JP3004676B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、冷凍サイクル装置に係り、特に空調機の暖
房運転における室外熱交換器の着霜量の低減、並びに除
霜運転時間の短縮に好適な除霜運転制御に関するもので
ある。

［従来の技術］ 冷凍サイクルを用いる空調機においては、暖房運転
中、冷凍サイクルの熱源側熱交換器（室外熱交換器）に
着霜が起り勝ちであるので、着霜の防止や除霜の必要が
ある。

かかる冷凍サイクルの従来の除霜方式には、暖房運転
から冷房運転に四方弁を切替て除霜を行う逆サイクル除
霜方式がある。この除霜方式は、冷凍サイクルを冷房運
転の状態にして除霜を行うため、室内へ冷風が吹き出さ
れることになる。この冷風吹き出しをなるべく減少させ
るために、実公昭47−17963号に記載されているよう
に、室内熱交換器の吹き出し空気温度に応じて室外熱交
換器に強制通風する送風機の回転速度を増大させて着霜
を防止したり、特開昭54−59648号に記載されているよ
うに、高圧側配管から低圧側配管へ側路管を接続し、こ
の側路管に電磁弁を設け、上記電磁弁をタイマにより周
期的に開閉し、蒸発温度を周期的に上昇させて着霜の低
下を図る等の対策がとられていた。

また、他の除霜方式としては、特開昭59−219668号あ
るいは実開昭60−10178号に記載されているように、暖
房運動モードのままで除霜を行うホットガスバイパス除
霜方式も提案されているが、液冷媒が着接圧縮機に吸入
されるため圧縮機内の油の粘度が低下し信頼性が低下す
る。

また、特開昭63−251770号に記載されている装置はホ
ットガスバイパス除霜方式で、吸入側へ吐出ガスを流通
させるバイパス開閉弁を吐出ガスの過熱度に応じて選択
的に開閉し、吐出ガスの過熱度が低いときに吐出ガスを
吸入側へ流通させ、圧縮機への液戻りを間欠的に低減し
ている。

さらに、他の除霜方式としては、特開昭60−50352号
あるいは特開昭60−53749号に記載されているように、
除霜時に減圧装置の弁開度を全開にし、もしくは減圧装
置と並列に設けた減圧量の少ない第２の減圧装置に冷媒
を流し、室内外熱交換器に強制通風させる送風機を停止
して暖房運転モードのままで除霜を行うホットガス循環
除霜方式も提案されている。この方式は、除霜運転のた
めに新たな機器を必要としないので原価低減ができる
が、ホットガスが室内熱交換器を流通するので除霜に必
要な熱量の一部が室内側に放熱され、除霜時間が長くな
る。

［発明が解決しようとする課題］ これらの従来技術は、暖房運転中の騒音、空調機への
電気入力及び室内の快適性についての考慮、また除霜中
の圧縮機への液冷媒の戻りによる圧縮機の信頼性あるい
は除霜に必要な熱源の供給についての考慮が十分されて
おらず、下記の問題がある。

着霜防止のために室外熱交換器に強制通風する送風機
の回転速度を増大させる方式のものでは、該回転速度の
増大により室外機からの騒音が大となり快適性が損なわ
れ、送風機への電気入力が増加する。また、高圧側配管
から低圧側配管へバイパスする側路管に設けた電磁弁を
開閉する方式のものでは、該電磁弁を開とすると凝縮圧
力が低下するため暖房能力が低下する。

また、除霜中に圧縮機の液戻り量を間欠的に制御する
方式のものでは、一時的に圧縮機内に液冷媒が戻るので
圧縮機の信頼性が低下したり、また圧縮機の液戻り量が
少なくなると除霜に必要な熱量が低下し除霜時間が長く
なるという問題がある。また、ホットガス循環除霜方式
のものでは、室内側への放熱量を考慮していないため除
霜に使われる熱量の一部が放熱され、除霜時間が長くな
る。

