JPH0251117B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はヒートポンプ式空調機の除霜制御装置
に関するものである。

従来例の構成とその問題点 ヒートポンプ式空調機の暖房運転時、低外気温
下では運転時間の経過とともに室外熱交換器表面
に霜が生じ暖房能力が大巾に低下する。これを防
止するために適当な時期に例えば冷媒の流れを逆
転させるなどして室外熱交換器の除霜を行なう必
要がある。

従来よりヒートポンプ式空調機の除霜制御装置
において、特に着霜検知手段としては室外熱交換
器温度や外気温を検出するものがほとんどであ
り、これらは設置場所によつては強風や突風の影
響を受け易く温度検出を誤まり必要でない時に除
霜を開始するなど誤動作を起こし易いという問題
があつた。

発明の目的 本発明は以上のような問題点を解消するもの
で、室外熱交換器の着霜状態を冷媒流量の変化状
況で検知することにより、強風や突風の影響を受
け易い従来の温度検出方式よりもさらに確実にか
つ適確な時期に除霜を開始することのできるヒー
トポンプ式空調機の除霜制御装置を提供すること
を目的とする。

発明の構成 この目的を達成するために本発明のヒートポン
プ式空調機の除霜制御装置は、冷媒流量Grを検
出する流量検出手段を有し、この冷媒流量Grの
時間τに関する微分値dGr／dτを演算する演算回路 と、上記微分値dGr／dτと負の設定値Ｋとを比較す る比較回路と、上記微分値dGr／dτがこの負の設定 値Ｋ以下の状態が所定時間Ｌの間継続した時に室
外熱交換器の除霜を開始する信号を出力する出力
回路とから成るものである。

本発明の除霜制御装置は、暖房運転中に室外熱
交換器に霜が生じ伝熱性能が落ちてくるに従がい
圧縮機の吸入圧力も徐々に低下してきて冷凍サイ
クルを循環する冷媒流量が徐々に減少し、しかも
着霜量が増加するに従がいこの冷媒流量の減少傾
向が急激になることに着目したものである。

実施例の説明 以下に本発明の実施例を図を参照しつつ説明す
る。

第１図は本発明の除霜制御装置を備えたヒート
ポンプ式空調機の一例を示すものである。

１はヒートポンプ式空調機で、圧縮機２、室内
熱交換器３、絞り装置４、室外熱交換器５、四方
弁６、流量センサ７を順次連結して冷凍サイクル
を構成するとともに、除霜制御装置８、室内フア
ン９、室外フアン１０を備えている。冷媒流量検
知手段として用いた流量センサ７はこの場合圧縮
機２の吐出側に設けており、その形式としては多
翼形のタービン式流量センサである。

図中に示す実線の矢印方向は暖房運転時の冷媒
の流れ方向を示すもので、室外熱交換器５は蒸発
器として作用し外気より吸熱する。暖房運転時間
の経過とともに室外熱交換器５に霜が生じ成長し
てくると流量センサ７からの冷媒流量信号を入力
信号とする除霜制御装置８が除霜開始か否かを判
定して、除霜を開始する場合には四方弁６を切替
えて冷媒の流れ方向を図中の破線の矢印方向とし
て室外熱交換器５の除霜を開始する。

第２図は本発明の一実施例であるヒートポンプ
式空調機の除霜制御装置のブロツク図を示す。

１１は演算回路、１２は比較回路、１３は出力
回路である。

第３図は第２図に示す除霜制御装置の作用をさ
らに詳細に説明するフローチヤートである。第４
図は暖房運転中の冷媒流量Grの時間変化の一例
を示すものである。

第４図で示されるように一般に低外気温下で
は、暖房運転時間τの経過とともに冷媒流量Gr
は起動直後を除くとほゞ安定した状態から徐々に
減少していき、この安定状態が過ぎると冷媒流量
Grの減少傾向は急激になる。これは室外熱交換
器への着霜量が伝熱性能に大きく影響を及ぼし始
めた時期と見られヒートポンプ式空調機の暖房時
における連続運転の限界を示し始めたことにな
る。

第２図に示すようにこのような冷媒流量Grを
流量センサ７で検出し、この冷媒流量信号を除霜
制御装置８に入力する。除霜制御装置８では演算
回路１１にて冷媒流量Grの時間τに関する微分
値dGr／dτを演算する。この演算は例えば冷媒流量 信号の取りこみ時間間隔をΔτとすれば時間Δτの
間におけるGrの変化量として求まる。次に比較
回路１２において微分値dGr／dτと負の設定値Ｋと を比較する。第３図に示すようにこの微分値
dGr／dτがＫより大きい場合にはさほど室外熱交換 器５には着霜していないと判断しそのまま暖房運
転を継続するとともに時間Δτ後に再び冷媒流量
Grを検出する。一方この微分値dGr／dτがＫに等し いか小さくなつた場合（第４図でτ＝τf時）には
室外熱交換器５には相当量の着霜が生じていると
判断し出力回路１３においてタイマ機能が作動す
る。つまり第３図でdGr／dτ≦Ｋなる状態が継続し て生じた回数をＩとすれば、この状態が継続して
いる時間はΔτf＝Ｉ・Δτで表わせる。この継続時
間Δτfが設定された所定時間Ｌよりも小さい場合
には引き続き暖房運転を続行するとともに元に戻
つて冷媒流量Grを検出する。

