JPS60243436A - ヒートポンプ式空気調和機の除霜装置 - 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】 ［発明の技術分野］ この発明は、ヒートポンプ式空気調和機の暖房運転時に
才９ける蒸発器の除霜方式に関する。

［従来技術］ 一般にヒートポンプ式空気調和機の暖房運転中には、室
外熱交換器である蒸発器の表面温度を氷点以下で使用す
る場合が生じ、そのため蒸発器の表面に着霜して熱交換
を聞書する。この霜を除去するために、一時的に冷媒サ
イクルを冷房に切換えて、室外熱交換器を凝縮機とし、
凝縮熱によって着霜を溶かし去る方法が取られてきた。

その除霜時には、当然、熱が有効に除霜に作用するよう
、室外側の送風機を停止させるよう制御される。この制
御は、室内温度の高い暖房過負？＝’ｒ時に才９いて生
ずる着霜に対しても同様に行われてきた。

第１図は、このような除霜方式が適用される、例えば特
公昭５９−１９３６号公報などに示されている一般のヒ
ートポンプ式空気調和機の構成図で、図において（１）
は圧縮機、（２）はこの圧縮機駆動用モータ、（３）は
四方弁で冷媒サイクルを切換え、冷媒サイクル運転か、
暖房サイクル運転か決めるのに用いられる。

この例では実線矢印方向しこ冷媒が流れる場合を暖房サ
イクル、破線矢印方向に冷媒が流れる場合を冷媒サイク
ルとする。（４）は暖房サイクルにおいて凝縮器、冷房
サイクルにおいて蒸発器となる室内熱交換器、（５）は
暖房サイクルにおいて蒸発器、冷房サイクルにおいて凝
縮機となる室外熱交換器、（６）は膨張弁又は毛細管、
（７）は、」―配圧縮機（１）、四方弁（３）、室内、
室外熱交換器（’１）（５）及び膨張弁又は毛細管（６
）を連結して冷媒を通し、冷媒サイクル（８）を構成さ
せる冷媒配管である。

（９）は室内側送風機、（１０）は室外側送風機、（１
１）は室内熱交換器（４）の温度を検出する室内熱交換
器温度センサ、（■２）は室外熱交換器（５）の温度を
検出する室外熱交換器温度センサである。

以上の構成において、四方弁（３）を暖房運転サイクル
に切換え、圧縮機（１）、送風機（９）及び（１０）が
駆動され暖房運転が開始されると、圧縮ｆｉ（］）から
吐出される高温高圧の冷媒は四方弁（３）を介して配管
（７）に導かれ、凝縮器（４）で熱を放出し凝縮液化さ
れる。この液化された高圧冷媒は膨張弁（６）にて断熱
膨張し低温低圧の蒸気となるが、蒸発器（５）を通過す
ることによって外気から熱量を吸収し冷媒は加熱されて
四方弁（３）を通り圧縮機（１）で断熱圧縮され再び高
温高圧の媒体として吐出される。このサイクルにおいて
室内熱交換器であろ凝縮’ａ：’ｔ　（４）にて放出除
去される熟眠が暖房熱源となり、その熱にが室外熱交換
器である蒸発器（５）により夕１気か＋７．吸収されろ
。このような運転がレジけられると蒸発器（５）の湿度
が氷点以トとなり、その表面に着霜が進ｆ７する。蒸発
ＲｉＨ５）の着霜によって熱交換が減少するため、冷媒
は蒸発器（５）で充分に加熱さ、ｈ、　′１′圧縮機（
１）に吸入される冷媒は湿り蒸気を多く含んだものとな
る。そのため圧縮機（１）の叶、′（冒令媒温度も低下
し暖房効果は劣下する。この霜をとるためには、温度セ
ンサ（１２）によって、蒸発器（５）の温度が所定温度
以下の除゛霜条件を検出して、四方弁（３）を切換え、
室外側送風機（１０）を停止させ、冷媒サイクル（８）
を一時的に冷房サイクルに切換える。それにより室外熱
交換器（５）を凝縮器として動作させ、冷媒による加熱
で霜を溶かし去り、一定時間後再び四方弁（３）を切換
え送風機（１０）の運転を開始して暖房運転に入る。