そこで、本発明の目的は、暖房運転中の着霜量をでき
るだけ低減し、室内の暖房感を損なうことなく室内の快
適性を確保する冷凍サイクル装置を提供することにあ
る。

また、本発明の他の目的、除霜時の圧縮機の信頼性を
確保するために連続的に液冷媒の戻り量を制御し、且つ
除霜に必要な熱量をなるべく多く抽出し、除霜時間の短
縮を図ることができる除霜方式を備えた冷凍サイクル装
置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的の達成のため、本発明は、特許請求の範囲の
各請求項に記載の冷凍サイクル装置を提供する。

［作用］ 請求項１記載の冷凍サイクル装置では、熱交換器の着
霜を検知し、着霜と判断された時は圧縮機の容量を減ず
るので、着霜している熱交換器の温度および圧力が上昇
し、着霜領域外で冷凍サイクルが形成され、熱交換器に
付着している霜の発達を抑制でき、暖房能力の低下を防
止できる。

また、請求項２に記載された冷凍サイクル装置は、除
霜運転時に吸入側へ液冷媒を流通させる第２バイパス管
に設けた膨張機構を吐出冷媒ガス過熱度に応じて連続的
に制御するので、圧縮機への液戻り量を常に最適に制御
でき、圧縮機の信頼性を確保しながら除霜に必要な熱量
を多く抽出し、除霜時間の短縮を図ることができる。ま
た、吸入側へ吐出冷媒ガス流通させる第１バイパス管に
設けた開閉弁を開路することで、吸入圧力が上昇し、室
外熱交換器の圧力を上昇させて、霜の取り残しを防止す
る。

また、請求項３に記載された冷凍サイクル装置は、少
なくとも２分割された室外熱交換器に各々膨張機構を設
け、各室外熱交換器について除霜終了か否かを判定し、
除霜終了と判定された室外熱交換器の膨張機構を閉路す
るので、余分に室外熱交換器を加熱することなく、除霜
時の熱量を有効利用でき、除霜時間の短縮を図れる。ま
た、請求項４に記載された冷凍サイクル装置は、暖房運
転のまま除霜を行うから除霜中も温風を空調空間内に吹
き出すことができ、圧縮機の容量を減ずることで吐出圧
力を減少させて圧縮機蓄熱量を多く抽出し、除霜時に必
要な熱量を増大させることができるので除霜時間の短縮
を図れる。また、圧縮機蓄熱量が減少したときは、圧縮
機の容量を増大させることで、除霜に必要な熱量を確保
し、霜の取り残しを防止する。

［実 施 例］ 以下、本発明の幾つかの実施例を添付図面を参照して
説明する。

第１図は、本発明の実施に適用される冷凍サイクル装
置の構成図である。圧縮機１、四方弁２、室内熱交換器
３、膨張弁４、室外熱交換器５を図示の如く配管接続
し、冷凍サイクルが構成されている。上記室内熱交換器
３にはモータ６を連結したファン７が、室外熱交換器５
にはモータ８を連結したファン９が取付けられている。
また室内熱交換器３の空気側入口及び出口、室外熱交換
器５の空気側入口及び暖房運転時の冷媒入口側配管に
は、各々温度センサ12〜15が設けられている。また、圧
縮機吐出側配管及び圧縮機吸入側配管には、各々圧力セ
ンサ10、11が設けられている。圧縮機１は、周波数可変
のインバータにより駆動され、その駆動周波数が高いほ
ど速い回転数で回転し、これにより、該圧縮機の容量制
御が可能になっている。

次に、上記ヒートポンプ式冷凍サイクルの暖房運転時
の作用について説明する。四方弁２を実線表示のように
切替ることにより、冷媒は実線矢印のように、圧縮機１
−四方弁２−室内熱交換器３−膨張弁４−室外熱交換器
５−四方弁２−圧縮機１という循環経路で流れる。室内
熱交換器３は、凝縮器として作用して室内循環空気に放
熱し、該空気を加熱して室内を暖房するように作用し、
冷媒は上記熱交換により冷却され凝縮し高圧の液冷媒と
なる。次いで、膨張弁４で減圧され、低圧の液冷媒が室
外熱交換器５に流入し、室外熱交換器５が蒸発器として
作用され、該熱交換器を流通する外気の熱で蒸発し、低
圧のガス冷媒となり、四方弁２を経て圧縮機１に戻る。

