以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施形態としては、1台の室外機に3台の室内機が冷媒配管で並列に接続され、全ての室内機で同時に冷房運転あるいは暖房運転が行える空気調和装置を例に挙げて説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
<空気調和装置の構成>
図1(A)に示すように、本実施形態における空気調和装置1は、3個の液側閉鎖弁27a〜27cと3個のガス側閉鎖弁28a〜28cを有する1台の室外機2と、3台の室内機5a〜5cの室内機を有する。
室内機5aの液管接続部52aと室外機2の液側閉鎖弁27aとが、液管8aで接続されている。また、室内機5bの液管接続部52bと室外機2の液側閉鎖弁27bとが、液管8bで接続されている。そして、室内機5cの液管接続部52cと室外機2の液側閉鎖弁27cとが、液管8cで接続されている。
室内機5aのガス管接続部53aと室外機2のガス側閉鎖弁28aとが、ガス管9aで接続されている。また、室内機5bのガス管接続部53bと室外機2のガス側閉鎖弁28bとが、ガス管9bで接続されている。そして、室内機5cのガス管接続部53cと室外機2のガス側閉鎖弁28cとが、ガス管9cで接続されている。
以上のように、室外機2に室内機5a〜5cが液管8a〜8cおよびガス管9a〜9cでそれぞれ接続されて、空気調和装置1の冷媒回路10が形性されている。
<室外機の構成>
室外機2は、圧縮機21と、四方弁22と、室外熱交換器23と、3個の膨張弁24a〜24cと、アキュムレータ25と、室外ファン26と、上述した3個の液側閉鎖弁27a〜27cおよび3個のガス側閉鎖弁28a〜28cと、室外機制御手段200を備えている。そして、室外ファン26および室外機制御手段200を除くこれら各装置が、以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路10の一部をなす室外機冷媒回路20を構成している。
圧縮機21は、インバータにより回転数が制御される図示しないモータによって駆動されることで運転能力を可変できる能力可変型圧縮機である。圧縮機21の冷媒吐出口と四方弁22のポートaとが吐出管41で接続されている。また、圧縮機21の冷媒吸入側とアキュムレータ25の冷媒流出側とが吸入管42で接続されている。
四方弁22は、冷媒の流れる方向を切り換えるための弁であり、a、b、c、dの4つのポートを備えている。上述したように、ポートaと圧縮機21の冷媒吐出口とが吐出管41で接続されている。ポートbと室外熱交換器23の一方の冷媒出入口とが冷媒配管43で接続されている。ポートcとアキュムレータ25の冷媒流入側とが冷媒配管46で接続されている。そして、ポートdには室外機ガス管45の一端が接続されている。
室外機ガス管45の他端には、3本の室外機ガス分管45a〜45cの各々の一端が接続されている。室外機ガス分管45aの他端はガス側閉鎖弁28aに接続されている。室外機ガス分管45bの他端はガス側閉鎖弁28bに接続されている。室外機ガス分管45cの他端はガス側閉鎖弁28cに接続されている。
室外熱交換器23は、室外ファン26の回転により図示しない吸込口から室外機2の内部に取り込まれた外気と冷媒を熱交換させる。上述したように、室外熱交換器23の一方の冷媒出入口と四方弁22のポートbとが冷媒配管43で接続されている。また、室外熱交換器23の他方の冷媒出入口には室外機液管44の一端が接続されている。室外熱交換器23は、冷媒回路10が冷房サイクルとなる場合は凝縮器として機能し、冷媒回路10が暖房サイクルとなる場合は蒸発器として機能する。
室外機液管44の他端には、3本の室外機液分管44a〜44cの各々の一端が接続されている。室外機液分管44aの他端は液側閉鎖弁27aに接続されている。室外機液分管44bの他端は液側閉鎖弁27bに接続されている。室外機液分管44cの他端は液側閉鎖弁27cに接続されている。
3個の膨張弁24a〜24cは、各々が図示しないパルスモータにより駆動される電子膨張弁であり、パルスモータに与えられるパルス数によって開度が調整される。膨張弁24aは室外機液分管44aに設けられる。膨張弁24bは室外機液分管44bに設けられる。膨張弁24cは室外機液分管44cに設けられる。膨張弁24a〜24cは、室内機5a〜5cの各々で要求される冷房能力や暖房能力に応じて、それぞれの開度が調整される。
