JP2010060177A - Refrigerating cycle device, refrigerating device, and air conditioning device - Google Patents

Refrigerating cycle device, refrigerating device, and air conditioning device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a refrigerating cycle device and the like capable of accurately determining completion of a defrosting operation by using a frost detecting means, securing reliability of the device, and improving efficiency in the defrosting operation and the device. <P>SOLUTION: This refrigerating cycle device provided with a refrigerant circuit constituted by connecting a compressor 1 for compressing a refrigerant, a condenser 2 for condensing the refrigerant, an expansion valve 3 for decompressing the refrigerant, and an evaporator 4 for evaporating the refrigerant by heat exchange, by piping, further includes the frost detecting means 7 for detecting a condition of frost attached to the evaporator 4, a heater 8a for the evaporator, for heating the evaporator 4, a heater 8b for bottom surface, for heating a bottom surface of a housing receiving the evaporator 4, and a control means 50 for stopping the heating of the heater 8a for the evaporator, and then stopping the heating by the heater 8b for the bottom surface after a prescribed time from the stop of the heating of the heater 8a for the evaporator, when it is determined that the evaporator 4 is free from frost on the basis of a signal from the frost detecting means 7 in the defrosting operation. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば蒸発器等を除霜(デフロスト)するための除霜運転を行う冷凍サイクル装置等に関するものである。特に除霜運転の終了に関するものである。   The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus that performs a defrosting operation for defrosting an evaporator or the like, for example. In particular, it relates to the end of the defrosting operation.

一般に、空気調和装置、冷凍装置、給湯装置等の冷凍サイクル(ヒートポンプサイクル)を利用した冷凍サイクル装置は、基本的に、圧縮機、凝縮器(熱交換器)、膨張弁及び蒸発器(熱交換器)を配管接続し、充填した冷媒を循環させる冷媒回路を構成している。圧縮機で圧縮された冷媒は、高温高圧のガス冷媒となり、凝縮器に送り込まれる。凝縮器に流れ込んだ冷媒は、熱交換対象との熱交換で熱を放出することにより液化する。液化した冷媒は、膨張弁で減圧されて気液二相流状態となり、蒸発器にて熱交換により熱を吸収することでガス(気体)化し、再度圧縮機へ戻されて循環する。   Generally, a refrigeration cycle apparatus using a refrigeration cycle (heat pump cycle) such as an air conditioner, a refrigeration apparatus, or a hot water supply apparatus basically includes a compressor, a condenser (heat exchanger), an expansion valve, and an evaporator (heat exchange). A refrigerant circuit that circulates the filled refrigerant. The refrigerant compressed by the compressor becomes a high-temperature and high-pressure gas refrigerant and is sent to the condenser. The refrigerant that has flowed into the condenser is liquefied by releasing heat by heat exchange with the heat exchange object. The liquefied refrigerant is decompressed by the expansion valve to become a gas-liquid two-phase flow state, and is converted into gas (gas) by absorbing heat by heat exchange in the evaporator, and is returned to the compressor and circulated again.

ここで、例えば冷凍・冷蔵倉庫等のように、対象空間内の温度を10℃より低い温度環境にしようとする場合、対象空間内に設置した蒸発器における冷媒の蒸発温度はそれよりもさらに低い温度(0℃よりも低い温度)にする必要がある。このとき、冷媒との間で熱交換する空気中の水分が凝結して、蒸発器に付いて霜となり、時間とともに堆積する。堆積した霜は、熱抵抗の増加、フィンを通過する風量の低下等をまねき、空気を冷却する能力を低下させる。そこで、例えば、発光部と受光部とからなる光学式の着霜量検出器により、付いた霜の状態を検知し、除霜用のヒータ(加熱手段)を蒸発器、ドレンパンに取り付け、定期的に加熱して霜を融かす除霜運転を行うことで能力低下を解消している(例えば、特許文献1参照)。
特開平8−61813号公報(図5、図6)
Here, when the temperature in the target space is set to a temperature environment lower than 10 ° C., for example, in a freezer / refrigerated warehouse, the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator installed in the target space is even lower than that. It is necessary to make the temperature (temperature lower than 0 ° C.). At this time, moisture in the air that exchanges heat with the refrigerant condenses, forms frost on the evaporator, and accumulates over time. The accumulated frost causes an increase in thermal resistance, a decrease in the amount of air passing through the fins, and the like, and decreases the ability to cool the air. Therefore, for example, an optical frosting amount detector composed of a light emitting unit and a light receiving unit detects the state of the attached frost, and a defrosting heater (heating means) is attached to the evaporator and the drain pan, and periodically The performance reduction is eliminated by performing a defrosting operation in which the frost is melted by heating (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-8-61813 (FIGS. 5 and 6)

ここで、除霜運転の終了に関しては、例えば、制御手段が、蒸発器に取り付けた温度検知手段の検知に係る温度(蒸発器の温度を表す)が閾値以上であると判断したときに、蒸発器、ドレンパンを加熱しているヒータへの通電を停止してOFFさせることで、除霜運転を終了させるようにしていた。このように、蒸発器に取り付けた温度検知手段の検知に係る温度のみに基づいて、蒸発器、ドレンパンに付いた霜の状態を推測して除霜運転を行っていたため、過剰に蒸発器とドレンパンを加熱していた。その結果、無駄にエネルギーを消費してしまっていた。また、蒸発器等を過剰に加熱すると、倉庫内において、蒸発器等の周囲の温度が上がり、例えば、冷蔵・冷凍倉庫の天井に水分がつき、つらら等ができることがあるため、倉庫内のスペースが狭くなるという問題が発生していた。   Here, regarding the end of the defrosting operation, for example, when the control unit determines that the temperature related to detection by the temperature detection unit attached to the evaporator (representing the temperature of the evaporator) is equal to or higher than a threshold, The defrosting operation has been terminated by stopping and de-energizing the heater that is heating the vessel and the drain pan. Thus, since the defrosting operation was performed by estimating the state of the frost attached to the evaporator and the drain pan based only on the temperature related to the detection of the temperature detecting means attached to the evaporator, the evaporator and the drain pan are excessive. Was heating. As a result, energy was wasted. Also, if the evaporator etc. are heated excessively, the ambient temperature of the evaporator etc. will rise in the warehouse, for example, moisture may form on the ceiling of the refrigerated / freezer warehouse, causing icicles, etc. There was a problem of narrowing.

一方、除霜運転終了の判断を誤り、除霜運転を早く終了させてしまうと、霜の融け残り等が発生する。融け残った霜等は、最終的には根氷へと成長することが多くなるが、根氷は、基本的には通常の除霜運転では融かしきることができない。そのため、融け残りが徐々に広がっていき、蒸発器の伝熱面積が小さくなってしまうことに繋がり、その結果、冷却性能が大幅に低下していた。   On the other hand, if the determination of the completion of the defrosting operation is wrong and the defrosting operation is terminated early, unmelted frost or the like occurs. The unmelted frost and the like often eventually grow into root ice, but the root ice cannot basically be thawed by a normal defrosting operation. For this reason, the unmelted residue gradually spreads, leading to a reduction in the heat transfer area of the evaporator, and as a result, the cooling performance is greatly reduced.

これは、居住空間を空気調和するための空気調和装置でも同様である。例えばビル等において、複数の室内機(室内側ユニット)と接続した、熱交換の量が多い室外機(熱源側ユニット)では除霜運転を行うが、外気の温度の影響により、除霜運転を長くさせてしまったり、短くさせてしまったりして、除霜運転が効率的に行われていないのが実情である。   The same applies to an air conditioner for air conditioning a living space. For example, in a building or the like, a defrosting operation is performed on an outdoor unit (heat source side unit) that is connected to a plurality of indoor units (indoor units) and has a large amount of heat exchange. The actual situation is that the defrosting operation is not performed efficiently because it is made longer or shorter.

そこで、このような技術的課題に対し、霜検知手段を用いて、除霜運転の終了を正確に判断でき、装置の信頼性の確保、除霜運転の効率化及び装置の効率向上等を図れるようにすることができる冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。   Therefore, for such a technical problem, the end of the defrosting operation can be accurately determined by using the frost detection means, and the reliability of the device can be ensured, the efficiency of the defrosting operation can be improved, and the efficiency of the device can be improved. It aims at obtaining the refrigerating-cycle apparatus which can be made.

本発明に係る冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、熱交換により冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮された冷媒を減圧させるための膨張手段と、減圧された冷媒を熱交換により蒸発させる蒸発器とを配管接続して冷媒を循環させる冷媒回路を構成する冷凍サイクル装置であって、さらに、蒸発器に付いた霜の状態を検知する霜検知手段と、蒸発器に付いた霜を融かすための加熱を行う蒸発器加熱手段と、蒸発器を収容する筐体の底面に付いた霜を融かすための加熱を行う底面加熱手段と、蒸発器に係る除霜を行う除霜運転の際、霜検知手段からの信号に基づいて蒸発器の霜がなくなったものと判断すると、蒸発器加熱手段の加熱を停止させ、蒸発器加熱手段の加熱停止から所定時間後に底面加熱手段の加熱を停止させる処理を行う制御手段とを備える。   The refrigeration cycle apparatus according to the present invention includes a compressor that compresses refrigerant, a condenser that condenses the refrigerant by heat exchange, expansion means for depressurizing the condensed refrigerant, and evaporates the decompressed refrigerant by heat exchange. A refrigerating cycle device that constitutes a refrigerant circuit that circulates a refrigerant by connecting a pipe to the evaporator to be circulated, further comprising frost detection means for detecting a state of frost attached to the evaporator, and frost attached to the evaporator. Evaporator heating means for performing heating for melting, bottom surface heating means for performing heating for melting frost attached to the bottom surface of a housing housing the evaporator, and defrosting operation for performing defrosting related to the evaporator At this time, if it is determined that the evaporator frost has disappeared based on the signal from the frost detection means, heating of the evaporator heating means is stopped, and heating of the bottom surface heating means is performed after a predetermined time from the heating stop of the evaporator heating means. System to stop And means.

本発明の冷凍サイクル装置によれば、除霜運転を行う際、制御手段が、霜検知手段からの信号に基づいて、蒸発器に付いた霜がなくなったものと判断すると、蒸発器加熱手段による加熱を停止させ、所定時間後に底面加熱手段による加熱を停止させて除霜運転を終了するようにしたので、適切なタイミングで除霜運転を終了することができる。そのため、例えば、無駄な加熱をなくし、加熱を行うためのエネルギの低減を図ることができる。   According to the refrigeration cycle apparatus of the present invention, when performing the defrosting operation, if the control means determines that the frost attached to the evaporator has disappeared based on the signal from the frost detection means, the evaporator heating means Since heating is stopped and heating by the bottom surface heating means is stopped after a predetermined time and the defrosting operation is terminated, the defrosting operation can be terminated at an appropriate timing. Therefore, for example, useless heating can be eliminated and energy for heating can be reduced.

実施の形態1.
以下、本発明に係る実施形態の内容について説明する。
図1は本発明の実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の基本構成を示す図である。図1中の矢印60は冷媒の流れる方向を示している。図1において、冷凍サイクル装置は、圧縮機1、凝縮器2、膨張弁(絞り装置)3及び蒸発器4を有しており、それぞれの機器(要素部品)を配管で接続することにより冷媒回路を構成している。ここで、本実施の冷凍サイクル装置においては、例えば液化した余剰冷媒を溜めておくアキュムレータ5も有しているものとする。また、本実施の形態においては、蒸発器4は、冷却装置等の蒸発器ユニット40の構成手段の1つであるものとする。また、少なくともデータ等を記憶する記憶手段50a、時間を計測するためのタイマ50bを有し、各手段の動作制御する制御手段50を有している。そして、冷媒回路には循環させる冷媒を封入している。この冷媒として、本実施の形態では、冷凍機用として広く用いられているR404Aを封入して循環させるものとする。ただ、これに限るものでなく、例えば、冷却等する温度帯に合わせ、他の冷媒、例えばR407C 、R410A 、CO2 、プロパン、イソブタン、アンモニア、HFO(ハイドロ・フルオロ・オレフィン)の冷媒等を用いるようにしてもよい。
Embodiment 1 FIG.
The contents of the embodiment according to the present invention will be described below.
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. An arrow 60 in FIG. 1 indicates the direction in which the refrigerant flows. In FIG. 1, the refrigeration cycle apparatus has a compressor 1, a condenser 2, an expansion valve (throttle device) 3 and an evaporator 4, and a refrigerant circuit is formed by connecting the respective devices (element parts) with pipes. Is configured. Here, it is assumed that the refrigeration cycle apparatus of the present embodiment also includes an accumulator 5 that stores, for example, liquefied surplus refrigerant. Moreover, in this Embodiment, the evaporator 4 shall be one of the structural means of the evaporator units 40, such as a cooling device. Further, it has at least a storage means 50a for storing data and the like, a timer 50b for measuring time, and a control means 50 for controlling the operation of each means. A refrigerant to be circulated is sealed in the refrigerant circuit. As this refrigerant, in the present embodiment, R404A widely used for refrigerators is enclosed and circulated. However, the present invention is not limited to this. For example, other refrigerants such as R407C, R410A, CO 2 , propane, isobutane, ammonia, HFO (hydro-fluoro-olefin), etc. are used in accordance with the temperature range to be cooled. You may do it.

