JPH0827108B2 - エンジンヒートポンプのデフロスト方法 - Google Patents

エンジンヒートポンプのデフロスト方法

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JPH0827108B2
JPH0827108B2 JP3073658A JP7365891A JPH0827108B2 JP H0827108 B2 JPH0827108 B2 JP H0827108B2 JP 3073658 A JP3073658 A JP 3073658A JP 7365891 A JP7365891 A JP 7365891A JP H0827108 B2 JPH0827108 B2 JP H0827108B2
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compressor
refrigerant
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defrost
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正廣 長岡
章 西田
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Komatsu Ltd
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  • Defrosting Systems (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はエンジン空冷ヒートポ
ンプのデフロスト(除霜)方法に関するもので、特に冷
蔵庫、ショーケースやヒートポンプ方式による冷暖房装
置等の空気熱交換器の着霜を有効に除霜できるデフロス
トシステムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は現行の空冷式凝縮器をもったヒー
トポンプ方式(いわゆるチラーシステム)であり、図に
おいて冷却時は実線矢印に示したように、サイクル的に
は圧縮機8、四方切換弁2のD→C、凝縮器9、逆止弁
3、受液器12、冷媒電磁弁(NO.1)101、温度
式自動膨張弁5、冷温水熱交換器(蒸発器)13、四方
切換弁2のE→S、圧縮機8というような経路となり、
暖房運転時には矢印で示したような流れとなっている。
そしていわゆるチラーユニットと称する水を直接冷却す
る装置のため、凍結防止サーモである温度スイッチ7に
よって蒸発器出口水温を検知し、循環水の流量不足等の
何らかの原因で、水温が設定値以下に低下したとき、凍
結防止のため圧縮機を停止するようになっている。なお
1は高低圧圧力スイッチで圧縮機高低圧圧力制御用のも
のであり、4は冷媒流量制御用の温度式自動膨張弁、1
02は冷媒電磁弁(NO.2)、11はタイマデフロス
トサーモで熱交換器の温度検知(着霜温度)用のもので
ある。14は空冷ファンを示す。そして9は冷房時は凝
縮器、暖房時は蒸発器としての働きを行うものである。
【0003】しかして上記のようなエンジン空冷ヒート
ポンプの空気熱交換器は暖房時、外気の熱を吸熱しこれ
を熱源としているが、湿度の高い時や水分の多い雪の時
などは空気熱交換器の表面に水分が付着し、着霜(フロ
スト)するが、着霜することによって外気の熱を吸熱す
ることが困難となり、結果的に暖房能力の低下となって
いる。そこで図2に示したような制御フローによってデ
フロスト動作が行われているのが一般である。
【0004】いま空気熱交換器のフィン温度が0°C以
下になるとサーモスイッチの接点はONとなり、デフロ
スト動作に入るが、エンジン回転数1000r.p.
m、冷媒電磁弁NO.2をOFFとしてコンプレッサ容
量スイッチを50%又は75%のいずれかに手動で選択
可能とし、ポンプダウン(前)を行いポンプダウン用低
圧スイッチをONとするか3分タイマがタイムアップす
るかのいずれかによってポンプダウンを終了させるもの
である。
【0005】ポンプダウンが終了すると、冷媒電磁弁N
O.1をONにし、空冷ファンNO.1〜NO.4をO
FF、冷媒四方弁OFFとしデフロストを行う。デフロ
ストは凍結防止サーモが動作する高圧の16Kg/cm
2の圧力スイッチが動作するか、或いは8分のタイマが
タイムアップするか又は+10°C以上にてOFFにな
るデフロストサーモの信号によってデフロストを終了す
る。
【0006】ついで冷媒電磁弁NO.1をOFFとし空
冷ファン1〜4をONとし、ポンプダウン(後)を行
い、3分のタイマがタイムアップするか、コンプレッサ
が低圧となるかのいずれかによりポンプダウンを終了
し、終了後冷媒電磁弁NO.2をONに、冷媒四方弁を
ONにし、デフロスト周期をリセットする。なお上記説
明において冷媒四方弁ONというのは図3において四方
切換弁2の切換操作用電磁弁が一般的にON(通電状
態)になって冷媒が圧縮機8から四方切換弁2を通って
冷温水熱交換器13へまた空気熱交換器9から四方切換
