JP2005274039A

JP2005274039A - 除霜機能付き空気調和機

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Publication number: JP2005274039A
Application number: JP2004089026A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Aoshima; 宏樹青島
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2024-03-25
Also published as: JP4325455B2

Abstract

【課題】暖房能力を維持しながら、運転効率の高い除霜機能付き空気調和機を提供すること。
【解決手段】室外機１４と排熱回収器２４とを並列に配置し、室外機１４の入口側に室外機弁２５を、排熱回収器の入口側に排熱回収器弁２６を設け、圧縮機１３の吐出側と室外機１４の入口とをバイパス開閉弁を介して接続した冷媒回路を有する除霜機能付き空気調和機において、バイパス開閉弁がバイパス流量調整弁２９であると共に、除霜信号を受けて圧縮機吸入過熱度に応じて排熱回収器弁２６の開度を調整する除霜運転プログラム４３１とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ガスヒートポンプ式空気調和装置等の空気調和機の除霜装置に関する発明である。

従来から、ガスエンジンにより圧縮機を駆動するガスヒートポンプ等において、暖房時に外部熱交換器に霜がつく問題があった。
例えば、特許文献１には、暖房時に外部熱交換器に付着した霜の除霜方法が開示されている。ここで、特許文献１が開示する従来技術は、圧縮機の吐出冷媒をバイパス回路（開閉弁＋配管）を介して、暖房運転時の室外空気熱交換器の入口側に流して、室内機からの冷媒と合流、昇温昇圧させることで、室外空気熱交換器内温度を上昇させ除霜することである。
この問題として、特許文献１は、室外空気熱交換器入口冷媒を昇温昇圧させるため、冷媒は室外空気熱交換器で完全にガス化されずに液状態となる場合があり、多量の液冷媒を圧縮機が吸い込んで、圧縮機が破損する恐れがあることが指摘されている。

特許文献１では、上記問題を解決するために、２つの方法を提案している。第１の方法は、室外空気熱交換器の下流に直列にエンジン排熱回収器を配置することにより、室外空気熱交換器通過後の液冷媒を完全に蒸発させる方法である。
第２の方法は、室外空気熱交換器と並列に排熱回収器の出口配管を分岐させ、各々に逆止弁を設け、一方を室外空気熱交換器出口と合流させ、他方を四方切替弁と室内機の間の配管に接続した回路において、四方切替弁を冷房モードとし、圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒ガスを流して室外空気熱交換器を除霜させ、室外空気熱交換器で液化された冷媒を排熱回収器でガス化させ圧縮機に戻す方法である。
特許公報第２７２０９９６号公報

しかしながら、従来の空気調和機の除霜装置には、次のような問題点があった。
（１）特許文献１に記載された第１の方法の場合、室内空気熱交換器と排熱回収器を直列に配置することで、本来の暖房運転時の蒸発能力が損なわれると共に、運転効率が低下する問題がある。その理由は、室外空気熱交換器と排熱回収器を直列にすると、冷媒の流れによる圧力損失が大きくなり、上流側の室外空気熱交換器内の冷媒圧力（蒸発温度）が高まり、外気と室外空気熱交換器冷媒の温度差が小さくなるため、室外空気熱交換器の熱交換効率が低下するからである。また、下流側は、相対的に蒸発温度が下がるが、圧力も低下するため圧縮機の冷媒循環量が低下し、運転効率が低下するからである。

（２）特許文献１に記載された第２の方法の場合、室外空気熱交換器と排熱回収器を並列に配置することで、圧力損失による熱交換効率の低下は解決されるが、除霜運転中は、室外空気熱交換器と排熱回収器室とが回路としては直列となり、内機へ冷媒が供給されないため、暖房能力がゼロとなり、空調機能が全く利かなくなる問題があった。

