JPS5832098Y2 - ヒ−トポンプ式空気調和機の除霜装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 外気を熱源とするヒートポンプ式空気調和機は、暖房時
に外気温度が低下すると室外熱交換器の表面に着霜現象
が生じ、付着した霜の断熱作用と通風抵抗の増大による
通風量の減少によって外気からの吸熱が阻害され、暖房
能力が急激に低下する欠点がある。

そこで室外熱交換器に着霜現象が生じたとき、この霜を
とかすため一時的に暖房サイクルを冷房サイクルに切換
えて室外熱交換器に圧縮機からの高圧高温冷媒を送り、
霜をとかした後、再び暖房サイクルに切換えるようにし
ている。

そして室外熱交換器の表面に付着した霜を自動的に除霜
を行なう方式として、従来差温式除霜装置とタイマ式除
霜装置が実用化されているが、それぞれ種々の欠点があ
った。

すなわち、差温式は、室外熱交換器の表面温度と外気温
度との温度差による除霜開始動作は比較的正確に作動す
るが、除霜サイクルの終了動作は不安定であり、特に室
外熱交換器に強風が当る場合は、室外熱交換器が凝縮器
として作用していても、その表面温度は強風のために、
設定された除霜終了温度まで上昇せず、長時間除霜サイ
クルを続けて室内温度を大幅に低下させてしまうという
欠点を有していた。

また室外熱交換器をファンの風上側に配設するいわゆる
吸気方式の室外熱交換器では、外気温検出部の取付個所
の決定が難かしかった。

一方タイマ式は室外熱交換器の表面温度がある一定温度
より低いとき、暖房運転の一定時間毎に除霜を行なうよ
うにしているため、温度条件によっては、室外熱交換器
の表面に殆んど霜がつかない状態であっても除霜サイク
ルとなる場合もあれば、また室外熱交換器の表面温度が
ある一定温度の直前のときは除霜せずに時間が通過して
しまい、その直後に外気温度が低下して室外熱交換器の
表面に霜がつき始めても、一定時間後でなければ除霜し
ないので、大量の霜が付着してしまい暖房能力も大幅に
低下し、また除霜時間も非常に長くなる欠点を有する。

本考案は前記従来の欠点を除去するものである。

そのための構成として、本考案は圧縮機、四方弁、室外
熱交換器、絞り装置および室内熱交換器を順次連設した
ヒートポンプ式空気調和機を設け、室外熱交換器温度検
出用の感温筒を室外熱交換器の通過空気温度を検出する
第１細管部を介して差温式の除霜装置本体に接続し、前
記四方弁と室内熱交換器を連結する配管の温度を検出す
る感温筒を室外熱交換器の通過空気温度を検出する第２
細管部を介して差温式の除霜装置本体に接続し、前記室
外熱交換器温度検出用の感温筒と前記第２細管部の温度
差によって除霜を開始させ、前記四方弁と室内熱交換器
を連結する配管の温度を検出する感温筒と前記第１細管
部の温度差によって除霜を終了させたもので゛ある。

以下本考案をその一実施例を示す図面を参考に説明する
。

第１図は周知のヒートポンプ式空気調和機の冷媒回路に
本考案の除霜装置を実施した図で、暖房サイクルの状態
を示している。

１は圧縮機、２は四方弁、３は室内熱交換器、４は冷房
および暖房用の絞り装置、５は室外熱交換器、１６．１
７はそれぞれ室内側のファンと室外側のファンで、冷媒
の流れは暖房サイクルは実線矢印の方向であり、冷房サ
イクルでは点線矢印の方向である。

６は差温式の除霜装置本体で、室外熱交換器温度検出用
の感温筒７は、室外熱交換器５を通過した空気の温度を
検出する第１細管部９を介して除霜装置本体６と接続さ
れ、感温筒７および第１細管部９の内部には、最も低い
温度に相当する飽和蒸気圧を示すように冷媒の液とガス
の混合物が封入されている。

