JPH0550670B2

JPH0550670B2 -

Info

Publication number: JPH0550670B2
Application number: JP61091612A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Nishihara; Toshio Yokoi; Masahiro Fujikawa
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-04-21
Filing date: 1986-04-21
Publication date: 1993-07-29
Also published as: JPS62248969A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、ヒートポンブ式空気調和機に係り、
詳しくは低外気温時に室外熱交換器に付着する霜
を融解する除霜方法に関するものである。

従来の技術従来のこのヒートポンプ式空気調和機の除霜運
転制御方法は四方弁を暖房運転状態から反転させ
て、圧縮機の高温高圧ガスを室外熱交換器に送る
方法が一般に知られている。

しかしながら、このような方法では、冷凍サイ
クルの配管長が非常に長い場合において、吸入圧
力が負圧域で運転される時間が長くなることか
ら、圧縮機の急激な温度変化とオイルの粘性が低
下し、冷凍との二相分離などで圧縮機の信頼性が
低下することや、室内熱交換器及び配管の温度低
下によつて、暖房運転再開での立上り運転に時間
が掛る。

また第７図を参照しながら、従来の除霜方法の
一例について説明する。

第７図は、ヒートポンプ式空気調和機の冷凍サ
イクル図であり、圧縮機１０１、四方弁１０２、
非利用側交換器１０３、冷房時通過の逆止弁１０
４、冷房用キヤピラリチユーブ１０５、利用側熱
交換器１０６を順次環状に接続し、暖房時通過の
逆止弁１０７と暖房用膨張弁１０８の直列回器
を、冷房時通過の逆止弁１０４と冷房用キヤピラ
リチユーブ１０５の間に並列に設けられる他に、
同じく並列に、バイパス回路を設け、このバイパ
ス回路中に、デフロスト時のみ開となる電磁弁１
０９を設けている。

発明が解決しようとする問題点このような従来の除霜方法では、冷凍サイクル
の配管長が長い場合においては、バイパス回路に
てキヤピラリチユーブをバイパスさせても、本体
内の循環量が大きいため、配管自身がキヤピラリ
チユーブ（抵抗体）の役目となつて、吸入状態の
負圧域は基本的に変わらないことやまたインバー
タ式圧縮機にて最高周波数運転にて除霜能力を上
げようとしても負圧域が長くなるだけであり、さ
らに多冷媒において湿つた冷媒が多量に吸入へ帰
つてくるという欠点があつた。

本発明は上記問題点に鑑み、長配管となる冷凍
サイクル及び多冷媒の除霜運転制御での対応を目
的としている。

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空気調和
機の除霜運転方法は、インバータ式圧縮機、四方
弁、室内熱交換器、第１の絞り装置、室外熱交換
器、アキユムレータを順次環状に配管で連結して
冷凍サイクルを構成し、前記第１の絞り装置と並
列に、逆止弁第１の二方弁の直列回路からなる第
１のバイパス回路を設け、さらに常に高温高圧冷
媒が通る吐出配管と常に低温低圧冷媒が通る吸入
配管の間に、第２の二方弁と第２の絞り装置の直
列回路からなる第２のバイパス回路を設け、除霜
運転の開始と終了の検知を行う除霜検知手段と、
この除霜検知手段の出力により前記圧縮機、四方
弁、第１第２の各二方弁の作動を制御する手段を
具備し、除霜開始信号を受けることにより、四方
弁を切換えて除霜運転に入り、その後前記四方弁
の切換えからある時間経過後、第１の二方弁と第
２の二方弁を開放状態にしてから、ある時間経過
後、運転周波数を最高周波数まで上昇させて除霜
運転を行うものである。

