JPH0435662B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は逆サイクルによる除霜（デフロスト）
を行わせる機構を有する空冷ヒートポンプ冷凍機
において液戻りを防止して安全性に富む除霜装置
の構成に関する。

（従来の技術） アンローダ機構を有する圧縮機を運転し、かつ
除霜サイクルに切換えて熱源側コイルに付着した
霜を融かす空冷ヒートポンプ式冷凍機において、
特に差圧式の四路切換弁を使用する場合に切換え
が速やかに行われるため、高圧側と低圧側の圧力
変動が激しくて圧縮機への液戻りが起るおそれが
ある。

かゝる液戻り現象を排除し得る除霜運転が行え
る装置としては、特公昭59−6345号公報等によつ
て公知のものが従来からあるが、これは、除霜開
始信号の発生時から一定時間アンローダ機構を作
動させて圧縮機を低能力運転させた後、高能力運
転に切換えるよう構成したものである。

（発明が解決しようとする問題点） 上述の従来装置は低能力運転の時間を長くする
とヒートポンプ式冷凍機の積算暖房能力の大巾な
低下をもたらして好ましくなく、逆に時間を短く
して急激に負荷率をあげると液戻りが完全に避け
られないおそれがあることから、低能力運転を行
わせる時間を適正値に設定することは可成り難か
しかつた。また、急激に負荷率をあげる切換え直
後にどうしても液戻りが生じ易いために、低能力
運転の時間を可成り長くせざるを得なくて積算暖
房能力の高率維持が難かしいのも問題であつた。

本発明はかゝる従来の装置が有する欠陥を排除
しようとして成されたものであつて、除霜開始時
の圧縮機能力を低能力から段階的に漸増させるこ
とによつて、液戻りの排除と積算暖房能力の高率
維持とを併用させ果させようとする点を目的とす
る。

（問題点を解決するための手段） しかして本発明は、複数段のアンローダ機構１
０を有する圧縮機１を運転し、かつ除霜サイクル
に切換えて、熱源側コイル３に付着した霜を融か
す除霜運転を除霜指令器２６の除霜指令により行
わせる共に、熱源側コイル３に接続したガス管中
の圧力が所定の設定圧になつたとき、除霜完了指
令器１２を作動させて、この指令にもとづき除霜
運転を停止せしめる空冷ヒートポンプ式冷凍機に
おいて、前記複数段アンローダ機構１０は少なく
とも100％能力、中間能力及び中間能力よりも低
い最少能力に圧縮機１を制御可能とする一方、前
記除霜運転時、前記熱源側コイル３に接続したガ
ス管中の圧力が前記除霜完了指令器１２の作動時
の圧力よりもやや低い所定設定圧力に達したと
き、融霜検知信号を発する融霜検知手段１５を設
け、さらに前記除霜指令によつて作動し圧縮機１
が最小能力になるよう前記アンローダ機構１０を
制御せしめると共にこの状態を所定短時間保持す
る第１能力制御手段１３と、前記第１能力制御手
段１３に続いて切り換わり作動し圧縮機１が中間
能力となるように前記アンローダ機構１０を制御
せしめると共にこの状態を所定短時間保持し、そ
の後アンローダ機構１０を不作動にする第２能力
制御手段１４と、前記融霜検知手段１５からの検
知信号を受信して前記第２能力制御手段１４に続
いて切り換わり作動し、圧縮機１が中間能力とな
るように前記アンローダ機構１０を制御せしめる
と共にこの状態を前記除霜完了指令器１２の除霜
完了指令発令まで保持する第３能力制御手段１６
とを具備せしめたことを特徴とする。

（作用） 本発明は除霜開始時は液戻り防止のために圧縮
機１を栄小能力で運転し、つづいて短時間のうち
に中間能力まで増大させる除霜運転を行わせるこ
とにより、圧縮機１への液戻りを防止しながら可
及的に短時間で最大能力に至らせて効率の良い除
霜運転が可能となる。

