JPH045979Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はデフロスト補助熱源として電気ヒータ
を冷媒加熱用に備えたヒートポンプ式空気調和機
に関し、特にデフロスト運転を規定電力範囲内で
効率的に行わせるようにしたものである。

（従来の技術） ヒートポンプ式空気調和機のデフロスト補助熱
源として電気ヒータを冷媒加熱用に備えた構造の
ものがあるが、これは融霜のために用いられる冷
媒に熱量を与えるようにした構成であつて、熱源
としては効果的であるが、単に圧縮機の駆動と同
時に電気ヒータに通電したのでは、装置全体の消
費電力が当然増加して電源設備容量を必要以上に
増大させたり、契約電力の増加をもたらす問題が
あるので、運転方法を工夫する必要がある。

そこで装置全体の消費電力が規定電力値を超過
しないように制御する試みが従来から成されてい
て、その一例が実開昭59−110839号公報に開示さ
れているが、これは、圧縮機の消費電力と補助電
気ヒータの消費電力の合計が一定となるように上
記電気ヒータの容量を調節するようにしたもので
ある。

（考案が解決しようとする問題点） 上述する従来の装置では、圧縮機が定速度で駆
動されて最大定格電力が設計時点で決まるような
出力一定のものであれば、電気ヒータを併用する
場合にその容量を予め設定しておくことができる
ので、この設定容量で加熱運転させれば良く、簡
単に制御できるが、最近になつてインバータ方式
の圧縮機が普及してきて、圧縮機を負荷に応じた
能力可変構造にしたものが多用される傾向になつ
てくると、このような簡単な容量制御では種々の
不都合な問題が生じてくる。

すなわち、インバータ方式を採用したヒートポ
ンプ式空気調和機の場合は、30Hz〜120Hzの範囲
で運転制御させるものが殆どで、かかる能力可変
特性を活用してデフロスト運転の際に周波数を
120Hz近辺に増大させて、短時間にデフロストを
完了させるようにしたものが多いが、液バツクの
問題がある。

しかも、この場合に容量制御機構を具備させた
のでは、複雑な構造で高コストの付帯設備を付設
することとなり、不経済であるとともに、デフロ
スト運転時の液バツクを完全に防止できない問題
もある。

かかる問題点に対処して本考案は従来の欠点の
解消をはかるべく成されたものであつて、特に既
設の圧縮機容量制御機構を有効に活用して圧縮機
の容量を増減し、電気ヒータは定格容量のまま十
分加熱の用に供する構成としたことにより、電源
設備容量の増大化を抑えて、低経済運転の実現を
果し、併せて装置コストの低廉化を期そうとする
ものである。

（問題点を解決するための手段） しかして本考案は、ヒートポンプ式空気調和機
において、能力可変形電動圧縮機１と、対空気形
熱減側コイル３と、前記熱源側コイル３のデフロ
スト運転時に出口側となるコイル端に接続した冷
媒配管に冷媒との熱交換可能に設けて、少くとも
デフロスト運転時に通電せしめる電気ヒータ１５
と、デフロスト運転時に前記電気ヒータ１５の電
力と運転中の電動圧縮機１の電力との合計が、所
定値以下に保持される如く前記電動圧縮機１の能
力を調節する圧縮機能力調節手段１９とを夫々備
えしめたことを特徴とする。

（作用） 本考案は空気調和機がインバータ方式などの能
力可変形電動圧縮機１を備えている場合に、既設
の圧縮機容量制御装置をそのまま用いて合計電力
の調節が簡単に行える。

しかも、電気ヒータ１５を所要容量最大限で利
用できるのでデフロストを効率良くかつ短時間に
処理でき、しかも圧縮機に戻る冷媒を乾きガスに
維持して液圧縮を防止することが可能である。

（実施例） 以下、本考案の実施例を添付図面にもとづき詳
述する。

第１図は本考案の第１実施例に係る外気熱源ヒ
ートポンプ式空気調和機であつて、図において１
は能力可変形電動圧縮機、例えばインバータによ
つて30Hz〜120Hzの間で無段階的に変換された
周波数を持つ交流電圧が誘導電動機に与えられる
ことによつて圧縮機の回転数が無段階的に制御さ
れるインバータ制御用圧縮機であり、２は四路切
換弁、３は室外側に設置された対空気形熱源側コ
イル、４は逆止弁８が並列接続された暖房用膨張
機構、５は逆止弁が並列接続された冷房用膨張機
構、６は室内側に設けた利用側コイル、７はアキ
ユムレータであつて、これ等各機器は冷媒配管に
より連結され、公知の可逆冷凍サイクルを形成し
ている。

上記空気調和機は、四路切換弁２を図示の実線
示弁作動にセツトすることによつて、利用側コイ
ル６が凝縮器に、熱源側コイル３が蒸発器に夫々
作用する暖房サイクルを形成し、一方、四路切換
弁２を破線示弁作動にセツトすることによつて、
熱源側コイル３が凝縮器に、利用側コイル６が蒸
発器に夫々作用する冷房サイクルを形成するよう
になつている。