圧縮機1は、冷媒回路内において冷媒を循環させるため、冷媒を吸入し、圧縮して加圧する。また、熱交換器である凝縮器2は、圧縮機1が吐出したガス(気体)状の冷媒(以下、ガス冷媒という)と熱交換対象との間で行われる熱交換により、冷媒が有する熱量を放出させて凝縮させて液化させ、熱交換対象を加熱する。膨張弁3は冷媒の流量を調整し、冷媒の圧力を低くする(減圧する)。   In order to circulate the refrigerant in the refrigerant circuit, the compressor 1 sucks, compresses and pressurizes the refrigerant. Moreover, the condenser 2 which is a heat exchanger is the quantity of heat which a refrigerant | coolant has by the heat exchange performed between the gas (gas) -like refrigerant | coolant (henceforth a gas refrigerant | coolant) which the compressor 1 discharged, and heat exchange object. Is discharged, condensed and liquefied, and the heat exchange object is heated. The expansion valve 3 adjusts the flow rate of the refrigerant to lower (depressurize) the pressure of the refrigerant.

図2は実施形態1における蒸発器4の概略を示す斜視図である。蒸発器4は、例えば、膨張弁3により圧力が低くなった気液二相冷媒(ガス冷媒と液状の冷媒(以下、液冷媒という)とが混在した冷媒)と熱交換対象(ここでは空気)との間で行われる熱交換により、冷媒に熱量を吸収させて蒸発させてガス化させる。一方、熱交換対象である空気は冷却される。ここで、冷媒回路における圧力の高低については、基準となる圧力との関係により定まるものではなく、圧縮機1の圧縮、膨張弁3等の冷媒流量制御などによりできる相対的な圧力として表すものとする。また、温度の高低についても同様であるものとする。   FIG. 2 is a perspective view schematically showing the evaporator 4 in the first embodiment. The evaporator 4 is, for example, a gas-liquid two-phase refrigerant (a refrigerant in which a gas refrigerant and a liquid refrigerant (hereinafter referred to as a liquid refrigerant) are mixed) whose pressure has been lowered by the expansion valve 3 and a heat exchange target (here, air). By heat exchange performed between the refrigerant and the refrigerant, the refrigerant absorbs heat and evaporates to be gasified. On the other hand, the air to be heat exchanged is cooled. Here, the level of the pressure in the refrigerant circuit is not determined by the relationship with the reference pressure, but is expressed as a relative pressure that can be generated by the compression of the compressor 1, the refrigerant flow control of the expansion valve 3, etc. To do. The same applies to the temperature level.

蒸発器4は、本実施の形態では、複数のフィン4aと伝熱管4bとを有するプレートフィンチューブ熱交換器からなる。伝熱管4bの管内部を流れる冷媒の熱を、フィン4aを介してフィン4a間を通過する空気に伝えることで空気との接触面となる伝熱面積が拡がり、冷媒と空気との間の熱交換を効率よく行える。   In the present embodiment, the evaporator 4 includes a plate fin tube heat exchanger having a plurality of fins 4a and heat transfer tubes 4b. By transferring the heat of the refrigerant flowing inside the heat transfer tube 4b to the air passing between the fins 4a via the fins 4a, the heat transfer area serving as a contact surface with the air is expanded, and the heat between the refrigerant and the air is increased. Exchange can be done efficiently.

図3は蒸発器ユニット40を側面からみた概略図である。前述したように、蒸発器4は蒸発器ユニット40の構成手段の1つである。本実施の形態の蒸発器ユニット40は、冷凍・冷蔵倉庫内において倉庫内を冷却するための冷却装置であるものとして説明する。本実施の形態の蒸発器ユニット40は、蒸発器4、霜検知手段7、除霜用加熱手段8、ファン9、ファン駆動手段10及び温度検知手段12を有しており、これらの手段を筐体41内に格納している。ここで、筐体41の底面壁について、例えば、冷却装置のように蒸発器ユニット40を屋内等に設ける場合には、例えば排水管を接続した排水口(図示せず)を有し、霜が融けることにより発生する水(以下、ドレン水という)の受け皿となるドレンパンで構成する。また、屋外等に設ける場合には、例えばドレン水を地面に流すための複数の貫通穴を設けたベースで構成する。本実施の形態では倉庫内で用いる冷却装置であるため、底面壁がドレンパン42となっているものとして説明する。ドレンパン42は、水平ではなく、少しだけ傾けられており、排水口にドレン水が集まるような構造となっている。   FIG. 3 is a schematic view of the evaporator unit 40 as viewed from the side. As described above, the evaporator 4 is one of the constituent means of the evaporator unit 40. The evaporator unit 40 of the present embodiment will be described as a cooling device for cooling the inside of a warehouse in a refrigerated / refrigerated warehouse. The evaporator unit 40 of the present embodiment includes an evaporator 4, a frost detection means 7, a defrosting heating means 8, a fan 9, a fan driving means 10 and a temperature detection means 12, and these means are enclosed in a housing. It is stored in the body 41. Here, with respect to the bottom wall of the housing 41, for example, when the evaporator unit 40 is provided indoors as in a cooling device, for example, it has a drain outlet (not shown) connected to a drain pipe, and frost is generated. It is composed of a drain pan that serves as a tray for water generated by melting (hereinafter referred to as drain water). Moreover, when providing in the outdoors etc., it comprises with the base which provided the some through-hole for flowing drain water on the ground, for example. In the present embodiment, since it is a cooling device used in a warehouse, the bottom wall is assumed to be a drain pan 42. The drain pan 42 is not horizontal but is slightly inclined, and has a structure in which drain water collects at the drain port.

蒸発器ユニット40が有する除霜用加熱手段8は、蒸発器用ヒータ8aと底面用ヒータ8bからなる。本実施の形態では、蒸発器4に設ける蒸発器用ヒータ8aについては、蒸発器4において空気の流れ61に対して風上側となる側面の上部及び下部並びに下面にそれぞれ設けている。ここで、鉛直方向又はそれに近い方向を上下方向として上下に関する以下の説明を行うものとする。また、ドレンパン42に設ける底面用ヒータ8bは、ドレンパン42に付いた霜を融かし、また、ドレンパン42に溜まったドレン水が凍らないように設ける。そして、制御手段50は、蒸発器用ヒータ8a、各底面用ヒータ8bに対して、それぞれ独立してON(通電、加熱)/OFF(通電、加熱停止)制御することができるものとする。   The defrosting heating means 8 included in the evaporator unit 40 includes an evaporator heater 8a and a bottom heater 8b. In the present embodiment, the evaporator heaters 8 a provided in the evaporator 4 are respectively provided on the upper and lower sides and the lower surface of the side surface that is the windward side of the air flow 61 in the evaporator 4. Here, the following description regarding the up and down direction will be given with the vertical direction or a direction close thereto as the up and down direction. The bottom heater 8b provided on the drain pan 42 is provided so as to melt the frost attached to the drain pan 42 and prevent the drain water accumulated in the drain pan 42 from freezing. The control unit 50 can independently control ON (energization, heating) / OFF (energization, heating stop) for the evaporator heater 8a and the bottom heater 8b.

図4は蒸発器ユニット40を上からみた図である。蒸発器ユニット40には、例えば背面側を蒸発器4に向けた状態のプロペラ形のファン9を設けている。また、ファン駆動手段10がファン9を回転させることで、筐体41内に吸入された空気がフィン4aの間を通過し、吹出口(図示せず)から吹き出す(排出する)ように空気の流れ61が形成される。温度検知手段12は、本実施の形態では、蒸発器4において、伝熱管4bが曲げられて(Uベント)出ている側面のほぼ中央部分に設けられており、検知した温度に基づく信号を制御手段50に送信する。   FIG. 4 is a top view of the evaporator unit 40. The evaporator unit 40 is provided with, for example, a propeller-shaped fan 9 with the back side facing the evaporator 4. In addition, the fan driving means 10 rotates the fan 9 so that the air sucked into the housing 41 passes between the fins 4a and is blown out (discharged) from the air outlet (not shown). A stream 61 is formed. In the present embodiment, the temperature detecting means 12 is provided at the substantially central portion of the side surface of the evaporator 4 where the heat transfer tube 4b is bent (U bent), and controls a signal based on the detected temperature. Transmit to means 50.

ここで、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の動作を冷媒の流れに基づいて説明する。圧縮機1により圧縮されて加圧された冷媒は、配管を通過して凝縮器2に送り込まれる。凝縮器2を通過した冷媒は凝縮され、液化される。このとき冷媒は放熱し、これにより熱交換対象を加熱する。   Here, the operation of the refrigeration cycle apparatus according to the present embodiment will be described based on the refrigerant flow. The refrigerant compressed and pressurized by the compressor 1 passes through the piping and is sent to the condenser 2. The refrigerant that has passed through the condenser 2 is condensed and liquefied. At this time, the refrigerant dissipates heat, thereby heating the heat exchange target.

液化された冷媒は膨張弁3に送り込まれる。液状態の冷媒は膨張弁3を通過することにより減圧され、気液二相流状態の冷媒(以下、気液二相冷媒という)となって蒸発器4に送り込まれる。蒸発器4を通過した気液二相流状態の冷媒は蒸発され、ガス化される。ガス化された冷媒は、再び、圧縮機1に吸入される。   The liquefied refrigerant is sent to the expansion valve 3. The refrigerant in the liquid state is decompressed by passing through the expansion valve 3 and is sent to the evaporator 4 as a refrigerant in a gas-liquid two-phase flow state (hereinafter referred to as a gas-liquid two-phase refrigerant). The gas-liquid two-phase flow state refrigerant that has passed through the evaporator 4 is evaporated and gasified. The gasified refrigerant is again sucked into the compressor 1.

冷凍サイクル装置が動作を行っているときに、例えば蒸発器4の管内を通過する冷媒の蒸発温度が0℃よりも低い場合、熱交換により、冷媒は空気の熱を吸収し、一方、空気は冷却するため、空気中の水分(水蒸気)が管表面で凝結して霜となって堆積する。そして、その堆積量は時間とともに増加する。   When the refrigeration cycle apparatus is operating, for example, when the evaporation temperature of the refrigerant passing through the pipe of the evaporator 4 is lower than 0 ° C, the refrigerant absorbs the heat of the air by heat exchange, while the air is In order to cool, moisture (water vapor) in the air condenses on the tube surface and accumulates as frost. The amount of deposition increases with time.

