JP2013011364A - 空気調和装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】暖房運転を行うことが可能な空気調和装置において、暖房能力をほとんど低下させることなく、室外熱交換器の除霜を行えるようにする。
【解決手段】空気調和装置(1)には、デフロスト用流路機構(26)が設けられている。空気調和装置(1)は、デフロスト用流路機構(26)によって、任意の熱交パスの除霜を行いつつ、室内熱交換器(41)から室外熱交換器(23)に送られる冷媒を蒸発させる暖房デフロスト運転を行う。暖房デフロスト運転は、まず、室内熱交換器(41)から室外熱交換器(23)に送られる冷媒を、デフロスト用流路機構(26)によって、冷媒分流器(64)に流入させることなく、任意の熱交パスのガス側端から液側端に向かって任意の熱交パス内を通過させる。次に、任意の熱交パスを通過した冷媒を、冷媒分流器(64)を通じて、任意の熱交パス以外の他の熱交パスの液側端からガス側端に向かって他の熱交パス内を通過させる。
【選択図】図1

Description

本発明は、空気調和装置、特に、暖房運転を行うことが可能な空気調和装置に関する。
従来より、圧縮機と室内熱交換器と室外熱交換器とが順次接続されることによって構成されており、圧縮機、室内熱交換器、室外熱交換器、圧縮機の順に冷媒を循環させる暖房運転を行うことが可能な空気調和装置がある。この空気調和装置では、室外熱交換器に着霜が発生した場合に、四路切換弁等によって、圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器、圧縮機の順に冷媒を循環させるように切り換えて室外熱交換器の除霜を行う逆サイクルデフロスト運転が行われる。このため、この空気調和装置では、逆サイクルデフロスト運転中に暖房運転が停止してしまい、室内における快適性が損なわれる。
このようなデフロスト運転中の暖房運転の停止という状況を改善するために、暖房運転を継続しながら室外熱交換器の除霜を行うデフロスト方式として、特許文献1(特開2000−274780号公報)、及び、特許文献2(特開2001−059994号公報)に示すような空気調和装置が提案されている。
特許文献1の空気調和装置では、室外熱交換器の複数の熱交パスの液側端のそれぞれに電磁弁を設けるようにしている。そして、この空気調和装置では、室外熱交換器に着霜が発生した場合には、任意に選択された熱交パスの電磁弁を閉止することで、この熱交パス内における冷媒の流れを止める運転を行うようにしている。この運転によって、この空気調和装置では、室外空気の熱によって任意の熱交パスの除霜を行いつつ、他の熱交パスにおいて冷媒を蒸発させることで暖房運転を継続できるようにしている。
特許文献2の空気調和装置では、圧縮機から吐出された冷媒の一部を、室内熱交換器に送らずに室外熱交換器の複数の熱交パスの液側端に送るためのバイパス路を設けるようにしている。そして、この空気調和装置では、室外熱交換器に着霜が発生した場合には、バイパス路を通じて、圧縮機から吐出された冷媒の一部を、室内熱交換器に送らずに室外熱交換器の任意の熱交パスに送る運転を行うようにしている。この運転によって、この空気調和装置では、バイパス路を通じて任意の熱交パスに送られる冷媒の熱によって任意の熱交パスの除霜を行いつつ、他の熱交パスにおいて冷媒を蒸発させることで暖房運転を継続できるようにしている。
しかし、上記特許文献1のデフロスト方式では、室外空気の温度が0℃以下の場合には霜(氷)が溶けないため、大きな暖房負荷が必要となる外気温度が0℃以下の気象条件において、室外熱交換器の除霜ができないという問題がある。また、霜の温度との温度差が小さい室外空気によって霜を溶かすため、除霜に時間がかかってしまい、その結果、暖房運転だけを行っている時間が短くなり、積分的な暖房能力を高めることができないという問題がある。
また、上記特許文献2のデフロスト方式では、室内熱交換器に送られて暖房に使用される冷媒の一部を室外熱交換器の除霜に使用するため、除霜中の暖房能力が非常に低下してしまうという問題がある。
本発明の課題は、暖房運転を行うことが可能な空気調和装置において、暖房能力をほとんど低下させることなく、室外熱交換器の除霜を行えるようにすることにある。
第1の観点にかかる空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機において圧縮された冷媒の放熱を行う室内熱交換器と、室内熱交換器において放熱した冷媒を室外空気との熱交換によって蒸発させる室外熱交換器と、が順次接続されることによって構成されている。この空気調和装置は、圧縮機、室内熱交換器、室外熱交換器、圧縮機の順に冷媒を循環させる暖房運転を行うことが可能である。室外熱交換器は、互いが並列に接続された複数の熱交パスを有している。複数の熱交パスの液側端は、室内熱交換器から室外熱交換器に送られる冷媒を複数の熱交パスの液側端に分岐するための冷媒分流器によって並列に接続されている。そして、この空気調和装置には、上記の構成を前提として、室内熱交換器から室外熱交換器に送られる冷媒を、冷媒分流器に流入させることなく、複数の熱交パスのうち任意に選択された熱交パスのガス側端に送るためのデフロスト用流路機構がさらに設けられている。そして、この空気調和装置では、デフロスト用流路機構によって、任意の熱交パスの除霜を行いつつ、室内熱交換器から室外熱交換器に送られる冷媒を蒸発させる暖房デフロスト運転を行うようになっている。この暖房デフロスト運転は、まず、室内熱交換器から室外熱交換器に送られる冷媒を、デフロスト用流路機構によって、冷媒分流器に流入させることなく、任意の熱交パスのガス側端から液側端に向かって任意の熱交パス内を通過させる。次に、任意の熱交パスを通過した冷媒を、冷媒分流器を通じて、任意の熱交パス以外の他の熱交パスの液側端からガス側端に向かって他の熱交パス内を通過させる。
この空気調和装置では、デフロスト用流路機構を用いた暖房デフロスト運転を複数の熱交パスに対して順次行うことによって、室外熱交換器全体の除霜を行うことができる。そして、この暖房デフロスト運転では、圧縮機において圧縮された冷媒の全流量を室内熱交換器に送って暖房に使用し、その後、室内熱交換器から室外熱交換器に送られる冷媒の熱によって除霜を行うことができる。これにより、暖房能力をほとんど低下させることなく、高い除霜能力を得つつ、また、外気温度が0℃以下の気象条件においても、室外熱交換器の除霜を行うことができる。
第2の観点にかかる空気調和装置は、第1の観点にかかる空気調和装置において、室外熱交換器が、室内熱交換器から室外熱交換器に送られる冷媒が冷媒分流器に流入する前に通過する過冷却パスをさらに有している。そして、デフロスト用流路機構は、室内熱交換器から室外熱交換器に送られる冷媒を、過冷却パスを通過させた後に、複数の熱交パスのうち任意に選択された熱交パスのガス側端に送ることができるように設けられている。
この空気調和装置では、暖房デフロスト運転中にも過冷却パスに冷媒を通過させることができるため、熱交パスの除霜によって発生したドレン水の再凍結を防止して、室外熱交換器の下部から速やかに排水することができる。
第3の観点にかかる空気調和装置は、第1の観点にかかる空気調和装置において、室外熱交換器が、室内熱交換器から室外熱交換器に送られる冷媒が冷媒分流器に流入する前に通過する過冷却パスをさらに有している。そして、デフロスト用流路機構は、室内熱交換器から室外熱交換器に送られる冷媒を、過冷却パスを通過させることなく、複数の熱交パスのうち任意に選択された熱交パスのガス側端に送ることができるように設けられている。
この空気調和装置では、暖房デフロスト運転中に過冷却パスに冷媒を通過させることなく、熱交パスの除霜を行うことができるため、冷媒の熱を熱交パスの除霜だけに使用することができる。
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下のような効果が得られる。
第1の観点にかかる空気調和装置では、圧縮機において圧縮された冷媒の全流量を室内熱交換器に送って暖房に供するとともに、冷媒の熱によって除霜を行うことができるため、暖房能力をほとんど低下させることなく、室外熱交換器の除霜を行うことができる。
第2の観点にかかる空気調和装置では、暖房デフロスト運転中にも過冷却パスに冷媒を通過させることができるため、熱交パスの除霜によって発生したドレン水の再凍結を防止して、室外熱交換器の下部から速やかに排水することができる。
第3の観点にかかる空気調和装置では、暖房デフロスト運転中に過冷却パスに冷媒を通過させることなく、熱交パスの除霜を行うことができるため、冷媒の熱を熱交パスの除霜だけに使用することができる。
本発明の第1実施形態にかかる空気調和装置の概略構成図である。 室外ユニットの平面図(天板を取り除いて図示)である。 第1実施形態の室外熱交換器及びその近傍の構造を模式的に示した図である。 空気調和装置の制御ブロック図である。 第1実施形態の暖房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 暖房デフロスト運転のフローチャートである。 第1実施形態の暖房デフロスト運転時における空気調和装置内の冷媒の流れ(第1熱交パスの除霜を行う場合)を示す図である。 第1実施形態の暖房デフロスト運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 従来(特許文献2)のデフロスト運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 第1実施形態の変形例1の暖房デフロスト運転のフローチャートである。 第1実施形態の変形例2にかかる空気調和装置の概略構成図であり、暖房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 第1実施形態の変形例2の暖房デフロスト運転時における空気調和装置内の冷媒の流れ(第1熱交パスの除霜を行う場合)を示す図である。 第1実施形態の変形例3にかかる空気調和装置の概略構成図であり、暖房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 第1実施形態の変形例3の暖房デフロスト運転時における空気調和装置内の冷媒の流れ(第1熱交パスの除霜を行う場合)を示す図である。 第1実施形態の変形例4にかかる空気調和装置の概略構成図であり、暖房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 第1実施形態の変形例4の暖房デフロスト運転時における空気調和装置内の冷媒の流れ(第1熱交パスの除霜を行う場合)を示す図である。 第1実施形態の変形例5にかかる空気調和装置の概略構成図であり、暖房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 第1実施形態の変形例5の暖房デフロスト運転時における空気調和装置内の冷媒の流れ(第1熱交パスの除霜を行う場合)を示す図である。 第1実施形態の変形例6にかかる空気調和装置の概略構成図であり、暖房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 第1実施形態の変形例6の暖房デフロスト運転時における空気調和装置内の冷媒の流れ(第1熱交パスの除霜を行う場合)を示す図である。 本発明の第2実施形態にかかる空気調和装置の概略構成図である。 第2実施形態の室外熱交換器及びその近傍の構造を模式的に示した図である。 第2実施形態の暖房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 第2実施形態の暖房デフロスト運転時における空気調和装置内の冷媒の流れ(第1熱交パスの除霜を行う場合)を示す図である。 第2実施形態の暖房デフロスト運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 第2実施形態の変形例2にかかる空気調和装置の概略構成図であり、暖房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 第2実施形態の変形例2の暖房デフロスト運転時における空気調和装置内の冷媒の流れ(第1熱交パスの除霜を行う場合)を示す図である。 第2実施形態の変形例3にかかる空気調和装置の概略構成図であり、暖房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 第2実施形態の変形例3の暖房デフロスト運転時における空気調和装置内の冷媒の流れ(第1熱交パスの除霜を行う場合)を示す図である。 第2実施形態の変形例4にかかる空気調和装置の概略構成図であり、暖房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 第2実施形態の変形例4の暖房デフロスト運転時における空気調和装置内の冷媒の流れ(第1熱交パスの除霜を行う場合)を示す図である。 第2実施形態の変形例5にかかる空気調和装置の概略構成図であり、暖房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 第3実施形態の変形例5の暖房デフロスト運転時における空気調和装置内の冷媒の流れ(第1熱交パスの除霜を行う場合)を示す図である。 第2実施形態の変形例6にかかる空気調和装置の概略構成図であり、暖房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 第2実施形態の変形例6の暖房デフロスト運転時における空気調和装置内の冷媒の流れ(第1熱交パスの除霜を行う場合)を示す図である。 本発明の他の実施形態にかかる空気調和装置の概略構成図である。 本発明の他の実施形態にかかる空気調和装置の概略構成図である。
以下、本発明にかかる空気調和装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。
<第1実施形態>
(全体構成)
図1は、本発明の第1実施形態にかかる空気調和装置1の概略構成図である。空気調和装置1は、暖房運転を行うことが可能であり、ここでは、スプリットタイプのものが採用されている。空気調和装置1は、主として、室外ユニット2と、室内ユニット4と、室外ユニット2と室内ユニット4とを接続する液冷媒連絡管5及びガス冷媒連絡管6とを有している。そして、室外ユニット2と室内ユニット4とは、液冷媒連絡管5及びガス冷媒連絡管6を介して接続されることによって蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うための冷媒回路10を構成している。
(室内ユニット)
室内ユニット4は、室内に設置されており、冷媒回路10の一部を構成している。室内ユニット4は、主として、室内熱交換器41を有している。
室内熱交換器41は、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の放熱器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。ここでは、室内熱交換器41として、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器が採用されている。室内熱交換器41は、その液側が液冷媒連絡管5に接続されており、ガス側がガス冷媒連絡管6に接続されている。
また、室内ユニット4は、室内ユニット4を構成する各部の動作を制御する室内制御部49を有している。そして、室内制御部41は、室内ユニット4の制御を行うためのマイクロコンピュータやメモリ等を有しており、室外ユニット2の室外制御部29(後述)との間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。
(室外ユニット)
室外ユニット2は、室外に設置されており、冷媒回路10の一部を構成している。室外ユニット2は、主として、圧縮機21と、四路切換弁22と、室外熱交換器23と、膨張弁24と、室外ファン25と、デフロスト用流路機構26とを有している。ここでは、図2に示すように、室外ユニット2として、略直方体箱状のユニットケーシング51の内部が鉛直に延びる仕切板58により送風機室S1と機械室S2とに分割された構造(いわゆる、トランク型構造)が採用されている。ここで、図2は、室外ユニット2の平面図(天板を取り除いて図示)である。そして、室外ユニット2は、主として、略矩形箱状のユニットケーシング51内に各種機器21〜26等が収容されている。
