JP2003240391A

JP2003240391A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2003240391A
Application number: JP2002045016A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Baba; 正信馬場; Masanori Aoki; 正則青木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2002-02-21
Publication date: 2003-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のヒートポンプ式空気調和機において
は、暖房運転時に着霜し、除霜運転を行なうが、除霜運
転後の冷媒回路の均圧に要する時間が長かった。また、
均圧が不充分で暖房運転に復帰することにより、冷媒音
の発生があった。【解決手段】本発明では、除霜運転後の冷媒回路の均
圧を促進するために、均圧運転において、冷凍サイクル
を構成する電子式膨張弁を全開とし、室外熱交換器のフ
ァンは高速で回転させ、圧縮機は停止させずに可能な限
り低い周波数にて運転させることにより均圧の促進、冷
媒音の低減を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホットガスを利用
し、室外熱交換器の霜取りを行う空気調和機に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ヒートポンプ式空気調和機の暖房運転に
おいて、室外熱交換器に付着した霜をホットガスを利用
して除霜し、除霜運転終了にて暖房運転に復帰するため
四方弁を切換える際、高圧側と低圧側の圧力差により低
圧側の室内機に冷媒が急激に流れ込むために冷媒音が発
生する。また、四方弁での高低圧差により、室外機と室
内機を接続する接続配管の振動が発生し、室内機まで伝
達している。

【０００３】これらの現象を緩和するため、除霜運転が
終了して圧縮機を停止してから四方弁を切りかえるまで
に時間を設けて、圧力差が小さくなった状態で四方弁を
切換え暖房運転を行う。この時、暖房の休止時間は実際
に除霜に要した時間と均圧に要した時間とを加えた時間
となるため、暖房運転時の運転率が確保できないことが
問題となっていた。また、均圧時間の短縮のため、除霜
運転終了後に圧縮機を停止するのと同時に室外機のファ
ンを運転して放熱を促進し、積極的に圧力差を小さくす
るといった方法も公知である。従来の除霜運転、均圧運
転及び暖房運転の各部の動作を示すタイムチャートの一
例を図４に示す。図４に示すように、運転モードで、除
霜運転後の均圧運転においては、圧縮機を停止し、室外
熱交換器のファンを運転するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記のように、暖房運
転の休止時間は実際に除霜に要した時間に均圧に要した
時間を加えた時間であるため、暖房運転時間を確保する
には均圧に要する時間をできるだけ小さくすることが必
要となる。ところが均圧時間を短くすると、実際には十
分に均圧できていない状態で圧縮機を起動させることに
なり、圧縮機に大きな負荷をかけることになる。

【０００５】本発明は、除霜運転後に、暖房運転に復帰
するとき、圧縮機へ大きな負荷がかかるのを低減させる
ことを目的とする。また、均圧時間を短縮することを目
的とする。また、除霜運転後に、暖房運転に復帰すると
きの冷媒音を低減する及び冷媒の均圧による振動を低減
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の空気
調和機は、容量可変の圧縮機、四方弁、室外熱交換器、
減圧装置及び室内熱交換器を配管接続した冷凍サイクル
を備えた空気調和機において、除霜運転終了後、圧縮機
の容量を除霜運転時の容量より小さくし運転するととも
に、室外熱交換器のファンを運転させる均圧運転を行う
ものである。

【０００７】また、請求項２の空気調和機は、請求項1
の空気調和機において、減圧装置を電子式膨張弁（ＬＥ
Ｖ）とし、均圧運転時、電子式膨張弁の開度を全開とす
るものである。

【０００８】また、請求項３の空気調和機は、請求項1
または請求項２の空気調和機において、冷凍サイクルの
高圧側と低圧側とを接続する開閉弁付きのバイパス回路
を備えたものである。

【０００９】また、請求項４の空気調和機は、請求項1
から請求項３のいずれかの空気調和機において、均圧運
転の運転時間の終了をタイマーで決定するものである。

【００１０】また、請求項５の空気調和機は、請求項1
から請求項３のいずれかの空気調和機において、室外熱
交換器と室内熱交換器に、それぞれ温度センサーを設置
し、両温度センサーの検出温度の温度差が所定の値より
小さくなった場合に、均圧運転の終了とするものであ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１に実施の形態
１の空気調和機の冷媒回路図及び霜取り（除霜運転）
時、均圧（均圧運転時）時、暖房（暖房運転）時の冷媒
の流れを示す。図１において、１は圧縮機、２は四方
弁、３はファン（図示省略）を持つ室外熱交換器、４は
減圧装置であり、流量調整可能な電子式膨張弁（ＬＥ
Ｖ）、５はファン（図示省略）を持つ室内熱交換器であ
り、これらで冷凍サイクルを構成するる。なお、実線の
矢印は、冷房運転、除霜運転時、均圧運転の冷媒の流れ
であり、点線矢印は、暖房運転時の冷媒の流れである。
そこで、冷房運転時は、室外熱交換器３が凝縮器、室内
熱交換器５が蒸発器となり、暖房運転時は、室外熱交換
器３及び室内熱交換器５は、それぞれ、逆となる。除霜
運転時、圧縮機１で高温高圧に圧縮された冷媒は実線矢
印のように四方弁２を通って室外熱交換器３に送られ、
室外熱交換器３に付着した霜を融解させ、この過程で冷
却された冷媒は電子膨張弁４で減圧され、室内熱交換器
５および前記四方弁２を通り、圧縮機１の吸込み側に戻
る経路で循環する。

