JPH0328678B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、ヒートポンプ式空気調和機の暖房
運転時に室外側熱交換器に付着する霜を除去する
除霜装置に関する。

〔従来技術〕

第１図、第２図は、例えば実公昭57−49093号
公報の従来例として示された従来のヒートポンプ
式空気調和機の冷媒回路図と、除霜時の電気制御
回路図を示す。図において１は圧縮機、２は四方
弁、２ａはそれの駆動コイル、３は室内側熱交換
器、４は減圧装置、５は室外側熱交換器、６は、
上記圧縮機１、四方弁２、室内側熱交換器３、減
圧装置４、室外側熱交換器５を環状に連結して冷
媒を通し、冷媒回路７を構成させる冷媒配管、８
は室内フアン、９は室外フアン、１０は室外側熱
交換器６の入口配管に感温部が接触されている除
霜条件検出器、１１は常時は接点１１ａが閉成さ
れ、上記除霜条件検出器１０が検出信号を出力す
ると接点１１ｂを閉じる切換え開閉接点、１２は
リレー、１２ａをそのリレー１２の常閉接点、１
３は暖房時閉成される暖房スイツチ、１４は送風
速度スイツチ、１５は制御電源端子である。

上記構成において、暖房時には暖房スイツチ１
３を閉成し、四方弁コイル２ａを励磁して、四方
弁２を暖房サイクル運転とする。それで圧縮機１
から吐出した高温高圧ガスは矢印のように四方弁
２を通り、室内側熱交換器３で室内フアン８の強
制通風によつて冷却され凝縮液となつて減圧装置
４で断熱膨張し低圧冷媒となり、室外側熱交換器
５で室外フアン９の強制通風により加熱されて蒸
発し、低圧ガスとなつて四方弁２を通り、圧縮機
１に吸入される。外気温が下がるに従い、室外側
熱交換器５から冷媒サイクル７内への吸み上げ熱
量が減少し、蒸発温度が下がつてきて露点温度以
下になると、室外側熱交換器５に着霜が始まるが
これにより熱を吸み上げる能力が減少し、室外側
熱交換器５の入力配管温度はさらに低下し設定温
度以下となる。これを除霜条件検出器１０が検出
して切換開閉接点１１の接点１１ａを開き接点１
１ｂを閉じ除霜運転に入る。即ち接点１１ａの開
放により四方弁コイル２ａの励磁が解け四方弁２
は切換わり、冷媒回路７は冷房運転となる。同時
に接点１１ｂの閉成により、リレー１２が励磁さ
れ、接点１２ａが開となつて室内フアン８の送風
が停止し居住者へのコールドドラフトが防止され
る。この時送風速度スイツチ１４はいずれかが入
つている。このように四方弁２が切換わり冷房運
転になることにより、圧縮機１から吐出した高温
高圧冷媒ガスは切換わつた四方弁２を通過した後
室外側熱交換器５に入り、冷媒の有する熱でそれ
に着いた霜を解かす。除霜終了に伴ない除霜条件
検出器１０の感温部の温度が上がると、切換え開
閉接点１１の接点１１ａが閉じ、接点１１ｂが開
き、四方弁コイル２ａは再び励磁され四方弁２が
切換わり暖房運転に戻るようになつている。

しかるに上記従来のものでは除霜運転の間及び
暖房運転復帰後しばらくの間は暖房が行なわれ
ず、室内温度が低下し、居住者に不快感を与えて
いる。又除霜運転の前後にて発生する四方弁の切
換わりに伴なう騒音が問題となる等の欠点があつ
た。

なお以上の欠点を除去するために室外側熱交換
器を二分割し、一部を凝縮器として用いてその熱
量で除霜を行なうことも提案（上記実公昭57−
49093号公報）されたが、これは構造が非常に複
雑で高価となり、しかも従来品の改造が容易でな
い等の欠点を有していた。

