JP5473581B2

JP5473581B2 - 空気調和装置

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Publication number: JP5473581B2
Application number: JP2009283720A
Authority: JP
Inventors: 陽介井上; 修森本; 大祐嶋本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2029-12-15
Also published as: JP2011127775A

Description

本発明は、冷凍サイクルを搭載し、除霜運転を実行可能にした空気調和装置に関するものである。

冷凍サイクルを搭載した空気調和装置では、熱源機（室外機）が暖房運転（駆動している負荷側ユニット（室内機）の全部が暖房運転を実行する全暖房運転時、あるいは、駆動している負荷側ユニットにおいて暖房負荷の方が大きい暖房主体運転時）を行なっているとき、蒸発器となる熱源側熱交換器（室外熱交換器）に配設されている配管（伝熱管）を低温の冷媒が通過することになる。そうすると、熱源側熱交換器においては、配管を介して低温の冷媒と送風手段から供給される空気との熱交換が行なわれることになり、空気中の水分が熱源側熱交換器を構成しているフィンもしくは配管で凝結して霜となる。

霜が堆積する（着霜する）と、空気との熱交換がうまく行なわれなくなるため、熱源機における暖房能力（負荷ユニット側に供給する時間当たりの熱量（以下、冷房能力も含めてこれらを単に能力と称する））が低下する。こうなると、負荷側ユニットにおける空調負荷（負荷側ユニットが必要とする熱量（以下、単に負荷と称する））に対して所望の能力を供給できなくなるおそれがある。そこで、従来から、暖房運転中において熱源側熱交換器に付着した霜を除くため、熱源機（熱源機が複数ある場合には各熱源機）に対して除霜運転を実行可能にした空気調和装置が存在している（たとえば、特許文献１参照）。

また、複数台の負荷側ユニットを備え、冷暖房同時運転（冷暖房混在運転）が可能な空気調和装置も存在している（たとえば、特許文献２参照）。このような空気調和装置では、たとえば負荷側ユニットに供え付けられたリモコンを介して設定された設定温度と負荷側ユニット周辺の気温とに応じて、複数の負荷側ユニットにおいて、それぞれ冷房、暖房を同時に行なうことができる。このような空気調和装置は、熱源機と負荷側ユニットを中継機を介して、２本の冷媒配管で接続していることが多い。除霜運転は、熱源側熱交換器に高温高圧のガス冷媒を流し、この冷媒を凝縮することで除霜を行ない、冷媒を負荷側ユニットには流さずに中継機を介して熱源機へと戻せば実行できることになる。

特開平０７−３３２８１５号公報（各実施例参照）特開平８−２６１５９９号公報（第４頁、第１図等）

特許文献２に記載されているような空気調和装置で除霜運転を実行する場合、圧縮機を吐出して熱源側熱交換器で凝縮した液冷媒を、中継機内部のバイパス配管を経由させて、負荷側ユニットをバイパスするように冷媒を流せばよい。しかしながら、この流れでは、配管を含む負荷側ユニットからの採熱が期待できない。つまり、熱源側熱交換器で凝縮した液を、暖房のため暖められた負荷側ユニットの熱交換器や配管の熱を使って蒸発させることができない。

この結果、除霜運転中において、アキュムレーターへの液バック量が過多になってアキュムレーターから液冷媒が溢れたり、低圧が引き込まれて低圧保護でユニットが停止したりしてしまう可能性がある。また、除霜運転後に、もとの暖房状態に復帰するまでに時間がかかってしまうこともあった。これらの状態を回避するために、負荷側ユニットから採熱するため、除霜運転中に液冷媒を負荷側ユニットに流した場合には、冷媒が流れる音が負荷側ユニットから発生したり、負荷側ユニットでファンを停止したとしても、冷気が室内に入り室温を低下させてしまったり、使用者に不快感を与えてしまうという課題が発生していた。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、信頼性が高く、快適な暖房運転を継続的に実現することができる除霜運転可能な空気調和装置を提供することを目的としている。