【００１２】本実施の形態による除霜運転、均圧運転及
び暖房運転の各部の動作を示すタイムチャートを図２に
示す。図２の運転モードに示すように、経時的に除霜運
転、均圧運転それから暖房運転に戻る場合が示されてい
る。霜取り判定で、除霜終了との判定をすると、除霜運
転を終了し、均圧運転に入る。均圧運転では、冷媒回路
の四方弁は除霜運転と同じであり、圧縮機１は運転する
が、除霜運転よりインバータの周波数を小さくする、望
ましくは最小周波数とする（下限周波数まで下げる）。
即ち、圧縮機１の容量を小さくする、望ましくは容量を
最小とする（下限容量とする）。室外熱交換器３のファ
ンは、除霜運転時の停止状態から運転を開始する、望ま
しくは最大回転数とする。

【００１３】電子膨張弁（ＬＥＶ）の開度は、除霜運転
時の開度より大きくする、望ましくは最大開度とする。
除霜運転が終了に近づくと室外熱交換器３において霜の
融解により冷媒から奪う熱が減っていき、除霜運転終了
時には冷媒を凝縮させる熱が最小となるため、高圧圧力
が最も高くなっている。均圧運転においては、圧縮機１
の容量を小さくする（望ましくは最小の容量とする）こ
と、室外熱交換器３のファンを運転する（望ましくは最
大回転数とする）こと及び電子式膨張弁の開度を大きく
する（望ましくは最大開度とする）こと、これらの三者
を同時に実施することにより、急速に高低圧を減じ、均
圧化でき均圧時間を短縮できる。少なくとも圧縮機の容
量の低下（望ましくは最小の容量とする）及び室外ファ
ンの運転開始（望ましくは最大回転数とする）により高
低圧を減じ、均圧化でき均圧時間を短縮できる。圧縮機
は、吐出、吸入の均圧状態によらず、起動時にはメカに
大きな負荷がかかる。圧縮機を停止し、均圧運転を行っ
たとしても、充分な均圧状態までには時間を要するた
め、圧縮機の負荷を考慮すると、圧縮機を低速で運転し
た方がベターである。

【００１４】均圧運転時間をタイマーにより計測し、所
定の時間継続後、冷媒回路で四方弁２を切換えることに
より冷媒回路を霜取り回路から暖房回路に切換える。暖
房運転では、圧縮機の周波数、電子式膨張弁の開度及び
室外ファンの回転数は制御状態で運転される。以上のよ
うに、除霜運転モードの後に、前記の均圧運転モードを
設けるこにより、除霜運転から暖房運転に復帰する際
に、高低圧の均圧化が促進され、圧縮機１へ大きな負荷
がかかることが防止され、また高低圧差による室内機で
の冷媒音や、内外接続配管の振動の発生を低減すること
ができる。

【００１５】実施の形態２．図３に実施の形態２の空気
調和機の冷媒回路図及び霜取り（除霜運転）時、均圧
（均圧運転）時、暖房（暖房運転）時の冷媒の流れを示
す。実施の形態２の冷媒回路は、冷凍サイクルの高圧側
と低圧側とを接続する開閉弁付きのバイパス回路を設け
た他は実施の形態１の冷媒回路と同じである。

【００１６】図３において、１は圧縮機、２は四方弁、
３はファン（図示省略）を持つ室外熱交換器、４は減圧
装置であり、流量調整可能な電子式膨張弁（ＬＥＶ）、
５はファン（図示省略）を持つ室内熱交換器、６は冷凍
サイクルの高圧側と低圧側とを接続するバイパス回路で
あり、本実施の形態では、圧縮機の吐出部及び吸入部を
バイパスさせるバイパス回路である。７は冷凍サイクル
の高圧側と低圧側のバイパス回路６の開閉を行う開閉弁
である電磁弁である。なお、実線の矢印は、冷房運転、
除霜運転時の冷媒の流れ、太い点線の矢印は均圧運転の
冷媒の流れ、細い点線の矢印は暖房運転の冷媒の流れで
ある。

【００１７】除霜運転時、電磁弁７は閉じており、他の
機器の動作は実施の形態１と同じであるので省略する。
均圧運転において、圧縮機１、電子式膨張弁４及び室外
ファンの動作は同じである。電磁弁７は開放とする。電
磁弁７を開とすることでバイパス回路６を冷媒が流れ、
高低圧の均圧をさらに促進することができる。即ち、均
圧運転においては、実施の形態１に記載の圧縮機１の容
量、室外熱交換器３のファンの回転数及び電子式膨張弁
（ＬＥＶ）の開度の制御にバイパス回路６の開閉弁であ
る電磁弁７の開とする制御を追加する。なお、冷凍サイ
クルの高圧側と低圧側を接続するバイパス回路６として
は、図３に示す圧縮機１の吐出部と吸入部をバイパスさ
せる代りに、四方弁２と室外熱交換器３間の配管と圧縮
機１の吸入部をバイパスさせる、又は室外熱交換器３を
バイパスさせてもよい。

