JPH08193740A - 空気熱源ヒートポンプ冷温水機の除霜制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】空気側熱交換器２を上下二段に分割し、上段側
に電磁弁９を設ける。除霜運転開始後、高圧圧力センサ
７が判定値を検出すると、制御器６は空気側熱交換器２
の上段側は除霜が完了したと判断し電磁弁９を“閉”に
して除霜不十分な下段側へ強制的に冷媒ガスを流す。 【効果】空気側熱交換器２の全域に高温高圧の冷媒ガス
が流れるため除霜効率が高く、頻繁な暖房−除霜サイク
ル切換えが生じない。その結果暖房運転の高効率化を図
ることが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空気熱源ヒートポンプ冷
温水機の除霜制御に係り、特に、大形の空気側熱交換器
を垂直方向に設置した空気熱源ヒートポンプ冷温水機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術は、空気側熱交換器が着霜す
ると暖房サイクルを冷房サイクルに切換えて圧縮機から
吐出された高温高圧のガス冷媒を空気側熱交換器に流し
除霜を行い、圧力又は時間を判定手段として元の暖房サ
イクルに戻す（除霜終了）制御を行っている。この時除
霜効率を図るため、圧縮機の容量制御を含めた制御もあ
る。類似した公知例として特開平2−208436 号公報があ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は暖房サ
イクルを冷房サイクルに切換えて除霜する方式である
が、本方式は空気側熱交換器の構造まで考慮されていな
い。一般に空気側熱交換器は複数の伝熱管で構成されて
おり、また地面に対して垂直に設置されているのが普通
である。即ち、暖房サイクルを冷房サイクルに切換えて
（空気側熱交換器が着霜し熱交換能力が低下し、熱交換
器内に液冷媒が滞留しつつある）除霜を行ったとして
も、空気側熱交換器は垂直に設置されているので圧縮器
から吐出された高温高圧のガス冷媒は、液冷媒との圧力
差により複数の伝熱管に均等に流れようとせず、抵抗の
少ない熱交換器の上側に多く流れようとする。すると空
気側熱交換器は上側より除霜されるが下側にはなかなか
流れず、又空気側熱交換器用ファンが停止しているた
め、除霜の完了した部分では熱交換率が悪く高圧圧力が
上昇し、除霜不十分の部分があるにもかかわらず除霜終
了に至る恐れがある。また容量制御機構のある圧縮機を
有した冷凍サイクルの場合、十分除霜時間を確保するた
め圧縮機の容量を制御するが、本方式では圧縮機の吐出
量が少なくなるため上記と同様の不具合が生じる。この
ような状態になると暖房−除霜運転の切替頻度が多くな
り、又除霜運転になっても霜が完全にとれないため、非
常に効率が悪い運転となる。

【０００４】本発明の目的は、空気側熱交換器を効率よ
く除霜する方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の空気熱源ヒート
ポンプ冷温水機は特許請求の範囲の請求項に記載した構
成を有する。

【０００６】

【作用】空気側熱交換器に着霜し暖房運転から除霜運転
に切換えると、圧縮器から吐出された高温高圧の冷媒ガ
スは空気側熱交換器を流れ除霜を始める。ある判定値
（例えば高圧圧力）を満足すれば、空気側熱交換器の上
側は除霜が完了したと判断し、本発明の特徴である空気
側熱交換器の上側に設けた電磁弁を閉じ冷媒流路を遮断
し、強制的に空気側熱交換器の下側へ流す。このように
制御することにより、空気側熱交換器全域に高温高圧の
冷媒ガスが循環し効率のよい除霜運転をすることができ
る。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。図１は本実施例に係る冷凍サイクルの系統図であ
る。圧縮器１，空気側熱交換器２，膨張弁３，水側熱交
換器４，四方弁５、及びこれらを結ぶ冷媒配管により冷
凍サイクルが構成されており、これに制御器６，高圧圧
力センサ７が付属している。空気側熱交換器２は空気側
熱交換器用ファン８を送風することにより空気と熱交換
する。また空気側熱交換器２は本発明の特徴である上下
二段に分割されており、上段側には電磁弁（通常
“開”）９，逆止弁１０が設けられ、除霜（冷房）サイ
クル時は電磁弁９，暖房サイクル時は逆止弁１０を冷媒
は流れる。水側熱交換器４は、冷水又は温水１１と熱交
換することにより冷水又は温水１１を冷却又は加熱して
おり、この冷水又は温水１１は他の冷却又は熱対象物を
冷却又は加熱することに用いられる。この装置は、冷却
運転時は空気側熱交換器２を凝縮器として、又水側熱交
換器４を蒸発器として用いることにより冷水を冷却対象
物に供給する。暖房運転時には冷却運転から四方弁５を
切換えることにより空気側熱交換器２を蒸発器として、
又水側熱交換器４を凝縮器として用いることにより温水
を加熱対象物に供給する。

