JPS63290370A - 空気調和装置の除霜運転制御装置 - 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、空気熱源のヒートポンプ式空気調和′＠首に
おいて、熱交換器表面の着霜を除去する除霜運転制御装
置〜に関するものである。

（従来の技術） 一般に、各種集合住宅などに設けられ、空気を熱源とす
るヒートポンプ式空気調和装置は、圧縮機に四方向切換
弁を介して室内熱交換器、膨張弁及び室外熱交換器が順
に冷媒配管で接続されて成り、暖房サイクルｎ；ｙにお
いては、圧縮機でｒ「縮された吐出冷媒を室内熱交換器
に供給して凝縮し、室内空気と熱交換した後、膨張弁を
介して室外熱交換器に供給し、該室外熱交換器で蒸発さ
せて室外空気と熱交換し、再び上記圧縮機に戻して圧縮
し、室内の空気調和を１゛夏っている。

上記空気調和装置において、暖房サイクル時に蒸発器と
なる室外熱交換器は表面温度が０℃以下になるので、該
熱交換器表面に着霜する場合があり、この着霜で熱交換
率が悪化することになる。

そこで、実開昭５０−５９５８す公報に開示されている
ように、室外熱交換器にデフロストセンサを設けて着霜
を検出し、この着霜時に除霜運転制御手段が暖房サイク
ルから冷房サイクルに切換えると共に、室外熱交換器の
室外ファンを停止して除霜運転を開始し、除霜終了後に
除霜運転を終了して暖房運転に戻すようにしている。

（光用が解決しようと１６問題点〉 上述した空気調和装置における除霜運転は、従来１．Ｆ
配室外熱交換器に設けた温度センサが予め設定した設定
値になると終了し、再び暖房運転を開始している。イし
て、この設定値は、ｌ！！房運転と除霜運転とを繰り返
し、着霜の融は残りや残留ドレンが室外熱交換器のフィ
ン上に再凍結して氷が次第に堆積しないＪ、うに試験的
に決定されていた。

この除霜運転において、従来、着霜が融解してドレンと
なって落下するまでの該着霜の変態について何ら考慮さ
れておらず、圧縮機を継続運転して吐出冷媒を室外熱交
換器に供給し続けていた。

しかし、これでは冷媒が除霜に寄与しないときまで圧縮
機を馴初することになり、無駄なエネルギを浪費してい
るという問題があった。

本発明は、斯かる点に鑑み、除霜期間が４霜の融解＋Ｉ
ＩＪ間とドレン落下期間とに大別できる点に着目し、冷
媒が除霜に寄与する融解期間のみ圧縮機を通常運転する
ことにより、省エネルｒ化を図ることを目的とするもの
である。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明が講じた手段は、第
１図及び第３図に示すように、圧縮機（２）と、室内熱
交換器（４）と、膨張機構（８）と、室外熱交換器（９
）とを冷媒配管〈５）で順次接続して成る冷媒回路（１
２）を備えている。

そして、暖房運転時に上記室外熱交換器（９）の着霜状
態を検出する着霜検出手段を設けている。

更に、該６霜検出手段の出力を受け、上記室外熱交換器
く９）の着霜時に除霜運転を開始し、除霜終了時に該除
霜運転を終了して暖房運転に戻るように制御する除霜運
転制御手段（２２）を設けた空気調和装置の除霜運転制
御装置を前提としている。

そして、上記除霜運転時に上記室外熱交換器（９）の着
霜の融解終了状態を検出する融解終了検出手段（２３）
を設けている。加えて、該融解終了検出１段（２３）の
出ノ】を受け、着霜の融解終了後は上記圧縮機（２）を
強制的に低容量運転ないし停止させるように制御する圧
縮機容量制御　、手段（２５）を設４Ｊた構成としてい
る。

