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JP6319334B2 - 冷凍装置 - Google Patents

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Description

本発明は、冷凍装置に関する。
従来より、室内ユニットに対して複数の室外ユニットが並列に接続されて構成された空気調和装置において、例えば、特許文献1(特開2008−25919号公報)に記載の空気調和装置のように、デフロスト対象となる一部の室外ユニットの室外熱交換器においてデフロストを行い、そのデフロスト対象を変更させながら室外ユニットの室外熱交換器を全体的にデフロストさせる運転方法が提案されている。
ここで、上記特許文献1に記載の空気調和装置では、デフロスト時において室内ユニットに設けられている室内膨張弁が全閉状態に維持されている。このため、デフロスト運転時には、室内ユニット側には冷媒は流れず、冷媒はもっぱら室外ユニット間のみを流れることになる。
ところが、冷媒回路にはその室外ユニット側と室内ユニット側の両方を含んだ冷媒回路の全体に対して適正な冷媒量が封入されているところ、室外ユニット間のみで冷媒を循環させてデフロストを行う場合には、冷媒回路全体のうちの室外ユニット間のみで行われる運転になるため、冷媒回路内で余剰冷媒が生じやすい。
そして、このように余剰冷媒が生じた場合には、デフロスト対象となる室外熱交換器における冷媒の溜まり込みが生じて、デフロストを効率的に行うことが困難になることがある。
他方、凝縮器として機能している室外熱交換器に接続されている圧縮機の吸入側のアキュームレータによって余剰冷媒の処理を行おうとする場合には、室内熱交換器側に向けて冷媒が流れていかず他の室外ユニットからすぐに冷媒が戻ってきてしまうためアキュームレータ内がすぐに冷媒で満たされてしまいやすい。しかも、デフロスト終了後の四路切換弁の切り換えにより、凝縮器として機能することで液冷媒を多く溜めていた室外熱交換器から、既に大量の液冷媒を溜めているアキュームレータに対して液冷媒が多く流れ込むことにより、アキュームレータから液冷媒が溢れて圧縮機に吸入されてしまうおそれがある。また、アキュームレータからの液冷媒の溢れ出しを抑制するために、アキュームレータの大型化を余儀なくされることがある。
本発明の課題は、上述した点に鑑みてなされたものであり、複数の室外ユニットのうちの一部を対象としてデフロストを行う場合であっても、余剰冷媒による不具合を抑制させることが可能な冷凍装置を提供することにある。
第1観点に係る冷凍装置は、室内ユニットに対して複数の室外ユニットが並列に接続されて構成される冷凍装置であって、冷媒回路と、制御部と、を備えている。冷媒回路は、室内ユニットに設けられた室内熱交換器と室内膨張弁と、それぞれの室外ユニットに設けられた室外熱交換器と圧縮機と切換弁と、が接続されて構成されている。制御部は、複数の室外ユニットのうちの一部の室外ユニットが有する室外熱交換器を凝縮器として機能させつつ、複数の室外ユニットのうちの他の一部の室外ユニットが有する室外熱交換器を蒸発器として機能させるように切換弁が切り換えられた状態で運転を行うことで、凝縮器として機能する室外熱交換器をデフロスト対象とした運転を行う部分デフロストモードを有している。部分デフロストモードを実行する際の冷媒回路は、凝縮器として機能している室外熱交換器を流れ出た冷媒の一部を蒸発器として機能している室外熱交換器側に供給する流路と、凝縮器として機能している室外熱交換器を流れ出た冷媒の他の一部を室内熱交換器側に供給する流路と、を有している。部分デフロストモードを実行する際の冷媒回路は、室内熱交換器を通過した冷媒を凝縮器として機能している室外熱交換器を有する室外ユニットの圧縮機の吸入側に供給する流路を有している。制御部は、凝縮器として機能している室外熱交換器を有する室外ユニットの圧縮機における冷媒の過熱度が所定過熱度条件を満たすように室内膨張弁の開度制御を行う室内膨張弁開度調整モードを実行する。
なお、部分デフロストモードを実行する際の冷媒回路では、凝縮器として機能している室外熱交換器を流れ出た冷媒の他の一部を室内熱交換器側に供給する流路を終始有している必要は無く(室内膨張弁が終始開いた状態となっている必要は無く)、少なくとも部分デフロストモードの初めから終わりの間のいずれかのタイミングで上記流路を有する状態が確保されていればよい。少なくとも上記流路を有する状態となっている場合については、室内熱交換器や室内膨張弁において冷媒が流れる状態が確保され、本願発明の効果が得られる。
また、凝縮器として機能している室外熱交換器を有する室外ユニットの圧縮機における冷媒の過熱度が所定過熱度条件を満たすという場合には、凝縮器として機能している室外熱交換器を有する室外ユニットの圧縮機が吸入する冷媒の過熱度が所定過熱度条件を満たす場合と、凝縮器として機能している室外熱交換器を有する室外ユニットの圧縮機が吐出する冷媒の過熱度が所定過熱度条件を満たす場合と、の両方が含まれる。
この冷凍装置では、複数の室外ユニットのうちの一部をデフロスト対象とする部分デフロストモードを実行する際に、冷媒回路が、凝縮器として機能している室外熱交換器を流れ出た冷媒の一部を蒸発器として機能している室外熱交換器側に供給する流路と、凝縮器として機能している室外熱交換器を流れ出た冷媒の他の一部を室内熱交換器側に供給する流路とを有している。このため、冷媒回路において室内熱交換器や室内膨張弁において冷媒を流すことができ、さらには室内ユニットと複数の室外ユニットを連絡する配管においても冷媒を流すことができる。この部分デフロストモードでは、デフロスト対象ではない室外熱交換器については冷媒の低圧の蒸発器として機能させると共に、室内熱交換器については低圧の冷媒が一度圧縮された圧力(デフロスト対象ではない室外熱交換器に接続された圧縮機により圧縮された圧力)である中間圧力の蒸発器として機能させることにより、室内熱交換器のみを冷媒の低圧の蒸発器として機能させる場合よりも室内熱交換器での冷媒の蒸発を抑えることができる。これにより、室内熱交換器の温度低下を抑制して、暖房運転再開時に温風が吹き出されるまでの時間を短縮化させることができる。そして、このように、室外ユニット間のみではなく室内ユニットにおいても冷媒が流れる部分デフロストモード実行時には、冷媒回路内に生じる余剰冷媒をこれらの箇所で吸収させやすくなる。また、冷媒回路内に生じる余剰冷媒をこれらの箇所で吸収させることで、デフロスト対象となる室外ユニットから流出させた冷媒が直ぐに当該室外ユニットに戻ってきてしまうことを回避でき、余剰冷媒を処理するための大型のアキュームレータを採用する必要も無くなる。また、デフロスト対象となる室外ユニットから流れ出る冷媒は、デフロスト対象ではない室外ユニットに向けて流れるだけではなく、室内ユニット側に向けても流れていくため、デフロスト対象である室外熱交換器における液冷媒の溜まり込みを抑制させ、効率的にデフロストを行うことが可能になる。
このように、複数の室外ユニットのうちの一部を対象としてデフロストを行う場合であっても、余剰冷媒による不具合を抑制させることが可能になる。
また、この冷凍装置では、部分デフロストモードを実行する際に、室内熱交換器を通過した冷媒が、デフロスト対象である室外熱交換器を有する室外ユニットの圧縮機の吸入側に供給されている場合において、当該デフロスト対象の室外ユニットの圧縮機における冷媒の過熱度が所定過熱度条件を満たすように室内膨張弁の開度制御が行われる。このため、室内膨張弁を開けて室内熱交換器等において冷媒が流れる状態を確保することで余剰冷媒を吸収させている場合であっても、室内ユニット側からデフロスト対象となる室外ユニットに対して送られる冷媒量をコントロールできるため、デフロスト対象となる室外熱交換器を有する室外ユニットの圧縮機において液圧縮の発生や吐出冷媒温度の異常上昇の発生を抑制させることが可能になる。
第2観点に係る冷凍装置は、第1観点に係る冷凍装置であって、制御部は、部分デフロストモード開始時から室内膨張弁開度調整モード開始前までの間、室内膨張弁の開度を所定開度に固定する制御を行う。
この所定開度は、特に限定されないが、例えば、制御対象となる室内膨張弁が直接接続されている室内熱交換器の容量に応じた開度として予め定められていてもよい。
