JPH02306042A - 冷凍装置の除霜装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、冷凍装置の蒸発器に着霜した霜を除霜する除
霜装置の改良に関し、詳しくは、その除霜運転の開始及
び終了を適切にするようにしたものに関する。

（従来の技術） 従来より、この種の冷凍装置の除霜装置として、例えば
蒸発器の蒸発温度を検出し、この蒸発８度が設定温度に
なれば蒸発器の着霜時と判断して除霜運転を開始したり
、上記蒸発温度の検出と共に蒸発器の空気吸込温度を検
出し、蒸発温度と空気吸込温度との温度差が設定値にな
れば蒸発器の着霜時と判断して除霜運転を開始するもの
、又はタイマを設けて設定時間毎に周期的に除霜運転を
行うものが知られている。（例えば特開昭６２−１０２
０５９号公報等を参照）。

また、除霜運転の終了を検出する場合には、上記の蒸発
温度、空気吸込温度又はタイマを利用する構成としてい
る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来のものでは、蒸発器の着霜状態
を蒸発温度等により間接的に検出しているため、除霜運
転開始時での着霜量が異なり、除霜運転が常に適切なタ
イミングで開始されない欠点がある。同様に、除霜運転
終了時には未だ霜が残っていたり、又は既に除霜の終了
していても除霜運転が続行される等の欠点がある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、蒸発器の着霜状態を直接的に検出することにより
、除霜運転の開始及び終了を常に適切なタイミングで行
って、除霜性能の向上を図ることにある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本出願人等は、蒸発器に付
設される送風ファンのモータの運転特性に着目した。つ
まり、この送風モータに印加する電圧を位相制御するこ
とによりファン回転数を調整する場合に、蒸発器の非着
霜時に電圧を印加する位相角が定まれば、ファン回転数
もこの位相角に対応した回転数となる。しかし、着霜時
には蒸発器の通風通路の通風抵抗が霜の存在により増大
する関係から、位相角とファン回転数との対応がくずれ
、ファン回転数の一定制御時には、必要トルクが増大す
るので、その分供給電力量を多くすべく位相角も小さく
（０π側に移行）する。また、位相角の一定制御時には
、供給電力量が一定であるので、通風抵抗が増大する分
だけ回転数は低下する。

以上のことから、本発明では、送風ファンのモータを位
相制御し、その位相角及び回転数の関係に基いて蒸発器
の除霜運転を開始又は終了させることとする。

つまり、請求項（１）に係る発明では、第１図及び第５
図に示すように、蒸発器（４）に付着した霜を除霜する
冷凍装置の除霜装置を前提とする。そして、上記蒸発器
り４）に付設した送風ファン（４ａ）のモータ（Ｍ）に
印加する電圧を位相制御することにより該送風ファン（
４ａ）の回転数Ｎを設定回転数０１に一定に制御する回
転数制御手段（１５）と、該回転数制御手段（１５）に
より制御している印加電圧の位相角φが上記蒸発器（４
）の所定着霜量の着霜時に相当する基準値φ２以下にな
ったことを検出する着霜検出手段（１６）と、該着霜検
出手段（１Ｇ）による着霜の検出信号を受けて上記蒸発
器（４）の除霜運転を行う除霜手段（１７）とを設ける
構成としている。

また、請求項（３）に係る発明では、送風ファン（４ａ
）のモータ（Ｍ）に印加する電圧を設定位相角φ１で位
相制御する位相制御手段（２０）と、該位相制御手段（
２０）による位相制御時において上記送風ファン（４ａ
）の回転数が蒸発器（４）の所定管ｉ量着霜時に相当す
る基準値φ２以下になったことを検出する着霜検出手段
（２１）と、該着霜検出手段（２１）による着霜の検出
信号を受けて上記蒸発器（４）の除霜運転を行う除霜手
段（２２）とを設ける構成としている。