本発明に係る空気調和装置は、少なくとも圧縮機及び熱源側熱交換器が搭載された少なくとも１台の熱源機と、少なくとも絞り装置及び負荷側熱交換器が搭載された少なくとも２台の負荷側ユニットと、前記熱源機と前記負荷側ユニットとの間に介在し、冷媒流路を切り換えて前記熱源機で生成された温熱又は冷熱を前記負荷側熱交換器に供給する少なくとも１台の中継機と、を有し、暖房運転中に、前記圧縮機からの吐出冷媒を前記熱源側熱交換器に流し、前記熱源側熱交換器に付着した霜を融かす除霜運転を実行するとき、前記熱源側熱交換器を経由した冷媒を前記複数台の負荷側ユニットのうちサーモオフあるいは停止している負荷側ユニットに流すようにし、前記複数台の負荷側ユニットのうちサーモオフあるいは停止している負荷側ユニットがないとき、前記熱源側熱交換器を経由した冷媒を、前記負荷側ユニットへ送ることなく、前記中継機を介して前記圧縮機に戻すようにしていることを特徴とする。

本発明に係る空気調和装置によれば、除霜運転中、サーモオフあるいは停止している負荷側ユニットに冷媒を流すようにしているので、快適な暖房を継続的に実現することができる。

本発明の実施の形態に係る空気調和装置の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。本発明の実施の形態に係る空気調和装置の除霜運転時における冷媒の流れを決定する際の処理の流れを示すフローチャートである。

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。
図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置１００の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。図１に基づいて、空気調和装置１００の冷媒回路構成及び動作について説明する。この空気調和装置１００は、ビルやマンション等に設置され、冷媒を循環させる冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用して、冷房負荷、暖房負荷を同時に供給できるものである。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

空気調和装置１００は、熱源機Ａと、冷房負荷あるいは暖房負荷を担当する３台の負荷側ユニット（負荷側ユニットＢ、負荷側ユニットＣ、負荷側ユニットＤ）と、中継機Ｅと、を有している。このうち、負荷側ユニットＢ、負荷側ユニットＣ及び負荷側ユニットＤは、熱源機Ａに対して並列となるように接続されている。そして、熱源機Ａと３台の負荷側ユニットの間に中継機Ｅが設置され、この中継機Ｅによって冷媒の流れが切り換えられることで、３台の負荷側ユニットのそれぞれで冷房運転あるいは暖房運転を実行させるようになっている。空気調和装置１００は、中継機Ｅを介して、熱源機Ａと各負荷側ユニットとが２本の配管で接続されている。

［熱源機Ａ］
熱源機Ａには、圧縮機１と、流路切替手段である四方弁２と、熱源側熱交換部３と、アキュムレーター４と、が直列に接続されて搭載されている。この熱源機Ａは、３台の負荷側ユニットに冷熱又は温熱を供給する機能を有している。また、熱源機Ａには、負荷側ユニットの要求にかかわらず、中継機Ｅに流入させる冷媒の流れを一定方向にすることができる熱源側流路切替装置４０が搭載されている。さらに、熱源機Ａには、熱源側熱交換部３に空気を供給するためのファン等の熱源側送風機２０が設けられている。

圧縮機１は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものであり、たとえば容量制御可能なインバーター圧縮機等で構成するとよい。四方弁２は、圧縮機１の吐出側に設けられ、暖房運転時における冷媒の流れと冷房運転時における熱源側冷媒の流れとを切り替えるものである。アキュムレーター４は、圧縮機１の吸入側に設けられ、過剰な冷媒を貯留するものである。熱源側熱交換部３については、後段で詳細に説明する。

熱源側流路切替装置４０は、２本の配管（配管６０、配管７０）と、４つの逆止弁（第１逆止弁３２、第２逆止弁３３、第３逆止弁３４、第４逆止弁３５）と、で構成されている。配管６０は、第１逆止弁３２の上流側における第２接続配管７と第２逆止弁３３の上流側における熱源側第１接続配管６とを接続するものである。配管７０は、第１逆止弁３２の下流側における熱源側第２接続配管７と第２逆止弁３３の下流側における熱源側第１接続配管６とを接続するものである。

第１逆止弁３２は、熱源側第２接続配管７における配管６０と配管７０との接続部分の間に設けられ、所定の方向（熱源機Ａから中継機Ｅへの方向）のみに冷媒の流れを許容するものである。第２逆止弁３３は、熱源側第１接続配管６における配管６０と配管７０との接続部分の間に設けられ、所定の方向（中継機Ｅから熱源機Ａへの方向）のみに冷媒の流れを許容するものである。第３逆止弁３４は、配管７０に設けられ、第２逆止弁３３の下流側から第１逆止弁３２の下流側の方向のみに冷媒の流通を許容するものである。第４逆止弁３５は、配管６０に設けられ、第２逆止弁３３の上流側から第１逆止弁３２の上流側の方向のみに冷媒の流通を許容するものである。

