JPH0512623B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、空気熱源ヒートポンプ、エアコン、
チラー、冷凍装置及び利用側熱交換器で水を加熱
する給湯器等に応用できる除霜方法に関するもの
である。

従来の除霜方法として、特公昭48−20825号公
報に示された方法がある。この除霜方法を第１図
を参照して説明する。すなわち、利用側熱交換器
（室内熱交換器）の入口流体温度と出口流体温度
の温度差を検知し、デアイスを行なわせるまでの
１サイクルの最大温度差Ｂを記憶し、熱源側熱交
換器（室外熱交換器）への霜の蓄積により温度差
が減少していく経過で、その時点での温度差が記
憶してある無霜の最大温度差Ｂに対して設定され
た値Ａまで低下したとき、デアイスを開始するよ
うにしている。

一方、暖房能力は、利用側熱交換器を通過する
風量と、当該熱交換器の入口流体温度と出口流体
温度の温度差及び空気の比熱の積で表わされる。
従つて、従来方式では、利用側熱交換器の暖房能
力が同一であつても、フアンの切換による風量の
変化、流体を加熱するための補助ヒータ制御、冷
媒循環量制御等の容量制御等による暖房能力変化
によつて入口流体温度と出口流体温度の差が変動
するので、的確に熱源側熱交換器の霜の蓄積によ
る利用側熱交換器の暖房能力の低下を検知できな
いという不具合があつた。

本発明は上記従来の欠点を解消するためになさ
れたものであり、利用側（室内側）のフアンの切
換に伴なう風量の変化、流体を加熱するための補
助ヒータ入切制御、冷媒循環制御等の容量制御に
伴なう暖房能力の変化による利用側熱交換器の入
口および出口の流体温度の温度差の変動を自動補
正し、熱源側熱交換器の霜の蓄積による暖房能力
の低下に応じて的確にデアイスサイクルを開始さ
せることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、熱源側
熱交換器への霜の蓄積以外の外乱である室内側フ
アンの切換、補助ヒータの入切、容量制御の切換
を検知し、その後流体温度が安定した時に検知さ
れた温度差とこの時点において外乱である前記速
度切換および入切切換がなかつた場合に推定され
る利用側熱交換器の入口および出口流体温度の温
度差とを比較し、温度差の変動を補正する補正係
数を算出し、上記外乱発生後は既に記憶してある
最大温度差に上記補正係数を乗じた値を最大温度
差として記憶させ、上記切換および入切による温
度差変化である外乱の影響を除去する除霜方法に
構成する。

以下、本発明の好適な実施例を第２図ないし第
４図に例示したものについて詳述する。

第２図は空気熱源ヒートポンプ式空気調和機を
系統的に示したものである。第２図において、符
号１は圧縮機、２は四方切換弁、３は熱源側熱交
換器、４は断熱膨張用絞りである毛細管、５は利
用側熱交換器、６は利用側熱交換器に送風するた
めの送風機７の駆動用電動機、７は利用側送風
機、８は熱源側送風機９の駆動用電動機、９は熱
源側熱交換器３に送風するための送風機、１０は
利用側熱交換器５に吸込まれる入口空気温度を感
知する素子、１１は利用側熱交換器５から吹出さ
れた出口空気温度を感知する素子、１２は電子制
御部、２１は上記吹出空気を補助的に加熱するた
めの補助ヒータ、２２，２３は圧縮機１の冷媒吐
出容量制御電磁弁で、２２は加圧用、２３はレリ
ース用である。ここで加圧用電磁弁２２が開、レ
リース用電磁弁２３が閉の場合は、吸込量を全量
吐出するパワー運転であり、反対に加圧用電磁弁
２２が閉、レリース用電磁弁２３が開の場合は、
セーブ運転となり吸込量の一部をバイパスし、レ
リース用電磁弁２３を介して吸込口に戻し、残部
のみを吐出する。

そして、除霜（デフロスト）運転時および冷房
運転時は、冷媒は実線矢印に示すように流れ、暖
房運転時は、四方切換弁２を切換えることにより
冷媒は破線矢印に示すように流れる。