本発明の最大の特徴は着霜の融解終了を検出して圧縮機
（２）を低容量運転ないし停止することにある。寸なわ
ら、本発明考は除霜開始後の着霜の変態について解明し
、除霜期間の前Ｙ分は着霜の融解が行われる融解１す」
間に、後半部は着霜のドレンが落下するドレン落下期間
に成っていることが判明した。更に、このドレン落下期
間においては、冷媒がドレン落下に何ら寄与しない点ま
で解明し、上記ドレン落下期間には室外熱交換器（９）
への冷媒供給を停止又は低減するようにしている。

（作用） 上記構成により、本発明では、暖房運転時に着霜検出手
段が室外熱交換器（９）の着霜を検出すると、除霜運転
υ１一手段〈２２）が除霜運転を開始し、室外熱交換器
（９）に圧縮機（２）の吐出冷媒を供給する。この冷媒
により、Ｌ配室外熱交換器（９）の着霜は付着面より融
解する。

イして、この除霜運転開始後、融解終了検出手段（２３
）が着霜の融解終了状態を検出し、着霜がドレン落下期
間に移ると、圧縮機容量ｖ１陣り段（２５）が圧縮機（
２）を停止又は似寄８運転させ、室外熱交換器（９）の
冷媒供給を停止又は低減させるようにしている。これに
より、無駄な１ネルギの浪費を防止することができ、省
エネルギ化を図ることができる。また、圧縮機（２）を
低容量運転させると、暖房運転再開時の立上りを良好な
ものとづることかできる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図に示すように、（１）は空気を熱源とするヒート
ポンプ式空気調和装置であって、集合住宅などに設置さ
れている。（２）は該空気調和装置（１）の圧縮機であ
って、冷媒を圧縮して吐出しており、該圧縮機（２）に
は四方向切換弁（３）を介して室内熱交換器（４）が冷
媒配管（５）で接続されている。該室内熱交換器（４）
には室内ファン（６）が設けられ、該室内ファン（６）
にモータ（７）が連結されており、該熱交換器（４）が
室内空気と熱交換して室内に空調空気を送っている。

更に、上記室内熱交換器（４）には膨張機構で゛ある膨
張弁（８）を介して室外熱交換器〈９）が冷媒配管（５
）で接続され、該室外熱交換器（９）には室外ファン（
１０）が設けられると共に、室外ファン（１０）にモー
タ（１１）が連結されており、該熱交換器（９）が室外
空気と熱交換している。そして、該室外熱交換器（９）
は上記四方向切換弁（３〉を介して、Ｆ配圧縮機（２〉
に接続されてピー１−ポンプ式冷媒回路（１２）を構成
している。

上記室内熱交換器（４）と室外熱交換器（９）とは冷房
運転時には室内熱交換器（４）が蒸発器に、室外熱交換
器（９）が凝縮器に成り、逆に、Ｉ］Ｊ！房運転時には
室内熱交換器〈４〉が凝縮器に、室外熱交換器（９）が
蒸発器に成る。そして、冷房運転時においては、上記圧
縮機（２）で圧縮された吐出冷媒は室外熱交換器（９）
で凝縮して該熱交換器（９）が外気に排熱する一方、凝
縮した冷媒は膨張弁（８）で膨張した後、室内熱交換器
（４）で蒸発して該熱交換器（４）が冷房空気を室内に
供給しており、この蒸発した冷媒は圧縮機（２）で再び
圧縮されることになる。また、Ｉ！Ｉ房運転時において
は、冷房時の逆であり、圧縮機（２）の吐出冷媒は室内
熱交換器（４）で凝縮して暖房空気を室内に供給する一
方、凝縮した冷媒は膨張弁（８）で膨張した後、室外熱
交換器（９）で蒸発して外気より採熱し、再び圧縮機（
２）で圧縮されることになり、冷媒リイクルと＠房すイ
クルとを可逆運転している。

