JPH02136637A - 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、空気を熱源とするヒートポンプ式空気調和機
において、冬期における除霜運転の快適性を高めるため
の冷凍サイクル制御を備えたヒートポンプ式空気調和機
に関する。

従来の技術 従来のヒートポンプ式空気゛調和機は第５図に示すよう
に、容量可変圧縮機１．四方弁２．室外熱交換器３．電
動膨張弁４．及び室外側送風機５などからなる室外機、
及び室内熱交換器６．室内側送風機７などからなる室内
機から構成されている。

圧縮機１は容量可変で、供給電力の周波数を変えること
によりその容量を変えることができる。また、四方弁２
によって冷房運転、暖房運転が切り替えられ、冷房運転
時は図中の実線矢印の方向に冷媒が流れて冷房サイクル
が形成され、暖房運転時には図中の破線方向に冷媒が流
れて暖房サイクルが形成される。ところが、冬期暖房運
転中、室外熱交換器３の伝熱面温度が０℃以下になり、
かつ、その時の外気露点温度以下になると、室外熱交換
器３の伝熱面に着霜が生じ始め、着霜が進行するにつれ
て室外熱交換器３のフィン間が霜によって閉塞されて通
過風量が減少していき、それにつれて室外熱交換器によ
る蒸発能力が低下し、その結果、室内の暖房能力の低下
をきたす。そのため、一定時間毎に室外熱交換器３に付
着した霜を溶解するべく、除霜運転が行われる。

この除霜運転としては、第６図に示すように、除霜の開
始の検知は運転を開始しである一定時間τ内に室外熱交
換器３の温度として、例えば、暖房運転時の室外熱交換
器３の入口側配管に設けられた温度センサー８がある温
度ｔｏ以下を検知すると除霜を開始する方式がとられて
いる。これによって、はぼ定期的に除霜が行われている
。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、前述の従来例では、使用される地域や外
気の温湿度条件に拘らず、暖房運転時の室外熱交換器３
の入口側配管に設けられた温度センサーがある温度ｔｏ
以下を検知すると除霜が行われてしまう。すなわち、同
一絶対湿度であれば低外気温はど着霜しにくいため、外
気条件によっては室外熱交換器に着霜していないにも拘
らず、除霜運転を行うことになり、室内温度の降下によ
り快適性が損なわれると共に、無駄な電力を消費すると
いう欠点を有していた。

そこで、本発明は、暖房運転中の室外熱交換器の人口と
出口との配管温度差の、運転初期時の入口と出口との配
管温度差に対する比が、外気温。

及び、容量可変圧縮機の運転周波数に応じた所定の値に
達すると除霜運転を開始するという除霜制御を行うこと
により、使用される地域や外気の温湿度条件に応じた除
霜を行い、冬期の室内の快適性向上や消費電力の低減を
目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決する本発明の技術的手段は、容量可変圧
縮機、四方弁、室内熱交換器、電動膨張弁、及び、室外
熱交換器を順次連通して回路を形成する冷凍サイクルを
備え、暖房運転中の室外熱交換器の入口と出口との配管
温度差の、運転初期時の入口と出口との配管温度差に対
する比が、外気温、及び、容量可変圧縮機の運転周波数
に応じた所定の値に達すると除霜運転を開始する除霜制
御手段を備えたものである。

作　　　用 この技術的手段による作用は次のようになる。

冬期暖房運転中、外気条件が室外熱交換器に着霜が生じ
る条件になると、室外熱交換器に着霜が生じ始め、着霜
が進行するにつれて室外熱交換器のフィン間が霜によっ
て閉塞されて通過風量が減少していき、それにつれて室
外熱交換器による蒸発能力が低下し、そのため蒸発温度
も低下していき、従って、室外熱交換器配管温度は時間
の経過とともに、次第に低下していく。このときの着霜
初期では室外熱交換器の入口、出口配管温度ともにゆる
やかに低下していく、即ち、室外熱交換器の入口と出口
との配管温度差はほぼ一定で推移する（但し、入口配管
温度〉出口配管温度）。しかし、着霜により室外熱交換
器のフィン間が閉塞され始めると、室外熱交換器の入口
、出口配管温度ともに急に低下するが、出口配管温度の
方が入口配管温度より低いため、室外熱交換器の出口側
フィン部の方が入口側フィン部に比べてフィン間が霜で
閉塞されやすい。従って、出口配管温度の低下度に比べ
て入口配管温度よりの低下度の方が大きく、即ち、室外
熱交換器の入口と出口との配管温度差、は大きくなる。

