JP7134265B2

JP7134265B2 - 空気調和装置の制御装置、室外機、中継機、熱源機および空気調和装置

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Publication number: JP7134265B2
Application number: JP2020570248A
Authority: JP
Inventors: 直毅加藤; 祐治本村; 直史竹中; 仁隆門脇
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-02-05
Filing date: 2019-02-05
Publication date: 2022-09-09
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Description

本発明は、空気調和装置の制御装置、室外機、中継機、熱源機および空気調和装置に関する。

従来、ヒートポンプなどの熱源機により冷温水を生成し、送水ポンプおよび配管で室内機へ搬送して室内の冷暖房を行なう間接式の空気調和装置が知られている。

このような間接式の空気調和装置は、利用側熱媒体として水またはブラインを使用するので、近年、使用冷媒量を削減するために注目されている。

特開２００９－４１８６０号公報には、冷温水を生成する水熱交換器が凍結するおそれがある場合、バイパス回路を開き、膨張弁を閉とすることで、除霜時の低温の冷媒を水熱交換器に流入させずバイパスさせ、水熱交換器の凍結を防止する。

特開２００９－４１８６０号公報

特開２００９－４１８６０号公報のように、バイパス回路によって、除霜時に蒸発器として働く水熱交換器に冷媒を流さない構成では、水熱交換器における水から冷媒への吸熱が行なわれないので除霜時間が長時間化し、その結果暖房が中断する時間が長くなるため室温が低下し、結果として快適性低下につながる可能性がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、水又はブライン等の熱媒体を用いる間接式の空気調和装置において、熱媒体の凍結を防止しつつ熱媒体からの吸熱を確保し、除霜運転に要する時間を削減できる空気調和装置の制御装置を提供することを目的とする。

本開示は、空気調和装置を制御する制御装置に関する。空気調和装置は、圧縮機と、第１熱交換器と、第２熱交換器と、複数の第３熱交換器と、複数の流量調整弁と、ポンプとを備える。圧縮機は、第１熱媒体を圧縮する。第１熱交換器は、第１熱媒体と室外空気との熱交換を行なう。第２熱交換器は、第１熱媒体と第２熱媒体との間で熱交換を行なう。複数の第３熱交換器は、第２熱媒体と室内空気との熱交換を行なう。複数の流量調整弁は、複数の第３熱交換器に流通する第２熱媒体の流量をそれぞれ調整する。ポンプは、第２熱媒体を複数の第３熱交換器と第２熱交換器との間で循環させる。空気調和装置は、暖房モードと除霜モードとを含む動作モードで動作する。

制御装置は、暖房モードでは、複数の第３熱交換器のうち空調要求が生じている熱交換器に対応する流量調整弁を開き、複数の第３熱交換器のうち空調要求が生じていない熱交換器に対応する流量調整弁を閉じる。

制御装置は、除霜モードでは、複数の第３熱交換器のうち空調要求が生じていない熱交換器に対応する流量調整弁を開く。空調要求が生じていない熱交換器が、設定温度が現在の室温以下に設定されている第１装置と、空調を行なわないように設定されている第２装置とを含む場合には、制御装置は、第１装置に対応する第１流量調整弁の開度が第２装置に対応する第２流量調整弁の開度以上となるように、第１流量調整弁および第２流量調整弁を制御する。

本開示の制御装置によれば、空気調和装置の除霜時間が短縮されるので、空調時の快適性が向上する。

実施の形態１に係る空気調和装置の構成を示す図である。暖房運転中における第１熱媒体、第２熱媒体の流れを示す図である。暖房除霜運転（状態Ａ）における第１熱媒体、第２熱媒体の流れを示す図である。暖房除霜運転（状態Ｂ）における第１熱媒体、第２熱媒体の流れを示す図である。実施の形態１の暖房除霜運転の制御の一例を説明するための波形図である。状態Ｂにおける流量調整弁の開度ＤＡ％およびＤＢ％の設定について説明するための図である。空気調和装置の制御を行なう制御装置と制御装置を遠隔制御するリモコンの構成を示す図である。実施の形態１において制御装置が実行する制御を説明するためのフローチャートである。実施の形態２の空気調和装置１Ａの構成を示す図である。実施の形態２において初回運転時に実行される制御を説明するためのフローチャートである。実施の形態２において除霜運転時に実行される制御を説明するためのフローチャートである。実施の形態３において制御装置が実行する制御を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る空気調和装置の構成を示す図である。図１を参照して、空気調和装置１は、熱源機２と、室内空調装置３と、制御装置１００とを備える。熱源機２は、室外機１０と、中継機２０を含む。以下の説明において、第１熱媒体として冷媒を、第２熱媒体として水またはブラインを例示することができる。

室外機１０は、第１熱媒体に対する熱源または冷熱源として作動する冷凍サイクルの一部を含む。室外機１０は、圧縮機１１と、四方弁１２と、第１熱交換器１３とを含む。図１では、四方弁１２は冷房または除霜を行なう場合を示しており、熱源機２は冷熱源として作用する。四方弁１２を切替えて冷媒の循環方向を逆向きにすれば、暖房を行なう場合となり、熱源機２は熱源として作用する。

中継機２０は、第２熱交換器２２と、第２熱媒体を室内空調装置３との間で循環させるポンプ２３と、膨張弁２４と、ポンプ２３の前後の差圧ΔＰを検出する圧力センサ２５と、第２熱交換器２２を通過した第２熱媒体の温度を測定する温度センサ２６とを含む。第２熱交換器２２は、第１熱媒体と第２熱媒体との間で熱交換を行なう。第２熱交換器２２として、プレート熱交換器を用いることができる。