熱源側熱交換部３の構成について更に詳細に説明する。熱源側熱交換部３は、並列に接続されている２つの熱源側熱交換器（第１熱源側熱交換器４１、第２熱源側熱交換器４２）と、各熱源側熱交換器の前後に設けられた４つの電磁開閉弁（第１電磁開閉弁４４、第２電磁開閉弁４５、第３電磁開閉弁４６、第４電磁開閉弁４７）と、２つの熱源側熱交換器を迂回させた熱源側バイパス配管４３と、熱源側バイパス配管４３に設けられた第５電磁開閉弁４８と、熱源側送風機２０と、で構成されている。なお、熱源側熱交換部３に設ける熱源側熱交換器を分割せずに、１つの熱源側熱交換器としてもよい。

２つの熱源側熱交換器は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器（放熱器）として機能し、熱源側送風機２０から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、その冷媒を蒸発ガス化又は凝縮液化するものである。４つの電磁開閉弁は、各熱源側熱交換器に対して対になっており、開閉が制御されることで各熱源側熱交換器に対し冷媒を流出入させるものである。熱源側バイパス配管４３は、２つの熱源側熱交換器を冷媒が迂回するために、４つの電磁開閉弁の熱源側熱交換器の接続側でない方を接続している。第５電磁開閉弁４８は、開閉が制御されることで熱源側バイパス配管４３に対し冷媒を流出入させるものである。

また、熱源機Ａには、圧縮機１から吐出された冷媒の圧力を検知する第１圧力センサー１８が設けられている。なお、図示していないが、圧縮機１に吸引される冷媒の圧力を検知する圧力センサーや、圧縮機１から吐出された冷媒の温度を検知する温度センサー、圧縮機１に吸引される冷媒の温度を検知する温度センサー、熱源側熱交換部３に流出入する冷媒の温度を検知する温度センサー、熱源側送風機２０により取り込まれる外気の温度を検知する温度センサー等を設けておくとよい。

これらの各種検知手段で検知された情報（温度情報及び圧力情報）は、空気調和装置１００の動作を制御する図示省略の制御手段に送られ、圧縮機１の駆動周波数や、熱源側送風機２０の回転数、四方弁２の切り替え、第１電磁開閉弁４４、第２電磁開閉弁４５、第３電磁開閉弁４６、第４電磁開閉弁４７及び第５電磁開閉弁４８の開閉、中継機Ｅに設けられている切替装置（切替装置８ｂ、切替装置８ｃ、切替装置８ｄ）を介しての冷媒流路の切り替え、第２流量制御装置１３の開度、第３流量制御装置１５の開度、負荷側ユニットに設けられている第１流量制御装置９の開度等の制御に利用されることになる。

［負荷側ユニット］
各負荷側ユニットには、負荷側熱交換器（室内側熱交換器）５と、第１流量制御装置９と、直列に接続されて搭載されている。各負荷側ユニットは、熱源機Ａからの冷熱又は温熱の供給を受けて冷房負荷又は暖房負荷を担当する機能を有している。なお、負荷側熱交換器５に空気を供給するためのファン等の負荷側送風機を負荷側熱交換器５の近傍に設けるとよい。ただし、負荷側熱交換器５が、冷媒と空気とで熱交換を実行するものに限定するものではなく、冷媒と水等の冷媒とは異なる熱媒体とで熱交換を実行するものであってもよい。

負荷側熱交換器５は、暖房運転時には凝縮器（放熱器）として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能し、図示省略の負荷側送風機から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、冷媒を凝縮液化又は蒸発ガス化するものである。第１流量制御装置９は、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この第１流量制御装置９は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁による緻密な流量制御手段や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手段等で構成するとよい。

