JPS6111539A - 熱ポンプの屋外コイル除霜用制御装置及び方法 - Google Patents

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、効率を最適にしかつエネルギを節約する方法
で、熱ポンプの屋外コイルを除霜する制御装置及び方法
に関する。

熱ポンプ７５靭ｎ熱モードで動作している時に、霜がポ
ンプの屋外コイル上に発生する。霜の厚さが増すに従っ
て、屋外空気からの熱交換が減少し、熱ポンプの効率が
非常に低下し、そのためエネルギの相当量が浪費される
。そのだめ、周期的に屋外コイルを除霜することが必要
である。これは、通常は、屋外コイルを加熱して霜を溶
かす熱ポンプ内の冷媒の流れを逆転することにより行な
われる。

熱ポンプが動作の除霜モードに切り換えられるべきであ
る霜の累積の最適点があることがわかっている。除霜が
早すぎであるいは遅すぎて指令さ９れた場合には、エネ
ルギが浪費され、効率が悪く々る。都合の悪いことに、
過去においてこのような最適動作を実現することは非常
に困難であった。

更に、これらの従来の除霜装置は動作が信頼性に欠は及
び／または屋外コイルの全ての形式に適用できない。

かなり安価な除霜制御装置も開発されたが、これらの装
置は変化する気象条件に適合できない。

このような装置の１つにおいては、屋外周囲（乾球）温
度と屋外コイル内の冷媒温度との間の差が測定される。

屋外コイル温度は霜が発生するに従って低下し、これに
よって屋外周囲温度とコイル温度との間の温度差が大き
くなる。温度差が所定の値まで増大した時に、屋外コイ
ルは除霜される。

しかし、これらの従来の温度蓋形除霜制御は気象条件を
考慮に入れることができない。クリーンコイル動作に対
して屋外周囲空気（乾球）温度と屋外コイル冷媒温度と
の温度差は屋外湿球温度の関数であり、乾球温度の関数
ではない。例えば、屋外周囲空気が１．６６℃（３５°
Ｆ）の乾球温度、１．１１℃（３４°Ｆ）の湿球温度及
び約９０係の相（ｌＯ） 対湿度である時に、典型的な３トン熱ポンプの屋内コイ
ル内の冷媒温度は屋外コイルが霜なしの時に約−５０℃
（２３°Ｆ）であり、これによりクリーンコイル温度差
（つまり、屋外周囲温度マイナス屋外コイル温度）は（
１，６６−（−ｓ、ｏ　）’Ｃ）（３５−２３°Ｆ）つ
まり６６７℃（１２°Ｆ）である。

（ここで言及されている全ての温度はＦつ１り華氏であ
る）。同じ屋外乾球温度に対して、屋外湿球温度が一２
２２℃（２８°Ｆ）であり屋外相対湿度が約４０％であ
れば屋外コイル温度は約−８，３３℃（１７°Ｆ）であ
り、クリーンコイル温度差は］　６６−　（−８，３３
）’Ｃ（３５−１７″Ｆ　）　　つ寸り１０℃（１８°
Ｆ）が得られる。大抵の領域において湿度状態は同じで
はない。このように、除霜制御がセットされた場合には
、周囲空気が１．１１℃（３４°Ｆ）の湿球温度になり
予定のクリーンコイル状態より上の例えば２．７８℃（
５°Ｆ）の温度差で除霜を開始した時は、温度差が６．
６６＋２．７８℃（１２＋５°Ｆ）つまり９４４℃（１
７°Ｆ）になると除霜が開始される。そして、乾いた気
象条件は霜が屋外コイル上に発生する時間もなしに連続
的に除霜自体を装置に行々わせる。

屋外コイルが霜なしの時に除霜を生じさせる温度差が正
しく決定された場合でも、霜が生じるずっと前に温度差
が達成されると、気象条件（つ１す、屋外温度及び／あ
るいは相対湿度）が大きく変化し、先に決定された温度
差はもはや適当でないつ１り妥当でなく々ってし１う。

除霜モード間で屋外温度の低下があった場合には過剰な
霜が屋外コイル上に形成され、ここで除霜が先に決定さ
れた温度差ではなく、より小さい温度差で開始されるべ
きである。これに対して、屋外温度が」二昇するに従っ
て同じ装置が必要のない除霜を行なう。

これはこの制御が霜がコイル上に存在していない時にコ
イル上に形成していると仮定しているためである。

この現象は第１図を参照することによって認識でき、も
つと完全に理解できる。第１図は前述した典形的な３ト
ン熱ポンプの特性のグラフを示している。このグラフは
異々つだ屋外相対湿度において屋外空気の湿球温度対屋
外周囲つｔり乾球温度をプロットしている。このグラフ
はクリーンコイル状態の下で各種の湿球温度における流
体ライン温度を示している。流体ライン温度は基本的に
は屋外コイル温度つ捷りコイル表面温度と同じである。

異なった気象条件に対してつまりグラフ上の異々つだ点
においてクリーンコイル温度差（屋外乾球温度マイナス
流体ライン温度）は、気象条件を表わす点における他の
温度から１℃度を引算することにより容易に決定できる
。このグラフは、流体ライン温度が厳密には湿球温度、
従って屋外空気中の水分の関数であることをはっきりと
図示している。

