JPH05322389A

JPH05322389A - 空気調和装置

Info

Publication number: JPH05322389A
Application number: JP4134783A
Authority: JP
Inventors: Takeo Ueno; 武夫植野
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1992-05-27
Filing date: 1992-05-27
Publication date: 1993-12-07

Abstract

(57)【要約】【目的】低外気条件下での空気調和装置の逆サイクル
除霜運転時における除霜能力の不足を解消し、除霜運転
時間を短縮する。【構成】圧縮機１、熱源側熱交換器３、電動膨張弁
５、利用側熱交換器６を順次接続し、冷暖房サイクルの
切換え可能な冷媒回路９を構成する。熱源側熱交換器３
−電動膨張弁５間の液管８b1に高圧側圧力が所定値以上
のときのみ開く高圧制御弁ＨＶを介設し、さらに暖房サ
イクルで高圧制御弁ＨＶを逆止弁Ｄ４を介してバイパス
するバイパス路８c2を設ける。これにより、逆サイクル
除霜運転中に、高圧側圧力を高めて除霜能力を確保し、
除霜運転時間を短縮する。また、高圧制御弁ＨＶによ
り、低外気冷房における高圧の低下をも防止する。高圧
制御弁ＨＶの代りに、電磁開閉弁ＫＶを設け、高圧側圧
力の値に応じて開閉制御するようにしてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、逆サイクルによる除霜
運転をするように構成された空気調和装置に係り、特に
低外気条件下における除霜能力の確保対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開昭６３−１５４３
４号公報に開示されるように、圧縮機、熱源側熱交換
器、減圧弁及び利用側熱交換器を順次接続し、冷凍サイ
クルを正逆切換え可能に構成された冷媒回路を備えた空
気調和装置において、暖房運転中に熱源側熱交換器の着
霜が生じ、除霜指令を受けると、冷凍サイクルを冷房サ
イクル側に切換えて、所定時間の間或いは熱源側熱交換
器温度が所定値以上に上昇するまでの間、吐出ガス冷媒
（ホットガス）を熱源側熱交換器に流通させることによ
り、熱源側熱交換器の着霜を融解し、その能力を回復さ
せるようにしたいわゆる逆サイクル除霜運転を行うもの
は公知の技術である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記逆
サイクル除霜運転において、ホットガスを直接熱源側熱
交換器に導入する場合、下記のような問題があった。

【０００４】すなわち、着霜を融解するための熱源とし
て使用できるのは、利用側熱交換器の熱容量（比熱に重
量と温度差とを乗じたもの）と、冷媒配管の熱容量と、
利用側熱交換器等に滞溜する液冷媒と、圧縮機の入力と
であって、室内に強い冷風を吹き出すことはできないの
で、利用側熱交換器の蒸発能力はほとんど除霜能力とし
て使用できない。しかるに、利用側熱交換器の熱容量、
冷媒配管の熱容量及び液冷媒の熱量は除霜運転の初期に
すぐに使い果たされてしまうので、結局、もっぱら圧縮
機の入力によってのみ除霜が行われることになる。

【０００５】そのとき、図３のモリエル線図に示すよう
に、圧縮機の入力による除霜能力Ｑは、式Ｑ＝Δｉ×
Ｇ（ただし、Δｉはエンタルピ差であって冷凍効果（kg
/kg）、Ｇは冷媒循環量（kg/Hr ）である）で表わされ
るが、寒冷地等の低外気条件下では、高圧側圧力が低下
するので、エンタルピ差が図中のΔｉ′まで低下し（図
中の破線部分参照）、その結果、除霜能力Ｑが低下する
ことになる。

【０００６】一方、このような除霜能力Ｑの低下を補う
ため、容量可変形のものでは圧縮機の容量を最大容量ま
で高め、冷媒循環量Ｇを最大限多くするようになされて
いるが、寒冷地で庫外に設置された熱源側熱交換器に積
雪があった場合などには、高圧側圧力の低下を打ち消す
には不十分となることが多く、また、利用側熱交換器側
の蒸発量がほとんどない状態で圧縮機の能力をあまりに
大きくすると、低圧が真空近くまで低下する虞れもあ
る。