［中継機Ｅ］
中継機Ｅには、気液分離装置１２と、第１熱交換部１９と、第２流量制御装置１３と、第２熱交換部１６と、第３流量制御装置１５と、第１分岐部１０と、第２分岐部１１と、、が搭載されている。中継機Ｅは、負荷側ユニットのそれぞれと、熱源機Ａとを、接続し、第１分岐部１０の切替装置（切替装置８ｂ、切替装置８ｃ、切替装置８ｄ）を制御することにより負荷側熱交換器のそれぞれに流入する冷媒の流れを切り替える機能を有している。

中継機Ｅは、２本の熱源側接続配管（熱源側第１接続配管６、熱源側第２接続配管７）で熱源機Ａと接続し、２本の負荷側接続配管（負荷側第１接続配管６ｂ、負荷側第２接続配管６ｃ、負荷側第３接続配管６ｄ）で負荷側ユニットのそれぞれと接続している。また、中継機Ｅには、第２熱交換部１６の一次側（第２流量制御装置１３を経由した冷媒と第２分岐部１１から流出してきた冷媒とが合流した冷媒が流れる側）の下流側における配管を分岐し、熱源側第１接続配管６に接続させた第１バイパス配管１４と、第２分岐部１１の第６逆止弁（第６逆止弁５２ｂ、第６逆止弁５２ｃ、第６逆止弁５２ｄ）と第２流量制御装置１３と第２熱交換部１６の一次側における上流側とを接続した第２バイパス配管５１と、が設けられている。

気液分離装置１２は、熱源側第２接続配管７の熱源側流路切替装置４０下流側に設けられ、流入した冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離し、ガス冷媒を第１分岐部１０に、液冷媒を第２分岐部１１に供給する機能を有している。第１熱交換部１９は、一次側（気液分離装置１２で分離された液冷媒が流れる側）が気液分離装置１２の液冷媒の流れ下流側、二次側（第１バイパス配管１４において第３流量制御装置１５を経由した後に第２熱交換部１６から流出した冷媒が流れる側）が第２熱交換部１６の二次側（第１バイパス配管１４における第３流量制御装置１５を経由した冷媒が流れる側）における下流側となるような位置に設けられ、一次側の冷媒と二次側の冷媒との間で熱交換を実行するものである。

第２流量制御装置１３は、第１熱交換部１９の一次側における下流側に設けられており、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この第２流量制御装置１３は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁による緻密な流量制御手段や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手段等で構成するとよい。第２熱交換部１６は、一次側が第２流量制御装置１３の下流側、二次側が第３流量制御装置１５の下流側となるような位置に設けられ、一次側の冷媒と二次側の冷媒との間で熱交換を実行するものである。

第３流量制御装置１５は、第１バイパス配管１４において第２熱交換部１６の二次側における上流側に設けられており、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この第３流量制御装置１５は、第２流量制御装置１３と同様に、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁による緻密な流量制御手段や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手段等で構成するとよい。

第１分岐部１０は、負荷側ユニットの接続台数に応じた個数（図１では３個）の切替装置が設けられており、負荷側ユニットへの冷媒の流出入を切替装置を介して制御している。この切替装置は、三方切替弁で構成されており、三方のうちの一つが気液分離装置１２に、三方のうちの一つが熱源側第１接続配管６に、三方のうちの一つが負荷側ユニットに、それぞれ接続されている。すなわち、第１分岐部１０は、気液分離装置１２から流出したガス冷媒が導通する配管及び熱源側第１接続配管６が負荷側ユニットの接続台数に応じた本数（図１では３本）に分岐されており、切替装置のそれぞれを介して冷媒の流れを制御するようになっている。

なお、切替装置８ｂの有する接続口のうち気液分離装置１２との接続口を接続口８ｂ＿ａ、熱源側第２接続配管６との接続口を切替装置８ｂ＿ｂ、負荷側ユニットとの接続口を切替装置８ｂ＿ｃとして図示している。同様に、切替装置８ｃの有する接続口のうち気液分離装置１２との接続口を接続口８ｃ＿ａ、熱源側第１接続配管６との接続口を切替装置８ｃ＿ｂ、負荷側ユニットとの接続口を切替装置８ｃ＿ｃとして図示している。同様に、切替装置８ｄの有する接続口のうち気液分離装置１２との接続口を接続口８ｄ＿ａ、熱源側第２接続配管６との接続口を切替装置８ｄ＿ｂ、負荷側ユニットとの接続口を切替装置８ｄ＿ｃとして図示している。

