JPS6179959A - ヒ−トポンプ式空気調和装置 - 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） 本発明はヒートポンプ式空気調和装置の改良に関し、特
に暖房時に熱源側熱交換器に成長した霜を除霜する除霜
時間の短縮化対策に関する。

〈従来の技術） 従来より、この種のヒートポンプ式空気調和装置として
、例えば特開昭５４−１６４０５３号公報に開示さ机る
ように、圧ｍｓを回転数制御Ｉ　（能）Ｊ制ｗＪ）する
インバ〜りと、熱源側熱交換器の着霜を検出する着霜検
出器とを備え、暖房時に６ける着霜時には冷媒循環系統
を四路切換弁により暖房サイクルとは逆サイクル（除霜
サイクル）に切換えるとともに、圧縮機を上記インバー
タで最高回転故に駆動することにより、除霜能力を増大
させて、熱源側熱交換器での除霜時間を短縮するように
したものが知られている。

（発明が解決しようとりる問題点） ところで、運転能力アップのため１つの冷媒循環系統に
対して複数台の圧縮機を備える場合、その全てをインバ
ータで能力制御しようとすると、インバータの容量、特
にパワートランジスタの電流許容値を大きくする必要が
生じてコスト高１機器の大型化等をＩＥ　＜ことから、
一部の圧縮機のみをインバータで能力制御するとともに
、残りを商用電源で能力固定に駆動して、機器の低コス
ト性。

コンパクト性を確保するのが望ましい。

しかるに、その場合、除霜時における圧縮機の運転は上
記と同様に一部がインバータで商用周波数に相当する能
力よりも高い高能力で行われるものの、残りは商用周波
数に相当する中能力で行われる関係上、残りの圧縮機の
能力を十分に発揮することなく除雪が行われることにな
り、除霜時間の短縮がさほど効果的でない。

本発明者等は斯かる点に鑑み、除霜時における除霜サイ
クル中の諸量を仔細に計測したところ、第３図に示すよ
うに、冷媒の高圧が暖房時に比べて大きく低下すること
、および低圧も若干低下することから、冷媒の比体積が
増大するとともに、冷媒の高低圧力差が小さくなり、そ
の結果、図に破線で示す如く圧縮機を駆動するモータへ
の供給電流（インバータの出力電流）が大きく減少する
ことを見出し、このことにより除霜時には全ての圧Ｍ機
をインバータで高能力に制御しても、インバータの破損
を招くことなく除霜時間をより効果的に短縮できること
を知悉した。そのため、本発明の目的は、上記の如く暖
房時に複数台の圧縮機のうち一部をインバータで能力制
御し、他を商用電源で能力固定に＄す御するものにおい
て、除霜時には全ての圧縮機をインバータで高能力で運
転することにより、インバータの低コスト性、コンパク
ト性を確保しつつ除霜時間をより効果的に短縮すること
にある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、圧縮機
と、四路切換弁と、空調負荷側熱交換器と、膨張機構と
、熱源側熱交換器とで冷媒循環系統を形成するヒートポ
ンプ式空気調和装置において、上記圧縮機を、暖房時に
インバータにより能力制御される第１の圧縮機と暖房時
に商用電源により駆動される能力固定の第２の圧縮機と
で構成するとともに、上記熱源側熱交換器の着霜を検出
する着霜検出手段と、該着霜検出手段の出力を受け、冷
媒循環系統を暖房サイクルとは逆サイクルに切換えると
ともに、１記第１および第２の圧ｗｒｍを共にインバー
タで商用周波数に相当する能力よりも高い能力に制御す
る除霜運転制御手段とを備える構成としたものである。

