JP5183618B2 - Heat pump equipment - Google Patents

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Description

本発明は、ヒートポンプ装置に関するものであり、特に、蒸発器における着霜状況を正確に検知し、適切なタイミングで除霜運転を開始させる除霜開始判定制御に関するものである。   The present invention relates to a heat pump device, and particularly relates to defrosting start determination control for accurately detecting a frosting state in an evaporator and starting a defrosting operation at an appropriate timing.

従来、空気調和機において暖房運転時に室内熱交換機配管温度センサー及び室内吸入温度センサーで室外熱交換機の結氷を判定して除霜運転開始判定を実施するものが存在する(例えば、特許文献1参照)。
また、ヒートポンプ給湯機において、大気と冷媒とを熱交換する蒸発器と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、蒸発器温度を検出する蒸発器温度検出手段とを備え、蒸発器に付着した霜を取り除く除霜運転を実施する際、外気温度と蒸発器温度との相関関係から求めた第1の条件式及び第2の条件式を有し、第1の条件式及び第2の条件式が形成する領域によって除霜運転の開始を判定し、2回目以降の除霜運転を実施する時には、前回の除霜運転時間に応じて第1の条件式及び第2の条件式に補正係数を加えることによって第1の条件式及び第2の条件式を補正し、除霜運転の開始の判定領域を補正するものがある(例えば、特許文献2参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, there are air conditioners that perform defrosting operation start determination by determining icing of an outdoor heat exchanger using an indoor heat exchanger piping temperature sensor and an indoor intake temperature sensor during heating operation (see, for example, Patent Document 1). .
The heat pump water heater includes an evaporator for exchanging heat between the atmosphere and the refrigerant, an outside air temperature detecting means for detecting the outside air temperature, and an evaporator temperature detecting means for detecting the evaporator temperature, and is attached to the evaporator. When performing the defrosting operation to remove frost, the first conditional expression and the second conditional expression have the first conditional expression and the second conditional expression obtained from the correlation between the outside air temperature and the evaporator temperature. When the start of the defrosting operation is determined based on the area formed by the first defrosting operation and the second and subsequent defrosting operations are performed, the correction coefficient is applied to the first conditional expression and the second conditional expression according to the previous defrosting operation time. In addition, there is one that corrects the first conditional expression and the second conditional expression to correct the determination region of the start of the defrosting operation (see, for example, Patent Document 2).

特開平9−210516号公報(第3−4頁、図3)JP-A-9-210516 (page 3-4, FIG. 3) 特開2008−51361号公報(第6頁、図2−3)JP 2008-51361 A (Page 6, FIG. 2-3)

通常、ヒートポンプ装置の蒸発器においては、蒸発温度が0℃以下、かつ、空気の露点温度以下の場合、蒸発器表面に霜が成長する着霜現象が発生する。この着霜現象が発生すると、蒸発器における通風抵抗の増加を招き、熱交換器性能が低下し、ヒートポンプ装置の運転効率を低下させるため、蒸発器表面に成長した霜を取り除く除霜運転が必要となる。   Usually, in an evaporator of a heat pump device, when the evaporation temperature is 0 ° C. or less and the dew point temperature of air or less, a frosting phenomenon in which frost grows on the evaporator surface occurs. When this frosting phenomenon occurs, the ventilation resistance in the evaporator is increased, the performance of the heat exchanger is lowered, and the operation efficiency of the heat pump device is lowered, so defrosting operation to remove frost grown on the evaporator surface is necessary. It becomes.

現在、空気調和機及びヒートポンプ給湯機等において、蒸発器吸込空気温度と蒸発器冷媒温度との差から蒸発器への着霜状況を判定するものや、凝縮器冷媒温度と凝縮器吸込空気温度との差から蒸発器への着霜状況を判定するものがある。しかしながら、蒸発器冷媒温度及び凝縮器冷媒温度は、着霜だけでなく圧縮機周波数の変化又は負荷変動等によって変化してしまうため、着霜していない場合でも着霜していると誤判定したり、着霜しているのに着霜していないと誤判定してしまうという問題点がある。   Currently, in air conditioners and heat pump water heaters, etc., those that determine the frosting condition on the evaporator from the difference between the evaporator intake air temperature and the evaporator refrigerant temperature, the condenser refrigerant temperature and the condenser intake air temperature There is one that determines the frost formation state on the evaporator from the difference between the two. However, since the evaporator refrigerant temperature and the condenser refrigerant temperature change not only due to frost but also due to changes in compressor frequency or load fluctuations, it is erroneously determined that frost is formed even when frost is not formed. There is a problem that it is erroneously determined that frost is formed but not frosted.

本発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、圧縮機周波数の変化及び負荷変動等の影響を受けずに、正確に除霜運転の開始判定が実施できるヒートポンプ装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a heat pump device that can accurately determine the start of a defrosting operation without being affected by changes in compressor frequency, load fluctuations, and the like. For the purpose.

本発明に係るヒートポンプ装置は、圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器が冷媒配管によって環状に接続した冷媒回路と、前記蒸発器の冷媒の飽和温度(以下、「蒸発温度」という)を検出する蒸発器温度検出手段と、前記蒸発器に送り込まれる空気の温度(以下、「蒸発器吸込空気温度」という)を検出する蒸発器吸込空気温度検出手段と、前記冷媒回路を流れる冷媒の流量を検出する冷媒流量検出手段と、除霜運転を開始するか否かの除霜運転開始判定を実施する制御部と、を備え、該制御部は、前記蒸発器温度検出手段によって検出された前記蒸発温度、前記蒸発器吸込空気温度検出手段によって検出された前記蒸発器吸込空気温度、及び前記冷媒流量検出手段によって検出された前記冷媒流量に基づいて、前記蒸発器を通過する空気の風量を算出し、該風量から、前記蒸発器を通過する空気の圧力損失と前記風量との所定の関係に基づいて、前記圧力損失を導出し、該圧力損失と、無着霜時の風量と、該風量から前記所定の関係に基づいて導出される無着霜時の圧力損失とから、前記蒸発器を通過する空気の風速を算出し、算出した前記風量及び前記風速に基づいて、前記蒸発器に発生した霜の厚さ(以下、「霜層厚さ」という)を算出し、該霜層厚さが所定の閾値以上である場合、除霜運転を実施させるものであり、前記霜層厚さをt_frost、前記風量をVa、前記風速をU、前記蒸発器の高さをH、幅をW、フィン板厚をtf、フィンピッチをfpとしたとき、前記風量Vaおよび前記風速Uに基づいて、下記式により前記霜層厚さt_frostを算出することを特徴とする。
t_frost=(U×H×W×fp−U×H×W×ft−Va×fp)/(2×U×H×W)
The heat pump device according to the present invention detects a refrigerant circuit in which a compressor, a condenser, an expansion device, and an evaporator are annularly connected by a refrigerant pipe, and a saturation temperature (hereinafter referred to as “evaporation temperature”) of the refrigerant in the evaporator. An evaporator temperature detecting means for detecting the temperature of the air sent to the evaporator (hereinafter referred to as “evaporator intake air temperature”), and a flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant circuit. A refrigerant flow rate detecting means for detecting, and a control unit for performing a defrosting operation start determination as to whether or not to start the defrosting operation, wherein the control unit detects the evaporation detected by the evaporator temperature detecting means. Based on the temperature, the evaporator suction air temperature detected by the evaporator suction air temperature detecting means, and the refrigerant flow rate detected by the refrigerant flow rate detecting means, the amount of air passing through the evaporator The amount of air is calculated, and the pressure loss is derived from the air volume based on a predetermined relationship between the pressure loss of the air passing through the evaporator and the air volume. And calculating the wind speed of the air passing through the evaporator from the pressure loss at the time of non-frost formation derived from the air volume based on the predetermined relationship, and based on the calculated air volume and the wind speed, the evaporation The thickness of frost generated in the vessel (hereinafter referred to as “frost layer thickness”) is calculated, and when the frost layer thickness is equal to or greater than a predetermined threshold, the defrosting operation is performed , and the frost layer When the thickness is t_frost, the air volume is Va, the wind speed is U, the evaporator height is H, the width is W, the fin plate thickness is tf, and the fin pitch is fp, the air volume Va and the wind speed U are based on, to calculate the frost layer thickness t_frost by the following formula And features.
t_frost = (U × H × W × fp−U × H × W × ft−Va × fp) / (2 × U × H × W)

本発明によれば、蒸発器に付着した霜について霜層厚さを算出し、その霜層厚さに基づいて除霜運転の開始判定を実施しているので、圧縮機周波数の変化及び負荷変動等によって、ヒートポンプ装置の運転状況が変化した場合でも、除霜運転の開始判定において誤判定を防止することができる。   According to the present invention, the frost layer thickness is calculated for the frost adhering to the evaporator, and the start determination of the defrosting operation is performed based on the frost layer thickness. Even when the operating state of the heat pump device changes due to the above, erroneous determination can be prevented in the start determination of the defrosting operation.

本発明の実施の形態1に係るヒートポンプ装置の冷媒回路の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the refrigerant circuit of the heat pump apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るヒートポンプ装置における制御系統のブロック図である。It is a block diagram of the control system in the heat pump apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るヒートポンプ装置の除霜運転動作を示す図である。It is a figure which shows the defrost driving | operation operation | movement of the heat pump apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るヒートポンプ装置の除霜運転の開始判定動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the start determination operation | movement of the defrost driving | operation of the heat pump apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るヒートポンプ装置の膨張弁4の開度とそのCv値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the opening degree of the expansion valve 4 of the heat pump apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention, and its Cv value. 本発明の実施の形態1に係るヒートポンプ装置の蒸発器5を通過する空気の風量とその際の圧力損失との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the air volume of the air which passes the evaporator 5 of the heat pump apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention, and the pressure loss in that case. 本発明の実施の形態1に係るヒートポンプ装置の蒸発器5の構成図である。It is a block diagram of the evaporator 5 of the heat pump apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係るヒートポンプ装置における制御系統のブロック図である。It is a block diagram of the control system in the heat pump apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係るヒートポンプ装置の除霜運転の開始判定動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the start determination operation | movement of the defrost operation of the heat pump apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係るヒートポンプ装置の通常運転時間と蒸発器5における霜層厚さとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the normal operation time of the heat pump apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention, and the frost layer thickness in the evaporator 5. FIG. 本発明の実施の形態3に係るヒートポンプ装置の蒸発器5の構成図である。It is a block diagram of the evaporator 5 of the heat pump apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係るヒートポンプ装置の蒸発器5及び蒸発器用ファン7の構成図である。It is a block diagram of the evaporator 5 and the fan 7 for evaporators of the heat pump apparatus which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5に係るヒートポンプ装置の冷媒回路の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the refrigerant circuit of the heat pump apparatus which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6に係るヒートポンプ装置の冷媒回路の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the refrigerant circuit of the heat pump apparatus which concerns on Embodiment 6 of this invention.

実施の形態1.
(ヒートポンプ装置の構成)
図1は、本発明の実施の形態1に係るヒートポンプ装置の冷媒回路の概略構成図であり、図2は、同ヒートポンプ装置における制御系統のブロック図である。
本実施の形態に係るヒートポンプ装置は、少なくとも、圧縮機1、四方弁2、凝縮器3、膨張弁4、蒸発器5を備えており、圧縮機1、四方弁2、凝縮器3、膨張弁4、蒸発器5、四方弁2、そして圧縮機1の順で冷媒配管によって接続され、冷媒回路を構成している。また、本実施の形態に係るヒートポンプ装置は、図2で示されるように、前述の圧縮機1及び四方弁2等の動作を制御する制御部100を備えている。
Embodiment 1 FIG.
(Configuration of heat pump device)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a refrigerant circuit of a heat pump device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a control system in the heat pump device.
The heat pump device according to the present embodiment includes at least a compressor 1, a four-way valve 2, a condenser 3, an expansion valve 4, and an evaporator 5, and the compressor 1, the four-way valve 2, the condenser 3, and an expansion valve. 4, the evaporator 5, the four-way valve 2, and the compressor 1 are connected in this order by refrigerant piping to constitute a refrigerant circuit. Moreover, the heat pump apparatus according to the present embodiment includes a control unit 100 that controls the operations of the compressor 1 and the four-way valve 2 described above, as shown in FIG.

四方弁2は、圧縮機1から吐出されたガス冷媒の流路を切り替える機能を有する。通常運転の場合、四方弁2は、圧縮機1から吐出されたガス冷媒が凝縮器3に流入するように、そして、蒸発器5から流出した冷媒が圧縮機1に流入するような流路を構成する。また、蒸発器5に発生した霜を除く除霜運転の場合、四方弁2は、圧縮機1から吐出されたガス冷媒が蒸発器5に流入するように、そして、凝縮器3から流出した冷媒が圧縮機1に流入するような流路を構成する。   The four-way valve 2 has a function of switching the flow path of the gas refrigerant discharged from the compressor 1. In the normal operation, the four-way valve 2 has a flow path through which the gas refrigerant discharged from the compressor 1 flows into the condenser 3 and the refrigerant that flows out of the evaporator 5 flows into the compressor 1. Configure. In the case of a defrosting operation that removes frost generated in the evaporator 5, the four-way valve 2 is configured so that the gas refrigerant discharged from the compressor 1 flows into the evaporator 5 and flows out from the condenser 3. Constitutes a flow path that flows into the compressor 1.