（作用） 以上の構成により、請求項（１）に係る発明では、送風
ファン（ム）のモータ（Ｍ）の回転数Ｎは設定回転数ｎ
１に保持される。この際、蒸発器（４）の非着霜時では
電圧を印加する位相角φは設定位相角φ１であるが、蒸
発器（４）に着霜が生じ始めると位相角φは小さくなり
（θπ側に移行）、着霜量が所定量になると基準値φ２
以下になるので、この最適タイミングで除霜手段（１７
）が作動して、蒸発器（４）の除霜運転が開始される。

この場合、位相角φが正常値φ１に復帰した時点、つま
り着霜量が全て除霜した直後の時点で除霜運転を停止す
れば、除霜運転の終了を最適タイミングで行うことがで
きる。

また、請求項（３）に係る発明では、位相角φは設定値
φ１に保持されるので、蒸発器（４）の非着霜時にはモ
ータ回転数Ｎは設定回転数ｎｉ１．：調整される。しか
し、蒸発器（４）に着霜が生じ始めると着霜した霜の存
在に起因する通風抵抗の増大によりファン回転数Ｎは漸
次低くなり、着霜量が・所定量になった最適タイミング
では基準値ｎ２以下になって除霜手段（２２）が作動す
るので、蒸発器（４）の除霜運転が開始される。この場
合、着霜量が全て除霜した直後の時点では回転数Ｎは正
常値ｎ１に復帰するので、この復帰の時点で除霜運転を
停止すれば、除霜運転の終了を最適タイミングで行うこ
とができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の冷凍装置の除霜装置によ
れば、蒸発器に付設する送風ファンのモータに対する印
加電圧を位相制御して回転数を制御し、その位相角と回
転数との関係に応じて蒸発器の着霜状態を直接的に検出
するので、除霜運転の開始及び終了を適切なタイミング
で行うことができ、除霜性能の向上を図ることができる
。しかも、従来の如く蒸発温度を検出する必要がないの
で、蒸発温度検出用のセンサを不要にできる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図において、（Ｘ）は室外ユニット、（Ｙ）は室内
ユニットである。室外ユニット（Ｘ）内には、圧縮機（
１）、四路切換弁（２）、膨張機構（３）及び室外送風
ファン（４ａ）を有する室外熱交換器（４）が備えられ
ている。また、室内ユニット（Ｙ）内には、室内送風フ
ァン（５ａ）を有する室内熱交換器（５）が備えられて
いる。上記各機器（１）〜（５）は冷媒配管（７）・・
・で閉回路に接続されて冷媒循環系統（８）が形成され
ている。四路切換弁（２）を図中実線の切換位置に切換
えたとき、圧縮機（１）から吐出される冷媒を室内熱交
換器（５）に流し、これを凝縮器として作用させて室内
を暖房空調する。一方、四路切換弁（２）を図中破線の
切換位置に切換えたとき、圧縮機（１）から吐出される
冷媒を室外熱交換器（４）に流すことにより、これを凝
縮器として作用させて室内を冷房空調し、又は該室外熱
交換器（４）に着霜した霜を高温冷媒により蒸発させて
除霜するようにしている。

上記室外熱交換器（４）の室外送風ファン（４ａ）は、
例えばプロペラファンで構成されていると共に、そのモ
ータは、コイルをレジン等の樹脂でモールドしたもので
構成されていて、その回転数の検出は、図示しないがモ
ータ内に設けたホールＩＣで行う。

そして、上記四路切換弁（２）の切換制御及び室外送風
ファン（４ａ）の回転数制御は、内部にＣＰＵ等を有す
るコントローラ（１２）で行われる。

次に、コントローラ（１２）による室外送風ファン（４
ａ）の回転数制御を説明する。この回転数制御は、第２
図に示すように、位相角φで室外送風ファン（４ａ）へ
の印加電圧をＯＮ制御することとし、この位相角φを適
宜制御する位相制御により回転数制御するものである。