ユニットケーシング51は、主として、底板52と、天板と、左前板54と、右前板56と、右側板57と、仕切板58とを有している。底板52は、ユニットケーシング51の底面部分を構成する横長の略長方形状の板状部材である。底板52は、室外熱交換器23から流下するドレン水を受けるためのドレンパンとしても機能するようになっている。天板は、図2には図示しないが、室外ユニット2の天面部分を構成する横長の略長方形状の板状部材である。左前板54は、主として、ユニットケーシング51の左前面部分及び左側面部分を構成する板状部材である。左前板54には、室外ファン25によってユニットケーシング51内に吸入される空気の吸入口55aが形成されている。また、左前板54には、室外ファン25によってユニットケーシング51の背面側及び左側面側から内部に取り込まれた空気を外部に吹き出すための吹出口54aが設けられている。右前板56は、主として、ユニットケーシング51の右前面部分及び右側面の前部を構成する板状部材である。右側板57は、主として、ユニットケーシング51の右側面の後部及び右背面部分を構成する板状部材である。そして、左前板54の後端部と右側板57の背面側端部と左右方向間には、室外ファン32によってユニットケーシング51内に吸入される空気の吸入口55bが形成されている。仕切板58は、底板52上に配置される鉛直に延びる板状部材であり、ユニットケーシング51の内部空間を左右2つの空間(すなわち、送風機室S1及び機械室S2)に仕切るように配置されている。
圧縮機21は、冷凍サイクルにおける低圧のガス冷媒を吸入し、圧縮して冷凍サイクルにおける高圧のガス冷媒とした後に吐出するための圧縮機である。ここでは、圧縮機21として、ケーシング(図示せず)内に収容されたロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素(図示せず)が、同じくケーシング内に収容された圧縮機モータ21aによって駆動される密閉式圧縮機が採用されている。圧縮機21は、その吸入側及び吐出側が四路切換弁22に接続されている。尚、圧縮機21は、機械室S2内に配置されている。
四路切換弁22は、冷房運転と暖房運転との切換時に、冷媒の流れの方向を切り換えるための弁である。四路切換弁22は、冷房運転時には、圧縮機21の吐出側と室外熱交換器23のガス側とを接続するとともにガス冷媒連絡管6と圧縮機21の吸入側とを接続することが可能である(図1における四路切換弁22の実線を参照)。また、四路切換弁22は、暖房運転時には、圧縮機21の吐出側とガス冷媒連絡管6とを接続するとともに室外熱交換器23のガス側と圧縮機21の吸入側とを接続することが可能である(図1における四路切換弁22の破線を参照)。四路切換弁22は、ガス冷媒連絡管6と、圧縮機21の吸入側及び吐出側と、室外熱交換器23のガス側とに接続されている。尚、四路切換弁22は、図2には図示しないが、機械室S2内に配置されている。
室外熱交換器23は、冷房運転時には冷媒の放熱器として機能し、暖房運転時には冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。ここでは、室外熱交換器23として、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器が採用されている。室外熱交換器23は、その液側が液冷媒管27を介して膨張弁24に接続されており、ガス側がガス冷媒管28を介して四路切換弁22に接続されている。
より具体的には、室外熱交換器23は、多数のフィン61と、これらのフィン61を板厚方向に貫通させた状態で取り付けられた多数の伝熱管62とを有している(図2を参照)。この室外熱交換器23においては、図3に示すように、伝熱管61を上下方向に複数(ここでは、3つ)の系統に分けて、これらを相互に独立した第1熱交パス31、第2熱交パス32、及び、第3熱交パス33としている。ここで、図3は、室外熱交換器23及びその近傍の構造を模式的に示した図である。そして、第1〜第3熱交パス31〜33の液側端は、それぞれ第1〜第3キャピラリチューブ63a〜63cを介して冷媒分流器64に接続されている。冷媒分流器64は、第1〜第3熱交パス31〜33の液側端に接続された第1〜第3キャピラリチューブ63a〜63cを合流させる管部材であり、液冷媒管27に接続されている。第1〜第3熱交パス31〜33のガス側端は、それぞれ第1〜第3ヘッダー連絡管65a〜65cを介してヘッダー66に接続されている。ヘッダー66は、第1〜第3熱交パス31〜33のガス側端に接続された第1〜第3ヘッダー連絡管65a〜65cを合流させる管部材であり、ガス冷媒管28に接続されている。このように、室外熱交換器23を構成する複数(ここでは、3つ)の熱交パス31〜33は、冷媒分流器64及びヘッダー66を介して互いに並列に接続されている。そして、冷房運転時には、すべての熱交パス31〜33が冷媒の放熱器として機能し、暖房運転時には、すべての熱交パス31〜33が冷媒の蒸発器として機能するようになっている。尚、室外熱交換器23(すなわち、熱交パス31〜33)は、ユニットケーシング51の左側面から背面に沿うL字形状をなしている。また、熱交パス31〜33間を接続する管部材63a〜63c、64、65a〜65c、66は、図2には図示しないが、室外熱交換器23の右端側の空間、すなわち、機械室S2内に配置されている。
膨張弁24は、冷房運転時には室外熱交換器23において放熱した高圧の液冷媒を室内熱交換器41に送る前に減圧し、暖房運転時には室内熱交換器41において放熱した高圧の液冷媒を室外熱交換器23に送る前に減圧することが可能な電動膨張弁である。膨張弁24は、液冷媒管27に設けられており、その一端が液冷媒連絡管5に接続されており、他端が室外熱交換器23に接続されている。尚、膨張弁24は、図2には図示しないが、機械室S2内に配置されている。
室外ファン25は、室外ユニット2内に室外空気を吸入して、室外熱交換器23に室外空気を供給した後に、ユニット外に排出するための送風機である。ここでは、室外ファン25として、室外ファンモータ25aによって駆動されるプロペラファンが採用されている。尚、室外ファン25は、送風機室S1内の室外熱交換器23の前側に配置されている。室外ファン23を駆動すると、ユニットケーシング51の背面及び左側面の吸入口55a、55bを通じて、内部に空気が取り込まれて、室外熱交換器23を通過した後、ユニットケーシング51の前面の吹出口54aからユニットケーシング51の外部へ空気が吹き出されるようになっている。これにより、室外熱交換器23は、室外空気を冷却源として冷媒の放熱を行い、又は、室外空気を加熱源として冷媒を蒸発させる熱交換器となっている。
デフロスト用流路機構26は、室内熱交換器41から室外熱交換器23に送られる冷媒を、冷媒分流器64に流入させることなく、複数の熱交パス31〜33のうち任意に選択された熱交パスのガス側端に送るための機構である。このデフロスト用流路機構26は、後述の暖房デフロスト運転を行うために設けられている。この暖房デフロスト運転は、室外熱交換器23を構成する熱交パス31〜33のうちの任意の熱交パスの除霜を行いつつ、室内熱交換器41から室外熱交換器23に送られる冷媒を蒸発させる運転である。デフロスト用流路機構26は、主として、熱交パス供給管71と、複数(ここでは、3つ)の熱交パス分岐管72a〜72cと、複数(ここでは、3つ)の分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cと、複数(ここでは、3つ)のヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cと、分流管側選択弁75とを有している。尚、デフロスト流路機構26(すなわち、冷媒管及び弁71、72a〜72c、73a〜73c、74a〜74c、75)は、図2には図示しないが、機械室S2内に配置されている。
熱交パス供給管71は、室内熱交換器41から室外熱交換器23に送られる冷媒を冷媒分流器64に流入させる前に液冷媒管27から分岐するための冷媒管である。熱交パス供給管71は、その一端が液冷媒管27のうち膨張弁24と冷媒分流器64との間の部分に接続されており、他端が熱交パス分岐管72a〜72cに接続されている。
第1〜第3熱交パス分岐管72a〜72cは、熱交パス供給管71を流れる冷媒を第1〜第3熱交パス31〜33のガス側端に供給するための冷媒管である。第1〜第3熱交パス分岐管72a〜72cは、それぞれ、その一端が熱交パス供給管71に接続されており、他端が第1〜第3ヘッダー連絡管65a〜65cに接続されている。
第1〜第3分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cは、第1〜第3ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cとともに、熱交パス供給管71を流れる冷媒を熱交パス31〜33のいずれの熱交パスのガス側端に冷媒を送るかを選択するための電磁弁である。第1〜第3分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cは、それぞれ第1〜第3熱交パス分岐管72a〜72cに設けられている。そして、冷房運転時及び暖房運転時には、第1〜第3分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cがすべて閉止されるようになっている。また、暖房デフロスト運転時には、第1〜第3分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cのうち除霜を行う熱交パスに対応する分岐管側熱交パス選択弁が開けられ、それ以外の熱交パスに対応する分岐管側熱交パス選択弁が閉止されるようになっている。
第1〜第3ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cは、第1〜第3分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cとともに、熱交パス供給管71を流れる冷媒を熱交パス31〜33のいずれの熱交パスのガス側端に冷媒を送るかを選択するための電磁弁である。第1〜第3ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cは、それぞれ第1〜第3ヘッダー連絡管65a〜65cのうち第1〜第3熱交パス分岐管72a〜72cの他端が接続された位置とヘッダー66との間の部分に設けられている。そして、冷房運転時及び暖房運転時には、第1〜第3ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cがすべて開けられるようになっている。また、暖房デフロスト運転時には、第1〜第3ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cのうち除霜を行う熱交パスに対応するヘッダー側熱交パス選択弁が閉止され、それ以外の熱交パスに対応するヘッダー側熱交パス選択弁が開けられるようになっている。
分流管側選択弁75は、室内熱交換器41から室外熱交換器23に送られる冷媒を分流器64に流入させる前に液冷媒管27から分岐するかどうかを選択するための電磁弁である。分流管側選択弁75は、液冷媒管27のうち熱交パス供給管71が分岐された位置と冷媒分流器64との間の部分に設けられている。そして、冷房運転時及び暖房運転時には、分流管側選択弁75が開けられるようになっている。また、暖房デフロスト運転時には、分流管側選択弁75が閉止されるようになっている。
また、室外ユニット2には、室外熱交換器23を流れる冷媒の飽和温度Tsatを検出する室外熱交温度センサ67が設けられている。ここでは、室外熱交温度センサ67は、室外熱交換器23の第1熱交パス31の液側端の近傍に設けられている。
また、室外ユニット2は、室外ユニット2を構成する各部の動作を制御する室外制御部29を有している。そして、室外制御部29は、室外ユニット2の制御を行うためのマイクロコンピュータやメモリ等を有しており、室内ユニット4の室内制御部49との間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。
そして、室外制御部29と室内制御部49とによって、空気調和装置1の運転制御等を行う制御部8が構成されている(図1及び図4を参照)。ここで、図4は、空気調和装置1の制御ブロック図である。
(動作)
次に、上記の構成を有する空気調和装置1の動作について説明する。尚、以下の動作を行うために必要な各種機器の制御や各種処理等は、制御部8によって行われる。
空気調和装置1の運転としては、室内の冷房を行う冷房運転と、室内の暖房のみを行う暖房運転と、室外熱交換器23の除霜を行いつつ室内の暖房を行う暖房デフロスト運転とがある。以下、各運転時の動作について、図5〜図8を用いて説明する。ここで、図5は、暖房運転時における空気調和装置1内の冷媒の流れを示す図である。図6は、暖房デフロスト運転のフローチャートである。図7は、暖房デフロスト運転時における空気調和装置1内の冷媒の流れ(第1熱交パス31の除霜を行う場合)を示す図である。図8は、暖房デフロスト運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。
−冷房運転−
冷房運転は、圧縮機21、室外熱交換器23、室内熱交換器41、圧縮機21の順に冷媒を循環させる運転である。この冷房運転では、室外熱交換器23が冷媒の放熱器として機能し、かつ、室内熱交換器41が冷媒の蒸発器として機能し、これにより、室内空気を冷却する。
冷房運転においては、室外熱交換器23が冷媒の放熱器として機能し、かつ、室内熱交換器41が冷媒の蒸発器として機能する状態(すなわち、図1の四路切換弁22の実線で示される状態)になるように、四路切換弁22が切り換えられる。また、第1〜第3分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cがすべて閉止され、第1〜第3ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cがすべて開けられ、分流管側選択弁75が開けられた状態になっている。すなわち、デフロスト用流路機構26の熱交パス供給管71及び第1〜第3熱交パス分岐管72a〜72cには、冷媒が流れない状態になっている。
このような状態の冷媒回路10において、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒は、圧縮機21に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮された後に吐出される。圧縮機21から吐出された高圧の冷媒は、四路切換弁22を通じて、室外熱交換器23に送られる。そして、圧縮機21から吐出された高圧の冷媒は、四路切換弁22、ガス冷媒管28、ヘッダー66、ヘッダー連絡管65a〜65c、及び、ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cを通じて、室外熱交換器23の熱交パス31〜33のガス側端に送られる。そして、熱交パス31〜33のガス側端に送られた高圧の冷媒は、熱交パス31〜33において、室外ファン25によって供給される室外空気と熱交換を行って放熱する。そして、熱交パス31〜33において放熱した高圧の冷媒は、熱交パス31〜33の液側端から、キャピラリチューブ63a〜63c、冷媒分流器64、液冷媒管27、及び、分流管側選択弁75を通じて、膨張弁24に送られる。膨張弁24に送られた冷媒は、冷凍サイクルにおける低圧まで減圧される。膨張弁24において減圧された低圧の冷媒は、液冷媒連絡管5を通じて、室内熱交換器41に送られる。室内熱交換器41に送られた低圧の冷媒は、室内熱交換器41において、室内空気と熱交換を行って蒸発する。室内熱交換器41において蒸発した低圧の冷媒は、ガス冷媒連絡管6及び四路切換弁22を通じて、再び、圧縮機21に吸入される。
