(57)【要約】【課題】極低温条件でも暖房たち上がり性能を維持できかつ運転停止時に違和感なく処理できる空気調和機を提供する。【解決手段】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に冷媒加熱器を有するバイパス回路を設け、暖房運転終了時に室外機のみ運転を継続し、前記冷媒加熱器にて過熱された冷媒を前記室外熱交換器に流し、前記四方弁を切り替えることなく前記室外熱交換器の除霜を行う運転停止時にも暖房サイクルを維持しながら除霜運転を行うことで、冷媒音等違和感なく室外熱交換器の着霜を溶かし、次回立ち上げ時の性能を確保する。【選択図】図１
2008116156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧縮機、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に、冷媒加熱器を有するバイパス回路を設け、暖房運転終了時に室外機のみ運転を継続し、前記冷媒加熱器にて過熱された冷媒を前記室外熱交換器に流すことで前記四方弁を切り替えることなく前記室外熱交換器の除霜を行うことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
バイパス回路を設けた冷凍サイクルは、前記冷凍サイクルに連結された室内熱交換器と減圧器の間と四方弁と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た構成で、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、前記第１のバイパス回路の二方弁を開放して冷媒加熱器で加熱された冷媒を前記圧縮機の吸入側に流す第１のバイパス運転と、前記第２のバイパス回路の二方弁を開放して前記室外熱交換器に冷媒を通過させる第２のバイパス運転を行う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】
室外熱交換器の温度を検出する室外熱交換器温度検出装置と、外気温度を検出する外気温度検出装置を備え、空気調和装置の暖房運転終了時には、少なくとも前記室外熱交換器温度検出装置及び前記外気温度検出装置のどちらか一方の検出装置からの検出温度をあらかじめ設定した所定の温度と比較し、所定の温度以下であれば、除霜運転を実施することを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前回の除霜運転終了後からの経過時間を記憶する記憶装置を備え、空気調和装置の暖房運転終了時には、前記記憶装置に記憶された前記経過時間をあらかじめ設定した所定の時間と比較し、所定の時間以上であれば、除霜運転を実施することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前回除霜運転終了後からの累積運転時間を記憶する記憶装置を備え、空気調和装置の暖房運転終了時には、前記記憶装置に記憶された前記累積運転時間をあらかじめ設定した所定の時間と比較し、所定の時間以上であれば、除霜運転を実施することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項６】
暖房運転終了時に除霜する場合、暖房運転終了時に室外機のみ運転を継続し、除霜運転を実施することを特徴とする請求項１〜５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、ヒートポンプ式空気調和機における暖房運転時の除霜運転制御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装置の除霜運転は、一般的に空気調和装置の運転中に除霜運転実施の判定を行うものである。
この除霜方式では、除霜運転開始の直前に暖房運転を停止し、再び暖房運転を行う場合、除霜運転が行われていないため、前の運転による霜がそのまま熱交換器に残り、次回起動時に能力が低下し、十分な暖房運転が行えなくなる等の課題があった。特に最近の暖房能力向上に伴う寒冷地でのヒートポンプ式空気調和機による暖房運転が浸透するにつれ、このような課題は大きくなってきている。
この課題への対策として、暖房運転停止時にも除霜運転実施の判定を行うものが考えられてきた。
【０００３】