【０００８】暖房運転時では上記のように空気側熱交換
器２を蒸発器として用いるため空気側熱交換器２は低温
となり空気中の水分が空気側熱交換器２に結露及び着霜
する。従って空気側熱交換器２に着霜した霜を取り除く
ために、暖房運転中に四方弁５を切換えることにより一
時的に冷却運転を行い、空気側熱交換器用ファン８を停
止して除霜する。この除霜運転は高圧圧力センサ７で検
出した圧力が判定値に達した時点で終了する。ところで
除霜開始時、空気側熱交換器２内は液冷媒が滞留してお
りそこへ高温高圧のガス冷媒を流すわけだが、ガス冷媒
は抵抗の少ない方へ流れようとするため、熱交換器内部
を均等に流れようとせず、上側へ多く流れようとする。
その結果ガス冷媒が多く流れる熱交換器上部は除霜効率
が良く、下部はガス冷媒がなかなか流れないため除霜効
率が悪い。又除霜運転中は空気側熱交換器用ファン８が
停止している為除霜が完了し部分では熱交換率が悪く、
高圧圧力は急激に上昇し霜が完全に取れてない部分があ
るにもかかわらず高圧圧力センサ７は圧力が判定値に達
したと判定し、除霜を終了してしまう。これを回避すべ
く本発明は次のように制御を行う。即ち、除霜運転開始
後高圧圧力センサ７で１回目の除霜終了判定値を検出す
ると制御器６は空気側熱交換器２の霜はある程度まで取
れたが（熱交換器の上側は除霜が終了）、部分的に霜が
まだ有り（熱交換器の下側は除霜継続中）、又空気側熱
交換器用ファン８が停止している為除霜が完了した部分
では熱交換率が悪く、高圧圧力は急激に上昇し、高圧圧
力センサ７は除霜終了判定値を検出したと判断する。そ
こで制御器６は、電磁弁９を閉じ熱交換器の上側にガス
冷媒が流れないようにし(除霜完了部はガス冷媒を遮
断)、強制的に熱交換器の下側（除霜不完全部分）にガ
ス冷媒が流れるようにする。このようにして空気側熱交
換器２の全域にガス冷媒が流し、再度高圧圧力が上昇し
高圧圧力センサ７が除霜終了の判定値を検出したら制御
器６は空気側熱交換器２の霜は完全に取れたと判断し電
磁弁９を開き四方弁５を切換えて元の暖房サイクルへ戻
す。尚、この制御で、高圧圧力センサ７の代わりに圧力
スイッチを用いてもよい。また高圧圧力センサ７の代わ
りに温度センサを用いてもよい。

【０００９】

【発明の効果】本発明によれば、空気側熱交換器の上側
に電磁弁を設けたことにより効率良く除霜を行なうた
め、除霜不良時における頻繁な暖房−除霜サイクル切換
えが生じず、その結果暖房運転の高効率化，冷凍サイク
ル構成部品の高信頼性を図ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係る冷凍サイクルの系統
図。

【符号の説明】

１…圧縮機、２…空気側熱交換器、３…膨張弁、４…水
側熱交換器、５…四方弁、６…制御器、７…高圧圧力セ
ンサ、８…空気側熱交換器用ファン、９…電磁弁、１０
…逆止弁、１１…冷水または温水。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機，空気側熱交換器，減圧装置，水側
   熱交換器，四方弁を含む補器を冷媒配管で接続した冷凍
   サイクルに圧力センサ，制御器を有し、暖房運転時に逆
   サイクル除霜を行う空気熱源ヒートポンプ冷温水機にお
   いて、前記空気側熱交換器を上下二段に分割し、上段空
   気側熱交換器に電磁弁を設け前記空気熱源ヒートポンプ
   冷温水機が除霜運転中に前記圧力センサから得られる情
   報より前記制御器は前記電磁弁を制御し効率よく除霜を
   行うことを特徴とする空気熱源ヒートポンプ冷温水機の
   除霜制御方法。