ある日の午前７時頃のある地域の気象条件は第１図に点
１１により示されているものであったとすれば、つ寸り
屋外周囲温度約−１１１℃（１２″Ｆ）、湿球温度−１
１９℃（１０．５°Ｆ）及び相対湿度約７７係とすれば
流体ライン温度はクリーンコイル状態の下で約−１５，
２℃（４，５°Ｆ）であり、クリーンコイル温度差−１
１，１−（−１５，２）’Ｇ（１２−４，５°Ｆ）つま
り４．１℃（７，５°Ｆ）を与える。点１２は同じ日力
午前１０時における気象条件が屋外乾球温度−１，６７
℃（２９°Ｆ）、湿球温度−５，０℃（２３°Ｆ）、相
対湿度約４０係、流体ライン温度約−１０３℃（１３５
°Ｆ）であり、これによりクリーンコイル温度差が−１
，６７−（−１０．３）’Ｃ（２９−１３，５°Ｆ）つ
まり８６３℃（１５，５°Ｆ）であることを示している
。これはクリーン屋外コイルに対する温度差における４
４４℃（８°Ｆ）の増大（１５，５−７，５°Ｆ）に相
当する。−制御装置が午前７時のデータに基づいて、ク
リーンコイル温度差に２．２２℃（４°Ｆ）の温度の増
大があった後に除霜を開始するようにプログラムされる
と、霜が屋外コイル上に全く発生していない状態で、不
必要な除霜サイクルが行なわれる。第１図の点１３及び
１４はそれぞれ同じ日の午前４時及び午前１１時におけ
る気象条件を示している。このグラフは、クリーンコイ
ル温度差が午前４時と午前１１時との間に約１０℃（１
８°Ｆ）から６３８℃（１１，５°Ｆ）つ１り約３．６
２℃（６，５°Ｆ）下方に変化していることを示してい
る。このように、２，２２℃（４°Ｆ）のプログラムさ
り、た差は、午前４時における初期の１０℃（１８°Ｆ
）クリーンコイル差が除霜の行なわれる前には１２．２
’Ｃ（２２°Ｆ）にまで上昇しなければならないことを
要求する。これは、午前１１時における気象条件に対し
ては最適除霜差（除霜モードが開始されるべき時の屋外
温度とコイル温度との差）が６．３８　＋２．２２℃（
１１，５°＋４°Ｆ）つまり８６０℃（１５，５°Ｆ）
であるためである。そのために、この差は除霜が開始さ
れる前に最適除霜状態より上に３．６２℃（６５°Ｆ）
（１５，５°Ｆから２２°Ｆまで）上昇し、過剰の霜が
累積する。第１図のグラフを説明する際に仮定した条件
は、屋外温度及び相対湿度が２４時間の周期にわたって
広く変動するので、一般的でないことはない。

本発明の除霜制御装置は先に開発されたこれらのものに
ついての実質的な改良である。本装置はかなり安価なだ
けでなく、屋外コイルの除霜の開始が変化する気象条件
に無関係に最適点で発生すするように調時されており、
その結果除霜が必要な時にだけそして必要な時には常に
除霜が行なわれ、これにより熱ポンプの効率を増し、エ
ネルギを節約しそして装置の信頼性を改良している。気
象条件の大きな変化があるといつも、本発明の制御装置
は除籍ザイクルが開始されるべき時を効果的に再計算す
る。　　　　　　　　　　　　　　　　　　を本発明は
、圧縮機、屋内コイル、屋外周囲空気と熱的に連通して
いる屋外コイル、及び逆転弁を有する熱ポンプ用除霜制
御装置を提供する。逆転弁は屋外コイルを除霜するため
に力１熱モードから除霜モードに熱ポンプの動作を切り
換えるために２つのコイル間で冷媒の流れを逆転する。

制御装置け、屋外周囲空気の温度を検出する第１の温度
センサと、屋外コイルの温度を検出する第２の温度セン
サとを有している。クリーン屋外コイル状態の下でその
時に検出した温度からデフロスト値つまり除霜温度差を
決定するために、制御手段が備えられている。この除霜
温度差は除霜が必要である時に着霜コイル状態の下で２
つの検出温度間にその後に存在する差である。制御手段
により制御される除霜手段は、デフロスト値が検出した
温度により到達された時に屋外コイルを除霜するだめに
熱ポンプを除霜モードに確立する。デフロスト値がクリ
ーンコイル状態の下で決定された後であるが除霜が発生
する前に、制御手段が屋外周囲空気の検出温度及び屋外
コイルの検出温度に応含して、気象条件に所定の変化が
あった時はいつでもデフロスト値を再計算する。この変
化は検出温度に反映され、これにより気象条件の変化に
従って除霜モード間でデフロスト値を効果的に更新し調
整し、その結果除霜が必要な時だけそして必要な時は常
に除霜が発生し、また熱ポンプの効率が最適化される。

第２図は、熱が屋内コイル１６に注入されるあるいは取
り去られる閉じた空間を加熱あるいは冷却する典形的な
熱ポンプの主要な要素を示している。熱ポンプが加熱モ
ードにある時には、冷媒は冷媒回路を通って実線の矢印
により示された方向に流れる。流れの方向は、点線の矢
印によって示されているように、ポンプが冷却モードつ
寸り空気調整モードに確立された時に逆転する。冷媒の
蒸気は圧縮機１７内で圧縮され、その吐出口から逆転弁
１８へ送られる。逆転弁１８は実線の位置にあり、加熱
モードを示している。このモードでは、圧縮された蒸気
は凝縮機として作用する屋内コイル１６に流れ、ここで
蒸気が屋内ファン（図示せず）により屋内コイルを通っ
て部屋の空気を循環することにより熱を閉じだ空間に排
除するために凝縮される。流体冷媒は次に、全開位置に
ある逆止弁２１、膨張装置２２及び流体ラインを通って
屋外コイル２４へ流れる。屋外コイル２４は加熱モード
中は蒸発器として機能する。冷媒は屋外コイルを通って
流れている空気から熱を吸収し、屋外空気は屋外ファン
２５によりコイルを通って引かれる。熱ポンプが加熱モ
ードにあるときはいつでも、ファン２５がオンになる。

