JPS61153464A - ヒ−トポンプ式空調機の冷媒流制御装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、外気を熱源とし、低外気時に室外熱交換器に
生じる着霜を防止又は軽減することで暖房運転を継続さ
せるヒートポンプ式空調機に関するものである。

従来の技術 一般に、外気を熱源とするヒートポンプ式空調機は、暖
房運転時低外気になると室外熱交換器に着霜を生じ、運
転時間の経過とともにこの着霜が進行するので暖房能力
も徐々に低下していく。したがって適当な時期に通常は
暖房運転を一時停止して室外熱交換器の除霜を行なう必
要があり、これがひんばんであれば居住者にとって非常
な不快感を伴なう。これを解消するものとして例えば実
装１１１ｉ３５１−５０７４号に示される考案が知られ
ている。以下図面を参照しながら上述した従来のヒート
ポンプ式空調機の一例について説明する。

第４図は従来のヒートポンプ式空調機の一例を示すもの
である。同図において１１は圧縮機、１２は室内熱交換
器、１３はキャピラリ、１４は室外熱交換器、１５は四
方弁で、これらを順次環状に連結し、さらに圧縮機１１
の吐出側と室外熱交換器１４の暖房運転時入口側との間
に電磁開閉弁１６と補助キャピラリ１７を有するバイパ
ス回路１８を設け、室外熱交換器１４には低圧側の冷媒
温度を感知する感熱部１９を備えている。

以上のように構成されたヒートポンプ式空調機について
その動作を説明する。

暖房運転中、冷媒の流れは第４図に示す矢印方向となり
、低外気下では冷媒の蒸発温度が室外熱交換器１４の着
霜や着氷等により徐々に低下してくる。感熱部１９で室
外熱交換器１４におけるこのような冷媒温度の変化を感
知し、この冷媒温度が所定値（この場合室外熱交換器１
４が凍結を開始する温度）近辺又は以下となれば電磁開
閉弁１６を開き高圧のホットガスの一部をバイパス回路
１８に導び（ことにより冷凍サイクルの低圧を上け、室
外熱交換器１４の凍結防止を行なうものである。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記構成では以下のような問題点を有して
いた。第５図は第４図に示す従来のヒートポンプ式空調
機の運転経過時間に対する特性変化を示す図である。

同図で実線は電磁開閉弁１６を閉としたまま運転を続行
した時の特性変化、破線は運転経過時間τ−τｆで電磁
開閉弁１６を開としてさらに運転を続行した時の特性変
化を示す。除霜開始時期を同一の室外熱交換器温度ｔ　
ｒｅｓとすれば暖房運転継続時間は前者でτ。、後者で
て。′となる。ここで注目すべきことはホットガスバイ
パスされる時期には既に多量の霜か室外熱交換器に付着
しており、また既に暖房能力も低下している時でもある
。したかって運転経過時間τ−τｆ以降では破線で示す
ようにホットガスバイパスによりさらに暖房能力か時間
とともに低下するので、暖房運転は継続しても継続して
も暖房能力が不足し、吹出し温度も低下するという問題
点を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、低外気下における暖房運転
時に最低暖房能力を設定し、この最低暖房能力を下廻ら
ない範囲でホットガスバイパスの冷媒流量制御を行なう
ことで、暖房運転中の快適性を損なうことなく可能な限
り運転継続時間を延ばし、除霜回数を軽減しようとする
ものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のヒートポンプ式空
調機は圧縮機、室内熱交換器、減圧装置、室外熱交換器
、四方弁等を順次環状に連結し、冷媒流量制御可能な補
助減圧装置を備えて一端を上記圧縮機吐出側とし他端を
上記室外熱交換器の暖房運転時入口側又は前記圧縮機吸
入側とするホットガスバイパス回路を設けて冷凍サイク
ルを構成し、さらに暖房能力検出手段と上記室外熱交換
器の着霜検出手段を備え、暖房運転時上記暖房能力検出
手段により得られる暖房能力が予め定められた最低暖房
能力を下廻らない範囲で前記着霜検出手段の出力に応じ
て前記ホットガスバイパス回路の冷媒流量制御を行なう
ようにしたものである。

作　　用 本発明は上記構成によって、暖房運転時に室外熱交換器
へのホットガスバイパスによる着霜防止運転を、許容し
得る最低暖房能力以上で可能な限り有効に運転継続する
ことができ、着霜防止運転末期の暖房能力の過度低下や
吹出し温度の過度の低下を防止できる。

