JP2018128158A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータ圧縮機を備える空気調和機において、除霜後の暖房運転復帰時に室温が暖房設定温度近傍に到達する時間を短縮する。【解決手段】インバータ圧縮機１１は、インバータ制御による運転周波数の変更によって冷媒回路１０の冷媒循環量を変更できるように構成され、放熱器である室内熱交換器１６に向かって流れる冷媒を圧縮する。膨張弁１４は、膨張弁開度の調整によって室内熱交換器１６に向かって流れる冷媒を減圧するときの抵抗を変化させる。インバータ圧縮機１１は、蒸発器である室外熱交換器１３の除霜後の暖房運転復帰時に、室温と暖房設定温度との差に基づいて決められる運転周波数で運転される。膨張弁１４は、室外熱交換器１３の除霜後の暖房運転復帰時に、室温と暖房設定温度との差に応じて変更される補正値を除霜前の除霜前開度に加えて得られる暖房復帰時開度に膨張弁開度が調整される。【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機、特に、蒸発器の除霜を行う空気調和機に関する。

従来より、蒸発器を備える空気調和機では、暖房運転の際に蒸発器に霜が着くことから霜を取るために除霜運転が行われる。このような空気調和機の中には、除霜運転をしている間、蒸発器を加熱するために暖房運転を中断するものがある。暖房運転を中断する間は暖房対象空間の暖房ができないために、暖房対象空間の室温が低下することがある。そこで、例えば特許文献１（特開昭６０−７１８３８号公報）に記載されている空気調和機では、室内温度制御による運転再開あるいは除霜運転終了後の暖房運転復帰に際して運転の立ち上がり特性を向上するために電動式膨張弁の膨張弁開度を、除霜運転開始前に記憶した除霜運転開始直前の膨張弁開度よりもαだけ大きい膨張弁開度に設定する制御が行われている。

しかしながら、特許文献１に記載されている空気調和機では、圧縮機がオンオフ制御しかされないために、除霜運転から暖房運転に復帰したときに膨張弁開度αだけ常に大きく開くような制御になっている。特許文献１に記載されている制御を、圧縮機にインバータ圧縮機を用いてインバータ圧縮機の運転周波数を暖房対象空間の室温と暖房設定温度との差に基づいて変化させる空気調和機に適用しようとすると不具合を生じる。例えば、特許文献１のαの値が大きい場合には、除霜運転時に低下する室温が小さいときに膨張弁開度が開き過ぎになって、室内にある凝縮器の温度の上昇が遅くなり、暖房設定温度に達するのに時間が掛かる。逆に、特許文献１のαの値が小さい場合には、除霜運転時に室温が大幅に低下して暖房運転に復帰したときに運転周波数が大幅に上昇すると、除霜前の膨張弁開度にαを加えた値を膨張弁開度としたのでは膨張弁の開き具合が不十分になってしまって目標吐出管温度のオーバーシュートを起こして保護機能が働き、かえって暖房設定温度に達するのに時間が掛かってしまうことがある。

本発明の課題は、インバータ圧縮機を備える空気調和機において、除霜後の暖房運転復帰時に室温が暖房設定温度近傍に到達する時間を短縮することである。

本発明の第１観点に係る空気調和機は、冷媒回路を循環する冷媒から放熱させるために冷媒の熱交換を行う放熱器と、冷媒回路を循環する冷媒を蒸発させて冷媒の熱交換を行う蒸発器と、インバータ制御による運転周波数の変更によって冷媒回路の冷媒循環量を変更できるように構成され、放熱器に向かって流れる冷媒を圧縮するインバータ圧縮機と、放熱器と蒸発器との間に配置され、膨張弁開度の調整によって蒸発器に向かって流れる冷媒を減圧するときの抵抗を変化させる膨張弁と、を備え、インバータ圧縮機は、蒸発器の除霜後の暖房運転復帰時に、暖房対象空間の室温と暖房設定温度との差に基づいて決められる運転周波数で運転され、膨張弁は、蒸発器の除霜後の暖房運転復帰時に、暖房対象空間の室温と暖房設定温度との差に応じて変更される補正値を除霜前の除霜前開度に加えて得られる暖房復帰時開度に膨張弁開度が調整される。

第１観点に係る空気調和機では、蒸発器の除霜後の暖房運転復帰時に、膨張弁開度が、暖房対象空間の室温と暖房設定温度との差に基づいて決められる補正値を除霜前の除霜前開度に加えて得られる暖房復帰時開度に調整されることから、暖房対象空間の室温と暖房設定温度との差に基づいて決められるインバータ圧縮機の運転周波数との調和を図ることができる。例えば、暖房対象空間の室温と暖房設定温度との差が大きくて運転周波数が除霜前に比べて大幅に上昇するときには暖房復帰時開度を大幅に広げることができ、それらの差が小さくて除霜前に比べて運転周波数の上昇幅が小さいときには暖房復帰時開度もそれに合わせて広げすぎないように調整することができる。

