JP6381812B2

JP6381812B2 - 空気調和装置

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Publication number: JP6381812B2
Application number: JP2017535168A
Authority: JP
Inventors: 康平名島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-08-14
Filing date: 2015-08-14
Publication date: 2018-08-29
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Description

本発明は、たとえば室外機に熱源が設けられた空気調和装置に関するものである。

空気調和装置、例えばビル用マルチエアコンなどでは、建物外に設置される室外機に熱源となる圧縮機が設けられているタイプのものがある。このような空気調和装置が暖房運転を行う場合、空気調和装置の冷媒回路を循環する冷媒は、室外機の熱交換器で外気から吸熱し、室内機の熱交換器に供給される空気に放熱して、空調対象空間に送り込まれる空気を加温する。一方、空気調和装置が冷房運転を行う場合、冷媒回路を循環する冷媒は、室内機の熱交換器に供給される空気から吸熱して、空調対象空間に送り込まれる空気を冷却し、室外機の熱交換器で放熱する。

室外機を屋外に設置して暖房運転を行うと、室外機の吸熱により空気中の水蒸気が結露となって室外機の熱交換器に付着する。冬季など外気温が低いときには、付着した結露が固化して霜となる。熱交換器の表面に多量の霜が付着すると、熱交換の能力低下や熱交換器の故障などを引き起こす。その対策として、除霜運転が定期的に実施され、霜を溶かすことで霜を除去している。

引用文献１には、デフロスト運転、つまり除霜運転を実施するときに空気調和装置の換気機能を停止する技術が開示されている。また、引用文献２には、冷却装置周囲の温度と相対湿度との関係から絶対湿度を算出し、絶対湿度に基づき除霜運転の開始を判断する技術が開示されている。引用文献１、引用文献２の何れにおいても、室内機の熱交換器に供給されていた圧縮機から流出した高温のガス冷媒を、冷媒の流れ方向を切り替えて室外機の熱交換器に流し、配管の周囲の温度を上昇させて霜を溶かす除霜運転が実施されている。

特開２０１１−１６９５９１号公報特開平８−１７８３９６号公報

空気調和装置を、例えば、外気温が−２０℃以下などの極低温な環境下で動作させた場合、熱交換器に付着した霜を溶かすためには、配管の周囲の温度を霜が溶けきる温度まで上昇させることが必要である。ところが、特許文献１及び特許文献２を含めて従来の一般的な空気調和装置は、極低温な環境下で利用されることは想定されていない。そのため、付着した大量な霜が十分に溶けず、霜が残存した状態で除霜運転が終了してしまうことがある。

この場合、圧縮機の周波数を高い値に設定し、圧縮機から吐出される高温冷媒の流量が増加すれば霜が素早く溶けることが予想される。しかし、圧縮機は、周波数を上昇させると低圧圧力が低下する。圧縮機の低圧圧力には、下限値が設定されて、低圧圧力の低下に伴う故障などを回避している。このため、圧縮機の低圧圧力が低下しすぎないように、圧縮機の周波数は上限値が設けられている。

また、除霜運転は、暖房運転中に室内機の熱交換器に供給されていた冷媒の流れ方向を切り替えて実施されるため、通常、除霜時間は、極力短い設定になっている。そのため、霜が完全に除去されていない場合でも、除霜時間が経過すると直ちに除霜運転が終了してしまうことになる。

このように、熱源側熱交換器に霜が多量に付着すると、霜を完全に溶かすことは困難である。その上、霜が残存した状態であるにも関わらず除霜運転が終了し、通常の運転が再開されてしまうと、残存した霜の上に更に霜が堆積し、霜を除去することが一層困難になる。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、圧縮機の適正な運転を維持しながら室外機に付着した霜を除去できる空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、冷媒流路切り替え装置、熱源側熱交換器、絞り装置及び利用側熱交換器が冷媒配管で接続されて冷凍サイクルを構成する冷媒回路を有し、前記圧縮機の吸入側の圧力を検出する圧力センサと、除霜運転において、前記冷媒流路切り替え装置を制御して前記圧縮機からの圧縮された冷媒を前記熱源側熱交換器に供給し、前記圧力センサの検出値と第１の閾値とを比較し、その比較結果に基づいて除霜運転時間を変更する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記圧力センサの検出値と、前記第１の閾値より大きい第２の閾値とを比較する処理を周期的に行い、前記圧力センサの検出値が前記第２の閾値よりも小さいときに前記圧縮機の周波数を低下させ、前記圧力センサの検出値が前記第１の閾値以上であるときは、前記除霜運転時間を第１の除霜運転時間にし、前記圧力センサの検出値が前記第１の閾値未満であるときは、前記除霜運転時間を前記第１の除霜運転時間よりも短い第２の除霜運転時間第２の除霜運転時間にする。

