JP4274886B2 - Heat pump air conditioner - Google Patents

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Description

本発明は、ヒートポンプサイクルを利用して暖房を行うヒートポンプ式空調装置に関する。   The present invention relates to a heat pump air conditioner that performs heating using a heat pump cycle.

快適な室内の温度環境を実現するために、ヒートポンプサイクルを利用した空調装置が従来から広く活用されている。ところが、ヒートポンプサイクルを利用して暖房を行なった場合には、外気温度、および吸熱器の表面温度によって、外気中の水蒸気が吸熱器表面で凍結し、吸熱器の熱交換効率が低下するとともに、吸熱器の通風抵抗が悪化するという問題があった。そこで、特許文献1に示されるように、吸熱器の着霜状態を判断し、着霜している場合には除霜運転を行なう制御が行なわれている。
特開平8−197937号公報
In order to realize a comfortable indoor temperature environment, an air conditioner using a heat pump cycle has been widely used. However, when heating is performed using a heat pump cycle, the water temperature in the outside air freezes on the surface of the heat sink due to the outside air temperature and the surface temperature of the heat sink, and the heat exchange efficiency of the heat sink decreases. There was a problem that the ventilation resistance of the heat absorber deteriorated. Therefore, as shown in Patent Document 1, the frost formation state of the heat absorber is determined, and when the frost is formed, control is performed to perform a defrosting operation.
JP-A-8-197937

しかしながら、このような従来のヒートポンプサイクルの着霜検出方法では、ヒートポンプサイクルの低圧圧力のみから着霜を検出するため、着霜の正確に着霜状態を判断することが困難であった。また、着霜現象は外気中に含まれる水分量(湿度)に大きく起因しており、湿度検出を合わせて着霜現象を検出する装置を構築しようとすると、湿度を正確に検出するためのセンサーが高価となるため、この湿度検出方式を採用することは困難である。   However, in such a conventional heat pump cycle frost detection method, since frost formation is detected only from the low pressure of the heat pump cycle, it is difficult to accurately determine the frost formation state. In addition, the frost phenomenon is largely attributed to the amount of moisture (humidity) contained in the outside air, and when trying to construct a device that detects the frost phenomenon in combination with humidity detection, a sensor for accurately detecting the humidity. However, it is difficult to employ this humidity detection method.

そこで本発明は、比較的安価で、簡単かつ正確に着霜現象を検出するようにしたヒートポンプ式空調装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a heat pump type air conditioner that is relatively inexpensive and can detect a frosting phenomenon easily and accurately.

請求項1記載の発明は、上記課題を解決するため、配管内を循環する冷媒を加圧するコンプレッサと、空調ダクト内に配設され、該コンプレッサに加圧された冷媒の熱を空調風に伝える室内熱交換器と、この室内熱交換器で放熱した冷媒を断熱膨張させる膨張弁と、断熱膨張した冷媒に室外気の熱を伝える室外熱交換器と、該空調ダクト内に配設され、該空調ダクト内を通過する空調風が該室内熱交換器を通過する加熱通路と当該空調風が該室内熱交換器を迂回するバイパス通路とを切換える切換ドアとを備えたヒートポンプ式空調装置であって、前記室外熱交換器の冷媒入口に温度センサが設けられ、この温度センサによって検出された冷媒温度から該室外熱交換器の着霜状態を推定し、着霜状態であると判断した際には、該室外熱交換器に着いた霜を取除く除霜モード運転に移行し、該除霜モードでは、冷媒を前記コンプレッサから前記室内熱交換器、室外熱交換器の順に通過して該コンプレッサに戻すとともに、前記切換ドアによって前記バイパス通路を遮断し、前記加熱通路に前記空調風を通過させることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is provided in a compressor that pressurizes the refrigerant circulating in the pipe and the air conditioning duct, and transmits heat of the refrigerant pressurized to the compressor to the conditioned air. An indoor heat exchanger, an expansion valve that adiabatically expands the refrigerant radiated by the indoor heat exchanger, an outdoor heat exchanger that transfers the heat of outdoor air to the adiabatically expanded refrigerant, and the air conditioning duct. A heat pump air conditioner provided with a switching door that switches between a heating passage through which the conditioned air passing through the air conditioning duct passes through the indoor heat exchanger and a bypass passage through which the conditioned air bypasses the indoor heat exchanger. When a temperature sensor is provided at the refrigerant inlet of the outdoor heat exchanger, the frost formation state of the outdoor heat exchanger is estimated from the refrigerant temperature detected by the temperature sensor, and it is determined that the frost state is present. , The outdoor heat exchanger The defrosting mode operation is performed to remove the frost that has arrived. In the defrosting mode, the refrigerant passes through the compressor in the order of the indoor heat exchanger and the outdoor heat exchanger and returns to the compressor. The bypass passage is blocked, and the conditioned air is allowed to pass through the heating passage .

