JPH0534041A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 相互に独立した第１，第２の各冷凍サイクル
Ａ，Ｂの各室外熱交換器３１ａ，３１ｂの放熱部同志が
接触している空気調和装置において、霜が付着していな
い状態での無用な除霜運転を極力避け、快適な暖房感が
得られるようにする。 【構成】 第１の冷凍サイクルＡが第２の設定時間経過
後に除霜運転を開始したら、第２の冷凍サイクルＢも第
１の冷凍サイクルＡと同時に除霜運転を開始する。この
とき第２の冷凍サイクルＢは、除霜運転開始時が、たま
たま第２の冷凍サイクルＢの第１の設定時間のタイミン
グに当たっても、この除霜運転終了時点から再び第１の
設定時間の計測を開始する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、相互に独立した複数
の冷凍サイクルを有し、各冷凍サイクルにおけるそれぞ
れの室外熱交換器の放熱部は相互に一体化若しくは近接
して配置された空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧縮機、室内熱交換器、及び室外熱交換
器などにより構成される冷凍サイクルが相互に独立して
複数設けられる、いわゆる多室型の空気調和装置は、圧
縮機を最低周波数運転することにより、最低能力を小さ
くし能力可変幅を大きくしている。この場合、各冷凍サ
イクルの室外熱交換器の放熱部を相互に接触させること
で、例えば一つの冷凍サイクルのみの運転時に、他の冷
凍サイクルの室外熱交換器にも冷媒温度を伝え、熱交換
効率を上げている。

【０００３】ところで、空気調和装置における暖房運転
時には、室外熱交換器に霜が付着する現象が発生するの
で、付着した霜を除去するために、例えば圧縮機から吐
出される冷媒を室内熱交換器と室外熱交換器とのいずれ
かに流すよう切り換える四方弁を切り換え、圧縮機から
吐出された高温冷媒を直接室外熱交換器に流し、除霜運
転を行う必要がある。

【０００４】除霜運転開始の判断は、暖房運転開始また
は除霜運転終了から所定時間経過後の第１の設定時間
（例えば１０分）経過時の室外熱交換器の温度と、第１
の設定時間経過時からさらに所定時間経過後の第２の設
定時間（例えば暖房運転開始から２０分）経過後の室外
熱交換器の温度とを比較し、第２の設定時間経過後の室
外熱交換器の温度が第１の設定時間経過時の室外熱交換
器の温度に対して所定以上低下した場合としている。室
外熱交換器の温度は、霜の量だけでなく外気温度や圧縮
機の周波数などの要因でも変化するので、誤った除霜開
始判断を最小限にするため、暖房開始から第２の設定時
間を経過するまでの間は除霜は行わない制御方法をとっ
ている。

【０００５】このような除霜運転が、前記複数の冷凍サ
イクルを備えた空気調和装置において、一つの冷凍サイ
クルにてなされると、霜の溶けた水が、他の暖房運転中
のサイクルの室外熱交換器に付着して凍結する虞があ
り、これを防ぐために他の暖房運転中の冷凍サイクルも
同時に除霜運転を開始させる制御方法が考えられてい
る。これを実現するために、図５に示すような制御ブロ
ック構成（ここでは冷凍サイクルを二つとしている）を
用いている。これによれば、第１，第２の各冷凍サイク
ルには制御回路１，３がそれぞれ備えられ、各制御回路
１，３は、図示しない室外（室内）熱交換器に対して送
風する室外（室内）ファン５，７、圧縮機９，１１、圧
縮機９，１１から吐出される高温冷媒ガスの流れを室内
熱交換器側と室外熱交換器側とのいずれかに切り換える
四方弁１３，１５をそれぞれ制御し、室外熱交換器に設
置される温度センサ１７，１９の検出信号の入力を受け
る。ここで、例えば制御回路１を有する第１の冷凍サイ
クルが除霜運転を開始したとすると、上位の制御回路２
１が制御回路３を有する第２の冷凍サイクルの四方弁１
５を反転させ、第２の冷凍サイクルの除霜運転を開始さ
せる。

