(57)【要約】【課題】除霜中の低圧上昇を抑え圧縮機の信頼性面を向上させつつ、快適性の低下や溶け残りの問題も発生しない安定した除霜運転を、暖房運転を継続しながら実施できる空気調和装置を提供する。【解決手段】ヒートポンプ式冷凍サイクルの室内熱交換器３と減圧器４の間と圧縮機１の吸い込み側を連結する第１のバイパス回路６を設け、第１のバイパス回路６に二方弁７、冷媒加熱器９を設け、さらに冷凍サイクルに連結された四方弁２と室内熱交換器３の間と減圧器４と室外熱交換器５の間を連結する第２のバイパス回路１３を設け、第２のバイパス回路１３に二方弁１４を設け、室外熱交換器５の除霜を行う際、第１のバイパス回路６の二方弁７を開放して、第２のバイパス回路１３の二方弁１４を開放して除霜運転を行う空気調和装置において、除霜区間中に冷媒加熱器をＯＮまたはＯＦＦさせる制御条件を設ける。【選択図】図１
2008121918.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、室外熱交換器を冷媒回路で連結したヒートポンプ式冷凍サイクルと、室内機と室外機にそれぞれ送風機を具備させ、この冷凍サイクルに連結された前記室内熱交換器と前記減圧器の間と前記四方弁と前記室外熱交換器の間を連結する第１のバイパス回路を設け、前記第１のバイパス回路に二方弁及び冷媒加熱器を設け、さらに前記冷凍サイクルに連結された前記四方弁と前記室内熱交換器の間と、前記減圧器と前記室外熱交換器の間、または前記冷凍サイクルに連結された前記圧縮機と前記四方弁の間と、前記減圧器と前記室外熱交換器の間を連結する第２のバイパス回路を設け、前記第２のバイパス回路に二方弁を設け、前記室外熱交換器の除霜を行う際、前記冷媒加熱器に通電させ、前記第１のバイパス回路の二方弁を開放して、前記第２のバイパス回路の二方弁を開放して除霜運転を行う空気調和装置において、除霜区間中に冷媒加熱器をＯＮまたはＯＦＦさせる制御条件を設けたことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記冷媒加熱器は、外気温度により加熱出力を変更することを特徴とする請求項１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、ヒートポンプ運転による暖房運転時において、暖房を継続しながら室外熱交換器に付着した霜を除霜する除霜運転を行う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、この種のヒートポンプ式空気調和器の除霜方式は、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る。即ち、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、熱交換器に付着した霜を融解するものである。
【０００３】
この除霜方式では、除霜時は室内側の熱交換器が蒸発器となるため、室内の部屋の温度が低下して冷風感を感じるという基本的課題があった。この基本的課題への対策として、暖房継続しながら除霜運転する発明が考えられてきた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図５は従来の空気調和装置の冷凍サイクルの構成図である。
【０００５】
