JPH03102150A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成する空
気調和機に係り、特に暖房運転時に室外側熱交換器に着
霜する霜を除去するための除霜制御方法に関する。

（従来の技術） 安全で清潔であり、冷房運転と暖房運転との切換えが簡
単な、ヒートボンプ式の冷凍サイクルを備えた空気調和
機が多用される。この種空気調和機で暖房運転を行うと
、冷凍サイクルを構成する室外側熱交換器で冷媒が蒸発
作用をなし、外気中の水分を凝縮する。外気温が低いと
、凝縮して室外側熱交換器に付着する水分がそのまま凍
結し、外気温が急激に上昇しない限り溶融しない。普通
、時間の経過にともなって霜は徐々に厚さを増し、表面
全体を覆って外気との接触を阻止する。すなわち、室外
側熱交換器での冷媒の熱交換作用がなされないこととな
り、圧縮機の圧縮効率が低下し、設定した暖房温度が得
られなくなる。

そこで、通常は、一定時間毎に暖房運転を中断して四方
弁を切換える。すなわち、暖房運転から冷房運転に冷凍
サイクルを切換える。圧縮機から吐出されるホットガス
は直接室外側熱交換器に導かれ、凝縮して凝縮熱を放出
する。上記室外側熱交換器に付着する霜は溶融し、除霜
作用がなされる。完全に除霜が終了した時点で、再び四
方弁を暖房運転に換え、暖房作用を再開する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、暖房運転時に除霜を行なうために、一定
時間毎に暖房運転を中断しなければならない。この除霜
中は暖房作用がないから、その間に室温が低下して人に
不快感を与える。また、霜の付着量によっては除霜時間
が増減し、長くなれば運転効率の低下をきたす。

ところで近時、運転周波数を可変制御する圧縮機が多用
される傾向にある。これは、負荷が大きい場合は高運転
周波数とし、負荷が小さい場合は低運転周波数に落し、
負荷に応じた運転周波数の制御を自動的に行なうことに
よって、常に最適な空気調和をなす空気調和機である。

あるいは、２台の圧縮機を並列に接続する冷凍サイクル
を備えた空気調和機もある。これは、負荷が大きい場合
は２台とも運転し、負荷が小さい場合は１台のみ運転を
行なう。負荷に応じた圧縮機の運転台数の制御を自動的
に行なうことによって、常に最適な空気調和をなす空気
調和機である。

このような、運転周波数制御方式の圧縮機を備えた空気
調和機あるいは２台の圧縮機を並列に接続した空気調和
機においても、室外側熱交換器に霜が付着することは変
りなく、よって除霜が必要であるが、いずれも先に説明
したような、暖房運転を中断して除霜作用をなし、いず
れも同様の不具合を有する。

本発明は、上記事情にもとづきなされたもので、その目
的とするところは、運転周波数制御方式の圧縮機を備え
た空気調和機あるいは２台の圧縮機を並列に接続した空
気調和機においても、室外側熱交換器に付着した霜を除
霜するのに、一定条件にあれば、特に暖房運転を停止す
ることなく継続したまま可能化し、暖房運転効率の向上
を図れる空気調和機の除霜制御方法を提供することにあ
る。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段および作用）上記課題を解
決するため本発明は、負荷に応じて運転周波数を可変制
御する圧縮機を備え、ヒートポンブ式の冷凍サイクルを
構成する空気調和機において、上記圧縮機吐出側と室外
側熱交換器とを直接連通ずるとともに中途部に開閉弁を
備えたバイパス回路を設け、暖房運転時、上記圧縮機が
定格周波数以下で運転中に室外側熱交換器に対する除霜
指令があったとき、圧縮機を最大周波数運転に換えると
ともに上記バイパス回路の開閉弁を開放し、上記圧縮機
からホットガスをバイパス回路を介して室外側熱交換器
に直接導き除霜することを特徴とする空気調和機の除霜
制御方法である。

