JPH01306755A - 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〜
３００ｋｃｍｌ／　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３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、らは室内熱交
換器、７は膨張弁、８はバイパス、９は室外熱交換器、
１０はパルプ、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、パルプ１０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、パルプ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・：雀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、例えば、外気温が異常に低くなった時には、
暖房運転中の蓄熱槽２への蓄熱量が少な（なり、したが
って除霜時の室外熱交換器への供給熱量が不足するので
５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（なり、暖房運転効率
が低下する。

本発明は上記課題に鑑み、外気温が異常に低い場合など
による蓄熱量不足時においても、蓄熱槽を有効に利用し
、除霜時間が長（なることを避け、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途中
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、１さらに除霜開始からの経
過時間を検出する除霜時間検出手段を備え、前回の除霜
時間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、外
気温が異常に低い時などに起こる蓄熱量不足により除霜
時間が長（なる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の低下を防止すること
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。

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、２Ｂは蓄熱材として酢酸ナトリウム３水塩（ＣＨ３
ＣＯＯＮａ−３８２０）、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１．３６は
除霜制御装置、３７は除霜時間検出手段としてのクロッ
クである。圧縮機２１、西方弁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２４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の内部に酢酸すＩ−ＩＪ
ウム３水塩２８を封入して、ヒートポンプ式冷媒回路２
０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２８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を設け、さらに温度センサ
ー３５とクロック３７からの信号を入力とし、四方弁２
２、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３６を
備えて構成したものである。

第２図は第１図に示す除霜制御装置３らの運転制御フロ
ーを示した図である。、同図にて、暖房運転開始前に、
除霜時間：τ′ｄ＝０、設定時間：τ。＝６分に初期設
定する。暖房運転で蓄熱時には、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２２１．二方弁
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２１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２８は融点５８℃
、融解潜熱６０６ｔ　ａｓ　ｒ　／　ｋｇを持つ潜熱蓄
熱材なので、蓄熱槽２９、すなわち酢酸す）　ＩＪウム
３水塩２８の設定温度ＴＯ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
わち酢酸ナトリウム３水塩２Ｂの温度が設定温度ＴＱ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（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。除霜運転時には、四方弁２２は暖
房運転の状態を保持し、膨張弁２４は全閉、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３０
、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なう。このとき１．
室内ファン３３は予め設定され　　′た風量Ｑｌ（約３
ｄ／ｍ１ｎ）で運転される。また、除霜運転開始と同時
にクロック３７で除霜時間τｄの計測を行なう。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、除
霜時間τｄをτ′ｄ＝τｄとして記憶し、暖房運転に復
帰する。次回の除霜運転時には、除霜時間τ′ｄが設定
時間：τ０＝６分より長いか、否かを判定し、長ければ
、蓄熱不足であると判断し、室内風量は設定風量Ｑｉよ
りも低下させて、Ｑ２（Ｑ２＜０１．約２７ｙＩｌ／ｍ
１ｎ）で運転される。以下、上述した暖房、除霜運転を
繰り返すが、常に、前回の除霜時間により、蓄熱不足で
あるか、否かを判断し、除霜運転時の室内ファン風量を
制御する。

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（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、外気温が異常に低い時
などに起こる蓄熱量不足により除霜時間が長くなる時に
はクロック３７でこれを検出し、除霜運転時の室内風量
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、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をより一層改善で
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途中に、
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、さらに除霜開始からの経過時
間を検出する除霜時間検出手段を備え、前回の除霜時間
が設定値以上の場合には、室内風量を前記設定室内風量
よりも低下させたので、暖房運転時に蓄熱槽に所定量の
蓄熱を行ない、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
できる。また、除霜時間を検出できるので、外気温が異
常に低い時などに起こる蓄熱量不足により除霜時間が長
（なる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１、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図は第１図に示す除霜制
御装置３６の運転制御フローを示す図、第３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、２８・・・
・・・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・・
・・・・除霜制御装置、３７・・・・・・クロック（除
霜時間検出手段）。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はか１名ａｌ
ｌ　−−゛　　ヒートポツプ式浄媒回島８−　酢赦ナト
リウム３氷塩（Ｉ絶＃）ｄ・・−１瞭槽 ｎ″″−室内ファソ ５・・−５！屓ｅソ寸−（ＩＩＦＩ貴複出手段）墨−＊
霜量１１１ＬＩ ｎ−・−クロリフ（席１＃聞検出牛投）第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ヒートポンプ式冷媒回路途中に、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、さらに除霜開始からの経過開始からの経過時間
   を検出する除霜時間検出手段を備え、前回の除霜時間が
   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）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。