JPH0341735B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、外気を熱源とし、低外気時に室外熱
交換器に生じる着霜を防止又は軽減することで暖
房運転を継続させるヒートポンプ式空調機に関す
るものである。

従来の技術 一般に、外気を熱源とするヒートポンプ式空調
機は、暖房運転時低外気になると室外熱交換器に
着霜を生じ、運転時間の経過とともにこの直霜が
運行するので暖房能力も徐々に低下していく。し
たがつて適当な時期に通常は暖房運転を一時停止
して室外熱交換器の除霜を行なう必要があり、こ
れがひんぱんであれば居住者にとつて非常な不快
感を伴なう。これを解消するものとして例えば実
公昭51−5074に示される考案が知られている。以
下図面を参照しながら上述した従来のヒートポン
プ式空調機の一例について説明する。

第４図は従来のヒートポンプ式空調機の一例を
示すものである。同図において１１は圧縮機、１
２は室内熱交換器、１３はキヤピラリ、１４は室
外熱交換器、１５は四方弁で、これらを順次環状
に連結し、さらに圧縮機１１の吐出側と室外熱交
換器１４の暖房運転時入口側との間に電磁開閉弁
１６と補助キヤピラリ１７を有するバイパス回路
１８を設け、室外熱交換器１４には低圧側の冷媒
温度を感知する感熱部１９を備えている。

以上のように構成されたヒートポンプ式空調機
についてその動作を説明する。

暖房運転中、冷媒の流れは第４図に示す矢印方
向となり、低外気下では冷媒の蒸発温度が室外熱
交換器１４の着霜や着氷等により徐々に低下して
くる。感熱部１９で室外熱交換器１４におけるこ
のような冷媒温度の変化を感知し、この冷媒温度
が所定値（この場合室外熱交換器１４が凍結を開
始する温度）近辺又は以下となれば電磁開閉弁１
６開き高圧のホツトガスの一部をバイパス回路１
８に導びくことにより冷凍サイクルの低圧を上
げ、室外熱交換器１４の凍結防止を行なうもので
ある。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記構成では以下のような問題点
を有していた。第５図は第４図に示す従来のヒー
トポンプ式空調機の運転経過時間に対する特性変
化を示す図である。

同図で実線は電磁開閉弁１６を閉としたまま運
転を続行した時の特性変化、破線は運転経過時間
τ＝τ_fで電磁開閉弁１６を開としてさらに運転を
続行した時の特性変化を示す。除霜開始時期を同
一の室外熱交換器温度t_resとすれば暖房運転継続
時間は前者でτ_e、後者でτ_e′となる。ここで注目
すべきことはホツトガスバイパスされる時期には
既に多量の霜が室外熱交換器に付着しており、ま
た既に暖房能力も低下している時でもある。した
がつて運転経過時間τ＝τ_f以降では破線で示すよ
うにホツトガスバイパスによりさらに暖房能力が
時間とともに低下するので、暖房運転は継続して
も暖房能力が不足し、吹出し温度も低下するとい
う問題点を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、低外気下における
暖房運転時に最低暖房能力を設定し、この最低暖
房能力より大きい範囲でホツトガスバイパスの冷
媒流量制御を行なうことで、暖房運転中の快適性
を損なうことなく可能な限り運転継続時間を延ば
し、除霜回数を軽減しようとするものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のヒートポ
ンプ式空調機は圧縮機、室内熱交換器、減圧装
置、室外熱交換器、四方弁等を順次環状に連結
し、冷媒流量制御可能な補助減圧装置を備えて一
端を前記圧縮機吐出側とし他端を前記減圧装置か
ら前記圧縮機吸入側に至る暖房運転時低圧側とす
るホツトガスバイパス回路を設けて冷凍サイクル
を構成し、さらに暖房能力を検出する暖房能力検
出手段と前記室外熱交換器の着霜状態を検出する
着霜検出手段を備え、前記暖房能力検出手段によ
り得られる暖房能力が予め定められた最低暖房能
力より大きい範囲で前記着霜検出手段の出力に応
じて前記ホツトガスバイパス回路の冷媒流量制御
を行なうようにしたものである。

作 用 本発明は上記構成によつて、暖房運転時に室外
熱交換器へのホツトガスバイパスによる着霜防止
運転を、許容し得る最低暖房能力以上で可能な限
り有効に運転継続することができ、着霜防止運転
末期の暖房能力の過度低下や吹出し温度の過度の
低下を防止できる。