図5は実施形態1の霜検知手段7の概略構成図である。霜検知手段7は、図5のように、光を照射するための発光素子7a、受けた光を信号に変換する受光素子7b及び発光素子7a、受光素子7bを駆動する駆動手段7cで構成する。発光素子7aは例えばLED(発光ダイオード)で構成し、電気的エネルギを光エネルギに変えることで発光する。LEDは構造的にはP型・N型の半導体の接合を利用している。一方、本実施形態の受光素子7bは、例えばPD(フォトダイオード)等からなり、太陽電池と同じ仲間である。例えば、半導体のPN接合に光を照射すると光起電力が発生し、光の強さに基づく電流が流れる逆バイアス方式の回路で構成している。駆動手段7cは、発光素子7aへの電力供給を行い、また、受光素子7bの信号を増幅して制御手段50に送信する(これにより光の強さが電圧の信号となる。以下、信号に係る電圧を出力電圧Vとする)。発光素子7aと受光素子7bとを共に安価な材料で構成することで、霜検知手段7の製造原価を非常に安くすることができるとともに小型化することができる。   FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the frost detection means 7 of the first embodiment. As shown in FIG. 5, the frost detection means 7 includes a light emitting element 7a for irradiating light, a light receiving element 7b for converting received light into a signal, a light emitting element 7a, and a driving means 7c for driving the light receiving element 7b. . The light emitting element 7a is constituted by an LED (light emitting diode), for example, and emits light by changing electrical energy to light energy. The LED structurally utilizes a P-type / N-type semiconductor junction. On the other hand, the light receiving element 7b of the present embodiment is made of, for example, a PD (photodiode), and is the same friend as the solar cell. For example, when a semiconductor PN junction is irradiated with light, a photoelectromotive force is generated, and a reverse bias circuit in which a current based on the intensity of light flows is formed. The driving unit 7c supplies power to the light emitting element 7a, and also amplifies the signal of the light receiving element 7b and transmits the amplified signal to the control unit 50 (the intensity of light becomes a voltage signal. This voltage is referred to as output voltage V). By constructing both the light emitting element 7a and the light receiving element 7b with inexpensive materials, the manufacturing cost of the frost detecting means 7 can be greatly reduced and the size can be reduced.

図6は霜検知手段7と蒸発器4のフィン4aとの関係を表す図である。例えば、フィン4a表面からの霜の堆積幅が所定の幅になったときに、あらかじめ定めた光の強さ以上の反射光が受光素子7bに入射するようにしておく。制御手段50は、霜検知手段7からの信号に基づいて光の強さを判断し、蒸発器4のフィン4a表面における着霜状態を判断する。そして、あらかじめ定めた強さ以上の光であると判断すると、除霜運転を開始させるようにする。また、本実施の形態では、制御手段50は、霜検知手段7からの信号に基づいて除霜運転を終了するかどうかの判断も行う。ここで、本実施の形態における除霜とは、フィン4a、伝熱管4bの表面(以下、フィン4a等という)に付いていた霜が融けてしまい、また、シャーベット状の霜、霜が水滴となった露等(以下、露等という)が付いておらず、ドレン水が排水されてドレンパン42等に残っていない状態であるものとし、除霜された状態で除霜運転を終了するものとする。   FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the frost detection means 7 and the fins 4a of the evaporator 4. For example, when the accumulation width of frost from the surface of the fin 4a becomes a predetermined width, reflected light having a predetermined light intensity or more is incident on the light receiving element 7b. The control unit 50 determines the light intensity based on the signal from the frost detection unit 7 and determines the frosting state on the surface of the fin 4 a of the evaporator 4. And if it judges that it is the light more than predetermined intensity | strength, it will be made to start a defrost operation. Moreover, in this Embodiment, the control means 50 also judges whether a defrost operation is complete | finished based on the signal from the frost detection means 7. FIG. Here, the defrosting in the present embodiment means that the frost attached to the surfaces of the fins 4a and the heat transfer tubes 4b (hereinafter referred to as fins 4a and the like) melts, and the sherbet-like frost and frost are water droplets. It is assumed that there is no dew etc. (hereinafter referred to as dew etc.), drain water is drained and does not remain in the drain pan 42, etc., and the defrosting operation is terminated in a defrosted state. To do.

上述したプレートフィンチューブ熱交換器の場合、隣り合うフィン4aとフィン4aとの間隔(以下フィンピッチと呼ぶ)は、伝熱面積を大きくするため、風路の圧力損失の制約等の関係で、2〜10[mm]と狭い。霜検知手段7においては、このようにフィンピッチが狭い中で、発光素子7aからフィン4aの方向に発した光に係る反射光を受光素子7bで受けるようにする必要がある。また、霜検知手段7を空気が通過する風路内に設置することになるため、可能な限り小型化をはかる等することで、蒸発器4における風速分布に影響を与えないようにする必要がある。ここで、霜検知手段7を、蒸発器4に着脱可能な別部品から形成して、既存の冷凍サイクル装置にも取り付け可能に構成すれば、既存設備に取り付けて霜検知を行うことができ、装置の信頼性が向上し、効率を向上させることができる。   In the case of the plate fin tube heat exchanger described above, the distance between the adjacent fins 4a and fins 4a (hereinafter referred to as fin pitch) increases the heat transfer area. It is as narrow as 2 to 10 [mm]. In the frost detection means 7, it is necessary to receive the reflected light related to the light emitted from the light emitting element 7a in the direction of the fin 4a by the light receiving element 7b in such a narrow fin pitch. In addition, since the frost detection means 7 is installed in the air passage through which air passes, it is necessary to prevent the wind speed distribution in the evaporator 4 from being affected by reducing the size as much as possible. is there. Here, if the frost detection means 7 is formed from a separate part that can be attached to and detached from the evaporator 4 and can be attached to an existing refrigeration cycle apparatus, it can be attached to existing equipment to detect frost, The reliability of the apparatus is improved and the efficiency can be improved.

次に霜検知手段7を取り付ける位置について説明する。蒸発器4において、除霜が完全でない状態で通常運転へ移行すると、フィン4a等に付いている露等が再び凍結したり、ファン9によって生じる風により蒸発器ユニット40外に吹き飛ばされたりする可能性がある。これは冷却装置における信頼性を落す結果を招く。そのため、少なくとも蒸発器4に完全に露等が無くなった状態であると判断してから通常運転に移行することが望ましい。逆に蒸発器4においてフィン4a等に露等が付いていないのに加熱を続けると、無駄な加熱のために電力を消費する。また、冷凍・冷蔵倉庫等の対象空間の温度を上昇させ、通常運転において再度冷却させるための時間もかかる。フィン4a等に露等が完全にない状態であるかどうかの判断を、早すぎず、また遅すぎないように正確に判断できることが望ましい。   Next, the position where the frost detection means 7 is attached will be described. In the evaporator 4, if the defrosting is not complete and the operation is shifted to the normal operation, the dew etc. attached to the fins 4 a or the like can be frozen again or blown out of the evaporator unit 40 by the wind generated by the fan 9. There is sex. This results in reduced reliability in the cooling device. For this reason, it is desirable to shift to the normal operation after determining that at least the evaporator 4 is completely dewless. On the other hand, if heating is continued in the evaporator 4 even though no dew is attached to the fins 4a and the like, power is consumed for useless heating. In addition, it takes time to raise the temperature of the target space such as a refrigerated / refrigerated warehouse and cool it again in normal operation. It is desirable that it is possible to accurately determine whether or not the fins 4a and the like are completely free of dew or the like so as not to be too early or too late.

ここで、除霜用加熱手段8の加熱により霜が融けるが、例えば、冷蔵・冷凍倉庫のような空気の温度の低い環境下では、蒸発器用ヒータ8a、底面用ヒータ8bの周囲空気の温度も上昇し、暖まる。暖まった空気は上部に移動するため、蒸発器4の上部に付いた霜は、フィン4aと空気とにより加熱されることになり、蒸発器4上部に付いた霜が下部に付いた霜より融けやすくなる。さらに、上部に付いた霜が融けてできた露等が下部の蒸発器用ヒータ8aに滴下して、下部の蒸発器用ヒータ8aの熱を奪うため、下部の蒸発器用ヒータ8aの効率は悪くなる。以上のことから、蒸発器4においては、下部の方が霜が融けにくいし、露等も残りやすくなる。   Here, although the frost is melted by the heating of the defrosting heating means 8, the temperature of the ambient air around the evaporator heater 8 a and the bottom heater 8 b is also low in an environment where the temperature of the air is low, such as a refrigeration / freezer warehouse. Rise and warm up. Since the warm air moves to the upper part, the frost attached to the upper part of the evaporator 4 is heated by the fins 4a and the air, and the frost attached to the upper part of the evaporator 4 is melted from the frost attached to the lower part. It becomes easy. Further, dew or the like formed by melting of the frost on the upper portion drops on the lower evaporator heater 8a and takes the heat of the lower evaporator heater 8a, so that the efficiency of the lower evaporator heater 8a is deteriorated. From the above, in the evaporator 4, frost is less likely to melt in the lower part, and dew etc. is likely to remain.

また、本発明者による長年の研究の結果、特殊な条件(冷凍・冷蔵倉庫の扉の開閉回数が多く冷凍・冷蔵倉庫内が0℃付近を上下する場合)を除き、風の吸込み側(蒸発器4の風上側)の着霜量が他の部分よりも多い。そのため、風上側の霜を融かすには時間を要することがわかっている。   In addition, as a result of many years of research by the inventor, the wind suction side (evaporation) except for special conditions (when the doors of the refrigerated / refrigerated warehouse are open and closed frequently and the refrigerated / refrigerated warehouse moves up and down around 0 ° C) The amount of frost formation on the windward side of the vessel 4 is larger than that of other portions. Therefore, it is known that it takes time to melt the frost on the windward side.

したがって、蒸発器4の下部で、かつ、風上側となる位置に霜検知手段7を取り付ければ、蒸発器4で最も霜が融けるまで(露等が無くなるまで)の時間が長い位置の霜の状態を検知することとなる。そのため、除霜運転の終了の判断をより正確に行うことができ、装置の効率を向上させることができる。   Therefore, if the frost detection means 7 is attached at a position below the evaporator 4 and on the windward side, the frost state at a position where the time until the evaporator 4 melts most (until dew etc. disappears) is long. Will be detected. Therefore, the end of the defrosting operation can be determined more accurately, and the efficiency of the apparatus can be improved.

図7は除霜運転時におけるフィン4a等の状態、ドレン水の量と時間との関係の一例を表す図である。ここで、図7では、縦軸が霜検知手段7の検知に係る信号の出力電圧[V]とドレンパン42からの排出に係るドレン水の量(排出したドレン水の積算値)[kg]を表し、横軸が時間t[s]を表す。また、時間0[s]に除霜運転が開始するものとする。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the relationship between the state of the fins 4a and the like, the amount of drain water, and time during the defrosting operation. Here, in FIG. 7, the vertical axis represents the output voltage [V] of the signal related to the detection of the frost detection means 7 and the amount of drain water (the integrated value of the discharged drain water) [kg] related to the discharge from the drain pan 42. The horizontal axis represents time t [s]. In addition, it is assumed that the defrosting operation starts at time 0 [s].

まず、フィン4a等の状態について説明する。図7で示した区間Aは、蒸発器用ヒータ8aにより蒸発器4の加熱を開始し、また、ドレンパン用ヒータ8bによりドレンパン42の加熱を開始した状態である。区間Aでは、フィン4a等に堆積している霜はまだ融けておらず、フィン4a等の状態は何ら変化していないので、霜検知手段7の検知に係る信号の出力電圧Vがほぼ一定な状態が続いている。   First, the state of the fins 4a and the like will be described. In the section A shown in FIG. 7, heating of the evaporator 4 is started by the evaporator heater 8a, and heating of the drain pan 42 is started by the drain pan heater 8b. In the section A, the frost accumulated on the fins 4a and the like has not yet melted, and the state of the fins 4a and the like has not changed at all. Therefore, the output voltage V of the signal related to detection by the frost detection means 7 is substantially constant. The state continues.

区間Bは、フィン4a等に堆積した霜が融け始めた状態であり、フィン4a等に変化が生じていることを示している。区間Cはフィン4a等に堆積していた霜が融け、露等が滴下している状態である。フィン4a等を露等が通過し、一時的に強い反射光が受光素子7bに入射することで、霜検知手段7の検知に係る信号の出力電圧Vの変動(振動)が大きくなる(ばらつく)。区間Dは露等が滴下してしまい、フィン4a等に露等が残っていない(表面が乾いた)状態である。フィン4a等の状態が変化しないため、霜検知手段7の検知に係る信号の出力電圧もほとんど変化しない。各区間の状態について検討した場合、区間Cでは、露等がフィン4a等に残っていることから、区間Dの開始(区間Cが終了)にできる限り近い時間に蒸発器用ヒータ8aをOFFさせるようにすることが望ましい。   The section B is a state in which the frost accumulated on the fins 4a and the like has started to melt, and indicates that changes have occurred in the fins 4a and the like. The section C is a state in which the frost accumulated on the fins 4a and the like is melted and dew is dripping. When dew etc. pass through the fins 4a and the like, and the strong reflected light temporarily enters the light receiving element 7b, the fluctuation (vibration) of the output voltage V of the signal related to the detection of the frost detection means 7 becomes large (varies). . In the section D, dew etc. is dripped and no dew etc. remains on the fins 4a etc. (surface is dry). Since the state of the fins 4a and the like does not change, the output voltage of the signal related to detection by the frost detection means 7 hardly changes. When the state of each section is examined, in the section C, since dew etc. remains on the fins 4a and the like, the evaporator heater 8a is turned off as close as possible to the start of section D (section C ends). It is desirable to make it.

