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WO2019224944A1 - 空気調和機 - Google Patents

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WO2019224944A1
WO2019224944A1 PCT/JP2018/019844 JP2018019844W WO2019224944A1 WO 2019224944 A1 WO2019224944 A1 WO 2019224944A1 JP 2018019844 W JP2018019844 W JP 2018019844W WO 2019224944 A1 WO2019224944 A1 WO 2019224944A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat exchanger
refrigerant
refrigerant pipe
heating
outdoor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2018/019844
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
惇 川島
雄亮 田代
早丸 靖英
近藤 雅一
雅一 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to PCT/JP2018/019844 priority Critical patent/WO2019224944A1/ja
Priority to JP2020520932A priority patent/JP7042906B2/ja
Publication of WO2019224944A1 publication Critical patent/WO2019224944A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/30Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/41Defrosting; Preventing freezing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B47/00Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass
    • F25B47/02Defrosting cycles

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioner that simultaneously performs defrosting of an outdoor heat exchanger and indoor heating.
  • Patent Document 1 has a refrigerant circuit in which a compressor, a four-way valve, an indoor heat exchanger, a pressure reducing device, and an outdoor heat exchanger are connected by refrigerant piping, and allows hot gas to flow from the discharge side of the compressor to the outdoor heat exchanger.
  • a bypass circuit is provided.
  • the outdoor heat exchanger divides the refrigerant circuit into two parts, upper and lower, and constitutes a lower heat exchanger and an upper heat exchanger.
  • the control device opens and closes the main circuit opening / closing mechanism and the second expansion device, heats the lower heat exchanger while defrosting the upper heat exchanger, and then deheats the lower heat exchanger.
  • Heating defrost operation is performed by heating with an exchanger.
  • Patent Literature 1 when defrosting the upper heat exchanger during heating defrost operation, the melted drain water flows down on the heat transfer fins of the outdoor heat exchanger.
  • the drain water flowing down is drawn to the leeward side of the outdoor heat exchanger.
  • the amount of drain water on the lee side of the heat transfer fin of the outdoor heat exchanger becomes larger than the amount of drain water on the upper side, and the flow capacity of the lee side drain water is saturated.
  • a certain amount of drain water is retained on the leeward side of the outdoor heat exchanger.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems.
  • the upper heat exchanger functions as an evaporator after the defrosting of the upper heat exchanger, the drain water retained at the time of defrosting is re-iced. And it aims at providing the air conditioner which can suppress that a heating capability falls.
  • An air conditioner according to the present invention is condensed by a compressor that compresses and discharges a refrigerant, an indoor heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant discharged from the compressor and room air, and the indoor heat exchanger.
  • the first expansion device for decompressing the refrigerant and the upper heat exchanger and the lower heat exchanger whose flow paths are independent from each other are configured to exchange heat between the refrigerant that has passed through the first expansion device and the outside air.
  • An outdoor heat exchanger, a flow path switching device that selectively switches a flow path to the upper heat exchanger side or the lower heat exchanger side, are sequentially connected by piping, a refrigerant circuit in which refrigerant circulates, and the outdoor An outdoor fan for supplying air to the heat exchanger, a hot gas bypass pipe connecting the discharge side of the compressor and the flow path switching device, a second expansion device provided in the hot gas bypass pipe, and heating While performing normal operation, the upper heat exchanger And a control device that performs a heating defrost operation that alternately defrosts the lower heat exchanger, and the control device depresses the upper heat exchanger during the heating defrost operation.
  • the number of rotations is controlled to the minimum number of rotations that can be taken during normal heating operation, and when the lower heat exchanger is defrosted, the number of rotations of the outdoor fan is controlled to be higher than the minimum number of rotations. Is.
  • the rotation speed of the outdoor fan is controlled to the lowest rotation speed that can be taken during the normal heating operation.
  • the rotational speed of the outdoor fan is controlled to be higher than the minimum rotational speed.
  • the amount of drain water retained on the leeward side of the upper heat exchanger at the time of defrosting of the upper heat exchanger can be suppressed, and after defrosting of the upper heat exchanger, the upper heat exchanger functioned as an evaporator In this case, it is possible to ensure the heating capacity while suppressing the drainage water held on the leeward side of the upper heat exchanger from re-freezing and reducing the heating capacity.
  • FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of an air conditioner 100 according to an embodiment of the present invention.
  • An air conditioner 100 according to the present embodiment includes an outdoor unit 1 and an indoor unit 2, and the outdoor unit 1 and the indoor unit 2 are separated by refrigerant pipes 83 and 84 and electric wiring (not shown). It is a shape.
  • the outdoor unit 1 includes a compressor 10, a first flow switching device 20, a first expansion device 30, a second expansion device 60, a second flow switching device 70, an outdoor heat exchanger 50, and an outdoor fan. 500, an outside air temperature detecting device 200 for detecting the outside air temperature, and a control device 300.
  • the indoor unit 2 includes an indoor heat exchanger 40 and an indoor fan 400.
  • the compressor 10, the first flow path switching device 20, the indoor heat exchanger 40, the first expansion device 30, the outdoor heat exchanger 50, and the second flow path switching device 70 include refrigerant pipes 81 to 85. , 86A to 87A and 86B to 87B, 89, 91 are sequentially connected to have a refrigerant circuit in which the refrigerant circulates.
  • refrigerants that circulate in the refrigerant circuit can be employed, such as R32 and R410A.
  • the discharge side of the compressor 10 and the A port of the second flow path switching device 70 are connected by hot gas bypass pipes 80 and 88, and the second throttle device 60 is provided in the hot gas bypass pipes 80 and 88. It has been.
  • the refrigerant pipe 81 is connected to the discharge side of the compressor 10 and branches into a hot gas bypass pipe 80 and a refrigerant pipe 82 on the way.
  • the refrigerant pipe 82 is connected to the G port of the first flow path switching device 20, and the hot gas bypass pipe 80 is connected to the second expansion device 60.
  • the refrigerant pipe 83 connects the H port of the first flow path switching device 20 and the indoor heat exchanger 40.
  • the refrigerant pipe 84 connects the indoor heat exchanger 40 and the first expansion device 30.
  • the refrigerant pipe 85 is connected to the first throttling device 30 and is branched into a refrigerant pipe 86A and a refrigerant pipe 86B on the way, the refrigerant pipe 86A is connected to the upper heat exchanger 50A of the outdoor heat exchanger 50, and the refrigerant pipe 86B is The outdoor heat exchanger 50 is connected to a lower heat exchanger 50B.
  • the refrigerant pipe 87A connects the upper heat exchanger 50A and the B2 port of the second flow path switching device 70, and the refrigerant pipe 87B connects the lower heat exchanger 50B and the B1 port of the second flow path switching device 70. .
  • the hot gas bypass pipe 88 connects the second expansion device 60 and the A port of the second flow path switching device 70.
  • the refrigerant pipe 89 connects the C port of the second flow path switching device 70 and the E port of the first flow path switching device 20.
  • the refrigerant pipe 91 connects the F port of the first flow path switching device 20 and the suction side of the compressor 10.
  • the control device 300 includes, for example, dedicated hardware or a CPU (also referred to as a central processing unit, a central processing device, a processing device, an arithmetic device, a microprocessor, a microcomputer, or a processor) that executes a program stored in a memory. Has been.
  • a CPU also referred to as a central processing unit, a central processing device, a processing device, an arithmetic device, a microprocessor, a microcomputer, or a processor
  • the air conditioner 100 There are two types of operation of the air conditioner 100 according to the present embodiment: a cooling operation and a heating operation.
  • the heating operation the heating normal operation in which both the upper heat exchanger 50A and the lower heat exchanger 50B function as an evaporator, and one of the upper heat exchanger 50A and the lower heat exchanger 50B is an evaporator.
  • heating and defrosting operation in which the other functions as a condenser.
  • the control apparatus 300 performs either of these driving
  • the compressor 10 is configured such that the operating frequency can be changed by a control signal received from the control device 300. By changing the operating frequency of the compressor 10, the output of the compressor 10 can be adjusted.
  • Various types of compressor 10 can be employed, such as a rotary type, a reciprocating type, a scroll type, and a screw type.
  • the first flow path switching device 20 is a device that switches between a cooling operation and a heating operation, and is a four-way valve, for example, but may be configured by combining a two-way valve and a three-way valve.
  • the heating operation as shown by the solid line in FIG. 1, the refrigerant pipe 82 and the refrigerant pipe 83 which are discharge pipes of the compressor 10 are connected, and the refrigerant pipe 89 and the refrigerant pipe 91 which is a compressor suction pipe are connected. To do.
  • the refrigerant pipe 82 and the refrigerant pipe 89 are connected, and the refrigerant pipe 83 and the refrigerant pipe 91 are connected as indicated by a broken line in FIG.
  • the first throttling device 30 is a device that depressurizes the refrigerant flowing into the first throttling device 30, and is, for example, an expansion valve.
  • the indoor fan 400 is provided in the indoor heat exchanger 40 and supplies air to the indoor heat exchanger 40.
  • the outdoor fan 500 is provided in the outdoor heat exchanger 50 and supplies air to the outdoor heat exchanger 50.
  • the outdoor heat exchanger 50 is a finned tube heat exchanger having a plurality of heat transfer pipes and a plurality of heat transfer fins.
  • the outdoor heat exchanger 50 includes, for example, an upper heat exchanger 50A and a lower heat exchanger 50B that are divided vertically as shown in FIG. 3, and the upper heat exchanger 50A and the lower heat exchanger 50B are Are connected to each other in parallel. Further, the upper heat exchanger 50A and the lower heat exchanger 50B have divided heat transfer fins.
  • the refrigerant flow direction will be described in the description of the operation.
  • the hot gas bypass pipes 80 and 88 are provided in order to use a part of the refrigerant discharged from the compressor 10 for defrosting the upper heat exchanger 50A and the lower heat exchanger 50B.
  • the hot gas bypass pipe 80 is connected with a second throttle device 60, which is an expansion valve, for example, as a throttle mechanism. After the pressure of a part of the refrigerant discharged from the compressor 10 is reduced to an intermediate pressure, the second flow path switching is performed. The refrigerant is guided to the defrost target among the upper heat exchanger 50A and the lower heat exchanger 50B via the device 70.
  • the compressor 10 sucks the refrigerant from the refrigerant pipe 91 and compresses it.
  • the compressed high-temperature and high-pressure gas refrigerant is discharged from the compressor 10 and flows to the refrigerant pipe 89 via the refrigerant pipe 81, the refrigerant pipe 82, and the first flow path switching device 20.
  • the gas refrigerant flowing through the refrigerant pipe 89 is branched by the second flow path switching device 70 as shown by the solid line in FIG. 1, and one of the refrigerant flows from the port B2 to the refrigerant pipe 87A and the other flows from the port B1 to the refrigerant pipe 87B.