この室外熱交換器の入口と出口との配管温度差が大きく
なり始める時期が、暖房能力がピークを過ぎて低下し始
める時期に相当し、この時点で除霜運転を開始すれば、
暖房能力的にも、消費電力的にも最適であるが、使用さ
れる地域や外気の温湿度条件によって、又、容量可変圧
縮機の運転周波数によって、室外熱交換器の入口と出口
との配管温度差が大きくなり始める時期での入口と出口
との配管温度差の傾向が異なってくる。そこで、あらか
じめ、外気温Ｔ、及び、容量可変圧縮機運転周波数ｆを
パラメータとする最適な除霜運転となる室外熱交換器入
口と出口との配管温度差の、運転初期時の入口、出口配
管温度差に対する比αｏ（Ｔ、ｆ）のデータを制御手段
内のメモリーに入力しておき、運転中のα（ＴＩ、ｆｌ
）がメモリー内のαｏ（ＴＩ、ｆｌ）に達すると、除霜
運転開始信号の検知として、必要な除霜モード信号を容
量可変圧縮機の電動機駆動装置、四方弁、電動膨張弁な
どに出力され、除霜運転を開始するような制御を行う。

このように、暖房運転中の室外熱交換器の入口と出口と
の配管温度差の、運転初期時の入口と出口との配管温度
差に対する比が、外気温、及び、容量可変圧縮機の運転
周波数とに応じた所定の値に達すると除霜運転を開始す
る除霜制御手段を備えることにより、使用される地域や
外気の温湿度条件に応じた除霜を行い、冬期の室内の快
適性向上や消費電力の低減を図ることが可能になる。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明を行
うが、従来と同一構成については同一符号を付し、その
詳細な説明を省略する。

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
の冷凍サイクル図で、Ｓｌは暖房運転時の室外熱交換器
３の入口側配管に設けられた入口温度センサー、Ｓ２は
暖房運転時の室外熱交換器３の出口側配管に設けられた
出口温度センサー。

Ｓ３は室外熱交換器３の空気入口側に設けられた外気温
センサー、１０は時間間隔Δτ毎に温度センサーＳｌ、
５２からの室外熱交換器配管温度ｔｌ。

ｔ２の検出信号、及び、外気温センサーＳ３から外気温
Ｔの検出信号を入力し、必要な信号を容量可変圧縮機１
の電動機駆動装置１１．四方弁２などに出力する、Ａ／
Ｄ変換器、ｃｐｕ、メモリーＤ／Ａ変換器などからなる
制御装置である。第３図は外気温ＴＩ、容量可変圧縮機
１の運転周波数ｆ１の場合の暖房運転中の室外熱交換器
の入口、出口配管温度ｔｌ、ｔ２の運転時間τに対する
変化を示した図、第４図は同条件で室外熱交換器の入口
と出口との配管温度差の、運転初期時の入口と出口との
配管温度差に対する比αｏ（Ｔ、ｆ）の運転時間τに対
する変化を示した図である。

