JPS61276648A - ヒ−トポンプ式空気調和機 - 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】 （産業上の利用分野） この発明はヒートポンプ式空気調和機に関するものであ
る。

（従来の技術） 従来よりヒートポンプ式空気調和機においては、暖房運
転時に室外熱交換器に着霜の生じることがあるが、着霜
量が多くなった場合には暖房能力の低下を招くことから
、例えば「冷凍−第５５巻第６３２号」　（第４３頁〜
第４６頁）〔昭和５５年６月発行〕にも記載されている
ように、必要に応じてデフロストが行われている。この
デフロスト方法としては、種々の方法が提案され、また
実用化されているが、その主なものは、圧縮機から室外
熱交換器へと直接的に高温ガス冷媒を供給する逆サイク
ルを利用したホットガスデフロスト方式である。そして
上記のようなデフロストは、上記室外熱交換器への着霜
量を検出し、この検出量が基準量を超えた場合に開始す
るようなされている。上記着霜量の検出方法としては、
上記刊行物にも記載されているように、室外温度検出サ
ーモと冷媒蒸発温度サーモとの温度差を検出すると共に
、この温度差が設定値に達した際にデフロストを開始す
るデマンド方式、室外熱交換器の空気側の出入口の圧力
差を検出して圧力差が設定値に達した際にデフロストを
開始する別のデマンド方式、一定運転時間毎に強制的に
デフロストを開始するタイマ一方式等がある。

（発明が解決しようとする問題点） ところで上記のようなヒートポンプ式空気調和機におい
ては、室内温度検出サーモを備え、室内温度が設定値を
超えた際に暖房運転を停止し、一方室内温度が基準温度
以下になった際に暖房運転を再開するような制御を行う
のが普通である。しかも暖房運転時間を長く確保したい
という要求から、室外熱交換器の着霜量が、暖房運転を
これ以上、継続できないという状態になるまで暖房運転
し、この時点でデフロスト運転を開始するのが一般的で
あった。このため、いったんデフロスト運転にはいると
、この運転が長くかかることになる。

さらに前記とは別に室内温度検出サーその作動による暖
房運転の停止があり、総合的にみると、暖房運転停止時
間が長時間になるという結果をもたらしていた。

そこでこの発明の第１の目的は、外気温度によっては、
室外ファンだけでも、ある程度のデフロストができるこ
とに着目すると同時に、サーモ等の室内温度センサによ
る暖房運転の停止時間を利用し、室外熱交換器に付着し
た霜を溶解させ、再起動時の暖房能力を向上すると共に
、デフロストの頻度を減少させ、暖房運転時間をできる
かぎり確保することのできるヒートポンプ式空気調和機
を提供することにある。

またこの発明の第２の目的は、上記室内温度サーモによ
る暖房運転の停止時間を利用して、上記と同様に室外熱
交換器に付着した霜を溶解させると共に、さらにこの時
間内に必要に応じて能力の大きいデフロストをもさせる
ようにし、再起動時の暖房能力を向上し、またデフロス
トによ、る暖房運転の停止時間及びデフロストの頻度を
減少させ、暖房運転時間をできるかぎり確保することの
できるヒートポンプ式空気調和機を提供することにある
。

（問題点を解決するための手段） そこでこの第１発明のヒートポンプ式空気調和機におい
ては、室内温度を検出すると共に検出温度が基準温度を
超えたときに暖房停止信号を発生する室内温度センサ２
２と、上記暖房停止信号の有無に従って暖房運転の停止
と再起動とを行う運転制御手段１８とを有するヒートポ
ンプ式空気調和機において、室外温度を検出すると共に
検出温度が基準温度を超えたときに適温信号を発生する
室外温度センサ２４と、上記暖房停止信号と適温信号と
が出力されたときに室外ファン６を作動させるファン制
御手段とを設けである。