弁2を通って圧縮機8へ流れる回路を形成する状態とす
る操作で、つまり図3の点線矢印で示す方向に冷媒が流
れ、この場合は冷媒回路は暖房モードである。 つぎに冷
媒四方弁OFFというのは図3で冷媒の流れが実線矢印
で示す方向となり、すなわち圧縮機8から四方切換弁2
を通って空気熱交換器9へ、また冷温水熱交換器13か
ら四方切換弁2を通って圧縮機8へ流れる回路を形成す
る状態とする操作であり、この場合は冷媒回路は冷房モ
ードである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のような制御フロ
ーによってデフロストを行う場合、特にポンプダウン
(前)の動作のときに、ヒートポンプの高・低圧や油圧
が安定していないために、異常低圧やコンプレッサ油圧
低下というような異常現象が生じるおそれがある。また
ポンプダウンにより圧縮機のクランク内が低圧になるた
め冷凍機油が泡立ち(フォーミング)、油圧が低下して
正常運転ができない問題もあった。
【0008】
【課題を解決するための手段及び作用】この発明は上記
の点に鑑みなされたものであって、デフロスト動作を行
うにあたり各動作開始のところにタイマを設置し、いわ
ゆる遅延回路を形成させ、ポンプダウン(前)動作を行
う前にポンプダウン準備の動作を行い、空冷ファン、冷
媒四方弁のOFFをポンプダウン(前)動作を開始する
前に行うようにし、またエンジン回転を切換える作業も
除々に行うようにすると共に、デフロストが終了し、ポ
ンプダウン(後)動作を開始する場合もエンジン回転を
ヒートポンプの負荷に追従するところまで除々に上げ、
冷媒四方弁をONとし、ポンプダウンが終了したときに
コンプレッサ容量をヒートポンプ負荷に追従した容量に
切換え、異常低圧や、コンプレッサの油圧低下というよ
うな異常現象の発生を防止するようにしたものである。
そして遅延回路を設けたデフロスト運転に入る前にエン
ジンの回転を下げ、コンプレッサ容量を下げてから該遅
延回路によりその状態の運転をその間継続し、冷媒の状
態を安定させ、冷凍サイクルの高圧低圧を安定させるも
ので、遅延回路によってエンジン回転とコンプレッサの
容量を制御すると共に、デフロスト運転終了後のエンジ
ン回転を制御するものである。
【0009】
【実施例】以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図1はこの発明について暖房時のデフロスト動
作の制御フローを説明するためのブロック図である。空
気熱交換器のフィンの温度が0°C以下、例えば−5°
C以下になると、サーモスイッチの接点がONとなり、
その信号でデフロスト動作に入るが、ヒートポンプの負
荷に追従する運転を開始したばかりでデフロストサーモ
のON信号が来た場合には、図2のような制御フローで
はさきに述べたようにヒートポンプの高低圧や油圧が安
定していないので、次のポンプダウン(前)の動作時に
異常低圧やコンプレッサ油圧低下等の異常現象が発生す
るおそれがある。そこで負荷の追従する運転を開始後8
分間はヒートポンプの安定を計るために、デフロストサ
ーモの信号を無視し、8分以上経過した後にサーモのO
N信号が来ればデフロスト動作に入り、ON信号が来な
ければそのまま負荷追従状態で待機している。
【0010】デフロストサーモのON信号が来るとポン
プダウン準備として、コンプレッサの容量を最小(この
場合25%)とし、エンジン回転を最小(この場合1,
000r.p.m)とするが、実際には遅延回路が入っ
ているために、遅延時間(この場合15秒)の間に回転
数は除々に下っていって1,000r.p.mとなる。
こうしてエンジン回転数が除々に下がる間にヒートポン
プの高・低圧や油圧は安定状態を継続する。
【0011】上述のように15秒経過してエンジンが最
小回転になったとき、冷媒電磁弁NO.2(暖房用冷媒
電磁弁)をOFF、空気熱交換器のファンを前部OFF
(図のNO.1〜NO.4の4台)、冷媒の流れを変え
る冷媒四方弁をOFFにし、いままでの暖房回路から冷
房回路へ変更する。但し冷媒電磁弁NO.1(冷房用冷
媒電磁弁)はOFFのため冷媒は戻らない。
【0012】この状態でエンジンが低回転で回転してい
るため、ポンプダウン(冷媒回収)を除々に行い、コン
プレッサの吸入側の低圧スイッチがONとなるかあるい
は3分タイマがタイムアップするかのいずれかによって
ポンプダウンは終了する。なお5秒のタイマをポンプダ
ウン開始のところに入れたのは、冷媒電磁弁NO.2や
冷媒四方弁をOFFにしたとき、一瞬圧力が下がり、ポ
ンプダウン用低圧スイッチが動作するのを防止するため
のものである。
【0013】ポンプダウンが終了すると、コンプレッサ
容量を3/4とし、冷媒電磁弁NO.1をONにし、冷
房回路を形成させ、空気熱交換器へ高温・高圧の冷媒ガ
スをとおすことによりデフロストを行う。デフロスト開
始後の5秒のタイマはコンプレッサ容量を上げ、冷媒電
磁弁NO.1をONにしたとき、一瞬高圧となり16K
g/cm2の圧力スイッチが動作するのを防止するため
のものである。