（実施例） 以下、本発明の１実施例を添付図面にもとづい
て説明する。

第１図は空冷ヒートポンプ式冷凍機であつて、
１はアンローダ機構１０を有する圧縮機、２は四
路切換弁、３は熱源側対空気熱交換器（以下熱源
側コイルと称す）、４は冷媒調節器、５は冷房用
膨脹弁、６は利用側対水熱交換器（以下利用側コ
イルと称す）、７は暖房用膨脹弁、８Ａ〜８Ｄは
整流用各逆止弁、９はアキユムレータであつて、
相互を図示した配管接続を行うことによつて密閉
回路となし、公知の可逆冷凍サイクルを形成せし
め、冷房サイクルは冷媒は実線矢示の流通となつ
て、熱源側コイル３が凝縮器、利用側コイル６が
蒸発器となつて、利用側コイル６において冷房用
の冷水が得られる。

また、暖房サイクルは冷媒が破線矢示の流通と
なつて、熱源側コイル３が蒸発器、利用側コイル
６が凝縮器となつて、利用側コイル６において暖
房用の温水が得られる。

圧縮機１におけるアンローダ機構１０は、３個
のアンローダ制御弁１１Ａ〜１１Ｃを有してい
て、それ等を全て非作動の閉弁状態とした場合に
は圧縮機１が100％能力となり、第１アンローダ
制御弁１１Ａを開弁作動させた場合には、70％能
力となり、また第２アンローダ制御弁１１Ｂを開
弁作動させた場合には、40％能力となり、また、
第３アンローダ制御弁１１Ｃを開弁作動させた場
合には、12％能力となるように設けられている。

なお、このとき一つのアンロード弁が開のと
き、他の２つのアンロード弁は閉制御される。

この場合の12％能力とは、通常の低負荷時にお
いて用いる小能力に比しさらに低い値であつて、
スクリユー形圧縮機を例にあげると、気体圧縮を
殆ど行わなくて単なるポンプ作用をなす如き極小
能力に相当するものである。

なお、アンローダ機構１０としては、この他に
圧縮機１を駆動するモータの回転速度を無段階あ
るいは段階的に制御することにより圧縮能力の制
御を行い得るものであつてもよく、また、能力低
減率を前記例とは異ならしめたものでもよく、各
種の能力制御機構を総称してアンローダ機構と呼
んでいる。

上記冷凍機は暖房運転の際に、前記熱源側コイ
ル３の伝熱部分に着霜が生じるので、その場合に
は冷凍サイクルを冷房サイクルに切換えて自身の
冷媒が保有する熱によつて除霜を行わせるが、熱
源側コイル３には図示しないが着霜を検出して除
霜指令を発する除霜指令器、例えばコイル温度検
知器が設けられ、一方、四路切換弁２と熱源側コ
イル３とを接続するガス管の途中には第１高圧々
力開閉器１２を介設せしめて、この開閉器１２を
除霜が完了したことを圧力の上昇によつて検知し
除霜完了指令を発する除霜完了指令器１２を利用
している。

しかして上記冷凍機には、前記アンローダ機構
１０に関連して、除霜運転時の圧縮機能力を制御
する除霜出力制御系を付設せしめており、該制御
系は第１能力制御手段１３、第２能力制御手段１
４、融霜検知手段１５及び第３能力制御手段１６
から形成している。

上記除霜出力制御系は、冷凍機の運転全般を集
中制御するマイクロ・コンピユータ中に機能の一
部として組込ませ、あるいは有接点方式による回
路で形成することも可能であるが、融霜検知手段
１５については、例えば四路切換弁２と熱源側コ
イル３とを接続するガス管中に前記高圧々力開閉
器１２と協調的な関係を存して介設した第２高
圧々力開閉器が利用されるものであつて、前記除
霜完了指令器としての第１高圧々力開閉器１２が
完全除霜によつて高圧々力の上昇（18Kg／cm²以
上）に伴い常開接点を閉成するのに対して、それ
よりも圧力が低く、例えば15Kg／cm²以上になると
常開接点を閉成して、霜の大部分が溶けて若干量
着霜した状態になつていることを圧力の変化で検
知し指令信号を発することができるように構成し
ている。

