JPS5829420Y2 - ヒ−トポンプにおける暖房時の除霜装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はヒートポンプによる冷暖房システムにおいて蒸
発器の表面温度と、その周囲外気温度を知ることによっ
て上記蒸発器の着霜条件を判断し、四方弁を切換え除霜
運転（冷房運転）を行い蒸発器上の除霜を行うための除
霜装置に関するものである。

第１図はヒートポンプによる冷暖房システムのブロック
図を示し、１は四方弁で図の実線位置は暖房運転状態で
ある。

２はファン・モータ、３はファン、４は絞り弁、５は圧
縮器、６は該絞り弁４を介して送入される冷媒を膨張さ
せる蒸発器にして、ファン３によって冷風が送出される
。

Ｔｃは蒸発器６に取付けられた表面温度を検出するセン
サー、Ｔａは蒸発器６の周囲の外気温度を検出するセン
サー、７は上記２つのセンサーＴｏ、Ｔａより除霜を行
うための冷房運転を行うか否かを判断すると共にいつ暖
房運転に切換えるかを判断する除霜装置で、以上は室外
に設けられている。

８は上記ファン・モータ２によって回転されるシロッコ
ファン、９は該シロッコファン８によって温風を送出す
る凝縮器で、室内に設けられている。

而して、上記したヒートポンプによる冷暖房システムに
おいては、暖房運転の場合に蒸発器６が温度の低い室外
に露出されると共にさらに冷却されるので、容易に着霜
凍結状態となる。

この現象が起ると蒸発器６が外部との熱交換を悪くシ、
冷凍能力の低下、および冷媒の液バツク等の不都合な事
態を招く。

そこで従来蒸発器６に着霜したとき暖房運転から冷房運
転（第１図の四方弁１を切換えて点線の状態にする）に
し、蒸発器６を凝縮器とし、凝縮器９を蒸発器として作
用させ、除霜を行うという方式をとっている。

ところで上記除霜開始と終了を指示する方法としては以
下に述べる２つの方式がある。

その第１の方式としてタイマ一式除霜方式がある。

この方式は長時間タイマーによって４５分とか１時間と
いう間隔をとり、その間の一定時間（１０分程度）除霜
を行うことを基本としている。

すなわち蒸発器６の表面温度を検出するセンサーが成る
設定温度以下を検出し、しかも成る設定時間に達した時
にしか除霜を開始しないというものである。

そのため除霜を開始する設定時間の時には着霜していな
かったが、その後しばらくしてから着霜し、これをセン
サーが検出したとしても、次の除霜開始の設定時間にな
るまで除霜が行われず、従ってその間上記したような着
霜による不都合が生じた。

また第２の方式として温度式除霜方式がある。

この方式は蒸発器６の表面温度を検出するセンサーと、
その周囲の外気温度を検出するセンサーとを有し、この
２本のセンサーによって蒸発器６の表面における着霜状
態を判断させ除霜を行うことを基本としている。

すなわち上記タイマ一式除霜方式のように時間に関係な
く２本のセンサーにより着霜状態を判断して除霜を行う
ため、上記したような欠点は除去し得る。

しかしこの方式にあっては、例えば外部の風が強い場合
、除霜運転によって除霜が終了しても風のために蒸発器
６が所定の温度まで上昇しないというような問題が生じ
ると、暖房運転に切換わらず、いつまでも除霜運転であ
る冷房運転を続けるという欠点が生じた。

本考案は成上の欠点を是正せんがために威されたもので
、その目的は、蒸発器表面温度と外気温度とから着霜状
態を判断して除霜運転を行い、除霜開始後の成る一定時
間経過後あるいは蒸発器表面温度が成る一定温度まで達
した何れかの条件によって除霜を終了するヒートポンプ
における暖房時の除霜装置を提供するにある。

次に本考案の一実施例を第３図と共に説明する。

Ｔｃは蒸発器６の表面温度を検出するサーミスタ等の′
センサー、Ｔａは蒸発器６の周囲外気温度を検出するサ
ーミスタ等のセンサーで、抵抗Ｒ１，Ｒ２を基準辺とす
る２段ブリッジ回路を抵抗Ｒ３，Ｒ４と共に構成してい
る。