アキュムレータ25は、上述したように、冷媒流入側と四方弁22のポートcとが冷媒配管46で接続され、冷媒流出側と圧縮機21の冷媒吸入口とが吸入管42で接続されている。アキュムレータ25は、流入した冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離し、ガス冷媒のみを吸入管42を介して圧縮機21に吸入させる。
室外ファン26は、室外熱交換器23の近傍に配置される樹脂材で形成されたプロペラファンである。室外ファン26は、図示しないファンモータによって回転することで、室外機2に設けられた図示しない吸込口から室外機2の内部に外気を取り込み、室外熱交換器23を流れる冷媒と熱交換した外気を室外機2に設けられた図示しない吹出口から室外機2の外部へ放出する。
以上説明した構成の他に、室外機2には各種のセンサが設けられている。図1(A)に示すように、吐出管41には、圧縮機21から吐出される冷媒の圧力を検出する高圧センサ31と、圧縮機21から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ33が設けられている。
冷媒配管46におけるアキュムレータ25の冷媒流入側近傍には、圧縮機21に吸入される冷媒の圧力を検出する低圧センサ32と、圧縮機21に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサ34が設けられている。
室外機液管44における室外熱交換器23の近傍には、室外熱交換器23が凝縮器として機能する際に室外熱交換器23から流出する冷媒の温度、あるいは、室外熱交換器23が蒸発器として機能する際に室外熱交換器23に流入する冷媒の温度、つまり、室外熱交換器23の温度を検出する冷媒温度センサ35が設けられている。また、室外機2の図示しない吸込口付近には、室外機2の内部に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ38が設けられている。
室外機液分管44aにおける膨張弁24aと液側閉鎖弁27aの間には、室外機液分管44aを流れる冷媒の温度を検出する液側温度センサ36aが設けられている。室外機液分管44bにおける膨張弁24bと液側閉鎖弁27bの間には、室外機液分管44bを流れる冷媒の温度を検出する液側温度センサ36bが設けられている。室外機液分管44cにおける膨張弁24cと液側閉鎖弁27cの間には、室外機液分管44cを流れる冷媒の温度を検出する液側温度センサ36cが設けられている。
室外機ガス分管45aには、室外機ガス分管45aを流れる冷媒の温度を検出するガス側温度センサ37aが設けられている。室外機ガス分管45bには、室外機ガス分管45bを流れる冷媒の温度を検出するガス側温度センサ37bが設けられている。室外機ガス分管45cには、室外機ガス分管45cを流れる冷媒の温度を検出するガス側温度センサ37cが設けられている。
また、室外機2には、本発明の制御手段である室外機制御手段200が備えられている。室外機制御手段200は、室外機2の図示しない電装品箱に格納された制御基板に搭載されており、図1(B)に示すように、CPU210と、記憶部220と、通信部230と、センサ入力部240とを備えている。
記憶部220は、例えばフラッシュメモリで構成されており、室外機2の制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、圧縮機21や室外ファン26の駆動状態、室内機5a〜5cの各々から送信される運転情報(運転モード情報や運転/停止情報、設定温度情報など)、などを記憶する。通信部230は、室内機5a〜5cとの通信を行うインターフェイスである。センサ入力部240は、室外機2の各種センサでの検出結果を取り込んでCPU210に出力する。
CPU210は、センサ入力部240を介して各種センサでの検出値を定期的(例えば、30秒毎)に取り込むとともに、室内機5a〜5cから送信される運転情報を含んだ信号が通信部230を介して入力される。CPU210は、これら入力された各種情報に基づいて、膨張弁24a〜24cの開度調整、圧縮機21や室外ファン26の駆動制御、および、四方弁22の切り換え制御を行う。
<各室内機の構成>
次に、室内機5a〜5cについて説明する。室内機5a〜5cは、室内熱交換器51a〜51cと、液管接続部52a〜52cと、ガス管接続部53a〜53cと、室内ファン54a〜54cを備えている。そして、室内ファン54a〜54cを除くこれら各構成装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路10の一部をなす室内機冷媒回路50a〜50cを構成している。