請求項2記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項1に記載のヒートポンプ式空調装置において、少なくとも室内温度を検出し、目標室内温度に応じてコンプレッサの冷媒吐出量が変化することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, in the heat pump type air conditioner according to claim 1, at least the room temperature is detected, and the refrigerant discharge amount of the compressor changes according to the target room temperature. Features.

請求項1記載の発明によれば、室外熱交換器の入口における冷媒温度から室外熱交換器の着霜状態を推定することによって、ヒートポンプサイクルを複雑にすることなく、比較的安価で室外熱交換器の着霜状態を判断することができる。   According to the first aspect of the present invention, by estimating the frost formation state of the outdoor heat exchanger from the refrigerant temperature at the inlet of the outdoor heat exchanger, the outdoor heat exchange can be performed relatively inexpensively without complicating the heat pump cycle. The frosting state of the vessel can be determined.

請求項2記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の効果に加えて、目標室内温度に応じてコンプレッサの冷媒吐出量が変化することにより、冷媒吐出量を増やして目標室内温度に素早く調整することができるとともに、目標室内温度に達した後は冷媒吐出量を減らしてコンプレッサの負荷を低減することができる。   According to the second aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect of the invention, the refrigerant discharge amount of the compressor changes according to the target indoor temperature, thereby increasing the refrigerant discharge amount to the target indoor temperature. In addition to being able to adjust quickly, after reaching the target indoor temperature, the refrigerant discharge amount can be reduced to reduce the load on the compressor.

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に掛かるヒートポンプ式空調装置の冷房モードでの運転状態を示す模式図、図2は暖房モードでの運転状態を示す模式図、図3は除湿モードでの運転状態を示す模式図、図4は除霜モードでの運転状態を示す模式図、図5は除霜モードを実行するフローチャートを示す説明図である。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an operating state in a cooling mode of a heat pump air conditioner according to the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing an operating state in a heating mode, and FIG. 3 is a schematic diagram showing an operating state in a dehumidifying mode. FIG. 4 is a schematic diagram showing an operation state in the defrost mode, and FIG. 5 is an explanatory diagram showing a flowchart for executing the defrost mode.

本実施形態のヒートポンプ式空調装置は車両用空調装置に適用した場合を示し、かつ、冷媒として超臨界相と気相の間で相変化させた炭酸ガス(CO2)を用いてあり、図1〜図4に示すようにヒートポンプ式空調装置1には、冷媒を加圧するコンプレッサ2と、加圧された冷媒と外気とを熱交換するヒータとして機能する室内熱交換器としてのサブガスクーラ3と、運転モードに応じて吸熱器および放熱器として機能する室外熱交換器4と、これらサブガスクーラ3および室外熱交換器4で放熱した冷媒を断熱膨張させる第1膨張弁5と、断熱膨張した冷媒を蒸発させる吸熱器としてのエバポレータ6と、室外熱交換器4下流側の高圧冷媒とエバポレータ6下流側の低圧冷媒との間で熱交換する冷媒間熱交換器7とが設けられている。   The heat pump type air conditioner of the present embodiment shows a case where the heat pump type air conditioner is applied to a vehicle air conditioner, and uses carbon dioxide (CO2) phase-changed between a supercritical phase and a gas phase as a refrigerant. As shown in FIG. 4, the heat pump air conditioner 1 includes a compressor 2 that pressurizes the refrigerant, a sub gas cooler 3 that functions as a heater that exchanges heat between the pressurized refrigerant and the outside air, and an operation. The outdoor heat exchanger 4 that functions as a heat absorber and a radiator according to the mode, the first expansion valve 5 that adiabatically expands the refrigerant radiated by the sub gas cooler 3 and the outdoor heat exchanger 4, and the adiabatically expanded refrigerant evaporates. There are provided an evaporator 6 as a heat absorber and an inter-refrigerant heat exchanger 7 for exchanging heat between the high-pressure refrigerant on the downstream side of the outdoor heat exchanger 4 and the low-pressure refrigerant on the downstream side of the evaporator 6.

コンプレッサ2は、定容量式のコンプレッサで、要求に応じて回転数を変え、回転数を上げることで冷媒の吐出量を増大し、回転数を下げることで冷媒の吐出量を低減するようになっている。また、室内温度を検出し、目標室内温度との温度差に応じてコンプレッサ2の冷媒吐出量が変化するように制御されている。   The compressor 2 is a constant capacity compressor, and the number of revolutions is changed according to demand, the amount of refrigerant discharged is increased by increasing the number of revolutions, and the amount of refrigerant discharged is reduced by lowering the number of revolutions. ing. Further, the room temperature is detected, and the refrigerant discharge amount of the compressor 2 is controlled to change according to the temperature difference from the target room temperature.