  • the gas refrigerant branched into the refrigerant pipe 87A flows into the upper heat exchanger 50A, exchanges heat with outdoor air in the upper heat exchanger 50A, condenses, and flows into the refrigerant pipe 86A as a high-pressure liquid refrigerant.
  • the gas refrigerant branched to the refrigerant pipe 87B flows to the lower heat exchanger 50B, exchanges heat with outdoor air in the lower heat exchanger 50B, condenses, and flows into the refrigerant pipe 86B as a high-pressure liquid refrigerant.
  • the control apparatus 300 can adjust the rotation speed of the outdoor fan 500 with a control signal. At this time, the amount of air transported to the outdoor heat exchanger 50 is changed by adjusting the rotational speed of the outdoor fan 500 by the control device 300, and the heat exchanged between the refrigerant and the air in the outdoor heat exchanger 50 is adjusted. be able to.
  • the control apparatus 300 can adjust the opening degree of the 1st expansion device 30 with a control signal.
  • the decompression amount of the refrigerant can be adjusted by adjusting the opening degree of the first throttling device 30 by the control device 300.
  • the opening degree of the first expansion device 30 is changed in the opening direction, the refrigerant pressure on the outlet side of the first expansion device 30 increases and the dryness of the refrigerant decreases.
  • the opening degree of the first expansion device 30 is changed in the closing direction, the refrigerant pressure on the outlet side of the first expansion device 30 decreases, and the dryness of the refrigerant increases.
  • the liquid refrigerant flowing through the refrigerant pipe 84 flows into the indoor heat exchanger 40, exchanges heat with the indoor air in the indoor heat exchanger 40, evaporates, and flows into the refrigerant pipe 83 as a low-temperature and low-pressure gas refrigerant.
  • the control apparatus 300 can adjust the rotation speed of the indoor fan 400 by a control signal. At this time, the amount of air transported to the indoor heat exchanger 40 is changed by adjusting the rotational speed of the indoor fan 400 by the control device 300, and the exchange heat amount of refrigerant and air in the indoor heat exchanger 40 is adjusted. be able to.
  • the gas refrigerant flowing through the refrigerant pipe 83 flows again from the refrigerant pipe 91 to the compressor 10 via the first flow path switching device 20.
  • the compressor 10 sucks the refrigerant from the refrigerant pipe 91 and compresses it.
  • the compressed high-temperature and high-pressure gas refrigerant is discharged from the compressor 10 and flows to the refrigerant pipe 83 via the refrigerant pipe 81, the refrigerant pipe 82, and the first flow path switching device 20.
  • the gas refrigerant flowing into the indoor heat exchanger 40 from the refrigerant pipe 83 exchanges heat with indoor air in the indoor heat exchanger 40, condenses, and flows into the refrigerant pipe 84 as a high-pressure liquid refrigerant.
  • the control device 300 controls the rotational speed of the indoor fan 400 to the indoor heat exchanger 40, and the amount of heat exchanged between the refrigerant and the air in the indoor heat exchanger 40 is adjusted. Can do.
  • the liquid refrigerant that has flowed out of the indoor heat exchanger 40 is reduced in pressure by the first expansion device 30 through the refrigerant pipe 84 and flows into the refrigerant pipe 85 as a low-temperature and low-pressure two-phase refrigerant.
  • the decompression amount of the refrigerant can be adjusted by adjusting the opening degree of the first throttling device 30 by the control device 300.
  • the opening degree of the first expansion device 30 is changed in the opening direction, the refrigerant pressure on the outlet side of the first expansion device 30 increases and the dryness of the refrigerant decreases.
  • the opening degree of the first expansion device 30 is changed in the closing direction, the refrigerant pressure on the outlet side of the first expansion device 30 decreases, and the dryness of the refrigerant increases.
  • the two-phase refrigerant flowing through the refrigerant pipe 85 branches into a refrigerant pipe 86A and a refrigerant pipe 86B.
  • the two-phase refrigerant branched into the refrigerant pipe 86A flows into the upper heat exchanger 50A, exchanges heat with outdoor air in the upper heat exchanger 50A, evaporates, and flows into the refrigerant pipe 87A as a low-temperature and low-pressure gas refrigerant.
  • the two-phase refrigerant branched into the refrigerant pipe 86B flows into the lower heat exchanger 50B, exchanges heat with outdoor air in the lower heat exchanger 50B, evaporates and becomes a low-temperature and low-pressure gas refrigerant into the refrigerant pipe 87B. Flowing. At this time, the amount of air transported to the outdoor heat exchanger 50 is changed by adjusting the rotational speed of the outdoor fan 500 by the control device 300, and the heat exchanged between the refrigerant and the air in the outdoor heat exchanger 50 is adjusted. Can do.
  • the opening degree of the second expansion device 60 may be open or fully closed. Since the second flow path switching device 70 communicates between the port B1 and the port C and communicates between the port B2 and the port C, even if a refrigerant is present in the hot gas bypass pipe 88, the port A1 and others The refrigerant does not flow out to the other port.
  • the outdoor heat exchanger 50 may be frosted and may need to be defrosted. In that case, it is conceivable to temporarily stop the normal heating operation, switch to the cooling operation, and perform a defrost operation in which the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed by the compressor 10 flows to the outdoor heat exchanger 50. In this case, since the heating normal operation is interrupted, indoor comfort is lost.
  • heating defrost operation Next, heating defrost operation will be described.
  • the second flow path switching device 70 is operated to alternately defrost the upper heat exchanger 50A and the lower heat exchanger 50B.
  • the refrigerant that has flowed into the hot gas bypass pipe 80 is decompressed by the second expansion device 60, and passes through the hot gas bypass pipe 88, the second flow path switching device 70, and the refrigerant pipe 87A to the upper heat exchanger 50A that is a defrost target. Flows in.
  • the refrigerant that has flowed into the upper heat exchanger 50A is condensed while exchanging heat with frost, and defrosts the upper heat exchanger 50A.
  • the opening degree of the second expansion device 60 by adjusting the opening degree of the second expansion device 60 by the control device 300, the amount of refrigerant flowing into the upper heat exchanger 50A that is the defrost target is adjusted, and the exchange heat amount between the refrigerant and frost is adjusted. Can do.
  • the amount of refrigerant at the outlet of the second expansion device 60 increases, the amount of refrigerant flowing through the upper heat exchanger 50A increases, and the amount of heat exchanged between the refrigerant and frost. Will increase. At this time, the amount of refrigerant flowing through the indoor heat exchanger 40 decreases, so the heating capacity decreases.
  • the refrigerant amount at the outlet of the second expansion device 60 decreases, the refrigerant amount flowing through the upper heat exchanger 50A decreases, and the refrigerant and frost The amount of exchange heat is reduced. At this time, since the amount of refrigerant flowing through the indoor heat exchanger 40 increases, the heating capacity increases.
  • the refrigerant condensed in the upper heat exchanger 50A merges with the refrigerant condensed in the indoor heat exchanger 40 and depressurized in the first expansion device 30 at the junction of the refrigerant pipe 86A and the refrigerant pipe 85, and enters the refrigerant pipe 86B. Flowing.
  • the refrigerant that has flowed into the refrigerant pipe 86B flows into the lower heat exchanger 50B and evaporates. Thereafter, the refrigerant flows from the refrigerant pipe 91 to the compressor 10 again via the refrigerant pipe 87B, the second flow path switching device 70, and the refrigerant pipe 89.
  • the hot gas bypass pipe 88 and the refrigerant pipe 87B are The second flow path switching device 70 is operated so that the refrigerant pipe 87A and the refrigerant pipe 89 are connected. Thereby, a part of the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 10 flows into the hot gas bypass pipe 80, and the remaining gas refrigerant passes through the refrigerant pipe 82, the first flow path switching device 20, and the refrigerant pipe 83. To the indoor heat exchanger 40.
  • the refrigerant flowing into the hot gas bypass pipe 80 is depressurized by the second expansion device 60, and the lower heat exchanger that is a defrost target via the hot gas bypass pipe 88, the second flow path switching device 70, and the refrigerant pipe 87B. It flows into 50B.
  • the refrigerant flowing into the lower heat exchanger 50B condenses while exchanging heat with frost, and defrosts the lower heat exchanger 50B.
  • the refrigerant condensed in the lower heat exchanger 50B is merged with the refrigerant condensed in the indoor heat exchanger 40 and decompressed in the first expansion device 30 at the junction of the refrigerant pipe 86B and the refrigerant pipe 85, and the refrigerant pipe 86A. Flowing into.
  • the refrigerant that has flowed into the refrigerant pipe 86A flows into the upper heat exchanger 50A and evaporates. Thereafter, the refrigerant flows from the refrigerant pipe 91 to the compressor 10 again via the refrigerant pipe 87A, the second flow path switching device 70, and the refrigerant pipe 89.
  • FIG. 2 is a refrigerant circuit diagram of a modification of the air conditioner 100 according to the embodiment of the present invention.
  • the refrigerant circuit of FIG. 1 can be substituted by the refrigerant circuit of FIG. 2, and the same effect as in the case of FIG. 1 can be obtained. Below, the refrigerant circuit structure of FIG. 2 is demonstrated.
  • the four-way valves 600 and 700 are an example of a device that switches between a cooling operation, a heating normal operation, and a heating defrost operation. Note that the K port of the four-way valve 600 and the Q port of the four-way valve 700 are sealed so that refrigerant does not flow out. Further, the four-way valves 600 and 700 may be configured by combining two-way valves and three-way valves.
  • the first flow path switching device 20 is a device that switches between a cooling operation and a heating operation, and is, for example, a four-way valve, but may be configured by combining a two-way valve and a three-way valve.
  • the heating operation as shown by the solid line in FIG. 2, the refrigerant pipe 82 and the refrigerant pipe 83 that are discharge pipes of the compressor 10 are connected, and the refrigerant pipe 95 and the refrigerant pipe 92 are connected.
  • the refrigerant pipe 82 and the refrigerant pipe 92 are connected, and the refrigerant pipe 83 and the refrigerant pipe 95 are connected as indicated by a broken line in FIG.
  • the check valve 90 is an example of an apparatus configured to allow the refrigerant to flow only in one direction. With the connection direction as shown in FIG. 2, the refrigerant flows out from the refrigerant pipe 92 toward the refrigerant pipe 96 and does not flow out from the refrigerant pipe 96 toward the refrigerant pipe 92.
  • the refrigerant pipe 87A is connected to the M port of the four-way valve 600, and the refrigerant pipe 93 is connected to the L port.
  • a refrigerant pipe 87B is connected to the S port of the four-way valve 700, and a refrigerant pipe 94 is connected to the R port.
  • the refrigerant pipes 93 and 94 merge and are connected to the refrigerant pipe 89 at the junction.
  • the hot gas bypass pipe 88 is bifurcated and connected to the J port of the four-way valve 600 and the P port of the four-way valve 700, respectively.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 10 flows from the refrigerant pipe 82 to the refrigerant pipe 92 via the first flow path switching device 20, passes through the check valve 90, and passes through the refrigerant pipe 96 to hot gas bypass. It flows to the pipe 88. Thereafter, the refrigerant branches and flows into the J port of the four-way valve 600 and the P port of the four-way valve 700, respectively.