上記空気調和装置（１）の室外熱交換器（９）において
、蒸発器となる暖房運転時に該熱交換器（９）表面が０
℃以下になり、着霜が生じるので、除霜運転制御Ｓ！置
（２１）が設けられている。該除霜運転制御装置（２１
）は、図示しないデフロストセンサ（着霜検出手段）が
設けられると共に、除霜運転制御手段（２２）が設番ノ
られて成り、該除霜運転制御手段（２２）は、上記室外
熱交換器（９）のＭＷ状態を検出するデフロストセンサ
の出力により、上記四方向切換弁（３）を切換えて上記
冷媒回路（１２）を暖房サイクルから冷媒ザイクルに切
換えると共に、室外ファン（１０）を停止して除霜運転
を開始゛する一方、除ａ終了時に該除霜運転を終了して
ＢＪｉ房運転に戻すように１．ＩＪ　ａｌｌしている。

また、上記除霜運転ｔ、ＩＩ御装置（２１）は、る霜の
融解終了検出手段（２３）、ファン強制運転制御手段（
２４）及び圧縮機容量υＩｔｉ１手段（２５）を備えて
おり、しかも、該除霜運転制御Ｉ装置ａ！（２１）は、
第２図に示づように、除霜ＩＪ間△ｔｅを融解期間Δｔ
ｍとドレン落下期間Δｔｄとに区分し、上記融解終了検
出手段（２３）が着霜の融解終了時期ｔｒを検出してい
る。該融解終了検出手段（２３）は、第３図及び第４図
に示すように、上記室外熱交換器（９）のパイプ（９ａ
）に連接されたフィン（９ｂ）にサーミスタ（２６）が
バンド（２７）によって取付けられて成り、該サーミス
タ（２６）がフィン（９ｂ）の温度を検出して温度信号
を出力している。この１３号により上記ファン強制運転
１ＩＩＩＩす１１手段（２４）は、サーミスタ（２６）
の検出温度、つまり、フィン（９ｂ）温度が０℃以上に
なると、融解終了時１１１ｔｆが検出され、室外ファン
（１０）のモータ（１１）に駆動Ｇｉ号を出力して該フ
ァン（１０）を強運転して室外熱交換器（９）に送風す
ると同時に、上記圧縮機容量制御手段（２５）は、圧縮
機（２）に停止信号又は低容量信号を出力して該圧縮機
（２）を停止又は低容量運転させるようにしている。こ
の制御信号により融解期間Δ■においてはファン（１０
）が停止し、圧縮機（２）が通常回転する一方、ドレン
落下期間Δｔｄにおいてはファン（１０〉が弾送風し、
圧縮機（２）が停止又は似寄６１運転するように構成さ
れている。

ここで、本発明の要点である除霜期間Δｔｅの融解期間
Δｔｍとドレン落下期間Δ（ｄとの区分について説明す
る。

第５図〜第７図は従来のように除霜１１１１間中室外）
７ン（１０）を停止し、圧縮機（２）を継続して通常回
転させる場合の圧縮機（２）の入力変化Ｎ（入力冷媒温
度）、落下ドレン罎Ｇ１フィン（９ｂ）の温度変化Ｆを
示している。この第５図において、圧縮機（２）の入力
Ｎは、除霜を開始した後、急激に降下（Ｎ＋）した後に
上昇（Ｎ２）し、その後、一定値を保持（Ｎ３）し、再
び上界〈Ｎ４）する。一方、第６図において落下ドレン
吊Ｇは、除霜を開始して一定時間後（ｔｄ）に上芹（Ｇ
ｌ＞Ｌ始め、所定時間後（ｔｅ＞に一定１ｉｔ！（Ｇ２
）となってドレン落下が終了づる。また、第７図におい
て、フィン温度Ｆは、除霜を開始した後、上昇（Ｆ＋）
Ｌ、０℃で一定値を保持（Ｆｚ）した後、再び上昇（Ｆ
３）することになり、この再び上昇り゛る時点ｔｆが０
℃を越える点となっている。