第３図のブロツクダイヤグラムに示すように、
電子制御部１２は、利用側入口空気温度を感知す
る素子１０と、利用側出口空気温度を感知する素
子１１とで検知される利用側熱交換器に発生する
空気温度差（以下温度差という）を求める比較回
路１３と、利用側送風用電動機６の速度切換時、
補助ヒータ２１の入切および容量制御用電磁弁２
２，２３の切換時に信号を出す信号発生回路１４
と、この信号発生回路１４から前記速度切換信
号、前記入切および切換信号を受けた時にタイマ
カウントを始動するタイマ回路１５と、比較回路
１３からの温度差を順次記憶し温度差の増大ある
いは減少傾向を求め信号発生回路１４からの信号
によりその時点での温度差の増減傾向を記憶する
温度差傾向記憶回路１６と、温度差傾向記憶回路
１６で記憶されている温度差増減傾向を用い、タ
イマ回路１５からのタイムアツプ信号を受けた時
点で、前記速度切換、前記入切および切換がなか
つた場合の温度差予測値を求め、タイムアツプ信
号を受けた時の比較回路１３の温度差と前記予測
値とにより補正係数を求める演算回路１７と、比
較回路１３で求められる温度差の最大値を記憶す
ると共に前記速度切換、前記入切および切換が発
生した場合は、演算回路１７で求まつた補正係数
により温度差の最大値を補正し記憶し直す最大値
記憶回路１８と、比較回路１３で求められた温度
差が、最大値記憶回路１８で記憶された最大値に
対してある割合まで減少した時、デアイス開始信
号を出す除霜開始判定回路１９とから構成され
る。

なお２０は暖房運転開始信号出力回路で暖房運
転開始時、最大値記憶回路１８に信号が送られ記
憶値は０にセツトされる。

次に上記構成にもとずく作用について述べる。

暖房運転中の外気温の低下等により熱源側熱交
換器への着霜が進行すると、暖房能力が低下し始
め、効率のよい暖房運転を阻害する。そこで霜の
蓄積によつて能力低下が激しくなる前に霜を溶か
す必要がある。本発明の方法では以下のように除
霜運転の制御を行なう。

利用側熱交換器５の入口空気温度T₁を素子１
０で、出口空気温度T₀を素子１１で感知し、電
子制御部１２に入力信号を与える。即ち、素子１
０，１１により検知されたそれぞれの温度は比較
回路１３に入力される。比較回路１３では入口空
気温度T₁と出口空気温度T₀より利用側熱交換器
５に発生する両者の温度差（T₀−T₁）を求める。

一方、利用側送風用電動機６の速度、補助ヒー
タ２１の入切および容量制御用電磁弁２２，２３
の切換が発生する（第４図at₁，t₃，t₅）と、その
外乱信号が信号発生回路１４に入力される。

信号発生回路１４は速度切換信号、補助ヒータ
２１の入切および容量制御切換信号をタイマ回路
１５と温度差傾向記憶回路１６へ出力する。前記
速度切換信号、入切、切換信号によりタイマ回路
１５はカウントを開始し、温度差傾向記憶回路１
６は、その時まで順次記憶した温度差により温度
差の増減傾向を求め記憶する。タイマ回路１５が
タイムアツプした時（第４図ａ t₂，t₄，t₆で空
気温度が安定するまでの時間が選ばれている）演
算回路１７は次の働きをする。

温度差傾向記憶回路１６で記憶されている温度
差の増減傾向を用い、タイムアツプ信号が出た時
点で速度切換、補助ヒータ入切および容量制御用
電磁弁切換がなかつた場合予測される温度差を求
める。（第４図ａ△T₁，△T₃，△T₅） 前記予測温度差とタイムアツプ信号が出た時点
で比較回路１３で求められた実際の温度差（第４
図ａ△T₂，△T₄、△T₆）から補正係数を求め
る。（第４図aK₁＝△T₂／△T₁、△₂＝△T₄／△
T₃、K₃＝△T₆／△T₅） 最大値記憶回路１８は、タイムアツプ信号が出
た時点で演算回路１７で求まつた補正係数K₁，
K₂，K₃）を用い、その時点で記憶されている温
度差の最大値を補正する。（第４図ｂ△T_nax2＝
K₁×△T_nax1、△T_nax4＝K₂×△T_nax3、△T_nax5
＝K₃×△T_nax4） 除霜開始判定回路１９は最大値記憶回路１８か
らの温度差最大値と比較回路１３からの温度差を
入力し比較することにより、温度差最大値に対し
て比較回路１３からの温度差が設定された割合ま
で減少した時デアイス開始信号を出力する。これ
により、図示しない手段により利用側送風用電動
機６および熱源側送風用電動機８の運転は停止さ
れ四方切換弁２は暖房運転から切換えられて除霜
運転を開始する。

除霜運転の終了は、図示しない手段により検出
されて再び暖房運転が開始される。

第４図に本発明の除霜方式を用いた場合の除霜
サイクルの例を示す。利用側熱交換器５の入口及
び出口の流体温度差△Ｔを上段に、速度切換時補
助ヒータ入切及び容量制御用電磁弁切換時、補正
を行なつた温度差最大値すなわち最大値記憶回路
１８で記憶された最大値△T_naxを中段（第４図
ｂ）に、補正を行なわなかつた場合の最大値△
T_naxを下段（第４図ｃ）に示した。