−暖房運転−
暖房運転は、圧縮機21、室内熱交換器41、室外熱交換器23、圧縮機21の順に冷媒を循環させる運転である。この暖房運転では、室内熱交換器41が冷媒の放熱器として機能し、かつ、室外熱交換器23が冷媒の蒸発器として機能し、これにより、室内空気を加熱する。
暖房運転においては、室内熱交換器41が冷媒の放熱器として機能し、かつ、室外熱交換器23が冷媒の蒸発器として機能する状態(すなわち、図1及び図5の四路切換弁22の破線で示される状態)になるように、四路切換弁22が切り換えられる。また、第1〜第3分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cがすべて閉止され、第1〜第3ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cがすべて開けられ、分流管側選択弁75が開けられた状態になっている。すなわち、デフロスト用流路機構26の熱交パス供給管71及び第1〜第3熱交パス分岐管72a〜72cには、冷媒が流れない状態になっている。
このような状態の冷媒回路10において、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒は、圧縮機21に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮された後に吐出される。圧縮機21から吐出された高圧の冷媒は、四路切換弁22を通じて、ガス冷媒連絡管6を通じて、室内熱交換器41に送られる。室内熱交換器41に送られた高圧の冷媒は、室内熱交換器41において、室内空気と熱交換を行って放熱する。室内熱交換器41において放熱した高圧の冷媒は、液冷媒連絡管5を通じて、膨張弁24に送られて、冷凍サイクルにおける低圧まで減圧される。膨張弁24において減圧された低圧の冷媒は、室外熱交換器23に送られる。そして、膨張弁24において減圧された低圧の冷媒は、液冷媒管27、分流管側選択弁75、冷媒分流器64、及び、キャピラリチューブ63a〜63cを通じて、室外熱交換器23の熱交パス31〜33の液側端に送られる。そして、熱交パス31〜33の液側端に送られた低圧の冷媒は、熱交パス31〜33において、室外ファン25によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発する。そして、熱交パス31〜33において蒸発した低圧の冷媒は、熱交パス31〜33のガス側端から、ヘッダー連絡管65a〜65c、ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74c、ヘッダー66、ガス冷媒管28、及び、四路切換弁22を通じて、再び、圧縮機21に吸入される。
−暖房デフロスト運転−
暖房デフロスト運転は、暖房運転時と同様に、圧縮機21、室内熱交換器41、室外熱交換器23、圧縮機21の順に冷媒を循環させる運転を行いつつ、デフロスト用流路機構26によって、室外熱交換器23の除霜を行う運転である。この暖房デフロスト運転では、室内熱交換器41が冷媒の放熱器として機能し、かつ、室外熱交換器23の第1〜第3熱交パス31〜33のうちのいずれか1つが冷媒の放熱器として機能し、残りの熱交パス31〜33が冷媒の蒸発器として機能する。これにより、室外熱交換器23の第1〜第3熱交パス31〜33の除霜を順次行いつつ、室内空気を加熱する。
暖房デフロスト運転における四路切換弁22の切り換え状態は、暖房運転時と同様である。すなわち、四路切換弁22は、室内熱交換器41が冷媒の放熱器として機能し、かつ、室外熱交換器23が冷媒の蒸発器として機能する状態(すなわち、図1及び図7の四路切換弁22の破線で示される状態)になっている。また、室外熱交換器23の第1〜第3熱交パス31〜33の除霜を順次行うために、選択弁73a〜73c、74a〜74c、75が、冷房運転時及び暖房運転時と異なる開閉状態に切り換えられる。すなわち、暖房デフロスト運転においては、デフロスト用流路機構26の熱交パス供給管71及び第1〜第3熱交パス分岐管72a〜72cに、冷媒が流れる状態となる。以下、暖房デフロスト運転時の動作について、暖房デフロスト運転の開始から終了までの手順も含めて、詳細に説明する。
まず、ステップS1において、暖房運転によって室外熱交換器23における着霜量が増加し、除霜が必要になったかどうかを判定する。この除霜が必要かどうかの判定は、暖房運転の継続時間や室外熱交換器23の温度に基づいて行うことが考えられるが、ここでは、室外熱交温度センサ67によって検出される飽和温度Tsatに基づいて判定している。具体的には、飽和温度Tsatが所定温度Tm以下になっている場合には、室外熱交換器23の除霜が必要と判定するようにしている。そして、ステップS1において、室外熱交換器23の除霜が必要であると判定された場合には、ステップS2の処理に移行する。
次に、ステップS2〜S7において、室外熱交換器23の第1〜第3熱交パス31〜33の除霜を順次行う。尚、第1〜第3熱交パス31〜33の除霜は、基本的に任意に選択してもよいが、除霜によって発生するドレン水をユニットケーシング51の底板52まで排水する流れを考慮すると、室外熱交換器23の上部から下部に向けて行うことが好ましい。このため、ここでは、第1熱交パス31、第2熱交パス32、第3熱交パス33の順に除霜を行うものとする。
第1熱交パス31の除霜(ステップS2)は、デフロスト用流路機構26の選択弁73a〜73c、74a〜74c、75の開閉状態を切り換えることによって行われる。具体的には、第1分岐管側熱交パス選択弁73aが開けられ、第2及び第3分岐管側熱交パス選択弁73b、73cが閉止され、第1ヘッダー側熱交パス選択弁74aが閉止され、第2及び第3ヘッダー側熱交パス選択弁74b、74cが開けられ、分流管側選択弁75が閉止された状態に切り換えられる。尚、ここでは、第1熱交パス31の除霜の開始前までは暖房運転が行われていることから、第1分岐管側熱交パス選択弁73aを開け、第1ヘッダー側熱交パス選択弁74aを閉止し、分流管側選択弁75を閉止する切り換え動作が行われることになる。これにより、デフロスト用流路機構26の熱交パス供給管71及び第1熱交パス分岐管72aに冷媒が流れる状態となる。
このような状態の冷媒回路10において、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒(図7及び図8の点Aを参照)は、圧縮機21に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮された後に吐出される(図7及び図8の点Bを参照)。圧縮機21から吐出された高圧の冷媒は、四路切換弁22を通じて、ガス冷媒連絡管6を通じて、室内熱交換器41に送られる。室内熱交換器41に送られた高圧の冷媒は、室内熱交換器41において、室内空気と熱交換を行って放熱する(図7及び図8の点Cを参照)。ここまでは、暖房運転時と同様である。室内熱交換器41において放熱した高圧の冷媒は、液冷媒連絡管5を通じて、膨張弁24に送られて、冷凍サイクルにおける高圧と低圧との間の圧力(以下、中間圧とする)まで減圧される(図7及び図8の点Dを参照)。膨張弁24において減圧された中間圧の冷媒は、室外熱交換器23に送られる。そして、膨張弁24において減圧された中間圧の冷媒は、液冷媒管27から熱交パス供給管71に送られる。そして、熱交パス供給管71に送られた中間圧の冷媒は、第1熱交パス分岐管72a、第1分岐管側熱交パス選択弁73a、及び、第1ヘッダー連絡管65aを通じて、室外熱交換器23の第1熱交パス31のガス側端に送られる。このように、室内熱交換器41から室外熱交換器23に送られる冷媒は、冷媒分流器64に流入することなく、すべて第1熱交パス31のガス側端に送られることになる。そして、第1熱交パス31のガス側端に送られた中間圧の冷媒は、第1熱交パス31のガス側端から液側端に向かって第1熱交パス31内を通過し、室外熱交換器23の第1熱交パス31に付着した霜を溶かす(図7及び図8の点Eを参照)。これにより、室外熱交換器23の第1熱交パス31の除霜が行われる。そして、第1熱交パス31を通過した中間圧の冷媒は、第1熱交パス31の液側端から、第1キャピラリチューブ63aを通じて、冷媒分流器64に送られる。このとき、第1キャピラリチューブ63aは、冷房運転時や暖房運転時に比べて流量の大きい中間圧の冷媒が流れることになるため、冷房運転時や暖房運転時に冷媒が流れる場合に比べて圧力損失が大きく、冷凍サイクルにおける中間圧(すなわち、図7及び図8の点Eにおける圧力)と低圧の間の圧力まで減圧されることになる(図7及び図8の点Fを参照)。そして、冷媒分流器64に送られた低圧の冷媒は、分流管側選択弁75が閉止しているため、冷媒分流器64内を折り返すように通過して、第2及び第3キャピラリチューブ63b、63cに分岐されて、第2及び第3熱交パス32、33の液側端に送られる。このとき、冷媒は、第2及び第3キャピラリチューブ63b、63cを通過することによって、冷凍サイクルにおける低圧まで減圧されることになる(図7及び図8の点Gを参照)。そして、第2及び第3熱交パス32、33の液側端に送られた低圧の冷媒は、第2及び第3熱交パス32、33の液側端からガス側端に向かって第2及び第3熱交パス32、33内を通過し、室外ファン25によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発する(図7及び図8の点Aを参照)。そして、第2及び第3熱交パス32、33において蒸発した低圧の冷媒は、第2及び第3熱交パス32、33のガス側端から、第2及び第3ヘッダー連絡管65b、65c、第2及び第3ヘッダー側熱交パス選択弁74b、74c、ヘッダー66、ガス冷媒管28、及び、四路切換弁22を通じて、再び、圧縮機21に吸入される。このようにして、室内の暖房を継続しつつ、第1熱交パス31の除霜が開始される。そして、第1熱交パス31の除霜は、第1熱交パス31の除霜が完了するまで行われる(ステップS3)。ここでは、第1熱交パス31の除霜時間t1が、予め設定された所定時間(すなわち、第1熱交パス31の除霜が完了したとみなすことができる時間)を経過するまで行われる。
第2熱交パス32の除霜(ステップS4)は、第1熱交パス31と同様に、デフロスト用流路機構26の選択弁73a〜73c、74a〜74c、75の開閉状態を切り換えることによって行われる。具体的には、第2分岐管側熱交パス選択弁73bが開けられ、第1及び第3分岐管側熱交パス選択弁73a、73cが閉止され、第2ヘッダー側熱交パス選択弁74bが閉止され、第1及び第3ヘッダー側熱交パス選択弁74a、74cが開けられ、分流管側選択弁75が閉止された状態に切り換えられる。尚、ここでは、第2熱交パス32の除霜の開始前までは第1熱交パス31の除霜が行われていることから、第2分岐管側熱交パス選択弁73bを開け、第1分岐管側熱交パス選択弁73aを閉止し、第1ヘッダー側熱交パス選択弁74aを開け、第2ヘッダー側熱交パス選択弁74bを閉止する切り換え動作が行われることになる。これにより、デフロスト用流路機構26の熱交パス供給管71及び第2熱交パス分岐管72bに冷媒が流れる状態となる。
このような状態の冷媒回路10において、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒は、第1熱交パス31の除霜時と同様に、圧縮機21において冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮され、室内熱交換器41において室内空気と熱交換を行って放熱し、膨張弁24において冷凍サイクルにおける中間圧まで減圧され、室外熱交換器23に送られる。そして、膨張弁24において減圧された中間圧の冷媒は、液冷媒管27から熱交パス供給管71に送られる。そして、熱交パス供給管71に送られた中間圧の冷媒は、第2熱交パス分岐管72b、第2分岐管側熱交パス選択弁73b、及び、第2ヘッダー連絡管65bを通じて、室外熱交換器23の第2熱交パス32のガス側端に送られる。このように、室内熱交換器41から室外熱交換器23に送られる冷媒は、冷媒分流器64に流入することなく、すべて第2熱交パス32のガス側端に送られることになる。そして、第2熱交パス32のガス側端に送られた中間圧の冷媒は、第2熱交パス32のガス側端から液側端に向かって第2熱交パス32内を通過し、室外熱交換器23の第2熱交パス32に付着した霜を溶かす。これにより、室外熱交換器23の第2熱交パス32の除霜が行われる。そして、第2熱交パス32を通過した中間圧の冷媒は、第2熱交パス32の液側端から、第2キャピラリチューブ63bを通じて、冷媒分流器64に送られる。このとき、第2キャピラリチューブ63bは、冷房運転時や暖房運転時に比べて流量の大きい中間圧の冷媒が流れることになるため、冷房運転時や暖房運転時に冷媒が流れる場合に比べて圧力損失が大きく、冷凍サイクルにおける中間圧と低圧の間の圧力まで減圧されることになる。そして、冷媒分流器64に送られた低圧の冷媒は、分流管側選択弁75が閉止しているため、冷媒分流器64内を折り返すように通過して、第1及び第3キャピラリチューブ63a、63cに分岐されて、第1及び第3熱交パス31、33の液側端に送られる。このとき、冷媒は、第1及び第3キャピラリチューブ63a、63cを通過することによって、冷凍サイクルにおける低圧まで減圧されることになる。そして、第1及び第3熱交パス31、33の液側端に送られた低圧の冷媒は、第1及び第3熱交パス31、33の液側端からガス側端に向かって第1及び第3熱交パス31、33内を通過し、室外ファン25によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発する。そして、第1及び第3熱交パス31、33において蒸発した低圧の冷媒は、第1及び第3熱交パス31、33のガス側端から、第1及び第3ヘッダー連絡管65a、65c、第1及び第3ヘッダー側熱交パス選択弁74a、74c、ヘッダー66、ガス冷媒管28、及び、四路切換弁22を通じて、再び、圧縮機21に吸入される。このようにして、室内の暖房を継続しつつ、第2熱交パス32の除霜が開始される。そして、第2熱交パス32の除霜は、第2熱交パス32の除霜が完了するまで行われる(ステップS5)。ここでは、第2熱交パス32の除霜時間t2が、予め設定された所定時間(すなわち、第2熱交パス32の除霜が完了したとみなすことができる時間)を経過するまで行われる。尚、第2熱交パス32と他の熱交パス31、33とでは、上下方向位置が異なっているため、除霜が完了したとみなすことができる時間も異なることになる。このため、第2熱交パス32の除霜の所定時間を他の熱交パス31、33の除霜の所定時間と異ならせるようにすることが好ましい。ここでは、熱交パス31〜33の室外ファン25に対する位置関係が異なっており、熱交パス31〜33を通過する室外空気の風量に偏りが生じるため、風量が多い熱交パスのほうが着霜量が多くなる傾向にある。このため、風量が多い熱交パスの除霜の所定時間を風量が少ない熱交換パスの除霜の所定時間よりも長くすることが考えられる。
第3熱交パス33の除霜(ステップS6)は、第1及び第2熱交パス31、32と同様に、デフロスト用流路機構26の選択弁73a〜73c、74a〜74c、75の開閉状態を切り換えることによって行われる。具体的には、第3分岐管側熱交パス選択弁73cが開けられ、第1及び第2分岐管側熱交パス選択弁73a、73bが閉止され、第3ヘッダー側熱交パス選択弁74cが閉止され、第1及び第2ヘッダー側熱交パス選択弁74a、74bが開けられ、分流管側選択弁75が閉止された状態に切り換えられる。尚、ここでは、第3熱交パス33の除霜の開始前までは第2熱交パス32の除霜が行われていることから、第3分岐管側熱交パス選択弁73cを開け、第2分岐管側熱交パス選択弁73bを閉止し、第2ヘッダー側熱交パス選択弁74bを開け、第3ヘッダー側熱交パス選択弁74cを閉止する切り換え動作が行われることになる。これにより、デフロスト用流路機構26の熱交パス供給管71及び第3熱交パス分岐管72cに冷媒が流れる状態となる。
