(57)【要約】【課題】使用者の指示と実際の動作との差異をなくし、違和感や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。【解決手段】圧縮機１、四方弁２、室内熱交換器３、減圧器４、室外熱交換器５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８を有する第１のバイパス回路６を設け、暖房運転終了時に、室外機２０の運転のみ継続し、冷媒加熱器８にて加熱された冷媒を室外熱交換器５に流すことで、四方弁２を切り替えることなく、室外熱交換器５の除霜を行うもので、運転停止時に四方弁２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。また除霜時に四方弁２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１の信頼性の高い運転ができる。【選択図】図１
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【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、室外機の運転のみ継続し、前記冷媒加熱器にて加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】
バイパス回路として、第１の二方弁及び冷媒加熱器を有すると共に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のバイパス回路と、第２の二方弁を有すると共に前記四方弁と前記室内熱交換器の間又は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、前記室外熱交換器の除霜を行う際、前記第１の二方弁を開放して、前記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、暖房運転終了時に、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で検出された検出温度があらかじめ設定した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第１の記憶装置を備え、暖房運転終了時に、前記第１の記憶装置に記憶された経過時間が、あらかじめ設定した第１の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】
前回の除霜運転終了後からの累積運転時間を記憶する第２の記憶装置を備え、暖房運転終了時に、前記第２の記憶装置に記憶された累積運転時間が、あらかじめ設定した第２の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運転のみ継続して除霜運転を行なう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、ヒートポンプ式の空気調和装置に関するもので、特に、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の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。
【０００３】
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の空気調和装置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。
【０００４】
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ようにした空気調和装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
上記特許文献１に記載された従来の空気調和装置においては、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室外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ようにしている。
【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】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の空気調和装置の構成では、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。
【０００７】
本発明は、上記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】
【０００８】
上記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和装置は、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、室外機の運転のみ継続し、前記冷媒加熱器にて加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もので、運転停止時に四方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。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。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。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。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の空気調和装置は、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、次回運転開始時の着霜による能力低下を阻止し、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ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、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、室外機の運転のみ継続し、前記冷媒加熱器にて加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もので、運転停止時に四方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。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。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。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。
【００１１】
第２の発明は、特に、第１の発明のバイパス回路として、第１の二方弁及び冷媒加熱器を有すると共に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のバイパス回路と、第２の二方弁を有すると共に前記四方弁と前記室内熱交換器の間又は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、前記室外熱交換器の除霜を行う際、前記第１の二方弁を開放して、前記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もので、四方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。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。また、従来は、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冷媒加熱器をコンパクトに設計できる。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。
【００１２】
第３の発明は、特に、第１又は第２の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、暖房運転終了時に、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で検出された検出温度があらかじめ設定した所定の温度以下であれば、除霜運転を実施するもので、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。
【００１３】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明の空気調和装置において、前回の除霜運転終了後からの経過時間を記憶する第１の記憶装置を備え、暖房運転終了時に、前記第１の記憶装置に記憶された経過時間が、あらかじめ設定した第１の所定の時間以上であれば、除霜運転を実施するもので、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。