空気調和装置の運転停止信号が送られた後、除霜運転実施の判定を行い、除霜運転開始条件を満たしていれば四方切換弁を切り換え、冷媒を暖房時の冷凍サイクルと逆方向、つまり冷房時の冷凍サイクルと同方向に流し、室外熱交換器に高温高圧の冷媒を供給することで熱交換器に付着した霜を融解させ、運転開始より十分な暖房運転が行えるというものである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６１−１７８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前期従来の構成では運転停止指示を出しているにもかかわらず、空気調和装置が運転を継続したまま除霜運転を行うため、使用者の指示と実際の動作に差異が生じ、使用者に違和感・不快感を与えるという課題を有していた。また、除霜運転を四方弁を切り替えることで実施する為、切替音および圧力変動音による違和感・不快感を与えるという課題も有していた。
【０００５】
本発明は前期従来の課題を解決するもので、暖房運転終了時に室外機のみ運転を継続し、除霜運転を行うことで使用者の指示と実際の動作との差異をなくし、違和感不快感を与えることなく、次回運転開始より十分な暖房運転を行うことが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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の空気調和装置は、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、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、膨張機構および室外熱交換器を冷媒回路で連結してなるヒートポンプ式冷凍サイクルにおいて、この冷凍サイクルにおける前記膨張機構と前記室外熱交換器の間と、前記圧縮機の吸入側の間を連結し、冷媒加熱器を有する冷媒加熱回路と、前記冷凍サイクルにおける圧縮機の吐出側と前記室外熱交換器と前記四方弁の間を連結する除霜用回路とを備え、前記冷凍サイクルのヒートポンプ運転時において前記室外熱交換器の除霜を行う際、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たこと
を特徴とするものである。
【０００７】
更に本発明の空気調和装置は、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、運転停止時に前記室外熱交換器の除霜を行う際、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ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の空気調和装置は、運転停止後に室外機のみ運転を継続し除霜運転を行うことで、次回暖房運転開始時の着霜による能力低下を阻止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、膨張機構および室外熱交換器を冷媒回路で連結してなるヒートポンプ式冷凍サイクルにおいて、この冷凍サイクルにおける前記膨張機構と前記室外熱交換器の間と、前記圧縮機の吸入側の間を連結し、冷媒加熱器を有する冷媒加熱回路と、前記冷凍サイクルにおける圧縮機の吐出側と前記室外熱交換器と前記四方弁の間を連結する除霜用回路とを備え、前記冷凍サイクルのヒートポンプ運転時において前記室外熱交換器の除霜を行う際、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たことを特徴とするものでこの構成をなすことにより、運転停止時に四方切換弁による切換音および圧力変動音による違和感・不快感を与えることなく除霜運転を行うことで次回暖房運転開始時の着霜による能力低下を阻止することができる。
【００１０】
また除霜時に四方弁を切り換えないため、圧力変動が小さく、圧縮機のオイル変動も小さいことから圧縮機の信頼性の高い運転ができる。
【００１１】
また接続配管長が長くなる場合でも除霜回路が室外で行うため、配管長による除霜運転での圧縮機オイルレベルが下がることはなく長配管商品でも圧縮機の信頼性の高い運転ができる。
【００１２】
また全体冷媒の一部を除霜用に利用するため、冷媒加熱部に極端に多くの冷媒が流れないことからコンパクトな冷媒加熱器で構成できる。
【００１３】