この冷凍装置では、部分デフロストモード開始時から室内膨張弁開度調整モード開始前までの間、室内膨張弁は、冷媒が通過可能なように所定開度に固定される。このため、部分デフロストモード開始直後の室内膨張弁や室内熱交換器における冷媒の流れを確実に確保することで、デフロスト対象となる室外熱交換器において冷媒が滞留してしまうことを効果的に抑制することが可能になる。
第3観点に係る冷凍装置は、第1観点または第2観点のいずれかに係る冷凍装置であって、部分デフロストモードを実行する際の冷媒回路は、蒸発器として機能している室外熱交換器を通過した冷媒を、蒸発器として機能している室外熱交換器を有する室外ユニットの圧縮機を介して、凝縮器として機能している室外熱交換器を有する室外ユニットの圧縮機の吸入側に供給する流路を有している。
この冷凍装置では、デフロスト対象ではない室外ユニットの圧縮機を低段側圧縮機とし、デフロスト対象の室外ユニットの圧縮機を高段側圧縮機として、冷媒を多段圧縮させることが可能になっている。そして、デフロスト対象の室外熱交換器には、このように多段圧縮された高温の冷媒を供給することができるため、デフロストを効率的に行うことが可能になっている。
なお、この第3観点の冷凍装置は、第1観点または第2観点に係る冷凍装置との関係では、室内ユニット側から送られてくる冷媒だけでなくデフロスト対象ではない室外ユニット側から送られてくる冷媒もデフロスト対象となる室外ユニットに供給される場合において、デフロスト対象の室外ユニットの圧縮機における液圧縮や吐出温度の異常上昇が生じないように室内膨張弁を開度制御させることが可能になる。
付記の冷凍装置は、室内ユニットに対して複数の室外ユニットが並列に接続されて構成される冷凍装置であって、冷媒回路と、制御部と、を備えている。冷媒回路は、室内ユニットに設けられた室内熱交換器と室内膨張弁と、それぞれの室外ユニットに設けられた室外熱交換器と圧縮機と切換弁と、が接続されて構成されている。制御部は、複数の室外ユニットのうちの一部の室外ユニットが有する室外熱交換器を凝縮器として機能させつつ、複数の室外ユニットのうちの他の一部の室外ユニットが有する室外熱交換器を蒸発器として機能させるように切換弁が切り換えられた状態で運転を行うことで、凝縮器として機能する室外熱交換器をデフロスト対象とした運転を行う部分デフロストモードを有している。部分デフロストモードを実行する際の冷媒回路は、凝縮器として機能している室外熱交換器を流れ出た冷媒の一部を蒸発器として機能している室外熱交換器側に供給する流路と、凝縮器として機能している室外熱交換器を流れ出た冷媒の他の一部を室内熱交換器側に供給する流路と、を有している。制御部は、部分デフロストモードを実行する際に、少なくとも一時的に室内膨張弁を開けることで、凝縮器として機能している室外熱交換器を流れ出た冷媒の他の一部が室内熱交換器側に向けて流れる状態を確保する。
なお、部分デフロストモードを実行する際の冷媒回路では、凝縮器として機能している室外熱交換器を流れ出た冷媒の他の一部を室内熱交換器側に供給する流路を終始有している必要は無く(室内膨張弁が終始開いた状態となっている必要は無く)、少なくとも部分デフロストモードの初めから終わりの間のいずれかのタイミングで上記流路を有する状態が確保されていればよい。少なくとも上記流路を有する状態となっている場合については、室内熱交換器や室内膨張弁において冷媒が流れる状態が確保され、本願発明の効果が得られる。
この冷凍装置では、複数の室外ユニットのうちの一部をデフロスト対象とする部分デフロストモードを実行する際に、冷媒回路が、凝縮器として機能している室外熱交換器を流れ出た冷媒の一部を蒸発器として機能している室外熱交換器側に供給する流路と、凝縮器として機能している室外熱交換器を流れ出た冷媒の他の一部を室内熱交換器側に供給する流路とを有している。このため、冷媒回路において室内熱交換器や室内膨張弁において冷媒を流すことができ、さらには室内ユニットと複数の室外ユニットを連絡する配管においても冷媒を流すことができる。この部分デフロストモードでは、デフロスト対象ではない室外熱交換器については冷媒の低圧の蒸発器として機能させると共に、室内熱交換器については低圧の冷媒が一度圧縮された圧力(デフロスト対象ではない室外熱交換器に接続された圧縮機により圧縮された圧力)である中間圧力の蒸発器として機能させることにより、室内熱交換器のみを冷媒の低圧の蒸発器として機能させる場合よりも室内熱交換器での冷媒の蒸発を抑えることができる。これにより、室内熱交換器の温度低下を抑制して、暖房運転再開時に温風が吹き出されるまでの時間を短縮化させることができる。そして、このように、室外ユニット間のみではなく室内ユニットにおいても冷媒が流れる部分デフロストモード実行時には、冷媒回路内に生じる余剰冷媒をこれらの箇所で吸収させやすくなる。また、冷媒回路内に生じる余剰冷媒をこれらの箇所で吸収させることで、デフロスト対象となる室外ユニットから流出させた冷媒が直ぐに当該室外ユニットに戻ってきてしまうことを回避でき、余剰冷媒を処理するための大型のアキュームレータを採用する必要も無くなる。また、デフロスト対象となる室外ユニットから流れ出る冷媒は、デフロスト対象ではない室外ユニットに向けて流れるだけではなく、室内ユニット側に向けても流れていくため、デフロスト対象である室外熱交換器における液冷媒の溜まり込みを抑制させ、効率的にデフロストを行うことが可能になる。
観点に係る冷凍装置は、第1観点から第観点のいずれかに係る冷凍装置であって、制御部は、デフロスト対象である室外熱交換器について所定除霜終了条件が成立した場合には、デフロスト対象を他の室外熱交換器に変えつつ、デフロスト対象であった室外熱交換器を蒸発器として機能させるように切換弁を切り換えて運転を行う。
この冷凍装置では、所定除霜条件が成立した場合に、複数の室外熱交換器を順次デフロスト対象としてデフロストさせることが可能になる。ここで、あるデフロスト対象の室外熱交換器のデフロストが終了した場合にすぐに暖房運転を再開させるようにした場合には、暖房運転再開直後に他の室外熱交換器について所定除霜条件が成立してしまう等により、デフロスト運転による暖房運転の中断が頻発してしまうおそれがある。これに対して、この冷凍装置では、デフロスト運転による暖房運転の中断頻度を抑制することが可能になる。
第1観点に係る冷凍装置は、複数の室外ユニットのうちの一部を対象としてデフロストを行う場合であっても、余剰冷媒による不具合を抑制させることが可能になる。また、デフロスト対象となる室外熱交換器を有する室外ユニットの圧縮機において液圧縮の発生や吐出冷媒温度の異常上昇の発生を抑制させることが可能になる。
第2観点に係る冷凍装置は、部分デフロストモード開始直後に、デフロスト対象となる室外熱交換器において冷媒が滞留してしまうことを効果的に抑制することが可能になる。
第3観点に係る冷凍装置は、デフロストを効率的に行うことが可能になっている。
観点に係る冷凍装置は、デフロスト運転による暖房運転の中断頻度を抑制することが可能になる。
空気調和装置の冷媒回路図である。 空気調和装置のブロック構成図である。 第1室外熱交換器をデフロスト対象とする場合の冷媒流れの様子を示す図である。 第2室外熱交換器をデフロスト対象とする場合の冷媒流れの様子を示す図である。 デフロスト運転のフローチャート(前半)である。 デフロスト運転のフローチャート(後半)である。
以下、本発明の冷凍装置が採用された一実施形態について、図面に基づいて説明する。
(1)全体概略構成
図1に、空気調和装置100の冷媒回路図を示す。図2に、空気調和装置100のブロック構成図を示す。
本実施形態の空気調和装置100は、第1室外ユニット10と、第2室外ユニット20と、第1室内ユニット61と、第2室内ユニット65と、を備えている。
これらの第1室外ユニット10と、第2室外ユニット20と、第1室内ユニット61と、第2室内ユニット65とは、液側冷媒連絡配管5およびガス側冷媒連絡配管6を介して互いに接続されることで、冷媒回路3を構成している。本実施形態の冷媒回路3では、第1室内ユニット61と第2室内ユニット65とは、液側冷媒連絡配管5およびガス側冷媒連絡配管6を介して第1室外ユニット10および第2室外ユニット20に対して並列に接続されている。また、第1室外ユニット10と第2室外ユニット20とは、液側冷媒連絡配管5およびガス側冷媒連絡配管6を介して第1室内ユニット61および第2室内ユニット65に対して並列に接続されている。