屋外コイル２４を出た後に、冷媒は逆転弁１８を通り圧
縮機１７の吸込口に流れてこの回路を完了する。

冷却モードにおいては、逆転弁１８は点線の位量まで移
動さね１、そのため圧縮機１７内で圧縮された冷媒の蒸
気が屋外コイル２４に流れ、ここでこれが熱を屋外に伝
達するために凝縮する。流体の冷媒は次に流体ライン、
逆止弁２７及び膨張装置２８を通って屋内コイル１６に
流り、る。屋内コイル１６はここで蒸発器として機能す
る。熱は屋内空気から吸収され、冷媒を蒸発させる。蒸
気は次に逆転弁１８を通って圧縮機１７の吸込口に流れ
る。

前述した要素は当該技術において周知であり理解されて
いる。本発明は、熱ポンプ装置用制御装置、特にその動
作が部分的にデータセンサにより制御される制御装置に
特に向けられている。このために、サーミスタである第
１の温度センサ３１が屋外コイル２４に接近して配置さ
れ、屋外空気つまり環境の周囲温度を検出する。都合の
だめに、これは屋外温度つ捷りＯＤＴセンサと呼ばれる
。

やはりサーミスタである第２の温度センサ３２は流体ラ
イン内の冷媒流体の温度を検出するだめに流体ラインに
極めて接近して配置されている。この流体ライン温度は
基本的には屋外コイル内の冷媒温度つまりコイル表面温
度と同じであるので、流体ライン温度つ１すＬＬＴセン
サ３２は屋外コイル温度を監視する。

センサ３１及び３２は制御装置３３に結合されている。

制御装置３３は、アナログ−デジタル変換器３４と、例
えばＭｏｔｏｒｏｌａにより製造されだ６８０５Ｒ２マ
イクロコンピユータの形をとるマイクロコンピュータ３
５とを有している。このようなマイクロコンピュータは
第３図のフローチャートによって示された論理シーケン
スを実行するように容易にプログラムできる。制御装置
３３は、通常の方法で熱ポンプの動作を制御するサーモ
スタット３６からの入力も受信する。明らかにされたよ
うに、サーモスタット３６からの入力はマイクロコンピ
ュータ３５に熱ポンプの動作に関する情報を与える。制
御装置３３はマイクロコンピュータ３５により制御され
る一対の常開接点３７も備えている。接点３７が閉じら
れた時に除霜リレー３８が附勢される。点線の構成３９
は、除霜りレー３８が逆転弁１８の位置決め及び屋外フ
ァン２５の附勢を制御することを図示している。リレー
が消熱された時に、逆転弁及び屋外ファンが通常の方法
で制御され動作される。これに対して、リレー３８が附
勢された時に熱ポンプが除霜モードに切り換えられる。

逆転弁１８は点線の位置つまり冷却モードに位置決めさ
れ、屋外ファン２５はオフにされる。このように、圧縮
機１７からのホット冷媒ガスが屋外コイル２４に送られ
、コイル上のいかなる霜も溶かしてしまう。ファン２５
をオフにすることにより、コイルを横切る屋外空気の流
れがなくされ、コイルから外側空気への熱伝達を極めて
低いレベルまで低減させる。そのため、熱がコイル自体
の内部に集結し、コイルを急速に除霜する。

つマリ、マイクロコンピュータ３５は、変化する気象条
件に応答して接点３７の開放及び閉成を正確に調時する
ために、第３図の論理シーケンスに基づいて動作され、
その結果除霜が必要な時だけ除霜が行なわれ、これによ
り不必要な除霜あるいは過剰な霜の発生を排除する。

除霜制御装置の動作について説明する。第３図において
、「除霜」と表示され参照番号４３で示された長円形は
論理フローチャートつ寸りルーチンへの入口点を示して
いる。これは除霜が行なわれるべきか否か最終的に決定
するために入力が行なわれなければならない点である。

動作つまり命令ブロック４４に基づいて、コンピュータ
が初期１に流体ライン（ＬＬ　）及び屋外周囲（ＯＤ）
温度を読み取り、好適には約１分の時間周期にわたって
これらの温度を平均化あるいは積分する。このステップ
は温度のいか々る短期間変動をも除去する。このように
、これが瞬間的な変化を与える突風の影響を排除する。

流体ライン温度（Ｌ　Ｌ　Ｔ　）及び屋外温度（ＯＤＴ
　）は、温度Ｌ　Ｌ　Ｔ及びＯＤＴが（説明される１つ
の動作及び１つの決定の例外をもって）論理シーケンス
にいつでも使用されるように１分間にわたって連続的に
平均化され、温度は平均温度である。

決定ブロック４５は、圧縮機１７が始動に続いて例えば
少なくとも１０分間という所定の時間周期の間加熱が要
求されたことによって運転されたか否かについて決定が
行なわれたことを示している。好適には、マイクロコン
ピュータ３５はサーモスタツ）　３６７５靭１熱を要求
しておらず熱ポンプが非動作にある時でもいつでも連続
的に附勢される。始動（パワーアップ）は制御装置が初
期にオンにされた時だけではなく電圧低下及び瞬時電力
遮断を含む全ての停電を含む。電力の損失がある時はい
つでも、意図的にあるいは偶然にマイクロコンピュータ
のメモリバンク内に記憶された情報が失なわれるつまり
消去される。決定ブロック４５によって行なわれだ決定
は、サーモスタットカ靭ｌ熱を要求しかつ圧縮機が少な
くともｌＯ分間動作したか否か示すサーモスタット３６
からマイクロプロセッサ３５への入力を検出することに
よって実行される。制御装置が実際にまさに始動されか
つ圧縮機１７が丁度動作を開始したものとすれば、ブロ
ック４５のＮｏ出口がとられ、動作ブロック４９が入力
され、これに応じて接点３７を開放に効果的に保持する
ために除霜オフ命令を発生し、その結果除霜が行なわれ
ない。勿論、接点３７が既に開放にある時には除霜オフ
命令が冗長である。除霜オフあるいは除霜オン命令は、
別の・、・論理シーケンスをスタートするためにルーチ
ンが出口されかつブロック４４で再入力される前に常に
発生される。このように、制御装置が始動された後に圧
縮機の動作の最初の１０分間の間は、このルーチンはブ
ロック４４−　、４５及び４９だけから成る論理シーケ
ンスを通って循環し続ける。