外気温度が低く、湿度が高い場合に暖房運転を続けて
いると、室外熱交換器５の蒸発温度が０℃以下になる
と、該熱交換器５の表面に着霜が生じ、熱交換性能が低
下して該熱交換機出口側の冷媒の過熱度が小さくなる。
そのため、膨張弁４の開度を絞り、流通冷媒量を減じて
所定の過熱度を保持したいが、流通冷媒量の減少により
室外熱交換器５の入口側圧力が低下し、蒸発温度がます
ます低下して着霜が発達する。その結果、圧縮機吐出圧
力が低下し、暖房能力の低下から室内温度が低下して、
室内の快適性が損なわれる。そこで、暖房能力の低下速
度をなるべく遅くし、室内温度の低下を防止して、快適
な空調空間を長時間保持する必要があり、そのためには
室外熱交換器５への着霜速度を遅くさせる必要がある。

室外熱交換器５への着霜速度は、該熱交換器の熱交換
性能の低下に比例することから、第２図に示す関係があ
る。第２図は、横軸に圧縮機吸入圧力を、縦軸に着霜速
度を示している。熱交換器の性能低下にともない圧縮機
吸入圧力が低下することから、着霜速度は圧縮機吸入圧
力が低ければ速く、高ければ遅くなる関係となる。

そこで上述の関係より、一つの先行例では、室内の快
適性を長時間保持できる暖房運転の制御を行う。この制
御フローチャートを第３図に示す。所定の時間間隔ΔＴ
秒経過毎に、圧力センサ11により圧縮機吸入側圧力Psが
検出される。マイクロコンピュータ（図示せず）等に予
め設定されている値δ（例えば、2.5kg/cm²）と上記検
出した圧縮機吸入圧力Psを比較して、圧縮機吸入圧力Ps
の方がδより大きいときは室外熱交換器５の熱交換性能
が充分であることから現在行われている暖房運転制御を
継続し、また、圧縮機吸入圧力Psの方がδより小さいと
きは室外熱交換器５の熱交換性能が低下して着霜速度が
速くなると判断し、圧縮機駆動周波数HzをΔHz（例え
ば、3Hz）だけ減らした周波数（Hz＝Hz−ΔHz）を計算
し、圧縮機駆動用インバータへ上記減らした結果の周波
数値Hzを出力する。

上記制御は、圧縮機吸入圧力Psを検出して室外熱交換
器５の熱交換性能の低下を検知し圧縮機駆動周波数を減
らすことによって、室外熱交換器５の蒸発圧力を上昇さ
せ着霜速度の遅い領域で冷凍サイクルを形成することに
より、暖房能力の低下を遅延でき、室内の快適性を長時
間保持できる。

次に、請求項１記載の発明の実施例を第４図及び第５
図により説明する。第５図は、本実施例の暖房運転制御
フローチャートを示す。前記実施例と同様に圧力センサ
11により圧縮機吸入圧力Psを所定の時間間隔ΔＴ秒毎に
検出し、マイクロコンピュータ等に予め設定されている
値δと比較する。圧縮機吸入圧力Psの方がδより小さい
ときは室外熱交換器５の熱交換性能が低下していると判
断し、圧縮機駆動周波数を減ずる制御を行うのである
が、この制御は本実施例では次の様に行う。

