JPH01266458A - 熱ポンプ式空調装置の除霜制御装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は熱ポンプ式空調装置の暖房運転時に室外熱交換
器に付着した霜を除去する制御装置に関する。

（従来技術〕 熱ポンプ式空調装置は、圧縮機で高温、高圧に圧縮した
冷媒を、室内熱交換器と室外熱交換器を有する冷媒回路
に強制循環させ、画然交換器の一方を凝縮器として作用
させるとき、他方を蒸発器として作用させるようにした
ものである。また、その冷媒の循環方向により、室内熱
交換器を凝縮器として作用させるときは暖房モードとな
り、また蒸発器として作用させるときは冷房モードにな
るようになっている。

ところで、かかる熱ポンプ装置の冷媒回路から冷媒が漏
れると、圧縮機の損傷を招く。そのため一般に冷媒圧力
センサを設置して、このセンサの検出信号に基づいて圧
縮機の作動を停止するようになっている。特に、エンジ
ン駆動式熱ポンプ装置のように、圧縮機のケーシングが
ら駆動軸が突出し、この軸をケーシング外の原動機に接
続するようにした場合には、そのケーシングの軸貫通部
に設置されたシール部材の性能の経時的変化を監視する
ため、上記冷媒圧力センサが設置されている。

一方、外気が極端に寒冷である場合には、室外熱交換器
への着霜が著しくなり、多量の霜によって冷媒が過度に
冷却されて冷媒圧力が低下し、冷媒漏れ信号を発生し、
圧縮機を停止するという誤作動をすることがある。

この場合、熱ポンプ装置は圧縮機停止による装置全体の
停止状態であるため、室外熱交換器に付着した霜を人手
等によって除去しなければ、熱ポンプ装置の運転を再開
することができない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述のように室外熱交換器に多量の雪
や霜が付着して冷媒圧力が低下するような異常事態があ
っても、それを冷媒圧力センサーが冷媒漏れと誤検出し
てしまうことがなく除霜運転できるようにした熱ポンプ
式空調装置の除霜制御装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

上記目的を達成する本発明は、圧縮機で圧縮した冷媒を
、室内熱交換器と室外熱交換器とを有する冷媒回路に強
制循環する熱ポンプ式空調装置において、前記室外熱交
換器またはその近傍に温度センサーを設けると共に、前
記圧縮機の吸入側に冷媒圧力センサーを設け、前記温度
センサーが設定温度以下の除霜開始温度を検出し、かつ
前記冷媒圧力センサーが設定圧力以下の低圧を検出した
とき、いったん除霜運転を実施し、該除霜運転後に再び
前記冷媒圧力センサーが前記設定圧力を超える高圧を検
出したとき前記除霜運転を継続させる制御構成にしたこ
とを特徴とするものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図に示す実施例により説明する。

第１図は本発明による除霜制御装置を装備したエンジン
駆動による熱ポンプ式空調装置を示すシステム図であり
、室外ユニットＩと室内ユニット■から構成されている
。

室外ユニットｌ内には都市ガス、プロパンガスなどのガ
ス燃料によって駆動されるエンジン１が設けられ、この
エンジン１により圧縮機３が駆動されるようになってい
る。圧縮機３はフロンなどの冷媒を圧縮し、高温、高圧
のガスにして強制循環するようになっている。２はエン
ジン１の始動モータである。

圧縮機３の吐出管４と吸入管５との間には四方切換弁６
が接続されている。この四方切換弁６から延長する配管
７．８には、一方の配管７にファン９を付設した室外熱
交換器１０が接続され、また室内ユニット■に延長した
他方の配管８にはファン１１を付設した室内熱交換器１
２が接続されている。また、室外熱交換器ｌＯから延長
する配管１３と、室内熱交換器１２から延長する配管１
４との間には、膨張弁１５゜４個の逆止弁１６、−・１
６．レシーバ１７などから組み立てられた循環回路が接
続されている。

上述の冷媒回路において、四方切換弁６の切り換えによ
り、圧縮機３で圧縮した冷媒を実線矢印のように循環さ
せると、室外熱交換器１０が蒸発器として作用する一方
、室内熱交換器１２が凝縮器として作用するため、暖房
モードの運転になる。また、冷媒を破線矢印のように循
環させると、上記とは逆に室外熱交換器１０が凝縮器と
して作用する一方、室内熱交換器１２が蒸発器として作
用するため、冷房モードの運転になる。また、この冷房
モードの運転は、暖房運転時に室外熱交換器１０に着霜
したときの除霜運転としても利用される。