以上のように、霜検知手段7の検知に係る信号の出力電圧とフィン4a等の状態には明らかに相関が存在するといえる。そのため、このようなパターンを利用すれば、除霜運転終了の判断を精度良く実現することができる。   As described above, it can be said that there is a clear correlation between the output voltage of the signal related to detection by the frost detection means 7 and the state of the fins 4a and the like. Therefore, if such a pattern is used, it is possible to accurately determine the end of the defrosting operation.

次に図7に基づいてドレン水の量について説明する。図7では約600[s]を過ぎたころからドレン水が流れ始める。また、約1600[s]付近において、ほぼ平衡状態になることからドレン水の排水が完了したことを示している。フィン4a等に露等が無くなるのは、区間Cの最終点(区間Dの開始点となる。約1100[s]付近)であり、ドレン水量が平衡状態になる時間との間でズレが生じている。これは、ドレン水を排水しきれなくてドレンパン42にドレン水が溜まっている状態であり、ドレンパン42からドレン水を排出するのに時間を要しているためである。   Next, the amount of drain water will be described with reference to FIG. In FIG. 7, drain water begins to flow from about 600 [s]. In addition, the drain water is completely drained since it is almost in the vicinity of about 1600 [s]. The fins 4a and the like are free of dew, etc., at the final point of the section C (the starting point of the section D, around 1100 [s]), and there is a deviation from the time when the drain water amount is in an equilibrium state. ing. This is because the drain water cannot be completely drained and is accumulated in the drain pan 42, and it takes time to drain the drain water from the drain pan 42.

以上のように、フィン4aには露等がなくなったとしても、ドレンパン42にはドレン水が溜まっている。そのため、蒸発器4に霜や露がなくなったと判断した時点で、蒸発器用ヒータ8aとともに底面用ヒータ8bも同時にOFFするようにすると、ドレンパン42に溜まっているドレン水が凍結してしまい、ドレン水の排水不良が発生する。そのため、蒸発器ヒータ8aがOFFした後、ドレン水が平衡状態となった時点で底面用ヒータ8bがOFFするようにすれば、ドレン水を残さず、効率よく除霜運転をすることができる。   As described above, drain water is accumulated in the drain pan 42 even if the dew or the like disappears in the fins 4a. Therefore, when it is determined that the evaporator 4 is free of frost and dew, if the bottom heater 8b is turned off simultaneously with the heater 8a for the evaporator, the drain water collected in the drain pan 42 is frozen, and the drain water Of poor drainage. Therefore, if the bottom heater 8b is turned off when the drain water is in an equilibrium state after the evaporator heater 8a is turned off, the drain water is not left and the defrosting operation can be performed efficiently.

図8は制御手段50が行う除霜運転に関する制御処理の基本的な流れを示すフローチャートを表す図である。制御手段50は、霜検知手段7からの信号に基づいて、図7における区間D(約1100[s])に示す状態になったものと判断する(A1)。このときには、フィン4aに霜等が存在しないため、蒸発器用ヒータ8aをOFFさせる(A2)。   FIG. 8 is a diagram showing a flowchart showing a basic flow of control processing related to the defrosting operation performed by the control means 50. Based on the signal from the frost detection means 7, the control means 50 determines that the state shown in the section D (about 1100 [s]) in FIG. 7 has been reached (A1). At this time, since there is no frost or the like on the fin 4a, the evaporator heater 8a is turned off (A2).

一方、ドレン水の総量が平衡になる蒸発器4の温度、時間等を試験等からあらかじめ決めておき、その温度、時間等となったものと判断すると(A3)、ドレン水が排水され、ドレンパン42からなくなったものと判断する。そして、底面用ヒータ8bをOFFさせる(A4)。   On the other hand, if the temperature, time, etc. of the evaporator 4 at which the total amount of drain water is balanced are determined in advance from tests, etc., and it is determined that the temperature, time, etc. have reached (A3), the drain water is drained, and the drain pan. It is determined that it has disappeared from 42. Then, the bottom heater 8b is turned off (A4).

A1〜A4の流れによって制御処理を行うことによって、フィン4a等に露等がなくなった区間Dにおいては、蒸発器用ヒータ8aをOFFさせ、底面用ヒータ8bのみをONさせているので、消費電力を削減できる。そして、蒸発器用ヒータ8aをOFFさせたときの蒸発器4の温度、時間等に基づいて底面用ヒータ8bをOFFさせるようにし、除霜運転の終了を行うようにしたので、蒸発器4を過剰に加熱させずにすみ、冷蔵・冷凍倉庫への霜、つららの発生を抑制することができる。   By performing the control process according to the flow of A1 to A4, the evaporator heater 8a is turned off and only the bottom heater 8b is turned on in the section D where the dew or the like has disappeared in the fins 4a and the like. Can be reduced. The bottom heater 8b is turned off based on the temperature and time of the evaporator 4 when the evaporator heater 8a is turned off, and the defrosting operation is completed. It is possible to suppress the generation of frost and icicles in a refrigerated / refrigerated warehouse.

図9は実施の形態1に係る制御手段50による除霜運転における制御の流れを示す図である。図9に基づいて、特に除霜運転終了に係る判断処理について説明する。制御手段50は、冷媒回路における冷媒の流れを停止させた後、除霜運転を開始させる(S0)。そして、蒸発器用ヒータ8a、底面用ヒータ8bをONさせて加熱を開始させる(S1)。また、一定時間(例えば3分)が経過したかどうかを判断する(S2)。これは、区間Aの時間帯において、以下で示す区間D(区間Cの終了)の判断処理を行わないようにするためである。   FIG. 9 is a diagram showing a control flow in the defrosting operation by the control means 50 according to the first embodiment. Based on FIG. 9, the determination process related to the end of the defrosting operation will be described in particular. The control means 50 stops the flow of the refrigerant in the refrigerant circuit and then starts the defrosting operation (S0). Then, the evaporator heater 8a and the bottom heater 8b are turned on to start heating (S1). Further, it is determined whether or not a certain time (for example, 3 minutes) has passed (S2). This is to prevent the determination process of the section D (end of the section C) shown below from being performed in the time zone of the section A.

一定時間が経過したものと判断すると、一定間隔(例えば5秒おき)で、霜検知手段7からの信号に基づく出力電圧V、温度検知手段12からの信号に基づく蒸発器温度Tの値を判断し、それらの値をデータとして記憶手段50aに記憶する処理を開始する(S3)。   If it is determined that a certain period of time has elapsed, the output voltage V based on the signal from the frost detection means 7 and the value of the evaporator temperature T based on the signal from the temperature detection means 12 are determined at regular intervals (for example, every 5 seconds). Then, the process of storing those values as data in the storage means 50a is started (S3).

そして、少なくとも5つの出力電圧Vのデータを記憶手段50aに記憶すると、過去の5つ分の出力電圧V(V(n)、V(n−1)、V(n−2)、V(n−3)、V(n−4))のデータに基づいて標準偏差σを求める(S4)。   When data of at least five output voltages V is stored in the storage means 50a, the past five output voltages V (V (n), V (n-1), V (n-2), V (n -3) and V (n-4)), the standard deviation σ is obtained (S4).

図7の区間Cにおいては、フィン4a等の霜等が滴下している状態は、霜検知手段7からの信号に係る出力電圧Vが振動し、ばらつきが大きくなる。そのため、区間Cにおける標準偏差σが大きくなる。そこで、区間Cにおける出力電圧Vの特徴を区間Dとなったかどうかの判断に利用する。そのため、あらかじめ試験等で標準偏差の閾値σb(以下、閾値標準偏差σbという)を決めて記憶手段50aに記憶しておく。制御手段50は算出した標準偏差σと閾値標準偏差σbとの比較に基づいて区間Dとなったかどうか(区間Cが終了したかどうか)を判断する。   In the section C of FIG. 7, when the frost or the like of the fins 4a is dripping, the output voltage V related to the signal from the frost detection means 7 vibrates and the variation becomes large. Therefore, the standard deviation σ in the section C increases. Therefore, the characteristics of the output voltage V in the section C are used to determine whether or not the section D has been entered. Therefore, a standard deviation threshold σb (hereinafter referred to as a threshold standard deviation σb) is determined in advance by a test or the like and stored in the storage unit 50a. Based on the comparison between the calculated standard deviation σ and the threshold standard deviation σb, the control means 50 determines whether or not the section D has been reached (whether or not the section C has ended).

ここで、例えば制御手段50が有するメモリ(記憶手段50aに記憶する記憶容量)を節約するために、過去5回分の検知に係るデータを記憶するようにして、標準偏差σを求めているが、データ数は多いほど、標準偏差σの精度を高めることができ、区間Dの判断をより正確に行うことができる。また、本実施の形態では、出力電圧Vの変動を判断するために標準偏差σを算出したが、例えば、標準偏差σの代わりに分散σ2 を算出するようにしてもよい。 Here, for example, in order to save the memory (the storage capacity stored in the storage unit 50a) of the control unit 50, the standard deviation σ is obtained by storing data related to the past five detections. As the number of data increases, the accuracy of the standard deviation σ can be increased, and the determination of the section D can be performed more accurately. In the present embodiment, the standard deviation σ is calculated in order to determine the fluctuation of the output voltage V. For example, the variance σ 2 may be calculated instead of the standard deviation σ.

制御手段50は、閾値標準偏差σbよりも標準偏差σが小さくなった(標準偏差σ<閾値標準偏差σb)ものと判断すると、出力電圧Vが安定したものとして区間Dとなったものと判断する。ここで、標準偏差σが閾値標準偏差σbよりも1度小さくなっただけで区間Dとなったものとすると、判断を誤る懸念がある。そこで、本実施の形態では誤判断防止の観点から、標準偏差σ<閾値標準偏差σbを3回連続判断した(S5)場合に、フィン4a等に霜等がなくなったものとして、蒸発器用ヒータ8aをOFFさせる(S6)。   If the control means 50 determines that the standard deviation σ is smaller than the threshold standard deviation σb (standard deviation σ <threshold standard deviation σb), the control means 50 determines that the output voltage V is stable and has become the section D. . Here, if the standard deviation σ is smaller than the threshold standard deviation σb once and becomes the section D, there is a concern that the determination is erroneous. Therefore, in the present embodiment, from the viewpoint of preventing misjudgment, when the standard deviation σ <threshold standard deviation σb is continuously judged three times (S5), it is assumed that the fins 4a and the like are free of frost and the like, and the evaporator heater 8a Is turned OFF (S6).

図10は除霜運転時における蒸発器温度Tと時間tとの関係の一例を表す図である。次に底面用ヒータ8bをOFFさせるタイミングを判断するための制御について説明する。図10において、実線は、ドレンパン42にドレン水がなくなるF点まで蒸発器用ヒータ8aをONさせた場合の蒸発器温度Tの変化を表している。F点における蒸発器温度TをTbとする。一方、破線は、フィン4a等に露等がなくなったG点において、蒸発器用ヒータ8bをOFFさせた場合の蒸発器温度Tの変化を表している。   FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the relationship between the evaporator temperature T and the time t during the defrosting operation. Next, control for determining the timing for turning off the bottom heater 8b will be described. In FIG. 10, the solid line represents the change in the evaporator temperature T when the evaporator heater 8 a is turned on until the point F at which the drain water disappears in the drain pan 42. Let the evaporator temperature T at point F be Tb. On the other hand, the broken line represents the change in the evaporator temperature T when the evaporator heater 8b is turned off at the point G where the dew or the like disappears in the fins 4a and the like.