次に、この一実施例の構成における作用を説明する。

第２図は暖房運転時の制御の動作を説明するフローチャ
ートである。暖房運転時の室外熱交換器３の空気入口側
に設けられた外気温センサーｓ３にて外気温Ｔを検出し
、その外気温Ｔが着霜現象が生じ始める温度Ｔｏ以下に
なると、時間間隔Δτ毎に室外熱交換器入口、出口配管
温度ｔｌ、ｔ２を検出し、それらの信号が制御装置１０
に入力され、例えば、第３図に示すように、運転初期時
τ＝τＯの時の室外熱交換器入口と出口との配管温度差
をΔｔ（Ｔ０）１着霜溝行時τ＝τ１の時の室外熱交換
器入口と出口との配管温度差をΔｔ（ｆｌ）とすると、
室外熱交換器入口と出口との配管温度差の、運転初期時
の入口と出口との配管温度差に対する比α（Ｔ、ｆ）＝
Δｔ（Ｔ１）／Δｔ（τＯ）を演算する。

一方、あらかじめ、第４図に示すような、外気温Ｔ、及
び、容量可変圧縮機の運転周波数ｆパラメータとする最
適な除霜運転となる室外熱交換器入口と出口との配管温
度差の、運転初期時の入口と出口との配管温度差に対す
る比αｏ（Ｔ、ｆ）のデータをメモリー内に入力されて
あり、運転中のα（Ｔ１、ｆｌ）がメモリー内のａｏ（
ＴＩ、１１）に達すると、除霜運転開始信号の検知とし
て、必要な除霜モード信号を容量可変圧縮機１の電動機
駆動装置１１゜四方弁２．電動膨張弁４などに出力され
、除霜運転を開始する。この方法により、室外熱交換器
に着霜していないにも拘らず除霜運転を行うことが防止
でき、室内温度の降下により快適性が損なわれたり、無
駄な電力を消費するということもなくなる。即ち、暖房
運転中の室外熱交換器入口と出口との配管温度差の、運
転初期時の入口と出口との配管温度差に対する比が、外
気温、及び、容量可変圧縮機の運転周波数とに応じた所
定の値に達すると除霜運転を開始する除霜制御手段を備
えることにより、使用される地域や外気の温湿度条件に
応じた除霜を行い、冬期の室内の快適性向上や消費電力
の低減を図ることが可能になる。

発明の効果 以上のように本発明は、容量可変圧縮機、四方弁、室内
熱交換器、電動膨張弁、及び、室外熱交換器を順次連通
して回路を形成する冷凍サイクルを備え、暖房運転中の
室外熱交換器入口と出口との配管温度差が、外気温、及
び、容量可変圧縮機の運転周波数とに応じた所定の値に
達すると除霜運転を開始する除霜制御を行うことにより
、使用される地域や外気の温湿度条件に応じた除霜を行
い、冬期の室内の快適性向上や消費電力の低減を図るこ
とが可能になるヒートポンプ式空気調和機が実現できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるヒートポンプ式空気調
和機の冷凍システム図、第２図は暖房運転時の制御の動
作を説明するフローチャート、第３図は室外熱交換器入
口、出口配管温度の時間変化の一例を示す図、第４図は
最適な除霜運転となる室外熱交換器入口と出口との配管
温度差の比と外気温の関係を示す図、第５図は従来例を
示すヒートポンプ式空気調和機の冷凍システム図、第６
図は従来の除霜検知手法を説明する図である。 １・・・容量可変圧縮機、２・　・四方弁、３・・・室
外熱交換器、４・・・電動膨張弁、６・・・室内熱交換
器。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名１１！！を 第２図 １！３　　図 第　４　図 ］−。 −ｍ− ４・− ６・− 容１可変圧穐気 ■方弁 １ｉ５１−　詐　交　樗偽 １勧Ｉ震「三ｇＡ＊ Ｖ　内　！！！　　交　玲　６ ９ト’Ａ１！ＬＴ 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 容量可変圧縮機、四方弁、室内熱交換器、電動膨張弁、
   室外熱交換器を順次連通してなる冷凍サイクルを備え、
   暖房運転中の室外熱交換器の入口と出口との配管温度差
   の、運転初期時の入口と出口との配管温度差に対する比
   が、外気温、及び、容量可変圧縮機の運転周波数に応じ
   た所定値に達すると除霜運転を開始する除霜制御手段を
   備えたことを特徴とするヒートポンプ式空気調和機。