同図に示すように、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、減圧器、室外熱交換器を冷媒回路で連結したヒートポンプ式冷凍サイクルと、室内機と室外機にそれぞれ送風機を具備させ、この冷凍サイクルに連結された前記室内熱交換器と前記減圧器の間と前記四方弁と前記室外熱交換器の間を連結する第１のバイパス回路を設け、前記第１のバイパス回路に二方弁及び冷媒加熱器を設け、さらに前記冷凍サイクルに連結された前記四方弁と前記室内熱交換器の間と、前記減圧器と前記室外熱交換器の間、または前記冷凍サイクルに連結された前記圧縮機と前記四方弁の間と、前記減圧器と前記室外熱交換器の間を連結する第２のバイパス回路を設け、前記第２のバイパス回路に二方弁を設け、前記室外熱交換器の除霜を行う際、前記冷媒加熱器に通電させ、前記第１のバイパス回路の二方弁を開放して、前記第２のバイパス回路の二方弁を開放して前記冷媒加熱器によって加熱された冷媒が、前記圧縮機を通った後、前記室内熱交換器を通る流れと前記除霜用回路から前記室外熱交換器を通る流れとに分岐され、これらの分岐した冷媒の流れが前記冷媒加熱回路の入口で合流し、再び前記冷媒加熱器によって加熱されるように構成されている発明が開示されている。
【０００６】
図７従来の空気調和装置の除霜運転時のタイムチャートである。
【０００７】
除霜開始判断が動作するとヒートポンプによる暖房運転から除霜準備区間のシーケンス１の冷媒加熱運転による暖房運転に移行し、前記圧縮機の周波数を所定の指示周波数に設定し、前記減圧器の開度を設定し、前記冷媒加熱器を加熱して冷媒加熱運転を行う。
【０００８】
所定のシーケンスｔ１時間経過後、シーケンス２へ移行し前記減圧器の開度の設定と前記第１のバイパス回路の冷媒加熱用二方弁を開方向に制御する。
【０００９】
所定のシーケンスｔ２時間経過後、除霜区間のシーケンス３へ移行し、前記冷媒加熱器はＯＮを継続し、前記圧縮機の周波数を除霜周波数に設定、前記第２のバイパス回路の除霜用二方弁を開方向に制御し、前記減圧器の開度を閉弁または除霜開始より絞り方向に設定し、部屋の快適性を考慮された除霜区間時間終了まで除霜運転を行う。このとき、前記四方弁は暖房を継続するため、暖房回路のままで除霜中も切り換えしない。また前記室外
送風機は除霜中停止する。
【００１０】
除霜終了後、シーケンス４へ移行し、前記第１のバイパス回路の冷媒加熱用二方弁を開放運転した状態で第２のバイパス回路の除霜用二方弁を閉方向に制御して、前記室外送風機を運転することで、前記室外熱交換器に除霜中に蓄熱した熱を放熱して、霜および氷を溶解する。
【００１１】
所定のシーケンスｔ４時間経過後シーケンス５へ移行し、通常のヒートポンプ暖房運転に復帰し、前記冷媒加熱器がＯＦＦされ、前記第１のバイパス回路の冷媒加熱用二方弁も閉方向に制御される。前記減圧器は通常運転開度に設定される。
【００１２】
所定のシーケンスｔ５秒経過後、除霜運転制御は終了となる。
【００１３】
図６は従来の空気調和装置の除霜運転制御におけるシーケンス３からの冷媒加熱器についてのフローチャートである。
【００１４】
除霜区間のシーケンス３に移行後、冷媒加熱器をＯＮし、部屋の快適性を考慮された除霜区間時間（所定の設定時間ｔ３秒）終了まで除霜運転を行う。除霜区間終了後、除霜終了制御区間シーケンス４に移行する。冷媒加熱器はＯＮを継続する。
【特許文献１】特開２００６−２４２４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、この冷凍サイクルの制御方式では、次のような課題が発生する。
この冷凍サイクルの制御は、除霜区間で室外熱交換器に除霜周波数で高温高圧の冷媒を流して熱交換器に付着した霜を融解する除霜運転において、除霜されて着霜量が少なくなるにつれて低圧が上昇し、圧縮機から冷媒の吐出量が増加することで圧縮機のオイル面が低下するという課題を有していた。
【００１６】
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、圧縮機の信頼性面を向上させつつ、快適性の低下や溶け残りの問題も発生しない安定した除霜運転を、暖房運転を継続しながら実施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】