一方、上記エンジン１にはシリンダ等を冷却するジャケ
ット２１と共に、消音器２２内にもジャケット２３が設
けられ、これらジャケット２１．２３の中をエンジン冷
却水が冷却水ポンプ２０によって強制循環されるように
なっている。消音器２２のジャケット２３から延長した
配管２４は、途中から電磁弁２７．２８を介してメイン
の配管２６とバイパス路２５とに分岐され、そのバイパ
ス路２５に上記室外熱交換器１０と並列するラジェータ
２９が接続されるようになっている。また、その途中に
はエンジン冷却水のリザーブタンク３３が設けられてい
る。

また、メインの配管２６には循環ポンプ３２が設けられ
、かつ上記室内熱交換器１２と並列させた別の室内熱交
換器３０が接続されている。

この室内熱交換器３０は、エンジン冷却水を強制循環す
ることによって室内ユニットＩの暖房用に利用される。

また、バイパス路２５に設けたラジェータ２９は、室外
熱交換器１０の除霜運転に利用できるようにしである。

上述した冷媒回路において、圧縮機３の吸入管５には、
圧縮機からの冷媒漏れを検出する冷媒圧力センサ−４１
が設けられている。冷媒圧力センサ−４１は、冷媒圧力
が所定の設定圧力ＰＬ以下の低圧になったときオンし、
後述する条件が揃ったときエンジン１、すなわち圧縮機
３を停止するようになっている。

また、室外熱交換器１０の近傍には、暖房モードのとき
冷媒の吸入側となる配管７に温度センサー４２が設けら
れている。温度センサー４２は、吸入管の温度が所定の
設定温度ＴＬ以下になったときオンし、後述する条件が
揃ったとき除霜運転を開始するようになっている。また
、吐出側の配管１３には別の温度センサー４３が設けら
れ、その温度が上記設定温度ＴＬより高（なったときオ
ンし、上記除霜運転の解除を指示するようになっている
。これら二つの温度センサー４２．４３は、かならずし
も配管の出入口に設ける必要はなく、室外熱交換器ｌＯ
の表面温度を検出するように設けてもよい。

上述した冷媒圧力センサ−４１や温度センサー４２．４
３の検出信号は室外機制御回路４４に入力され、これら
の信号に基づいて詳細を後述するようなエンジン１の停
止や四方切換弁６の切換えなどの信号が出力されるよう
になっている。

第２図は上記センサーを基にした本発明の装置の制御ブ
ロック図を示し、第３図はこの制御系において暖房モー
ドを実施するときの除霜制御のフロー図を示している。

第２図に示すように、室外機制御回路４４には室内機制
御回路５１に接続され、この室内機制御回路５１に遠隔
制御部５２が接続されている。この遠隔制御部５２から
、例えばエンジンの始動・停止、冷房・暖房などの運転
モード、所望とする室内温度などの指示を入力するよう
になっている。室内機制御回路５１に入力された指示信
号は室外機制御回路４４に出力され、ここからエンジン
制御回路４５に上記エンジンの始動・停止や室内温度に
対応するエンジン回転数が指示されたり、また冷媒制御
回路４６に運転モードが指示されたりするようになって
いる。

また、室外機制御回路４４には、暖房モードの運転にお
いて、冷媒の圧力が上述した設定圧力ＰＬより低くなっ
たり、室外熱交換器の表面または吸入管の温度が上述し
た設定温度ＴＬより低くなったりすると、これらが上記
冷媒圧力センサ−４１や温度センサー４２に検出されて
入力される。これら信号の入力により、室外機制御回路
４４は後述する第３図のフロー図に示す制御条件に従っ
て冷媒制御回路４６に除霜運転（すなわち、冷房モード
運転）を指示したり、あるいはエンジン制御回路４５に
エンジン停止の指示をしたりする。勿論、このときの除
霜運転には、前述したエンジン冷却水循環回路を利用し
てラジェータ２９の放熱を併用するようにしてもよい。

第３図に示すフロー図は、通常の着霜時に実施されるル
ーチンの除霜運転と、積雪時、極寒時などのように短時
間に着雪２着霜が発生したときの異常時に、冷媒圧力セ
ンサーの誤検出を伴うことな〈実施される臨時的な除霜
運転とが、自動的に選択実施されるものを示している。