実施例 以下に本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明のヒートポンプ式空調機の一実施例を示
したものである。同図において、１は圧縮機、２は室内
熱交換器、３は減圧装置、４は室外熱交換器、５は四方
弁であり、これらを順次環ス回路７を設けて冷凍サイク
ルを構成したものである。８ａは室内温度センサ、８ｂ
は室内吹出し温度センサ、８Ｃはマイコンである。９ａ
は外気温センサ、９ｂは室外熱交換器温度センサ、９ｃ
はマイコンである。１０は室内ファン、１１は室外ファ
ンである。

本実施例では暖房能力検出手段として室内温度センサ８
ａと室内吹出し温度センサ８ｂとマイコン８ｃとで構成
するとともに、着霜検出手段として外気温センサ９ａと
室外熱交換器温度センサ９ｂとマイコン９ｃとで構成し
たものである。そしてさらにマイコン８ｃによって求ま
る暖房能力か予め定められた最低暖房能力を下廻らない
範囲でマイコン９ｃにより求まる着霜量に応じて補助減
圧装置６でホットガスバイパス回路７の冷媒流量制御を
行なうように構成したものである。

次にこの一実施例の構成における作用を図面を参照しな
がら説明する。

再び第１図で図中の実線矢印は暖房運転時の、破線矢印
は冷房運転時の冷媒の流れ方向を示している。暖房運転
時圧縮機１から吐出された高温冷媒は四方弁５を介して
室内熱交換器２に入り、室内ファン１０にて放熱し暖房
を行なった後凝縮液化して減圧装置で減圧される。減圧
された低温冷媒は室外熱交換器４に入り、ここで室外フ
ァン１１により外気から吸熱した後四方弁５を介して圧
縮機１に戻る。

第２図は￥；１図に示すヒートポンプ式空調機の一実施
例の着霜運転時における運転制御のフローチャートを示
したものである。室内温度センサ８ａの出力と室内吹出
し温度センサ８ｂの出力より空気温度差が、またその時
の室内風量は室内ファン設計時点で既知であることから
マイコン８ｃにより暖房能力Ｑｃが求まる。

一方外気温センサ９ａの出力と室外熱交換器温度センサ
９ｂの出力とからマイコン９ｃにより両者の差温△ｔが
求まる。

この差温△、の変化去室外熱交換器４の着霜を検出する
。これら温度の検出は図示しないクロック回路のパルス
信号に応じて所定時間毎に行なう。

このようにして求まった暖房能力Ｑｃが予め設定された
最低暖房能力Ｑｃ−以上となっていれば、次に求まった
差温△ｔについて判断する。差温△ｔが限界値である△
ｔａｒｔ以下であれば次にこの差温△ｔが前回検出時よ
り増加したか否かを判別する。つまり差温△ｔが前回検
出時より増加していれば室外熱交換器４への着霜が相当
多いことを示しており、第１図に示す補助減圧装置６に
よりホットガスバイパス流量を増加して冷媒蒸発温度を
上げ、着霜速度を遅らせて着霜防止運転を行なう。

一方差温△ｔが前回検出時と比べて増加していなければ
、室外熱交換器４への着霜はそれほど進行していないと
判断しそのままの状態で暖房運転を続行する。なお差温
△ｔが限界値△ｔｃｒｔ以上であれば着霜が非常に多い
と判断して除霜運転を開始する。

以上のようにしてホットガスバイパス流量を徐々に増加
しつつ着霜防止運転を行なっていると、これによる暖房
能力が低下してくる。もし暖房能力Ｑｃが予め設定され
た最低暖房能力Ｑｃｍｉｎ以下となればすぐに第１図に
示す補助減圧装置６によりホットガスバイパス流量を絞
って（減少して）暖房能力ＱｃをＱｃｍｉｎ以上に回復
させる。

第３図は第１図に示すヒートポンプ式空調機の一実施例
の着霜防止運転経過を示す図である。運転経過時間τ−
τｆで差温Δｔが増加し始めたので、この時期よりホッ
トガスバイパス流量を多く流し始めたものである。以降
差温Δｔが増加するにつれホットガスバイパス流量も徐
々に多くしているので着霜速度を遅くすることができる
。その後暖房能力が徐々に下がり、τ−τｆ′で予め定
められた最低暖房能力Ｑｃｍｉｎ以下となるが、第２図
で示したようにすぐに補助減圧装置６によりホットガス
バイパス流量を絞って（減少して）暖房能力を回復させ
て運転を継続する。モして差温Δｔが限界値Δ’ｃｒｔ
以下となるτ−τ０で除霜を開始する。以上のように本
実施例によれば着霜運転時に暖房能力を許容できる範囲
内で差温△ｔが増加するにつれてホットガスバイパス流
量を多く流すことで非常に有効な着霜防止運転が行なえ
る。