実線においては、フィン4a等に露等がなくなっても蒸発器用ヒータ8aのON状態を続けるため、F点付近まで時間の経過とともに蒸発器温度Tは上昇していく。一方、破線の方は、G点で蒸発器用ヒータ8aをOFFさせているため、余熱で蒸発器温度Tは一旦上昇するが、ある時間を境に、時間の経過とともに低下していく。本実施の形態では、上述したように、フィン4a等に露等が無くなったものと判断すると蒸発器用ヒータ8aをOFFさせるため、蒸発器温度Tの変化は破線のようになる。   In the solid line, the evaporator heater 8a continues to be in an ON state even when the dew or the like disappears in the fins 4a and the like, so that the evaporator temperature T rises as time elapses to near the point F. On the other hand, in the broken line, since the evaporator heater 8a is turned off at point G, the evaporator temperature T once rises due to residual heat, but decreases with the passage of time after a certain time. In the present embodiment, as described above, when it is determined that the dew or the like has disappeared in the fins 4a and the like, the evaporator heater 8a is turned off, so the change in the evaporator temperature T is as shown by a broken line.

ここで、蒸発器温度Tに基づいて、例えば試験条件を変化させ、条件ごとに図10のような破線を作成し、底面用ヒータ8bをOFFさせるタイミングを判断するための蒸発器温度Tの閾値を設定しても良いが、蒸発器温度Tは蒸発器4の周囲温度、風などによって変化しやすいため、頻誤検知が懸念される。   Here, based on the evaporator temperature T, for example, the test condition is changed, a broken line as shown in FIG. 10 is created for each condition, and the threshold of the evaporator temperature T for judging the timing to turn off the bottom heater 8b. However, since the evaporator temperature T is likely to change depending on the ambient temperature of the evaporator 4, the wind, etc., there is a concern about frequent detection.

一方、図10の実線から、蒸発器用ヒータ8aをONさせた状態を続けると、G点とF点との間においては、蒸発器温度Tがほぼリニア(線形)に変化することが分かる。そこで、本実施の形態では、蒸発器用ヒータ8aをOFFさせる前(蒸発器用ヒータ8aのON状態)の蒸発器温度Tのデータに基づいて、底面用ヒータ8bをOFFさせるタイミングを判断するようにする。   On the other hand, it can be seen from the solid line in FIG. 10 that the evaporator temperature T changes substantially linearly between the point G and the point F when the evaporator heater 8a is kept on. Therefore, in the present embodiment, the timing for turning off the bottom heater 8b is determined based on the data of the evaporator temperature T before turning off the evaporator heater 8a (ON state of the evaporator heater 8a). .

そのため、制御手段50は、図10のG点までの蒸発器温度Tのデータから、蒸発器用ヒータ8aをONさせた状態を続けたとした場合に、G点における蒸発器温度TendからF点における温度Tbになるまでの時間tbを外挿によって求める。そして、G点において蒸発器用ヒータ8aをOFFさせてから時間tbが経過したものと判断したら、底面用ヒータ8bをOFFさせる。   Therefore, when the controller 50 continues the state in which the evaporator heater 8a is turned on from the data of the evaporator temperature T up to the point G in FIG. Time tb until Tb is obtained by extrapolation. When it is determined that the time tb has elapsed since the evaporator heater 8a was turned off at point G, the bottom heater 8b is turned off.

以上の処理を図9に基づいてさらに説明する。制御手段50は、S3において、蒸発器温度Tのデータを記憶手段50aに記憶する処理を行っている。そこで、S6において蒸発器用ヒータ8aをOFFさせると、G点における蒸発器温度Tendも含め、過去の20回の検知分の蒸発器温度Tのデータから、例えば最小二乗法等に基づいて、G点における蒸発器温度Tの傾きα(=dT/dt)を求める(S7)。ここでも、記憶容量との関係で、過去の20回の検知分記憶した蒸発器温度Tのデータから傾きαを求めているが、演算に用いるデータ数は20に限定するものではない。データ数を減らせば演算を早く行うことができる。逆にデータ数を多くするほど傾きの精度を高くすることができる。   The above process will be further described with reference to FIG. In S3, the control means 50 performs a process of storing the evaporator temperature T data in the storage means 50a. Therefore, when the evaporator heater 8a is turned off in S6, the data of the evaporator temperature T for the past 20 detections including the evaporator temperature Tend at the point G are used to determine the point G based on the least square method, for example. A slope α (= dT / dt) of the evaporator temperature T is obtained (S7). Here, the inclination α is obtained from the data of the evaporator temperature T stored for the past 20 detections in relation to the storage capacity, but the number of data used for the calculation is not limited to 20. If the number of data is reduced, the calculation can be performed quickly. Conversely, the greater the number of data, the higher the accuracy of the slope.

次に、G点における蒸発器温度となるTend、算出した傾きα及びあらかじめ試験等により決めたF点における蒸発器温度Tbに基づいて、底面用ヒータ8bをOFFさせるまでの時間tbを演算する(S8)。ここで、時間tbは次式(1)で表される。
tb=(Tb−Tend)/α …(1)
Next, a time tb until the bottom surface heater 8b is turned off is calculated based on Tend as the evaporator temperature at point G, the calculated inclination α, and the evaporator temperature Tb at point F determined in advance by a test or the like ( S8). Here, the time tb is expressed by the following equation (1).
tb = (Tb−Tend) / α (1)

制御手段50は、タイマ50bが計時する時間に基づいて、蒸発器用ヒータ8aをONさせた時から時間tbを経過したものと判断すると(S9)、底面用ヒータ8bをOFFさせて(S10)、除霜運転を終了する(S11)。   When it is determined that the time tb has elapsed since the time when the evaporator heater 8a was turned on based on the time counted by the timer 50b (S9), the control means 50 turns off the bottom heater 8b (S10), The defrosting operation is terminated (S11).

図11は制御手段50による予冷運転時の制御の流れを示す図である。制御手段50は、上述したS11において、除霜運転を終了すると予冷運転を開始する(S20)。除霜運転時に蒸発器4が加熱されて熱くなっているため、この状態でファン9を運転させると、周囲に熱い空気を吹き出すことになり、室内の温度上昇に繋がる。そのため、通常運転開始前に蒸発器4を冷却するための予冷運転を行う。   FIG. 11 is a diagram showing a control flow during the pre-cooling operation by the control means 50. When the defrosting operation is completed in S11 described above, the control unit 50 starts the precooling operation (S20). Since the evaporator 4 is heated and heated during the defrosting operation, when the fan 9 is operated in this state, hot air is blown out to the surroundings, leading to an increase in the indoor temperature. Therefore, a pre-cooling operation for cooling the evaporator 4 is performed before the normal operation is started.

そこで、ファン9を運転させずに、膨張弁3等、冷媒回路に設けた電磁弁を開き(S21)、圧縮機1の駆動を開始させる(S22)。これにより、蒸発器4の伝熱管4bに低温の冷媒を流して蒸発器4を冷却させる。このとき、タイマ50bの計時に基づいて予冷時間を計測する(S23)。   Therefore, without operating the fan 9, the solenoid valve provided in the refrigerant circuit such as the expansion valve 3 is opened (S21), and the drive of the compressor 1 is started (S22). Thereby, a low temperature refrigerant | coolant is poured through the heat exchanger tube 4b of the evaporator 4, and the evaporator 4 is cooled. At this time, the precooling time is measured based on the time measured by the timer 50b (S23).

そして、予冷時間が経過したものと判断すると(S24)、ファン9の回転を開始させ(S25)、タイマ50bをリセットして(S26)、予冷運転を終了して(S27)、通常運転の処理に移行する(S28)。   When it is determined that the precooling time has elapsed (S24), the rotation of the fan 9 is started (S25), the timer 50b is reset (S26), the precooling operation is terminated (S27), and the normal operation process is performed. (S28).

以上のように、実施の形態1の冷凍サイクル装置によれば、冷媒回路の運転により、蒸発器4等に付いた霜を除くための除霜運転を行う際、蒸発器ユニット40の蒸発器4に設けた蒸発器用ヒータ8aとドレンパン11に設けた底面用ヒータ8bとについて、制御手段50が、霜検知手段7からの信号に基づいて、蒸発器4に付いた霜がなくなったものと判断すると、蒸発器用ヒータ8aをOFFさせるようにし、時間後に底面用ヒータ8bをOFFさせて除霜運転を終了するようにしたので、適切なタイミングで除霜運転を終了することができる。   As described above, according to the refrigeration cycle apparatus of the first embodiment, when performing the defrosting operation for removing frost attached to the evaporator 4 and the like by the operation of the refrigerant circuit, the evaporator 4 of the evaporator unit 40. When the control means 50 determines that the frost attached to the evaporator 4 has disappeared based on the signal from the frost detection means 7 for the heater 8a for the evaporator provided on the heater 8 and the heater 8b for the bottom face provided on the drain pan 11. Since the evaporator heater 8a is turned off and the bottom heater 8b is turned off after the time to end the defrosting operation, the defrosting operation can be ended at an appropriate timing.

そのため、除霜運転終了まで、蒸発器用ヒータ8a、底面用ヒータ8bの両方を無駄に長い時間加熱させ続けずにすむ。したがって、例えば冷蔵・冷凍倉庫等に冷蔵・冷凍用に設けられた冷却装置等の蒸発器ユニット40等においては、無駄な加熱による電力の消費を抑えることができる。それとともに、例えば、無駄な熱量により倉庫内の温度上昇を防ぐことができ、倉庫内の品物の品質低下を防ぐことができ、倉庫内の天井に水分を付着等させて、つらら等を形成させることもなくなる。また、逆に除霜運転を早く終了させてしまうこともなく、根氷の生成等を防ぐことができる。したがって、冷凍サイクル装置の信頼性を大幅に向上することができ、効率の向上をはかることができる。そして、除霜用加熱手段8の無駄な加熱時間が少なくなるため、装置の長寿命化等をはかることができる。   Therefore, it is not necessary to continue heating both the evaporator heater 8a and the bottom heater 8b unnecessarily for a long time until the end of the defrosting operation. Therefore, for example, in the evaporator unit 40 such as a cooling device provided for refrigeration / freezing in a refrigeration / freezer warehouse or the like, power consumption due to useless heating can be suppressed. At the same time, for example, it is possible to prevent temperature rise in the warehouse due to wasted heat, prevent deterioration of the quality of goods in the warehouse, and form icicles etc. by attaching moisture to the ceiling in the warehouse. Nothing will happen. On the contrary, the generation of root ice can be prevented without ending the defrosting operation early. Therefore, the reliability of the refrigeration cycle apparatus can be greatly improved, and the efficiency can be improved. And since the useless heating time of the defrosting heating means 8 is reduced, the life of the apparatus can be extended.

また、霜検知手段7を発光素子7a、受光素子7bを有する光学式の検知手段とすることにより、安価な材料で構成することができ、小型化することができる。そして、制御手段11は、過去複数回分の反射光の強さに基づいて標準偏差を算出していき、霜が融けて露等が落下することにより生じる反射光の強さの変動が収まったものと判断したときに、蒸発器4に付いた霜がなくなったものとして蒸発器用ヒータ8aをOFFさせるようにしたので、蒸発器4における霜の状態を正確に検知して、適切に蒸発器用ヒータ8aをOFFさせることができる。このとき、除霜運転開始から所定の時間、上記の判断を行わないようにすることで、霜が融けていない段階における変動の小さい部分を除外することができるため、蒸発器用ヒータ8aをOFFさせるタイミングをさらに正確に判断することができる。   Further, by using the frost detecting means 7 as an optical detecting means having the light emitting element 7a and the light receiving element 7b, the frost detecting means 7 can be made of an inexpensive material and can be downsized. Then, the control means 11 calculates the standard deviation based on the intensity of the reflected light for a plurality of past times, and the fluctuation of the intensity of the reflected light caused by melting of frost and falling dew etc. is settled. When it is determined that the frost attached to the evaporator 4 has disappeared, the evaporator heater 8a is turned off. Therefore, the state of the frost in the evaporator 4 is accurately detected, and the evaporator heater 8a is appropriately detected. Can be turned off. At this time, by not performing the above determination for a predetermined time from the start of the defrosting operation, it is possible to exclude a portion with a small fluctuation at the stage where the frost is not melted, and thus the heater 8a for the evaporator is turned off. The timing can be determined more accurately.