そこで本発明は、かかる課題を解決して、暖房能力を維持しながら、運転効率の高い除霜機能付き空気調和機を提供することを目的とする。

本発明の空気調和機の除霜装置は、上記課題を解決するために以下のような構成を有している。
（１）室外空気熱交換器と排熱回収器とを並列に配置し、室外空気熱交換器の入口側に第１流量調整弁を、排熱回収器の入口側に第２流量調整弁を設け、圧縮機の吐出側と室外空気熱交換器の入口とをバイパス開閉弁を介して接続した冷媒回路を有する除霜機能付き空気調和機において、バイパス開閉弁がバイパス流量調整弁であると共に、除霜信号を受けて圧縮機吸入過熱度に応じて第２流量調整弁の開度を調整する除霜制御手段とを有する。
（２）（１）に記載する除霜機能付き空気調和機において、前記第２流量調整弁が所定開度以上のとき、前記除霜制御手段が、前記バイパス流量調整弁の開度を開いて圧縮機吸入過熱度を調整することを特徴とする。
（３）（２）に記載する空気調和機の除霜装置において、前記バイパス流量調整弁が所定開度以上のとき、前記除霜制御手段が、前記第１流量調整弁の開度を開いて圧縮機吸入過熱度を調整することを特徴とする。

（４）室外空気熱交換器と排熱回収器とを並列に配置し、室外空気熱交換器の入口側に第１流量調整弁を、排熱回収器の入口側に第２流量調整弁を設け、圧縮機の吐出側と室外空気熱交換器の入口とをバイパス開閉弁を介して接続した冷媒回路を有する除霜機能付き空気調和機において、室内空気熱交換器の出口に室内出口流量調整弁が設けられると共に、除霜信号を受けて圧縮機吸入過熱度に応じて第２流量調整弁の開度を調整する除霜制御手段とを有する。
（５）（４）に記載する除霜機能付き空気調和機において、前記第２流量調整弁が所定開度以上のとき、除霜制御手段が、前記室内出口流量調整弁の開度を絞って圧縮機吸入過熱度を調整することを特徴とする。
（６）（５）に記載する除霜機能付き空気調和機において、前記室内出口流量調整弁が所定の閉開度となったとき、前記除霜制御手段が、前記第１流量調整弁の開度を開いて調整することを特徴とする。

本発明のガスヒートポンプ式空気調和装置は、次のような作用・効果を有する。
始めに、請求項１乃至３に係る発明の作用・効果を説明する。
暖房運転しながら、室外空気熱交換器を除霜するために、バイパス回路のバイパス流量調整弁を除霜時初期開度に開いて、圧縮機の高温高圧ガスの吐出冷媒を膨張機構から室外空気熱交換器の間に導く。ここで、室内空気熱交換器から室外空気熱交換器へ流入する液冷媒により、除霜の熱源である、デフロスト回路の高温高圧ガスの熱量を低下させないため、室外空気熱交換器の入口の膨張機構である第１流量調整弁を全閉又は開度を小さく絞って、流量調整する。これにより、圧縮機を出て室外空気熱交換器に流入される高温高圧冷媒は、自身の持つ熱量を放熱することにより、室外空気熱交換器を除霜すると共に、液化され、排熱回収器の出口で冷媒と合流する。

一方、排熱回収器の出口における冷媒が、除霜のために室外空気熱交換器内で液化した冷媒を蒸発させるための熱量（過熱度）を持つように、すなわち、圧縮機へ吸入される冷媒の過熱度に応じて、第２流量調整弁の開度を調整する。これにより、室外空気熱交換器からの液冷媒と排熱回収器からの過熱蒸気冷媒が合流、熱交換することにより、圧縮機へ吸入される冷媒が、飽和ガスに近い状態となり、圧縮機の液圧縮運転を防止することができる。
このとき、排熱回収器での排熱回収量が多い場合には、第２流量調整弁を開いて過熱度を下げている。
さらに、第２流量調整弁の開度が最大となったときには、室外空気熱交換器に流れる冷媒の流量を増加させる余地があるため、圧縮機へ吸入される冷媒の過熱度に応じてバイパス流量調整弁の開度を開いて、除霜能力を高める。
さらに、バイパス流量調整弁の開度も最大となったときには、室外空気熱交換器に流れる冷媒の流量を増加させる余地があるため、圧縮機へ吸入される冷媒の過熱度に応じて第１流量調整弁の開度を開いて、冷凍サイクル全体の冷媒流量を増加させ、除霜能力を高める。