もう一方の感温筒８は室内熱交換器３と四方弁２とを結
ぶ配管Ｃの温度を検出するもので、感温筒８も、室外熱
交換器５を通過した空気の温度を検出する第２細管部１
０を介して除霜装置本体６と接続されている。

そして感温筒８および第２細管部１０の内部にも、最も
低い温度に相当する飽和蒸気圧を示すように、冷媒の液
とガスの混合物が封入されている。

第２図は除霜装置本体６の概略構造を示すもので、支点
Ａで支持された作動板１３の一端に、感温筒８および第
２細管部１０に連通ずるベローズ１１が対設し、他端に
は、感温筒７および第１細管部９に連通ずるベローズ１
２が対設している。

また、ベローズ１２に対向して、作動板１３の反対側に
四方弁２を動作させる四方弁コイル１４の回路を０Ｎ−
ＯＦＦするスイッチの接点ａ、ｌ）が設けられ、この接
点ａ、ｌ）を介して四方弁コイル１４が電源１５に接続
されている。

次に上記構成の動作を説明する。

いま、暖房サイクルで運転している状態を考えると、感
熱筒８が取りつけである配管Ｃには高温の吐出冷媒が流
れるので、第２細管部１０が最も低い温度となる。

すなわち、ベローズ１１には第２細管部１０より、室外
熱交換器５を通過した空気の温度に相当する冷媒の飽和
圧力が作用している。

一方ベローズ１２には、室外熱交換器５を通過した空気
の温度よりも室外熱交換器５の温度が低いので、感熱筒
７で検出した室外熱交換器の温度に相当する飽和圧力が
作用している。

暖房サイクルでは、これらの圧力があるバランスをとっ
て四方弁コイル１４に通電するように接点ａ、ｌ）を閉
じて、四方弁コイル１４に通電し、暖房運転を行なって
いる。

この状態より、外気温度が次第に低下して、室外熱交換
器５の温度が０℃以下になってくると、室外熱交換器５
の表面に着霜現象を生じてくる。

そして着霜量が増すにつれて、霜の断熱作用と通風抵抗
の増大による室外熱交換器の通過量の減少によって室外
熱交換器５の温度は急速に低下する。

すなわち、ベローズ１２に作用する力が急速に減少して
くる。

一方室外熱交換器５を通過した空気の温度は霜の断熱作
用によって空気からの吸熱量が減るため、その低下の割
合は少ない。

したがって室外熱交換器５を通過した空気温度と室外熱
交換器５の温度との温度差は、着霜の増大と共に急速に
大きくなり、この温度差がある一定温度差以上になった
とき接点ａ、ｌ）を開くようにすれば、四方弁コイル１
４への通電が停止し、冷房サイクルすなわち除霜サイク
ルとなる。

除霜サイクルにおいては、室外熱交換器５に高温の吐出
冷媒ガスが流れるので、感温筒７の温度は高くなり、第
１細管部９が最も低い温度となる。

したがってベローズ１２には、室外熱交換器５を通過し
た空気温度に相当する飽和圧力が作用することになる。

一方感温筒８が取りつけられている配管Ｃは吸入管とな
るので外気温度より低い温度となる。

すなわち、感温筒８の温度が最も低くなるので、ベロー
ズ１１には配管Ｃ部に相当する飽和圧力が作用すること
になる。

ところで、室外熱交換器５に着霜現象が現われるような
外気温度で、着霜および除霜特性を実験的に検討してみ
ると、第３図に示すような特性となる。

第３図においてはＴａは外気温度、Ｔｂは室外熱交換器
５を通過した空気の温度、Ｔｃは感温筒８が取りつけら
れた配管Ｃ部の温度、Ｔｄは室外熱交換器５の温度であ
る。

第３図から明らかなように、暖房運転時に、室外熱交換
器５の温度Ｔｄは着霜量の増加と共に急速に低下するの
で、室外熱交換器５を通過した空気の温度Ｔｂとの温度
が、点ＳでＴ１になったとき、除霜を開始することがで
きる。

