JPH0827107B2 - 空気調和装置の運転制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、逆サイクルデフロスト運転をするようにし
た空気調和装置の運転制御装置に係り、特にデフロスト
性能の向上対策に関する。

（従来の技術） 従来より、例えば特開昭62−293063号公報に開示され
る如く、四路切換弁等で冷凍サイクルを切換えるように
構成された冷媒回路を備えた空気調和装置の運転制御装
置として、暖房運転時、熱源側熱交換器の温度をディア
イサで検出し、その検出温度から着霜が生じたと判断さ
れた場合、冷媒サイクルに切換え、電動膨張弁開度を全
開にして、熱源側熱交換器に吐出ガスを導入することに
より、熱源側熱交換器の除霜を行うデフロスト運転を行
うとともに、熱交温度が設定値以上に回復すると、熱源
側熱交換器の除霜が完了したものと判断してデフロスト
運転を終了し、通常暖房運転に切換えるようにしたもの
は公知の技術である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のようなデフロスト運転中に熱源
側熱交換器の温度が急激に上昇して設定温度以上に達
し、除霜が完了したと判断されて、デフロスト運転が終
了したときに、熱源側熱交換器の一部が除霜されていな
いいわゆる残留フロストが生じる場合がある。

すなわち、ディアイサは熱源側熱交換器の一部の温度
を検出するものであり、特に急激に温度が回復した場
合、着霜状態によっては、ディアイサが取付けられた部
位以外の部位で除霜されていないことがあるからであ
る。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、デフロスト運転の終了前に熱源側熱交換器の温
度を緩やかに上昇させる手段を講ずることにより、除霜
の均一化を図り、もって、残留フロストを有効に防止す
ることにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため第１の解決手段は、第1A図に
示すように、圧縮機（１）、熱源側熱交換器（３）、開
度の調節可能な減圧弁（５）及び利用側熱交換器（６）
を順次接続し、かつサイクルを可逆にした冷媒回路
（９）と、該冷媒回路（９）の圧縮機（１）吐出側に設
けられ、吐出冷媒中の油を回収するための油回収器（1
1）と、該油回収器（11）の油を圧縮器（１）の吸入側
に戻すための油戻し通路（11）とを備えた空気調和装置
を前提とする。

そして、空気調和装置の運転制御装置として、上記熱
源側熱交換器（３）の温度を検出する熱交温度検出手段
（Thc）と、暖房運転時、該熱交温度検出手段（Thc）の
出力を受け、熱源側熱交換器（３）が着霜すると、熱源
側熱交換器（３）の温度が設定値以上に回復するまでデ
フロスト運転をするよう制御するデフロスト運転制御手
段（51）とを設けるものとする。

さらに、上記油戻し通路（11）を開閉する開閉弁（1
2）と、上記熱交温度検出手段（Thc）の出力を受け、上
記デフロスト運転制御手段（51）によるデフロスト運転
中に熱源側熱交換器（３）の温度が所定値以上に達する
と上記開閉弁（12）を開くよう制御する開閉制御手段
（52）とを設ける構成としたものである。

第２の解決手段は、第1B図に示すように、上記第１の
解決手段において、油戻し通路（11）の開閉弁（12）の
代わりに、油戻し通路（11）の流量を調節する流量制御
弁（12a）を設ける。

そして、開閉制御手段（52）に代えて、上記熱交温度
検出手段（Thc）の出力を受け、上記デフロスト運転制
御手段（51）によるデフロスト運転中に熱源側熱交換器
（３）の温度が所定値以上に達すると、熱源側熱交換器
（３）の温度の上昇率に応じた開度で上記流量制御弁
（12a）を開くよう制御する開度制御手段（53））を設
けたものである。

（作用） 以上の構成により、請求項（１）の発明では、暖房運
転中における熱源側熱交換器（３）の着霜時、デフロス
ト運転制御手段（51）によるデフロスト運転が行われ、
熱交温度検出手段（Thc）で検出される熱源側熱交換器
（３）の温度が設定値以上に達すると、再び通常暖房運
転が行われる。