この第３図において、ステップａ　ｗ　ｄまでは、空調
装置を暖房モードで始動動作するときの制御である。こ
の始動時には室外熱交換器１０は着霜していることはな
いので、この時点で冷媒圧力センサ−４１がオンになっ
て、冷媒圧力が設定圧力ＰＬより低圧になっていること
を検出すれば、明らかに冷媒漏れであるので、ステンプ
ｂの判断でステップＣに移行し、圧縮機３を停止させる
。

ステップｂの判断で、冷媒圧力センサ−４１がオフで、
冷媒圧力が設定圧力ＰＬより高圧であることを検出した
場合はステップｄに移行し、始動動作をそのまま続行し
て暖房運転を行う。

このような暖房運転続行の途中で除霜運転が適宜実施さ
れるが、この除霜運転としては、冷媒圧力センサ−４１
と温度センサー４２が検出する室外熱交換器１０の着霜
状況と共に、冷媒漏れ状況に応じて、前記したルーチン
の運転と異常時の臨時の運転とに区別されて実施される
。

ルーチンの除霜運転は、次の３条件（１）、　（２）。

（３）が揃った場合に実施される。

（１）冷媒圧力センサ−４１がオフで、冷媒圧力が設定
圧力ＰＬより高いことを検出しているとき （２）温度センサー４２がオンとなり、室外熱交換器の
表面または吸入管での温度が設定温度ＴＬ以下であるこ
とを検出したとき（３）前回の運転終了から次の運転を
実施すべ（予め設定されたインターバル時間を経過した
とき すなわち、第３図のフロー図において、ステップｅ、　
　ｆ、　　ｇ、　　ｉのルートによって除霜運転が開始
され、それ以外のときはステップｅに戻り、そのループ
を繰り返すようにしている。もし、このルーチン除霜運
転が条件（１）、　（２）だけで実施されると、着霜の
しかたによっては頻繁に除霜運転（すなわち、冷房モー
ド）が行われ、それによって不快感を招くことがあるの
で、上記条件（３）をアンド条件にすることによって、
これを防止するようにしている。

一方、豪雪、極寒などによって極めて短時間に着雪１着
霜が発生したときは、冷媒の過冷却によって圧力が低下
するため、設定圧力ＰＬより低下した状態になることが
ある。このような圧力低下は、従来技術であれば冷媒圧
力センサ−４１が圧縮機から冷媒漏れがあると誤検出す
るため、エンジン１　（圧縮機３）が停止されてしまう
事態を招くことになる。

しかし、本発明では、このような誤検出を防止するため
、次のような２段階のステップにより臨時の除霜運転を
行うようにしている。

まず、冷媒圧力センサ−４１のオン信号が、冷媒漏れに
よるものであるか否かにかかわらず、次の２条件（ｉ）
、（ｉｉ）が揃ったことによって除霜運転を開始する。

（ｉ）冷媒圧力センサ−４１がオンとなり、冷媒圧力が
設定圧力ＰＬ以下の低圧になったことを検出したとき （ｉｉ）温度センサー４２がオンとなり、室外熱交換器
１０の表面または吸入管の温度が設定温度ＴＬ以下にな
ったことを検出したとき 上記除霜運転を開始してから所定時間を経過した後、再
び冷媒圧力センサ−４１のチエツクを行い、その結果、
冷媒圧力が設定圧力ＰＬよりも高い状態に変化していれ
ば、そのまま除霜運転を継続する。すなわち、異常着霜
によって発生した冷媒圧力の低下は、除霜運転によって
霜を除去すれば直ちに正常な値に復帰するからであり、
これに対し冷媒漏れが原因のときのようには依然低圧の
ままであるからである。すなわち、第３図のフロー図に
おいて、ステップｅ。

ｈ、ｔ、ｊ、ｌの制御が行われるようにするのである。

これに対し、冷媒圧力センサ−４１の検出圧力が、なお
設定圧力ｐｔよりも低い状態のままであれば、これは冷
媒漏れが原因であるのでステップｊからｋに移行し、圧
縮機３を停止するようにする。この実施例であれば圧縮
機３を駆動するエンジン１の停止を行うのである。この
ように過冷却時の対策として、いったん除霜運転を行う
ことによって、圧縮機の停止による熱ポンプ装置全体の
停止が必要であるか否かを確認するので確実に弁別する
ことができ、誤動作のおそれがない。また、過冷却であ
る場合には、そのまま除霜運転を継続すれば事態が改善
に向かうから、熱ポンプ装置の制御を複雑化することも
少ない。