【０００６】図６（ａ）は、制御回路１によって制御さ
れる第１の冷凍サイクルの動作と、これに対応する第１
の冷凍サイクルの室外熱交換器温度を示し、図６（ｂ）
は、制御回路３によって制御される第２の冷凍サイクル
の動作と、これに対応する第２の冷凍サイクルの室外熱
交換器温度を示している。

【０００７】第１の冷凍サイクルが運転停止状態から時
間ｔ₁₀で暖房運転を開始すると、これに伴い第１の冷凍
サイクルの室外熱交換器温度は、所定温度まで低下す
る。運転開始後、第１の設定時間ｔ₁₁に達したところ
で、温度センサ１７が検出した室外熱交換器温度を記憶
し、この記憶された温度は、第２の設定時間ｔ₁₂経過後
の室内熱交換器温度と比較される。そして、第２の設定
時間ｔ₁₂経過後での室外熱交換器温度が、第１の設定時
間ｔ₁₁経過時での室外熱交換器温度に対し、所定温度以
上低下している場合に、霜が付着したと判断し、制御回
路１は四方弁１３を反転させて第１の冷凍サイクルの除
霜運転を開始させる。図６では、時間ｔ₁₃で温度αの低
下が発生し、霜の付着を判断している。除霜運転がなさ
れると、室外熱交換器温度は通常の暖房運転時より上昇
して霜が溶け除去される。

【０００８】一方、第２の冷凍サイクルは、第１の冷凍
サイクルの第１の設定時間経過後で第２の設定時間に達
する以前の時間ｔ₂₀に、暖房運転が開始されているとす
ると、第１の冷凍サイクルの除霜運転と同時に時間ｔ₂₁
で、上位の制御回路２１は暖房運転を継続させている制
御回路３の第２の冷凍サイクルの四方弁１５を反転さ
せ、強制的に除霜運転を開始させる。これにより、第２
の冷凍サイクルは第１の冷凍サイクルと同様に熱交換器
温度が上昇する。

【０００９】ところが、ここで第１の冷凍サイクルの除
霜運転に伴って、第２の冷凍サイクルが強制的に除霜運
転を開始する時間ｔ₂₁が、たまたま第２の冷凍サイクル
の第１の設定時間のタイミングに相当すると、このとき
の第１の設定時間での室外熱交換器温度は、除霜運転に
よって高温化しており、この高温化した温度が記憶され
ることになる。一方、その後の第２の設定時間ｔ₂₂経過
時での室外熱交換器温度は通常の暖房運転時でのもので
ある。このため、第１の設定時間ｔ₂₁での室外熱交換器
温度と、第２の設定時間ｔ₂₂経過時での室外熱交換器温
度との差βは大きく、第２の設定時間ｔ₂₂での室外熱交
換器温度は第１の設定時間ｔ₂₁での室外熱交換器温度に
比べて著しく低下したものとなり、実際に霜が付着して
いなくても霜が付着したと判断して第２の冷凍サイクル
は時間ｔ₂₂で除霜運転を開始する。これに伴い上位の制
御回路２１は、暖房運転を継続させている制御回路１の
第１の冷凍サイクルの四方弁１３を反転させて第１の冷
凍サイクルの除霜運転を時間ｔ₁₄で強制的に開始させ
る。

【００１０】この強制除霜運転時で、第１の冷凍サイク
ルは、第２の設定時間ｔ₁₃での前回の除霜運転の終了か
ら、第１の設定時間ｔ₁₄を経過したところであり、ここ
での室内熱交換器温度は除霜運転の影響で通常の暖房運
転時での温度より高く、したがってこの第１の冷凍サイ
クルは次の第２の設定時間ｔ₁₅経過時には、前記と同様
に室外熱交換器温度が著しく低下したものとなり、霜が
付着していなくても除霜運転を開始し、これと同時に第
２の冷凍サイクルも除霜運転を開始する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の空
気調和装置では、室外熱交換器に霜が付着している、い
ないに拘らず、頻繁に除霜運転が行われる場合があり、
その都度暖房運転が停止し、利用者にとっては快適な暖
房感が得にくいものとなっていた。

