JPS58173352A - ヒ−トポンプ式冷凍装置 - Google Patents

ヒ−トポンプ式冷凍装置

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JPS58173352A
JPS58173352A JP57056890A JP5689082A JPS58173352A JP S58173352 A JPS58173352 A JP S58173352A JP 57056890 A JP57056890 A JP 57056890A JP 5689082 A JP5689082 A JP 5689082A JP S58173352 A JPS58173352 A JP S58173352A
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Japan
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temperature
fin
refrigeration system
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heat pump
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JP57056890A
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上村 茂弘
東海林 邦汎
克己 鉾谷
龍三郎 矢嶋
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
Daikin Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヒートポンプ式冷凍装置に係り、特に1IIN
運転時に熱源偽熱交換器の着霜による能力低下を防止す
る冷凍装置に関するものである。
この種のヒートポンプ式冷凍装置においてれ、@房時外
気温度か低いと龜紘該熱源m熱交換器0冷却管やフィン
に着霜して、フィン間が目紬抄し伝熱や通風を阻害し、
熱交換器が激減し、システムとしての正常な運転が維持
できなくなる。そのような場合は冷凍装置を逆サイクル
で運転する(除m*転)#Iiの方法で、熱源側熱交換
器に付着−したIII′に除未する必要があった。
ところか、このように冷凍装置を除霜運転した場合社、
該冷凍装置において本来目的とする運転状態(たとえば
tii*運転)が中断されるばかりでなく、冷凍装置を
除霜運転する丸めの余分なエネルギーが必要となり、冷
凍装置の運転効率及び熱効率が低下する。
本発明は、上記の如龜従来Oヒートポンプ式冷凍餉賦に
おける着霜の間層を改善すべくなされ丸もので、特許請
求の範WAIL1項に記載する本発明は、ヒートポンプ
式冷凍装置において、室外空気O絶対温度Cと熱源側熱
交換器のフィン間をl1li#i[する空気O流速Us
とから前記フィンに着霜し始める着ii+a界温度%、
を設定し、前記フィンの表向温度−か常時前記着m限昇
温度!蓼#を下−らないように冷凍システム全体を制御
するようにし、もって熱1iii+ll!&交換器へO
着霜を未然に防止して冷凍装置O運転効率及び熱効率を
向上させるようにしたことを特徴とする−のであり、又
特許請求の範S第λ項記載の夷m態様社、前記第/稿記
載の発明Oビートポ2フ式冷凍装置において、THe=
に−Us   −0 但しL=−CAj〜xi>”y<io’の関係にて前記
着111!界温度Tyaを設定し、もって前記JII1
項記載の発明のヒートポンプ式冷0&装置における運転
効率及び熱効率が最も良好となるようにし九ことを特徴
とするものである。
すなわち、このヒートメンプ式冷凍装置U、着霜O威長
と周囲条件との相関関係の見出し、その相関関係に基づ
−て冷凍装置を制御すれば、冷却管あるい嬬フィンに着
霜を生じることなく連続的な@房運転(空気―和−〇場
合)を可能にして、その運転効率及び熱効本を向上せし
め得るのではないかという本発明者の着想から発展した
4hのであって、こ0着no成長と周回条件の相関関係
を゛導き出す丸め本発明者は穏々Q実験を重ねた結果、
ついに有効な実験式を得るに至ったものである。
以下、こO実験式の導出過湿並びにそO実験式の夷−へ
の応用及び七0IiII御方法を詳述する。
先ず、本発明者はjII#!1条件として冷却面温度T
*(℃) 、フィン間の空気流速Us(%) 、外気温
度(絶対湯度) 0 (#/#) 、外気温度T藝(1
)の各因子を採用し、この各因子のもとての経過時間t
に対する冷却面上での着霜量(11層高さ)Iiを調べ
た。第2WiKはこのt −H線図の一例が示されてい
る。iLlち、このt−H6図は、Ug=λ%。
0=Q0030h/kll −’I’g=2□℃とした
場合の各冷却面温度りにおける着llO成長状態が示さ
れている。このような各因子条件に基づく各t −H線