〔発明の概要〕

この発明は以上の欠点を除去するためになされ
たもので、除霜時に、バイパス冷媒回路によつて
圧縮機と室外側熱交換器のみの冷媒回路を形成し
て四方弁を切換えずに除霜を行なうと共に、室内
側熱交換器の冷媒通路を閉止することによつて蓄
積されたエネルギーを温風として室内側に供給し
居住者にコールドドラフトを与えないヒートポン
プ式空気調和機の除霜装置を提供することを目的
としている。

〔発明の実施例〕

以下この発明の一実施例を第３図ないし第６図
によつて説明する。第３図はこの発明の一実施例
を示す冷媒回路図で、図において１，２，３，５
ないし１０は上記第１図に示した従来のものと同
一であり、１６は減圧装置としての機械式膨張弁
であり、感温筒１７及び均圧管１８により圧縮機
吸入部の冷媒温度及び圧力を検出し、それによつ
てその部分の過熱度が一定となるよう絞り制御さ
れ、圧縮機１が停止したり、冷媒が液化した状態
では全閉となる。１９は圧縮機１の吐出口１ａと
四方弁２間の冷媒配管６に設けられた逆止弁、２
０は四方弁２と室外側熱交換器５間の冷媒配管６
に設けられた三方切換弁、２１はこの三方切換弁
２０と圧縮機１の吐出口１ａとの間に設けられた
第１のバイパス冷媒回路、２２はその回路２１を
開閉する第１の電磁弁、２３は、室外側熱交換器
５と膨張弁１６との間の冷媒配管６と、圧縮機１
の吸入口１ｂとの間に設けられた第２のバイパス
冷媒回路、２４はこの回路２３を開閉する第２の
電磁弁、２５は、除霜条件検出器１０からの検出
信号によつて第１、第２の電磁弁２２，２４を開
閉制御し、室内フアン８の速度制御を行なう除霜
制御装置である。第４図は上記三方切換弁２０の
構成の一例を示す断面図で、Ａが四方弁２側の配
管に、Ｂが第１のバイパス回路２１側の配管に、
Ｃが室外側熱交換器５側の配管に接続され図示の
ような上下関係に配置される。図において２６，
２７は弁座、２８は弁球で、Ａ側とＢ側の圧力差
により回路が切換えられ、Ｂ側圧力がＡ側圧力よ
り弁球２８の重さ以上大の時弁球２８が弁座２６
に接し、Ｂ側とＣ側が開路し、その他の場合は弁
球２８は弁座２７に接し、Ａ側とＣ側が開路す
る。

第５図は、上記除霜制御装置２５の一例を示す
電気制御回路図で、１５は制御電源端子、２２
ａ，２４ａは第３図の電磁弁２２，２４の電磁コ
イル、２９はマイクロコンピユータなどの制御器
（以下マイコンという）、３０は除霜条件検出器１
０からの検出信号を取込むマイコン２９の入力回
路、３１は中央処理装置（以下CPUという）、３
２は出力回路、３３はメモリ、３４はマイコン用
電源トランス、３５は第１電磁弁付勢リレーコイ
ル、３５ａはそれの常開リレー接点、３６は第２
電磁弁付勢リレーコイル、３６ａはそれの常開リ
レー接点、３７は室内フアン８への通電率を変化
させ回転速度を変化させる半導体リレーである。

次にその動作を第６図を参照して説明する。第
６図は、マイコン２９のメモリ３３に記憶された
除霜運転プログラム６０を示すフローチヤートで
ある。まず室内フアン８の暖房時回転速度を所望
値に設定し〔ステツプ（61）〕し、第１電磁弁２
２，第２電磁弁２４を閉じ〔ステツプ（62）〕で
暖房運転に入る〔ステツプ（63）〕。圧縮機１から
吐出される高温高圧の冷媒ガスは電磁弁２２が閉
のため逆止弁１９、四方弁２を通り室内側熱交換
器３に到り放熱し凝縮する。さらに膨張弁１６を
通り減圧され、電磁弁２４が閉のため室外側熱交
換器５に入り蒸発する。三方切換弁２０は、弁球
２８の自重とＡ側Ｂ側の圧力差からＡ側Ｃ側が開
路となるため蒸発した冷媒は再度四方弁２を通過
して圧縮機１に吸入される。このようにして通常
の暖房運転が実行される。