尚、室内機5a〜5cは全て同じ構成を有するため、以下の説明では室内機5aについてのみ各構成の説明を行い、室内機5bおよび室内機5cの各構成については説明を省略する。尚、図1(A)では、室内機5aの各構成装置に付与した各番号の末尾をaからbあるいはcにそれぞれ変更したものが、室内機5aの各構成装置と対応する室内機5b、5cの各構成装置となる。
室内熱交換器51aは、冷媒と、室内ファン54aの回転により室内機5aに備えられた図示しない吸込口から室内機5aの内部に取り込まれた室内空気を熱交換させるものである。室内熱交換器51aの一方の冷媒出入口と液管接続部52aとが室内機液管71aで接続されている。室内熱交換器51aの他方の冷媒出入口とガス管接続部53aとが室内機ガス管72aで接続されている。室内熱交換器51aは、室内機5aが冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、室内機5aが暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。
尚、液管接続部52aやガス管接続部53aには、各冷媒配管が溶接やフレアナット等によって接続されている。
室内ファン54aは、室内熱交換器51aの近傍に配置される樹脂材で形成されたクロスフローファンである。室内ファン54aは、図示しないファンモータによって回転することで、図示しない吸込口から室内機5aの内部に室内空気を取り込み、室内熱交換器51aにおいて冷媒と熱交換した室内空気を室内機5aに備えられた図示しない吹出口から室内へ供給する。
以上説明した構成の他に、室内機5aの図示しない吸込口付近には、室内機5aの内部に流入する室内空気の温度、すなわち室内温度を検出する室内温度センサ61aが備えられている。
<冷媒回路の動作>
次に、本実施形態の空気調和装置1が空調運転を行うときの冷媒回路10における冷媒の流れや各部の動作を、図1(A)を用いて説明する。尚、以下の説明では、まず、室内機5a〜5cが暖房運転を行う場合について説明し、次に、室内機5a〜5cが冷房運転あるいは除霜運転を行う場合について説明する。ここで、図1(A)における実線矢印は、冷媒回路10における暖房運転時の冷媒の流れを示している。また、図1(A)における破線矢印は、冷媒回路10における冷房運転時あるいは除霜運転時の冷媒の流れを示している。
<暖房運転>
空気調和装置1が暖房運転を行う場合、四方弁22が図1(A)に実線で示す状態、すなわち、四方弁22のポートaとポートdとが連通するように、また、ポートbとポートcとが連通するように切り換えられる。これにより、冷媒回路10が図1(A)に実線矢印で示す方向に冷媒が流れる状態となり、室外熱交換器23が蒸発器として機能するとともに、室内熱交換器51a〜51cがそれぞれ凝縮器として機能する暖房サイクルとなる。
上記のような冷媒回路10の状態で圧縮機21が駆動すると、圧縮機21から吐出された高圧の冷媒は吐出管41から四方弁22に流入し、四方弁22から室外機ガス管45を流れて室外機ガス分管45a〜45cに分流する。室外機ガス分管45a〜45cに分流した冷媒は、ガス側閉鎖弁28a〜28cを介してガス管9a〜9cに流入する。
ガス管9aを流れる冷媒は、室内機5aのガス管接続部53aを介して室内機5aに流入する。室内機5aに流入した冷媒は、室内機ガス管72aを流れて室内熱交換器51aに流入し、室内ファン54aの回転により室内機5aの内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って凝縮する。また、ガス管9bを流れる冷媒は、室内機5bのガス管接続部53bを介して室内機5bに流入する。室内機5bに流入した冷媒は、室内機ガス管72bを流れて室内熱交換器51bに流入し、室内ファン54bの回転により室内機5bの内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って凝縮する。そして、ガス管9cを流れる冷媒は、室内機5cのガス管接続部53cを介して室内機5cに流入する。室内機5cに流入した冷媒は、室内機ガス管72cを流れて室内熱交換器51cに流入し、室内ファン54cの回転により室内機5cの内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って凝縮する。
このように、室内熱交換器51a〜51cがそれぞれ凝縮器として機能し、室内熱交換器51a〜51cで冷媒と熱交換を行って加熱された室内空気が図示しない室内機5a〜5cの吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機5a〜5cが設置された各部屋の暖房が行われる。
