JPH02130357A - ヒートポンプ式空気調和機 - 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式空気調和機に係り、特に、暖房
運転時の室外熱交換器の着霜防止及び除霜に好適な構造
に関する。

〔従来の技術〕

従来のヒートポンプ式空気調和機の室外熱交換器の除霜
運転制御方法について、第１０図により説明する。１は
圧縮機、２は暖房運転、冷房運転を切換えるための四方
弁、３は室内熱交換器、４は室外熱交換器、５は膨張弁
、６は受液器、７は除霜用二方弁、８は暖房運転ルート
である。

ヒートポンプ式空気調和機において、暖房運転をする場
合、大気を熱源とするため、室外熱交換器４（蒸発器）
により採熱し、その熱を利用して室内熱交換器３（凝縮
器）において吹出し空気を加熱する。この場合、冷媒（
フレオンやアンモニア等）は暖房運転ルート８のように
流れる。外気温度が特に低い時に、このような暖房運転
を続けると、膨張弁５を通って流入する低温低圧の冷媒
により、室外熱交換器４の放熱フィンや冷却管は０℃以
下となり、大気中の水分が凝固し、霜層となって成長す
る、いわゆる、着霜現象が生じる。

霜層の成長は空気の流れの圧力損失を増加させるばかり
でなく、室外熱交換器４の伝熱効率も低下させる。その
ため、室外熱交換器４に付着した霜層は、取り除く必要
がある。

従来は、室外熱交換器４のフィン温度を検出し、−２５
℃になると、除霜用二方弁７を開き、除霜運転を行って
いた。すなわち、除霜用二方弁７を開くことにより、圧
縮機１により高温高圧のガスとなった冷媒が、室外熱交
換器４に流入する。この高温高圧のガスにより、放熱フ
ィンや冷却管表面に付着した霜層は少しずつはげ落るよ
うになる。

この運転を室外熱交換器４のフィン温度が１０℃になる
まで続け、１０℃になった時点で霜層はなくなったと判
断し、除霜用二方弁７を閉じ、通常の暖房運転にもどる
。

なお、この種の装置として関連するものには、例えば、
特開昭５７−１８４８５９号、特開昭５８−２１４７５
３号公報等が挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、除霜用二方弁を開くことによって、圧
縮機の高温高圧のガスを室外熱交換器に流入させ、その
熱を利用し、放熱フィンや冷却管に付着した霜を取り除
いていた。低温低圧の液化した冷媒を流入させる室外熱
交換器に、高温高圧のガス化した冷媒を直接流入させる
ため、冷凍サイクルが成立せず、除霜運転時には、暖房
運転がうまくなされなかった。

本発明の目的は、効率良く快適な暖房運転が可能なヒー
トポンプ式空気調和機を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、室外熱交換器に熱源を設け、その熱源によ
って室外熱交換器の雰囲気温度を調整し、室外熱交換器
の放熱フィンや冷却管温度を０℃以下に下げることなく
、冷凍サイクルを保つことにより達成される。

〔作用〕

室外熱交換器の雰囲気温度は、熱源によって制御できる
構造となっている。そのため、外気温度が特に低い日で
も、熱源により、室外熱交換器に流入する時には、冷媒
サイクルを保つのに適度な温度に調整することができる
。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図ないし第９図により説明
する。

第１図において、９はツイン型室外熱交換器、１０は流
路変更三方弁、１１は圧縮機１より室外熱交換器９ｂに
流入する高温高圧の冷媒の流量を調整するための流調弁
である。また、第２図はツイン型室外熱交換器９の拡大
図である。１２は熱交換器の放熱フィン、１３は冷媒（
例えばフレオン）が流れる冷却管、１４は室外熱交換器
９と熱交換をする大気である。

ヒートポンプ式空気調和機の暖房運転における冷媒は、
まず、圧縮機１で高温高圧のガスとなり、室内熱交換器
３に流入する。ここで冷媒は室内空気との熱交換により
その温度が少しずつ低下して凝縮を始め、室内熱交換器
３の出口付近では完全に液化する。この時の凝縮潜熱を
利用して室内の空気を暖める。その後、冷媒は、受液器
６を通り膨張弁５に流入し、そこで低温低圧の液体とな
り、ツイン型室外熱交換器９に流入するにこで冷媒は室
外大気との熱交換により蒸発を始め、やがて、完全にガ
ス化し、再び圧縮機１に流入する一連のループとなって
いる。第３図に大気温度が７℃の時の冷媒温度の変化を
、実線で示す。ここで、室内熱交換器３での凝縮温度は
約５０℃、ツイン型室外熱交換器９での蒸発温度は約０
’Ｃである。このようにすることで、大気を熱源とし、
ツイン型室外熱交換器９により採熱し、室内熱交換器３
で吹出空気を加熱する冷凍サイクルが成立する。