次に第１能力制御手段１３は、前記除霜指令器
の除霜指令を受けて作動し、第３アンローダ制御
弁１１Ｃに開弁出力を発してアンローダ機構１０
を制御せしめ、圧縮機１を12％能力の最小能力に
低下させると共に、これを所定時間例えば30秒程
度保持するよう構成している。

また、第２能力制御手段１４は、前記第１能力
制御手段１３に続いて切り換り作動し、第３アン
ロード制御弁１１Ｃを閉とし、第２アンロード制
御弁１１Ｂを開とし、所定短時間例えば約30秒を
経過した後、第２アンローダ制御弁１１Ｂを閉と
し、かつ第１アンローダ制御弁１１Ａの閉状態を
持続してアンローダ機構１０を最大能力まで段階
的に逓増するよう段階的に制御せしめて最終段の
100能力では当然アンローダ機構を不作動にする
よう構成している。

さらに第３能力制御手段１６は、前記融霜検知
手段１５としての第２高圧々力開閉器１５が15
Kg／cm²の高圧々力を検知して指令信号を発する
と、これを受けて第２アンローダ制御弁１１Ｂに
開出力を発し、圧縮機１を40％能力に低下させる
ためにアンロード機構１０を制御せしめるよう構
成している。

叙上の各機能を有する除霜出力制御系において
各能力制御手段１３，１４，１６は第２図に示す
シーケンスコントローラ１７内に設けられてい
て、このシーケンスコントローラ１７は入力端子
部１８に対して、後記する除霜指令器２６のリレ
ー２５の接点２５ａ、第１・２高圧々力開閉器１
２，１５、運転用リレー、水循環ポンプ２４用リ
レー、停止用リレー、冷暖切換リレー、冷温水温
度調節器等の各種指令器が入力指令を与える機器
として夫々接続され、一方、出力端子部１９に対
しては、圧縮機１用電磁開閉器の電磁コイル２
０、四路切換弁２の電磁ソレノイド２Ｓ、熱源側
コイル３のフアン２３モータ用電磁開閉器の電磁
コイル２１、利用側コイル６水循環ポンプ２４用
電磁開閉器の電磁コイル２２、前記第１乃至第３
アンローダ制御弁１１Ａ〜１１Ｃの電磁ソレノイ
ド１１AS〜１１CS、タイマサーモ方式の除霜指
令器２６及びそのリレー２５が駆動出力を与える
機器として夫々接続されている。

しかしてシーケンスコントローラ１７は周知の
マイクロコンピユータからなつていて、前記入・
出力端子部１８，１９、電源回路、入力回路、タ
イマ回路、出力回路、演算制御回路、プログラム
カウンタ、Ｐ−ROM、演算結果メモリを備えて
いて、冷温水設定温度、過電流、異常高圧々力、
熱源側コイル温度、圧力、外気温度、などの各基
本制御値や、リレーシーケンスの制御内容をＰ−
ROMに記憶させておいて、冷房、暖房各運転の
際における圧縮機１の発停、能力制御、暖房とデ
フロストとの間の運転切換え、ポンプダウン運転
などをＰ−ROMに書込まれたプログラム内容の
指示に基いて随時行わせるよう出力信号を発する
ものである。

以上説明した電気制御回路ならびに第３図のフ
ローチヤートによつて、暖房運転中の除霜運転と
の切換え制御について説明する。

暖房運転開始の指令を押釦スイツチの操作等に
よつて発せしめると、シーケンスコントローラ１
７は利用側コイル６の水温と設定温度とを比較し
て暖房運転の必要があると判断すれば、前記各電
磁コイル２０，２１，２２に励磁のための出力を
発する。

かくして圧縮機１、熱源側コイル３のフアン２
３、利用側コイル６の水循環用ポンプ２４は夫々
付勢して第１図において冷媒が破線矢示方向に流
れる冷凍サイクルが形成され暖房運転が開始され
る。

なお、圧縮機１の起動の際に前記各アンローダ
制御弁１１Ａ〜１１Ｃの順序励磁を行わせて、小
能力運転から順次能力を増大せしめるアンローダ
運転を適宜行わせる。

この暖房運転中に熱源側コイル３に着霜が進行
してくる除霜指令器２６が作動して除霜指令を発
する(イ)ので、電磁ソレノイド２Ｓを励磁させて四
路切換弁２を冷房側に切換えると共に、電磁コイ
ル１９を消磁させて熱源側コイル３のフアン２３
を停止せしめると同時に、第１能力制御手段１３
を作動せしめるようシーケンスコントローラ１５
は指令を発する(ロ)。