またこの第２発明においては、室内温度を検出すると共
に検出温度が基準温度を超えたときに暖房停止信号を発
生する室内温度センサ２２と、上記暖房停止信号の有無
に従って暖房運転の停止と再起動とを行う運転制御手段
１８とを有するヒートポンプ式空気調和機において、室
外熱交換器５への着霜量を検出すると共に検出着霜量が
基準量を超えたときにデフロスト信号を発生する着霜量
検出手段２６と、室外温度を検出すると共に検出温度が
基準温度を超えたときに適温信号を発生する室外温度セ
ンサ２４と、上記暖房停止信号とデフロスト信号との出
力によってデフロスト機能を作動させるデフロスト制御
手段１９と、上記暖房停止信号と適温信号とが出力され
、かつ上記デフロスト信号が出力されないときに室外フ
ァン６を作動させるファン制御手段２０とを設けである
。

（作用） 上記第１発明においては、室外熱交換器５への着霜量が
基準量以下であると共に室外温度が基準温度を超える場
合であって、かつ室内温度センサによる暖房運転の停止
中に、室外ファンを駆動するようにしであるので、室外
熱交換器に付着している霜は、この送風によって溶ける
ことになる。

このため再起動時の室内熱交換器からの吹き出し温度が
上昇することになり、暖房能力が向上すると共に、上記
のように暖房運転の停止毎に頻繁に除霜が行える結果、
デフロスト運転に至るまでの時間が長くなり、長時間に
わたる暖房運転時間を確保し得ることとなる。

また上記第２発明においては、室外熱交換器５の着霜量
が基準量を超えた際に、室内温度センサによる暖房運転
の停止時間を利用して、能力の大きいデフロストを行う
ようにしであるが、この結果、従来のように暖房運転の
続行が不可能になるほど着霜量が増大するに至ってから
デフロストを行うのではなく、着霜量の少ない段階で、
上記暖房停止時間を利用して頻繁にデフロストを行える
ことになる。このためデフロストに起因する暖房運転の
停止時間を低減して充分な暖房運転時間を確保すること
ができると共に、暖房運転能力を向上することもできる
。また上記と同様に室外熱交換器への着霜量が基準量以
下であり、かつ室外温度が基準温度を超える場合の、上
記暖房運転の停止中に、室外ファンを駆動するようにし
であるので、上記第１発明と同様に室外ファンによる霜
の熔解が行え、再起動時の暖房能力の向上とデフロスト
運転頻度の減少とを図ることが可能となる。

（実施例） 次にこの発明のヒートポンプ式空気調和機の具体的な実
施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

第２図には空気調和機の全体の概略構成を示すが、図の
ようにこの装置は、室外ユニット１と室内ユニット２と
を有するもので、室外ユニット１は圧縮機３、四方切換
弁４、室外熱交換器５及び室外ファン６をそれぞれ有し
、また室内ユニット２は室内熱交換器７と室内ファン８
とをそれぞれ有している。上記室外ユニット１と室内ユ
ニット２とはさらにマイクロコンピュータ等の制御部９
を有しているが、この制御部９には、外気温度を検出す
る室外サーミスタ１０と、室内温度を検出するルームサ
ーモ１１と、室外熱交換器５への着霜量を検出するため
の一対のサーミスタ１２．１３、すなわち室内熱交換器
７での凝縮温度Ｔｃを検出するサーミスタ１２と室内空
気吸込温度Ｔｒを検出するサーミスタ１３とがそれぞれ
接続されている。

そしてこの制御部９には、第１図のように、上記ルーム
サーモ１１によって検出された室内温度を基準温度と比
較して、検出温度が基準温度よりも高い場合に暖房停止
信号を出力する比較手段２１が設けられており、上記ル
ームサーモ１１とこの比較手段２１とによって室内温度
センサ２２が構成されている。また上記制御部９には、
上記室外サーミスタ１０によって検出された外気温度を
基準温度と比較して、検出温度が基準温度よりも高い場
合に適温信号を出力する比較手段２３が設けられており
、上記室外サーミスタ１０と比較手段２３とによって室
外温度センサ２４が構成されている。さらに上記制御部
９に、は、上記一対のサーミスタ１２．１３によって検
出される室外熱交換器５の着霜量を間接的に検出し、着
霜量が基準量よりも多い場合にデフロスト信号を出力す
る比較手段２５が設けられており、上記サーミスタ１２
．１３と上記比較手段２５とによって着霜量検出手段２
６が構成されている。