本発明の第２観点に係る空気調和機は、第１観点に係る空気調和機において、補正値は、インバータ圧縮機の運転周波数に基づいて決定される、ものである。

第２観点に係る空気調和機では、補正値がインバータ圧縮機の運転周波数に基づいて決定されることから、膨張弁開度をインバータ圧縮機の運転周波数に連動させることができる。

本発明の第３観点に係る空気調和機は、第２観点に係る空気調和機において、インバータ圧縮機は、暖房運転復帰直後には運転周波数を段階的に大きくするように制御され、膨張弁は、暖房運転復帰直後にはインバータ圧縮機の運転周波数とともに膨張弁開度が暖房復帰時開度まで段階的に大きくなるように制御される、ものである。

第３観点に係る空気調和機では、暖房運転復帰直後には、インバータ圧縮機の運転周波数とともに膨張弁開度が暖房復帰時開度まで段階的に大きくなるように制御されることから、インバータ圧縮機の保護を図りながら暖房復帰時の温度上昇を向上させることができる。

本発明の第４観点に係る空気調和機は、インバータ圧縮機は、起動時及びサーモオフからサーモオンに変化した時には、予め設定されている周波数から目標運転周波数まで運転周波数を順次上昇させるように制御され、膨張弁は、起動時及びサーモオフからサーモオンに変化した時には、予め設定されている膨張弁開度から冷媒回路が安定する膨張弁開度にフィードバック制御により調整される、ものである。

第４観点に係る空気調和機では、起動時及びサーモオフからサーモオンに変化した時には、除霜運転から暖房運転に復帰したときとは異なり、膨張弁は、室温と暖房設定温度との差とは無関係に、予め設定されている膨張弁開度から冷媒回路が安定する膨張弁開度にフィードバック制御により調整される。

本発明の第１観点に係る空気調和機では、暖房対象空間の室温と暖房設定温度との差の大小に拘わらず、除霜後の暖房運転復帰時に室温が暖房設定温度近傍に到達する時間を短縮することができる。

本発明の第２観点に係る空気調和機では、暖房運転復帰時に室温が大きく下がることに起因する目標吐出管温度の過上昇抑制機能を向上させることができ、暖房運転復帰時に室温があまり下がらない場合に膨張弁開度が開け過ぎとなるのを抑制する機能を向上させることができる。

本発明の第３観点に係る空気調和機では、インバータ圧縮機の保護を図りながら、室温が暖房設定温度近傍に到達する時間を短縮する効果を向上させることができる。

本発明の第４観点に係る空気調和機では、インバータ圧縮機の保護が十分に図られる。

実施形態に係る空気調和機の構成の概要を示す回路図。 空気調和機の制御系統の構成の概要を示すブロック図。 （ａ）除霜のときのインバータ圧縮機の運転周波数を示すタイミングチャート、（ｂ）除霜時の室内ファンの上限に関する制御を説明するためのタイミングチャート、（ｃ）除霜時の四路切換弁の動作を説明するためのタイミングチャート、（ｄ）除霜時の室外ファンの制御を説明するためのタイミングチャート、（ｅ）除霜のときの膨張弁開度の変化を示すタイミングチャート。 除霜のときのインバータ圧縮機と膨張弁の制御を説明するためのフローチャート。

（１）全体構成
本発明の一実施形態に係る空気調和機の構成の概要について図１を用いて説明する。図１に示されている空気調和機１は、室内の壁面などに取り付けられる室内機３と、屋外に設置される室外機２とを備えている。空気調和機１は、冷媒回路１０を備えており、冷媒回路１０の中の冷媒を循環させることにより蒸気圧縮式冷凍サイクルを実行することができる。冷媒が循環する冷媒回路１０を形成するために、連絡配管４によって、室内機３と室外機２が接続されている。また、図２に示されているように、空気調和機１は、内部の機器を制御するために制御部５０を備えている。空気調和機１には、リモートコントローラ５が付属しており、このリモートコントローラ５は、例えば赤外線を用いて制御部５０と通信する機能を持っている。ユーザは、このリモートコントローラ５を用いて空気調和機１に対して種々の設定を行うことができる。

（１−１）冷媒回路１０
冷媒回路１０は、インバータ圧縮機１１と、四路切換弁１２と、室外熱交換器１３と、膨張弁１４と、アキュムレータ１５と、室内熱交換器１６とを備えている。インバータ圧縮機１１は、吸入口から冷媒を吸入し、内部で圧縮した冷媒を吐出口から四路切換弁１２の第１ポートに対して吐出する。インバータ圧縮機１１は、インバータによる回転数制御を行う容量可変の圧縮機である。インバータ圧縮機１１の運転周波数が高くなるほど冷媒循環量が多くなり、逆に運転周波数が低くなると冷媒循環量が減少する。