１０分の間隔の終了時に、ブロック４５のＹＥＳ出口が
続いて、決定ブロック５２はデフロスト値つ寸りＤＶが
始動から計算されたか否か間合せるために入力される。

デフロスト値は、クリーンコイル状態の下で（つまり、
霜が全く屋外コイル２４上に発生していない）現在のつ
まりその時の流体ライン及び屋外温度により計算され、
また除霜が必要となった時の着霜コイル状態の下でこれ
ら２つの温度の間で後に発生する温度差である。

制御装置が始動されかつ圧縮機が１０分間の間だけ動作
した時には、クリーンコイル状態が存在するものとする
。そのだめ、デフロスト値つまり除霜温度差を８１１９
することが適当である。計算はその時の流体ライン温度
（ＬＬＴ）及び屋外温度（ＯＤＴ　’）に基づいて行な
われるので、この割算は、デフロスト値が実現されかつ
除霜が発生するまで、変化する気象条件が実質的には変
化しないま＼にあることを実際には仮定している。

デフロスト値は始動後決定されないので、決定ブロック
５２のＮｏ出口が動作つまり命令ブロック４６に続き、
これに応じてデフロスト値っまりＤＶが式ＤＶ＝ＯＤＴ
＋２．７７℃（５°Ｆ）−０．９５ＸＬＬＴに基づいて
計算される。この式は経験的に特定の単位で決定される
。この式の定数は単位系に応じて変化する０任意の気象
条件に対して、霜が累積するに従ってクリーンコイル状
態における温度差（ＯＤＴマイナスＬＬＴ　）がＤＶに
増大しくＬＬＴは霜が発生するに従って低下する）、そ
の最適点において十分な霜が除霜を要求するべく存在す
ることがわかった。この最適点が達成さく２５） れる前あるいは後では除霜は不十分であり、エネルギの
浪費である。例えば、コイルが霜なしの時に１．、　Ｌ
　Ｔが−１２，２℃（］０’Ｆ）でありＯＤＴが−３，
８８℃（２５°Ｆ）である場合には、クリーンコイルの
温度差は第１図に特性曲線が示されている熱ポンプにあ
っては８３２℃（］５°Ｆ）である。

これらのクリーンコイルの状態に基づいてＤＶが計算さ
れた場合には、ＤＶは２５°Ｆ＋５°Ｆ−０．９５×（
ｌＯｏＦ）つまり１１，３℃（’２０．５°Ｆ）に等し
い。これは、霜が屋外コイル上に累積し除霜が必要とさ
れた後に、後の時間におけるＯＤＴとＬＬＴとの間の温
度差が１１３℃（２０．５°Ｆ）であることを意味する
。ＯＤＴがこの時間の間に変化しない場合には、除霜温
度差が達成された時にはＬＬＴは−３，８８−（−６，
３８＞℃（２５−２０．５°Ｆ）つ壕り２５℃（４，５
°Ｆ）である。

デフロスト値が決定された後に、約１分間にわたって平
均化された温度でありかつ計算に使用されたＬＬＴ及び
ＯＤＴがＬＬＴ’及びＯＤＴ’として動作ブロック４７
により示されているように記憶される。現在のつ１りそ
の時のＬ　Ｌ　Ｔが７．２℃（４５°Ｆ）よりも大きい
か否か決定するために、決定あるいは間合せブロック４
８が次に入力される。ＬＬＴがこの温度レベルより上に
ある場合には、除霜が必要とされず、まだ除霜が生じ々
いように接点３７を効果的に開放に保持する除霜オフ命
令を発生する動作ブロック４９が入力される。

ＬＬＴが７２℃（４５°Ｆ）より低いことがわかった場
合（間合せブロック４８）には、ブロック５１において
、０ＤＴ−ＬＬＴ（その時の屋外温度マイナスその時の
流体ライン温度）が先に計算されたＤＶより大きいか否
かについて決定が行なわれる。勿論、ＤＶが丁度決定さ
れたので、ＯＤＴ及びＬＬＴは計算が行なわれた時のも
のと同じであり、そのため間合せブロック５１からの答
はＮＯであり、除霜オフ命令がブロック４９により発生
される。

ＤＶつまり除霜温度差の計算が行々われだ後に、ブロッ
ク５２のＹＥＳ出口がとられ、除霜リレー３８がオンつ
まり附勢されたか否か、すなわち熱ポンプが既に除霜モ
ードにあるか否か間合せるだめに決定あるいは間合せブ
ロック５３が入力される。後に説明されるように、この
論理ステップは除霜の間に必要とされる。実際に、ブロ
ック５３は、装置が既に除霜モードにあるか否か決定す
る。

除霜中は、マイクロコンピュータはそのルーチンを通っ
て連続的に巡回し、サーモスタット３６が連続して加熱
を要求している場合には、ブロック４５及び５２は加熱
モードと同じく除霜モードの間中ＹＥＳの応答を発生し
続ける。