このような状態の冷媒回路10において、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒は、第1及び第2熱交パス31、32の除霜時と同様に、圧縮機21において冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮され、室内熱交換器41において室内空気と熱交換を行って放熱し、膨張弁24において冷凍サイクルにおける中間圧まで減圧され、室外熱交換器23に送られる。そして、膨張弁24において減圧された中間圧の冷媒は、液冷媒管27から熱交パス供給管71に送られる。そして、熱交パス供給管71に送られた中間圧の冷媒は、第3熱交パス分岐管72c、第3分岐管側熱交パス選択弁73c、及び、第3ヘッダー連絡管65cを通じて、室外熱交換器23の第3熱交パス33のガス側端に送られる。このように、室内熱交換器41から室外熱交換器23に送られる冷媒は、冷媒分流器64に流入することなく、すべて第3熱交パス33のガス側端に送られることになる。そして、第3熱交パス33のガス側端に送られた中間圧の冷媒は、第3熱交パス33のガス側端から液側端に向かって第3熱交パス33内を通過し、室外熱交換器23の第3熱交パス33に付着した霜を溶かす。これにより、室外熱交換器23の第3熱交パス33の除霜が行われる。そして、第3熱交パス33を通過した中間圧の冷媒は、第3熱交パス33の液側端から、第3キャピラリチューブ63cを通じて、冷媒分流器64に送られる。このとき、第3キャピラリチューブ63cは、冷房運転時や暖房運転時に比べて流量の大きい中間圧の冷媒が流れることになるため、冷房運転時や暖房運転時に冷媒が流れる場合に比べて圧力損失が大きく、冷凍サイクルにおける中間圧と低圧の間の圧力まで減圧されることになる。そして、冷媒分流器64に送られた低圧の冷媒は、分流管側選択弁75が閉止しているため、冷媒分流器64内を折り返すように通過して、第1及び第2キャピラリチューブ63a、63bに分岐されて、第1及び第2熱交パス31、32の液側端に送られる。このとき、冷媒は、第1及び第2キャピラリチューブ63a、63bを通過することによって、冷凍サイクルにおける低圧まで減圧されることになる。そして、第1及び第2熱交パス31、32の液側端に送られた低圧の冷媒は、第1及び第2熱交パス31、32の液側端からガス側端に向かって第1及び第2熱交パス31、32内を通過し、室外ファン25によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発する。そして、第1及び第2熱交パス31、32において蒸発した低圧の冷媒は、第1及び第2熱交パス31、32のガス側端から、第1及び第2ヘッダー連絡管65a、65b、第1及び第2ヘッダー側熱交パス選択弁74a、74b、ヘッダー66、ガス冷媒管28、及び、四路切換弁22を通じて、再び、圧縮機21に吸入される。このようにして、室内の暖房を継続しつつ、第3熱交パス33の除霜が開始される。そして、第3熱交パス33の除霜は、第2熱交パス33の除霜が完了するまで行われる(ステップS7)。ここでは、第3熱交パス33の除霜時間t3が、予め設定された所定時間(すなわち、第3熱交パス33の除霜が完了したとみなすことができる時間)を経過するまで行われる。尚、第3熱交パス33の除霜の所定時間についても、熱交パス31〜33の室外ファン25に対する位置関係等を考慮して、他の熱交パス31、32の除霜の所定時間と異ならせるようにすることが好ましい。
そして、上記のステップS2〜S7の処理によって室外熱交換器23のすべての熱交パス31〜33の除霜が完了した後に、暖房運転に復帰する(ステップS8)。
以上のように、デフロスト用流路機構26によって、熱交パス31〜33のうちの任意の熱交パスの除霜を行いつつ、室内熱交換器41から室外熱交換器23に送られる冷媒を蒸発させる暖房デフロスト運転を行っている。そして、この暖房デフロスト運転を複数の熱交パス31〜33に対して順次行うことによって、室内の暖房を継続しつつ、室外熱交換器23全体の除霜を行っている。
(特徴)
本実施形態の空気調和装置1には、以下のような特徴がある。
空気調和装置1は、上記のように、冷媒を圧縮する圧縮機21と、圧縮機21において圧縮された冷媒の放熱を行う室内熱交換器41と、室内熱交換器41において放熱した冷媒を室外空気との熱交換によって蒸発させる室外熱交換器23と、が順次接続されることによって構成されている。空気調和装置1は、圧縮機21、室内熱交換器41、室外熱交換器23、圧縮機21の順に冷媒を循環させる暖房運転を行うことが可能である。室外熱交換器23は、互いが並列に接続された複数(ここでは、3つ)の熱交パス31〜33を有している。複数の熱交パス31〜33の液側端は、室内熱交換器41から室外熱交換器23に送られる冷媒を複数の熱交パス31〜33の液側端に分岐するための冷媒分流器64によって並列に接続されている。
そして、空気調和装置1には、上記の構成を前提として、室内熱交換器41から室外熱交換器23に送られる冷媒を、冷媒分流器64に流入させることなく、複数の熱交パス31〜33のうち任意に選択された熱交パスのガス側端に送るためのデフロスト用流路機構26がさらに設けられている。そして、空気調和装置1では、デフロスト用流路機構26によって、任意の熱交パスの除霜を行いつつ、室内熱交換器41から室外熱交換器23に送られる冷媒を蒸発させる暖房デフロスト運転を行うようになっている。この暖房デフロスト運転は、まず、室内熱交換器41から室外熱交換器23に送られる冷媒を、デフロスト用流路機構26によって、冷媒分流器64に流入させることなく、任意の熱交パスのガス側端から液側端に向かって任意の熱交パス内を通過させる。次に、任意の熱交パスを通過した冷媒を、冷媒分流器64を通じて、任意の熱交パス以外の他の熱交パスの液側端からガス側端に向かって他の熱交パス内を通過させる。そして、空気調和装置1では、デフロスト用流路機構26を用いた暖房デフロスト運転を複数の熱交パス31〜33に対して順次行うことによって、室外熱交換器23全体の除霜を行うことができるようになっている。
一方で、特許文献1のデフロスト方式では、室外熱交換器の複数の熱交パスの液側端のそれぞれに電磁弁を設け、任意に選択された熱交パスの電磁弁を閉止することで、この熱交パス内における冷媒の流れを止めて、室外空気の熱によって、任意の熱交パスの除霜を行うようにしている。また、特許文献2のデフロスト方式では、圧縮機から吐出された冷媒の一部を、室内熱交換器に送らずに室外熱交換器の複数の熱交パスの液側端に送るためのバイパス路を設け、このバイパス路を通じて、圧縮機から吐出された冷媒の一部を、室内熱交換器に送らずに室外熱交換器の任意の熱交パスに送ることによって、冷媒の熱によって、任意の熱交パスの除霜を行うようにしている(図9を参照)。ここで、図9は、従来(特許文献2)のデフロスト運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。
これに対して、空気調和装置1における暖房デフロスト運転では、上記のように、圧縮機21において圧縮された冷媒の全流量を室内熱交換器41に送って暖房に使用し(図7及び図8の点Bから点Cまでの行程を参照)、その後、室内熱交換器41から室外熱交換器23に送られる冷媒の熱によって除霜を行うようにしている(図7及び図8の点Dから点Eまでの行程を参照)。
したがって、空気調和装置1では、特許文献2のデフロスト方式とは異なり、圧縮機21において圧縮された冷媒の全流量を室内の暖房に供することになるため、暖房能力をほとんど低下させることがない。しかも、空気調和装置1では、特許文献1、2のデフロスト方式とは異なり、圧縮機21において圧縮された冷媒の全流量を室外熱交換器23の任意の熱交パスの除霜に供することになるため、高い除霜能力を得ることができる。これにより、特許文献1、2のデフロスト方式よりも、除霜を短時間で完了し、暖房を行っている時間を長くして、積分的な暖房能力を高めることができる。さらに、空気調和装置1では、特許文献1のデフロスト方式とは異なり、冷媒の熱を除霜に使用することになるため、外気温度が0℃以下の気象条件においても、室外熱交換器23の除霜を行うことができる。
また、空気調和装置1では、室外熱交換器23の上部を構成する熱交パス(ここでは、第1熱交パス31)から下部を構成する熱交パス(ここでは、第3熱交パス33)に向けて行うようにしている。このため、除霜によって発生するドレン水をユニットケーシング51の底板52までスムーズに排水することができる。
また、空気調和装置1では、室外熱交換器23を構成する熱交パス31〜33の除霜を、熱交パスの位置の違いを考慮して設定された所定時間だけ行うようにしている。ここでは、熱交パス31〜33の室外ファン25に対する位置の違いによる熱交パス31〜33を通過する室外空気の風量に偏りを考慮して、風量の多い熱交パスの除霜の所定時間を風量が少ない熱交換パスの除霜の所定時間よりも長くするようにしている。このため、風量が多いことから着霜量が多くなる熱交パスの除霜の所定時間を長くし、風量が少ないことから着霜量が少なくなる熱交パスの除霜の所定時間を短くすることができ、これにより、熱交パスの位置の違いを考慮した適切な所定時間で適切に除霜を行うことができる。
(変形例1)
上記実施形態の暖房デフロスト運転では、図6のステップS3、S5、S7に示すように、各熱交パス31〜33の除霜を、除霜時間t1〜t3が予め設定された所定時間を経過するまで行うようにしているが、これに限定されるものではない。
例えば、図10に示すように、室外熱交換器23を構成する複数(ここでは、3つ)の熱交パス31〜33のうち最初に除霜を行う第1熱交パス31の除霜を、室外熱交温度センサ67によって検出される飽和温度Tsatが所定温度以上に上昇するまで行う(ステップS11)。ここで、この所定温度は、第1熱交パス31の除霜が完了したとみなすことができる温度に設定される。そして、このときの除霜時間t1を計測しておき、この除霜時間t1から第2及び第3熱交パス32、33の除霜の所定時間を設定し(ステップS12)、第2及び第3熱交パス32、33の除霜を、この設定された所定時間だけ行うようにしてもよい(ステップS5、S7)。このとき、第2及び第3熱交パス32、33の所定時間については、第1熱交パス31と同じ除霜時間t1に設定してもよいし、また、熱交パスの位置の違いをさらに考慮して設定するようにしてもよい。尚、図10は、本変形例にかかる暖房デフロスト運転のフローチャートである。
このように、本変形例の暖房デフロスト運転では、各熱交パスの除霜の完了を時間だけで判定する上記の暖房デフロスト運転とは異なっている。具体的には、本変形例の暖房デフロスト運転では、最初に除霜を行う熱交パスについては、温度変化から除霜の完了を検知し、このときに実際に除霜に要した時間から得られた所定時間によって他の熱交パスの除霜の完了を判定するようにしている。
このため、本変形例の暖房デフロスト運転では、室外熱交換器23の着霜状態に応じて、暖房デフロスト運転毎に、各熱交パスの除霜の所要時間が設定されることになる。したがって、本変形例の暖房デフロスト運転では、予め設定された所定時間になるまで各熱交パスの除霜を行う場合に比べて、暖房デフロスト運転毎に各熱交パスの除霜の所定時間を適切に設定することができる。
(変形例2)
上記実施形態及び変形例1にかかる空気調和装置1では、デフロスト用流路機構26が、熱交パス供給管71と、熱交パス分岐管72a〜72cと、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cと、ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cと、分流管側選択弁75とによって構成されているが、これに限定されるものではない。
例えば、図11及び図12に示すように、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cを一体化した切換弁77を使用するようにしてもよい。ここで、切換弁77は、熱交パス供給管71を流れる冷媒を熱交パス分岐管72a〜72cのいずれに送るか、又は、いずれの熱交パス分岐管72a〜72cにも冷媒を送らないことを選択する機能を有する切換弁である。ここでは、切換弁77として、ロータリー式の切換弁が使用されている。この切換弁77は、熱交パス供給管71及び熱交パス分岐管72a〜72cに接続されている。そして、本変形例の構成では、図2の制御ブロック図において、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cに代えて切換弁77が制御部8に接続されている。尚、図11は、本変形例にかかる空気調和装置1の概略構成図であり、暖房運転時における空気調和装置1内の冷媒の流れを示す図である。図12は、本変形例の暖房デフロスト運転時における空気調和装置1内の冷媒の流れ(第1熱交パス31の除霜を行う場合)を示す図である。
このような構成であっても、図11に示すように、いずれの熱交パス分岐管72a〜72cにも冷媒を送らないように切換弁77を動作させることによって、上記実施形態と同様の暖房運転を行うことができる。また、暖房運転時と同様の切換弁77の動作状態において上記実施形態と同様の冷房運転を行うこともできる。そして、図12に示すように、熱交パス供給管71を流れる冷媒を熱交パス分岐管72a〜72cのいずれかに送るように切換弁77を動作させることによって、上記実施形態又は変形例1と同様の暖房デフロスト運転を行うことができる。
そして、本変形例の構成では、上記実施形態及び変形例1の構成に比べて、デフロスト用流路機構26を構成する部品点数を減らすことができる。
(変形例3)
上記実施形態及び変形例1にかかる空気調和装置1では、デフロスト用流路機構26が、熱交パス供給管71と、熱交パス分岐管72a〜72cと、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cと、ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cと、分流管側選択弁75とによって構成されているが、これに限定されるものではない。
例えば、図13及び図14に示すように、熱交パス供給管71と、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cと、分流管側選択弁75とを一体化した切換弁78を使用するようにしてもよい。ここで、切換弁78は、液冷媒管27を流れる冷媒を冷媒分流管64に流すか又は熱交パス分岐管72a〜72cのいずれかに送るかを選択し、熱交パス分岐管72a〜72cのいずれかに送る場合には、冷媒を熱交パス分岐管72a〜72cのいずれに送るかを選択する機能を有する切換弁である。ここでは、切換弁78として、ロータリー式の切換弁が使用されている。この切換弁78は、液冷媒管27、冷媒分流管64及び熱交パス分岐管72a〜72cに接続されている。そして、本変形例の構成では、図2の制御ブロック図において、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73c及び分流管側選択弁75に代えて切換弁78が制御部8に接続されている。尚、図13は、本変形例にかかる空気調和装置1の概略構成図であり、暖房運転時における空気調和装置1内の冷媒の流れを示す図である。図14は、本変形例の暖房デフロスト運転時における空気調和装置1内の冷媒の流れ(第1熱交パス31の除霜を行う場合)を示す図である。
このような構成であっても、図13に示すように、液冷媒管27を流れる冷媒を冷媒分流管64に流すように切換弁78を動作させることによって、上記実施形態と同様の暖房運転を行うことができる。また、暖房運転時と同様の切換弁78の動作状態において上記実施形態と同様の冷房運転を行うこともできる。そして、図14に示すように、液冷媒管27を流れる冷媒を冷媒分流管64に流さずに熱交パス分岐管72a〜72cのいずれかに送るように切換弁78を動作させることによって、上記実施形態又は変形例1と同様の暖房デフロスト運転を行うことができる。
そして、本変形例の構成では、上記実施形態及び変形例1の構成、さらには、変形例2の構成に比べて、デフロスト用流路機構26を構成する部品点数を減らすことができる。