一方、この継続時間Δτfが所定時間Ｌを越える
と、室外熱交換器５の着霜量がきわめて多く連続
運転の限界であることを判断し第２図に示す出力
回路１３が除霜開始の信号を発する。

以上のようにして除霜制御装置８の発する除霜
開始信号を受けて四方弁６を切替え逆サイクルに
よる室外熱交換器５の除霜運転を開始する。第４
図で示すように暖房運転開始から通算すると除霜
開始時間はτd＝τf＋Δτfで表わされる。その後例
えば所定時間または室外熱交換器５の温度が所定
温度に達するまで除霜運転を続けた後暖房運転に
戻り、再び以上に述べた一連の動作を繰り返す。
なお上記実施例では流量検出手段として圧縮機の
吐出側にタービン式流量センサを設けた場合で説
明したが、流量センサの種類やその設置位置に限
定されるものではないことは明らかである。

また、上記実施例では冷媒流量Grを検出する
流量検出手段として流量センサを用いた場合で説
明したが必ずしも流量センサを設けなくともよ
い。つまり膨張弁やキヤピラリなどの減圧装置の
流量特性や、圧縮機の流量特性を利用すれば冷媒
流量を知ることは可能である。第５図は減圧装置
の流量特性の一例を示したもので、横軸に減圧装
置入口圧力：Ｐ、縦軸に冷媒流量Grのそれぞれ
対数をとり、減圧装置入口サブクールSCをパラ
メータとしたものである。したがつて図示はしな
いが流量検出手段として減圧装置入口の圧力と温
度（又はサブクール）を検出すれば、第５図によ
り冷媒流量Grを知ることができる。

また第６図は圧縮機の流量特性の一例を示した
もので、吸入過熱度SH＝11degCの状態で横軸に
吸入圧力Psを、縦軸に冷媒流量Gr※をとり、吐
出圧力Pdをパラメータとしたものである。

第７図は吸入過熱度SHに対する吸入冷媒密度
比の一例を示したものである。

したがつて図示はしないが流量検出手段として
圧縮機の吸入圧力、吸入温度及び吐出圧力を検出
すれば第６図によりSH＝11degCにおける冷媒流
量Gr※を知ることができる。さらに検出された
吸入温度より吸入過熱度SHを求め第７図により
その時の吸入冷媒密度比を知ることができる。
したがつて実際の冷媒流量Gr＝・Gr※として
知ることができる。

また以上の実施例では室外熱交換器の除霜を四
方弁を切替えての逆サイクル方式で説明したが、
四方弁を切替えないで圧縮機からの吐出ガスを直
接室外熱交換器に導くホツトガスバイパス方式で
も同等の効果を有することは言うまでもない。

発明の効果 以上述べてきたように本発明のヒートポンプ式
空調機の除霜制御装置は、冷媒流量Grを検出す
る流量検出手段を有し、この冷媒流量Grの時間
τに関する微分値dGr／dτを演算する演算回路と、 上記微分値dGr／dτと負の設定値Ｋとを比較する比 較回路と、上記微分値dGr／dτがこの負の設定値Ｋ 以下の状態が所定時間Ｌの間継続した時に室外熱
交換器の除霜を開始する信号を出力する出力回路
とから成るようにしたので、従来より広く一般に
用いられている室外熱交換器温度や外気温を検出
して除霜制御を行なう温度検出方式の突風や強風
による除霜開始の誤動作をほぼ完全に解消し得る
とともに、確実にかつ適確な時期に除霜を開始す
ることができる効果の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の除霜制御装置を備えたヒート
ポンプ式空調機の一例を示す図、第２図は本発明
の一実施例であるヒートポンプ式空調機の除霜制
御装置のブロツク図、第３図は第２図の作用を詳
細に説明する為のフローチヤート、第４図は暖房
運転中の冷媒流量Grの時間変化を示す図、第５
図は減圧装置の流量特性を示す図、第６図は圧縮
機の流量特性を示す図、第７図は吸入過熱度SH
に対する吸入冷媒密度比の関係を示す図であ
る。 １……ヒートポンプ式空調機、７……流量セン
サ（流量検出手段）、８……ヒートポンプ式空調
機の除霜制御装置、１１……演算回路、１２……
比較回路、１３……出力回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷媒流量Grを検出する流量検出手段を有し、
   この冷媒流量Grの時間τに関する微分値dGr／dτを 演算する演算回路と、前記微分値dGr／dτと負の設 定値Ｋとを比較する比較回路と、上記微分値
   dGr／dτがこの負の設定値Ｋ以下の状態が所定時間 Ｌの間継続した時に室外熱交換器の除霜を開始す
   る信号を出力する出力回路とから成るヒートポン
   プ式空調機の除霜制御装置。