サブガスクーラ3は、空調ダクト8内に配設され、コンプレッサ2で加圧された冷媒が通路P1を通じて導入され、この冷媒が加圧された際に発生した熱を暖房熱源として空調ダクト8内を通過する空調風に熱を伝えるとともに、切換ドア9によって空調風がサブガスクーラ3を通過する加熱通路8aと、サブガスクーラ3を迂回するバイパス通路8bとを切換えるようになっている。   The sub gas cooler 3 is disposed in the air conditioning duct 8, and the refrigerant pressurized by the compressor 2 is introduced through the passage P1, and the heat generated when the refrigerant is pressurized is used as a heating heat source in the air conditioning duct 8. Heat is transmitted to the passing conditioned air, and the switching door 9 switches between a heating passage 8a through which the conditioned air passes through the sub gas cooler 3 and a bypass passage 8b that bypasses the sub gas cooler 3.

室外熱交換器4は、サブガスクーラ3で放熱した冷媒が通路P2を通じて導入されるとともに、車両前方に配置され、外気風と熱交換が行えるように構成されている。また、室外熱交換器4の冷媒入口4a部分には、冷媒温度を計測する温度センサ17が設けられ、この温度センサ17によって検出された冷媒温度から室外熱交換器4の着霜状態を推定するようになっている。   The outdoor heat exchanger 4 is configured so that the refrigerant radiated by the sub gas cooler 3 is introduced through the passage P2 and is disposed in front of the vehicle so that heat can be exchanged with the outdoor air. Further, a temperature sensor 17 for measuring the refrigerant temperature is provided at the refrigerant inlet 4a portion of the outdoor heat exchanger 4, and the frost formation state of the outdoor heat exchanger 4 is estimated from the refrigerant temperature detected by the temperature sensor 17. It is like that.

第1膨張弁5は、室外熱交換器4で冷却された冷媒が通路P3を通じて導入される。また、第1膨張弁5は、可変絞り機能を備えることにより、絞り量の制御が可能となっており、室外熱交換器4の出口温度の上昇に伴って絞り弁を絞るように制御される。さらに、室外熱交換器4が着霜する等によって、冷媒の室外熱交換器4出口温度が通常の制御範囲を超えて上昇した場合には、強制的に絞り弁を開けるように制御されている。   In the first expansion valve 5, the refrigerant cooled by the outdoor heat exchanger 4 is introduced through the passage P3. Further, the first expansion valve 5 has a variable throttle function, so that the throttle amount can be controlled, and is controlled so that the throttle valve is throttled as the outlet temperature of the outdoor heat exchanger 4 increases. . Furthermore, when the outdoor heat exchanger 4 outlet temperature of the refrigerant rises beyond the normal control range due to frost formation on the outdoor heat exchanger 4, it is controlled to forcibly open the throttle valve. .

エバポレータ6は、第1膨張弁5の下流側に位置する低圧通路P4に配設されつつ、空調ダクト8内のサブガスクーラ3の上流側に配設され、第1膨張弁5で断熱膨張した冷媒が導入されて、空調ダクト8内に導入されエバポレータ6を通過する空調風から熱を奪うことで、冷却、除湿を行なうようになっている。   The evaporator 6 is disposed in the low pressure passage P4 located on the downstream side of the first expansion valve 5 and is disposed on the upstream side of the sub gas cooler 3 in the air conditioning duct 8 and is adiabatically expanded by the first expansion valve 5. Is introduced into the air conditioning duct 8 to take heat away from the conditioned air passing through the evaporator 6 to cool and dehumidify.

冷媒間熱交換器7は、冷房運転時に室外熱交換器4下流側の比較的高温状態にある高圧冷媒と、エバポレータ6で断熱膨張した低圧冷媒との間で熱交換することにより、第1膨張弁5に流入する冷媒を冷却するとともに、コンプレッサ2に吸入される冷媒を加熱することができる。   The inter-refrigerant heat exchanger 7 performs the first expansion by exchanging heat between the high-pressure refrigerant in the relatively high temperature state downstream of the outdoor heat exchanger 4 and the low-pressure refrigerant adiabatically expanded by the evaporator 6 during the cooling operation. The refrigerant flowing into the valve 5 can be cooled and the refrigerant sucked into the compressor 2 can be heated.

低圧通路P4には、エバポレータ6と冷媒間熱交換器7との間にアキュムレータ10が設けられ、このアキュムレータ10によってエバポレータ6を通過した冷媒が気液分離されて、気相冷媒のみが冷媒間熱交換器7を通過し、コンプレッサ2に吸入されるようになっている。   In the low pressure passage P4, an accumulator 10 is provided between the evaporator 6 and the inter-refrigerant heat exchanger 7, and the refrigerant passing through the evaporator 6 is gas-liquid separated by the accumulator 10, and only the gas-phase refrigerant is heated between the refrigerants. It passes through the exchanger 7 and is sucked into the compressor 2.

