JPWO2015059945A1 - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

複数の並列熱交換器のうち特定の並列熱交換器がデフロスト対象熱交換器として凝縮器となり、デフロスト対象熱交換器以外が蒸発器として動作する暖房デフロスト運転が可能な空気調和装置において、アキュムレータから液冷媒をデフロスト対象熱交換器に移動させる液冷媒輸送手段を設け、暖房デフロスト運転を行う際に液冷媒輸送手段によって移動した液冷媒をデフロスト対象熱交換器に供給する。

Description

本発明は、暖房時にデフロスト運転を行う空気調和装置に関するものである。

近年、地球環境保護の観点から、寒冷地域にも化石燃料を燃やして暖房を行うボイラ式の暖房器具に置き換えて、空気を熱源とするヒートポンプ式の空気調和装置が導入される事例が増えている。
ヒートポンプ式の空気調和装置は、圧縮機への電気入力に加えて空気から熱が供給される分だけ効率よく暖房を行うことができる。
しかしこの反面、外気温度が低温になると、蒸発器となる室外熱交換器に着霜するため、室外熱交換器についた霜を融かすデフロスト運転を行う必要がある。

デフロスト運転を行う手法として、冷凍サイクルを逆転させる方法があるが、この方法ではデフロスト運転中、室内の暖房が停止されるため、快適性が損なわれるという問題があった。
そこで、デフロスト運転中にも暖房運転を行うことができる手法の一つとして、室外熱交換器を分割し、一部の室外熱交換器がデフロスト運転している間も他方の室外熱交換器を蒸発器として動作させ、蒸発器において空気から熱を吸熱し、暖房を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。

特許文献１に記載の技術では、室外熱交換器を２つの熱交換器部に分割し、一方の熱交換器部をデフロスト運転する場合に、デフロスト対象の熱交換器部の上流に設置された電子膨張弁を閉止する。更に、圧縮機の吐出配管から熱交換器部の入口に冷媒をバイパスするバイパス配管の電磁開閉弁を開くことで、圧縮機から吐出された高温の冷媒の一部を直接、デフロスト対象の熱交換器部に流入させている。そして、一方の熱交換器部のデフロスト運転が完了したら他方の熱交換器部のデフロスト運転を行うようにしている。
このとき、デフロスト対象の熱交換器部では、内部の冷媒の圧力が圧縮機の吸入圧力と同等となる状態でデフロスト運転が行われる（低圧デフロスト）。

また、特許文献２に記載の技術では、複数台の熱源機と、少なくとも１台以上の室内機とを備え、デフロスト対象の熱源側熱交換器を備えた熱源機のみ、四方弁の接続を暖房時と逆転させ、圧縮機から吐出された冷媒を直接、熱源機側熱交換器に流入させている。
このとき、デフロスト対象の熱源機側熱交換器では、内部の冷媒の圧力が圧縮機の吐出圧力と同等となる状態でデフロストが行われる（高圧デフロスト）。

また、特許文献３に記載の技術では、室外熱交換器を複数の並列熱交換器に分割し、圧縮機から吐出された高温の冷媒の一部を減圧してから各並列熱交換器に交互に流入させ、各並列熱交換器を交互にデフロスト運転することで、冷凍サイクルを逆転させることなく連続して暖房を行っている。そして、デフロスト対象の並列熱交換器に供給した冷媒を、圧縮機のインジェクションポートからインジェクションしている。
このとき、デフロスト対象の並列熱交換器では、内部の冷媒の圧力が、圧縮機の吐出圧力より低く吸入圧力より高い圧力（飽和温度換算で０℃よりやや高い温度となる圧力）となる状態でデフロスト運転が行われる（中圧デフロスト）。

特開２００９−０８５４８４号公報（段落［００１９］、図３） 特開２００８−１５７５５８号公報（段落［０００７］、図２） 国際公開第２０１２／０１４３４５号（段落［０００６］、図１）

特許文献１に記載の低圧デフロスト運転では、デフロスト対象の熱交換器部と、蒸発器として機能する熱交換器部（デフロストを行っていない熱交換器部）とが同じ圧力帯で動作する。蒸発器として機能する熱交換器部では外気から吸熱するため、冷媒の蒸発温度を外気温度と比較して低くする必要がある。
そのため、デフロスト対象の熱交換器部においても冷媒の飽和温度が外気と比較して低くなる。つまり、飽和温度が０℃以下となる場合があり、霜（０℃）を融かそうとしても冷媒の凝縮潜熱を利用することができず、デフロストの効率が悪かった。

一方、特許文献２に記載の高圧デフロストおよび特許文献３に記載の中圧デフロストでは、デフロスト対象の熱交換器部における冷媒の飽和温度を０℃よりも高い温度に制御することで、凝縮潜熱を利用でき、効率よくデフロストすることができる。ただし、デフロスト対象の熱交換器の圧力を上昇させるためには、デフロストを開始するまでにデフロスト対象の熱交換器に冷媒を所定量溜める必要がある。従来の技術では、デフロスト対象の熱交換器に冷媒を溜めるのに時間がかかり、デフロスト運転を開始しても、素早く効率の良いデフロスト運転を始めることができないという問題点があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、室内機の暖房を停止させずに効率よくデフロスト対象の室外熱交換器をデフロストするための、高圧デフロスト運転または中圧デフロスト運転を、短時間で開始することが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、圧縮機と、室内熱交換器と、前記室内熱交換器に対応して設けられた第１の流量調整弁と、互いに並列に接続された複数の並列熱交換器と、アキュムレータと、を配管で順次接続して少なくとも暖房回路を形成する主回路と、前記圧縮機が吐出した冷媒の一部を分岐し、前記複数の並列熱交換器のうちいずれかを選択して冷媒を流入させる第１のデフロスト配管と、を有し、前記複数の並列熱交換器のうち特定の並列熱交換器がデフロスト対象熱交換器として凝縮器となり、前記デフロスト対象熱交換器以外が蒸発器として動作する暖房デフロスト運転が可能な空気調和装置において、前記アキュムレータから液冷媒を前記デフロスト対象熱交換器に移動させる液冷媒輸送手段を設け、前記暖房デフロスト運転を行う際に前記液冷媒輸送手段によって移動した液冷媒を前記デフロスト対象熱交換器に供給することを特徴とする。

本発明によれば、室内機の暖房を停止させずに効率よくデフロスト対象の室外熱交換器をデフロストするための、高圧デフロスト運転または中圧デフロスト運転を、短時間で開始することができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の室外熱交換器５の構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００のアキュムレータ６の構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００のアキュムレータ６の構成の他の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の冷房運転時の冷媒の流れを示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の冷房運転時のＰ−ｈ線図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の暖房通常運転時の冷媒の流れを示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の暖房通常運転時のＰ−ｈ線図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の暖房デフロスト運転時の冷媒の流れを示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の暖房デフロスト運転時のＰ−ｈ線図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００におけるデフロスト対象の室外熱交換器の圧力（飽和液温度換算）に対する暖房能力比を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００におけるデフロスト対象の室外熱交換器の圧力（飽和液温度換算）に対するデフロスト対象の室外熱交換器の前後エンタルピ差を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００におけるデフロスト対象の室外熱交換器の圧力（飽和液温度換算）に対するデフロスト流量比を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００におけるデフロスト対象の室外熱交換器の圧力（飽和液温度換算）に対する冷媒量を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００におけるデフロスト対象の室外熱交換器の圧力（飽和液温度換算）に対するデフロスト対象の室外熱交換器出口の冷媒のサブクールＳＣを示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の制御フローである。 本発明の実施の形態２に係る空気調和装置１０１の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和装置１０１におけるアキュムレータ６に流入させるガス流量に対する室内熱交換器３−ｂ、３−ｃの飽和温度を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和装置１０１の制御フローである。 本発明の実施の形態３に係る空気調和装置１０２の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態４に係る空気調和装置１０３の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態４に係る冷媒移動制御運転における制御フローである。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。
更に、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。
空気調和装置１００は、室外機Ａと、互いに並列に接続された複数の室内機Ｂ、Ｃとを備えており、室外機Ａと室内機Ｂ、Ｃとは、第１の延長配管１１−１、１１−２ｂ、１１−２ｃ、第２の延長配管１２−１、１２−２ｂ、１２−２ｃで接続されている。
空気調和装置１００には更に、制御装置３０が設けられ、室内機Ｂ、Ｃの冷房運転、暖房運転（暖房通常運転、暖房デフロスト運転）を制御する。