なお、１３は熱源側コイル３用の室外側フア
ン、１４は利用側コイル６用の室内側フアンを
夫々示している。

そして、以上の如く構成してなる冷凍サイクル
において、圧縮機１の吐出側と四路切換弁２の流
入ポートとを接続する高圧ガス管と、熱源側コイ
ル３と暖房用膨張機構４とを接続する液管とに亘
らせて、暖房サイクル時に四路切換弁２、利用側
コイル６、逆止弁９及び暖房用膨張機構４を側路
してホツトガスを熱源側コイル３に導くホツトガ
スバイパス路１１を接続せしめると共に、このホ
ツトガスバイパス路１１の途中にデフロスト運転
時に開放させる電磁弁１２を分設せしめている。

さらに、熱源側コイル３と四路切換弁２の切換
ポートとを接続するガス管の途中には、デフロス
ト運転と暖房運転とのうち少くともデフロスト運
転の際に通電せしめる電気ヒータ１５を添設せし
めて、この部分のガス管内を流れる冷媒との熱交
換が可能なように取り付けている。

叙上の構成になる空気調和機は、暖房運転の際
には冷媒が実線矢示の流通方向に流れ、かつ、電
動圧縮機１は30Hz〜120Hzの間の制御周波数の電
圧が加えられることによつて能力調節が成され、
一方、冷房運転の際には冷媒が破線矢示の流通方
向に流れ、かつ、電動圧縮機１は30Hz〜90Hzの間
の制御周波数の電圧が加えられることによつて能
力調節されるようになつている。

また、電気ヒータ１５はデフロスト運転の際に
スイツチ回路１８を介して商用電源１０が供給さ
れ、全出力で加熱運転される。

また、前述の如く、電動圧縮機１の電動機はイ
ンバータ回路１７を介して30〜120Hzの間で選定
された制御周波数を持つ出力電圧が供給されるよ
うになつている。

それ等インバータ回路１７及びスイツチ回路１
８は制御装置１６からの指令で制御されると共
に、作動の状態をこの制御装置１６に制御情報と
してフイードバツクさせるように設けられる。

上記制御装置１６はヒートポンプ式空気調和機
を、冷房、暖房、デフロストの各運転に切換え、
また室温を設定値に保持するための運転制御を行
わせるための制御手段と、デフロスト運転時にの
み作動させる圧縮機能力調節手段１９とを備えて
おり、この圧縮機能力調節手段１９は、ホツトガ
スバイパスを行わせるために運転せしめる電動圧
縮機１の電力と補助熱源として作動せしめる電気
ヒータ１５の電力とを合計した値が、規定値例え
ば契約電力以下に常時保持される如く監視し、か
つ電動圧縮機１の能力を調節する機能を有するも
のであつて、例えば電気ヒータ１５が通電によつ
て定格電力で加熱運転しているときは、電動圧縮
機１を予め設定した制御周波数で運転させるよう
にインバータ回路１７に対し切換指令を発する如
く形成している。

この場合に、予め設定した制御周波数とは、例
えば、契約電力から電気ヒータ１５の定格電力を
差引いた電力よりも小さくて近似した値の入力を
電動圧縮機１に与えるのに必要な周波数に相当す
るものである。

叙上の構成になる空気調和機のデフロスト運転
の態様を第１図及び第２図により以下説明する。

熱源側コイル３が暖房運転中に着霜してくる
と、これを図示しない着霜検知器が検知しデフロ
スト運転指令を発することにより、デフロスト運
転のスタート指令が出される（ステツプイ）。

前記スタート指令の発信によつて室外側フアン
１３及び室内側フアン１４を停止させると共に、
電磁弁１２を開弁させる（ステツプロ）。

上記スイツチロの作動に同調して、電気ヒータ
１５にも通電指令を発し加熱作動せしめる（ステ
ツプハ）とともに、周波数制御作動中のインバー
タ回路１７に対して、予め設定しておいた前記制
御周波数（上限値）に切換えて出力させる指令を
発する（ステツプニ）。

このステツプニが圧縮機能力調節手段１９の作
動に相当するものである。

ところで、一般には定速圧縮機によるデフロス
ト運転を考えると、該デフロスト運転中は暖房運
転と比較して高圧が低く、圧縮機の消費電力は小
さい。

さらに、冷房定格条件と比較すると、冷房定格
時の消費電力の方が相当大きいので、デフロスト
時は制御周波数を高くしながらでも電源容量には
十分余裕がある。従つて、この差に相当する容量
以下のヒータを選定しておけば、デフロスト時に
電気ヒータ１５に通電しても、冷房定格条件はも
とより暖房定格条件における許容消費電力を超過
することが無いように運転することが可能であ
る。

一方、インバータ方式の如く可変速圧縮機で
は、デフロスト運転時に周波数を高めて運転する
場合には合計消費電力が大きくなり過ぎるおれば
があるが、上述の制御を行わせることによつて、
例えば周波数を90Hzに規制することにより、そ
の差に相当する容量の電気ヒータ１５を併行運転
させて、圧縮機に戻る冷媒を乾き状態に保持する
と共にデフロスト用熱源を冷媒に効果的に与える
ことが可能である。