  • the gas refrigerant flowing into the J port of the four-way valve 600 flows through the refrigerant pipe 87A, exchanges heat with outdoor air in the upper heat exchanger 50A, condenses, and flows into the refrigerant pipe 86A as a high-pressure liquid refrigerant.
  • the gas refrigerant flowing into the P port of the valve 700 flows through the refrigerant pipe 87B, exchanges heat with outdoor air in the lower heat exchanger 50B, condenses, and flows into the refrigerant pipe 86B as a high-pressure liquid refrigerant.
  • the liquid refrigerant flowing through the refrigerant pipe 84 flows into the indoor heat exchanger 40, exchanges heat with indoor air in the indoor heat exchanger 40, evaporates, and flows into the refrigerant pipe 83 as a low-temperature and low-pressure gas refrigerant.
  • the gas refrigerant flowing through the refrigerant pipe 83 flows again from the refrigerant pipe 91 to the compressor 10 via the first flow path switching device 20 and the refrigerant pipe 95.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 10 flows to the refrigerant pipe 83 via the refrigerant pipe 81, the refrigerant pipe 82, and the first flow path switching device 20.
  • the gas refrigerant flowing into the indoor heat exchanger 40 from the refrigerant pipe 83 exchanges heat with indoor air in the indoor heat exchanger 40, condenses, and flows into the refrigerant pipe 84 as a high-pressure liquid refrigerant.
  • the liquid refrigerant that has flowed out of the indoor heat exchanger 40 is reduced in pressure by the first expansion device 30 through the refrigerant pipe 84 and flows into the refrigerant pipe 85 as a low-temperature and low-pressure two-phase refrigerant.
  • the two-phase refrigerant flowing through the refrigerant pipe 85 branches into a refrigerant pipe 86A and a refrigerant pipe 86B.
  • the two-phase refrigerant branched into the refrigerant pipe 86A flows into the upper heat exchanger 50A, exchanges heat with outdoor air in the upper heat exchanger 50A, and evaporates to become a low-temperature and low-pressure gas refrigerant.
  • the two-phase refrigerant branched to the refrigerant pipe 86B flows to the lower heat exchanger 50B, exchanges heat with outdoor air in the lower heat exchanger 50B, and evaporates to become a low-temperature and low-pressure gas refrigerant.
  • the refrigerant that has come out of the upper heat exchanger 50A flows from the refrigerant pipe 87A through the four-way valve 600 to the refrigerant pipe 93. Further, the refrigerant that has come out of the lower heat exchanger 50B flows through the refrigerant pipe 87B through the four-way valve 700 and then into the refrigerant pipe 94.
  • the refrigerant flowing through the refrigerant pipe 93 and the refrigerant flowing through the refrigerant pipe 94 merge at the junction of the refrigerant pipes 93, 94 and the refrigerant pipe 89, flow into the refrigerant pipe 89, and flow from the refrigerant pipe 91 to the compressor 10 again.
  • Heating defrost operation Next, heating defrost operation will be described.
  • the outdoor heat exchanger 50 When the outdoor heat exchanger 50 is frosted during normal heating operation, for example, when it is necessary to defrost the upper heat exchanger 50A, the J port and the M port are connected, and the K port and the L port are connected.
  • the four-way valve 600 is operated so that the port is connected.
  • the refrigerant that has flowed into the hot gas bypass pipe 80 is depressurized by the second expansion device 60, and flows into the upper heat exchanger 50A that is the defrost target via the hot gas bypass pipe 88, the four-way valve 600, and the refrigerant pipe 87A.
  • the refrigerant that has flowed into the upper heat exchanger 50A is condensed while exchanging heat with frost, and defrosts the upper heat exchanger 50A.
  • the opening degree of the second expansion device 60 by adjusting the opening degree of the second expansion device 60 by the control device 300, the amount of refrigerant flowing into the upper heat exchanger 50A that is the defrost target is adjusted, and the exchange heat amount between the refrigerant and frost is adjusted. Can do.
  • the amount of refrigerant at the outlet of the second expansion device 60 increases, the amount of refrigerant flowing through the upper heat exchanger 50A increases, and the amount of heat exchanged between the refrigerant and frost. Will increase. At this time, the amount of refrigerant flowing through the indoor heat exchanger 40 decreases, so the heating capacity decreases.
  • the refrigerant amount at the outlet of the second expansion device 60 decreases, the refrigerant amount flowing through the upper heat exchanger 50A decreases, and the refrigerant and frost The amount of exchange heat is reduced. At this time, since the amount of refrigerant flowing through the indoor heat exchanger 40 increases, the heating capacity increases.
  • the refrigerant condensed in the upper heat exchanger 50A merges with the refrigerant condensed in the indoor heat exchanger 40 and depressurized in the first expansion device 30 at the junction of the refrigerant pipe 86A and the refrigerant pipe 85, and enters the refrigerant pipe 86B. Flowing.
  • the refrigerant that has flowed into the refrigerant pipe 86B flows into the lower heat exchanger 50B and evaporates. Thereafter, the refrigerant flows from the refrigerant pipe 91 to the compressor 10 again via the refrigerant pipe 87B, the four-way valve 700, and the refrigerant pipes 94 and 89.
  • the outdoor heat exchanger 50 when the outdoor heat exchanger 50 is frosted during the normal heating operation, for example, when the lower heat exchanger 50B needs to be defrosted, the P port and the S port are connected, and the Q The four-way valve 700 is operated so that the port and the R port are connected. Thereby, a part of the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 10 flows into the hot gas bypass pipe 80, and the remaining gas refrigerant passes through the refrigerant pipe 82, the first flow path switching device 20, and the refrigerant pipe 83. To the indoor heat exchanger 40.
  • the refrigerant that has flowed into the hot gas bypass pipe 80 is depressurized by the second expansion device 60, and flows into the lower heat exchanger 50B that is a defrost target via the hot gas bypass pipe 88, the four-way valve 700, and the refrigerant pipe 87B.
  • the refrigerant flowing into the lower heat exchanger 50B condenses while exchanging heat with frost, and defrosts the lower heat exchanger 50B.
  • the refrigerant condensed in the lower heat exchanger 50B is merged with the refrigerant condensed in the indoor heat exchanger 40 and decompressed in the first expansion device 30 at the junction of the refrigerant pipe 86B and the refrigerant pipe 85, and the refrigerant pipe 86A. Flowing into.
  • the refrigerant that has flowed into the refrigerant pipe 86A flows into the upper heat exchanger 50A and evaporates. Thereafter, the refrigerant flows from the refrigerant pipe 91 to the compressor 10 again via the refrigerant pipe 87A, the four-way valve 600, and the refrigerant pipes 93 and 89.
  • the defrost order of the upper heat exchanger 50A and the lower heat exchanger 50B connected in parallel to each other is such that after the defrost of the lower heat exchanger 50B, the upper heat exchanger 50A is defrosted, and then the lower side again It is desirable to defrost the heat exchanger 50B. The reason will be described below.
  • drain water A portion of the drain water flowing down from the upper heat exchanger 50A to the lower heat exchanger 50B is re-iced in the lower heat exchanger 50B functioning as an evaporator.
  • the lower heat exchanger 50B is defrosted to defrost frost generated during normal heating operation, and then the upper heat exchanger 50A is defrosted to defrost frost generated during normal heating operation. Finally, in order to defrost a part of the drain water flowing down from the upper heat exchanger 50A and re-freezing, the lower heat exchanger 50B is defrosted again. Thereby, defrost time can be shortened.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a cross section of the outdoor heat exchanger 50 and the outdoor fan 500 of the air conditioner 100 according to the embodiment of the present invention. Note that the number of stages, the number of divided stages, the number of rows, the number of passes, and the like of the outdoor heat exchanger 50 in FIG. 3 are merely examples, and are not limited to the configuration of the outdoor heat exchanger 50 illustrated in FIG.
  • the frost attached to the heat transfer fins melts and flows down on the heat transfer fin surface of the upper heat exchanger 50A. .
  • a portion of the drain water that has reached the lower end of the heat transfer fin of the upper heat exchanger 50A falls on the heat transfer fin surface of the lower heat exchanger 50B.
  • a part of the drain water flowing down on the heat transfer fins of the upper heat exchanger 50 ⁇ / b> A is drawn toward the leeward side of the heat transfer fins by the blowing of the outdoor fan 500.
  • the amount of drain water on the leeward side becomes larger than the amount of drain water on the windward side of the heat transfer fin surface at the lower end of the heat transfer fin of the upper heat exchanger 50A. Then, the flow capacity on the leeward side (leeward side drainage path 900 in FIG. 3) is saturated, and a certain amount of drain water is held on the leeward side at the lower end of the heat transfer fin of the upper heat exchanger 50A. .
  • the drain water held on the leeward side of the lower end portion of the heat transfer fin of the upper heat exchanger 50A is re-iced. .
  • the re-freezing drain water inhibits the air flow by the outdoor fan 500, and the amount of exchange heat is reduced, leading to a reduction in heating capacity.
  • the evaporation temperature of the refrigerant flowing in the evaporator is lowered, and the amount of frost formation on the heat transfer fins of the evaporator is increased.
  • problems such as a decrease in heating capacity and a longer defrost completion time (hereinafter referred to as a first problem) occur.
  • the first problem described above can be prevented by increasing the rotational speed of the outdoor fan 500 and blowing away drain water held on the leeward side of the lower end portion of the heat transfer fin of the upper heat exchanger 50A.
  • drain water adheres to the outdoor fan 500 held on the leeward side of the upper heat exchanger 50A when the upper heat exchanger 50A is defrosted and re-freezes, increasing the amount of freezing.
  • a second problem different from the above-mentioned first problem that causes breakage occurs. Therefore, it is not preferable to increase the number of rotations of the outdoor fan 500 to blow away the drain water held on the leeward side of the lower end portion of the heat transfer fin of the upper heat exchanger 50A.
  • the rotation speed of the outdoor fan 500 during normal heating operation is Ra
  • FIG. 4 is a first diagram showing a control flow of outdoor fan 500 during the heating operation of air conditioner 100 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a second diagram showing a control flow of outdoor fan 500 during the heating operation of air conditioner 100 according to the embodiment of the present invention.
  • the control flow of the outdoor fan 500 during the heating operation of the air conditioner 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
  • step S1 After starting the heating operation, first, after starting the normal heating operation, the control device 300 determines whether or not time t1 has elapsed (step S1). In step S1, when it is determined that time t1 has elapsed (Yes in step S1), control device 300 starts the heating defrost operation and starts defrosting of lower heat exchanger 50B (step S2).
  • control device 300 changes the number of rotations of outdoor fan 500 from the number of rotations Ra during normal heating operation to Rb based on the outside air temperature detected by outside air temperature detection device 200 (steps S3 and S4). ).