この冷媒回路3には、冷凍サイクルを実行できるように、作動冷媒が封入されている。
この空気調和装置100は、制御部7によって運転制御や監視が行われる。ここで、制御部7は、第1室内ユニット61に設けられた第1室内側制御基板61aと、第2室内ユニット65に設けられた第2室内側制御基板65aと、第1室外ユニット10に設けられた第1室外側制御基板10aと、第2室外ユニット20に設けられた第2室外側制御基板20aと、が互いに通信可能に接続されることによって構成されている。
(2)第1室内ユニット61
第1室内ユニット61は、第1室内熱交換器62と、第1室内膨張弁64と、第1室内ファン63と、第1室内ファンモータ63aと、第1ガス側温度センサ71と、第1液側温度センサ72と、を有している。
第1室内熱交換器62は、冷媒回路3の一部を構成している。第1室内熱交換器62のガス側の端部は、後述するガス側冷媒連絡配管6の端部である点Yから伸びる冷媒配管と接続されている。第1室内熱交換器62の液側の端部は、後述する液側冷媒連絡配管5の端部である点Xから伸びる冷媒配管と接続されている。
第1室内膨張弁64は、冷媒回路3内において、第1室内熱交換器62の液側(具体的には、第1室内熱交換器62の液側の端部と点Xとを繋ぐ冷媒配管の途中)に設けられている。第1室内膨張弁64は、特に限定されないが、例えば、通過する冷媒量や減圧程度を調節するために弁開度を調節可能な電動膨張弁とすることができる。
第1室内ファン63は、第1室内熱交換器62に対して空調対象空間(室内)の空気を送り、第1室内熱交換器62を通過した空気を再び空調対象空間に戻す空気流れを形成させる。この第1室内ファン63は、第1室内ファンモータ63aが駆動制御されることにより、風量が調節される。
第1ガス側温度センサ71は、ガス側冷媒連絡配管6の点Yと第1室内熱交換器62のガス側との間の冷媒配管に取り付けられており、第1室内熱交換器62のガス側端部を通過する冷媒の温度を検知する。
第1液側温度センサ72は、第1室内膨張弁64と第1室内熱交換器62の液側との間の冷媒配管に取り付けられており、第1室内熱交換器62の液側端部を通過する冷媒の温度を検知する。
第1室内ユニット61には、上述の制御部7の一部を構成する第1室内側制御基板61aが設けられている。この第1室内側制御基板61aは、CPU、ROM、RAM等を有して構成されており、第1室内膨張弁64の弁開度の制御や、第1室内ファンモータ63aによる第1室内ファン63の風量制御や、第1ガス側温度センサ71の検知温度の把握、第1液側温度センサ72の検知温度の把握等を行う。
(3)第2室内ユニット65
第2室内ユニット65は、第1室内ユニット61と同様であり、第2室内熱交換器66と、第2室内膨張弁68と、第2室内ファン67と、第2室内ファンモータ67aと、第2ガス側温度センサ73と、第2液側温度センサ74と、を有している。
第2室内熱交換器66は、冷媒回路3の一部を構成している。第2室内熱交換器66のガス側の端部は、後述するガス側冷媒連絡配管6の端部である点Yから伸びる冷媒配管(第1室内熱交換器62側に伸びるものとは別の冷媒配管)と接続されている。第2室内熱交換器66の液側の端部は、後述する液側冷媒連絡配管5の端部である点Xから伸びる冷媒配管(第1室内熱交換器62側に伸びるものとは別の冷媒配管)と接続されている。
第2室内膨張弁68は、冷媒回路3内において、第2室内熱交換器66の液側(具体的には、第2室内熱交換器66の液側の端部と点Xとを繋ぐ冷媒配管の途中)に設けられている。第2室内膨張弁68は、特に限定されないが、第1室内膨張弁64と同様に、例えば、通過する冷媒量や減圧程度を調節するために弁開度を調節可能な電動膨張弁とすることができる。
第2室内ファン67は、第2室内熱交換器66に対して空調対象空間(室内)の空気を送り、第2室内熱交換器66を通過した空気を再び空調対象空間に戻す空気流れを形成させる。この第2室内ファン67は、第2室内ファンモータ67aが駆動制御されることにより、風量が調節される。
第2ガス側温度センサ73は、ガス側冷媒連絡配管6の点Yと第2室内熱交換器66のガス側との間の冷媒配管に取り付けられており、第2室内熱交換器66のガス側端部を通過する冷媒の温度を検知する。
第2液側温度センサ74は、第2室内膨張弁68と第2室内熱交換器66の液側との間の冷媒配管に取り付けられており、第2室内熱交換器66の液側端部を通過する冷媒の温度を検知する。
第2室内ユニット65には、上述の制御部7の一部を構成する第2室内側制御基板65aが設けられている。この第2室内側制御基板65aは、CPU、ROM、RAM等を有して構成されており、第2室内膨張弁68の弁開度の制御や、第2室内ファンモータ67aによる第2室内ファン67の風量制御や、第2ガス側温度センサ73の検知温度の把握、第2液側温度センサ74の検知温度の把握等を行う。
(4)第1室外ユニット10
第1室外ユニット10は、第1圧縮機11、第1四路切換弁12、第1室外熱交換器13、第1室外ファン14、第1室外ファンモータ14a、第1室外膨張弁15、第1アキュームレータ19、第1吐出温度センサ51a、第1吐出圧力センサ51b、第1吸入温度センサ52a、第1吸入圧力センサ52b、第1室外熱交温度センサ53、第1外気温度センサ54を有している。
第1圧縮機11は、周波数制御が可能な圧縮機であり、運転容量が可変である。
第1四路切換弁12は、4つの接続ポートを有しており、そのうちの2つずつを互いに接続する。この第1四路切換弁12は、接続状態を切り換えることにより、第1室外ユニット10について冷房運転状態と暖房運転状態とを切り換えることができる。第1室外ユニット10の冷房運転状態では、第1圧縮機11の吸入側がガス側冷媒連絡配管6側となり、第1圧縮機11から吐出される冷媒が第1室外熱交換器13側に導かれるように、第1四路切換弁12が切り換えられる。第1室外ユニット10の暖房運転状態では、第1圧縮機11の吸入側が第1室外熱交換器13側となり、第1圧縮機11から吐出される冷媒がガス側冷媒連絡配管6側に導かれるように、第1四路切換弁12が切り換えられる。
第1室外熱交換器13は、第1室外ユニット10が冷房運転状態である場合には冷媒の放熱器(凝縮器)として機能することが可能であり、第1室外ユニット10が暖房運転状態である場合には冷媒の蒸発器として機能することが可能な熱交換器である。この第1室外熱交換器13は、特に限定されないが、例えば、複数の伝熱フィンと伝熱管によって構成されている。
第1室外ファン14は、第1室外ファンモータ14aが駆動することによって回転し、第1室外熱交換器13に対して屋外の空気を供給する。
第1室外膨張弁15は、第1室外熱交換器13の液側(第1室外熱交換器13の液側と液側冷媒連絡配管5との間)に設けられている。第1室外膨張弁15は、特に限定されないが、例えば、通過する冷媒の量や減圧程度を調節することが可能な電動膨張弁とすることができる。
第1アキュームレータ19は、第1四路切換弁12の接続ポートの1つと第1圧縮機11の吸入側との間に設けられた冷媒容器である。
第1吐出温度センサ51aは、第1圧縮機11の吐出側と第1四路切換弁12の接続ポートの1つとの間を流れる冷媒の温度を検知する。
第1吐出圧力センサ51bは、第1圧縮機11の吐出側と第1四路切換弁12の接続ポートの1つと間を流れる冷媒の圧力を検知する。
第1吸入温度センサ52aは、第1圧縮機11の吸入側と第1四路切換弁12の接続ポートの1つとの間を流れる冷媒の温度を検知する。
第1吸入圧力センサ52bは、第1圧縮機11の吸入側と第1四路切換弁12の接続ポートの1つとの間を流れる冷媒の圧力を検知する。
第1室外熱交温度センサ53は、第1室外熱交換器13を流れる冷媒の温度を検知する。
第1外気温度センサ54は、第1室外熱交換器13を通過する前の室外の空気の温度を外気温度として検知する。
第1室外ユニット10には、上述の制御部7の一部を構成する第1室外側制御基板10aが設けられている。この第1室外側制御基板10aは、CPU、ROM、RAM等を有して構成されており、第1圧縮機11の駆動周波数の制御や、第1四路切換弁12の接続状態の切り換えや、第1室外ファンモータ14aによる第1室外ファン14の風量制御や、第1室外膨張弁15の弁開度の制御や、第1吐出温度センサ51aの検知温度の把握、第1吐出圧力センサ51bの検知温度の把握、第1吸入温度センサ52aの検知温度の把握、第1吸入圧力センサ52bの検知温度の把握、第1室外熱交温度センサ53の検知温度の把握、第1外気温度センサ54の検知温度の把握等を行う。
