JPH01163548A - ヒートポンプ空調装置の暖房制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ヒートポンプ空調装置の暖房制御方法に係り
、特に寒冷地で用いられるものに好適なヒートポンプ空
調装置の暖房制御方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、鉄道車両等に用いられる空調装置は、例えば特開
昭５８−１４９８４９号等に記載されているように、暖
房運転時において車内、車外の空気温度を検出するとと
もに比較し、温度の高い方を空調装置に導くことによっ
て、該空調装置の熱負荷を軽減していた。このことによ
り、該空調装置においては運転の効率向上が図れるとい
う利点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、ヒートポンプサイクルの運転可能温度
以下となる寒冷地で運転される場合について十分配慮さ
れていなかった。すなわち、ヒートポンプ空調装置は、
例えば−１０℃以下で暖房運転を行なう場合、外気から
の熱の汲み上げが良好に行なえず室内の昇温速度が遅い
とともに、室外熱交換器に着霜して発達し、さらに能力
低下を来すという不具合があった。

一方、このような不具合を解決するために、暖房運転用
の熱椋としてヒータを設け、外気温度が設定濃度より低
下した場合に、該ヒータによって加熱する構成となって
いた。しかし、このような構成においても、ヒータ動作
温度以上で最も外気温度が低い場合を考えると、ヒート
ポンプ空調装置だけでは十分な暖房能力を有しておらず
、良好な空気調和が行なえないという問題があった。

本発明の目的とするところは、ヒートポンプ空調装置に
おいて外スが低温域で変化した際に、該変化に対応して
効率的に運転することができるヒートポンプ空調装置の
暖牙運転方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、外気温度がヒートポンプサイクル運転可能
温度以上となった場合に、ヒートポンプサイクルを停止
し、かつ、加熱源の能力を増大させ、外気温度がヒート
ポンプサイクル運転可能温度以上で上昇するに従ってヒ
ートポンプサイクルの運転能力を向上させ、かつ、加熱
源の能力を抑制する、あるいは、前記ヒートポンプサイ
クルの運転能力を向上させ、かつ、室内温度が所定温度
に上昇した時点で加熱源の能力を抑制することにより、
達成される。

〔作　　　用〕

ヒートポンプサイクルは外気温度の上昇とともにその効
率が向上するものであり、外気温度の上昇に合わせてそ
の能力を向上させ、かつ、これに連動して加熱源の能力
を抑制するようにしたもので、外気温度が低温度域から
上昇するに連れて暖房能力の均一化を図り、効率的な運
転を達成でき、　３　。

るものである。

〔実　施　例〕

以下、本発明の一実施例を第１図および第２図によって
説明する。同図において、ｌはガス冷媒を圧縮する圧縮
機、２は暖房運転時に蒸発器として作用する室外熱交換
器、３は該室外熱交換器２に送風するための室外ファン
である。４は暖房運転時に凝縮器として作用する室内熱
交換器、５は該室内熱交換器４に送＾するための室内フ
ァンである。６は冷媒の気液分離を行なうとともに冷媒
溜として作用するアキュムレシーバ、７は前記圧１１Ｍ
機ｌから吐出される冷媒の流路を切換え、暖房運転およ
び冷房運転を切換える四方弁である。８は前記室内熱交
換器４を通過する空気流路に配置されるヒータで、空調
される空間に供給される調和空気を加熱するものである
。９はＮ配圧Ｊ１＆１の能力を制御するだめのインバー
タ、工０は前記室内ファン４の能力を制御するためのイ
ンバータ、１１は前記ヒータ８の発熱量を制御するだめ
のインバータである。これらのインバータ９，１０．ｕ
は・　４　・ 後述するマイクロコンピュータ校によって制御される。