第２分岐部１１は、負荷側ユニットの接続台数に応じた個数（図１では３個）の第５逆止弁（第５逆止弁５０ｂ、第５逆止弁５０ｃ、第５逆止弁５０ｄ）、第６逆止弁（第６逆止弁５２ｂ、第６逆止弁５２ｃ、第６逆止弁５２ｄ）が設けられており、冷媒をいずれか一方に流すようにしている。第５逆止弁は、負荷側ユニットの接続台数に応じた本数（図１では３本）に分岐された第２熱交換部１６の一次側下流と接続し、負荷側ユニットと接続している配管（負荷側第２接続配管７ｂ、負荷側第２接続配管７ｃ、負荷側第２接続配管７ｄ）を介して負荷側ユニットと接続している。第６逆止弁は、負荷側ユニットと接続している配管を分岐した第２バイパス配管５１に設けられている。

なお、圧縮機１は、吸入した冷媒を高圧状態に圧縮できるものであればよく、特にタイプを限定するものではない。たとえば、レシプロ、ロータリー、スクロールあるいはスクリューなどの各種タイプを利用して圧縮機１を構成することができる。また、空気調和装置１００に使用する冷媒の種類を特に限定するものではなく、たとえば二酸化炭素（ＣＯ₂）や炭化水素、ヘリウムなどの自然冷媒、ＨＦＣ４１０ＡやＨＦＣ４０７Ｃ、ＨＦＣ４０４Ａなどの塩素を含まない代替冷媒、若しくは既存の製品に使用されているＲ２２やＲ１３４ａなどのフロン系冷媒のいずれを使用してもよい。

また、中継機Ｅには、第２流量制御装置１３の前後における冷媒の圧力を検知する第２圧力センサー２５、第３圧力センサー２６が設けられている。これらの各種検知手段で検知された圧力情報は、空気調和装置１００の動作を制御する図示省略の制御手段に送られて利用される。この制御手段は、熱源機Ａに設けるようにしてもよく、中継機Ｅに設けるようにしてもよい。また、双方に設けて、通信可能にしておいてもよい。

空気調和装置１００の暖房運転時（全ての負荷側ユニットで暖房運転を実行している場合の暖房運転時）の動作について説明する。
圧縮機１を吐出した高温・高圧のガス冷媒は、四方弁２、第３逆止弁３４を介して熱源側熱第２接続配管７を流れ、中継機Ｅの気液分離装置１２に流入する。気液分離装置１２に流入した高温・高圧のガス冷媒は、気液分離装置１２の上部から第１分岐部１０に流入する。

第１分岐部１０に流入したガス冷媒は、切替装置８ｂの接続口８ｂ＿ａ、切替装置８ｃの接続口８ｃ＿ａ、切替装置８ｄの接続口８ｄ＿ａから、切替装置８ｂの接続口８ｂ＿ｃ、切替装置８ｃの接続口８ｃ＿ｃ、切替装置８ｄの接続口８ｄ＿ｃに流れ、負荷側第１接続配管６ｂ、負荷側第１接続配管６ｃ、負荷側第１接続配管６ｄを介して負荷側ユニットＢ、負荷側ユニットＣ、負荷側ユニットＤに流入する。負荷側ユニットＢ、負荷側ユニットＣ、負荷側ユニットＤに流入したガス冷媒は、負荷側熱交換器５に流入し、負荷側熱交換器５で周囲に放熱して暖房するとともに、自身は凝縮して液冷媒となる。

この液冷媒は、負荷側熱交換器５から流出し、第１流量制御装置９で若干、絞られ中間圧の液冷媒となり、負荷側第２接続配管７ｂ、負荷側第２接続配管７ｃ、負荷側第２接続配管７ｄを介して中継機Ｅの第２分岐部１１に流入する。第２分岐部１１に流入した液冷媒は、第６逆止弁５２ｂ、第６逆止弁５２ｃ、第６逆止弁５２ｄを介して第２バイパス配管５１を流れ、第２の熱交換部１６の一次側上流に導かれる。この中間圧の液冷媒は、第３流量制御装置１５で低圧の気液二相冷媒となり、熱源側第１接続配管６に合流する。