次に、請求項４乃至６に係る発明の作用・効果を説明する。
暖房運転しながら、室外空気熱交換器を除霜するために、バイパス回路のバイパス流量調整弁を除霜時初期開度に開いて、圧縮機の高温高圧ガスの吐出冷媒を膨張機構から室外空気熱交換器の間に導く。ここで、室内空気熱交換器から室外空気熱交換器へ流入する液冷媒により、除霜の熱源である、デフロスト回路の高温高圧ガスの熱量を低下させないため、室外空気熱交換器の入口の膨張機構である第１流量調整弁を全閉又は開度を小さく絞って、流量調整する。これにより、圧縮機を出て室外空気熱交換器に流入される高温高圧冷媒は、自身の持つ熱量を放熱することにより、室外空気熱交換器を除霜すると共に、液化され、排熱回収器の出口で冷媒と合流する。

一方、排熱回収器の出口における冷媒が、除霜のために室外空気熱交換器内で液化した冷媒を蒸発させるための熱量（過熱度）を持つように、すなわち、圧縮機へ吸入される冷媒の過熱度に応じて、第２流量調整弁の開度を調整する。これにより、室外空気熱交換器からの液冷媒と排熱回収器からの過熱蒸気冷媒が合流、熱交換することにより、圧縮機へ吸入される冷媒が、飽和ガスに近い状態となり、圧縮機の液圧縮運転を防止することができる。
このとき、排熱回収器での排熱回収量が多い場合には、第２流量調整弁を開いて過熱度を下げている。
さらに、第２流量調整弁の開度が最大となったときには、室外空気熱交換器に流れる冷媒の流量を増加させる余地があるため、圧縮機へ吸入される冷媒の過熱度に応じて室内出口流量調整弁の開度を絞ることにより、バイパス流量調整弁の流量を増加させ、除霜能力を高める。
さらに、室内出口流量調整弁の開度が最低開度となったときには、室外空気熱交換器に流れる冷媒の流量を増加させる余地があるため、圧縮機へ吸入される冷媒の過熱度に応じて第１流量調整弁の開度を開いて、冷凍サイクル全体の冷媒流量を増加させ、除霜能力を高める。

次に、本発明に係る除霜機能付き空気調和機の第１の実施例について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、本実施例の除霜機能付き空気調和機の構成図である。
空気調和機は、室外空気熱交換器である室外機１０、室内空気熱交換器である室内機３０、及び室外機１０と室内機３０とを循環する冷媒循環通路１より構成される。
室外機１０は、圧縮機１３Ａ、Ｂを駆動するためのガスエンジン１１と、ガス状の冷媒と液状の冷媒とを分離した状態で冷媒を収納するアキュムレータ１２と、空調のために冷媒の熱交換を行う室外熱交換器１４とを有している。ガスエンジン１１には、発電機である同期モータ５２が接続されている。室外機１０には、排熱回収器２４が並列に配置されている。室外機１０の入口には、第１流量調整弁である室外機弁２５が設けられている。排熱回収器２４の入口には、第２流量調整弁である排熱回収器弁２６が設けられている。
室内機３０は、室内空気と冷媒とで熱交換を行う室内熱交換器３１と、冷媒を膨張させる膨張弁３２とを有している。
圧縮機１３は、ガス状の冷媒を吸い込み、高圧のガス状の冷媒を吐出する。室外機１０と室外機弁２５との間の配管に、圧縮機１３の出口からのバイパス配管２８が接続している。バイパス配管２８の途中には、バイパス流量調整弁２９が設けられている。

次に、室内を冷房するときの作用を説明する。燃料ガスによりガスエンジン１１を駆動し、圧縮機１３Ａ、１３Ｂを駆動する。圧縮機１３Ａ、１３Ｂは、アキュムレータ１２のガス状の冷媒を吸引し圧縮し、高温高圧状態のガスとして吐出する。吐出されたガス状の冷媒は、オイルセパレータ１９において、冷媒からオイルが分離される。オイルが分離された冷媒は、四方弁１７により室外熱交換器１４に流入する。
高温高圧のガス状冷媒は、室外熱交換器１４で冷却され液化する。液化された冷媒は、フィルタドライヤ２２、ボール弁２３、ストレーナ３１ｎを経由して、膨張弁３２において膨張され低温となる。
低温となった冷媒は、ストレーナ３１ｍを経て室内熱交換器３１に至り、室内空気を冷却した後、アキュムレータ１２に戻される。冷媒は、アキュムレータ１２において、液状の冷媒とガス状の冷媒とに分離された状態で収納される。