また、蒸発器4に設けた温度検知手段12からの信号に基づいて、制御手段50は、過去の所定回数分の温度に基づいて傾きαを算出し、蒸発器用ヒータ8aをOFFさせたときの蒸発器4の温度と、仮に蒸発器用ヒータ8aをOFFさせなかった場合の除霜運転終了時の温度との差及び傾きαに基づいて、蒸発器用ヒータ8aをOFFさせてから底面用ヒータ8bをOFFさせるまでの時間tbを算出するようにしたので、適切なタイミングで除霜運転を終了することができる。   Further, based on the signal from the temperature detection means 12 provided in the evaporator 4, the control means 50 calculates the inclination α based on the past predetermined number of temperatures, and when the evaporator heater 8a is turned off. Based on the difference between the temperature of the evaporator 4 and the temperature at the end of the defrosting operation when the evaporator heater 8a is not turned off and the inclination α, the evaporator heater 8a is turned off and the bottom heater 8b is turned off. Since the time tb until turning off is calculated, the defrosting operation can be terminated at an appropriate timing.

実施の形態2.
図12は本発明の実施の形態2に係る空気調和装置を表す図である。上述の実施の形態1の冷凍サイクル装置は、冷蔵・冷凍倉庫等を冷却するための冷却装置を有するものとして説明した。本実施の形態では、上述した実施の形態1の冷凍サイクル装置が空気調和装置の場合について説明する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 12 is a diagram illustrating an air-conditioning apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The refrigeration cycle apparatus of the first embodiment has been described as having a cooling device for cooling a refrigeration / freezer warehouse or the like. In the present embodiment, the case where the above-described refrigeration cycle apparatus of the first embodiment is an air conditioner will be described.

図12の空気調和装置は、熱源側ユニット(室外機)100と負荷側ユニット(室内機)200とを備え、これらが冷媒配管で連結され、主となる冷媒回路(以下、主冷媒回路という)を構成して冷媒を循環させている。冷媒配管のうち、気体の冷媒(ガス冷媒)が流れる配管をガス配管300とし、液体の冷媒(液冷媒。気液二相冷媒の場合もある)が流れる配管を液配管400とする。図11では、1台の熱源側ユニット100と2台の負荷側ユニット200(200a、200b。特に区別しない場合は添え字を付さずに説明する)の場合を示しているが、接続数については特に限定するものではない。   The air conditioning apparatus of FIG. 12 includes a heat source side unit (outdoor unit) 100 and a load side unit (indoor unit) 200, which are connected by a refrigerant pipe, and are a main refrigerant circuit (hereinafter referred to as a main refrigerant circuit). And the refrigerant is circulated. Among the refrigerant pipes, a pipe through which a gaseous refrigerant (gas refrigerant) flows is referred to as a gas pipe 300, and a pipe through which a liquid refrigerant (liquid refrigerant, which may be a gas-liquid two-phase refrigerant) flows is referred to as a liquid pipe 400. FIG. 11 shows the case of one heat source side unit 100 and two load side units 200 (200a, 200b, which will be described without adding a suffix unless otherwise distinguished). Is not particularly limited.

熱源側ユニット100は、本実施の形態においては、圧縮機101、油分離器102、四方弁103、熱源側熱交換器104、毛細管105、アキュムレータ106、バイパス配管107、熱源側ファン108、熱源側開閉弁109、冷媒間熱交換器110及びバイパス絞り装置111の各装置(手段)で構成する。   In the present embodiment, the heat source side unit 100 includes a compressor 101, an oil separator 102, a four-way valve 103, a heat source side heat exchanger 104, a capillary tube 105, an accumulator 106, a bypass pipe 107, a heat source side fan 108, and a heat source side. Each device (means) includes an on-off valve 109, a heat exchanger 110 between refrigerants, and a bypass expansion device 111.

圧縮機101は、実施の形態1における圧縮機1と同じく、吸入した冷媒を圧縮し、運転周波数に基づいて任意の圧力を加えて送り出す(吐出する)。ここで、実施の形態1では特に言及しなかったが、例えば運転周波数を任意に変化させることにより容量(単位時間あたりの冷媒を送り出す量)を変化させることができる、インバータ回路を備えた容量可変のインバータ圧縮機としてもよい。   The compressor 101, like the compressor 1 in the first embodiment, compresses the sucked refrigerant, applies an arbitrary pressure based on the operating frequency, and sends out (discharges) it. Here, although not particularly mentioned in the first embodiment, for example, the capacity (the amount of refrigerant sent out per unit time) can be changed by arbitrarily changing the operating frequency, and the capacity is variable with the inverter circuit. It is good also as an inverter compressor.

油分離器102は、冷媒と共に圧縮機101から吐出された潤滑油を分離させるものである。分離された潤滑油は、毛細管105により流量が制御されて圧縮機101に戻される。四方弁103は、制御手段50からの指示に基づいて冷房運転と暖房運転とによって冷媒の流れを切り換える。本実施の形態では、特に暖房運転途中に除霜運転を行うための切り換えも行う。また、アキュムレータ106は例えば液化した余剰冷媒を溜めておく手段である。   The oil separator 102 separates the lubricating oil discharged from the compressor 101 together with the refrigerant. The separated lubricating oil is returned to the compressor 101 with the flow rate controlled by the capillary 105. The four-way valve 103 switches the refrigerant flow between the cooling operation and the heating operation based on an instruction from the control means 50. In the present embodiment, switching for performing the defrosting operation is also performed particularly during the heating operation. The accumulator 106 is a means for storing, for example, liquefied surplus refrigerant.

図13は、熱源側ユニット100を熱源側熱交換器104を中心に見た図である。熱源側熱交換器104は、冷媒と空気(室外の空気)との熱交換を行う。例えば、暖房運転時においては実施の形態1における蒸発器4として機能し、液配管400側から流入した低圧の冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、冷房運転時においては凝縮器として機能し、四方弁103側から流入した圧縮機101において圧縮された冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮して液化させる。また、実施の形態1におけるファン9に対応する熱源側熱交換器104における冷媒と空気との熱交換を効率よく行うための熱源側ファン109を熱源側ユニット100に設けている。   FIG. 13 is a view of the heat source side unit 100 as viewed from the heat source side heat exchanger 104. The heat source side heat exchanger 104 performs heat exchange between the refrigerant and air (outdoor air). For example, during the heating operation, it functions as the evaporator 4 in the first embodiment, performs heat exchange between the low-pressure refrigerant flowing from the liquid pipe 400 side and the air, and evaporates and vaporizes the refrigerant. Further, during the cooling operation, it functions as a condenser and performs heat exchange between the refrigerant compressed in the compressor 101 flowing in from the four-way valve 103 side and air, thereby condensing and liquefying the refrigerant. Further, the heat source side unit 109 is provided with a heat source side fan 109 for efficiently performing heat exchange between the refrigerant and air in the heat source side heat exchanger 104 corresponding to the fan 9 in the first embodiment.

上述の実施の形態1では、蒸発器ユニット40の底面をドレンパン42としたが、本実施の形態の熱源側ユニット100は、屋外等に設けることによりドレン水を地面等に排出することができるものとして、底面をベース112で構成している。ベース112は圧縮機101、熱源側熱交換器104を載置するための支持台となり、ドレン水を地面等に排出するための貫通穴を有している。ここで、ドレン水は地面等に排出できるが、ベース112に露等が残ると根氷となる。そこで、実施の形態1と同様にベース112にも底面用ヒータ8bを設ける。   In the first embodiment described above, the bottom surface of the evaporator unit 40 is the drain pan 42. However, the heat source side unit 100 according to the present embodiment can discharge drain water to the ground or the like by being provided outdoors. As shown in FIG. The base 112 serves as a support for placing the compressor 101 and the heat source side heat exchanger 104, and has a through hole for discharging drain water to the ground or the like. Here, drain water can be discharged to the ground or the like, but if dew or the like remains on the base 112, it becomes root ice. Therefore, as in the first embodiment, the base 112 is also provided with a bottom heater 8b.

冷媒間熱交換器110及びバイパス絞り装置111は、例えば、冷房運転時において、熱源側熱交換器104から流れ出た液体(高温高圧)の冷媒(液冷媒)とバイパス絞り装置111により流量調整された低温低圧の冷媒との間で熱交換を行って、負荷側ユニット200に供給する冷媒を過冷却するための装置である。バイパス絞り装置111を介して流れる液体は、バイパス配管107を介してアキュムレータ106に戻される。アキュムレータ106は例えば液体の余剰冷媒を溜めておく装置である。熱源側開閉弁109は、熱源側制御装置131からの指示に基づいて除霜運転時に閉止し、熱源側ユニット100と液配管300との間の冷媒通過を防ぐものである。   The flow rate of the inter-refrigerant heat exchanger 110 and the bypass expansion device 111 is adjusted by, for example, the liquid (high temperature and high pressure) refrigerant (liquid refrigerant) flowing out from the heat source side heat exchanger 104 and the bypass expansion device 111 during the cooling operation. It is an apparatus for supercooling the refrigerant supplied to the load side unit 200 by exchanging heat with a low-temperature and low-pressure refrigerant. The liquid flowing through the bypass throttle device 111 is returned to the accumulator 106 via the bypass pipe 107. The accumulator 106 is a device for storing, for example, liquid surplus refrigerant. The heat source side on-off valve 109 is closed during the defrosting operation based on an instruction from the heat source side control device 131 to prevent the refrigerant from passing between the heat source side unit 100 and the liquid pipe 300.

一方、負荷側ユニット200(200a、200b)は、負荷側熱交換器201(201a、201b)、負荷側絞り装置(膨張弁)202(202a、202b)、負荷側ファン203(203a、203b)で構成される。負荷側熱交換器201は冷媒と空気との熱交換を行う。例えば、暖房運転時においては凝縮器として機能し、ガス配管300から流入した冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮させて液化(又は気液二相化)させ、液配管400側に流出させる。一方、冷房運転時においては蒸発器として機能し、負荷側絞り装置202により低圧状態にされた冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒に空気の熱を奪わせて蒸発させて気化させ、ガス配管300側に流出させる。また、負荷側ユニット200には、熱交換を行う空気の流れを調整するための、例えば一定速度の負荷側ファン203が設けられている。この負荷側ファン203の速度は、例えば利用者の設定により決定される。   On the other hand, the load side unit 200 (200a, 200b) includes a load side heat exchanger 201 (201a, 201b), a load side expansion device (expansion valve) 202 (202a, 202b), and a load side fan 203 (203a, 203b). Composed. The load side heat exchanger 201 performs heat exchange between the refrigerant and air. For example, it functions as a condenser during heating operation, performs heat exchange between the refrigerant flowing in from the gas pipe 300 and air, condenses and liquefies the refrigerant (or gas-liquid two-phase), and moves to the liquid pipe 400 side. Spill. On the other hand, during the cooling operation, it functions as an evaporator, performs heat exchange between the refrigerant and the air whose pressure is reduced by the load-side throttle device 202, causes the refrigerant to take heat of the air, evaporates it, and vaporizes it. It flows out to the piping 300 side. In addition, the load side unit 200 is provided with a load side fan 203 having a constant speed, for example, for adjusting the flow of air for heat exchange. The speed of the load-side fan 203 is determined by, for example, user settings.

負荷側絞り装置202は、実施の形態1における膨張弁3と同様に、開度を変化させることで、負荷側熱交換器201内における冷媒の圧力を調整するために設ける。また、本実施の形態においては、除霜運転時に閉止することで、冷媒の流れを遮断する。   The load side expansion device 202 is provided to adjust the pressure of the refrigerant in the load side heat exchanger 201 by changing the opening degree, similarly to the expansion valve 3 in the first embodiment. Moreover, in this Embodiment, the flow of a refrigerant | coolant is interrupted | blocked by closing at the time of a defrost operation.