室外機１０と中継機２０とは、第１熱媒体を流通させる配管４，５によって接続されている。圧縮機１１と、四方弁１２と、第１熱交換器１３と、膨張弁２４と、第２熱交換器２２とによって第１熱媒体を利用した冷凍サイクルである第１熱媒体回路が形成されている。なお、熱源機２は室外機１０と中継機２０が一体型とされていても良い。一体型の場合、配管４，５は筐体内部に収容される。

室内空調装置３と中継機２０とは、第２熱媒体を流通させる配管６，７によって接続されている。室内空調装置３は、室内機３０と、室内機４０と、室内機５０とを含む。室内機３０，４０，５０は、互いに並列的に配管６と配管７との間に接続されている。

室内機３０は、熱交換器３１と、室内空気を熱交換器３１に送るためのファン３２と、第２熱媒体の流量を調整する流量調整弁３３とを含む。熱交換器３１は、第２熱媒体と室内空気との熱交換を行なう。

室内機４０は、熱交換器４１と、室内空気を熱交換器４１に送るためのファン４２と、第２熱媒体の流量を調整する流量調整弁４３とを含む。熱交換器４１は、第２熱媒体と室内空気との熱交換を行なう。

室内機５０は、熱交換器５１と、室内空気を熱交換器５１に送るためのファン５２と、第２熱媒体の流量を調整する流量調整弁５３とを含む。熱交換器５１は、第２熱媒体と室内空気との熱交換を行なう。

なお、ポンプ２３と、第２熱交換器２２と、互いに並列接続された第３熱交換器３１、熱交換器４１、熱交換器５１と、によって第２熱媒体を利用した第２熱媒体回路が形成されている。また、本実施の形態においては３台の室内機を有する空気調和装置を例に挙げているが、室内機の台数は何台であってもよい。

室外機１０、中継機２０、室内空調装置３に分散配置された制御部１５，２７，３６は、連携して制御装置１００として動作する。制御装置１００は、圧力センサ２５、温度センサ２６の出力に応じて圧縮機１１、膨張弁２４，ポンプ２３、流量調整弁３３，４３，５３およびファン３２，４２，５２を制御する。

なお、制御部１５、２７、３６のいずれかが制御装置となり、他の制御部１５、２７、３６が検出したデータを元に圧縮機１１、膨張弁２４，ポンプ２３、流量調整弁３３，４３，５３およびファン３２，４２，５２を制御しても良い。なお、室外機１０と中継機２０が一体型とされた熱源機２の場合は、制御部３６が検出したデータに基づいて制御部１５，２７が連携して制御装置として動作しても良い。

図１の構成において、空気調和装置１は、温度センサ２６によって第２熱媒体に凍結のおそれがあるか否かを判断する。除霜時に第２熱媒体に凍結が生じるおそれがある場合には、室内機の流量調整弁を開き、ファンを回転させて第２熱媒体に室内空気からの熱を導入し凍結を防止する。以下にこの凍結防止動作について順を追って説明する。

説明を簡単にするため、まず、室内機５０がリモコンなどによって運転が停止された状態（以下、「ＳＷ－ＯＦＦ状態」と称する）で、室内機３０および室内機４０が暖房運転している場合について説明する。この場合において、室内機３０においては室温が目標温度に到達していない状態（以下、「サーモＯＮ状態」と称する）、室内機４０においては室温が目標温度に到達している状態（以下、「サーモＯＦＦ状態」と称する）であるとする。

図２は暖房運転中における第１熱媒体、第２熱媒体の流れを示す図である。図２において、室内機３０はサーモＯＮ状態、室内機４０はサーモＯＦＦ状態、室内機５０はＳＷ－ＯＦＦ状態と記載されている。なお、サーモＯＮ状態は、室内機に対する空調の要求が生じている状態を示し、サーモＯＦＦ状態およびＳＷ－ＯＦＦ状態は、室内機に対する空調の要求が生じていない状態を示す。

言い換えると、室内機に対する空調の要求が生じていない状態は、リモコン等によって室内機がＯＦＦされた場合に遷移するＳＷ－ＯＦＦ状態と、サーモＯＮ状態で室内機によって空調が行なわれた結果、室温が設定温度に到達して空調を一時的に停止している場合に遷移するサーモＯＦＦ状態とを含む。

暖房運転時には、第１熱媒体（冷媒）が、圧縮機１１から吐出され、第２熱交換器２２、膨張弁２４、第１熱交換器１３を順に経て圧縮機１１に戻るように、四方弁１２が設定される。圧縮機１１から吐出された高温高圧の第１熱媒体は、第２熱交換器２２において第２熱媒体と熱交換することによって凝縮される。凝縮された第１熱媒体は、膨張弁２４によって減圧され、第１熱交換器１３において蒸発し低温のガス状態となって圧縮機１１に戻る。

第２熱媒体回路においては、ポンプ２３から送出された第２熱媒体（水またはブライン）は、第２熱交換器２２において第１熱媒体と熱交換することによって温度が上昇する。温度が上昇した第２熱媒体は、サーモＯＮ状態の室内機３０に供給され、室内空気と熱交換する。これによってサーモＯＮ状態の室内機３０は室内に温風を供給する。なお、サーモＯＮ状態の室内機３０に対応する流量調整弁３３は開状態に制御され、サーモＯＦＦ状態の室内機４０およびＳＷ－ＯＦＦ状態の室内機５０に対応する流量調整弁４３，５３は閉状態に制御される。このため、熱交換器３１には第２熱媒体が流通するが、熱交換器４１，５１には第２熱媒体は流通しない。

