(57)【要約】【課題】除霜性能を向上させる空気調和機を提供すること。【解決手段】本発明の空気調和機は、１台の室外機２に、冷媒を圧縮する圧縮機５と、四方弁６と、室外熱交換器１０と、膨張弁と、筐体の上部に設けられた空気吹出口に向かって空気を吹出すように設けられた送風ファンを備えた空気調和機において、膨張弁から室外熱交換器に流入する回路を上部と下部に分離し、それぞれ上下に分離した回路のそれぞれにおいて、冷房運転時のサイクルにおいて室外熱交換器の出口温度を検出する室外熱交換器出口温度検出手段と、膨張弁とを備え、冷房運転時のサイクルで除霜運転を行なうとともに、室外熱交換器出口温度検出手段のそれぞれに基づいて除霜終了条件を判断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１台の室外機に、冷媒を圧縮する圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、膨張弁と、筐体の上部に設けられた空気吹出口に向かって空気を吹出すように設けられた送風機を備えた空気調和機において、前記膨張弁から室外熱交換器に流入する回路を上部と下部に分離し、それぞれ上下に分離した回路のそれぞれにおいて、冷房運転時のサイクルにおいて室外熱交換器の出口温度を検出する室外熱交換器出口温度検出手段と、前記膨張弁とを備え、冷房運転時のサイクルで除霜運転を行なうとともに、前記室外熱交換器出口温度検出手段のそれぞれに基づいて除霜終了条件を判断することを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
除霜運転終了時には、前記上下に分離した回路のそれぞれに設けられた前記膨張弁は、除霜終了条件を満たした回路に配置された前記膨張弁から順に閉方向に動作させることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
除霜運転時に、前記室外熱交換器の上側回路に設けた前記室外熱交換器出口温度で検出する温度が所定の温度を超えた場合、上部に流入する回路に配置された膨張弁を閉方向に動作し、下部に流入する回路に配置された膨張弁を開方向に動作させることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。
【請求項４】
上下に分離した回路のそれぞれに、温度を検出し除霜開始条件を判定する室外熱交換器温度検出手段を備え、暖房運転時に前記室外熱交換器温度検出手段で除霜開始の条件を満たした回路から順に膨張弁を閉方向に動作させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機に関し、さらに詳しくは上吹き型の室外機を有した多室形空気調和機において、暖房除霜運転時、着霜状態を確実に解除できるとともに、除霜運転時間を短縮させ、暖房運転効率を向上させる空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、大容量の多室形空気調和機においては、上吹型の送風機を有した室外機が設けられる。この場合、送風機に近い熱交換器上部の風速が大きく、熱交換器下部は非常に風速が小さくなり、熱交換器に対する風速バランスが悪くなる傾向にある。
【０００３】
その結果、暖房運転時は風速の小さい熱交換器下部の蒸発能力が低くなるため着霜し易く、上部の着霜量とのアンバランスにより、暖房除霜運転時の時間が不必要に長くなり、暖房運転効率が低下する問題点があった。
【０００４】
そこで、熱交換器下部に過冷却回路を設け、熱交換器下部の着霜量を減少させる手段が提示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４―３４７１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、本来の目的である除霜運転時においても過冷却回路を介した熱交換を行ってしまうため、熱交換器下部の温度上昇が遅くなることとなり、除霜運転時間が長くなってしまうという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、除霜性能を向上させる空気調和機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】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、１台の室外機に、冷媒を圧縮する圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、膨張弁と、筐体の上部に設けられた空気吹出口に向かって空気を吹出すように設けられた送風機を備えた空気調和機において、膨張弁から室外熱交換器に流入する回路を上部と下部に分離し、それぞれ上下に分離した回路のそれぞれにおいて、冷房運転時のサイクルにおいて室外熱交換器の出口温度を検出する室外熱交換器出口温度検出手段と、膨張弁とを備え、冷房運転時のサイクルで除霜運転を行なうとともに、室外熱交換器出口温度検出手段のそれぞれに基づいて除霜終了条件を判断することにより、暖房運転時の室外熱交換器のアンバランスによる着霜量のばらつきがあっても、上部と下部での流量を調節することができ、除霜性能を向上させることができる上、回路を複数持つことにより、分流器のバランスが悪化している場合における残霜のリスクを低減させることができ、さらに、室外熱交換器上部と下部の除霜速度が異なる場合においても、正確に状態を把握することができ、除霜性能の信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、風速のバランスによって熱交部分への冷媒量を調整することにより、熱交側
