JPH0260941B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、ヒートポンプ式空気調和機の暖房
運転時における蒸発器の除霜装置に関する。

［従来技術］ 一般にヒートポンプ式空気調和機の暖房運転中
には、蒸発器である室外熱交換器の表面温度を氷
点以下で使用する場合が生じ、そのため室外熱交
換器の表面に着霜して熱交換を阻害する。この霜
を除去するために、一時的に冷媒サイクルを冷房
に切換えて、室外熱交換器を凝縮器とし、凝縮熱
によつて着霜を溶かし去る方法が取られてきた。
その除霜時には、当然、熱が有効に除霜に作用す
るよう、室外側の送風機を停止させるよう制御さ
れる。この制御は、室内温度の高い暖房過負荷時
において生ずる着霜に対しても同様に行われてき
た。

第１図は、このような除霜方式が適用される、
例えば特公昭59−1936号公報などに示されている
一般のヒートポンプ式空気調和機の構成図で、図
において１は圧縮機、２はこの圧縮機駆動用モー
タ、３は四方弁で冷媒サイクルを切換え、冷媒サ
イクル運転か、暖房サイクル運転か決めるのに用
いられる。

この例では実線矢印方向に冷媒が流れる場合を
暖房サイクル、破線矢印方向に冷媒が流れる場合
を冷媒サイクルとする。４は暖房サイクルにおい
て凝縮器、冷房サイクルにおいて蒸発器となる室
内熱交換器、５は暖房サイクルにおいて蒸発器、
冷房サイクルにおいて凝縮器となる室外熱交換
器、６は膨張弁又は毛細管、７は、上記圧縮機
１、四方弁３、室内、室外熱交換器４，５及び膨
張弁又は毛細管６を連結して冷媒を通し、冷媒サ
イクル８を構成させる冷媒配管である。９は室内
側送風機、１０は室外側送風機、１１は室内熱交
換器４の温度を検出する室内熱交換器温度セン
サ、１２は室外熱交換器５の温度を検出する室外
熱交換器温度センサである。

以上の構成において、四方弁３を暖房運転サイ
クルに切換え、圧縮機１、送風機９及び１０が駆
動され暖房運転が開始されると、圧縮機１から吐
出される高温高圧の冷媒は四方弁３を介して配管
７に導かれ、室内熱交換器（凝縮器）４で熱を放
出して凝縮液化される。この液化された高圧冷媒
は膨張弁６にて断熱膨張し低温低圧の蒸気となる
が、室外熱交換器（蒸発器）５を通過することに
よつて外気から熱量を吸収し冷媒は加熱されて四
方弁３を通り圧縮機１で断熱圧縮され再び高温高
圧の媒体として吐出される。このサイクルにおい
て凝縮器である室内熱交換器４にて放出除去され
る熱量が暖房熱源となり、その熱量が蒸発器であ
る室外熱交換器５により外気から吸収される。こ
のような運転が続けられると室外熱交換器５の温
度が氷点以下となり、その表面に着霜が進行す
る。室外熱交換器５の着霜によつて熱交換が減少
するため、冷媒は室外熱交換器５で充分に加熱さ
れず圧縮機１に吸入される冷媒は湿り蒸気を多く
含んだものとなる。そのため圧縮機１の吐出冷媒
温度も低下し暖房効果は劣下する。この霜をとる
ためには、温度センサ１２によつて、室外熱交換
器５の蒸発温度が所定温度以下の除霜条件を検出
して、四方弁３を切換え、室外側送風機１０を停
止させ、冷媒サイクル８を一時的に冷房サイクル
に切換える。それにより室外熱交換器５を凝縮器
として動作させ、冷媒による加熱で霜を溶かし去
り、一定時間後再び四方弁３を切換え送風機１０
の運転を開始して暖房運転に入る。

ところが、暖房運転において、室温が高くなり
過ぎ、過負荷状態になると、冷媒の高圧化を保護
するため、室外側送風機１０を停止させる過負荷
保護運転制御が一般に行われる。このような状態
においても室外熱交換器５の蒸発温度が低下し、
時には除霜条件になる場合がある。しかしこと場
合での室外熱交換器５の着霜量は少なく、除霜運
転を行つたとしても一瞬にして、除霜完了するく
らいの着霜量である。従つてこのような過負荷保
護運転中において通常の除霜制御を行うと、不必
要な過剰な除霜運転となり、エネルギー損失とな
るばかりでなく、不必要な冷房サイクルへの切換
えのため、室温が低下し快適性を損うし、不必要
な四方弁の切換えにより不快な冷媒音を発する等
の欠点を有していた。