実施例 以下に本発明の一実施例について図面を参照し
ながら説明する。

第１図は本発明のヒートポンプ式空調機の一実
施例を示したものである。図において、１は圧縮
機、２は室内熱交換器、３は減圧装置、４は室外
熱交換器、５は四方弁であり、これらを順次環状
に連結し、さらに圧縮機１の吐出側と室外熱交換
器４の暖房運転時入口側との間に冷媒流量制御可
能な補助減圧装置６を備えたホツトガスバイパス
回路７を設けて冷凍サイクルを構成し、暖房能力
検出手段８と着霜検出手段９とを具備したもので
ある。８ａは室内温度センサ、８ｂは室内吹出し
温度センサ、８Ｃはマイコンである。９ａは外気
温センサ、９ｂは室外熱交換器温度センサ、９ｃ
はマイコンである。１０は室内フアン、１１は室
外フアンである。

本実施例では暖房能力を検出手段８として室内
温度センサ８ａと室内吹出し温度センサ８ｂとマ
イコン８ｃとで構成するとともに、着霜検出手段
９として外気温センサ９ａと室外熱交換器温度セ
ンサ９ｂとマイコン９ｃとで構成したものであ
る。そしてさらにマイコン８ｃによつて求まる暖
房能力が予め定められた最低暖房能力より大きい
範囲でマイコン９ｃにより求まる着霜量に応じて
補助減圧装置６でホツトガスバイパス回路７の冷
媒流量制御を行なうように構成したものである。

次にこの一実施例の構成における作用を図面を
参照しながら説明する。

再び第１図で図中の実線矢印は暖房運転時の、
破線矢印は冷房運転時の冷媒の流れ方向を示して
いる。暖房運転時圧縮機１から吐出された高温冷
媒は四方弁５を介して室内熱交換器２に入り、室
内フアン１０にて放熱し暖房を行なつた後凝縮液
化して減圧装置で減圧される。減圧された低温冷
媒は室外熱交換器４に入り、ここで室外フアン１
１により外気から吸熱した後四方弁５を介して圧
縮機１に戻る。

第２図は第１図に示すヒートポンプ式空調機の
一実施例の着霜運転時における運転制御のフロー
チヤートを示したものである。室内温度センサ８
ａの出力と室内吹出し温度センサ８ｂの出力より
空気温度差が、またその時の室内風量は室内フア
ン設計時点で既知であることからマイコン８ｃに
より暖房能力Qcが求まる。

一方外気温センサ９ａの出力と室外熱交換器温
度センサ９ｂの出力とからマイコン９ｃにより両
者の差温△ｔが求まる。

この差温△ｔの変化で室外熱交換器４の着霜を
検出する。これら温度の検出は図示しないクロツ
ク回路にパルス信号に応じて所定時間毎に行な
う。

次に快適性維持の観点から確保すべき最低暖房
能力Q_nioを予め設定しておき、所定時間毎に求ま
る暖房能力Q_cがQ_c＞Q_nioとなつていれば次に求ま
つた差温△ｔについて判断する。差温△ｔの限界
値を△t_crtとすると、△ｔ≦△t_crtであれば次にこ
の差温△ｔが前回検出時より増加したか否かを判
別する。つまり差温△ｔが前回検出時より増加し
ていれば室外熱交換器４への着霜が相当多いこと
を示しており、第１図に示す補助減圧装置６によ
りホツトガスバイパス流量を増加して冷媒蒸発温
度を上げ、着霜速度を遅らせて着霜防止運転を行
なう。一方差温△ｔが前回検出時と比べて増加し
ていなければ、室外熱交換器４への着霜はそれほ
ど進行していないと判断しそのままの状態で暖房
運転を続行する。なお差温△ｔ＞△t_crtであれば
着霜が非常に多いと判断して除霜運転を開始す
る。

以上のようにしてホツトガスバイパス流量を
徐々に増加しつつ着霜防止運転を行なつている
と、これによる暖房能力が低下してくる。もし暖
房能力Q_c≦Q_cnioとなればすぐに第１図に示す補
助減圧装置６によりホツトガスバイパス流量を絞
つて（減少して）暖房能力Q_cをQ_cnio上に回復さ
せる。

第３図は第１図に示すヒートポンプ式空調機の
一実施例の着霜防止運転経過を示す図である。運
転経過時間τ＝τ_fで差温△ｔが増加し始めたの
で、この時期よりホツトガスバイパス流量を多く
流し始めたものである。以降差温△ｔが増加する
につれホツトガスバイパス流量も徐々に多くして
いるので着霜速度を遅くすることができる。その
後暖房能力が徐々に下がり、τ＝τ_f′で暖房能力
Q_c≦Q_cnioの領域に入つてくるが、第２図で示し
たようにすぐに補助減圧装置６によりホツトガス
バイパス流量を絞つて（減少して）暖房能力を回
復させて運転を継続する。そして差温△ｔ＞△
t_crt領域に入つてくるτ＝τ_eで除霜を開始する。
以上のように本実施例によれは着霜運転時に暖房
能力を許容できる範囲内で差温△ｔが増加するに
つれてホツトガスバイパス流量を多く流すことで
非常に有効な着霜防止運転が行なえる。