ここで上記室外熱交換器５への着霜量の検出方法につい
て説明する。上記のように、この着霜量の検出用に、一
対のサーミスタ１２．１３を用い、一方のサーミスタ１
２で室内熱交換器７の温度Ｔｃを検出し、他方のサーミ
スタ１３で室内空気吸込温度Ｔｒを検出している訳であ
るが、これら温度Ｔ　ｒ　％Ｔｃは経時的に、第４図の
ような変化をする。そこでルーム号−モ１１による暖房
運転の停止直前の上記両温度の差（Ｔｃ−Ｔｒ　）　、
すなわちΔＴ１、ΔＴ２、ΔＴ３・を読み取るのである
。そして第１回目の暖房運転停止時の温度差ΔＴ１を基
準値とし、以後の運転停止毎に検出された温度差ΔＴ２
、ΔＴ３を上記基準値ΔＴ１と比較し、検出温度差、例
えばΔＴ３が上記基準値ΔＴ１の一定比率（例えば７０
％）以下になった際に、室外熱交換器５への着霜量が基
準量を超えたものと判断し、デフロスト信号を出力する
のである。なおこの着霜量の検出は、前記したデマンド
方式によることも可能である。また上記した室内空気吸
込温度用のサーミスタ１３をルームサーモ１１と兼用す
ることも可能である。

上記制御部９はさらに、第１図のように、上記各信号の
出力によって作動される３個の制御手段を有している。

まずその第１の制御手段は、室内温度センサ２２から暖
房停止信号が出力されたときに圧縮機３、室外ファン６
及び室内ファン８の駆動をそれぞれ停止して暖房運転を
停止し、一方暖房停止信号の出力されないときは圧縮機
３、室外ファン６及び室内ファン８を駆動して暖房運転
を行う制御をするための運転制御手段１８である。

またその第２の制御手段は、上記暖房停止信号が出力さ
れ、また室外熱交換器５の着霜量検出手段２６からデフ
ロスト信号が出力されたときに、四方切換弁４の切換、
圧縮機３の駆動、室外ファン６の停止等のホットガスデ
フロストを行い、一方デフロスト信号が出力されないと
きにはデフロストを行わない制御をするためのデフロス
ト制御手段１９である。そしてその第３の制御手段は、
上記暖房停止信号と室外温度センサ２４からの適温信号
とがそれぞれ出力され、かつ上記デフロスト信号の出力
のないときに室外ファン６を作動させ、それ以外の場合
、つまり室外熱交換器５への着霜量が基準量を超えてデ
フロスト運転を行う場合や、室外温度が基準温度以下の
場合には室外ファン６を作動させないような制御を行う
室外ファン制御手段２０である。

上記制御部９は、上記各信号に基づいて、第２図に示す
３個の制御用リレーＭＲ１、ＭＲ２、ＭＲ３を作動させ
、圧縮機３、四方切換弁４及び室外ファン６の作動を制
御するようなされているので、以下に第３図に基づいて
その回路構成を簡単に説明する。図のように、電源回路
１４．１５には、それぞれ並列に、圧縮ｔａ３、四方切
換弁４及び室外ファン６が接続されており、上記室外フ
ァン６と直列に第１制御リレーＭＨＩが、上記四方切換
弁４と直列に第２制御リレーＭＲ２が接続されている。

また上記電源回路１４．１５には、第３制御リレーＭＲ
３とマグネットスイッチＭＳとが直列に接続されている
が、このマグネットスイッチ邪の２つの接点１６．１７
が上記圧縮機３と直列に接続されており、上記第３制御
リレーＭＲ３の作動により上記マグネットスイッチＭＳ
を作動さ・せ、その接点１６．１７の作動によって上記
圧縮機３を作動させるようなされているのである。

上記空気調和機の作動状態を第５図に示すフローチャー
ト及び第６図に示す運転パターン図に基づいて説明する
。まずルームサーモ１１が作動しない場合、つまりステ
ップＳ１において室内温度が基準温度以下の場合には、
ステップＳ２のように通常の暖房運転を行う。そして次
のステップＳ３において、ルームサーモ１１による暖房
運転停止回数を計測するカウンタが零であるか否かを判
断する。