作用本発明は上記構成より、除霜開始信号を受け
て、四方弁の切換えからある時間経過後、第１の
二方弁と第２の二方弁を開放状態にすることによ
り、この二方弁が開放するまでの除霜運転は、す
ぐに吐出のバイパス運転が行われないことで、除
霜運転の安定運転ができ、除霜能力の熱源である
入力の上昇と圧縮機の温度を上昇させて、その熱
源を使用し二方弁の開放動作で霜を融解させ除霜
時間を短縮させる。

また暖房運転をしていた時の高温高圧冷媒を室
外熱交換器にすべて循環させることで除霜能力を
確保する。

また除霜開始時の圧縮機の信頼性を高めるもの
であり、これは除霜開始時と同時に二方弁を動作
させると吐出圧力の異常低下と吸入圧力の異常上
昇が起こり、圧力の変動が極端に大きく圧縮機内
のオイルが吐出されてしまい、適切なオイル潤滑
を行うための最適量の確保ができなくなる為であ
る。

また除霜運転の安定運転を行つた後、二方弁動
作を行うことから、冷媒の極端な圧力変動がなく
騒音も低減できるものである。

次に第１、第２の二方弁開放動作のタイミング
は、圧縮機が液圧縮を起こさせないために、アキ
ユームに溜まる液量と液バツクの量から判断し、
かつ圧縮機の低圧圧力が負圧にならないように二
方弁の動作を決定する。

このように四方弁と二方弁の動作に時間差を付
けることにより、長配管対応を考慮した信頼性の
高い除霜運転を行うと共に、効率の良い除霜能力
を確保するものである。

実施例以下本発明の一実施例の空気調和機の除霜運転
制御方法について、図面を参照しながら説明す
る。

第１図は本発明の空気調和機の冷凍サイクル図
を示すものである。

同図において、インバータ式圧縮機１、四方弁
２、室内熱交換器３、第１の絞り装置４、室外熱
交換器５、アキユームレータ６を順次環状に配管
で連結して冷凍サイクルを構成している。

そして、前記の第１の絞り装置４と並列に逆止
弁７と第１の二方弁８の直列回路からなる第１の
バイパス回路９を設け、さらに常に高温高圧冷媒
が通る吐出配管１ａと常に低温低圧冷媒が通る吸
入配管１ｂの間に第２の二方弁１０と第２の絞り
装置１１の直列回路からなる第２のバイパス回路
１２を設けた構成となつている。ここでは、冷房
運転においては省略し、暖房運転時の冷媒の流れ
を実線矢印及び除霜運転（冷房運転サイクル）時
の冷媒の流れを破線矢印で示し、除霜運転におい
ては、吐出された冷媒が、吸入管１ｂと四方弁２
を通つて室外熱交換器５へ分かれて流れる回路で
ある。

次に第２図により制御回路の概略構成図につい
て説明する。

同図はマイクロコンピユータ１６を具備した制
御回路で、室外熱交換器温度を検知し取出すサー
ミスタ１５の信号をマイクロコンピユータのポー
ト１で入力している。

この制御回路の出力には、ポート２より信号を
出してインバータ式圧縮機１の駆動を行うインバ
ータ部１７とそのインバータ部１７より運転され
るインバータ式圧縮機１がある。また、ポート３
より信号を出して四方弁２のリレーコイル２０に
通電し、接点２０ａを投入して四方弁２をONさ
せている。前述の動作と同様にポート４，５，
６，７から信号を出して、リレーコイル２２，２
１，１９，１８に通電し、接点２２ａ，２１ａ，
１９ａ，１８ａを投入し、室外側送風機１４、室
内側送風機１３、第２の二方弁１０、第１の二方
弁８をONさせている。さらに２３は電源で、２
４は増幅器、２５は電源スイツチを示す。