本発明に係る空気調和装置によれば、運転中の圧縮機の吸入側の圧力と第１の閾値とを比較し、その比較結果に基づいて除霜運転時間を変化させる。このように、圧縮機の吸入側の圧力に着目しながら除霜運転時間を設定するようにしており、例えば、圧縮機の吸入側の圧力が第１の閾値以上である場合は、圧縮機の吸入側の圧力が第１の閾値未満である場合に比べて、除霜運転時間を長くする。除霜運転時間を長くすると、室外機の熱交換器に付着した霜を溶かす熱量が多くなり、除霜がより確実に行われる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の設置例を示す概略図である。図１の空気調和装置における制御装置の一例を示す機能ブロック図である。図１の空気調和装置における冷房運転を説明する概略図である。図１の空気調和装置における暖房運転を説明する概略図である。図１の空気調和装置における除霜運転中に制御部が行う除霜運転時間制御を説明するフローチャートである。図１の空気調和装置における除霜運転中に制御部が行う圧縮機の周波数制御を説明するフローチャートである。図１の空気調和装置における暖房運転中に制御部が行う根氷解消運転制御を説明するフローチャートである。

実施の形態１．
本実施の形態に係る空気調和装置は、冷媒を循環させる冷凍サイクルを構成する冷媒回路を有し、接続された複数の室内機のそれぞれについて、冷房運転モードあるいは暖房運転モードが選択され、運転モードとして設定されるものである。なお、冷暖房混合運転の場合には、暖房運転モードとは、室内機の全て、又は暖房負荷の方が大きい暖房運転が実施されている時のモードを示し、冷房運転モードとは、室内機の全て、又は冷房負荷の方が大きい冷房運転が実施されている時のモードを示す。

以下の説明においては、室内機及び室外機が１台ずつ設けられた空気調和装置を例にとり説明するが、空気調和装置を構成する室内機及び室外機の構成は、これに限定されない。空気調和装置は、例えば、１台の室外機に対し、複数の室内機が接続された構成であってもよいし、その場合において上記の冷暖房混合運転を行うものであってもよい。

図１は、本実施の形態に係る空気調和装置１００の設置例を示す概略図である。図１に示すように、本実施の形態に係る空気調和装置１００は、熱源機である室外機１と、室内機２とを有し、それぞれ、制御装置３により制御される。室外機１と、室内機２とは、配管４ａ〜４ｇから成る冷媒回路を構成する冷却配管により各要素が接続されている。以下の説明においては、配管４ａ〜４ｇを総称する場合には冷却配管４と称する。冷却配管４には冷媒として、例えば、非共沸混合冷媒などが流れている。

［室外機１］
室外機１には、圧縮機１０、逆止弁６、冷媒流路切り替え装置７、熱源側熱交換器５、及びアキュムレータ８が配置され、配管４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｅにより接続されて冷媒回路の一部が構成されている。

圧縮機１０は、吸入側に接続されたアキュムレータ８を介して室内機２の利用側熱交換器１４に接続されており、アキュムレータ８から流れてきた冷媒を吸入し、冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にして吐出するものである。圧縮機１０の吐出側は、冷媒流路切り替え装置７に接続されている。また、圧縮機１０には、低圧圧力Ｌｓが下限値を下回る場合には運転を中止する安全装置が備えられており、圧縮機１０の吸入側の冷媒回路に低圧圧力Ｌｓを検出する圧力センサ１９（図２参照）が設けられている。圧縮機１０は、周波数を制御することにより容量制御が可能な、例えば、インバータ圧縮機などである。

冷媒流路切り替え装置７は、四方弁などにより構成され、暖房運転時における冷媒の流れと、冷房運転時における冷媒の流れとを切り替えるものである。逆止弁６は、圧縮機１０と冷媒流路切り替え装置７との間に配置され、冷媒が冷媒流路切り替え装置７側から圧縮機１０の方向に流れることを防止する。

