JPH0718583B2 - ヒートポンプ式空調機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧縮機の出力制御によつて暖房あるいは冷房
能力可変のヒートポンプ式空調機に係り、特にその除霜
開始時期の制御に好適なヒートポンプ式空調機に関す
る。

〔発明の背景〕

従来空気熱源ヒートポンプ式空調機の暖房運転時の除霜
制御法としては、暖房運転時蒸発器として作用する室外
熱交換器の温度を検出して、これとタイマを組合せたも
のや特開昭53-20142号公報に見られるように外気温度と
室外熱交換器の温度を検出し、これらの温度差により除
霜運転を行うものが多かつた。しかし、インバータなど
による圧縮機の出力制御によつて暖房能力の変化が可能
なヒートポンプ式空調機に上記制御法を用いた場合に
は、以下に述べるように着霜状態に応じた適切な制御が
行われていなかつた。第１図は暖房運転時の外気温度と
蒸発温度、暖房能力、及び室外熱交換器への着霜速度の
関係を示している。パラメータは圧縮機回転数である。
図からわかるように同一の圧縮機回転数では、外気温度
が低い程暖房能力は小さく、また蒸発温度は低く、着霜
速度は小さくなつている。同一の外気温度では圧縮機回
転数が高いほど、暖房能力は大きく、蒸発温度は低くな
つている。また室外熱交換器への着霜量は、圧縮機回転
数が高いほど大きくなつている。したがつて一定時間暖
房運転を行つた場合、圧縮機回転数が高い程、室外熱交
換器への着霜量は多く、着霜にともなう暖房能力の低下
も大きくなる。このような着霜をともなう場合の暖房運
転では、除霜運転による暖房運転の停止を考慮して、あ
る着霜量に達した時点で除霜運転を行うような制御を行
う必要があるが、上述したように圧縮機回転数によつて
蒸発温度あるいは着霜速度が異なるために上述したよう
な除霜制御法では、効率良い暖房運転が行われない。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点を解決するためのものであり、圧縮
機回転数にかかわらず室外熱交換器への着霜量がある量
に達した時点で除霜運転を開始することを目的としてい
る。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を達成するために、外気温度を検出す
る第１の温度センサと蒸発温度を検出する第２の温度セ
ンサを設けるとともに、これらの温度差が設定値に達し
た時除霜運転を開始する除霜制御装置を設け、前記設定
値を圧縮機回転数に応じて回転数が高いほど大きい値と
したことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

第２図に本発明の実施例を示す冷凍サイクル構成と除霜
制御系統を示す。冷凍サイクルは、圧縮機１、四方弁
２、室内熱交換器３、減圧器４、室外熱交換器５を順次
接続して構成されている。除霜制御系統は、外気温度を
検出する第１の温度センサ６、暖房運転時の蒸発温度を
検出する第２の温度センサ７、圧縮機の回転数制御器８
及び前記第１と第２の温度センサ6,7で検出される温度
と圧縮機回転数に応じて暖房運転と除霜運転を切換える
除霜制御器９などから構成されている。

まず冷媒の流れ方向について説明する。暖房運転では四
方弁２が実線方向に切換えられ、冷媒は圧縮機１、四方
弁２、室内熱交換器３、減圧器４、室外熱交換器５、四
方弁２、圧縮機１の順に循環する。除霜運転及び冷房運
転時には、四方弁２が破線方向に切換えられ冷媒は圧縮
機1,四方弁２、室外熱交換器５、減圧器４、室内熱交換
器３、四方弁２、圧縮機１の順に循環する。