すなわち、圧力センサ10により圧縮機吐出圧力Pdを検
出して、マイクロコンピュータ等に予め設定されている
値ε（例えば、18kg/cm²）と比較する。室内の快適性を
保持するためには、ある程度の暖房能力が必要とされ、
その暖房能力は凝縮圧力により決定される。凝縮圧力は
圧縮機吐出圧力Pdにより変化し、圧縮機吐出圧力は圧縮
機駆動周波数により変化することから、これらの関係
は、第４図に示すようになる。第４図は、横軸に圧縮機
吐出圧力、縦軸に暖房能力と圧縮機駆動周波数を示して
いる。本図から、必要最小暖房能力が決定されれば、こ
れに必要な最低圧縮機吐出圧力の値εが決定され、圧縮
機駆動周波数の必要最低値も決まる。したがって、圧縮
機吸入圧力Psが前記δより小になった場合、上記値εよ
りも高い圧縮機吐出圧力のときは暖房能力を保持できる
ので、暖房能力を上記必要最小暖房能力よりも小にしな
い限度で圧縮機駆動周波数HcをΔHc（例えば、2Hz）だ
け減らした周波数（Hc＝Hc−ΔHc）を計算し、圧縮機駆
動用インバータへ上記減らされた結果の周波数値Hcを出
力し、また、上記値εよりも低い圧縮機吐出圧力のとき
は圧縮機駆動周波数をこれ以上減ずると必要最小暖房能
力を確保できなくなるので、現在の圧縮機駆動周波数を
保持するように制御する。なお、上記値δよりも圧縮機
吸入圧力Psが高いときは前記先行例と同様の制御を行
う。

上記の制御により、室外熱交換器５の熱交換性能が低
下し着霜速度の速い領域に入った場合は、すみやかに圧
縮機駆動周波数を暖房能力が必要最小暖房能力以下とな
らぬ限度において減らすので、暖房能力を確保しながら
蒸発圧力を上昇させ、着霜速度の遅い領域で冷凍サイク
ルを形成し、室内の快適性を長時間保持できる。また、
これらの制御により、同じ時間だけ暖房運転を行った場
合は、着霜速度の遅い領域で冷凍サイクルが形成されて
いるため、着霜量を低減でき除霜時間の短縮を図れる。

第６図は、請求項２に記載した発明の一実施例を示し
たサイクル構成図である。図中、第１図と同じ符号は、
同一のものを示す。（但し、複数あるものには区別のた
め添字a,b,cを付す）。図において、圧縮機１、四方弁
２、複数台（本実施例では３台）の室内熱交換器3a,3b,
3c,各々の室内熱交換器の能力制御のための流量調整弁2
4a,24b,24c,受液器21、室外膨張弁４、室外熱交換器５
を図示の如く配管接続して、冷凍サイクルが構成されて
いる。上記圧縮機の吐出側配管からは、圧縮機の吸入側
へ開閉弁22付きバイパス管が接続されている。また、受
液器21と室外膨張弁４とを接続する配管からは、圧縮機
の吸入側へ液バイパス膨張弁23付きバイパス管が接続さ
れている。また、圧縮機の吐出側配管には温度センサ17
及び圧力センサ10が設けられ、暖房運転時における室外
熱交換器５の入口側配管には温度センサ15が設けられて
いる。

次に、上記の如く構成された冷凍サイクルの除霜運転
時の作用について説明する。外気温度が低く湿度が高い
場合は、暖房運転を継続していると室外熱交換器５に着
霜が生じ、該熱交換器の性能低下から室内への吹き出し
空気温度が低下して、快適性が損なわれる。このため、
霜を溶かすための除霜運転が必要となる。除霜運転は、
室外熱交換器５の入口側配管に設けた温度センサ15が、
ある値ｔ（この値ｔは外気温度により変化し、例えば、
外気温度６℃の時は−２℃）となると、室外熱交換器５
の性能低下から室内の快適性が損なわれると判断し、除
霜運転の指令をマイクロコンピュータ（図示せず）に出
力する。上記指令が出力されると、四方弁２が破線表示
の如く切替えられて冷房運転となり、着霜している室外
交換器５を凝縮器として作用せしめ除霜を行う。このと
き、該室外熱交換器５に流入する熱量を霜を溶かすのに
有効に利用するために、室外熱交換器５に取付けられて
いるモータ８を連結したファン９は停止させる。この実
施例における冷凍サイクルは前記の如き構成であり、除
霜運転のときには、四方弁２を破線表示の如く切替た
後、受液器21と室外膨張弁４とを接続する配管から圧縮
機の吸入側へ液冷媒をバイパスする膨張弁23を、圧縮機
の吐出側配管に設けた温度センサ17と圧力センサ10から
求めた圧縮機吐出ガス過熱度が或る値Ｋ（例えば、10
℃）以上となるように、制御する。また、圧縮機の吐出
側から吸入側へガス冷媒をバイパスさせる開閉弁22を開
路し、圧縮機の吸入圧力を高く保つようにして、除霜が
行われる。