冷媒としては、フロン冷媒やＨＦＯ冷媒、自然冷媒などが用いられる。フロン冷媒としては、例えば、ＨＦＣ系冷媒のＲ３２、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａなど、又は、これらの混合冷媒のＲ４１０Ａ、Ｒ４０７ｃ、Ｒ４０４Ａなどがある。また、ＨＦＯ冷媒としては、例えば、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ）、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｚ）などがある。また、その他、冷媒としては、ＣＯ_２冷媒、ＨＣ冷媒（例えばプロパン、イソブタン）、アンモニア冷媒、Ｒ３２とＨＦＯ−１２３４ｙｆとの混合冷媒のように前記の冷媒の混合冷媒など、蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルに用いられる冷媒が用いられる。

なお、本実施の形態１では、１台の室外機Ａに、２台の室内機Ｂ、Ｃを接続した例について説明するが、室内機は１台でもよく、また、３台以上の室外機を並列に接続してもよい。また、延長配管を３本並列に接続したり、室内機側で切替弁を設けたりすることで、それぞれの室内機が冷房、暖房を選択する冷暖同時運転ができるようにした冷媒回路構成にしてもよい。

ここで、この空気調和装置１００における冷媒回路の構成について説明する。
空気調和装置１００の冷媒回路は、圧縮機１と、冷房と暖房とを切り替える流路切替装置２と、室内熱交換器３−ｂ、３−ｃと、開閉自在な第１の流量制御装置４−ｂ、４−ｃと、室外熱交換器５とを順次、配管で接続した主回路を有している。
主回路には更に、圧縮機の吸入配管１ｂ、１ｃの間にアキュムレータ６を備えている。
流路切替装置２は、圧縮機１の吐出配管１ａ及び吸入配管１ｂの間に接続され、冷媒の流れ方向を切り替える例えば四方弁で構成される。
暖房運転では流路切替装置２の接続が図１中の実線の向きに接続され、冷房運転では流路切替装置２の接続が図１中の点線の向きに接続される。

図２は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の室外熱交換器５の構成の一例を示す図である。
図２に示すように、室外熱交換器５は、例えば複数の伝熱管５ａと複数のフィン５ｂとを有するフィンチューブ型の熱交換器で構成される。室外熱交換器５は、複数の並列熱交換器に分割されている。ここでは、室外熱交換器５が２つの並列熱交換器５−１、５−２に分割されている場合を例に説明する。

伝熱管５ａは、内部を冷媒が通過し、空気通過方向に対して垂直方向の段方向、及び、空気通過方向である列方向に複数設けられている。
フィン５ｂは、空気通過方向に空気が通過するように間隔を空けて配置されている。
並列熱交換器５−１、５−２は、室外機Ａの筐体内において室外熱交換器５を分割して構成されている。その分割は、左右に分割されていてもよいが、左右に分割すると、並列熱交換器５−１、５−２のそれぞれへの冷媒入口が室外機Ａの左右両端になるため、配管接続が複雑になる。このため、図２に示すように上下方向に分割することが望ましい。

なお、並列熱交換器５−１、５−２は、図２のようにフィン５ｂが分割されていなくてもよいし、分割されていてもよい。また、室外熱交換器５の分割は２つに限らず、任意の数とすることができる。
また、並列熱交換器５−１、５−２には、室外ファン５ｆによって室外空気が搬送される。
室外ファン５ｆは、並列熱交換器５−１、５−２のそれぞれに設置されてもよいが、図１のように１台のファンを共用してもよい。

並列熱交換器５−１、５−２が第１の流量制御装置４−ｂ、４−ｃに接続される側には第１の接続配管１３−１、１３−２が接続されている。
第１の接続配管１３−１、１３−２は、主配管に並列に接続されており、各々には第２の流量制御装置７−１、７−２が設けられている。
第２の流量制御装置７−１、７−２は、制御装置３０からの指令によって開度を可変することができる弁である。第２の流量制御装置７−１、７−２は、例えば、電子制御式膨張弁で構成される。
なお、本実施の形態１における第２の流量制御装置７−１、７−２は、本発明の「第４の絞り装置」に相当する。

並列熱交換器５−１、５−２が圧縮機１に接続される側には、第２の接続配管１４−１、１４−２が接続されており、第１の電磁弁８−１、８−２を介して圧縮機１に接続されている。
また、冷媒回路には更に、圧縮機１から吐出した高温高圧の冷媒の一部をデフロスト運転のために並列熱交換器５−１、５−２に供給する第１のデフロスト配管１５が設けられている。
第１のデフロスト配管１５は、一端が吐出配管１ａに接続され、他端が分岐されて各々が第２の接続配管１４−１、１４−２に接続されている。
第１のデフロスト配管１５には、絞り装置１０が設けられており、圧縮機１から吐出した高温高圧の冷媒の一部を絞り装置１０で中圧に減圧してから並列熱交換器５−１、５−２に供給する。第１のデフロスト配管１５において分岐した各々には第２の電磁弁９−１、９−２が設けられている。

図３は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００のアキュムレータ６の構成の一例を示す図である。また、図４は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００のアキュムレータ６の構成の他の一例を示す図である。また、図５は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。
吸入配管１ｂから流入した冷媒に液が含まれていた場合、アキュムレータ６で冷媒液を分離して吸入配管１ｃのＵ字管の先端から冷媒ガス成分のみが流出するようになっている。また、Ｕ字管の底にはアキュムレータ内部と吸入配管１ｃをつなぐ穴が開いているが、これは冷媒回路内を循環する油を圧縮機に戻すための油戻し穴である。

一方、第１のバイパス配管１６ａは、一端がアキュムレータ６の底に接続され、他端が圧縮機の吸入配管１ｃに接続されている。第１のバイパス配管１６ａには電磁弁１６および絞り装置１７が設けられており、電磁弁１６を開くと、アキュムレータ６→第１のバイパス配管１６ａ→電磁弁１６→絞り装置１７→圧縮機の吸入配管１ｃを、順次接続した第１の液冷媒輸送のための回路が開かれる。これによりアキュムレータ６に溜まった液冷媒の一部を圧縮機１の吸入配管１ｃに戻すことができる。

なお、第１のバイパス配管１６ａをアキュムレータ６の底部につけた場合、アキュムレータ６を支える支持台の構造が複雑になる可能性がある。支持台の構造を簡略化するため、図４に示すように第１のバイパス配管１６ａをアキュムレータの上部から差し込むようにしてもよい。また、図５に示すように絞り装置１０を省略してもよい。この場合、デフロスト対象の並列熱交換器５−１、５−２の圧力が圧縮機の吐出圧力と同等になる高圧デフロスト方式になる。ただし、後ほど説明するように、デフロスト対象の並列熱交換器５−１、５−２の圧力が上昇するにつれて、デフロスト運転に必要な冷媒量は増大するため、絞り装置１０をつける中圧デフロストにすることでデフロスト対象の並列熱交換器５−１、５−２の圧力を低減し、デフロスト運転に必要な冷媒量を減らした方が、効率の良いデフロスト運転を短時間で開始することができる。

また、第１の電磁弁８−１、８−２、及び、第２の電磁弁９−１、９−２は、流路の切替ができればよく、四方弁、三方弁、又は、二方弁を用いてもよい。また、必要なデフロスト能力、つまりデフロストをするための冷媒流量が決まっていれば、絞り装置１０を毛細管にしてもよい。また、絞り装置１０をなくして、予め設定したデフロスト流量時に中圧まで圧力が低下するように、第２の電磁弁９−１、９−２を小型化して、電磁弁を流れる冷媒に圧力損失をつけるようにしてもよい。また、絞り装置１０をなくして、第２の電磁弁９−１、９−２の代わりに流量制御装置をつけてもよい。
また、電磁弁１６を小型化して、電磁弁を流れる冷媒に圧力損失をつけるようにし、絞り装置１７をなくしてもよい。
なお、絞り装置１０は、本発明の「第３の絞り装置」に、電磁弁１６や絞り装置１７が「第１の絞り装置」に相当する。

次に、この空気調和装置１００が実行する各種運転の運転動作について説明する。
空気調和装置１００の運転動作には、冷房運転と暖房運転との２種類の運転モードがある。更に暖房運転には、室外熱交換器５を構成する並列熱交換器５−１、５−２の両方が通常の蒸発器として動作する暖房通常運転と暖房デフロスト運転（連続暖房運転とも称する）とがある。

暖房デフロスト運転では、暖房運転を継続しながら、並列熱交換器５−１と並列熱交換器５−２とを交互にデフロストする。すなわち、一方の並列熱交換器を蒸発器として動作させて暖房運転しながら他方の並列熱交換器のデフロスト運転を行う。そして、他方の並列熱交換器のデフロストが終了すると、その他方の並列熱交換器を今度は蒸発器として動作させて暖房運転させ、一方の並列熱交換器のデフロスト運転を行う。

