JPH01306786A - ヒートポンプ式空気調和機の除霜制御方法 - 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、空気を熱源とするヒートポンプ式空気調和機
に関するもので、詳しくは低外気温時に室外熱交換器に
付着した霜を、蓄熱槽の熱源を利用して暖房を継続しな
がら霜を融解する除霜制御方法に関するものである。

従来の技術 空気熱源ヒートポンプ式空気調和機の除霜方式は、除霜
運転時における快適性向上の追求によって、四方弁を切
換えて行なう逆サイクル除霜方式から、近年では四方弁
をそのままの状態に保持して行なう暖房継続除霜方式に
移行しつつある。しかしながらこの暖房継続除霜方式に
おいても、除霜逆転時における暖房能力は、約２００〜
３００ｋｃａｌ／ｈ程度とわずかであるため、さらに高
能力化が必要となってきており、その−手段として蓄熱
槽を利用する方法がある（特開昭６１−８５６７号公報
）。

以下図面を参照しながら上述した従来のヒートポンプ式
空気調和機について説明する。

第４図は従来のヒートポンプ式空気調和機の冷凍回路図
である。

同図において１は圧縮機、２は蓄熱槽、３は蓄熱用熱交
換器、４は放熱用熱交換器、５は四方弁、６は室内熱交
換器、７は膨張弁、８はバイパス、９は室外熱交換器、
１０はバルブ、１１はサクションカップ、１２はキャピ
ラリで、蓄熱用熱交換器３は高圧側に、また放熱用熱交
換器４は低圧側に設けられている。

暖房運転時にはバイパス８は閉じ、バルブ１０は開いた
状態で、圧縮機１から吐出された高温冷媒は蓄熱用熱交
換器３を通して蓄熱槽２に蓄熱し、四方弁５〜室内熱交
換器６〜膨張弁７〜室外熱交換器９〜四方弁５〜サクシ
ヨン力ツプ１１〜バルブ１０〜圧縮機１の順に流れ、室
内を暖房する。

一方、除霜運転時にはバイパス８は開き、バルブ１０は
閉じた状態で、圧縮機１から吐出された冷媒は蓄熱用熱
交換器３〜四方弁５〜室内熱交換器６〜バイパス８〜室
外熱交換器９〜四方弁５〜サクシヨンカツプ１１〜キヤ
ピラリ１２〜放熱用熱交換器４〜圧縮機１の順に流れ、
冷媒は室内熱交換器６及び室外熱交換器９で凝縮するの
で、暖房運転を続けながらも除霜を行なうことができる
。

この時の熱源としては圧縮機１の電気入力以外に、蓄熱
槽２に蓄わえられた熱を、室外熱交換器９の出口側、す
なわち圧縮機１の吸入側に位置する放熱用熱交換器４で
そのほとんどを回収している。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記構成では以下のような課題があった。

通常、蓄熱槽２の大きさ（容量）は実際の暖房負荷状況
を考えてできるだけコンパクトに設計される。さらに、
除霜時に暖房を継続しながら蓄熱槽２の蓄熱を熱源の一
部として利用する場合には、室内風量は通常、一定状態
としている。

そのため、室外熱交換器への着霜量が多い時などは、除
霜時の室外熱交換器への供給熱量の不足のため除霜時間
が長くなる。それにともない相対的にヒートポンプによ
る暖房運転時間が短かくなり、暖房運転効率が低下する
。

本発明は上記課題に鑑み、着霜量が多い時などでも、除
霜時間が長くなるのを避け、暖房運転効率を維持できる
ヒートポンプ式空気調和機の除霜制御方法を提供するも
のである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明のヒートポンプ式空気
調和機の除霜制御方法は、ヒートポンプ式冷媒回路に、
蓄熱材を内部に封入し、蓄熱量検出手段を備えた蓄熱槽
と、前記蓄熱槽への蓄熱を可変する蓄熱量可変手段とを
設けるとともに、さらに着霜量検出手段を備え、暖房運
転時に前記蓄熱槽への蓄熱をし、除霜時に暖房を継続し
ながら前記蓄熱を熱源の一部に利用するようにし、前記
着霜量検出手段により検出される着霜量が設定値以上の
場合には、前記蓄熱量可変手段により蓄熱量を増加させ
るようにしたものである。