四路切換弁１２は、第１ポート以外に、室外熱交換器１３に接続された第２ポートと、アキュムレータ１５に接続された第３ポートと、室内熱交換器１６に接続された第４ポートとを有する。この四路切換弁１２は、第１ポートと第２ポートの間を冷媒が流れるとともに第３ポートと第４ポートの間を冷媒が流れる実線で示された状態と、第１ポートと第４ポートの間を冷媒が流れるとともに第２ポートと第３ポートの間を冷媒が流れる破線で示された状態とを切り換えることができる。四路切換弁１２は、空気調和機１が暖房運転をするときに、第１ポートと第４ポートとの間で冷媒を流通させると同時に第２ポートと第３ポートの間で冷媒を流通させる。また、空気調和機１が冷房運転をするとき及び逆サイクルデフロスト運転をするとき、四路切換弁１２は、第１ポートと第２ポートの間で冷媒を流通させると同時に第３ポートと第４ポートの間で冷媒を流通させる。

室外熱交換器１３は、四路切換弁１２の第２ポートとの間で冷媒を流通させるための第１出入口を有するとともに、膨張弁１４との間で冷媒を流通させるための第２出入口を有している。室外熱交換器１３は、室外熱交換器１３の第１出入口と第２出入口との間に接続された伝熱管（図示せず）を流れる冷媒と室外空気との間で熱交換を行わせる。

膨張弁１４は、室外熱交換器１３と室内熱交換器１６との間に配置されている。膨張弁１４は、室外熱交換器１３と室内熱交換器１６の間を流れる冷媒を膨張させて減圧する機能を有している。膨張弁１４は、膨張弁開度を変更することができるように構成されており、膨張弁開度を小さくすることにより膨張弁１４を通過する冷媒の流路抵抗が増加し、膨張弁開度を大きくすることにより膨張弁１４を通過する冷媒の流路抵抗が減少する。このような膨張弁１４は、暖房運転では、室内熱交換器１６から室外熱交換器１３に向かって流れる冷媒を膨張させて減圧し、冷房運転及び逆サイクルデフロスト運転では、室外熱交換器１３から室内熱交換器１６に向かって流れる冷媒を膨張させて減圧する。また、冷媒回路１０に取り付けられている他の機器の状態が変化しなくても、膨張弁１４の膨張弁開度が変化すると、冷媒回路１０を流れる冷媒の流量が変化する。

室内熱交換器１６は、膨張弁１４との間で液冷媒を流通させるための第２出入口を有するとともに、四路切換弁１２の第４ポートとの間でガス冷媒を流通させるための第１出入口を有している。室内熱交換器１６は、例えば、複数のフィンと、複数のフィンを貫く複数の伝熱管とで構成されている。そして、室内熱交換器１６の第１出入口と第２出入口との間に接続された伝熱管（図示せず）を流れる冷媒と室内空気との間で熱交換を行わせる。室内熱交換器１６は、室内機３の運転状態に応じて蒸発器または放熱器として機能する。なお、ここではフィンと伝熱管によって構成されている室内熱交換器１６について説明しているが、本発明で用いられる室内熱交換器１６は、フィンアンドチューブ式の熱交換器には限られるものではなく、例えば伝熱管の代わりに扁平多穴管を使用した熱交換器を用いることもできる。

四路切換弁１２の第３ポートとインバータ圧縮機１１の吸入口との間には、アキュムレータ１５が配置されている。アキュムレータ１５では、四路切換弁１２の第３ポートからインバータ圧縮機１１に流れる冷媒がガス冷媒と液冷媒とに分離される。そして、アキュムレータ１５からインバータ圧縮機１１の吸入口には主にガス冷媒が供給される。

室外機２は、伝熱管を流れる冷媒と室外空気との熱交換を促進するため、室外熱交換器１３を通過する室外空気の気流を発生させる室外ファン２１を備えている。この室外ファン２１は、回転数を変更できる室外ファンモータ２１ａによって駆動される。また、室内機３は、伝熱管を流れる冷媒と室内空気との熱交換を促進するため、室内熱交換器１６を通過する室内空気の気流を発生させる室内ファン３１を備えている。この室内ファン３１は、回転数を変更できる室内ファンモータ３１ａによって駆動される。

（１−２）制御系統の構成の概要
図２に示されているように、制御部５０は、室外機２内に内蔵されている室外制御装置２６と室内機３内に内蔵されている室内制御装置３５とを有している。これら室外制御装置２６と室内制御装置３５とは、相互に信号線で接続され、互いに信号を送受信できるように構成されている。

室外機２の室外制御装置２６は、インバータ圧縮機１１、四路切換弁１２、膨張弁１４及び室外ファン２１などを制御する。そのために、室外機２は、室外空気の温度を測定するための室外温度センサ２２と、室外熱交換器１３の特定の場所を流れる冷媒の温度を測定するための室外熱交換器温度センサ２３と、インバータ圧縮機１１から吐出される冷媒の温度を検出するための吐出管温度センサ２４と、インバータ圧縮機１１に吸入される冷媒の温度を検出するための吸入管温度センサ２５とを備えている。そして、室外制御装置２６は、室外温度センサ２２乃至吸入管温度センサ２５が測定した温度に関する信号を受信するために、室外温度センサ２２乃至吸入管温度センサ２５に接続されている。この室外制御装置２６は、例えばＣＰＵ（図示せず）とメモリ２６ａを含んでおり、メモリ２６ａに記憶されているプログラムなどに従って室外機２の制御を行うことができる構成になっている。