装置が始動されたばかりで、ＤＶが計算されだので、霜
が発生するのに十分な時間がなく、そのため除霜リレー
がオフにあり、また最終の除霜の終了から少なくとも１
５分の経過時間があったか否か決定するだめにブロック
５３のＮＯ出口から決定ブロック５４に入る。この時に
は制御装置は、始動時には先の除霜に関するいかなる記
憶情報つまりヒストリーも存在しないので、先行の除霜
を全く示さない。そのだめ、間合せブロック５４のＮＯ
出口からブロック５６に出力され、ブロック５６は屋外
温度と流体ライン温度プラス０５５℃（１°Ｆ）との間
のその時の温度差が計算時の前の差よりも小さいか否か
効果的に決定する。ブロック５６は０ＤＴ−ＬＬＴ＋０
．５５℃（１°Ｆ）がＯＤＴ’　−ＬＬＴ’より小さい
か否か間合わせる。

ＯＤＴ’及びＬ　Ｌ　Ｔ　’は、ＤＶを計算する際に使
用され、計算の時に記憶された屋外及び流体ライン温度
の値である。このように、ブロック５６は、その時の０
ＤＴ−ＬＬＴ温度差がＤＶを計算した時から少々くとも
０５５℃（１°Ｆ）だけ減少しているか否か決定する。

ルーチン内のブロック５６の内包は、屋外温度が低下し
ているという気象条件の変化を補償する。

制御装置は始動後約１０分間だけ動作しだので、おそら
く気象条件はブロック５６のＹＥＳを発生するのに十分
々はどには変化しておらず、そのだめブロック５６のＮ
Ｏ出口がブロック５７に接続される。ブロック５７は、
その時の流体ライン温度がＤＶ計算時に記憶された流体
ライン温度から少なくとも０．８３℃（１，５°Ｆ）だ
け上昇しているか否か決定する。通常は霜が屋外コイル
」二に生じるに従ってＬＬＴが低下するので、ＬＬＴの
増加は気象条件が変化したことを示している。制御装置
はＬ　Ｌ　Ｔの大きな上昇を検出することによって屋外
湿球温度の上昇を補償する。再び、装置は始動に続いて
約１０分間だけ動作したので、おそらく気象条件はブロ
ック５７からＹＥＳを出力するほど十分に変化しておら
ず、ブロック５７のＮ。

出口がブロック４８に接続される。ルーチンはこのブロ
ック４８からブロック５１に入り、除霜オフブロック４
９に出力される。そのだめに、始動に続くこの周期の間
は、ルーチンはブロック４４゜４５　、５２　、５３　
、５４　、５６　、５７　、４８　。

５１及び４９だけから成る論理シーケンスを通って循環
し続ける。

気象条件がかなり安定であって、かつ熱ポンプがかなり
長い周期間動作していたものとする。この時間中はブロ
ック５６及び５７によってＮＯが出力され、ＤＶを再計
算する理由が全くないことを示す。始動の１０分後に決
定されたＤＶが効力を持ち続ける。更に、この長い時間
周期の間に屋外コイル２４」−に十分に霜が発生して、
ＯＤＴとＬ　Ｌ　Ｔとの間のその時の温度差が先に計算
されたデフロスト値を超える程度まで流体ライン温度を
低下させたものとする。その結果、ルーチンがブロック
５１に入った時に、ここで初めてＹＥＳが発生され、こ
のＹＥＳが動作ブロック５９に接点３７を閉じさせ除霜
リレー３８を附勢する。これに応じて逆転弁１８が動作
され、コイル１６と２４との間の冷媒の流れを逆転しか
つ熱ポンプを冷却モードに確立する。コイルはこのよう
に温度が逆転される。同時に、屋外ファン２５がオフに
され、熱を屋外コイル２４の表面に集中してその上の霜
を急速に溶かす。屋内空気は除霜モードの動作中にコイ
ル１６によって冷却されるので、屋外コイルが除霜され
ている間、ある形式のヒータ（例えば、電気ヒータ）が
オンにされ屋内空気を暖める。つまり、除霜リレー３８
もヒータを附勢する一組の接点を制御する。別に、接点
３７によって制御される別個のリレーをヒータを制御す
るために設けることができる。

熱ポンプが除霜モードにある間は、マイクロコンピュー
タ３５はそのプログラムを介して循環シ続ける。しかし
、この時には決定ブロック５３がＹＥＳを出力し、命令
ブロック６１はその時の瞬時流体ライン温度を読み取る
。これは瞬時流体ライン温度が使用される論理シーケン
ス中の唯一のステップである。一つ置きに、ＬＬＴは１
分間について平均化されたその時の温度である。屋外コ
イル内の水頭圧力と共に温度が除霜サイクルの終端で極
めて急速に上昇するので、瞬時ＬＬＴが必要とされる。

また、温度が非常に細かくかつ狭く監視されなければ、
水頭圧力は、圧縮機の高圧カットオフが開放になり圧縮
機がオフになって熱ポンプを遮断するというレベルを超
えてしまう。決定ブロック６２は次にその時の瞬時流体
ライン温度に応答し、もしこれが２３．８℃（７５°Ｆ
）よりも高い場合にはブロック６２のＮＯ出口が使用さ
れ、除霜終了フラッグがセットされ（ブロック６４）そ
して除霜リレー３８がブロック４９によつてオフにされ
除霜を終了させる。ＬＬＴが２３８℃（７５°Ｆ）に達
した時に屋外コイル２４は除霜が完了している。屋外周
囲温度が非常に冷たい例えば−１５℃（５°Ｆ）にある
場合であっても、屋外コイル温度はそのま３２３８℃（
７５°Ｆ）まで上昇する。これはその時には屋外コイル
上には空気流が全くなく、熱がコイル自体内に集結され
ているだめである。２３８℃（７５°Ｆ）において、霜
が急速に除去される。