本実施の形態の空気調和装置は、実施の形態1における蒸発器用ヒータ8aにより熱源側熱交換器104を加熱する代わりに、熱源側熱交換器104の伝熱管に高温の冷媒を通過させることで加熱するようにした、いわゆるリバース方式による除霜運転を行うようにしたものである。負荷側熱交換器201においては基本的に除霜運転は行わないため、ここでは熱源側熱交換器104の除霜運転について説明するが、負荷側熱交換器201における除霜運転を妨げるものではない。   The air conditioner of the present embodiment allows a high-temperature refrigerant to pass through the heat transfer tubes of the heat source side heat exchanger 104 instead of heating the heat source side heat exchanger 104 by the evaporator heater 8a in the first embodiment. A defrosting operation by a so-called reverse method, which is heated, is performed. Since the load side heat exchanger 201 basically does not perform the defrosting operation, the defrosting operation of the heat source side heat exchanger 104 will be described here. However, the load side heat exchanger 201 does not hinder the defrosting operation. Absent.

次に除霜運転における冷媒の流れについて説明する。空気調和装置における除霜運転は、基本的に、熱源側熱交換器104が蒸発器として機能する暖房運転を中断して行う。ここで、制御手段50は、四方弁103を冷房運転時と同じになるように切り替える。そして、バイパス用絞り装置111を開放させ、熱源側開閉弁109を閉じさせるように各弁類を制御する。このとき、切り替え等の際、配管内の圧力変動等によって音が発生することがあるため、圧縮機101の運転周波数を一旦下げ、切り替え等を行ってから、除霜運転における運転周波数にするように制御する。そして、熱源側ファン108も停止させる。また、負荷側ユニット200における負荷側絞り装置202を閉じさせる。   Next, the flow of the refrigerant in the defrosting operation will be described. The defrosting operation in the air conditioner is basically performed by interrupting the heating operation in which the heat source side heat exchanger 104 functions as an evaporator. Here, the control means 50 switches the four-way valve 103 to be the same as in the cooling operation. Then, the valves are controlled so that the bypass expansion device 111 is opened and the heat source side opening / closing valve 109 is closed. At this time, since noise may be generated due to pressure fluctuations in the piping at the time of switching, etc., the operating frequency of the compressor 101 is once lowered and switched to the operating frequency in the defrosting operation. To control. Then, the heat source side fan 108 is also stopped. Further, the load side expansion device 202 in the load side unit 200 is closed.

圧縮機101が吐出した高温、高圧のガス冷媒は、油分離器102と四方弁103を介して熱源側熱交換器104に至る。熱源側熱交換器104内をガス冷媒が通過する際、霜との間の熱交換により、霜が吸熱して暖まって融ける。熱源側熱交換器104に流入したガス冷媒は熱交換により放熱し、若干液化して流出する。   The high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 101 reaches the heat source side heat exchanger 104 via the oil separator 102 and the four-way valve 103. When the gas refrigerant passes through the heat source side heat exchanger 104, the frost absorbs heat and melts by heat exchange with the frost. The gas refrigerant that has flowed into the heat source side heat exchanger 104 dissipates heat by heat exchange, liquefies slightly, and flows out.

流出した冷媒は冷媒間熱交換器110、バイパス用絞り装置111を介してバイパス配管107を通過する。バイパス用絞り装置111の通過により、冷媒は低温、低圧の二相冷媒になる。ここで、効率よく除霜運転を行うには、バイパス配管107の管径が大きい方が、冷媒の循環速度が速くなるため、除霜運転の時間を短縮することができる。   The refrigerant that has flowed out passes through the bypass pipe 107 via the inter-refrigerant heat exchanger 110 and the bypass expansion device 111. By passing through the bypass expansion device 111, the refrigerant becomes a low-temperature, low-pressure two-phase refrigerant. Here, in order to efficiently perform the defrosting operation, the larger the pipe diameter of the bypass pipe 107, the faster the circulation speed of the refrigerant, so that the time for the defrosting operation can be shortened.

バイパス配管107を通過した二相冷媒はアキュムレータ106の上流に流れる。基本的に液冷媒はアキュームレータ106に溜められ、ほぼガス冷媒のみが圧縮機101に吸引されて再度の加圧により吐出する。熱源側開閉弁109、絞り装置202が閉止しているために、負荷側ユニット200には冷媒が流れない。そして、熱源側熱交換器104から露等がなくなった場合には、四方弁103を切り替えて、暖房運転を開始する。   The two-phase refrigerant that has passed through the bypass pipe 107 flows upstream of the accumulator 106. Basically, the liquid refrigerant is stored in the accumulator 106, and almost only the gas refrigerant is sucked into the compressor 101 and discharged by re-pressurization. Since the heat source side opening / closing valve 109 and the expansion device 202 are closed, the refrigerant does not flow into the load side unit 200. And when dew etc. disappear from the heat source side heat exchanger 104, the four-way valve 103 is switched and the heating operation is started.

図14は実施の形態2に係る制御手段50による除霜運転における制御の流れを示す図である。図14に基づいて、特に除霜運転終了に係る判断処理について説明する。制御手段50は、除霜運転を開始させる(S30)。このとき、上述したように、四方弁103を冷房運転時と同じになるように切り替え(S31)、圧縮機101が吐出した高温のガス冷媒が熱源側熱交換器104内を通過するようにする。そして、底面用ヒータ8bをONさせて加熱を開始させる(S32)。また、一定時間(例えば3分)が経過したかどうかを判断する(S33)。ここでは、四方弁103を切り替えてから底面用ヒータ8bをONさせるようにしているが、逆であってもよい。   FIG. 14 is a diagram showing a control flow in the defrosting operation by the control means 50 according to the second embodiment. Based on FIG. 14, the determination process which concerns on completion | finish of a defrost operation especially is demonstrated. The control means 50 starts the defrosting operation (S30). At this time, as described above, the four-way valve 103 is switched to be the same as in the cooling operation (S31), and the high-temperature gas refrigerant discharged from the compressor 101 passes through the heat source side heat exchanger 104. . Then, the bottom heater 8b is turned on to start heating (S32). Further, it is determined whether or not a certain time (for example, 3 minutes) has passed (S33). Here, the bottom heater 8b is turned on after switching the four-way valve 103, but the reverse may be possible.

一定時間が経過したものと判断すると、一定間隔(例えば5秒おき)で、霜検知手段7からの信号に基づく出力電圧Vの値を判断し、データとして記憶手段50aに記憶する処理を開始する(S34)。そして、実施の形態1と同様に、少なくとも5つの出力電圧Vのデータを記憶手段50aに記憶すると、過去の5つ分の出力電圧Vのデータに基づいて標準偏差σを求める(S35)。   If it is determined that a certain period of time has elapsed, the value of the output voltage V based on the signal from the frost detection means 7 is determined at regular intervals (for example, every 5 seconds), and the process of storing the data in the storage means 50a is started. (S34). As in the first embodiment, when at least five output voltage V data are stored in the storage means 50a, the standard deviation σ is obtained based on the past five output voltage V data (S35).

そして、制御手段50は、閾値標準偏差σbよりも標準偏差σが小さくなった(標準偏差σ<閾値標準偏差σb)ものと3回連続判断すると、区間Dとなった(区間Cが終了した)ものと判断する(S36)。そして、四方弁103を切り替えて、暖房運転を開始する(S37)。このように、区間Dの判断を正確に行うことで、素早く暖房運転を再開することができる。   Then, when the control means 50 determines that the standard deviation σ is smaller than the threshold standard deviation σb (standard deviation σ <threshold standard deviation σb) three times continuously, it becomes section D (section C is ended). Judgment is made (S36). Then, the four-way valve 103 is switched to start the heating operation (S37). Thus, heating operation can be restarted quickly by accurately determining the section D.

ここで、熱源側ユニット100のように筐体の底面がベース112の場合には、実施の形態1のドレンパン42のようにドレン水が溜まりにくいが、すぐに底面用ヒータ8bをOFFさせると、融けきらず残ってしまったシャーベット状の霜が根氷等となって堆積して熱源側熱交換器104の伝熱面積を狭めることがある。そこで、四方弁103を切り替え、暖房運転を開始した後、あらかじめ定めた所定時間tcだけ底面用ヒータ8bをONさせ続けるようにする。ここで、所定時間tcは、試験等によりあらかじめ定めておくようにする。   Here, when the bottom surface of the housing is the base 112 as in the heat source side unit 100, drain water is unlikely to accumulate like the drain pan 42 in the first embodiment, but when the bottom heater 8b is turned off immediately, The sherbet-like frost that has remained unmelted may accumulate as root ice and the like, which may reduce the heat transfer area of the heat source side heat exchanger 104. Therefore, after the four-way valve 103 is switched and the heating operation is started, the bottom heater 8b is continuously turned on for a predetermined time tc. Here, the predetermined time tc is determined in advance by a test or the like.

制御手段50は、タイマ50bが計時する時間に基づいて、暖房運転を開始してから時間tcを経過したものと判断すると(S38)、底面用ヒータ8bをOFFさせて(S39)、除霜運転を終了する(S40)。   When it is determined that the time tc has elapsed since the start of the heating operation based on the time counted by the timer 50b (S38), the control unit 50 turns off the bottom heater 8b (S39), and performs the defrosting operation. Is finished (S40).

以上のように、実施の形態2の空気調和装置のように、高温の冷媒により熱源側熱交換器104(蒸発器)を加熱するいわゆるリバース方式によっても、制御手段50は、実施の形態1で説明したことと同様の除霜運転終了の判断を行うことができる。また、出力電圧Vで表される光検知手段7の検知に係る反射光の強さに基づいて、熱源側熱交換器104に露等が残っていないことを正確に判断することができるため、すばやく暖房運転を再開することができる。   As described above, the control means 50 is the same as that of the first embodiment even in the so-called reverse method in which the heat source side heat exchanger 104 (evaporator) is heated with a high-temperature refrigerant as in the air conditioner of the second embodiment. The end of the defrosting operation similar to that described can be determined. Moreover, since it is possible to accurately determine that no dew etc. remains in the heat source side heat exchanger 104 based on the intensity of the reflected light related to the detection of the light detection means 7 represented by the output voltage V, Heating operation can be resumed quickly.

実施の形態3.
上述の実施の形態1及び2では、区間Aにおいて区間Dの判断処理を行わないようにするため、一定時間が経過したかどうかを判断するものとした。本実施の形態では、次に示す判断を区間Dの判断処理とともに追加することにより、区間Aにおいて区間Dとなったものと判断してしまわないようにする。そのため、除霜運転を開始したときに霜検知手段7からの信号により得た出力電圧Vint をデータとして記憶手段50aに記憶しておく。
Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments described above, it is determined whether or not a certain period of time has elapsed in order not to perform the determination process for the section D in the section A. In the present embodiment, the following determination is added together with the determination processing for the section D, so that it is not determined that the section D is the section D in the section A. Therefore, the output voltage V int obtained from the signal from the frost detection means 7 when the defrosting operation is started is stored as data in the storage means 50a.

そして、霜検知手段7からの信号に基づいて、出力電圧Vに関してV<K×Vint であるかどうかを判断する。V<K×Vint であると判断すると計数(カウント)を行い、例えば、少なくとも3回以上、V<K×Vint であると判断し、かつ、実施の形態1において説明した標準偏差σ<閾値標準偏差σbを3回連続判断すると、フィン4a等に霜等がなくなったものとして、実施の形態1と同様に、蒸発器用ヒータ8aをOFFさせる。 Based on the signal from the frost detection means 7, it is determined whether the output voltage V is V <K × V int . When it is determined that V <K × V int , a count is performed. For example, it is determined that V <K × V int at least three times, and the standard deviation σ <described in the first embodiment is satisfied. If the threshold standard deviation σb is continuously determined three times, the evaporator heater 8a is turned off as in the first embodiment, assuming that the fins 4a and the like are free of frost and the like.

ここで、Kは定数であり、0.5以下の値であるとする。変動が少ない区間は、区間Aと区間Dであるが、フィン4a等に霜が堆積した区間Aの状態と露等がなくなった区間Dの状態とでは、出力電圧Vが大きく異なる。また、例えば、フィン4a等に露等がなくなった状態が、出力電圧がベース値(フィン4a等に何も付いていない状態における出力電圧V)に近づいていく特性がある。そして、フィン4a等に霜が堆積した状態の出力電圧Vよりも露等がなくなった状態の出力電圧Vが小さい。以上のことから、Kを0.5以下として閾値K×Vint を設定し、出力電圧Vが除霜運転を開始したときの出力電圧Vint の半分以下になったかどうかを制御手段50が判断することで、区間Aにおいて区間Dとなったものと判断してしまわないようにする。 Here, K is a constant and is a value of 0.5 or less. The section with little fluctuation is the section A and the section D, but the output voltage V is greatly different between the state of the section A where the frost is accumulated on the fins 4a and the like and the state of the section D where the dew is no longer present. Further, for example, when the fins 4a and the like are dewed, there is a characteristic that the output voltage approaches the base value (the output voltage V when nothing is attached to the fins 4a and the like). And the output voltage V in the state where dew etc. disappeared is smaller than the output voltage V in the state where frost accumulated on the fins 4a and the like. From the above, the threshold value K × V int is set with K being 0.5 or less, and the control means 50 determines whether or not the output voltage V is less than half of the output voltage V int when the defrosting operation is started. By doing so, it is determined that it has become the section D in the section A.