【００１８】実施の形態３．本実施の形態は、均圧運転
の終了の判定方法を変えたものであリ、その他の点は、
実施の形態１、２と同じである。均圧運転の終了をタイ
マーで行うのではなく、室外熱交換器５の中間部の温度
及び室内熱交換器３の中間部の温度を、それぞれ温度セ
ンサーを設けて検出し、両検出温度の温度差が均圧が進
行することにより縮小し、ある所定の閾値よりも小さく
なった時点で均圧運転終了とする。但し、中間部の温度
とはせずに、例えば、入口温度または出口温度とし、そ
れぞれ対応の閾値を設定してもよい。この方法によれ
ば、空気条件の違いで均圧にかかる時間に差異がある場
合でも、冷媒回路が均圧状態になったことが確実に判定
できる。

【００１９】

【発明の効果】本発明の請求項１の空気調和機は、容量
可変の圧縮機、四方弁、室外熱交換器、減圧装置及び室
内熱交換器を配管接続した冷凍サイクルを備えた空気調
和機において、除霜運転終了後、圧縮機の容量を除霜運
転時の容量より小さくし運転するとともに、室外熱交換
器のファンを運転させる均圧運転を行うので、均圧運転
で均圧が進み、除霜運転後に、暖房運転に復帰すると
き、圧縮機へ大きな負荷がかかるのを低減させ、冷媒音
を低減させ、さらに冷媒の均圧による振動を低減する。
また、均圧時間を短縮することができる。

【００２０】また、請求項２の空気調和機は、請求項1
の空気調和機において、減圧装置を電子式膨張弁（ＬＥ
Ｖ）とし、均圧運転時、電子式膨張弁の開度を全開とす
るので、均圧運転において、均圧時間をさらに短縮でき
る。

【００２１】また、請求項３の空気調和機は、請求項1
または請求項２の空気調和機において、冷凍サイクルの
高圧側と低圧側とを接続する開閉弁付きのバイパス回路
を備えたので、均圧運転時にバイパス回路の開閉弁を開
くことにより、均圧が一層促進され、さらに均圧時間を
短縮できる。

【００２２】また、請求項４の空気調和機は、請求項1
から請求項３のいずれかの空気調和機において、均圧運
転の運転時間の終了をタイマーで決定するので、均圧運
転の終了が容易に判定できる。

【００２３】また、請求項５の空気調和機は、請求項1
から請求項３のいずれかの空気調和機において、室外熱
交換器と室内熱交換器に、それぞれ温度センサーを設置
し、両温度センサーの検出温度の温度差が所定の値より
小さくなった場合に、均圧運転の終了とするので、空気
条件の違いで均圧にかかる時間に差異がある場合でも、
冷媒回路が均圧状態になったことが確実に判定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の空気調和機の冷媒回
路図及び霜取り運転、均圧運転、暖房運転時の冷媒流れ
を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態１の除霜運転、均圧運転
及び暖房運転時のタイムチャート図である。

【図３】本発明の実施の形態２の空気調和機の冷媒回
路図及び霜取り運転、均圧運転、暖房運転時の冷媒流れ
を示す図である。

【図４】従来の除霜運転、均圧運転及び暖房運転時の
タイムチャート図である。

【符号の説明】

１圧縮機、２四方弁、３室外熱交換器、４減圧
装置（電子式膨張弁）、５室内熱交換器、６バイパ
ス回路、７開閉弁。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容量可変の圧縮機、四方弁、室外熱交換
器、減圧装置及び室内熱交換器を配管接続した冷凍サイ
クルを備えた空気調和機において、除霜運転終了後、前記圧縮機の容量を除霜運転時の容量
より小さくし運転するとともに、前記室外熱交換器のフ
ァンを運転させる均圧運転を行うことを特徴とする空気
調和機。
【請求項２】前記減圧装置を電子式膨張弁（ＬＥＶ）
とし、均圧運転時、前記電子式膨張弁の開度を全開とす
ることを特徴とする請求項1記載の空気調和機。
【請求項３】冷凍サイクルの高圧側と低圧側とを接続
する開閉弁付きのバイパス回路を備えたことを特徴とす
る請求項1または請求項２記載の空気調和機。
【請求項４】均圧運転の運転時間の終了をタイマーで
決定することを特徴とする請求項1から請求項３のいず
れかに記載の空気調和機。
【請求項５】室外熱交換器と室内熱交換器に、それぞ
れ温度センサーを設置し、両温度センサーの検出温度の
温度差が所定の値より小さくなった場合に、均圧運転の
終了とすることを特徴とする請求項1から請求項３のい
ずれかに記載の空気調和機。