ここで、大気温度が特に低い日（７℃未満）について考
える。大気温度が低いため、ツイン型室外熱交換器９で
冷媒を蒸発させるには、冷媒の温度を膨張弁５で通常（
大気温度７℃）の場合より下げねばならない。第３図の
波線に示すように、冷媒を０℃以下にしなければ、室外
熱交換器９で蒸発潜熱を得ることができなくなる。この
ような運転を続けると、０℃以下の冷媒により、ツイン
型室外熱交換器９の放熱フィン１２や冷却管１３もＯ’
Ｃ以下になってしまう。そのため、大気中の水分が、放
熱フィン１２や冷却管１３の表面に凝固し、霜層となっ
て成長していく。

本発明では、このように大気が低くく、ツイン型室外熱
交換器９中の冷媒を０℃以下にしなければならない時に
は、次のような暖房運転をする。

第４図に本発明の暖房運転の運転制御ブロック図を示す
。１５ａ、１５ｂはそれぞれ室内の温度、ツイン型室外
熱交換器９ｂの雰囲気温度を検出するための温度検出器
、１６は比較器、１７は設定器である。まず、温度検出
器１５ａにより室内の温度を検出し、比較器１６に入力
する。比較器１６は、設定器１７の値と温度検出器１５
ａの値を比較し、温度検出器１５ａの値が設定器１７の
値以上の時のみに出力信号を出す。設定器１７には、あ
らかじめ室温がこの温度であれば、快適と思われる温度
に設定しておく。

まず、暖房を始めたばかりで、室温が快適温度に保たれ
ていないとすると、比較器１６からは信号を出力されず
、以後の回路は動作しない。すなわち、大気温度が低い
日でも、部室の温度が快適温度に達するまでは、フルパ
ワーの暖房運転を行う。こうすることにより、従来通り
急速暖房は可能となる。この運転を続けると、大気の温
度が低いため、ツイン型熱交換器９に流入する冷媒を０
℃以下にしなければならず、従来通りツイン型室外熱交
換器９に着霜現象が生じる。急速暖房の場合、数十分も
すれば室内温度は快適温度に達する。

そのため、比較器１６より信号が出力され、流路変更三
方弁１０は波線で示す経路をとり、流調弁１１は開とな
る。そのため、圧縮機１で高温高圧のガスとなっている
冷媒が、ツイン型室外熱交換器９ｂに流入する。ここで
流調弁１１は、温度検出器１５ｂの値、すなわち、ツイ
ン型室外熱交換器９ｂの雰囲気温度により、その開口率
が制御される。第５図にその関係図を示す。ここで、Ｔ
ｈを７℃、Ｔｃ　を−５℃と設定したとする。今、大気
の温度が低く、温度検出器１５ｂの値が一５℃を示して
いるとすると、流調弁１１は全開となり、圧縮気１の高
温高圧のガスが多量にツイン型熱交換器１１ｂに流入す
る。流入した高温高圧のガスは、温度の低い大気との熱
交換により、少しずつ低下し凝縮を始め、やがて、完全
に液化する。その凝縮潜熱により、ツイン型熱交換器９
ｂの雰囲気温度は上昇する。これにより、ツイン型熱交
換器９ａに流れ込む空気温度は、大気より上昇したもの
となる。そのため、急速暖房によってツイン型室外熱交
換器９の放熱フィン１２や冷却管１３に付着した霜層は
少しずつはげ落ちる。また、ツイン型室外熱交換器９の
雰囲気温度が上昇したため、ツイン型室外熱交換器９ａ
に流入する冷媒の温度を少しずつ上げても冷媒を蒸発さ
せることが可能となる。このようにして、圧縮機１の高
温高圧のガスを流入させツイン型熱交換器９ｂを凝縮器
として利用すれば、熱源を新たに設けることなく、除霜
が可能となる。この時、ツイン型室外熱交換器９ａは通
常通り蒸発器として働くため、冷凍サイクルは保てる。