ＯＰｌはセンサーＴｃ、Ｔａが十入力端子および一入力
端子の電位を決定するように接続された演算増幅器にし
て、十入力端子電圧Ｖ＋〉−入力端子電圧■−の時に略
電源電圧に近い電圧を出力として出す比較器として使用
されている。

Ｔｒｌは後述する演算増幅器ＯＰ２よりの出力でＯＮ状
態となるトランジスタ、Ｔｒ２は上記演算増幅器ＯＰ１
の出力が無いときにＯＮ状態となるトランジスタ、Ｙは
演算増幅器ＯＰ１よりの出力で励磁され接点ｙが図の状
態から切換えられ冷房運転（除霜運転）となるように四
方弁１を切換えるリレー、抵抗Ｒ７、可変抵抗ＶＲおよ
びコンデンサＣはタイマー回路を構成している。

Ｏ４０は該タイマー回路を一入力端子とし、分圧用抵抗
Ｒ８，Ｒ９の分圧点を十入力端子とする演算増幅器にし
て、上記演算増幅器ＯＰ□と同様に■や〉■−の時に略
電源電圧に近い電圧を出力として出す比較器として使用
されている。

Ｒ５，Ｒ６は常数を適当に選択することにより任意に大
切温度差を付は除霜終了特性も変えることができる抵抗
である。

次に、第２図において蒸発器への着霜条件の判断、すな
わち除霜運転の開始点を定める外気温度と蒸発器の表面
温度の特性について説明する。

外気温度の高い所（除霜開始線のＡ点付近）では四りの
空気に水分が多く含まれている傾向にあるので（絶対湿
度が高い）蒸発器表面が結露し易い状態である。

この状態でのセンサーＴｃの除霜開始温度としては０℃
付近を取ることが適当である。

またＡ点より上の温度で除霜開始線が水平になっている
のはセンサーＴｏの温度が、それ以上では蒸発器表面の
水分が凍結する機会は有り得ないということで除霜の必
要がないためである。

さらにＡ点より下の温度では絶対湿度が低くなるので着
霜を招く蒸発器６の表面温度も低くなってくる。

而して上記回路構成に基いて動作を説明する。

今抵抗Ｒ１，Ｒ２の影響がないものとした場合、演算増
幅器ＯＰ１の出力はセンサーＴａの抵抗値が変化すれば
その状態における除霜開始条件を満たすセンサーＴｃの
抵抗値もそれに比例して変化するので、第２図の除霜開
始特性のＡ点以下の所の傾斜を付けることができる。

また抵抗Ｒ１，Ｒ２を接続することによってイ点より０
点の電位が低い場合、すなわちＡ点以上の所の水平を付
けることができる。

センサーＴ８がＡ点の外気温度を検出した場合、第３図
の０点の電位が抵抗Ｒｔ、Ｒ２で決まるイ点の電位より
低くなるようにしておけば、それ以上の外気温度では全
て■−がイ点の電位で決まり除霜開始条件は蒸発器６の
表面温度のみに依存することになるので、水平特性を得
ることができる。

上記状態においてブリッジ回路よりの出力、すなわち演
算増幅器ＯＰ１の入力端子がＶ＋＞Ｖ−の状態（着霜状
態）になると、該演算増幅器ＯＰ１の出力より略電源電
圧が出力される。

この結果リレーＹに通電され暖房状態から冷房状態（除
霜状態）に接点ｙが切換わる。

一方今までＯＮ状態であったトランジスタＴｒ２はＯＦ
Ｆ状態となるので、該トランジスタＴｒ２を介して充電
されていたコンデンサＣの電荷が抵抗Ｒ７、可変抵抗Ｖ
Ｒを介して放電される。

この場合演算増幅器ＯＰ２の一入力端子がコンデンサＣ
の電圧から取っているので上記演算増幅器ＯＰ１の動作
と同じく■ヤ〉■−になった時に演算増幅器ＯＰ２が出
力を出す。