［発明の概要］ この発明は以上の欠点を除去するためになされ
たもので、過負荷保護運転中においては、除霜条
件になつても直ちに除霜運転に入らずに、室外側
送風機を一定時間運転させて、その後においても
除霜条件であつた場合にはじめて除霜運転に入る
よう制御することによつて、過負荷保護運転中に
おける無駄な除霜運転を防止するヒートポンプ式
空気調和機の除霜装置を提供することを目的とし
ている。

［発明の実施例］ 第２図はこの発明の一実施例を示すシステム構
成図で、図において１３は、暖房時の室内熱交換
器温度センサ１１である凝縮温度検出手段、１４
は、暖房時室外熱交換器温度センサ１２である蒸
発温度検出手段、１５，１６は、これら温度検出
手段１３，１４からの温度信号をデジタル信号に
変換するＡ／Ｄ変換器、１７は、マイクロプロセ
ツサ等の中央処理装置（以下CPUという）、１８
はＡ／Ｄ変換器１５からの凝縮温度Tcが室温の
高い過負荷時高圧保護温度である設定温度T1以
上であることを検出する過負荷状態検出手段、１
９はＡ／Ｄ変換器１６からの蒸発温度Teが除霜
条件温度である設定温度T2以下であることを検
出する除霜条件検出手段、２０は、過負荷状態検
出手段１８、除霜条件検出手段１９からの信号を
処理して、過負荷状態検出手段１８からの過負荷
状態信号のみの時は過負荷保護運転信号を、除霜
条件検出手段１９からの除霜条件信号のみの時は
除霜運転信号を、前記両手段１８，１９からの信
号が共に入力された時は室外側送風機運転信号を
出力する処理回路、２１は、処理回路２０からの
信号で制御される制御リレー駆動回路、２２は室
外側送風機リレー、２３は四方弁リレーで、制御
リレー駆動回路２１は処理回路２０からの過負荷
保護運転信号により室外側送風機リレー２２を停
止側に駆動し、除霜運転信号により室外側送風機
リレー２２を停止、四方弁リレー２３を冷房サイ
クル側に駆動し、室外側送風機運転信号により、
室外側送風機リレー２２を運転側に駆動する。

次にその動作を説明する。今、室内熱交換器４
の凝縮温度TcがT1以下の正常な暖房運転時に、
室外熱交換器５に着霜が生じたとすると、蒸発温
度検出手段１４からＡ／Ｄ変換器１６をへて
CPU１７に取り込まれる温度信号Teが低下し、
CPU１７内の除霜条件検出手段１９がTe≦T2の
除霜条件を検出し、検出信号を処理回路２０に出
力する。一方過負荷状態検出手段１８は過負荷状
態を検出していないので出力はなく、処理回路２
０から除霜運転信号が出力される。この信号によ
つて制御リレー駆動回路２１が制御され、一定時
間室外側送風機リレー２２を停止側に、四方弁リ
レー２３を冷房運転側に駆動する。

次に暖房運転時に過負荷状態となつた時の動作
を第３図を参照して説明する。第３図ａは凝縮温
度Tc、蒸発温度Teの変化を示すタイムチヤー
ト、同図ｂは室外側送風機リレー２２及び四方弁
リレー２３の動作状態を示すタイムチヤートであ
る。暖房運転時圧縮機１が過負荷となり、凝縮温
度検出手段１３からＡ／Ｄ変換器１５をへて
CPU１７に取り込まれる凝縮温度信号Tcが上昇
していき設定温度T1を越え、時点t1において、
検出手段１８が過負荷状態を検出する。その検出
信号によつて処理回路２０から過負荷保護運転信
号が出力される。それに応じて制御リレー駆動回
路２１は室外側送風機リレー２２を停止側に駆動
し、室外側送風機１０を停止させる。それによつ
て室外熱交換器５の熱交換機能は低下し、それの
蒸発温度Teは減少していき、室内熱交換器４の
凝縮温度Tcの上昇は止まり漸減状態となり冷媒
の高圧化が防止される。しかしこの状態での運転
が続けられると室外熱交換器５の蒸発温度Teは
低下を続け、ついに時点t2で除霜条件検出手段１
９が除霜条件Te≦T2を検出する。この時点では
過負荷状態検出手段１８からも過負荷状態検出信
号が出力されているため、処理回路２０は室外側
送風機運転信号を一定時間TMの間出力する。そ
れにより制御リレー駆動回路２１は室外側送風機
リレー２２を運転側に一定時間TMの間駆動す
る。室外側送風機１０の運転によつて、室外熱交
換器５による熱交換、即ち外気からの熱吸収が促
進され、室外熱交換器５の温度は上昇する。この
運転状態ではもともと室内熱交換器４側の冷媒温
度は高いので、普通、この室外側送風機１０の運
転再開によつて、室外熱交換器５の温度は上昇
し、霜は直ちに除去される。以下は、過負荷が解
消される迄、送風機１０の断続運転が繰返され
る。しかし、もし送風機１０の運転再開後一定時
間TM経過したt3時点に達しても、まだ除霜条件
検出手段１９が除霜条件を検出している時のみ、
室外側送風機リレー２２を停止側に、四方弁リレ
ー２３を冷房サイクル側に切換えて、時点t4迄の
一定時間、除霜運転が行われる。この除霜運転に
よつて室内熱交換器４の温度は低下し、室外熱交
換器５の温度は上昇し、過負荷状態も除霜条件も
共に解消し、時点t4以後は再び暖房運転が行われ
る。