このように、圧縮機の吐出ガス過熱度をある値Ｋ以上
に保ちながら除霜を行うので、油の粘度低下による軸受
等のかじりを防止できる。また、圧縮機の吸入側に液冷
媒を戻すので、圧縮機蓄熱量を多く抽出することができ
る。除霜に使われる熱量が増加し除霜時間の短縮が図れ
る。

第７図は、請求項３に記載した発明の一実施例を示し
たサイクル構成図である。図中、第１図と同じ符号は、
同一のものを示す。（但し、必要に応じ添字a,bを付
す）。図において、室外ユニットは、室外熱交換器を少
なくとも、２分割してあり、その各々の室外熱交換器5
a,5bに膨張弁4a,4bが設けられている。また、暖房運転
時における各々の室外熱交換器5a,5bの入口側配管に
は、温度センサ15a,15bが設けられている。その他の部
分における冷凍サイクルの構成は、第１図と同様であ
る。

次に、上記構成よりなる冷凍サイクルの除霜運転時の
作用について説明する。除霜運転のときは、四方弁２を
破線表示の如く切替えて冷房運転とし、冷媒を破線矢印
の如く流し、室外熱交換器を凝縮器として作用せしめて
除霜を行う。また、室外熱交換器5a,5bに流入する熱量
を霜を溶かすのに有効に利用するため、該室外熱交換器
に取付けられているモータ８を連結したファン９は停止
させる。各室外熱外熱交換器5a,5bの除霜終了判定は、
各々の室外熱交換器5a、5bに設けた温度センサ15a,15b
の検知温度がある値Ｓ（例えば、25℃）以上となった場
合、その室外熱交換器5a又は5bの除霜終了と判断し、除
霜終了と判断された室外熱交換器5a又は5bについてはそ
れに属する膨張弁4a又は4bを全閉し、両方の室外熱交換
器5aおよび5bが除霜を終了したと判断されたときには、
両者の膨張弁4aおよび4bを暖房運転のための開度にし、
四方弁２を実線の如く切替え、冷媒を実線矢印の如く流
して暖房運転を行う。

この実施例における冷凍サイクルは前記の如き室外熱
交換器を少なくとも２分割した構成よりなり、冷凍サイ
クルの除霜運転においては、除霜終了判定を各々の室外
熱交換器について行い、先に除霜終了と判定された室外
熱交換器の膨張弁を全閉にして他の除霜未終了の室外熱
交換器の除霜を行うので、無駄な放熱を防止し、熱量を
除霜のために有効に利用でき、除霜時間の短縮を図るこ
とができる。

第８図は、請求項４に記載した発明の一実施例を示し
た冷凍サイクルの構成図である。図中、第１図と同じ符
号は、同一のものを示す。本実施例の冷凍サイクルの構
成および圧縮機の容量制御手段は、第１の発明の冷凍サ
イクルとほぼ同様であり、重複する説明は省略する。但
し、本実施例では第８図に示す如く、除霜運転のため
に、室内熱交換器３と膨張弁４とを接続する配管から、
膨張弁４と室外熱交換器５とを接続する配管に、開閉弁
20付きバイパス管を接続している。また、室外熱交換器
５の冷媒出口側（暖房時の出口側）配管に温度センサ1
6、圧縮機の吐出側配管に温度センサ17が設けられてい
る。

次に、上記第８図の冷凍サイクルの除霜運転時の作用
について説明する。除霜運転は、四方弁２を実線表示の
ように暖房運転のままとして、室内熱交換器３に取付け
られているモータ６を連結したファン７と、室外熱交換
器５に取付けられているモータ８を連結したファン９を
停止し、膨張弁４を全開とし、除霜用のバイパス開閉弁
20を開路して、除霜が行われる。上記の如く構成された
冷凍サイクルでの除霜熱量は、大別して圧縮機電気入力
と圧縮機蓄熱量の二つであり、この関係を第９図により
説明する。

