JPH035506B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は除霜（デフロスト）時間を短縮すると
共に、霜が残留しないように確実に除霜し得る冷
凍機の除霜装置に関する。

（従来の技術） 空冷ヒートポンプ冷凍機で積算暖房能力を考え
るとき、デフロストに要する時間の長短が重要な
影響を与えることが知られている。

空冷ヒートポンプ冷凍機で冷凍サイクルを除霜
サイクルに切換えて自身の冷媒が保有する熱でデ
フロストを行うものでは、デフロスト時間を短縮
するためにデフロスト中を通じて圧縮機を全能力
で運転する第１除霜装置と、圧縮機のアンローダ
機構を操作してデフロストの場合には通常の暖房
運転時よりも圧縮機の能力を低下させる第２除霜
装置とが周知であり、さらにデフロストの開始時
から一定時間はアンローダ機構を操作して低出力
で運転し、その後は除霜終了まで高出力で運転す
る第３除霜装置（特公昭59−6345号公報参照）も
また公知である。

（発明が解決しようとする問題点） 前述の３例のうち第１除霜装置は、霜の大部分
が溶けた状態となるデフロスト終了直前に冷凍サ
イクルの高圧圧力が上昇するために、高圧々力を
検出して除霜完了を知る除霜完了指令器を用いた
装置の場合は、一部着霜（フロスト）したまゝの
状態でデフロスト終了してしまつて残留フロスト
が生じる問題がある。

このように残留フロストがあると、次の着霜を
促進して能力低下を来したり、デフロスト回数が
増えて積算能力は大巾に低下するし、残留フロス
トを繰り返すと、氷結部が大きくなり、熱源側コ
イルに損傷を与える不都合が生じるものである。

一方、前記第２除霜装置は残留フロストの問題
が解消されるが、デフロスト時間が長くなるのが
問題である。

次に前記第３除霜装置はデフロスト運転中の能
力を２段階に制御する方式であつて、デフロスト
時間が長くならないようにすることができるが、
第１除霜装置と同様、残留フロストの問題は依然
として根本的に解決されないまゝである。

このように従来の各装置はいずれも一長一短が
あつて積算暖房能力の向上をはかり得ない問題が
あるのに鑑みて本発明は成されたものであつて、
除霜開始時は高能力で除霜を行い、除霜終了直前
は除霜能力を低下させることによつて残留フロス
トが存する状態での除霜終了を回避せしめ、もつ
てデフロスト時間の短縮をはかりながら残留フロ
ストの防止を確実に果させて、ロスタイムの減少
による積算暖房能力の改善を可能とする点を発明
の主要な目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） しかして本発明はアンローダ機構１０を有する
圧縮機１を運転し、かつ除霜サイクルに切換える
除霜運転を除霜指令器の除霜指令により行わせ、
除霜完了指令器の除霜完了指令により停止せしめ
る冷凍機において、除霜運転中に霜の大部分が融
けた状態となるのに応じて指令信号を発する融霜
検知手段１３と、この融霜検知手段１３が前記指
令信号を発するまでは圧縮機１を高能力に、前記
指令信号を発してからは圧縮機１を低能力に夫々
運転するように前記アンローダ機構１０を制御せ
しめる圧縮機能力制御手段１４とを設けてなる構
成としたことを特徴とする。

（作用） 本発明は除霜運転の前半期は高能力下での除霜
を行つて強固に付着している霜の溶融を促進し、
また、後半期は除霜能力を下げて着霜量が減じた
ときに生じ易い残留フロストのままの除霜完了を
回避して確実な除霜を行わせることができ、しか
もデフロストに要する時間を短く抑えることが可
能である。