このようにしてデフロスト運転が行われている
間、除霜検知器（図示せず）が除霜状態をチエツ
クして、除霜完了を検知すると（ステツプル）、
室外側フアン１３及び室内側フアン１４を運転さ
せ、かつ電磁弁１２を閉弁させ、さらにインバー
タ回路１７に対して上限値として発信していた指
令を解除し通常の制御状態に復させる（ステツプ
ヲ）。

かくして除霜運転は終了し通常の暖房運転に戻
され負荷に応じた能力での圧縮機運転が行われる
（ステツプワ）。

次に第３図及び第４図は本考案の第２実施例に
係る電気回路ブロツク図及びフロー線図であつ
て、この場合冷凍回路は第１図々示例と同じであ
るので省略している。

上記空気調和機における制御回路１６中の圧縮
機能力調節手段１９は電動圧縮機１の消費電力と
電気ヒータ１５の消費電力との合計電力を検出す
る要素を入力部に有して、図示例は電動圧縮機１
及び電気ヒータ１５に給電する電源母線に流れる
電流を検出する電流検出器２０が使用され、この
電流値から合計電力を換算値として判定し得るよ
うにしている。

なお、電流検出器２０に代えて直接電力を測定
し得る電力検出器を利用することも可能である。

この空気調和機のデフロスト運転の態様を第３
図及び第４図によつて説明する。

デフロスト運転のスタート指令発信（ステツプ
イ）から電気ヒータ１５の通電（ステツプハ）ま
では第１実施例と同じであり、電気ヒータ１５に
通電すると、制御回路１６では電源母線に流れる
電流のチエツクを行い（ステツプホ）、この検出
電流Ｉと予め契約電力相当電流として定めていた
最高設定電流Isとを比較して（ステツプヘ）、Ｉ
＜Iaの条件下では、さらに検出電流Ｉを前記最高
設定電流Isよりも稍々低い高設定電流Is′と比較さ
せ（ステツプチ）、Ｉ≧Is′であるとインバータ回
路１７に対し現在の周波数を維持させるための現
状保持指令を制御回路１６から発せしめ（ステツ
プリ）、逆にＩ＜Is′であるとインバータ回路１７
に対し運転下の制御周波数をΔHz例えば５Hzだけ
上昇させる指令を制御回路１６から発信せしめる
（ステツプヌ）。

一方、前記ステツプヘにおけるチエツクの結果
がＩ＜Isであると、インバータ回路１７に対し運
転下の制御周波数をΔHz例えば５Hzだけ低下させ
る指令を制御回路１６から発信せしめる（ステツ
プト）。

かくして検出電流ＩがIs＞Ｉ≧Is′の範囲内に保
持される状態が続くように能力制御を行わせるも
のであつて、ステツプヘ〜ステツプヌが圧縮機能
力調節手段１９の作動に相当する。

なお、一般には最大需要電力計と称されて消費
電力を監視する電力計が電源配線に装備されてい
るが、これは15分を時限とした電力の最大値が表
示されて、この値が契約電力に対し大きいか小さ
いかの判断資料となるものであるから、ステツプ
ヘ，チのチエツクを３〜５分毎に行つて運転周波
数を調節すれば契約電力を超過しないように能力
制御することが可能であつて所期の目的を達成し
得る。

このようにして行われるデフロスト運転の除霜
終了から暖房運転への切換えに至るステツプル〜
ステツプワは第１実施例の作動と同様であるから
説明を省略する。

（考案の効果） 以上詳述した如く本考案によれば、デフロスト
運転時において電気ヒータ１５の電力と運転中の
電動圧縮機１の電力との合計が所定値以下に保持
されるように電動圧縮機１の能力を調節すること
によつて、電源設備容量の増大、契約電力の増加
を抑えて、装置コスト及びランニングコストを上
昇させない合理的運転が可能であり、しかも許さ
れる最大能力によつてデフロストを行わせること
によつて除霜運転の短縮が果される。

さらに既設の圧縮機能力制御機構を利用する方
式であるので、電気ヒータ１５を追加するだけで
装置コストの上昇は極めて少く、汎用機に適用し
て頗る有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本考案の第１実施例に係る
装置回路図及びデフロスト運転フロー線図、第３
図及び第４図は本考案の第２実施例に係る電気回
路ブロツク図及びデフロスト運転フロー線図であ
る。 １……能力可変形電動圧縮機、３……対空気形
熱源側コイル、１５……電気ヒータ、１９……圧
縮機能力調節手段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 能力可変形電動圧縮機１と、対空気形熱源側コ
   イル３と、前記熱源側コイル３のデフロスト運転
   時に出口側となるコイル端に接続した冷媒配管に
   冷媒との熱交換可能に設けて、少くともデフロス
   ト運転時に通電せしめる電気ヒータ１５と、デフ
   ロスト運転時に前記電気ヒータ１５の電力と運転
   中の前記電動圧縮機１の電力との合計が所定値以
   下に保持される如く、前記電動圧縮機１の能力を
   調節する圧縮機能力調節手段１９とを備えてなる
   ことを特徴とするヒートポンプ式空気調和機。