除霜運転時に圧縮機駆動周波数を実線の如く増加する
と、圧縮機電気入力は増加するが、吐出圧力が高くなる
ため吐出ガス温度の低下が減少し、圧縮機蓄熱量は減少
する。一方、除霜運転時に圧縮機駆動周波数を破線の如
く減少すると、吐出圧力が低下し吐出ガス温度の降下が
増大して圧縮機蓄熱量は増加するが、圧縮機電気入力は
減少する。しかし、この場合吸入圧力が上昇し、圧縮機
吸入比容積が減少し、冷媒循環流量が増加するため、圧
縮機電気入力量の減少はあまり大きくはない。したがっ
て、除霜運転時は圧縮機駆動周波数を減少させ圧縮機蓄
熱量を多く抽出する方が除霜時の熱量を多くすることが
でき、除霜時間の短縮を図ることができる。

そこで、本実施例（第８図）では、上述の関係を用い
て、除霜運転の場合に下記の様に冷凍サイクルの制御を
行う。この制御方法について、第10図の制御フローチャ
ートにより説明する。

暖房運転を継続していると室外熱交換器５に霜が付着
し、除霜条件となったところで除霜運転指令信号がマイ
クロコンピュータ等に送られる。ここで、圧縮機駆動周
波数HzをΔHzだけ減らした周波数（Hz＝Hz−ΔHz）を演
算し、この減らした結果の周波数Hzを圧縮機駆動用イン
バータへ出力し、また、この時に除霜用の開閉弁20を開
路し、除霜運転が行われる。除霜運転の終了判定条件
は、温度センサ16の温度Tsを検出し、この温度Tsがある
値α（例えば、３℃）以上となったときに除霜運転を終
了したと判断して暖房運転に移行する。また、上記検出
した値Tsが値α以下のときは、一定時間間隔で温度検出
している温度センサ17が或る回で検出した圧縮機吐出温
度Td2と全回検出した圧縮機吐出温度Td1との差ΔTdが演
算され、上記値ΔTdがある値β（例えば、0.5℃）以上
のときは圧縮機蓄熱量を抽出でき除霜熱量を確保できる
ので現在の制御を継続し、上記値ΔTdが値β以下のとき
は圧縮機蓄熱量を抽出できなくなり除霜熱量が足りなく
なるので、圧縮機駆動周波数HcをΔHcだけ増やした周波
数（Hc＝Hc＋ΔHc）（例えば、最大駆動周波数となる
値）を演算し、この増やされた結果の周波数値Hcを圧縮
機駆動用インバータへ出力する。そして、除霜運転を終
了したと判断されたとき、つまり、Tsがα以上となった
ときは、除霜用の開閉弁20を閉路し暖房運転を行う。

このように、除霜運転時に圧縮機駆動周波数を減らし
吐出圧力を低下させ圧縮機蓄熱量を多く抽出する様に制
御するので、除霜時の熱量を多く確保でき、除霜時間の
短縮を図ることができる。また、圧縮機吐出温度から圧
縮機蓄熱量を常に検知し、上記熱量が抽出できない場合
でも、圧縮機駆動周波数を増やして除霜熱量を確保する
ので、霜の取り残しを防止できる。

以上述べた諸実施例では、圧縮機の容量を減ずる手段
としてインバータを用いたが、圧縮室内を機械的に可変
できる機構としても同様の効果がある。

［発明の効果］ 以上から明らかなように、第１の発明の冷凍サイクル
装置は、冷凍サイクルの熱源側熱交換器の着霜状態を判
定する判定手段及び圧縮機の暖房能力を検知する検知手
段を設け、前記判定手段により着霜と判定したときに
は、前記検知手段により検知された暖房能力が暖房運転
に必要な設定された最小暖房能力以下にならぬ限度にお
いて前記圧縮機の容量を減ずるように前記容量制御装置
を制御するようにしたものであるから、冷凍サイクルが
着霜領域外で形成され、熱交換器に付着している霜の発
達が抑制でき、暖房能力の低下を防止できると共に、熱
交換器の着霜している部分の着霜量をできるだけ低減
し、最小限の暖房能力が確保されるので室内の暖房感を
損なうことがない。