サブガスクーラ3と室外熱交換器4とを繋ぐ通路P2には三方弁11が設けられ、この三方弁11を切換えることにより、室外熱交換器4を通路P2に連通する経路(第1切換位置)と、室外熱交換器4をエバポレータ6の下流側でアキュムレータ10の上流側に連通するリターン通路P5に連通する経路(第2切換位置)とが切換わるようになっている。   A passage P2 connecting the sub-gas cooler 3 and the outdoor heat exchanger 4 is provided with a three-way valve 11. By switching the three-way valve 11, a route for connecting the outdoor heat exchanger 4 to the passage P2 (first switching position) And the path | route (2nd switching position) which connects the outdoor heat exchanger 4 to the return path | route P5 connected to the upstream of the accumulator 10 in the downstream of the evaporator 6 is switched.

また、低圧通路P2の三方弁11の上流側と通路P3とが、電磁弁12を備えた第1バイパス通路P6によって連通されるとともに、冷媒間熱交換器7の下流側で、且つ第1膨張弁5の上流側と室外熱交換器4の出口側とが、第2膨張弁13を備えた第2バイパス通路P7によって連通されている。   Further, the upstream side of the three-way valve 11 of the low pressure passage P2 and the passage P3 are communicated by a first bypass passage P6 provided with an electromagnetic valve 12, and at the downstream side of the inter-refrigerant heat exchanger 7 and the first expansion. The upstream side of the valve 5 and the outlet side of the outdoor heat exchanger 4 are communicated with each other by a second bypass passage P7 provided with a second expansion valve 13.

通路P3には、室外熱交換器4と第1バイパス通路P6の連通部との間に、室外熱交換器4から冷媒間熱交換器7方向への冷媒通過を許容する第1逆止弁14が設けられているとともに、前記第2バイパス通路P7の第2膨張弁13の下流側に、室外熱交換器4方向への冷媒通過を許容する第2逆止弁15が設けられている。また、リターン通路P5には室外熱交換器4からコンプレッサ2への戻り方向の冷媒通過を許容する第3逆止弁16が設けられている。   In the passage P3, a first check valve 14 that allows refrigerant to pass from the outdoor heat exchanger 4 toward the inter-refrigerant heat exchanger 7 between the outdoor heat exchanger 4 and the communication portion of the first bypass passage P6. And a second check valve 15 that allows passage of the refrigerant in the direction of the outdoor heat exchanger 4 is provided downstream of the second expansion valve 13 in the second bypass passage P7. The return passage P5 is provided with a third check valve 16 that allows passage of refrigerant from the outdoor heat exchanger 4 to the compressor 2 in the return direction.

そして、このように構成されたヒートポンプ式空調装置1は、図1〜図3に示されるように冷房モード、暖房モード、除湿モードで運転するようになっている。さらに、室外熱交換器4に着霜した場合には、図4に示すように除霜モードで運転するようになっている。なお、図1〜図4の模式図では、冷媒が流通する経路が実線で示され、冷媒が供給されない経路は破線で示されている。   And the heat pump type air conditioner 1 comprised in this way is drive | operated by the air_conditioning | cooling mode, heating mode, and dehumidification mode as FIG. 1-3 shows. Further, when the outdoor heat exchanger 4 is frosted, it is operated in the defrost mode as shown in FIG. In the schematic diagrams of FIGS. 1 to 4, a path through which the refrigerant flows is indicated by a solid line, and a path through which the refrigerant is not supplied is indicated by a broken line.

<冷房モード>
ヒートポンプ式空調装置1の冷房モード運転では、図1に示されるように三方弁11を第1切換位置に切換えるとともに、電磁弁12を遮断することで、コンプレッサ2で加圧された冷媒は、サブガスクーラ3→(三方弁11)→室外熱交換器4→冷媒間熱交換器7→第1膨張弁5→エバポレータ6→アキュムレータ10→冷媒間熱交換器7の順に通過し、コンプレッサ2に吸引にされるという循環経路を構成されている。
<Cooling mode>
In the cooling mode operation of the heat pump air conditioner 1, the refrigerant pressurized by the compressor 2 is changed to the sub-switch by switching the three-way valve 11 to the first switching position as shown in FIG. Gas cooler 3 → (three-way valve 11) → outdoor heat exchanger 4 → refrigerant heat exchanger 7 → first expansion valve 5 → evaporator 6 → accumulator 10 → refrigerant heat exchanger 7 The circulation route is configured.

そして、空調ダクト8内では、サブガスクーラ3の空調風の流入側が切換ドア9によって遮断され、エバポレータ6を通過した冷房風のみがバイパス通路8aを通過して車室内に送風されるようになっている。   In the air conditioning duct 8, the conditioned air inflow side of the sub gas cooler 3 is blocked by the switching door 9, and only the cooling air that has passed through the evaporator 6 passes through the bypass passage 8a and is blown into the vehicle interior. Yes.