【００１７】
前記従来の課題を解決するために、本発明は、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、減圧器、室外熱交換器を冷媒回路で連結したヒートポンプ式冷凍サイクルと、室内機と室外機にそれぞれ送風機を具備させ、この冷凍サイクルに連結された前記室内熱交換器と前記減圧器の間と前記四方弁と前記室外熱交換器の間を連結する第１のバイパス回路を設け、前記第１のバイパス回路に二方弁及び冷媒加熱器を設け、さらに前記冷凍サイクルに連結された前記四方弁と前記室内熱交換器の間と、前記減圧器と前記室外熱交換器の間、または前記冷凍サイクルに連結された前記圧縮機と前記四方弁の間と、前記減圧器と前記室外熱交換器の間を連結する第２のバイパス回路を設け、前記第２のバイパス回路に二方弁を設け、前記室外熱交換器の除霜を行う際、前記冷媒加熱器に通電させ、前記第１のバイパス回路の二方弁を開放して、前記第２のバイパス回路の二方弁を開放して前記冷媒加熱器によって加熱された冷媒が、前記圧縮機を通った後、前記室内熱交換器を通る流れと前記除霜用回路から前記室外熱交換器を通る流れとに分岐され、これらの分岐した冷媒の流れが前記冷媒加熱回路の入口で合流し、再び前記冷媒加熱器によって加熱されるように構成されている空気調和装置の除霜運転制御において、除霜区間中に冷媒加熱器をＯＮまたはＯＦＦさせる制御条件を設け、低圧の上昇を抑えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の空気調和装置は、圧縮機の信頼性面を向上させつつ、快適性の低下や溶け残りの問題も発生しない安定した除霜運転を、暖房運転を継続しながら実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
第１の発明は、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、減圧器、室外熱交換器を冷媒回路で連結したヒートポンプ式冷凍サイクルと、室内機と室外機にそれぞれ送風機を具備させ、この冷凍サイクルに連結された前記室内熱交換器と前記減圧器の間と前記四方弁と前記室外熱交換器の間を連結する第１のバイパス回路を設け、前記第１のバイパス回路に二方弁及び冷媒加熱器を設け、さらに前記冷凍サイクルに連結された前記四方弁と前記室内熱交換器の間と、前記減圧器と前記室外熱交換器の間、または前記冷凍サイクルに連結された前記圧縮機と前記四方弁の間と、前記減圧器と前記室外熱交換器の間を連結する第２のバイパス回路を設け、前記第２のバイパス回路に二方弁を設け、前記室外熱交換器の除霜を行う際、前記冷媒加熱器に通電させ、前記第１のバイパス回路の二方弁を開放して、前記第２のバイパス回路の二方弁を開放して除霜運転を行う空気調和装置において、除霜区間中に冷媒加熱器をＯＮまたはＯＦＦさせる制御条件を設けたことを特徴とするもので、この制御をなすことにより、除霜区間で室外熱交換器に除霜周波数で高温高圧の冷媒を流して熱交換器に付着した霜を融解する除霜運転において、室外配管温度が所定の温度を超えた場合に冷媒加熱器をＯＦＦすることで熱エネルギーを増加させずに室外熱交換器で熱交換を行うため低圧を下げることができ、圧縮機から冷媒の吐出量を抑え、圧縮機オイル面の低下を防ぐことができる。
【００２０】
また、除霜区間で室外熱交換器に除霜周波数で高温高圧の冷媒を流して熱交換器に付着した霜を融解する除霜運転において、冷媒加熱器がＯＦＦされた場合でも室外配管温度が所定の温度を下回った場合には冷媒加熱器を再度ＯＮすることで熱エネルギーを増加させ熱交換器に付着した霜を融解する除霜能力を増加することができるので、快適性の低下や溶け残りの問題も発生しないうえに、低圧も下げられた状態からの低圧上昇となるので、圧縮機オイル面の低下も防ぐことができる。