除霜中に瞬時Ｌ　Ｌ　Ｔが２３８℃（７５°Ｆ）より下
にあることをブロック６２が検出した場合には、除霜が
継続し、ブロック６２のＹＥＳ出口が決定ブロック６３
に接続される。ブロック６３は除霜が始まってから１０
分間が経過したか否か決定する。経過していなければ除
霜が継続するが、答がＹＥＳでおり、ば除霜が終了され
、除霜終了フラッグがブロック６４中にセットされる。

除霜は１０分身重二経過する寸で許可されない。Ｌ　Ｌ
　Ｔが１０分間で２３８℃（７５°Ｆ）まで行かない場
合には、おそらく風がファンのように作用しＬ　Ｌ　Ｔ
を２３．８℃（７５°Ｆ）に上昇させることを妨げるほ
ど激しく屋外コイルを横切って吹いている。しかし、と
にかく、２３．８℃（７５°Ｆ）の温度が達成されなく
ても適正な除霜が１０分間行なわれる。

ＤＶが除霜に先行して計算されてから気象条件が変化し
なかったものとすれば、除霜が終了して、熱ポンプが加
熱モードに切り換えられた後には、次の１５分間の間は
マイクロコンピュータがブロック４４，４５，５２，５
３，５４，５６，５７゜４、８　、５１及び４９から成
るルーチンを通って循環する。新しいＤＶが計算される
まで古いＤＶは消去されず、たとえ除霜が発生してもそ
のま＼効力を有している。言いかえれば、一度始動後に
初期ＤＶが計算されると、常に制御装置内に記憶されて
いるＤＶが存在する。記憶されているＤＶは新しいＤＶ
が計算されるまで消去されない。１５分という待ち時間
は、除霜の終了の後に状態を安定させるためにそれだけ
の時間が必要とされるという理由で選択された。屋内及
び屋外コイル温度が安定状態になるにはそれ位の長さが
必要である。

コイルが除霜モードの間に温度を逆転されるので、除霜
が完了した後にコイルをもとの温度に戻すだめにはかな
りの時間周期が必要である。この１５分の間隔の間には
屋外コイル」二に最小力層しか堆積せず、そのだめクリ
ーンコイル状態がこの間隔の終端で存在［−でいる。

除霜の終了から１５分間が経過した後に、ルーチンが変
化（−そしてブロック５４のＹＥＳ出口が使用される。

決定ブロック６５はこび）ように始動以来初めて使用さ
れる。決定ブロック６５は、除霜終了フラッグがブロッ
ク６４によりセットされたか否かチェックすることによ
って、ＤＶが最終の除霜後に計算されたか否か決定する
。ブロック６５は、ＤＶが除霜後１５分にクリーン屋外
コイル状態の下で計算されたことを確実にするためにプ
ログラム中に含まれている。除霜終了フラッグがセット
されたので、ブロック６５のＹＥＳ出口がブロック６６
に接続されて除霜終了フラッグをリセットし、更にブロ
ック４６に接続されて計算時に支配的であった気象条件
に基づいて新しいＤＶの計算を開始する。これらの気象
条件はその時のＬ　Ｔ、　Ｔ及びＯＤＴに反映されてい
る。ブロック４７によって、新しいＤＶを計算する際に
使用されたＴ、　Ｌ　Ｔ及びＯＤＴは後で使用するだめ
に夫々Ｌ　Ｌ　Ｔ　’及びＯＤＴ’として記憶される。

新しいＤＶがここで決定され、実質的な気象の変化があ
るまでマイクロコンピュータはブロック／Ｉ／１．４５
，５２，５３，５４，６５，５６゜５７．４８．５１及
び４９から成るルーチンを通って循環する。霜がコイル
２４上に堆積する前でＤＶが達成される前に、ＯＤＴと
ＬＬＴとの間のその時の温度差がＤＶの計算が行なわれ
だ時に存在した温度差（ＯＤＴ’−ＬＬＴ’　）から少
なくとも０．５５℃（］　’Ｆ　）だけ減少するという
気象条件の大きな変化、例えば屋外湿球温度の低下等が
あったものとする。この場合には、ブロック５６は問い
合わせされた時にはＹＥＳと応答し、これがブロック４
６にその時に支配的なＯＤＴ及びＬＬＴに基づいてＤＶ
を再計算させる。気象条件の変化が最終の除霜サイクル
後に決定されたものよりも小さい除霜温度差を発生させ
た時には、新しいＤＶはより小さくなり、これが屋外コ
イル上に過剰な霜の形成という問題を根本的に解消する
。言いかえると、ＤＶが再計算されておらず、制御装置
が古いＤＶが達成されることを待っている場合には、そ
の時まで過剰な霜が屋外コイル上に堆積する。

これに対して、変化する気象条件（屋外湿球温度の上昇
）がＤＶが計算された時の値から少なくとも０８３℃（
１５°Ｆ）だけＬＬＴを上昇させた場合には、ブロック
５７のＹＥＳ出口がブロック４６に接続され、新しい気
象条件に基づいてＤＶの再計算を開始する。霜が屋外コ
イル上に全く発生していなかった時にはより大きいＤＶ
が得られ、不必要な除霜サイクルという問題を解決する
。一方、この問題は、変化する気象条件が最終の除霜の
後に計算されたものより大きい除霜温度差を発生させた
時にも生じる。ＤＶが再計算されておらずまた古いＤＶ
が達成されたと同時に除霜が発生した場合には、屋外コ
イル上には全く霜がないかあるいは除霜を警告するには
不十分な霜しかないであろう。

そのため、本発明の顕著な特徴に基づいて、気象条件が
変化するにつれて、ＤＶが効果的に更新され、除霜モー
ド間で調整され、その結果除霜が必要な時だけそしてそ
の時は常に除霜が発生する。