次に、室内を暖房するときの作用を説明する。燃料ガスによりガスエンジン１１を駆動し、圧縮機１３Ａ、１３Ｂを駆動する。圧縮機１３Ａ、１３Ｂは、アキュムレータ１２のガス状の冷媒を吸引し圧縮し、高温高圧状態のガスとして吐出する。吐出されたガス状の冷媒は、オイルセパレータ１９において、冷媒からオイルが分離される。オイルが分離された冷媒は、四方弁１７により室内熱交換器３１に流入する。高温高圧の冷媒は、室内熱交換器１７で室内空気を加熱する。
次に冷媒は、ストレーナ３１ｍを経て膨張弁３２で膨張され、ボール弁２３，フィルタドライヤ２２を経て、室外熱交換器１４に至る。そして、四方弁１７を経てアキュムレータ１２に戻る。

本発明の特徴である除霜機能について説明する。除霜機能に関係する機器を図２及び図３に示す。一部繰り返しになるが、各機器の作用を説明する。室内暖房時において、圧縮機１３から吐出される高温高圧ガス冷媒は、四方切替弁１７によって、室内機３１に導かれ、室内機３１内で室内の空気と熱交換により放熱し、高圧中温の液冷媒となる。液冷媒は、室内機３１の膨張弁３２で減圧され、中圧中温となり、その後、分流され、並列に配置された室外機１４の流量調整弁である室外機弁２５、及び排熱回収器２４の流量調整弁である排熱回収器弁２６でさらに減圧され、低圧低温の気液二相状態となる。室外熱交換器１４と排熱交換器２４とで、熱交換により吸熱し、低圧低温のガス状態となる。次に、圧縮機１３に吸い込まれてサイクルを繰り返す。
一方、圧縮機１３の高圧高温ガス冷媒は、バイパス流量調整弁２９とバイパス配管２８とを介して室外機１４と室外機弁２５との間に接続されている。

次に、除霜作用について説明する。図３に除霜作用を行っているときのシステムの状態を示す。図４に除霜作用を行うためのシステムの構成を示す。
制御装置４０は、ＣＰＵ４１，ＲＡＭ４２，ＲＯＭ４３を有している。ＲＯＭ４３には、除霜運転プログラム４３１、圧縮機入口過熱度算出プログラム４３２が記憶されている。
制御装置４０には、室外機１４を出た冷媒の温度を測定するための出口冷媒温度センサ４４，外気温度を測定するための外気温度センサ４５，室内温度を測定するための室内温度センサ４６が接続している。また、制御装置４０には、室外機弁２５の開度調整を行う流量制御手段２５Ａ、排熱交換器弁２６の開度調整を行う流量制御手段２６Ａ、バイパス流量調整弁２９の開度調整を行う流量制御手段２９Ａ、室内膨張弁３２が接続されている。

次に、除霜運転プログラム４３１について説明する。図５乃至７に除霜運転プログラム４３１の第１の実施例を示す。除霜信号がオンした場合の制御を以下に示す。以下、各所定温度の関係をＴ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４＜Ｔ５＜Ｔ６とする。また、除霜運転プログラムは、室外機１４の出口冷媒温度が摂氏−３度〜−２度以下で、外気温度−蒸発温度＝温度差が、７〜８度以上あるときに、除霜信号を出すプログラムも備えている。
除霜信号がオンすると、排熱回収器弁２６を除霜時初期開度（通常時よりも大きい開度）とし（Ｓ１２）、バイパス流路調整弁２９を除霜時初期開度（標準的な除霜能力が得られる開度）とし（Ｓ２１）、室外機弁２５を除霜時初期開度（閉じた状態）とする（Ｓ３１）。
除霜信号がオンの場合（Ｓ１３；ＹＥＳ）、圧縮機吸入過熱度Ｔを圧縮機入口過熱度算出プログラム４３２により求める。圧縮機入口過熱度算出プログラム４３２の詳細な説明は割愛するが、過熱度Ｔは、測定した圧縮機入口温度と圧力から、蒸気圧線図を用いて過熱度を求めたものである。
過熱度Ｔが所定値Ｔ１より小さい場合（Ｓ１４；ＹＥＳ）、排熱回収器弁２６の開度を減少させる（Ｓ１７）。過熱度Ｔが所定値Ｔ１以上になるまで、排熱回収器弁２６の開度を減少させる（Ｓ１８）。
過熱度Ｔが所定値Ｔ１より小さくない場合（Ｓ１４；ＮＯ）、かつ過熱度Ｔが所定値Ｔ２以上の場合（Ｓ１５；ＹＥＳ）、排熱回収器弁２６の開度を増加させる（Ｓ１９）。過熱度Ｔが所定値Ｔ２未満になるまで、排熱回収器弁２６の開度を増加させる（Ｓ２０）。