すなわち、運転周波数制御方式の圧縮機が定格周波数以
下で運転しているときは、負荷が小さく、その能力が余
っている状態である。このときに除霜指令があれば、能
力の余った分をバイパス回路を介して室外側熱交換器に
導き、この除霜に費やすこととなり、しかも四方弁は切
換えないから暖房運転はそのまま継続される。

また上記課題を解決するため本発明は、負荷に応じてい
ずれか一方を停止して他方を単独で運転し、あるいは両
方を運転する２台の圧縮機を並列に接続し、これら圧縮
機εともにヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成する空
気調和機において、負荷に応じて運転を停止する方の圧
縮機吐出側と室外側熱交換器とを直接連通するとともに
中途部に開閉弁を備えたバイパス回路を設け、暖房運転
時、上記圧縮機の運転停止中に室外側熱交換器に対する
除霜指令があったとき、停止中の上記圧縮機の運転を再
開するとともに上記バイパス回路の開閉弁を開放し、圧
縮機からホットガスをバイパス回路を介して室外側熱交
換器に直接導き除霜することを特徴とする空気調和機の
除霜制御方法である。

すなわち、２台の圧縮機を並列に接続したもので、その
一方の圧縮機が運転を停止し、他方の圧縮機のみが運転
しているときは、負荷が小さく、その能力が余っている
状態である。このときに除霜指令があれば、能力の余っ
ているため停止していた圧縮機の運転を再開し、その分
をバイパス回路に導いて室外側熱交換器の除霜に費やす
こととなり、また四方弁は切換えないから暖房運転はそ
のまま継続される。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
１図に示すように、１は運転周波数制御方式の圧縮機、
２は四方弁、３は室外側熱交換器、４は減圧装置である
キャピラリチューブ、５は室内側熱交換器であり、これ
らは冷媒管Ｐを介してヒートポンプ式の冷凍サイクルを
構成するよう連通する。また、上記圧縮機１の吐出側と
四方弁２との間の冷媒管Ｐにはバイパス管６の一端部が
接続され、この他端部は室外側熱交換器３とキャビラリ
チューブ４との間の冷媒管Ｐに接続される。上記バイパ
ス管６の中途部には、補助キャピラリチューブ７および
開閉弁である二方弁８が設けられ、これらでバイパス回
路９が構或される。

しかして、冷房運転時には図中実線矢印方向に示すよう
に、圧縮機１−四方弁２一室外側熱交換器３−キャビラ
リチューブ４一室内側熱交換器５一四方弁２一圧縮機１
の順で冷媒を循環させ、室内側熱交換器５で被空調部位
から冷媒が蒸発熱を奪って冷房作用をなす。

暖房運転時には四方弁２を切換え、図中破線矢印方向に
示すように、圧縮機１−四方弁２一室内側熱交換器５−
キャビラリチューブ４一室外側熱交換器３−四方弁２一
圧縮機１の順で冷媒を循環させ、室内側熱交換器５で冷
媒が被空調部位に凝縮熱を放出して暖房作用をなす。

上記圧縮機１は運転周波数制御方式のものであるから、
冷房運転および暖房運転ともに負荷に応じた最適の運転
周波数を自動的に選択して、ランニングコストの低減と
効率のよい空調作用をなす。

特に暖房運転時において、室外側熱交換器３に霜が付着
した場合には、これを除去する除霜運転に変える。ただ
し、上記圧縮機１が定格周波数以下で運転している場合
と、定格周波数以上で運転している場合では、除霜方法
が異なる。

上記圧縮機１が定格周波数以下で運転しているときに除
霜指令があると、以下に述べるようになる。すなわちこ
の場合は、上記バイパス回路９の三方弁８を開放すると
ともに、上記圧縮機１は除霜指令のあった状態で最高周
波数の運転に変更する。上記圧縮機１を除く他の冷凍サ
イクル構成部品はそのままの状態を継続する。したがっ
て、上記四方弁２は暖房運転状態の向きを変更せず、室
内側熱交換器５においては暖房作用を継続する。

