施形態では切換え弁で構成されている。この切換え弁２は、制御装置１６により、暖房運転時に実線に示す流路を形成し、冷房運転時に点線で示す流路を形成するように制御される。
【００２２】
室外熱交換器３は、狭い間隔で並置された多数枚のプレート状フィンと、これらのフィンを貫通する蛇行状の冷媒パイプとからなるプレートフィン型熱交換器で構成されている。この冷媒パイプ内を流れる冷媒と室外ファンにより通風される外気（室外空気）とが熱交換される。
【００２３】
室外膨張弁４は、冷凍サイクルの主回路を流れる冷媒の減圧を行うための電子式膨張弁であり、室外熱交換器３と液阻止弁１２（液接続配管５４）との間に設置されている。
【００２４】
バイパス回路１７は、暖房運転時に圧縮機１から吐出される高温高圧のガス冷媒をバイパスして室外熱交換器３に供給するためのものであり、圧縮機１の吐出側冷媒配管と室外熱交換器３の暖房運転時入口側冷媒配管との間に接続されている。バイパス回路１７は、バイパス減圧機構５及びバイパス電磁弁６からなるバイパス減圧装置１８を有している。バイパス電磁弁６はバイパス回路１７を開閉するためのものであり、バイパス電磁弁６はバイパス回路１７を流れる冷媒を減圧するためのものである。
【００２５】
室外熱交換器温度検出器１３は、室外温度の一つである室外熱交換器３の温度を検出するためのものであり、第１実施形態では、暖房運転時における室外熱交換器３の入口側部分に設置されている。外気温度検出器１４は、室外温度の一つである外気温度を検出するためのものであり、第１実施形態では、室外熱交換器３へ吸込まれる外気の温度を検出するように室外熱交換器３の外気吸込み側に設置されている。
【００２６】
室外制御装置１６ａは、図示しない室外操作スイッチ等と共に室外制御基板上に搭載され、室内制御装置１６ｂと共に制御装置１６を構成する。室外操作スイッチは図示しない室内操作スイッチと共に操作スイッチを構成する。室外制御基板は室内制御基板と共に制御基板を構成する。
【００２７】
制御装置１６は、室外熱交換器温度検出器１３，外気温度検出器１４，室内温度検出器１５等のセンサで検出した信号や、操作スイッチで設定された信号等に基づいて、空気調和機５０を構成する機器の制御を行う。
【００２８】
各室内機５２は、室内熱交換器７，室内膨張弁８，室内ファン及び室内温度検出器１５等を具備している。室内熱交換器７と室内膨張弁８とは、ガス接続配管５３と液接続配管５４との間に、直列に接続して設けられている。
【００２９】
室内熱交換器７は、狭い間隔で並置された多数枚のプレート状フィンと、これらを貫通する蛇行状の冷媒パイプとからなるプレートフィン型熱交換器で構成されている。この冷媒パイプ内を流れる冷媒と室内ファンにより通風される室内空気とが熱交換される。
【００３０】
室内膨張弁８は、冷凍サイクルの主回路を流れる冷媒の減圧を行うための電子式膨張弁であり、室内熱交換器７と液接続配管５４との間に設置されている。
【００３１】
室内温度検出器１５は、室内温度を検出するためのものであり、第１実施形態では、室内熱交換器７に吸い込まれる室内空気の温度を検出するように室内熱交換器７の室内空気吸込み側に設置されている。
【００３２】
室内制御装置１６ｂは、室内操作スイッチ等と共に室内制御基板上に搭載されている。
【００３３】
次に、係る空気調和機５０の冷凍サイクルの基本動作について、図１を参照しながら説明する。
【００３４】
暖房運転について説明する。圧縮機１から吐出される高温高圧のガス冷媒は、実線矢印に示すように、切換え弁２を経由して、ガス阻止弁１１，ガス接続配管５３を通り、各室内機５２の室内熱交換器７に至り、室内熱交換器７で凝縮されて液冷媒となる。この液冷媒は、全開の室内膨張弁８，液接続配管５４及び液阻止弁１２を通って室外膨張弁４に至り、室外膨張弁４により減圧されて低温低圧のガス液混合冷媒となる。この減圧された冷媒は、室外熱交換器３により蒸発され、ガス冷媒となって切換え弁２を通り、圧縮機１に戻される。
【００３５】