暖房運転中に室外機１０の熱交換器に着霜した場合、四方弁１２が切り換えられ圧縮機１１からの高温の冷媒ガスが第１熱交換器１３に導入され、除霜が行なわれる。この場合、第２熱交換器２２において第２熱媒体が冷却されるので、第２熱媒体が凍結しないように温める必要がある。この場合、ポンプ２３によって第２熱媒体を循環させると、室内機３０，４０，５０の配置されている室内の空気から熱が回収され第２熱媒体が温められる。

しかしながら、図２に示したような３種類の状態下にある室内機に対して、除霜時に一律に室温が低下するのでは、在室中のユーザに不快感を与える恐れがある。このため、部屋の状況に応じて熱を回収することが好ましい。

たとえば、サーモＯＮ状態は、ユーザが在室中であり、かつ室温が目標温度に達していないこと、すなわち寒いことを示す。このような場合は、ファン３２を停止させ、この部屋の空気からは採熱しない。

サーモＯＦＦ状態は、ユーザが在室中であり、かつ室温が目標温度以上に上昇済であることを示す。このような部屋の空気は、早期除霜の採熱源として適している。また、少しくらい室温が下がってもユーザに対する影響は少ないと思われる。したがって、この部屋の空気からは積極的に採熱する。

ＳＷ－ＯＦＦ状態は、ユーザが不在であることを示す。不在の部屋は、基本的に暖房はされていない。このような部屋の空気は、早期除霜の採熱源として不適切だが、氷結点よりは温度が高い場合が多い。したがって、熱の有効利用という観点からは、採熱するほうが良い。

本実施の形態では、上記のような観点から、ＳＷ－ＯＦＦ状態の室内機が配置されている部屋の空気よりもサーモＯＦＦ状態の室内機が配置されている部屋の空気を優先して除霜時の第２熱媒体凍結防止の熱源として利用する。

図３は、暖房除霜運転（状態Ａ）における第１熱媒体、第２熱媒体の流れを示す図である。暖房除霜運転（状態Ａ）は、暖房除霜運転の標準的な状態である。図３を参照して、第１熱媒体（冷媒）が、圧縮機１１から吐出され、第１熱交換器１３、膨張弁２４、第２熱交換器２２を順に経て圧縮機１１に戻るように、四方弁１２が設定される。すなわち、四方弁１２は冷房運転と同じ状態に制御される。このとき、圧縮機１１から吐出された高温高圧の第１熱媒体は、第１熱交換器１３において外気と熱交換することによって凝縮される。このときに、第１熱交換器１３において霜が融解する。凝縮された第１熱媒体は、膨張弁２４によって減圧され、第２熱交換器２２において第２熱媒体と熱交換し低温のガス状態となって圧縮機１１に戻る。

第２熱媒体回路においては、ポンプ２３から送出された第２熱媒体（水またはブライン）は、第２熱交換器２２において第１熱媒体と熱交換することによって温度が低下する。温度が低下した第２熱媒体は、サーモＯＮ状態の室内機３０に供給されるが、ファン３２は停止されており、室内に冷風が吹出すことは無い。なお、サーモＯＮ状態の室内機３０に対応する流量調整弁３３は開状態に制御され、サーモＯＦＦ状態の室内機４０およびＳＷ－ＯＦＦ状態の室内機５０に対応する流量調整弁４３，５３は閉状態に制御される。このため、熱交換器３１には第２熱媒体が流通するが、熱交換器４１，５１には第２熱媒体は流通しない。

このとき、第２熱交換器２２では、第２熱媒体が低温の第１熱媒体と熱交換することによって冷却される。ここで、第２熱交換器２２の流入部における第２熱媒体の温度が低いと第２熱交換器２２の内部で第２熱媒体が凍結するおそれがある。

図４は、暖房除霜運転（状態Ｂ）における第１熱媒体、第２熱媒体の流れを示す図である。暖房除霜運転（状態Ｂ）は、除霜運転中に第２熱媒体の温度が低下した状態である。図４では、図３と比べ、暖房除霜運転中に、空調の要求が生じていない状態の熱交換器にも第２熱媒体を流通させ、空調の要求が生じていない状態の室内機が設置されている部屋の空気から熱を吸収させる点が異なる。第１熱媒体の循環経路については図３と同じであるので、図４の第２熱媒体回路について説明する。

図４を参照して、第２熱媒体回路においては、ポンプ２３から送出された第２熱媒体（水またはブライン）は、第２熱交換器２２において第１熱媒体と熱交換することによって温度が低下する。温度が低下した第２熱媒体は、サーモＯＮ状態の室内機３０に供給されるが、ファン３２は停止されており、室内に冷風が吹出すことは無い。

加えて、温度センサ２６によって第２熱媒体の温度が監視されており、第２熱媒体の温度が凍結温度に近い第１判定温度Ｘ℃となった場合には、サーモＯＦＦ状態の室内機４０およびＳＷ－ＯＦＦ状態の室内機５０に対応する流量調整弁４３，５３は閉状態から開状態に設定が変更される。同時にファン４２，５２も駆動され、室内空気と第２熱媒体との熱交換が熱交換器４１，５１において積極的に行なわれる。その結果、第２熱媒体の温度は上昇するので、第２熱媒体の凍結が防止される。したがって、第２熱交換器２２における凍結が防止されるとともに、除霜運転を中断しなくても良くなるため、除霜時間も短縮される。