上記位相制御では、第３図に示す如く位相角φが小さく
なる（０πに近付く）はど（φ４くφ３くφ２くφ１）
、発生トルクは大きくなる。また、第４図に示す如く回
転数を一定に制御した場合における風量−静圧特性にお
いて、破線で示す着霜時には、実線で示す非着霜時に比
べて、着霜した分だけ静圧（抵抗）も増大し、これに伴
い室外送風ファン（プロペラファン）　（４ａ）の必要
トルクＴも非着霜時よりも大きな値を必要としている。

而して、コントローラ（Ｉ２）は、室外送風ファン（４
ａ）の回転数を設定回転数０１に一定制御するものであ
り、その方法として室外送風ファン（４ａ）のモータ（
Ｍ）（第１図参照）に印加する電圧を上記第２図のよう
に位相制御する方法を採用している。

その場合、室外熱交換器（４）の非着霜時、つまり第５
図の回転数−トルク特性図で実線で示す非着霜時の抵抗
特性線上にて回転数ｎｌを保持できる必要トルクをＴＵ
Ｆとし、この必要トルクをＴＵＦを発生できる位相角φ
１にて電圧を印加する構成である。

また、上記コントローラ（１２）は、第５図において、
室外熱交換器（４）に所定量の霜が着霜した着霜時に回
転数０１を保持するのに要する必要トルクをＴＦとし、
この必要トルクＴＦとなる印加電圧の位相角φ２を着霜
検出用の基準位相角として予め記憶していて、位相制御
中の位相角φを逐次上記基準位相角φ２と比較し、制御
中の位相角φが基阜位相角φ２以下（φ≦φ２）となっ
た時点で四路切換弁（２）を第１図破線位置に切換制御
する機能を有している。

よって、上記コントローラ（１２）により、暖房運転時
に蒸発器として作用する室外熱交換器（４）に付設した
室外送風ファン（４ａ）のモータ（Ｍ）に印加する電圧
を位相制御することにより該室外送風ファン（４ａ）の
回転数を設定回転数０１に一定に制御するようにした回
転数制御手段（１５）を構成している。また、回転数制
御手段（１５）により制御している印加電圧の位相角φ
が基準位相角（基準値）φ２以下になったことを検出す
る着霜検出手段（１６）と、該着霜検出手段（１６）に
よる着霜の検出信号を受けて四路切換弁（２）を第１図
破線位置に切換えて室外熱交換器（４）に高温冷媒を流
して、その除霜運転を行うようにした除霜手段（１７）
を構成している。

また、上記コントローラ（１２）は、室外熱交換器（４
）の除霜運転中にも位相制御中の位相角φを逐次上記正
常時（非着霜時）における位相角φ１と比較し、φ１≦
φとなった時点で四路切換弁（２）を第１図実線位置に
復帰するよう切換制御する機能を有している。

よって、上記コントローラ（１２）により、除霜手段（
１７）の作動時に回転数制御手段（１５）による印加電
圧の位相角φが室外熱交換器（４）の非着霜時に相当す
る正常位相角値φ１以上になった除霜の完了時を検出す
る除霜検出手段（１８）と、該除霜検出手段（１８）で
検出した除霜の完了時に四路切換弁（２）を第１図実線
位置に復帰させて除霜手段（１７）の作動を停止させる
ようにした除霜停止手段（１９）とを構成している。

したがって、上記実施例においては、第６図に示す回転
数Ｎ−位位相角時特性図おいて、室外熱交換器（４）の
非着霜時には、正常位相角φ１での位相制御により室外
送風ファン（４ａ）の回転数は設定回転数ｎ１を保持す
る。

しかし、室外熱交換器（４）が着霜し、この着霜量が増
大するに従って室外送風ファン（４ａ）の通風抵抗が増
大するために、室外送風モータ（Ｍ）の必要トルクも増
大して、回転数ｎ１を保持するべく位相角φは漸次小さ
く（０π側）に変化する。そして、着霜量が所定量に達
して抵抗特性が第５図及び第６図で破線に示す如くにな
ると、位相角φは基中位相角φ２以下（φ≦φ２）にな
るので、この時点で四路切換弁（２）が第１図破線位置
に切換わって、室外熱交換器（４）の除霜運転が開始さ
れる。