のアンバランスを改善することができるため、壁が近接設置されている場合や、熱交の下部が雪に覆われている場合等、熱交換器の風速分布が、より悪化するような条件下においても、除霜時間を短縮し、確実に除霜を完了させることができ、設置場所の自由度を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１におけるブロック図
【図２】同実施の形態１におけるフローチャート
【図３】本発明の実施の形態２におけるブロック図
【図４】同実施の形態２におけるフローチャート
【図５】本発明の実施の形態３におけるブロック図
【図６】同実施の形態３におけるフローチャート
【図７】本発明の実施の形態４におけるフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の発明の空気調和機は、１台の室外機に、冷媒を圧縮する圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、膨張弁と、筐体の上部に設けられた空気吹出口に向かって空気を吹出すように設けられた室外ファンを備えた空気調和機において、膨張弁から室外熱交換器に流入する回路を上部と下部に分離し、それぞれ上下に分離した回路のそれぞれにおいて、冷房運転時のサイクルにおいて室外熱交換器の出口温度を検出する室外熱交換器出口温度検出手段と、膨張弁とを備え、冷房運転時のサイクルで除霜運転を行なうとともに、室外熱交換器出口温度検出手段のそれぞれに基づいて除霜終了条件を判断することにより、暖房運転時の室外熱交換器のアンバランスによる着霜量のばらつきがあっても、上部と下部での流量を調節することができ、除霜性能を向上させることができる上、回路を複数持つことにより、分流器のバランスが悪化している場合における残霜のリスクを低減させることができ、さらに、室外熱交換器上部と下部の除霜速度が異なる場合においても、正確に状態を把握することができ、除霜性能の信頼性を向上させることができる。
【００１２】
第２の発明の空気調和機は、特に第１の発明において、除霜運転終了時には、上下に分離した回路のそれぞれに設けられた膨張弁は、除霜終了条件を満たした回路に配置された膨張弁から順に閉方向に動作させることにより、室外熱交換器上部の除霜が早く終了した場合は、熱交換器上部の除霜のための熱量を下部に分配させることができ、除霜性能を向上させることができる。
【００１３】
第３の発明の空気調和機は、特に第１または第２の発明において、除霜運転時に、前記室外熱交換器の上側回路に設けた前記室外熱交換器出口温度で検出する温度が所定の温度を超えた場合、上部に流入する回路に配置された膨張弁を閉方向に動作し、下部に流入する回路に配置された膨張弁を開方向に動作させることにより、室外熱交換器の蒸発能力のアンバランスを予め把握し、除霜終了条件を設定しておくことにより、センサーを減らすことができ、安価に除霜性能を向上させることができる。
【００１４】
第４の発明の空気調和機は、特に第１から第３の発明において、上下に分離した回路のそれぞれに、温度を検出し除霜開始条件を判定する室外熱交換器温度検出手段を備え、暖房運転時に室外熱交換器温度検出手段で除霜開始の条件を満たした回路から順に膨張弁を閉方向に動作させることにより、着霜量が増加した部分から順に蒸発能力を減少させていき、着霜量の少ない部分へ吸熱量を分配することができ、着霜量のアンバランスを改善させ、除霜運転に突入した場合に除霜性能を向上させることができる。
【００１５】
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。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるブロック図を示すものである。本発明の実施の形態１において、暖房通常運転から除霜運転が終了するまでの作用を説明する。
【００１７】
まず、室外機２に対し、室内機（図示せず）が冷媒配管により接続されている。室外機２には冷媒配管により接続された圧縮機５と、四方弁６と、吐出温度センサー７と、室外熱交換器１０と、第１の室外膨張弁１３ａと、室外熱交換器１０に空気を送る室外ファン１８を設け、これらを主たる要素として構成されたものである。
【００１８】