室内機３の室内制御装置３５は、室内ファン３１などを制御する。そのために、室内機３は、室内空気の温度を測定するための室温センサ３２と、室内熱交換器１６の特定の場所を流れる冷媒の温度を測定するための室内熱交換器温度センサ３３とを備えている。そして、室内制御装置３５は、室温センサ３２及び室内熱交換器温度センサ３３が測定した温度に関する信号を受信するために、室温センサ３２及び室内熱交換器温度センサ３３に接続されている。この室内制御装置３５は、例えばＣＰＵ（図示せず）とメモリ３５ａを含んでおり、メモリ３５ａに記憶されているプログラムなどに従って室内機３の制御を行うことができる構成になっている。

リモートコントローラ５は、運転スイッチ５１、運転切換スイッチ５２、温度設定スイッチ５３、風向設定スイッチ５４及び風量設定スイッチ５５を備えている。ユーザはこれらのスイッチなどを使って空気調和機１の設定及び操作を行うことができる。運転スイッチ５１は、空気調和機１の運転と停止とを切り換えるためのスイッチであって、運転スイッチ５１が操作される毎に運転と停止とが交互に切り換わる。運転切換スイッチ５２は、例えば、冷房運転と暖房運転とを選択するときに用いられる。温度設定スイッチ５３は、ユーザが望む室温を入力するために用いられるスイッチである。また、風向設定スイッチ５４は、風向に関する設定を行うためのスイッチである。風量設定スイッチ５５は、風量を入力するために用いられるスイッチである。

制御部５０は、温度設定スイッチ５３を用いて入力された設定温度Ｔｓに基づいて、目標温度Ｔｔを設定する。暖房運転では、例えば、設定温度Ｔｓに一定値α１を加えて得られる温度（Ｔｓ＋α１）を目標温度Ｔｔとする。あるいは、所定の関数ｆ１（ｘ）に従って計算された値β１を設定温度Ｔｓから差し引いて得られる温度（Ｔｓ＋β１）を目標温度Ｔｔとしてもよい。目標温度Ｔｔよりも室温Ｔｒが高くなれば、制御部５０は空気調和機１をサーモオフさせる。なお、制御部５０は、一定値α２を設定温度Ｔｓから差し引いて得られる温度（Ｔｓ−α２）よりも室温Ｔｒが低くなれば、制御部５０が空気調和機１をサーモオンさせる。あるいは、所定の関数ｆ２（ｘ）に従って計算された値β２を設定温度Ｔｓから差し引いて得られる温度（Ｔｓ−β１）よりも室温Ｔｒが低くなれば、制御部５０が空気調和機１をサーモオンさせるように設定されてもよい。サーモオン状態ではインバータ圧縮機１１が駆動されていて冷媒による熱の移動があるが、サーモオフ状態ではインバータ圧縮機１１が停止していて冷媒による熱の移動が停止されている。

制御部５０は、上述のような種々のセンサの測定値とリモートコントローラ５から入力される指令に基づき、空気調和機１を構成する種々の機器を制御する。暖房運転時のインバータ圧縮機１１の運転周波数は、制御部５０において、室温Ｔｒと暖房設定温度Ｔｓとの差（Ｔｒ−Ｔｓ）に基づいて決定される。室温Ｔｒと暖房設定温度Ｔｓとの差（Ｔｒ−Ｔｓ）に基づいて決定されるというのは、室温Ｔｒと目標温度Ｔｔとの差（Ｔｒ-Ｔｔ）に基づいて決定されると言い換えることもできる。通常、制御部５０は、室温Ｔｒと暖房設定温度Ｔｓとの差（Ｔｒ−Ｔｓ）が大きくなると、多くの熱エネルギーを供給する必要が生じるのでインバータ圧縮機１１の運転周波数を大きくする。インバータ圧縮機１１の運転周波数が大きくなったときに膨張弁１４の膨張弁開度をそのままにすると、インバータ圧縮機１１から吐出される冷媒の温度が上昇する。制御部５０は、吐出管温度センサ２４を用いて、インバータ圧縮機１１から吐出される冷媒の温度が上昇し過ぎないように制御する。例えば、吐出管温度センサ２４の検出温度が予め設定されている閾値を超えたときには、インバータ圧縮機１１の保護のためにインバータ圧縮機１１を停止するような制御を行う。また、制御部５０は、インバータ圧縮機１１から吐出される冷媒の温度を制御するために膨張弁１４の膨張弁開度を制御するように構成されてもよい。インバータ圧縮機１１から吐出される冷媒の温度は吐出管温度として検出される。制御部５０は、例えば、室外熱交換器温度センサ２３と室内熱交換器温度センサ３３で検出される温度から適切な冷凍効果を与える吐出管温度を算出し、算出された吐出管温度になるように膨張弁開度を制御する。