ところが、暖房運転において、室温が高くなり過ぎ、過
負荷状態になると、冷媒の高圧化を保護するため、室外
側送風機（１０）を停止１さぜろ過負荷保護運転制御が
一般に行われる。このような状態においても蒸発器（５
）の温度が低下し、時には除霜条件になる場合がある。

しかしこの場合での蒸発器（５）の着霜量は少なく、除
霜運転を行ったとしても一瞬シこシて、除霜完了するく
らいの着霜量である。従ってこのような過負荷保護運転
中において通常の除霜制御を行うと、不必要な過剰な除
霜運転となり、エネルギー損失となるばかりでなく、不
必要な冷房サイクルへの切換えのため、室温が低下し快
適性を損うし、不必要な四方弁の切換えにより不快な冷
媒音を発する等の欠点を有していた。

［発明の概要コ この発明は以上の欠点を除去するためになされたもので
、過負荷保護運転中においては、除霜条件になっても直
ちに除霜運転に入らずに、蒸発器側送風機を一定時間運
転させて、その後においても除霜条件であった場合には
じめて除霜運転に入るよう制御することによって、過負
荷保護運転中における無駄な除霜運転を防止するヒート
ポンプ式空気調和機の除霜方式を提供することを目的と
している。

［発明の実施例］ 第２図はこの発明の一実施例を示すシステム構成図で、
図において（１３）は、暖房時の室内熱交換器温度セン
サ（１１）である凝縮器温度センサ、（１４）は、暖房
時室外熱交換器温度センサ（１２）である蒸発器温度セ
ンサ、（１５）（１６）は、これら温度センサ（１３）
（１４）からの温度信号をデジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換器、（１７）は、マイクロプロセッサ等の中央処
理装置（以下ＣＰＵという）、（１８）はＡ／Ｄ変換器
（１５）からの凝縮器温度Ｔｃが室温の高い過負荷時高
圧保護温度である設定温度Ｔ１以上であることを検出す
る過負荷状態検出手段、（１９）はＡ／Ｄ変換器（１６
）からの蒸発器温度Ｔｅが除霜条件温度である設定温度
Ｔ２以下であることを検出する除霜条件検出手段、（２
０）は、過負荷状態検出手段（１８）、除霜条件検出手
段（１９）からの信号を処理して、手段（１８）からの
信号のみの時は過負荷保護運転信号を、手段（１９）か
らの信号のみの時は除霜運転信号を１両手段（１８）（
１，９）からの信号が共に入力された時は蒸発器側送風
機運転信号を出力する処理回路、（２１）は、処理回路
（２０）からの信号で制御される制御リレー駆動回路、
（２２）は蒸発器側（暖房時室外側）送風機リレー、（
２３）は四方弁リレーで、制御リレー駆動回路（２１）
は処理回路（２０）からの過負荷保護運転信号により送
風機リレー（２２）を停止側に駆動し、除霜運転信号に
より送風機リレー　（２２）を停止、四方弁リレー（２
３）を冷房サイクル側に駆動し、蒸発器側送風機運転信
号により、送風機リレー（２２）を運転側に駆動する。

次にその動作を説明する。今、凝縮器（４）の温度Ｔｃ
がＴ１以下の正常な暖房運転時に、蒸発器（５）に着霜
が生じたとすると、蒸発器温度センサ（１４）からＡ／
Ｄ変換器（１６）をへてＣＰＵ（１７）に取り込まれる
温度信号Ｔｅが低下し、ＣＰ　Ｕ　（１７）内の検出手
段（１９）がＴｅ≦１２の除霜条件を検出し、検出信号
を処理回路（２０）に出力する。−力検出手段（１８）
は過負荷状態を検出していないので出力はなく、処理回
路（２０）から除霜運転信号が出力される。この信号に
よって制御リレー駆動回路（２１）が制御され、一定時
間蒸発器側送風機リレー（２２）を停＋ｈ側に、四方弁
リレー（２３）を冷房運転側に駆動する。