暖房運転中、外気温が低く室外熱交換器５が着
霜してくると膨張弁１６を出た後の低圧冷媒の圧
力が低下し、除霜条件検出器１０である温度セン
サの検出温度が低下する。着霜が進行して性能低
下をきたす除霜条件設定温度に検出温度が到来す
るまでステツプ（64）で温度判定を行なう。除霜
条件設定温度に検出温度が到達すると、ステツプ
（65）に進み時間t₀のカウントをスタートする。
同時にステツプ（66）で、マイコン２９の出力回
路３２から半導体リレー３７の通電率の低下指令
を出力して室内フアン８の回転速度を低下させ
る。室内フアン８の回転速度の低下により冷媒回
路７の高圧部、即ち室内側熱交換器３側の冷媒圧
力が上昇し、温度が高くなると共にエネルギーが
室内側熱交換器３に蓄熱されていく。ステツプ
（67）により、室内フアン８の低速度運転時間t₀
が室内側熱交換器３に充分な蓄熱が行なわれる所
定の一定時間に達したことを検出すると、ステツ
プ（68）で、リレーコイル３５，３６が励磁さ
れ、第１電磁弁２２、第２電磁弁２４が開となり
除霜運転が開始される。第１電磁弁２２、第２電
磁弁２４が開となると圧縮機１から吐出された高
温高圧冷媒ガスは第１のバイパス冷媒回路２１を
通り、三方切換弁２０はＢ側圧力がＡ側圧力より
大幅に高くなりＢ側、Ｃ側が開路となるため、室
外側熱交換器５に流れ込む。これにより室外側熱
交換器５は加熱され除霜が行なわれる。熱交換器
５内で放熱し凝縮した冷媒は、第２電磁弁２４が
開のため、第２のバイパス冷媒回路２３をへて圧
縮機１に吸入される。この時圧縮機１には、熱吸
収の熱交換が行なわれない冷媒が液バツク状態に
て吸入されるため、膨張弁１６は全閉となる。こ
の膨張弁１６と逆止弁１９により室内側熱交換器
３側の冷媒通路は閉止され、暖房運転時の冷媒の
高圧高温が保持され、蓄熱したエネルギーも確保
されるため、そのエネルギー分を温風として室内
に供給することが可能となる。このように室外側
熱交換器霜取り運転中においても室内側は温風が
吹出されていく。室外側熱交換器の除霜が終了す
ると、検出器１０の検出温度が上昇するため、ス
テツプ（69）で検出温度が除霜終了設定温度に到
達したことを判定し、除霜運転を終了させ再び暖
房運転に戻る。

以上の実施例においては減圧装置として圧縮機
１の吸入部の冷媒温度及び圧力で絞りが制御され
る機械式膨張弁１６を使用した例を示したが、こ
れを除霜条件検出器１０からの検出信号によつて
閉止される電子式膨張弁を使用してもよい。それ
には除霜制御装置２５に電磁式膨張弁の制御機能
を持たせ、即ち第５図の制御電源端子間に電磁式
膨張弁の電磁コイルとそれへの通電率を制御して
絞りを加減する半導体リレーを接続し、この半導
体リレーをマイコン２９の出力回路３２によつて
制御するようにすればよい。そしてプログラムと
しては第７図に示すように第６図のステツプ
（67）と（68）との間に「膨張弁の絞り度を増す」
のステツプ（70）を挿入すればよい。