【０００７】そのため、除霜運転時間が長くなると空調
の快適性が損なわれる一方、一定時間で除霜を終了させ
るガードタイマを設けると残留デフロストを生じて暖房
復帰後の能力が確保できないという問題があった。

【０００８】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、利用側熱交換器の蒸発能力や圧縮機
の能力とは別に、逆サイクル除霜運転中における高圧側
圧力を高く維持する手段を講ずることにより、低外気条
件下でも、空調の快適性の悪化や残留デフロストの発生
を招くことなく、除霜運転時間の短縮を図ることにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明の講じた手段は、図１に示すよう
に、圧縮機（１）、熱源側熱交換器（３）、減圧弁
（５）及び利用側熱交換器（６）を順次接続し、かつ冷
凍サイクルが正逆切換え可能に構成された冷媒回路
（９）を備えた空気調和装置を前提とする。

【００１０】そして、空気調和装置に、上記熱源側熱交
換器（３）と減圧弁（５）との間の液管に介設され、冷
房サイクルにおける高圧側圧力が所定値以上になると開
作動する高圧制御弁（ＨＶ）と、上記熱源側熱交換器
（３）と減圧弁（５）との間において上記高圧制御弁
（ＨＶ）をバイパスするバイパス路（８c2）と、該バイ
パス路（８c2）に介設され、上記熱源側熱交換器（３）
側からの冷媒の流通を阻止する逆止機構（Ｄ４）とを設
ける構成としたものである。

【００１１】請求項２の発明の講じた手段は、上記請求
項１の発明と同様の空気調和装置を前提とし、図２に示
すように、上記熱源側熱交換器（３）と減圧弁（５）と
の間の液管（８b1）に介設され、通路を開閉する電磁開
閉弁（ＫＶ）と、冷媒回路（９）の高圧側圧力を検出す
る高圧検出手段（ＨＰ）と、空気調和装置の暖房運転中
に熱源側熱交換器（３）の除霜指令を受けたとき、冷媒
回路（９）を冷房サイクルに切換え、上記電磁開閉弁
（ＫＶ）を閉じた後、上記高圧検出手段（ＨＰ）で検出
される高圧側圧力が所定値以上になると上記電磁開閉弁
（ＫＶ）を開くよう制御する除霜運転制御手段（１０）
とを設ける構成としたものである。

【００１２】請求項３の発明の講じた手段は、上記請求
項１又は２の発明において、圧縮機（１）をスクロール
型圧縮機又はスクリュー形圧縮機で構成したものであ
る。

【００１３】

【作用】以上の構成により、請求項１の発明では、暖房
運転中の逆サイクル除霜運転時、高圧側圧力が所定値以
上になるまでは、高圧制御弁（ＨＶ）が閉じられている
ので、液冷媒の流通が阻止され、熱源側熱交換器（３）
に凝縮された液冷媒が貯溜される。そして、液冷媒の貯
溜によって熱源側熱交換器（３）の凝縮可能面積が減小
していくので、その分冷媒の外気温度との温度差が上昇
し、冷媒の凝縮温度つまり高圧側圧力が上昇する。一
方、高圧制御弁（ＨＶ）をバイパスするバイパス路（８
c2）が逆止機構（Ｄ４）とともに設けられているので、
暖房運転において、高圧制御弁（ＨＶ）により冷媒の流
れが阻害されることはない。

【００１４】したがって、この高圧側圧力の上昇によ
り、除霜能力が十分高く確保され、逆サイクル除霜運転
における除霜時間が短縮されるとともに、冷房運転時に
おいても、高圧制御弁（ＨＶ）の高圧維持作用により、
低外気条件下における高圧低下防止のための高圧制御が
行われる。

【００１５】請求項２の発明では、暖房運転中の除霜運
転時に、除霜運転制御手段（１０）により、逆サイクル
除霜運転中に、高圧側圧力が所定値以上になるまで電磁
開閉弁（ＫＶ）が閉じられるので、熱源側熱交換器
（３）に液冷媒が貯溜され、凝縮可能面積の減小で高圧
側圧力が所定値以上になると電磁開閉弁（ＫＶ）が開か
れるので、上記請求項１の発明と同様の作用となり、特
に、電磁開閉弁（ＫＶ）の開閉により高圧制御弁（Ｈ
Ｖ）に比べ確実な高圧上昇作用が得られる。