また、排熱回収器弁２６が最大開度となり、かつ過熱度Ｔが所定温度Ｔ４以上の場合、（Ｓ２３；ＹＥＳ）、バイパス流量調整弁２９の開度を増加させる（Ｓ２６）。過熱度Ｔが所定値Ｔ４未満になるまで、バイパス流量調整弁２９の開度を増加させる（Ｓ２７）。
過熱度Ｔが所定値Ｔ４より大きくない場合（Ｓ２３；ＮＯ）、かつ過熱度Ｔが所定値Ｔ３未満の場合（Ｓ２４；ＹＥＳ）、バイパス流量調整弁２９の開度を減少させる（Ｓ２８）。過熱度Ｔが所定値Ｔ３以上になるまで、バイパス流量調整弁２９の開度を減少させる（Ｓ２９）。
また、排熱回収器弁２６及びバイパス流量調整弁２９が最大開度となり、かつ過熱度Ｔが所定温度Ｔ６以上の場合、（Ｓ３３；ＹＥＳ）、室外機弁２５の開度を増加させる（Ｓ３６）。過熱度Ｔが所定値Ｔ６未満になるまで、室外機弁２５の開度を増加させる（Ｓ３７）。
過熱度Ｔが所定値Ｔ６より小さい場合（Ｓ３３；ＮＯ）、かつ過熱度Ｔが所定値Ｔ５未満の場合（Ｓ３４；ＹＥＳ）、室外機弁２５の開度を減少させる（Ｓ３８）。過熱度Ｔが所定値Ｔ５以上になるまで、室外機弁２５の開度を減少させる（Ｓ３９）。
また、除霜信号がオフになると（Ｓ１３；ＮＯ，Ｓ２２；ＮＯ，Ｓ３２；ＮＯ）、通常運転制御に戻る（Ｓ１６，Ｓ２５，Ｓ３５）。

上記除霜運転プログラムの作用・効果を説明する。
暖房運転しながら、室外空気熱交換器を除霜するために、バイパス回路のバイパス流量調整弁２９を除霜時初期開度に開いて、圧縮機１３の高温高圧ガスの吐出冷媒を室外機弁２５から室外機１４の間の配管に導く。ここで、室内機３１から室外機１４へ流入する液冷媒により、除霜の熱源である、デフロスト回路の高温高圧ガスの熱量を低下させないため、室外機１４の入口の膨張弁である室外機弁２５を全閉又は開度を小さく絞って、流量調整する。これにより、圧縮機１３を出て室外機１４に流入される高温高圧冷媒は、自身の持つ熱量を放熱することにより、室外機１４を除霜すると共に、液化され、排熱回収器２４の出口で冷媒と合流する。

一方、排熱回収器２４の出口における冷媒が、除霜のために室外機１４内で液化した冷媒を蒸発させるための熱量（過熱度）を持つように、すなわち、圧縮機１３へ吸入される冷媒の過熱度に応じて、排熱回収器弁２６の開度を調整する。これにより、室外機１４からの液冷媒と排熱回収器２４からの過熱蒸気冷媒が合流、熱交換することにより、圧縮機１３へ吸入される冷媒が、飽和ガスに近い状態となり、圧縮機１３の液圧縮運転を防止することができる。
このとき、排熱回収器２４での排熱回収量が多い場合には、排熱回収器弁２６を開いて過熱度を下げている。
さらに、排熱回収器弁２６の開度が最大となったときには、室外機１４に流れる冷媒の流量を増加させる余地があるため、圧縮機１３へ吸入される冷媒の過熱度に応じてバイパス流量調整弁２９の開度を開いて、除霜能力を高める。
さらに、バイパス流量調整弁２９の開度も最大となったときには、室外機１４に流れる冷媒の流量を増加させる余地があるため、圧縮機１３へ吸入される冷媒の過熱度に応じて室外機弁２５の開度を開いて、冷凍サイクル全体の冷媒流量を増加させ、除霜能力を高める。