このときに、室温が十分に高くなっていると考えられるサーモＯＦＦ状態の室内機４０に対応する部屋の空気から熱を優先して吸収するために、制御装置１００は、流量調整弁４３の開度をＤＡ％に設定し、流量調整弁５３の開度をＤＢ％に設定する。ただし、ＤＡ≧ＤＢである。これにより、サーモＯＦＦ状態の室内機４０に対応する部屋の空気から優先して熱が第２熱媒体に吸収される。

なお、一旦低下した第２熱媒体の温度が第２判定温度Ｙ℃まで上昇した場合には、再び図３のように第２熱媒体の循環経路が設定され、除霜運転が継続される。ここで、第２判定温度Ｙ℃は第１判定温度Ｘ℃以上の温度であれば良い。なお、第２判定温度Ｙ℃は第１判定温度Ｘ℃と同じ温度でもよいが、頻繁に流路の切り替えが発生することを避けるために、Ｙ＞Ｘに設定することが好ましい。

図５は、実施の形態１の暖房除霜運転の制御の一例を説明するための波形図である。図５の時刻ｔ０～ｔ１においては、暖房運転が実行され、第１熱媒体と第２熱媒体が図２に示すように流れている。

時刻ｔ１においては、暖房除霜開始条件が成立したことに応じて、四方弁１２の状態が暖房状態から冷房状態に設定される。時刻ｔ１～ｔ２の間は、第１熱媒体と第２熱媒体が図３の状態Ａに示すように流れている。第２熱交換器２２において第２熱媒体の熱が第１熱媒体に送られることによって、第２熱媒体の温度は次第に低下し、時刻ｔ２において第１判定温度Ｘ℃よりも低下する。

これに応じて時刻ｔ２～ｔ３の間では、図４の状態Ｂに示すように第２熱媒体の流れがサーモＯＦＦ状態の室内機４０およびＳＷ－ＯＦＦ状態の室内機５０にも流通するように変更される。このため室内空気と第２熱媒体との熱交換量が増えるため、第２熱媒体の温度は次第に上昇するようになる。このときに、サーモＯＦＦ状態の室内機４０に対応する部屋の空気から熱を優先して吸収するために、制御装置１００は、流量調整弁４３の開度をＤＡ（％）に設定し、流量調整弁５３の開度をＤＢ（％）に設定する。ただし、ＤＡ≧ＤＢである。これにより、サーモＯＦＦ状態の室内機４０に対応する部屋の空気から優先して熱が第２熱媒体に吸収される。

時刻ｔ３において第２熱媒体の温度が第２判定温度Ｙ℃よりも高くなると、再び図３に示すように流量調整弁の設定が変更される。そして時刻ｔ４において除霜運転停止条件が成立すると再び図２に示すような暖房運転に復帰する。

図６は、状態Ｂにおける流量調整弁の開度ＤＡおよびＤＢの設定について説明するための図である。図６において、縦軸は温度（℃）を示し、横軸は室内機の流量調整弁の開度（％）を示す。

図６に示すように、サーモＯＦＦ状態の室内機４０が配置されている部屋の温度ＴＡに基づいて開度ＤＡ（％）が決定される。

リモコン等における設定で設定温度Ｔｓ（℃）が決定されると、その設定温度Ｔｓ（℃）からＴｓ＋α（℃）までの間において、温度ＴＡが増加するほど開度ＤＡ（％）が増加するように、流量調整弁の開度ＤＡ（％）が定められる。たとえば、温度ＴＡが設定温度Ｔｓと一致する場合には、開度ＤＡ（％）はＤＡｍｉｎ（％）に設定される。またたとえば、温度ＴＡ（℃）がＴｓ＋α（℃）と一致する場合には、開度ＤＡ（％）はＤＡｍａｘ（％）に設定される。

また、図６に示すように、ＳＷ－ＯＦＦ状態の室内機５０が配置されている部屋の温度ＴＢに基づいて開度ＤＢ（％）が決定される。

予め定められた保証温度下限値ＴＬ（℃）からＴＬ＋β（℃）までの間において、温度ＴＢが増加するほど開度ＤＢ（％）が増加するように、流量調整弁の開度ＤＢ（％）が定められる。なお、室内空気の保証温度下限値ＴＬは、空気調和装置等のカタログに一般的に記載されている値である。たとえば、温度ＴＢ（℃）が保証温度下限値ＴＬ（℃）と一致する場合には、開度ＤＢ（％）はＤＢｍｉｎ（％）に設定される。またたとえば、温度ＴＢ（℃）がＴＬ＋α（℃）と一致する場合には、開度ＤＢ（％）はＤＢｍａｘ（％）に設定される。

図７は、空気調和装置の制御を行なう制御装置と制御装置を遠隔制御するリモコンの構成を示す図である。図７を参照して、リモコン２００は、入力装置２０１と、プロセッサ２０２と、送信装置２０３とを含む。入力装置２０１は、ユーザが室内機のＯＮ／ＯＦＦを切り替える押しボタン、設定温度を入力するボタン等を含む。送信装置２０３は、制御装置１００と通信を行なうためのものである。プロセッサ２０２は、入力装置２０１から与えられた入力信号に従って、送信装置２０３を制御する。

制御装置１００は、リモコンからの信号を受信する受信装置１０１と、プロセッサ１０２と、メモリ１０３とを含む。

メモリ１０３は、たとえば、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、フラッシュメモリとを含んで構成される。なお、フラッシュメモリには、オペレーティングシステム、アプリケーションプログラム、各種のデータが記憶される。