室内熱交換器51aから流出した冷媒は室内機液管71aを流れ、液管接続部52aを介して液管8aに流出する。液管8aを流れる冷媒は、液側閉鎖弁27aを介して室外機2に流入し、液側閉鎖弁27aから室外機液分管44aに流入する。また、室内熱交換器51bから流出した冷媒は室内機液管71bを流れ、液管接続部52bを介して液管8bに流出する。液管8bを流れる冷媒は、液側閉鎖弁27bを介して室外機2に流入し、液側閉鎖弁27bから室外機液分管44bに流入する。また、室内熱交換器51cから流出した冷媒は室内機液管71cを流れ、液管接続部52cを介して液管8cに流出する。液管8cを流れる冷媒は、液側閉鎖弁27cを介して室外機2に流入し、液側閉鎖弁27cから室外機液分管44cに流入する。
室外機液分管44a〜44cを流れる冷媒は、室内機5a〜5cの各々で要求される暖房能力に応じた開度とされている膨張弁24a〜24cによりそれぞれ減圧されて、室外機液管44で合流する。室外機液管44で合流した冷媒は、室外機液管44を流れて室外熱交換器23に流入する。室外熱交換器23に流入した冷媒は、室外ファン26の回転により室外機2の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って蒸発する。
室外熱交換器23から冷媒配管43に流出した冷媒は、四方弁22、冷媒配管46、アキュムレータ28、吸入管42の順に流れ、圧縮機21に吸入されて再び圧縮される。
<冷房運転/除霜運転>
空気調和装置1が冷房運転あるいは除霜運転を行う場合、四方弁22が図1(A)に破線で示す状態、すなわち、四方弁22のポートaとポートbとが連通するように、また、ポートcとポートdとが連通するように切り換えられる。これにより、冷媒回路10が図1(A)に破線矢印で示す方向に冷媒が流れる状態となり、室外熱交換器23が凝縮器として機能するとともに、室内熱交換器51a〜51cがそれぞれ蒸発器として機能する冷房サイクルとなる。
上記のような冷媒回路10の状態で圧縮機21が駆動すると、圧縮機21から吐出された高圧の冷媒は吐出管41から四方弁22に流入し、四方弁22から冷媒配管43を流れて室外熱交換器23に流入する。冷房運転の場合は、室外熱交換器23に流入した冷媒は、室外ファン26の回転により室外機2の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮する。一方、除霜運転の場合は、室外熱交換器23に流入した冷媒は、室外熱交換器23で発生している霜を溶かす。尚、除霜運転の際は、室外ファン24は停止している。
室外熱交換器23から室外機液管44に流出した冷媒は、室外機液分管44a〜44cに分流する。室外機液分管44a〜44cを流れる冷媒は、冷房運転時は室内機5a〜5cの各々で要求される冷房能力に応じた開度とされている膨張弁24a〜24cによりそれぞれ減圧されて、室外機液管44で合流する。また、除霜運転時は、室外機液分管44a〜44cを流れる冷媒は、全開とされている膨張弁24a〜24cを通過する。膨張弁24a〜24cを通過した冷媒は、閉鎖弁27a〜27vを介して、液管8a〜8cに流出する。
液管8aを流れる冷媒は、室内機5aの液管接続部52aを介して室内機5aに流入する。液管8bを流れる冷媒は、室内機5bの液管接続部52bを介して室内機5bに流入する。液管8cを流れる冷媒は、室内機5cの液管接続部52cを介して室内機5cに流入する。
冷房運転では、室内機5aに流入した冷媒は、室内機液管71aを流れて室内熱交換器51aに流入し、室内ファン54aの回転により室内機5aの内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って蒸発する。また、室内機5bに流入した冷媒は、室内機液管71bを流れて室内熱交換器51bに流入し、室内ファン54bの回転により室内機5bの内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って蒸発する。また、室内機5cに流入した冷媒は、室内機液管71cを流れて室内熱交換器51cに流入し、室内ファン54cの回転により室内機5cの内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って蒸発する。
このように、室内熱交換器51a〜51cがそれぞれ蒸発器として機能し、室内熱交換器51a〜51cで冷媒と熱交換を行った室内空気が図示しない室内機5a〜5cの吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機5a〜5cが設置された各部屋の冷房が行われる。