以上詳細に説明したように、本実施例の除霜機能付き空気調和機によれば、室外機１４と排熱回収器２４とを並列に配置し、室外機１４の入口側に室外機弁２５を、排熱回収器の入口側に排熱回収器弁２６を設け、圧縮機１３の吐出側と室外機１４の入口とをバイパス開閉弁を介して接続した冷媒回路を有する除霜機能付き空気調和機において、バイパス開閉弁がバイパス流量調整弁２９であると共に、除霜信号を受けて圧縮機吸入過熱度に応じて排熱回収器弁２６の開度を調整する除霜運転プログラム４３１とを有するので、室外機１４からの液冷媒と排熱回収器２４からの過熱蒸気冷媒が合流、熱交換することにより、圧縮機１３へ吸入される冷媒が、飽和ガスに近い状態となり、圧縮機１３の液圧縮運転を防止することができる。

また、排熱回収器弁２６が全開のとき、除霜運転プログラム４３１が、バイパス流量調整弁２９の開度を開いて調整するので、圧縮機１３へ吸入される冷媒の過熱度に応じてバイパス流量調整弁２９の開度を開いて、除霜能力を高める。
さらに、バイパス流量調整弁２９が全開のとき、除霜運転プログラム４３１が、室外機弁２５の開度を開いて調整するので、圧縮機へ吸入される冷媒の過熱度に応じて室外機弁２５の開度を開いて、冷凍サイクル全体の冷媒流量を増加させ、除霜能力を高める。

次に、除霜運転プログラムの第２の実施例を図８乃至１０に示す。第２実施例では、バイパス流量調整弁２９を単純な開閉弁とし、室内膨張弁に室内出口流量調整弁である室内膨張弁３２を用いている。
排熱回収器弁２６を除霜時初期開度（通常時よりも大きい開度）とし（Ｓ４２）、バイパス流路調整弁２９を開とし（Ｓ５１）、室外機弁２５を除霜時初期開度（閉じた状態）とする（Ｓ６１）。
除霜信号がオンの場合（Ｓ４３；ＹＥＳ）、圧縮機吸入過熱度Ｔを圧縮機入口過熱度算出プログラム４３２により求める。
過熱度Ｔが所定値Ｔ１より小さい場合（Ｓ４４；ＹＥＳ）、排熱回収器弁２６の開度を減少させる（Ｓ４７）。過熱度Ｔが所定値Ｔ１以上になるまで、排熱回収器弁２６の開度を減少させる（Ｓ４８）。
過熱度Ｔが所定値Ｔ１より小さくない場合（Ｓ４４；ＮＯ）、かつ過熱度Ｔが所定値Ｔ２以上の場合（Ｓ４５；ＹＥＳ）、排熱回収器弁２６の開度を増加させる（Ｓ４９）。過熱度Ｔが所定値Ｔ２未満になるまで、排熱回収器弁２６の開度を増加させる（Ｓ５０）。

