JPS63306347A - ヒ−トポンプ式空気調和機の除霜制御装置 - 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、空気を熱源とするヒートポンプ式空気調和機
に関するもので、詳しくは低外気温時に室外熱交換器に
付着した霜を、蓄熱槽の熱源を利用して暖房を継続しな
がら雷を融解する除霜制御装置に関するものである。

従来の技術 空気熱源ヒートポンプ式空気調和機の除霜方式は、除霜
運転時における快適性向上の追求によって、四方弁を切
換えて行なう逆サイクル除霜方式から、近年では四方弁
をそのままの状態に保持して行なう暖房継続除霜方式に
移行しつつある。しかしながらこの暖房継続除霜方式に
おいても、除霜逆転時における暖房能力は、約２００〜
３００ｋｏａｌ／ｈ　程度とわずかであるため、さらに
高能力化が必要となってきており、その一手段として蓄
熱槽を利用する方法がある（特開昭６１−８５６７号公
報）。

以下図面を参照しながら上述した従来のヒートポンプ式
空気調和機について説明する。

第３図は従来のヒートポンプ式空気調和機の冷凍回路図
である。

同図において１は圧縮機、２は蓄熱槽、３は蓄熱用熱交
換器、４は放熱用熱交換器、５は四方弁、６は室内熱交
換器、７は膨張弁、８はバイパス、９は室外熱交換器、
１０はバルブ、１１はサクションカップ、１２はキャピ
ラリで、蓄熱用熱交換器３は高圧側に、また放熱用熱交
換器４は低圧側に設けられている。

暖房運転時（こはバイパス８は閉じ、バルブ１０は開い
た状態で、圧縮機１から吐出された高温冷媒は蓄熱用熱
交換器３を通して蓄熱槽２に蓄熱し、四方弁５〜室内熱
交換器６〜膨張弁７〜室外熱交換器９〜四方弁５〜サク
シヨン力ツプ１１〜バルブ１０〜圧縮機１の順に流れ、
室内を暖房する。

一方、除霜運転時にはバイパス８は開き、バルブ１０は
閉じた状態で、圧縮機１から吐出された冷媒は蓄熱用熱
交換器３〜四方弁５〜室内熱交換器６〜バイパス８〜室
外熱交換器９〜四方弁５〜サクシヨンカツプ１１〜キヤ
ピラリ１２〜放熱用熱交換器４〜圧縮機１の順に流れ、
冷媒は室内熱交換器６及び室外熱交換器９で凝縮するの
で、暖房運転を続けながらも除霜を行なうことができる
。

この時の熱源としては圧縮機１の電気入力以外に、蓄熱
槽２に蓄わえられた熱を、室外熱交換器９の出口側、す
なわち圧縮機１の吸入側に位置する放熱用熱交換器４で
そのほとんどを回収している。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記構成では以下のような問題点があった
。通常、蓄熱槽２の大きさく容量）は実際の暖房負荷状
況を考えてできるだけコンパクトに設計される。さらに
、除霜時に暖房を継続しながら蓄熱槽２の蓄熱を熱源の
一部として利用する場合には、室内風量は通常、一定状
態としている。

そのため、例えば、外気温が異常に低くなった時には、
暖房運転中の蓄熱槽２への蓄熱量が少なくなり、したが
って除霜時の室外熱交換器への供給熱量が不足するので
除霜時間が長くなる。それにともない相対的にヒートポ
ンプによる暖房運転時間が短かくなり、暖房運転効率が
低下する。

本発明は上記問題点に鑑み、外気温が異常に低い場合な
どによる蓄熱量不足時においても、蓄熱槽を有効に利用
し、除霜時間が長くなることを避け、暖房運転効率を維
持できるヒートポンプ式空気調和機の除霜制御装置を提
供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のヒートポンプ式空
気調和機の除霜制御装置は、ヒートポンプ式冷媒回路途
中に、蓄熱材を内部に封入した蓄熱槽を設け、前記蓄熱
槽には蓄熱量を検出する蓄熱量検出手段を備え、暖房運
転時に前記蓄熱槽に所定量の蓄熱を行ない、除霜時には
前記蓄熱槽の蓄熱を利用して予め設定した室内風量で暖
房を継続して行なうようにし、もし除霜開始時に、前記
蓄熱量検出手段で検出される蓄熱量が前記所定量以下の
場合、室内風量を前記設定室内風量よりも低下させたも
のである。

作　　用 本発明は上記した構成によって、暖房運転時に蓄熱槽に
所定量の蓄熱を行い、除霜開始前にこの蓄熱量を検出し
、これを熱源の一部として利用し、一定の室内風量によ
る暖房を継続しながら除霜を行なうことができる。した
がって、外気温が異常に低い時などに起こる蓄熱量不足
の時にはこれを検出し、室内風量を通常の設定室内風量
よりも低下させ、除霜時の継続暖房能力を押え、室外熱
交換器への供給熱量の低下を防止することとで不足なが
らも蓄熱槽の蓄熱を有効に活用し、除霜時間の長くなる
ことを避け、ヒートポンプによる暖房運転効率を維持し
、トータルの暖房運転効率の低下を防ぐ。