(変形例4)
上記実施形態及び変形例1にかかる空気調和装置1では、デフロスト用流路機構26が、熱交パス供給管71と、熱交パス分岐管72a〜72cと、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cと、ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cと、分流管側選択弁75とによって構成されているが、これに限定されるものではない。
例えば、図15及び図16に示すように、熱交パス分岐管72a〜72cと、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cと、ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cと、ヘッダー66とを一体化した切換弁79を使用するようにしてもよい。ここで、切換弁79は、熱交パス供給管71を流れる冷媒をヘッダー連絡管65a〜65cのいずれに送るかを選択し、かつ、熱交パス供給管71を流れる冷媒が送られるヘッダー連絡管以外のヘッダー連絡管についてはガス冷媒管28に接続するか、又は、いずれのヘッダー連絡管65a〜65cにも冷媒を送らないことを選択する機能を有する切換弁である。ここでは、切換弁79として、ロータリー式の切換弁が使用されている。この切換弁79は、熱交パス供給管71、ヘッダー連絡管65a〜65c及びガス冷媒管28に接続されている。そして、本変形例の構成では、図2の制御ブロック図において、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73c及びヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cに代えて切換弁79が制御部8に接続されている。尚、図15は、本変形例にかかる空気調和装置1の概略構成図であり、暖房運転時における空気調和装置1内の冷媒の流れを示す図である。図16は、本変形例の暖房デフロスト運転時における空気調和装置1内の冷媒の流れ(第1熱交パス31の除霜を行う場合)を示す図である。
このような構成であっても、図15に示すように、いずれのヘッダー連絡管65a〜65cにも冷媒を送らないように切換弁79を動作させることによって、上記実施形態と同様の暖房運転を行うことができる。また、暖房運転時と同様の切換弁79の動作状態において上記実施形態と同様の冷房運転を行うこともできる。そして、図16に示すように、熱交パス供給管71を流れる冷媒をヘッダー連絡管65a〜65cのいずれに送るかを選択し、かつ、熱交パス供給管71を流れる冷媒が送られるヘッダー連絡管以外のヘッダー連絡管についてはガス冷媒管28に接続するように切換弁79を動作させることによって、上記実施形態又は変形例1と同様の暖房デフロスト運転を行うことができる。
そして、本変形例の構成では、上記実施形態及び変形例1の構成、さらには、変形例2、3の構成に比べて、デフロスト用流路機構26を構成する部品点数を減らすことができる。
(変形例5)
上記実施形態及び変形例1にかかる空気調和装置1では、デフロスト用流路機構26が、熱交パス供給管71と、熱交パス分岐管72a〜72cと、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cと、ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cと、分流管側選択弁75とによって構成されているが、これに限定されるものではない。
例えば、図17及び図18に示すように、熱交パス供給管71と、熱交パス分岐管72a〜72cと、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cと、ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cと、分流管側選択弁75と、ヘッダー66とを一体化した切換弁80を使用するようにしてもよい。ここで、切換弁80は、液冷媒管27を流れる冷媒を冷媒分流管64に流すか又はヘッダー連絡管65a〜65cのいずれに送るかを選択し、かつ、液冷媒管27を流れる冷媒が送られるヘッダー連絡管以外のヘッダー連絡管についてはガス冷媒管28に接続する機能を有する切換弁である。ここでは、切換弁80として、ロータリー式の切換弁が使用されている。この切換弁80は、液冷媒管27、冷媒分流管64、ヘッダー連絡管65a〜65c及びガス冷媒管28に接続されている。そして、本変形例の構成では、図2の制御ブロック図において、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73c、ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74c及び分流管側選択弁75に代えて切換弁80が制御部8に接続されている。尚、図17は、本変形例にかかる空気調和装置1の概略構成図であり、暖房運転時における空気調和装置1内の冷媒の流れを示す図である。図18は、本変形例の暖房デフロスト運転時における空気調和装置1内の冷媒の流れ(第1熱交パス31の除霜を行う場合)を示す図である。
このような構成であっても、図17に示すように、液冷媒管27を流れる冷媒を冷媒分流管64に流すように切換弁80を動作させることによって、上記実施形態と同様の暖房運転を行うことができる。また、暖房運転時と同様の切換弁80の動作状態において上記実施形態と同様の冷房運転を行うこともできる。そして、図18に示すように、液冷媒管27を流れる冷媒をヘッダー連絡管65a〜65cのいずれに送るかを選択し、かつ、液冷媒管27を流れる冷媒が送られるヘッダー連絡管以外のヘッダー連絡管についてはガス冷媒管28に接続するように切換弁80を動作させることによって、上記実施形態又は変形例1と同様の暖房デフロスト運転を行うことができる。
そして、本変形例の構成では、上記実施形態及び変形例1の構成、さらには、変形例2〜4の構成に比べて、デフロスト用流路機構26を構成する部品点数を減らすことができる。
(変形例6)
上記実施形態及び変形例1にかかる空気調和装置1では、デフロスト用流路機構26が、熱交パス供給管71と、熱交パス分岐管72a〜72cと、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cと、ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cと、分流管側選択弁75とによって構成されているが、これに限定されるものではない。
例えば、図19及び図20に示すように、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cとヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cとを一体化した切換弁81a〜81cを使用するようにしてもよい。ここで、切換弁81a〜81cは、熱交パス供給管71を流れる冷媒を熱交パス31〜33のガス側端から液側端に向かって送るか、又は、冷媒分流管64を通じて熱交パス31〜33内を液側端からガス側端に向かって通過した冷媒をヘッダー66に送るかどうかを選択する機能を有する切換弁である。ここでは、切換弁81a〜81cとして、三方弁が使用されている。これらの切換弁81a〜81cは、熱交パス分岐管72a〜72c及びヘッダー連絡管65a〜65cに接続されている。そして、本変形例の構成では、図2の制御ブロック図において、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73c及びヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cに代えて切換弁81a〜81cが制御部8に接続されている。尚、図19は、本変形例にかかる空気調和装置1の概略構成図であり、暖房運転時における空気調和装置1内の冷媒の流れを示す図である。図20は、本変形例の暖房デフロスト運転時における空気調和装置1内の冷媒の流れ(第1熱交パス31の除霜を行う場合)を示す図である。
このような構成であっても、図19に示すように、冷媒分流管64を通じて熱交パス31〜33内を液側端からガス側端に向かって通過した冷媒をヘッダー66に送るように切換弁81a〜81cを動作させることによって、上記実施形態と同様の暖房運転を行うことができる。また、暖房運転時と同様の切換弁81a〜81cの動作状態において上記実施形態と同様の冷房運転を行うこともできる。そして、図20に示すように、熱交パス供給管71を流れる冷媒を熱交パス31〜33のガス側端から液側端に向かって送るように切換弁81a〜81cのいずれかを動作させ、他の切換弁については、冷媒分流管64を通じて熱交パス31〜33内を液側端からガス側端に向かって通過した冷媒をヘッダー66に送るように動作させることによって、上記実施形態又は変形例1と同様の暖房デフロスト運転を行うことができる。
そして、本変形例の構成では、上記実施形態及び変形例1の構成に比べて、デフロスト用流路機構26を構成する部品点数を減らすことができる。
<第2実施形態>
上記第1実施形態及びその変形例では、互いが並列に接続された複数の熱交パス31〜33を有する室外熱交換器23に対して、本発明にかかる暖房デフロスト運転の構成を適用しているが、これに限定されるものではない。ここでは、複数の熱交パス31〜33だけでなく、冷媒が冷媒分流器64に流入する前に通過する過冷却パス34を有する室外熱交換器123に対して、本発明にかかる暖房デフロスト運転の構成を適用してもよい。
図21は、本発明の第2実施形態にかかる空気調和装置101の概略構成図である。空気調和装置101は、主として、室外ユニット102と、室内ユニット4と、室外ユニット102と室内ユニット4とを接続する液冷媒連絡管5及びガス冷媒連絡管6とを有している。そして、室外ユニット102と室内ユニット4とは、液冷媒連絡管5及びガス冷媒連絡管6を介して接続されることによって蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うための冷媒回路110を構成している。
(室内ユニット)
室内ユニット4は、室内に設置されており、冷媒回路110の一部を構成している。室内ユニット4は、主として、室内熱交換器41を有している。尚、室内ユニット4の構成は、第1実施形態の室内ユニット4の構成と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(室外ユニット)
室外ユニット102は、室外に設置されており、冷媒回路110の一部を構成している。室外ユニット102は、主として、圧縮機21と、四路切換弁22と、室外熱交換器123と、膨張弁24と、室外ファン25と、デフロスト用流路機構126とを有している。尚、室外ユニット102の構成は、室外熱交換器123及びデフロスト用流路機構126の構成を除いて、第1実施形態の室外ユニット2の構成と同様であるため、ここでは、室外熱交換器123及びデフロスト用流路機構126の構成について、詳細に説明する。
室外熱交換器123は、冷房運転時には冷媒の放熱器として機能し、暖房運転時には冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。ここでは、室外熱交換器123として、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器が採用されている。室外熱交換器123は、その液側が液冷媒管27を介して膨張弁24に接続されており、ガス側がガス冷媒管28を介して四路切換弁22に接続されている。
より具体的には、室外熱交換器123は、第1実施形態の室外熱交換器23と同様に、多数のフィン61と、これらのフィン61を板厚方向に貫通させた状態で取り付けられた多数の伝熱管62とを有している(図2を参照)。この室外熱交換器123においては、図22に示すように、伝熱管61を上下方向に複数(ここでは、4つ)の系統に分けて、これらを相互に独立した第1熱交パス31、第2熱交パス32、第3熱交パス33と、第1〜第3熱交パス31〜33に共通の過冷却パス34としている。ここで、図22は、室外熱交換器123及びその近傍の構造を模式的に示した図である。そして、第1〜第3熱交パス31〜33の液側端は、それぞれ第1〜第3キャピラリチューブ63a〜63cを介して冷媒分流器64に接続されている。冷媒分流器64は、第1〜第3熱交パス31〜33の液側端に接続された第1〜第3キャピラリチューブ63a〜63cを合流させる管部材であり、過冷却パス−熱交パス連絡管35に接続されている。第1〜第3熱交パス31〜33のガス側端は、それぞれ第1〜第3ヘッダー連絡管65a〜65cを介してヘッダー66に接続されている。ヘッダー66は、第1〜第3熱交パス31〜33のガス側端に接続された第1〜第3ヘッダー連絡管65a〜65cを合流させる管部材であり、ガス冷媒管28に接続されている。過冷却パス34は、第1〜第3熱交パス31〜33の液側端に共通に接続されている。過冷却パス34の液側端は、液冷媒管27に接続されている。過冷却パス34のガス側端は、過冷却パス−熱交パス連絡管35に接続されている。このように、室外熱交換器123を構成する複数(ここでは、3つ)の熱交パス31〜33は、冷媒分流器64及びヘッダー66を介して互いに並列に接続されている。また、室外熱交換器123を構成する過冷却パス34は、熱交パス31〜33の液側端に、冷媒分流器64及び過冷却パス−熱交パス連絡管35を介して接続されている。そして、冷房運転時には、すべての熱交パス31〜33が冷媒の放熱器として機能し、過冷却パス34が熱交パス31〜33で放熱した冷媒の過冷却器として機能する。また、暖房運転時には、過冷却パス34が、膨張弁24を通過した後の中間圧状態の冷媒の放熱器として機能して、室外熱交換器123の最下部の着霜を防止し、すべての熱交パス31〜33が冷媒の蒸発器として機能するようになっている。
デフロスト用流路機構126は、室内熱交換器41から室外熱交換器123に送られる冷媒を、過冷却パス34を通過させた後に、冷媒分流器64に流入させることなく、複数の熱交パス31〜33のうち任意に選択された熱交パスのガス側端に送るための機構である。このデフロスト用流路機構126は、後述の暖房デフロスト運転を行うために設けられている。この暖房デフロスト運転は、室外熱交換器123を構成する熱交パス31〜33のうちの任意の熱交パスの除霜を行いつつ、室内熱交換器41から室外熱交換器23に送られる冷媒を蒸発させる運転である。デフロスト用流路機構126は、主として、熱交パス供給管71と、複数(ここでは、3つ)の熱交パス分岐管72a〜72cと、複数(ここでは、3つ)の分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cと、複数(ここでは、3つ)のヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cと、分流管側選択弁75とを有している。
熱交パス供給管71は、室内熱交換器41から室外熱交換器23に送られる冷媒を、過冷却パス34を通過させた後でかつ冷媒分流器64に流入させる前に、過冷却パス−熱交パス連絡管35から分岐するための冷媒管である。熱交パス供給管71は、その一端が過冷却パス−熱交パス連絡管35のうち過冷却パス34のガス側端と冷媒分流器64との間の部分に接続されており、他端が熱交パス分岐管72a〜72cに接続されている。
第1〜第3熱交パス分岐管72a〜72cは、熱交パス供給管71を流れる冷媒を第1〜第3熱交パス31〜33のガス側端に供給するための冷媒管である。第1〜第3熱交パス分岐管72a〜72cは、それぞれ、その一端が熱交パス供給管71に接続されており、他端が第1〜第3ヘッダー連絡管65a〜65cに接続されている。