一方、除霜運転では、室内機5a〜5cにおいて室内ファン54a〜54cが停止しているので、室内機5a〜5cの室内熱交換器51a〜51cに流入した冷媒は、室内熱交換器51a〜51cでほとんど室内空気と熱交換を行わない。
室内熱交換器51aから流出した冷媒は室内機ガス管72aを流れ、ガス管接続部53aを介してガス管9aに流出する。ガス管9aを流れる冷媒は、ガス側閉鎖弁28aを介して室外機2に流入し、ガス側閉鎖弁28aから室外機ガス分管45aに流入する。また、室内熱交換器51bから流出した冷媒は室内機ガス管72bを流れ、ガス管接続部53bを介してガス管9bに流出する。ガス管9bを流れる冷媒は、ガス側閉鎖弁28bを介して室外機2に流入し、ガス側閉鎖弁28bから室外機ガス分管45bに流入する。そして、室内熱交換器51cから流出した冷媒は室内機ガス管72cを流れ、ガス管接続部53cを介してガス管9cに流出する。ガス管9cを流れる冷媒は、ガス側閉鎖弁28cを介して室外機2に流入し、ガス側閉鎖弁28cから室外機ガス分管45cに流入する。
室外機ガス分管45a〜45cを流れる冷媒は、室外機ガス管45で合流する。室外機ガス管45を流れる冷媒は、四方弁22、冷媒配管46、アキュムレータ28、吸入管42の順に流れ、圧縮機21に吸入されて再び圧縮される。
<除霜運転について>
次に、空気調和装置1が暖房運転中に除霜運転を行うときの制御について説明する。本実施形態の空気調和装置1は除霜運転として、室外熱交換器23で発生した霜を融かす熱交除霜運転と、この熱交除霜運転に引き続いて行われる室外ファン26で発生した霜を融かすファン除霜運転とが行える。そして、空気調和装置1が一旦暖房運転を開始すれば、予め定められた第1所定時間の間は暖房運転を継続し、第1所定時間の間に除霜運転開始条件が成立した場合のみ、第1所定時間が経過した後に行う熱交除霜運転に引き続いてファン除霜運転を行う。
ここで、第1所定時間は、予め試験などを行って求められて室外機制御手段200の記憶部220に記憶されているものであり、暖房運転を開始したとき、あるいは、除霜運転後に暖房運転を再開したときに、室内機5a〜5cの室内温度センサ61a〜61cの各々で検出した室内温度が、室内機5a〜5cの各々使用者が設定した設定温度に到達する、あるいは、設定温度に近づくのに十分な時間であり、暖房運転を第1所定時間継続することで使用者に不快感を与えないと考えられる時間である。尚、第1所定時間は、例えば35分間である。
また、除霜運転開始条件は、予め試験などを行って定められて記憶部220に記憶されているものであり、室外熱交換器23での着霜量が暖房運転に支障をきたすレベルであることを示すものである。尚、除霜運転開始条件は、例えば、暖房運転中に冷媒温度センサ35で検出した室外熱交換器23の温度が、外気温度センサ38で検出した外気温度より5℃以上低い状態が10分間継続した場合、である。
ファン除霜運転は、熱交除霜運転中に除霜運転終了条件が成立して熱交除霜運転を終了した後に、冷媒回路10を熱交除霜運転と同じ状態、つまり、室外熱交換器23が凝縮器として機能する状態に維持しつつ、室外ファン26を所定の低回転数(以降、ファン除霜時回転数と記載する)で予め定められた第2所定時間の間回転させることで、室外熱交換器23で暖められた空気を室外ファン26に当てて室外ファン26で発生した霜を融かす運転である。
ここで、ファン除霜時回転数は、予め試験などを行って定められて記憶部220に記憶されているものであり、室外ファン26の回転によって室外熱交換器23の温度をできるだけ低下させず、かつ、室外ファン26の除霜に必要な風量が得られる回転数である。尚、ファン除霜時回転数は、例えば200rpmである。
また、第2所定時間は、予め試験などを行って求められて室外機制御手段200の記憶部220に記憶されているものであり、ファン除霜運転において、室外熱交換器23の温度や外気温度などに関わらず、室外ファン26をファン除霜時回転数で第2所定時間回転させ続ければ室外ファン26で発生した霜を融かすことができる、ということが判明している時間である。尚、第2所定時間は、例えば1分間である。
また、除霜運転終了条件は、予め試験などを行って定められて記憶部220に記憶されているものであり、室外熱交換器23で発生した霜が融けたことを示すものである。尚、除霜運転終了条件は、例えば、熱交除霜運転中に冷媒温度センサ35で検出した室外熱交換器23の温度が10℃以上となった場合、である。
<除霜運転時の制御について>