次に暖房運転と除霜運転を切換える除霜制御法について
説明する。第３図は、制御フローを示す。暖房運転時
は、一定時間毎に第1,第２の温度センサにより外気温度
t_a、蒸発温度t_eが検出され、t_eが０℃より高い場合に
は、暖房運転がそのまま続けられる。t_eが０℃よりも低
い場合には、t_aとt_eとの差Δｔが求められ、その時の圧
縮機の回転数N_Kに対応した温度差の設定値Δt_a(N_K)と比
較し、Δｔ＞Δt_a(N_K)であれば除霜運転に切換えられ
る。除霜運転時には、第２の温度センサで室外熱交換器
の温度t_pを検出し、t_pが設定値t_paに達した時点で再び
暖房運転に切換えられる。以下除霜運転を開始する温度
差の設定値について説明する。第４図は、除霜運転を考
慮に入れた平均暖房能力を最大とするための除霜運転開
始時の蒸発温度t_e、室外熱交換器への着霜量w_f及び暖房
運転移管τ_Hと外気温度の関係であり、外気の相対湿度
を一定とした場合である。前述の第１図と同様に、圧縮
機回転数がパラメータとなつている。平均暖房能力を最
大にするためには、圧縮機回転数が高い程除霜運転を開
始する蒸発温度を低く設定する必要があり、また早目に
除霜運転を行う必要があることがわかる。室外熱交換器
への着霜量W_fは、外気温度、圧縮機回転数が変わつても
ほぼ同程度となつており、同一の着霜量で除霜運転を行
えばほぼ最大の平均暖房能力が得られることがわかる。

第５図は、同一の着霜量（平均暖房能力が最大となる）
での圧縮機回転数と温度差Δｔ（t_a-t_e）、暖房運転時
間τ_Hの関係で、外気の相対湿度がパラメータである。
同一の着霜量で除霜運転を行うためには、同一の圧縮機
回転数では外気相対湿度が高い程早目にする必要がある
が、この時の温度差Δｔはほとんど同一の値となつてい
る。したがつて第２図に示した除霜制御器９に用いる除
霜運転を開始する温度差の設定値として第５図に示した
値を用いれば、負荷（室温）によつて圧縮機回転数が変
化しても常に同程度の着霜量で除霜運転が行える。

以上の説明では、圧縮機の容量変化を回転数制御によつ
て行う場合について述べたが、複数台の圧縮機を組合せ
て容量制御を行う場合などにも同様な効果が得られる。
また温度差の設定値として上述の実施例では第５図のよ
うな連続的な関係を与えているが、これをいくつかのス
テツプに分けて与えてもこれに近い効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、圧縮機回転数にか
かわらず、同一着霜量で除霜運転が行われるため、除霜
運転を含めた平均暖房能力は常に最適な状態となり、運
転効率の向上ならびに快適性向上が図られる。また条件
によつて着霜量が過大になることもなく、短時間で除霜
運転が終了でき、圧縮機へのストレスも少なく信頼性が
向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、未着霜時の暖房運転での外気温度と暖房特性
の関係を圧縮機回転数をパラメータとして示す。第２図
は、本発明の一実施例を示す冷凍サイクル構成図。第３
図は本実施例の制御フロー。第４図は、平均暖房能力が
最大となる除霜開始温度差、暖房運転時間及び着霜量の
外気温度特性。第５図は、同一の着霜量での圧縮機回転
数と温度差及び暖房運転時間の関係。 第２図において、 １……圧縮機、２……四方弁、３……室内熱交換器、４
……減圧器、５……室外熱交換器、6,7……温度セン
サ、８……回転数制御器、９……除霜制御器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機の容量制御を行うことにより暖房及
   び冷房能力を可変としたヒートポンプ式空調機におい
   て、 外気温度を検出する第１の温度検出手段と、室外熱交換
   器の温度を検出する第２の温度検出手段とを有し、暖房
   運転時前記第１の温度検出手段が検出した温度と第２の
   温度検出手段が検出した温度との温度差が設定値に達し
   たときに除霜運転に切換える切換手段を備えた除霜制御
   装置を設けるとともに、前記設定値を圧縮機回転数が高
   くなるにつれ大にする手段を設けたことを特徴とするヒ
   ートポンプ式空調機。