熱源側熱交換器５は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能するものである。熱源側熱交換器５に接続する配管４ｂには、配管温度を計測する温度センサ１８（図２参照）が配置されている。また、熱源側熱交換器５の下部には、熱源側熱交換器５の下部にたまった結露水を排出するドレン穴（図示せず）の氷結を防止するためのベース用熱交換器１２が設けられている。ベース用熱交換器１２は、配管４ｃから分岐した配管４ｆと接続されている。配管４ｆは、バイパス回路として機能するものであり、電磁弁１１が取り付けられている。電磁弁１１は、バイパス回路の流量を調整するための弁である。熱源側熱交換器５の近傍には、室外機ファン１７が設けられており、熱源側熱交換器５に室外空間９からの空気が供給されて冷媒と空気との間の熱交換が実施される。

アキュムレータ８は、圧縮機１０の吸入側に設けられており、暖房運転モード時と冷房運転モード時の設定の違いによる余剰冷媒、過渡的な運転の変化、例えば室内機２の運転台数の変化、又は負荷条件の変化によって発生した余剰冷媒を貯留するものである。アキュムレータ８では、高沸点の冷媒が多く含まれる液相と、低沸点の冷媒が多く含まれる気相に分離される。そして、高沸点の冷媒が多く含まれる液相の冷媒が、アキュムレータ８内に貯留される。このため、アキュムレータ８内に液相の冷媒が存在すると、空気調和装置１００を循環する冷媒組成は低沸点冷媒が多くなる傾向を示す。

［室内機２］
室内機２には、利用側熱交換器１４及び絞り装置１５が設けられており、冷却配管４によって室外機１と接続されている。これにより、空気調和装置１００では、冷媒回路が構成される。利用側熱交換器１４の近傍には、室内機ファン１６が設けられており、室内機ファン１６が供給する空気と利用側熱交換器１４を通流する冷媒との間で熱交換が行われ、室内空間１３に供給する暖房用空気あるいは冷房用空気が生成される。

［制御装置］
図２は、図１の空気調和装置１００における制御装置３の一例を示す機能ブロック図である。図２に示すように、制御装置３は、制御部３１と、時間を検出するタイマー３２と、各種データを記憶するためのメモリ３３とを備える。制御装置３は、例えばマイクロコンピュータから構成され、ＣＰＵがメモリ３３に格納されたプログラムを実行して制御部３１及びタイマー３２としての機能を実現する。制御装置３は、例えば室外機１に配置される。制御装置３には、圧力センサ１９が検出する低圧圧力Ｌｓと、温度センサ１８が検出する配管温度とが通知される。制御装置３は、それらの情報に基づき、冷媒流路切り替え装置７、圧縮機１０、室内機ファン１６及び室外機ファン１７をそれぞれ制御する。なお、図２には、本実施の形態の特徴である除霜に関連する構成が主として記載されており、他の各種センサは省略されている。

［運転モードの説明］
空気調和装置１００では、運転モードとして、利用者の選択により実施される冷房運転及び暖房運転と、暖房運転の実施中に除霜開始条件が満たされると暖房運転を中断して実施される除霜運転とを有し、これらが選択的に実行される。そして、除霜運転終了後に再開される暖房運転中には、根氷解消運転が所定の間、暖房運転と並行して実行される。なお、根氷解消運転とは、熱源側熱交換器５の下部の水が凍って形成される密度の高い氷を溶かすために実施されるものであり、ドレン穴の氷結を防止するためのベース用熱交換器１２を利用して行われる。

［冷房運転］
図３は、図１の空気調和装置１００における冷房運転を説明する概略図であり、破線矢印は、冷媒の流れ方向を示している。図３に示すように、冷房運転時においては、冷媒流路切り替え装置７が制御され、圧縮機１０、熱源側熱交換器５、絞り装置１５、利用側熱交換器１４、及びアキュムレータ８が環状に接続されて冷凍サイクルを構成する。この冷凍サイクルでは、熱源側熱交換器５が凝縮器として機能し、利用側熱交換器１４が蒸発器として機能する。室内機２の圧縮機１０の吐出側から流出した高温・高圧の冷媒は、熱源側熱交換器５で放熱し、絞り装置１５によって低温・低圧の冷媒となって利用側熱交換器１４に流入し、室内空間１３から吸熱して冷房が行われる。そして、吸熱した冷媒は、利用側熱交換器１４から流出してアキュムレータ８を経由して圧縮機１０に戻る。