プロセッサ１０２は、空気調和装置１の全体の動作を制御する。なお、図１に示した制御装置１００は、プロセッサ１０２がメモリ１０３に記憶されたオペレーティングシステムおよびアプリケーションプログラムを実行することにより実現される。なお、アプリケーションプログラムの実行の際には、メモリ１０３に記憶されている各種のデータが参照される。受信装置１０１は、リモコン２００との通信を行なうためのものである。複数の室内機がある場合には、受信装置１０１は複数の室内機の各々に設けられる。

なお、図１に示すように制御装置が複数の制御部に分割されている場合には、複数の制御部の各々にプロセッサが含まれる。このような場合には、複数のプロセッサが連携して空気調和装置１の全体制御を行なう。

図８は、実施の形態１において制御装置が実行する制御を説明するためのフローチャートである。図８を参照して、予め定められた除霜開始条件が成立すると除霜運転が開始される。除霜開始条件は、たとえば、暖房運転中に、一定時間経過毎または室外機の熱交換器の着霜が検出されたとき等に成立する。

除霜運転がスタートすると、まずステップＳ１において、制御装置１００は、四方弁１２を暖房運転状態から冷房運転状態に切り替える。続いて、ステップＳ２において、制御装置１００は、サーモＯＮ状態の室内機に対して、ファンをＯＦＦし、流量調整弁を開くように制御を行なう。すると、たとえば図３の状態Ａに示すように第２熱媒体が流れる。

この状態で、ステップＳ３において、制御装置１００は、温度センサ２６で検出された第２熱媒体の温度Ｔ１が第１判定温度Ｘ℃よりも低いか否かを判断する。温度Ｔ１が第１判定温度Ｘ℃以上である場合（Ｓ３でＮＯ）、図３に示した除霜運転の状態Ａが維持される。一方温度Ｔ１が第１判定温度Ｘ℃より低い場合（Ｓ３でＹＥＳ）、第２熱媒体に凍結の恐れありと判断され、ステップＳ４に処理が進められる。

ステップＳ４では、制御装置１００は、サーモＯＦＦ状態の室内機に対して、流量調整弁を開度ＤＡ％に開き、ファンをＯＮするように制御を行なう。続いてステップＳ５では、制御装置１００は、ＳＷ－ＯＦＦ状態の室内機に対して、流量調整弁を開度ＤＢ％に開き、ファンをＯＮするように制御を行なう。すると、たとえば図４の状態Ｂに示すように第２熱媒体が流れる。

この状態で、ステップＳ６において、制御装置１００は、温度センサ２６で検出された第２熱媒体の温度Ｔ１が第２判定温度Ｙ℃以上となっているか否かを判断する。温度Ｔ１が第２判定温度Ｙ℃より低い場合（Ｓ６でＮＯ）、図４に示した除霜運転の状態Ｂが維持される。一方温度Ｔ１が第２判定温度Ｙ℃以上である場合（Ｓ６でＹＥＳ）、ステップＳ７に処理が進められる。

ステップＳ７では、制御装置１００は、サーモＯＦＦ状態の室内機およびＳＷ－ＯＦＦ状態の室内機に対して、流量調整弁を閉じ、ファンをＯＦＦするように制御を行なう。すると、第２熱媒体の流れは、図３に示すように元の状態Ａに戻る。

続く、ステップＳ８においては、制御装置１００は、除霜終了条件が成立するか否かを判断する。除霜終了条件は、たとえば、除霜開始から一定時間が経過した場合または室外機の除霜が完了した場合などに成立する。ステップＳ８において、除霜終了条件が成立していない場合は、再びステップＳ３以降の処理が繰り返される。一方、ステップＳ８において、除霜終了条件が成立している場合は、ステップＳ９において除霜運転が終了され、再び暖房運転が行なわれる。

再び図１を参照して、実施の形態１の空気調和装置１および制御装置１００について構成と主たる動作とを記載する。

空気調和装置１は、圧縮機１１と、第１熱交換器１３と、第２熱交換器２２と、第３熱交換器３１，４１，５１と、流量調整弁３３，４３，５３と、ポンプ２３とを備える。

圧縮機１１は、第１熱媒体を圧縮する。第１熱交換器１３は、第１熱媒体と室外空気との熱交換を行なう。第２熱交換器２２は、第１熱媒体と第２熱媒体との間で熱交換を行なう。第３熱交換器３１，４１，５１は、第２熱媒体と室内空気との熱交換を行なう。流量調整弁３３，４３，５３は、第３熱交換器３１，４１，５１に流通する第２熱媒体の流量をそれぞれ調整する。ポンプ２３は、第２熱媒体を第３熱交換器３１，４１，５１と第２熱交換器２２との間で循環させる。空気調和装置１は、暖房モードと除霜モードとを含む動作モードで動作する。

より具体的には、制御装置１００は、図２に示すように、暖房モードでは、第３熱交換器３１，４１，５１のうち空調要求が生じている熱交換器３１に対応する流量調整弁３３を開き、第３熱交換器３１，４１，５１のうち空調要求が生じていない熱交換器４１，５１に対応する流量調整弁４３，５３を閉じる。

制御装置１００は、除霜モードでは、第２熱媒体が凍結する恐れがある場合、すなわち第２熱媒体の温度Ｔ１が第１判定温度Ｘ℃よりも低い場合には、空調要求が生じていない熱交換器に対応する流量調整弁のうち少なくとも１つを開く。