<暖房モード>
ヒートポンプ式空調装置1の暖房モード運転では、図2に示されるように第1膨張弁5を遮断し、三方弁11を第2切換位置に切換え、かつ、電磁弁12を開くことによって、コンプレッサ2で加圧された冷媒は、サブガスクーラ3→(電磁弁12)→冷媒間熱交換器7→第2膨張弁13→室外熱交換器4→(三方弁11)→アキュムレータ10→冷媒間熱交換器7の順に通過し、コンプレッサ2に吸引されるという循環経路が構成されている。
<Heating mode>
In the heating mode operation of the heat pump type air conditioner 1, as shown in FIG. 2, the first expansion valve 5 is shut off, the three-way valve 11 is switched to the second switching position, and the electromagnetic valve 12 is opened, whereby the compressor 2 The refrigerant pressurized in the sub-gas cooler 3 → (electromagnetic valve 12) → refrigerant heat exchanger 7 → second expansion valve 13 → outdoor heat exchanger 4 → (three-way valve 11) → accumulator 10 → refrigerant heat exchange. A circulation path is formed in which the gas passes through the container 7 and is sucked into the compressor 2.

そして、空調ダクト8内では、切換ドア9によってバイパス通路8bが開度調節され、空調風がサブガスクーラ3の加熱通路8aと絞られたバイパス通路8bとを通過して、温度調節された暖房風として車室内に送風されるようになっている。なお、この状態でエバポレータ6は機能していない。   In the air conditioning duct 8, the opening degree of the bypass passage 8 b is adjusted by the switching door 9, and the conditioned air passes through the heating passage 8 a of the subgas cooler 3 and the throttled bypass passage 8 b to adjust the temperature of the heating air. As a result, air is blown into the passenger compartment. In this state, the evaporator 6 is not functioning.

<除湿モード>
ヒートポンプ式空調装置1の除湿モード運転では、図3に示されるように第1膨張弁5を開き、電磁弁12を開くことによって、コンプレッサ2で加圧された冷媒は、サブガスクーラ3→(電磁弁12)→冷媒間熱交換器7→第1膨張弁5→エバポレータ6→アキュムレータ10→冷媒間熱交換器7の順に通過し、コンプレッサ2に吸引されるという循環経路が構成されている。
<Dehumidification mode>
In the dehumidifying mode operation of the heat pump type air conditioner 1, the refrigerant pressurized by the compressor 2 by opening the first expansion valve 5 and opening the electromagnetic valve 12 as shown in FIG. A circulation path is formed in which the valve 12), the inter-refrigerant heat exchanger 7, the first expansion valve 5, the evaporator 6, the accumulator 10, and the inter-refrigerant heat exchanger 7 pass in this order and are sucked into the compressor 2.

そして、空調ダクト8内では、切換ドア9によってバイパス通路8bが開度調節され、エバポレータ6を通過して冷却された空調風がサブガスクーラ3の加熱通路8aを通過して加熱されることで、適当な温度に調節され、車室内に送風されるようになっている。   In the air conditioning duct 8, the opening degree of the bypass passage 8 b is adjusted by the switching door 9, and the conditioned air cooled through the evaporator 6 is heated through the heating passage 8 a of the subgas cooler 3, It is adjusted to an appropriate temperature and blown into the passenger compartment.

<除霜モード>
ヒートポンプ式空調装置1の除霜モード運転は、室外熱交換器4に着霜した場合に、除霜するために実行され、図4に示されるように三方弁11を第1切換位置に切換え、電磁弁12を遮断することによって、コンプレッサ2で加圧された冷媒は、サブガスクーラ3→(三方弁11)→室外熱交換器4→冷媒間熱交換器7→第1膨張弁5→エバポレータ6→アキュムレータ10→冷媒間熱交換器7の順に通過し、コンプレッサ2に吸引にされるという循環経路が構成されている。
<Defrost mode>
The defrosting mode operation of the heat pump air conditioner 1 is executed to defrost when the outdoor heat exchanger 4 is frosted, and the three-way valve 11 is switched to the first switching position as shown in FIG. By shutting off the solenoid valve 12, the refrigerant pressurized by the compressor 2 is sub-gas cooler 3 → (three-way valve 11) → outdoor heat exchanger 4 → inter-refrigerant heat exchanger 7 → first expansion valve 5 → evaporator 6 A circulation path is formed in which the refrigerant passes through the order of the accumulator 10 → the heat exchanger 7 between refrigerants and is sucked into the compressor 2.

つまり、この除霜モードでの冷媒循環経路は冷房モードの冷媒循環経路と同じであるが、空調ダクト8内の切換ドア9の切換位置が異なっており、この切換ドア9は除湿モードと同様にバイパス通路8bを遮断し、エバポレータ6を通過して冷却された空調風がサブガスクーラ3の加熱通路8aを通過して加熱されることで適当な温度に調節されて、車室内に送風されるようになっている。勿論、この場合にあっても切換ドア9でバイパス通路8bの開度調節することができる。   That is, the refrigerant circulation path in the defrosting mode is the same as the refrigerant circulation path in the cooling mode, but the switching position of the switching door 9 in the air conditioning duct 8 is different, and the switching door 9 is the same as in the dehumidifying mode. The bypass air passage 8b is shut off, and the conditioned air cooled by passing through the evaporator 6 is heated through the heating passage 8a of the sub gas cooler 3 so as to be adjusted to an appropriate temperature and blown into the vehicle interior. It has become. Of course, even in this case, the opening degree of the bypass passage 8b can be adjusted by the switching door 9.