その場合、熱交温度検出手段（Thc）で検出される熱
源側熱交換器（３）の温度が設定値以上になっても、熱
源側熱交換器（３）全体が除霜されていない場合があ
り、そのときには残留フロストが生じる虞れがあるが、
本発明では、デフロスト運転中に、熱源側熱交換器
（３）の温度が所定値以上になると、開閉制御手段（5
2）により、油戻し通路（11）の開閉弁（12）が開くよ
うに制御されるので、熱源側熱交換器（３）へのホット
ガスの供給量が低減し、熱源側熱交換器（３）の温度が
緩やかに上昇する。したがって、熱源側熱交換器（３）
において、熱伝導により各部位の温度がほぼ均一に設定
値まで上昇することになり、残留フロストが防止され
る。

請求項（２）の発明では、デフロスト運転制御手段
（51）によるデフロスト運転中、熱交温度検出手段（Th
c）で検出される熱源側熱交換器（３）の温度が所定値
以上に達すると、開度制御手段（53）により、油戻し通
路（11）の流量制御弁（12a）が開かれ、熱源側熱交換
器（３）へのホットガス供給量が低減し、熱源側熱交換
器（３）の温度上昇が緩やかになる。

その場合、熱源側熱交換器（３）の温度の上昇率が高
いほど流量制御弁（12a）の開度が大きく開かれるの
で、急激な温度上昇により生じる熱源側熱交換器（３）
の不均一な除霜が温度上昇の急激さに応じて是正される
ことになる。したがって、上記請求項（１）の発明に比
べて、より均一な除霜が可能になる。

（実施例） 以下、請求項（１）の発明に係る第１実施例につい
て、第２図〜第４図に基づき説明する。

第２図は第１実施例に係る空気調和装置の冷媒配管系
統を示し、（１）は圧縮機、（２）は冷房運転時には通
電の遮断により図中実線のごとく、暖房運転時には通電
により図中破線のごとく切換わる四路切換弁、（３）は
冷房運転時には凝縮器として、暖房運転時には蒸発器と
して機能する熱源側熱交換器である室外熱交換器、
（４）は液冷媒を貯留するためのレシーバ、（５）は冷
媒の減圧機能と冷媒流量の調節機能とを有する電動膨張
弁、（６）は室内に設置され、冷房運転時には蒸発器と
して、暖房運転時には凝縮器として機能する利用側熱交
換器である室内熱交換器、（７）は圧縮機（１）の吸入
管に介設され、吸入冷媒中の液冷媒を除去するためのア
キュムレータである。

上記各機器（１）〜（７）は冷媒配管（８）により順
次接続され、冷媒の循環により熱移動を生ぜしめ、かつ
サイクルを可逆とした冷媒回路（９）が構成されてい
る。

ここで、上記冷媒回路（９）の圧縮機（１）吐出側に
は、吐出冷媒中の油を回収するための油回収器（10）が
介設されていて、該油回収器（10）から圧縮機（１）−
アキュムレータ（７）間の吸入管まで、油回収器（10）
の油を圧縮機（１）の吸入側に戻すための油戻し通路
（11）が設けられている。そして、この油戻し通路（1
1）には、通路を開閉する開閉弁（12）が介設されてい
て、該開閉弁（12）は常時は閉じられている一方、圧縮
機（１）の起動時等には所定の制御により開けられて、
圧縮機（１）の吸入側に油回収器（10）の油及び吐出冷
媒の一部を戻すようになされている。

また、冷媒回路（９）の液管において、上記レシーバ
（４）と電動膨張弁（５）とは、電動膨張弁（５）がレ
シーバ（４）の下部つまり液部に連通するよう共通路
（8a）に直列に配置されており、共通路（8a）のレシー
バ（４）上部側の端部である点（Ｐ）と室外熱交換器
（３）との間は、レシーバ（４）側への冷媒の直流のみ
を許容する第１逆止弁（21）を介して第１流入路（8b）
により、上記共通路（8a）の点（Ｐ）と室内熱交換器
（６）との間はレシーバ（４）側への冷媒の流通のみを
許容する第２逆止弁（22）を介して第２流入路（8c）に
よりそれぞれ接続されている一方、共通路（8a）の上記
電動膨張弁（５）側の端部である点（Ｑ）と上記第１逆
止弁（21）−室外熱交換器（３）間の点（Ｓ）とは第１
キャピラリチューブ（C₁）を介して第１流出路（8d）に
より、共通路（8a）の上記点（Ｑ）と上記第２逆止弁
（22）−室内熱交換器（６）間の点（Ｒ）とは第２キャ
ピラリチューブ（C₂）を介して第２流出路（8e）により
それぞれ接続されている。