（２）暖房運転、冷房運転及び逆サイクルデフロスト運転の概要
（２−１）暖房運転
空気調和機１の暖房運転のときは、四路切換弁１２は、図１に示された破線の状態に切り換わる。四路切換弁１２が切り換わった後の状態において、インバータ圧縮機１１から吐出された高温高圧の冷媒は、四路切換弁１２を介して室内熱交換器１６に流れ込む。このとき、室内熱交換器１６は、放熱器として機能する。そのため、室内熱交換器１６の中を流れるに従って、冷媒は、室内空気との熱交換において室内空気を暖める際に自身が放熱することによって冷やされる。室内熱交換器１６で温度を奪われた低温高圧の冷媒は、膨張弁１４によって減圧されて低温低圧の冷媒に変化する。膨張弁１４を経て室外熱交換器１３に流れ込んだ冷媒は、室外空気との熱交換によって暖められる。このとき、室外熱交換器１３は、蒸発器として機能している。そして、室外熱交換器１３から四路切換弁１２及びアキュムレータ１５を介して、主に低温のガス冷媒がインバータ圧縮機１１に吸入される。インバータ圧縮機１１、室内熱交換器１６、膨張弁１４及び室外熱交換器１３の順に冷媒を流して、このような蒸気圧縮式冷凍サイクルを繰り返すのが正サイクルである。

（２−２）冷房運転
空気調和機１の冷房運転のときは、四路切換弁１２は、図１に示された実線の状態に切り換わる。四路切換弁１２が切り換わった後の状態において、インバータ圧縮機１１から吐出された高温高圧の冷媒は、四路切換弁１２を介して室外熱交換器１３に流れ込む。このとき、室外熱交換器１３は、放熱器として機能する。そのため、冷媒は、室外空気との熱交換時の放熱によって、室外熱交換器１３の中を流れるに従って冷やされる。室外熱交換器１３で温度を奪われた低温高圧の冷媒は、膨張弁１４によって減圧されて低温低圧の冷媒に変化する。膨張弁１４を経て室内熱交換器１６に流れ込んだ冷媒は、室内空気との熱交換時に室内空気を冷やして自身が暖められる。このとき、室内熱交換器１６は、蒸発器として機能している。そして、室内熱交換器１６から四路切換弁１２及びアキュムレータ１５を介して、主に低温のガス冷媒がインバータ圧縮機１１に吸入される。

（２−３）逆サイクルデフロスト運転
逆サイクルデフロスト運転は、暖房運転が行われたことで室外熱交換器１３に付着した霜を取るために行われる。そのために、暖房運転の途中で逆サイクルデフロスト運転に切り換わり、逆サイクルデフロスト運転が終了すると再び暖房運転に復帰する。逆サイクルデフロスト運転では、冷房運転と同じように、四路切換弁１２が、図１に示された実線の状態に切り換わる。そして、逆サイクルデフロスト運転でも、冷房運転と同様の蒸気圧縮式冷凍サイクルが繰り返される。つまり、暖房運転時の正サイクルとは逆に、逆サイクルデフロスト運転で行われるのは、インバータ圧縮機１１、室外熱交換器１３、膨張弁１４及び室内熱交換器１６の順に冷媒を流して蒸気圧縮式冷凍サイクルを繰り返す逆サイクルである。

逆サイクルデフロスト運転に関する空気調和機１の動作について、図３（ａ）〜図３（ｅ）に示されているタイミングチャートを用いて説明する。また、逆サイクルデフロスト運転から暖房運転に復帰するときの動作について図４のフローチャートを用いて説明する。逆サイクルデフロスト運転を行うことが決定された後の時刻ｔ１において、図３（ｂ）に示されているように、室内機３において、室内ファン３１の回転数の上限制限が、通常の暖房運転時の制限から除霜用の制限に切り換えられる。除霜用の制限が室内ファン３１に課されているときには、風量設定スイッチ５５で最大風量に設定されていても、制御部５０は、室内ファン３１の回転数を最大風量時の回転数よりも小さな回転数に制限する。このような除霜用の制限が室内ファン３１の回転数に設けられることにより、除霜運転時に吹出される冷風によってユーザが感じる不快感が抑制される。

制御部５０は、この時刻ｔ１における室温と暖房設定温度との差に基づいて除霜後の暖房運転復帰時の目標運転周波数を決定する。また、制御部５０は、膨張弁１４の膨張弁開度を監視している（ステップＳ１）。そして、除霜運転の指示があると（ステップＳ２）、制御部５０は、この時刻ｔ１のときの膨張弁開度を除霜前開度ＢＯとして決定し（ステップＳ３）、メモリ２６ａに書き込んで記憶する。

そして、制御部５０は、除霜運転を行わせる（ステップＳ４）。ところで、除霜時においては、暖房ができないために室温Ｔｒが低下するのが一般的である。除霜によって室温Ｔｒが低下することを考えると、除霜直前の目標運転周波数は、除霜後の暖房運転復帰時のインバータ圧縮機１１の適切な運転周波数よりも小さいものであるのが通常である。つまり、暖房運転復帰後に通常の暖房運転が始まると、室温Ｔｒが低下しているために、インバータ圧縮機１１の運転周波数は除霜直前の目標運転周波数よりも大きくなる。除霜直前の目標運転周波数よりも大きな運転周波数でインバータ圧縮機１１が運転されている冷媒回路１０において膨張弁１４を除霜前開度ＢＯにすると、インバータ圧縮機１１が吐出する冷媒の温度が過上昇し易くなる。