  • step S5 the control device 300 determines whether time t2 has elapsed.
  • step S5 when it is determined that time t2 has elapsed (Yes in step S5), control device 300 ends defrosting of lower heat exchanger 50B and starts defrosting of upper heat exchanger 50A (step S6). ). And the control apparatus 300 changes the rotation speed of the outdoor fan 500 from Rb to Rc (step S7).
  • step S8 the control device 300 determines whether time t3 has elapsed.
  • step S8 when it is determined that time t3 has elapsed (Yes in step S8), control device 300 ends defrosting of upper heat exchanger 50A and starts defrosting of lower heat exchanger 50B (step S9). ).
  • control device 300 changes the rotational speed of the outdoor fan 500 from Rc to Rd based on the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting device 200 (steps S10 and S11).
  • Step S12 the control device 300 determines whether time t4 has elapsed (step S12).
  • Step S12 when it is determined that time t4 has elapsed (Yes in Step S12), the control device 300 ends the defrosting of the lower heat exchanger 50B and ends the heating defrosting operation (Step S13). Return to operation.
  • an icing temperature is assumed as a preset temperature, and is set to 0 ° C., for example.
  • the rotation speed of the outdoor fan 500 is set to be equal to or higher than the rotation speed Ra0 during the heating normal operation immediately before the heating defrost operation is started.
  • the rotation speed Ra0 of the outdoor fan 500 during normal heating operation immediately before the start of the heating defrost operation is the maximum rotation speed Rmax that can be taken during the normal heating operation
  • the rotation speed of the outdoor fan 500 is set to the maximum rotation speed Rmax.
  • defrost can be advanced efficiently by applying a lot of outside air having a temperature higher than 0 ° C. to the frost and using the heat energy of the outside air for the defrost.
  • the rotation speed R is set so that it does not freeze again when the upper heat exchanger 50A becomes an evaporator.
  • the rotational speed R of the outdoor fan 500 is set to a value smaller than the rotational speed Ra0 during normal heating operation immediately before starting the heating defrost operation.
  • the rotational speed R of the outdoor fan 500 is experimental for each heat exchanger. It is desirable to decide. As the rotational speed R of the outdoor fan 500 determined experimentally is larger than the minimum rotational speed Rmin that can be taken during normal heating operation, the evaporator can efficiently collect heat from the outside air. Therefore, it is possible to ensure the heating capacity while suppressing the drain water held at the lower end portion of the heat transfer fin of the upper heat exchanger 50A from re-freezing and reducing the heating capacity.
  • the rotational speed R of the outdoor fan 500 is experimentally determined, it is difficult to verify that the rotational speed is suitable in any cold region, and the rotational speed is not necessarily a general-purpose rotational speed. .
  • the rotational speed R of the outdoor fan 500 is the minimum rotational speed Rmin that can be taken during the normal heating operation while allowing a slight decrease in the heating capacity. By doing so, the amount of drain water retained on the leeward side of the upper heat exchanger 50A can be suppressed, and the first problem can be avoided. Furthermore, the second problem does not occur.
  • the rotation speed of the outdoor fan 500 is equal to or less than the rotation speed Ra0 during the normal heating operation immediately before starting the heating defrost operation, and is larger than the rotation speed R. It is made larger than the minimum rotation speed Rmin that can be taken during normal operation.
  • the lower heat exchanger 50B which is a condenser, reduces the amount of heat taken away from the refrigerant flowing through the outside air by reducing the outside air supplied to the outdoor heat exchanger 50 at 0 ° C. or less, thereby improving the efficiency of defrosting. Can proceed well.
  • the rotational speed of the upper heat exchanger 50A is set to the same rotational speed R1 as when the outside air temperature is higher than 0 ° C., that is, the lowest rotational speed Rmin that can be taken during normal heating operation. . By doing so, the amount of drain water retained on the leeward side of the outdoor heat exchanger 50 can be suppressed, and the first problem can be avoided.
  • the air conditioner 100 includes the compressor 10 that compresses and discharges the refrigerant, the indoor heat exchanger 40 that exchanges heat between the refrigerant discharged from the compressor 10 and the indoor air,
  • the first expansion device 30 is configured to depressurize the refrigerant condensed in the heat exchanger 40, and the upper heat exchanger 50A and the lower heat exchanger 50B are independent from each other.
  • An outdoor heat exchanger 50 that exchanges heat between the refrigerant that has passed and the outside air, and a second flow path switching device 70 that selectively switches the flow path to the upper heat exchanger 50A side or the lower heat exchanger side 50B are sequentially provided.
  • the control device 300 controls the rotation speed of the outdoor fan 500 to the minimum rotation speed Rmin that can be taken during the normal heating operation, so that the lower heat exchange is performed.
  • the rotational speed of the outdoor fan 500 is controlled to be higher than the minimum rotational speed Rmin.
  • the rotation speed of the outdoor fan 500 is set to the minimum rotation speed Rmin that can be taken during the heating normal operation.
  • the rotational speed of the outdoor fan 500 is controlled to be higher than the minimum rotational speed Rmin.
  • the air conditioner 100 includes an outside air temperature detection device 200 that detects the outside air temperature, and the control device 300 detects the outside air temperature detected by the outside air temperature detection device 200 during the heating defrost operation.
  • the rotational speed of the outdoor fan 500 is controlled to be equal to or higher than the rotational speed Ra0 during the normal heating operation immediately before starting the heating defrost operation.
  • the outside air temperature detected by the outside air temperature detection device 200 is equal to or lower than a preset temperature
  • the lower heat exchanger 50B is defrosted, the number of rotations of the outdoor fan 500 is set to the heating just before the heating defrost operation is started.
  • the rotational speed Ra0 during normal operation is controlled below.
  • the rotational speed of the outdoor fan 500 is Is controlled to be equal to or higher than the rotation speed Ra0 during the heating normal operation immediately before the heating defrost operation is started.
  • the rotational speed of the outdoor fan 500 is Is controlled to be equal to or higher than the rotation speed Ra0 during the heating normal operation immediately before the heating defrost operation is started.
  • the rotation speed of the outdoor fan 500 is set to the normal heating immediately before the heating defrost operation is started.
  • the rotational speed Ra0 during operation is controlled below.
  • the operation frequency of the compressor 10 may be increased.
  • the opening degree of the second expansion device 60 may be changed in the closing direction. In this case, since the flow rate of the refrigerant flowing through the hot gas bypass pipe 88 decreases, the amount of heat exchanged in the heat exchanger to be defrosted decreases.
  • the opening degree of the first expansion device 30 may be changed in the opening direction.

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Abstract

空気調和機は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、圧縮機から吐出された冷媒と室内空気とを熱交換させる室内熱交換器と、室内熱交換器で凝縮された冷媒を減圧する第一絞り装置と、互いに流路が独立している上側熱交換器と下側熱交換器とで構成され、第一絞り装置を通過した冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器と、流路を上側熱交換器側または下側熱交換器側に選択的に切り替える流路切替装置と、が順次配管接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、室外熱交換器に空気を供給する室外ファンと、圧縮機の吐出側と流路切替装置とを連結するホットガスバイパス配管と、ホットガスバイパス配管に設けられた第二絞り装置と、暖房通常運転を行いながら上側熱交換器および下側熱交換器を交互にデフロストする暖房デフロスト運転を行う制御装置と、を備え、制御装置は、暖房デフロスト運転時において、上側熱交換器をデフロストする際は、室外ファンの回転数を、暖房通常運転中に取り得る最低回転数に制御し、下側熱交換器をデフロストする際は、室外ファンの回転数を、最低回転数よりも高い回転数に制御するものである。

Description

空気調和機
 本発明は、室外熱交換器のデフロストと室内の暖房とを同時に行う空気調和機に関するものである。
 従来、室外熱交換器のデフロストと室内の暖房とを同時に行う空気調和機がある(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、減圧装置および室外熱交換器を冷媒配管で連結した冷媒回路を有し、圧縮機の吐出側から室外熱交換器にホットガスを流すバイパス回路を設けている。室外熱交換器は、その冷媒回路を上下に2つに分けて、下側熱交換器と上側熱交換器とを構成している。
 そして、制御装置により、主回路開閉機構と第二絞り装置とを開閉して、上側熱交換器をデフロストしつつ下側熱交換器で暖房した後に、下側熱交換器をデフロストしつつ上側熱交換器で暖房する、暖房デフロスト運転を行う。このように暖房デフロスト運転を行うことで、室内機の暖房能力の低下を抑制しつつ、室内の温度低下を抑えることができる。そのため、デフロストしながら室内の快適感が失われるのを防ぐことができる。
特開2008-64381号公報
 特許文献1は、暖房デフロスト運転時において、上側熱交換器をデフロストする際、融解したドレン水が室外熱交換器の伝熱フィン上を流下するが、室外ファンの空気流によって伝熱フィン上を流下するドレン水は室外熱交換器の風下側に引き寄せられる。そして、上側熱交換器の霜の融解が進むにつれて、室外熱交換器の伝熱フィンの風下側のドレン水量が、風上側のドレン水量よりも多くなり、風下側のドレン水の流下能力が飽和して一定量のドレン水が室外熱交換器の風下側に保持される。こうなると、その後に上側熱交換器が蒸発器として機能した際、この保持されたドレン水が再氷結して室外熱交換器の伝熱フィンの空気流を阻害し、暖房能力の低下を招くなどの課題があった。
 本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、上側熱交換器のデフロスト後、上側熱交換器が蒸発器として機能した際に、デフロスト時に保持されたドレン水が再氷結して暖房能力が低下するのを抑制することができる空気調和機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機は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒と室内空気とを熱交換させる室内熱交換器と、前記室内熱交換器で凝縮された冷媒を減圧する第一絞り装置と、互いに流路が独立している上側熱交換器と下側熱交換器とで構成され、前記第一絞り装置を通過した冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器と、流路を前記上側熱交換器側または前記下側熱交換器側に選択的に切り替える流路切替装置と、が順次配管接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、前記室外熱交換器に空気を供給する室外ファンと、前記圧縮機の吐出側と前記流路切替装置とを連結するホットガスバイパス配管と、前記ホットガスバイパス配管に設けられた第二絞り装置と、暖房通常運転を行いながら前記上側熱交換器および前記下側熱交換器を交互にデフロストする暖房デフロスト運転を行う制御装置と、を備え、前記制御装置は、暖房デフロスト運転時において、前記上側熱交換器をデフロストする際は、前記室外ファンの回転数を、暖房通常運転中に取り得る最低回転数に制御し、前記下側熱交換器をデフロストする際は、前記室外ファンの回転数を、前記最低回転数よりも高い回転数に制御するものである。
 本発明に係る空気調和機によれば、暖房デフロスト運転時において、上側熱交換器をデフロストする際は、室外ファンの回転数を、暖房通常運転中に取り得る最低回転数に制御し、下側熱交換器をデフロストする際は、室外ファンの回転数を、最低回転数よりも高い回転数に制御する。そうすることで、上側熱交換器のデフロスト時に上側熱交換器の風下側に保持されるドレン水量を抑制することができ、上側熱交換器のデフロスト後、上側熱交換器が蒸発器として機能した際に、上側熱交換器の風下側に保持されたドレン水が再氷結して暖房能力が低下するのを抑制しつつ、暖房能力を確保することができる。
本発明の実施の形態に係る空気調和機の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和機の変形例の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和機の室外熱交換器の断面および室外ファンを示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和機の暖房運転時における室外ファンの制御フローを示す第一の図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和機の暖房運転時における室外ファンの制御フローを示す第二の図である。
 以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、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。
 実施の形態.