［暖房運転］
図４は、図１の空気調和装置１００における暖房運転を説明する概略図である。図４に示すように、暖房運転時においては、冷媒流路切り替え装置７が制御され、圧縮機１０、利用側熱交換器１４、絞り装置１５、熱源側熱交換器５及びアキュムレータ８が環状に接続されて冷凍サイクルを構成する。この冷凍サイクルでは、利用側熱交換器１４が凝縮器として機能し、熱源側熱交換器５が蒸発器として機能する。室内機２の圧縮機１０の吐出側から流出した高温・高圧の冷媒は、利用側熱交換器１４に流入し、室内空間１３に放熱して暖房が行なわれる。利用側熱交換器１４から流出した冷媒は、絞り装置１５によって低温・低圧の冷媒となって熱源側熱交換器５に流入して吸熱する。そして、吸熱した冷媒は、熱源側熱交換器５から流出してアキュムレータ８を経由して圧縮機１０に戻る。

［除霜運転］
除霜運転では、暖房運転中に熱源側熱交換器５の表面の温度が低下して発生する霜を除去するために実施され、図３に示す冷房運転と同様な冷凍サイクルを構成し、熱源側熱交換器５が凝縮器として機能する。除霜運転は、温度センサ１８が検出する配管温度及び前回の除霜運転からの累積動作時間に基づいた除霜開始条件を満足すると開始される。除霜開始条件は制御装置３のメモリ３３に記憶されているものであり、例えば、配管温度が−８℃以下で、且つ、前回の除霜運転からの累積動作時間が９０分などである。配管温度の設定範囲は、−５℃〜−１０℃とし、累積動作時間の設定範囲は、４０分〜２５０分とすればよく、周囲の環境温度などに応じて設定値を変更すればよい。

除霜運転が開始されると室外機１の冷媒流路切り替え装置７は、圧縮機１０の吐出側と熱源側熱交換器５とを接続する。圧縮機１０に流入した冷媒は、圧縮機１０から高温・高圧のガス冷媒となって多量に吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、熱源側熱交換器５に到達し、熱源側熱交換器５の表面に付着した霜と熱交換を行う。これにより、霜が溶かされ熱源側熱交換器５の表面から除去される。除霜運転が実施されている間は、室内機ファン１６の回転は停止し、利用側熱交換器１４に流入する低温・低圧の冷媒による室内空間１３からの吸熱を防止する。

［根氷解消運転］
除霜運転終了後は、除霜運転開始前に実施していた暖房運転が再開され、利用側熱交換器１４が凝縮器として機能し、熱源側熱交換器５が蒸発器として機能する。暖房運転が再開すると、熱源側熱交換器５の吸熱によりその周囲が低温となる。そうすると、除霜運転により霜が溶けて生じた水が、熱源側熱交換器５の下部で再び凍り、根氷と呼ばれる密度の高い氷が形成される。根氷は、装置の破損の原因となるため、除霜運転終了後は、根氷を除去する根氷解消運転が実施される。

根氷解消運転が開始されると、バイパス回路を構成する配管４ｆに配置された電磁弁１１を開き、圧縮機１０から吐出された高温・高圧のガス冷媒の一部がベース用熱交換器１２に流入する。ベース用熱交換器１２に流入した冷媒は、熱源側熱交換器５の下部、ベース用熱交換器１２の表面及びその周囲に形成された根氷と熱交換を行う。その結果、根氷が溶かされ、除去される。

次に、以上のように構成された空気調和装置１００の除霜運転制御について説明する。
［除霜運転制御］
除霜運転は、制御装置３による除霜運転制御に基づき実施される。除霜運転制御では、除霜開始条件が満たされると、制御部３１が、除霜運転時間制御及び周波数制御を開始する。図５は、図１の空気調和装置１００における除霜運転中に制御部３１が行う除霜運転時間制御を説明するフローチャートである。図６は、図１の空気調和装置１００における除霜運転中に制御部３１が行う圧縮機１０の周波数制御を説明するフローチャートである。図５及び図６の制御は並行して行われるが、図５及び図６の制御処理をそれぞれ説明する。