かくして冷凍機は除霜運転に切換つて高圧冷媒
が熱源側コイル３内に流れ込むことにより除霜が
開始されるが、この場合、第１能力制御手段１３
の作動によつて電磁ソレノイド１１CSを励磁さ
せてアンローダ制御弁１１Ｃを開弁状態に保持さ
せる(ハ)。

従つて圧縮機１は12％の最小能力の下で運転さ
れることとなり、液戻りを起させない除霜への切
換えが成される。

この最小能力による除霜運転が30秒経過したか
どうかのチエツク(ニ)を行つて30秒経過すると第１
能力制御手段１３を非作動に転じさせると共に、
第２能力制御手段１４を作動せしめる(ホ)。

第２能力制御手段１４は作動と同時に電磁ソレ
ノイド１１BSを励磁させ、かつ、電磁ソレノイ
ド１１CSを非励磁にさせる出力を発するので、
アンローダ機構１０は第３アンローダ制御弁１１
Ｃ及び第１アンローダ制御弁１１Ａを閉弁に、第
２アンローダ制御弁１１Ｂを開弁に夫々作動させ
る(ヘ)こととなつて圧縮機１は40％能力に段階的に
増加する。

この40％能力運転が例えば30秒経過したかどう
かのチエツク(ト)を行つて30秒が経過したとき、第
２能力制御手段１４は励磁中の第２電磁ソレノイ
ド１１BSを非励磁に転じさせる出力を発するの
で、アンローダ機構１０は全てのアンローダ制御
弁１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを閉弁に夫々作動させ
る(チ)こととなつて作動が解除される結果、圧縮機
１は100％能力に段階的に増加する。

以上のように除霜開始から１分を経過した時点
で第２能力制御手段１４は作動完了し、以後は圧
縮機１が全能力で除霜のための圧縮運転を行い、
その運転態様は第４図に示す通りである。

しかして除霜運転の開始と同時に第２高圧々力
開閉器１５が圧力検出を行つているが、除霜が進
行して霜の大部分が融けた状態となつて高圧々力
が15Kg／m²となるのを検知し前記開閉部１５が作
動したことをチエツク(リ)すると、第３能力制御手
段１６を作動状態に保持せしめ（ヲ）て、電磁ソ
レノイド１１BSを励磁させて第２アンローダ制
御弁１１Ｂを開弁状態に保持させ（ワ）る。

かくして100％能力で運転していた圧縮機１は
アンローダ機構１０の作動によつて40％能力に低
下し除霜運転を持続するために、除霜完了前の高
圧々力の上昇は第５図に示す如く緩やかになり、
除霜が完了する時点になると高圧々力が18Kg／cm²
に上昇するので第１高圧々力開閉器１２が作動す
る。

従つて、シーケンスコントローラ１７は第１高
圧々力開閉器１２の作動をチエツク(カ)して電磁ソ
レノイド２Ｓの励磁を解いて四路切換弁２を暖房
側に切換えると共に、電磁コイル２１を励磁させ
て熱源側コイル３のフアン２３を付勢せしめる
（ヨ）。

つづいて除霜完了指令器としての第１高圧々力
開閉器１２及び第２高圧々力開閉器１５が最初の
状態に復することによつて第３能力制御手段１６
はサーモ自動制御によるはじめの暖房運転に切換
えられる。

なお、デフロスト終了時の切換えによる暖房運
転の開始は冷凍サイクルの切換えが成されるので
圧縮機１への液戻りを防止するために除霜運転開
始時と同じく、第１能力制御手段１３と第２能力
制御手段１４を利用して圧縮機能力を小能力から
段階的に漸増するようにすることは好ましい態様
であり、この状態は第４図に示す通りである。