以下の表１に、図１の空気調和装置１００における各運転時の各バルブのＯＮ／ＯＦＦ及び開度調整制御をまとめて示す。
なお、表中の流路切替装置２のＯＮは、図１の四方弁の実線の向きに接続した場合を示し、ＯＦＦは点線の向きに接続した場合を示す。電磁弁８−１、８−２、９−１、９−２、１６のＯＮは、電磁弁が開いて冷媒が流れている場合を示し、ＯＦＦは電磁弁が閉じている場合を示す。

［冷房運転］
図６は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の冷房運転時の冷媒の流れを示す図である。なお、図６において冷房運転時に冷媒が流れる部分を太線とし、冷媒が流れない部分を細線としている。
図７は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の冷房運転時のＰ−ｈ線図である。なお、図７の点（ａ）〜点（ｄ）は図６の同じ記号を付した部分での冷媒の状態を示す。

圧縮機１の運転を開始すると、低温低圧のガス冷媒が圧縮機１によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。
この圧縮機１の冷媒圧縮過程は、圧縮機１の断熱効率の分だけ、等エントロピ線で断熱圧縮される場合と比較して加熱されるように圧縮され、図７の点（ａ）から点（ｂ）に示す線で表される。
圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は流路切替装置２を通過して２つに分岐し、一方は電磁弁８−１を通過して第２の接続配管１４−１から並列熱交換器５−１に流入する。他方は電磁弁８−２を通過して第２の接続配管１４−２から並列熱交換器５−２に流入する。

並列熱交換器５−１、５−２に流入した冷媒は、室外空気を加熱しながら冷却され、中温高圧の液冷媒となる。並列熱交換器５−１、５−２での冷媒変化は、室外熱交換器５の圧力損失を考慮すると、図７の点（ｂ）から点（ｃ）に示すやや傾いた水平に近い直線で表される。
なお、室内機Ｂ、Ｃの運転容量が小さい場合などは、第１の電磁弁８−２を閉止して並列熱交換器５−２に冷媒が流れないようにし、結果的に室外熱交換器５の伝熱面積を小さくすることで、安定したサイクルの運転を行うことができる。

並列熱交換器５−１、５−２から流出した中温高圧の液冷媒は、第１の接続配管１３−１、１３−２に流入し、全開状態の第２の流量制御装置７−１、７−２を通過した後、合流する。合流した冷媒は、第２の延長配管１２−１、１２−２ｂ、１２−２ｃを通り、第１の流量制御装置４−ｂ、４−ｃに流入し、ここで絞られて膨張、減圧し、低温低圧の気液二相状態になる。この第１の流量制御装置４−ｂ、４−ｃでの冷媒の変化はエンタルピーが一定のもとで行われる。このときの冷媒変化は、図７の点（ｃ）から点（ｄ）に示す垂直線で表される。

第１の流量制御装置４−ｂ、４−ｃから流出した低温低圧の気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器３−ｂ、３−ｃに流入する。室内熱交換器３−ｂ、３−ｃに流入した冷媒は、室内空気を冷却しながら加熱され、低温低圧のガス冷媒となる。なお、第１の流量制御装置４−ｂ、４−ｃは、低温低圧のガス冷媒のスーパーヒート（過熱度）が２Ｋ〜５Ｋ程度になるように制御される。

室内熱交換器３−ｂ、３−ｃでの冷媒の変化は、圧力損失を考慮すると、図７の点（ｄ）から点（ａ）に示すやや傾いた水平に近い直線で表される。室内熱交換器３−ｂ、３−ｃを流出した低温低圧のガス冷媒は、第１の延長配管１１−２ｂ、１１−２ｃ、１１−１、流路切替装置２及びアキュムレータ６を通って圧縮機１に流入し、圧縮される。

なお、第１の流量制御装置４−ｂ、４−ｃは室内熱交換器３−ｂ、３−ｃでスーパーヒートがつくように運転すると、図６に示すようにアキュムレータ６に液冷媒は存在せず、Ｕ字管の油戻し穴よりも低い位置の底部に冷媒回路内を循環する油の一部が溜まるのみである。アキュムレータ６の底部に溜まった油を抜くために電磁弁１６を開いても良い。また、並列熱交換器５−１、５−２から流出した中温高圧の液冷媒のサブクール（過冷却度）が大きいと判断した場合はアキュムレータ６に液を溜めるように第１の流量制御装置４−ｂや４−ｃの開度を大きく設定しても良い。

［暖房通常運転］
図８は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の暖房通常運転時の冷媒の流れを示す図である。なお、図８において暖房通常運転時に冷媒が流れる部分を太線とし、冷媒が流れない部分を細線としている。
図９は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の暖房通常運転時のＰ−ｈ線図である。なお、図９の点（ａ）〜点（ｅ）は図８の同じ記号を付した部分での冷媒の状態を示す。

圧縮機１の運転を開始すると、低温低圧のガス冷媒が圧縮機１によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。この圧縮機１の冷媒圧縮過程は図９の点（ａ）から点（ｂ）に示す線で表される。
圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置２を通過した後、室外機Ａから流出する。室外機Ａを流出した高温高圧のガス冷媒は、第１の延長配管１１−１、１１−２ｂ、１１−２ｃを介して室内機Ｂ、Ｃの室内熱交換器３−ｂ、３−ｃに流入する。

室内熱交換器３−ｂ、３−ｃに流入した冷媒は、室内空気を加熱しながら冷却され、中温高圧の液冷媒となる。室内熱交換器３−ｂ、３−ｃでの冷媒の変化は、図９の点（ｂ）から点（ｃ）に示すやや傾いた水平に近い直線で表される。
室内熱交換器３−ｂ、３−ｃから流出した中温高圧の液冷媒は、第１の流量制御装置４−ｂ、４−ｃに流入し、ここで絞られて膨張、減圧し、中圧の気液二相状態になる。
このときの冷媒変化は図９の点（ｃ）から点（ｄ）に示す垂直線で表される。
なお、第１の流量制御装置４−ｂ、４−ｃは、中温高圧の液冷媒のサブクール（過冷却度）が５Ｋ〜２０Ｋ程度になるように制御される。

第１の流量制御装置４−ｂ、４−ｃから流出した中圧の気液二相状態の冷媒は、第２の延長配管１２−２ｂ、１２−２ｃ、１２−１を介して室外機Ａに戻る。室外機Ａに戻った冷媒は第１の接続配管１３−１、１３−２に流入する。
第１の接続配管１３−１、１３−２に流入した冷媒は、第２の流量制御装置７−１、７−２によって絞られて膨張、減圧し、低圧の気液二相状態になる。このときの冷媒の変化は図９の点（ｄ）から点（ｅ）となる。
なお、第２の流量制御装置７−１、７−２は、一定開度、例えば全開の状態で固定されるか、第２の延長配管１２−１などの中間圧の飽和温度が０℃〜２０℃程度になるように制御される。

第２の流量制御装置７−１、７−２を流出した冷媒は、並列熱交換器５−１、５−２に流入し、室外空気を冷却しながら加熱され、低温低圧のガス冷媒となる。並列熱交換器５−１、５−２での冷媒変化は、図９の点（ｅ）から点（ａ）に示すやや傾いた水平に近い直線で表される。
並列熱交換器５−１、５−２を流出した低温低圧のガス冷媒は、第２の接続配管１４−１、１４−２に流入し、第１の電磁弁８−１、８−２を通った後合流し、流路切替装置２、アキュムレータ６を通過して圧縮機１に流入し、圧縮される。
なお、暖房運転では冷媒の密度が高い配管は、室内熱交換器３−ｂ、３−ｃの出口配管程度であり、余剰冷媒が発生し、図８のようにアキュムレータ６に液冷媒が溜まっている。

［暖房デフロスト運転（連続暖房運転）］
暖房デフロスト運転は、暖房通常運転中に、室外熱交換器５に着霜した場合に行われる。
着霜の有無の判定は、例えば圧縮機１の吸入圧力から換算される飽和温度が、予め設定した外気温度と比較して大幅に低下した場合に着霜を判定する。また例えば、外気温度と蒸発温度との温度差が予め設定した値以上となり、経過時間が一定時間以上になった場合に着霜を判定する、などの方法によって行われる。

本実施の形態１に係る空気調和装置１００の構成では、暖房デフロスト運転において、並列熱交換器５−２がデフロストを行い、並列熱交換器５−１が蒸発器として機能して暖房を継続する場合の運転がある。またその逆に、並列熱交換器５−２が蒸発器として機能して暖房を継続し、並列熱交換器５−１がデフロストを行う場合の運転がある。