また、第２の発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機の吐
出側配管から第１分岐管を、また受液器もしくは受液器
と室外熱交換器とを接続する配管から第２分岐管を設
け、この第１分岐管および第２分岐管は、圧縮機の吸入
側配管に接続されて夫々第１および第２バイパス管を形
成し、第２分岐管が形成する第１バイパス管には開閉弁
を設け、第２分岐管が形成する第２バイパス管には膨張
機構を設け、除霜運転時に吸入側へ液冷媒を流通させる
上記第２バイパス管に設けた膨張機構を、吐出冷媒ガス
過熱度に応じて連続的に制御するものであるから、圧縮
機への液戻り量を常に最適に制御するので、圧縮機の信
頼性を確保しながら除霜に必要な熱量を多く抽出でき、
油の粘度低下による軸受等のかじりを防止でき、除霜時
間の短縮を図ることができる。

また、第３の発明の冷凍サイクル装置は、冷凍サイク
ルの室外熱交換器の着霜状態を判定する判定手段を設
け、該判定手段により着霜と判定したときには除霜運転
のために四方弁を冷房運転に切替え、一つの前記冷凍サ
イクル内において、分割された各室外熱交換器について
除霜終了の判定をなし、除霜終了と判定した室外熱交換
器についてはそれに設けた膨張機構を閉じる制御を行う
ようにしたものであるから、一つの前記冷凍サイクル内
において分割されている一方の分割された室外熱交換器
の除霜が終了して前記膨張機構を閉じても、除霜が終了
していない他方のものへ熱伝導することがなく、余分に
加熱することがない。よって、除霜時の熱量を有効利用
でき、除霜時間の短縮を図ることができる。

また、第４の発明の冷凍サイクル装置は、室内熱交換
器と膨張機構とを接続する配管から分岐管を設け、この
分岐管は膨張機構と室外熱交換器とを接続する配管に接
続されてバイパス管を形成し、上記バイパス管には開閉
弁を設け、除霜時にこの開閉弁を開路し且つその直前に
圧縮機の容量を減ずる制御としたものであるから、除霜
時の吐出圧力が低下し、圧縮機蓄熱量を多く抽出できる
ので、除霜時間の短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明に係る一実施例の冷凍サイクル構成
図、第２図は冷凍サイクルの運転領域と着霜領域を示し
た特性図、第３図は第１の発明の上記実施例の制御フロ
ーチャート図、第４図は暖房運転時における圧縮機駆動
周波数と暖房能力の吐出圧力に対する特性図、第５図は
第１の発明に係る他の実施例の制御フローチャート図、
第６図は第２の発明に係る実施例の冷凍サイクル構成
図、第７図は第３の発明に係る実施例の冷凍サイクル構
成図、第８図は第４の発明に係る実施例の冷凍サイクル
構成図、第９図は第４の発明に係る実施例の除霜運転時
における圧縮機駆動周波数の影響を示した特性図、第10
図は第４の発明に係る実施例の制御フローチャート図で
ある。 １……圧縮機、３……室内熱交換器 ４……膨張弁、５……室外熱交換器 10,11……圧力センサ 12,13,14,15,16,17……温度センサ 20,22……開閉弁、21……受液器 24a,24b,24c……流量調整弁

フロントページの続き (72)発明者 安田 弘 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (72)発明者 戸草 健治 静岡県清水市村松390番地 株式会社日 立製作所清水工場内 (56)参考文献 特開 昭58−173352（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−164254（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−12973（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−40466（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−145958（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−54125（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 11/02 F25B 47/02