熱源側第１接続配管６を合流した低圧の気液二相冷媒は、熱源機Ａに流入し、第４逆止弁３５を介して熱源側熱交換部３に流入する。熱源側熱交換部３に流入した低圧の気液二相冷媒は、第１熱源側熱交換器４１と第２熱源側熱交換器４２に分流され、熱源側送風機２０により供給される空気によって蒸発・気化された後、熱源側熱交換部３から流出する。熱源側熱交換部３から流出した冷媒は、その後、四方弁２及びアキュムレーター４を介して圧縮機１に再度吸入される。なお、熱源側熱交換部３においては、いずれかの熱源側熱交換器だけに冷媒を流入させるようにしてもよい。

次に、除霜運転する場合の空気調和装置１００の運転動作について説明する。
暖房運転を継続中、第１熱源側熱交換器４１の着霜量が多くなると、低圧が低下するとともに、第１熱源側熱交換器４１を流れる冷媒の温度が低下する。そのため、空気調和装置１００では、その圧力もしくは温度が所定の値以下になった場合に、除霜運転を開始する。このとき、四方弁２を暖房運転の位置から冷房運転の位置に切り換え、熱源側送風機２０を停止する。なお、四方弁２の切り換えの際には、切換音が発生するため、圧縮機１の周波数を一旦低下させ、高圧と低圧の圧力差が小さい状態で四方弁２を切り換えた後、再度、圧縮機１の周波数を除霜の周波数としてもよい。

この状態で、圧縮機１を吐出した高温・高圧のガス冷媒を、第１熱源側熱交換器４１に流入させる。そうすると、高温・高圧のガス冷媒は、第１熱源側熱交換器４１で放熱することで霜を融かし、自身は液冷媒となって、第１熱源側熱交換器４１から流出する。第１熱源側熱交換器４１から流出した液冷媒は、第１逆止弁３２を介して熱源側第２接続配管７に流れ、熱源機Ａから流出する。そして、熱源側第２接続配管７を流れた液冷媒は、中継機Ｅの気液分離装置１２に流入する。

３台の負荷側ユニットの内、負荷側ユニットＢのみが設定された設定温度を越えて、サーモオフ状態であったとする。この場合には、気液分離装置１２に流入した液冷媒を、切替装置８ｂの接続口８ｂ＿ａから接続口８ｂ＿ｃへ流れるようにする。これにより、冷媒は、負荷側第１接続配管６ｂを流れ、負荷側ユニットＢのみに流入する。この際、負荷側第１接続配管６ｂと負荷側ユニットＢは暖房運転をしていたため高温の状態になっており、液冷媒は、負荷側第１接続配管６ｂ及び負荷側熱交換器５の配管の熱容量により蒸発して一部もしくは全てがガス化する。

この冷媒が、第１流量制御装置９、負荷側第２接続配管７ｂ、第３流量制御装置１５、及び、熱源側第１接続配管６を流れて熱源機Ａに戻る。熱源機Ａに戻った冷媒は、第２逆止弁３３、四方弁２、アキュムレーター４を介して圧縮機１へ再度吸入される。この状態を継続し、除霜運転が完了すると、高圧が上昇したり、第１熱源側熱交換器４１の出口温度が上昇したりするため、高圧もしくは温度が所定の値を超えたことを検知した場合には、除霜運転を終了し、暖房運転に戻る。

また、除霜開始時にサーモオフした負荷側ユニットがない場合には、負荷側ユニットには冷媒を流さず、従来通り、気液分離装置１２に流れた液冷媒の全てを第２流量制御装置１３及び第３流量制御装置１５を介して、熱源側第１接続配管６に流すことで除霜運転を実施する。なお、第１熱源側熱交換器４１に着霜した場合を例に説明したが、第２熱源側熱交換器４２に着霜した場合も同様に除霜運転を実行する。

図２は、除霜運転時における冷媒の流れを決定する際の処理の流れを示すフローチャートである。図２に基づいて、除霜運転時における冷媒の流れる決定するアルゴリズムについて説明する。

たとえば使用者からの指示に基づいて図示省略の制御手段は、暖房運転を開始する（ＳＴＥＰ１）。制御手段は、除霜運転の開始条件を満たしているかどうか判定する（ＳＴＥＰ２）。除霜運転の開始条件を満たしいていないと判定した場合（ＳＴＥＰ２；Ｎ）には、制御手段は、除霜運転の開始条件を満たしているかどうかの判定を所定時間ごとに繰り返す。除霜運転の開始条件を満たしていると判定した場合（ＳＴＥＰ２；Ｙ）には、制御手段は、サーモオフしている負荷側ユニットの有無を判断する（ＳＴＥＰ３）。