また、排熱回収器弁２６が最大開度となり、かつ過熱度Ｔが所定温度Ｔ４より小さい場合、（Ｓ５３；ＹＥＳ）、室内膨張弁３２の開度を減少させる（Ｓ５６）。過熱度Ｔが所定値Ｔ４未満になるまで、室内膨張弁３２の開度を減少させる（Ｓ５７）。
過熱度Ｔが所定値Ｔ４より大きくない場合（Ｓ５３；ＮＯ）、かつ過熱度Ｔが所定値Ｔ３未満の場合（Ｓ５４；ＹＥＳ）、室内膨張弁３２の開度を増加させる（Ｓ５８）。過熱度Ｔが所定値Ｔ３以上になるまで、室内膨張弁３２の開度を増加させる（Ｓ５９）。
また、排熱回収器弁２６が最大開度で室内膨張弁３２が最低開度となり、かつ過熱度Ｔが所定温度Ｔ６以上の場合、（Ｓ６３；ＹＥＳ）、室外機弁２５の開度を増加させる（Ｓ６６）。過熱度Ｔが所定値Ｔ６未満になるまで、室外機弁２５の開度を増加させる（Ｓ６７）。
過熱度Ｔが所定値Ｔ６より小さい場合（Ｓ６３；ＮＯ）、かつ過熱度Ｔが所定値Ｔ５未満の場合（Ｓ６４；ＹＥＳ）、室外機弁２５の開度を減少させる（Ｓ６８）。過熱度Ｔが所定値Ｔ５以上になるまで、室外機弁２５の開度を減少させる（Ｓ６９）。
また、除霜信号がオフになると（Ｓ４３；ＮＯ，Ｓ５２；ＮＯ，Ｓ６２；ＮＯ）、通常運転制御に戻る（Ｓ４６，Ｓ５５，Ｓ６５）。

暖房運転しながら、室外機１４を除霜するために、バイパス回路のバイパス開閉弁２９を開いて、圧縮機１３の高温高圧ガスの吐出冷媒を室外機弁２５から室外機１４の間の配管に導く。ここで、、室内機３１から室外機１４へ流入する液冷媒により、除霜の熱源である、デフロスト回路の高温高圧ガスの熱量を低下させないため、室外機１４の入口の膨張機構である室外機弁２５を全閉又は開度を小さく絞って、流量調整する。これにより、圧縮機１３を出て室外機１４に流入される高温高圧冷媒は、自身の持つ熱量を放熱することにより、室外機１４を除霜すると共に、液化され、排熱回収器２４の出口で冷媒と合流する。

一方、排熱回収器１４の出口における冷媒が、除霜のために室外機１４内で液化した冷媒を蒸発させるための熱量（過熱度）を持つように、すなわち、圧縮機１３へ吸入される冷媒の過熱度に応じて、排熱回収器弁２６の開度を調整する。これにより、室外機１４からの液冷媒と排熱回収器２４からの過熱蒸気冷媒が合流、熱交換することにより、圧縮機１３へ吸入される冷媒が、飽和ガスに近い状態となり、圧縮機１３の液圧縮運転を防止することができる。
このとき、排熱回収器２４での排熱回収量が多い場合には、排熱回収器弁２６を開いて過熱度を下げている。
さらに、排熱回収器弁２６の開度が最大となったときには、室外空気熱交換器に流れる冷媒の流量を増加させる余地があるため、圧縮機１３へ吸入される冷媒の過熱度に応じて室内膨張弁３２の開度を絞ることにより、バイパス開閉弁２９の流量を増加させ、除霜能力を高める。
さらに、室内膨張弁３２の開度が最低開度となったときには、室外機１４に流れる冷媒の流量を増加させる余地があるため、圧縮機１３へ吸入される冷媒の過熱度に応じて室外機弁２５の開度を開いて、冷凍サイクル全体の冷媒流量を増加させ、除霜能力を高める。

以上詳細に説明したように、第２の実施例の除霜機能付き空気調和機によれば、室外機１４と排熱回収器２４とを並列に配置し、室外機１４の入口側に室外機弁２５を、排熱回収器の入口側に排熱回収器弁２６を設け、圧縮機１３の吐出側と室外機１４の入口とをバイパス開閉弁を介して接続した冷媒回路を有する除霜機能付き空気調和機において、室内機３１の出口に室内膨張弁３２が設けられると共に、除霜信号を受けて圧縮機吸入過熱度に応じて排熱回収器弁２６の開度を調整する除霜運転プログラムを有するので、室外空気熱交換器からの液冷媒と排熱回収器からの過熱蒸気冷媒が合流、熱交換することにより、圧縮機１３へ吸入される冷媒が、飽和ガスに近い状態となり、圧縮機１３の液圧縮運転を防止することができる。