なお上記実施例では除霜開始は差温△ｔ＞△
t_crt（限界値）になつた時として説明したがこれに
限定されることがないのは明らかである。

さらに上記実施例ではホツトガスバイパス回路
の他端を室外熱交換器の暖房運転時入口側として
説明したが、これに限定されるものでなく、減圧
装置から室外熱交換器を経て圧縮機吸入側に至る
暖房運転時の低圧側としても同様の効果を有す
る。

以上の実施例では暖房能力検出手段として温度
センサを２個設けて構成したが、これに限定され
るものではない。同様に着霜検出手段として温度
センサを２個設けて構成したが、これに限定され
るものでなく、室外熱交換器温度センサ、または
外気温センサのいずれか１個、あるいはその他の
着霜検出手段でよいことはもちろんである。

さらにまた予め定める最低暖房能力を低外気温
になるほど小さく設定することにより、低外気下
では元々暖房能力が低下する特性を持つたヒート
ポンプ式空調機でホツトガスバイパス運転による
着霜防止運転が広範囲の外気条件下に対してより
適切に行える効果がある。

発明の効果 以上説明してきたように本発明は、圧縮機、室
内熱交換器、減圧装置、室外熱交換器、四方弁等
を順次環状に連結し、冷媒流量制御可能な補助減
圧装置を備えて一端を前記圧縮機吐出側とし他端
を前記減圧装置から前記圧縮機吸入側に至る暖房
運転時低圧側とするホツトガズバイパス回路を設
けて冷凍サイクルを構成し、さらに暖房能力を検
出する暖房能力検出手段と前記室外熱交換器の着
霜状態を検出する着霜検出手段を備え、前記暖房
能力検出手段により得られる暖房能力が予め定め
られた最低暖房能力より大きい範囲で上記着霜検
出手段の出力に応じて前記ホツトガスバイパス回
路の冷媒流量制御を行なうようにしたので、特に
低外気下での着霜運転時、許容し得る最低暖房能
力以上でホツトガスバイパスの冷媒流量制御によ
る効果的な着霜防止運転が可能となり、暖房運転
中の快適性を損なうことなく可能な限り運転継続
時間を延ばし、除霜回数を軽減させる効果の高い
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のヒートポンプ式空調機の一実
施例を示す構成図、第２図は第１図に示すヒート
ポンプ式空調機の一実施例の着霜運転時における
運転制御のフローチヤート、第３図は第１図に示
すヒートポンプ式空調機の一実施例の着霜防止運
転経過を示す説明図、第４図は従来のヒートポン
プ式空調機の一例を示す構成図、第５図は第４図
に示す従来のヒートポンプ式空調機の運転経過に
対する特性変化を示す説明図である。 １……圧縮機、２……室内熱交換器、３……減
圧装置、４……室外熱交換器、５……四方弁、６
……補助減圧装置、７……ホツトガスバイパス回
路、８……暖房能力検出手段、９……着霜検出手
段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮機、室内熱交換器、減圧装置、室外熱交
   換器、四方弁等を順次環状に連結し、冷媒流量制
   御可能な補助減圧装置を備えて一端を前記圧縮機
   吐出側とし他端を前記減圧装置がら前記圧縮機吸
   入側に至る暖房運転時低圧側とするホツトガスバ
   イパス回路を設けて冷凍サイクルを構成し、さら
   に暖房能力を検出する暖房能力検出手段と前記室
   外熱交換器の着霜状態を検出する着霜検出手段を
   備え、前記暖房能力検出手段により得られる暖房
   能力が予め定められた最低暖房能力より大きい範
   囲で前記着霜検出手段の出力に応じて前記ホツト
   ガスバイパス回路の冷媒流量制御を行なうヒート
   ポンプ式空調機の冷媒流制御装置。 ２ 着霜検出手段として外気温センサと室外熱交
   換器温度センサを用いた特許請求の範囲第１項記
   載のヒートポンプ式空調機の冷媒流制御装置。 ３ 最低暖房能力を低外気温になるほど小さく設
   定した特許請求の範囲第２項記載のヒートポンプ
   式空調機の冷媒流制御装置。