（作用） 以上により、本発明では、１台の圧ｗ６機に対するイン
バータからの出力電流圃が大きい暖房時には複数台の圧
縮機のうち一部のみがインバータで能力制御され、残り
が商用電源で能力固定に駆動されることによって、イン
バータの出力電流直が小さく抑えられるとともに、一台
の圧縮機に対するインバータからの出力電流値が小さく
なる除霜時には全ての圧Ｗ＋　Ｉｆｆがインバータで能
力制御されることによって、インバータの焼損を）８く
ことなく除震時間がより効果的に短縮されるのでおる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図において、（１ａ）および（１ｂ）は相互に並列
に接続された第１および第２の圧縮機、（２）は四路切
換弁、（３）は室内に配設され送風ファン（３ａ）を有
する空調負荷側熱交換器、（４）は膨張機構、（５）は
室外に配設され送風ファン（５ａ）を右する熱源側熱交
換器、（６）はアキュムレータであって、法名機器（１
）〜（６）は冷媒配管く７）・・・により冷媒循環可能
に接続されて冷媒循環系統（Ａ＞が形成されており、暖
房時には四路切換弁（２〉を実線の如く切換えて冷媒循
環系統（Ａ）を暖房サイクルにし、冷媒を実線矢印の如
く循環させることにより１．ｖｉ発光器して作用する熱
源側熱交換器（５）で外気から吸熱した熱量を凝縮器と
して作用する空調負荷側熱交換器（３）で室内空気に放
熱することを繰返して、室内を暖房するとともに、冷房
時および除霜時には四路切換弁（２）を破線の如く切換
えて冷媒循環系統（Ａ＞をｒ＠房サイクルとは逆サイク
ル（つまり冷房サイクル又は除霜サイクル）にし、冷媒
を破線矢印の如く循環させることにより、熱量の授受を
上記とは逆にして室内を冷房したり、熱源側熱交換器（
５）に成長した霜を除霜するようになされている。

また、（１０）は上記第１の圧縮機（Ｉａ　）を単独で
、又は２台の圧縮機（１ａ）、（１ｂ）を同時に能力Ｉ
ｌｌ　ｌｉｔするためのインバータ、（１１）は該イン
バータ（１０）の駆ｌｌ源であるとともに第２の圧縮機
（１ｂ）の駆動源となる商用電源、（１２）は熱源側熱
交換器（５）での着霜を検出するディアイサよりなる曽
霜検出手段であって、該竹霜検出手ｒ９．（１２＞の着
霜検出信号は上記２台の圧縮機（１ａ　＞、　　（１ｂ
　）を運転制御する制御回路（１３）に入力されている
。尚、上記インバータ（１０）は、冷房時および暖房時
には室温と室温設定鳴との備差に応じた周波数信号を出
力するとともに、暖房時における除霜時には商用周波数
よりも高い高周波数信号を出力するように構成されてい
る。

次に、上記制御回路（１３）の内部構成を第２図に示す
。同図において、（ＭＣＩ）はインバータ（１０）から
の周波ｖ！ｉｔ＝号に基づいて駆動される第１の圧縮線
用モータ、（ＭＣ２）は商用電源（１１）からの給電に
より駆動される第２の圧縮機用モータである。

また、（３Ｘ）は切換スイッチ（１４）の送風位置およ
び温調位置時にＯＮ作動する送風・温調リレー、（５２
Ｆ＋　）は該送風・温調リレー（３Ｘ）のＯＮ作動時に
０Ｎｆｔ：動可能となる室内ファンリレー、（１５）は
２極の冷／暖切換スイッチ、（１６）は室温が室温設定
値未満のときにＣ０ＬＤ端子側に切換わり、室］ｉ２定
値以上のときにＨＯＴ端子側に切換ねる温度スイッチで
ある。

さらに、（５２Ｆｏ）は冷房時および暖房時つまり上記
冷／暖切換スイッチ（１５）の暖房側切換時に温度スイ
ッチ（１６）がＣ０ＬＤ端子側にあるとき、および冷／
暖切換スイッチ（１５）の冷房側切換時に温度スイッチ
（１６）がｌ−１０７端子側にあるときにＯＮ作動可能
となる室外送風ファンリレー、（５２Ｇ＋　）は同様に
上記冷房時および暖房時にＯＮ作動可能となる第１の圧
縮機モータリレー、（１０Ｘ）は該第１の圧縮機モータ
リレ＝（５２Ｃ＋　）の０Ｎｆｌ：動時にその常閉接点
（５２Ｃ＋　　−ｚ　）の開成に基づいてＯＮ作動する
圧縮機の同時起動防止用の遅延タイマ、（５２Ｃ２）は
該遅延タイマ（１０Ｘ）のタイマ時間後にその常閉接点
（１０Ｘ−＋）が閉じるとＯＮ作動可能となる第２の圧
縮機モータリレーであって、上記第１の圧縮機モータリ
レー（５２Ｃ＋　）は第１の圧縮機モータ（ＭＣ＋　）
の給電回路にその常閉接点（５２Ｃ＋　−＋　）が介設
されているとともに、第２の圧縮はモータリレー（５２
Ｇ２）は第２の圧縮機モータ（ＭＣ２）の商用電源（１
１）からの給電回路にその常閉接点（５２Ｃｚ　−＋　
）が介設されている。よって、暖房時には第１の圧縮機
モータリレー（５２Ｇ＋　）のＯＮ作動により第１の圧
縮機モータ（ＭＣ＋）をインバータ（１０）で回転数制
御して第１の圧縮機（１ａ）を能力制御するとともに、
第２の圧縮機モータリレー（５２Ｃ２）のＯＮ作動によ
り第２の圧縮機モータ（ＭＣｚ）を商用電源（１１）で
駆動して第２の圧縮ｎ（１ｂ）を能力固定に運転するよ
うに構成されている。