図から、着霜の成長に大暑〈影響を与える因子録、冷却
面温度−と、フィン関O空気流逐一と、外気温度Cであ
るということを知見した。
次に、夷1への応用を考える丸めに、熱源側熱交換器と
してクロスフィン蓋熱交換器を採用し、各因子条件をこ
のタロスフィンiia交換器の形態に合致させてa理し
友。即ち、クロスフィンil熱交換器の場合1通常、フ
ィンピッチはλ調程度と表 しているため%フィン間を着霜によって閉塞しない着■
高さの限界を7−と考え、■=7一時における冷却面温
度ちと経過時間tとの関係を前記各t−五纏図をもとに
5− t sWJとして表わし九(第31参11)。こ
O%−を線図からは、纏着が7mになるのに非常に長い
時間(少なくとも72時間以上)を要するか、あるいは
成長が停止していると思われる着m限界温度!―Cが存
在することがわかる。例えば−=λ)、テ・−−2t、
o=QOOIAOke/kl(D場合にはテ謬e=  
jtである。
上記各実験O結果を整理し、周囲条件に対する着111
6!!温度テweの関係をg+図に示すTwse  C
線図として表わした。この!、、−0線図から着霜限界
温度テWeと各因子とO闘at表わす実験式として、T
wc=に−Ua   ・0 − K=   (−Zj〜
i!VX10−へこの定1[は外気温度Tαに応じて上
記のような輻をとる)を得た。尚、第V図のTwc  
C線図において、各曲go右下@部分は着霜領域、左上
41111部分り非着霧領域となっている。
さらIc、ζO夷験式から空気流速に対する着霜限界温
度!#cの81層係を示す一−ate図(第5図)を得
た。又、この1−C線図において書画Iiの右上w部分
は着霜領域、左下部部分は非着霜領域となっている。
この麹≠図のTwc  O!!1図及び第5図の制御〇
#M図に基づいて、空気流速−と空気湿度Cと冷却面温
度5との関係を常に着霜しない(ある時聞範−内で>m
域にもってゆくように冷凍システム全体を制御すること
により、実−コイルにおいて冷却管あるいはフィンへの
着霜を抑制することが可能となる。尚、この場合、空気
流連山を設計値として一定とすれば、外気温度C音検知
してその周囲条件における着I11!界温度−1を設定
し、フィン温度かとの着m限界温度を下圓らないように
冷線装置を制御すればよい。尚、フィン温度ちと冷却管
内の冷媒温度升との関係をあらかじめつかんでおけば、
フィン温度−のかわ卦に冷媒温度ヤを制御してもよい。
実−コイルにおいて、このフィン温度1を制御する方法
としては、第1図に示す如く圧−一/と利用側熱交換器
3と熱#All1熱交換器参を四路切換弁−を介して接
続して可逆運転可能とし九ヒートポンプ式冷凍−*Zに
おいて、熱mm熱交換器参と四路切換弁λとの間に絞り
弁10を介設し、熱源側熱交!I器参側に送給される冷
媒量を調整してフィン温度−を制御する嬉10容量制御
法と、鎖線で図示する如く圧縮−IO吐出個と赦人軸を
バイパスするバイパス通wI//を設け、フィン温度を
上昇させる必要がある場合には、圧縮−/より吐出され
る冷媒の−Sを圧縮−/歇入仙にバイパスさせて熱jl
fI/s熱交換器≠に送られる冷媒蓋を調整する1A2
t)容量制御法と、圧縮−/の一転数を増減させて一路
中を循環する冷媒の温飯を制御する1EjliD容量1
IliIil法と、熱m倫熱交換器≠07アン7の一転
数を変化させて冷媒の111発量を調整する制御法等が
考えられる。
このフィン温度の制御はマイクロコンピュータによって
行なわれるが、このマイクロコンピュータによる制御シ
ステムをl[4図に示すフローチャートに基づいて説明
すると、先ず、温度センサー、湿度センサー等の検出−
構によってフィンの周囲条件即ち、空気湿度C1空気流
達(風量)珈、フィン温度T19(あるいは冷媒温度?
r)等を検出する0この場合、空気の絶対湿度Cは空気
温度Taにほぼ比例するので、空気温度Tgで代替して
もよい。次に、この検出されたJI118条件からその
周囲条件下における着1IliiI界温度を読み出し、
この着霜限界湿度1.とフィン温度−一奢比較して着霜
するかどうかの条件判定を行う0その結果、着霜するC
Yjli&)という条件となった場合即ち、〒W≦T、
cの場合には、容量を小となる如く制御してフィン温度
詣を上昇させて着霜を未然に防止するOこれに対して、
着霜しない(NO)という条件となった場合即ち、Ts
a> T−〇〇場合には、冷凍装置が許容し得る範囲内
でしかも非理−の範囲内で、空気流速−を上昇さぜたり
、或いは容量を大となる如く制御して、フィン温度5を
挿着11401!If内で下降させ、もって熱源側熱交
換器から最大限に熱を吸収する。
このフィン温度−の制御法の具体例をJliIjtIg
を使用して説明すると、最初、フィン温度−:−12℃
、空気流速−=/、、2%、空気温度0 = QOO3
J〜/#であったとする(点番)。この場合には、点・
が着霜限界湿度Twe=−11Cの曲!1iiJ、0*
左側にあるため、冷凍装置は熱源側熱交換器のフィンに