【００１２】そこでこの発明は、霜が付着していない状
態での無用な除霜運転を極力避け、快適な暖房感が得ら
れるようにすることを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
にこの発明は、相互に独立した複数の冷凍サイクルを有
し、各冷凍サイクルにおけるそれぞれの室外熱交換器の
放熱部は相互に一体化若しくは近接して配置され、前記
各冷凍サイクルは、暖房運転開始または除霜運転終了か
ら所定時間経過後の第１の設定時間経過時での室外熱交
換器の温度と、第１の設定時間から所定時間経過後の第
２の設定時間経過後での室外熱交換器の温度とを比較
し、第２の設定時間経過後での室外熱交換器の温度が第
１の設定時間経過時での室外熱交換器の温度に比べて所
定温度以上低下している場合に除霜運転が開始される空
気調和装置において、前記複数の冷凍サイクルのうち一
つの冷凍サイクルが前記第２の設定時間経過後に除霜運
転を開始したら、他の冷凍サイクルも前記一つの冷凍サ
イクルと同時に除霜運転を開始し、この他の冷凍サイク
ルは除霜運転終了時点から前記第１の設定時間の計測を
開始するよう制御する制御手段を設けたものである。

【００１４】

【作用】このような構成の空気調和装置によれば、複数
の冷凍サイクルのうち一つの冷凍サイクルが第２の設定
時間経過後に除霜運転を開始したら、他の冷凍サイクル
も前記一つの冷凍サイクルと同時に除霜運転を開始す
る。この他の冷凍サイクルは、除霜運転開始時が、たま
たまこの他の冷凍サイクルの第１の設定時間のタイミン
グに当たっても、この除霜運転終了時点から再び第１の
設定時間の計測を開始する。これにより、除霜運転を開
始した第１の設定時間での高温となった室内熱交換器温
度が、第２の設定時間経過後での室外熱交換器温度に対
する比較対象温度にはならず、頻繁な除霜運転が解消さ
れる。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づき説明
する。

【００１６】図１はこの発明の一実施例を示す多室型の
空気調和装置の冷凍サイクル構成図であり、図２はその
制御ブロック図である。この空気調和装置は、相互に独
立した二つの冷凍サイクルＡ，Ｂから構成され、それぞ
れの冷凍サイクルＡ，Ｂには、圧縮機２３ａ、２３ｂ、
四方弁２５ａ，２５ｂ、室内熱交換器２７ａ，２７ｂ、
膨脹弁２９ａ，２９ｂ、室外熱交換器３１ａ，３１ｂ
が、それぞれ備えられている。室内熱交換器２７ａ，２
７ｂには室内ファン３３ａ，３３ｂが、室外熱交換器３
１ａ，３１ｂには室外ファン３５ａ，３５ｂがそれぞれ
設けられている。室外熱交換器３１ａ，３１ｂは、同一
のユニットＵ内にて放熱部が相互に一体化若しくは近接
して配置され、それぞれの室外熱交換器３１ａ，３１ｂ
には、室外熱交換器３１ａ，３１ｂの温度を検出する温
度センサ３７ａ，３７ｂが設置されている。

【００１７】各冷凍サイクルＡ，Ｂには、マイクロコン
ピュータなどで構成される制御手段としての制御回路３
９ａ，３９ｂが備えられており、制御回路３９ａ，３９
ｂは、冷凍サイクルＡ，Ｂの冷房、暖房、除霜などの運
転モードに応じて、それぞれの圧縮機２３ａ、２３ｂ、
四方弁２５ａ，２５ｂ、室外ファン３５ａ，３５ｂなど
を制御している。また、制御回路３９ａ，３９ｂには温
度センサ３７ａ，３７ｂの検出信号が入力される。