作　　　用 本発明は上記手段によって、暖房運転時に蓄熱槽に所定
量の蓄熱を行い、除霜開始前にこの蓄熱量を検出し、こ
れを熱源の一部として利用し、−定の室内風量による暖
房を継続しながら除霜を行なうことができる。

また、第２図に示すように、着霜量は外気条件に影響さ
れず、室外熱交換器の暖房運転初期と除霜開始時との伝
熱面温度差のみの関数で表わされるので、前記温度差を
検出することにより、着霜量が多いか、否かを判断する
ことができる。したがって着霜量の多い時にはこれを検
出し、蓄熱量を増加させて室外熱交換器への供給熱量を
十分確保することで、除霜時間が長くなることを避け、
ヒートポンプによる暖房運転時間を維持し、トータルの
暖房運転効率の低下を防ぐ。

実施例 以下本発明の一実施例であるヒートポンプ式空気調和機
の除霜制御方法について図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すヒートポンプ式空気調
和機の冷凍サイクル図である。同図にて２０はヒートポ
ンプ式冷媒回路、２）は圧縮機、２２は四方弁、２３は
室内熱交換器、２４は減圧装置として電磁力で弁開度を
制御できる膨張弁、２５は室外熱交換器、２６は蓄熱用
熱交換器、２７は放熱用熱交換器、２Ｂは蓄熱材として
酢酸ナトリウム３水塩（ＣＨ３ＣＣ００Ｎ　−３８２０
）、２９は蓄熱槽、３０．３１．３２は二方弁、３３は
室内ファン、３４は室外ファン、３５は蓄熱量検出手段
としての温度センサー、３６は着霜量検出手段としての
温度センサー、３７は除霜制御装置である。圧縮機２）
、四方弁？２、室内熱交換器２３、膨張弁２４、室外熱
交換器２５は環状に冷媒配管で連結し、圧縮機２）の吐
出側の途中に二方弁３１を設け、これと並列に蓄熱用熱
交換器２６と二方弁３２とを直列に設け、さらに膨張弁
２４と並列になるように放熱用熱交換器２７と二方弁３
０とを直列に設け、これら蓄熱用熱交換器２６と放熱用
熱交換器２７とを蓄熱槽２９の内部に収納し、この蓄熱
槽２９の内部に酢酸ナトリウム３水塩２８を封入して、
ヒートポンプ式冷媒回路２０を構成するとともに、蓄熱
槽２９内に酢酸ナトリウム３水塩２８の温度を検出する
温度センサー３５を設け、室内熱交換器２３には室内フ
ァン３３を、また室外熱交換器２５には室外ファン３４
と、伝熱面温度を検出する温度センサー３６とを設け、
さらに温度センサー３５．３６からの信号を入力とし、
四方弁２２、膨張弁２４、二方弁３０．３１．３２、室
内ファン３３、室外ファン３４等を制御する除霜制御装
置３７を備えて構成したものである。

