JPH01306754A - ヒートポンプ式空気調和機の除霜制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、空気を熱源とするヒートポンプ式空気調和機
に関するもので、詳しくは低外気温時に室外熱交換器に
付着した霜を、蓄熱槽の熱源を利用して暖房を継続しな
がら霜を融解する除霜制御方法に関するものである。

従来の技術 空気熱源ヒートポンプ式空気調和機の除霜方式は、除霜
運転時における快適性向上の追求によって、四方弁を切
換えて行なう逆サイクル除霜方式から、近年では四方弁
をそのままの状態に保持して行なう暖房継続除霜方式に
移行しつつある。しかしながらこの暖房継続除霜方式に
おいても、除霜逆転時における暖房能力は、約２００〜
３００ｈｅ１／ｈ程度とわずかであるため、さらに高能
力化が必要となってきており、その−手段として蓄熱槽
を利用する方法がある（特開昭６１−８５６７号公報）
。

以下図面を参照しながら上述した従来のヒートポンプ式
空気調和機について説明する。

第４図は従来のヒートポンプ式空気調和機の冷凍回路図
である。

同図において１は圧縮機、２は蓄熱槽、３は蓄熱用熱交
換器、４は放熱用熱交換器、５は四方弁、６は室内熱交
換器、７は膨張弁、８はバイパス、９は室外熱交換器、
１０はバルブ、１１はサクションカップ、１２はキャピ
ラリで、蓄熱用熱交換器３は高圧側に、また放熱用熱交
換器４は低圧側に設けられている。

暖房運転時にはバイパス８は閉じ、バルブ１゜は開いた
状態で、圧縮機１から吐出された高温冷媒は蓄熱用熱交
換器３を通して蓄熱槽２に蓄熱し、四方弁５〜室内熱交
換器６〜膨張弁７〜室外熱交換器９〜四方弁５〜サクシ
ヨン力ツプ１１〜バルブ１０〜圧縮機１の順に流れ、室
内を暖房する。

一方、除霜運転時にはバイパス８は開き、バルブ１０は
閉じた状態で、圧縮機１から吐出された冷媒は蓄熱用熱
交換器３〜四方弁５〜室内熱交換器６〜バイパス８〜室
外熱交換器９〜四方弁５〜サクシヨンカツプ１１〜キヤ
ピラリ１２〜放熱用熱交換器４〜圧縮機１の順に流れ、
冷媒は室内熱交換器６及び室外熱交換器９で凝縮するの
で、暖房運転を続けながらも除霜を行なうことができる
。

この時の熱源としては圧縮機１の電気入力以外に、蓄熱
槽２に蓄わえられた熱を、室外熱交換器９の出口側、す
なわち圧縮機１の吸入側に位置する放熱用熱交換器４で
そのほとんどを回収している。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記構成では以下のような課題があった。

通常、蓄熱槽２の大きさ（容量）は実際の暖房負荷状況
を考えてできるだけコンパクトに設計される。さらに、
除霜時に暖房を継続しながら蓄熱槽２の蓄熱を熱源の一
部として利用する場合には、室内風量は通常、一定状態
としている。

そのため、室外熱交換器への着霜量が多い時などは、除
霜時の室外熱交換器への供給熱量の不足のため除霜時間
が長くなる。それにともない相対的にヒートポンプによ
る暖房運転時間が短かくなり、暖房運転効率が低下する
。

本発明は上記課題に鑑み、着霜量が多い時などでも、除
霜時間が長（なるのを避け、暖房運転効率を維持できる
ヒートポンプ式空気調和機の除霜制御方法を提供するも
のである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明のヒートポンプ式空気
調和機の除霜制御方法は、ヒートポンプ式冷媒回路中に
、蓄熱材を内部に封入した蓄熱槽を設け、前記蓄熱槽に
は蓄熱量を検出する蓄熱量検出手段を設け、さらに着霜
量検出手段を備え、暖房運転時に前記蓄熱槽に所定量の
蓄熱を行ない、除霜時には前記蓄熱槽の蓄熱を利用して
予め設定した室内風量で暖房を継続して行なうようにし
、もし除霜開始後に、前記着霜量検出手段により検出さ
れる着霜量が設定値以上の場合には、室内風量を前記設
定室内風量よりも低下させるようにしたものである。