凝縮器3は、その近傍に凝縮器用ファン6を備えており、通常運転の場合、圧縮機1から吐出され四方弁2を経由してきたガス冷媒と、凝縮器用ファン6の回転によって送られてくる空気との熱交換を実施して、ガス冷媒を凝縮させる。また、凝縮器用ファン6は、その回転駆動をさせる凝縮器用ファンモーター6aに連結している。そして、凝縮器3の流入側の冷媒配管には、凝縮器冷媒圧力検出手段10が設置されている。   The condenser 3 is provided with a condenser fan 6 in the vicinity thereof. In the normal operation, the condenser 3 is sent by the rotation of the condenser fan 6 and the gas refrigerant discharged from the compressor 1 and passing through the four-way valve 2. Heat exchange with air is performed to condense the gas refrigerant. Further, the condenser fan 6 is connected to a condenser fan motor 6a that is driven to rotate. A condenser refrigerant pressure detection means 10 is installed in the refrigerant pipe on the inflow side of the condenser 3.

膨張弁4は、流入してきた液冷媒を膨張させて減圧し、低温低圧の気液二相冷媒として流出させる。また、膨張弁4は、その開度を検出する膨張弁開度検出手段11を備えている。そして、膨張弁4の流入側の冷媒配管には、膨張弁入口冷媒温度検出手段12が設置されている。   The expansion valve 4 expands and decompresses the liquid refrigerant that has flowed in, and flows it out as a low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant. The expansion valve 4 is provided with expansion valve opening degree detection means 11 for detecting the opening degree. An expansion valve inlet refrigerant temperature detection means 12 is installed in the refrigerant pipe on the inflow side of the expansion valve 4.

蒸発器5は、その近傍に蒸発器用ファン7を備えており、通常運転の場合、膨張弁4から流出してきた冷媒と、蒸発器用ファン7の回転によって送られてくる空気との熱交換を実施して、冷媒を気化させる。また、蒸発器用ファン7は、その回転駆動をさせる蒸発器用ファンモーター7aに連結している。また、蒸発器5は、蒸発器用ファンの回転駆動によって送られてくる空気の温度を検出する蒸発器吸込空気温度検出手段8を備えている。そして、蒸発器5の流出側の冷媒配管には、蒸発器冷媒圧力検出手段9が設置されている。   The evaporator 5 includes an evaporator fan 7 in the vicinity thereof, and in normal operation, heat exchange is performed between the refrigerant flowing out of the expansion valve 4 and the air sent by the rotation of the evaporator fan 7. Then, the refrigerant is vaporized. The evaporator fan 7 is connected to an evaporator fan motor 7a that is driven to rotate. Further, the evaporator 5 is provided with an evaporator suction air temperature detecting means 8 for detecting the temperature of the air sent by the rotational drive of the evaporator fan. An evaporator refrigerant pressure detection means 9 is installed in the refrigerant pipe on the outflow side of the evaporator 5.

図2で示されるように、制御部100には、蒸発器吸込空気温度検出手段8、蒸発器冷媒圧力検出手段9、凝縮器冷媒圧力検出手段10、膨張弁開度検出手段11及び膨張弁入口冷媒温度検出手段12がそれぞれ接続されており、各検出手段から出力される温度情報、圧力情報及び開度情報(以下、「検出情報」という)が制御部100に送信される。また、制御部100は、メモリー101及び演算部102を備えている。そして、制御部100は、圧縮機1、四方弁2、凝縮器用ファンモーター6a、蒸発器用ファンモーター7a及び膨張弁4に接続されており、それらの動作を制御する。   As shown in FIG. 2, the controller 100 includes an evaporator intake air temperature detection means 8, an evaporator refrigerant pressure detection means 9, a condenser refrigerant pressure detection means 10, an expansion valve opening degree detection means 11, and an expansion valve inlet. Refrigerant temperature detection means 12 are connected to each other, and temperature information, pressure information and opening degree information (hereinafter referred to as “detection information”) output from each detection means are transmitted to the control unit 100. In addition, the control unit 100 includes a memory 101 and a calculation unit 102. The control unit 100 is connected to the compressor 1, the four-way valve 2, the condenser fan motor 6a, the evaporator fan motor 7a, and the expansion valve 4, and controls their operations.

メモリー101は、制御部100が受信した上記各検出手段からの検出情報を記憶する。演算部102は、メモリー101に記憶された上記各検出手段からの検出情報に基づいて演算し、制御部100は、その演算結果に基づいて、上記各アクチュエーターの動作を制御する。   The memory 101 stores detection information received from the detection means by the control unit 100. The calculation unit 102 calculates based on the detection information from each of the detection means stored in the memory 101, and the control unit 100 controls the operation of each actuator based on the calculation result.

なお、膨張弁4は本発明の「膨張装置」に相当し、膨張弁開度検出手段11は本発明の「膨張装置開度検出手段」に相当し、そして、膨張弁入口冷媒温度検出手段12は、本発明の「膨張装置入口冷媒温度検出手段」に相当する。   The expansion valve 4 corresponds to the “expansion device” of the present invention, the expansion valve opening degree detection means 11 corresponds to the “expansion device opening degree detection means” of the present invention, and the expansion valve inlet refrigerant temperature detection means 12 Corresponds to “expansion device inlet refrigerant temperature detection means” of the present invention.

(ヒートポンプ装置の通常運転動作)
次に、図1を参照しながら本実施の形態に係るヒートポンプ装置の通常運転動作の説明をする。
圧縮機1によって圧縮され吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁2を経由して、凝縮器3へ流入する。この凝縮器3に流入したガス冷媒は、凝縮器用ファン6の回転駆動によって送られてくる空気と熱交換が実施されて凝縮し、液冷媒となって、凝縮器3から流出する。このとき、凝縮器3は、ガス冷媒の凝縮によって放熱する。凝縮器3から流出した液冷媒は、膨張弁4に流れ込み、この膨張弁4によって膨張され減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は、蒸発器5に流入し、蒸発器用ファン7の回転駆動によって送られてくる空気と熱交換が実施されて気化し、低温低圧のガス冷媒となって蒸発器5から流出する。この蒸発器5から流出したガス冷媒は、四方弁2を経由して圧縮機1に流入し、再び、圧縮される。
(Normal operation of heat pump device)
Next, the normal operation of the heat pump device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
The high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the compressor 1 flows into the condenser 3 via the four-way valve 2. The gas refrigerant that has flowed into the condenser 3 undergoes heat exchange with the air sent by the rotational drive of the condenser fan 6, condenses, becomes liquid refrigerant, and flows out of the condenser 3. At this time, the condenser 3 radiates heat by condensation of the gas refrigerant. The liquid refrigerant flowing out of the condenser 3 flows into the expansion valve 4 and is expanded and depressurized by the expansion valve 4 to become a low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant. This gas-liquid two-phase refrigerant flows into the evaporator 5, undergoes heat exchange with the air sent by the rotational drive of the evaporator fan 7, vaporizes, and becomes a low-temperature and low-pressure gas refrigerant from the evaporator 5. leak. The gas refrigerant flowing out of the evaporator 5 flows into the compressor 1 through the four-way valve 2 and is compressed again.

(ヒートポンプ装置の除霜運転動作)
本実施の形態に係るヒートポンプ装置が通常運転している場合、蒸発器5においては、冷媒温度が0℃以下、かつ、空気の露天温度以下の場合、空気中に含有される水分が蒸発器5の表面に付着して霜へと成長する着霜現象が発生する。この蒸発器5における着霜現象によって、蒸発器5における空気の風路が塞がれ、通風抵抗が増大して風量が低下するため、熱交換量が低下して熱交換能力が十分に発揮できなくなる。そのため、蒸発器5において、着霜がある程度進んだ場合、霜を除去する除霜運転が必要となる。
(Defrosting operation of heat pump device)
When the heat pump device according to the present embodiment is normally operated, in the evaporator 5, when the refrigerant temperature is 0 ° C. or lower and the air outdoor temperature or lower, moisture contained in the air is evaporated to the evaporator 5. A frosting phenomenon occurs that grows into frost by adhering to the surface. Due to the frosting phenomenon in the evaporator 5, the air flow path in the evaporator 5 is blocked, the ventilation resistance is increased, and the air volume is reduced, so that the heat exchange amount is reduced and the heat exchange capacity can be sufficiently exhibited. Disappear. Therefore, in the evaporator 5, when frosting progresses to some extent, a defrosting operation for removing frost is required.

図3は、本発明の実施の形態1に係るヒートポンプ装置の除霜運転動作を示す図である。通常の除霜運転は、図3で示されるように、制御部100によって四方弁2を切り替え、冷媒を通常運転の場合とは逆方向に流す方法が一般的である。以下、図3を参照しながら本実施の形態に係るヒートポンプ装置の除霜運転動作の説明をする。   FIG. 3 is a diagram showing a defrosting operation operation of the heat pump device according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 3, the normal defrosting operation is generally performed by switching the four-way valve 2 by the control unit 100 and causing the refrigerant to flow in the opposite direction to that in the normal operation. Hereinafter, the defrosting operation of the heat pump device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

圧縮機1によって圧縮され吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁2を経由して、蒸発器5へ流入する。この蒸発器5に流入したガス冷媒は、蒸発器用ファン7の回転駆動によって送られてくる空気と熱交換が実施されて凝縮し、液冷媒となって、蒸発器5から流出する。このとき、蒸発器5に付着した霜は、ガス冷媒の凝縮によって放出される熱によって、溶解する。蒸発器5から流出した液冷媒は、膨張弁4に流れ込み、この膨張弁4によって膨張され減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は、凝縮器3に流入し、凝縮器用ファン6の回転駆動によって送られてくる空気と熱交換が実施されて気化し、低温低圧のガス冷媒となって凝縮器3から流出する。この凝縮器3から流出したガス冷媒は、四方弁2を経由して圧縮機1に流入し、再び、圧縮される。   The high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the compressor 1 flows into the evaporator 5 via the four-way valve 2. The gas refrigerant that has flowed into the evaporator 5 undergoes heat exchange with the air sent by the rotational drive of the evaporator fan 7, condenses, becomes liquid refrigerant, and flows out of the evaporator 5. At this time, the frost adhering to the evaporator 5 is dissolved by the heat released by the condensation of the gas refrigerant. The liquid refrigerant flowing out of the evaporator 5 flows into the expansion valve 4 and is expanded and decompressed by the expansion valve 4 to become a low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant. This gas-liquid two-phase refrigerant flows into the condenser 3, undergoes heat exchange with the air sent by the rotational drive of the condenser fan 6, vaporizes, and becomes a low-temperature and low-pressure gas refrigerant from the condenser 3. leak. The gas refrigerant flowing out of the condenser 3 flows into the compressor 1 through the four-way valve 2 and is compressed again.

(ヒートポンプ装置の除霜運転の開始判定動作)
図4は、本発明の実施の形態1に係るヒートポンプ装置の除霜運転の開始判定動作を示すフローチャートであり、図5は、同ヒートポンプ装置の膨張弁4の開度とそのCv値との関係を示すグラフであり、図6は、同ヒートポンプ装置の蒸発器5を通過する空気の風量とその際の圧力損失との関係を示す図であり、そして、図7は、同ヒートポンプ装置の蒸発器5の構成図である。以下、図4〜図7を参照しながら、本実施の形態に係るヒートポンプ装置の除霜運転の開始判定動作の説明をする。
(Start determination operation of defrosting operation of heat pump device)
FIG. 4 is a flowchart showing the start determination operation of the defrosting operation of the heat pump device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 5 shows the relationship between the opening degree of the expansion valve 4 of the heat pump device and its Cv value. 6 is a graph showing the relationship between the air volume passing through the evaporator 5 of the heat pump device and the pressure loss at that time, and FIG. 7 is the evaporator of the heat pump device. FIG. Hereinafter, the start determination operation of the defrosting operation of the heat pump device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 7.

(S1)
まず、制御部100は、通常運転を開始する。
(S1)
First, the control unit 100 starts normal operation.

(S2)
通常運転が開始された時、制御部100は、蒸発器吸込空気温度検出手段8によって検出された蒸発器吸込空気温度Ta、蒸発器冷媒圧力検出手段9によって検出された蒸発圧力Pe、凝縮器冷媒圧力検出手段10によって検出された凝縮圧力Pc、膨張弁開度検出手段11によって検出された膨張弁開度P、及び膨張弁入口冷媒温度検出手段12によって検出された膨張弁入口温度Tscを受信する。制御部100の演算部102は、上記の蒸発圧力Pe、凝縮圧力Pc、膨張弁開度P及び膨張弁入口温度Tscに基づいて、下記の式(1)によって無着霜時の冷媒流量Grを算出する。そして、演算部102は、上記の蒸発圧力Peに基づいて、冷媒の飽和温度である蒸発温度Teを算出する。
(S2)
When the normal operation is started, the control unit 100 determines that the evaporator suction air temperature Ta detected by the evaporator suction air temperature detection means 8, the evaporation pressure Pe detected by the evaporator refrigerant pressure detection means 9, and the condenser refrigerant. The condensation pressure Pc detected by the pressure detection means 10, the expansion valve opening P detected by the expansion valve opening detection means 11, and the expansion valve inlet temperature Tsc detected by the expansion valve inlet refrigerant temperature detection means 12 are received. . Based on the evaporation pressure Pe, the condensation pressure Pc, the expansion valve opening degree P, and the expansion valve inlet temperature Tsc, the calculation unit 102 of the control unit 100 calculates the refrigerant flow rate Gr at the time of non-frosting according to the following equation (1). calculate. And the calculating part 102 calculates evaporation temperature Te which is the saturation temperature of a refrigerant | coolant based on said evaporation pressure Pe.