このカウンタが零であれば、次のステップＳ４において
、室外熱交換器５の温度Ｔｃと室内空気吸込温度Ｔｒと
の差ΔＴを演算すると共に、記憶しておく。

またルームサーモ１１による暖房運転の停止があると、
後記するようにステップＳ７においてカウンタが進み零
ではなくなるので、次のステップＳ５において、そのと
きの室外熱交換器５の温度Ｔｃと室内空気吸込温度Ｔｒ
との差ΔＴを演算、記憶しておく。°一方、室内温度が
基準温度を超えたときには、ステップＳ６において暖房
停止信号を出力し、圧縮機３、室内フ、アン８及び室外
ファン６を停止して暖房運転を停止すると共に、次のス
テップＳ７においてカウンタを進める。次いでステップ
Ｓ８において、最初のサーモ作動直前の温度差ΔＴ１と
、それ以後のサーモ作動直前の温度差ΔＴ２、ΔＴ３・
・との比較を順次行う。そして上記による比較の結果ζ
室外熱交換器５への着霜量が基準量を超えたと判断した
場合には、ステップＳ９においてデフロスト信号を出力
して逆サイクルによるホットデフロストを開始する。こ
のデフロストの完了（ステップ５１０　’）は、図にお
いては、室外熱交換器５の温度が所定温度を超えた際に
出力されるデフロスト完了信号によって（ステップ５１
１）、又は室内温度が基準温度以下になり、ルームサー
モ１１からの暖房停止信号の消滅によって行われるよう
なされているが（ステップ５１２）、室内温度とは無関
係に、デフロスト完了信号が出力されるに至るまで継続
するようにすることも可能である。一方、上記ステップ
Ｓ８において室外熱交換器５への着霜量が基準量以下で
あると判断し、デフロスト信号の出力されない場合には
、ステップＳ１３において室外サーミスタ１０による室
外温度が基準温度（例えば０℃）を超えているか否かに
ついて判断する。

そして室外温度が基準温度を超える場合には適温信号を
出力して、ステップＳ１４において室外ファン６を駆動
し、一方室外温度が基準温度以下の場合には、室外ファ
ン６を作動させずに暖房停止状態を維持する。なお上記
室外ファン６の駆動は、ステップＳ１５において室内温
度が基準温度以下となって暖房運転が再開されるまで継
続する。

上記実施例は、第１発明及び第２発明の両者を包含する
ものであるが、第１発明の特徴的な部分は、室外熱交換
器５への着霜量が基準量以下であって、室外温度が基準
温度を超える場合に、室外ファン６を駆動する点にある
。このようにすることによって、暖房運転時に室外熱交
換器５に付着した霜を、暖房運転の停止中に熔解するこ
とが可能となる訳で、その結果、暖房運転再開時の吹き
出し温度が上昇し、暖房能力を向上することが可能とな
る。つまり第７図に示すように、室外ファン６を駆動し
ない従来装置においては、吹き出し温度は運転時間の経
過と共に、次第に低下していくのに対し、室外ファン６
を駆動する場合には、霜の溶解した分だけ暖房能力が向
上することになるということである。またこのように室
外熱交換器５の除霜が行われる結果、デフロスト開始に
至るまでの暖房運転時間が長（なり、デフロスト頻度を
減少させ、充分な暖房運転時間を確保することが可能で
ある。なお上記のように室外ファン６の駆動を、室外温
度が基準温度を超える場合に限定しであるのは、室外温
度が基準温度以下の場合には、送風によって充分な除霜
効果が得られないためである。

そして第２発明においては、上記のような室外ファン６
の駆動に加えて、さらに室外熱交換器５への着霜量が基
準量を超える場合に、暖房運転停止中にデフロスト運転
を行うようにしである。このため、従来のように暖房運
転の続行が不可能になるほど着霜量が増大するに至って
からデフロストを行うのではなく、着霜量の少ない段階
で、上記暖房停止時間を利用して頻繁にデフロストを行
えることになる。したがって、デフロストに起因する暖
房停止時間を低減し、長時間にわたる暖房運転時間を確
保することができると共に、暖房運転能力を向上するこ
ともできる。また上記と同様に室外熱交換器への着霜量
が基準量以下であり、かつ室外温度が基準温度を超える
場合には、上記暖房運転の停止中に、室外ファンを駆動
するようにしであるので、上記第１発明と同様に室外フ
ァンによる霜の溶解が行え、再起動時の暖房能力の向上
とデフロスト運転頻度の減少とを図ることが可能となる
。