また、排熱回収器弁２６が全開のとき、除霜運転プログラム４３１が、室内膨張弁３２の開度を絞って調整するので、圧縮機１３へ吸入される冷媒の過熱度に応じて室内膨張弁３２の開度を絞ることにより、バイパス流量調整弁の流量を増加させ、除霜能力を高める。
さらに、室内膨張弁３２の開度が最低開度となったときには、室外機１４に流れる冷媒の流量を増加させる余地があるため、圧縮機１３へ吸入される冷媒の過熱度に応じて室外機弁２５の開度を開いて、冷凍サイクル全体の冷媒流量を増加させ、除霜能力を高める。

以上、本発明に係るガスハートポンプ式空気調和装置の一実施例について説明したが、本発明はこれに限定されることなくその趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、第１実施例では、室内膨張弁３２を開閉弁とし、バイパス流量調整弁２９を流量調整弁としており、第２実施例では、室内膨張弁３２を流量調整弁とし、バイパス流量調整弁２９を開閉弁としているが、室内膨張弁３２とパイパス流量調整弁２９の両方を共に流量調整弁としても良い。
また、本実施例では、ガスヒートポンプ式の空気調和機について説明したが、ＥＨＰについても、外部熱源を用いれば、本発明を実施できる。

除霜機能付き空気調和機の構成図である。暖房運転時のシステムの状態を示す図である。除霜運転時のシステムの状態を示す図である。制御の構成を示すブロック図である。第１実施例の除霜運転プログラムを示す第１フローチャートである。第１実施例の除霜運転プログラムを示す第２フローチャートである。第１実施例の除霜運転プログラムを示す第３フローチャートである。第２実施例の除霜運転プログラムを示す第４フローチャートである。第２実施例の除霜運転プログラムを示す第５フローチャートである。第２実施例の除霜運転プログラムを示す第６フローチャートである。

符号の説明

１１ガスエンジン
１３圧縮機
１４室外機
２４排熱回収器
２５室外機弁
２６排熱回収器弁
２８バイパス配管
２９バイパス流量調整弁
３１室内機
３２室内膨張弁
４３１除霜運転プログラム

Claims

室外空気熱交換器と排熱回収器とを並列に配置し、前記室外空気熱交換器の入口側に第１流量調整弁を、前記排熱回収器の入口側に第２流量調整弁を設け、圧縮機の吐出側と前記室外空気熱交換器の入口とをバイパス開閉弁を介して接続した冷媒回路を有する除霜機能付き空気調和機において、
前記バイパス開閉弁がバイパス流量調整弁であると共に、
除霜信号を受けて、圧縮機吸入過熱度に応じて前記第２流量調整弁の開度を調整する除霜制御手段とを有することを特徴とする除霜機能付き空気調和機。
請求項１に記載する除霜機能付き空気調和機において、
前記第２流量調整弁が所定開度以上のとき、前記除霜制御手段が、前記バイパス流量調整弁の開度を開いて圧縮機吸入過熱度を調整することを特徴とする除霜機能付き空気調和機。
請求項２に記載する空気調和機の除霜装置において、
前記バイパス開閉弁が所定開度以上のとき、前記除霜制御手段が、前記第１流量調整弁の開度を開いて圧縮機吸入過熱度を調整することを特徴とする除霜機能付き空気調和機。
室外空気熱交換器と排熱回収器とを並列に配置し、前記室外空気熱交換器の入口側に第１流量調整弁を、前記排熱回収器の入口側に第２流量調整弁を設け、圧縮機の吐出側と前記室外空気熱交換器の入口とをバイパス開閉弁を介して接続した冷媒回路を有する除霜機能付き空気調和機において、
室内空気熱交換器の出口に室内出口流量調整弁が設けられると共に、
除霜信号を受けて、圧縮機吸入過熱度に応じて前記第２流量調整弁の開度を調整する除霜制御手段とを有することを特徴とする除霜機能付き空気調和機。
請求項４に記載する除霜機能付き空気調和機において、
前記第２流量調整弁が所定開度以上のとき、前記除霜制御手段が、前記室内出口流量調整弁の開度を絞って圧縮機吸入過熱度を調整することを特徴とする除霜機能付き空気調和機。
請求項５に記載する除霜機能付き空気調和機において、
前記室内出口流量調整弁が所定の閉開度となったとき、前記除霜制御手段が、前記第１流量調整弁の開度を開いて調整することを特徴とする除霜機能付き空気調和機。