除霜開始と共に、配管Ｃ部の温度は吐出側より吸入側と
なるので、この温度は次第に下るが、配管Ｃ部は暖房サ
イクル時に高圧高温側になっていたための蓄熱効果と除
霜サイクルに切換直後は冷媒はガス状で配管Ｃ部を流れ
ることなどで急激には低下しないが、室外熱交換器５に
付着していた霜が完全に融解して水滴と化してくる時点
になると、配管Ｃ部を低温の冷媒液が流れ始めるので、
配管Ｃ部の温度は急激に−２０〜−３０℃まで降下する
。

この現象は室外熱交換器５に強風が当っても殆んど変ら
ない。

また室外熱交換器５を通過した空気の温度は、除霜中は
ファンの回転が停止するので、外気に近い温度となる。

以上のような実験結果による現象を利用して、配管Ｃ部
の温度が点りで室外熱交換器５を通過したときの空気の
温度との温度差がＴ２になったとき除霜を終了させるこ
とができる。

すなわちベローズ１２には室外熱交換器を通過した空気
温度に相当する飽和圧力が作用し、ベローズ１１には非
常に低い配管Ｃ部の温度に相当する飽和圧力が作用する
ので、このとき作動板１３は接点ａ、ｌ）を閉しる方向
に動作し、四方弁コイル１４に通電して再び暖房運転に
復帰させるのである。

以上のように、本考案は、圧縮機、四方弁、室外熱交換
器、絞り装置および室内熱交換器を順次連設したヒート
ポンプ式空気調和機を設け、室外熱交換器温度検出用の
感温筒を室外熱交換器の通過空気温度を検出する第１細
管部を介して差温式の除霜装置本体に接続し、前記四方
弁と室内熱交換器を連結する配管の温度を検出する感温
筒を室外熱交換器の通過空気温度を検出する第２細管部
を介して差温式の除霜装置本体に接続し、前記室外熱交
換器温度検出用の感温筒と前記第２細管部の温度差によ
って除霜を開始させ、前記四方弁と室内熱交換器を連結
する配管の温度を検出する感温筒と前記第１細管部の温
度差によって除霜を終了させたもので、従来の差温式除
霜装置のように室外熱交換器に強風が当っているとき、
除霜が長時間続く欠点がなくなるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を実施したヒートポンプ式空気調和機の
冷媒回路図、第２図は同空気調和機の除霜装置の概略構
成図、第３図は同空気調和機の除霜特性図である。 １・・・・・・圧縮機、２・・・・・・四方弁、３・・
・・・・室内熱交換器、５・・・・・・室外熱交換器、
６・・・・・・除霜装置本体、７・・・・・・室外熱交
換器温度検出用の感熱筒、８・・・・・・配管温度検出
用の感熱筒、９，１０・・・・・・室外熱交換器５を通
過した空気の温度を検出する細管部、Ｃ・・・・・・配
管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、絞り装置および室内熱
   交換器を順次連設したヒートポンプ式空気調和機を設け
   、室外熱交換器温度検出用の感温筒を室外熱交換器の通
   過空気温度を検出する第１細管部を介して差温式の除霜
   装置本体に接続し、前記四方弁と室内熱交換器を連結す
   る配管の温度を検出する感温筒を室外熱交換器の通過空
   気温度を検出する第２細管部を介して差温式の除霜装置
   本体に接続し、前記室外熱交換器温度検出用の感温筒と
   前記第２細管部の温度差によって除霜を開始させ、前記
   四方弁と室内熱交換器を連結する配管の温度を検出する
   感温筒と前記第１細管部の温度差によって除霜を終了さ
   せたヒートポンプ式空気調和機の除霜装置。