なお、ステップｈにおいて温度センサー４２の検出温度
が設定値ＴＬより高くなっているときも、ステップｅで
検出した冷媒圧力が異常になっているので、同様にステ
ップｋに移行して圧縮機３を停止する。

上述のようにして継続実施された除霜運転の解除は、第
３図のフロー図におけるステップｌ。

ｍ、ｎに従って行われる。すなわち、ステップｌの判断
において、温度センサー４３が検出した室外熱交換器の
表面または吐出管の温度が設定温度Ｔｔより高い温度に
復帰していれば、ステップｎに移行して除霜運転を終了
する。しかし、ステップｌの判断において検出温度が設
定温度ＴＬ以下であのときはステップｍに移行するよう
にし、除霜運転を開始してからの経過時間が予め設定し
た最大時間を経過していなければ再びステップｌの始め
に戻すが、最大時間を経過しているときはステップｎに
移行して除霜運転を終了させる。すなわち、一定の設定
時間を超える除霜運転は冷房による不快感を招くので運
転を終了させ、暖房運転にするのである。

本発明において、上述した異常着霜時に行う除霜運転で
は、冷媒圧力センサーの誤検出を防止することができ、
かつ予め設定されたルーチンの除霜運転におけるインタ
ーバル時間に拘束されることなく、上記異常事態を除く
ための除霜運転を随時行うことができる。すなわち、短
時間で雪・霜が室外熱交換器に付着した場合には、暖房
能力が急激に低下することになるが、このような異常事
態にも圧縮機を作動することによって除霜することがで
き、従来のように人手を加えなければ運転が再開できな
いということはない。

また、いったん行う除霜運転は冷媒圧力が変化するか否
かを検知するだけで足りるので、冷媒漏れの事態であっ
ても圧縮機を損傷することがなく、圧縮機の損傷防止も
確実に行うことができる。

本発明は、上述した実施例のようなエンジン駆動の熱ポ
ンプ式空調装置に特に有効であるが、このエンジン駆動
の場合に限らず、電気モータ駆動の熱ポンプ式空調装置
に対しても有効に適用することができる。

〔発明の効果〕

上述したように本発明の除霜制御装置は、熱ポンプ式空
調装置において、室外熱交換器またはその近傍に温度セ
ンサーを設けると共に、圧縮機の吸入側に冷媒圧力セン
サーを設け、前記温度センサーが設定温度以下の除霜開
始温度を検出し、かつ前記冷媒圧力センサーが設定圧力
以下の低圧を検出したときいったん除霜運転を実施し、
該除霜運転後に再び前記冷媒圧力センサーが前記設定圧
力を超える高圧を検出したとき前記除霜運転を継続させ
る制御構成にしたものである。

したがって、このように過冷却の対策動作としても除霜
運転をいったん行うことによって圧縮機の停止による熱
ポンプ装置全体の停止が必要であるか否かを確認するの
で、事態を確実に弁別することができ、誤動作のおそれ
がない。

また、過冷却である場合には、そのまま継続運転すれば
、事態が改善方向に向かうから、熱ポンプ装置の制御を
複雑化することも少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例からなる除霜制御装置を装備し
たエンジン駆動熱ポンプ式空調装置を示すシステム図、
第２図は同除霜制御装置のブロック図、第３図は同除霜
制御運転をするときのフロー図である。 １・・・エンジン、３・・・圧縮機、６・・・四方切換
弁、１０−・室外熱交換器、１２・・・室内熱交換器、
４１・・・冷媒圧力センサ−，４２・・・（除霜開始温
度検出用の）温度センサー、４３・・・（除霜解除温度
検出用の）温度センサー、４４・・・室外機制御回路、
４５・・・エンジン制御回路、４６・・・冷媒制御回路
、５１・・・室内機制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機で圧縮した冷媒を、室内熱交換器と室外熱交換器
   とを有する冷媒回路に強制循環する熱ポンプ式空調装置
   において、前記室外熱交換器またはその近傍に温度セン
   サーを設けると共に、前記圧縮機の吸入側に冷媒圧力セ
   ンサーを設け、前記温度センサーが設定温度以下の除霜
   開始温度を検出し、かつ前記冷媒圧力センサーが設定圧
   力以下の低圧を検出したとき、いったん除霜運転を実施
   し、該除霜運転後に再び前記冷媒圧力センサーが前記設
   定圧力を超える高圧を検出したとき前記除霜運転を継続
   させる制御構成にした熱ポンプ式空調装置の除霜制御装
   置。