制御装置１００は、より具体的には、図４に示すように、除霜モードでは、空調要求が生じていない熱交換器４１，５１に対応する流量調整弁４３，５３を開く。

このようにして、除霜運転中に第２熱媒体の温度が低下した場合に、空調要求が生じていない熱交換器に第２熱媒体を流すので、室内空気から第２熱媒体に熱を移動させることができ、第２熱媒体の温度を上昇させることができる。

空調要求が生じていない熱交換器が、設定温度が現在の室温以下に設定されている第１装置（図２～４では、熱交換器４１）と、空調を行なわないように設定されている第２装置（図２～４では、熱交換器５１）とを含む場合には、制御装置１００は、第１装置（熱交換器４１）に対応する第１流量調整弁（流量調整弁４３）の開度（ＤＡ％）が第２装置（熱交換器５１）に対応する第２流量調整弁（流量調整弁５３）の開度（ＤＢ％）以上となるように、第１流量調整弁および第２流量調整弁を制御する。

好ましくは、図８のステップＳ６に示すように、制御装置１００は、除霜モードでは、第２熱媒体の温度Ｔ１が第２判定温度Ｙ℃以上である場合には、空調要求が生じていない熱交換器に対応する流量調整弁を閉じる。

好ましくは、空気調和装置１は、第３熱交換器３１，４１，５１にそれぞれ対応して設けられるファン３２，４２，５２をさらに備える。制御装置１００は、暖房モードでは、空調要求が生じている熱交換器に対応するファンを駆動させるとともに、空調要求が生じていない熱交換器に対応するファンを停止させる。図８のステップＳ３～Ｓ５に示すように、制御装置１００は、除霜モードでは、第２熱媒体の温度が第１判定温度Ｘ℃よりも低い場合には、空調要求が生じていない熱交換器に対応するファンを駆動させる。

好ましくは、図８のステップＳ６，Ｓ７に示すように、制御装置１００は、除霜モードでは、第２熱媒体の温度が第２判定温度Ｙ℃以上である場合には、空調要求が生じていない熱交換器に対応するファンを停止させる。

このようにして、除霜運転中に第２熱媒体の温度が低下した場合に、空調要求が生じていない熱交換器にファンで空気を送るので、室内空気から第２熱媒体への熱移動が一層促進される。

このように制御することによって、本実施の形態の空気調和装置１は、暖房除霜時に第２熱媒体が凍結する恐れがある場合、サーモＯＦＦ状態および、ＳＷ－ＯＦＦ状態の部屋の温度を多少犠牲にしてもこれらの部屋の空気から熱を集めて第２熱媒体の温度の下降を防ぎつつ除霜を早期に完了させる。したがって、除霜時間が短縮され、サーモＯＮ状態の部屋の暖房を早期に復帰させることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、室内機に対する空調の要求が生じていない状態の室内機がサーモＯＦＦ状態であるかＳＷ－ＯＦＦ状態であるかによって、流量調整弁の開度を変更して、収集する熱量に差をつけた。これに対して、実施の形態２では、除霜運転において熱が収集しやすい場所に室内機が配置されているか否かも考慮する。

図９は、実施の形態２の空気調和装置１Ａの構成を示す図である。図９に示す空気調和装置１Ａは、図１に示す空気調和装置１の構成に加えて、室内機３０，４０，５０は、それぞれ温度センサ３４，４４，５４を含む。空気調和装置１Ａの他の構成については、図１に示す空気調和装置１と同様であり説明は繰り返さない。

温度センサ３４，４４，５４は、第２熱媒体が室内機へ流入する温度Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４をそれぞれ測定し、制御装置１００に出力する。

制御装置１００は、第２熱媒体の凍結の恐れがある場合、室内機に対する空調の要求が生じていない状態の室内機のうち、水配管長の短い室内機を優先して流量調整弁を開き、室内ファンをＯＮする凍結保護動作を実施する。

図１０は、実施の形態２において初回運転時に実行される制御を説明するためのフローチャートである。図９、図１０を参照して、設置後初回に運転指令が入力されると初回運転がスタートする。制御装置１００は、ステップＳ１１において、全室内機の流量調整弁開度を同じ開度とするとともに、温度センサ３４，４４，５４でそれぞれ検出した温度Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を初期温度と定義しメモリに記憶する。

続いて、ステップＳ１２において、制御装置１００は、圧縮機１１をＯＮ、ポンプ２３をＯＮとし、初回運転として暖房運転を行なう。そしてステップＳ１３において、制御装置１００は、上記初期温度と現在の検出温度の差分がＺ℃以上となった室内機から順に、ユニット番号をＮｏ．１／Ｎｏ．２／Ｎｏ．３と定義し、メモリに記憶する。そしてステップＳ１４において、制御装置１００は、暖房運転を終了する。

この初回運転を実行することにより、第２熱媒体を供給する配管の長さが短い順に室内機にユニット番号が付与される。

図１１は、実施の形態２において除霜運転時に実行される制御を説明するためのフローチャートである。図１１を参照して、予め定められた除霜開始条件が成立すると除霜運転が開始される。除霜開始条件は、たとえば、暖房運転中に、一定時間経過毎または室外機の熱交換器の着霜が検出されたとき等に成立する。

除霜運転がスタートすると、まずステップＳ２１において、制御装置１００は、四方弁１２を暖房運転状態から冷房運転状態に切り替える。続いて、ステップＳ２２において、制御装置１００は、サーモＯＮ状態の室内機に対して、ファンをＯＦＦし、流量調整弁を開くように制御を行なう。すると、たとえば第２熱媒体が図３に示すように流れる。