 図1は、本発明の実施の形態に係る空気調和機100の冷媒回路図である。
 本実施の形態に係る空気調和機100は、室外機1と室内機2とを備え、室外機1と室内機2とが冷媒配管83、84および電気配線(図示せず)で接続されたセパレート形である。
 [室外機]
 室外機1は、圧縮機10と、第一流路切替装置20と、第一絞り装置30と、第二絞り装置60と、第二流路切替装置70と、室外熱交換器50と、室外ファン500と、外気温度を検出する外気温度検出装置200と、制御装置300と、を備えている。
 [室内機]
 室内機2は、室内熱交換器40と、室内ファン400と、を備えている。
 空気調和機100は、圧縮機10、第一流路切替装置20、室内熱交換器40、第一絞り装置30、室外熱交換器50、および、第二流路切替装置70が冷媒配管81~85、86A~87Aおよび86B~87B、89、91で順次接続されて、冷媒が循環する冷媒回路を有している。この冷媒回路を循環する冷媒には様々なものを採用することが可能であり、例えば、R32、R410Aなどである。
 また、圧縮機10の吐出側と第二流路切替装置70のAポートとがホットガスバイパス配管80、88で接続されており、ホットガスバイパス配管80、88には第二絞り装置60が設けられている。
 [冷媒配管、ホットガスバイパス配管]
 冷媒配管81は圧縮機10の吐出側に接続され、途中でホットガスバイパス配管80と冷媒配管82とに分岐する。冷媒配管82は第一流路切替装置20のGポートに接続され、ホットガスバイパス配管80は第二絞り装置60に接続される。冷媒配管83は第一流路切替装置20のHポートと室内熱交換器40とを接続する。冷媒配管84は室内熱交換器40と第一絞り装置30とを接続する。冷媒配管85は第一絞り装置30に接続され、途中で冷媒配管86A、冷媒配管86Bに分岐し、冷媒配管86Aは室外熱交換器50が有する上側熱交換器50Aに接続され、冷媒配管86Bは室外熱交換器50が有する下側熱交換器50Bに接続される。冷媒配管87Aは上側熱交換器50Aと第二流路切替装置70のB2ポートとを接続し、冷媒配管87Bは下側熱交換器50Bと第二流路切替装置70のB1ポートとを接続する。ホットガスバイパス配管88は第二絞り装置60と第二流路切替装置70のAポートとを接続する。冷媒配管89は第二流路切替装置70のCポートと第一流路切替装置20のEポートとを接続する。冷媒配管91は第一流路切替装置20のFポートと圧縮機10の吸入側とを接続する。
 [制御装置300]
 制御装置300は、例えば、専用のハードウェア、またはメモリに格納されるプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう)で構成されている。
 本実施の形態に係る空気調和機100の運転動作としては、冷房運転および暖房運転の2種類がある。また、暖房運転には、上側熱交換器50Aおよび下側熱交換器50Bの両方が蒸発器として機能する暖房通常運転と、上側熱交換器50Aおよび下側熱交換器50Bのうち一方が蒸発器として機能し、もう一方が凝縮器として機能する暖房デフロスト運転との2種類がある。そして、制御装置300は、ユーザーによる選択などに応じて、それら運転動作のいずれかを行う。
 圧縮機10は、制御装置300から受ける制御信号によって運転周波数を変更できるように構成されている。圧縮機10の運転周波数を変更することで、圧縮機10の出力を調整することができる。圧縮機10は種々のタイプを採用可能であり、例えば、ロータリータイプ、往復タイプ、スクロールタイプ、スクリュータイプなどである。
 第一流路切替装置20は冷房運転と暖房運転とを切り替える装置であり、例えば四方弁であるが、二方弁、三方弁を組み合わせて構成してもよい。暖房運転では、図1中の実線のように、圧縮機10の吐出配管である冷媒配管82と冷媒配管83とを接続するとともに、冷媒配管89と圧縮機吸入配管である冷媒配管91とを接続する。また、冷房運転では、図1中の破線のように、冷媒配管82と冷媒配管89とを接続するとともに、冷媒配管83と冷媒配管91とを接続する。
 第一絞り装置30は、それに流れ込む冷媒を減圧する装置であり、例えば膨張弁である。
 室内ファン400は、室内熱交換器40に併設され、室内熱交換器40に空気を供給するものである。
 室外ファン500は、室外熱交換器50に併設され、室外熱交換器50に空気を供給するものである。
 室外熱交換器50は、複数の伝熱配管と複数の伝熱フィンとを有するフィンチューブ型熱交換器である。室外熱交換器50は、例えば図3に示すように上下に分割された上側熱交換器50Aと下側熱交換器50Bとで構成され、上側熱交換器50Aおよび下側熱交換器50Bは上下に配置されており、互いに並列に接続されている。また、上側熱交換器50Aおよび下側熱交換器50Bは、伝熱フィンが分割されている。なお、冷媒の流れ方向については運転動作の説明の際に述べる。
 ホットガスバイパス配管80、88は、圧縮機10から吐出された冷媒の一部を上側熱交換器50Aおよび下側熱交換器50Bのデフロストに利用するために設けられている。ホットガスバイパス配管80には絞り機構として、例えば膨張弁である第二絞り装置60が接続されており、圧縮機10の吐出冷媒の一部を中圧に減圧してから、第二流路切替装置70を介して上側熱交換器50Aおよび下側熱交換器50Bのうち、デフロスト対象の方に冷媒を導く。
 次に、本実施の形態に係る空気調和機100の運転動作について説明する。
 [冷房運転]
 まず、冷房運転について説明する。圧縮機10は、冷媒配管91から冷媒を吸入して圧縮する。圧縮された高温高圧のガス冷媒は、圧縮機10から吐出され、冷媒配管81、冷媒配管82、第一流路切替装置20を経由し、冷媒配管89へ流れる。
 冷媒配管89を流れるガス冷媒は、第二流路切替装置70によって図1の実線のように分岐し、一方がポートB2から冷媒配管87Aへ流れ、もう一方がポートB1から冷媒配管87Bへ流れる。冷媒配管87Aに分岐したガス冷媒は上側熱交換器50Aに流れ、上側熱交換器50Aで室外空気と熱交換し、凝縮して高圧の液冷媒となって冷媒配管86Aに流れる。また、冷媒配管87Bに分岐したガス冷媒は下側熱交換器50Bに流れ、下側熱交換器50Bで室外空気と熱交換し、凝縮して高圧の液冷媒となって冷媒配管86Bに流れる。ここで、制御装置300は、制御信号によって室外ファン500の回転数を調整することができる。そして、このとき制御装置300により室外ファン500の回転数を調整することで、室外熱交換器50に輸送される空気量が変化し、室外熱交換器50における冷媒と空気の交換熱量を調整することができる。
 冷媒配管86Aを流れる液冷媒と、冷媒配管86Bを流れる液冷媒とは、冷媒配管86A、86Bと冷媒配管85との合流部で合流し、冷媒配管85に流れ、第一絞り装置30によって減圧され、低温低圧の二相冷媒となって冷媒配管84へ流れる。ここで、制御装置300は、制御信号によって第一絞り装置30の開度を調整することができる。そして、このとき制御装置300により第一絞り装置30の開度を調整することで、冷媒の減圧量を調整することができる。第一絞り装置30の開度を開方向に変化させると、第一絞り装置30の出口側の冷媒圧力は上昇し、冷媒の乾き度が低下する。一方で、第一絞り装置30の開度を閉方向に変化させると、第一絞り装置30の出口側の冷媒圧力は低下し、冷媒の乾き度が上昇する。
 冷媒配管84を流れる液冷媒は、室内熱交換器40に流入し、室内熱交換器40で室内空気と熱交換し、蒸発して低温低圧のガス冷媒となって冷媒配管83に流れる。ここで、制御装置300は、制御信号によって室内ファン400の回転数を調整することができる。そして、このとき制御装置300により室内ファン400の回転数を調整することで、室内熱交換器40に輸送される空気量が変化し、室内熱交換器40における冷媒と空気の交換熱量を調整することができる。
 冷媒配管83を流れるガス冷媒は、第一流路切替装置20を経由して冷媒配管91から再び圧縮機10に流れる。
 [暖房通常運転]
 次に、暖房通常運転について説明する。圧縮機10は、冷媒配管91から冷媒を吸入して圧縮する。圧縮された高温高圧のガス冷媒は、圧縮機10から吐出され、冷媒配管81、冷媒配管82、第一流路切替装置20を経由し、冷媒配管83へ流れる。
 冷媒配管83から室内熱交換器40に流入したガス冷媒は、室内熱交換器40で室内空気と熱交換し、凝縮して高圧の液冷媒となって冷媒配管84に流れる。このとき、制御装置300により室内ファン400の回転数を調整することで、室内熱交換器40に輸送される空気量が変化し、室内熱交換器40における冷媒と空気の交換熱量を調整することができる。
 室内熱交換器40から流出した液冷媒は、冷媒配管84を通り、第一絞り装置30によって減圧され、低温低圧の二相冷媒となって冷媒配管85へ流れる。このとき、制御装置300により第一絞り装置30の開度を調整することで、冷媒の減圧量を調整することができる。第一絞り装置30の開度を開方向に変化させると、第一絞り装置30の出口側の冷媒圧力は上昇し、冷媒の乾き度が低下する。一方で、第一絞り装置30の開度を閉方向に変化させると、第一絞り装置30の出口側の冷媒圧力は低下し、冷媒の乾き度が上昇する。
 冷媒配管85を流れる二相冷媒は、冷媒配管86Aと冷媒配管86Bとに分岐する。冷媒配管86Aに分岐した二相冷媒は上側熱交換器50Aに流れ、上側熱交換器50Aで室外空気と熱交換し、蒸発して低温低圧のガス冷媒となって冷媒配管87Aに流れる。また、冷媒配管86Bに分岐した二相冷媒は下側熱交換器50Bに流れ、下側熱交換器50Bで室外空気と熱交換し、蒸発して低温低圧のガス冷媒となって冷媒配管87Bに流れる。このとき、制御装置300により室外ファン500の回転数を調整することで、室外熱交換器50に輸送される空気量が変化し、室外熱交換器50における冷媒と空気の交換熱量を調整することができる。
 冷媒配管87Aを流れるガス冷媒と、冷媒配管87Bを流れるガス冷媒とは、第二流路切替装置70によって図1の実線のように合流し、Cポートから冷媒配管89へ流れる。冷媒配管89を流れるガス冷媒は、冷媒配管91から再び圧縮機10に流れる。
 なお、暖房通常運転が行われている間、第二絞り装置60の開度は開いていても全閉でもよい。第二流路切替装置70が、ポートB1とポートCとを連通し、ポートB2とポートCとを連通しているため、ホットガスバイパス配管88に冷媒が存在していても、ポートAから他のポートに冷媒が流れ出すことはない。
 上記のように暖房通常運転が行われている間、室外熱交換器50に霜が付き、デフロストする必要が生じる場合がある。その際は、一旦暖房通常運転を停止し、冷房運転に切り替え、圧縮機10で圧縮された高温高圧のガス冷媒を、室外熱交換器50に流すデフロスト運転を行うことが考えられる。この場合、暖房通常運転が中断されるため、室内の快適性が失われる。