着霜しない状態で暖房運転されている。この状態から、
今、外気温度が下りそれに伴って空気温度Cが点S′で
示す如くαoo3/#/峙まで下つえとすると、暖房負
荷が大きくなるとともに着m限昇温度Tlll−に対応
する限界的な空気風量−が点U、、から点Um s壕で
増大するため、空気風量iをUs−0直近値まで増大さ
せるとともに容量を大となる如く制御を行い、冷凍シス
テム全体を#&源側熱交換器において着霜が生じない限
度において蛭大能力で運転する(点b)。
mt図の一−Cs図は、 Twc=に−Us   ・0 但し K−一(ユj−!j)X10’ の実験式によって表わされているが、この実験式にし九
かつて着11m界温度Twoを設定すると、最も効率よ
く (運転の中断なくしかも最大能力で)冷凍システム
全体を運転し得ることが実験結果から確認されている。
次に、本発明の効果について説明すると、本発明は、ヒ
ートポンプ式冷凍装置において、外気の絶対湿度Cと熱
mm熱交換器のフィン間を流過する空気流速−とから前
記フィンに着霜し始める着m限界温度′ITWI# t
″設定、前記フィンの表面温度1が常時前記着霜限界温
度テw、eを下問らないように冷凍システム全体を制御
するようにし丸ものであるから、冷凍装置が着霜による
中断なく連続的に運転されて運転効率を向上さぜること
ができ、特に、該冷凍装置が空気調和−用冷凍装置であ
る場合には従来のような除霜運転の丸めの緩房中断とい
う不都合も解消され、快適な一房運転を継続することが
できるという効果がある。
又、特許請求の範囲JIIλ項記載の貢總態様によれば
、前記着霜11Jl温度Theを、Tge = Kφυ
m  ・C 但し K=−(Jj〜Jj)X10−’で実験的に求め
られる最適温度Ilc設定することによ抄、ヒート72
1式冷凍装置をその最大能力によ抄しかも連続的に運転
することかで龜るようになつえものであり、もって該冷
凍装置を蛾高O運転効率と熱効率の−とで運転すること
ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
jI1図は本願の第1.纂λ各発明の実−例にかかる冷
凍装置の一踏図、菖2園はフィン雨上での着霜高$1[
と運転経過時間tとの関係を示す1−Hl1lli!1
.113vAu着814 畜11 = / me) ト
龜にオiするフィン表置温度!−運転経過時間tとの関
係を示す一−1H図、me図はテ*e=−(ユj〜jj
)×l0−4・ty;Q−41$ 、 C−Lさし丸場
合における着霜限界温度T、cと外気絶対湿度Cと空気
流速−との@4係を示す’rue−o纏図、菖j図拡空
気流速4と外気絶対湿度Cと着繕限界温度TmOとの間
の相闘闘係を示すtJs−Clm図、籐≦図社本纏発明
に基づいて行われる冷凍装置のam用フローチャートで
ある。 / ・・・・・圧縮− 一  ・・・・・四路切換弁 3  :・・・・利用側熱交換器 t  ・・・・・熱源側熱交換器 j    ・ ・ ・ −−7イ   ンTv ”C C憎Ag)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 t ヒートポンプ式冷凍装置であって、外気の絶対温度
    Cと熱源偽熱交換器C11) Oyフィンj)。 <S>  ・・間を流通する空気の流通iとから1ik
    l記フイン(j′)に着霜し始める着II限界温度T1
    0を設定し、前記フィンC6’)の!!函温度′l5I
    d1h11時腕記着m限界温度Twficを下圓らない
    ように冷凍システム全体をiittmするようにしたこ
    とを特徴とするヒートポンプ式冷凍装置。 ユ 前記着llI限昇温度TVを Two = K−Ug″4)C1°8 但し K=−(2j 〜j、j)X10 ’に設定し九
    ことt−特徴とする特許−求0@囲第/項記載のヒート
    ポンプ式冷凍装置。
JP57056890A 1982-04-05 1982-04-05 ヒ−トポンプ式冷凍装置 Granted JPS58173352A (ja)

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JPS6342170B2 JPS6342170B2 (ja) 1988-08-22

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH043865A (ja) * 1990-04-20 1992-01-08 Hitachi Ltd 冷凍サイクル装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5682629A (en) * 1979-11-12 1981-07-06 Volvo Ab Air conditioner for automobile

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