また、温度検出器１５ｂの値により、流調弁１１を制御
しているため、むだのない暖房、除霜同時運転ができる
。本発明の場合、室外熱交換器をツイン型として、圧縮
機１の排熱を利用して、室外熱交換器の雰囲気温度を制
御しているため、経済的であると思われる。

次に、室外熱交換器に新たに熱源を設け、その熱源によ
って、室外熱交換器の雰囲気温度を制御し、室外熱交換
器に流入する冷媒温度を０°Ｃ以下にすることなく、暖
房運転を可能とする実施例を第６図に示す。１８は熱源
として用いる電気ヒータである。また、第７図に室外熱
交換器４の拡大図を示し、第８図に運転制御ブロック図
を示す。

この場合、大気温度が低くく、室外熱交換器４中の冷媒
を０℃以下にしなければ、冷凍サイクルが成立しない場
合５次のような運転制御をする。まず、温度検出器１５
により、室外熱交換器４の雰囲気温度を検出する。比較
器１６では、この測定値と設定器１７にあらかじめセッ
トされていた値（７℃）を比較し、設定器１７の値以上
の時のみ、信号を出力し、電気ヒータ１８がオンとなる
。ここで、設定器の値を７℃としたのは、第３図に示し
たように、大気温度が７℃のときに、室外熱交換器４中
の冷媒の温度を０℃として冷凍サイクルが成り立つ限界
であるためである。このように、室外熱交換器４の雰囲
気温度を温度検出器１５で測定し、常に、７℃付近にな
るよう、電気ヒータ１８をオン、オフ制御する。この時
の、室外熱交換器４の雰囲気温度の経時変化を第９図に
示す。

この電気ヒータ１８のオン・オフ制御により、室外熱交
換器４中を流れる冷媒は、０℃以上で蒸発することがで
き、室外熱交換器１４の放熱フィン１２や冷却管１３の
表面温度が０℃以下となることはなくなり、着霜現象が
生じることなく、大気低温時の暖房運転の快適性が向上
する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、大気温度が低い時でも、室外熱交換器
に設けた熱源により、室外熱交換器の雰囲気温度を制御
できるので、室外熱交換器中の冷媒を従来はど下げなく
ても、冷凍サイクルを保つことができ、室外熱交換器の
放熱フィンや冷却管の霜層成長の抑制、あるいは１着霜
防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のヒートポンプ式空気調和機
の系統図、第２図はツイン型室外熱交換器の斜視図、第
３図は空調機内冷媒の温度変化図、第４図は本発明の運
転制御ブロック図、第５図は流調弁開口率変化特性図、
第６図ないし第９図は本発明の他の実施例の図、第１０
図は従来のヒートポンプ式空気調和機の系統図である。 １・・・圧縮機、２・・・四方弁、３・・室内熱交換器
、４・室外熱交換器、５・・・膨張弁、６・・・受液器
、７・・・除霜用二方弁、８・・・暖房運転ルート、９
・・・ツイン型室外熱交換器、１０・・・流路変更三方
弁、１２・・・放熱フィン、１３・・冷却管、１５・・
・温度検出器、１６・・・比較器、１７・・・設定器、
１８・・・電気ヒータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、受液器、膨張弁、
   室外熱交換器を、順次、接続して構成したヒートポンプ
   式空気調和機において、 前記室外熱交換器に熱源を設け、前記室外熱交換器の雰
   囲気温度を調整可能としたことを特徴とするヒートポン
   プ式空気調和機。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記室外熱交換器をツイン型とし、一方の熱交換器に流
   路変更三方弁を設け、前記圧縮機の排熱が前記三方弁の
   切換えで、前記ツイン型室外熱交換器の一方に流入する
   構造としたことを特徴とするヒートポンプ式空気調和機
   。 ３、特許請求の範囲第２項において、 前記圧縮機と前記流路変更三方弁の間に流調弁を、また
   、前記ツイン型室外熱交換器に温度検出器をそれぞれ設
   け、前記温度検出器の値で前記流調弁の開口率を制御す
   ることを特徴とするヒートポンプ式空気調和機。 ４、特許請求の範囲第１項において、 前記室外熱交換器の熱源を電気ヒータとしたことを特徴
   とするヒートポンプ式空気調和機。 ５、特許請求の範囲第４項において、 前記室外熱交換器に温度検出器を設け、前記温度検出器
   の値で前記電気ヒータをオン・オフ制御することを特徴
   とするヒートポンプ式空気調和機。