サーモオフしている負荷側ユニットがあると判断した場合（ＳＴＥＰ３；Ｙ）、制御手段は、サーモオフした負荷側ユニットにのみ冷媒を流すように切替装置を設定し、除霜運転を開始する（ＳＴＥＰ４）。一方、サーモオフしている負荷側ユニットがないと判断した場合（ＳＴＥＰ３；Ｎ）、制御手段は、中継機Ｅで冷媒をバイパスするように第２流量制御装置１３及び第３流量制御装置１５の開度を設定し、除霜運転を開始する（ＳＴＥＰ５）。それから、制御手段は、除霜運転の終了条件が満たされているかどうか判定する（ＳＴＥＰ６）。

除霜運転の終了条件を満たしいていないと判定した場合（ＳＴＥＰ６；Ｎ）には、制御手段は、除霜運転の終了条件を満たすまで除霜運転の終了条件の判定を繰り返す。除霜運転の終了条件を満たしていると判定した場合（ＳＴＥＰ６；Ｙ）には、制御手段は、暖房運転を終了するかどうかを判定する（ＳＴＥＰ７）。そして、暖房運転を終了しないと判定した場合（ＳＴＥＰ７；Ｎ）には、ＳＴＥＰ２に戻り、暖房運転を継続する。一方、暖房運転を終了すると判定した場合（ＳＴＥＰ７；Ｙ）には、制御手段は、暖房運転を終了し、負荷側ユニット、熱源機Ａを停止状態にする（ステップＳ８）。なお、除霜運転をする際に、サーモオフしている負荷側ユニットがなくても、所定温度に近いものから優先順位をつけて１台もしくは複数台の負荷側ユニットに冷媒を流すようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態に係る空気調和装置１００では、負荷側ユニット側の設定温度に達しているか、設定温度に近い負荷側ユニットにのみ冷媒を流して除霜運転を実行するので、除霜運転中に室内温度が低下し過ぎて、使用者に不快を与えたり、採熱が不足して除霜時間が長くなったり、圧縮機１に液バックしたりすることもなく、信頼性の高い、快適な暖房運転を継続的に実現することができる。

ここで、除霜運転する場合の空気調和装置１００の運転動作の別の例について説明する。
暖房運転を継続中、第１熱源側熱交換器４１の着霜量が多くなると、低圧が低下するとともに、第１熱源側熱交換器４１を流れる冷媒の温度が低下する。そのため、空気調和装置１００では、その圧力もしくは温度が所定の値以下になった場合に、除霜運転を開始する。このとき、四方弁２を暖房運転の位置から冷房運転の位置に切り換え、熱源側送風機２０を停止する。なお、四方弁２の切り換えの際には、切換音が発生するため、圧縮機１の周波数を一旦低下させ、高圧と低圧の圧力差が小さい状態で四方弁２を切り換えた後、再度、圧縮機１の周波数を除霜の周波数としてもよい。

３台の負荷側ユニットの内、負荷側ユニットＢのみが停止状態であったとする。この場合には、気液分離装置１２に流入した液冷媒を、切替装置８ｂの接続口８ｂ＿ａから接続口８ｂ＿ｃへ流れるようにする。これにより、冷媒は、負荷側第１接続配管６ｂを流れ、負荷側ユニットＢのみに流入する。この際、負荷側第１接続配管６ｂ及び負荷側ユニットＢは、負荷側ユニットＢが停止しているものの、室内の空気温度程度の温度は有しており、液状態となった冷媒を蒸発させる熱量がある。そのため、液冷媒は、負荷側第１接続配管６ｂ及び負荷側熱交換器５の配管の熱容量により蒸発して一部もしくは全てがガス化する。

除霜開始時に停止した負荷側ユニットがない場合には、負荷側ユニットには冷媒を流さず、従来通り、気液分離装置１２に流れた液冷媒の全てを第２流量制御装置１３及び第３流量制御装置１５を介して、熱源側第１接続配管６に流すことで除霜運転を実施する。なお、第１熱源側熱交換器４１に着霜した場合を例に説明したが、熱源側熱交換器４２に着霜した場合も同様に除霜運転を実行する。