次に以上のように構成された空気調和機につい
てその動作を第２図から第４図を参考に説明す
る。

電源スイツチ２５がONしてから初期設定は、
第３図に示すように室外配管温度設定の除霜開始
を決める温度Tα、及び除霜終了を決める温度Tβ
カウント時間ｎ＝ｏとして、四方弁２、室内側送
風機１３、室外側送風機１４、第１の二方弁８、
第２の二方弁１０及び圧縮機１の運転周波数の上
昇と停止時間設定をh₁、除霜開始を検知してイン
バータ式圧縮機１を低周波数運転とする周波数を
f₁、及び除霜運転時、インバータ式圧縮機１の運
転周波数を最高とする最高周波数fmaxとして、
初期化及び初期設定を行う（step1）。

上記初期化及び初期設定されると、この時第１
の二方弁８及び第２の二方弁１０は閉状態であり
暖房運転が行われる。そして室外の配管センサー
１５で室外の熱交換器温度Taを検知して設定温
Tαと同じか低くなれば、除霜を開始するべく、
マイクロコンピユータ１６の入力ポート１へ、信
号を送る（step2）。そしてマイクロコンピユータ
１６の出力ポート２（以後出力ポートと略する）
から信号を出力してインバータ式圧縮機１の運転
周波数f₀を低周波数f₁へ落とす（step3）。その後
ある一定時間カウントする（step4）。そして出力
ポート３より信号を出して四方弁２を切換える
（step5）。さらに出力ポート４，５より信号を出
して室内側送風機（以後室内フアンと称す）１３
及び室外側送風機（以後室外フアンと称す）１４
を停止させる（step6、７）。その結果除霜運転に
入り、カウント時間をｎ＝ｏと初期化する
（step8）。そしてある一定時間をカウントする
（step9）。その時間が経過すると出力ポート６，
７より信号を出して第１の二方弁８と第２の二方
弁１０を開放状態（ON）にする（step10、11）。
そして再びカウント時間をｎ＝ｏと初期化する
（step12）。そしてある一定時間カウントする
（step13）。その後出力ポート１より信号を出し
て、インバータ駆動部１７よりインバータ式圧縮
機１の運転周波数f₀を高周波数fmaxとする
（step14）。そして除霜運転を続け、室外の配管セ
ンサー１５で室外の熱交換器温度Taを検知して、
設定温度Tβと同じか高い値になれば、除霜運転
を終了させるべく、マイクロコンピユータ１６の
入力ポート１へ信号を送る（step15）。これによ
りマイクロコンピユータ１６は出力ポート２より
信号を出してインバータ式圧縮機１を停止させる
（step16）。

次に暖房運転開始の前に出力ポート３より信号
を出して四方弁２を切換える（step17）。加えて
出力ポート６，７より信号を出して第１の二方弁
８及び第２の二方弁１０を閉状態（OFF）にす
る（step18、19）。そしてカウント時間ｎ＝ｏと
初期化する（step20）。次にある一定時間カウン
トする（step21）。その時間が経過すると出力ポ
ート２より信号を出してインバータ式圧縮機１を
起動させる（step22）。続いて出力ポート４，５
より信号を出して室外フアン１４及び室内フアン
１３を運転させる（step23、24）。最後にカウン
ト時間ｎ＝ｏと初期化する（step25）。その結果
暖房運転が行われる。

さらに上記動作から冷凍サイクルの変化を示す
第５図とモリエル線図を示す第６図から冷媒の状
態について説明する。従来の四方弁切換え方法を
破線で示し、本発明の除霜方法を実線にて示して
いる。

従来のように単なる四方弁の切換え方法では、
除霜運転時に低圧P₀は負圧P₁となり、除霜時間
も除霜開始T₁からT₃と長くかかる。しかし本発
明の除霜方法では実線で示すごとく、除霜開始
T₁から除霜運転時において、吐出ガスの一部が
吸入側へ流れることから（モリエル線図Ｏ点→Ａ
線→Ｂ点）、低圧P₀はP₂と負圧P₁にならず、また
吸入状状態がＣ点にあることから若干スパーヒー
トがとれていることになり、除霜を行なつた後の
凝縮冷媒がそのまま吸入へもどらない。また低圧
P₀が負圧P₁にならないため、運転周波数を除霜
時に最高周波数まで上げることができる。その結
果インバータ式圧縮機１の入力も上昇して除霜に
与えられる能力も上昇する。さらに圧縮機自身の
熱量も利用している（吐出（タンク上）Ｅ点→Ｏ
点）ため、第５図のT₂で示すように除霜時間も
従来より短縮できる。