加えて、（２０Ｓ）は冷／暖切換スイッチ（１５）の冷
房側切換時にＯＮ作動して四路切換弁（２）を破線の如
く切換える四路切換電磁弁、（２３ＤＸ＞は冷／暖切換
スイッチ（１５）の暖房側切換時に上記着霜検出手段（
１２）からの着霜検出信号を受けるとＯＮｆ￥シＪする
着霜検出リレーであって、上記四路ｌ１７Ｊ撲電磁弁（
２０８＞の給電回路には着霜検出時に四路切換電磁弁（
２０８）をＯＮ作動させて冷媒循環系統（Ａ）を除霜サ
イクルに切換える常閉接点＜２３ＤＸ−＋　）がｆ＋−
設されているとともに、室外ファンリレー（５２ＦＯ）
の給電回路には着霜検出時に該室外ファンリレー（５２
Ｆｏ）を○ＦＦ作動させる常閉接点（２３ＤＸ−２）が
介設され、同様に第２の圧縮機モータリレー（５２Ｃ２
）の給電回路には着霜検出時に該第２の圧縮機モータリ
レー（５２Ｃ２）をＯＦＦ作動させて第２の圧縮機＜Ｍ
Ｃｘ　）の商用電源（１１）による駆動を停止させる常
閉接点（２３ＤＸ−３）が介設されている。また、（２
３ＤＹ）は上記着霜検出リレー（２３ＤＸ＞のＯＮ作動
時にその常閉接点（２３ＤＸ−４）の開成によりＯＮ作
動する着霜検出反応リレー、（５２Ｃ３）は該着霜検出
反応リレー（２３ＤＹ）の常閉接点（２３ＤＹ−＋　）
の開成と第２の圧縮機モータリレー（５２Ｃ２）の常閉
接点（５２Ｃ２−２）の開成とに基づいてＯＮ作動する
第２の圧縮襞モータ切換リレーであって、上記インバー
タ（１０）から第２の圧縮機モータ（ＭＣｚ）に周波数
悟りを給電するよう形成せしめた給電回路（２０）の途
中には、該第２の圧縮機モータ切換リレー（５２Ｃ３）
の常閉接点（５２Ｃ３−＋　）が介設されている。よっ
て、暖房時における熱源側熱交換器（５）の′ｒ５霜検
出時には、着霜検出リレー（２３ＤＸ）のＯＮ乍勤に基
づき四路切換電磁弁（２０３＞をＯＮ作動させて四路切
換弁（２）を破線の如く切換え、冷媒＠環系統（Ａ＞を
暖房サイクルとは逆サイクル（除霜サイクル）にし、且
つ室外ファンリレー（５２Ｆｏ）をＯＦＦ作動させて熱
源側熱交換器（５）の送風ファン（５ａ）を停止すると
ともに、第２の圧縮機モータリレー（５２Ｃ２）をＯＦ
Ｆ作動させて商用電源（１１）による第２圧ｗ１機モー
ク（ＭＣｚ）の駆動を停止したのら、第２の圧縮機モー
タ切換リレー（５２Ｃ３）をＯＮ作動させて該第２の圧
縮機モータ（ｔ’１４ｃ２）を高周波数信号出力中のイ
ンバータ（１０）で駆動することにより、第１および第
２の圧縮機モータ（ＭＣ＋　＞、（ＭＣ２）つまり２台
の圧縮機（Ｉａ　）、　　（１ｂ　）を共にインバータ
（１０）で商用周波数に相当する能力よりも高い能力に
υｊ御するようにした除霜運転制御手段（３０）を構成
している。

尚、室内ファンリレー（５２Ｆ＋　）の給電回路には着
霜検出反応リレー（，２３Ｄ　Ｙ　”Ｉの常閉接点＜２
３ＤＹ−２）が介設されていて、除霜時には空調負荷側
熱交換器（３）の送風７７ン（３ａ）を停止するように
なされている。また、第３図中、（３Ｘ−１）は送風・
温調リレー（３ｘ）の自己保持用の常閉接点である。