次に、図2を用いて、空気調和装置1が暖房運転中に上述した除霜運転を行う際の、室外機制御手段200のCPU210が行う処理について説明する。図2に示すのは、CPU210が暖房運転中に除霜運転を行う際の処理の流れを示すフローチャートである。図2において、STは処理のステップを表し、これに続く数字はステップの番号を表している。
尚、図2において、暖房運転を開始してからの経過時間である暖房継続時間をt1、除霜運転開始条件が成立した時点での暖房継続時間である開始条件成立時間をts、第1所定時間をtp1、ファン除霜運転を開始してからの経過時間であるファン除霜時間をt2、第2所定時間をtp2としている。また、図2は、本発明に関わる処理を中心に説明するものであり、これ以外の処理、例えば、空調運転時の使用者の要求に応じた圧縮機21の回転数制御等といった、空気調和装置1の一般的な制御に関わる処理については説明を省略する。
まず、室外機制御手段200のCPU210は、使用者の運転指示が暖房運転指示であるか否かを判断する(ST1)。暖房運転指示でなければ(ST1−No)、CPU210は、冷房運転開始処理を実行する(ST22)。冷房運転開始処理では、CPU210が四方弁22を操作して図1(A)に破線で示す状態に切り換えることで、冷媒回路100を冷房サイクルとする。
そして、CPU210は、冷房運転制御を開始して(ST23)、ST16に処理を進める。冷房運転制御では、CPU210は、圧縮機21を室内機5a〜5cの各々で要求される冷房能力に応じた回転数で起動するとともに、室外ファン27を圧縮機21の回転数に応じた回転数で起動する。また、CPU210は、膨張弁24a〜24cの各々の開度を、室内機5a〜5cの各々で要求される冷房能力に応じた開度とする。また、CPU210は、通信部230を介して室内機5a〜5cに対し冷房運転を開始する旨を含む信号を送信し、これを受信した室内機5a〜5cは、使用者が要求した風量に対応した回転数で室内ファン55a〜55cを起動する。
ST1において、使用者の運転指示が暖房運転指示であれば(ST1−Yes)、CPU210は、暖房運転開始処理を実行する(ST2)。暖房運転開始処理では、CPU210が四方弁22を操作して図1(A)に実線で示す状態に切り換えることで、冷媒回路10を暖房サイクルとする。
次に、CPU210は、暖房運転制御を開始する(ST3)。暖房運転制御では、CPU210は、圧縮機21を室内機5a〜5cの各々で要求される暖房能力に応じた回転数で起動するとともに、室外ファン27を圧縮機21の回転数に応じた回転数で起動する。また、CPU210は、膨張弁24a〜24cの各々の開度を、室内機5a〜5cの各々で要求される暖房能力に応じた開度とする。また、CPU210は、通信部230を介して室内機5a〜5cに対し暖房運転を開始する旨を含む信号を送信し、これを受信した室内機5a〜5cは、使用者が要求した風量に対応した回転数で室内ファン55a〜55cを起動する。
次に、CPU210は、暖房継続時間t1の計測を開始する(ST4)。尚、CPU210には、図示しないタイマー計測機能が搭載されている。
次に、CPU210は、除霜運転開始条件が成立しているか否かを判断する(ST5)。除霜運転開始条件とは、前述したように、予め試験等を行って定められて記憶部220に記憶されているものであり、例えば、記憶されている除霜運転開始条件が前述した「暖房運転中に冷媒温度センサ35で検出した室外熱交換器23の温度が、外気温度センサ38で検出した外気温度より5℃以上低い状態が10分間継続した場合」である。
CPU210は、冷媒温度センサ35で検出した室外熱交換器23の温度と外気温度センサ38で検出した外気温度の各々を定期的(例えば、30秒毎)に取り込み、取り込んだ室外熱交換器23の温度と外気温度とを用いて、室外熱交換器23の温度と外気温度とを取り込む度に上記条件が成立したか否かを判断する。
除霜運転開始条件が成立していなければ(ST5−No)、CPU210は、ST16に処理を進める。除霜運転開始条件が成立していれば(ST5−Yes)、CPU210は、ST4で計測を開始してから除霜運転開始条件が成立するまでの暖房継続時間t1を開始条件成立時間tsとして記憶部220に記憶する(ST6)。
次に、CPU210は、開始条件成立時間tsが第1所定時間tp1以上であるか否かを判断する(ST7)。開始条件成立時間tsが第1所定時間tp1以上でなければ(ST7−No)、CPU210は、現在の暖房継続時間t1が第1所定時間tp1以上であるか否かを判断する(ST8)。