（実施例） 以下、本発明の１実施例を添付図面にもとづい
て説明する。

第１図は空冷ヒートポンプ冷凍機であつて、こ
の図において、１はアンローダ機構１０を有する
圧縮機、２は四路切換弁、３は熱源側対空気熱交
換器（以下熱源側コイルと称す）、４は冷媒調整
器、５は冷房用膨脹弁、６は利用側対水熱交換器
（以下利用側コイルと称す）、７は暖房用膨脹弁、
８Ａ〜８Ｄは整流用各逆止弁、９はアキユムレー
タであつて、図示した配管接続を行つて公知の可
逆冷凍サイクルを形成せしめており、冷房サイク
ルは冷媒が実線矢示の流通となつて、熱源側コイ
ル３が凝縮器、利用側コイル６が蒸発器となつ
て、利用側コイル６において冷房用の冷水が得ら
れる。

また、暖房サイクルは冷媒が破線矢示の流通と
なつて、熱源側コイル３が蒸発器、利用側コイル
６が凝縮器となつて、利用側コイル６において暖
房用の温水が得られる。

圧縮機１におけるアンローダ機構１０は、３個
のアンローダ制御弁１１Ａ〜１１Ｃを有してい
て、それ等を全て非作動の閉弁状態とした場合に
は圧縮機１が100％能力となり、第１アンローダ
制御弁１１Ａを開弁作動させた場合には、70％能
力となり、さらに第２アンローダ制御弁１１Ｂを
追加開弁作動させた場合には、40％能力となり、
また、第３アンローダ制御弁１１Ｃを追加開弁作
動させた場合には、12％能力となるように設けら
れている。

なお、第３アンローダ制御弁１１Ｃは冷暖房の
運転開始時等に使用され、冷暖房運転中の能力制
御には使用されないものである。

また、アンローダ機構１０としては、この他に
圧縮機１を駆動するモータの回転速度を無段階あ
るいは段階的に制御することにより圧縮能力の制
御を行い得るものであつてもよく、各種の能力制
御機構を総称してアンローダ機構と呼んでいる。

上記冷凍機は暖房運転の際に、前記熱源側コイ
ル３の伝熱部分に着霜が生じるので、その場合に
は冷凍サイクルを冷房サイクルに切換えて自身の
冷媒が保有する熱によつて除霜を行わせるが、熱
源側コイル３には図示しないが着霜を検出して除
霜指令を発する除霜指令器、例えば低圧々力検知
器又は冷媒温度検知器が設けられ、一方、四路切
換弁２と熱源側コイル３とを接続するガス管の途
中には高圧々力開閉器１２を介設せしめて、この
開閉器１２を除霜が完了したことを圧力の上昇に
よつて検知し除霜完了指令を発する除霜完了指令
器１２に利用している。

なお、除霜完了指令器としては、この他に熱源
側コイル３の冷房サイクル時出口における冷媒温
度を検知する温度検知器、除霜指令器の除霜指令
によつて計時開始し、除霜完了までに要する時間
として予め設定しておいた所定時間経過すると指
令を発するタイマなど各種の制御器が利用可能で
ある。

しかして上記冷凍機には、前記アンローダ機構
１０に関連して、除霜運転時の圧縮機能力を制御
する除霜出力制御系を付設せしめており、該制御
系は融霜検知手段１３と圧縮機能力制御手段１４
とから形成している。

上記除霜出力制御系は、冷凍機の運転全般を集
中制御するマイクロ・コンピユータ中に機能の一
部として組込ませ、また、有接点回路による回路
で形成することも可能であるが、融霜検知手段１
３は、例えば四路切換弁２と熱源側コイル３とを
接続するガス管中に前記高圧々力開閉器１２と協
調的な関係を存して介設した高圧々力開閉器が利
用されるものであつて、前記除霜完了指令器とし
ての高圧々力開閉器１２が完全除霜によつて高
圧々力の上昇（18Kg／cm²以上）に伴い常開接点を
閉成するのに対して、それよりも圧力が低く、例
えば15Kg／cm²以上になると常開接点を閉成して、
霜の大部分が溶けて若干量着霜した状態になつて
いることを圧力の変化で検知し指令信号を発する
ことができるように構成している。

一方、圧縮機能力制御手段１４は、前記融霜検
知手段１３が指令信号を発すると、これを受けて
第１アンローダ制御弁１１Ａ及び第２アンローダ
制御弁１１Ｂに開弁出力を発し、圧縮機１を40％
能力に低下させるためにアンローダ機構１０を制
御せしめるよう構成している。