そこで、本実施形態では除霜モードを自動運転するためには室外熱交換器4の着霜を自動検出しており、室外熱交換器4の冷媒入口4a部分に設けられた温度センサ17によって冷媒温度が検出され、この冷媒温度が所定の温度よりも低い場合には室外熱交換器4が着霜していると判断し、除霜モード運転に移行し、この除霜モード運転によって温度センサ17によって計測される冷媒温度が別の所定温度よりも高くなった場合には暖房モード運転に戻るように制御されている。   Therefore, in the present embodiment, in order to automatically operate the defrost mode, the frost formation of the outdoor heat exchanger 4 is automatically detected, and the refrigerant is detected by the temperature sensor 17 provided in the refrigerant inlet 4a portion of the outdoor heat exchanger 4. When the temperature is detected and the refrigerant temperature is lower than the predetermined temperature, it is determined that the outdoor heat exchanger 4 is frosted, and the defrosting mode operation is performed. When the refrigerant temperature measured by the above becomes higher than another predetermined temperature, control is performed so as to return to the heating mode operation.

ステップS11でサブガスクーラ3の出口側空調風温度TSCが所定の温度(本実施形態では60℃)以下であるか否かを判断し、60℃よりも高い場合には暖房能力が過剰なので、サイクル内を循環する冷媒量を減らすためにコンプレッサ2回転数を小さくする(ステップS16)。   In step S11, it is determined whether or not the outlet side conditioned air temperature TSC of the sub-gas cooler 3 is equal to or lower than a predetermined temperature (60 ° C. in the present embodiment). In order to reduce the amount of refrigerant circulating inside, the compressor 2 rotational speed is reduced (step S16).

また、ステップS11でサブガスクーラ3の出口側空調風温度TSCが60℃以下であった場合には、空調風の目標吹出し温度Xmとサブガスクーラ3の出口側空調風温度TSCとの温度差ΔTが所定の温度差(本実施形態では3.33℃)以上あるか否かを判定する(ステップS12)。   If the outlet side air-conditioning air temperature TSC of the sub-gas cooler 3 is 60 ° C. or less in step S11, the temperature difference ΔT between the target air-conditioning air temperature Xm and the outlet-side air-conditioning air temperature TSC of the sub-gas cooler 3 is It is determined whether or not there is a predetermined temperature difference (3.33 ° C. in this embodiment) or more (step S12).

ステップS12で温度差ΔTが3.33℃以上あった場合には、暖房能力が不足しているので、サイクル内を循環する冷媒量を増やすためにコンプレッサ2回転数を大きくし(ステップS14)、温度差ΔTが3.33℃よりも小さかった場合には、暖房能力が適正なので、サイクル内を循環する冷媒量を保持するためにコンプレッサ2回転数をそのまま保持する(ステップS15)。   If the temperature difference ΔT is 3.33 ° C. or more in step S12, the heating capacity is insufficient, so the compressor 2 rotation speed is increased to increase the amount of refrigerant circulating in the cycle (step S14), If the temperature difference ΔT is smaller than 3.33 ° C., the heating capacity is appropriate, so that the compressor 2 rotation speed is maintained as it is to maintain the amount of refrigerant circulating in the cycle (step S15).

ステップS14〜ステップS16で暖房能力の調整を行なったあと、外気温が所定の温度(本実施形態では3℃)よりも低いか否かを判断し(ステップS20)、外気温が3℃以上あった場合には、ステップS21に移行し、外気温が3℃よりも低い場合にはステップS22に移行する。   After adjusting the heating capacity in steps S14 to S16, it is determined whether or not the outside air temperature is lower than a predetermined temperature (3 ° C. in the present embodiment) (step S20). If the outside air temperature is lower than 3 ° C., the process proceeds to step S22.

ステップS21では、外気温が比較的高い場合の室外熱交換器4の入口側冷媒温度を判定し、室外熱交換器4の入口側冷媒温度が所定の温度(本実施形態では−6℃)よりも高い場合には、ステップS25に移行し、室外熱交換器4の入口側冷媒温度が−6℃以下の場合には、室外熱交換器4の熱交換部分に着霜していると判断して、暖房モード運転を中止して、除霜モード運転を開始する。   In step S21, the refrigerant temperature on the inlet side of the outdoor heat exchanger 4 when the outside air temperature is relatively high is determined, and the refrigerant temperature on the inlet side of the outdoor heat exchanger 4 is determined from a predetermined temperature (−6 ° C. in the present embodiment). If it is higher, the process proceeds to step S25, and if the refrigerant temperature on the inlet side of the outdoor heat exchanger 4 is -6 ° C or lower, it is determined that the heat exchange portion of the outdoor heat exchanger 4 is frosted. Then, the heating mode operation is stopped and the defrosting mode operation is started.