【００２１】
以上のように、低圧上昇を抑え圧縮機からの冷媒の吐出量を抑え信頼性面を向上させつつ、快適性の低下や溶け残りの問題も発生しない安定した除霜運転を、暖房運転を継続しながら実施できる。
【００２２】
第２の発明は、前記除霜運転中の外気温度によって冷媒加熱器の加熱出力を変更することを特徴とするもので、この制御をなすことにより、除霜区間で室外熱交換器に除霜周波数で高温高圧の冷媒を流して熱交換器に付着した霜を融解する除霜運転において、外気温度が低い場合には冷媒加熱器の加熱出力を上げ除霜能力を上げ、また外気温度が高い場合には冷媒加熱器の加熱出力を下げ除霜能力を少なくすることで、外気温度の融解と冷媒加熱器の融解による最適な除霜能力と最適な除霜時間での除霜運転によって圧縮オイル面の低下も防ぐことができる。
【００２３】
以上のように、最適な除霜運転で圧縮機の信頼性面を向上させつつ、快適性の低下や溶け残りの問題も発生しない安定した除霜運転を、暖房運転を継続しながら実施できる。
【００２４】
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。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本願発明にかかる実施の形態１を示す制御ブロック図である。
同図に示すように、除霜区間のシーケンス３から除霜終了制御区間のシーケンス４へ移行
するまでの冷媒加熱器のＯＮ／ＯＦＦ切り換え判定条件は、マイコン５０にて室外配管温度検出手段５１と設定時間経過判定手段５２から冷媒加熱器ＯＮ／ＯＦＦの判定部５４で判断され、条件を満たした場合に冷媒加熱器をＯＮまたはＯＦＦに制御する。
【００２６】
次に図２は、本願発明にかかる実施の形態１を示す除霜運転制御におけるシーケンス３からの冷媒加熱器についてのフローチャートである。
【００２７】
同図に示すように、除霜区間のシーケンス３に移行１０１後、冷媒加熱器をＯＮする１０２。除霜区間のシーケンス３に移行１０１後、経過時間Ａ秒が設定時間経過判定１０３により所定のシーケンス設定時間ｔ３秒を経過したならば、除霜終了制御区間のシーケンス４に移行１０９する。
【００２８】
経過時間Ａ秒がシーケンス設定時間ｔ３秒を経過していなければ、次の室外配管温度判定１０４により現在の室外配管温度Ｔ℃が所定の設定室外配管温度ｔａ℃を超えたかを判断する。室外配管温度ｔａ℃を超えていなければ、冷媒加熱器ＯＮ１０２を継続する。
【００２９】
室外配管温度ｔａ℃を超えていれば、冷媒加熱器をＯＦＦ１０５させる。
【００３０】
冷媒加熱器をＯＦＦ１０５後に再度、設定時間経過判定１０６により経過時間Ａ秒が所定のシーケンス設定時間ｔ３秒を経過したか判断し、経過したならば、除霜終了制御区間のシーケンス４に移行１０９する。
【００３１】
経過時間Ａ秒がシーケンス設定時間ｔ３秒を経過していなければ、次の室外配管温度判定１０７により現在の室外配管温度Ｔ℃が所定の設定室外配管温度ｔｂ℃を下回ったかを判断する。
【００３２】
室外配管温度ｔｂ℃を下回っていれば、再度冷媒加熱器をＯＮ１０２する。
【００３３】
室外配管温度ｔｂ℃を下回っていなければ、次の室外配管温度判定１０８により現在の室外配管温度Ｔ℃が所定の設定室外配管温度ｔｃ℃を超えたかを判断する。
【００３４】
室外配管温度ｔｃ℃を超えていなければ、冷媒加熱器ＯＦＦ１０５を継続する。
【００３５】
室外配管温度ｔｃ℃を超えていれば、除霜区間を終了し除霜終了制御区間のシーケンス４へ移行１０９する。
【００３６】
冷媒加熱器ＯＮ／ＯＦＦ制御後のシーケンス４は冷媒加熱器をＯＦＦする。