この状態で、ステップＳ２３において、制御装置１００は、温度センサ２６で検出された第２熱媒体の温度Ｔ１が第１判定温度Ｘ℃よりも低いか否かを判断する。温度Ｔ１が第１判定温度Ｘ℃以上である場合（Ｓ２３でＮＯ）、図３に示した除霜運転の状態が維持される。一方温度Ｔ１が第１判定温度Ｘ℃より低い場合（Ｓ２３でＹＥＳ）、ステップＳ２４に処理が進められる。

ステップＳ２４では、制御装置１００は、サーモＯＦＦ状態の室内機に対して、流量調整弁を開度ＤＡ％に開き、ファンをＯＮするように制御を行なう。続いてステップＳ２５では、制御装置１００は、ＳＷ－ＯＦＦ状態の室内機に対して、流量調整弁を開度ＤＢ％に開き、ファンをＯＮするように制御を行なう。すると、たとえば図４の状態Ｂに示すように第２熱媒体が流れる。

さらに、実施の形態２では、ステップＳ２６において、制御装置１００は、サーモＯＦＦ状態の室内機およびＳＷ－ＯＦＦ状態の室内機のうちから、初回運転時に記憶したユニットＮｏ．の数値が最も小さい室内機に対応する流量調整弁の開度をさらにＤＣ％増加させる。

さらに、ステップＳ２７において、制御装置１００は、温度センサ２６で検出された第２熱媒体の温度Ｔ１が第２判定温度Ｙ℃以上となっているか否かを判断する。

温度Ｔ１が第２判定温度Ｙ℃より低い場合（Ｓ２７でＮＯ）、ステップＳ２４～Ｓ２６で決定した流量調整弁の開度での除霜運転の状態が維持される。一方温度Ｔ１が第２判定温度Ｙ℃以上である場合（Ｓ２７でＹＥＳ）、ステップＳ２８に処理が進められる。

ステップＳ２８では、制御装置１００は、サーモＯＦＦ状態の室内機およびＳＷ－ＯＦＦ状態の室内機に対して、流量調整弁を閉じ、ファンをＯＦＦするように制御を行なう。すると、第２熱媒体の流れは、図３に示すように元の状態Ａに戻る。

続く、ステップＳ２９においては、制御装置１００は、除霜終了条件が成立するか否かを判断する。除霜終了条件は、たとえば、除霜開始から一定時間が経過した場合または室外機の除霜が完了した場合などに成立する。ステップＳ２９において、除霜終了条件が成立していない場合は、再びステップＳ２３以降の処理が繰り返される。一方、ステップＳ２９において、除霜終了条件が成立している場合は、ステップＳ３０において除霜運転が終了され、再び暖房運転が行なわれる。

以上説明したように、実施の形態２の空気調和装置１Ａの構成においては、制御装置１００は、第３熱交換器３１，４１，５１に対して予め定められた優先順位を記憶する記憶部であるメモリ１０３と、記憶部に記憶された優先順位に基づいて第１流量調整弁の開度（ＤＡ％）または第２流量調整弁の開度（ＤＢ％）を変更するプロセッサ１０２とを含む。

より好ましくは、優先順位は、第２熱媒体が流通する配管が第２熱交換器から第３熱交換器３１，４１，５１の各々に至る長さに基づいて定められる。

制御装置１００は、サーモＯＦＦ状態またはＳＷ－ＯＦＦ状態の室内機のうち、配管長が一番短い室内機の流量調整弁の開度をＤＣ％上乗せする。

具体的には、サーモＯＦＦ状態の室内機の流量調整弁の開度をＤＡ％に設定し、ＳＷ－ＯＦＦ状態の室内機の流量調整弁の開度をＤＢ％に設定した後に、最短配管長の室内機の流量調整弁の開度を（ＤＡ＋ＤＣ）％または（ＤＢ＋ＤＣ）％とする。

このように制御することによって、実施の形態１よりもさらに除霜時間が短くなるという効果が期待できる。

実施の形態３．
実施の形態１および２では、暖房除霜運転中に第２熱媒体に凍結の恐れがあることを、第２熱媒体の温度を検出することによって判断した。実施の形態３では、第２熱媒体の凍結の恐れの有無の判断を、他の方法も考慮して判断する。たとえば、温度センサ２６の位置または判定しきい値温度Ｘ℃の設定によっては、第２熱媒体の循環経路が長い場合に循環経路の一部で凍結が始まってしまうことも考えられる。このように、循環経路に一部凍結開始する区間がある場合には、圧力損失が増加するため、ポンプ２３の入口と出口の差圧ΔＰが増加する。したがって、実施の形態３では、温度Ｔ１に加えて、差圧ΔＰも判定に使用する。

図１２は、実施の形態３において制御装置が実行する制御を説明するためのフローチャートである。図１２のフローチャートは、図８の実施の形態１のフローチャートのステップＳ３の処理をステップＳ３Ａに置換したものである。他の部分については、図８で説明しているので、ここでは説明は繰り返さない。

ステップＳ３Ａにおいて、制御装置１００は、圧力差ΔＰが判定しきい値圧力Ｓ（ＭＰａ）より大きいか、または、温度センサ２６で検出された第２熱媒体の温度Ｔ１が第１判定温度Ｘ℃よりも低いか否かを判断する。

以上説明したように、実施の形態３の空気調和装置は、制御装置１００が、ポンプ２３の入口とポンプ２３の出口との圧力差ΔＰに基づいて、除霜モードにおいて、サーモONの室内機の流量調整弁を開きサーモＯＦＦおよびＳＷ－ＯＦＦの室内機の流量調整弁を閉じている状態（図３：状態Ａ）からサーモＯＮ、サーモＯＦＦおよびＳＷ－ＯＦＦの室内機の流量調整弁を開いている状態（図４：状態Ｂ）への変更を行なう。