【００１６】請求項３の発明では、スクロール形圧縮機
又はスクリュー形圧縮機の場合、往復形圧縮機等に比
べ、体積効率が大幅に改善されているので、高圧側圧力
が上昇した分だけ、そのまま入力として融解熱となる。
したがって、高圧制御弁（ＨＶ）の高圧制御又は電磁開
閉弁（ＫＶ）の開閉制御による高圧側圧力上昇作用が顕
著となる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に基づ
き説明する。

【００１８】図１は請求項１の発明に係る第１実施例の
空気調和装置の冷媒配管系統を示し、スクロール形圧縮
機（１）と、冷房運転時には図中実線のごとく、暖房運
転時には図中破線のごとく切換わる四路切換弁（２）
と、冷房運転時には凝縮器として、暖房運転時には蒸発
器として機能する熱源側熱交換器である室外熱交換器
（３）と、液冷媒を貯溜するためのレシーバ（４）と、
冷媒を減圧するための電動膨張弁（５）と、冷房運転時
には蒸発器として、暖房運転時には凝縮器として機能す
る利用側熱交換器である室内熱交換器（６）とが配置さ
れていて、上記各機器は冷媒配管（８）により順次接続
され、冷媒の循環により熱移動を生ぜしめるようにした
冷媒回路（９）が構成されている。

【００１９】また、上記冷媒回路（９）の液ラインに
は、レシーバ（４）上流側の点（Ｐ）及び電動膨張弁
（５）下流側の点（Ｑ）と、室内熱交換器（６）に連通
する点（Ｒ）及び室外熱交換器（３）に連通する点
（Ｓ）との間を逆止弁等を介しブリッジ状に接続してな
る整流機構（２０）が設けられている。該整流機構（２
０）において、上記点（Ｐ）と（Ｓ）との間は、室外熱
交換器（３）側からレシ―バ（４）への冷媒の流通のみ
を許容する逆止機能を有し、かつ室外熱交換器（３）側
の圧力が所定値（例えば１０kg／cm²程度の圧力値）以
上のときに開く高圧制御弁（ＨＶ）を介して第１流入管
（８b1）により、上記点（Ｐ）と（Ｒ）との間は、室内
熱交換器（６）側からレシ―バ（４）への冷媒の流通の
みを許容する第２逆止弁（Ｄ２）を介して第２流入管
（８b2）により、それぞれ接続されている一方、上記点
（Ｑ）と（Ｒ）との間は電動膨張弁（５）側から室内熱
交換器（６）側への冷媒の流通のみを許容する第３逆止
弁（Ｄ３）を介して第１流出管（８c1）により、上記点
（Ｑ）と上記点（Ｓ）との間は電動膨張弁（５）側から
室外熱交換器（３）側への冷媒の流通のみを許容する第
４逆止弁（Ｄ４）を介して第２流出管（８c2）により、
それぞれ接続されている。すなわち、冷暖房サイクルい
ずれにおいても、冷媒が凝縮器（３又は６）−レシーバ
（４）−電動膨張弁（５）−蒸発器（６又は３）の順に
流れるよう整流している。

【００２０】また、レシーバ（４）の上部から電動膨張
弁（５）−点（Ｑ）間の液管にガス冷媒をバイパスする
ためのガス抜き通路（４ａ）が開閉弁（ＳＶ）を介して
設けられていて、レシーバ（４）に液冷媒を溜め込む必
要のあるときなど、開閉弁（ＳＶ）を開くことにより、
レシーバ（４）内の冷媒圧力を低下させて、レシーバ
（４）の冷媒貯溜能力を維持するようになされている。