これらの運転では、電磁弁８−１、８−２、９−１、９−２の開閉状態が逆転し、並列熱交換器５−１と並列熱交換器５−２との冷媒の流れが入れ替わるだけで、その他の動作は同じとなる。よって、以下の説明では、並列熱交換器５−２がデフロストを行い、並列熱交換器５−１が蒸発器として機能して暖房を継続する場合の運転について説明する。以降の実施の形態の説明においても同様である。

図１０は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の暖房デフロスト運転時の冷媒の流れを示す図である。なお、図１０において暖房デフロスト運転時に冷媒が流れる部分を太線とし、冷媒が流れない部分を細線としている。
図１１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の暖房デフロスト運転時のＰ−ｈ線図である。なお、図１１の点（ａ）〜点（ｈ）は、図１０の同じ記号を付した部分での冷媒の状態を示す。

制御装置３０は、暖房通常運転を行っている際に着霜状態を解消するデフロストが必要と検知した場合、デフロスト対象の並列熱交換器５−２に対応する第１の電磁弁８−２を閉止する。そして、制御装置３０は、更に、第２の電磁弁９−２を開き、絞り装置１０の開度を予め設定した開度に開く。
これによって、圧縮機１→絞り装置１０→第２の電磁弁９−２→並列熱交換器５−２→第２の流量制御装置７−２→第２の流量制御装置７−１を、順次接続した中圧デフロスト回路が開かれ、暖房デフロスト運転が開始される。

暖房デフロスト運転が開始されると、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒の一部は、第１のデフロスト配管１５に流入し、絞り装置１０で中圧まで減圧される。このときの冷媒の変化は図１１中の点（ｂ）から点（ｆ）で表される。
そして、中圧（点（ｆ））まで減圧された冷媒は、第２の電磁弁９−２を通り、並列熱交換器５−２に流入する。並列熱交換器５−２に流入した冷媒は、並列熱交換器５−２に付着した霜と熱交換することによって冷却される。

このように、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒を並列熱交換器５−２に流入させることで、並列熱交換器５−２に付着した霜を融かすことができる。このときの冷媒の変化は図１１中の点（ｆ）から点（ｇ）の変化で表される。
なお、デフロストを行う冷媒は、後ほど説明するように霜の温度（０℃）以上の０℃〜１０℃程度の飽和温度になっている。

デフロストを行った後の冷媒は、第２の流量制御装置７−２を通り、主回路に合流する点（ｈ）となる。合流した冷媒は、蒸発器として機能している並列熱交換器５−１に流入し、蒸発する。

ここで、デフロストを行う冷媒の飽和温度を０℃より高くかつ１０℃以下にする理由を図１２〜図１６を用いて説明する。
図１２は、冷媒としてＲ４１０Ａ冷媒を用いた空気調和装置において、デフロスト能力を固定してデフロスト対象の室外熱交換器５の圧力（図中では飽和液温度に換算済）を変化させた場合の、暖房能力を計算した結果である。
図１３は、冷媒としてＲ４１０Ａ冷媒を用いた空気調和装置において、デフロスト能力を固定してデフロスト対象の室外熱交換器５の圧力（図中では飽和液温度に換算済）を変化させた場合の、デフロスト対象の室外熱交換器５の前後エンタルピ差を計算した結果である。

図１４は、冷媒としてＲ４１０Ａ冷媒を用いた空気調和装置において、デフロスト能力を固定してデフロスト対象の室外熱交換器５の圧力（図中では飽和液温度に換算済）を変化させた場合の、デフロストに必要な流量を計算した結果である。

図１５は、冷媒としてＲ４１０Ａ冷媒を用いた空気調和装置において、デフロスト能力を固定してデフロスト対象の室外熱交換器５の圧力（図中では飽和液温度に換算済）を変化させた場合の、アキュムレータ６とデフロスト対象の室外熱交換器５の密度を計算した結果である。

図１６は、冷媒としてＲ４１０Ａ冷媒を用いた空気調和装置において、デフロスト能力を固定してデフロスト対象の室外熱交換器５の圧力（図中では飽和液温度に換算済）を変化させた場合の、デフロスト対象の室外熱交換器５の出口のサブクールＳＣを計算した結果である。

図１２に示すように、デフロスト対象の室外熱交換器５において、冷媒の飽和液温度が０℃より高く、１０℃以下となる場合に暖房能力が高くなり、それ以外の場合に暖房能力が低下していることがわかる。この原因を以下に示す。霜を融かすには冷媒の温度を０℃より高くする必要があるため、図１３からわかるように、飽和液温度を０℃以下にして、霜を融かそうとすると、点（ｇ）の位置が飽和ガスエンタルピよりも高くなり、冷媒の凝縮潜熱を利用できず、デフロスト対象の室外熱交換器５前後のエンタルピ差は小さくなる。
このとき、０℃から１０℃の最適な場合と同じくデフロストの能力を発揮しようとすると、デフロスト対象の室外熱交換器５に流入させるのに必要な流量は３〜４倍程度必要（図１４）になり、その分だけ暖房を行う室内機Ｂ、Ｃに供給できる冷媒流量が減少して暖房能力が低下する。

一方、デフロスト対象の室外熱交換器５の圧力を高くしていくと、図１５、図１６に示すように、デフロスト対象の室外熱交換器５の出口のサブクールＳＣが増え、冷媒密度が高くなる。つまり、デフロスト対象の室外熱交換器５に液冷媒の量が増えて必要な冷媒量が増大する。ビル用マルチエアコンは、暖房運転時に、アキュムレータ６のような液だめに冷凍サイクル中を循環しない余剰冷媒が存在する。しかし、デフロスト対象の室外熱交換器５の圧力の増大にしたがって必要な冷媒量が増え、アキュムレータ６にたまっている冷媒量は減少する。飽和温度が１０℃程度でアキュムレータが空になる。アキュムレータ６の余分な液がなくなると、冷凍サイクルの冷媒が不足し、圧縮機の吸入密度が下がるなどして、暖房能力が低下するのである。また、デフロスト対象の室外熱交換器５内で冷媒に温度ムラができ、霜が均一に融けにくくなる。

以上の理由より、デフロスト対象の室外熱交換器５の圧力は絞り装置１０で絞り、飽和温度換算で０℃より高くかつ１０℃以下にするとよい。なお、図５のような高圧方式ではデフロスト対象の室外熱交換器５の圧力が圧縮機の吐出圧力と同じになり、デフロスト対象の室外熱交換器５の圧力が高くなるので、絞り装置１０をつけたほうがよい。

また、潜熱を利用する中圧方式のデフロストを最大限活かしつつ、デフロスト中の冷媒の移動を抑え、融けムラをなくすことを考えると、デフロスト対象の室外熱交換器５の出口のサブクールＳＣが０Ｋの場合が最適な目標値である。サブクールの検知のための温度計や圧力計の精度を考慮に入れると、サブクールＳＣが０Ｋ〜５Ｋ程度になるように、デフロスト対象の室外熱交換器５の圧力を飽和温度換算で０℃より高くかつ６℃以下にすることが望ましい。

これまでに、デフロスト対象の室外熱交換器５の圧力を飽和温度換算で０℃以上にすることで、効率よくデフロストし、その分だけ暖房を行う室内機Ｂ、Ｃに供給できる冷媒流量を維持できる一方、圧力の上昇に従い、デフロスト対象の室外熱交換器５に必要な冷媒量が増えることを説明したので、次にデフロスト対象の室外熱交換器５への冷媒の供給方法について説明する。

図１５からわかるように、効率よくデフロストできる中圧デフロストまたは高圧デフロストを行うには暖房運転から暖房デフロスト運転に切り替える際に、デフロスト対象の室外熱交換器５の平均冷媒密度を６００ｋｇ／ｍ^３以上に上昇させる必要がある。
そこで、デフロスト対象の室外熱交換器５に素早く冷媒を供給するため、電磁弁１６を開いて余剰冷媒が溜まっているアキュムレータ６の底部から第１のバイパス配管１６ａを通して液になっている冷媒を追い出す。圧縮機１に液冷媒を戻して吸入密度を上昇させ、冷媒循環量を増やすことで、デフロスト対象の室外熱交換器５に冷媒を移動させる速度を上昇させることができる。

なお、Ｒ４１０Ａは飽和温度０℃におけるガス密度は３０ｋｇ／ｍ^３、液密度は１２００ｋｇ／ｍ^３であることから平均密度の計算式を用いると、デフロスト対象の室外熱交換器５の平均冷媒密度の条件である６００ｋｇ／ｍ^３は、乾き度換算で０〜０．２程度に相当する。使用する冷媒がかわった場合も、霜の温度は０℃で変わることはないので、飽和液温度が０℃となる圧力における乾き度が０〜０．２の密度になるようにデフロスト対象の室外熱交換器５に溜めるようにすればよい。