第２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、運転停止時に前記室外熱交換器の除霜を行う際、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ことを特徴とするものでこの構成をなすことにより、四方切換弁による切換音および圧力変動音による違和感・不快感を与えることなく、圧縮機のオイル変動も小さく圧縮機の信頼性を高めることができ、長配管商品でも圧縮機の信頼性の高い運転ができるだけでなく、二方弁の数を減らすことができ、簡単で安価な冷凍サイクルを提供することができる。
【００１４】
また、除霜に供された後の冷媒と室内熱交換器で放熱した後の冷媒が合流しないため、冷媒音が発生しにくく、冷媒音課題を解決するための冷媒合流器を必要としない。
【００１５】
また、前記合流箇所では冷媒循環量が多くなり圧力損失が増加するため、その対策として配管の管径を大きくすることが必要となり、加熱器が大型になっていたがそのような配慮が必要ないため加熱器をコンパクトに設計できる。
【００１６】
さらに、冷房回路で運転すると冷媒加熱器の配管内部は、高圧冷媒で安定して冷媒加熱器の温度が低下しないため、冷媒加熱器に結露する場合や二方弁が故障で冷媒漏れを発生した場合でも冷媒加熱器に結露が発生することもなく冷媒加熱器の信頼性、安全性を向上させることができる。
【００１７】
第３の発明は、室外熱交換器の温度を検出する室外熱交換器温度検出装置と、外気温度を検出する外気温度検出装置を備え、空気調和装置の暖房運転終了時には、少なくとも前記室外熱交換器温度検出装置及び前記外気温度検出装置のどちらか一方の検出装置からの検出温度をあらかじめ設定した所定の温度と比較することで、暖房運転停止時の室外熱交換器着霜量を推定し、着霜量が少ないと判断すれば除霜運転を行わないようにすることで、運転時間を短縮し無駄な電気代を省くことが可能になる。
【００１８】
第４の発明は、前回の除霜運転終了後からの経過時間を記憶する記憶装置を備え、空気調和装置の暖房運転終了時には、前記記憶装置に記憶された前記経過時間をあらかじめ設定した所定の時間と比較することで、暖房運転停止時の室外熱交換器着霜量を推定し、着霜量が少ないと判断すれば除霜運転を行わないようにすることで、より運転時間を短縮し無駄な電気代を省くことが可能になる。
【００１９】
第５の発明は、前回除霜運転終了後からの累積運転時間を記憶する記憶装置を備え、空気調和装置の暖房運転終了時には、前記記憶装置に記憶された前記累積運転時間をあらかじめ設定した所定の時間と比較することで、暖房運転停止時の室外熱交換器着霜量を推定し、着霜量が少ないと判断すれば除霜運転を行わないようにすることで、更に運転時間を短縮し無駄な電気代を省くことが可能になる。
【００２０】
第６の発明は、暖房運転終了時に除霜する場合、室外機のみ運転を継続して除霜運転をすることで、使用者の操作と実際の動作との差異をなくすことが可能になる。
【００２１】
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。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本願発明にかかる空気調和装置の代表構成図である。同図において、室外機２０には、圧縮機１、四方弁２、減圧器４、室外熱交換器５、第１のバイパス回路６、冷媒加熱用二方弁７、冷媒加熱器８、第２のバイパス回路９、除霜用二方弁１０、第２のバイパス回路の減圧器１１、第１のバイパス回路の減圧器１２、冷媒加熱ヒータ１３、冷媒通過
管部１４、蓄熱部１５、室外送風機１９で配設されている。室内機１８には、室内熱交換器３、室内送風機１７が配設されている。ここでの減圧器４は、電磁膨張弁でもよい。
【００２３】
次に図２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り、図３は同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。図２では室外機側で運転停止時に除霜開始判断が除霜開始判断手段５０でなされ、除霜開始と判断された時に圧縮機運転手段５１、冷媒加熱用二方弁開閉手段５２、除霜用二方弁開閉手段５３、膨張弁開度可変手段５４、室外送風機運転手段５５、四方弁切り換え手段５６、加熱器ヒータ運転停止手段が図３に示す動作をすることにより除霜運転が行われる。
【００２４】
このとき室外機２０から除霜開始信号を室内機１８で除霜開始信号受信手段５８で受信して、除霜運転の判断より室内機運転手段５９で室内機の運転をすべて停止する。
【００２５】
図３に示すように、除霜開始の判断をすると、ステップ１のヒートポンプによる暖房運転からステップ２の冷媒加熱運転による暖房運転に移行する。このときに冷媒加熱用二方弁をＯＮして開方向に制御する。