すなわち、冷房運転時には、室外熱交換器（３）で凝
縮液化された液冷媒が第１逆止弁（21）を経てレシーバ
（４）に貯溜され、電動膨張弁（５）及び第２キャピラ
リチューブ（C₂）で減圧された後、室内熱交換器（６）
で蒸発して圧縮機（１）に戻る循環となる一方、暖房運
転時には、室内熱交換器（６）で凝縮液化された液冷媒
が第２逆止弁（22）を経てレシーバ（４）に貯溜され、
電動膨張弁（５）及び第１キャピラリチューブ（C₁）で
減圧された後、室外熱交換器（３）で蒸発して圧縮機
（１）に戻る循環となるように構成されている。

なお、（8f）は、点（Ｐ）−点（Ｓ）間の第１流入路
（8b）において第１逆止弁（21）をバイパスして設けら
れた液封防止バイパス路であって、該液封防止バイパス
路（8f）には冷媒減圧用の第３キャピラリチューブ
（C₃）が介設されている。

また、空気調和装置には、センサ類が配置されてい
て、（Th2）は圧縮機（１）の吐出管に配置され、吐出
管温度を検出するための吐出管センサ、（Thc）は室外
熱交換器（３）に配置され、室外熱交換器（３）の温度
Teを検出して、室外熱交換器（３）の着霜状態を検知す
る熱交温度検出手段としてのディアイサ、（Tha）は室
外熱交換器（３）の空気吸込口に配置され、外気温度を
検出する外気温センサ、（The）は室内熱交換器（６）
の液管に配置され、室内熱交換器（６）の温度を検出す
る内熱交センサ、（Thr）は室内熱交換器（６）の空気
吸込口に配置され、吸込空気温度を検出する室内吸込セ
ンサであって、上記各センサは、空気調和装置の運転を
制御するためのコントローラ（図示せず）に信号の入力
可能に接続されており、該コントローラにより、センサ
の信号に応じて各機器の運転を制御するようになされて
いる。

次に、上記コントローラによる空気調和装置のデフロ
スト運転制御の内容について、第３図に基づき説明す
る。

第３図はデフロスト運転制御の一部を示し、ステップ
S₁で、暖房運転中にディアイサ（Thc）で検出される室
外熱交換器（３）の温度（ディアイサ温度）Teが−５℃
よりも低くなって、室外熱交換器（３）が着霜したと判
断されると、ステップS₂で、デフロストフラグFdef（Fd
ef＝１のときにデフロスト運転中であることを示す）を
「１」に切換え、前回デフロスト時間フラグFtdを
「０」にリセットしてデフロスト運転に入る。

すなわち、まず、ステップS₃で、デフロストフラグFd
efが「１」か否かつまりデフロスト運転中か否かを判別
し、デフロスト運転中であれば、ステップS₄でLPS短絡
し、ステップS₅で、四路切換弁（２）を「オフ」につま
り冷房サイクル側に切換えて、ステップS₆で、室外ファ
ン（図示せず）を「オフ」にした後、ステップS₇で、弁
強制制御フラグFdef1が「０」か否かを判別する。ここ
で、該弁強制制御フラグFdef1は、デフロスト運転中に
電動膨張弁（５）の全開と共に「１」になり、かつデフ
ロスト運転終了時からサンプリングタイム５秒毎に積算
され、デフロスト運転終了時からの経過時間を計時する
カウンタを兼用するもので、デフロスト終了後制御の終
了時に「０」にリセットされるものである。