第1〜第3分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cは、第1〜第3ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cとともに、熱交パス供給管71を流れる冷媒を熱交パス31〜33のいずれの熱交パスのガス側端に冷媒を送るかを選択するための電磁弁である。第1〜第3分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cは、それぞれ第1〜第3熱交パス分岐管72a〜72cに設けられている。そして、冷房運転時及び暖房運転時には、第1〜第3分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cがすべて閉止されるようになっている。また、暖房デフロスト運転時には、第1〜第3分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cのうち除霜を行う熱交パスに対応する分岐管側熱交パス選択弁が開けられ、それ以外の熱交パスに対応する分岐管側熱交パス選択弁が閉止されるようになっている。
第1〜第3ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cは、第1〜第3分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cとともに、熱交パス供給管71を流れる冷媒を熱交パス31〜33のいずれの熱交パスのガス側端に冷媒を送るかを選択するための電磁弁である。第1〜第3ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cは、それぞれ第1〜第3ヘッダー連絡管65a〜65cのうち第1〜第3熱交パス分岐管72a〜72cの他端が接続された位置とヘッダー66との間の部分に設けられている。そして、冷房運転時及び暖房運転時には、第1〜第3ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cがすべて開けられるようになっている。また、暖房デフロスト運転時には、第1〜第3ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cのうち除霜を行う熱交パスに対応するヘッダー側熱交パス選択弁が閉止され、それ以外の熱交パスに対応するヘッダー側熱交パス選択弁が開けられるようになっている。
分流管側選択弁75は、室内熱交換器41から室外熱交換器23に送られる冷媒を、過冷却パス34を通過させた後でかつ冷媒分流器64に流入させる前に、過冷却パス−熱交パス連絡管35から分岐するかどうかを選択するための電磁弁である。分流管側選択弁75は、過冷却パス−熱交パス連絡管35のうち熱交パス供給管71が分岐された位置と冷媒分流器64との間の部分に設けられている。そして、冷房運転時及び暖房運転時には、分流管側選択弁75が開けられるようになっている。また、暖房デフロスト運転時には、分流管側選択弁75が閉止されるようになっている。
(動作)
次に、上記の構成を有する空気調和装置101の動作について説明する。尚、以下の動作を行うために必要な各種機器の制御や各種処理等は、第1実施形態の空気調和装置1と同様に、制御部8によって行われる。
空気調和装置101の運転としては、室内の冷房を行う冷房運転と、室内の暖房のみを行う暖房運転と、室外熱交換器23の除霜を行いつつ室内の暖房を行う暖房デフロスト運転とがある。以下、各運転時の動作について、図23、図6、図24及び図25を用いて説明する。ここで、図23は、暖房運転時における空気調和装置101内の冷媒の流れを示す図である。図24は、暖房デフロスト運転時における空気調和装置101内の冷媒の流れ(第1熱交パス31の除霜を行う場合)を示す図である。図25は、暖房デフロスト運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。
−冷房運転−
冷房運転は、圧縮機21、室外熱交換器123、室内熱交換器41、圧縮機21の順に冷媒を循環させる運転である。この冷房運転では、室外熱交換器123が冷媒の放熱器として機能し、かつ、室内熱交換器41が冷媒の蒸発器として機能し、これにより、室内空気を冷却する。
冷房運転においては、室外熱交換器123が冷媒の放熱器として機能し、かつ、室内熱交換器41が冷媒の蒸発器として機能する状態(すなわち、図21の四路切換弁22の実線で示される状態)になるように、四路切換弁22が切り換えられる。また、第1〜第3分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cがすべて閉止され、第1〜第3ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cがすべて開けられ、分流管側選択弁75が開けられた状態になっている。すなわち、デフロスト用流路機構126の熱交パス供給管71及び第1〜第3熱交パス分岐管72a〜72cには、冷媒が流れない状態になっている。
このような状態の冷媒回路110において、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒は、圧縮機21に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮された後に吐出される。圧縮機21から吐出された高圧の冷媒は、四路切換弁22を通じて、室外熱交換器123に送られる。そして、圧縮機21から吐出された高圧の冷媒は、四路切換弁22、ガス冷媒管28、ヘッダー66、ヘッダー連絡管65a〜65c、及び、ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cを通じて、室外熱交換器123の熱交パス31〜33のガス側端に送られる。そして、熱交パス31〜33のガス側端に送られた高圧の冷媒は、熱交パス31〜33において、室外ファン25によって供給される室外空気と熱交換を行って放熱する。そして、熱交パス31〜33において放熱した高圧の冷媒は、熱交パス31〜33の液側端から、キャピラリチューブ63a〜63c、冷媒分流器64、過冷却パス−熱交パス連絡管35、及び、分流管側選択弁75を通じて、室外熱交換器123の過冷却パス34のガス側端に送られる。そして、過冷却パス34のガス側端に送られた高圧の冷媒は、過冷却パス34において、室外ファン25によって供給される室外空気と熱交換を行ってさらに放熱する。そして、過冷却パス34において過冷却された高圧の冷媒は、液冷媒管27を通じて、膨張弁24に送られる。膨張弁24に送られた冷媒は、冷凍サイクルにおける低圧まで減圧される。膨張弁24において減圧された低圧の冷媒は、液冷媒連絡管5を通じて、室内熱交換器41に送られる。室内熱交換器41に送られた低圧の冷媒は、室内熱交換器41において、室内空気と熱交換を行って蒸発する。室内熱交換器41において蒸発した低圧の冷媒は、ガス冷媒連絡管6及び四路切換弁22を通じて、再び、圧縮機21に吸入される。
−暖房運転−
暖房運転は、圧縮機21、室内熱交換器41、室外熱交換器123、圧縮機21の順に冷媒を循環させる運転である。この暖房運転では、室内熱交換器41が冷媒の放熱器として機能し、かつ、室外熱交換器123が冷媒の蒸発器として機能し、これにより、室内空気を加熱する。
暖房運転においては、室内熱交換器41が冷媒の放熱器として機能し、かつ、室外熱交換器123が冷媒の蒸発器として機能する状態(すなわち、図21及び図23の四路切換弁22の破線で示される状態)になるように、四路切換弁22が切り換えられる。また、第1〜第3分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cがすべて閉止され、第1〜第3ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cがすべて開けられ、分流管側選択弁75が開けられた状態になっている。すなわち、デフロスト用流路機構126の熱交パス供給管71及び第1〜第3熱交パス分岐管72a〜72cには、冷媒が流れない状態になっている。
このような状態の冷媒回路110において、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒は、圧縮機21に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮された後に吐出される。圧縮機21から吐出された高圧の冷媒は、四路切換弁22を通じて、ガス冷媒連絡管6を通じて、室内熱交換器41に送られる。室内熱交換器41に送られた高圧の冷媒は、室内熱交換器41において、室内空気と熱交換を行って放熱する。室内熱交換器41において放熱した高圧の冷媒は、液冷媒連絡管5を通じて、膨張弁24に送られて、冷凍サイクルにおける中間圧まで減圧される。膨張弁24において減圧された中間圧の冷媒は、室外熱交換器123に送られる。そして、膨張弁24において減圧された中間圧の冷媒は、液冷媒管27を通じて、室外熱交換器123の過冷却パス34の液側端に送られる。そして、過冷却パス34の液側端に送られた中間圧の冷媒は、過冷却パス34において、室外ファン25によって供給される室外空気と熱交換を行って放熱し、これにより、室外熱交換器123の最下部における着霜を防止する。そして、過冷却パス34において放熱した低圧の冷媒は、過冷却パス34のガス側端から、過冷却パス−熱交パス連絡管35、分流管側選択弁75、冷媒分流器64、及び、キャピラリチューブ63a〜63cを通じて、室外熱交換器23の熱交パス31〜33の液側端に送られる。そして、熱交パス31〜33の液側端に送られた低圧の冷媒は、熱交パス31〜33において、室外ファン25によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発する。そして、熱交パス31〜33において蒸発した低圧の冷媒は、熱交パス31〜33のガス側端から、ヘッダー連絡管65a〜65c、ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74c、ヘッダー66、ガス冷媒管28、及び、四路切換弁22を通じて、再び、圧縮機21に吸入される。
−暖房デフロスト運転−
暖房デフロスト運転は、暖房運転時と同様に、圧縮機21、室内熱交換器41、室外熱交換器123、圧縮機21の順に冷媒を循環させる運転を行いつつ、デフロスト用流路機構126によって、室外熱交換器123の除霜を行う運転である。この暖房デフロスト運転では、室内熱交換器41が冷媒の放熱器として機能し、かつ、室外熱交換器123の第1〜第3熱交パス31〜33のうちのいずれか1つが冷媒の放熱器として機能し、残りの熱交パス31〜33が冷媒の蒸発器として機能する。これにより、室外熱交換器123の第1〜第3熱交パス31〜33の除霜を順次行いつつ、室内空気を加熱する。
暖房デフロスト運転における四路切換弁22の切り換え状態は、暖房運転時と同様である。すなわち、四路切換弁22は、室内熱交換器41が冷媒の放熱器として機能し、かつ、室外熱交換器123が冷媒の蒸発器として機能する状態(すなわち、図21及び図24の四路切換弁22の破線で示される状態)になっている。また、室外熱交換器123の第1〜第3熱交パス31〜33の除霜を順次行うために、選択弁73a〜73c、74a〜74c、75が、冷房運転時及び暖房運転時と異なる開閉状態に切り換えられる。すなわち、暖房デフロスト運転においては、デフロスト用流路機構126の熱交パス供給管71及び第1〜第3熱交パス分岐管72a〜72cに、冷媒が流れる状態となる。以下、暖房デフロスト運転時の動作について、暖房デフロスト運転の開始から終了までの手順も含めて、詳細に説明する。
まず、ステップS1において、暖房運転によって室外熱交換器123における着霜量が増加し、除霜が必要になったかどうかを判定する。尚、この除霜が必要かどうかの判定は、第1実施形態の暖房デフロスト運転のステップS1と同様であるため、ここでは説明を省略する。
次に、ステップS2〜S7において、室外熱交換器123の第1〜第3熱交パス31〜33の除霜を順次行う。尚、第1〜第3熱交パス31〜33の除霜は、基本的に任意に選択してもよいが、除霜によって発生するドレン水をユニットケーシング51の底板52まで排水する流れを考慮すると、室外熱交換器123の上部から下部に向けて行うことが好ましい。このため、ここでは、第1熱交パス31、第2熱交パス32、第3熱交パス33の順に除霜を行うものとする。
第1熱交パス31の除霜(ステップS2)は、デフロスト用流路機構126の選択弁73a〜73c、74a〜74c、75の開閉状態を切り換えることによって行われる。具体的には、第1分岐管側熱交パス選択弁73aが開けられ、第2及び第3分岐管側熱交パス選択弁73b、73cが閉止され、第1ヘッダー側熱交パス選択弁74aが閉止され、第2及び第3ヘッダー側熱交パス選択弁74b、74cが開けられ、分流管側選択弁75が閉止された状態に切り換えられる。尚、ここでは、第1熱交パス31の除霜の開始前までは暖房運転が行われていることから、第1分岐管側熱交パス選択弁73aを開け、第1ヘッダー側熱交パス選択弁74aを閉止し、分流管側選択弁75を閉止する切り換え動作が行われることになる。これにより、デフロスト用流路機構126の熱交パス供給管71及び第1熱交パス分岐管72aに冷媒が流れる状態となる。
このような状態の冷媒回路110において、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒(図24及び図25の点Aを参照)は、圧縮機21に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮された後に吐出される(図24及び図25の点Bを参照)。圧縮機21から吐出された高圧の冷媒は、四路切換弁22を通じて、ガス冷媒連絡管6を通じて、室内熱交換器41に送られる。室内熱交換器41に送られた高圧の冷媒は、室内熱交換器41において、室内空気と熱交換を行って放熱する(図24及び図25の点Cを参照)。ここまでは、暖房運転時と同様である。室内熱交換器41において放熱した高圧の冷媒は、液冷媒連絡管5を通じて、膨張弁24に送られて、冷凍サイクルにおける高圧と低圧との間の圧力(以下、中間圧とする)まで減圧される(図24及び図25の点Dを参照)。膨張弁24において減圧された中間圧の冷媒は、室外熱交換器123に送られる。そして、膨張弁24において減圧された中間圧の冷媒は、液冷媒管27から室外熱交換器123の過冷却パス34の液側端に送られる。そして、過冷却パス34の液側端に送られた中間圧の冷媒は、過冷却パス34において、第1熱交パス31の除霜によって溶けて室外熱交換器123の最下部まで流下したドレン水を加熱し、これにより、ドレンパンとして機能する底板52の温度が低いことに起因してドレン水が再凍結することを防止している(図24及び図25の点D’を参照)。これにより、室外熱交換器123の過冷却パス34におけるドレン水の再凍結防止が行われる。そして、過冷却パス34を通過した中間圧の冷媒は、過冷却パス34のガス側端から、過冷却パス−熱交パス連絡管35を通じて、熱交パス供給管71に送られる。そして、熱交パス供給管71に送られた中間圧の冷媒は、第1熱交パス分岐管72a、第1分岐管側熱交パス選択弁73a、及び、第1ヘッダー連絡管65aを通じて、室外熱交換器123の第1熱交パス31のガス側端に送られる。このように、室内熱交換器41から室外熱交換器123に送られる冷媒は、冷媒分流器64に流入することなく、すべて第1熱交パス31のガス側端に送られることになる。そして、第1熱交パス31のガス側端に送られた中間圧の冷媒は、第1熱交パス31のガス側端から液側端に向かって第1熱交パス31内を通過し、室外熱交換器123の第1熱交パス31に付着した霜を溶かす(図24及び図25の点Eを参照)。これにより、室外熱交換器23の第1熱交パス31の除霜が行われる。そして、第1熱交パス31を通過した中間圧の冷媒は、第1熱交パス31の液側端から、第1キャピラリチューブ63aを通じて、冷媒分流器64に送られる。このとき、第1キャピラリチューブ63aは、冷房運転時や暖房運転時に比べて流量の大きい中間圧の冷媒が流れることになるため、冷房運転時や暖房運転時に冷媒が流れる場合に比べて圧力損失が大きく、冷凍サイクルにおける中間圧(すなわち、図24及び図25の点Eにおける圧力)と低圧の間の圧力まで減圧されることになる(図24及び図25の点Fを参照)。そして、冷媒分流器64に送られた低圧の冷媒は、分流管側選択弁75が閉止しているため、冷媒分流器64内を折り返すように通過して、第2及び第3キャピラリチューブ63b、63cに分岐されて、第2及び第3熱交パス32、33の液側端に送られる。このとき、冷媒は、第2及び第3キャピラリチューブ63b、63cを通過することによって、冷凍サイクルにおける低圧まで減圧されることになる(図24及び図25の点Gを参照)。そして、第2及び第3熱交パス32、33の液側端に送られた低圧の冷媒は、第2及び第3熱交パス32、33の液側端からガス側端に向かって第2及び第3熱交パス32、33内を通過し、室外ファン25によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発する(図24及び図25の点Aを参照)。そして、第2及び第3熱交パス32、33において蒸発した低圧の冷媒は、第2及び第3熱交パス32、33のガス側端から、第2及び第3ヘッダー連絡管65b、65c、第2及び第3ヘッダー側熱交パス選択弁74b、74c、ヘッダー66、ガス冷媒管28、及び、四路切換弁22を通じて、再び、圧縮機21に吸入される。このようにして、室内の暖房を継続しつつ、第1熱交パス31の除霜が開始される。そして、第1熱交パス31の除霜は、第1熱交パス31の除霜が完了するまで行われる(ステップS3)。