Gr=86.5×Cv×√((Pc−Pe)/ρ) (1)   Gr = 86.5 × Cv × √ ((Pc−Pe) / ρ) (1)

ここで、式(1)におけるCvは、膨張弁4のCv値であって膨張弁4固有のものであり、膨張弁開度Pと図5で示されるような関係があり、図5の関係に基づいて膨張弁開度Pから容易に定まる値である。また、式(1)における密度ρは、膨張弁4の入口における液冷媒の密度を示し、凝縮圧力Pc及び膨張弁入口温度Tscに基づいて算出される。   Here, Cv in equation (1) is the Cv value of the expansion valve 4 and is unique to the expansion valve 4, and has the relationship as shown in FIG. Is a value easily determined from the expansion valve opening P. Further, the density ρ in the equation (1) indicates the density of the liquid refrigerant at the inlet of the expansion valve 4 and is calculated based on the condensation pressure Pc and the expansion valve inlet temperature Tsc.

なお、膨張弁開度Pは本発明の「膨張装置開度」に相当し、膨張弁入口温度Tscは本発明の「膨張装置入口温度」に相当する。   The expansion valve opening P corresponds to the “expansion device opening” of the present invention, and the expansion valve inlet temperature Tsc corresponds to the “expansion device inlet temperature” of the present invention.

(S3)
演算部102は、ステップS2において、蒸発器吸込空気温度検出手段8によって検出された蒸発器吸込空気温度TaをTa_i、算出した蒸発温度TeをTe_i、そして、算出した冷媒流量GrをGr_iとしてメモリー101に記憶する。
(S3)
In step S2, the calculation unit 102 sets the evaporator suction air temperature Ta detected by the evaporator suction air temperature detection means 8 as Ta_i, the calculated evaporation temperature Te as Te_i, and the calculated refrigerant flow rate Gr as Gr_i. To remember.

(S4)
ステップS3において、メモリー101に、通常運転開始時の蒸発器吸込空気温度Ta_i、蒸発温度Te_i、及び冷媒流量Gr_iが記憶された後、制御部100は、現在における蒸発器吸込空気温度Ta、蒸発圧力Pe、凝縮圧力Pc、膨張弁開度P、及び膨張弁入口温度Tscを各検出手段から受信する。演算部102は、上記の蒸発圧力Pe、凝縮圧力Pc、膨張弁開度P及び膨張弁入口温度Tscに基づいて、式(1)によって現在の冷媒流量Grを算出する。そして、演算部102は、上記の蒸発圧力Peに基づいて、蒸発温度Teを算出する。
(S4)
In step S3, after the evaporator suction air temperature Ta_i, the evaporation temperature Te_i, and the refrigerant flow rate Gr_i at the start of normal operation are stored in the memory 101, the control unit 100 reads the current evaporator suction air temperature Ta, the evaporation pressure. Pe, condensing pressure Pc, expansion valve opening P, and expansion valve inlet temperature Tsc are received from each detecting means. The computing unit 102 calculates the current refrigerant flow rate Gr by Equation (1) based on the evaporation pressure Pe, the condensation pressure Pc, the expansion valve opening P, and the expansion valve inlet temperature Tsc. And the calculating part 102 calculates evaporation temperature Te based on said evaporation pressure Pe.

(S5)
蒸発器5における熱交換量Qは冷媒流量Grに比例するという関係、及び、その熱交換量Qは蒸発器吸込空気温度Taと蒸発温度Teとの差と、蒸発器5を通風する空気の風量Vaとの積に比例するという関係から、冷媒流量Grは、蒸発器吸込空気温度Taと蒸発温度Teとの差、及び風量Vaと下記の式(2)で示される関係が導かれる。
(S5)
The relationship that the heat exchange amount Q in the evaporator 5 is proportional to the refrigerant flow rate Gr, and the heat exchange amount Q is the difference between the evaporator intake air temperature Ta and the evaporation temperature Te, and the amount of air flowing through the evaporator 5. From the relationship of being proportional to the product of Va, the refrigerant flow rate Gr is derived from the difference between the evaporator intake air temperature Ta and the evaporation temperature Te, and the relationship expressed by the following equation (2) with the air volume Va.

Gr∝Va×(Ta−Te) (2)   Gr∝Va × (Ta-Te) (2)

演算部102は、ステップS3においてメモリー101に記憶された蒸発器吸込空気温度Ta_i、蒸発温度Te_i、冷媒流量Gr_i、及び既知の無着霜時の風量Va_i、並びに、ステップS4において検出された蒸発器吸込空気温度Ta、及びステップS4において算出された蒸発温度Teに基づいて、上記の式(2)から導出される下記の式(3)によって現在の風量Vaを算出する。   The calculation unit 102 calculates the evaporator intake air temperature Ta_i, the evaporation temperature Te_i, the refrigerant flow rate Gr_i, the known air flow Va_i during non-frosting, and the evaporator detected in step S4, which are stored in the memory 101 in step S3. Based on the intake air temperature Ta and the evaporation temperature Te calculated in step S4, the current air volume Va is calculated by the following equation (3) derived from the above equation (2).

Va=Gr/Gr_i×Va_i×(Ta_i−Te_i)/(Ta−Te) (3)   Va = Gr / Gr_i * Va_i * (Ta_i-Te_i) / (Ta-Te) (3)

また、風量Va及び圧力損失ΔPは、図6で示されるような関係があり、風量Vaに基づいて、圧力損失ΔPは容易に定まる。さらに、圧力損失ΔPは、蒸発器5を通風する空気の風速Uの二乗に比例することから、下記(4)で示される関係が導かれる。   Further, the air volume Va and the pressure loss ΔP have a relationship as shown in FIG. 6, and the pressure loss ΔP is easily determined based on the air volume Va. Furthermore, since the pressure loss ΔP is proportional to the square of the wind speed U of the air passing through the evaporator 5, the relationship shown in the following (4) is derived.

ΔP∝U^2 (4)   ΔP∝U ^ 2 (4)

ここで、「^」はべき乗を示す演算子である。通常運転開始時の圧力損失をΔP_i、蒸発器5を通風する空気の風速をU_i、上記の式(3)によって算出された風量Vaに基づいて図6の関係から定まる現在の圧力損失をΔP、そして、現在の蒸発器5を通風する空気の風速をUとすると、式(4)の関係から下記の式(5)が導かれる。   Here, “^” is an operator indicating a power. ΔP_i is the pressure loss at the start of normal operation, U_i is the speed of the air passing through the evaporator 5, and ΔP is the current pressure loss determined from the relationship of FIG. 6 based on the air volume Va calculated by the above equation (3). And if the wind speed of the air which passes the present evaporator 5 is set to U, the following formula | equation (5) will be guide | induced from the relationship of Formula (4).

ΔP_i/ΔP=(U_i^2)/(U^2) (5)   ΔP_i / ΔP = (U_i ^ 2) / (U ^ 2) (5)

また、図7で示されるような高さH、幅W、フィン板厚tf及びフィンピッチfpの蒸発器5において、無着霜時に空気が通過する通過面積をS_iとすると、通過面積S_iは、下記の式(6)によって算出される。   In addition, in the evaporator 5 having the height H, the width W, the fin plate thickness tf, and the fin pitch fp as shown in FIG. 7, if the passage area through which air passes during non-frosting is S_i, the passage area S_i is: It is calculated by the following equation (6).

S_i=W×H−tf×H×W/fp (6)   S_i = W × H−tf × H × W / fp (6)

また、この無着霜時において蒸発器5を通風する空気の風速U_iは、下記の式(7)によって算出される。   Moreover, the wind speed U_i of the air which passes the evaporator 5 at the time of this non-frosting is calculated by the following formula | equation (7).

U_i=Va_i/S_i (7)   U_i = Va_i / S_i (7)

演算部102は、既知の無着霜時の風量Va_iに基づいて図6の関係から定まる圧力損失ΔP_i、式(3)によって算出した風量Vaに基づいて図6の関係から定まる現在の圧力損失ΔP、式(7)から定まる無着霜時の風速U_iに基づいて、式(5)によって現在の蒸発器5を通風する空気の風速Uを算出する。   The calculation unit 102 determines the pressure loss ΔP_i determined from the relationship of FIG. 6 based on the known air flow Va_i during non-frosting, and the current pressure loss ΔP determined from the relationship of FIG. 6 based on the air flow Va calculated by the expression (3). Based on the wind speed U_i at the time of non-frosting determined from the equation (7), the current wind velocity U of the air flowing through the evaporator 5 is calculated by the equation (5).

また、現在の蒸発器5を有効に空気が通過する通過面積をSとすると、この通過面積Sは、現在の霜層厚さをt_frostとすると、下記の式(8)によって表される。   Moreover, if the passage area through which air effectively passes through the current evaporator 5 is S, this passage area S is expressed by the following equation (8), where the current frost layer thickness is t_frost.

S=W×H−(tf+2×t_frost)×H×W/fp (8)   S = W × H− (tf + 2 × t_frost) × H × W / fp (8)

また、風速Uは、上記の式(7)と同様に下記の式(9)によって表される。   Further, the wind speed U is expressed by the following equation (9) as in the above equation (7).

U=Va/S (9)   U = Va / S (9)

ここで、式(8)及び式(9)から、霜層厚さt_frostは、下記の式(10)によって表される。   Here, from Formula (8) and Formula (9), the frost layer thickness t_frost is represented by the following Formula (10).

t_frost=(U×H×W×fp−U×H×W×tf−Va×fp)/2×U×H×W (10) t_frost = (U × H × W × fp−U × H × W × tf−Va × fp) / ( 2 × U × H × W ) (10)

演算部102は、上記の式(3)によって算出した風量Va、及び式(5)によって算出した風速Uに基づいて、式(10)から霜層厚さt_frostを算出する。   The computing unit 102 calculates the frost layer thickness t_frost from the equation (10) based on the air volume Va calculated by the above equation (3) and the wind speed U calculated by the equation (5).

(S6)
演算部102は、ステップS5において算出した霜層厚さt_frostが、所定の閾値まで成長しているか否か判定する。具体的には、演算部102は、霜層厚さt_frostが所定の閾値以上であると判定した場合は、ステップS7へ進む。一方、霜層厚さt_frostが所定の閾値未満であると判定した場合は、ステップS4へ戻る。
なお、上記の閾値としては、例えば、無着霜時の能力の90%まで低下する霜層厚さとしてもよい。
また、上記の判定においては、霜層厚さt_frostについて閾値判定を実施するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、演算部102は、下記の式(11)によってフィン閉塞率fbを算出し、このフィン閉塞率fbについて閾値判定するものとしてもよい。
(S6)
The calculating part 102 determines whether the frost layer thickness t_frost calculated in step S5 has grown to the predetermined threshold value. Specifically, when the arithmetic unit 102 determines that the frost layer thickness t_frost is equal to or greater than a predetermined threshold value, the calculation unit 102 proceeds to step S7. On the other hand, when it determines with frost layer thickness t_frost being less than a predetermined threshold value, it returns to step S4.
In addition, as said threshold value, you may be set as the frost layer thickness reduced to 90% of the capability at the time of non-frosting, for example.
In the above determination, the threshold value determination is performed for the frost layer thickness t_frost. However, the present invention is not limited to this. For example, the calculation unit 102 calculates the fin blockage rate by the following equation (11). It is also possible to calculate fb and determine the threshold value for this fin blockage rate fb.

fb=2×t_frost/(fp−tf)×100 (11)   fb = 2 × t_frost / (fp−tf) × 100 (11)

(S7)
制御部100は、除霜運転を開始する。
(S7)
The control unit 100 starts the defrosting operation.

(実施の形態1の効果)
以上の構成及び動作のように、蒸発器5に付着した霜について霜層厚さを算出し、その霜層厚さに基づいて除霜運転の開始判定を実施しているので、圧縮機周波数の変化及び負荷変動等によって、ヒートポンプ装置の運転状況が変化した場合でも、除霜運転の開始判定において誤判定を防止することができる。
また、霜層厚さを検出するための特別なセンサー等の追加も不要とすることができる。
(Effect of Embodiment 1)
Since the frost layer thickness is calculated for the frost adhering to the evaporator 5 and the start determination of the defrosting operation is performed based on the frost layer thickness as in the above configuration and operation, the compressor frequency Even when the operating state of the heat pump device changes due to changes, load fluctuations, etc., erroneous determination can be prevented in the start determination of the defrosting operation.
Moreover, the addition of a special sensor or the like for detecting the frost layer thickness can be eliminated.

なお、本実施の形態においては、四方弁2を切り替えることによって除霜運転を実施するいわゆるリバース除霜について述べたが、これに限定されるものではなく、蒸発器5にヒーターを設置し、除霜運転時には、そのヒーターによって霜を溶解させるいわゆるヒーター除霜によるものとしてもよい。また、四方弁2を経由せずに、圧縮機1から吐出された高温高圧の気体冷媒を直接、蒸発器5に流して除霜を実施するいわゆるホットガス除霜によるものとしてもよい。さらに、通常運転を停止することによって蒸発器5の霜の溶解を促すいわゆるオフサイクル除霜によるものとしてもよい。
また、本実施の形態においては、演算部102が、蒸発器冷媒圧力検出手段9によって検出された蒸発圧力Peに基づいて、蒸発温度Teを算出するものとしたが、これに限定されるものではなく、蒸発器5における蒸発温度Teを検出する蒸発温度検出手段を備える構成としてもよい。
In the present embodiment, the so-called reverse defrosting in which the defrosting operation is performed by switching the four-way valve 2 has been described. However, the present invention is not limited to this, and a heater is installed in the evaporator 5 to remove it. At the time of frost operation, it is good also as what is called heater defrost which melts frost with the heater. Moreover, it is good also as what is called hot gas defrost which flows the high-temperature / high pressure gaseous refrigerant discharged from the compressor 1 directly to the evaporator 5 and performs defrosting without passing through the four-way valve 2. Furthermore, it is good also as what is called off cycle defrost which promotes melt | dissolution of the frost of the evaporator 5 by stopping a normal driving | operation.
Moreover, in this Embodiment, although the calculating part 102 shall calculate the evaporation temperature Te based on the evaporation pressure Pe detected by the evaporator refrigerant | coolant pressure detection means 9, it is not limited to this. Alternatively, an evaporating temperature detecting means for detecting the evaporating temperature Te in the evaporator 5 may be provided.