実施例 以下本発明の一実施例であるヒートポンプ式空気調和機
の除霜制御装置について口面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すヒートポンプ式空気調
和機の冷凍サイクル図である。同図にて２０はヒートポ
ンプ式冷媒回路、２１は圧縮機、２２は四方弁、２３は
室内熱交換器、２４は減圧装置として電磁力で弁開度を
制御できる膨張弁、２５は室外熱交換器、２６は蓄熱用
熱交換器、２７は放熱用熱交換器、２８は蓄熱材として
酢酸ナトリウム３水塩（ＣＨ３ＣＯＯＮａ　−３８２０
）　、２９は蓄熱槽、３０、ａｌ、３２は二方弁、３３
は室内ファン、３４は室外ファン、ａ５は蓄熱量検出手
段としての温度センサー、３６は除霜制御装置である。

圧縮機２１、四方弁２２、室内熱交換器２３、膨張弁２
４、室外熱交換器２５は環状に冷媒配管で連結し、圧縮
機２１の吐出側の途中に二方弁３１を設け、これと並列
に蓄熱用熱交換器２６と二方弁３２とを直列に設け、さ
らに膨張弁２４と並列になるように放熱用熱交換器２７
と二方弁３０とを直列に設け、これら蓄熱用熱交換器２
６と放熱用熱交換器２７とを蓄熱槽２９の内部に収納し
、この蓄熱槽２９の内部に酢酸ナト、リウム３水塩２８
を封入して、ヒートポンプ式冷媒回路２０を構成すると
ともに、蓄熱槽２９内に酢酸ナトリウム３水塩２８の温
度を検出する温度センサー３５を設け、室内熱交換器２
３には室内ファン３３を、また室外熱交換器２５には室
外ファン３４を設け、さらに温度センサーａ５からの信
号を入力とし、四方弁２２、膨張弁２４、二方弁３０．
３１．３２、室内ファン３３、室外ファン３４等を制御
する除霜制御装置３６を備えて構成したものである。　
　　　□ 第２図は第１図に示す除霜制御装置３６の運転制御フロ
ーを示した図である。同図にて、暖房運転で蓄熱時には
、除霜制御装置３６により四方弁２２はこれへの通電に
よる暖房サイクルの状態を保持し、膨張弁２４は所定の
開度状態で、二方弁３０、ａｌは閉じ、二方弁３２は開
となり、室内ファン３ａ及び室外ファンａ４は送風状態
にある。

これにより圧縮機２１から吐出された高温冷媒は四方弁
２２、二方弁３２を通って蓄熱用熱交換器２６で蓄熱槽
２９、すなわち酢酸す）　ＩＪウム３水塩２８に蓄熱し
た後、室内熱交換器２３、膨張弁２４、室外熱交換器２
５、四方弁２２を通って圧縮機２１に戻り、外気吸熱に
よる暖房と蓄熱を行なう。また、酢酸ナトリウム３水塩
２８は融点５８℃、融解潜熱６０　ｋ０１１１／ｋｇを
持つ潜熱蓄熱材なので、蓄熱槽２９、すなわち酢酸ナト
リウム３水塩２８の設定温度Ｔ０を融点より上の６５°
Ｃとしておけば、温度センサー３５による検出温度”３
５、すなわち酢酸ナトリウム３水塩２８の温度が設定温
度Ｔ。以上の時には、所定量の蓄熱がなされていると判
断し、二方弁３１を開き、二方弁３％：を閉じて蓄熱を
行なわず、冷媒は圧縮機２１、四方弁２２、二方弁３１
、室内熱交換器２３、膨張弁２４、室外熱交換器２５、
四方弁２２の順に通って圧縮機２１に戻り、暖房のみを
行なう。

低外気温下で以上のような暖房運転を続けていると、室
外熱交換器２５に着霜が生じてくる。図示しない着霜検
出手段により室外熱交換器２５への着霜を検知すれば、
除霜運転を開始する。このとき、室内ファン３３は、温
度センサー３５による検出温度Ｔ　が設定温度７０以上
であれば、蓄熱槽２９へは所定量の蓄熱がなされている
と判断して予め設定された風量Ｑ１（約３　ｍ’／ｍ　
ｌ　ｎ　）で運転される。逆に、”３５　＜　”Ｏの時
には、蓄熱槽２９へは所定量の蓄熱がなされていないと
判断し、室内風量を設定風量ｑ、よりも低下させて、Ｑ
２　（Ｑ２〈ｑ４．約２　ｍ３／／ｎｌ　ｎ　）　　で
運転される。一方、四方弁２２は暖房運転の状態を保持
し、膨張弁２４は全閉、二方弁３０は開とし、室外ファ
ン３４は送風を停止する。これにより圧縮機２１から吐
出された冷媒は、四方弁２２を通って室内熱交換器２３
、放熱用熱交換器２７、二方弁３０．室外熱交換器２５
、四方弁２２を通って圧縮ａ２１に戻り、室内を暖房し
ながら除霜を行う。以上の操作により、蓄熱槽２９への
蓄熱量が不足している時にはこれを検知し、除霜時の継
続暖房能力を押え、室外熱交換器２５への供給熱量の低
下を防止して、不足ながらも蓄熱槽２９の蓄熱をできる
だけ有効に活用し、除霜時間が長くなることを防ぎ、ト
ータルの暖房運転効率の低下を防止する。このようにし
て、暖房を継続しながら除霜運転を行ない、図示しない
除霜終了検出手段により除霜終了を検知すれば暖房運転
は復帰する。