係る暖房運転中に、バイパス電磁弁６を開とすることにより、圧縮機１から吐出されたガス冷媒は、上述の切換え弁２を経由した流れとは分岐し、バイパス減圧機構５にて減圧され、バイパス電磁弁６を通った後に、室外膨張弁４を通って室外熱交換器３に流入される冷媒と合流されて室外熱交換器３に流入される。これによって、冷媒をバイパスしない場合に比較して、室外熱交換器３の温度を上昇させることができる。なお、バイパス減圧機構５により流量は一定であることから、第１実施形態では、室外熱交換器３への循環量は圧縮機１の吐出循環量に比例する。
【００３６】
冷房運転について説明する。圧縮機１から吐出されるガス冷媒は、点線矢印に示すように、切換え弁２を経由して室外熱交換器３に至り、室外熱交換器３により凝縮されて液冷媒となる。この液冷媒は、全開の室外膨張弁４，液阻止弁１２及び液接続配管５４を通って室内膨張弁８に至り、室内膨張弁８で減圧されて低圧のガス液混合冷媒となる。この減圧された冷媒は、室内熱交換器７で蒸発され、ガス冷媒となってガス接続配管５３，ガス阻止弁１１及び切換え弁２を通って圧縮機１に戻される。なお、冷房運転中には、バイパス電磁弁６は常に閉じられ、バイパス回路１７は使用されない。
【００３７】
次に、暖房運転における具体的な制御方法について、図２及び図３，図４を参照しながら説明する。図２は図１の空気調和機５０の制御方法を示すフローチャートである。図３は従来の制御タイミングチャート、図４は図２の空気調和機５０の制御タイミングチャートである。この制御は制御装置１６により行われる。
【００３８】
暖房運転が開始されると、バイパス電磁弁６が閉じた状態で、室外熱交換器温度検出器１３により室外熱交換器温度を検出すると共に、外気温度検出器１４により外気温度を検出する（ステップＳ１）。次いで、検出した室外熱交換器温度及び外気温度に基づいて、室外熱交換器３に着霜のおそれがあるか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００３９】
ステップＳ２で、着霜のおそれがあると判定した場合には、バイパス電磁弁６を開く（ステップＳ３）。バイパス電磁弁６を開弁することで、圧縮機１から吐出される高温高圧のガス冷媒がバイパス回路１７に分流され、バイパス減圧機構５で減圧されて室外熱交換器３へ流通される。
【００４０】
これらの制御によれば、高温高圧のガス冷媒をバイパス回路１７を通して分流しない場合に比較して室外膨張弁４の温度を上昇させることができるので、室外熱交換器３の着霜を防止することができ、除霜運転を不用とする暖房運転が可能となり、室内空間の快適性を確保することができる。
【００４１】
上述したようにバイパス電磁弁６を開いてバイパス回路１７を通して冷媒を分流すると、室内機５２への冷媒循環量が減少して暖房能力が低下し、室内空間の快適性を損なうおそれがある。そこで、圧縮機１の回転数を上昇させて総冷媒循環量の増加を図っている（ステップＳ４）。これによって、室内機５２への冷媒循環量の減少を補うことができ、室内空間の快適性をより確実に確保できる。
【００４２】
そして、室内機５２への冷媒循環量の減少を十分に補うことができない場合を想定して、ステップＳ４に続いて、室内熱交換器７への冷媒循環量がバイパス電磁弁６を開く前の室内熱交換器７への循環量と同じになったか否かを判定する（ステップＳ５）。この判定で、冷媒循環量が同じになった場合には、ステップＳ１に戻り、バイパス電磁弁６を開いた状態の暖房運転を継続する。
【００４３】
ステップＳ５で、室内熱交換器７への冷媒循環量が同じになっていないと判定した場合には、室内温度検出器１５で室内温度を検出し、この検出した室内温度と操作スイッチ等で設定された室内設定温度との差を演算し、この差に基づいて各室内機５２の室内膨張弁８の絞り開度を演算する（ステップＳ６）。
【００４４】
この演算結果に基づいて、室内膨張弁８の絞り開度を閉方向に調整して室内機５２を流れる冷媒循環量を減少させ、その減少量の総和がバイパス回路に流れる冷媒循環量と同じ循環量になるようにし（ステップＳ７）、ステップＳ１へ戻り、処理を継続させる。
【００４５】
これらによって、バイパス回路１７からの冷媒による室外熱交換器３の温度上昇と、各室内機５２の室内熱交換器７暖房能力の確保とを調和させることができる。
【００４６】
ステップＳ２で、着霜のおそれがないと判定し、且つ、ステップＳ８で、着霜防止制御中でない場合には、ステップＳ１に戻り、バイパス電磁弁６が閉じた状態の暖房運転を継続する。
【００４７】