なお上記実施例では除霜開始は差温△ｔが限界値Δｔｃ
ｒｔ以上になった時として説明したがこれに限定される
ことがないのは明らかである。

さらに上記実施例ではホットガスバイパス回路の他端を
室外熱交換器の暖房運転時入口側として説明したが、こ
れを圧縮機吸入側としても同等の効果を有する。

以上の実施例では暖房能力検出手段として温度センサを
２個設けて構成したが、これに限定されるものではない
。同様に着霜検出手段として温度センサを２個設けて構
成したが、これに限定されるものでなく、室外熱交換器
温度センサ、または外気温センサのいずれか１個、ある
いはその他の着霜検出手段でよいことはもちろんである
。

さらにまた予め定められた最低暖房能力を低外気温にな
るほど小さく設定したことにより、低外気下では元々暖
房能力が低下する特性を持ったヒートポンプ式空調機で
ホットガスバイパス回路による着霜防止運転がより永く
継続できる効果がある。

発明の詳細 な説明してきたように本発明は、圧縮機、室内熱交換器
、減圧装置、室外熱交換器、四方弁等を順次環状に連結
し、冷媒流量制御可能な補助減圧装置を備えて一端を上
記圧縮機吐出側として、他端を上記室外熱交換器の暖房
運転時入口側または前記圧縮機吸入側とするホットガス
バイパス回路を設けて冷凍サイクルを構成し、さらに暖
房能力検出手段と上記室外熱交換器の着霜検出手段を備
え、暖房運転時上記暖房能力検出手段により得られる暖
房能力が予め定められた最低暖房能力を下廻らない範囲
で上記着霜検出手段の出力に応じて前記ホットガスバイ
パス回路の冷媒流量制御を行なうようにしたので、特に
低外気下での着霜運転時、許容し得る最低暖房能力以上
でホットガスバイパスの冷媒流量制御による効果的な着
霜防止運転が可能となり、暖房運転中の快適性を損なう
ことなく可能な限り運転継続時間を延ばし、除霜回数を
軽減させる効果の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のヒートポンプ式空調機の一実施例を示
す構成図、第２図は第１図に示すヒートポンプ式空調機
の一実施例の着霜運転時における運転制御のフローチャ
ート、第３図は第１図に示すヒートポンプ式空調機の一
実施例の着霜防止運転経過を示す説明図、第４図は従来
のヒートポンプ式空調機の一例を示す構成図、第５図は
第４図に示す従来のヒートポンプ式空調機の運転経過に
対する特性変化を示す説明図である。 １・・・・・・圧縮機、２・・・・・・室内熱交換器、
３・・・・・・減圧装置、４・・・・・・室外熱交換器
、５・・・・・・四方弁、６・・・・・・補助減圧装置
、７・・・・・・ホットガスバイパス回路、８・・・・
・・暖房能力検出手段、９・・・・・・着霜検出手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はか１名第１
図 プ・、・　７Ｅ　　鵠　オゑ゛ ２・・・宝内部交快羞 ８・・・咳房蛇力抄出今没 り・・・看傭抄出５灸 第２図 第３図 ｔＩｎｈＪａｌＢｆ間：　？

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機、室内熱交換器、減圧装置、室外熱交換器
   、四方弁等を順次環状に連結し、冷媒流量制御可能な補
   助減圧装置を備えて一端を上記圧縮機吐出側とし他端を
   上記室外熱交換器の暖房運転時入口側又は前記圧縮機吸
   入側とするホットガスバイパス回路を設けて冷凍サイク
   ルを構成し、さらに暖房能力検出手段と上記室外熱交換
   器の着霜検出手段を備え、暖房運転時前記暖房能力検出
   手段により得られる暖房能力が予め定められた最低暖房
   能力を下廻らない範囲で前記着霜検出手段の出力に応じ
   て前記ホットガスバイパス回路の冷媒流量制御を行なう
   ヒートポンプ式空調機の冷媒流制御装置。
2. （２）着霜検出手段として外気温センサと室外熱交換器
   温度センサを用いた特許請求の範囲第１項記載のヒート
   ポンプ式空調機の冷媒流制御装置。
3. （３）最低暖房能力を低外気温になるほど小さく設定し
   た特許請求の範囲第２項記載のヒートポンプ式空調機の
   冷媒流制御装置。