実施の形態2.
本実施の形態に係るヒートポンプ装置について、実施の形態1に係るヒートポンプ装置の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。
Embodiment 2. FIG.
The heat pump device according to the present embodiment will be described focusing on differences from the configuration and operation of the heat pump device according to the first embodiment.

(ヒートポンプ装置の構成)
本実施の形態に係るヒートポンプ装置の構成は、図1で示される実施の形態1に係るヒートポンプ装置の構成と同様である。
(Configuration of heat pump device)
The configuration of the heat pump device according to the present embodiment is the same as the configuration of the heat pump device according to the first embodiment shown in FIG.

図8は、本発明の実施の形態2に係るヒートポンプ装置における制御系統のブロック図である。
図8で示されるように、本実施の形態に係るヒートポンプ装置の制御部100は、除霜運転の開始判定動作を実施するまでの時間等をカウントするタイマー103を備えている。その他の構成は、図2で示される実施の形態1に係る制御部100と同様である。
FIG. 8 is a block diagram of a control system in the heat pump apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
As shown in FIG. 8, the control unit 100 of the heat pump device according to the present embodiment includes a timer 103 that counts the time until the start determination operation of the defrosting operation is performed. Other configurations are the same as those of the control unit 100 according to the first embodiment shown in FIG.

(ヒートポンプ装置の除霜運転の開始判定動作)
図9は、本発明の実施の形態2に係るヒートポンプ装置の除霜運転の開始判定動作を示すフローチャートである。以下、図9及び図10を参照しながら、本実施の形態に係るヒートポンプ装置の除霜運転の開始判定動作の説明をする。
(Start determination operation of defrosting operation of heat pump device)
FIG. 9 is a flowchart showing the start determination operation of the defrosting operation of the heat pump apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. Hereinafter, the start determination operation of the defrosting operation of the heat pump device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10.

(S11)
まず、制御部100は、通常運転を開始する。このとき、制御部100のタイマー103は、通常運転が開始されてからの経過時間(以下、「判定開始前経過時間」という)のカウントを開始する。
(S11)
First, the control unit 100 starts normal operation. At this time, the timer 103 of the control unit 100 starts counting an elapsed time after starting normal operation (hereinafter referred to as “elapsed time before start of determination”).

(S12)
制御部100は、タイマー103によってカウントされる判定開始前経過時間が判定開始時間τ1を経過したか否か判定する。制御部100は、この判定開始前経過時間が判定開始時間τ1を経過したと判定した場合は、ステップS13へ進む。一方、判定開始前経過時間が判定開始時間τ1を経過していないと判定した場合は、引き続き、判定開始前経過時間が判定開始時間τ1を経過したか否かを監視する。
(S12)
The control unit 100 determines whether the elapsed time before determination start counted by the timer 103 has passed the determination start time τ1. If the control unit 100 determines that the elapsed time before determination start has passed the determination start time τ1, the control unit 100 proceeds to step S13. On the other hand, when it is determined that the elapsed time before determination start has not passed the determination start time τ1, it is continuously monitored whether the elapsed time before determination start has passed the determination start time τ1.

ここで、判定開始時間τ1は、通常運転が開始されてから冷凍サイクルが十分安定する時間(例えば、10分)に設定すればよい。これによって、冷凍サイクルが安定しないタイミングでの開始判定動作をすることを回避することができ、開始判定動作の精度を向上させることができる。
なお、冷凍サイクルが十分安定する時間が10分よりも短い場合は、判定開始時間τ1を短く設定してもよく、逆に、10分よりも長い場合は、判定開始時間τ1を長く設定してもよい。
Here, the determination start time τ1 may be set to a time (for example, 10 minutes) at which the refrigeration cycle is sufficiently stabilized after the normal operation is started. Thereby, it is possible to avoid the start determination operation at the timing when the refrigeration cycle is not stable, and the accuracy of the start determination operation can be improved.
In addition, when the time for which the refrigeration cycle is sufficiently stabilized is shorter than 10 minutes, the determination start time τ1 may be set short. Conversely, when it is longer than 10 minutes, the determination start time τ1 is set long. Also good.

(S13)
通常運転が開始されてから判定開始時間τ1経過後、制御部100は、蒸発器吸込空気温度検出手段8によって検出された蒸発器吸込空気温度Ta、蒸発器冷媒圧力検出手段9によって検出された蒸発圧力Pe、凝縮器冷媒圧力検出手段10によって検出された凝縮圧力Pc、膨張弁開度検出手段11によって検出された膨張弁開度P、及び膨張弁入口冷媒温度検出手段12によって検出された膨張弁入口温度Tscを受信する。制御部100の演算部102は、上記の蒸発圧力Pe、凝縮圧力Pc、膨張弁開度P及び膨張弁入口温度Tscに基づいて、式(1)によって判定開始時間τ1経過時の冷媒流量Grを算出する。そして、演算部102は、上記の蒸発圧力Peに基づいて、蒸発温度Teを算出する。
(S13)
After the elapse of the determination start time τ1 from the start of the normal operation, the control unit 100 performs the evaporator suction air temperature Ta detected by the evaporator suction air temperature detection means 8 and the evaporation detected by the evaporator refrigerant pressure detection means 9. Pressure Pe, condensing pressure Pc detected by the condenser refrigerant pressure detecting means 10, expansion valve opening P detected by the expansion valve opening detecting means 11, and expansion valve detected by the expansion valve inlet refrigerant temperature detecting means 12. The inlet temperature Tsc is received. Based on the evaporation pressure Pe, the condensation pressure Pc, the expansion valve opening P, and the expansion valve inlet temperature Tsc, the calculation unit 102 of the control unit 100 calculates the refrigerant flow rate Gr at the time when the determination start time τ1 has elapsed according to the equation (1). calculate. And the calculating part 102 calculates evaporation temperature Te based on said evaporation pressure Pe.

(S14)
演算部102は、ステップS13において、蒸発器吸込空気温度検出手段8によって検出された蒸発器吸込空気温度TaをTa_i、算出した蒸発温度TeをTe_i、そして、算出した冷媒流量GrをGr_iとしてメモリー101に記憶する。このとき、タイマー103は、上記のように蒸発器吸込空気温度Ta_i、蒸発温度Te_i及び冷媒流量Gr_iを設定してからの経過時間(以下、「霜層厚さ算出前経過時間」という)のカウントを開始する。
(S14)
In step S13, the computing unit 102 stores the evaporator suction air temperature Ta detected by the evaporator suction air temperature detection means 8 as Ta_i, the calculated evaporation temperature Te as Te_i, and the calculated refrigerant flow rate Gr as Gr_i. To remember. At this time, the timer 103 counts the elapsed time after setting the evaporator intake air temperature Ta_i, the evaporation temperature Te_i, and the refrigerant flow rate Gr_i (hereinafter referred to as “elapsed time before calculation of frost layer thickness”). To start.

(S15)
制御部100は、タイマー103によってカウントされる霜層厚さ算出前経過時間が除霜禁止時間τ2を経過したか否か判定する。制御部100は、この霜層厚さ算出前経過時間が除霜禁止時間τ2を経過したと判定した場合は、ステップS16へ進む。一方、霜層厚さ算出前経過時間が除霜禁止時間τ2を経過していないと判定した場合は、引き続き、霜層厚さ算出前経過時間が除霜禁止時間τ2を経過したか否かを監視する。
(S15)
The controller 100 determines whether or not the frost layer thickness calculation elapsed time counted by the timer 103 has passed the defrost prohibition time τ2. When it is determined that the elapsed time before calculation of the frost layer thickness has passed the defrosting prohibition time τ2, the control unit 100 proceeds to step S16. On the other hand, if it is determined that the elapsed time before the frost layer thickness calculation has not passed the defrost prohibition time τ2, then whether or not the elapsed time before the frost layer thickness calculation has passed the defrost prohibition time τ2 is determined. Monitor.

ここで、除霜禁止時間τ2は、例えば、前回の除霜運転時間に基づいて設定してもよいし、又は、前回の除霜運転開始直前の霜層厚さに基づいて設定してもよい。これによって、前回の運転状況に基づいて、除霜運転の開始判定を適切なタイミングで実施することができる。また、上記のように、除霜禁止時間τ2を設けることによって、誤判定による除霜運転開始を回避することが可能となる。   Here, the defrosting prohibition time τ2 may be set based on the previous defrosting operation time, or may be set based on the frost layer thickness immediately before the start of the previous defrosting operation, for example. . Thereby, based on the last driving | running condition, the start determination of a defrost operation can be implemented at an appropriate timing. Moreover, by providing the defrost prohibition time τ2 as described above, it is possible to avoid the start of the defrost operation due to an erroneous determination.

除霜禁止時間τ2を、前回の除霜運転時間に基づいて設定する場合、制御部100は、前回の除霜運転時間が長い場合、今回の蒸発器5における着霜量についても多いものと判断して、除霜禁止時間τ2を短く設定する。一方、制御部100は、前回の除霜運転時間が短い場合、今回の蒸発器5における着霜量についても少ないものと判断して、除霜禁止時間τ2を長く設定する。例えば、制御部100は、前回の除霜運転時間が2分以下の場合は、着霜量が少ないため、除霜禁止時間τ2を60分に設定し、一方、前回の除霜運転時間が2分よりも長い場合は、着霜量が多いため、除霜禁止時間τ2を30分に設定する。
なお、上記のように、制御部100は、前回の除霜運転時間から学習して、除霜禁止時間τ2を設定するものの他、予め除霜禁止時間τ2を、除霜運転における除霜方式、又は、ヒートポンプ装置の個々の機器特性に基づいて設定するものとしてもよい。
When the defrosting prohibition time τ2 is set based on the previous defrosting operation time, the control unit 100 determines that the amount of frost formation in the current evaporator 5 is large when the previous defrosting operation time is long. Then, the defrosting prohibition time τ2 is set short. On the other hand, when the last defrosting operation time is short, the control unit 100 determines that the amount of frost formation in the current evaporator 5 is also small, and sets the defrosting prohibition time τ2 to be long. For example, when the last defrosting operation time is 2 minutes or less, the control unit 100 sets the defrosting prohibition time τ2 to 60 minutes because the amount of frost formation is small, while the previous defrosting operation time is 2 When it is longer than minutes, the amount of frost formation is large, so the defrosting prohibition time τ2 is set to 30 minutes.
As described above, the control unit 100 learns from the previous defrosting operation time and sets the defrosting prohibition time τ2, in addition to the defrosting prohibition time τ2 in advance, the defrosting method in the defrosting operation, Or it is good also as what sets based on the individual apparatus characteristic of a heat pump apparatus.

また、除霜禁止時間τ2を、前回の除霜運転開始直前の霜層厚さに基づいて設定する場合、制御部100は、前回の除霜運転開始直前において、前述の式(11)によって算出されるフィン閉塞率fbが大きい場合、今回の蒸発器5における着霜量についても多いものと判断して、除霜禁止時間τ2を短く設定する。一方、制御部100は、前回の除霜運転開始直前において、式(11)によって算出されるフィン閉塞率fbが小さい場合、今回の蒸発器5における着霜量についても少ないものと判断して、除霜禁止時間τ2を長く設定する。例えば、制御部100は、前回のフィン閉塞率fbが50%以下の場合は、着霜量が少ないため、除霜禁止時間τ2を60分に設定し、一方、前回のフィン閉塞率fbが50%よりも大きい場合は、着霜量が多いため、除霜禁止時間τ2を30分に設定する。
なお、上記のように、制御部100は、前回の除霜運転開始直前の霜層厚さを示すフィン閉塞率fbから学習して、除霜禁止時間τ2を設定するものの他、予め除霜禁止時間τ2を、除霜運転における除霜方式、又は、ヒートポンプ装置の個々の機器特性に基づいて設定するものとしてもよい。
Further, when the defrosting prohibition time τ2 is set based on the frost layer thickness immediately before the start of the previous defrosting operation, the control unit 100 calculates the above-described equation (11) immediately before the start of the previous defrosting operation. When the fin closing rate fb to be performed is large, it is determined that the amount of frost formation in the current evaporator 5 is large, and the defrosting prohibition time τ2 is set short. On the other hand, when the fin blockage rate fb calculated by the equation (11) is small immediately before the start of the previous defrosting operation, the control unit 100 determines that the amount of frost formation in the current evaporator 5 is also small, The defrosting prohibition time τ2 is set longer. For example, when the previous fin blockage rate fb is 50% or less, the control unit 100 sets the defrosting prohibition time τ2 to 60 minutes because the frost formation amount is small, while the previous fin blockage rate fb is 50. When it is larger than%, since the amount of frost formation is large, the defrosting prohibition time τ2 is set to 30 minutes.
In addition, as described above, the control unit 100 learns from the fin blockage rate fb indicating the frost layer thickness immediately before the start of the previous defrosting operation and sets the defrosting prohibition time τ2 in addition to the defrosting prohibition in advance. The time τ2 may be set based on the defrosting method in the defrosting operation or the individual device characteristics of the heat pump device.