（最初はコンデンサＣの充電々圧〉ハ点電圧にしておく
。

）そしてこの時の放電時定数によって除霜時間を決定す
る。

また演算増幅器ＯＰ２から出力が出ると、トランジスタ
Ｔｒ１が、今までＯＦＦ状態であったものが、ＯＮ状態
になり演算増幅器ＯＰ１の■やが低電位に落され、その
結果演算増幅器ＯＰ１の出力が強制的にＯＦＦ状態とな
ってリレーＹへの通電は遮断される。

こ・で、演算増幅器ＯＰ１の入力端子電圧Ｖ＋が低電位
に落されることは等価的には蒸発器６の表面温度検出セ
ンサーＴｃの抵抗値が小さいといえる。

そして、センサーＴｃはサーミスタ等の負性温度特性を
有するものであるから、その抵抗値が小さいということ
はセンサーＴｃの検出温度は高いということとなり、蒸
発器６の表面温度は第２図に示す除霜終了線の上部にあ
ることを擬制する。

ところで、この際、外気風の影響で蒸発器６の実際の表
面温度が除霜終了線の下方、すなわち除霜開始線と除霜
終了線とにより挾まれる区域（デ゛イファレンシャル区
域）にあったとしても、その温度は上記タイマー回路に
より除霜を行ったものであるので、少くとも除霜開始線
より上位にある。

したがって、比較器ＯＰ１の出力が強制的にＯＦＦ状態
となって（反転されて）暖房運転に戻った後は蒸発器６
の表面温度が第２図の除霜開始線上にのるまでは冷房運
転に入ることがない。

一方センサーＴｃが検出する蒸発器６の表面温度が上昇
すると■ヤ〈Ｖ−に演算増幅器ＯＰ１の入力端子がなる
ので、該演算増幅器ＯＰ□からの出力はなくなり、従っ
てリレーＹへの通電は遮断される。

以上により除霜運転の解除はセンサーＴｏの温度上昇が
定められた値になるか、あるいは除霜終了時間になるか
の何れか一方の条件が整えば暖房状態に戻るものである
。

本考案は上記したように蒸発器表面温度とその周囲の外
気温度を知ることによって蒸発器の着霜条件を判断し、
四方弁を切替え除霜運転を行い、除霜運転の解除は蒸発
器表面温度の温度上昇の状態と、定められた時間幅の２
つの条件のうちどちらか一方の条件が整えば行なわれる
ので、冷房運転のしすぎによる室内の冷え過ぎを防止で
き、かつ外気風のための誤検知を防止して理想的な制御
を行うことができる等の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はヒートポンプ冷暖房システムのブロック図、第
２図は本考案に係るヒートポンプにおける暖房時の除霜
装置の除霜運転開始と終了特性図、第３図は具体的な回
路例を示す。 Ｔ、、、Ｔｃ・・・・・・センサー、Ｃ・・・・・・コ
ンデンサ、ＯＰｌ。 Ｏ２０・・・・・・演算増幅器、ＶＲ・・・・・・可変
抵抗、Ｔｒ、。 Ｔｒ２・・・・・・トランジスタ、Ｙ・・・・・・リレ
ー、Ｒ１−Ｒ９・・・・・・抵抗。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 蒸発器の表面温度を検出するサーミスタ等の第１のセン
   サーと、蒸発器の周囲外気温度を検出するサーミスタ等
   の第２のセンサーと、上記２つのサーミスタを夫々−辺
   に接続した２段ブリッジ回路と、上記第１のセンサーが
   接続された第■のブノツジ辺と第２のセンサーが接続さ
   れた第２のブリッジ辺とが入力端に接続され、第１のブ
   リッジ辺の出力電圧が第２のブリッジ辺の出力電圧より
   高くなると出力を送出する比較器と、該比較器よりの出
   力で暖房運転から冷房運転に四方弁を切換えるリレーと
   、上記比較器よりの出力でタイマーとして動作し始める
   タイマー回路と、該タイマー回路による一定時間の後に
   上記した比較器を反転させるスイッチング回路とより構
   成して成るヒートポンプにおける暖房時の除霜装置。