ステップS22では、外気温が比較的低い場合の室外熱交換器4の入口側冷媒温度を判定し、室外熱交換器4の入口側冷媒温度が所定の温度(本実施形態では−10℃)よりも高い場合には、ステップS25に移行し、室外熱交換器4の入口側冷媒温度が−10℃以下の場合には、室外熱交換器4の熱交換部分に着霜していると判断して、暖房モード運転を中止して、除霜モード運転を開始する。   In step S22, the refrigerant temperature on the inlet side of the outdoor heat exchanger 4 when the outside air temperature is relatively low is determined, and the refrigerant temperature on the inlet side of the outdoor heat exchanger 4 is lower than a predetermined temperature (−10 ° C. in the present embodiment). If it is higher, the process proceeds to step S25, and if the refrigerant temperature on the inlet side of the outdoor heat exchanger 4 is -10 ° C or lower, it is determined that the heat exchange portion of the outdoor heat exchanger 4 is frosted. Then, the heating mode operation is stopped and the defrosting mode operation is started.

ステップS23で除霜モード運転を開始したあとは、ステップS24で室外熱交換器4の入口側冷媒温度をチェックし、室外熱交換器4の入口側冷媒温度が所定の温度(本実施形態では7℃)よりも低い場合には、ステップS23に移行して除霜運転を継続し、室外熱交換器4の入口側冷媒温度が7℃以上の場合にはステップS25に移行する(ステップS24)。   After the defrosting mode operation is started in step S23, the inlet side refrigerant temperature of the outdoor heat exchanger 4 is checked in step S24, and the inlet side refrigerant temperature of the outdoor heat exchanger 4 is set to a predetermined temperature (7 in this embodiment). When the temperature is lower than (° C.), the process proceeds to step S23 and the defrosting operation is continued. When the refrigerant temperature on the inlet side of the outdoor heat exchanger 4 is 7 ° C. or higher, the process proceeds to step S25 (step S24).

ステップS25では、暖房スイッチが入っているか否かを判定し、暖房スイッチが入っていればステップS10に移行して暖房モード運転を継続し、暖房スイッチが切られていれば暖房モード運転を終了する。   In step S25, it is determined whether or not the heating switch is turned on. If the heating switch is turned on, the process proceeds to step S10 to continue the heating mode operation, and if the heating switch is turned off, the heating mode operation is ended. .

以上の構成により本実施形態のヒートポンプ式空調装置1にあっては、比較的安価な温度センサ17を室外熱交換器4の冷媒入口4a部分に取付けることで、室外熱交換器4の冷媒入口4aにおける冷媒温度から室外熱交換器4の着霜状態を推定するので、ヒートポンプサイクルを複雑にすることなく、比較的安価で室外熱交換器4の着霜状態を判断することができる。   With the above configuration, in the heat pump air conditioner 1 of the present embodiment, the refrigerant inlet 4a of the outdoor heat exchanger 4 can be obtained by attaching the relatively inexpensive temperature sensor 17 to the refrigerant inlet 4a portion of the outdoor heat exchanger 4. Since the frosting state of the outdoor heat exchanger 4 is estimated from the refrigerant temperature at, the frosting state of the outdoor heat exchanger 4 can be determined at a relatively low cost without complicating the heat pump cycle.

また、目標室内温度に応じてコンプレッサ2の冷媒吐出量が変化することにより、冷媒吐出量を増やして目標室内温度に素早く調整することができるとともに、目標室内温度に達した後は冷媒吐出量を減らしてコンプレッサ2の負荷を低減することができる。   In addition, the refrigerant discharge amount of the compressor 2 changes according to the target indoor temperature, so that the refrigerant discharge amount can be increased and quickly adjusted to the target indoor temperature, and after reaching the target indoor temperature, the refrigerant discharge amount can be reduced. This can reduce the load on the compressor 2.

なお、本実施形態のヒートポンプ式空調装置では、超臨界相と気相との間で冷媒としての炭酸ガスが相変化するように構成されているが、冷媒として他の物質を使用し、液相と気相との間で相変化するように構成されたヒートポンプ式空調装置に本願発明を適用した場合など、本実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種他の実施形態を採ることができるとともに、同様の効果を得ることができる。   In the heat pump type air conditioner of the present embodiment, the carbon dioxide gas as the refrigerant changes phase between the supercritical phase and the gas phase, but other substances are used as the refrigerant, and the liquid phase In the case where the present invention is applied to a heat pump type air conditioner configured to change between a gas phase and a gas phase, the present invention is not limited to this embodiment, and various other embodiments can be used without departing from the scope of the present invention. The same effect can be obtained.