(5)第2室外ユニット20
第2室外ユニット20は、以下に述べるように、第1室外ユニット10と同様に構成されている。
第2室外ユニット20は、第2圧縮機21、第2四路切換弁22、第2室外熱交換器23、第2室外ファン24、第2室外ファンモータ24a、第2室外膨張弁25、第2アキュームレータ29、第2吐出温度センサ56a、第2吐出圧力センサ56b、第2吸入温度センサ57a、第2吸入圧力センサ57b、第2室外熱交温度センサ58、第2外気温度センサ59を有している。
第2圧縮機21は、周波数制御が可能な圧縮機であり、運転容量が可変である。
第2四路切換弁22は、4つの接続ポートを有しており、そのうちの2つずつを互いに接続する。この第2四路切換弁22は、接続状態を切り換えることにより、第2室外ユニット20について冷房運転状態と暖房運転状態とを切り換えることができる。第2室外ユニット20の冷房運転状態では、第2圧縮機21の吸入側がガス側冷媒連絡配管6側となり、第2圧縮機21から吐出される冷媒が第2室外熱交換器23側に導かれるように、第2四路切換弁22が切り換えられる。第2室外ユニット20の暖房運転状態では、第2圧縮機21の吸入側が第2室外熱交換器23側となり、第2圧縮機21から吐出される冷媒がガス側冷媒連絡配管6側に導かれるように、第2四路切換弁22が切り換えられる。
第2室外熱交換器23は、第2室外ユニット20が冷房運転状態である場合には冷媒の放熱器(凝縮器)として機能することが可能であり、第2室外ユニット20が暖房運転状態である場合には冷媒の蒸発器として機能することが可能な熱交換器である。この第2室外熱交換器23は、特に限定されないが、例えば、複数の伝熱フィンと伝熱管によって構成されている。
第2室外ファン24は、第2室外ファンモータ24aが駆動することによって回転し、第2室外熱交換器23に対して屋外の空気を供給する。
第2室外膨張弁25は、第2室外熱交換器23の液側(第2室外熱交換器23の液側と液側冷媒連絡配管5との間)に設けられている。第2室外膨張弁25は、特に限定されないが、例えば、通過する冷媒の量や減圧程度を調節することが可能な電動膨張弁とすることができる。
第2アキュームレータ29は、第2四路切換弁22の接続ポートの1つと第2圧縮機21の吸入側との間に設けられた冷媒容器である。
第2吐出温度センサ56aは、第2圧縮機21の吐出側と第2四路切換弁22の接続ポートの1つとの間を流れる冷媒の温度を検知する。
第2吐出圧力センサ56bは、第2圧縮機21の吐出側と第2四路切換弁22の接続ポートの1つと間を流れる冷媒の圧力を検知する。
第2吸入温度センサ57aは、第2圧縮機21の吸入側と第2四路切換弁22の接続ポートの1つとの間を流れる冷媒の温度を検知する。
第2吸入圧力センサ57bは、第2圧縮機21の吸入側と第2四路切換弁22の接続ポートの1つとの間を流れる冷媒の圧力を検知する。
第2室外熱交温度センサ58は、第2室外熱交換器23を流れる冷媒の温度を検知する。
第2外気温度センサ59は、第2室外熱交換器23を通過する前の室外の空気の温度を外気温度として検知する。
第2室外ユニット20には、上述の制御部7の一部を構成する第2室外側制御基板20aが設けられている。この第2室外側制御基板20aは、CPU、ROM、RAM等を有して構成されており、第2圧縮機21の駆動周波数の制御や、第2四路切換弁22の接続状態の切り換えや、第2室外ファンモータ24aによる第2室外ファン24の風量制御や、第2室外膨張弁25の弁開度の制御や、第2吐出温度センサ56aの検知温度の把握、第2吐出圧力センサ56bの検知温度の把握、第2吸入温度センサ57aの検知温度の把握、第2吸入圧力センサ57bの検知温度の把握、第2室外熱交温度センサ58の検知温度の把握、第2外気温度センサ59の検知温度の把握等を行う。
(6)液側冷媒連絡配管5およびガス側冷媒連絡配管6
液側冷媒連絡配管5およびガス側冷媒連絡配管6は、第1室内ユニット61および第2室内ユニット65と、第1室外ユニット10および第2室外ユニット20と、を接続している。
液側冷媒連絡配管5は、第1室内ユニット61の第1室内膨張弁64から液側に伸びる配管と、第2室内ユニット65の第2室内膨張弁68から液側に伸びる配管と、が合流する点Xと、第1室外ユニット10の第1室外膨張弁15から液側に伸びる配管と、第2室外ユニット20の第2室外膨張弁25から液側に伸びる配管と、が合流する点Wと、を接続する配管であり、冷媒回路3の一部を構成している。
ガス側冷媒連絡配管6は、第1室内ユニット61の第1室内熱交換器62からガス側に伸びる配管と、第2室内ユニット65の第2室内熱交換器66からガス側に伸びる配管と、が合流する点Yと、第1室外ユニット10の第1四路切換弁12の接続ポートの1つからガス側に伸びる配管と、第2室外ユニット20の第2四路切換弁22の接続ポートの1つからガス側に伸びる配管と、が合流する点Zと、を接続する配管であり、冷媒回路3の一部を構成している。
なお、液側冷媒連絡配管5およびガス側冷媒連絡配管6は、第1室外ユニット10および第2室外ユニット20の設置位置から、第1室内ユニット61および第2室内ユニット65の設置位置まで延びており、冷媒回路3を構成する配管の中でも最も長いものである。
(7)冷房運転状態
冷房運転状態では、制御部7は、第1室内熱交換器62および第2室内熱交換器66が冷媒の蒸発器として機能しつつ、第1室外熱交換器13および第2室外熱交換器23が冷媒の放熱器(凝縮器)として機能するように、第1四路切換弁12および第2四路切換弁22の接続状態を切り換えて冷凍サイクルを実行する(図1の第1四路切換弁12および第2四路切換弁22における点線で示す接続状態参照)。具体的には、制御部7は、第1四路切換弁12の接続状態を、第1圧縮機11から吐出された冷媒を第1室外熱交換器13側に導き、第1室内ユニット61および第2室内ユニット65のガス側から流れてくる冷媒の一部を第1圧縮機11の吸入側に導く接続状態とし、第2四路切換弁22の接続状態を、第2圧縮機21から吐出された冷媒を第2室外熱交換器23側に導き、第1室内ユニット61および第2室内ユニット65のガス側から流れてくる冷媒の他の一部を第2圧縮機21の吸入側に導く接続状態として冷凍サイクルを行う。
冷房運転状態では、制御部7は、第1室外膨張弁15および第2室外膨張弁25がいずれも全開状態となるように制御する。そして、制御部7は、第1室内熱交換器62および第2室内熱交換器66のガス側を流れる冷媒の過熱度が目標過熱度となるように、第1室内膨張弁64および第2室内膨張弁68の各弁開度の制御を行う。
なお、第1圧縮機11および第2圧縮機21の駆動周波数や、第1室内ファンモータ63aおよび第2室内ファンモータ67aや、第1室外ファンモータ14aおよび第2室外ファンモータ24aは、それぞれの所定の制御条件を満たすように制御部7によって駆動制御される。
(8)暖房運転状態
暖房運転状態では、制御部7は、第1室外熱交換器13および第2室外熱交換器23が冷媒の蒸発器として機能しつつ、第1室内熱交換器62および第2室内熱交換器66が冷媒の放熱器(凝縮器)として機能するように、第1四路切換弁12および第2四路切換弁22の接続状態を切り換えて冷凍サイクルを実行する(図1の第1四路切換弁12および第2四路切換弁22における実線で示す接続状態参照)。具体的には、制御部7は、第1四路切換弁12の接続状態を、第1圧縮機11から吐出された冷媒が第1室内ユニット61および第2室内ユニット65のガス側に送られる冷媒の一部となるようにしつつ、第1室外熱交換器13から流れてくる冷媒を第1圧縮機11の吸入側に導く接続状態とし、第2四路切換弁22の接続状態を、第2圧縮機21から吐出された冷媒が第1室内ユニット61および第2室内ユニット65のガス側に送られる冷媒の他の一部となるようにしつつ、第2室外熱交換器23から流れてくる冷媒を第2圧縮機21の吸入側に導く接続状態として冷凍サイクルを行う。
暖房運転状態では、制御部7は、第1室内熱交換器62および第2室内熱交換器66の液側を流れる冷媒の過冷却度が目標過冷却度となるように、第1室内膨張弁64および第2室内膨張弁68の各弁開度の制御を行う。なお、制御部7は、第1室外熱交換器13や第2室外熱交換器23に送られる冷媒を減圧することができるように第1室外膨張弁15および第2室外膨張弁25の各弁開度を制御する。