【００１８】次に、このように構成された空気調和装置
の作用を、図３に示すタイムチャート及び図４に示すフ
ローチャートに基づき説明する。

【００１９】まず、第１の冷凍サイクルＡが時間ｔ₁₀で
暖房運転を開始すると、室外熱交換器３１ａの温度が低
下し、その後第１の設定時間ｔ₁₁かどうかが判断される
（ステップＳ１）。第１の設定時間ｔ₁₁である場合に
は、温度センサ３７ａが検出した室外熱交換器３１ａの
温度を記憶する（ステップＳ２）。次に、第２の設定時
間ｔ₁₂が経過したかどうかが判断され（ステップＳ
３）、経過後であれば第２の設定時間ｔ₁₂経過後での室
外熱交換器３１ａの温度が、前記記憶した第１の設定時
間ｔ₁₁での室外熱交換器３１ａの温度と比較され、所定
値以上低下したかどうかが判断される（ステップＳ
４）。

【００２０】ここで、室外熱交換器３１ａの温度が図３
に示すように、時間ｔ₁₃で所定値以上低下した場合に
は、霜が付着したと判断して制御回路３９ａが四方弁２
５ａを反転させて、第１の冷凍サイクルＡは除霜運転を
開始する（ステップＳ５）。除霜運転がなされると、室
外熱交換器３１ａの温度は通常の暖房運転時より上昇し
て霜が除去される。

【００２１】一方、第２の冷凍サイクルＢは、第１の冷
凍サイクルＡの第１の設定時間ｔ₁₁経過後で第２の設定
時間ｔ₁₂に達する以前の時間ｔ₂₀に、暖房運転が開始さ
れているとすると、第１の冷凍サイクルＡの除霜運転と
同時に時間ｔ₂₁で、制御回路３９ｂは制御回路３９ａか
ら除霜信号の入力を受け四方弁２５ｂを反転させて強制
的に除霜運転を開始させる。これにより、第２の冷凍サ
イクルＢは第１の冷凍サイクルＡと同様に室外熱交換器
３１ｂの温度が上昇する。

【００２２】前記ステップＳ３で第２の設定時間ｔ₁₂が
経過していない場合、及びステップＳ４で室外熱交換器
３１ａの温度が所定値以上低下していない場合には、他
の第２の冷凍サイクルＢが除霜運転中かどうかが判断さ
れる（ステップＳ６）。ここで、第２の冷凍サイクルＢ
が除霜運転中のときには、暖房運転中の第１冷凍サイク
ルＡの制御回路３９ａが、制御回路３９ｂから除霜信号
の入力を受け、四方弁２５ａを反転させて第１の冷凍サ
イクルＡを強制的に除霜運転させる（ステップＳ５）。

【００２３】第１，第２の各冷凍サイクルＡ，Ｂが、時
間ｔ₁₃，ｔ₂₁でそれぞれ除霜運転を開始すると、両サイ
クルともに除霜運転終了後第１の設定時間ｔ₁₄，ｔ₂₂を
経過したところで、暖房運転を行いながら室外熱交換器
３１ａ，３１ｂの温度を同時に記憶する。ここで、例え
ば第１の冷凍サイクルＡの圧縮機２３ａが第２の冷凍サ
イクルＢの圧縮機２３ｂより高周波数運転を行っている
とすると、第１の冷凍サイクルＡの方が先に室外熱交換
器３１ａに霜が付着し、この霜の付着を、前記と同様に
第２の設定時間ｔ₁₅経過後の時間ｔ₁₆に、室外熱交換器
３１ａの温度低下により判断し、除霜運転を開始する。
第１の冷凍サイクルＡが除霜運転を開始すると、前記と
同様にして暖房運転中の第２の冷凍サイクルＢの制御回
路３９ｂは、制御回路３９ａから除霜信号の入力を受け
て四方弁２５ｂを反転させ、時間ｔ₂₄で強制的に除霜運
転を開始させる。