【００２１】さらに、空気調和装置にはセンサ類が設け
られていて、（Ｔh2）は吐出管に配置され、吐出管温度
を検出する吐出管センサ、（Ｔha）は室外熱交換器
（３）の空気吸込口に配置され、外気温度を検出する室
外吸込センサ、（Ｔhc）は室外熱交換器（３）に配置さ
れ、冷房運転時には凝縮温度となり暖房運転時には蒸発
温度となる外熱交温度Ｔｃを検出する外熱交センサ、
（Ｔhr）は室内熱交換器（６）の空気吸込口に配置さ
れ、室内温度を検出する室内吸込センサ、（Ｔhe）は室
内熱交換器（６）に配置され、冷房運転時には蒸発温度
となり暖房運転時には凝縮温度となる内熱交温度を検出
する内熱交センサ、（ＨPS）は高圧側圧力の過上昇によ
りオンとなって保護装置を作動させる高圧圧力スイッ
チ、（ＬPS）は低圧側圧力の過低下によりオンとなって
保護装置を作動させる低圧圧力スイッチである。上記各
センサ類の信号は、空気調和装置の運転を制御するコン
トローラ（図示せず）に入力可能に接続されており、該
コントローラにより、上記各センサ類の信号に応じて、
空気調和装置の運転を制御するようになされている。

【００２２】上記冷媒回路（９）において、冷房運転時
には、室外熱交換器（３）で凝縮液化された液冷媒が第
１流入管（８b1）から流入し、高圧制御弁（ＨＶ）で冷
媒の流通が阻止されるが、液ラインの高圧側圧力が所定
値以上になると、高圧制御弁（ＨＶ）が開いて液冷媒が
流通し、レシ―バ（４）に貯溜され、電動膨張弁（５）
で減圧された後、第１流出管（８c1）を経て室内熱交換
器（６）で蒸発して圧縮機（１）に戻る循環となる一方
（図中の実線矢印参照）、暖房運転時には、室内熱交換
器（６）で凝縮液化された液冷媒が第２流入管（８b2）
から流入し、第２逆止弁（Ｄ２）を経てレシ―バ（４）
に貯溜され、電動膨張弁（５）で減圧された後、第２流
出管（８c2）を経て室外熱交換器（３）で蒸発して圧縮
機（１）に戻る循環となる（図中の破線矢印参照）。

【００２３】ここで、暖房運転中における除霜運転につ
いて説明する。

【００２４】暖房運転中、蒸発器として機能する室外熱
交換器（３）が着霜すると、外熱交センサ（Ｔhc）によ
りその着霜状態が検知され、除霜指令が出力される。そ
して、四路切換弁（２）が冷房サイクルに切換えられ、
吐出ガスが熱源側熱交換器（３）に導入される。そのと
き、熱源側熱交換器（３）−レシーバ（４）間に介設さ
れた高圧制御弁（ＨＶ）は、高圧側圧力が低いときは閉
じており、液冷媒のレシーバ（４）側への流通が阻止さ
れる。そして、その間熱源側熱交換器（３）の伝熱管内
がほとんど液冷媒で満たされ、凝縮可能面積の減小によ
り高圧側圧力が所定値（例えば１０kg／cm²）以上に上
昇すると、高圧制御弁（ＨＶ）が開き、液冷媒がレシー
バ（４）側に流通する。この高圧側圧力の保持作用によ
り、後述のごとく、熱源側熱交換器（３）の着霜の融解
熱を確保し、除霜運転時間を短縮するようになされてい
る。

【００２５】なお、上記第１実施例において、第２流出
管（８c2）は請求項１の発明にいうバイパス路として機
能し、第４逆止弁（Ｄ４）は請求項１の発明にいう逆止
機構として機能するものである。

【００２６】すなわち、上記第１実施例では、暖房運転
中の逆サイクル除霜運転時、高圧側圧力が所定値（上記
実施例では１０kg／cm²）以上になるまでは、高圧制御
弁（ＨＶ）が閉じられているので、液冷媒のレシーバ
（４）側への流通が阻止され、熱源側熱交換器（３）に
凝縮された液冷媒が貯溜される。そのとき、熱貫流率を
Ｋ（kcal／ｍ²・℃・Hr）、熱源側熱交換器（３）の伝
熱管の凝縮可能面積をＦ（ｍ²）、冷媒の凝縮温度と外
気温度との温度差をΔｔm とすると、圧縮機（１）の入
力Ｑは下記式Ｑ＝Δｉ・Ｇ＝Ｋ・Ｆ・Δｔmで表わされ
る値となるが、冷媒の流通の阻止により熱源側熱交換器
（３）に液冷媒が貯溜されていくことで、凝縮可能面積
Ｆが減小していくので、圧縮機（１）の入力Ｑが一定で
あるとすると、その分冷媒の温度差Δｔが上昇し、冷媒
の凝縮温度つまり高圧側圧力が上昇することになる。