【００３７】
次に図３は、本願発明にかかる除霜運転制御が動作したときの挙動を示すタイムチャートである。
【００３８】
同図に示すように、除霜開始判断が動作するとヒートポンプによる暖房運転から除霜準備区間のシーケンス１の冷媒加熱運転による暖房運転に移行し、圧縮機１の周波数を所定の指示周波数に設定し、減圧器４の開度を設定し、冷媒加熱器９を加熱して冷媒加熱運転を行う。
【００３９】
このとき内ファンは暖房を継続するので、停止することはない。
【００４０】
所定のシーケンスｔ１秒経過後、シーケンス２へ移行し減圧器４の開度の設定と前記第１のバイパス回路６の冷媒加熱用二方弁７を開方向に制御する。所定のシーケンスｔ２秒
経過後、除霜区間のシーケンス３へ移行し、圧縮機１の周波数を除霜周波数に設定、第２のバイパス回路１３の除霜用二方弁１４を開方向に制御し、減圧器４の開度を閉弁または除霜開始より絞り方向に設定し、部屋の快適性を考慮された除霜区間時間ｔ３秒終了まで除霜運転を行う。
【００４１】
このとき、冷媒加熱器９はＯＮを継続しており室外配管温度検出手段２０により室外配管温度を検知し、室外配管温度判定により冷媒加熱器のＯＮ／ＯＦＦを制御する。このとき、四方弁２は暖房を継続するため、暖房回路のままで除霜中も切り換えない。また室外送風機１７は除霜中停止する。
【００４２】
除霜終了後、シーケンス４へ移行し、冷媒加熱器をＯＦＦし、第１のバイパス回路６の冷媒加熱用二方弁７を開放運転した状態で第２のバイパス回路１３の除霜用二方弁１４を閉方向に制御して、室外送風機１７を運転することで、室外熱交換器５に除霜中に蓄熱した熱を放熱して、霜および氷を溶解する。
【００４３】
所定のシーケンスｔ４秒経過後シーケンス５へ移行し、通常のヒートポンプ暖房運転に復帰し、冷媒加熱器９はＯＦＦを継続し、第１のバイパス回路６の冷媒加熱用二方弁７も閉方向に制御される。減圧器４は通常運転開度に設定される。
【００４４】
所定のシーケンスｔ５秒経過後、除霜運転制御は終了となる。
【００４５】
（実施の形態２）
図１は、本願発明にかかる実施の形態２を示す制御ブロック図である。
【００４６】
同図に示すように、除霜区間のシーケンス３から除霜終了制御区間のシーケンス４へ移行するまでの冷媒加熱器の加熱出力変更判定条件は、マイコン５０にて室外配管温度検出手段５１と設定時間経過判定手段５２と、外気温度検出手段５３から冷媒加熱器の加熱出力変更判定部５４で判断され、条件により冷媒加熱器の加熱出力を制御する。
【００４７】
次に図４は、本願発明にかかる実施の形態２を示す除霜運転制御におけるシーケンス３からの冷媒加熱器についてのフローチャートである。
【００４８】
同図に示すように、除霜区間のシーケンス３に移行１０１後、外気温度判定２０１により現在の外気温度Ｂ℃が所定の設定外気温度ｔｄ℃より高いか低いかを判断する。
【００４９】
現在の外気温度Ｂ℃が所定の設定外気温度ｔｄ℃より高い場合は冷媒加熱器９の加熱出力をＱｅ％とし、現在の外気温度Ｂ℃が所定の設定外気温度ｂ℃より低い高い場合は冷媒加熱器９の加熱出力をＱｆ％と制御する。
【００５０】
このとき冷媒加熱器の出力はＱｅ％＜Ｑｆ％とする。
【００５１】
またこの場合、所定の設定温度ｔｄ℃だけに限らず、いくつかの温度範囲で設定してもよい。
【００５２】
除霜区間のシーケンス３に移行１０１後、経過時間Ａ秒が設定時間経過判定１０３により所定のシーケンス設定時間ｔ３秒を経過したならば、除霜終了制御区間のシーケンス４に移行１０９する。
【００５３】
経過時間Ａ秒がシーケンス設定時間ｔ３秒を経過していなければ、次の室外配管温度判定１０４により現在の室外配管温度Ｔ℃が所定の設定室外配管温度ｔａ℃を超えたかを判
断する。
【００５４】