また、圧縮機に液バックさせすぎると圧縮機内の油が希釈されるため、液バックできる量には上限がある。圧縮機の信頼性が低下しないようにするため、絞り装置１７の抵抗により液バック量を圧縮機の許容可能な上限量以下になるように抑える。
なお、圧縮機の信頼性を上げるには、なるべく液バックさせない方がよい。外気温度が高かったりして圧縮機の吸入圧力が高い場合は、冷媒回路内の冷媒循環量は多いので、外気温度が低かったりして吸入圧力が低下する場合のみ電磁弁１６を開くようにしても良い。
なお、外気温度が０℃以上の場合は、霜は外気との熱交換により融けるので、外気温度の閾値としては、０℃程度にすればよい。また、圧力の閾値としてはＲ４１０Ａの場合、０．３ＭＰａ程度にすればよい。また、電磁弁１６をあけると圧縮機への液バック量が多すぎて、圧縮機の吐出温度や吐出スーパーヒート、圧縮機のシェル温度が所定値より下がった場合は、電磁弁１６を閉じる制御を入れることで圧縮機の信頼性の低下を抑えることができる。

ここで、暖房デフロスト運転中の絞り装置１０、及び、第２の流量制御装置７−１、７−２の動作の一例について説明する。
暖房デフロスト運転中、制御装置３０は、第２の流量制御装置７−２の開度を、デフロスト対象の並列熱交換器５−２の圧力が飽和温度換算で０℃〜１０℃程度になるように制御する。第２の流量制御装置７−１の開度は、第２の流量制御装置７−２の前後の差圧をつけて制御性を向上させるため、全開状態にする。また、暖房デフロスト運転中、圧縮機１の吐出圧力とデフロスト対象の並列熱交換器５−２の圧力との差は大きく変化しないため、絞り装置１０の開度は、事前に設計した必要なデフロスト流量に合わせて、開度を固定したままにする。

なお、デフロストを行う冷媒から放出された熱は、並列熱交換器５−２に付着した霜に移動するだけでなく、一部は外気に放熱される場合がある。このため、制御装置３０は、外気温度が低下するにしたがってデフロスト流量が増加するように、絞り装置１０及び、第２の流量制御装置７−２を制御するようにしても良い。これによって、外気温度にかかわらず、霜に与える熱量を一定にし、デフロストにかかる時間を一定にすることができる。

また、制御装置３０は、外気温度に応じて、着霜の有無を判定する際に用いる飽和温度の閾値、又は通常運転の時間等を変更してもよい。
つまり、外気温度が低下するにつれて、通常暖房運転の運転時間を短くして、暖房デフロスト運転開始時の着霜量を一定にする。これにより、暖房デフロスト運転中に、冷媒から霜に与える熱量が一定になる。
よって、絞り装置１０によってデフロスト流量を制御する必要が無くなり、絞り装置１０として、流路抵抗を一定にした安価な毛細管を用いることができる。

また、制御装置３０は、外気温度の閾値を設定し、外気温度が閾値（例えば外気温度が−５℃又は−１０℃など）以上の場合には暖房デフロスト運転を行い、外気温度が閾値未満の場合には室内機の暖房を止めて、複数の並列熱交換器の全面をデフロストする暖房停止デフロスト運転を行ってもよい。

外気温度が例えば−５℃又は−１０℃など、外気温度が０℃以下と低い場合は、もともと外気の絶対湿度が低く着霜量が少なく、着霜量が一定値になるまでの通常運転の時間が長くなる。室内機の暖房を止めて複数の並列熱交換器の全面をデフロストしても、室内機の暖房が停止する時間の割合は小さい。暖房デフロスト運転をした場合、デフロスト対象の室外熱交換器５から外気へ放熱することも考慮に入れると、外気温度に応じて、暖房デフロスト運転又は暖房停止デフロスト運転の何れかを選択的に行うことで、効率よくデフロストすることができる。

なお、暖房停止デフロスト運転では、流路切替装置２をＯＦＦ、第２の流量制御装置７−１、７−２を全開、第１の電磁弁８−２、８−１をＯＮ、第２の電磁弁９−１、９−２をＯＦＦ、絞り装置１０を閉、電磁弁１６を外気温度または圧縮機１の吸入圧力に基づいて開または閉に設定する。これにより、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置２、電磁弁８−１、電磁弁８−２を通過して、並列熱交換器５−１、５−２に流入し、並列熱交換器５−１、５−２に付着した霜を融かすことができる。
また、本実施の形態１のように、並列熱交換器５−１、５−２を一体型で構成し、デフロスト対象の並列熱交換器に室外ファン５ｆによって室外空気を搬送する場合、暖房デフロスト運転時に放熱量を減らすために、外気温度が下がるにつれてファン出力を落とすように変更してもよい。

［制御フロー］
図１７は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の制御フローである。
運転が開始される（Ｓ１）と、室内機Ｂ、Ｃの運転モードで冷房運転か暖房運転かの判断を行い（Ｓ２）、通常の冷房運転（Ｓ３）又は暖房運転（Ｓ４）の制御が行われる。暖房運転時には、着霜による伝熱、風量の低下による室外熱交換器５の伝熱性能の低下を考慮にいれて例えば式（１）に示すようなデフロスト開始条件を満たすか否か（つまり、着霜有無）の判定を行う（Ｓ５）。
（吸入圧力の飽和温度）＜（外気温度）−ｘ１ ・・・（１）
ｘ１は１０Ｋ〜２０Ｋ程度に設定すればよい。

式（１）を満たした場合、並列熱交換器を交互にデフロストする暖房デフロスト運転が開始される（Ｓ６）。今回は図２において室外熱交換器５の下段側の並列熱交換器５−２、上段側の並列熱交換器５−１の順にデフロストした場合の制御方法の一例を説明する。なお、デフロストする順は逆にしてもよい。暖房デフロスト運転に入る前の暖房通常運転での各バルブのＯＮ／ＯＦＦは、表１の「暖房通常運転」の欄に示した状態となっている。そして、この状態から、表１の「暖房デフロスト運転」の「５−１：蒸発器 ５−２：デフロスト」に示すように各バルブの状態を変更して暖房デフロスト運転が開始される（Ｓ６）。
（ａ）第１の電磁弁８−２ ＯＦＦ
（ｂ）第２の電磁弁９−２ ＯＮ
（ｃ）電磁弁１６ ＯＮ
（ｄ）絞り装置１０ 開く
（ｅ）第２の流量制御装置７−１ 全開にする
（ｆ）第２の流量制御装置７−２ 制御開始

デフロスト対象の並列熱交換器５−２の霜が融けてデフロスト終了条件を満たすまで、並列熱交換器５−２をデフロスト、並列熱交換器５−１を蒸発器とする暖房デフロスト運転を行う（Ｓ７、Ｓ８）。暖房デフロスト運転を継続して並列熱交換器５−２に付着した霜が融けてくると、第１の接続配管１３−２内の冷媒温度が上昇する。このため、デフロスト終了条件としては、例えば、第１の接続配管１３−２に温度センサを取り付け、式（２）に示すようにセンサ温度が閾値を超えた場合に終了と判定すればよい。
（インジェクション配管（例えば第１の接続配管１３−２）の冷媒温度）＞ｘ２ ・・・（２）
ｘ２は５〜１０℃に設定すればよい。
式（２）を満たした場合、並列熱交換器５−２のデフロストを行う暖房デフロスト運転が終了される（Ｓ９）。
（ａ）第２の電磁弁９−２ ＯＦＦ
（ｂ）第１の電磁弁８−２ ＯＮ
（ｃ）第２の流量制御装置７−１，７−２ 通常の中間圧制御

そして、各バルブを表１の「暖房デフロスト運転」の「５−１：デフロスト ５−２：蒸発器」に示す状態に変更し、今度は並列熱交換器５−１のデフロストを行う暖房デフロスト運転を開始する。（Ｓ１０）〜（Ｓ１３）は（Ｓ６）〜（Ｓ９）とバルブの番号が異なるだけであるため、省略する。

以上のように室外熱交換器５の上段の並列熱交換器５−２、下段の並列熱交換器５−１の順でデフロストすることで、根氷を防ぐことができる。上段の並列熱交換器５−２と下段の並列熱交換器５−１の両方のデフロストが完了して（Ｓ６）〜（Ｓ１３）の暖房デフロスト運転が終了すると、（Ｓ４）の暖房通常運転に戻る。