 [暖房デフロスト運転]
 次に、暖房デフロスト運転について説明する。
 暖房デフロスト運転では、暖房通常運転を継続しながら、第二流路切替装置70を動作させて上側熱交換器50Aと下側熱交換器50Bとを交互にデフロストする。
 暖房通常運転が行われている間に室外熱交換器50に霜が付き、例えば、上側熱交換器50Aをデフロストする必要が生じた場合、ホットガスバイパス配管88と冷媒配管87Aとが接続され、冷媒配管87Bと冷媒配管89とが接続されるよう第二流路切替装置70を動作させる。これにより、圧縮機10から吐出された高温高圧のガス冷媒の一部がホットガスバイパス配管80に流れ込み、残りのガス冷媒は、冷媒配管82、第一流路切替装置20、冷媒配管83を経由して室内熱交換器40に流れる。
 ホットガスバイパス配管80に流れ込んだ冷媒は第二絞り装置60によって減圧され、ホットガスバイパス配管88、第二流路切替装置70、冷媒配管87Aを経由してデフロスト対象である上側熱交換器50Aに流れ込む。上側熱交換器50Aに流れ込んだ冷媒は、霜と熱交換しながら凝縮し、上側熱交換器50Aのデフロストを行う。
 このとき、制御装置300により第二絞り装置60の開度を変更することで、デフロスト対象である上側熱交換器50Aに流れ込む冷媒量を調節して、冷媒と霜との交換熱量を調整することができる。
 第二絞り装置60の開度を開方向に変化させると、第二絞り装置60の出口の冷媒量が増加して上側熱交換器50Aを流れる冷媒量が増加し、冷媒と霜との交換熱量が増加する。このとき、室内熱交換器40を流れる冷媒量は減少するため、暖房能力が下がる。
 一方、第二絞り装置60の開度を閉方向に変化させると、第二絞り装置60の出口の冷媒量が減少して上側熱交換器50Aを流れる冷媒量が減少し、冷媒と霜との交換熱量が減少する。このとき、室内熱交換器40を流れる冷媒量は増加するため、暖房能力が上がる。
 上側熱交換器50Aで凝縮した冷媒は、冷媒配管86Aと冷媒配管85との合流部で、室内熱交換器40で凝縮され第一絞り装置30で減圧された冷媒と合流し、冷媒配管86Bに流れる。
 冷媒配管86Bに流れた冷媒は下側熱交換器50Bに流れ込み、蒸発する。その後、冷媒配管87B、第二流路切替装置70、冷媒配管89を経由して冷媒配管91から再び圧縮機10に流れる。
 また、暖房通常運転が行われている間に室外熱交換器50に霜が付き、例えば、下側熱交換器50Bをデフロストする必要が生じた場合、ホットガスバイパス配管88と冷媒配管87Bとが接続され、冷媒配管87Aと冷媒配管89とが接続されるよう第二流路切替装置70を動作させる。これにより、圧縮機10から吐出された高温高圧のガス冷媒の一部がホットガスバイパス配管80に流れ込み、残りのガス冷媒は、冷媒配管82、第一流路切替装置20、冷媒配管83を経由して室内熱交換器40に流れる。
 ホットガスバイパス配管80に流れ込んだ冷媒は、第二絞り装置60によって減圧され、ホットガスバイパス配管88、第二流路切替装置70、冷媒配管87Bを経由してデフロスト対象である下側熱交換器50Bに流れ込む。下側熱交換器50Bに流れ込んだ冷媒は、霜と熱交換しながら凝縮し、下側熱交換器50Bのデフロストを行う。
 下側熱交換器50Bで凝縮した冷媒は、冷媒配管86Bと冷媒配管85との合流部で、室内熱交換器40で凝縮され第一絞り装置30で減圧された冷媒と合流し、冷媒配管86Aに流れる。
 冷媒配管86Aに流れた冷媒は上側熱交換器50Aに流れ込み、蒸発する。その後、冷媒配管87A、第二流路切替装置70、冷媒配管89を経由して冷媒配管91から再び圧縮機10に流れる。
 図2は、本発明の実施の形態に係る空気調和機100の変形例の冷媒回路図である。
 図1の冷媒回路は、図2の冷媒回路でも代用可能であり、図1の場合と同等の効果が得られる。以下で、図2の冷媒回路構成を説明する。
 四方弁600、700は、冷房運転と暖房通常運転と暖房デフロスト運転とを切り替える装置の一例である。なお、四方弁600のKポートおよび四方弁700のQポートは、冷媒が流れ出すことがないように封止されている。また、四方弁600、700は、二方弁、三方弁を組み合わせて構成してもよい。
 第一流路切替装置20は、冷房運転と暖房運転とを切り替える装置であり、例えば四方弁であるが、二方弁、三方弁を組み合わせて構成してもよい。暖房運転では、図2中の実線のように、圧縮機10の吐出配管である冷媒配管82と冷媒配管83とを接続するとともに、冷媒配管95と冷媒配管92とを接続する。冷房運転では、図2中の破線のように、冷媒配管82と冷媒配管92とを接続するとともに、冷媒配管83と冷媒配管95とを接続する。
 逆止弁90は、冷媒が一方向にのみ流れるように構成された装置の一例である。図2のような接続方向により、冷媒配管92から冷媒配管96の方向に冷媒が流れ出し、冷媒配管96から冷媒配管92の方向に冷媒が流れ出すことはない。
 四方弁600のMポートに冷媒配管87Aが接続されており、Lポートに冷媒配管93が接続されている。また、四方弁700のSポートに冷媒配管87Bが接続されており、Rポートに冷媒配管94が接続されている。また、冷媒配管93、94は合流し、合流部で冷媒配管89に接続されている。
 ホットガスバイパス配管88は二手に分岐し、四方弁600のJポートおよび四方弁700のPポートにそれぞれ接続されている。
 次に、本実施の形態に係る空気調和機100の変形例の運転動作について説明する。
 [冷房運転]
 まず、冷房運転について説明する。冷房運転では、JポートとMポートとが接続され、LポートとKポートとが接続されるように四方弁600を動作させる。また、PポートとSポートとが接続され、RポートとQポートとが接続されるように四方弁700を動作させる。また、第二絞り装置60を全開した状態とするが、第二絞り装置60を全開した状態とするのは、逆止弁90のみに冷媒を流すと大きな圧力損失が生じるためである。
 圧縮機10から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒配管82から第一流路切替装置20を経由して冷媒配管92へと流れ、逆止弁90を通過して冷媒配管96からホットガスバイパス配管88へと流れる。その後、冷媒は分岐して四方弁600のJポートおよび四方弁700のPポートにそれぞれ流れ込む。四方弁600のJポートに流れ込んだガス冷媒は、冷媒配管87Aを流れた後に上側熱交換器50Aで室外空気と熱交換し、凝縮して高圧の液冷媒となって冷媒配管86Aに流れ、四方弁700のPポートに流れ込んだガス冷媒は、冷媒配管87Bを流れた後に下側熱交換器50Bで室外空気と熱交換し、凝縮して高圧の液冷媒となって冷媒配管86Bに流れる。
 冷媒配管86Aを流れる液冷媒と、冷媒配管86Bを流れる液冷媒とは、冷媒配管86A、86Bと冷媒配管85との合流部で合流し、冷媒配管85に流れ、第一絞り装置30によって減圧され、低温低圧の二相冷媒となって冷媒配管84へ流れる。冷媒配管84を流れる液冷媒は、室内熱交換器40に流入し、室内熱交換器40で室内空気と熱交換し、蒸発して低温低圧のガス冷媒となって冷媒配管83に流れる。冷媒配管83を流れるガス冷媒は、第一流路切替装置20、冷媒配管95を経由して冷媒配管91から再び圧縮機10に流れる。
 [暖房通常運転]
 次に、暖房通常運転について説明する。暖房通常運転では、MポートとLポートとが接続され、JポートとKポートとが接続されるように四方弁600はを動作させる。また、SポートとRポートとが接続され、PポートとQポートとが接続されるように四方弁700を動作させる。また、第二絞り装置60を開いた状態とするが、ホットガスバイパス配管88内の冷媒が四方弁600のJポートからLポートあるいはMポートに流れ出すことはないし、四方弁700のPポートからRポートあるいはSポートに流れ出すこともない。
 圧縮機10から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒配管81、冷媒配管82、第一流路切替装置20を経由し、冷媒配管83へ流れる。冷媒配管83から室内熱交換器40に流入したガス冷媒は、室内熱交換器40で室内空気と熱交換し、凝縮して高圧の液冷媒となって冷媒配管84に流れる。
 室内熱交換器40から流出した液冷媒は、冷媒配管84を通り、第一絞り装置30によって減圧され、低温低圧の二相冷媒となって冷媒配管85へ流れる。冷媒配管85を流れる二相冷媒は、冷媒配管86Aと冷媒配管86Bとに分岐する。冷媒配管86Aに分岐した二相冷媒は上側熱交換器50Aに流れ、上側熱交換器50Aで室外空気と熱交換し、蒸発して低温低圧のガス冷媒となる。また、冷媒配管86Bに分岐した二相冷媒は下側熱交換器50Bに流れ、下側熱交換器50Bで室外空気と熱交換し、蒸発して低温低圧のガス冷媒となる。
 上側熱交換器50Aから出た冷媒は、冷媒配管87Aから四方弁600を流れ、冷媒配管93へと流れる。また、下側熱交換器50Bから出た冷媒は、冷媒配管87Bから四方弁700を流れ、冷媒配管94へと流れる。冷媒配管93を流れる冷媒と冷媒配管94を流れる冷媒とは、冷媒配管93、94と冷媒配管89との合流部で合流し、冷媒配管89に流れ、冷媒配管91から再び圧縮機10に流れる。
 [暖房デフロスト運転]
 次に、暖房デフロスト運転について説明する。
 暖房通常運転が行われている間に室外熱交換器50に霜が付き、例えば、上側熱交換器50Aをデフロストする必要が生じた場合、JポートとMポートとが接続され、KポートとLポートとが接続されるように四方弁600を動作させる。
 圧縮機10から吐出された高温高圧のガス冷媒の一部がホットガスバイパス配管80に流れ込み、残りのガス冷媒は、冷媒配管82、第一流路切替装置20、冷媒配管83を経由して室内熱交換器40に流れる。
 ホットガスバイパス配管80に流れ込んだ冷媒は第二絞り装置60によって減圧され、ホットガスバイパス配管88、四方弁600、冷媒配管87Aを経由してデフロスト対象である上側熱交換器50Aに流れ込む。上側熱交換器50Aに流れ込んだ冷媒は、霜と熱交換しながら凝縮し、上側熱交換器50Aのデフロストを行う。
 このとき、制御装置300により第二絞り装置60の開度を変更することで、デフロスト対象である上側熱交換器50Aに流れ込む冷媒量を調節して、冷媒と霜との交換熱量を調整することができる。
 第二絞り装置60の開度を開方向に変化させると、第二絞り装置60の出口の冷媒量が増加して上側熱交換器50Aを流れる冷媒量が増加し、冷媒と霜との交換熱量が増加する。このとき、室内熱交換器40を流れる冷媒量は減少するため、暖房能力が下がる。