そこで、本発明前はフィン温度Ｆが０℃を越える時点ｔ
ｆで次の測定を行った。

■　圧縮機（２）を停止し、その後の落下ドレン最Ｇを
測定する。

■　；［縮機（２）を停止して熱交？ｉ２！器（１０）
に０℃の空気を吹き付け、霜の有無を観、！＋！ｌ　す
る。

その結果、■について落下ドレンｆｆＧは第６図と同じ
変化を示し、■については霜を観測することはなく、再
凝結は生じなかった。従って、フィン温度Ｆが０℃を越
える時点ｔｆで着霜の融解が完了していることがあきら
かとなった。よって、第２図に示すように、除霜期間Δ
ｔｅを融解期間Δｔｈｅとドレン落下期間Δｔｄとに区
分することができ、このドレン落下期間Δｔｄにおいて
、圧縮機（２）の駆動は除霜に寄与せず、また、フッ１
ン（１０）の送風により再凝結は生じることはない。

これらの結果より本発明においてはサーミスタ（２６）
によりフィン（９ｂ）の温度を検出して０℃以上になる
と（ｔｆ）　、フｉｌン（１０）を駆動すると共に、圧
縮機（２）を停止又は低容量運転させるようにしている
。

尚、第６図及び第７図に示すように、ドレン落下開始時
ｔｄはフィン温度が０℃を越える時１ｔｆ（融解終了時
期）にほぼ一致している。

次に、この空気調和装置（１）における除霜動作につい
て説明する。

先ず、暖房運転時において、圧縮機（２）の吐出冷媒は
室内熱交換器（４）で凝縮し、膨張弁（８）で膨張した
後、室外熱交換器（９）で蒸発し、再び圧縮機〈２）で
圧縮される。この冷媒動作により室内に［ｆｌ房空気が
供給される一方、外気より採熱している。

上記室外熱交換器（９）において、該熱交換器（９）表
面に着霜が生じると、図示しないデフロストセンサがこ
の着霜を検知し、室外ファン（１０）を停止すると共に
、四方向切換弁（３）を切換えて冷房１ナイクルに切換
え、圧縮機（２）の吐出冷媒を蒸発器となっている室外
熱交換器（９）に供給し、除霜運転を開始する。この除
霜運転を開始すると、該熱交換器（９）のフィン（９ｂ
）の温度は第７図に示すように変化し、この温度をサー
ミスタ（２６）が検出してファン強制運転制御手段（２
４）及び圧縮機容量１，１１す１１手段（２５）に信号
を出力する。

その後、フィン（９ｂ）の温度がＯ℃以トになると、融
解終了時期ｔｒが検出されることになり、融解期間Δｔ
ｍが終了し、ドレン落下期間Δｔｄに移ることになる。

そして、この融解終了時期ｔｆになると、ファン強制運
転制御手段（２４）が室外ファン（１０）に駆動信号を
出力して該ファン（１０）が強運転し、室外熱交換器（
９）に送風する一方、圧縮機容量制御手段（２５）が圧
縮機（２）に停止信号又は似寄１信ｑを出力して該圧縮
機（２）が停止又は低容量運転する。

その後、ドレン落下期間Δｔｄが終了すると、再び除霜
運転制御手段（２２）により暖房運転が開始される。

従って、上記ドレン落下期間Δｔｄにおいて、室外ファ
ン（１０）が強風を室外熱交換器（９）に吹きｆａｔけ
るので、ドレン落下が促進され、除霜期間【ｅを短縮す
ることができるので、暖房の再開始哨期が早くなり、室
内温度の低下を防止することができる。

また、上記ドレン落下期間Ａｔｄ中において、圧縮機（
２）を停止又は低音」運転させるので、無駄なエネルｒ
を防止することができ、省エネルギ化を図ることができ
る。特に、圧縮機（２）を似寄闇運転させると、暖房再
開時に圧縮機（２）の立上りを良好なものとすることが
できる。

第８図は融解終了検出手段（２３）を室外熱交換器（９
）における吐出側の冷媒管（９Ｃ）に設けた場合を示し
ており、この冷媒管（９Ｃ）の潟１Ｕ　Ｐは、第９図に
示づように、フィン（９１））の温度Ｅより散文高いも
のの、はぼ同じ変化曲線を描くので、一定値の温度Ｐｏ
を越えた時点を融解終了時１σｌｔｆとすればよい。