したがって、上記実施例においては、暖房時には第１の
圧縮Ｉ幾モータリレー（５２Ｃ＋　）のＯＮ作動に基づ
いて第１の圧縮機モータ（ＭＣ＋）がインバータ（１０
）により回転数制御されて、第′１の圧縮機（１ａ）の
みが能力制御され、残りの第２の圧縮機（１ｂ　）は第
２の圧縮機モータリレー（５２Ｃ２）のＯＮ作動により
第２の圧縮機モータ（ＭＣ２）が商用電源（１１）で駆
動されて能力固定となるので、インバータ（１０）の容
量は第１の圧縮機（１ａ）を回転数＄制御するのに十分
な容量でよく、よって−ｒンバータ（１０）を低コスト
で小型のものに選定することができる。

しかも、上記暖房時における熱源側熱交換器（５）の除
霜時には、インバータ（１０）から最高周波数信号が出
ノｊされて第１の圧縮１段（１ａ）が最高［ｊヒカに駆
動されるものの、該インバータ（１０）の出力電流圃が
酸受して容量に余浴が生じるとともに、第２の圧縮機モ
ータ切換リレー（５２Ｃ３）のＯＮ作動に基づき第２の
圧縮機モータ（ＭＣ２）が上記インバータ（１０）によ
りその余裕容量の範囲内で最高回転数に駆動されて、そ
の能力が商用周波数に相当する中能力から最高能力に増
大するので、インバータ（１０）の出力電流１直は最大
間を越えずにその焼損を招くことなく除霜能力が増大し
て、熱源側熱交換器（５）での除霜が短い除霜時間でも
って効果的に行われることになる。

尚、上記実施例では、冷媒循環系統（Ａ）に備える２台
の圧縮機（１ａ）、（１ｂ）を並列に接続したが、直列
に接続してもよいのは勿論のこと、圧縮機の台数は２台
に限らず３台以上の複数台であってもよい。また、本発
明は冷暖房′！４置に限らず、少なくとも暖房機能を備
えたものであればよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のヒートポンプ式空気調和
装置によれば、除霜時には、暖房時にインバータで能力
制御される第１の圧縮機と商用電源により能力固定に駆
動される第２の圧縮機とが共にインバータにより商用周
波数に相当する能力よりも高い能力に制御されるので、
上記インバータを小容最で小型のものに選定しつつ熱源
側熱交換器の除霜をより短い除霜時間でもって効果的に
行うことができ、よって機器の低コスト化、小型化を図
りつつ除霜能力の向上を顕著に図ることができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図【よ冷媒配管系銃
図、第２図は制御回路の内部構成を示す電気回路図、第
３図は除霜時における冷媒の高圧、低圧およびインバー
タの出力電流の特性を示す図である。 （１ａ）・・・第１の圧縮機、（１ｂ）・・・第２の圧
ｅＩｉｉｔｊｍ、（２）・・・四路切換弁、（３）・・
・空調負荷側熱交換器、（４）・・・膨張機構、（５）
・・・熱源側熱交換器、（Ａ）・・・冷媒循環系統、（
１０）・・・インバータ、（１１）・・・商用電源、（
１２）・・・着霜検出手段、（３０）・・・除霜運転＄
り御手段。 口臆早ミ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　圧縮機（１）と、四路切換弁（２）と、空調負
   荷側熱交換器（３）と、膨張機構（４）と、熱源側熱交
   換器（５）とで冷媒循環系統（Ａ）を形成するヒートポ
   ンプ式空気調和装置において、上記圧縮機（１）を、暖
   房時にインバータ（１０）により能力制御される第１の
   圧縮機（１ａ）と暖房時に商用電源（１１）により駆動
   される能力固定の第２の圧縮機（１ｂ）とで構成すると
   ともに、上記熱源側熱交換器（５）の着霜を検出する着
   霜検出手段（１２）と、該着霜検出手段（１２）の出力
   を受け、冷媒循環系統（Ａ）を暖房サイクルとは逆サイ
   クルに切換えるとともに、上記第１および第２の圧縮機
   （１ａ）、（１ｂ）を共にインバータ（１０）で商用周
   波数に相当する能力よりも高い能力に制御する除霜運転
   制御手段（３０）とを備えたことを特徴とするヒートポ
   ンプ式空気調和装置。