第３図は第１図に示す除霜制御装置３７の運転制御フロ
ーを示した図である。同図にて、暖房運転が開始される
と、蓄熱槽２９の設定温度ＴＯが潜熱蓄熱材である酢酸
す）　＋Ｊウム３水塩２８の融点（５８°Ｃ）より少し
高目の温度：　ＴＡ　＝　６５℃に設定される。一方、
除霜制御装置３７により四方弁２２はこれへの通電によ
る暖房サイクルの状態を保持し、膨張弁２４は所定の開
度状態で、二方弁３０．３１は閉じ、二方弁３２は開と
なり、室内ファン３３及び室外ファン３４は送風状態に
ある。これにより圧縮機２）から吐出された高温冷媒は
四方弁２２、二方弁３２を通って蓄熱用熱交換器２６で
蓄熱槽？９、すなわち酢酸す）　ＩＩウム３水塩２８に
蓄熱した後、室内熱交換器２３、膨張弁２４、室外熱交
換器２５、四方弁２２を通って圧縮機２）に戻り、外気
吸熱による暖房と蓄熱を行なう。また、温度センサー３
５により検出される酢酸ナトリウム３水塩２Ｂの温度が
前記設定温度１０以上の時には、所定量の蓄熱がなされ
ていると判断し、二方弁３１を開き、二方弁３２を閉じ
て蓄熱を行なわず、冷媒は圧縮機２）、四方弁２２、二
方弁３１、室内熱交換器２３、膨張弁２４、室外熱交換
器２５、四方弁２２の順に通って圧縮機２）に戻り、暖
房のみを行なう。また、この一連の暖房運転の初期時に
温度センサー３６により室外熱交換器２５の伝熱面温度
ｔＥｏが検出される。

低外気温下で以上のような暖房運転を続けると室外熱交
換器２５に着霜が生じてくる。図示しない着霜検出手段
により室外熱交換器２５への着霜を検知すれば、除霜運
転を開始する。このとき、前記温度センサー３６により
前記室外熱交換器２５の伝熱面温度ｔＨが検出される。

除霜運転時には、四方弁２２は暖房運転の状態を保持し
、膨張弁２４は全閉、二方弁３０は開とし、室外ファン
３４は送風を停止する。これにより圧縮機２）から吐出
された冷媒は、四方弁２２を通って室内熱交換器′２３
、放熱用熱交換器２７、二方弁３０、室外熱交換器２５
、四方弁２２を通って圧縮機２）に戻り、室内を暖房し
ながら除霜を行なう。

図示しない除霜終了検出手段により除霜終了を検知すれ
ば、暖房運転に復帰する。

着霜量は、外気条件に影響されず室外熱交換器２５の暖
房初期と除霜開始時の伝熱面の温度差Δｔ＋＝　（＝　
ｔＥｏ　−ｔ＋：　）により決まり、ΔｔＥが太き（な
ればなるほど着霜量は増す（第２図）。このことより、
前記温度差ΔｔＥが設定値Δｔ０＝３°Ｃ（すなわち設
定着霜量）より大きければ、着霜量が多いと判断し、設
定温度ＴＯをＴＡより高く、酢酸ナトリウム３水塩２８
の劣化温度よりも低目の温度：Ｔａ＝７５°Ｃ（ＴＢ＞
ＴＡ）にして、蓄熱槽２９への蓄熱量を増加させる。以
下、上述した暖房、除霜運転を繰り返すが、常に、室外
熱交換器２５の暖房運転初期時と除霜運転開始時の伝熱
面温度差より、着霜量が多いか否かを判断し、蓄熱量を
制御する。

なお、冷房運転時には、四方弁２２への通電をやめて逆
転させ、二方弁３０．３２を閉じＪ二方弁３１を開くと
従来と同様の冷房が可能である。

以上のように本実施例によれば、着霜量が多いときには
これを検出し、蓄熱量を増加させて室外熱交換器への供
給熱量を十分に確保することで除霜時間が長（なること
を避け、トータルの暖房運転効率を維持することができ
る。

なお上記実施例では蓄熱材として酢酸ナトリウム３水塩
の潜熱蓄熱材を用いて説明したが、その他の潜熱蓄熱材
、又は水やエチレングリコールのような顕熱蓄熱材を用
いても同様の効果が得られる。

また上記実施例では減圧装置として電磁力で弁開度を制
御できる膨張弁を用いて説明したが、これに代わってキ
ャピラリ、又はキャピラリと開閉弁との組み合せ等でも
同様の効果が得られる。