第１回目のサイクルでは時刻t₁までは利用側送
風用電動機Me（中速）、補助ヒータ切パワー運転、
その後デアイス開始まではL₀（低速）、補助ヒー
タ入、パワー運転となつた場合を示す。この場合
△T_naxを補正しない従来の方式と本発明の除霜
方式はデアイス開始時期が同じとなる。第２回目
のサイクルでは、時刻t₃まではL₀（低速）補助ヒ
ータ入、パワー運転、t₃からt₅まではMe（中速）
補助ヒータ切、パワー運転、その後デアイス開始
までがHi（高速）、補助ヒータ切、セーブ運転で
ある。従来の方式ではt₃ならびにt₅で風量と暖房
能力が変化することで流体温度差△Ｔが変動した
にもかかわらず最大値△T_naxの補正を行なわな
いためデアイス開始時期が早くなり、不必要なデ
アイスを行なうので、効率のよい暖房運転が行な
われない。しかし本発明の除霜方式によれば、風
量変化、暖房能力変化後補正を行ない最大値△
T_naxは、第４図中段ｂのように遂次適正な値に
変更されるので暖房能力を正確に反映した値でデ
アイスの開始条件を適確に判定でき、効率の良い
暖房運転を行なうことができる。

更に第４図において、上段ａ t₅（Me→Hi、パ
ワー→セーブ）の切換時には室外側熱交換器の着
霜により、△Ｔが減少している過程にあり、もし
温度差傾向記憶回路１６によつて△Ｔの減少傾向
（この場合△T_E）を用いなければ△T_nax5は△T_E
に起因する△T′_Eの分だけ誤差を含む△T_nax5′に
置きかわつてしまい、適確なデアイスの開始条件
を判定できなくなつてしまう。（第４図中段ｂ△
T_naxの図参照） 増減傾向を用いない場合の補正係数をK₃′とす
るとK₃′＝△T₆／（△T₅＋△T_E）となり補正後
の最大値も△T_nax5′＝K₃′×△T_nax4＝｛△T₆／
（△T₅＋△T_E）｝×△T_nax4となり増減傾向を用い
た場合の補正後の最大値△T_nax5＝K₃×△T_nax4
＝（△T₆／△T₅）×△T_nax4に比べて小さな値とな
つてしまい、比較回路１３の温度差が記憶された
最大値に対してある割合まで減少した時、デアイ
ス開始信号を出す本発明の方法においてはデフロ
スト開始が遅れてしまうこととなる。

しかるに、本発明によれば、最大値△T_naxの
補正は、温度差傾向記憶回路１６に記憶してある
補正する直前の△Ｔの増減傾向を用いることによ
り、より正確に行なうことができる。

以上、本発明をその好適な実施例について詳述
したが、本発明はこの特定な実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
幾多の変化例が可能であることは言うまでもな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の除霜サイクルを例示した図、第
２図は本発明の空気熱源ヒートポンプ式空気調和
機の系統図、第３図は本発明の電子制御部の内部
ブロツク図、第４図は本発明による除霜サイクル
を例示した図である。 １…冷媒圧縮機、２…四方切換弁、３…熱源側
熱交換器、４…毛細管、５…利用側熱交換器、６
…電動機、７…送風機、８…電動機、９…送風
機、１０，１１…温度を感知する素子、１２…電
子制御部、１３…比較回路、１４…信号発生回
路、１５…タイマ回路、１６…温度差傾向記憶回
路、１７…演算回路、１８…最大値記憶回路、１
９…除霜開始判定回路、２０…暖房運転開始信号
出力回路、２１…補助ヒータ、２２，２３…圧縮
機吐出容量制御用電磁弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 利用側熱交換器を流体が流過することによる
   流体の温度差を検出し、デアイスを行いながら運
   転しているときの１サイクルの最大温度差を記憶
   し、熱源側熱交換器への霜の蓄積により温度差が
   減少していく過程における温度差が記憶してある
   最大温度差に対し設定された割合まで低下した
   時、デアイスを開始するようにした除霜方法にお
   いて、上記熱源側熱交換器への霜の蓄積以外の外
   乱であるフアンの切換、補助ヒータの入切、容量
   制御の切換による温度差の変化後の安定状態時に
   検知された温度差と、この時点において上記フア
   ンの切換、補助ヒータの入切、容量制御の切換が
   なかつた場合に推定される温度差とを比較演算し
   て補正係数を算出し、上記フアンの切換、補助ヒ
   ータの入切、容量制御の切換の後は既に記憶して
   ある最大温度差に上記補正係数を乗じた値を最大
   温度差として記憶させることを特徴とする除霜方
   法。