これにより熱ポンプの効率が最適化される。

いつ除霜が開始されるべきか決定するために屋外コイル
温度あるいは流体ライン温度が使用されているが、コイ
ル温度に関連した任意の温度が代わりに使用できる。例
えば、屋外コイル２４を離れる空気の温度が使用できる
。これはこの空気の温度がコイル温度の関数であるから
である。同じ結果が実現できる。流体ライン温度の場合
におけるように、離れる空気の温度は屋外周囲温度より
低く、また霜が屋外コイル上に形成されるにつれて霜の
ために空気の流れが制限されるので、離れる空気の温度
が低下する。これは、除霜が開始された時には、ＬＬＴ
が測定された時に得られたものと同じ形式の指示を与え
る。このように、屋外コイル中の空気の温度範囲（すな
わち、空気が屋外コイルを通った後の空気の温度と屋外
温度との間の温度差）が、いつ除霜サイクルが開始され
るべきか決定するために使用できる。勿論、式の形式が
同じであっても、デフロスト値を計算するために図示実
施例で使用されたものよりも差の小さい式が必要とされ
る。実際には、式の定数だけが変更されねばならない。

更に説明すると、クリーンコイル状態の下で除霜の終了
後１５分での屋外コイルを通る温度範囲は３．３３℃（
６°ｒｒ　）である。この温度範囲はメモリバンク内に
記憶され、温度範囲が例えば５゛′ｃ（９°Ｆ）（これ
はデフロスト値である）まで−１−昇した時にはいつで
もデフロストサイクルが開始される。ＤＶを更新するた
めにも同じ考え方が気象条件の変化を較正するために使
用できる。言い換えると、屋外周囲温度の低下に対して
は、低減した温度範囲が先にメモリバンクに記憶されて
いるものと置き換わる。例えば、屋外温度においては、
増大した温度範囲が当初に記憶されたものと置き換わる
。

図示の除霜制御装置はマイクロコンピュータベースであ
るが、本発明は他の集積回路によっであるいは個別素子
によっても実現できることがわかる０ 従って、本発明は、除霜後に、安定化されたクリーンコ
イル温度差が、除霜の必要になる除霜温度差つまりデフ
ロスト値を確立するために使用されるという、熱ポンプ
の屋外コイル用のユニークかつかなり安価な温度差除霜
開始制御を提供する。

熱ポンプが動作しておりかつ霜が屋外コイル上に発生し
つつある間気象条件が変化しない場合には、デフロスト
値が到達されデフロストサイクルが開始されるまでデフ
ロスト値は一定のま捷にある。