そこで、制御部５０は、室温Ｔｒと暖房設定温度Ｔｓとの差に応じて変更される補正値ＣＶを除霜前の除霜前開度ＢＯに加えて得られる暖房復帰時開度ＡＯを算出する。そのために、制御部５０は、補正値ＣＶを算出するが、補正値ＣＶ及び暖房復帰時開度ＡＯの算出については後述する。

室外機２では、室外制御装置２６により、時刻ｔ１からインバータ圧縮機１１の運転周波数を徐々に下げる制御が開始される。そして、インバータ圧縮機１１の運転周波数を示す図３（ａ）のタイミングチャートから、時刻ｔ２でインバータ圧縮機１１が停止されたことが分かる。インバータ圧縮機１１が停止されてインバータ圧縮機１１の運転周波数が０になることにより、四路切換弁１２の室内熱交換器１６の側と室外熱交換器１３の側の圧力が同程度になる均圧が行われる。

四路切換弁１２の動作を示す図３（ｃ）に示されているように、均圧が行われて四路切換弁１２を切り換えるのに適した状態になった後、時刻ｔ３において、四路切換弁１２が暖房側から冷房側（逆サイクルデフロスト運転側）に切り換えられる。つまり、四路切換弁１２は、図１の破線の接続状態から実線の接続状態に切り換えられる。四路切換弁１２が切り換わった後に、インバータ圧縮機１１が駆動を始める（図３（ａ）の時刻ｔ４）。図３（ｄ）に示されているように、時刻ｔ４から室外ファン２１の駆動が停止される。デフロスト運転時のインバータ圧縮機１１の運転周波数及び膨張弁開度などの図示は省略する。

デフロスト運転が終了するときには、時刻ｔ５からインバータ圧縮機１１の運転周波数を徐々に下げていって残留運転周波数Ｆｘまで下げ、時刻ｔ６から残留運転周波数Ｆｘを所定時間保持する。この残留運転によって、四路切換弁１２の第１ポートから第４ポートまでの圧力差を緩和する。残留運転が完了すると（時刻ｔ７）、制御部５０の室外制御装置２６はインバータ圧縮機１１を停止させる。そして、インバータ圧縮機１１が停止した状態で、図３（ｃ）に示されているように、四路切換弁１２を実線の接続から破線の接続に切り換える（時刻ｔ８）。すなわちインバータ圧縮機１１から吐出された冷媒を室内熱交換器１６に送り、室外熱交換器１３から流出した冷媒をインバータ圧縮機１１に吸入する経路に切り換える。また、このとき図３（ｄ）に示されているように、室外ファン２１の駆動を開始する。

室内制御装置３５は、時刻ｔ９からインバータ圧縮機１１を始動するとともに、室内ファン３１の回転数について上限の制限を除霜用の制限から暖房時の制限に移行する。室内制御装置３５は、インバータ圧縮機１１が停止している期間の終わりに（時刻ｔ９）、室温センサ３２により検出された室温Ｔｒ９を受信する。制御部５０は、暖房運転復帰時に（時刻ｔ９）、室温Ｔｒ９と暖房設定温度Ｔｓとの差ΔＴ（＝Ｔｒ９−Ｔｓ）に応じて補正値ＣＶを算出する（ステップＳ５）。一般に、暖房運転復帰時の室温Ｔｒと暖房設定温度Ｔｓとの差をΔＴと表すと、ＣＶはΔＴの関数ｆ３となる。つまり、ＣＶ＝ｆ３（ΔＴ）である。この関数ｆ３（ΔＴ）は、例えばシミュレーション又は実機による実験などから得られた数式又はテーブルなどとして制御部５０に格納される。補正値ＣＶの算出は、このような数式又はテーブルなどとして制御部５０に格納されている関数ｆ３（ΔＴ）などを用いて行われる。この算出した補正値ＣＶを使って、制御部５０は、暖房復帰時開度ＡＯを算出する。そして、暖房運転復帰時に、制御部５０は、暖房復帰時開度ＡＯ（＝ＢＯ＋ＣＶ）を膨張弁開度として用いる。なお、上述のように、室温Ｔｒと暖房設定温度Ｔｓとの差に応じて変更される補正値ＣＶを求めるために温度差（Ｔｒ９−Ｔｓ）を用いてもよいが、この空気調和機１においては、インバータ圧縮機１１の運転周波数が室温Ｔｒと暖房設定温度Ｔｓとの差（Ｔｒ-Ｔｓ）に基づいて決定されるので、時刻ｔ９における運転周波数を用いて補正値ＣＶを計算してもよい。