前記除霜出力制御系において圧縮機能力制御手
段１４は第２図に示すシーケンスコントローラ１
５内に設けられているものであつて、前記シーケ
ンスコントローラ１５は、入力端子部１６に対し
て、除霜指令器、除霜完了指令器１２、融霜検知
手段としての高圧々力開閉器１３、運転用リレ
ー、水循環ポンプ用リレー、停止用リレー、冷暖
切換リレー、冷温水温度調節器等の各種指令器が
入力指令を与える機器として夫々接続され、一
方、出力端子部１７に対しては、圧縮機１用電磁
開閉器の電磁コイル１８、四路切換弁２の電磁ソ
レノイド２Ｓ、熱源側コイル３のフアン２１モー
タ用電磁開閉器の電磁コイル１９、利用側コイル
６の水循環ポンプ２２用電磁開閉器の電磁コイル
２０、前記第１乃至第３アンローダ制御弁１１Ａ
〜１１Ｃの電磁ソレノイド１１AS〜１１CSが駆
動出力を与える機器として夫々接続されている。

しかしてシーケンスコントローラ１５は周知の
マイクロコンピユータからなつていて、前記入・
出力端子部１６，１７、電源回路、入力回路、タ
イマ回路、出力回路、演算制御回路、プログラム
カウンタ、Ｐ−ROM、演算結果メモリを備えて
いて、冷温水設定温度、過電流、異常高圧々力、
熱源側コイル温度、圧力、外気温度などの各基本
制御値や、リレーシーケンスの制御内容をＰ−
ROMに記憶させておいて、冷房、暖房各運転の
際における圧縮機１の発停、能力制御、暖房とデ
フロストとの間の運転切換え、ポンプダウン運転
などをＰ−ROMに書込まれたプログラム内容の
指示に基いて随時行わせるよう出力信号を発する
ものである。

以上説明した電気制御回路ならびに第３図のフ
ローチヤートによつて、暖房運転中の除霜運転と
の切換え制御について説明する。

暖房運転開始の指令を押釦スイツチの操作等に
よつて発せしめると、シーケンスコントローラ１
５はサーモ（図示せず）が発する利用側コイル６
の水温と設定温度とを比較して暖房運転の必要が
あると判断すれば、前記各電磁コイル１８，１
９，２０に励磁のための出力を発する。

かくして圧縮機１、熱源側コイル３のフアン２
１、利用側コイル６の水循環用ポンプ２２は夫々
付勢して第１図において冷媒が破線矢示方向に流
れる冷凍サイクルが形成され暖房運転が開始され
る。

なお、圧縮機１の起動の際や、デフロスト運転
から暖房運転の切換の際に前記各アンローダ制御
弁１１Ａ〜１１Ｃの一定時間毎の順序励磁を行わ
せて、小能力下でのポンプダウン運転から順次能
力を増大せしめるアンローダ運転を適宜行わせ
る。（第４図イ、第５図イの点線参照） この暖房運転中に熱源側コイル３に着霜が進行
してくると除霜指令器が作動して除霜指令を発す
る（イ）ので、電磁ソレイノド２Ｓを励磁させて
四路切換弁２を冷房側に切換えると共に、電磁コ
イル１９を消磁させて熱源側コイル３のフアン２
１を停止せしめるようシーケンスコントローラ１
５は作動する（ロ）。

かくして冷凍機は除霜運転に切換つて、高圧冷
媒が熱源側コイル３内に流れ込むことにより、除
霜が開始される。

除霜運転の開始と同時に高圧々力開閉器（融霜
検知手段）１３が設定圧力に達して作動している
かそうでないかのチエツク（ハ）を行つて、作動
していない間は圧縮機能力制御手段１４を非作動
の状態に保持せしめて（ニ）、各電磁ソレノイド
１１AS〜１１CSを非励磁にさせて各アンローダ
制御弁１１Ａ〜１１Ｃを閉弁状態にさせ（ホ）、
前記チエツク（ハ）を繰り返させる。