第2熱交パス32の除霜(ステップS4)は、第1熱交パス31と同様に、デフロスト用流路機構126の選択弁73a〜73c、74a〜74c、75の開閉状態を切り換えることによって行われる。具体的には、第2分岐管側熱交パス選択弁73bが開けられ、第1及び第3分岐管側熱交パス選択弁73a、73cが閉止され、第2ヘッダー側熱交パス選択弁74bが閉止され、第1及び第3ヘッダー側熱交パス選択弁74a、74cが開けられ、分流管側選択弁75が閉止された状態に切り換えられる。尚、ここでは、第2熱交パス32の除霜の開始前までは第1熱交パス31の除霜が行われていることから、第2分岐管側熱交パス選択弁73bを開け、第1分岐管側熱交パス選択弁73aを閉止し、第1ヘッダー側熱交パス選択弁74aを開け、第2ヘッダー側熱交パス選択弁74bを閉止する切り換え動作が行われることになる。これにより、デフロスト用流路機構126の熱交パス供給管71及び第2熱交パス分岐管72bに冷媒が流れる状態となる。
このような状態の冷媒回路110において、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒は、第1熱交パス31の除霜時と同様に、圧縮機21において冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮され、室内熱交換器41において室内空気と熱交換を行って放熱し、膨張弁24において冷凍サイクルにおける中間圧まで減圧され、室外熱交換器123に送られる。そして、膨張弁24において減圧された中間圧の冷媒は、液冷媒管27から室外熱交換器123の過冷却パス34の液側端に送られる。そして、過冷却パス34の液側端に送られた中間圧の冷媒は、過冷却パス34において、第2熱交パス32の除霜によって溶けて室外熱交換器123の最下部まで流下したドレン水を加熱し、これにより、ドレンパンとして機能する底板52の温度が低いことに起因してドレン水が再凍結することを防止している。これにより、室外熱交換器123の過冷却パス34におけるドレン水の再凍結防止が行われる。そして、過冷却パス34を通過した中間圧の冷媒は、過冷却パス34のガス側端から、過冷却パス−熱交パス連絡管35を通じて、熱交パス供給管71に送られる。そして、熱交パス供給管71に送られた中間圧の冷媒は、第2熱交パス分岐管72b、第2分岐管側熱交パス選択弁73b、及び、第2ヘッダー連絡管65bを通じて、室外熱交換器123の第2熱交パス32のガス側端に送られる。このように、室内熱交換器41から室外熱交換器123に送られる冷媒は、冷媒分流器64に流入することなく、すべて第2熱交パス32のガス側端に送られることになる。そして、第2熱交パス32のガス側端に送られた中間圧の冷媒は、第2熱交パス32のガス側端から液側端に向かって第2熱交パス32内を通過し、室外熱交換器123の第2熱交パス32に付着した霜を溶かす。これにより、室外熱交換器123の第2熱交パス32の除霜が行われる。そして、第2熱交パス32を通過した中間圧の冷媒は、第2熱交パス32の液側端から、第2キャピラリチューブ63bを通じて、冷媒分流器64に送られる。このとき、第2キャピラリチューブ63bは、冷房運転時や暖房運転時に比べて流量の大きい中間圧の冷媒が流れることになるため、冷房運転時や暖房運転時に冷媒が流れる場合に比べて圧力損失が大きく、冷凍サイクルにおける中間圧と低圧の間の圧力まで減圧されることになる。そして、冷媒分流器64に送られた低圧の冷媒は、分流管側選択弁75が閉止しているため、冷媒分流器64内を折り返すように通過して、第1及び第3キャピラリチューブ63a、63cに分岐されて、第1及び第3熱交パス31、33の液側端に送られる。このとき、冷媒は、第1及び第3キャピラリチューブ63a、63cを通過することによって、冷凍サイクルにおける低圧まで減圧されることになる。そして、第1及び第3熱交パス31、33の液側端に送られた低圧の冷媒は、第1及び第3熱交パス31、33の液側端からガス側端に向かって第1及び第3熱交パス31、33内を通過し、室外ファン25によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発する。そして、第1及び第3熱交パス31、33において蒸発した低圧の冷媒は、第1及び第3熱交パス31、33のガス側端から、第1及び第3ヘッダー連絡管65a、65c、第1及び第3ヘッダー側熱交パス選択弁74a、74c、ヘッダー66、ガス冷媒管28、及び、四路切換弁22を通じて、再び、圧縮機21に吸入される。このようにして、室内の暖房を継続しつつ、第2熱交パス32の除霜が開始される。そして、第2熱交パス32の除霜は、第2熱交パス32の除霜が完了するまで行われる(ステップS5)。
第3熱交パス33の除霜(ステップS6)は、第1及び第2熱交パス31、32と同様に、デフロスト用流路機構126の選択弁73a〜73c、74a〜74c、75の開閉状態を切り換えることによって行われる。具体的には、第3分岐管側熱交パス選択弁73cが開けられ、第1及び第2分岐管側熱交パス選択弁73a、73bが閉止され、第3ヘッダー側熱交パス選択弁74cが閉止され、第1及び第2ヘッダー側熱交パス選択弁74a、74bが開けられ、分流管側選択弁75が閉止された状態に切り換えられる。尚、ここでは、第3熱交パス33の除霜の開始前までは第2熱交パス32の除霜が行われていることから、第3分岐管側熱交パス選択弁73cを開け、第2分岐管側熱交パス選択弁73bを閉止し、第2ヘッダー側熱交パス選択弁74bを開け、第3ヘッダー側熱交パス選択弁74cを閉止する切り換え動作が行われることになる。これにより、デフロスト用流路機構126の熱交パス供給管71及び第3熱交パス分岐管72cに冷媒が流れる状態となる。
このような状態の冷媒回路110において、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒は、第1及び第2熱交パス31、32の除霜時と同様に、圧縮機21において冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮され、室内熱交換器41において室内空気と熱交換を行って放熱し、膨張弁24において冷凍サイクルにおける中間圧まで減圧され、室外熱交換器123に送られる。そして、膨張弁24において減圧された中間圧の冷媒は、液冷媒管27から室外熱交換器123の過冷却パス34の液側端に送られる。そして、過冷却パス34の液側端に送られた中間圧の冷媒は、過冷却パス34において、第2熱交パス33の除霜によって溶けて室外熱交換器123の最下部まで流下したドレン水を加熱し、これにより、ドレンパンとして機能する底板52の温度が低いことに起因してドレン水が再凍結することを防止している。これにより、室外熱交換器123の過冷却パス34におけるドレン水の再凍結防止が行われる。そして、過冷却パス34を通過した中間圧の冷媒は、過冷却パス34のガス側端から、過冷却パス−熱交パス連絡管35を通じて、熱交パス供給管71に送られる。そして、熱交パス供給管71に送られた中間圧の冷媒は、第3熱交パス分岐管72c、第3分岐管側熱交パス選択弁73c、及び、第3ヘッダー連絡管65cを通じて、室外熱交換器23の第3熱交パス33のガス側端に送られる。このように、室内熱交換器41から室外熱交換器23に送られる冷媒は、冷媒分流器64に流入することなく、すべて第3熱交パス33のガス側端に送られることになる。そして、第3熱交パス33のガス側端に送られた中間圧の冷媒は、第3熱交パス33のガス側端から液側端に向かって第3熱交パス33内を通過し、室外熱交換器123の第3熱交パス33に付着した霜を溶かす。これにより、室外熱交換器123の第3熱交パス33の除霜が行われる。そして、第3熱交パス33を通過した中間圧の冷媒は、第3熱交パス33の液側端から、第3キャピラリチューブ63cを通じて、冷媒分流器64に送られる。このとき、第3キャピラリチューブ63cは、冷房運転時や暖房運転時に比べて流量の大きい中間圧の冷媒が流れることになるため、冷房運転時や暖房運転時に冷媒が流れる場合に比べて圧力損失が大きく、冷凍サイクルにおける中間圧と低圧の間の圧力まで減圧されることになる。そして、冷媒分流器64に送られた低圧の冷媒は、分流管側選択弁75が閉止しているため、冷媒分流器64内を折り返すように通過して、第1及び第2キャピラリチューブ63a、63bに分岐されて、第1及び第2熱交パス31、32の液側端に送られる。このとき、冷媒は、第1及び第2キャピラリチューブ63a、63bを通過することによって、冷凍サイクルにおける低圧まで減圧されることになる。そして、第1及び第2熱交パス31、32の液側端に送られた低圧の冷媒は、第1及び第2熱交パス31、32の液側端からガス側端に向かって第1及び第2熱交パス31、32内を通過し、室外ファン25によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発する。そして、第1及び第2熱交パス31、32において蒸発した低圧の冷媒は、第1及び第2熱交パス31、32のガス側端から、第1及び第2ヘッダー連絡管65a、65b、第1及び第2ヘッダー側熱交パス選択弁74a、74b、ヘッダー66、ガス冷媒管28、及び、四路切換弁22を通じて、再び、圧縮機21に吸入される。このようにして、室内の暖房を継続しつつ、第3熱交パス33の除霜が開始される。そして、第3熱交パス33の除霜は、第2熱交パス33の除霜が完了するまで行われる(ステップS7)。
そして、上記のステップS2〜S7の処理によって室外熱交換器123のすべての熱交パス31〜33の除霜が完了した後に、暖房運転に復帰する(ステップS8)。
以上のように、デフロスト用流路機構126によって、熱交パス31〜33のうちの任意の熱交パスの除霜を行いつつ、室内熱交換器41から室外熱交換器23に送られる冷媒を蒸発させる暖房デフロスト運転を行っている。そして、この暖房デフロスト運転を複数の熱交パス31〜33に対して順次行うことによって、室内の暖房を継続しつつ、室外熱交換器123全体の除霜を行っている。しかも、この暖房デフロスト運転中にも過冷却パス34に冷媒を通過させることができるため、熱交パス31〜33の除霜によって溶けて室外熱交換器123の最下部まで流下したドレン水を加熱し、これにより、ドレンパンとして機能する底板52の温度が低いことに起因してドレン水が再凍結することを防止している。
(特徴)
本実施形態の空気調和装置101では、第1実施形態の空気調和装置1と同様に、圧縮機21において圧縮された冷媒の全流量を室内熱交換器41に送って暖房に使用し(図24及び図25の点Bから点Cまでの行程を参照)、その後、室内熱交換器41から室外熱交換器23に送られる冷媒の熱によって除霜を行うことができる(図24及び図25の点Dから点Eまでの行程を参照)。このため、空気調和装置101の暖房デフロスト運転では、暖房能力をほとんど低下させることなく、室外熱交換器123の除霜を行うことができる。
しかも、空気調和装置101では、暖房デフロスト運転中にも過冷却パス34に冷媒を通過させることができるため、熱交パス31〜33の除霜によって発生したドレン水の再凍結を防止して、室外熱交換器123の下部から速やかに排水することができる。
(変形例1)
上記実施形態の暖房デフロスト運転においても、第1実施形態の変形例1(図10を参照)と同様の暖房デフロスト運転を行うようにしてもよい。
(変形例2)
上記実施形態及び変形例1にかかる空気調和装置101では、デフロスト用流路機構126が、熱交パス供給管71と、熱交パス分岐管72a〜72cと、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cと、ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cと、分流管側選択弁75とによって構成されているが、これに限定されるものではない。
例えば、図26及び図27に示すように、熱交パス分岐管72a〜72cと、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cと、ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cと、ヘッダー66とを一体化した切換弁82を使用するようにしてもよい。ここで、切換弁82は、熱交パス供給管71を流れる冷媒をヘッダー連絡管65a〜65cのいずれに送るかを選択し、かつ、熱交パス供給管71を流れる冷媒が送られるヘッダー連絡管以外のヘッダー連絡管についてはガス冷媒管28に接続するか、又は、いずれのヘッダー連絡管65a〜65cにも冷媒を送らないことを選択する機能を有する切換弁である。ここでは、切換弁82として、ロータリー式の切換弁が使用されている。この切換弁82は、熱交パス供給管71、ヘッダー連絡管65a〜65c及びガス冷媒管28に接続されている。そして、本変形例の構成では、図2の制御ブロック図において、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73c及びヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cに代えて切換弁82が制御部8に接続されている。尚、図26は、本変形例にかかる空気調和装置101の概略構成図であり、暖房運転時における空気調和装置101内の冷媒の流れを示す図である。図27は、本変形例の暖房デフロスト運転時における空気調和装置101内の冷媒の流れ(第1熱交パス31の除霜を行う場合)を示す図である。
このような構成であっても、図26に示すように、いずれのヘッダー連絡管65a〜65cにも冷媒を送らないように切換弁82を動作させることによって、上記実施形態と同様の暖房運転を行うことができる。また、暖房運転時と同様の切換弁82の動作状態において上記実施形態と同様の冷房運転を行うこともできる。そして、図27に示すように、熱交パス供給管71を流れる冷媒をヘッダー連絡管65a〜65cのいずれに送るかを選択し、かつ、熱交パス供給管71を流れる冷媒が送られるヘッダー連絡管以外のヘッダー連絡管についてはガス冷媒管28に接続するように切換弁82を動作させることによって、上記実施形態又は変形例1と同様の暖房デフロスト運転を行うことができる。
そして、本変形例の構成では、上記実施形態及び変形例1の構成に比べて、デフロスト用流路機構126を構成する部品点数を減らすことができる。
(変形例3)
上記実施形態及び変形例1にかかる空気調和装置101では、デフロスト用流路機構126が、熱交パス供給管71と、熱交パス分岐管72a〜72cと、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cと、ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cと、分流管側選択弁75とによって構成されているが、これに限定されるものではない。