制御部５０は、インバータ圧縮機１１を保護するために、インバータ圧縮機１１の運転周波数を時刻ｔ９から時刻ｔ１０まで段階的に増加させる。時刻ｔ９と時刻ｔ１０ではあまり温度が変化せず、時刻ｔ９の室温Ｔｒ９と時刻ｔ１０の室温Ｔｒ10が実質的に同じであるとみなせる（Ｔｒ９≒Ｔｒ10）。制御部５０は、暖房運転時に蒸発器として機能する室外熱交換器１３の除霜後の暖房運転復帰時に、暖房対象空間である部屋の室温Ｔｒ９と暖房設定温度Ｔｓとの差に基づいて運転周波数を決定し、その決定された運転周波数で時刻ｔ１０において運転されるようにインバータ圧縮機１１を制御する。また、制御部５０は、時刻ｔ９から時刻ｔ１０まで段階的に膨張弁開度を増加させて、時刻ｔ１０では暖房復帰時開度ＡＯになるように膨張弁開度を調整する（ステップＳ６）。

時刻ｔ１０において、逆サイクルデフロスト運転時に室温Ｔｒが下がるため、インバータ圧縮機１１の運転周波数は、除霜直前の目標運転周波数Ｆｗに比べてΔＦだけ増加する。暖房復帰時開度ＡＯが除霜前開度ＢＯに比べて補正値ＣＶの分だけ大きくなっているので、時刻ｔ１０における目標運転周波数（Ｆｗ＋ΔＦ）に対して、膨張弁開度が絞り過ぎたり開き過ぎたりせずに適切な状態になる。

制御部５０は、インバータ圧縮機１１の運転周波数が、目標運転周波数（Ｆｗ＋ΔＦ）に達すると（ステップＳ７）、室温Ｔｒと暖房設定温度Ｔｓに応じてインバータ圧縮機１１の運転周波数と膨張弁１４の膨張弁開度を制御する通常運転に移行する（ステップＳ８）。

（２−４）起動時及びサーモオフからサーモオンに変化したときの動作
上述の暖房運転復帰時のインバータ圧縮機１１と膨張弁１４の動作は、起動時及びサーモオフからサーモオンに変化したときのそれらの動作とは異なっている。インバータ圧縮機１１は、起動時及びサーモオフからサーモオンに変化した時には、予め設定されている初期周波数から目標運転周波数まで運転周波数を順次上昇させるように制御部５０により制御される。

また、膨張弁１４は、起動時及びサーモオフからサーモオンに変化した時には、予め設定されている初期膨張弁開度から冷媒回路１０が安定する膨張弁開度にフィードバック制御により調整される。起動時及びサーモオフからサーモオンに変化した時の初期膨張弁開度は、室温Ｔｒ及び暖房設定温度Ｔｓとは無関係に定められている一定の値である。そして、初期膨張弁開度は、暖房復帰時開度ＡＯに比べて全開状態に近い開度である。

（３）特徴
（３−１）
上記実施形態の空気調和機１では、室外熱交換器１３（蒸発器の例）の除霜後の暖房運転復帰時に、膨張弁１４の膨張弁開度が、暖房対象空間である例えば部屋の室温Ｔｒと暖房設定温度Ｔｓとの差に基づいて決められる補正値ＣＶを除霜前の除霜前開度ＢＯに加えて得られる暖房復帰時開度ＡＯに調整される。このことから、室温Ｔｒと暖房設定温度Ｔｓとの差（Ｔｒ-Ｔｓ）に基づいて決められるインバータ圧縮機１１の運転周波数との調和を図ることができる。例えば、室温Ｔｒと暖房設定温度Ｔｓとの差（Ｔｒ-Ｔｓ）が大きくて運転周波数が除霜前に比べて大幅に上昇するときには膨張弁１４の暖房復帰時開度ＡＯを大幅に広げることができ、それらの差が小さくて除霜前に比べて運転周波数の上昇幅が小さいときには暖房復帰時開度ＡＯもそれに合わせて広げすぎないように調整することができる。その結果、室温Ｔｒと暖房設定温度Ｔｓとの差（Ｔｒ−Ｔｓ）の大小に拘わらず、除霜後の暖房運転復帰時に室温Ｔｒが暖房設定温度Ｔｓの近傍に到達する時間を短縮することができる。なお、室外熱交換器１３が蒸発器として機能するときの放熱器は、室内熱交換器１６である。

（３−２）
上記実施形態においては、インバータ圧縮機１１の運転周波数は、室温Ｔｒと暖房設定温度Ｔｓとの差（Ｔｒ-Ｔｓ）に基づいて決められている。そして、補正値ＣＶも室温Ｔｒと暖房設定温度Ｔｓとの差（Ｔｒ-Ｔｓ）に基づいて決められる。従って、補正値ＣＶは、インバータ圧縮機１１の運転周波数に基づいて決定されているとも言える。補正値ＣＶがインバータ圧縮機１１の運転周波数に基づいて決定されることから、膨張弁開度をインバータ圧縮機１１の運転周波数に連動させることができる。その結果、暖房運転復帰時に室温Ｔｒが大きく下がることに起因する目標吐出管温度の過上昇抑制機能を向上させることができ、暖房運転復帰時に室温Ｔｒがあまり下がらない場合に膨張弁開度が開け過ぎとなるのを抑制する機能を向上させることができる。