現在の暖房継続時間t1が第1所定時間tp1以上でなければ(ST8−No)、CPU210は、ST8に処理を戻して現在の暖房継続時間t1が第1所定時間tp1以上となるまで暖房運転を継続する。
現在の暖房継続時間t1が第1所定時間tp1以上となれば(ST8−Yes)、CPU210は、除霜運転開始処理を実行する(ST9)。除霜運転開始処理では、CPU210が、暖房運転時に駆動していた圧縮機21と室外ファン26を停止するとともに、膨張弁24a〜24cの各々の開度を全開とする。また、CPU210は、通信部230を介して室内機5a〜5cに対し除霜運転を開始する信号を送信し、これを受信した室内機5a〜5cは、室内ファン55a〜55cを停止する。
そして、CPU210は、圧縮機21を停止させてから冷媒回路10の高圧側の冷媒圧力と低圧側の冷媒圧力との圧力差が所定値以下となるのに必要な時間が経過した後に、四方弁22を操作して図1(A)に破線で示す状態に切り換えることで冷媒回路10を冷房サイクルとする。ここで、冷媒回路10の高圧側の冷媒圧力は、例えば高圧センサ31で検出する圧縮機21の吐出圧力であり、冷媒回路10の低圧側の冷媒圧力は、例えば低圧センサ32で検出する圧縮機21の吸入圧力である。また、高圧側の冷媒圧力と低圧側の冷媒圧力との圧力差は、例えば0.2MPaであり、圧力差が所定値以下となるのに必要な時間は、例えば3分間である。
ST9の処理を終えたCPU210は、熱交除霜運転制御を開始する(ST10)。CPU210は、圧縮機21を予め定められて記憶部22の記憶している所定回転数、例えば70rpsで起動するとともに、室外ファン27を停止したままとする。また、CPU210は、膨張弁24a〜24cの各々の開度を全開のままとする。このとき、CPU210は、室内機5a〜5cに対する指示は行わないため、室内ファン55a〜55cは停止したままとなる。
以上説明したような冷媒回路10の状態とすることで、圧縮機21から吐出された高温の冷媒が室外熱交換器23に流入し、流入した高温の冷媒によって室外熱交換器23で発生した霜を融かす熱交除霜運転が行われる。
次に、CPU210は、除霜運転終了条件が成立しているか否かを判断する(ST11)。除霜運転終了条件とは、前述したように、予め試験等を行って定められて記憶部220に記憶されているものであり、例えば、記憶されている除霜運転終了条件が前述した「熱交除霜運転中に冷媒温度センサ35で検出した室外熱交換器23の温度が10℃以上となった場合」であれば、CPU210は、冷媒温度センサ35で検出した室外熱交換器23の温度を定期的に取り込み、取り込んだ室外熱交換器23の温度を用いて上記条件が成立したか否かを判断する。
除霜運転終了条件が成立していなければ(ST11−No)、CPU210は、ST11に処理を戻して熱交除霜運転を継続する。除霜運転終了条件が成立していれば(ST11−Yes)、CPU210は、冷媒回路10の状態を熱交除霜運転時のままとして室外ファン26を前述したファン除霜時回転数で起動する(ST12)。
以上説明したように、冷媒回路10を熱交除霜運転時と同じ状態としたままで室外ファン26を駆動させることで、室外熱交換器23で暖められた空気を室外ファン26に当てて、室外ファン26で発生した霜を融かすファン除霜運転が行われる。
次に、CPU210は、ファン除霜時間t2の計測を開始し(ST13)、ファン除霜時間t2が第2所定時間以上であるか否かを判断する(ST14)。ファン除霜時間t2が第2所定時間以上でなければ(ST14−No)、CPU210は、ST14に処理を戻してファン除霜運転を継続する。ファン除霜時間t2が第2所定時間以上であれば(ST14−Yes)、CPU210は、ST15に処理を進める。
一方で、ST7において開始条件成立時間tsが第1所定時間tp1以上であれば(ST7−Yes)、CPU210は、ST19〜ST21までの処理を行い、ST21において除霜運転終了条件が成立していれば(ST21−Yes)、CPU210は、ST15に処理を進める。つまり、開始条件成立時間tsが第1所定時間tp1以上である場合は、CPU210は、除霜運転開始条件が成立した時点で直ちに熱交除霜運転に関わる処理を開始し、また、熱交除霜運転が終了すればファン除霜運転は行わない。尚、ST19〜ST21までの処理は、前述したST9〜ST11までの処理と同じであるため、詳細な説明は省略する。
以上説明したように、ファン除霜運転は、開始条件成立時間tsが第1所定時間tp1以上であるときは行わず、開始条件成立時間tsが第1所定時間未満であるときのみ行うが、これは次に記載する理由による。