室外配管温度ｔａ℃を超えていなければ、外気温度判定２０１に移行し、冷媒加熱器の加熱出力を制御する。室外配管温度ｔａ℃を超えていれば、冷媒加熱器をＯＦＦ１０５させる。
【００５５】
冷媒加熱器をＯＦＦ１０５後に再度、設定時間経過判定１０６により経過時間Ａ秒が所定のシーケンス設定時間ｔ３秒を経過したか判断し、経過したならば、除霜終了制御区間のシーケンス４に移行１０９する。
【００５６】
経過時間Ａ秒がシーケンス設定時間ｔ３秒を経過していなければ、次の室外配管温度判定１０７により現在の室外配管温度Ｔ℃が所定の設定室外配管温度ｔｂ℃を下回ったかを判断する。
【００５７】
室外配管温度ｔｂ℃を下回っていれば、外気温度判定２０１に移行し、冷媒加熱器の加熱出力を制御する。室外配管温度ｔｂ℃を下回っていなければ、次の室外配管温度判定１０８により現在の室外配管温度Ｔ℃が所定の設定室外配管温度ｔｃ℃を超えたかを判断する。
【００５８】
室外配管温度ｔｃ℃を超えていなければ、冷媒加熱器ＯＦＦ１０５を継続する。室外配管温度ｔｃ℃を超えていれば、除霜区間を終了し除霜終了制御区間のシーケンス４へ移行１０９する。冷媒加熱器ＯＮ／ＯＦＦ制御後のシーケンス４は冷媒加熱器をＯＦＦする。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上のように本発明の空気調和装置は、圧縮機の信頼性面を向上させつつ、安定した除霜運転を実施することができるので、ヒートポンプ式空気調和器の除霜運転でもこの制御方式は適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本願発明にかかる制御ブロック図
【図２】本願発明にかかる実施の形態１を示す除霜運転制御におけるシーケンス３からの冷媒加熱器についてのフローチャート
【図３】本願発明にかかる除霜運転時における実施の形態１のタイムチャート
【図４】本願発明にかかる実施の形態２を示す除霜運転制御におけるシーケンス３からの冷媒加熱器についてのフローチャート
【図５】従来例の空気調和装置の構成図
【図６】従来例の形態を示す除霜運転制御におけるシーケンス３からの冷媒加熱器についてのフローチャート
【図７】従来例の除霜運転時のタイムチャート
【符号の説明】
【００６１】
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  第１のバイパス回路
７  冷媒加熱用二方弁
８  冷媒加熱用減圧器
９  冷媒加熱器
１０  加熱器ヒータ
１１  冷媒通過管部
１２  蓄熱部
１３  第２のバイパス回路
１４  除霜用二方弁
１５  除霜用減圧器
１６  室内送風機
１７  室外送風機
１８  室内機
１９  室外機
２０  室外配管温度検出手段
５０  マイコン
５１  室外配管温度検出手段
５２  設定温度経過判定手段
５３  外気温度検出手段
５５  冷媒加熱器ＯＮ／ＯＦＦの判定部  または  冷媒加熱器出力変更判定部
１０１  除霜区間シーケンス３スタート
１０２  冷媒加熱器ＯＮ
１０３  設定時間経過判定
１０４  室外配管温度判定
１０５  冷媒加熱器ＯＦＦ
１０６  設定時間経過判定
１０７  室外配管温度判定
１０８  室外配管温度判定
１０９  除霜終了制御区間シーケンス４移行
２０１  外気温度判定
２０２  冷媒加熱器の加熱出力Ｑｅ％
２０３  冷媒加熱器の加熱出力Ｑｆ％
【図１】
2008121918.tif 000003
【図２】
2008121918.tif 000004
【図３】
2008121918.tif 000005
【図４】
2008121918.tif 000006
【図５】
2008121918.tif 000007
【図６】
2008121918.tif 000008
【図７】
2008121918.tif 000009