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも冷媒圧縮機、利用側熱交換器、
   膨張機構および熱源側熱交換器を順次配管接続してなる
   冷凍サイクルを有し、前記圧縮機の容量制御装置を備え
   た冷凍サイクル装置において、 前記冷凍サイクルの熱源側熱交換器の着霜状態を判定す
   る判定手段及び前記圧縮機の暖房能力を検知する検知手
   段を設け、前記判定手段により着霜と判定したときに
   は、前記検知手段により検知された暖房能力が暖房運転
   に必要な設定された最小暖房能力以下にならぬ限度にお
   いて前記圧縮機の容量を減ずるように前記容量制御装置
   を制御する制御手段を設けたことを特徴とする冷凍サイ
   クル装置。
2. 【請求項２】少なくとも冷媒圧縮機、冷暖房運転切替用
   四方弁、室外熱交換器、膨張機構および受液器で構成さ
   れた室外機と、室内熱交換器を有する１台または並列接
   続の複数台の室内機とを配管接続してなる冷凍サイクル
   を有し、前記圧縮機の吐出側配管から吸入側配管に接続
   された開閉弁付き第１バイパス管、および、前記受液器
   または該受液器と室外熱交換器とを結ぶ配管から圧縮機
   の吸入側配管に接続された膨張機構付き第２バイパス管
   を備えた冷凍サイクル装置において、 前記冷凍サイクルの室外熱交換器の着霜状態を判定する
   判定手段を設け、該判定手段により着霜と判定したとき
   には、除霜運転のために前記四方弁を冷房運転に切替
   え、且つ、該四方弁切替後、圧縮機の吸入側へ液冷媒を
   流通させる前記第２バイパス管に設けた膨張機構の開度
   を圧縮機吐出冷媒ガスの過熱度に応じて制御する制御手
   段を設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
3. 【請求項３】少なくとも冷媒圧縮機、冷暖房運転切替用
   四方弁、少なくとも２分割された室外熱交換器、これら
   各室外熱交換器に夫々設けられた膨張機構および室内熱
   交換器を順次配管接続してなる冷凍サイクルを備えた冷
   凍サイクル装置において、 前記冷凍サイクルの室外熱交換器の着霜状態を判定する
   判定手段を設け、該判定手段により着霜と判定したとき
   には除霜運転のために前記四方弁を冷房運転に切替え、
   一つの前記冷凍サイクル内において、分割された各室外
   熱交換器について除霜終了の判定をなし、除霜終了と判
   定した室外熱交換器についてはそれに設けた膨張機構を
   閉じる制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする冷
   凍サイクル装置。
4. 【請求項４】少なくとも冷媒圧縮機、室内熱交換器、膨
   張機構、室外熱交換器を順次配管接続してなる冷凍サイ
   クルを有し、前記圧縮機の容量制御装置、および、前記
   室内熱交換器と膨張機構とを結ぶ配管から該膨張機構と
   室外熱交換器とを結ぶ配管に接続された開閉弁付きバイ
   パス管を備えてなる冷凍サイクル装置において、 前記冷凍サイクル装置の室外熱交換器の着霜状態を判定
   する手段を設け、該判定手段により着霜と判定したとき
   には、除霜運転のため室内熱交換器と室外熱交換器とを
   直接結ぶように前記バイパス管の開閉弁を開路し、且つ
   該開閉弁を開路する直前に圧縮機の容量を減ずるように
   前記圧縮機の容量制御装置を制御する制御手段を設けた
   ことを特徴とする冷凍サイクル装置。
5. 【請求項５】前記制御手段は、圧縮機の蓄熱量を検出
   し、除霜運転中に圧縮機の蓄熱量の変化が所定量より小
   さくなったと判定したとき圧縮機の容量を増すように圧
   縮機の容量制御装置を制御するものであることを特徴と
   する請求項４記載の冷凍サイクル装置。
6. 【請求項６】前記圧縮機の蓄熱量の検出は、圧縮機の吐
   出冷媒ガス温度を検出することによって行うものである
   ことを特徴とする請求項５記載の冷凍サイクル装置。
7. 【請求項７】前記圧縮機の容量制御装置は、圧縮機駆動
   用電動機を可変回転速度で駆動する周波数可変のインバ
   ータであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれ
   かに記載の冷凍サイクル装置。
8. 【請求項８】前記着霜状態を判定する判定手段は、暖房
   運転中圧縮機の吸入側圧力の検出値に基づいて判定を行
   うものであることを特徴とする請求項１ないし７のいず
   れかに記載の冷凍サイクル装置。
9. 【請求項９】前記着霜状態を判定する判定手段は、暖房
   運転中室外熱交換器の出口側冷媒温度の検出値に基づい
   て判定を行うものであることを特徴とする請求項１ない
   し８のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。