【００２６】
また加熱器ヒータをＯＮして冷媒加熱運転を行う。このとき膨張弁は閉塞運転かまたは閉塞に近い運転を行う。
【００２７】
また四方弁は、暖房回路のままで除霜中も切り替えしない。
【００２８】
次にステップ３で、除霜を行うために除霜用二方弁をＯＮして開方向に制御する。また圧縮機は、除霜用の運転周波数で運転する。また室外送風機は停止する。
【００２９】
次にステップ４で除霜終了と共に室外送風機の周辺の霜および氷の溶解運転を行う。
【００３０】
冷媒加熱用二方弁を開放運転した状態で除霜用二方弁を閉制御して、室外送風機を運転することで、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。
【００３１】
次にステップ５で通常のヒートポンプ暖房運転に一旦復帰しステップ６以降で圧縮機停止による通常停止処理を行う。この際通常のヒートポンプ暖房運転に一旦復帰するステップ５を省略してもよい。
【００３２】
図４は他の実施例を示すグラフである。運転停止時の室外熱交換器温度Ｔと設定室外熱交換器温度Ｔａの比較、室外気温度ｔと設定室外気温度ｔａの比較を行い、少なくともどちらか一方の検出温度が設定温度よりも低い場合、暖房運転停止時の室外熱交換器着霜量が多いと推定し、着霜量が少ないと判断すれば除霜運転を行わないようにすることで、運転時間を短縮し無駄な電気代を省くことが可能になる。なお暖房運転停止時の着霜量の推定方法として図５のように室外熱交換器温度と室外気温度の関係を簡易１次式として判断してもよい。
【００３３】
図６は更に他の実施例を示すフローチャートである。暖房運転時間Ｔｈ、暖房運転累積時間Ｔｒとし運転停止時のＴｈ、Ｔｒが設定値Ｔｈａ、Ｔｒａに対して大きくなっている場合にのみ除霜運転を行うように設定されている。ＳＴＥＰ１、２においてＴｈ、Ｔｒをリセットし、ＳＴＥＰ３において暖房運転の判断を行う。暖房運転でない場合はＴｈのみリセットを行う。ＳＴＥＰ４において運転時間をカウントし、ＳＴＥＰ５において除霜運転の判断を行う。除霜運転中であればＴｈ，Ｔｒともにリセットする。ＳＴＥＰ６にて暖房運転停止操作の判断を行い、暖房運転停止されたと判断した場合、ＳＴＥＰ７でＴｈ、ＴｒとＴｈａ，Ｔｒａの比較を行う。ＴｈまたはＴｒのうちどちらかひとつでもＴｈａ，
Ｔｒａより大きい場合は、ＳＴＥＰ８で除霜運転をおこなったあと運転停止とする。このようにすることで、より運転時間を短縮し無駄な電気代を省くことが可能になる。
【００３４】
図７は更に他の実施例を示すタイムチャートである。図７に示すように運転停止操作時に圧縮機、室外送風機の運転を停止する。このとき膨張弁は全開状態かまたは全開に近い状態とする。このように、運転停止操作時に一旦運転を停止してから除霜運転を行うことで、除霜運転開始時の室内熱交換器温度を下げることが可能となり、そのことにより除霜運転中の室内熱交換器温度の温度過上昇を防止でき、圧縮機信頼性向上を図るものである。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように本発明の空気調和装置は暖房運転しながら、除霜運転を実施でき、かつ運転停止時に違和感なく除霜運転をすることで、結果立ち上がり性能を大幅に改善することで、室外温度が非常に低温の寒冷地での空気調和装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本願発明にかかる実施の形態１の空気調和装置の構成図
【図２】本願発明にかかる制御ブロック図
【図３】本願発明にかかる実施の形態１のタイムチャート
【図４】本願発明にかかる他の実施形態のパラメーター相関図
【図５】本願発明にかかる他の実施形態のパラメーター相関図
【図６】本願発明にかかる他の実施形態のフローチャート
【図７】本願発明にかかる他の実施形態のタイムチャート
【図８】従来例の空気調和装置の構成図
【符号の説明】
【００３７】
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  加熱器
９  第２のバイパス回路
１０  除霜用二方弁
１１  除霜用減圧器
１２  冷媒加熱用減圧器
１３  加熱器ヒータ
１４  冷媒通過管部
１５  蓄熱部
１７  室内送風機
１８  室内機
１９  室外送風機
２０  室外機
【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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