なお、暖房デフロスト運転モードに入ると、複数台に分割された室外熱交換器５は、最低１回デフロストされる。冷媒回路中に設置された温度センサなどで最後にデフロストした室外熱交換器５が暖房運転に復帰する際に、最初にデフロストした室外熱交換器５が着霜して伝熱性能が下がっていると判断した場合は、当該室外熱交換器５に対して２回目のデフロストを短時間行ってもよい。
以上説明したように、本実施の形態１によれば、暖房デフロスト運転によって、デフロストを行いつつ、連続して室内の暖房を行うことができる効果に加え、以下の効果がある。

すなわち、デフロスト対象の並列熱交換器５−２から流出した冷媒を、デフロスト対象以外の並列熱交換器５−１の上流側の主回路へ流入させる。このため、デフロストの効率を向上させることができる。
また、吐出配管１ａから分岐した高温高圧のガス冷媒の一部を、飽和温度換算で霜の温度と比較して高い０℃〜１０℃程度の圧力まで減圧し、デフロスト対象の室外熱交換器５に流入させることで、冷媒の凝縮潜熱を利用することができる。
また、アキュムレータ６の底から液冷媒を直接取り出し、圧縮機１による冷媒の循環流量を増やすことで、デフロスト対象の並列熱交換器５−２に必要な冷媒を素早く供給することができる。

また、飽和温度は０℃〜１０℃程度と、霜の温度との温度差が小さいため、デフロスト対象の室外熱交換器５出口のサブクール（過冷却度）は５Ｋ程度と小さく、デフロスト対象の室外熱交換器５の必要な冷媒量が少なくなり、効率の良いデフロストを開始するまでの時間を短縮することができる。
また、デフロスト対象の室外熱交換器５の伝熱管内の冷媒は気液二相の領域が大きくなり、霜との温度差が一定な領域が増え、熱交換器全体のデフロスト量を均一化できる。
また、デフロスト対象の室外熱交換器５から流出した冷媒を、蒸発器として機能している室外熱交換器５に流入させることで、冷凍サイクルの蒸発能力を維持して吸入圧力の低下を抑えることができる。

また、絞り装置１７により圧縮機１への多量の液バック量を防ぐことができる。
また、吸入圧力、圧縮機の吐出温度、シェル温度等をセンシングして電磁弁１６の開閉の条件を決めることで、圧縮機１への余計な液バックを防ぐことができる。
また、絞り装置１０の流量制御を行うと、デフロスト能力を可変にすることができる。
また、低外気温では絞り装置１０の流量を増やすことで、デフロストにかかる時間を一定にすることができる。

実施の形態２．
図１８は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置１０１の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。
以下、空気調和装置１０１が実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態２に係る空気調和装置１０１は、上記実施の形態１の空気調和装置１００の構成に加えて、第２のバイパス配管１８ａが圧縮機の吐出配管１ａと吸入配管１ｂに接続されている。また、第２のバイパス配管１８ａには、電磁弁１８と絞り装置１９が設置されている。なお、電磁弁１８を小型化して、電磁弁を流れる冷媒に圧力損失をつけ、絞り装置１９をなくしても良い。
なお、本実施の形態２における電磁弁１８と絞り装置１９は、本発明の「第２の絞り装置」に相当する。

制御装置３０は、暖房デフロスト運転を開始する際、外気温度の低下などにより圧縮機の吸入圧力が低下して冷媒循環量が減っている場合に、アキュムレータ６に溜まっている液の追い出し速度を上げる必要があると判断すると、電磁弁１８をあける。これによって、圧縮機１→第２のバイパス配管１８ａ→電磁弁１８→絞り装置１９→アキュムレータ６を、順次接続した第２の液冷媒輸送のための回路が開かれる。圧縮機から吐出された高温のガス冷媒がアキュムレータ６に流入することにより、アキュムレータ６に溜まった液冷媒を蒸発させることで高密度のガス冷媒を圧縮機に吸入させ、冷媒循環量を増やすことができる。

電磁弁１８の開閉を決める吸入圧力の判定基準の一例を以下に示す。室内熱交換器３−ｂ、３−ｃでは、ユーザーに冷風による不快感を与えない程度の温度の空気を室内に供給するため、室内温度と、室内熱交換器３−ｂ、３−ｃにおける冷媒圧力から換算される飽和温度との間に、所定以上の温度差（たとえば１０℃以上）をつける必要がある。

たとえば、パッケージエアコンディショナの性能試験の規格である日本工業規格ＪＩＳ−Ｂ８６１６によると、暖房運転時の室内温度は２０℃とされている。このとき冷媒の飽和温度は３０℃以上必要となり、圧縮機の吸入圧力は、Ｒ４１０Ａの場合、０．３ＭＰａ程度必要である。吸入圧力の低下に伴い冷媒密度が大きく低下することから０．３ＭＰａ以下の場合に電磁弁１８を開けばよい。

図１９に、電磁弁１８を通してアキュムレータ６に流入させるガス冷媒の流量に対する室内熱交換器３−ｂ、３−ｃの飽和温度を示す。デフロスト対象の室外熱交換器５より速く冷媒を供給するためには、ガス冷媒の流量を増やせばよいが、室内熱交換器３−ｂ、３−ｃ内の冷媒の飽和温度は減少していくことがわかる。よって、室内空気温度約２０℃との温度差１０℃以上を確保する冷媒の飽和温度３０℃とするには、ガス冷媒の全体流量に対するアキュムレータ６に供給するガス冷媒流量の比率であるガス冷媒流量比を０．６５未満に設定する必要がある。よって、電磁弁１８および絞り装置１９による抵抗を決める際は、ガス冷媒流量比が０．６５未満を満たすサイズにすればよい。

図２０は、実施の形態２に係る空気調和装置１０１の制御フローである。
この制御フローは、空気調和装置１０１のデフロスト制御中の電磁弁１６および電磁弁１８の制御を示すものである。
デフロスト制御が開始される（Ｓ７またはＳ１１）と、吸入圧力が所定値（例えば０．３ＭＰａ）以下かの判定により、アキュムレータ６から液冷媒を追い出す必要があるかの判断を行う（Ｓ１４）。この判定は前述のとおり、外気温度が０℃以下かなど、他の指標をもって行っても良い。また、Ｓ１４において、吸入圧力が所定値よりも低いなどして液冷媒を追い出す必要があると判定した場合、電磁弁１６および電磁弁１８を開く操作を行う（Ｓ１５〜Ｓ２０）。

なお、電磁弁１６を開けると、アキュムレータ６から圧縮機１に液バックさせることになるので、Ｓ１６のように圧縮機１の吐出温度が所定値よりも高いかなどの判定を行い、電磁弁１６を継続して開けても良いかの判断を行えばよい。また、Ｓ１６の判定基準については、前述のとおり、圧縮機の吐出スーパーヒートが所定値（例えば１０℃）以上ついているか、圧縮機のシェル温度などを測り、所定値（例えばシェル温度と吸入圧力から算出される飽和温度との差が１０℃以上）ついているかなどを基準にしても良い。

また、電磁弁１６が開いていても吸入圧力が低下している場合、電磁弁１８を開いてアキュムレータ６内の液を蒸発させて吸入圧力を上昇させる。さらに、Ｓ２１〜Ｓ２４のように、吸入圧力が十分回復してアキュムレータ６から冷媒を追い出す必要がなくなった場合は、電磁弁１８、電磁弁１６を順次閉じる。また、前述の式（２）のように、デフロストが完了したと判定した場合にも、電磁弁１８、電磁弁１６を閉じてデフロスト中の制御を終了する。なお、Ｓ２１における所定値はＳ１４における所定値と同じまたは大きな値に設定すればよい。Ｓ２１の所定値をＳ１４と同じにした場合は、所定値に一致しない限り常に電磁弁の開閉が行われるが、例えばＳ１４の所定値を０．３ＭＰａ、Ｓ２１の所定値を０．５〜０．６ＭＰａに設定して、電磁弁の開閉を行わない領域を設けることで、安定したデフロスト制御を行うことができる。

このように、デフロスト中のアキュムレータ６からデフロスト対象の室外熱交換器５への冷媒の供給は、第１のバイパス配管１６ａおよび第１の絞り装置（電磁弁１６）を用いて液冷媒を移動させることを基本とし、それでも足らない場合は第２のバイパス配管１８ａおよび第２の絞り装置（電磁弁１８）を用いてアキュムレータ６内の液を蒸発させて冷媒循環量を増やすことにより行われる。

このように第２のバイパス配管１８ａによる第２の液冷媒輸送手段を設けることにより、実施の形態１において説明した第１の液冷媒輸送手段による液バックに加えて、アキュムレータ６から流出するガス流量を増やす第２の液冷媒輸送手段により、より早く冷媒を移動させることができる。