次に暖房運転時に過負荷状態となった時の動作を第３図
を参照して説明する。第３図（ａ）は凝縮器温度Ｔｃ、
蒸発器温度Ｔｅの変化を示すタイムチャート、同図（ｂ
）は蒸発器側送風機リレー（２２）及び四方弁リレー（
２３）の動作状態を示すタイムチャートである。暖房運
転時圧縮機（１）が過負荷となり。

凝縮器温度センサ（１３）からＡ／Ｄ変換器（ｊ５）を
へてＣＰ　Ｕ　（１７）に取り込まれる温度信号゛ｒＣ
が上昇していき設定温度ＴＩを越え、時点し１において
、検出手段（１８）が過負荷状態を検出する。その検出
信号によって処理回路（２０）から過負荷保護運転信号
が出力される。それに応じて制御リレー駆動回路（２１
）は蒸発器側送風機リレー（２２）を停止側に駆動し、
送風機（１０）を停止させる。それによって蒸発器（５
）の熱交換機能は低下し、それの温度Ｔａは減少してい
き、凝縮器（４）の温度Ｔｃの上昇は止まり漸減状態と
なり冷媒の高圧化が防止される。しかしこの状態での運
転が続けられると蒸発器（５）の温度Ｔｅは低下を続け
、ついに時点ｔ２で検出手段（Ｔ９）が除霜条件Ｔｅ≦
Ｔ２を検出する。この時点では検出手段（１８）からも
過負荷状態検出信号が出力されているため、処理回路（
２０）は蒸発器側送風機運転信号を一定時間ＴＭの聞出
力する。それにより制御リレー駆動回路（２１）は蒸発
器側送風機リレー　（２２）を運転側に一定時間ＴＭの
開駆動する７蒸発器側送風機（１０）の運転によって、
室外熱交換器である蒸発器（５）による熱交換、即ち外
気からの熱吸収が促進され、蒸発器（５）の温度は上昇
する。

この運転状態ではもともと凝縮器（４）側の冷媒温度は
高いので、普通、この蒸発器側送風機（］Ｏ）の運転再
開によって、蒸発器（５）の温度は上昇し、霜は直ちに
除去される。以下は、過負荷が解消される迄、送風機（
ｌＯ）の断続運転が繰返される。しかし、もし送風機（
１０）の運転再開後一定時間ＴＭ経過したｔ３時点に達
しても、まだ検出手段（１９）が除霜条件を検出してい
る時のみ、送風機リレー（２２）を停止側に、四方弁リ
レー（２３）を冷房サイ９°　ル側に切換えて、時点Ｌ
４迄の一定時間、除霜運転が行われる。この除霜運転に
よって室内側熱交換器（４）の温度は低下し、室外側熱
交換器（５）の温度は上昇し、過負荷状態も除霜条件も
共に解消し、時点Ｌ４以後は再び暖房運転が行われる。

なお、−上記実施例では、過負荷状態の検出に凝縮器（
４）の温度上昇を検出したが、圧縮機駆動用モータ（２
）のイマ１勢電流、即ち圧縮機駆動電流が所定設定値以
上になることを検出するようにしてもよい。

第４図は、この場合の実施例を示すシステム構成図で、
図において（１４）　（１６）　（１７）　（１９）な
いしく２３）は第２図と同一であり、（２４）は圧縮機
駆動電流検出回路で、駆動電流に比例した電圧ＩＣを取
り出す。（２５）は＾／Ｄ変換器、　（２６）は、Ｉｃ
が、凝縮器（４）内圧力の許容限界時の圧縮機駆動電流
に相当する設定値Ｔｏ以上となった時信号を出す過負荷
状態検出手段である。この実施例では圧縮機駆動電流に
比例した電圧をデジタルに変換して、ＣＰＵ（１７）内
で設定値を比較したが、圧縮機駆動電流に比例した電圧
Ｔｃを、所定の設定レベル電圧■０とを比較器にてアナ
ログ的に比較し、ＩＣ≧ＩＯとなった時、生ずる信号を
ＣＰＵ（＋７）に入力するようにしてもよい。