作　　　用 本発明は上記手段によって、暖房運転時に蓄熱槽に所定
量の蓄熱を行い、除霜開始前にこの蓄熱量を検出し、こ
れを熱源の一部として利用し、−定の室内風量による暖
房を継続しながら除霜を行　　・なうことができる。

また、第２図に示すように、着霜量は外気条件に影響さ
れず、室外熱交換器の暖房運転初期と除霜開始時との伝
熱面温度差のみの関数で表わされるので、前記温度差を
検出することにより、着霜量が多いか、否かを判断する
ことができ“る。したがって着霜量の多い時にはこれを
検出し、室内風量を通常の設定室内風量よりも低下させ
、除霜時の継続暖房能力を押え、室外熱交換器への供給
熱量を確保して不足ながらも蓄熱槽の蓄熱を有効に活用
し、除霜時間の長くなることを避け、ヒートポンプによ
る暖房運転時間を維持し、トータルの暖房運転効率の低
下を防ぐ。

実施例 以下本発明の一実施例であるヒートポンプ式空気調和機
の除霜制御方法について図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すヒートポンプ式空気調
和機の冷凍サイクル図である。同図にて２０はヒートポ
ンプ式冷媒回路、２１は圧縮機、２２は四方弁、２３は
室内熱交換器、２４は減圧装置として電磁力で弁開度を
制御できる膨張弁、２５は室外熱交換器、２６は蓄熱用
熱交換器、２７は放熱用熱交換器、２８は蓄熱材として
酢酸ナトリウム３水塩（ＣＨ３ＣＯＯＮａ−３＋２ｏ）
、２９は蓄熱槽、３０．３１．３２は二方弁、３３は室
内ファン、３４は室外ファン、３５は蓄熱量検出手段と
しての温度センサー、３６は着霜量検出手段としての温
度センサー、３７は除霜制御装置である。圧縮機２１、
四方弁２２、室内熱交換器２３、膨張弁２４、室外熱交
換器２５は環状に冷媒配管で連結し、圧縮機２１の吐出
側の途中に二方弁３１を設け、これと並列に蓄熱用熱交
換器２６と二方弁３２とを直列に設け、さらに膨張弁２
４と並列になるように放熱用熱交換器２７と二方弁３０
とを直列に設け、これら蓄熱用熱交換器２６と放熱用熱
交換器２７とを蓄熱槽２９の内部に収納し、この蓄熱槽
２９の内部に酢酸ナトリウム３水塩２８を封入して、ヒ
ートポンプ式冷媒回路２０を構成するとともに、蓄熱槽
２９内に酢酸ナトリウム３水塩２Ｂの温度を検出する温
度センサー３５を設け、室内熱交換器２３には室内ファ
ン３３を、また室外熱交換器２５には室外ファン３４と
、伝熱面温度を検出する温度センサー３６とを設け、さ
らに温度センサー３５．３６からの信号を入力とし、四
方弁２２、膨張弁２４、二方弁３０．３１．３２、室内
ファン３３、室外ファン３４等を制御する除霜制御装置
３７を備えて構成したものである。