図５の制御部３１の除霜運転時間制御の処理は次のようにして行われる。
（ステップＳ１０１）
制御部３１は、除霜開始条件を満足したか否かの判断を行う（ステップＳ１０１）。上記のように、温度センサ１８が検出する配管温度及び前回の除霜運転からの累積動作時間に基づいた除霜開始条件を満足すると開始される。制御部３１が、除霜開始条件が満足されたと判断した場合にはステップＳ１０２に移動する。

（ステップＳ１０２）
制御部３１は、除霜運転開始の指示をし、指示に応じて冷媒流路切り替え装置７が冷凍サイクルの流路を切り替える。つまり、図４の冷凍サイクルの流路から図３の冷凍サイクルの流路に切り替える。

（ステップＳ１０３）
続いて、制御部３１は、温度センサ１８により計測される配管温度を取得し、この配管温度が除霜温度Ｘ℃以上の状態をＴ分継続して検出したかどうかを判断する。ここで、除霜温度Ｘを例えば５℃とし、Ｔ分を４分としたとき、配管温度が５℃以上の状態が４分以上継続した場合には、熱源側熱交換器５の除霜が完了したと判断することになる。しかし、除霜を開始した初期段階では、除霜は未完の状態であるから、ここでの判断はＮＯとなり、ステップＳ１０４に移行する。基準温度である除霜温度Ｘは、５℃〜１０℃であり、時間Ｔは、４分〜２分とすればよい。

（ステップＳ１０４）
続いて、制御部３１は、圧力センサ１９により計測される圧縮機１０の低圧圧力Ｌｓと第１の閾値Ｌｓ_ｔｈ１とを比較し、低圧圧力Ｌｓが第１の閾値Ｌｓ_ｔｈ１以上であるかを判断する。第１の閾値Ｌｓ_ｔｈ１は、圧縮機１０が適正な運転を実施することができる低圧圧力Ｌｓの下限値である。圧縮機１０の低圧圧力Ｌｓが０．５ｋＰａであると圧縮機１０が運転を停止する場合であれば、第１の閾値Ｌｓ_ｔｈ１を、例えば、０．７ｋＰａに設定すればよい。

（ステップＳ１０５）
ステップＳ１０４において、低圧圧力Ｌｓが第１の閾値Ｌｓ_ｔｈ１以上であると判断されると、制御部３１は、除霜運転を行う時間が第１の除霜運転時間Ｔ_１分を経過したかどうかを判断する。低圧圧力Ｌｓが第１の閾値Ｌｓ_ｔｈ１以上であるときには、圧縮機１０が適正な運転を実施することができるため、第１の除霜運転時間Ｔ_１分を運転時間の基準として除霜を行う。第１の除霜運転時間Ｔ_１は例えば１５分である。ここで、第１の除霜時間は、圧縮機１０の周波数が最小値として、例えば、６０Ｈｚである場合に、長さが、例えば、１０ｍの配管に付着した霜を完全に溶かすために必要な時間として設定されるものである。そして、制御部３１は、除霜運転が開始されてから第１の除霜運転時間Ｔ_１分が経過していないと判断すると、ステップＳ１０３に戻る。第１の除霜運転時間Ｔ_１分が経過しているときには、熱源側熱交換器５の除霜が完了したと判断し、ステップＳ１０７に移行する。

（ステップＳ１０６）
ステップＳ１０４において、低圧圧力Ｌｓが第１の閾値Ｌｓ_ｔｈ１未満であると判断されると、制御部３１は、除霜運転を行う時間が第２の除霜運転時間Ｔ_２分を経過したかどうかを判断する。第２の除霜運転時間Ｔ_２分は、第１の除霜運転時間Ｔ_１分よりも短い時間であり、例えば１２分など、一般的な除霜運転時間の設定と同様の時間が設定される。低圧圧力Ｌｓが第１の閾値Ｌｓ_ｔｈ１未満であると、圧縮機１０が適正な運転を行うことが困難となる。そのため、低圧圧力Ｌｓが第１の閾値Ｌｓ_ｔｈ１未満の場合には、圧縮機１０の除霜時間をより短い時間にして圧縮機１０の適正な運転を維持する。そして、制御部３１は、除霜運転が開始されてから第２の除霜運転時間Ｔ_２分が経過していないと判断すると、ステップＳ１０３に戻る。第２の除霜運転時間Ｔ_２分が経過しているときには、熱源側熱交換器５の除霜が完了したと判断し、ステップＳ１０７に移行する。