 一方、第二絞り装置60の開度を閉方向に変化させると、第二絞り装置60の出口の冷媒量が減少して上側熱交換器50Aを流れる冷媒量が減少し、冷媒と霜との交換熱量が減少する。このとき、室内熱交換器40を流れる冷媒量は増加するため、暖房能力が上がる。
 上側熱交換器50Aで凝縮した冷媒は、冷媒配管86Aと冷媒配管85との合流部で、室内熱交換器40で凝縮され第一絞り装置30で減圧された冷媒と合流し、冷媒配管86Bに流れる。
 冷媒配管86Bに流れた冷媒は下側熱交換器50Bに流れ込み、蒸発する。その後、冷媒配管87B、四方弁700、冷媒配管94、89を経由して冷媒配管91から再び圧縮機10に流れる。
 また、暖房通常運転が行われている間に室外熱交換器50に霜が付き、例えば、下側熱交換器50Bをデフロストする必要が生じた場合、PポートとSポートとが接続され、QポートとRポートとが接続されるように四方弁700を動作させる。これにより、圧縮機10から吐出された高温高圧のガス冷媒の一部がホットガスバイパス配管80に流れ込み、残りのガス冷媒は、冷媒配管82、第一流路切替装置20、冷媒配管83を経由して室内熱交換器40に流れる。
 ホットガスバイパス配管80に流れ込んだ冷媒は、第二絞り装置60によって減圧され、ホットガスバイパス配管88、四方弁700、冷媒配管87Bを経由してデフロスト対象である下側熱交換器50Bに流れ込む。下側熱交換器50Bに流れ込んだ冷媒は、霜と熱交換しながら凝縮し、下側熱交換器50Bのデフロストを行う。
 下側熱交換器50Bで凝縮した冷媒は、冷媒配管86Bと冷媒配管85との合流部で、室内熱交換器40で凝縮され第一絞り装置30で減圧された冷媒と合流し、冷媒配管86Aに流れる。
 冷媒配管86Aに流れた冷媒は上側熱交換器50Aに流れ込み、蒸発する。その後、冷媒配管87A、四方弁600、冷媒配管93、89を経由して冷媒配管91から再び圧縮機10に流れる。
 なお、互いに並列に接続された上側熱交換器50Aおよび下側熱交換器50Bのデフロスト順序は、下側熱交換器50Bのデフロストの後、上側熱交換器50Aのデフロストを行い、その後再度下側熱交換器50Bのデフロストを行うことが望ましい。以下でその理由について説明する。
 例えば、上側熱交換器50Aのデフロストの後、下側熱交換器50Bのデフロストを行う場合について考える。上側熱交換器50Aのデフロスト中、伝熱フィンに付着した霜が融解して水滴となり、上側熱交換器50Aの伝熱フィン面上を流下する。以下、霜が融解した水滴または水流をドレン水と称する。上側熱交換器50Aから下側熱交換器50Bに流下したドレン水の一部は、蒸発器として機能している下側熱交換器50Bで再氷結する。
 その後、下側熱交換器50Bをデフロストする際は、暖房通常運転中に下側熱交換器50Bの伝熱フィン上に生じた霜と、上側熱交換器50Aから流下して再氷結したドレン水とをデフロストする必要があり、デフロスト完了に要する時間が長くなる。このとき、上側熱交換器50Aが蒸発器として機能しているため、上側熱交換器50Aに付く霜の量が多くなる。すると、次回の上側熱交換器50Aのデフロスト時に、デフロスト完了に要する時間が長くなる。
 そのため、最初に下側熱交換器50Bをデフロストして暖房通常運転中に生じた霜をデフロストし、次に上側熱交換器50Aをデフロストして暖房通常運転中に生じた霜をデフロストする。最後に、上側熱交換器50Aから流下して再氷結したドレン水の一部をデフロストするために、再度下側熱交換器50Bをデフロストする。これにより、デフロスト時間を短縮することができる。
 次に、上下に分割された上側熱交換器50Aと下側熱交換器50Bとで構成された室外熱交換器50を有する冷媒回路における、暖房デフロスト運転での課題について説明する。
 図3は、本発明の実施の形態に係る空気調和機100の室外熱交換器50の断面および室外ファン500を示す模式図である。なお、図3の室外熱交換器50の段数、分割の段数、列数、パス組みなどはあくまでも一例であり、図3に示す室外熱交換器50の構成に限定されない。
 下側熱交換器50Bの上側に配置された上側熱交換器50Aをデフロストしている場合、伝熱フィンに付着した霜が融解して、上側熱交換器50Aの伝熱フィン面上を流下する。上側熱交換器50Aの伝熱フィン下端部に到達したドレン水の一部は、下側熱交換器50Bの伝熱フィン面上に落下する。また、上側熱交換器50Aの伝熱フィン上を流下するドレン水の一部は、室外ファン500の送風により、伝熱フィンの風下側に引き寄せられる。
 上側熱交換器50Aのデフロストが進行するにつれ、上側熱交換器50Aの伝熱フィン下端部において、風下側のドレン水量が伝熱フィン面の風上側のドレン水量よりも多くなる。そして、風下側(図3中の風下側排水経路900)の流下能力が飽和して、一定量のドレン水が上側熱交換器50Aの伝熱フィン下端部の風下側に保持されるようになる。
 その後、上側熱交換器50Aのデフロストが終了して上側熱交換器50Aが蒸発器として機能する際、上側熱交換器50Aの伝熱フィン下端部の風下側に保持されたドレン水が再氷結する。そして、その再氷結したドレン水が室外ファン500による空気流を阻害して交換熱量が減少することで、暖房能力の低下を招く。また、蒸発器内を流れる冷媒の蒸発温度が低下して、蒸発器の伝熱フィンへの着霜量が増加する。着霜量が増加することで、再度上側熱交換器50Aをデフロストする際、暖房能力の低下およびデフロスト完了時間が長くなるなどの問題(以下、第一の問題と称する)が生じる。
 上記の第一の問題は、室外ファン500の回転数を増加させ、上側熱交換器50Aの伝熱フィン下端部の風下側に保持されたドレン水を吹き飛ばすことで防ぐことができる。しかし、そうすると、上側熱交換器50Aのデフロスト時に上側熱交換器50Aの風下側に保持された室外ファン500にドレン水が付着して再氷結し、氷結量が増大することで、室外ファン500の破損を招くという、上記の第一の問題とは別の第二の問題が生じる。そのため、室外ファン500の回転数を増加させて上側熱交換器50Aの伝熱フィン下端部の風下側に保持されたドレン水を吹き飛ばすという方法は好ましくない。
 次に、上側熱交換器50Aをデフロストする場合と下側熱交換器50Bをデフロストする場合とで室外ファン500の回転数を各々に制御することにより、上記の第一の問題を解決する手段について説明する。
 暖房通常運転を行っている制御装置300が暖房デフロスト運転を開始するとともに下側熱交換器50Bのデフロストを開始する時間をt=t1とする。また、下側熱交換器50Bのデフロストを終了するとともに上側熱交換器50Aのデフロストを開始する時間をt=t2とする。また、上側熱交換器50Aのデフロストを終了するとともに下側熱交換器50Bのデフロストを開始する時間をt=t3とする。また、下側熱交換器50Bのデフロストを終了するとともに暖房デフロスト運転を終了する時間をt=t4とする。
 また、暖房通常運転中の室外ファン500の回転数をRa、t=t1~t2の室外ファン500の回転数をRb、t=t2~t3の室外ファン500の回転数をRc、t=t3~t4の室外ファン500の回転数をRdとする。
 図4は、本発明の実施の形態に係る空気調和機100の暖房運転時における室外ファン500の制御フローを示す第一の図である。図5は、本発明の実施の形態に係る空気調和機100の暖房運転時における室外ファン500の制御フローを示す第二の図である。
 以下、本実施の形態に係る空気調和機100の暖房運転時における室外ファン500の制御フローについて、図4および図5を用いて説明する。
 暖房運転開始後、まずは暖房通常運転を開始した後、制御装置300は、時間がt1経過したかどうかを判定する(ステップS1)。ステップS1において、制御装置300は、時間がt1経過したと判定した場合(ステップS1のYes)、暖房デフロスト運転を開始するとともに下側熱交換器50Bのデフロストを開始する(ステップS2)。
 ステップS2の後、制御装置300は、外気温度検出装置200により検出された外気温度に基づいて、室外ファン500の回転数を暖房通常運転中の回転数RaからRbに変更する(ステップS3、S4)。
 ステップS4の後、制御装置300は、時間がt2経過したかどうかを判定する(ステップS5)。ステップS5において、制御装置300は、時間がt2経過したと判定した場合(ステップS5のYes)、下側熱交換器50Bのデフロストを終了するとともに上側熱交換器50Aのデフロストを開始する(ステップS6)。そして、制御装置300は、室外ファン500の回転数をRbからRcに変更する(ステップS7)。
 ステップS7の後、制御装置300は、時間がt3経過したかどうかを判定する(ステップS8)。ステップS8において、制御装置300は、時間がt3経過したと判定した場合(ステップS8のYes)、上側熱交換器50Aのデフロストを終了するとともに下側熱交換器50Bのデフロストを開始する(ステップS9)。
 ステップS9の後、制御装置300は、外気温度検出装置200により検出された外気温度に基づいて、室外ファン500の回転数をRcからRdに変更する(ステップS10、S11)。
 ステップS11の後、制御装置300は、時間がt4経過したかどうかを判定する(ステップS12)。ステップS12において、制御装置300は、時間がt4経過したと判定した場合(ステップS12のYes)、下側熱交換器50Bのデフロストを終了するとともに暖房デフロスト運転を終了し(ステップS13)、暖房通常運転に復帰させる。
 次に、下側熱交換器50Bをデフロストする際において、外気温度検出装置200により検出された外気温度があらかじめ設定された温度より大きい場合とそれ以下の場合とでの室外ファン500の回転数について説明する。なお、本実施の形態では、あらかじめ設定された温度として氷結温度を想定しており、例えば0℃とする。
 まず、外気温度検出装置200により検出された外気温度が0℃より大きい場合について説明する。
 下側熱交換器50Bをデフロストする際は、室外ファン500の回転数を、暖房デフロスト運転を開始する直前の暖房通常運転中の回転数Ra0以上とする。ただし、暖房デフロスト運転を開始する直前の暖房通常運転中の室外ファン500の回転数Ra0が暖房通常運転中に取り得る最高回転数Rmaxであった場合、室外ファン500の回転数を最高回転数Rmaxとする。そうすることで、上側熱交換器50Aでは、外気から採熱を効率よく行うことができ、暖房能力を向上させることができる。また、凝縮器である下側熱交換器50Bでは、0℃より高温の外気を多く霜にあてて外気の熱エネルギーをデフロストに利用することで、デフロストを効率よく進めることができる。