【００１４】
第５の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明の空気調和装置において、前回の除霜運転終了後からの累積運転時間を記憶する第２の記憶装置を備え、暖房運転終了時に、前記第２の記憶装置に記憶された累積運転時間が、あらかじめ設定した第２の所定の時間以上であれば、除霜運転を実施するもので、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。
【００１５】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか一つの発明の空気調和装置において、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運転のみ継続して除霜運転を行なうもので、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。
【００１６】
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。
【００１７】
（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空気調和装置の構成図、図２は、同空気調和装置の制御ブロック図、図３は、同空気調和装置のタイムチャートである。
【００１８】
図１〜３において、本実施の形態における空気調和装置は、室外機２０と、室外機２０に接続された室内機１８から構成され、室外機２０には、圧縮機１と、四方弁２と、減圧器４と、室外熱交換器５と、第１のバイパス回路６と、第２のバイパス回路９と、室外送風機１９と、室外熱交換器５の温度を検出する室外熱交換器温度検出装置２３と、外気温度を検出する外気温度検出装置２４を備えている。ここでの減圧器４は、電磁膨張弁でもよい。室内機１８には、室内熱交換器３と、室内送風機１７が配設されている。
【００１９】
第１のバイパス回路６は、室内熱交換器３と減圧器４の間と四方弁２と室外熱交換器５の間を連結するもので、その途中に、第１の二方弁である冷媒加熱用二方弁７と、減圧器１２と、冷媒加熱器８とが配されている。冷媒加熱器８は、冷媒加熱ヒータ１３と、冷媒通過管部１４と、蓄熱部１５とから構成されている。
【００２０】
第２のバイパス回路９は、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の間を連結するもので、その途中に、第２の二方弁である除霜用二方弁１０と、減圧器１１が配されている。
【００２１】
図２において、室外機２０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５７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。
【００２２】
このとき室外機２０からの除霜開始信号を、室内機１８側の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、室内送風機運転手段５９で、室内機１８の運転をすべ
て停止する。
【００２３】
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７をＯＮして開方向に制御する。
【００２４】
また冷媒加熱ヒータ１３をＯＮして冷媒加熱運転を行う。このとき、減圧器４は、閉塞運転かまたは閉塞に近い運転を行う。
【００２５】
また四方弁２は、暖房回路のままで除霜中も切り替えしない。
【００２６】
次にステップ３で、除霜を行うために除霜用二方弁１０をＯＮして開方向に制御する。また圧縮機１は、除霜用の運転周波数で運転する。また室外送風機１９は停止する。
【００２７】
次にステップ４で、除霜終了と共に、室外送風機１９の周辺の霜および氷の溶解運転を行う。
【００２８】
冷媒加熱用二方弁７を開放運転した状態で、除霜用二方弁１０を閉制御して、室外送風機１９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。
【００２９】
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１の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。
【００３０】
図４は、本実施の形態における空気調和装置の他の制御例を示すグラフで、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、それぞれの設定温度、すなわちそれぞれの所定の温度よりも低い場合、暖房運転停止時の室外熱交換器５の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に示すように、室外熱交換器温度Ｔと室外気温度ｔの関係を、簡易１次式として判断するようにしてもよい。
【００３１】
図６は、更に、本実施の形態における空気調和装置の他の制御例を示すフローチャートである。暖房運転時間をＴｈ、暖房運転累積時間を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。
【００３２】
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。
【００３３】
除霜運転中であれば、Ｔｈ、Ｔｒ共にリセットする。ＳＴＥＰ６にて、暖房運転停止操作の判断を行い、暖房運転が停止されたと判断した場合、ＳＴＥＰ７で、Ｔｈ、ＴｒとＴｈａ、Ｔｒａのそれぞれの比較を行う。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、本実施の形態における空気調和装置の他の制御例を示すタイムチャート
である。
【００３５】
図７に示すように、運転停止操作時に、圧縮機１と、室外送風機１９の運転を停止する。このとき、減圧器４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１の信頼性向上を図ることができるものである。
【００３６】
また、前回の除霜運転終了後からの経過時間を記憶する第１の記憶装置（図示せず）を備え、暖房運転終了時に、前記第１の記憶装置に記憶された経過時間が、あらかじめ設定した第１の所定の時間以上の時に、除霜運転を実施するようにすれば、暖房運転停止時の室外熱交換器５の着霜量を推定し、着霜量が少ないと判断すれば除霜運転を行わないので、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。
【００３７】
さらに、前回の除霜運転終了後からの累積運転時間を記憶する第２の記憶装置（図示せず）を備え、暖房運転終了時に、前記第２の記憶装置に記憶された累積運転時間が、あらかじめ設定した第２の所定の時間以上の時に、除霜運転を実施するようにすれば、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ので、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。
【００３８】
尚、上記実施の形態では、第２のバイパス回路９は、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の間を連結したが、圧縮機１と四方弁２の間と、減圧器４と室外熱交換器５の間を連結するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
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】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１における空気調和装置の構成図
【図２】同空気調和装置の制御ブロック図
【図３】同空気調和装置のタイムチャート
【図４】同空気調和装置の他の制御例を示すグラフ
【図５】同空気調和装置の他の制御例を示すグラフ
【図６】同空気調和装置の他の制御例をフローチャート
【図７】同空気調和装置の他の制御例を示すタイムチャート
【符号の説明】
【００４１】
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（第１の二方弁）
８  冷媒加熱器
９  第２のバイパス回路
１０  除霜用二方弁（第２の二方弁）
１１、１２  減圧器
１３  冷媒加熱ヒータ
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６】
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【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７】
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