そして、上記ステップS₇の判別で、弁強制制御フラグ
Fdef1が「０」であればデフロスト運転の開始時である
から、ステップS₈で電動膨張弁（５）の開度を大きめに
（例えば2000パルス程度の開度に）開き、弁強制制御フ
ラグFdef1が「０」でなければ既にデフロスト運転中で
あるからそのままで、それぞれステップS₉に進み、弁強
制制御フラグFdef1を「１」に設定する。

以上により、デフロスト運転を開始した後、ステップ
S₁₀で、ディアイサ温度Teが所定値（５℃）以上になっ
たか否かを判別して、ディアイサ温度Teが所定値（５
℃）になるまでは、そのままつまり上記油戻し通路（1
1）の開閉弁（12）を閉じたままでデフロスト運転を行
う一方、ディアイサ温度Teが所定値（５℃）以上に達す
ると、デフロスト運転の終了が近いと判断し、ステップ
S₁₁で、開閉弁（12）を開いて、室外熱交換器（３）へ
の吐出冷媒の供給量を低減し、室外熱交換器（３）の温
度を緩やかに上昇させる。

そして、上記デフロスト運転を行って、ステップS₁₂
の判別で、熱交温度Teが設定値10℃に達すると、ステッ
プS₁₃に移行して、デフロスト終了制御を行った後、通
常暖房運転に進むようになされている（以下、省略す
る）。

ここで、上記実施例では、ディアイサ（Th3）で除霜
が完了したと判断する設定値（10℃）に対して、油戻し
通路（11）を開くディアイサ（Th3）の温度は設定値（1
0℃）よりも５℃だけ低い値（５℃）に設定されてい
る。

上記フローにおいて、ステップS₁〜S₁₂の制御によ
り、暖房運転時、室外熱交換器（３）が着霜すると、室
外熱交換器（３）に吐出冷媒を導入して、デフロスト運
転をするよう制御するデフロスト運転制御手段（51）が
構成され、ステップS₁₀及びS₁₁の制御により、デフロス
ト運転制御手段（51）によるデフロスト運転中に室外熱
交換器（３）の温度が所定値以上に達すると上記開閉弁
（12）を開くよう制御する開閉制御手段（52）が構成さ
れている。

したがって、上記第１実施例では、暖房運転時、ディ
アイサ（熱交温度検出手段）（Thc）で検出される室外
熱交換器（３）の温度（熱交温度）Teが低下して、室外
熱交換器（３）が着霜したと判断されると、デフロスト
運転制御手段（51）により、四路切換弁（２）の接続を
切換え、電動膨張弁（５）の開度を大きくすることで、
室外熱交換器（３）にホットガスを供給して除霜を行う
逆サイクルデフロスト運転が行われる。そして、ディア
イサ温度Teが設定値（上記第１実施例では、10℃）に達
すると、デフロスト運転を終了し、再び四路切換弁
（２）の接続を暖房サイクル側に切換えて、通常暖房運
転が行われる。

その場合、ディアイサ（Thc）で検知される室外熱交
換器（３）の温度が設定値（10℃）に達しても、室外熱
交換器（３）の温度上昇が急激なときには、室外熱交換
器（３）全体が均一に上昇せず、一部に残留フロストが
生じる虞れがある。

ここで、本発明では、第４図のタイムチャートに示す
ように、ディアイサ温度Teが所定値（５℃）に達する
と、開閉制御手段（52）により、油戻し通路（11）の開
閉弁（12）が開くように制御される（同図上図の時刻t₁
参照）ので、室外熱交換器（３）へのホットガスの供給
量が低減し、室外熱交換器（３）の温度上昇が緩やかに
なる（同図下図の時刻t₁以降参照）。したがって、ディ
アイサ温度Teが設定値（10℃）に達したとき（同図下図
の時刻t₂のとき）には、室外熱交換器（３）全体の温度
が熱伝導によりほぼ均一に設定値（10℃）まで上昇して
いることになる。よって、残留フロストの発生を有効に
防止することができる。

次に、請求項（２）の発明に係る第２実施例について
説明する。

第５図は、第２実施例に係る空気調和装置の冷媒配管
系統を示し、本実施例では、上記第１実施例における油
戻し通路（11）の開閉弁（12）に代えて、通路の油及び
冷媒の流量を調節するための流量制御弁（12a）が設け
られている。その他の構成は上記第１実施例と同様であ
る。

