JPS6325271B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヒートポンプ式冷暖房機に関するもの
で、低外気温下の暖房運転時に室外熱交換器に発
生した霜を短時間に除霜すると共に、圧縮機への
液バツクを防止する事を目的とする。

従来のヒートポンプ式冷暖房装置は第４図に示
す如く、圧縮機１、室内熱交換器２、冷暖用絞り
装置３、暖房用絞り装置４、室外熱交換器５、四
方弁６、アキユームレータ７を順次配管接続され
ていた。８および９は逆止弁、１０および１１は
送風機である。暖房運転時、圧縮機１を出た冷媒
ガスは実線矢印にて示すように、室内側熱交換器
２で凝縮放熱した後に逆止弁８、暖房圧絞り装置
４を経て室外熱交換器５へ流入する。そして室外
空気から吸熱し蒸発した後、四方弁６、アキユー
ムレータ７を経て圧縮機１に吸入される。

このようなヒートポンプ式冷暖房装置は一般に
除霜制御装置（図示せず）を有しており、低外気
温時に室外熱交換器５に霜が発生し暖房能力が低
下すると、除霜制御装置により四方弁６を逆転
し、圧縮機１からの高温の冷媒ガスを室外熱交換
器５へ流す、いわゆる逆サイクルホツトガスデフ
ロスト方式が採用されていた（図中点線矢印）。

この逆サイクルホツトガスデフロスト方式は次
のような欠点を有していた。暖房運転中における
ヒートポンプ式冷暖房装置内の冷媒の分布を考え
てみると、暖房運転時に凝縮器となる室内熱交換
器２には凝縮した液冷媒が常に存在している。ま
た第４図において、室内熱交換器２と暖房用絞り
装置４を結ぶ配管１２中にも同様に液冷媒が存在
しており、両者を合せると全封入冷媒量の20〜40
％近くが液状冷媒として高圧配管中に存在する事
になる。ところが暖房運転から除霜運転へ四方弁
６が切替ると室内熱交換器２は低圧側となり、暖
房運転時に室内熱交換器２内に存在した液冷暖は
一気に圧縮機１に吸入されるため液圧縮を招き易
く、圧縮機の寿命に悪影響を及ぼしていた。ま
た、圧縮機１内に多量の液冷媒が流入するため
に、圧縮機１が冷却される。そのため圧縮機１の
吐出冷媒ガス温度が低下し、四方弁６を経て室外
熱交換器５に流入する冷媒温度と霜層との温度差
が減少し、除霜時間が長くなつていた。

本発明は着霜を伴なう暖房運転下における高圧
側の液冷媒はそれ自身が35℃程度の温度を示して
おり、室外熱交換器５表面の霜の温度（−10℃）
に対して相当の温度差を有している事に着目した
もので、除霜開始直前に前述の高圧側液冷媒を室
外熱交換器５に流入させる事により高圧側液冷媒
の持つ熱エネルギを除霜に利用し除霜時間を短縮
すると共に、四方弁を切替え直後の室内熱交換器
から圧縮機への液バツクを解消し寿命に好影響を
もたらすものである。

以下本発明の一実施例について第１図〜第３図
に基づいて説明する。

尚、従来例と同一部品は同一番号にて示す。

第１図は本発明の一実施例を示す冷凍サイクル
の構成である。従来例と大きく異なる点は、暖房
用絞り装置と並列に電磁弁１３を設置している事
である。１４は室外熱交換器５の着霜を検出し除
霜開始信号および除霜終了信号を出力する着霜検
出手段である。第２図は本発明の一実施例を示す
電気回路であり、電源１５、着霜検出手段１４、
四方弁６、電磁弁１３の相互関係を表わしてい
る。１６は室外熱交換器５の温度を検出する感温
筒で、ベローズ１７を介して除霜開始時に閉止す
る接点１９を動かす。１９は前記接点１８に直列
に設けられたタイマで、タイマ１９が通電される
と同時に閉止し一定時間経過後開開動作する接点
２０と、タイマ１９が通電されて一定時間経過後
開動作しタイマ１９の通電が停止されると閉止す
る接点２１とを有している。２２は電磁弁１３を
駆動するリレーであり通電されると閉止する接点
２３を有している。四方弁６と前記接点２１との
直列回路と並列に前記リレー２２との接点２０の
直列回路が設けられている。電磁弁１３と接点２
３の直列回路が、接点１８に対しタイマ１９と並
列に接続されている。２４は接点１８と直列に接
続されたリレーで、常閉接点２５，２６を有して
いる。接点２５，２６はそれぞれ室内送風機１
０，１１に直列に接続されている。１は圧縮機で
ある。

以上の構成において本発明の動作を説明する。
暖房運転時、圧縮機１を出た吐出冷媒ガスは四方
弁６を経て室内熱交換器２内で凝縮し、逆止弁
８、暖房用絞り装置４、室外熱交換器５、四方弁
６から圧縮機１に戻る（実線矢印）。この時電磁
弁１３は閉止している。すなわち、第２図で接点
１８が開いているため電磁弁１３は通電されな
い。

次に外気温が低下して室外熱交換器５に着霜が
生じ発達してくると、感温筒１６の検出温度が低
下し始め、設定温度に達すると接点１８が閉止す
る。

従つてタイマ１９が通電され、接点２０が閉止
されリレー２２が通電され接点２３が閉止し電磁
弁１３が開動作する。また同時にリレー２４も通
電され送風機１０，１１が停止する。タイマ１９
の通電開始後一定時間は接点２１は閉止してお
り、四方弁６の通電は持続し暖房運転状態が維持
される。