なお、上記実施例では、過負荷状態の検出に室
内熱交換器４の凝縮温度上昇を検出したが、圧縮
機駆動用モータ２の付勢電流、即ち圧縮機駆動電
流が所定設定値以上になることを検出するように
してもよい。

第４図は、この場合の実施例を示すシステム構
成図で、図において１４，１６，１７，１９ない
し２３は第２図と同一であり、２４は圧縮機駆動
電流検出手段で、駆動電流に比例した電流Icを取
り出す。２５はＡ／Ｄ変換器、２６は、Icが、室
内熱交換器４内圧力の許容限界時の圧縮機駆動電
流に相当する設定値Io以上となつた時信号を出す
過負荷状態検出手段である。この実施例では圧縮
機駆動電流に比例した電圧をデジタルに変換し
て、CPU１７内で設定値を比較したが、圧縮機
駆動電流に比例した電圧Icを、所定の設定レペル
電圧Ioとを比較器にてアナログ的に比較し、Ic≧
Ioとなつた時生ずる信号をCPU１７に入力する
ようにしてもよい。

［発明の効果］ この発明は、以上のように圧縮機の過負荷保護
運転中における除霜条件検出に対して、直ちに除
霜運転に入らずに、室外側送風機を一定時間運転
させるようにしたので、不必要な除霜運転による
エネルギー損失、室温低下による不快感、並びに
四方弁切換音の多発を減少させることができる効
果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明方式が適用される一般のヒ
ートポンプ式空気調和機の構成図、第２図は、こ
の発明の一実施例を示すシステム構成図、第３図
は、その動作説明図、第４図は、この発明の他の
実施例を示すシステム構成図である。 図において、１は、圧縮機、３は四方弁、４は
室内熱交換器、５は室外熱交換器、６は膨張弁又
は毛細管、７は冷媒配管、８は冷媒サイクル、９
は室内側送風機、１０は室外側送風機、１９は除
霜条件検出手段、１８，２６は圧縮機過負荷状態
検出手段、２０は処理回路、２１は制御リレー駆
動回路、２２は室外側送風機リレー、２３は四方
弁リレーである。図中同一或は相当部分は同一符
号をもつて示している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮機と、冷媒サイクル切換用四方弁と、暖
   房サイクルにおいて凝縮器、冷房サイクルにおい
   て蒸発器となる室内熱交換器と、暖房サイクルに
   おいて蒸発器、冷房サイクルにおいて凝縮器とな
   る室外熱交換器と、そして膨張弁又は毛細管とか
   らなる冷媒サイクル、室内側送風機、室外側送風
   機、上記室外熱交換器の除霜条件を検出する除霜
   条件検出手段、及び上記圧縮機の暖房過負荷状態
   を検出する過負荷状態検出手段を備え、この手段
   による暖房過負荷状態の検出により上記室外側送
   風機を停止しての過負荷保護運転を行い、上記除
   霜条件検出手段による除霜条件の検出により、上
   記室外側送風機を停止し四方弁を切換えての除霜
   運転を所定時間行うようにしたヒートポンプ式空
   気調和機の除霜装置において、上記過負荷状態検
   出手段からの過負荷状態信号のみ入力の時は上記
   過負荷保護運転を行なわせる過負荷運転信号を、
   上記除霜条件検出手段からの除霜条件信号のみ入
   力の時は上記除霜運転を行なわせる除霜運転信号
   を、上記過負荷状態信号と除霜条件信号が共に入
   力されたときは室外側送風機を一定時間駆動させ
   る室外側送風機運転信号を出力する処理回路を備
   えたことを特徴とするヒートポンプ式空気調和機
   の除霜装置。 ２ 上記除霜条件検出手段は、上記室外熱交換器
   の蒸発温度が所定設定温度以下を検出する手段で
   ある特許請求の範囲第１項記載のヒートポンプ式
   空気調和機の除霜装置。 ３ 上記圧縮機の過負荷状態検出手段は、上記室
   内熱交換器の凝縮温度が所定設定温度以上を検出
   する手段である特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載のヒートポンプ式空気調和機の除霜装置。 ４ 上記圧縮機の過負荷状態検出手段は、上記圧
   縮機の駆動電動機電流が所定設定電流値以上にな
   つたことを検出する手段である特許請求の範囲第
   １項又は第２項記載のヒートポンプ式空気調和機
   の除霜装置。