ステップＳ２で、着霜のおそれがないと判定し、且つ、ステップＳ８で、着霜防止制御中でありと判定した場合には、圧縮機の回転数をバイパス回路開通前の回転数にまで降下させ、その後にバイパス回路を遮断し、ステップ１に戻り、処理を継続する。
【００４８】
これらの制御により、図３及び図４に示すように、圧縮機の回転数をバイパス回路開通前の回転数にまで降下させた後にバイパス回路を遮断すると、圧縮機の吐出圧力の上昇を防ぎ、圧縮機運転電流の上昇を抑え、圧力保護制御、または電流保護制御による異常停止を防止することができ、暖房運転を継続することでの室内空間の快適性を確保することができる。
【００４９】
つまり、着霜のおそれが無くなったら、圧縮機回転数を下げ、所定値に達したらバイパス電磁弁６を閉じてバイパス回路を遮断することによって、着霜防止運転終了後においても継続的な暖房運転を行うことができる。
【００５０】
上述したように、第１実施形態によれば、暖房能力を低下させつつも、最低限の快適性を確保したまま除霜運転を不要とした暖房運転とすることができる。
【００５１】
即ち、第１実施形態は、一つの室外機５１からのガス接続配管５３と液接続配管５４とから分岐して複数の室内機５２が並列に接続して構成され、室外機５１において、圧縮機１の吐出側から室外熱交換器３と室外膨張弁４との間に連結するバイパス回路１７に減圧装置１８が設けられ、暖房運転時に室外機５１が有する温度センサ１３，１４から各要素の温度を制御装置１６が取込み、これらの温度に基づいて減圧装置１８を開閉するものである。そして、室外機５１の室外熱交換器３の温度が低下し、室外熱交換器３に着霜のおそれがある場合に、減圧装置１８を開とし、圧縮機１からの高温高圧の冷媒を減圧装置１８にて減圧し、室外熱交換器３に流通させることで、室外熱交換器３の温度の低下を防ぐ。
【００５２】
ここで減圧装置１８を開くことにより室内機５２への循環量が低下し、暖房能力の低下、室内空間の快適性を損なうおそれがある。そこで、室内機５２と室外機５１との組合せにおいて、インバータ駆動により圧縮機１の回転数を上げ、時間当りの吐出循環量を増加させることにより、室内機５２への循環量減少分を補うようにしている。
【００５３】
ここで十分に補えない場合は、各々の室内機５２に設定された室内設定温度と室内温度検出器１５で検知された実際の室内温度との差から、室内機５２が具備する室内膨張弁８の絞り開度を、快適性が確保できる必要最低限分を算出し、閉方向に調整する。これによって室内機５２への必要冷媒循環量を調整し、圧縮機１の回転数調整で補えなかったバイパス循環量分を補填することができる。
【００５４】
暖房運転における室外熱交換器３の着霜を予防するために、圧縮機１の吐出側と切換え弁２との間から室外熱交換器３へ冷媒を循環させたときに、室内機５２への冷媒循環量が低下し、暖房能力が低下するが、室内設定温度，室内温度を勘案して制御することにより、室内空間の快適性を保ったまま連続的な暖房運転を実施することが可能である。
【００５５】
また、着霜防止制御中に着霜のおそれがないと判定した場合には、圧縮機１の回転数をバイパス回路１７開通前の回転数に下降し、その後にバイパス回路１７を遮断することで、圧縮機１の吐出圧力上昇を防ぎ、圧縮機運転電流の上昇を抑えることで、圧力保護制御、または電流保護制御による異常停止を防止でき、暖房運転を継続することでの室内空間の快適性を確保することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  圧縮機
２  切換え弁
３  室外熱交換器
４  室外膨張弁
５  バイパス減圧機構
６  バイパス電磁弁
７  室内熱交換器
８  室内膨張弁
１１  ガス阻止弁、
１２  液阻止弁
１３  室外熱交換器温度検出器
１４  外気温度検出器
１５  室内温度検出器
１６  制御装置
１６ａ  室外制御装置
１６ｂ  室内制御装置
１７  バイパス回路
１８  バイパス減圧装置
５０  空気調和機
５１  室外機
５２  室内機
５３  ガス接続配管
５４  液接続配管
【図１】
2011174639.tif 000003
【図２】
2011174639.tif 000004
【図３】
2011174639.tif 000005
【図４】
2011174639.tif 000006