(S16)
除霜禁止時間τ2経過後、制御部100は、その時点における蒸発器吸込空気温度Ta、蒸発圧力Pe、凝縮圧力Pc、膨張弁開度P、及び膨張弁入口温度Tscを各検出手段から受信する。演算部102は、上記の蒸発圧力Pe、凝縮圧力Pc、膨張弁開度P及び膨張弁入口温度Tscに基づいて、式(1)によって除霜禁止時間τ2経過時の冷媒流量Grを算出する。そして、演算部102は、上記の蒸発圧力Peに基づいて、蒸発温度Teを算出する。
(S16)
After the defrosting prohibition time τ2 has elapsed, the control unit 100 receives the evaporator intake air temperature Ta, the evaporation pressure Pe, the condensation pressure Pc, the expansion valve opening degree P, and the expansion valve inlet temperature Tsc from each detection means at that time. . Based on the evaporation pressure Pe, the condensation pressure Pc, the expansion valve opening P, and the expansion valve inlet temperature Tsc, the calculation unit 102 calculates the refrigerant flow rate Gr at the time when the defrosting prohibition time τ2 has elapsed according to the equation (1). And the calculating part 102 calculates evaporation temperature Te based on said evaporation pressure Pe.

(S17)
演算部102は、実施の形態1におけるステップS5の処理と同様に、蒸発器5における除霜禁止時間τ2経過時の霜層厚さt_frostを算出する。
(S17)
The calculation unit 102 calculates the frost layer thickness t_frost when the defrosting prohibition time τ <b> 2 has elapsed in the evaporator 5, similarly to the process of step S <b> 5 in the first embodiment.

(S18)
演算部102は、ステップS17において算出した霜層厚さt_frostが、所定の閾値まで成長しているか否か判定する。具体的には、演算部102は、霜層厚さt_frostが所定の閾値以上であると判定した場合は、ステップS20へ進む。一方、霜層厚さt_frostが所定の閾値未満であると判定した場合は、ステップS19へ進む。
なお、上記の閾値としては、例えば、無着霜時の能力の90%まで低下する霜層厚さとしてもよい。
また、上記の判定においては、霜層厚さt_frostについて閾値判定を実施するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、演算部102は、式(11)によってフィン閉塞率fbを算出し、このフィン閉塞率fbについて閾値判定するものとしてもよい。
(S18)
The calculating part 102 determines whether the frost layer thickness t_frost calculated in step S17 has grown to the predetermined threshold value. Specifically, when the arithmetic unit 102 determines that the frost layer thickness t_frost is equal to or greater than a predetermined threshold value, the calculation unit 102 proceeds to step S20. On the other hand, when it determines with frost layer thickness t_frost being less than a predetermined threshold value, it progresses to step S19.
In addition, as said threshold value, you may be set as the frost layer thickness reduced to 90% of the capability at the time of non-frosting, for example.
In the above determination, the threshold value determination is performed for the frost layer thickness t_frost. However, the present invention is not limited to this. For example, the calculation unit 102 calculates the fin blockage rate fb according to Equation (11). It is also possible to calculate and determine the threshold value for the fin blockage rate fb.

(S19)
制御部100は、タイマー103によってカウントされる霜層厚さ算出前経過時間が運転最大時間τ3を経過したか否か判定する。制御部100は、この霜層厚さ算出前経過時間が運転最大時間τ3を経過したと判定した場合は、ステップS20へ進む。一方、霜層厚さ算出前経過時間が運転最大時間τ3を経過していないと判定した場合は、ステップS16へ戻る。
(S19)
The control unit 100 determines whether or not the frost layer thickness calculation elapsed time counted by the timer 103 has passed the maximum operation time τ3. When it is determined that the elapsed time before calculation of the frost layer thickness has passed the maximum operation time τ3, the control unit 100 proceeds to step S20. On the other hand, if it is determined that the elapsed time before the frost layer thickness calculation has not exceeded the maximum operation time τ3, the process returns to step S16.

ここで、運転最大時間τ3は、例えば、前回の除霜運転時間に基づいて設定してもよいし、又は、前回の除霜運転開始直前の霜層厚さに基づいて設定してもよい。これによって、誤判定して除霜運転が実施されないという状況を回避することができる。   Here, the maximum operation time τ3 may be set, for example, based on the previous defrosting operation time, or may be set based on the frost layer thickness immediately before the start of the previous defrosting operation. As a result, it is possible to avoid a situation in which the defrosting operation is not performed due to an erroneous determination.

運転最大時間τ3を、前回の除霜運転時間に基づいて設定する場合、制御部100は、前回の除霜運転時間が長い場合、今回の蒸発器5における着霜量についても多いものと判断して、運転最大時間τ3を短く設定する。一方、制御部100は、前回の除霜運転時間が短い場合、今回の蒸発器5における着霜量についても少ないものと判断して、運転最大時間τ3を長く設定する。例えば、制御部100は、前回の除霜運転時間が2分以下の場合は、着霜量が少ないため、運転最大時間τ3を240分に設定し、一方、前回の除霜運転時間が2分よりも長い場合は、着霜量が多いため、運転最大時間τ3を120分に設定する。
なお、上記のように、制御部100は、前回の除霜運転時間から学習して、運転最大時間τ3を設定するものの他、予め運転最大時間τ3を、除霜運転における除霜方式、又は、ヒートポンプ装置の個々の機器特性に基づいて設定するものとしてもよい。
When the operation maximum time τ3 is set based on the previous defrosting operation time, the control unit 100 determines that the amount of frost formation in the current evaporator 5 is large when the previous defrosting operation time is long. Thus, the maximum operation time τ3 is set short. On the other hand, when the last defrosting operation time is short, the control unit 100 determines that the amount of frost formation in the current evaporator 5 is also small, and sets the maximum operation time τ3 to be long. For example, when the last defrosting operation time is 2 minutes or less, the control unit 100 sets the maximum operation time τ3 to 240 minutes because the amount of frost formation is small, while the previous defrosting operation time is 2 minutes. In the case where it is longer than this, since the amount of frost formation is large, the operation maximum time τ3 is set to 120 minutes.
As described above, the control unit 100 learns from the previous defrosting operation time and sets the operation maximum time τ3, in addition to the operation maximum time τ3 in advance, the defrosting method in the defrosting operation, or It is good also as what sets based on the individual apparatus characteristic of a heat pump apparatus.

また、運転最大時間τ3を、前回の除霜運転開始直前の霜層厚さに基づいて設定する場合、制御部100は、前回の除霜運転開始直前において、前述の式(11)によって算出されるフィン閉塞率fbが大きい場合、今回の蒸発器5における着霜量についても多いものと判断して、運転最大時間τ3を短く設定する。一方、制御部100は、前回の除霜運転開始直前において、式(11)によって算出されるフィン閉塞率fbが小さい場合、今回の蒸発器5における着霜量についても少ないものと判断して、運転最大時間τ3を長く設定する。例えば、制御部100は、前回のフィン閉塞率fbが50%以下の場合は、着霜量が少ないため、運転最大時間τ3を240分に設定し、一方、前回のフィン閉塞率fbが50%よりも大きい場合は、着霜量が多いため、運転最大時間τ3を120分に設定する。
なお、上記のように、制御部100は、前回の除霜運転開始直前の霜層厚さを示すフィン閉塞率fbから学習して、運転最大時間τ3を設定するものの他、予め運転最大時間τ3を、除霜運転における除霜方式、又は、ヒートポンプ装置の個々の機器特性に基づいて設定するものとしてもよい。
(S20)
制御部100は、除霜運転を開始する。
When setting the maximum operation time τ3 based on the frost layer thickness immediately before the start of the previous defrosting operation, the control unit 100 is calculated by the above-described equation (11) immediately before the start of the previous defrosting operation. When the fin closing rate fb is large, it is determined that the amount of frost formation in the current evaporator 5 is also large, and the maximum operation time τ3 is set short. On the other hand, when the fin blockage rate fb calculated by the equation (11) is small immediately before the start of the previous defrosting operation, the control unit 100 determines that the amount of frost formation in the current evaporator 5 is also small, Set the maximum operation time τ3 longer. For example, when the previous fin blockage rate fb is 50% or less, the control unit 100 sets the maximum operation time τ3 to 240 minutes because the amount of frost formation is small, while the previous fin blockage rate fb is 50%. Is larger, the maximum frosting amount is set, so the maximum operation time τ3 is set to 120 minutes.
Note that, as described above, the control unit 100 learns from the fin blockage rate fb indicating the frost layer thickness immediately before the start of the previous defrosting operation and sets the operation maximum time τ3, or in advance the operation maximum time τ3. May be set based on the defrosting method in the defrosting operation or the individual device characteristics of the heat pump device.
(S20)
The control unit 100 starts the defrosting operation.

(実施の形態2の効果)
以上の構成及び動作のように、通常運転が開始されてから冷凍サイクルが十分安定するまでの時間である判定開始時間τ1を設けることによって、冷凍サイクルが安定しないタイミングでの開始判定動作をすることを回避することができ、開始判定動作の精度を向上させることができる。
また、蒸発器5における霜層厚さt_frostを算出するまでに除霜禁止時間τ2を設けることによって、誤判定による除霜運転開始を回避することが可能となる。また、前回の除霜運転時間、又は前回の除霜運転開始直前の霜層厚さ等の前回の運転状況に基づいて、除霜禁止時間τ2を設定することによって、除霜運転の開始判定を適切なタイミングで実施することができる。
さらに、除霜運転開始までの最大時間である運転最大時間τ3を設けることによって、誤判定して除霜運転が実施されないという状況を回避することができる。
(Effect of Embodiment 2)
As in the above configuration and operation, the start determination operation is performed at a timing when the refrigeration cycle is not stabilized by providing the determination start time τ1 that is the time from the start of normal operation until the refrigeration cycle is sufficiently stabilized. Can be avoided, and the accuracy of the start determination operation can be improved.
In addition, by providing the defrosting prohibition time τ2 before calculating the frost layer thickness t_frost in the evaporator 5, it is possible to avoid the start of the defrosting operation due to erroneous determination. In addition, the defrosting operation start determination is made by setting the defrosting prohibition time τ2 based on the previous defrosting operation time or the previous operation state such as the frost layer thickness immediately before the start of the previous defrosting operation. It can be implemented at an appropriate timing.
Furthermore, by providing the maximum operation time τ3 that is the maximum time until the start of the defrosting operation, it is possible to avoid a situation in which the defrosting operation is not performed due to an erroneous determination.

なお、上記の除霜禁止時間τ2又は運転最大時間τ3を前回の運転状況から学習して、算出する場合、例えば、以下のように算出するものとしてもよい。まず、図10で示されるように通常運転時間と蒸発器5の霜層厚さが比例関係にあるものとして、演算部102は、前回の通常運転時間τ0と、その時の除霜運転開始直前の霜層厚さt_frost0とを用いて、下記の式(12)から霜層厚さ成長速度Vtfを算出する。   In addition, when learning and calculating said defrosting prohibition time (tau) 2 or driving | operation maximum time (tau) 3 from the last driving | running condition, it is good also as what is calculated as follows, for example. First, as shown in FIG. 10, assuming that the normal operation time and the frost layer thickness of the evaporator 5 are in a proportional relationship, the calculation unit 102 calculates the previous normal operation time τ 0 and immediately before the start of the defrost operation at that time. The frost layer thickness growth rate Vtf is calculated from the following equation (12) using the frost layer thickness t_frost0.

Vtf=t_frost0/τ0 (12)   Vtf = t_frost0 / τ0 (12)

そして、演算部102は、算出した霜層厚さ成長速度Vtfに基づいて、例えば、フィン閉塞率fbが50%になる霜層厚さに成長するまでの時間を算出して、その時間を除霜禁止時間τ2に設定するものとしてもよい。また、演算部102は、算出した霜層厚さ成長速度Vtfに基づいて、例えば、フィン閉塞率fbが90%になる霜層厚さに成長するまでの時間を算出して、その時間を運転最大時間τ3に設定するものとしてもよい。   Then, based on the calculated frost layer thickness growth rate Vtf, the calculation unit 102 calculates, for example, a time until the fin layer thickness fb reaches 50% and grows to a frost layer thickness, and removes the time. It is good also as what is set to frost prohibition time (tau) 2. Further, based on the calculated frost layer thickness growth rate Vtf, the calculation unit 102 calculates, for example, the time until the frost layer thickness where the fin blockage rate fb is 90% and grows, and operates the time. The maximum time τ3 may be set.

このように、蒸発器5における着霜量により除霜禁止時間τ2を変化させて設定することによって、不必要な判定の実施を開始し、判定開始を最小限にとどめることが可能となり、より精度の高い判定が可能となる。また、蒸発器5における着霜量により運転最大時間τ3を変化させて設定することによって、誤判定により除霜運転が実施されないという状況を回避できるだけでなく、適切な運転最大時間τ3を設定でき、無駄な除霜運転を回避できる。   In this way, by setting the defrosting prohibition time τ2 by changing the amount of frost formation in the evaporator 5, it is possible to start unnecessary determinations and minimize the start of determination, and more accurately. A high determination can be made. In addition, by setting the operation maximum time τ3 by changing the amount of frost formation in the evaporator 5, not only the situation where the defrosting operation is not performed due to an erroneous determination can be avoided, but an appropriate operation maximum time τ3 can be set, Useless defrosting operation can be avoided.