第３図は第１図に示す除霜制御装置３７の運転制御フロ
ーを示した図である。同図にて、暖房運転が開始される
と、温度センサー３６により室外熱交換器２５の伝熱面
温度ｔＥｏが検出され、蓄熱時には、除霜制御装置３６
により四方弁２２はこれへの通電による暖房サイクルの
状態を保持し、膨張弁２４は所定の開度状態で、二方弁
３０．３１は閉じ、二方弁３２は開となり、室内ファン
３３及び室外ファン３４は送風状態にある。これにより
圧縮機２１から吐出された高温冷媒は四方弁２２、二方
弁３２を通って蓄熱用熱交換器２６で蓄熱槽２９、すな
わち酢酸ナトリウム３水塩２８に蓄熱した後、室内熱交
換器２３、膨張弁２４、室外熱交換器２５、四方弁２２
を通って圧縮機？１に戻り、外気吸熱による暖房と蓄熱
を行なう。また、酢酸ナトリウム３水塩２Ｂは融点５８
℃、融解潜熱６０にｃａｌ／ｋｇを持つ潜熱蓄熱材なの
で、蓄熱槽２９、すなわち酢酸ナトリウム３水塩２８の
設定温度ＴＱを融点より上の６５℃としておけば、温度
センサー３５による検出温度Ｔ３５、すなわち酢酸す）
　ＩＪウム３水塩２８の温度が設定温度１０以上の時に
は、所定量の蓄熱がなされていると判断し、二方弁３１
を開き、二方弁３２を閉じて蓄熱を行なわず、冷媒は圧
縮機２１、四方弁２２、二方弁３１、室内熱交換器２３
、膨張弁２４、室外熱交換器２５、四方弁２２の順に通
って圧縮機２１に戻り、暖房のみを行なう。

低外気温下で以上のような暖房運転を続けていると、室
外熱交換器２５に着霜が生じてくる。図示しない着霜検
出手段により室外熱交換器２５への着霜を検知すれば、
除霜運転を開始する。このとき、前記温度センサー３６
により前記室外熱交換器２５の伝熱面温度１（が検出さ
れる。着霜量は、外気条件に影響されず室外熱交換器２
５の暖房初期と除霜開始時の伝熱面の温度差ΔｔＥ（”
ｔＥｏ−ｔＥ）により決まり、Δ１Ｅが太き（なればな
るほど着霜量は増す（第２図）。このことより、ΔｔＥ
が設定値Δｔ□＝３°Ｃ（すなわち設定着霜量）以下で
あれば、予め設定された風量ｑ１（約３ｉ／ｍ　ｉ　ｎ
　）で運転され、Δ１（）ΔｔＯの時には、着霜量が多
いと判断し、室内風量を設定風量ｑ１よりも低下させて
、ｑ２　（Ｑ２＜　ｑｌ　、約２ｒｒｌ／ｍ１ｎ）で運
転される。−方、四方弁２２は暖房運転の状態を保持し
、膨張弁２４は全開、二方弁３０は開とし、室外ファン
３４は送風を停止する。これにより圧縮機２１から吐出
された冷媒は、四方弁２２を通って室内熱交換器２３、
放熱用熱交換器２７、二方弁３ｏ、室外熱交換器２５、
四方弁２２を通って圧縮機２１に戻り、室内を暖房しな
がら除霜を行う。以上の操作により、着霜量が多い時に
はこれを検知し、除霜時の継続暖房能力を押え、室外熱
交換器２５への供給熱量の低下を防止して、不足ながら
も蓄熱槽２９の蓄熱をできるだけ有効に活用し、除霜時
間が長くなることを防ぎ、トータルの暖房運転効率の低
下を防止する。このようにして、暖房を継続しながら除
霜運転を行ない、図示しない除霜終了検出手段により除
霜終了を検知すれば暖房運転は復帰する。

なお、冷房運転時には四方弁２２への通電をやめて逆転
させ、二方弁３０．３２を閉じ、二方弁３１を開くと従
来と同様の冷房が可能である。

以上のように本実施例によれば、暖房を継続しながら除
霜を行なう時に、室外熱交換器への着霜量が多い時でも
、室内風量を通常の設定風量よりも低下させることで、
室外熱交換器２５への供給熱量の低下を押え、不足なが
らも蓄熱槽２９の蓄熱を有効に利用し、トータルの暖房
運転効率を維持することができる。

なお、上記実施例では蓄熱材として酢酸ナトリウム３水
塩の潜熱蓄熱材を用いて説明したが、その他の潜熱蓄熱
材、又は水やエチレングリコールのような顕熱蓄熱材を
用いても同様の効果が得られる。