【0014】デフロストは、冷房に切換えたために今ま
で温水であったのが冷水となり、冷水が異常に冷えすぎ
凍結しそうになるのを防止するための凍結防止サーモが
動作するか、或いは8分タイマがタイムアップするか、
または高圧の16Kg/cm2の圧力スイッチが動作す
るかによって終了する。従来はデフロストサーモのヒス
テリシスを利用し、+10゜CにてOFFになる信号も
デフロスト終了の信号として入れていたが、空気熱交換
器への取付る位置によって完全にデフロストが終了して
いないのにOFF信号となって終了するような誤動作が
あるので、この発明では上記信号は用いていない。
【0015】このようにしてデフロストが終了すると、
コンプレッサ容量を最小とし、エンジン回転をヒートポ
ンプ負荷に追従する回転(遅延回路が入っているので1
5秒の遅延時間の間に除々に回転は上っていく)、冷媒
電磁弁NO.1をOFF、空気熱交換用の空冷ファンを
ON、冷媒四方弁をONとし、いままでの冷房回路から
暖房回路へと変更する。但し冷媒電磁弁NO.2はOF
Fとなっているので、冷媒は流れないことは前述の説明
と同様である。この段階でポンプダウンを行い、ポンプ
ダウン用低圧スイッチがONとなるか、3分タイマがタ
イムアップするかのいずれかによってポンプダウンは終
了する。
【0016】終了後、コンプレッサの容量をヒートポン
プ負荷に追従する容量とし、冷媒電磁弁NO.2をON
にし、暖房回路に冷媒を流し暖房運転を行う。またデフ
ロスト周期のLONG、SHORTのタイムをリセット
する。
【0017】
【発明の効果】この発明は以上詳述したようして成り、
各動作を開始する個所にタイマ装置を設けて、遅延回路
を形成させポンプダウン(前)を行う前にポンプダウン
の準備を行うと共に、右ダウン(前)の開始のところで
空冷ファン、冷媒四方弁のOFFを行い、エンジン回転
の切換も除々に下げ、またデフロストが終了しポンプダ
ウン(後)を開始する場合もエンジンの回転をヒートポ
ンプの負荷に追従するところまで除々に上げ、冷媒四方
弁をONにし、ポンプダウンが終了した時点で、コンプ
レッサ容量をヒートポンプの負荷に追従した容量に切り
換えるようにしてあるので、従来デフロストを行う前後
のポンプダウンの動作時、負荷が急変するため、ヒート
ポンプの異常高・低圧や油圧が安定しない問題があった
が、この発明では負荷が除々に変わるため冷媒回路の異
常高・低圧やコンプレッサ油の泡立ちによるコンプレッ
サ油圧の低下等の異常現象の発生を完全に防止すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を暖房時のデフロスト動作
に用いた制御フロー図である。
【図2】従来の制御フロー図である。
【図3】空冷式凝縮器をもつヒートボンプ方式の概略説
明図である。
【符号の説明】
2 四方切換弁 3 逆止弁 4 温度式自動膨張弁 5 温度式自動膨張弁 6 逆止弁 7 温度スイッチ 8 圧縮機 9 空気熱交換器 101 電磁弁 102 電磁弁 11 タイマデフロストサーモ 12 受液器 13 冷温水熱交換器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジン空冷ヒートポンプの空気熱交換
    器のデフロスト方法において、デフロスト動作を行うに
    あたり各動作開始のところにエンジン回転とコンプレッ
    サ容量を制御するための遅延回路を設置し、ポンプダウ
    ン(前)動作を行う前にポンプダウンの準備動作を行
    い、ポンプダウン(前)動作開始に先立って空冷ファ
    ン、冷媒四方弁のOFFを行うようにし、冷媒の流れを
    圧縮機から四方切換弁を通って空気熱交換器へ、また冷
    温水熱交換器から四方切換弁を通って圧縮機へ流れる回
    路を形成する状態とし、エンジン回転の切換作業を除々
    に行わせると共に、デフロスト動作が終了しポンプダウ
    ン(後)動作を開始する場合にエンジンの回転数をヒー
    トポンプの負荷に追従するところまで除々に上げ、冷媒
    四方弁をONとし、冷媒が圧縮機から四方切換弁を通っ
    て冷温水熱交換器へ、また空気熱交換器から四方切換弁
    を通って圧縮機へ流れる回路を形成する状態とし、ポン
    プダウン(後)動作が終了したときにコンプレッサ容量
    をヒートポンプ負荷に追従した容量に切換るようにした
    ことを特徴とする、デフロスト方法。
JP3073658A 1991-03-14 1991-03-14 エンジンヒートポンプのデフロスト方法 Expired - Lifetime JPH0827108B2 (ja)

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CN111380257A (zh) * 2020-03-30 2020-07-07 上海南进热能技术有限公司 一种利用内燃机缸套水余热实现不停机除霜的热泵

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