また、本実施形態のコンプレッサ2は定容量式のコンプレッサで、要求に応じて回転数を変え、回転数を上げることで冷媒の吐出量を増大し、回転数を下げることで冷媒の吐出量を低減するようになっているが、可変容量式のコンプレッサを用いてコンプレッサの回転数に影響されることなく冷媒の吐出量を変化させた場合でも同様の効果を得ることができる。   Further, the compressor 2 of the present embodiment is a constant capacity compressor, changing the rotational speed as required, increasing the rotational speed to increase the refrigerant discharge amount, and decreasing the rotational speed to reduce the refrigerant discharge amount. However, the same effect can be obtained even when the discharge amount of the refrigerant is changed without being affected by the rotation speed of the compressor using a variable displacement compressor.

本発明の一実施形態におけるヒートポンプ式空調装置の冷房モードでの運転状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the driving | running state in the air_conditioning | cooling mode of the heat pump type air conditioner in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態におけるヒートポンプ式空調装置の暖房モードでの運転状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the driving | running state in the heating mode of the heat pump type air conditioner in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態におけるヒートポンプ式空調装置の除湿モードでの運転状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the driving | running state in the dehumidification mode of the heat pump type air conditioner in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態におけるヒートポンプ式空調装置の除霜モードでの運転状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the driving | running state in the defrost mode of the heat pump type air conditioner in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における除霜モードを実行するフローチャートを示す説明図。Explanatory drawing which shows the flowchart which performs the defrost mode in one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…ヒートポンプ式空調装置
2…コンプレッサ
3…室内熱交換器
4…室外熱交換器
4…該室外熱交換器
4a…冷媒入口
13…膨張弁
17…温度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heat pump type air conditioner 2 ... Compressor 3 ... Indoor heat exchanger 4 ... Outdoor heat exchanger 4 ... This outdoor heat exchanger 4a ... Refrigerant inlet 13 ... Expansion valve 17 ... Temperature sensor

Claims (2)

配管内を循環する冷媒を加圧するコンプレッサ(2)と、空調ダクト(8)内に配設され、該コンプレッサ(2)に加圧された冷媒の熱を空調風に伝える室内熱交換器(3)と、この室内熱交換器(3)で放熱した冷媒を断熱膨張させる膨張弁(13)と、断熱膨張した冷媒に室外気の熱を伝える室外熱交換器(4)と、該空調ダクト(8)内に配設され、該空調ダクト(8)内を通過する空調風が該室内熱交換器(3)を通過する加熱通路(8a)と当該空調風が該室内熱交換器(3)を迂回するバイパス通路(8b)とを切換える切換ドア(9)とを備えたヒートポンプ式空調装置であって、
前記室外熱交換器(4)の冷媒入口(4a)に温度センサ(17)が設けられ、
この温度センサ(17)によって検出された冷媒温度から該室外熱交換器(4)の着霜状態を推定し、着霜状態であると判断した際には、該室外熱交換器(4)に着いた霜を取除く除霜モード運転に移行し、
該除霜モードでは、冷媒を前記コンプレッサ(2)から前記室内熱交換器(3)、室外熱交換器(4)の順に通過して該コンプレッサ(2)に戻すとともに、
前記切換ドア(9)によって前記バイパス通路(8b)を遮断し、前記加熱通路(8a)に前記空調風を通過させることを特徴とするヒートポンプ式空調装置。
A compressor (2) that pressurizes the refrigerant circulating in the pipe, and an indoor heat exchanger (3 ) that is disposed in the air conditioning duct (8) and transmits the heat of the refrigerant pressurized to the compressor (2) to the conditioned air. ), An expansion valve (13) for adiabatically expanding the refrigerant radiated by the indoor heat exchanger (3), an outdoor heat exchanger (4) for transferring the heat of outdoor air to the adiabatically expanded refrigerant, and the air conditioning duct ( 8) A heating passage (8a) through which the conditioned air passing through the air conditioning duct (8) passes through the indoor heat exchanger (3), and the conditioned air flows into the indoor heat exchanger (3). A heat pump air conditioner comprising a switching door (9) for switching between a bypass passage (8b) that bypasses
A temperature sensor (17) is provided at the refrigerant inlet (4a) of the outdoor heat exchanger (4),
When the frost formation state of the outdoor heat exchanger (4) is estimated from the refrigerant temperature detected by the temperature sensor (17) and it is determined that the frost formation state, the outdoor heat exchanger (4) Shift to defrost mode operation to remove frost that has arrived,
In the defrost mode, the refrigerant passes through the compressor (2) in the order of the indoor heat exchanger (3) and the outdoor heat exchanger (4) and returns to the compressor (2).
The heat pump air conditioner characterized in that the bypass passage (8b) is blocked by the switching door (9) and the conditioned air is passed through the heating passage (8a) .
請求項1に記載のヒートポンプ式空調装置において、
少なくとも室内温度を検出し、目標室内温度に応じてコンプレッサ(2)の冷媒吐出量が変化することを特徴とするヒートポンプ式空調装置。
In the heat pump type air conditioner according to claim 1,
A heat pump air conditioner that detects at least a room temperature and changes a refrigerant discharge amount of the compressor (2) according to a target room temperature.
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