 上側熱交換器50Aをデフロストする際は、上側熱交換器50Aの伝熱フィン面上のドレン水が室外ファン500による空気流によって風下側に引き寄せられ、伝熱フィン面上の下端部の風下側で保持され、上側熱交換器50Aが蒸発器となった際に再氷結しないような回転数Rとするのがよい。この室外ファン500の回転数Rは、暖房デフロスト運転を開始する直前の暖房通常運転中の回転数Ra0よりも小さい値とする。
 また、室外熱交換器50の伝熱フィン材料およびフィン間隔によって、ドレン水が風下側に引き寄せられる力の程度が異なるため、室外ファン500の回転数Rは各々の熱交換器に対して実験的に決定するのが望ましい。実験的に決定した室外ファン500の回転数Rが、暖房通常運転中に取り得る最低回転数Rminより大きければ大きいほど、蒸発器ではより外気からの採熱を効率よく行うことができる。そのため、上側熱交換器50Aの伝熱フィン下端部に保持されたドレン水が再氷結して暖房能力が低下するのを抑制しつつ、暖房能力を確保することができる。
 しかし、実験的に室外ファン500の回転数Rを決定しても、いずれの寒冷地でも適する回転数であることの検証は難しく、その回転数が必ずしも汎用性のある回転数とまでは言えない。
 そこで、暖房能力の多少の低下を許容して、室外ファン500の回転数Rを、暖房通常運転中に取り得る最低回転数Rminとすることが可能である。そうすることで、上側熱交換器50Aの風下側に保持されるドレン水量を抑制することができ、上記の第一の問題を回避することができる。さらに、上記の第二の問題も生じない。
 次に、外気温度検出装置200により検出された外気温度が0℃以下の場合について説明する。
 下側熱交換器50Bをデフロストする際は、室外ファン500の回転数を、暖房デフロスト運転を開始する直前の暖房通常運転中の回転数Ra0以下で、かつ、回転数Rよりも大きく、つまり暖房通常運転中に取り得る最低回転数Rminよりも大きくする。そうすることで、蒸発器である上側熱交換器50Aでは外気から採熱を効率よく行うことができ、暖房能力の低下を抑制することができる。また、凝縮器である下側熱交換器50Bでは、室外熱交換器50に供給される0℃以下の外気を減らすことで内部を流れる冷媒から外気に奪い去られる熱量を減少させ、デフロストを効率よく進めることができる。
 上側熱交換器50Aをデフロストする際は、上側熱交換器50Aの回転数を、外気温度が0℃より大きい場合と同様の回転数R1、つまり暖房通常運転中に取り得る最低回転数Rminとする。そうすることで、室外熱交換器50の風下側に保持されるドレン水量を抑制することができ、上記の第一の問題を回避することができる。
 以上、本実施の形態に係る空気調和機100は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機10と、圧縮機10から吐出された冷媒と室内空気とを熱交換させる室内熱交換器40と、室内熱交換器40で凝縮された冷媒を減圧する第一絞り装置30と、互いに流路が独立している上側熱交換器50Aと下側熱交換器50Bとで構成され、第一絞り装置30を通過した冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器50と、流路を上側熱交換器50A側または下側熱交換器側50Bに選択的に切り替える第二流路切替装置70と、が順次配管接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、室外熱交換器50に空気を供給する室外ファン500と、圧縮機10の吐出側と第二流路切替装置70とを連結するホットガスバイパス配管80、88と、ホットガスバイパス配管80、88に設けられた第二絞り装置60と、暖房通常運転を行いながら上側熱交換器50Aおよび下側熱交換器50Bを交互にデフロストする暖房デフロスト運転を行う制御装置300と、を備え、制御装置300は、暖房デフロスト運転時において、上側熱交換器50Aをデフロストする際は、室外ファン500の回転数を、暖房通常運転中に取り得る最低回転数Rminに制御し、下側熱交換器50Bをデフロストする際は、室外ファン500の回転数を、最低回転数Rminよりも高い回転数に制御するものである。
 本実施の形態に係る空気調和機100によれば、暖房デフロスト運転時において、上側熱交換器50Aをデフロストする際は、室外ファン500の回転数を、暖房通常運転中に取り得る最低回転数Rminに制御し、下側熱交換器50Bをデフロストする際は、室外ファン500の回転数を、最低回転数Rminよりも高い回転数に制御する。そうすることで、上側熱交換器50Aのデフロスト時に上側熱交換器50Aの風下側に保持されるドレン水量を抑制することができ、上側熱交換器50Aのデフロスト後、上側熱交換器50Aが蒸発器として機能した際に、上側熱交換器50Aの風下側に保持されたドレン水が再氷結して暖房能力が低下するのを抑制しつつ、暖房能力を確保することができる。
 また、本実施の形態に係る空気調和機100は、外気温度を検出する外気温度検出装置200を備え、制御装置300は、暖房デフロスト運転時において、外気温度検出装置200により検出された外気温度があらかじめ設定された温度より大きい場合、下側熱交換器50Bをデフロストする際は、室外ファン500の回転数を、暖房デフロスト運転を開始する直前の暖房通常運転中の回転数Ra0以上に制御し、外気温度検出装置200により検出された外気温度があらかじめ設定された温度以下の場合、下側熱交換器50Bをデフロストする際は、室外ファン500の回転数を、暖房デフロスト運転を開始する直前の暖房通常運転中の回転数Ra0以下に制御するものである。
 本実施の形態に係る空気調和機100によれば、暖房デフロスト運転時において、外気温度があらかじめ設定された温度より大きい場合、下側熱交換器50Bをデフロストする際は、室外ファン500の回転数を、暖房デフロスト運転を開始する直前の暖房通常運転中の回転数Ra0以上に制御する。そうすることで、上側熱交換器50Aでは、外気から採熱を効率よく行うことができ、暖房能力を向上させることができる。また、凝縮器である下側熱交換器50Bでは、高温の外気を多く霜にあてて外気の熱エネルギーをデフロストに利用することで、デフロストを効率よく進めることができる。
 また、暖房デフロスト運転時において、外気温度があらかじめ設定された温度以下の場合、下側熱交換器50Bをデフロストする際は、室外ファン500の回転数を、暖房デフロスト運転を開始する直前の暖房通常運転中の回転数Ra0以下に制御する。そうすることで、蒸発器である上側熱交換器50Aでは外気から採熱を効率よく行うことができ、暖房能力の低下を抑制することができる。また、凝縮器である下側熱交換器50Bでは、内部を流れる冷媒から外気に奪い去られる熱量を減少させ、デフロストを効率よく進めることができる。
 なお、暖房デフロスト運転中は、必要に応じて第二絞り装置60の開度、圧縮機10の運転周波数、および、第一絞り装置30の開度を変更してもよい。例えば、暖房デフロスト運転中に室内熱交換器40の交換熱量を増加させたい場合、圧縮機10の運転周波数を増加させてもよい。また、室内熱交換器40の交換熱量を増加させたい場合、第二絞り装置60の開度を閉方向に変更してもよい。この場合は、ホットガスバイパス配管88を流れる冷媒流量が減少するため、デフロスト対象の熱交換器における交換熱量が減少する。さらに、圧縮機10から吐出される冷媒の温度を低下させたい場合は、第一絞り装置30の開度を開方向に変更してもよい。
 1 室外機、2 室内機、10 圧縮機、20 第一流路切替装置、30 第一絞り装置、40 室内熱交換器、50 室外熱交換器、50A 上側熱交換器、50B 下側熱交換器、60 第二絞り装置、70 第二流路切替装置、80 ホットガスバイパス配管、81~85 冷媒配管、86A 冷媒配管、86B 冷媒配管、87A 冷媒配管、87B 冷媒配管、88 ホットガスバイパス配管、89 冷媒配管、90 逆止弁、91~96 冷媒配管、100 空気調和機、200 外気温度検出装置、300 制御装置、400 室内ファン、500 室外ファン、600 四方弁、700 四方弁、900 風下側排水経路。

Claims (2)

  1.  冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
     前記圧縮機から吐出された冷媒と室内空気とを熱交換させる室内熱交換器と、
     前記室内熱交換器で凝縮された冷媒を減圧する第一絞り装置と、
     互いに流路が独立している上側熱交換器と下側熱交換器とで構成され、前記第一絞り装置を通過した冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器と、
     流路を前記上側熱交換器側または前記下側熱交換器側に選択的に切り替える流路切替装置と、が順次配管接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、
     前記室外熱交換器に空気を供給する室外ファンと、
     前記圧縮機の吐出側と前記流路切替装置とを連結するホットガスバイパス配管と、
     前記ホットガスバイパス配管に設けられた第二絞り装置と、
     暖房通常運転を行いながら前記上側熱交換器および前記下側熱交換器を交互にデフロストする暖房デフロスト運転を行う制御装置と、を備え、
     前記制御装置は、
     暖房デフロスト運転時において、
     前記上側熱交換器をデフロストする際は、前記室外ファンの回転数を、暖房通常運転中に取り得る最低回転数に制御し、
     前記下側熱交換器をデフロストする際は、前記室外ファンの回転数を、前記最低回転数よりも高い回転数に制御する
     空気調和機。
  2.  外気温度を検出する外気温度検出装置を備え、
     前記制御装置は、
     暖房デフロスト運転時において、
     前記外気温度検出装置により検出された外気温度があらかじめ設定された温度より大きい場合、
     前記下側熱交換器をデフロストする際は、前記室外ファンの回転数を、暖房デフロスト運転を開始する直前の暖房通常運転中の回転数以上に制御し、
     前記外気温度検出装置により検出された外気温度があらかじめ設定された温度以下の場合、
     前記下側熱交換器をデフロストする際は、前記室外ファンの回転数を、暖房デフロスト運転を開始する直前の暖房通常運転中の回転数以下に制御する
     請求項1に記載の空気調和機。
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