そして、上記の除霜運転により着霜量が漸次減少し、こ
れに伴い通風抵抗が減少すると、位相角φも大きくなり
、着霜量の全てが除霜した直後では、通風抵抗が第６図
実線で示す特性に戻って、位相角φが正常位相角値φ１
に復帰するので、この時点で四路切換弁（２）が第１図
実線位置に切換わって、除霜運転が終了することになる
。

よって、着霜量が所定量になった時点で必ず除霜運転を
開始し、着霜量が全て除霜された直後で除霜運転を終了
するので、除霜性能の向上及び空調性能の向上を図るこ
とができる。

また、第７図ないし第９図は他の実施例を示し、印加電
圧の位相制御の位相角φを一定に制御する場合の除霜運
転の開始及び終了を適切に行うものである。

つまり、位相角φの一定制御時には、第７図に示す如く
着霜量の増大に伴って通風抵抗が増大し、ファン回転数
が低下するので、第８図に示す如く非着霜時の正常回転
数０１と、所定着霜量に達した状況での回転数ｎｚ　（
ｎｚ　＜ｎｌ）とがコントローラ（１２）に予め記憶さ
れている。そして、該コントローラ（１２）により、室
外送風ファン（４ａ）のモータ（Ｍ）に印加する電圧を
設定位相角φ１で位相制御して該送風ファン（４ａ）の
回転数を調整する位相制御手段（２０）として機能する
。また、コントローラ（１２）は、上記位相制御手段（
２０）による位相制御時においてファン回転数Ｎを着霜
検出用の基準回転数ｎ２と比較し、Ｎ≦０２となったこ
とを検出する着霜検出手段（２１）として機能すると共
に、該着霜検出手段（２１）による着霜の検出信号を受
けて、上記の除霜手段（１７）と同様に四路切換弁（２
）を第１図破線位置に切換えて室外熱交換器（４）の除
霜運転を行う除霜手段（２２）として機能する。

更に、上記コントローラ（１２）は、上記除霜手段（２
２）の作動時に室外送風ファン（４ａ）の回転数Ｎが正
常回転数値０１以上になった除霜の完了時を検出する除
霜検出手段（２３）として機能すると共に、該除霜検出
手段（２３）で検出した除霜の完了時に四路切換弁（２
）を第１図実線位置に切換えて除霜手段（２２）の作動
を停止する除霜停止手段（２４）として機能する。

したがって、本実施例においては、第８図及び第９図に
示す如く、室外熱交換器（４）の非着霜時には、印加電
圧が位相角φ１にて位相制御されてファン回転数Ｎが設
定回転数ｎ１に調整されている。

その後、室外熱交換器（４）に着霜が生じ着霜量が増大
すると、第７図に示す如く室外送風ファン（４ａ）の通
風抵抗が増大し、これに伴いファン回転数Ｎが低下する
。そして、着霜量が所定量になると、ファン回転数Ｎが
基準回転数ｎ２にまで低下するので、この時点で四路切
換弁（２）が第１図破線位置に切換わって室外熱交換器
（４）の除霜運転が行われる。

また、上記の除霜運転により除霜され、着霜量が減少す
ると通風抵抗も減少して、ファン回転数Ｎは漸次上昇し
、着霜量の全てが除霜された直後では正常回転数ｎｌと
なるので、この時点で除霜運転が終了する。

よって、本実施例においても、室外送風ファン（４ａ）
に印加する電圧の位相角φと回転数Ｎとの関係の変化に
基いて、着霜量が所定量になった時点で除霜運転を開始
できると共に、着霜した霜の全てが除霜した直後で除霜
運転を終了できる。