そして、冷凍サイクル上での絞り機構は、第１の室外膨張弁１３ａと第１のキャピラリー部１４ａであり、第１の室外膨張弁１３ａを適切な開度にするため、吐出温度センサー７を検知し、全体冷凍サイクルが適正化する開度になるように制御している。
【００１９】
そして暖房運転時には、室外熱交換器１０は室外ファン１８によって吸熱することにより、蒸発器として作用するため、室外熱交換器１０全体としての温度は冷媒の蒸発圧力飽和温度にまで下がっている。室外熱交換器１０の温度を検出するための室外熱交換器温度検出手段である第１の室外熱交換器温度センサー１１ａにより、着霜したかどうかを判定し、予め、実験的に設定された所定の温度条件、時間条件を満たした場合に、除霜運転に切り換わるよう設定されている。
【００２０】
除霜運転時には、冷媒が図１に示される実線矢印方向に流れて、圧縮機５から吐出された冷媒が室外熱交換器１０を経て室内機に送られるように四方弁６は切り換えられるよう構成されている。
【００２１】
上記構成の本発明にかかる空気調和機において、暖房運転時の冷媒回路は、冷媒が図１に示される破線矢印方向に流れて、圧縮機５から吐出された冷媒が室内機を経て室外機２に送られるように四方弁６は切り換えられる。
【００２２】
室外機２に送られた冷媒は上部熱交と下部熱交のパスに流入するように回路を構成しており、その後、上部熱交換器側の回路においては、この回路上に配置された分流器１５ａ第１のキャピラリー部１４ａ通過し、室外熱交換器１０へ流入する。下部熱交換器側の回路においても、この回路上に配置された第二分流器１５ｂ、第２のキャピラリー部１４ｂを通過し、熱交換器へ流入する。
【００２３】
以上のように、本実施の形態においては暖房運転時の冷媒回路を上部と下部に分配することにより、例えば、第１のキャピラリー部１４ａと第２のキャピラリー部１４ｂの長さ、径を予め実験的に定め、暖房通常運転時に上部に流量を多くし、下部に流量を少なく設定することにより、上部の風量と下部の風量のアンバランスに適した冷媒流量に調整することができる。
【００２４】
また、図２は、本発明の第１の実施の形態のフローチャートを示すものである。図２のフローチャートを参照しながら除霜運転制御について説明する。
【００２５】
本実施形態において、図１に示す室外熱交換器１０に対し、暖房運転時、上部熱交換器を通過する回路の除霜時の出口側に第１の室外熱交換器出口温度センサー１２ａ、下部熱交換器を通過する回路の除霜時の出口側に第２の室外熱交換器出口温度センサー１２ｂを備えている。
【００２６】
図２において、まず、暖房運転を開始する（ステップＳ１）。次に、第１の室外熱交換
器温度センサー１１ａが所定の温度を下回る状態が所定の時間経過したかどうかを判定する（ステップＳ２）。所定の時間が経過していれば、四方弁６を切り換え、除霜運転を開始する（ステップＳ３）。除霜が開始されると第１の室外熱交換器出口温度センサー１２ａ、第２の室外熱交換器出口温度センサー１２ｂを監視し、どちらも所定の温度以上になったかどうかを判定する（ステップＳ４）。所定の温度以上になっていれば、除霜終了と判断し、四方弁６を切り替え、通常の暖房運転を開始する（ステップＳ５）。
【００２７】
以上のように、本実施の形態においては室外熱交換器上部と下部の除霜速度が異なる場合においても、正確に状態を把握することができ、除霜性能の信頼性を向上させることができる。
【００２８】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態におけるブロック図を示すものである。図４は、本発明の第２の実施の形態のフローチャートを示すものである。本発明の実施の形態２において、図３の図面と図４のフローチャートを参照しながら、暖房通常運転から除霜運転が終了するまでの作用を説明する。なお、実施の形態１と重複する説明については同じ符号を付して説明を省略する。
【００２９】
本実施の形態において、図３に示す下部熱交換器を通過する回路に対し、第２の室外膨張弁１３ｂを備えている。そして、暖房運転時、室外機２に送られた冷媒は上部熱交と下部熱交のパスに流入するように回路を構成しており、その後、上部熱交換器側の回路においては、この回路上に配置された第１の室外膨張弁１３ａ、分流器１５ａ、第１のキャピラリー部１４ａを通過し、熱交換器へ流入する。下部熱交換器側の回路においては、この回路上に配置された第２の室外膨張弁１３ｂ、第二分流器１５ｂ、第２のキャピラリー部１４ｂを通過し、熱交換器へ流入するよう構成されている。
【００３０】
まず、図４において、実施の形態１と同様に、ステップＳ３まで行い、除霜運転を開始する。
【００３１】
次に、除霜運転中、第１の室外熱交換器出口温度センサー１２ａ、第２の室外熱交換器出口温度センサー１２ｂを監視し、検知温度の差が所定の温度差よりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ４）。ここで、例えば、下部熱交換器側の回路の第２の室外熱交換器出口温度センサー１２ｂが低い場合、上部熱交換器側の回路の第１の室外膨張弁１３ａを閉方向に動作させる（ステップＳ５）。
【００３２】