これより吐出されるホットガスの一部は、図中一点鎖線
矢印に示すように、バイパス回路９に導かれ、補助キャ
ピラリチューブ７および二方弁８を介して室外側熱交換
器３に導入される。ここでは上記キャピラリチューブ４
から導出される液冷媒と合流するが、圧縮機１から吐出
されバイパス回路９を介して導かれるホットガスの温度
は極めて高温であるので、ほとんど温度低下することな
く室外側熱交換器３に導入される。そして、その熱を室
外側熱交換器３で放出して、付着する霜を速やかに溶融
する。一方、圧縮機１から吐出される残りのホットガス
は、四方弁２の切換えがないから、これまでと同様、室
内側熱交換器５に導かれ、ここで凝縮熱を放出して暖房
作用を継続する。したがって、除霜中における暖房運転
の中断がないから、極めて快適である。除霜が終了すれ
ば、再び二方弁８を開成してホットガスの流通を阻止し
、かつ圧縮機１を元の定格周波数以下の運転に戻す。

これら一連の動作タイミングモードは、第２図に示すよ
うになる。

なお、上記圧縮機１が定格周波数以上で運転している場
合に除霜指令があると、以下に述べるようになる。すな
わち上記圧縮機１は、除霜指令のあった状態で最高周波
数運転に変更するが、二方弁８はそのまま閉成してバイ
パス回路９にホットガスは導かない。しかも、四方弁２
は反転して、冷房運転方向に変える。圧縮機１から吐出
されるホットガスは、全て四方弁２を介して室外側熱交
換器３に導かれることとなり、ここで熱を放出して除霜
をなす。室内側熱交換器５で冷媒は蒸発して冷房時と同
様の作用に変わってしまうが、上記圧縮機１が最高周波
数で運転することにより、除霜時間である暖房運転中断
時間が極めて短くてすみ、したがって速やかに暖房運転
に復帰し、再開することが可能である。これら一連の動
作タイミングモードは、第３図に示すようになる。

あるいはまた、第４図に示すような冷凍サイクルを備え
た空気調和機にも適用される。運転周波数制御方式でな
い通常構造の圧縮機Ａ，Ｂを２台並列に接続する。それ
ぞれの吐出側に接続される冷媒管Ｐは逆止弁１０．１１
を介して合流し、この合流点から先は、通常のヒートポ
ンプ式冷凍サイクルを構成する。上記２台あるうちの一
方の圧縮機Ｂは、負荷の大小に応じて駆動停止するよう
制御される。この圧縮機Ｂの吐出側で上記逆止弁１１と
の間には、先に第１図で説明したものと全く同様のバイ
パス回路９が接続されるので、同番号を付して新たな説
明は省略する。

冷房運転時には、冷媒は図中実線矢印方向に循環され、
暖房運転時には冷媒は図中破線矢印方向に循環されるこ
とは変りがない。そして負荷が大きいときは２台の圧縮
機Ａ，Ｂを同時に運転し、負荷が小さいときは１台の圧
縮機Ａのみ運転する。

なお、上記一方の圧縮機Ａのみ運転し、他方の圧縮機Ｂ
が停止している場合に除霜指令があると、以下に述べる
ようになる。すなわちこの場合は、上記バイパス回路９
の二方弁８を開放するとともに、これまで運転を停止し
ていた圧縮機Ｂの運転を再開する。この圧縮機Ｂを除く
他の冷凍サイクル構或部品はそのままの状態を継続する
。したがって、上記四方弁２は暖房運転状態の向きを変
更せず、室内側熱交換器５においては暖房作用を継続す
る。２台の圧縮機Ａ，Ｂが同時運転をなすことにより、
最高負荷時と同様運転になる。運転再開した圧縮機Ｂか
ら吐出されるホットガスの一部は、図中一点鎖線矢印に
示すように、バイパス回路９に導かれ、補助キャピラリ
チューブ７および二方弁８を介して室外側熱交換器３に
導入される。