［発明の効果］ この発明は、以−ヒのように圧縮機の過負荷保護運転中
における除霜条件検出に対して、直ちに除霜運転に入ら
ずに、蒸発器側送風機を一定時間運転させるようにした
ので、不必要な除霜運転によるエネルギー損失、室温低
下による不快感、並びに四方弁切換音の多発を減少させ
ることができる効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明方式が適用される一般のヒートポン
プ式空気調和機の構成図、第２図は、この発明の一実施
例を示すシステム構成図、第３図は、その動作説明図、
第４図は、この発明の他の実施例髪示すシステム構成図
である。 図において、（１）は、圧縮機、（３）は四方弁、（４
）は暖房サイクルにおいて凝縮器である室内交換器、（
５）は暖房サイクルにおいて蒸発器である室外熱交換器
、（６）は膨張弁又は毛細管、（７）は冷媒配管、（８
）は冷媒サイクル、（９）は暖房サイクルにおいて凝縮
器側送風機である室内側送風機、（１０）は暖房サイク
ルにおいて蒸発機側送風機である室外側送風機、（１９
）は除霜条件検出手段、（１ｇ）　（２６）は圧縮機過
負荷状態検出手段、（２０）は処理回路、−（２１）は
制御リレー駆動回路、（２２）は蒸発器側送風機リレー
、（２３）は四方弁リレーである。 図中間−或は相当部分は同一符号をもって示している。 代理人　大　岩　増　雄　（ほか２名）第１区 第３図 久 第４図 ２ム 手ｊｔＪｔ補正書（自発） ６０　６　１３ 昭和　年　月　１−１ ３、　補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　東京都千代田区丸の内二丁ロ２番３号名　称　
（６０１）三菱電機株式会社 代表者Ｊ１山仁八部 ４、代理人 ５、　補〔「の対象 明細１１）の発明の１１″ｆ・相な説明の欄６、　補１
：の内容 （１）明細書第３頁第１４行に「表われる」とあるのを
「現われるＪと訂１］−する。 （２）明細書第３頁第１４行と第１８行間に次の字句を
挿入する。 ［なよ？、判別回路の切換動作は、画面のハンチングを
さけるために、若干のヒステリシス特性を持たぜるよっ
にしてもよい。Ｊ 以１

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機、冷媒サイクル切換用四方弁、凝縮器、蒸
   発器、及び膨張弁又は毛細管からなる冷媒サイクル、凝
   縮器側送風機、蒸発器側送風機、」１記蒸発器の除霜条
   件を検出する手段、及び−上記圧縮機の過負荷状態を検
   出する手段を備え、この過負荷状態の検出により上記蒸
   発器側送風機を停止しての過負荷保護運転を行い、上記
   除霜条件の検出により、」１記蒸発器側送風機を停止し
   四方ブ？を切換えての除霜運転を所定時間行うようにし
   たヒートポンプ式空気調和機の除霜方式において、上記
   過負荷保護運転中における１記除霜条件検出に対しては
   、−り記蒸発器側送風機を一定時間駆動させ、その後に
   おいても除霜条件を検出している時のみ除霜運転に入る
   ようにしたことを特徴とするヒートポンプ式空気調和機
   の除霜方式。
2. （２）上記除霜条件を検出する手段は、上記蒸発器の温
   度が所定設定温度以下を検出する手段である特許請求の
   範囲第１項記載のピー１−ポンプ式空気調和機の除霜方
   式。
3. （３）−ｌ１記圧縮機の過負荷状プＮ検出丁段は、上記
   凝縮器の温度が所定設定温度共−にを検出する手段であ
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載のピー１−ポン
   プ式空気調和機の除霜Ｈ人、。 （／Ｉ）上記圧縮機の過自荷状態検出手段は、−１−記
   圧縮機の駆動電動機電流が所定設定電流値具１−になっ
   たことを検出する手段である待Ｊ１請求の範囲第１項又
   は第２項記載のビー１−ポンプ式Ｈ／ｑ気調和機の除霜
   方式。