また、本実施の形態に係るヒートポンプ装置の動作においては、タイマー103は、ステップS14において、蒸発器吸込空気温度Ta_i、蒸発温度Te_i及び冷媒流量Gr_iが設定されてから霜層厚さ算出前経過時間を、カウントしている動作としているが、これに限定されるものではなく、判定開始前経過時間のように、通常運転が開始されてからカウントを開始する動作としてもよい。   Further, in the operation of the heat pump device according to the present embodiment, the timer 103 determines the elapsed time before calculating the frost layer thickness after the evaporator intake air temperature Ta_i, the evaporation temperature Te_i, and the refrigerant flow rate Gr_i are set in step S14. However, the present invention is not limited to this, and may be an operation that starts counting after normal operation is started, such as the elapsed time before the start of determination.

さらに、本実施の形態に係るヒートポンプ装置の動作においては、判定開始時間τ1を設けることによって、通常運転が開始された後に冷凍サイクルを安定化させ、除霜禁止時間τ2を設けることによって、霜層厚さt_frostを算出するまでの時間を設定し、さらに、運転最大時間τ3を設けることによって、除霜運転を開始させるまでの経過時間の上限値を設定しているが、これら判定開始時間τ1、除霜禁止時間τ2及び運転最大時間τ3のすべてを設けることに限定されるものではなく、いずれかが設けられる動作としてもよい。   Furthermore, in the operation of the heat pump device according to the present embodiment, by providing the determination start time τ1, the refrigeration cycle is stabilized after the normal operation is started, and by providing the defrosting prohibition time τ2, the frost layer The time until the thickness t_frost is calculated is set, and the upper limit value of the elapsed time until the defrosting operation is started is set by providing the operation maximum time τ3. These determination start times τ1, The present invention is not limited to providing all of the defrosting prohibition time τ2 and the maximum operation time τ3, and any one of them may be provided.

実施の形態3.
本実施の形態に係るヒートポンプ装置について、実施の形態1及び実施の形態2に係るヒートポンプ装置の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。
Embodiment 3 FIG.
The heat pump apparatus according to the present embodiment will be described focusing on differences from the configuration and operation of the heat pump apparatus according to the first and second embodiments.

(ヒートポンプ装置の構成)
図11は、本発明の実施の形態3に係るヒートポンプ装置の蒸発器5の構成図である。
図11で示されるように、本実施の形態に係る蒸発器5において空気が入り込む面の近傍に風速検出手段21が設置されている。この風速検出手段21は、制御部100に接続されており、蒸発器5に通過する空気の風速を検出し、その風速情報を制御部100に送信する。また、本実施の形態に係るヒートポンプ装置は、実施の形態1又は実施の形態2に係るヒートポンプ装置における蒸発器吸込空気温度検出手段8、蒸発器冷媒圧力検出手段9、凝縮器冷媒圧力検出手段10、膨張弁開度検出手段11及び膨張弁入口冷媒温度検出手段12は備えられていない。その他の構成は、実施の形態1及び実施の形態2に係るヒートポンプ装置と同様の構成である。
(Configuration of heat pump device)
FIG. 11 is a configuration diagram of the evaporator 5 of the heat pump device according to Embodiment 3 of the present invention.
As shown in FIG. 11, wind speed detecting means 21 is installed in the vicinity of the surface into which air enters in evaporator 5 according to the present embodiment. The wind speed detection means 21 is connected to the control unit 100, detects the wind speed of the air passing through the evaporator 5, and transmits the wind speed information to the control unit 100. Further, the heat pump device according to the present embodiment includes an evaporator suction air temperature detection means 8, an evaporator refrigerant pressure detection means 9, and a condenser refrigerant pressure detection means 10 in the heat pump device according to the first or second embodiment. The expansion valve opening degree detection means 11 and the expansion valve inlet refrigerant temperature detection means 12 are not provided. Other configurations are the same as those of the heat pump device according to the first and second embodiments.

(ヒートポンプ装置の除霜運転の開始判定動作)
以上のような構成によって、制御部100の演算部102は、図11で示される幅W及び高さHから、蒸発器5において空気が入り込む前面を空気が通過する通過面積を算出し、この通過面積、及び風速検出手段21によって検出される風速に基づいて、式(3)によらずに、容易に風量Vaを算出することができる。
(Start determination operation of defrosting operation of heat pump device)
With the configuration as described above, the calculation unit 102 of the control unit 100 calculates the passage area through which air passes through the front surface where air enters in the evaporator 5 from the width W and the height H shown in FIG. Based on the area and the wind speed detected by the wind speed detecting means 21, the air volume Va can be easily calculated without using the equation (3).

(実施の形態3の効果)
以上の構成によって、演算部102は、風量Vaを、実施の形態1又は実施の形態2に係るヒートポンプ装置におけるような蒸発器吸込空気温度検出手段8によって検出される蒸発温度Te、蒸発器冷媒圧力検出手段9によって検出される蒸発器吸込空気温度Ta、凝縮器冷媒圧力検出手段10によって検出される凝縮圧力Pc、膨張弁開度検出手段11によって検出される膨張弁開度P、及び膨張弁入口冷媒温度検出手段12によって検出される膨張弁入口温度Tscを用いずに算出することができる。したがって、実施の形態1又は実施の形態2に係るヒートポンプ装置におけるような蒸発器吸込空気温度検出手段8、蒸発器冷媒圧力検出手段9、凝縮器冷媒圧力検出手段10、膨張弁開度検出手段11及び膨張弁入口冷媒温度検出手段12を不要とすることができ、全体としては、実施の形態1又は実施の形態2に係るヒートポンプ装置と比較して、検出手段を4つ減らすことが可能となる。
(Effect of Embodiment 3)
With the above configuration, the calculation unit 102 calculates the air volume Va from the evaporation temperature Te and the evaporator refrigerant pressure detected by the evaporator intake air temperature detection means 8 as in the heat pump device according to the first or second embodiment. The evaporator suction air temperature Ta detected by the detection means 9, the condensation pressure Pc detected by the condenser refrigerant pressure detection means 10, the expansion valve opening P detected by the expansion valve opening detection means 11, and the expansion valve inlet It can be calculated without using the expansion valve inlet temperature Tsc detected by the refrigerant temperature detecting means 12. Therefore, the evaporator suction air temperature detection means 8, the evaporator refrigerant pressure detection means 9, the condenser refrigerant pressure detection means 10, and the expansion valve opening degree detection means 11 as in the heat pump device according to the first or second embodiment. In addition, the expansion valve inlet refrigerant temperature detection means 12 can be eliminated, and as a whole, the number of detection means can be reduced by four compared to the heat pump device according to the first or second embodiment. .

なお、上記のように、蒸発器吸込空気温度検出手段8、蒸発器冷媒圧力検出手段9、凝縮器冷媒圧力検出手段10、膨張弁開度検出手段11及び膨張弁入口冷媒温度検出手段12を備えないものとしているが、風量Vaを算出するためにはこれらが不要ということであって、その他の目的で使用する場合であれば備えられてもよいのは言うまでもない。   As described above, the evaporator intake air temperature detection means 8, the evaporator refrigerant pressure detection means 9, the condenser refrigerant pressure detection means 10, the expansion valve opening degree detection means 11, and the expansion valve inlet refrigerant temperature detection means 12 are provided. These are not necessary to calculate the air volume Va, but needless to say, they may be provided if they are used for other purposes.

実施の形態4.
本実施の形態に係るヒートポンプ装置について、実施の形態1及び実施の形態2に係るヒートポンプ装置の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。
Embodiment 4 FIG.
The heat pump apparatus according to the present embodiment will be described focusing on differences from the configuration and operation of the heat pump apparatus according to the first and second embodiments.

(ヒートポンプ装置の構成)
図12は、本発明の実施の形態4に係るヒートポンプ装置の蒸発器5及び蒸発器用ファン7の構成図である。
図12で示されるように、本実施の形態に係る蒸発器用ファン7には、ファン入力検出手段22が内蔵されている。このファン入力検出手段22は、制御部100に接続されており、蒸発器用ファン7の回転駆動の際に流れる電流を検出し、その電流情報を制御部100に送信する。また、本実施の形態に係るヒートポンプ装置は、実施の形態1又は実施の形態2に係るヒートポンプ装置における蒸発器吸込空気温度検出手段8、蒸発器冷媒圧力検出手段9、凝縮器冷媒圧力検出手段10、膨張弁開度検出手段11及び膨張弁入口冷媒温度検出手段12は備えられていない。その他の構成は、実施の形態1及び実施の形態2に係るヒートポンプ装置と同様の構成である。
(Configuration of heat pump device)
FIG. 12 is a configuration diagram of the evaporator 5 and the evaporator fan 7 of the heat pump apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
As shown in FIG. 12, the fan input detecting means 22 is built in the evaporator fan 7 according to the present embodiment. The fan input detection unit 22 is connected to the control unit 100, detects a current that flows when the evaporator fan 7 is rotationally driven, and transmits the current information to the control unit 100. Further, the heat pump device according to the present embodiment includes an evaporator suction air temperature detection means 8, an evaporator refrigerant pressure detection means 9, and a condenser refrigerant pressure detection means 10 in the heat pump device according to the first or second embodiment. The expansion valve opening degree detection means 11 and the expansion valve inlet refrigerant temperature detection means 12 are not provided. Other configurations are the same as those of the heat pump device according to the first and second embodiments.

(ヒートポンプ装置の除霜運転の開始判定動作)
以上のような構成によって、制御部100の演算部102は、蒸発器5において着霜が進んで通風抵抗が増加し、それに伴って圧力損失が増加した場合に、同じファン回転数を得ようとすると、蒸発器用ファン7に流れる電流が増加するので、その圧力損失と電流値との関係から、圧力損失ΔPが得られ、この圧力損失ΔPに基づいて、図6で示される関係から、風量Vaを求めることができる。
(Start determination operation of defrosting operation of heat pump device)
With the configuration as described above, the calculation unit 102 of the control unit 100 tries to obtain the same fan rotation speed when frosting progresses in the evaporator 5 and the ventilation resistance increases and the pressure loss increases accordingly. Then, since the current flowing through the evaporator fan 7 increases, the pressure loss ΔP is obtained from the relationship between the pressure loss and the current value. Based on the pressure loss ΔP, the air volume Va is obtained from the relationship shown in FIG. Can be requested.

(実施の形態4の効果)
以上の構成によって、演算部102は、風量Vaを、実施の形態1又は実施の形態2に係るヒートポンプ装置におけるような蒸発器吸込空気温度検出手段8によって検出される蒸発温度Te、蒸発器冷媒圧力検出手段9によって検出される蒸発器吸込空気温度Ta、凝縮器冷媒圧力検出手段10によって検出される凝縮圧力Pc、膨張弁開度検出手段11によって検出される膨張弁開度P、及び膨張弁入口冷媒温度検出手段12によって検出される膨張弁入口温度Tscを用いずに求めることができる。したがって、実施の形態1又は実施の形態2に係るヒートポンプ装置におけるような蒸発器吸込空気温度検出手段8、蒸発器冷媒圧力検出手段9、凝縮器冷媒圧力検出手段10、膨張弁開度検出手段11及び膨張弁入口冷媒温度検出手段12を不要とすることができ、全体としては、実施の形態1又は実施の形態2に係るヒートポンプ装置と比較して、検出手段を4つ減らすことが可能となる。
(Effect of Embodiment 4)
With the above configuration, the calculation unit 102 calculates the air volume Va from the evaporation temperature Te and the evaporator refrigerant pressure detected by the evaporator intake air temperature detection means 8 as in the heat pump device according to the first or second embodiment. The evaporator suction air temperature Ta detected by the detection means 9, the condensation pressure Pc detected by the condenser refrigerant pressure detection means 10, the expansion valve opening P detected by the expansion valve opening detection means 11, and the expansion valve inlet It can be obtained without using the expansion valve inlet temperature Tsc detected by the refrigerant temperature detecting means 12. Therefore, the evaporator suction air temperature detection means 8, the evaporator refrigerant pressure detection means 9, the condenser refrigerant pressure detection means 10, and the expansion valve opening degree detection means 11 as in the heat pump device according to the first or second embodiment. In addition, the expansion valve inlet refrigerant temperature detection means 12 can be eliminated, and as a whole, the number of detection means can be reduced by four compared to the heat pump device according to the first or second embodiment. .

なお、上記のように、蒸発器吸込空気温度検出手段8、蒸発器冷媒圧力検出手段9、凝縮器冷媒圧力検出手段10、膨張弁開度検出手段11及び膨張弁入口冷媒温度検出手段12を備えないものとしているが、風量Vaを算出するためにはこれらが不要ということであって、その他の目的で使用する場合であれば備えられてもよいのは言うまでもない。   As described above, the evaporator intake air temperature detection means 8, the evaporator refrigerant pressure detection means 9, the condenser refrigerant pressure detection means 10, the expansion valve opening degree detection means 11, and the expansion valve inlet refrigerant temperature detection means 12 are provided. These are not necessary to calculate the air volume Va, but needless to say, they may be provided if they are used for other purposes.

実施の形態5.
本実施の形態に係るヒートポンプ装置について、実施の形態1及び実施の形態2に係るヒートポンプ装置の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。
Embodiment 5 FIG.
The heat pump apparatus according to the present embodiment will be described focusing on differences from the configuration and operation of the heat pump apparatus according to the first and second embodiments.