このような除霜運転制御方法により、配管の大
巾な延長化にともなう低圧の負圧現像及び多冷媒
による凝縮冷媒の戻り現象に対して支障のない除
霜運転が行なえる。

なお、第１の二方弁８及び第２の二方弁１０の
切換え動作は、運転周波数を最高周波数とする前
にしなければ低圧の負圧及び凝縮冷媒の戻りがあ
る。また第１の二方弁８と第２の二方弁１０の相
互の動作タイミングは同時または若干の時間の遅
れを設けてもよい。

発明の効果上記実施例でも明らかなように本発明は、除霜
運転の開始信号を受けてから、四方弁を切換えて
除霜運転を開始し、第１、第２の二方弁動作をあ
る時間経過した後、開放状態にして、さらにある
時間経過して運転周波数を最高運転周波数に上昇
させて除霜を行うため、すぐに吐出のバイパス運
転が行われないことから、除霜運転の安定運転が
でき、除霜能力の熱源である入力の上昇と圧縮機
の温度を上昇させて、その熱源を利用し、二方弁
の開放動作で霜を融解させ除霜時間を短縮させる
効果がある。

また暖房運転していた高温高圧冷媒を室外熱交
換器にすべて循環させることで高温高圧冷媒の効
率的活用ができる効果がある。

また除霜開始時と同時に二方弁を動作させると
圧力の変動が極端に大きく圧縮機内のオイルが吐
出されてしまい、オイル潤滑を行うための最適量
の確保ができなくなる現象を回避することができ
る効果がある。

また、二方弁動作時の極端な冷媒圧力変動がな
く騒音も低減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る空気調和機の
冷凍サイクル図、第２図は同空気調和機の除霜制
御を行う制御回路の概略構成図、第３図は同制御
方法のフローチヤート図、第４図は同制御方法の
タイムチヤート図、第５図は従来方法と本発明方
法の高低圧変化図、第６図は従来方法と本発明方
法の比較を示すモリエル線図、第７図は従来例を
示す冷凍サイクル図である。１……インバータ式圧縮機、２……四方弁、３
……室内熱交換器、４……第１の絞り装置、５…
…室外熱交換器、６……アキユムレータ、７……
逆止弁、８……第１の二方弁、９……第１のバイ
パス回路、１０……第２の二方弁、１１……第２
の絞り装置、１２……第２のバイパス回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１インバータ式圧縮機、四方弁、室内熱交換
器、第１の絞り装置、室外熱交換器、アキユーム
レータを順次環状に配管で連結して冷凍サイクル
を構成し、前記の第１の絞り装置と並列に、逆止
弁と第１の二方弁の直列回路からなる第１のバイ
パス回路を設け、さらに常に高温高圧冷媒が通る
吐出配管と常に低温低圧冷媒が通る吸入配管の間
に、第２の二方弁と第２の絞り装置の直列回路か
らなる第２のバイパス回路を設け、さらに除霜運
転の開始と終了の検知を行う除霜検知手段と、こ
の除霜検知手段の出力により前記圧縮機、四方
弁、第１、第２の各二方弁の作動を制御する手段
を具備し、除霜開始信号を受けることにより、四
方弁を切換えて除霜運転に入り、その後前記四方
弁の切換えからある時間経過後、第１の二方弁と
第２の二方弁を開放状態にしてから、ある時間経
過後、運転周波数を最高周波数まで上昇させて除
霜運転を行うようにした空気調和機の除霜運転制
御方法。