なお、冷房運転時には四方弁２２への通電をやめて逆転
させ、二方弁３０，３２を閉じ、二方弁ａ１を開くと従
来と同様の冷房が可能である。

以上のように本実施例によれば、暖房を継続しながら除
霜を行なう時に、外気温が異常に低い時などによる蓄熱
槽２９への蓄熱量不足の時でも、室内風量を通常の設定
風量よりも低下させることで、室外熱交換器２５への供
給熱量の低下を押え、不足ながらも蓄熱槽２９の蓄熱を
有効に利用し、トータルの暖房運転効率を維持すること
ができる。

なお、上記実施例では蓄熱材として酢酸ナトリウム３水
塩の潜熱蓄熱材を用いて説明したが、その池の潜熱蓄熱
材、又は水やエチレングリコールのような顕熱蓄熱材を
用いても同様の効果が得られる。

また上記実施例では減圧装置として電磁力で弁馳度を制
御できる膨張弁を用いて説明したが、これに代わってキ
ャピラリ、又はキャピラリと開閉弁との組み合せ等でも
同様の効果が得られる。

さらに上記実施例では蓄熱用熱交換器に吐出冷媒を流し
て蓄熱槽に蓄熱する構成で、二方弁３１．３２を適宜量
及び閉に切換えて蓄熱するようにしたが、これら二方弁
の代わりに三方弁を用いて、この三方弁により流路を適
宜切換えて蓄熱してもよい。

さらになお、圧縮機を周波数可変などによる大巾な容量
制御可能な圧縮機とし、除霜運転時に圧発明の詳細 な説明してきたように本発明のヒートポンプ式空気調和
機の除霜制御装置は、ヒートポンプ式冷媒回路途中に、
蓄熱材を内部に封入した蓄熱槽を設け、前記蓄熱槽には
蓄熱量を検出する蓄熱量検出手段を備え、暖房運転時に
前記蓄熱槽に所定量の蓄熱を行ない、除霜時には前記蓄
熱槽の蓄熱を利用して予め設定した室内風量で暖房を継
続して行なうようにし、もし除霜開始時に、前記蓄熱量
検出手段で検出される蓄熱量が前記所定量以下の場合、
室内風量を前記設定室内風量よりも低下させたので、暖
房運転時に蓄熱槽に所定量の蓄熱を行ない、除ＩＩ−始
前にこの蓄熱量を検出し、これを熱源の一部として利用
し、一定の室内風量による暖房を継続しながら除霜を行
なうことができる。したがって、外気温が異常に低い時
などに起こる蓄熱量不足の時にはこれを検出し、室内風
量を通常の設定風量よりも低下させ、除霜時の継続暖房
能力を押え、室外熱交換器への供給熱量の低下を防止す
ることで、不足ながらも蓄熱槽の蓄熱を有効に活用し、
除霜時間の長くなることを避け、ヒートポンプによる暖
房運転時間を維持し、トータルの暖房運転効率の低下を
防ぐ効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を表わすヒートポンプ式空気
調和機の冷凍サイクル図、第２図は第１図に示す除霜制
御装置３６の運転制御フローを示す図、第３図は従来の
ヒートポンプ式空気調和機の冷凍サイクル図である。 ２０・・・・・・ヒートポンプ式冷媒回路、２８・・・
・・・酢酸す）　ＩＪウム３水塩（蓄熱材）、２９・・
・・・・蓄熱槽、３３・・・・・・室内ファン、３５・
・・・・・温度センサー（蓄熱量検出手段）、３６・・
・・・・除霜制御装置。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名２０
−一−ヒート吠ンブ代：安プも回す６２３−−一部ｒ「
酸つトリワムＪフヤ（ち饗（（四）２９−−−！把■ ３３−ｍ−室内フアン ３．５−−−２線℃六−（側ツｂ鵠髪℃第　１　図　　
　　　　　　　３６−−−除霜制剖表１第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ヒートポンプ式冷媒回路途中に、蓄熱材を内部に
   封入した蓄熱槽を設け、前記蓄熱槽には蓄熱量を検出す
   る蓄熱量検出手段を備え、暖房運転時に前記蓄熱槽に所
   定量の蓄熱を行ない、除霜時には前記蓄熱槽の蓄熱を利
   用して予め設定した室内風量で暖房を継続して行なうよ
   うにし、もし除霜開始時に、前記蓄熱量検出手段で検出
   される蓄熱量が前記所定量以下の場合、室内風量を前記
   設定室内風量よりも低下させたヒートポンプ式空気調和
   機の除霜制御装置。
2. （２）蓄熱量検出手段を温度センサーとした特許請求の
   範囲第１項記載のヒートポンプ式空気調和機の除霜制御
   装置。