より具体的には、図１２のステップＳ３Ａに示すように、制御装置１００は、第２熱媒体の温度Ｔ１がしきい値温度Ｘ℃よりも低下したか、または圧力差ΔＰがしきい値圧力Ｓよりも増加した場合に、除霜モードにおいて、サーモＯＮの室内機の流量調整弁を開きサーモＯＦＦおよびＳＷ－ＯＦＦの室内機の流量調整弁を閉じている状態（図３：状態Ａ）からサーモON、サーモＯＦＦおよびＳＷ－ＯＦＦの室内機の流量調整弁を開いている状態（図４：状態Ｂ）への変更を行なう。

これにより、循環経路において第２熱媒体の温度に幅が生じる場合であっても、完全に循環経路が凍結してしまう前に、第２熱媒体の温度を上昇させることができる。また、温度センサ２６が故障した場合にも、正常に除霜運転を維持することができる。

なお、制御装置１００は、室外機１０、中継機２０、熱源機２のいずれにその主要部が配置されても良い。また本実施の形態の空気調和装置１，１Ａは、圧縮機１１と、第１熱交換器１３と、第２熱交換器２２とによって形成された第１熱媒体回路と、ポンプ２３と、第２熱交換器２２と、第３熱交換器３１，４１，５１とによって形成された第２熱媒体回路と、制御装置１００とを備えるものであれば、他の構成をさらに備えていても良い。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１Ａ空気調和装置、２熱源機、３室内空調装置、４，５，６，７配管、１０室外機、１１圧縮機、１２四方弁、１３第１熱交換器、１５，２７，３６制御部、２０中継機、２２第２熱交換器、２３ポンプ、２４膨張弁、２５圧力センサ、２６，３４，４４，５４温度センサ、３０，４０，５０室内機、３１，４１，５１第３熱交換器、３２，４２，５２ファン、３３，４３，５３流量調整弁、１００制御装置、１０１受信装置、１０２，２０２プロセッサ、１０３メモリ、２００リモコン、２０１入力装置、２０３送信装置。

Claims

第１熱媒体を圧縮する圧縮機と、
前記第１熱媒体と室外空気との熱交換を行なう第１熱交換器と、
前記第１熱媒体と第２熱媒体との間で熱交換を行なう第２熱交換器と、
前記第２熱媒体と室内空気との熱交換を行なう複数の第３熱交換器と、
前記複数の第３熱交換器に流通する前記第２熱媒体の流量をそれぞれ調整する複数の流量調整弁と、
前記第２熱媒体を前記複数の第３熱交換器と前記第２熱交換器との間で循環させるポンプとを備え、暖房モードと除霜モードとを含む動作モードで動作する空気調和装置を制御する制御装置であって、
前記制御装置は、前記暖房モードでは、前記複数の第３熱交換器のうち空調要求が生じている熱交換器に対応する流量調整弁を開き、前記複数の第３熱交換器のうち空調要求が生じていない熱交換器に対応する流量調整弁を閉じ、
前記制御装置は、前記除霜モードでは、前記複数の第３熱交換器のうち前記空調要求が生じていない熱交換器に対応する流量調整弁を開き、
前記空調要求が生じていない熱交換器が、設定温度が現在の室温以下に設定されている第１装置と、空調を行なわないように設定されている第２装置とを含む場合には、前記制御装置は、前記第１装置に対応する第１流量調整弁の開度が前記第２装置に対応する第２流量調整弁の開度以上となるように、前記第１流量調整弁および前記第２流量調整弁を制御する、制御装置。
前記制御装置は、
前記複数の第３熱交換器に対して予め定められた優先順位を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記優先順位に基づいて前記第１流量調整弁の開度または前記第２流量調整弁の開度を変更するプロセッサとを含む、請求項１に記載の制御装置。
前記優先順位は、前記第２熱媒体が流通する配管が前記第２熱交換器から前記複数の第３熱交換器の各々に至る長さに基づいて定められる、請求項２に記載の制御装置。
前記制御装置は、前記ポンプの入口と前記ポンプの出口との圧力差に基づいて、前記除霜モードにおいて、空調要求が生じていない熱交換器に対応する流量調整弁を閉じている状態から空調要求が生じていない熱交換器に対応する流量調整弁を開いている状態への変更を行なう、請求項１に記載の制御装置。
前記制御装置は、前記第２熱媒体の温度がしきい値温度よりも低下したか、または前記圧力差がしきい値圧力よりも増加した場合に、前記除霜モードにおいて、空調要求が生じていない熱交換器に対応する流量調整弁を閉じている状態から空調要求が生じていない熱交換器に対応する流量調整弁を開いている状態への変更を行なう、請求項４に記載の制御装置。
前記圧縮機と、前記第１熱交換器と、請求項１～５のいずれか１項に記載の制御装置を備えた室外機。
前記第２熱交換器と、前記ポンプと、請求項１～５のいずれか１項に記載の制御装置と、を備えた中継機。
前記圧縮機と、前記第１熱交換器と、前記第２熱交換器と、前記ポンプと、請求項１～５のいずれか１項に記載の制御装置を備えた熱源機。
前記圧縮機、前記第１熱交換器、および前記第２熱交換器によって形成された第１熱媒体回路と、前記ポンプ、前記第２熱交換器、および前記複数の第３熱交換器によって形成された第２熱媒体回路と、請求項１～５のいずれか１項に記載の制御装置とを備えた空気調和装置。