しかし、これに対して、屋外温度及び／あるいは屋外相
対湿度が変化した場合には、これらの変化する気象条件
が検出され、新しいデフロスト値が新しい気象条件に基
づいて計算され、その結果として除霜が必要な時には正
確に除霜が行なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実刑的な３トン熱ポンプの特性のグラフを示す
図、第２図は本発明の除霜制御装置を備えた熱ポンプを
示す図、第３図は本発明の除霜制御装置を動作するだめ
の論理シーケンスを示すプログラムフ日−チヤードを示
す図である。 １６：屋内コイル、　１７：圧縮機、　１８：逆転弁、
　　２１，２７：逆止弁、　　２２，２８　：膨張装置
、　２４：屋外コイル、　２５：屋外ファン。 ３１：ＯＤＴセンセン　　３２：ＬＬＴセンサ。 ３３：制御装置、３４：Ａ／Ｄ変換器。 ３５：マイクロコンピュータ、　３６：サーモスタット
ｊ　３７：接点、　３８：除霜リレー。 Ａ外面面（帽子ルミ、亀 ＦＩＧ、１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）冷媒が流れて屋外の周囲空気から熱を吸収する屋
   外コイル（２４）を有する熱ポンプにおいて、屋外コイ
   ル用除霜制御装置が、 屋外周囲温度を検出する第１の温度センサ （３１）、 屋外コイルの温度に関連した温度を検出する第２の温度
   センサ（３２）、 クリーンコイル状態の下で前記第１及び第２の温度セン
   サに応答して、除霜が要求された時に着霜コイル状態の
   下で２つの検出温度間に存在する差であるデフロスト値
   を決定する制御手段（３３）、及び 該制御手段により制御され、デフロスト値が達成された
   時に屋外コイルを除霜する除霜手段（３８、３９）、 前記制御手段は、除霜が生ずる前に、気象条件の変化の
   結果による検出温度の所定の変化があるとデフロスト値
   を再計算するように作用する、 から成ることを特徴とする屋外コイル用除霜制御装置。 （２）圧縮機（１７）、屋内コイル（１６）、及び屋外
   周囲空気と熱的に連通している屋外コイル（２４）を有
   する熱ポンプであつて、屋外コイルを除霜するために加
   熱モードから除霜モードに切り換えられる熱ポンプにお
   いて、屋外コイル用除霜制御装置が、 屋外周囲空気の温度を検出する第１の温度センサ（３１
   ）、 屋外コイル温度に関連した温度を検出する第２の温度セ
   ンサ（３２）、 前記第１及び第２の温度センサに応答して、クリーン屋
   外コイル状態の下でその時検出した温度から、除霜が必
   要である時に着霜コイル状態の下で２つの検出温度間に
   その後存在する差であるデフロスト値を決定する制御装
   置（３３）、及び 前記制御手段により制御され、デフロスト値が検出温度
   に達した時に屋外コイルを除霜モードに確立する除霜手
   段（３８、３９）、 前記制御手段は２つの検出温度に応答して、デフロスト
   値がクリーンコイル状態の下で決定された後であるが除
   霜が生ずる前に、気象条件の変化の結果による検出温度
   の所定の変化があるとデフロスト値を再計算するように
   作用し、これにより気象条件が変化するに従つて除霜モ
   ード間のデフロスト値を効果的に更新し調整してその結
   果除霜が必要な場合にだけそして必要な場合には常に生
   じ、熱ポンプの効率が最適化される、 から成ることを特徴とする屋外コイル用除霜制御装置。 （３）特許請求の範囲第２項において、除霜制御装置が
   始動された後であつて、圧縮機（１７）が加熱要求によ
   つて制御装置の始動に続いて少なくとも所定の時間周期
   （１０分）の間運転された後に初期デフロスト値が計算
   される除霜制御装置。 （４）特許請求の範囲第２項において、屋外コイル（２
   ４）が除霜された後に、その時の屋外周囲温度及び屋外
   コイル温度に基づいて、新しいデフロスト値は、除霜の
   終了から所与の時間間隔（１５分）が経過するまで計算
   されない除霜制御装置。 （５）特許請求の範囲第２項において、除霜制御装置が
   検出温度に応答する前に、検出温度が所与の時間間隔（
   １分）にわたつて平均化される除霜制御装置。 （６）特許請求の範囲第２項において、一度除霜モード
   が開始されると、このモードは屋外コイルの温度が所与
   の値（２３．８℃）（７５°Ｆ）まで増加した時に終端
   される除霜制御装置。 （７）特許請求の範囲第２項において、一度除霜モード
   が開始されると、このモードは除霜の開始から所定の時
   間周期（１０分）が経過した時に終端される除霜制御装
   置。 （８）特許請求の範囲第２項において、冷媒が加熱モー
   ドの間に熱ポンプの流体ラインを通つて屋外コイル（２
   ４）に流れるような熱ポンプに使用するために前記第２
   の温度センサ（３２）が流体ライン内の冷媒の温度を検
   出し、この流体ラインの温度が基本的には屋外コイル温
   度と同じである除霜制御装置。 （９）特許請求の範囲第８項において、デフロスト値が
   その時の屋外温度に定数Ｋ＿１（２．７８℃）（５°Ｆ
   ）を加算し、次にその和から定数Ｋ＿２（０．９５）と
   その時の流体ラインの温度との積を減算することにより
   計算される除霜制御装置。 （１０）特許請求の範囲第２項において、デフロスト値
   が計算された後であつて除霜が生じる前に、その時の屋
   外周囲温度と屋外コイル温度との間の差が最終の計算の
   時に存在していたこれらの温度間の差から所定の大きさ
   （０．５６℃）（１°Ｆ）だけ減少している場合に、再
   計算が引き続いて行なわれる除霜制御装置。 （１１）特許請求の範囲第２項において、デフロスト値
   が計算された後であつて除霜が生ずる前に、その時の屋
   外コイル温度が最終の計算の時に存在していた屋外コイ
   ル温度から所定の大きさ（０．８３℃）（１．５°Ｆ）
   だけ増加した場合に再計算が引き続いて行なわれる除霜
   制御装置。 （１２）特許請求の範囲第２項において、屋外コイル温
   度が所定のレベル（７．２２℃）（４５°Ｆ）より高い
   場合には除霜動作モードが開始できない除霜制御装置。 （１３）特許請求の範囲第２項において、一度除霜モー
   ドが開始されると、このモードは瞬時屋外コイル温度が
   所与の値（２３．９℃）（７５°Ｆ）まで増加した時に
   終端される除霜制御装置。 （１４）特許請求の範囲第２項において、熱ポンプの動
   作を加熱モードから除霜モードに切り換えるために屋内
   コイルと屋外コイルとの間の冷媒の流れを逆転する逆転
   弁（１８）を有する熱ポンプに使用するために、逆転弁
   が前記除霜手段により制御される除霜制御装置。 （１５）冷媒が流れ、屋外コイルを横切つて流れる屋外
   周囲コイルから熱を吸収するような屋外コイルを有する
   熱ポンプにおいて、屋外コイル用除霜制御装置が、 屋外の周囲空気温度を検出する第１の温度センサ、 屋外コイルを離れる空気の温度を検出する第２の温度セ
   ンサ、 クリーンコイル状態の下で前記第１及び第２の温度セン
   サに応答して、除霜が要求された時に除霜コイルの状態
   の下で２つの検出温度間に存在する差から成るデフロス
   ト値を決定する制御手段、 及び 前記制御手段により制御され、デフロスト値が達成され
   た時に屋外コイルを除霜する除霜手段、 前記制御手段は、除霜が生じる前に、気象条件の変化の
   結果による検出温度の所定の変化がある時にデフロスト
   値を再計算するように作用する、 から成ることを特徴とする屋外コイル用除霜制御装置。 （１６）圧縮機、屋内コイル、及び屋外周囲空気に熱的
   に連通している屋外コイルを有する熱ポンプにおいて、
   加熱モードでの熱ポンプの動作の間にその上に累積した
   霜を溶かすために屋外コイルを除霜する方法が、 屋外周囲空気の温度を検出すること、 屋外コイルの温度を検出すること、 コイルに霜がない時にクリーン屋外コイル状態の下で２
   つの検出温度から、除霜が必要である時に除霜状態の下
   で２つの検出温度間に以後に存在する差である初期デフ
   ロスト値を初期に決定すること、 気象条件が所定の大きさだけ変化した場合には、初期デ
   フロスト値が達成される前に、その時の屋外空気及び屋
   外コイル温度に基づいて、デフロスト値を連続的に更新
   し調整すること、及び デフロスト値が２つの検出温度により実現された時に屋
   外コイルを除霜すること、 の各ステップから成ることを特徴とする屋外コイルを除
   霜する方法。