１３は空調空間の温度を検知する室内温度検知器、１４
は外気の温度を検知する室外濃度検知器である。訂記マ
イクロコンピュータ校は、前記室内温度検知器１３およ
び室外進度検知器１４からの検知結果を入力装置巧を介
して取入れ、予め固定記憶装［（以下ＲＯＭという）に
記憶されているプログラムにより、等速呼出し記憶装置
（以下ＲＡＭという）に記憶されている設定値との比較
判定を中央処理装置ｔ（以下ＣＰＵという）　１８によ
り、制御出力を出力装置１９を介して、前記インバータ
９、　１０．　１１に出力するものである。

このような構成において、暖房運転時の状況とその冷凍
サイクルについて説明すると、まず、圧縮ａ１で圧縮さ
れたガス冷媒は、室内熱交換器４に供給され室内ファン
５によって通風される新鮮外気あるいは環流空気あるい
はこれらが混じり合った空気と熱又換し暖められた調和
空気が得られる。該室内熱交換器４で冷却されることに
より凝縮した液冷媒は、アキュムレシーバ６を介して減
圧機構（詳細図示省略したが、一般的にはキャピラリー
チューブが用いられる）に導かれ、ここで気液混合の２
相流体となり、室外熱交換器２に送られる。該室外熱交
換器２において前記２相流体となっている冷媒は、ここ
で室外ファン３によって送風される外気と熱交換し、蒸
発しながらガスとなって四方弁７を介して圧縮ｍｌへ戻
る。このように冷凍サイクルが動作する。

次に、実際の運転状況を説明する。なお、説明および図
中のｔｙ　−１Ｉ＋　−”２＋　−’３＋　＋ｔＩ　　
は外気温度を示し、ｊ＝Ｑ℃、−ｔ１＝−５℃、−ｔ２
＝−１０℃、　−ｔ３＝−１５℃、＋ｊｌ＝５℃である
。Ｔ１　ｒ　Ｔ２１Ｔ３　　は室内温度を示している。

ところで、前記外気温度−１２は前記ヒートポンプ空調
装置の暖房運転が可能な限界の温度であり、この温度を
下回わると暖月能力が低下する。

以下、図によって説明する。第２図において、外気温度
が運転可能温度−ｔ２を下回わった場合、室外温度検知
１４からの検知結果をマイクロコンピュータ丘が判定し
、かつ、インバータ９へ圧縮機ｌの停止指令を出力する
。これによって、冷凍サイクルは動作しない。一方、マ
イクロコンピュータ戎は、インバータ１１へは能力最大
の指令を出力し、かつ、インバータ１０へ室内ファン５
の運転指令を出力する。したがって、前記空調装置は、
冷凍サイクルを完全に停止し、ヒータ８のみによって暖
房を行なう。

このような状態から徐々に外気温度が上昇し、外気温度
〉−ｔ２となった場合、マイクロコンピュータ校では外
気温度検知器１４からの検知結果を判定してインバータ
９へ圧縮ａｔを起動させ、暖房運転を開始する。また、
インバータＵへは、外気温度の上昇に伴ってヒータ８の
発熱量を低下させる指令が出力される。そして、外気温
度＞−ｔ２となった時点でヒータ８を停止させる指令が
、インバータ１１に出力される。一方、該ヒータ８が停
止しても、冷凍サイクルは動作しており、外気温度が−
ｔ、すなわち一５℃程度になると、その暖房能力も十分
であるため１問題ない。

なお、第２図中の制御状態においては、空Ｉ！装、　７
　。

置を０Ｎ−ＯＦＦ制御し、ヒータ８の発熱能力を１００
チ、５０％、０チの３段階に制御する例を示しているが
、最も簡単な制御例を示したものであり、この段階制御
を無段階に制御するものとしてもよい。

このような運転制御によれば、ヒートポンプ空調ｇＬ［
の運転可能な温度範囲を外れる場合、あるいは、該温度
範囲に入る場合の調和温度が急激に変化することがない
。すなわち、冷凍サイクルの外気温度変化による能力変
化に対応させてヒータ８の能力を逆に変化させるため、
暖房能力をほぼ一定に保つことができ、調和温度を一定
にできる。