さらに、上記室内側熱交換器３に補助ヒータを
設け、これを除霜運転時にリレー接点により投入
するようにしてもよい。これは除霜中の温風吹出
し温度を高めるだけでなく霜取り時間が長くな
り、室内側熱交換器中に蓄熱された熱量を使いは
たした場合にも継続的に温風を確保する目的で使
用される。

〔発明の効果〕

この発明は以上のように構成したので、暖房時
の除霜運転中でも室内側熱交換器の蓄熱効果によ
り室内温度の低下がまぬがれ、さらに四方弁の切
換えによる騒音をなくすことができる。しかも従
来回路に、２個のバイパス回路と電磁弁を付加す
るのみで、主となる室内、室外熱交換器に何等変
更を伴うことなく実現できるので、安価に構成で
きる利点をも有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のヒートポンプ式空気調和機の冷
媒回路図、第２図はそれの除霜時電気制御回路
図、第３図はこの発明の１実施例を示す冷媒回路
図、第４図はそれに使用される三方切換弁の構成
の一例を示す断面図、第５図はそれの電気制御回
路図、第６図はそれの制御装置のマイコンにプロ
グラムされた除霜運転用フローチヤート、第７図
はこの発明の他の実施例の除霜運転用フローチヤ
ートである。 図において１は圧縮機、２は四方弁、３は室内
側熱交換器、４は減圧装置、５は室外側熱交換
器、６は冷媒配管、７は冷媒回路、８は室内フア
ン、９は室外フアン、１０は除霜条件検出器、１
６は減圧装置である機械式膨張弁、１９は逆止
弁、２０は三方切換弁、２１は第１のバイパス冷
媒回路、２２は第１の電磁弁、２３は第２のバイ
パス冷媒回路、２４は第２の電磁弁、２５は除霜
制御装置である。図中同一符号は同一或は相当部
分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮機−四方弁−室内側熱交換器−減圧装置
   −室外側熱交換器−四方弁−圧縮機と冷媒配管に
   て環状に連結した冷媒回路、室内フアン、室外フ
   アン及び上記室外側熱交換器の除霜条件検出器を
   備えたヒートポンプ式空気調和機において、上記
   圧縮機の吐出口と四方弁間に逆止弁を、上記四方
   弁と上記室外側熱交換器間に三方切換弁を、この
   三方切換弁と上記圧縮機の吐出口との間に第１の
   電磁弁を備えた第１のバイパス冷媒回路を、上記
   減圧装置の上記室外側熱交換器との連結部と上記
   圧縮機吸入口間に第２の電磁弁を備えた第２のバ
   イパス冷媒回路を、そして上記検出器による除霜
   条件検出に応じ上記室内側フアンの回転速度を低
   下させると共に、所定時間後、上記第１、第２の
   電磁弁を開き、上記圧縮機吐出口−第１のバイパ
   ス冷媒回路−室外側熱交換器−第２のバイパス冷
   媒回路−圧縮機吸入口の冷媒回路を形成させ、上
   記室内側熱交換器冷媒通路を閉止するよう制御す
   る除霜制御装置をそれぞれ設けたことを特徴とす
   るヒートポンプ式空気調和機の除霜装置。 ２ 上記減圧装置は、上記圧縮機吸入側の冷媒圧
   力及び温度によつて絞りが制御され、上記第２の
   バイパス冷媒回路の形成で閉止する機械式膨張弁
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のヒートポンプ式空気調和機の除霜装置。 ３ 上記減圧装置は、上記検出器の除霜条件検出
   から上記所定時間後上記除霜制御装置により閉止
   される電子式膨張弁であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のヒートポンプ式空気調和
   機の除霜装置。 ４ 上記室内側熱交換器の空気流路内に、上記除
   霜条件検出に応じて投入される補助ヒータを備え
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２
   項または第３項記載のヒートポンプ式空気調和機
   の除霜装置。