除霜運転が進行して、霜の大部分が融けた状態
となつて前記圧力開閉器１３が高圧々力15Kg／cm²
を検知し作動したことをチエツク（ハ）すると、
圧縮機能力制御手段１４を作動状態に保持せしめ
て（ヘ）、電磁ソレノイド１１AS〜１１BSを励
磁させて第１・２アンローダ制御弁１１Ａ，１１
Ｂを開弁状態に保持（ト）させる。

かくして100％出力で運転していた圧縮機１は、
40％能力に低下して除霜運転を持続するために、
除霜完了前の高圧々力の上昇は第４図ロに示す如
く緩やかになる。

この40％能力のまゝで除霜運転が進行し、残留
フロントが消失して除霜が完了する時点になると
高圧々力が18Kg／cm²に上昇するので前記指令器１
２が作動する。

シーケンスコントローラ１５は前記除霜完了指
令器１２の作動をチエツク（チ）して、電磁ソレ
ノイド２Ｓの励磁を解いて四路切換弁２を暖房側
に切換えると共に、電磁コイル１９を励磁させて
熱源側コイル３のフアンを付勢せしめる（リ）。

つづいて除霜完了指令器１２及び高圧々力開閉
器１３が最初の状態に復することによつて圧縮機
能力制御手段１４は暖房運転による作動（サーモ
制御）の状態に復帰せしめられる（ヌ）。

かくして除霜運転ははじめの暖房運転に切換え
られる。

以上説明した除霜運転の態様は第４図イ，ロに
示す通りである。

なお、冷凍機を暖房運転から直ちに冷房サイク
ルによる除霜運転に切換えたとすると、圧縮機に
液戻りを生じるおそれがあるので、除霜開始から
短時間例えば12％、40％とアツプするデフロスト
時間延長につながらない時間だけアンローダ機構
１０を作動させその後100％とする圧縮機１の能
力制御を併用することは好ましく、この状態は第
５図イ，ロに示す通りである。

また、デフロスト終了前のアンローダ制御は前
記した100％（高能力）から40％（低能力）の他、
100％（高能力）→70％（低能力）や70％（高能
力）→40％（低能力）の組合せでもよい。

また、この除霜制御装置は空冷ヒートポンプ式
冷凍装置に限らず、圧縮機吐出管から蒸発器入口
へホツトガスバイパス回路を設けてデフロストす
る冷凍装置でもよい。

（発明の効果） 本発明は以上詳述したように、除霜運転の際に
霜の大部分が融けるまでは圧縮機１を高能力で運
転して除霜能力を高く保持し、その後の除霜完了
までは低能力で運転して熱源側コイル３における
圧力の上昇を緩やかに制御するようにしているの
で、除霜完了の誤検出を起生させることがなくて
残留フロストを排除し確実な除霜を行わせること
ができる。

しかも、除霜開始からの大部分の時期を高能力
の圧縮機１によつて除霜運転させるようにしたか
ら、デフロスト時間を短かくして積算暖房能力を
高域に保持することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に係る装置回路図、
第２図及び第３図は同じく電気制御回路要部展開
図及びフロー線図、第４図イ，ロは同じく除霜運
転特性線図、第５図イ，ロは本発明の他実施例に
係る除霜運転特性線図である。 １……圧縮機、１０……アンローダ機構、１３
……融霜検知手段、１４……圧縮機出力制御手
段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アンローダ機構１０を有する圧縮機１を運転
   し、かつ除霜サイクルに切換える除霜運転を除霜
   指令器の除霜指令により行わせ、除霜完了指令器
   の除霜完了指令により停止せしめる冷凍機におい
   て、除霜運転中に霜の大部分が融けた状態となる
   のに応じて指令信号を発する融霜検知手段１３
   と、この融霜検知手段１３が前記指令信号を発す
   るまでは前記圧縮機１を高能力に、前記指令信号
   を発してからは圧縮機１を低能力に夫々運転する
   ように前記アンローダ機構１０を制御せしめる圧
   縮機能力制御手段１４とを設けてなることを特徴
   とする冷凍機の除霜装置。