なお、第1圧縮機11および第2圧縮機21の駆動周波数や、第1室内ファンモータ63aおよび第2室内ファンモータ67aや、第1室外ファンモータ14aおよび第2室外ファンモータ24aは、それぞれの所定の制御条件を満たすように制御部7によって駆動制御される。
(9)デフロスト運転
制御部7は、上述の暖房運転を行っている際に、制御部7が所定除霜条件が成立していると判断した場合にデフロスト運転を行う。
この所定除霜条件としては、特に限定されないが、例えば、外気温度と室外熱交換器の温度が所定の温度条件を満たす状態が所定時間以上継続して続いていること、とすることができる。この場合、制御部7は、第1外気温度センサ54または第2外気温度センサ59の検知温度によって外気温度を把握してもよい。また、制御部7は、第1室外熱交温度センサ53または第2室外熱交温度センサ58の検知温度によって室外熱交換器の温度を把握してもよい。なお、本実施形態では、制御部7は、第1室外熱交換器13と第2室外熱交換器23の少なくともいずれか一つのみについて所定除霜条件が成立した場合に、全ての室外熱交換器を順次対象とするデフロスト運転(交互デフロスト運転)を行うように制御部7が構成されている。
デフロスト運転では、複数台の室外ユニット(第1室外ユニット10および第2室外ユニット20)のうちの一部である1台をデフロスト対象とし(部分デフロストモード)、そのデフロスト対象を順次変えていくことにより、全ての室外ユニットにおけるデフロストを行う交互デフロスト運転が行われる。
すなわち、交互デフロスト運転では、まず、第1室外熱交換器13と第2室外熱交換器23のうちのいずれか一方のみがデフロスト対象となるように(例えば、第1室外熱交換器13がデフロスト対象となるように)第1四路切換弁12および第2四路切換弁22の接続状態が切り換えられ、デフロスト対象の室外熱交換器(この例では、第1室外熱交換器13)のデフロストを行う。そして、最初のデフロスト対象である室外熱交換器(この例では第1室外熱交換器13)のデフロストが終了した場合に、続けて、先にデフロスト対象であった室外熱交換器以外の室外熱交換器(この例では、第2室外熱交換器23)のみがデフロスト対象となるように第1四路切換弁12および第2四路切換弁22の接続状態が切り換えられ、新たなデフロスト対象の室外熱交換器(この例では、第2室外熱交換器23)のデフロストを行う。このようにして、デフロスト対象となる室外熱交換器が順次変わっていくように(デフロスト対象となる室外熱交換器をローテーションさせるように)第1四路切換弁12および第2四路切換弁22の接続状態が切り換えられることで、全ての室外熱交換器のデフロストを行う。
なお、全ての室外熱交換器のデフロストが終了した場合には、第1四路切換弁12および第2四路切換弁22の接続状態を切り換えて、再び、暖房運転を再開させる。
(9−1)第1室外熱交換器13がデフロスト対象である場合の運転
ここで、上記第1室外熱交換器13がデフロスト対象となるように第1四路切換弁12および第2四路切換弁22の接続状態が切り換えられた状態の冷媒回路3における冷媒流れの様子を、図3に示す。
第1室外熱交換器13がデフロスト対象となる場合には、第1四路切換弁12は、冷媒回路3の点Zの部分を通過する冷媒が第1圧縮機11の吸入側に導かれ、第1圧縮機11から吐出される冷媒が第1室外熱交換器13に送られるように接続状態が切り換えられ、第2四路切換弁22は、第2室外熱交換器23を通過した冷媒が第2圧縮機21の吸入側に導かれ、第2圧縮機21から吐出される冷媒が冷媒回路3の点Zの部分に送られるように接続状態が切り換えられる。
ここで、デフロスト対象である第1室外熱交換器13の液側に設けられている第1室外膨張弁15は、弁開度が全開状態となるように、制御部7により制御される。
また、デフロスト対象ではない第2室外熱交換器23の液側に接続されている第2室外膨張弁25は、第2圧縮機21により吸入される冷媒の過熱度が所定の第1目標過熱度となるように、制御部7によって弁開度が制御される。なお、制御部7は、第2圧縮機21により吸入される冷媒の過熱度を、第2吸入温度センサ57aの検知温度および第2吸入圧力センサ57bの検知圧力から求める。
なお、第1室内膨張弁64および第2室内膨張弁68は、後述するように、全閉状態とはされず、いずれも冷媒が通過できる開度となるように制御されている。また、第1室内ファンモータ63aや第2室内ファンモータ67aは、蒸発器として機能している第1室内熱交換器62や第2室内熱交換器66における冷気が室内に送られてしまわないように、基本的に停止されている。
以上の運転状態では、冷媒回路3の点Wを通過した冷媒は、第2室外膨張弁25を通過する際に低圧まで減圧され、低圧の冷媒の蒸発器として機能する第2室外熱交換器23において蒸発し、第2四路切換弁22および第2アキュームレータ29を介して第2圧縮機21に吸入される。
第2圧縮機21において中間圧力まで圧縮された冷媒は、第2四路切換弁22を介して冷媒回路3の点Zまで送られる。ここで、後述するように、第1室内膨張弁64および第2室内膨張弁68はいずれも冷媒が通過できる開度に制御されているため、第1室内熱交換器62や第2室内熱交換器66からガス側冷媒連絡配管6を介して冷媒回路3の点Zの箇所まで流れてきている。このため、冷媒回路3の点Zの箇所では、これらの冷媒が合流し、第1四路切換弁12および第1アキュームレータ19を介して第1圧縮機11に吸入される。
第1圧縮機11でさらに高圧まで圧縮された冷媒は、高温高圧冷媒となってデフロスト対象である第1室外熱交換器13に供給され、第1室外熱交換器13に付着している霜を効率的に融解させることが可能になっている。ここで、デフロスト対象の第1室外熱交換器13は、冷媒の放熱器(凝縮器)として機能する。第1室外熱交換器13を通過した高圧液冷媒は、全開状態に制御されている第1室外膨張弁15を通過した後、冷媒回路3の点Wまで送られる。
第1室内膨張弁64および第2室内膨張弁68が開けられた状態となっているため、冷媒回路3の点Wに送られた高圧液冷媒の一部は、液側冷媒連絡配管5を介して、第1室内熱交換器62と第2室内熱交換器66とに向けて流れていく(なお、第1室内膨張弁64および第2室内膨張弁68において冷媒は中間圧力まで減圧される)。ここで、第1室内熱交換器62および第2室内熱交換器66は、中間圧力の冷媒の蒸発器として機能している。第1室内熱交換器62および第2室内熱交換器66を通過した冷媒は、冷媒回路3の点Yで合流した後、ガス側冷媒連絡配管6を介して再び冷媒回路3の点Zまで送られる。また、冷媒回路3の点Wに送られた冷媒の他の一部は、再び、第2室外膨張弁25に送られる。
このようにして、第1室外熱交換器13がデフロスト対象である場合の運転が行われる。
なお、デフロスト対象である第1室外熱交換器13について所定除霜終了条件が成立した場合、すなわち、当該室外熱交換器の下端部分の温度が所定温度以上になった場合に、制御部7は、第1室外熱交換器13のデフロストを終了させる。なお、制御部7は、第1室外熱交換器13の熱交換器の下端部分の温度を把握するために、第1室外熱交温度センサ53の検知温度を用いるようにしてもよいし、第1室外熱交温度センサ53とは別個の温度センサが当該下端部分に設けられている場合には当該温度センサの検知温度を用いるようにしてもよい。
(9−2)第2室外熱交換器23がデフロスト対象である場合の運転
ここで、上記第2室外熱交換器23がデフロスト対象となるように第1四路切換弁12および第2四路切換弁22の接続状態が切り換えられた状態の冷媒回路3における冷媒流れの様子を、図4に示す。
第2室外熱交換器23がデフロスト対象となる場合には、第1四路切換弁12は、第1室外熱交換器13を通過した冷媒が第1圧縮機11の吸入側に導かれ、第1圧縮機11から吐出される冷媒が冷媒回路3の点Zの部分に送られるように接続状態が切り換えられ、第2四路切換弁22は、冷媒回路3の点Zの部分を通過した冷媒が第2圧縮機21の吸入側に導かれ、第2圧縮機21から吐出される冷媒が第2室外熱交換器23に送られるように接続状態が切り換えられる。
ここで、デフロスト対象である第2室外熱交換器23の液側に設けられている第2室外膨張弁25は、弁開度が全開状態となるように、制御部7により制御される。