また上記実施例では減圧装置として電磁力で弁開度を制
御できる膨張弁を用いて説明したが、これに代わってキ
ャピラリ、又はキャピラリと開閉弁との組み合せ等でも
同様の効果が得られる。

さらに上記実施例では蓄熱用熱交換器に吐出冷媒を流し
て蓄熱槽に蓄熱する構成で、二方弁３１．３２を適宜量
及び閉に切換えて蓄熱するようにしたが、これら二方弁
の代わりに三方弁を用いて、この三方弁により流路を適
宜切換えて蓄熱してもよい。

さらになお、圧縮機を周波数可変などによる大巾な容量
制御可能な圧縮機とし、除霜運転時に圧縮機を高容量運
転とすることで、暖房能力や除霜時間ヲヨり一層改善で
き、実用上からも大きな効果となる。

発明の詳細 な説明してきたように本発明のヒートポンプ式空気調和
機の除霜制御方法は、ヒートポンプ式冷媒回路中に、蓄
熱材を内部に封入した蓄熱槽を設け、前記蓄熱槽には蓄
熱量を検出する蓄熱量検出手段を設け、さらに着霜量検
出手段を備え、暖房運転時に前記蓄熱槽に所定量の蓄熱
を行ない、除霜時には前記蓄熱槽の蓄熱を利用して予め
設定した室内風量で暖房を継続して行なうようにし、も
し除霜開始時に、前記着霜量検出手段により検運転時に
蓄熱槽に所定量の蓄熱を行ない、ｍ−１１、これを熱源
の一部と して利用し、一定の室内風量による暖房を継続しながら
除霜を行なうことができｂ霜量の多い時にはこれを検出
し、室内風量を通常の設定風量よりも低下させ、除霜時
の継続暖房能力を押え、室外熱交換器への供給熱量の低
下を防止することで、不足ながらも蓄熱槽の蓄熱を有効
に活用し、除霜時間の長（なることを避け、ヒートポン
プによる暖房運転時間を維持し、トータルの暖房運転効
率の低下を防ぐ効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を表わすヒートポンプ式空気
調和機の冷凍サイクル図、第２図は着霜量と、室外熱交
換器の暖房運転初期と除霜開始時との温度差の関係を示
す図、第３図は第１図に示す除霜制御装置３７の運転制
御フローを示す図、第４図は従来のヒートポンプ式空気
調和機の冷凍サイクル図である。 ２０・・・・・・ヒートポンプ式冷媒回路、２Ｂ・・・
・・・酢酸す）　ＩＪウム３水塩（蓄熱材）、２９・・
・・・・蓄熱槽、３３・・・・・・室内ファン、３５・
・・・・・温度センサー（蓄熱量検出手段）、３６・・
・・・・温度センサー（着霜量検出手段）、３７・・・
・・・除霜制御装置。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はか１名ｄ−
・１然槽 ５７−Ｆ？、　１１　＃Ｊ　ｆｉｌ　ａ　ＩＩ第１図 第２図 ？ υ　　　　　　　　　　　　　　　　　看　　！１（寥
）第３図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ヒートポンプ式冷媒回路中に、蓄熱材を内部に封
   入した蓄熱槽を設け、前記蓄熱槽には蓄熱量を検出する
   蓄熱量検出手段を設け、さらに着霜量検出手段を備え、
   暖房運転時に前記蓄熱槽に所定量の蓄熱を行ない、除霜
   時には前記蓄熱槽の蓄熱を利用して予め設定した室内風
   量で暖房を継続して行なうようにし、もし除霜開始時に
   、前記着霜量検出手段により検出される着霜量が設定値
   以上の場合には、室内風量を前記設定室内風量よりも低
   下させるヒートポンプ式空気調和機の除霜制御方法。
2. （２）着霜量検出手段を、室外熱交換器の伝熱面温度を
   検出する温度センサーとした特許請求の範囲第１項記載
   のヒートポンプ式空気調和機の除霜制御方法。
3. （３）蓄熱量検出手段を温度センサーとした特許請求の
   範囲第１項記載のヒートポンプ式空気調和機の除霜制御
   方法。