ここでは上記キャビラリチューブ４から導出される液冷
媒と合流するが、上記バイパス回路９を介して導かれる
ホットガスの温度は極めて高温であるので、ほとんど温
度低下することなく室外側熱交換器５に導入される。そ
して、その熱を室外側熱交換器５で放出して、付着する
霜を速やかに溶融する。一方、各圧縮機Ａ，Ｂから吐出
される残りのホットガスは、四方弁２の切換えがないか
ら、これまでと同様、室内側熱交換器５に導がれ、ここ
で凝縮熱を放出して暖房作用を継続する。したがって、
除霜中における暖房運転の中断がなく、極めて快適であ
る。除霜が終了すれば、再び一方の圧縮機Ｂを停止する
とともに三方弁８を閉成してバイパス回路９でのホット
ガスの流通を阻止する。これら一連の動作タイミングは
、第５図に示すようになる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明は、運転周波数制御方式の圧縮
機を備えた冷凍サイクルで、上記圧縮機が定格周波数以
下で運転しているときに除霜指令があったら、あるいは
並列に接続する２台の圧縮機を備えた冷凍サイクルで、
一方の圧縮機が停止しているときに除霜指令があったら
、いずれも四方弁は切換えることなく、バイパス回路を
開放して室外側熱交換器にホットガスを直接導き除霜す
る。したがって、一定条件下にあれば、暖房運転を継続
したまま除霜が可能になり、たとえ除霜時間が長くなっ
ても暖房作用には何等の変化もなく、室温の低下がない
から人に不快感を与えずにすみ、暖房運転効率の向上化
を図れるなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す冷凍サイクル構成図、
第２図および第３図は互いに異なる条件下での運転動作
モード図、第４図は本発明の他の実施例を示す冷凍サイ
クル構或図、第５図はその運転動作モード図である。 １・・・（運転周波数制御方式）圧縮機、３・・・室外
側熱交換器、８・・・開閉弁（二方弁）、９・・・バイ
パス回路、Ａ・・・圧縮機、Ｂ・・・圧縮機。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）負荷に応じて運転周波数を可変制御する運転周波
   数制御方式の圧縮機を備え、ヒートポンプ式の冷凍サイ
   クルを構成する空気調和機において、上記圧縮機吐出側
   と室外側熱交換器とを直接連通するとともに中途部に開
   閉弁を備えたバイパス回路を設け、暖房運転時、上記圧
   縮機が定格周波数以下で運転中に室外側熱交換器に対す
   る除霜指令があったとき、圧縮機を最大周波数運転に換
   えるとともに上記バイパス回路の開閉弁を開放し、上記
   圧縮機からホットガスをバイパス回路を介して室外側熱
   交換器に直接導き除霜することを特徴とする空気調和機
   の除霜制御方法。
2. （２）負荷に応じていずれか一方を停止して他方を単独
   で運転したり両方を運転する２台の圧縮機を並列に接続
   し、これら圧縮機とともにヒートポンプ式の冷凍サイク
   ルを構成する空気調和機において、負荷に応じて運転を
   停止する方の圧縮機吐出側と室外側熱交換器とを直接連
   通するとともに中途部に開閉弁を備えたバイパス回路を
   設け、暖房運転時、上記圧縮機の運転停止中に室外側熱
   交換器に対する除霜指令があったとき、停止中の上記圧
   縮機の運転を再開するとともに上記バイパス回路の開閉
   弁を開放し、圧縮機からホットガスをバイパス回路を介
   して室外側熱交換器に直接導き除霜することを特徴とす
   る空気調和機の除霜制御方法。