実施の形態３．
図２１は、本発明の実施の形態３に係る空気調和装置１０２の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。
以下、空気調和装置１０２が実施の形態２と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態３に係る空気調和装置１０２は、上記実施の形態２の空気調和装置１０１の構成に代えて、第１のデフロスト配管１５が第１の接続配管１３−１、１３−２に接続されている。
また、上記実施の形態１の空気調和装置１００の構成に加え、主回路（第２の接続配管１２−１と第２の流量制御装置７−１、７−２との間）の配管と、第２の接続配管１４−１、１４−２とを接続する第２のデフロスト配管２２が設けられている。

第２のデフロスト配管２２には、開度を可変できる弁であり、例えば、電子制御式膨張弁で構成された第３の流量制御装置２１が設置されている。また、第２のデフロスト配管２２には、第２の接続配管１４−１、１４−２の各々に対応して電磁弁２０−１、２０−２が設けられている。
なお、本実施の形態３における第３の流量制御装置２１は、本発明の「第４の絞り装置」に相当する。

制御装置３０は、暖房通常運転を行っている際に着霜状態を解消するデフロストが必要と検知した場合、デフロスト対象の並列熱交換器５−２に対応する第２の電磁弁８−２を閉止し、第２の流量制御装置７−２を全閉状態にする。そして、制御装置３０は、第２の電磁弁９−２を開き、絞り装置１０の開度を予め設定した開度に開く。また、制御装置３０は、さらに、デフロスト対象の並列熱交換器５−２に対応する電磁弁２０−２を開き、第３の流量制御装置２１の開度を開く。

これによって、圧縮機１→絞り装置１０→第２の電磁弁９−２→並列熱交換器５−２→電磁弁２０−２→第３の流量制御装置２１→第２の流量制御装置７−１を、順次接続した中圧デフロスト回路が開かれ、暖房デフロスト運転が開始される。
暖房デフロスト運転中、制御装置３０は、第３の流量制御装置２１の開度を、デフロスト対象の並列熱交換器５−２の圧力（中圧）が、飽和温度換算で０℃〜１０℃程度になるように制御する。

また、上記実施の形態１、２と同様に、電磁弁１６を開くことによって、アキュムレータ６に溜まった液冷媒を追い出すことができる。また、上記実施の形態２と同様に電磁弁１８を開くことによってアキュムレータ６に高温のガス冷媒を流入させ、アキュムレータ６に溜まった液冷媒を蒸発させて追い出すことができる。
デフロスト運転の開始判断は図１７と同様に、運転が開始される（Ｓ１）と室内機Ｂ、Ｃの運転モードで冷房運転か暖房運転かの判断を行い（Ｓ２）、通常の冷房運転（Ｓ３）又は暖房運転（Ｓ４）の制御が行われ、暖房運転時には、着霜による伝熱、風量の低下による室外熱交換器５の伝熱性能の低下を考慮にいれて例えば式（１）に示すようなデフロスト開始条件を満たすか否か（つまり、着霜有無）の判定を行う（Ｓ５）。

本実施の形態３の暖房デフロスト運転においては、圧縮機１から吐出した高温高圧の冷媒の一部が第１のデフロスト配管１５によって、第１の接続配管１３−２へ流入し、デフロスト対象の並列熱交換器５−２へ供給される。そして、デフロストを行った後の冷媒は、第２のデフロスト配管２２を通り、第１の接続配管１３−１から主回路に合流する。
図２１に示すように、第１の接続配管１３−１、１３−２は、並列熱交換器５−１、５−２における空気の流れ方向の上流側の伝熱管５ａに接続されている。並列熱交換器５−１、５−２の伝熱管５ａは、空気の流れ方向に複数列設けられており、下流側の列へ順次流れる。

このため、デフロスト対象の並列熱交換器５−２へ供給される冷媒は、空気の流れ方向の上流側の伝熱管５ａから下流側に流れることとなり、冷媒の流れ方向と空気の流れ方向とを一致させることができる（並向流）。

以上説明したように、本実施の形態３によれば、デフロスト対象の室外熱交換器５で冷媒の流れの方向と空気の流れの方向を一致させることができる。また、冷媒の流れを並行流にすることで、デフロスト時に空気に放熱した熱を下流のフィン５ｂに付着している霜のデフロストを使うことができデフロストの効率が上がる。

実施の形態４．
図２２は、本発明の実施の形態４に係る空気調和装置１０３の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。
実施の形態４では、実施の形態１または実施の形態２において、中圧デフロストを開始するまでの冷媒移動制御運転における電磁弁１６、電磁弁１８の動作方法の詳細を述べる。

以下、空気調和装置１０３が実施の形態２に係る空気調和装置１０１と異なる部分を中心に説明する。圧縮機１の吸入圧力を測定する吸入圧力センサ３１が圧縮機１の吸入配管１ｃに設置されるとともに、デフロスト時の室外熱交換器５の圧力を測定する圧力センサ３２が第１のデフロスト配管１５に設置されている。なお、圧力センサ３２は、デフロスト時の室外熱交換器５の圧力を測定できればよく、第１の接続配管１３または第２の接続配管１４に付けておいてもよい。また、実施の形態１に係る冷媒回路と、実施の形態２に係る冷媒回路との相違点は電磁弁１８と、絞り装置１９の有無のみであるため、実施の形態１の冷媒回路図についての説明は省略する。

実施の形態１の図１５において説明したように、冷媒の凝縮潜熱を利用した効率の良い中圧デフロストをしようとすると、デフロスト対象の室外熱交換器５の冷媒密度を上昇させる、つまり、冷媒をデフロスト対象の室外熱交換器５に移動させる必要がある。そこで、暖房デフロスト運転は、中圧デフロストを開始するまでのデフロスト初期の冷媒移動制御運転と、冷媒が移動した後、中圧デフロスト運転をするための定時制御運転とが必要である。

デフロストにかかる時間を短縮するには、短時間でデフロスト対象の室外熱交換器５に必要な量の冷媒を移動させて定時制御運転を行うことが重要である。そこで、アキュムレータ６の底に溜まっている冷媒液をデフロスト対象の室外熱交換器５に移動させる。
具体的には、電磁弁１６を開き、アキュムレータ６の底に溜まっている冷媒液を第１のバイパス配管１６ａ、第１のバイパス配管１６ａにある電磁弁１６、絞り装置１７、圧縮機の吸入配管１ｃ、圧縮機１、圧縮機１の吐出配管１ａ、第１のデフロスト配管１５、第１のデフロスト配管１５にある絞り装置１０を通して冷媒をデフロスト対象の室外熱交換器５に移す。

なお、実施の形態２の冷媒回路においては、電磁弁１８を開き、圧縮機１から吐出されるホットガスを第２のバイパス配管１８ａを介してアキュムレータ６に流入させることで、アキュムレータ６に溜まっている冷媒液を蒸発させて圧縮機１に戻すことができ、より早く冷媒を移動させることができる。

図２３は、本発明の実施の形態４に係る冷媒移動制御運転における制御フローである。
暖房デフロスト制御を開始（Ｓ７）すると、冷媒移動制御運転を開始（Ｓ２７）し、電磁弁１６と、電磁弁１８を開ける（Ｓ２８）。なお、実施の形態１に係る冷媒回路では、電磁弁１６のみ開く。Ｓ２８の制御は、冷媒移動制御運転の終了条件（Ｓ２９）になるまで続けられる。この終了条件としては、例えば、圧力センサ３２の検出値が、飽和温度換算で０〜１０℃の間で設定される目標値となった時とする。また、センサの測定誤差なども考慮に入れて、冷媒移動制御運転の最短運転条件として、最低時間（例えば２分）を設定することや、最長運転条件として、最大時間（例えば６分）などを設定し、終了条件に組み込んでも良い。

Ｓ２９において、終了条件を満たした場合、冷媒移動制御運転を終了（Ｓ３０）し、定時制御運転に移行する（Ｓ３１）。なお、冷媒移動制御運転の終了時（Ｓ３０）においては、電磁弁１６や電磁弁１８を閉じる制御を行う。ただし、吸入圧力センサ３１の計測値が所定値（例えば０．３ＭＰａ）より低い場合、または、外気温度が所定値（例えば０℃）より低い場合など、冷凍サイクル内を循環する冷媒をさらに増やす必要があると判断した場合は、定時制御運転においても電磁弁１６、電磁弁１８を開くため、冷媒移動制御運転から定時制御運転にスムーズに移行することができる。