以上述べた実施例は除霜運転の開始時に圧縮機
１を最小能力から全能力まで段階的に漸増させる
よう制御しているので液戻りを確実に防止でき
る。

また、除霜運転の際に霜の大部分が融けるまで
は圧縮機１を100％高能力で運転して除霜能力を
高く保持し、その後の除霜完了までは低能力で運
転して熱源側コイル３における圧力の上昇を緩や
かに制御するようにしているので除霜完了の誤検
出を起生させないで残留フロストを排除し、確実
な除霜を行わすことができる。

なお、以上の実施例では除霜開始時から圧縮機
１の能力12％→40％→100％と制御したが、これ
は12％→40％→70％→100％（第４図破線参照）
と制御してもよくこの場合いずれの能力制御運転
も例えば30秒ずつ行うようにすればよい。

（発明の効果） 本発明は以上詳述した如く、除霜運転開始時に
アンローダ機構１０を作動させて圧縮機１を最小
能力から最大能力まで短時間中に段階的に漸増す
るよう能力制御を行わせているので、圧縮機１の
吸入力が小さくなり液戻り量を極端に少くでき、
圧縮機での液圧縮を確実に防止し得る。

しかも最初の圧縮機１能力をアンローダ機構１
０で可能な最小能力に設定しているので、液戻り
を抑えながら短時間中に速やかに100％能力まで
移行できることから、デフロスト所要時間を短く
保持し得て積算暖房能力を高めることが可能であ
り、特にスクロール、スクリユーなどの回転圧縮
機を持つ冷凍機に使用して顕著な効果が奏され
る。

また除霜完了前において、アンローダ機構１０
を作動させて圧縮機１を100％能力から中間能力
に設定するので、除霜完了前の高圧圧力の上昇は
緩やかなものとなり、前記除霜完了指令器１２に
おける除霜完了の誤検出を起生させないで残留フ
ロストを除去し、確実な除霜を行わせることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に係るヒートポンプ
冷凍機の装置回路図、第２図は同じくシーケンス
コントローラの概要図、第３図は本発明の１実施
例に係る除霜運転態様を説明するフロー線図、第
４図及び第５図は同じく除霜運転特性線図であ
る。 １……圧縮機、１０……アンローダ機構、１２
……除霜完了指令器、１３……第１能力制御手
段、１４……第２能力制御手段、２６……除霜指
令器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数段のアンローダ機構１０を有する圧縮機
   １を運転し、かつ除霜サイクルに切換えて、熱源
   側コイル３に付着した霜を融かす除霜運転を除霜
   指令器２６の除霜指令により行わせる共に、熱源
   側コイル３に接続したガス管中の圧力が所定の設
   定圧になつたとき、除霜完了指令器１２を作動さ
   せて、この指令にもとづき除霜運転を停止せしめ
   る空冷ヒートポンプ式冷凍機において、前記複数
   段アンローダ機構１０は少なくとも100％能力、
   中間能力及び中間能力よりも低い最少能力に圧縮
   機１を制御可能とする一方、前記除霜運転時、前
   記熱源側コイル３に接続したガス管中の圧力が前
   記除霜完了指令器１２の作動時の圧力よりもやや
   低い所定設定圧力に達したとき、融霜検知信号を
   発する融霜検知手段１５を設け、さらに前記除霜
   指令によつて作動し圧縮機１が最小能力になるよ
   う前記アンローダ機構１０を制御せしめると共に
   この状態を所定短時間保持する第１能力制御手段
   １３と、前記第１能力制御手段１３に続いて切り
   換わり作動し圧縮機１が中間能力となるように前
   記アンローダ機構１０を制御せしめると共にこの
   状態を所定短時間保持し、その後アンローダ機構
   １０を不作動にする第２能力制御手段１４と、前
   記融霜検知手段１５からの検知信号を受信して前
   記第２能力制御手段１４に続いて切り換わり作動
   し、圧縮機１が中間能力となるように前記アンロ
   ーダ機構１０を制御せしめると共にこの状態を前
   記除霜完了指令器１２の除霜完了指令発令まで保
   持する第３能力制御手段１６とを具備せしめたこ
   とを特徴とする空冷ヒートポンプ式冷凍器の除霜
   装置。