【００２４】このように、第１，第２の冷凍サイクル
Ａ，Ｂが同時に除霜運転を開始した後は、第１の設定時
間での室外熱交換器３１ａ，３１ｂの温度記憶も同時に
行い、以後これらの動作を繰り返す。このような制御動
作を行うことにより、第２の冷凍サイクルＢが、第１の
冷凍サイクルＡの第２の設定時間ｔ₁₃での除霜運転時
に、強制的に除霜運転され、このときが、たまたま第２
の冷凍サイクルＢの第１の設定時間のタイミングに相当
したとしても、強制除霜運転後は第２の冷凍サイクルＢ
は再び第１の設定時間の計測を開始することになるの
で、除霜により高温化している室外熱交換器３１ｂの温
度を第１の設定時間での記憶温度とすることはなく、そ
の後の第２の設定時間以後での第１の設定時間に対する
所定値以上の温度低下による霜の付着の誤判断が防止さ
れ、頻繁な除霜運転が抑制されて快適な暖房感が得られ
ることになる。

【００２５】なお、上記実施例では冷凍サイクルが二つ
のものについて説明したが、三つ以上の冷凍サイクルを
備えた空気調和装置にもこの発明を適用できる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明してきたようにこの発明によれ
ば、複数の冷凍サイクルのうちの一つの冷凍サイクルが
第２の設定時間経過後に除霜運転を開始したら、他の冷
凍サイクルも前記一つの冷凍サイクルと同時に除霜運転
を開始し、この他の冷凍サイクルは、除霜運転開始時
が、たまたまこの他の冷凍サイクルの第１の設定時間の
タイミングに当たったとしても、この除霜運転終了時点
から再び第１の設定時間の計測を開始するので、他の冷
凍サイクルの除霜運転を開始した第１の設定時間での高
温となった室内熱交換器温度が、第２の設定時間経過後
での暖房運転時における室外熱交換器温度に対する比較
対象温度にはならず、この結果霜の付着の誤判断が防止
でき、頻繁な除霜運転を解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す空気調和装置の冷凍
サイクル構成図である。

【図２】図１の空気調和装置の制御ブロック図である。

【図３】図１の空気調和装置の制御動作のタイムチャー
トである。

【図４】図１の空気調和装置の制御動作を示すフローチ
ャートである。

【図５】従来例を示す空気調和装置の制御ブロック図で
ある。

【図６】図５の空気調和装置の制御動作のタイムチャー
トである。

【符号の説明】

３１ａ，３１ｂ 室外熱交換器 ３７ａ，３７ｂ 温度センサ ３９ａ，３９ｂ 制御回路（制御手段） Ａ 第１の冷凍サイクル Ｂ 第２の冷凍サイクル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 広一 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内 (72)発明者 土井 隆司 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 相互に独立した複数の冷凍サイクルを有
   し、各冷凍サイクルにおけるそれぞれの室外熱交換器の
   放熱部は相互に一体化若しくは近接して配置され、前記
   各冷凍サイクルは、暖房運転開始または除霜運転終了か
   ら所定時間経過後の第１の設定時間経過時での室外熱交
   換器の温度と、第１の設定時間から所定時間経過後の第
   ２の設定時間経過後での室外熱交換器の温度とを比較
   し、第２の設定時間経過後での室外熱交換器の温度が第
   １の設定時間経過時での室外熱交換器の温度に比べて所
   定温度以上低下している場合に除霜運転が開始される空
   気調和装置において、前記複数の冷凍サイクルのうち一
   つの冷凍サイクルが前記第２の設定時間経過後に除霜運
   転を開始したら、他の冷凍サイクルも前記一つの冷凍サ
   イクルと同時に除霜運転を開始し、この他の冷凍サイク
   ルは除霜運転終了時点から前記第１の設定時間の計測を
   開始するよう制御する制御手段を設けたことを特徴とす
   る空気調和装置。