この時の冷媒の流れは第１図の一点鎖線矢印に
示す如く、暖房用絞り装置４を通らず電磁弁１３
を通る。従つて室内熱交換器２と室外熱交換器５
の間の絞り作用がほとんどなくなり、系内の冷媒
循環量は飛躍的に増大する。そのため電磁弁１３
が開動作する直前に室内熱交換器２内および配管
１２内に存在した35℃前後の液冷媒は、電磁弁１
３を介して室外熱交換器５内へ急激に流入する。
この室外熱交換器５に流入した液冷媒は低温の霜
に対し高い温度であり、液冷媒から霜へ顕熱の移
動が生じる。この顕熱の移動は厚い霜層の最下層
と室外熱交換器５のフインやパイプ表面との間に
水膜を生じさせる。一般に霜層の形成過程では層
内に多くの空〓が生じ霜層の熱伝導率を著しく低
いものにしている。そしてこの低い熱伝導率は除
霜時間を長くする一原因ともなつている。本発明
の構成によれば、前記電磁弁１３から室外熱交換
器５に流入した高温の液冷媒により生じた前述の
水膜が、霜内の空〓に浸透し、霜層の熱伝導率を
高める作用をする。以上述べたように、高温の液
冷媒は室外熱交換器５を通過する過程で放熱作
用、すなわち補助的除霜を行ないながら室外熱交
換器５の出口配管２７に達する。この液冷媒が室
外熱交換器５を通過するには略一定の時間を要す
る。着霜検出手段１４内のタイマ１９の時間設定
は、前記液冷媒が電磁弁１３を通過して長くとも
四方弁６の直前に達するまでの所要時間が設定さ
れている。

以上述べたような補助的除霜がタイマ１９に通
電後一定時間行なわれると、接点２０および２１
が開動作し四方弁６およびリレー１３への通電は
停止され、四方弁６は暖房運転から除霜運転に切
替わり、同時に電磁弁１３はリレー接点２３の開
動作により閉止される。この後は従来の逆サイク
ルホツトガスデフロストと同様な冷媒の流れ（点
線矢印）によつて主たる除霜を行なうが、従来の
方法と比較して次の点で大きな差異を有してい
る。すなわち、従来は四方弁６の切替時に室内熱
交換器２内の液冷媒は圧縮機１内に急激に流入し
ていたが、本発明では前述の補助的除霜作用によ
り、室内熱交換器２内の液冷媒は電磁弁１３と室
外熱交換器５と四方弁６とを結ぶ配管系路中に移
動している。従つて四方弁６が除霜位置に切替わ
つた時は室内熱交換器２内には液冷媒が無く、圧
縮機１への液バツクは全く生じない。そのため液
バツクによる圧縮機１の冷却が生ぜず、除霜運転
中の圧縮機吐出冷媒ガス温度を高く維持できる。
従つて前述の補助的除霜作用による霜層の熱伝導
率向上との相乗作用により除霜時間が短縮化でき
る。

第３図はタイマ１９、電磁弁１３および四方弁
６の動作関係を簡単に示したもので、T₁が補助
的除霜時間、T₂が主たる除霜時間、T₃が総除霜
時間であり、前述の相乗作用すなわちT₁，T₂の
相乗作用により総除霜時間T₃が従来の除霜時間
より著しく短縮できる。

以上説明したように、本発明のヒートポンプ式
冷暖房装置は、着霜検出手段１４が除霜開始信号
を出力する直前に室内側熱交換器２内に存在した
高温の液冷媒を、除霜開始とともに一定時間室外
熱交換器５内に流入させる事により補助的除霜を
行い、霜層の熱伝導率を高める事で室内熱交換器
２内の液冷媒が有していた熱エネルギの有効利用
をはかる事ができる。更に、室内熱交換器２内に
存在した液冷媒が室外熱交換器５内に流入してか
ら一定時間経過後に四方弁６が暖房から除霜に切
替えられるため、四方弁６切替時に室内熱交換器
２内に液冷媒が存在せず、圧縮機１への液バツク
が生ぜず圧縮機１の耐久性を向上できる。したが
つて圧縮機１の吐出冷媒ガス温度を高く維持で
き、前述の霜層の熱伝導率向上との相乗効果によ
り除霜時間を著しく短縮できるという多大な効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のヒートポンプ式冷暖房装置の
一実施例を示す冷媒回路図、第２図は上記ヒート
ポンプ式冷暖房装置の電気回路図、第３図は構成
要素の動作関係図、第４図は従来のヒートポンプ
式冷暖房装置の冷媒回路図である。 １……圧縮機、２……室内熱交換器、３，４…
…絞り装置、５……室外熱交換器、６……四方
弁、１３……電磁弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧縮機、室内熱交換器、絞り装置、室外熱交
   換器、四方弁を順次配管接続して形成されたヒー
   トポンプ冷媒回路と、前記絞り装置に並列に設け
   た電磁弁と、前記室外熱交換器の着霜を検出する
   着霜検出手段と、前記着霜検出手段の出力を受け
   て計時動作を開始するタイマーと、前記着霜検知
   手段の出力を受けて前記電磁弁を開く電磁弁駆動
   手段と、前記タイマーの計時終了出力を受けて前
   記四方弁を暖房運転から除霜運転に切換えると同
   時に前記電磁弁を閉じる弁切換え手段とを設けた
   ヒートポンプ式冷暖房装置。