また、冷凍サイクルの能力が低下した場合には、その運
転を停止するため、空調装置としての効率を向上させる
ことができる。

次に、本発明の他の実施例を第３図および第４図によっ
て説明する。第３図において、外気温度〈−ｔ２以下で
は、前記一実施例と同様にヒータ８が最大能力で調和空
気を加熱する。そして、−１２〈外気温度くｔの状態と
なった時、圧縮ｆｉｔを起、　８　。

動させ冷凍サイクルを動作させる。この状態では、ヒー
タ８と冷凍サイクルによって調和空気が加熱されるため
、空気調和空間の温度は急激に上昇する。このような状
態において、室内温度が下限設定温度Ｔ２よりも上昇す
るか、あるいは外気温度が設定値−ｔｌを上回わった時
点でヒータ８の加熱能力を下げる。さらに、室内温度が
第２設定温度を上回わった時点で、ヒータ８を停止させ
るものである。

このような運転制御によれば、調和空間の温度上昇を早
期に完了でき、かつ、ヒータ８の能力を適格に制御する
ことができることによる効率向上が図れる。また、調和
空間の温度を早期に上昇させる場合に発生する温度上昇
による弊害すなわち、加熱し過ぎを防止できる。

次に、第４図の実施例においては、外気温度が一１２以
下、−ｔ２＜外気温度＜　−１，−１１＜外気温度くｔ
の各段階に対応させて室内ファン５の送風量を多々して
、調和空気の温度を徐々に下げるものである。なお、本
実施例においては、ヒータ８の能力が外気温度の上昇あ
るいは室内温度の上昇によって無段階に減少し、さらに
、冷凍サイクルの能力も最適目標温度となるまでは最大
能力運転Ｈ２としており、室内温度が剪記目！温度に達
した時で、冷凍サイクルの能力を通常運転状態Ｈ１に制
御するものである。

このような運転制御によれば、前記各実施例よりもさら
にきめ細かな制御が行なえる。特に、急速な室内温度の
立上げおよび最適温度条件への円滑な移行が達成できる
ものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ヒートポンプ空調
装置において外部が低温域で変化した際に、該変化に対
応して効率的に運転することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による暖房制御方法を実行するヒートポ
ンプ空調装置の回路図、第２図、第３図および第４図は
本発明による一実施例および他の例 実施醗における外気温度変化に対応する制御状況を示す
グラフである。 １・・・・・・圧縮機、２・・・・・・室外熱交換器、
３・・・・・・室外ファン、４・・・・・・室内熱交換
器、５・・・・・・室内ファン、６・・・・・・アキュ
ムシーバ、７・・・・・・四方弁、８・・・ヒータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、室内熱交換器を通過する空気の流路に加熱源を有し
   たヒートポンプ空調装置の暖房制御方法において、外気
   温度がヒートポンプサイクル運転可能温度以下となった
   場合に、ヒートポンプサイクルを停止し、かつ、加熱源
   の能力を増大させ、外気温度がヒートポンプサイクル運
   転可能温度以上で上昇するに従ってヒートポンプサイク
   ルの運転能力を向上させ、かつ、加熱源の能力を抑制す
   ることを特徴とするヒートポンプ空調装置の暖房制御方
   法。 ２、室内熱交換器を通過する空気の流路に加熱源を有し
   たヒートポンプ空調装置の暖房制御方法において、外気
   温度がヒートポンプサイクル運転可納温度以下となった
   場合に、ヒートポンプサイクルを停止し、かつ、加熱源
   の能力を増大させ、外気温度がヒートポンプサイクル運
   転可能温度以上で上昇するに従ってヒートポンプサイク
   ルの運転能力を向上させ、かつ、室内温度が所定温とに
   上昇した時点で加熱源の能力を抑制することを特徴とす
   るヒートポンプ空調装置の暖房制御方法。