（ステップＳ１０７）
制御部３１は、上記のステップＳ１０３〜ステップＳ１０６までの処理を、何れかのステップで除霜完了条件が満たされるまで繰り返す。そして、何れかのステップにおいて除霜完了条件が満たされると、制御部３１は、冷媒流路切り替え装置７に除霜運転終了の指示をし、冷凍サイクルの流路を切り替える。つまり、図３の冷凍サイクルの流路から図４の冷凍サイクルの流路に切り替える。

一方、図６の制御部３１の周波数制御の処理は次のようにして行われる。
（ステップＳ２０１）
制御部３１は、圧縮機１０の周波数Ｆに初期周波数Ｆ_１を設定する。圧縮機１０の初期周波数Ｆ_１は、できるだけ大きな値が設定され、例えば８０Ｈｚが設定される。このように圧縮機１０の周波数Ｆを大きな値に設定し、熱源側熱交換器５に多くの高温・高圧の冷媒を供給する。

（ステップＳ２０２、Ｓ２０３）
制御部３１は、タイマー３２をリセットし（ステップＳ２０２）、タイマー３２のリセット後一定の時間ｔ_１が経過したか否かを判断する（ステップＳ２０３）。一定の時間ｔ_１は、例えば３０秒に設定される。

（ステップＳ２０４）
制御部３１は、一定の時間ｔ_１が経過したと判断したら、圧縮機１０の低圧圧力Ｌｓを取得し、低圧圧力Ｌｓと第２の閾値Ｌｓ_ｔｈ２とを比較する。第２の閾値Ｌｓ_ｔｈ２は、第１の閾値Ｌｓ_ｔｈ１よりも大きい値であり、圧縮機１０を保護するために設定される。第２の閾値Ｌｓ_ｔｈ２は、低圧圧力Ｌｓが第１の閾値Ｌｓ_ｔｈ１未満になることを回避するために圧縮機１０の周波数Ｆを変化させるときの指標となる。第１の閾値Ｌｓ_ｔｈ１は圧縮機１０の性能に応じて決定されるものであり、例えば、０．７ｋＰａに設定される。第２の閾値Ｌｓ_ｔｈ２は、第１の閾値Ｌｓ_ｔｈ１に基づき決定されるものであり、例えば、０．９ｋＰａに設定される。なお、時間ｔ１は上記のように３０秒に設定されているが、周波数制御において低圧圧力Ｌｓと第２の閾値Ｌｓ_ｔｈ２とを比較する周期を短くすることで、低圧圧力Ｌｓの変動を小さくすることができる。そして、制御部３１は、低圧圧力Ｌｓが第２の閾値Ｌｓ_ｔｈ２以上であると判断した場合には、その時の周波数Ｆであれば圧縮機１０の適正な運転を行うことができるので、周波数Ｆを維持してステップＳ２０２に戻る。一方、低圧圧力Ｌｓが第２の閾値Ｌｓ_ｔｈ２未満である場合には、ステップＳ２０５に移行する。

（ステップＳ２０５）
低圧圧力Ｌｓが第２の閾値Ｌｓ_ｔｈ２未満であると、制御部３１は、周波数Ｆ_α＝Ｆ−ｆとし、圧縮機１０の周波数Ｆを一定値ｆＨｚで低下させる。一定値ｆには、例えば、２Ｈｚが設定される。このように、周波数Ｆを一定値ｆで低下させ、周波数Ｆをできるだけ高い値に維持し、且つ、周波数Ｆが大きく変動することによる圧縮機１０への負担を軽減しながら低圧圧力Ｌｓを上昇させて圧縮機１０の運転が停止することを回避する。

（ステップＳ２０６、Ｓ２０７）
制御部３１は、周波数Ｆ_αを現在の周波数Ｆに書き換え（ステップＳ２０６）、除霜運転終了の指示がされたか否かを判断する（ステップＳ２０７）。指示がなければステップＳ２０２に戻り、圧縮機１０の低圧圧力Ｌｓが第２の閾値Ｌｓ_ｔｈ２以上の値になる周波数Ｆを得るまで、ステップＳ２０４〜ステップＳ２０６までの処理を繰り返し実施する。これにより、周波数Ｆが段階的に低下するのに伴い、低圧圧力Ｌｓが第２の閾値Ｌｓ_ｔｈ２以上になるまで段階的に増大していくことになる。制御部３１が、上記のステップＳ２０７で除霜運転終了の指示をした時点で圧縮機１０の周波数制御も終了する。なお、ステップＳ２０７をステップＳ２０６の後の処理として便宜上記載しているが、ステップＳ２０７は割り込み処理であり、上記のステップＳ２０１〜ステップＳ２０６の途中であっても終了の指示があれば除霜運転を終了する。