【００２７】したがって、この高圧側圧力の上昇によ
り、図４に示すモリエル線図において、冷凍サイクルが
破線部分から実線部分まで回復し、除霜能力Ｑを十分高
く確保することができる。

【００２８】また、冷房運転時にも、高圧制御弁（Ｈ
Ｖ）の作用により、低外気条件下における高圧低下防止
のための高圧制御が行われる利点を有する。

【００２９】なお、高圧制御弁（ＨＶ）をバイパスする
バイパス路（第２流出管（８c2））が設けられているの
で、暖房運転において、高圧制御弁（ＨＶ）により冷媒
の流れが阻害されることはない。ただし、上記第１実施
例では、整流機構（２０）の中に第１，第２流入管（８
b1），（８b2）及び第１，第２流出管（８c1），（８c
2）を設け、さらに、３つの逆止弁（Ｄ２）〜（Ｄ４）
を配置したが、本発明はかかる実施例に限定されるもの
ではなく、例えば室内外に電動膨張弁を配置した場合に
は、レシーバと室外電動膨張弁との間に、１組の高圧制
御弁とそのバイパス路及び逆止弁とを設けることで、上
記第１実施例と同様の効果を得ることができる。

【００３０】次に、請求項２の発明に係る第２実施例に
ついて説明する。

【００３１】図３は第２実施例に係る空気調和装置の冷
媒配管系統を示し、本実施例では、整流機構（２０）に
おいて、上記第１実施例における高圧制御弁（ＨＶ）の
代りに、第１流入管（８b1）には電磁開閉弁（ＫＶ）が
介設され、さらに、吐出管には、高圧側圧力を検出する
高圧検出手段としての高圧センサ（ＨＰ）が配設されて
いる。そして、コントローラ（１０）により、冷房運転
時又は暖房運転中における逆サイクル除霜運転時に、高
圧側圧力が所定値（例えば１０kg／cm²）以上になった
ときのみ電磁開閉弁（ＫＶ）を開くようになされてい
る。すなわち、コントローラ（１０）は、請求項２の発
明にいう除霜運転制御手段としての機能を有するもので
ある。その他の構成は上記第１実施例と同様である。

【００３２】したがって、上記第２実施例では、暖房運
転中の除霜運転時に、電磁開閉弁（ＫＶ）を閉じ、高圧
側圧力が所定値以上になると電磁開閉弁（ＫＶ）を開く
ように制御されるので、上記第１実施例と同様の除霜時
間短縮作用と冷房運転時における高圧制御作用とを得る
ことができ、特に、高圧制御弁（ＨＶ）に比べ確実な作
動を確保しうる利点がある。

【００３３】なお、上記各実施例では、圧縮機（１）を
スクロール形圧縮機としたが、本発明はかかる実施例に
限定されるものではなく、往復形圧縮機、ロータリー形
圧縮機或いはスクリュー形圧縮機であってもよい。ただ
し、スクロール形圧縮機又はスクリュー形圧縮機の場
合、往復形圧縮機等に比べ、体積効率が大幅に改善され
ているので、高圧側圧力が上昇した分だけ、そのまま入
力として融解熱となる。したがって、高圧制御弁（Ｈ
Ｖ）の高圧制御又は電磁開閉弁（ＫＶ）の開閉制御によ
る高圧側圧力上昇作用を利用して、除霜時間の短縮を大
幅に図りうるという利点がある。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、冷暖房サイクルの切換え可能に構成された空気
調和装置において、熱源側熱交換器と減圧弁との間に冷
房サイクルにおける高圧側圧力が所定値以上になると開
作動する高圧制御弁を介設し、さらに逆止機構を介して
高圧制御弁のバイパス路を設けたので、暖房運転中の逆
サイクル除霜運転時、高圧制御弁により高圧側圧力が所
定値以上になるまで液冷媒の流通が阻止され、熱源側熱
交換器への液冷媒の貯溜による凝縮可能面積の減小を利
用して、高圧側圧力を上昇させることができ、よって、
除霜能力の向上により、空調感の悪化や残留デフロスト
の発生を招くことなく逆サイクル除霜運転における除霜
時間の短縮を図ることができるとともに、低外気冷房運
転における高圧の低下の防止を図ることができる。