さらに上記実施例では蓄熱用熱交換器に吐出冷媒を流し
て蓄熱槽に蓄熱する構成で、二方弁３１．３２を適宜量
及び閉に切換えて蓄熱するようにしたが、これら二方弁
の代わりに三方弁を用いて、この三方弁により冷媒を適
宜切換えて蓄熱してもよい。

さらになお、圧縮機を周波数可変などによる大巾な容量
制御可能な圧縮機とし、除霜運転時に圧縮機を高容量運
転とすることで、暖房能力や除霜時間をより一層改善で
き、実用上からも大きな効果となる。

発明の詳細 な説明してきたように本発明のヒートポンプ式空気調和
機の除霜制御方法は、ヒートポンプ式冷媒回路に、蓄熱
材を内部に封入し、蓄熱量検出手段を備えた蓄熱槽と、
前記蓄熱槽への蓄熱を可変する蓄熱量可変手段とを設け
るとともに、さらに着霜量検出手段を備え、暖房運転時
に前記蓄熱槽への蓄熱をし、除霜時に暖房を継続しなが
ら前記蓄熱を熱源の一部に利用するようにし、前記着霜
量検出手段により検出される着霜量が設定値以上の場合
には、前記蓄熱量可変手段により蓄熱量を増加させるよ
うにしたので、暖房運転時に蓄熱槽に所定量の蓄熱を行
い、これを熱源の一部として利用し、一定風量による暖
房を継続しながら除霜を行なうことができる。また、着
霜量を検出できるので、着霜量が多く除霜時間が長くな
る時にはこれを検出し、蓄熱量を増加させて室外熱交換
器への供給熱量を十分に確保することで、除霜時間が長
くなることを避け、ヒートポンプによる暖房運転時間を
維持し、トータルの暖房運転効率の低下を防ぐ効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を表わすヒートポンプ式空気
調和機の冷凍サイクル図、第２図は着霜量と、室外熱交
換器の暖房運転初期と除霜開始時との温度差の関係を示
す図、第３図は第１図に示す除霜制御装置３７の運転制
御フローを示す図、第４図は従来のヒートポンプ式空気
調和機の冷凍サイクル図である。 ２０・・・・・・ヒートポンプ式冷媒回路、２８・・・
・・・酢酸ナトリウム３水塩（蓄熱材）、２９・・・・
・・蓄熱槽、３１．３２・・・・・・二方弁（蓄熱量可
変手段）、３５・・・・・・温度センサー（蓄熱量検出
手段）、３６・・・・・・温度センサー（着霜量検出手
段）、３７・・・・・・除霜制御装置。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ど０
−ｍ−と　−トイマンツブ式ノ÷１菓■Ｄ＝長第１図 第　２　Ｆ ？ ヤ ０　　　　　　　着霜量　（ぴ） 第　３　図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ヒートポンプ式冷媒回路に、蓄熱材を内部に封入
   し、蓄熱量検出手段を備えた蓄熱槽と、前記蓄熱槽への
   蓄熱を可変する蓄熱量可変手段とを設けるとともに、さ
   らに着霜量検出手段を備え、暖房運転時に前記蓄熱槽へ
   の蓄熱をし、除霜時に暖房を継続しながら前記蓄熱を熱
   源の一部に利用するようにし、前記着霜量検出手段によ
   り検出される着霜量が設定値以上の場合には、前記蓄熱
   量可変手段により蓄熱量を増加させるようにしたヒート
   ポンプ式空気調和機の除霜制御方法。
2. （２）着霜量検出手段を、室外熱交換器の伝熱面温度を
   検出する温度センサーとした特許請求の範囲第１項記載
   のヒートポンプ式空気調和機の除霜制御方法。
3. （３）蓄熱量検出手段を温度センサーとした特許請求の
   範囲第１項記載のヒートポンプ式空気調和機の除霜制御
   方法。