そして、第６図は第２実施例におけるコントローラの
制御内容を示し、ステップR₁〜R₉で上記第１実施例にお
けるステップS₁〜S₉の制御と同様の制御を行った後、ス
テップR₁₀で、ディアイサ温度Teが所定値（５℃）以上
に達すると、ステップR₂に移行して、油戻し通路（11）
の流量制御弁（12a）を開く。

ここで、この流量制御弁（12a）の開度は、第７図上
図に示すように、ディアイザ温度Teが所定値（５℃）に
達したとき（図中の時刻t₃）に開き、その開度Ｐは、許
容しうる最大開度Pmaxと最小開度Pminとの間で、時刻t₃
までのディアイサ温度Teの上昇率（同図下図に示す角度
αの大きさに対応する）に応じ、上昇率が大きいほど開
度Ｐを大きくするようになされている。すなわち、急激
なディアイサ温度Teの上昇で室外熱交換器（３）全体が
十分除霜されていないことがあるのを考慮し、流量制御
弁（12a）を開いてホットガスをバイパスさせることに
より、室外熱交換器（３）の温度上昇を緩やかにし、全
体を均一に除霜するようになされている。

上記フローにおいて、ステップR₁₀及びR₁₁により、デ
フロスト運転制御手段（51）によるデフロスト運転中に
室外熱交換器（３）の温度が所定値以上に達すると、室
外熱交換器（３）の温度の上昇率に応じた開度で流量制
御弁（12a）を開くよう制御する開度制御手段（53）が
構成されている。

したがって、上記第２実施例では、デフロスト制御手
段（51）による暖房運転中のデフロスト運転時、ディア
イサ温度Teが所定値（５℃）に達すると、開度制御手段
（53）により、油戻し通路（11）の流量制御弁（12a）
を、室外熱交換器（３）の温度上昇率に応じた開度で開
くよう制御される。

したがって、室外熱交換器（３）へのホットガス供給
量が低減し、室外熱交換器（３）の温度上昇が緩やかに
なる（第７図下図の時刻t₃〜t₄参照）。したがって、上
記請求項（１）の発明と同様に、室外熱交換器（３）全
体が均一に設定値（10℃）まで上昇し、残留フロストの
発生が防止されることになる。そのとき、上記第１実施
例に比べて、本実施例では油戻し通路（11）の冷媒バイ
パス量が流量制御弁（12a）の開度により可変に調節さ
れるので、ディアイサ温度Teの急激な変化に対応した能
力低減により、さらに均一な除霜が可能になり、確実に
残留フロストの発生を防止することができる。

なお、上記実施例では、デフロスト運転制御手段（5
1）により、逆サイクルデフロスト運転をするようにし
たが、本発明は斯かる実施例に限定されるものではな
く、例えば、冷凍サイクルは切換えずにホットガスを直
接室外熱交換器（３）に導入するホットガスバイパスに
よるデフロスト運転を行うものについても、同様に適用
しうる。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）の発明によれば、
圧縮機の吐出側に油回収器を設け、開閉弁を介して油回
収器の油を吸入側に戻すようにした空気調和装置におい
て、暖房運転時、熱源側熱交換器の温度から着霜状態を
検知して、着霜すると熱源側熱交換器に吐出冷媒を導入
し、熱源側熱交換器の温度が設定値以上に回復するまで
デフロスト運転を行うとともに、デフロスト運転中に、
熱源側熱交換器の温度が所定値以上に達すると、開閉弁
を開くようにしたので、室外熱交換器への吐出冷媒の供
給量が低減し、室外熱交換器の温度が徐々に均一に上昇
することにより、残留フロストを防止することができ、
よって、デフロスト性能の向上を図ることができる。