尚、上記実施例では、室外送風ファン（４ａ）をプロペ
ラファンで構成したが、その他、シロッコファン等の他
のファンで構成してもよいのは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の実施例を示し、第１図は
冷凍装置の冷媒配管系統図、第２図は印加電圧の位相制
御の説明図、第３図は室外送風ファンの回転数−トルク
特性を示す図、第４図は室外熱交換器の通風経路の抵抗
曲線図、第５図は室外送風ファンのモータの印加電圧の
位相制御の説明図、第６図は作動説明図である。第７図
ないし第９図は他の実施例を示し、第７図は抵抗曲線図
、第８図は回転数−トルク特性を示す図、第９図は作動
説明図である。 （４）・・・室外熱交換器（蒸発器）　、（４ａ）・・
・室外送風ファン（送風ファン”）　、（Ｍ）・・・モ
ータ、（１２）・・・コントローラ、（１５）・・・回
転数制御手段、（１６）・・・着霜検出手段、（１７）
・・・除霜手段、（１８）・・・除霜検出手段、（１９
）・・・除霜停止手段、（２０）・・・位相制御手段、
（２１）・・・着霜検出手段、（２２）・・・除霜手段
、（２３）・・・除霜検出手段、（２４）・・・除霜停
止手段。 ほか２名

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）蒸発器（４）に付着した霜を除霜する冷凍装置の
   除霜装置であって、上記蒸発器（４）に付設した送風フ
   ァン（４ａ）のモータ（Ｍ）に印加する電圧を位相制御
   することにより該送風ファン（４ａ）の回転数を設定回
   転数ｎ＿１に一定に制御する回転数制御手段（１５）と
   、該回転数制御手段（１５）により位相制御している印
   加電圧の位相角φが蒸発器（４）の所定着霜量の着霜時
   に相当する基準値φ＿２以下になったことを検出する着
   霜検出手段（１６）と、該着霜検出手段（１６）による
   着霜の検出信号を受けて上記蒸発器（４）の除霜運転を
   行う除霜手段（１７）とを備えたことを特徴とする冷凍
   装置の除霜装置。
2. （２）請求項（１）記載の冷凍装置の除霜装置において
   、除霜手段（１７）の作動時に回転数制御手段（１５）
   で位相制御している印加電圧の位相角φが蒸発器（４）
   の非着霜時に相当する正常位相角値φ以上になった除霜
   の完了時を検出する除霜検出手段（１８）と、該除霜検
   出手段（１８）で検出した除霜の完了時に除霜手段（１
   ７）の作動を停止させる除霜停止手段（１９）とを備え
   たことを特徴とする冷凍装置の除霜装置。
3. （３）蒸発器（４）に付着した霜を除霜する冷凍装置の
   除霜装置であって、上記蒸発器（４）に付設した送風フ
   ァン（４ａ）のモータ（Ｍ）に印加する電圧を設定位相
   角φ＿１で位相制御して該送風ファン（４ａ）の回転数
   を調整する位相制御手段（２０）と、該位相制御手段（
   ２０）による位相制御時において上記送風ファン（４ａ
   ）の回転数Ｎが蒸発器（４）の所定着霜量の着霜時に相
   当する基準値ｎ＿２以下になったことを検出する着霜検
   出手段（２１）と、該着霜検出手段（２１）による着霜
   の検出信号を受けて上記蒸発器（４）の除霜運転を行う
   除霜手段（２２）とを備えたことを特徴とする冷凍装置
   の除霜装置。
4. （４）請求項（３）記載の冷凍装置の除霜装置において
   、除霜手段（２２）の作動時に送風ファン（４ａ）の回
   転数Ｎが蒸発器（４）の非着霜時に相当する正常回転数
   値ｎ＿１以上になった除霜の完了時を検出する除霜検出
   手段（２３）と、該除霜検出手段（２３）で検出した除
   霜の完了時に除霜手段（２２）の作動を停止する除霜停
   止手段（２４）とを備えたことを特徴とする冷凍装置の
   除霜装置。