以上のようにして圧縮機１０の周波数制御が行われるが、この周波数制御によって圧縮機１０の低圧圧力Ｌｓが可能な限り小さく、且つ、第２の閾値Ｌｓ_ｔｈ２よりも大きな値になるように制御されることになる。このため、上記の図５のステップＳ１０４においては、低圧圧力Ｌｓが第１の閾値Ｌｓ_ｔｈ１以上となり、ステップＳ１０５に移行すると、結果的に、除霜時間がＴ_２分よりも長いＴ_１分になる。つまり、従来の空気調和装置では低圧圧力が第１の閾値未満にならないように、圧縮機の周波数を低めの固定値として決めている。これに対し、本実施の形態においては、除霜時間を固定値ではなく、低圧圧力Ｌｓに応じて変更するようにしている。そして、圧縮機１０の初期周波数Ｆ_１を高めの値に設定し、周波数Ｆを必要に応じて下げる方向に制御することによって、低圧圧力Ｌｓが低くならないようにしている。このため、図５の処理において、ステップＳ１０４の後はステップＳ１０５に移行することとなり、除霜時間を長くすることが可能になっている。

［根氷解消運転制御］
以上のようにして除霜運転が終了すると、暖房運転を再開するが、除霜運転の終了後の暖房運転においては根氷解消運転が行われる。
図７は、暖房運転中に制御部３１が行う根氷解消運転制御を説明するフローチャートである。根氷解消運転制御においては、暖房運転再開後において根氷解消運転制御が開始される設定時間になると、制御部３１が図７の処理を開始させる。

図７に示すように、根氷解消運転制御が開始されると、制御部３１は、バイパス回路となる配管４ｆに設けられた電磁弁１１を制御して開き、電磁弁１１を流れる冷媒の流量を大きくする（ステップＳ３０１）。そして、制御部３１は、電磁弁１１を開いてから時間ｔ_２が経過したか否かを判断し（ステップＳ３０２）、時間ｔ_２が経過していたら電磁弁１１を閉じて処理を終了する（ステップＳ３０３）。時間ｔ_２には、例えば１分が設定される。

根氷解消運転制御においては、設定時間として冷媒が十分暖まると想定される暖房運転開始後１０分と、溶け残りを確実に溶かす暖房運転開始後１５分とが設定される。そして、図７の根氷解消運転制御が複数回行われることで、確実に根氷を解消することができる。根氷解消運転制御は、その後必要に応じて更に行うようにしてもよい。

なお、上記の説明において、霜の有無を判断するための温度センサ１８を、配管温度が検出できる位置に設けているが、熱源側熱交換器５の周囲の温度を霜が発生する温度として検出する構成としてもよく、温度センサ１８の設置位置は限定されない。

以上説明した本実施の形態の空気調和装置１００によれば、圧縮機１０の低圧圧力Ｌｓを第１の閾値Ｌｓ_ｔｈ１と比較し、それに基づき除霜運転時間を変化させる。これにより、低圧圧力Ｌｓに応じた除霜運転時間が得られ、圧縮機１０の適正な運転を維持しながら多量に付着した霜を溶かすことができる。例えば、圧縮機１０の吸入側の圧力である低圧圧力Ｌｓが第１の閾値Ｌｓ_ｔｈ１以上である場合は、低圧圧力Ｌｓが第１の閾値Ｌｓ_ｔｈ１未満である場合に比べて、除霜運転時間を長くする。除霜運転時間を長くすると、室外機の熱源側熱交換器５に付着した霜を溶かす熱量も多くなり、除霜がより確実に行われる。

また、本実施の形態の空気調和装置１００によれば、圧縮機１０の周波数Ｆを、低圧圧力Ｌｓが第２の閾値Ｌｓ_ｔｈ２を下回ったときに低下させる。このため、圧縮機１０の低圧圧力Ｌｓの低下を回避でき、除霜運転時間を長くすることができる。