以上のように、本実施の形態に係る空気調和装置１００では、停止している負荷側ユニットにのみ冷媒を流して除霜運転を実行するので、使用者に不快を与えたり、採熱が不足して除霜時間が長くなったり、圧縮機１に液バックしたりすることもなく、信頼性の高い、快適な暖房運転を継続的に実現することができる。つまり、停止した負荷側ユニットが設置されている部屋は、使用されていない可能性が高く、この負荷側ユニットに冷媒を流し、除霜する際の音が室内側で発生しても、不快に感じる人がおらず、音の問題が生じにくく、かつ、停止している負荷側ユニットからの採熱により、除霜運転を短時間で終了でき、快適な暖房を継続的に実現することができる。

１圧縮機、２四方弁、３熱源側熱交換部、４アキュムレーター、５負荷側熱交換器、６熱源側第１接続配管、６ｂ負荷側第１接続配管、６ｃ負荷側第１接続配管、６ｄ負荷側第１接続配管、７熱源側第２接続配管、７ｂ負荷側第２接続配管、７ｃ負荷側第２接続配管、７ｄ負荷側第２接続配管、８ｂ切替装置、８ｂ＿ａ接続口、８ｂ＿ｂ接続口、８ｂ＿ｃ接続口、８ｃ切替装置、８ｃ＿ａ接続口、８ｃ＿ｂ接続口、８ｃ＿ｃ接続口、８ｄ切替装置、８ｄ＿ａ接続口、８ｄ＿ｂ接続口、８ｄ＿ｃ接続口、９第１流量制御装置、１０第１分岐部、１１第２分岐部、１２気液分離装置、１３第２流量制御装置、１４第１バイパス配管、１５第３流量制御装置、１６第２熱交換部、１８第１圧力センサー、１９第１熱交換部、２０熱源側送風機、２５第２圧力センサー、２６第３圧力センサー、３２第１逆止弁、３３第２逆止弁、３４第３逆止弁、３５第４逆止弁、４０熱源側流路切替装置、４１第１熱源側熱交換器、４２第２熱源側熱交換器、４３熱源側バイパス配管、４４第１電磁開閉弁、４５第２電磁開閉弁、４６第３電磁開閉弁、４７第４電磁開閉弁、４８第５電磁開閉弁、５０ｂ第５逆止弁、５０ｃ第５逆止弁、５０ｄ第５逆止弁、５１第２バイパス配管、５２ｂ第６逆止弁、５２ｃ第６逆止弁、５２ｄ第６逆止弁、６０配管、７０配管、１００空気調和装置、Ａ熱源機、Ｂ負荷側ユニット、Ｃ負荷側ユニット、Ｄ負荷側ユニット、Ｅ中継機。

Claims

少なくとも圧縮機及び熱源側熱交換器が搭載された少なくとも１台の熱源機と、
少なくとも絞り装置及び負荷側熱交換器が搭載された少なくとも２台の負荷側ユニットと、
前記熱源機と前記負荷側ユニットとの間に介在し、冷媒流路を切り換えて前記熱源機で生成された温熱又は冷熱を前記負荷側熱交換器に供給する少なくとも１台の中継機と、を有し、
暖房運転中に、前記圧縮機からの吐出冷媒を前記熱源側熱交換器に流し、前記熱源側熱交換器に付着した霜を融かす除霜運転を実行するとき、
前記熱源側熱交換器を経由した冷媒を前記複数台の負荷側ユニットのうちサーモオフあるいは停止している負荷側ユニットに流すようにし、
前記複数台の負荷側ユニットのうちサーモオフあるいは停止している負荷側ユニットがないとき、
前記熱源側熱交換器を経由した冷媒を、前記負荷側ユニットへ送ることなく、前記中継機を介して前記圧縮機に戻すようにしている
ことを特徴とする空気調和装置。
前記中継機に前記負荷側ユニットの台数に応じた切替装置を設けて冷媒流路を切り換えるようにしている
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
前記切替装置が三方切替弁で構成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置。
複数の前記熱源側熱交換器を並列に接続したものにおいて、
前記熱源側熱交換器を迂回させる熱源側バイパス配管と、
前記熱源側熱交換器の前後及び前記熱源側バイパス配管に設けられる電磁開閉弁と、を皿に備えた
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和装置。