また、デフロスト対象ではない第1室外熱交換器13の液側に接続されている第1室外膨張弁15は、第1圧縮機11により吸入される冷媒の過熱度が所定の第1目標過熱度となるように、制御部7によって弁開度が制御される。なお、制御部7は、第1圧縮機11により吸入される冷媒の過熱度を、第1吸入温度センサ52aの検知温度および第1吸入圧力センサ52bの検知圧力から求める。
なお、第1室内膨張弁64および第2室内膨張弁68は、後述するように、全閉状態とはされず、いずれも冷媒が通過できる開度となるように制御されている。また、第1室内ファンモータ63aや第2室内ファンモータ67aは、蒸発器として機能している第1室内熱交換器62や第2室内熱交換器66における冷気が室内に送られてしまわないように、基本的に停止されている。
以上の運転状態では、冷媒回路3の点Wを通過した冷媒は、第1室外膨張弁15を通過する際に低圧まで減圧され、低圧の冷媒の蒸発器として機能する第1室外熱交換器13において蒸発し、第1四路切換弁12および第1アキュームレータ19を介して第1圧縮機11に吸入される。
第1圧縮機11において中間圧力まで圧縮された冷媒は、第1四路切換弁12を介して冷媒回路3の点Zまで送られる。ここで、後述するように、第1室内膨張弁64および第2室内膨張弁68はいずれも冷媒が通過できる開度に制御されているため、第1室内熱交換器62や第2室内熱交換器66からガス側冷媒連絡配管6を介して冷媒回路3の点Zの箇所まで流れてきている。このため、冷媒回路3の点Zの箇所では、これらの冷媒が合流し、第2四路切換弁22および第2アキュームレータ29を介して第2圧縮機21に吸入される。
第2圧縮機21でさらに高圧まで圧縮された冷媒は、高温高圧冷媒となってデフロスト対象である第2室外熱交換器23に供給され、第2室外熱交換器23に付着している霜を効率的に融解させることが可能になっている。ここで、デフロスト対象の第2室外熱交換器23は、冷媒の放熱器(凝縮器)として機能する。第2室外熱交換器23を通過した高圧液冷媒は、全開状態に制御されている第2室外膨張弁25を通過した後、冷媒回路3の点Wまで送られる。
第1室内膨張弁64および第2室内膨張弁68が開けられた状態となっているため、冷媒回路3の点Wに送られた高圧液冷媒の一部は、液側冷媒連絡配管5を介して、第1室内熱交換器62と第2室内熱交換器66とに向けて流れていく(なお、第1室内膨張弁64および第2室内膨張弁68において冷媒は中間圧力まで減圧される)。ここで、第1室内熱交換器62および第2室内熱交換器66は、中間圧力の冷媒の蒸発器として機能している。第1室内熱交換器62および第2室内熱交換器66を通過した冷媒は、冷媒回路3の点Yで合流した後、ガス側冷媒連絡配管6を介して再び冷媒回路3の点Zまで送られる。また、冷媒回路3の点Wに送られた冷媒の他の一部は、再び、第1室外膨張弁15に送られる。
このようにして、第2室外熱交換器23がデフロスト対象である場合の運転が行われる。
なお、デフロスト対象である第2室外熱交換器23について所定除霜終了条件が成立した場合、すなわち、当該室外熱交換器の下端部分の温度が所定温度以上になった場合に、制御部7は、第2室外熱交換器23のデフロストを終了させる。なお、制御部7は、第2室外熱交換器23の熱交換器の下端部分の温度を把握するために、第2室外熱交温度センサ58の検知温度を用いるようにしてもよいし、第2室外熱交温度センサ58とは別個の温度センサが当該下端部分に設けられている場合には当該温度センサの検知温度を用いるようにしてもよい。
(10)デフロスト運転の制御フロー
図5および図6に、デフロスト運転の制御フローを示す。
ステップS10では、制御部7は、空気調和装置100が暖房運転を実行中であるか否かを判断する。ここで、暖房運転が実行中であればステップS11に移行し、暖房運転が実行中でなければステップS10を繰り返す。
ステップS11では、制御部7は、上述の所定除霜条件が成立しているか否かを判断する。具体的には、制御部7は、複数の室外熱交換器(第1室外熱交換器13と第2室外熱交換器23)のうちの少なくとも1つについて所定除霜条件が成立するものがあった場合には、ステップS12に移行し、いずれの室外熱交換器においても所定除霜条件が成立していない場合にはステップS11を繰り返す。
ステップS12では、制御部7は、暖房運転を中止し、複数の室外熱交換器のうちの一部がデフロスト対象となるように第1四路切換弁12と第2四路切換弁22の接続状態を切り換える。なお、デフロスト対象とする室外熱交換器の順番は、特に限定されないが、本実施形態では、第1室外熱交換器13を先にデフロスト対象とし、その後、第2室外熱交換器23を続けてデフロスト対象とする場合を例に挙げて説明する。
ステップS13では、制御部7は、第1室内膨張弁64と第2室内膨張弁68が開けられた状態となるようにして、各弁開度が所定初期開度で維持されるように制御する。すなわち、第1室内膨張弁64と第2室内膨張弁68について、全閉状態とすることなく、それぞれ冷媒が通過可能な状態が確保される。この所定初期開度については、特に限定されないが、例えば、室内膨張弁が直接接続されている室内熱交換器の容量に応じた値としてもよく、第1室内熱交換器と第2室内熱交換器の容量が異なる場合にはそれぞれの容量に応じた異なる開度として設定されていてもよい。これにより、デフロスト運転の初期段階から、冷媒回路3内における冷媒の流動を促進し、デフロスト対象となる室外熱交換器に対して高温高圧の冷媒を効率良く供給できることになる。
ステップS14では、制御部7は、第1圧縮機11、第2圧縮機21を駆動させ、第1室外膨張弁15を全開状態にして、第2室外膨張弁25を第2圧縮機21の吸入冷媒の過熱度が所定の第1目標過熱度となるように制御を行う(上記図3およびその説明参照)。この第1目標過熱度の値は、特に限定されないが、例えば、0度より大きく10度以下である値としてもよく、3度以上5度以下の値とすることがより好ましい。
ステップS15では、制御部7は、所定初期条件が成立しているか否かを判断する。ここで、所定初期条件とは、特に限定されず、例えば、第1室内膨張弁64と第2室内膨張弁68を所定初期開度とした状態で第1圧縮機11と第2圧縮機21が駆動開始した時から所定初期時間が経過した場合に成立する条件としてもよいし、デフロスト対象である室外熱交換器に接続されている圧縮機(ここでは第1圧縮機11)の吸入冷媒の過熱度が所定初期過熱度となった場合(例えば、5度以下となった場合)に成立する条件としてもよい。ここで、所定初期条件が成立していればステップS16に移行し、所定初期条件が成立していない場合にはステップS15を繰り返す。
ステップS16では、制御部7は、ステップS14における制御を継続させつつ、第1室内膨張弁64と第2室内膨張弁68を所定初期開度に維持させる制御を止めて、第1圧縮機11の吸入冷媒の過熱度が所定の第2目標過熱度となるように第1室内膨張弁64と第2室内膨張弁68の弁開度の制御を行う(室内膨張弁開度調整モード)。なお、ステップS14における所定の第1目標過熱度の値と、ステップS16における所定の第2目標過熱度の値とは、同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。なお、ステップS16の段階では第1室外熱交換器13の除霜開始から時間が経過して冷媒回路3の冷媒分布が安定してきており、液圧縮が生じにくいと考えられることから、ステップS16の第2目標過熱度の値をステップS14の第1目標過熱度の値よりも小さくしてもよい。これにより、精度良く過熱度制御を実行することが可能になる。
ステップS17では、制御部7は、現在デフロスト対象としている室外熱交換器について所定除霜終了条件が成立しているか否かを判断する。本実施形態の例では、先にデフロスト対象とされている第1室外熱交換器13について、所定除霜終了条件を満たしているか否かが判断される。具体的には、上述のとおり、第1室外熱交換器13の下端部分の温度が所定温度以上になっている場合に、第1室外熱交換器13について所定除霜終了条件が成立していると判断する。所定除霜終了条件が成立している場合には、ステップS18(図5および図6の「A」参照)に移行し、所定除霜終了条件が成立していない場合にはステップS17を繰り返す。