また、本実施の形態の空気調和装置１００によれば、制御装置３は圧力センサ１９の検出値が第１の閾値Ｌｓ_ｔｈ１以上であるときは、除霜運転時間を第１の除霜運転時間Ｔ_１分にする。そして、圧力センサ１９の検出値が第１の閾値Ｌｓ_ｔｈ１未満であるときは、除霜運転時間を第２の除霜運転時間Ｔ_２分にする。これにより、圧縮機１０の周波数Ｆを制御して圧縮機１０の低圧圧力Ｌｓの低下を回避できるようにしている。したがって、低圧圧力Ｌｓが第１の閾値Ｌｓ_ｔｈ１以上である状態が継続され、除霜運転時間が第１の除霜運転時間Ｔ_１分となり、除霜運転時間が長くなり、多量に付着した霜を溶かすことができる。

また、本実施の形態の空気調和装置１００によれば、熱源側熱交換器５の温度が除霜温度Ｘに維持されると、除霜が完了したと判断し、除霜運転が終了するため、除霜運転が不要に延長されることがない。

また、本実施の形態の空気調和装置１００によれば、霜が発生しやすい非共沸混合冷媒を使用した場合であっても霜を残すことなく除霜を行うことができる。

また、本実施の形態の空気調和装置１００によれば、熱源側熱交換器５の下部には、ベース用熱交換器１２が設けられている。更に、圧縮機１０から吐出した圧縮された冷媒が分岐し、ベース用熱交換器１２を通って圧縮機１０に戻るバイパス回路ｔとなる配管４ｆと、配管４ｆに設けられた常閉の電磁弁１１とを有する。そして、制御装置３は、除霜運転を終了して暖房運転に移行した後、電磁弁１１を複数回開閉する。このため、霜が溶けて生じた水により発生する根氷を溶かすことができ、根氷が原因で空気調和装置の破損などが生じることを抑制できる。

１室外機、２室内機、３制御装置、４冷却配管、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ配管、５熱源側熱交換器、６逆止弁、７冷媒流路切り替え装置、８アキュムレータ、９室外空間、１０圧縮器、１１電磁弁、１２ベース用熱交換器、１３室内空間、１４利用側熱交換器、１５絞り装置、１６室内機ファン、１７室外機ファン、１８温度センサ、１９圧力センサ、３１制御部、３２タイマー、３３メモリ、１００空気調和装置。

Claims

圧縮機、冷媒流路切り替え装置、熱源側熱交換器、絞り装置及び利用側熱交換器が冷媒配管で接続されて冷凍サイクルを構成する冷媒回路を有し、
前記圧縮機の吸入側の圧力を検出する圧力センサと、
除霜運転において、前記冷媒流路切り替え装置を制御して前記圧縮機からの圧縮された冷媒を前記熱源側熱交換器に供給し、前記圧力センサの検出値と第１の閾値とを比較し、その比較結果に基づいて除霜運転時間を変更する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記圧力センサの検出値と、前記第１の閾値より大きい第２の閾値とを比較する処理を周期的に行い、前記圧力センサの検出値が前記第２の閾値よりも小さいときに前記圧縮機の周波数を低下させ、
前記圧力センサの検出値が前記第１の閾値以上であるときは、前記除霜運転時間を第１の除霜運転時間にし、
前記圧力センサの検出値が前記第１の閾値未満であるときは、前記除霜運転時間を前記第１の除霜運転時間よりも短い第２の除霜運転時間第２の除霜運転時間にする、
空気調和装置。
前記熱源側熱交換器の温度を計測する温度センサを更に備え、
前記制御装置は、
前記熱源側熱交換器の温度と基準温度とを比較し、前記熱源側熱交換器の温度が前記基準温度以上である状態が継続された場合には、除霜運転を終了させる、
請求項１に記載の空気調和装置。
前記冷媒は、非共沸混合冷媒である、
請求項１又は２に記載の空気調和装置。
前記熱源側熱交換器の下部に設けられたベース用熱交換器と、
前記圧縮機から吐出した圧縮された冷媒が分岐して前記ベース用熱交換器を通って前記圧縮機に戻すバイパス回路と、
前記バイパス回路に設けられた常閉の電磁弁と、
を有し、
前記制御装置は、前記除霜運転を終了して暖房運転に移行した後、前記電磁弁を複数回開閉する、
請求項１〜３の何れか一項に記載の空気調和装置。