（３−３）
上記実施形態では、時刻ｔ９から時刻ｔ１０までの暖房運転復帰直後には、インバータ圧縮機１１の運転周波数とともに膨張弁１４の膨張弁開度が暖房復帰時開度ＡＯまで段階的に大きくするように制御されることから、インバータ圧縮機１１の保護を図りながら暖房復帰時の温度上昇を向上させることができる。インバータ圧縮機１１の運転周波数を急激に上げずにインバータ圧縮機１１の保護を図りながら、室温が暖房設定温度近傍に到達する時間を短縮する効果を向上させることができる。

（３−４）
上記実施形態の空気調和機１では、起動時及びサーモオフからサーモオンに変化した時には、除霜運転から暖房運転に復帰したときとは異なり、膨張弁１４は、室温と暖房設定温度との差とは無関係に、予め設定されている初期膨張弁開度から冷媒回路が安定する膨張弁開度にフィードバック制御により調整される。このとき、インバータ圧縮機１１は、予め設定されている初期周波数から目標運転周波数まで運転周波数を順次上昇させるように制御される。そのため、膨張弁１４の膨張弁開度が安定するまでには時間が掛かり、暖房設定温度に達するのに時間が掛かるが、暖房復帰時開度ＡＯよりも大きな初期膨張弁開度から徐々に小さくしていけるので、インバータ圧縮機の保護は十分に図られる。

（４）変形例
（４−１）変形例１Ａ
上記実施形態では、除霜運転として逆サイクルデフロスト運転をする場合について説明したが、本発明が適用される空気調和機で行える除霜運転は逆サイクルデフロスト運転には限られない。除霜のために空気調和機が一時的に暖房運転を中断することで室温Ｔｒが下がり、その下がった室温Ｔｒの状態で暖房復帰後の暖房運転を始める空気調和機に対しては本願発明を適用することができる。

（４−２）変形例１Ｂ
上記実施形態では、室温Ｔｒと暖房設定温度Ｔｓとの差以外の数値として、インバータ圧縮機１１の運転周波数を用いて補正値ＣＶを算出する場合について説明した。しかし、室温Ｔｒと暖房設定温度Ｔｓを導ける値であれば、室温Ｔｒと暖房設定温度Ｔｓとの差以外の数値を用いてもよい。

（４−３）変形例１Ｃ
上記実施形態では、時刻ｔ９から時刻ｔ１０まで膨張弁開度を段階的に大きくする場合について説明したが、時刻ｔ９において、暖房復帰時開度ＡＯに変更して時刻ｔ１０までその状態を保持するように構成してもよい。

１ 空気調和機
２ 室外機
３ 室内機
１０ 冷媒回路
１１ インバータ圧縮機
１２ 四路切換弁
１３ 室外熱交換器
１４ 膨張弁
１６ 室内熱交換器
２１ 室外ファン
２２ 室外温度センサ
２３ 室外熱交換器温度センサ
２４ 吐出管温度センサ
２５ 吸入管温度センサ
３１ 室内ファン
３２ 室内温度センサ
３３ 室内熱交換器温度センサ

特開昭６０−７１８３８号公報

Claims (4)

1. 冷媒回路（１０）を循環する冷媒から放熱させるために冷媒の熱交換を行う放熱器（１６）と、
   前記冷媒回路を循環する冷媒を蒸発させて冷媒の熱交換を行う蒸発器（１３）と、
   インバータ制御による運転周波数の変更によって前記冷媒回路の冷媒循環量を変更できるように構成され、前記放熱器に向かって流れる冷媒を圧縮するインバータ圧縮機（１１）と、
   前記放熱器と前記蒸発器との間に配置され、膨張弁開度の調整によって前記蒸発器に向かって流れる冷媒を減圧するときの抵抗を変化させる膨張弁（１４）と、
   を備え、
   前記インバータ圧縮機は、前記蒸発器の除霜後の暖房運転復帰時に、暖房対象空間の室温と暖房設定温度との差に基づいて決められる運転周波数で運転され、
   前記膨張弁は、前記蒸発器の除霜後の暖房運転復帰時に、前記暖房対象空間の室温と前記暖房設定温度との差に応じて変更される補正値を除霜前の除霜前開度に加えて得られる暖房復帰時開度に膨張弁開度が調整される、空気調和機。
2. 前記補正値は、前記インバータ圧縮機の運転周波数に基づいて決定される、
   請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記インバータ圧縮機は、暖房運転復帰直後には運転周波数を段階的に大きくするように制御され、
   前記膨張弁は、暖房運転復帰直後には前記インバータ圧縮機の運転周波数とともに膨張弁開度が前記暖房復帰時開度まで段階的に大きくなるように制御される、
   請求項２に記載の空気調和機。
4. 前記インバータ圧縮機は、起動時及びサーモオフからサーモオンに変化した時には、予め設定されている周波数から目標運転周波数まで運転周波数を順次上昇させるように制御され、
   前記膨張弁は、起動時及びサーモオフからサーモオンに変化した時には、予め設定されている膨張弁開度から前記冷媒回路が安定する膨張弁開度にフィードバック制御により調整される、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の空気調和機。

Images