ステップS18では、制御部7は、直前までデフロスト対象であった室外熱交換器をデフロスト対象から外し、直前までデフロスト対象であった室外熱交換器以外の室外熱交換器が新たなデフロスト対象となるように、第1四路切換弁12と第2四路切換弁22の接続状態を切り換える。本実施形態では、デフロストを終えた第1室外熱交換器13をデフロスト対象から外し、その後、続けて第2室外熱交換器23がデフロスト対象となるように、第1四路切換弁12と第2四路切換弁22の接続状態を切り換える。
ステップS19では、制御部7は、ステップS13と同様に、第1室内膨張弁64と第2室内膨張弁68が開けられた状態となるようにして、各弁開度が所定初期開度で維持されるように制御する。なお、複数の室外熱交換器のうち最初にデフロスト対象とされる室外熱交換器をデフロストする場合(ステップS13)の第1室内膨張弁64や第2室内膨張弁68の所定初期開度と、複数の室外熱交換器のうち二番目以降にデフロスト対象とされる室外熱交換器をデフロストする場合(ステップS19)の第1室内膨張弁64や第2室内膨張弁68の所定初期開度とは、同一としてもよいし、異ならせてもよい。異ならせる場合には、例えば、二番目以降にデフロスト対象とされる室外熱交換器をデフロストする場合の第1室内膨張弁64や第2室内膨張弁68の所定初期開度の決定において、最初にデフロスト対象とされる室外熱交換器のデフロストが終了した際(直前のデフロスト対象のデフロストが終了した際)の冷媒回路3における冷媒の状態を反映させて決定するようにしてもよい。
ステップS20では、制御部7は、第1圧縮機11、第2圧縮機21を駆動させ、第2室外膨張弁25を全開状態にして、第1室外膨張弁15を第1圧縮機11の吸入冷媒の過熱度が所定の第1目標過熱度となるように制御を行う(上記図4およびその説明参照)。ここで、ステップS20の所定の第1目標過熱度は、例えば、0度より大きく10度以下である値とすることができ、3度以上5度以下の値とすることが好ましく、ステップS14の所定の第1目標過熱度とは、全く同じ値としてもよいが、異なる値としてもよい。
ステップS21では、制御部7は、所定初期条件が成立しているか否かを判断する。ここで、所定初期条件とは、ステップS15と同様であり、特に限定されず、例えば、第1室内膨張弁64と第2室内膨張弁68を所定初期開度とした状態で第1圧縮機11と第2圧縮機21が駆動開始した時から所定初期時間が経過した場合に成立する条件としてもよいし、デフロスト対象である室外熱交換器に接続されている圧縮機(ここでは第2圧縮機21)の吸入冷媒の過熱度が所定初期過熱度となった場合(例えば、5度以下となった場合)に成立する条件としてもよい。ここで、所定初期条件が成立していればステップS22に移行し、所定初期条件が成立していない場合にはステップS21を繰り返す。
ステップS22では、制御部7は、ステップS20における制御を継続させつつ、第1室内膨張弁64と第2室内膨張弁68を所定初期開度に維持させる制御を止めて、第2圧縮機21の吸入冷媒の過熱度が所定の第2目標過熱度となるように第1室内膨張弁64と第2室内膨張弁68の弁開度の制御を行う(室内膨張弁開度調整モード)。なお、ステップS20における所定の第1目標過熱度の値と、ステップS22における所定の第2目標過熱度の値とは、同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。なお、ステップS22の段階では第2室外熱交換器23の除霜開始から時間が経過して冷媒回路3の冷媒分布が安定してきており、液圧縮が生じにくいと考えられることから、ステップS22の第2目標過熱度の値をステップS20の第1目標過熱度の値よりも小さくしてもよい。これにより、精度良く過熱度制御を実行することが可能になる。
ステップS23では、制御部7は、現在デフロスト対象としている室外熱交換器について所定除霜終了条件が成立しているか否かを判断する。本実施形態の例では、第1室外熱交換器13に続いてデフロスト対象とされている第2室外熱交換器23について、所定除霜終了条件が成立しているか否かが判断される。具体的には、上述のとおり、第2室外熱交換器23の下端部分の温度が所定温度以上になっている場合に、第2室外熱交換器23について所定除霜終了条件が成立していると判断する。所定除霜終了条件が成立している場合には、ステップS24に移行し、所定除霜終了条件が成立していない場合にはステップS23を繰り返す。
ステップS24では、制御部7は、第2室外熱交換器23をデフロスト対象としていた第1四路切換弁12と第2四路切換弁22の接続状態を暖房運転を行うための接続状態に切り換え、暖房運転を再開させ、ステップS10に戻って処理を繰り返す(図6および図5の「B」参照)。
(11)特徴
(11−1)
本実施形態の空気調和装置100では、所定除霜条件が成立している場合に、複数の室外熱交換器のうちの一部をデフロスト対象として、当該デフロスト対象を変えていくことで全ての室外熱交換器のデフロストを行う交互デフロスト運転を行っている。この交互デフロスト運転では、デフロスト対象以外の室外熱交換器については冷媒の低圧の蒸発器として機能させると共に、室内熱交換器については低圧の冷媒を一度圧縮させた圧力(デフロスト対象ではない室外熱交換器に接続された圧縮機により圧縮された冷媒の圧力)である中間圧力の蒸発器として機能させることにより、室内熱交換器のみを冷媒の低圧の蒸発器として機能させる場合と比較すると、室内熱交換器で生じる冷媒の蒸発を小さく抑えることができている。このため、デフロスト中における室内温度の低下を小さく抑えることが可能になっている。
また、本実施形態では、所定除霜条件が成立している場合に、複数の室外熱交換器を順次デフロスト対象としてデフロストすることで各室外熱交換器の全てをデフロストさせている。このため、所定除霜条件が成立した室外熱交換器が生じる度に、暖房運転を中断してデフロスト運転を行う場合と比較して、暖房運転の中断頻度を抑制することができている。
(11−2)
ここで、空気調和装置100の冷媒回路3には、各室内熱交換器や各室外熱交換器を用いて冷房運転や暖房運転を行う際に効率的な運転が可能になるだけの冷媒量が封入されている。ところが、主としてデフロスト対象以外の室外ユニットでデフロスト用の熱を得てデフロスト対象となる室外ユニットでデフロストを行うような場合には、冷媒回路3において余剰冷媒が生じがちになる。これに対して、本実施形態の空気調和装置100では、交互デフロスト運転を行う際に、第1室内膨張弁64および第2室内膨張弁68を開いた状態にして、液側冷媒連絡配管5、第1室内膨張弁64、第2室内膨張弁68、第1室内熱交換器62、第2室内熱交換器66、および、ガス側冷媒連絡配管6に冷媒を流すことができている。このため、余剰冷媒が生じた場合であっても、これらの箇所において吸収させることが可能になっている。また、冷媒回路3内に生じる余剰冷媒を、これらの箇所で吸収させることで、デフロスト対象となる室外ユニットから流出させた冷媒が直ぐに当該室外ユニットに戻ってきてしまうことを回避でき、余剰冷媒を処理するための大型のアキュームレータを採用する必要も無くなる。
(11−3)
しかも、デフロスト対象となる室外ユニットから流れ出る冷媒は、デフロスト対象ではない室外ユニットに向けて流れるだけではなく、室内ユニット側に向けても流すことができる(例えば、第1室外熱交換器13がデフロスト対象である場合において、第1室外熱交換器13を通過した冷媒が点Wを通過して第2室外膨張弁25に向けて流れて行こうとしても、第2室外膨張弁25は第2圧縮機21の吸入冷媒の過熱度に応じた開度制御が行われているため、冷媒は第2室外膨張弁25を十分に通過できない場合がある。この場合であっても、第1室外熱交換器13を通過した冷媒は点Wを通過して第1室内膨張弁64や第2室内膨張弁68にも流すことができる)。このため、デフロスト対象である室外熱交換器における液冷媒の溜まり込みを抑制させ、高温の冷媒を効率的に供給できる状態にすることで、デフロストを効率的に行うことが可能になる。
(11−4)