以上のように、実施の形態3の冷凍サイクル装置によれば、除霜運転を開始したときの出力電圧Vint に0.5以下の定数Kを乗じた値を閾値として、V<K×Vint を少なくとも3回以上判断しないと、標準偏差σ<閾値標準偏差σbを3回連続判断しても蒸発器用ヒータ8aをOFFさせないようにすることで、区間Aの状態と区間Dの状態とを区別し、区間Aにおいて区間Dとなったものと判断してしまわないようにすることができる。このため、霜が融けていない段階における変動の小さい部分を除外することができ、蒸発器用ヒータ8aをOFFさせるタイミングをさらに正確に判断することができる。 As described above, according to the refrigeration cycle apparatus of the third embodiment, V <K × V using the value obtained by multiplying the output voltage V int when defrosting operation is started by a constant K of 0.5 or less as a threshold value. If int is not judged at least three times or more, the state of section A and the state of section D can be determined by not turning off the evaporator heater 8a even if the standard deviation σ <threshold standard deviation σb is judged three times continuously. It is possible to distinguish and prevent the section A from being determined to be the section D. For this reason, the part with a small fluctuation | variation in the stage where the frost does not melt | dissolve can be excluded, and the timing which turns off the heater 8a for evaporators can be judged more correctly.

上述した実施の形態では、冷凍装置、空気調和装置への適用について説明した。本発明は、これらの装置に限定することなく、例えばヒートポンプ装置等、冷媒回路を構成し、蒸発器を有する他の冷凍サイクル装置にも適用することができる。   In the embodiment described above, application to a refrigeration apparatus and an air conditioner has been described. The present invention is not limited to these devices, and can also be applied to other refrigeration cycle devices having a refrigerant circuit and having an evaporator, such as a heat pump device.

本発明の実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の基本構成を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of the refrigerating-cycle apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 実施形態1における蒸発器4を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the evaporator 4 in Embodiment 1. FIG. 蒸発器ユニット40を側面からみた図である。It is the figure which looked at the evaporator unit 40 from the side surface. 蒸発器ユニット40を上からみた図である。It is the figure which looked at the evaporator unit 40 from the top. 実施形態1の霜検知手段7の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the frost detection means 7 of Embodiment 1. 霜検知手段と蒸発器4のフィン4aとの関係を表す図である。It is a figure showing the relationship between a frost detection means and the fin 4a of the evaporator 4. FIG. 除霜運転時のフィン4a等の状態、ドレン水と時間との関係を表す図である。It is a figure showing the state of the fin 4a at the time of a defrost driving | operation, the relationship between drain water and time. 除霜運転に関する制御処理の基本的な流れを示す図である。It is a figure which shows the basic flow of the control processing regarding a defrost driving | operation. 制御手段50による除霜運転における制御の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of control in the defrost operation by the control means. 除霜運転時における蒸発器温度Tと時間tとの関係の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the relationship between the evaporator temperature T at the time of a defrost operation, and the time t. 制御手段50による予冷運転時の制御の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of control at the time of the precooling driving | operation by the control means. 本発明の実施の形態2に係る空気調和装置を表す図である。It is a figure showing the air conditioning apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 熱源側ユニット100を熱源側熱交換器104を中心に見た図である。It is the figure which looked at the heat source side unit 100 centering on the heat source side heat exchanger 104. FIG. 実施の形態2に係る除霜運転における制御の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of control in the defrost operation which concerns on Embodiment 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 圧縮機、2 凝縮器、3 膨張弁、4 蒸発器、4a フィン、4b 伝熱管、5 アキュムレータ、7 霜検知手段、7a 発光素子、7b 受光素子、7c 駆動手段、8 除霜用加熱手段、8a 蒸発器用ヒータ、8b 底面用ヒータ、9 ファン、10 ファン駆動手段、12 温度検知手段、40 蒸発器ユニット、41 筐体、42 ドレンパン、50 制御手段、50a 記憶手段、50b タイマ、60 冷媒の流れ、61 空気の流れ、100 熱源側ユニット、101 圧縮機、102 油分離器、103 四方弁、104 熱源側熱交換器、105 毛細管、106 アキュムレータ、107 バイパス配管、108 熱源側ファン、109 熱源側開閉弁、110 冷媒間熱交換器、111 バイパス絞り装置、112 ベース、200,201a,201b 負荷側ユニット、201,201a,201b 負荷側熱交換器、202,202a,202b 負荷側絞り装置、300 ガス配管、400 液配管。   1 compressor, 2 condenser, 3 expansion valve, 4 evaporator, 4a fin, 4b heat transfer tube, 5 accumulator, 7 frost detection means, 7a light emitting element, 7b light receiving element, 7c driving means, 8 heating means for defrosting, 8a Evaporator heater, 8b Bottom heater, 9 Fan, 10 Fan drive means, 12 Temperature detection means, 40 Evaporator unit, 41 Housing, 42 Drain pan, 50 Control means, 50a Storage means, 50b Timer, 60 Flow of refrigerant , 61 Air flow, 100 Heat source side unit, 101 Compressor, 102 Oil separator, 103 Four-way valve, 104 Heat source side heat exchanger, 105 Capillary tube, 106 Accumulator, 107 Bypass piping, 108 Heat source side fan, 109 Heat source side open / close Valve, 110 heat exchanger between refrigerants, 111 bypass throttling device, 112 base, 200, 201a, 201b Load side unit, 201, 201a, 201b Load side heat exchanger, 202, 202a, 202b Load side expansion device, 300 gas piping, 400 liquid piping.

Claims (10)

冷媒を圧縮する圧縮機と、熱交換により前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮された冷媒を減圧させるための膨張手段と、減圧された前記冷媒を熱交換により蒸発させる蒸発器とを配管接続して前記冷媒を循環させる冷媒回路を構成する冷凍サイクル装置であって、さらに、
前記蒸発器に付いた霜の状態を検知する霜検知手段と、
前記蒸発器の加熱を行う蒸発器用加熱手段と、
前記蒸発器を収容する筐体の底面の加熱を行う底面用加熱手段と、
前記蒸発器に係る除霜を行う除霜運転の際、前記霜検知手段からの信号に基づいて前記蒸発器の霜がなくなったものと判断すると、前記蒸発器用加熱手段の加熱を停止させ、該蒸発器用加熱手段の加熱停止から所定時間後に前記底面用加熱手段の加熱を停止させる処理を行う制御手段と
を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
A pipe connecting a compressor for compressing the refrigerant, a condenser for condensing the refrigerant by heat exchange, an expansion means for decompressing the condensed refrigerant, and an evaporator for evaporating the decompressed refrigerant by heat exchange A refrigeration cycle apparatus constituting a refrigerant circuit for circulating the refrigerant,
Frost detection means for detecting the state of frost attached to the evaporator;
Evaporator heating means for heating the evaporator;
Heating means for the bottom surface for heating the bottom surface of the housing for housing the evaporator;
In the defrosting operation for performing the defrosting related to the evaporator, if it is determined that the frost of the evaporator has disappeared based on the signal from the frost detecting means, the heating of the evaporator heating means is stopped, A refrigeration cycle apparatus comprising: a control unit that performs a process of stopping heating of the bottom surface heating unit after a predetermined time from the stop of heating of the evaporator heating unit.
前記蒸発器用加熱手段を設ける代わりに、
圧縮機が吐出した冷媒を前記蒸発器に流して加熱することを特徴とする請求項1記載の冷凍サイクル装置。
Instead of providing the heating means for the evaporator,
The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein the refrigerant discharged from the compressor is heated by flowing through the evaporator.
前記霜検知手段は、前記蒸発器に光を発する発光素子及び該発光素子が発した光が前記蒸発器又は堆積した霜によって反射した光を受け、該反射光の強さに基づく信号を送信する受光素子を有する光学式検知手段であることを特徴とする請求項1又は2に記載の冷凍サイクル装置。   The frost detecting means receives light reflected by the evaporator or accumulated frost, and transmits a signal based on the intensity of the reflected light. The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein the refrigeration cycle apparatus is an optical detection unit having a light receiving element. 前記制御手段は、前記霜検知手段からの信号に基づいて、前記霜が融けた水により生じる前記反射光の強さの変動が収束したものと判断すると、前記蒸発器の霜がなくなったものと判断して、蒸発器用加熱手段の加熱を停止させることを特徴とする請求項3記載の冷凍サイクル装置。   When the control means determines that the fluctuation in the intensity of the reflected light caused by the water that has melted frost has converged based on the signal from the frost detection means, the frost in the evaporator has disappeared. 4. The refrigeration cycle apparatus according to claim 3, wherein the heating of the heating means for the evaporator is judged and stopped. 前記制御手段は、前記霜検知手段からの直近の複数の前記反射光の強さのデータに基づいて、前記反射光の強さの変動を標準偏差として算出していき、算出した標準偏差が、あらかじめ定めた基準の標準偏差の値よりも、所定回数低いと判断すると、変動が収束したものと判断することを特徴とする請求項4記載の冷凍サイクル装置。   The control means, based on the most recent reflected light intensity data from the frost detection means, to calculate the variation of the intensity of the reflected light as a standard deviation, the calculated standard deviation, 5. The refrigeration cycle apparatus according to claim 4, wherein when it is determined that the predetermined standard number of times is lower than a predetermined standard deviation value, it is determined that the fluctuation has converged. 前記蒸発器の温度に係る信号を送信する温度検知手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記蒸発器の霜がなくなったものと判断すると、前記霜がなくなるまでの複数の前記蒸発器の温度のデータから温度の傾きを算出し、前記蒸発器の霜がなくなったものと判断したときの前記蒸発器の温度、あらかじめ定めた所定温度及び前記温度の傾きに基づいて、前記所定時間を算出することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
Temperature detecting means for transmitting a signal related to the temperature of the evaporator,
When the control means determines that the evaporator frost has disappeared, it calculates a temperature gradient from a plurality of temperature data of the evaporator until the frost disappears, and the evaporator frost has disappeared. 6. The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein the predetermined time is calculated based on a temperature of the evaporator, a predetermined temperature, and a gradient of the temperature when it is determined. .
前記制御手段は、前記除霜運転の開始から一定時間、前記反射光の強さの変動が収束したかどうかの判断を行わないようにすることを特徴とする請求項4又は5記載の冷凍サイクル装置。   6. The refrigeration cycle according to claim 4, wherein the control unit is configured not to determine whether or not the fluctuation of the intensity of the reflected light has converged for a predetermined time from the start of the defrosting operation. apparatus. 前記制御手段は、前記除霜運転を開始したときの前記反射光の強さに基づいて閾値を定め、前記霜検知手段からの信号に基づいて、前記反射光の強さが前記閾値を越えたものと判断すると、前記反射光の強さの変動が収束したかどうかを判断することを特徴とする請求項4又は5記載の冷凍サイクル装置。   The control means determines a threshold based on the intensity of the reflected light when the defrosting operation is started, and the intensity of the reflected light exceeds the threshold based on a signal from the frost detection means. 6. The refrigeration cycle apparatus according to claim 4 or 5, wherein if it is determined that the fluctuation of the intensity of the reflected light has converged, it is determined. 請求項1〜8のいずれかに記載の冷凍サイクル装置により、対象空間の冷却を行うことを特徴とする冷凍装置。   A refrigeration apparatus that cools a target space by the refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 8. 請求項1〜8のいずれかに記載の冷凍サイクル装置により、対象空間の冷暖房を行うことを特徴とする空気調和装置。   An air conditioner that performs cooling and heating of a target space by the refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 8.
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