請求項（２）の発明によれば、油戻し通路に流量制御
弁を配置し、デフロスト運転中に熱源側熱交換器の温度
が所定値以上に達すると、流量制御弁の開度を熱源側熱
交換器の温度上昇率に応じた開度で開くようにしたの
で、熱源側熱交換器の吐出冷媒による加熱量が調節さ
れ、熱源側熱交換器の温度がより均一に上昇して残留フ
ロストを防止することができ、よって、請求項（１）の
発明の効果をより顕著に発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示し、第1A図は請求項（１）の
発明、第1B図は請求項（２）の発明の構成をそれぞれ示
すブロック図である。第２図〜第４図は第１実施例を示
し、第２図は空気調和装置の構成を示す冷媒配管系統
図、第３図はコントローラの制御内容を示すフローチャ
ート図、第４図はデフロスト運転中における開閉弁の開
閉とディアイサ温度の時間変化を示すタイムチャート
図、第５図〜第７図は第２実施例を示し、第５図は空気
調和装置の構成を示す冷媒配管系統図、第６図はコント
ローラの制御内容を示すフローチャート図、第７図はデ
フロスト運転中における流量制御弁の開度とディアイサ
温度の時間変化をそれぞれ示すタイムチャート図であ
る。 １……圧縮機 ３……室外熱交換器（熱源側熱交換器） ５……電動膨張弁（減圧弁） ６……室内熱交換器（利用側熱交換器） ９……冷媒回路 10……油回収器 11……油戻し通路 12……開閉弁 12a……流量制御弁 51……デフロスト運転制御手段 52……開閉制御手段 53……開度制御手段 Thc……ディアイサ（熱交温度検出手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機（１）、熱源側熱交換器（３）、開
   度の調節可能な減圧弁（５）及び利用側熱交換器（６）
   を順次接続し、かつサイクルを可逆にした冷媒回路
   （９）と、該冷媒回路（９）の圧縮機（１）吐出側に設
   けられ、吐出冷媒中の油を回収するための油回収器（1
   1）と、該油回収器（11）の油を圧縮機（１）の吸入側
   に戻すための油戻し通路（11）とを備えた空気調和装置
   において、 上記熱源側熱交換器（３）の温度を検出する熱交温度検
   出手段（Thc）と、暖房運転時、該熱交温度検出手段（T
   hc）の出力を受け、熱源側熱交換器（３）が着霜する
   と、熱源側熱交換器（３）に吐出冷媒を導入して、熱源
   側熱交換器（３）の温度が設定値以上に回復するまでデ
   フロスト運転をするよう制御するデフロスト運転制御手
   段（51）とを備えるとともに、 上記油戻し通路（11）を開閉する開閉弁（12）と、上記
   熱交温度検出手段（Thc）の出力を受け、上記デフロス
   ト運転制御手段（51）によるデフロスト運転中に熱源側
   熱交換器（３）の温度が所定値以上に達すると上記開閉
   弁（12）を開くよう制御する開閉制御手段（52）とを備
   えたことを特徴とする空気調和装置の運転制御装置。
2. 【請求項２】圧縮機（１）、熱源側熱交換器（３）、開
   度の調節可能な減圧弁（５）及び利用側熱交換器（６）
   を順次接続し、かつサイクルを可逆にした冷媒回路
   （９）と、該冷媒回路（９）の圧縮機（１）吐出側に設
   けられ、吐出冷媒中の油を回収するための油回収器（1
   1）と、該油回収器（11）の油を圧縮機（１）の吸入側
   に戻すための油戻し通路（11）とを備えた空気調和装置
   において、 上記熱源側熱交換器（３）の温度を検出する熱交温度検
   出手段（Thc）と、暖房運転時、該熱交温度検出手段（T
   hc）の出力を受け、熱源側熱交換器（３）が着霜する
   と、熱源側熱交換器（３）に吐出冷媒を導入して、熱源
   側熱交換器（３）の温度が設定値以上に回復するまでデ
   フロスト運転をするよう制御するデフロスト運転制御手
   段（51）とを備えるとともに、 上記油戻し通路（11）に介設された流量制御弁（12a）
   と、上記熱交温度検出手段（Thc）の出力を受け、上記
   デフロスト運転制御手段（51）によるデフロスト運転中
   に熱源側熱交換器（３）の温度が所定値以上に達する
   と、熱源側熱交換器（３）の温度の上昇率に応じた開度
   で上記流量制御弁（12a）を開くよう制御する開度制御
   手段（53）とを備えたことを特徴とする空気調和装置の
   運転制御装置。