（発明の効果） 上記第１発明においては、室内蕩度の上昇による暖房運
転の停止時間を利用し、室外温度の所定条件下において
、室外ファンを駆動して除霜を行うようにしであるので
、再起動時の暖房能力を向上でき、また逆サイクル等に
よるデフロスト頻度を減少して省エネルギーを図ると共
に、長時間にわたる暖房運転時間を確保することが可能
である。

また上記第２発明においては、上記に加えさらに、室外
熱交換器５への着霜量が基準量を超えた場合に、室内温
度の上昇による暖房停止時間を利用してデフロストする
ようにしであるので、着霜量の少ない段階において頻繁
にデフロストを行うことが可能となり、このためデフロ
スト運転による暖房停止時間を減少させ、長時間にわた
る暖房運転時間を確保できることになる。また着霜量が
基準量以下である場合には、上記第１発明と同様に室外
ファンを駆動して除霜を行うようにしであるので、再起
動時の暖房能力の向上とデフロスト運転頻度の減少とを
図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のヒートポンプ式空気調和機の機能の
説明図、第２図はその全体構成の概略を示す説明図、第
３図は圧縮機等の作動を説明するための回路図、第４図
は室外熱交換器の着霜量の検出方法を説明するためのグ
ラフ、第５図は上記空気調和機の制御方法のフローチャ
ート図、第６図はその時の各機器の作動状態を経時的に
示す説明図、第７図はこの発明の効果の一例を説明する
ためのグラフである。 ５・・・室外熱交換器、６・・・室外ファン、１０・・
・室外サーミスタ、１１・・・ルームサーモ、１２．１
３・・・サーミスタ、１８・・・運転制御手段、１９・
・・デフロスト制御手段、２０・・・ファン制御手段、
２１・・・比較手段、２２・・・室内温度センサ、２３
・・・比較手段、２４・・・室外温度センサ、２５・・
・比較手段、２６・・・着霜量検出手段。 第２図 第３図 第４図 埼１」 第６図 第７図 片間　−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．室内温度を検出すると共に検出温度が基準温度を超
   えたときに暖房停止信号を発生する室内温度センサ（２
   ２）と、上記暖房停止信号の有無に従って暖房運転の停
   止と再起動とを行う運転制御手段（１８）とを有するヒ
   ートポンプ式空気調和機において、室外温度を検出する
   と共に検出温度が基準温度を超えたときに適温信号を発
   生する室外温度センサ（２４）と、上記暖房停止信号と
   適温信号とが出力されたときに室外ファン（６）を作動
   させるファン制御手段（２０）とを設けたことを特徴と
   するヒートポンプ式空気調和機。
2. ２．室内温度を検出すると共に検出温度が基準温度を超
   えたときに暖房停止信号を発生する室内温度センサ（２
   ２）と、上記暖房停止信号の有無に従って暖房運転の停
   止と再起動とを行う運転制御手段（１８）とを有するヒ
   ートポンプ式空気調和機において、室外熱交換器（５）
   への着霜量を検出すると共に検出着霜量が基準量を超え
   たときにデフロスト信号を発生する着霜量検出手段（２
   ６）と、室外温度を検出すると共に検出温度が基準温度
   を超えたときに適温信号を発生する室外温度センサ（２
   ４）と、上記暖房停止信号とデフロスト信号との出力に
   よってデフロスト機能を作動させるデフロスト制御手段
   （１９）と、上記暖房停止信号と通温信号とが出力され
   、かつ上記デフロスト信号が出力されないときに室外フ
   ァン（６）を作動させるファン制御手段（２０）とを設
   けたことを特徴とするヒートポンプ式空気調和機。