例えば、図28及び図29に示すように、熱交パス供給管71と、熱交パス分岐管72a〜72cと、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cと、ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cと、分流管側選択弁75と、ヘッダー66とを一体化した切換弁83を使用するようにしてもよい。ここで、切換弁83は、過冷却パス−熱交パス連絡管35を流れる冷媒を冷媒分流管64に流すか又はヘッダー連絡管65a〜65cのいずれに送るかを選択し、かつ、過冷却パス−熱交パス連絡管35を流れる冷媒が送られるヘッダー連絡管以外のヘッダー連絡管についてはガス冷媒管28に接続する機能を有する切換弁である。ここでは、切換弁83として、ロータリー式の切換弁が使用されている。この切換弁83は、過冷却パス−熱交パス連絡管35、冷媒分流管64、ヘッダー連絡管65a〜65c及びガス冷媒管28に接続されている。そして、本変形例の構成では、図2の制御ブロック図において、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73c、ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74c及び分流管側選択弁75に代えて切換弁83が制御部8に接続されている。尚、図28は、本変形例にかかる空気調和装置101の概略構成図であり、暖房運転時における空気調和装置101内の冷媒の流れを示す図である。図29は、本変形例の暖房デフロスト運転時における空気調和装置101内の冷媒の流れ(第1熱交パス31の除霜を行う場合)を示す図である。
このような構成であっても、図28に示すように、過冷却パス−熱交パス連絡管35を流れる冷媒を冷媒分流管64に流すように切換弁83を動作させることによって、上記実施形態と同様の暖房運転を行うことができる。また、暖房運転時と同様の切換弁83の動作状態において上記実施形態と同様の冷房運転を行うこともできる。そして、図29に示すように、過冷却パス−熱交パス連絡管35を流れる冷媒をヘッダー連絡管65a〜65cのいずれに送るかを選択し、かつ、液冷媒管27を流れる冷媒が送られるヘッダー連絡管以外のヘッダー連絡管についてはガス冷媒管28に接続するように切換弁83を動作させることによって、上記実施形態又は変形例1と同様の暖房デフロスト運転を行うことができる。
そして、本変形例の構成では、上記実施形態及び変形例1の構成、さらには、変形例2の構成に比べて、デフロスト用流路機構126を構成する部品点数を減らすことができる。
(変形例4)
上記実施形態及び変形例1にかかる空気調和装置101では、デフロスト用流路機構126が、室内熱交換器41から室外熱交換器123に送られる冷媒を、過冷却パス34を通過させた後に、冷媒分流器64に流入させることなく、複数の熱交パス31〜33のうち任意に選択された熱交パスのガス側端に送ることができるように構成されている。しかし、暖房デフロスト運転において、室内熱交換器41から室外熱交換器123に送られる冷媒を、過冷却パス34に通過させる必要がない場合には、第1実施形態の暖房デフロスト運転と同様の冷媒の流れを得ることができるようにデフロスト用流路機構126を構成してもよい。
例えば、図30及び図31に示すように、上記実施形態の空気調和装置101において、熱交パス供給管71を液冷媒管27の膨張弁24と過冷却パス34の液側端との間の位置から分岐させるようにして、熱交パス供給管71に電磁弁76を設けるようにしてもよい。そして、本変形例の構成では、図2の制御ブロック図において、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73c、ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74c及び分流管側選択弁75とともに、電磁弁76が制御部8に接続されている。尚、図30は、本変形例にかかる空気調和装置101の概略構成図であり、暖房運転時における空気調和装置101内の冷媒の流れを示す図である。図31は、本変形例の暖房デフロスト運転時における空気調和装置101内の冷媒の流れ(第1熱交パス31の除霜を行う場合)を示す図である。
このような構成においては、図30に示すように、分流管側選択弁75を開け、かつ、電磁弁76を閉止することによって、上記実施形態と同様の暖房運転を行うことができる。また、暖房運転時と同様の分流管側選択弁75及び電磁弁76の動作状態において、上記実施形態と同様の冷房運転を行うこともできる。そして、図31に示すように、分流管側選択弁75を閉止し、かつ、電磁弁76を開けることによって、過冷却パス34に冷媒を通過させることなく、第1実施形態と同様の暖房デフロスト運転を行うことができる。これにより、冷媒の熱を熱交パスの除霜だけに使用することができる。
(変形例5)
上記変形例2にかかる空気調和装置101では、デフロスト用流路機構126が、室内熱交換器41から室外熱交換器123に送られる冷媒を、過冷却パス34を通過させた後に、冷媒分流器64に流入させることなく、複数の熱交パス31〜33のうち任意に選択された熱交パスのガス側端に送ることができるように構成されている。しかし、暖房デフロスト運転において、室内熱交換器41から室外熱交換器123に送られる冷媒を、過冷却パス34に通過させる必要がない場合には、第1実施形態の暖房デフロスト運転と同様の冷媒の流れを得ることができるようにデフロスト用流路機構126を構成してもよい。
例えば、図32及び図33に示すように、上記変形例2の空気調和装置101において、熱交パス供給管71を液冷媒管27の膨張弁24と過冷却パス34の液側端との間の位置から分岐させるようにしてもよい。そして、本変形例の構成では、上記変形例2と同様に、図2の制御ブロック図において、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73c及びヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74cに代えて切換弁82が制御部8に接続されている。尚、図32は、本変形例にかかる空気調和装置101の概略構成図であり、暖房運転時における空気調和装置101内の冷媒の流れを示す図である。図33は、本変形例の暖房デフロスト運転時における空気調和装置101内の冷媒の流れ(第1熱交パス31の除霜を行う場合)を示す図である。
このような構成であっても、図32に示すように、いずれのヘッダー連絡管65a〜65cにも冷媒を送らないように切換弁82を動作させることによって、上記実施形態と同様の暖房運転を行うことができる。また、暖房運転時と同様の切換弁82の動作状態において上記実施形態と同様の冷房運転を行うこともできる。そして、図33に示すように、分流管側選択弁75を閉止し、かつ、熱交パス供給管71を流れる冷媒をヘッダー連絡管65a〜65cのいずれに送るかを選択し、かつ、熱交パス供給管71を流れる冷媒が送られるヘッダー連絡管以外のヘッダー連絡管についてはガス冷媒管28に接続するように切換弁82を動作させることによって、過冷却パス34に冷媒を通過させることなく、第1実施形態と同様の暖房デフロスト運転を行うことができる。
(変形例6)
上記変形例3にかかる空気調和装置101では、デフロスト用流路機構126が、室内熱交換器41から室外熱交換器123に送られる冷媒を、過冷却パス34を通過させた後に、冷媒分流器64に流入させることなく、複数の熱交パス31〜33のうち任意に選択された熱交パスのガス側端に送ることができるように構成されている。しかし、暖房デフロスト運転において、室内熱交換器41から室外熱交換器123に送られる冷媒を、過冷却パス34に通過させる必要がない場合には、第1実施形態の暖房デフロスト運転と同様の冷媒の流れを得ることができるようにデフロスト用流路機構126を構成してもよい。
例えば、図34及び図35に示すように、上記変形例3の空気調和装置101において、過冷却パス−熱交パス連絡管35に代えて液冷媒管27を切換弁83に接続するようにしてもよい。そして、本変形例の構成では、上記変形例3と同様に、図2の制御ブロック図において、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73c、ヘッダー側熱交パス選択弁74a〜74c及び分流管側選択弁75に代えて切換弁83が制御部8に接続されている。尚、図34は、本変形例にかかる空気調和装置101の概略構成図であり、暖房運転時における空気調和装置101内の冷媒の流れを示す図である。図35は、本変形例の暖房デフロスト運転時における空気調和装置101内の冷媒の流れ(第1熱交パス31の除霜を行う場合)を示す図である。
このような構成であっても、図34に示すように、液冷媒管27を流れる冷媒が過冷却パス−熱交パス連絡管35に流すように切換弁83を動作させることによって、上記実施形態と同様の暖房運転を行うことができる。また、暖房運転時と同様の切換弁83の動作状態において上記実施形態と同様の冷房運転を行うこともできる。そして、図35に示すように、液冷媒管27を流れる冷媒をヘッダー連絡管65a〜65cのいずれに送るかを選択し、かつ、液冷媒管27を流れる冷媒が送られるヘッダー連絡管以外のヘッダー連絡管についてはガス冷媒管28に接続するように切換弁83を動作させることによって、過冷却パス34に冷媒を通過させることなく、第1実施形態と同様の暖房デフロスト運転を行うことができる。
<他の実施形態>
以上、本発明の実施形態及びその変形例について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
(A)
上記実施形態及びその変形例のうち、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cを有する第1実施形態(図1等を参照)や第2実施形態(図21等を参照)の構成では、デフロスト用流路機構26、126が、熱交パス供給管71及び熱交パス分岐管72a〜72cを有する構成になっている。
しかし、図36に示すように、熱交パス供給管71及び熱交パス分岐管72a〜72cに代えて、ヘッダー68を有する構成を採用してもよい。この構成では、液冷媒管27をヘッダー68に直接接続し、ヘッダー68に分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cの一端を直接接続し、ヘッダー連絡管65a〜65cに分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cの他端を直接接続するようにしている。尚、図36では、第1実施形態の構成において、ヘッダー68を有するデフロスト用流路機構26を採用した例を図示しているが、第2実施形態の構成においては、図37に示すように、過冷却パス−熱交パス連絡管35にヘッダー68を直接接続したデフロスト用流路機構126を採用すればよい。
このような構成であっても、上記実施形態及びその変形例と同様の暖房デフロスト運転を行うことができる。そして、これらの構成では、分岐管側熱交パス選択弁73a〜73cを有するデフロスト用流路機構26、126の構成でありながら、熱交パス供給管71及び熱交パス分岐管72a〜72cを省略することができ、デフロスト用流路機構26、126の構成を簡素化することができる。
(B)
上記実施形態及びその変形例では、1つの室外ユニットに1つの室内ユニットが接続された構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、室外ユニットに複数の室内ユニットが接続された構成や、複数の室外ユニットに1つの室内ユニットが接続された構成、複数の室外ユニットに複数の室内ユニットが接続された構成であってもよい。
また、上記実施形態及びその変形例では、四路切換弁によって冷房と暖房とを切り換え可能な空気調和装置であったが、これに限定されるものではない。例えば、暖房専用の構成(すなわち、四路切換弁なしで室内熱交換器を常時放熱器として使用する構成)であってもよい。
(C)
上記実施形態及びその変形例では、横方向に室外空気を吹き出すタイプの室外ユニットを採用しているが、これに限定されるものではない。例えば、室外熱交換器の上方に室外ファンを設置することで上方向に室外空気を吹き出すタイプの室外ユニット等のように、他のタイプの室外ユニットであってもよい。
(D)
上記実施形態及びその変形例では、室外熱交換器として、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器を採用しているが、これに限定されるものではない。例えば、コルゲートフィンを使用した積層型熱交換器等のように、他の型式の熱交換器であってもよい。また、室外熱交換器を構成する熱交パスの数は、3つに限定されるものではなく、4つ以上であってもよい。
本発明は、暖房運転を行うことが可能な空気調和装置に対して広く適用可能である。
1、101 空気調和装置
21 圧縮機
23、123 室外熱交換器
26、126 デフロスト用流路機構
31〜33 熱交パス
34 過冷却パス
41 室内熱交換器
64 冷媒分流器
特開2000−274780号公報 特開2001−059994号公報

Claims (3)

  1. 冷媒を圧縮する圧縮機(21)と、前記圧縮機において圧縮された冷媒の放熱を行う室内熱交換器(41)と、前記室内熱交換器において放熱した冷媒を室外空気との熱交換によって蒸発させる室外熱交換器(23、123)と、が順次接続されることによって構成されており、前記圧縮機、前記室内熱交換器、前記室外熱交換器、前記圧縮機の順に冷媒を循環させる暖房運転を行うことが可能な空気調和装置において、
    前記室外熱交換器は、互いが並列に接続された複数の熱交パス(31〜33)を有しており、
    前記複数の熱交パスの液側端は、前記室内熱交換器から前記室外熱交換器に送られる冷媒を前記複数の熱交パスの液側端に分岐するための冷媒分流器(64)によって並列に接続されており、
    前記室内熱交換器から前記室外熱交換器に送られる冷媒を、前記冷媒分流器に流入させることなく、前記複数の熱交パスのうち任意に選択された熱交パスのガス側端に送るためのデフロスト用流路機構(26、126)が設けられており、
    前記室内熱交換器から前記室外熱交換器に送られる冷媒を、前記デフロスト用流路機構によって、前記冷媒分流器に流入させることなく、前記任意の熱交パスのガス側端から液側端に向かって前記任意の熱交パス内を通過させ、前記任意の熱交パスを通過した冷媒を、前記冷媒分流器を通じて、前記任意の熱交パス以外の他の熱交パスの液側端からガス側端に向かって前記他の熱交パス内を通過させることで、前記任意の熱交パスの除霜を行いつつ、前記室内熱交換器から前記室外熱交換器に送られる冷媒を蒸発させる暖房デフロスト運転を行う、
    空気調和装置(1、101)。
  2. 前記室外熱交換器(123)は、前記室内熱交換器(41)から前記室外熱交換器に送られる冷媒が前記冷媒分流器(64)に流入する前に通過する過冷却パス(34)をさらに有しており、
    前記デフロスト用流路機構(126)は、前記室内熱交換器から前記室外熱交換器に送られる冷媒を、前記過冷却パスを通過させた後に、前記複数の熱交パス(31〜33)のうち任意に選択された熱交パスのガス側端に送ることができるように設けられている、
    請求項1に記載の空気調和装置(101)。
  3. 前記室外熱交換器(123)は、前記室内熱交換器(41)から前記室外熱交換器に送られる冷媒が前記冷媒分流器(64)に流入する前に通過する過冷却パス(34)をさらに有しており、
    前記デフロスト用流路機構(126)は、前記室内熱交換器から前記室外熱交換器に送られる冷媒を、前記過冷却パスを通過させることなく、前記複数の熱交パス(31〜33)のうち任意に選択された熱交パスのガス側端に送ることができるように設けられている、
    請求項1に記載の空気調和装置(101)。
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