【００３５】請求項２の発明によれば、冷暖房サイクル
の切換え可能に構成された空気調和装置において、熱源
側熱交換器と減圧弁との間に電磁開閉弁を介設し、暖房
運転中の逆サイクル除霜運転時に、高圧側圧力が所定値
以上になるまで電磁開閉弁を閉じ、高圧側圧力が所定値
以上になると電磁開閉弁を開くようにしたので、上記請
求項１の発明と同様に、熱源側熱交換器の液冷媒貯溜作
用により高圧側圧力を上昇させることができ、よって、
より確実に除霜運転時間の短縮を図ることができる。

【００３６】請求項３の発明では、上記請求項１又は２
の発明において、圧縮機をスクロール形圧縮機又はスク
リュー形圧縮機としたので、往復形圧縮機等に比べて体
積効率が大幅に改善された圧縮機の構造により、高圧側
圧力の上昇分をそのまま入力として融解熱とでき、よっ
て、上記各発明の著効を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る空気調和装置の冷媒配管系統
図である。

【図２】第２実施例に係る空気調和装置の冷媒配管系統
図である。

【図３】除霜能力に対する高圧側圧力の影響を示すモリ
エル線図である。

【符号の説明】

１圧縮機３室外熱交換器（熱源側熱交換器）５電動膨張弁（減圧弁）６室内熱交換器（利用側熱交換器）９冷媒回路ＨＶ高圧制御弁８b1 第１流入管（液管）８c2 第２流出管（バイパス路）Ｄ４第４逆止弁（逆止機構）ＫＶ電磁開閉弁ＨＰ高圧センサ（高圧検出手段）１０コントローラ（除霜運転制御手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機（１）、熱源側熱交換器（３）、
減圧弁（５）及び利用側熱交換器（６）を順次接続し、
かつ冷凍サイクルが正逆切換え可能に構成された冷媒回
路（９）を備えた空気調和装置において、上記熱源側熱交換器（３）と減圧弁（５）との間の液管
（８b1）に介設され、冷房サイクルにおける高圧側圧力
が所定値以上になると開作動する高圧制御弁（ＨＶ）
と、上記熱源側熱交換器（３）と減圧弁（５）との間におい
て上記高圧制御弁（ＨＶ）をバイパスするバイパス路
（８c2）と、該バイパス路（８c2）に介設され、上記熱源側熱交換器
（３）側からの冷媒の流通を阻止する逆止機構（Ｄ４）
とを備えたことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】圧縮機（１）、熱源側熱交換器（３）、
減圧弁（５）及び利用側熱交換器（６）を順次接続し、
かつ冷凍サイクルが正逆切換え可能に構成された冷媒回
路（９）を備えた空気調和装置において、上記熱源側熱交換器（３）と減圧弁（５）との間の液管
（８b1）に介設され、通路を開閉する電磁開閉弁（Ｋ
Ｖ）と、冷媒回路（９）の高圧側圧力を検出する高圧検出手段
（ＨＰ）と、空気調和装置の暖房運転中に熱源側熱交換器（３）の除
霜指令を受けたとき、冷媒回路（９）を冷房サイクルに
切換え、上記電磁開閉弁（ＫＶ）を閉じた後、上記高圧
検出手段（ＨＰ）で検出される高圧側圧力が所定値以上
になると上記電磁開閉弁（ＫＶ）を開くよう制御する除
霜運転制御手段（１０）とを備えたことを特徴とする空
気調和装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の空気調和装置にお
いて、圧縮機（１）はスクロール型圧縮機又はスクリュー形圧
縮機であることを特徴とする空気調和装置。