(ヒートポンプ装置の構成)
図13は、本発明の実施の形態5に係るヒートポンプ装置の冷媒回路の概略構成図である。
図13で示されるように、本実施の形態に係るヒートポンプ装置は、圧縮機1の吸入側の冷媒配管に圧縮機吸入冷媒温度検出手段23及び圧縮機吸入冷媒圧力検出手段24を備えている。この圧縮機吸入冷媒温度検出手段23及び圧縮機吸入冷媒圧力検出手段24は、制御部100に接続されている。このうち、圧縮機吸入冷媒温度検出手段23は、圧縮機1に吸入される冷媒の温度を検出し、その温度情報を制御部100に送信する。また、圧縮機吸入冷媒圧力検出手段24は、圧縮機1に吸入される冷媒の圧力を検出し、その圧力情報を制御部100に送信する。また、本実施の形態に係るヒートポンプ装置は、実施の形態1又は実施の形態2に係るヒートポンプ装置における凝縮器冷媒圧力検出手段10、膨張弁開度検出手段11及び膨張弁入口冷媒温度検出手段12は備えられていない。その他の構成は、実施の形態1及び実施の形態2に係るヒートポンプ装置と同様の構成である。
(Configuration of heat pump device)
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a refrigerant circuit of a heat pump device according to Embodiment 5 of the present invention.
As shown in FIG. 13, the heat pump device according to the present embodiment includes a compressor suction refrigerant temperature detection means 23 and a compressor suction refrigerant pressure detection means 24 in the refrigerant pipe on the suction side of the compressor 1. The compressor suction refrigerant temperature detection means 23 and the compressor suction refrigerant pressure detection means 24 are connected to the control unit 100. Among these, the compressor suction refrigerant temperature detection means 23 detects the temperature of the refrigerant sucked into the compressor 1 and transmits the temperature information to the control unit 100. The compressor suction refrigerant pressure detection means 24 detects the pressure of the refrigerant sucked into the compressor 1 and transmits the pressure information to the control unit 100. Further, the heat pump device according to the present embodiment includes the condenser refrigerant pressure detection means 10, the expansion valve opening degree detection means 11, and the expansion valve inlet refrigerant temperature detection means 12 in the heat pump device according to the first embodiment or the second embodiment. Is not provided. Other configurations are the same as those of the heat pump device according to the first and second embodiments.

(ヒートポンプ装置の除霜運転の開始判定動作)
以上のような構成によって、制御部100の演算部102は、前述の式(1)で示されるように膨張弁開度P等によらずに、圧縮機吸入冷媒温度検出手段23によって検出される冷媒温度、及び圧縮機吸入冷媒圧力検出手段24によって検出される冷媒圧力に基づいて圧縮機1に吸入される冷媒の密度を算出し、この冷媒密度、圧縮機1の周波数、及びその排除容積に基づいて、冷媒流量Grを算出する。
(Start determination operation of defrosting operation of heat pump device)
With the configuration as described above, the calculation unit 102 of the control unit 100 is detected by the compressor intake refrigerant temperature detection means 23 without depending on the expansion valve opening P or the like as shown in the above-described equation (1). The density of the refrigerant sucked into the compressor 1 is calculated based on the refrigerant temperature and the refrigerant pressure detected by the compressor suction refrigerant pressure detecting means 24, and the refrigerant density, the frequency of the compressor 1, and the excluded volume are calculated. Based on this, the refrigerant flow rate Gr is calculated.

(実施の形態5の効果)
以上の構成のように、圧縮機吸入冷媒温度検出手段23及び圧縮機吸入冷媒圧力検出手段24が備えられることによって、演算部102は、冷媒流量Grを算出することができるので、実施の形態1又は実施の形態2に係るヒートポンプ装置におけるような凝縮器冷媒圧力検出手段10、膨張弁開度検出手段11及び膨張弁入口冷媒温度検出手段12を不要とすることができ、全体としては、実施の形態1又は実施の形態2に係るヒートポンプ装置と比較して、検出手段を1つ減らすことが可能となる。
(Effect of Embodiment 5)
Since the calculation unit 102 can calculate the refrigerant flow rate Gr by providing the compressor intake refrigerant temperature detection unit 23 and the compressor intake refrigerant pressure detection unit 24 as described above, Embodiment 1 Alternatively, the condenser refrigerant pressure detection means 10, the expansion valve opening degree detection means 11 and the expansion valve inlet refrigerant temperature detection means 12 as in the heat pump device according to the second embodiment can be dispensed with. Compared to the heat pump device according to the first or second embodiment, the number of detection means can be reduced by one.

なお、上記のように、凝縮器冷媒圧力検出手段10、膨張弁開度検出手段11及び膨張弁入口冷媒温度検出手段12を備えないものとしているが、冷媒流量Grを算出するためにはこれらが不要ということであって、その他の目的で使用する場合であれば備えられてもよいのは言うまでもない。   As described above, the condenser refrigerant pressure detecting means 10, the expansion valve opening degree detecting means 11, and the expansion valve inlet refrigerant temperature detecting means 12 are not provided, but these are used for calculating the refrigerant flow rate Gr. Needless to say, it may be provided if it is used for other purposes.

実施の形態6.
本実施の形態に係るヒートポンプ装置について、実施の形態1及び実施の形態2に係るヒートポンプ装置の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。
Embodiment 6 FIG.
The heat pump apparatus according to the present embodiment will be described focusing on differences from the configuration and operation of the heat pump apparatus according to the first and second embodiments.

(ヒートポンプ装置の構成)
図14は、本発明の実施の形態6に係るヒートポンプ装置の冷媒回路の概略構成図である。
図14で示されるように、本実施の形態に係るヒートポンプ装置は、凝縮器3と膨張弁4との間に冷媒流量計25を備えている。この冷媒流量計25は、制御部100に接続されており、凝縮器3から流出する液冷媒の流量を検出し、その冷媒流量情報を制御部100に送信する。また、本実施の形態に係るヒートポンプ装置は、実施の形態1又は実施の形態2に係るヒートポンプ装置における凝縮器冷媒圧力検出手段10、膨張弁開度検出手段11及び膨張弁入口冷媒温度検出手段12は備えられていない。その他の構成は、実施の形態1及び実施の形態2に係るヒートポンプ装置と同様の構成である。
(Configuration of heat pump device)
FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a refrigerant circuit of a heat pump device according to Embodiment 6 of the present invention.
As shown in FIG. 14, the heat pump device according to the present embodiment includes a refrigerant flow meter 25 between the condenser 3 and the expansion valve 4. The refrigerant flow meter 25 is connected to the control unit 100, detects the flow rate of the liquid refrigerant flowing out from the condenser 3, and transmits the refrigerant flow rate information to the control unit 100. Further, the heat pump device according to the present embodiment includes the condenser refrigerant pressure detection means 10, the expansion valve opening degree detection means 11, and the expansion valve inlet refrigerant temperature detection means 12 in the heat pump device according to the first embodiment or the second embodiment. Is not provided. Other configurations are the same as those of the heat pump device according to the first and second embodiments.

なお、冷媒流量計25は、本発明の「冷媒流量検出手段」に相当する。   The refrigerant flow meter 25 corresponds to “refrigerant flow rate detecting means” of the present invention.

(ヒートポンプ装置の除霜運転の開始判定動作)
以上のような構成によって、制御部100の演算部102は、前述の式(1)で示されるように膨張弁開度P等によらずに、冷媒流量計25から冷媒流量Grを直接得ることができる。
(Start determination operation of defrosting operation of heat pump device)
With the configuration as described above, the calculation unit 102 of the control unit 100 can directly obtain the refrigerant flow rate Gr from the refrigerant flow meter 25 without depending on the expansion valve opening P or the like as shown in the above-described equation (1). Can do.

(実施の形態6の効果)
以上の構成のように、冷媒流量計25が備えられることによって、演算部102は、冷媒流量Grを直接得ることができるので、実施の形態1又は実施の形態2に係るヒートポンプ装置におけるような凝縮器冷媒圧力検出手段10、膨張弁開度検出手段11及び膨張弁入口冷媒温度検出手段12を不要とすることができ、全体としては、実施の形態1又は実施の形態2に係るヒートポンプ装置と比較して、検出手段を2つ減らすことが可能となる。
(Effect of Embodiment 6)
Since the refrigerant flow meter 25 is provided as described above, the calculation unit 102 can directly obtain the refrigerant flow rate Gr, so that the condensation in the heat pump device according to the first embodiment or the second embodiment is performed. The refrigerant pressure detection means 10, the expansion valve opening degree detection means 11, and the expansion valve inlet refrigerant temperature detection means 12 can be eliminated, and as a whole, compared with the heat pump device according to the first or second embodiment. Thus, the number of detection means can be reduced by two.

なお、上記のように、凝縮器冷媒圧力検出手段10、膨張弁開度検出手段11及び膨張弁入口冷媒温度検出手段12を備えないものとしているが、冷媒流量Grを求めるためにはこれらが不要ということであって、その他の目的で使用する場合であれば備えられてもよいのは言うまでもない。   As described above, the condenser refrigerant pressure detecting means 10, the expansion valve opening degree detecting means 11, and the expansion valve inlet refrigerant temperature detecting means 12 are not provided, but these are not necessary for obtaining the refrigerant flow rate Gr. That is, it goes without saying that it may be provided if it is used for other purposes.

1 圧縮機、2 四方弁、3 凝縮器、4 膨張弁、5 蒸発器、6 凝縮器用ファン、6a 凝縮器用ファンモーター、7 蒸発器用ファン、7a 蒸発器用ファンモーター、8 蒸発器吸込空気温度検出手段、9 蒸発器冷媒圧力検出手段、10 凝縮器冷媒圧力検出手段、11 膨張弁開度検出手段、12 膨張弁入口冷媒温度検出手段、21 風速検出手段、22 ファン入力検出手段、23 圧縮機吸入冷媒温度検出手段、24 圧縮機吸入冷媒圧力検出手段、25 冷媒流量計、100 制御部、101 メモリー、102 演算部、103 タイマー。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor, 2 Four way valve, 3 Condenser, 4 Expansion valve, 5 Evaporator, 6 Condenser fan, 6a Condenser fan motor, 7 Evaporator fan, 7a Evaporator fan motor, 8 Evaporator intake air temperature detection means , 9 Evaporator refrigerant pressure detection means, 10 Condenser refrigerant pressure detection means, 11 Expansion valve opening degree detection means, 12 Expansion valve inlet refrigerant temperature detection means, 21 Wind speed detection means, 22 Fan input detection means, 23 Compressor suction refrigerant Temperature detection means, 24 compressor intake refrigerant pressure detection means, 25 refrigerant flow meter, 100 control unit, 101 memory, 102 calculation unit, 103 timer.

Claims (15)

圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器が冷媒配管によって環状に接続した冷媒回路と、
前記蒸発器の冷媒の飽和温度(以下、「蒸発温度」という)を検出する蒸発器温度検出手段と、
前記蒸発器に送り込まれる空気の温度(以下、「蒸発器吸込空気温度」という)を検出する蒸発器吸込空気温度検出手段と、
前記冷媒回路を流れる冷媒の流量を検出する冷媒流量検出手段と、
除霜運転を開始するか否かの除霜運転開始判定を実施する制御部と、
を備え、
該制御部は、
前記蒸発器温度検出手段によって検出された前記蒸発温度、前記蒸発器吸込空気温度検出手段によって検出された前記蒸発器吸込空気温度、及び前記冷媒流量検出手段によって検出された前記冷媒流量に基づいて、前記蒸発器を通過する空気の風量を算出し、
該風量から、前記蒸発器を通過する空気の圧力損失と前記風量との所定の関係に基づいて、前記圧力損失を導出し、
該圧力損失と、無着霜時の風量と、該風量から前記所定の関係に基づいて導出される無着霜時の圧力損失とから、前記蒸発器を通過する空気の風速を算出し、
算出した前記風量及び前記風速に基づいて、前記蒸発器に発生した霜の厚さ(以下、「霜層厚さ」という)を算出し、
該霜層厚さが所定の閾値以上である場合、除霜運転を実施させるものであり、
前記霜層厚さをt_frost、前記風量をVa、前記風速をU、前記蒸発器の高さをH、幅をW、フィン板厚をtf、フィンピッチをfpとしたとき、前記風量Vaおよび前記風速Uに基づいて、下記式により前記霜層厚さt_frostを算出することを特徴とするヒートポンプ装置。
t_frost=(U×H×W×fp−U×H×W×ft−Va×fp)/(2×U×H×W)
A refrigerant circuit in which a compressor, a condenser, an expansion device, and an evaporator are annularly connected by a refrigerant pipe;
Evaporator temperature detecting means for detecting a saturation temperature of the refrigerant of the evaporator (hereinafter referred to as "evaporation temperature");
An evaporator suction air temperature detection means for detecting a temperature of air sent to the evaporator (hereinafter referred to as “evaporator suction air temperature”);
Refrigerant flow rate detecting means for detecting the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant circuit;
A control unit that performs a defrosting operation start determination as to whether or not to start the defrosting operation;
With
The control unit
Based on the evaporation temperature detected by the evaporator temperature detection means, the evaporator intake air temperature detected by the evaporator intake air temperature detection means, and the refrigerant flow rate detected by the refrigerant flow detection means, Calculating the volume of air passing through the evaporator,
From the air volume, the pressure loss is derived based on a predetermined relationship between the pressure loss of the air passing through the evaporator and the air volume,
From the pressure loss, the air volume at the time of no frost formation, and the pressure loss at the time of no frost formation derived from the air volume based on the predetermined relationship, the wind speed of the air passing through the evaporator is calculated,
Based on the calculated air volume and the wind speed, the thickness of frost generated in the evaporator (hereinafter referred to as “frost layer thickness”) is calculated,
When the frost layer thickness is equal to or greater than a predetermined threshold, the defrosting operation is performed .
When the frost layer thickness is t_frost, the air volume is Va, the wind speed is U, the evaporator height is H, the width is W, the fin plate thickness is tf, and the fin pitch is fp, the air volume Va and the Based on the wind speed U, the frost layer thickness t_frost is calculated by the following formula.
t_frost = (U × H × W × fp−U × H × W × ft−Va × fp) / (2 × U × H × W)
圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器が冷媒配管によって環状に接続した冷媒回路と、
前記蒸発器の冷媒の飽和温度(以下、「蒸発温度」という)を検出する蒸発器温度検出手段と、
前記蒸発器に送り込まれる空気の温度(以下、「蒸発器吸込空気温度」という)を検出する蒸発器吸込空気温度検出手段と、
前記圧縮機に吸入される冷媒の温度(以下、「圧縮機冷媒温度」という)を検出する圧縮機吸入冷媒温度検出手段と、
前記圧縮機に吸入される冷媒の圧力(以下、「圧縮機冷媒圧力」という)を検出する圧縮機吸入冷媒圧力検出手段と、
前記圧縮機の周波数を検出する圧縮機周波数検出手段と、
除霜運転を開始するか否かの除霜運転開始判定を実施する制御部と、
を備え、
該制御部は、
前記圧縮機吸入冷媒温度検出手段によって検出された前記圧縮機冷媒温度、及び前記圧縮機吸入冷媒圧力検出手段によって検出された前記圧縮機冷媒圧力に基づいて、前記圧縮機に吸入される冷媒の密度を算出し、
該冷媒密度、前記圧縮機周波数検出手段によって検出された前記圧縮機の周波数、及び前記圧縮機の排除容積に基づいて、前記冷媒回路を流れる冷媒の流量を算出し、
該冷媒流量、前記蒸発器温度検出手段によって検出された前記蒸発温度、及び前記蒸発器吸込空気温度検出手段によって検出された前記蒸発器吸込空気温度に基づいて、前記蒸発器を通過する空気の風量を算出し、
該風量から、前記蒸発器を通過する空気の圧力損失と前記風量との所定の関係に基づいて、前記圧力損失を導出し、
該圧力損失と、無着霜時の風量と、該風量から前記所定の関係に基づいて導出される無着霜時の圧力損失とから、前記蒸発器を通過する空気の風速を算出し、
算出した前記風量及び前記風速に基づいて、前記蒸発器に発生した霜の厚さ(以下、「霜層厚さ」という)を算出し、
該霜層厚さが所定の閾値以上である場合、除霜運転を実施させるものであり、
前記霜層厚さをt_frost、前記風量をVa、前記風速をU、前記蒸発器の高さをH、幅をW、フィン板厚をtf、フィンピッチをfpとしたとき、前記風量Vaおよび前記風速Uに基づいて、下記式により前記霜層厚さt_frostを算出することを特徴とするヒートポンプ装置。
t_frost=(U×H×W×fp−U×H×W×ft−Va×fp)/(2×U×H×W)
A refrigerant circuit in which a compressor, a condenser, an expansion device, and an evaporator are annularly connected by a refrigerant pipe;
Evaporator temperature detecting means for detecting a saturation temperature of the refrigerant of the evaporator (hereinafter referred to as "evaporation temperature");
An evaporator suction air temperature detection means for detecting a temperature of air sent to the evaporator (hereinafter referred to as “evaporator suction air temperature”);
Compressor intake refrigerant temperature detection means for detecting the temperature of refrigerant sucked into the compressor (hereinafter referred to as “compressor refrigerant temperature”);
Compressor suction refrigerant pressure detection means for detecting the pressure of refrigerant sucked into the compressor (hereinafter referred to as “compressor refrigerant pressure”);
Compressor frequency detecting means for detecting the frequency of the compressor;
A control unit that performs a defrosting operation start determination as to whether or not to start the defrosting operation;
With
The control unit
The density of the refrigerant sucked into the compressor based on the compressor refrigerant temperature detected by the compressor intake refrigerant temperature detection means and the compressor refrigerant pressure detected by the compressor intake refrigerant pressure detection means To calculate
Based on the refrigerant density, the frequency of the compressor detected by the compressor frequency detecting means, and the excluded volume of the compressor, the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant circuit is calculated,
Based on the refrigerant flow rate, the evaporation temperature detected by the evaporator temperature detecting means, and the evaporator suction air temperature detected by the evaporator suction air temperature detecting means, the air volume passing through the evaporator To calculate
From the air volume, the pressure loss is derived based on a predetermined relationship between the pressure loss of the air passing through the evaporator and the air volume,
From the pressure loss, the air volume at the time of no frost formation, and the pressure loss at the time of no frost formation derived from the air volume based on the predetermined relationship, the wind speed of the air passing through the evaporator is calculated,
Based on the calculated air volume and the wind speed, the thickness of frost generated in the evaporator (hereinafter referred to as “frost layer thickness”) is calculated,
When the frost layer thickness is equal to or greater than a predetermined threshold, the defrosting operation is performed .
When the frost layer thickness is t_frost, the air volume is Va, the wind speed is U, the evaporator height is H, the width is W, the fin plate thickness is tf, and the fin pitch is fp, the air volume Va and the Based on the wind speed U, the frost layer thickness t_frost is calculated by the following formula.
t_frost = (U × H × W × fp−U × H × W × ft−Va × fp) / (2 × U × H × W)
前記冷媒流量検出手段は、
前記蒸発器の冷媒の圧力(以下、「蒸発圧力」という)を検出する蒸発器冷媒圧力検出手段、前記凝縮器の冷媒の圧力(以下、「凝縮圧力」という)を検出する凝縮器冷媒圧力検出手段、前記膨張装置の開度(以下、「膨張装置開度」という)を検出する膨張装置開度検出手段、及び、前記膨張装置の入口の温度(以下、「膨張装置入口温度」という)を検出する膨張装置入口冷媒温度検出手段を備え、
前記蒸発器冷媒圧力検出手段によって検出された前記蒸発圧力、前記凝縮器冷媒圧力検出手段によって検出された前記凝縮圧力、前記膨張装置開度検出手段によって検出された前記膨張装置開度、及び前記膨張装置入口冷媒温度検出手段によって検出された前記膨張装置入口温度に基づいて前記冷媒流量を算出する
ことを特徴とする請求項1記載のヒートポンプ装置。
The refrigerant flow rate detection means is
Evaporator refrigerant pressure detection means for detecting refrigerant pressure (hereinafter referred to as “evaporation pressure”) of the evaporator, and condenser refrigerant pressure detection for detecting refrigerant pressure (hereinafter referred to as “condensation pressure”) of the condenser. Means for detecting the opening of the expansion device (hereinafter referred to as “expansion device opening”), and the temperature at the inlet of the expansion device (hereinafter referred to as “expansion device inlet temperature”). An expansion device inlet refrigerant temperature detection means for detecting,
The evaporating pressure detected by the evaporator refrigerant pressure detecting means, the condensing pressure detected by the condenser refrigerant pressure detecting means, the expansion device opening detected by the expansion device opening detecting means, and the expansion The heat pump device according to claim 1, wherein the refrigerant flow rate is calculated based on the expansion device inlet temperature detected by the device inlet refrigerant temperature detection means.
前記蒸発器温度検出手段に代えて、前記蒸発器の冷媒の圧力(以下、「蒸発圧力」という)を検出する蒸発器冷媒圧力検出手段を備え、
前記制御部は、前記蒸発器冷媒圧力検出手段によって検出された前記蒸発圧力に基づいて、前記蒸発温度を算出する
ことを特徴とする請求項1記載のヒートポンプ装置。
In place of the evaporator temperature detecting means, an evaporator refrigerant pressure detecting means for detecting a refrigerant pressure of the evaporator (hereinafter referred to as “evaporating pressure”) is provided.
The heat pump device according to claim 1, wherein the control unit calculates the evaporation temperature based on the evaporation pressure detected by the evaporator refrigerant pressure detection unit.
前記蒸発器に空気を送り込む蒸発器用ファンを備え、
前記蒸発器吸込空気温度検出手段及び前記蒸発器冷媒圧力検出手段の代わりに、前記蒸発器用ファンに設置され、前記蒸発器用ファンの回転駆動に伴う電流を検出するファン入力検出手段を備え、
前記制御部は、
前記ファン入力検出手段によって検出された前記電流値に基づいて、前記蒸発器を通過する空気の圧力損失を算出し、
該圧力損失に基づいて、前記蒸発器を通過する空気の風量を算出し、
該風量に基づいて、前記蒸発器を通過する空気の風速を算出する
ことを特徴とする請求項3又は請求項4記載のヒートポンプ装置。
An evaporator fan for sending air to the evaporator;
In place of the evaporator suction air temperature detection means and the evaporator refrigerant pressure detection means, the fan input detection means is installed in the evaporator fan and detects a current accompanying the rotational drive of the evaporator fan,
The controller is
Based on the current value detected by the fan input detection means, calculate the pressure loss of the air passing through the evaporator,
Based on the pressure loss, calculate the air volume of the air passing through the evaporator,
The heat pump apparatus according to claim 3 or 4, wherein a wind speed of air passing through the evaporator is calculated based on the air volume.
前記制御部は、
時間をカウントするタイマーを備え、
前記タイマーによってカウントされる時間に基づいて、前記除霜運転開始判定を実施する
ことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
The controller is
It has a timer that counts time,
The heat pump device according to any one of claims 1 to 5, wherein the defrosting operation start determination is performed based on a time counted by the timer.
前記タイマーは、前記制御部によって通常運転が開始されてからの経過時間をカウントし、
前記制御部は、前記経過時間が予め設定された判定開始時間を経過した後、前記除霜運転開始判定を実施する
ことを特徴とする請求項6記載のヒートポンプ装置。
The timer counts the elapsed time from the start of normal operation by the control unit,
The heat pump device according to claim 6, wherein the controller performs the defrosting operation start determination after the elapsed time has passed a preset determination start time.
前記タイマーは、前記制御部によって通常運転が開始されてからの経過時間をカウントし、
前記制御部は、前記除霜運転開始判定において、前記経過時間が予め設定された除霜禁止時間を経過した後、前記霜層厚さを算出し、該霜層厚さが所定の閾値以上であるか否かの判定を実施する
ことを特徴とする請求項6又は請求項7記載のヒートポンプ装置。
The timer counts the elapsed time from the start of normal operation by the control unit,
In the defrosting operation start determination, the control unit calculates the frost layer thickness after the elapsed defrost prohibition time has elapsed, and the frost layer thickness is equal to or greater than a predetermined threshold value. The heat pump apparatus according to claim 6 or 7, wherein whether or not there is present is determined.
前記制御部は、前記除霜禁止時間を、前回の除霜運転時間に基づいて設定する
ことを特徴とする請求項8記載のヒートポンプ装置。
The heat pump device according to claim 8, wherein the control unit sets the defrosting prohibition time based on a previous defrosting operation time.
前記制御部は、前記除霜禁止時間を、前回の除霜運転開始直前の霜層厚さに基づいて設定する
ことを特徴とする請求項8記載のヒートポンプ装置。
The heat pump device according to claim 8, wherein the control unit sets the defrosting prohibition time based on a frost layer thickness immediately before the start of the previous defrosting operation.
前記制御部は、前記除霜禁止時間を、前回の除霜運転開始直前の霜層厚さ、及び前回の通常運転時間に基づいて設定する
ことを特徴とする請求項8記載のヒートポンプ装置。
The heat pump device according to claim 8, wherein the controller sets the defrosting prohibition time based on a frost layer thickness immediately before the start of the previous defrosting operation and a previous normal operation time.
前記タイマーは、前記制御部によって通常運転が開始されてからの経過時間をカウントし、
前記制御部は、前記経過時間が予め設定された運転最大時間を経過した後、強制的に除霜運転を実施させる
ことを特徴とする請求項6〜請求項11のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
The timer counts the elapsed time from the start of normal operation by the control unit,
The heat pump device according to any one of claims 6 to 11, wherein the control unit forcibly performs a defrosting operation after the elapsed time has passed a preset operation maximum time. .
前記制御部は、前記運転最大時間を、前回の除霜運転時間に基づいて設定する
ことを特徴とする請求項12記載のヒートポンプ装置。
The heat pump device according to claim 12, wherein the control unit sets the operation maximum time based on a previous defrosting operation time.
前記制御部は、前記運転最大時間を、前回の除霜運転開始直前の霜層厚さに基づいて設定する
ことを特徴とする請求項12記載のヒートポンプ装置。
The heat pump device according to claim 12, wherein the control unit sets the maximum operation time based on a frost layer thickness immediately before the start of a previous defrost operation.
前記制御部は、前記運転最大時間を、前回の除霜運転開始直前の霜層厚さ、及び前回の通常運転時間に基づいて設定する
ことを特徴とする請求項12記載のヒートポンプ装置。
The heat pump device according to claim 12, wherein the control unit sets the operation maximum time based on a frost layer thickness immediately before the start of a previous defrost operation and a previous normal operation time.
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