また、融解終了検出手段（２３）は圧縮機（２）の入力
より融解終了を検出するようにしてもよい。

つまり、該圧縮１ｆｌ（２）の人力は第５図に示すよう
に、一定値ＮＯを保持した後、再び上昇する時点（Ｎ３
　、Ｎａ参照）がフィン温度下の０℃に対応するので、
一定値ＮＯを越える時点を融解終了時１ｆＪｔｆとして
もよい。

尚、室外熱交換器（９）に対する除霧運転方式としては
、上記実施例の如りｒＩｊｉ房サイクサイクルサイクル
とに可逆運転可能なヒートポンプ式冷媒回路（１２）を
備えたものにおいては、暖房サイクルから冷房サイクル
に切換える方式の他、圧縮機（２）からの高圧高温の冷
媒（ホットガス）を室外熱交換器（９）に供給するボッ
トガス方式、あるいは冷媒を加熱する冷媒加熱方式など
公知の方式が採用可能である。

（発明の効果） 以上のように、本発明の空気調和装置の除霜運転制御装
置によれば、着霜の融解終了後に圧縮機を停止又は似寄
ｆｆｉ運転するようピしたために、圧縮機の駆動エネル
ギを低減することができ、無駄なエネルギの浪費を防止
することができるので省エネルギ化を図ることができる
。

また、着霜の融解終了後に圧縮機を停止又は似寄閤運転
させるようにすると、省エネルギ化を図ることができる
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は空気調和装置の
概略構成図、第２図は除霧期間を説明する図、第３図は
融解終了検出手段の平面図、第４図は同横断面図、第５
図は圧縮機の入力変化曲線図、第６図はドレン量の変化
曲線図、第７図はフィン温度の変化曲線図である。第８
図は他の位置に設けた融解終了検出手段の取付図、第９
図は吐出冷媒′Ｉ！１温度の変化曲線図である。 （１）・・・空気調和１！置、（２）・・・圧縮機、（
４）・・・室内熱交換器、（５）・・・冷媒配管、（８
）・・・膨張弁、（９）・・・室内熱交換器、（９ｂ）
・・・フィン、（９Ｇ）・・・冷媒管、（１０）・・・
室外ファン、（１２）・・・冷媒回路、（２１）・・・
除霜運転制御装置、（２２）・・・除霜運転υ制御手段
、（２３）・・・融解終了検出手段、（２４）・・・フ
ァン強制運転制御手段、（２５）・・・圧縮機室ｆｉｉ
　ｆｌｉｌｌ　１１１手段。 特　許　出　願　人　ダイキン工業株式会社代　　　　
　理　　　　　人　　　前　　「１　　　弘第２図 ｉｆ　　　　　　　　ｔｅ 第５図 第６図 第７図 ｔｆ　　　　Ｂう間

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機（２）と、室内熱交換器（４）と、膨張機
   構（８）と、室外熱交換器（９）とを冷媒配管（５）で
   順次接続して成る冷媒回路（１２）を備えると共に、暖
   房運転時に上記室外熱交換器（９）の着霜状態を検出す
   る着霜検出手段と、該着霜検出手段の出力を受け、上記
   室外熱交換器（９）の着霜時に除霜運転を開始し、除霜
   終了時に該除霜運転を終了して暖房運転に戻るように制
   御する除霜運転制御手段（２２）とを備えた空気調和装
   置の除霜運転制御装置において、 上記除霜運転時に上記室外熱交換器（９）の着霜の融解
   終了状態を検出する融解終了検出手段（２３）と、該融
   解終了検出手段（２３）の出力を受け、着霜の融解終了
   後は上記圧縮機（２）を強制的に低容量運転ないし停止
   させるように制御する圧縮機容量制御手段（２５）とを
   備えたことを特徴とする空気調和装置の除霜運転制御装
   置。
2. （２）融解終了検出手段（２３）の出力は、着霜の融解
   終了後に室外熱交換器（９）の室外ファン（１０）を強
   運転させるように制御することを特徴とする特許請求の
   範囲第（１）項記載の空気調和装置の除霜運転制御装置
   。