前述したように、開始条件成立時間tsは、空気調和装置1が暖房運転を開始した時点、あるいは、除霜運転後に暖房運転を再開した時点から、除霜運転開始条件が成立するまでの時間である。この開始条件成立時間tsが第1所定時間tp1未満である場合、すなわち、暖房運転を開始あるいは再開してから短時間で除霜運転開始条件が成立した場合は、室外機2が設置された周囲の環境が、室外熱交換器23において霜が短時間で発生しかつ着霜量が多くなるような環境となっている可能性が高い。そして、このような環境下では、室外ファン26の回転により図示しない室外機2の筐体に設けられた吸込口から筐体内部に流入した外気が室外熱交換器23を通過できなくなるほど、室外熱交換器23で多量の霜が発生している可能性がある。そして、室外熱交換器23を外気が通過できないときは、図示しない筐体に設けられた吹出口から外気が筐体内部に流入して室外ファン26に当たるため、室外ファン26にも霜が発生する可能性が高いと推測できる。
これに対し、開始条件成立時間tsが第1所定時間tp1以上である場合は、室外機2が設置された周囲の環境が、室外熱交換器23において霜が発生しにくい環境であると考えられる。そして、このような環境下では、発生した霜によって室外熱交換器23の通風が妨げられる可能性が低く、上述した室外熱交換器23の通風が妨げられることに起因して室外ファン26にも霜が発生する、ということが起こりにくくなる。
つまり、開始条件成立時間tsが第1所定時間tp1以上であるか否かを判断することで、室外ファン26に霜が発生したか否かを簡易的に判断することができる。従って、本実施形態の空気調和装置1では、除霜運転を行うときに開始条件成立時間tsが第1所定時間tp1未満であるときのみ、ファン除霜制御を熱交除霜運転に引き続いて行い、開始条件成立時間tsが第1所定時間tp1以上であるときは、ファン除霜運転は行わず熱交除霜運転のみ行う。
ST14あるいはST21の処理を終えたCPU210は、暖房継続時間t1とファン除霜時間t2とをリセットする(ST15)。
ST15あるいはST23の処理を終えたCPU210は、使用者による運転モード切り換え指示があるか否かを判断する(ST16)。ここで、運転モード切り換え指示とは、暖房運転から冷房運転への切り換え、あるいは、冷房運転から暖房運転への切り換えを指示するものである。
運転モード切り換え指示がある場合は(ST16−Yes)、CPU210は、ST1に処理を戻す。運転モード切り換え指示がない場合は(ST16−No)、CPU210は、使用者による運転停止指示があるか否かを判断する(ST17)。運転停止指示とは、全ての室内機5a〜5cで運転停止の指示が使用者からなされることである。
運転停止指示があれば(ST17−Yes)、CPU210は、運転停止処理を実行し(ST18)、処理を終了する。運転停止処理では、CPU210は、圧縮機21や室外ファン26を停止するとともに膨張弁24a〜24cのそれぞれの開度を全閉とする。尚、室内機5a〜5cの室内ファン55a〜55cは、各室内機5a〜5cで使用者によって運転停止が指示された時点でそれぞれ停止する。
ST16において運転停止指示がなければ(ST17−No)、CPU210は、現在の運転が暖房運転であるか否かを判断する(ST24)。現在の運転が暖房運転であれば(ST24−Yes)、CPU210は、ST2に処理を戻す。現在の運転が暖房運転でなければ(ST24−No)、つまり、現在の運転が冷房運転であれば、CPU210は、ST22に処理を戻す。
以上説明したように、本実施形態の空気調和装置1では、暖房運転を行っているときに除霜運転開始条件が成立した場合に、除霜運転開始条件が成立した時点での開始条件成立時間tsが第1所定時間tp1未満である場合のみ、第1所定時間tp1経過後に熱交除霜運転を行いこれに引き続きファン除霜運転も行う。また、開始条件成立時間tsが第1所定時間tp1以上である場合は、除霜運転開始条件が成立した時点で熱交除霜運転のみを行う。
このように、除霜運転開始条件が成立した時点がいつであるかを用いて、室外ファン26の除霜が必要であるか否かを判断し、室外ファン26の除霜が必要な場合、すなわち、開始条件成立時間tsが第1所定時間tp1未満である場合のみ、熱交除霜運転に引き続きファン除霜運転も行う。これにより、ファン除霜運転が不要な場合は熱交除霜運転のみを行って暖房運転が再開されるので、常に熱交除霜運転に引き続いてファン除霜運転を行う場合と比べて暖房運転の中断時間を短くすることができ、また、ファン除霜運転が必要な場合は確実に室外ファン26の除霜が行える。つまり、暖房運転の中断時間をできる限り短くしつつ室外ファン26の除霜を過不足なく行える。