なお、上記実施の形態１〜４では、室外熱交換器５を分割する場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。互いに並列に接続された別個の室外熱交換器５を複数備える構成においても、上述した発明思想を適用することで、一部の室外熱交換器５をデフロスト対象とし、他の一部の室外熱交換器５で暖房運転を継続するように動作させることができる。

１ 圧縮機、１ａ 吐出配管、１ｂ 吸入配管、１ｃ 吸入配管、２ 流路切替装置（四方弁）、２−１ 四方弁、２−２ 四方弁、２−３ 四方弁、３−ｂ 室内熱交換器、３−ｃ 室内熱交換器、４−ｂ 第１の流量制御装置、４−ｃ 第１の流量制御装置、５−１ 並列熱交換器、５−２ 並列熱交換器、５ 室外熱交換器、５ａ 伝熱管、５ｂ フィン、５ｆ 室外ファン、６ アキュムレータ、７−１ 第２の流量制御装置、７−２ 第２の流量制御装置、８−１ 第１の電磁弁、８−２ 第１の電磁弁、９−１ 第２の電磁弁、９−２ 第２の電磁弁、１０ 絞り装置、１１−１ 第１の延長配管、１１−２ｂ 第１の延長配管、１１−２ｃ 第１の延長配管、１２−１ 第２の延長配管、１２−２ｂ 第２の延長配管、１２−２ｃ 第２の延長配管、１３−１ 第１の接続配管、１３−２ 第１の接続配管、１４−１ 第２の接続配管、１４−２ 第２の接続配管、１５ 第１のデフロスト配管、１６ 電磁弁、１６ａ 第１のバイパス配管、１７ 絞り装置、１８ 電磁弁、１８ａ 第２のバイパス配管、１９ 絞り装置、２０−１ 電磁弁、２０−２ 電磁弁、２１ 第３の流量制御装置、２２ 第２のデフロスト配管、３０ 制御装置、３１ 吸入圧力センサ、３２ 圧力センサ、１００ 空気調和装置、１０１ 空気調和装置、１０２ 空気調和装置、Ａ 室外機、Ｂ、Ｃ 室内機。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機と、室内熱交換器と、前記室内熱交換器に対応して設けられた第１の流量調整弁と、互いに並列に接続された複数の並列熱交換器と、アキュムレータと、を配管で順次接続して少なくとも暖房回路を形成する主回路と、前記圧縮機が吐出した冷媒の一部を分岐し、前記複数の並列熱交換器のうちいずれかを選択して冷媒を流入させる第１のデフロスト配管と、を有し、前記複数の並列熱交換器のうち特定の並列熱交換器がデフロスト対象熱交換器として凝縮器となり、前記デフロスト対象熱交換器以外が蒸発器として動作する暖房デフロスト運転が可能な空気調和装置において、前記暖房デフロスト運転時に前記デフロスト対象熱交換器から流出した冷媒を、前記デフロスト対象熱交換器以外の前記並列熱交換器の上流側の前記主回路へ流入させる第２のデフロスト配管と、前記デフロスト対象熱交換器から流出した冷媒を減圧する第４の絞り装置と、を有し、前記アキュムレータから液冷媒を前記デフロスト対象熱交換器に移動させる液冷媒輸送手段を設け、前記暖房デフロスト運転を行う際に前記液冷媒輸送手段によって移動した液冷媒を前記デフロスト対象熱交換器に供給することを特徴とする。

Claims (16)

1. 圧縮機と、室内熱交換器と、前記室内熱交換器に対応して設けられた第１の流量調整弁と、互いに並列に接続された複数の並列熱交換器と、アキュムレータと、を配管で順次接続して少なくとも暖房回路を形成する主回路と、
   前記圧縮機が吐出した冷媒の一部を分岐し、前記複数の並列熱交換器のうちいずれかを選択して冷媒を流入させる第１のデフロスト配管と、を有し、
   前記複数の並列熱交換器のうち特定の並列熱交換器がデフロスト対象熱交換器として凝縮器となり、前記デフロスト対象熱交換器以外が蒸発器として動作する暖房デフロスト運転が可能な空気調和装置において、
   前記アキュムレータから液冷媒を前記デフロスト対象熱交換器に移動させる液冷媒輸送手段を設け、
   前記暖房デフロスト運転を行う際に前記液冷媒輸送手段によって移動した液冷媒を前記デフロスト対象熱交換器に供給する空気調和装置。
2. 前記液冷媒輸送手段は、前記アキュムレータの底部から前記アキュムレータに溜まった液冷媒を前記圧縮機の吸入配管に戻す第１のバイパス配管と、前記第１のバイパス配管に設けられた第１の絞り装置と、を有する請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記第１のデフロスト配管には、前記暖房デフロスト運転時に前記圧縮機が吐出した冷媒を減圧する第３の絞り装置を設けた請求項１または請求項２に記載の空気調和装置。
4. 前記液冷媒輸送手段は、前記アキュムレータから、前記第１のバイパス配管、前記第１のバイパス配管の第１の絞り装置、前記圧縮機の吸入配管、前記圧縮機、前記圧縮機の吐出配管、前記第１のデフロスト配管、前記第１のデフロスト配管の第３の絞り装置を経由して、前記アキュムレータに溜まった液冷媒を前記デフロスト対象熱交換器に移動させる請求項２に従属する請求項３に記載の空気調和装置。
5. 前記液冷媒輸送手段は、前記暖房デフロスト運転時に前記圧縮機から吐出した冷媒の一部を前記アキュムレータに流入させる第２のバイパス配管と、前記第２のバイパス配管に設けられた第２の絞り装置と、を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
6. 前記暖房デフロスト運転時に前記デフロスト対象熱交換器から流出した冷媒を、前記デフロスト対象熱交換器以外の前記並列熱交換器の上流側の前記主回路へ流入させる第２のデフロスト配管と、前記デフロスト対象熱交換器から流出した冷媒を減圧する第４の絞り装置と、を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気調和装置。
7. 前記暖房デフロスト運転時に前記デフロスト対象熱交換器内の冷媒の圧力を、少なくとも前記第３の絞り装置または前記第４の絞り装置によって制御する請求項４に従属する請求項６に記載の空気調和装置。
8. 前記暖房デフロスト運転時に前記デフロスト対象熱交換器内の冷媒の圧力が、飽和温度換算で０℃〜１０℃の範囲内となるように制御する請求項７に記載の空気調和装置。
9. 前記暖房デフロスト運転時に前記液冷媒輸送手段は、前記デフロスト対象熱交換器内の冷媒の平均密度が、飽和液温度が０℃となる冷媒圧力における乾き度換算で０〜０．２の範囲となるよう前記アキュムレータから移動する液冷媒量を制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の空気調和装置。
10. 前記暖房デフロスト運転時に前記液冷媒輸送手段は、外気温度が規定値以下の場合に前記アキュムレータから前記デフロスト対象熱交換器に液冷媒を移動させる請求項１〜９のいずれか１項に記載の空気調和装置。
11. 前記暖房デフロスト運転時に前記液冷媒輸送手段は、前記圧縮機の吸入圧力が規定値以下に低下した場合に前記アキュムレータから前記デフロスト対象熱交換器に液冷媒を移動させる請求項１〜１０のいずれか１項に記載の空気調和装置。
12. 前記暖房デフロスト運転時に前記液冷媒輸送手段は、前記圧縮機の冷媒吐出温度または冷媒吐出スーパーヒートが規定値以上となるよう前記アキュムレータから移動する液冷媒量を制御する請求項１〜１１のいずれか１項に記載の空気調和装置。
13. 前記暖房デフロスト運転時に前記液冷媒輸送手段は、前記圧縮機のシェル温度が規定値以上となるよう前記アキュムレータから移動する液冷媒量を制御する請求項１〜１２のいずれか１項に記載の空気調和装置。
14. 前記液冷媒輸送手段は、前記アキュムレータから前記第１のバイパス配管を通して液冷媒を前記デフロスト対象熱交換器に供給しても前記圧縮機の吸入圧力が規定値以下に低下した場合に、前記圧縮機から吐出した冷媒の一部を前記第２のバイパス配管を通して前記アキュムレータに流入させる請求項２に従属する請求項５に記載の空気調和装置。
15. 前記デフロスト対象熱交換器内の冷媒の圧力を検出する圧力検知手段が設けられ、前記液冷媒輸送手段により冷媒を前記デフロスト対象熱交換器に移動させる冷媒移動制御運転は、前記圧力検知手段による検出値が所定値となると終了する請求項１〜１４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
16. 前記所定値は、前記飽和温度換算で０℃〜１０℃の範囲内となるように設定された請求項８に従属する請求項１５に記載の空気調和装置。

Images