さらに、制御部7が室内膨張弁開度調整モードを実行することで、第1室内膨張弁64および第2室内膨張弁68は、デフロスト対象の室外ユニットの圧縮機に吸入される冷媒の過熱度が所定の第2目標過熱度となるように制御されている。このため、第1室内膨張弁64や第2室内膨張弁68を開けて冷媒を流すことで余剰冷媒を吸収させている場合であっても、第1室内ユニット61や第2室内ユニット65側からデフロスト対象となる室外ユニットに対して送られる冷媒量を、第1室内膨張弁64および第2室内膨張弁68の開度制御によりコントロールすることができる。このため、デフロスト対象となる室外熱交換器を有する室外ユニットの圧縮機において液圧縮の発生や吐出冷媒温度の異常上昇の発生を抑制させることが可能になる。また、デフロスト対象となる室外ユニットに対して、第1室内ユニット61や第2室内ユニット65側からだけでなくデフロスト対象でない室外ユニットからも冷媒が送られてきても、このような第1室内膨張弁64および第2室内膨張弁68の過熱度制御により、デフロスト対象の室外ユニットの圧縮機における液圧縮や吐出温度の異常上昇を抑制させることができている。
(11−5)
また、本実施形態では、交互デフロスト運転開始時から所定初期条件が成立するまで(第1室内膨張弁64および第2室内膨張弁68の過熱度制御が開示される前まで)の間、第1室内膨張弁64および第2室内膨張弁68の弁開度が所定初期開度に維持される。このため、交互デフロスト運転開始直後において、第1室内ユニット61や第2室内ユニット65周囲の冷媒の流れを確実に確保して、デフロスト対象となる室外熱交換器において冷媒が滞留してしまうことを効果的に抑制することができている。
(11−6)
また、本実施形態では、交互デフロスト運転を行う際に、デフロスト対象ではない室外ユニットの圧縮機を低段側圧縮機とし、デフロスト対象の室外ユニットの圧縮機を高段側圧縮機として、冷媒を多段圧縮させることが可能になっている。そして、デフロスト対象の室外熱交換器には、このように多段圧縮された高温の冷媒を供給することができるため、デフロストを効率的に行うことが可能になっている。
(12)他の実施形態
上記実施形態では、本発明の実施形態の一例を説明したが、上記実施形態はなんら本願発明を限定する趣旨ではなく、上記実施形態には限られない。本願発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更した態様についても当然に含まれる。
(12−1)他の実施形態A
上記実施形態では、室内ユニットに対して2台の室外ユニットが並列接続されている場合を例に挙げて説明した。
これに対して、例えば、室内ユニットに並列接続される室外ユニットの数については、これに限られるものではなく、例えば、3台またはそれ以上の室外ユニットが室内ユニットに対して並列接続されていてもよい。
この場合において、交互デフロストを行う場合には、1つの室外熱交換器をデフロスト対象として、そのデフロスト対象となる1つの室外熱交換器を変更していくことで室外熱交換器の全てをデフロストさせてもよい。また、複数の室外熱交換器をデフロスト対象として、そのデフロスト対象となる複数の室外熱交換器を変更してくことで全体をデフロストさせてもよい。
(12−2)他の実施形態B
上記実施形態では、第1室外熱交換器13と第2室外熱交換器23の少なくともいずれか一つのみについて所定除霜条件が成立した場合に、全ての室外熱交換器が順次デフロスト対象とされる場合を例に挙げて説明した。
これに対して、例えば、複数の室外熱交換器のうち所定除霜条件が成立した室外熱交換器のみをデフロストするように運転し、他の所定除霜条件が成立していない室外熱交換器については当該室外熱交換器について所定除霜条件が成立するまではデフロストしないように制御部7が制御を行ってもよい。すなわち、各室外熱交換器は自身について所定除霜条件が成立した場合にのみデフロストされるようにしてもよい。
この場合であっても、室内膨張弁が開けられることによる上記実施形態の効果と同様の効果を奏することができる。
(12−3)他の実施形態C
上記実施形態では、ステップS14、S16、S20、S22では、圧縮機が吸入する冷媒の過熱度が所定の目標値となるように各膨張弁の開度制御を行う場合を例に挙げて説明した。
これに対して、例えば、上記各ステップでは、圧縮機が吸入する冷媒の過熱度ではなく、圧縮機から吐出される冷媒の過熱度が所定の目標値となるように各膨張弁の開度制御を行うようにしてもよい。ここでの圧縮機から吐出される冷媒の過熱度は、特に限定されないが、例えば、第1吐出温度センサ51aの検知温度と第1吐出圧力センサ51bの検知圧力から制御部7が求めてもよいし、第2吐出温度センサ56aの検知温度と第2吐出圧力センサ56bの検知圧力から制御部7が求めてもよい。
上述した冷凍装置は、複数の室外ユニットのうちの一部を対象としてデフロストを行う場合であっても、余剰冷媒による不具合を抑制させることが可能なため、複数台の室外ユニットが設けられた冷凍装置において特に有用である。
3 冷媒回路
7 制御部
10 第1室外ユニット(室外ユニット)
10a 第1室外側制御基板(制御部)
11 第1圧縮機(圧縮機)
12 第1四路切換弁(切換弁)
13 第1室外熱交換器(室外熱交換器)
15 第1室外膨張弁(室外膨張弁)
20 第2室外ユニット(室外ユニット)
20a 第2室外側制御基板(制御部)
21 第2圧縮機(圧縮機)
22 第2四路切換弁(切換弁)
23 第2室外熱交換器(室外熱交換器)
25 第2室外膨張弁(室外膨張弁)
61 第1室内ユニット(室内ユニット)
61a 第1室内側制御基板(制御部)
62 第1室内熱交換器(室内熱交換器)
64 第1室内膨張弁(室内膨張弁)
65 第2室内ユニット(室内ユニット)
65a 第2室内側制御基板(制御部)
66 第2室内熱交換器(室内熱交換器)
68 第2室内膨張弁(室内膨張弁)
100 空気調和装置(冷凍装置)
特開2008−25919号公報

Claims (4)

  1. 室内ユニット(61、65)に対して複数の室外ユニット(10、20)が並列に接続されて構成される冷凍装置(100)であって、
    前記室内ユニットに設けられた室内熱交換器(62、66)と室内膨張弁(64、68)と、
    それぞれの前記室外ユニットに設けられた室外熱交換器(13、23)と圧縮機(11、21)と切換弁(12、22)と、
    が接続されて構成された冷媒回路(3)と、
    複数の前記室外ユニットのうちの一部の前記室外ユニットが有する前記室外熱交換器を凝縮器として機能させつつ、複数の前記室外ユニットのうちの他の一部の室外ユニットが有する前記室外熱交換器を蒸発器として機能させるように前記切換弁が切り換えられた状態で運転を行うことで、前記凝縮器として機能する前記室外熱交換器をデフロスト対象とした部分デフロストモードを有する制御部(7、10a、20a、61a、65a)と、
    を備え、
    前記部分デフロストモードを実行する際の前記冷媒回路は、凝縮器として機能している前記室外熱交換器を流れ出た冷媒の一部を蒸発器として機能している前記室外熱交換器側に供給する流路と、凝縮器として機能している前記室外熱交換器を流れ出た冷媒の他の一部を前記室内熱交換器側に供給する流路と、を有しており、
    前記部分デフロストモードを実行する際の前記冷媒回路は、前記室内熱交換器を通過した冷媒を凝縮器として機能している前記室外熱交換器を有する前記室外ユニットの前記圧縮機の吸入側に供給する流路を有しており、
    前記制御部は、凝縮器として機能している前記室外熱交換器を有する前記室外ユニットの前記圧縮機における冷媒の過熱度が所定過熱度条件を満たすように前記室内膨張弁の開度制御を行う室内膨張弁開度調整モードを実行する、
    冷凍装置。
  2. 前記制御部は、前記部分デフロストモード開始時から前記室内膨張弁開度調整モード開始前までの間、前記室内膨張弁の開度を所定開度に固定する制御を行う、
    請求項1に記載の冷凍装置。
  3. 前記部分デフロストモードを実行する際の前記冷媒回路は、蒸発器として機能している前記室外熱交換器を通過した冷媒を、蒸発器として機能している前記室外熱交換器を有する前記室外ユニットの前記圧縮機を介して、凝縮器として機能している前記室外熱交換器を有する前記室外ユニットの前記圧縮機の吸入側に供給する流路を有している、
    請求項1または2に記載の冷凍装置。
  4. 前記制御部は、前記デフロスト対象である前記室外熱交換器について所定除霜終了条件が成立した場合には、前記デフロスト対象を他の前記室外熱交換器に変えつつ、前記デフロスト対象であった前記室外熱交換器を蒸発器として機能させるように前記切換弁を切り換えて運転を行う、
    請求項1からのいずれか1項に記載の冷凍装置。
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