この動作を続けて行い、所定の温度差よりも小さくなれば、この動作を停止し、実施の形態１と同様に、第１の室外熱交換器出口温度センサー１２ａ、第２の室外熱交換器出口温度センサー１２ｂを監視し、どちらも所定の温度以上になったかどうかを判定し（ステップＳ６）、所定の温度以上になっていれば、除霜終了と判断し、四方弁６を切り替え、通常の暖房運転を開始する（ステップＳ７）。
【００３３】
以上のように、本実施の形態においては室外熱交換器上部の除霜が早く終了した場合は、熱交換器上部の除霜のための熱量を下部に分配させることができ、除霜性能を向上させることができる。
【００３４】
（実施の形態３）
図５は、本発明の第３の実施の形態におけるブロック図を示すものである。図６は、本発明の第３の実施の形態のフローチャートを示すものである。実施の形態３において、図５の図面と図６のフローチャートを参照しながら、暖房通常運転から除霜運転が終了するまでの作用を説明する。なお、実施の形態１、２と重複する説明については同じ符号を付
して説明を省略する。
【００３５】
本実施形態においては、図５に示す除霜時の出口側の合流部の後に、第１の室外熱交換器出口温度センサー１２ａを備えている。まず、図６において、実施の形態１と同様に、ステップＳ３まで行い、除霜運転を開始する。
【００３６】
次に、除霜が開始されると第１の室外熱交換器出口温度センサー１２ａを監視し、検知温度が第一の所定の値以上かどうかを判定する（ステップＳ４）。ここで、第一の所定の値以上であれば、上部熱交換器側の回路の第１の室外膨張弁１３ａを閉方向に動作させる（ステップＳ５）。この後、この動作を続けて行い、第１の室外熱交換器出口温度センサー１２ａを監視し、第二の所定の温度以上になったかどうかを判定し（ステップＳ６）、第二の所定の温度以上になっていれば、除霜終了と判断し、四方弁６を切り替え、通常の暖房運転を開始する（ステップＳ７）。
【００３７】
以上のように、本実施の形態においては室外熱交換器の蒸発能力のアンバランスを予め把握し、除霜終了条件を設定しておくことにより、センサーを減らすことができ、安価に除霜性能を向上させることができる。
【００３８】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４にかかる、空気調和機全体として暖房運転を行っている状態において、暖房通常運転時の膨張弁の作用を図３の図面と図７のフローチャートを参照しながら説明する。なお、実施の形態１、２、３と重複する説明については同じ符号を付して説明を省略する。
【００３９】
図３において、下部熱交換器側の回路に対し、第２の室外熱交換器温度センサー１１ｂを備えている。まず、ステップＳ１で暖房運転開始と同時に、第１の室外熱交換器温度センサー１１ａ、第２の室外熱交換器温度センサー１１ｂを監視し、検知温度の大小とこの温度差が所定の値を超えているかどうかを判定する（ステップＳ２）。
【００４０】
ここで、例えば、下部熱交換器側の回路の第２の室外熱交換器温度センサー１１ｂが低い場合、下部熱交換器側の回路の第２の室外膨張弁１３ｂを暖房通常運転制御中の膨張弁動作の開度から閉方向になるように開度を補正して設定する（ステップＳ３）。
【００４１】
この動作を続けて行い、この後、第１の室外熱交換器温度センサー１１ａ、第２の室外熱交換器温度センサー１１ｂを監視し、どちらも所定の温度以下になったかどうかを判定し（ステップＳ４）、所定の温度以下になっていれば、除霜開始と判断し、四方弁６を切り替え、除霜運転を開始する（ステップＳ５）。
【００４２】
以上のように、本実施の形態においては着霜量が増加した部分から順に蒸発能力を減少させていき、着霜量の少ない部分へ吸熱量を分配することができ、着霜量のアンバランスを改善させ、除霜運転に突入した場合に除霜性能を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明にかかる多室型空気調和機の冷凍サイクル及び、運転制御方法は、室外熱交換器の風速分布にアンバランスがある場合においても除霜性能を確保することができるので、大容量の空気調和機だけでなく、１台の室外機に１台の室内機を接続させる家庭用の空気調和機の暖房運転効率向上の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００４４】
２  室外機
５  圧縮機
６  四方弁
７  吐出温度センサー
１０  室外熱交換器
１１ａ  第１の室外熱交換器温度センサー
１１ｂ  第２の室外熱交換器温度センサー
１２ａ  第１の室外熱交換器出口温度センサー
１２ｂ  第２の室外熱交換器出口温度センサー
１３ａ  第１の室外膨張弁
１３ｂ  第２の室外膨張弁
１４ａ  第１のキャピラリー部
１４ｂ  第２のキャピラリー部
１５ａ  分流器
１５ｂ  第二分流器
１８  室外ファン
【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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