JPS6399472A - 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〕。

本発明は冷暖房用空気調和機の除霜運転に係シ、特にホ
プトガスバイパス除箱方式を用い、室内に温風を吹き出
し乍ら除霜を行うを気調和機に関するものである。

〔従来の技術〕

空気調和機の従来の除霜方式は特開昭５９−１４５４０
に記載されているように、除霜運転は冷凍サイクルを暖
房運転から冷房運転に切換え、冷凍サイクルを冷房運転
の状態にして除媚ヲ行う為、室内へ冷風が吹出されるこ
とになり、この冷風吹出しをなるべく減少するため、蒸
発温度を上昇させ着糟量を少なくする等の対策がとられ
ていたまた他の除霜方式としては、特開昭５９−２１９
６６８あるいけ実開昭６０−１０１７８に記載されてい
るように、暖房運転モードのま＼除霜を行うホットガス
バイパス除霜方式も提案されているが、除霜後の液冷媒
ｒｉ直接圧縮機に吸入され、除霜後の冷媒に蒸発作用全
行わしめる蒸発器が設けられていない為、圧縮機への液
戻りが多い。

また特公昭６Ｏ−５４５７８ＶＣ記載されているように
、圧縮機吸入側へ直接ホプトガスをバイパスし、吸入圧
力を上昇させ除ｆｌ効果を増しているが、圧縮機の液戻
りについては蒸発器が２つに別れており、一方の蒸発器
の霜を解かし、他方の蒸発器では液冷媒を蒸発させて圧
縮機への液冷媒の戻シを低減している。

このように熱交換器を２つに分は開閉弁で切換える複雑
な配管構造となっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、除霜中の室内での快適性あるいけ圧
縮機への液冷媒戻りによる圧縮機の信頼性、冷凍サイク
ルの簡素化等について配慮がなされていなかった。

本発明の目的は、除霜時の快適性を維持するため、室内
に温風を吹出す暖房運転を行い乍ら除霜を行い、且つ、
圧縮機への液戻りが少なく、冷凍サイクルの信頼性を損
なうことのない、ホブトガスバイパス温風除霜方式を備
えた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〕

上記目的は、除霜運転時膨張弁開度を圧縮機の吐出ガス
の過熱度で制御することにより達成される。吐出ガスの
過熱度を検出する手段は、吐出ガス温度を検出するセン
サーと、圧縮機の吐出側に枝管を設け、この枝管に吐出
ガスの飽和温度を検出するセンサーを設けて形成される
。

〔作用〕

ホプトガスバイパス除霜方式で問題となるのは、圧縮機
の冷媒液戻りである。圧縮機への液戻りが多くなると、
圧縮機の吐出ガスの過熱度が低くなシ圧縮機の信頼性が
低下するが、上記手段は、吐出ガスの過熱度を制御する
ものであり、常に一定の液戻り状態となム液戻り量が少
なく、圧縮機の信頼性を向上することが出来る。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を図面に基づき説明する第１図は
冷凍サイクルを示し、圧縮機１、四方弁２、室内熱交換
器３、電動膨張弁４、室外熱交換器５を図示の如く配管
接続し、冷媒回路が形成されている。

上記室内熱交換器３にはモータ１１を連結し九７１ン１
２が、また室外熱交換器５にはモータ１３を連結したフ
ァン１４が取付けられている。また圧縮＠１の吐出管１
ａから２本のバイパス管６．７が分岐され、第１のバイ
パス管６は吐出ガスを室外熱交換器５へ流す第１の電磁
弁８を介在し、他端は電動膨張弁４から室外熱交換器５
に至る配管路４ｂに接続され、また第２のバイパス管７
は吐出ガスを吸入管１６へ流す第２の電磁弁９を介在し
、他端は圧縮機１の吸入管１ｂに接続されている。なお
、室外熱交換器５の出入口側に接続された複数の管路５
ａ、５ｂは該熱交換器５の各伝熱管（図示せず）に接続
された分配管を示す。

図中、実線矢印は暖房運転時の冷媒の流通方向、破線矢
印は冷房運転時の冷媒の流通方向を示すまた、各機器に
は温度センサ２１〜２７が設けられている。即ち、室内
熱交換器３には吸入空気温度を検出するセンサ２１及び
吹出空気温度を検出するセンサ２２が設けられ、圧縮機
１の吐出管１ａには吐出冷媒温度を検出するセ／す２３
が設けられ、室内熱交換器５には暖房時の流入冷媒温度
を検出するセンサ２５が設けられ、更に室外熱交換器５
に流入する空気温度（外気温度）を検出するセンサ２６
が設けられている。また吐出管１ａから枝管ＩＣを突出
し、この枝管に吐出ガスの飽和温度を検出するセンサ２
７が夫々設けられている。

第２図に示すよ５１Ｃ％上記各センサの検出温度の信号
ｔ−ｔマイクロコンピュータ２０に取り込まれ、バイパ
ス用電磁弁８．９の開閉制御電動膨張弁４の開度制御、
室内外送風機用電動機１１．１３の制御及び圧縮機１０
回転数制御が行われる。この制御については詳細に後述
する。

次に上記ヒートポンプ式冷凍サイクルの各運転時の作用
につき説明する。

先ず冷房運転時は、四方弁２を破線表示のように切換え
ることにより、冷媒は破線矢印のように、圧縮機１−四
方弁２−室外熱交換器５−電動膨張弁４−室内熱交換器
３−四方弁２−圧縮機１と流れ、室外熱交換器５が凝縮
器に、室内熱交換器３が蒸発器となシ室内熱交換器３で
循環空気を冷却し冷房の用に供する。

次に、暖房運転時の作用について説明する。

四方弁２を笑線茨示のように切換えることにより、冷媒
は実線矢印のように、圧ａＩ＠１−四方弁２−宮内熱交
換器３−電動膨張弁４−室外熱交換器５−四方弁２−圧
縮機１と流れ、室内熱交換器３が凝縮器として作用し、
循環空気に放熱し、該空気を加熱し暖房の用に供し、冷
媒自身は上記熱交換により冷却され凝縮し高圧の液冷媒
となり、次いで膨張弁４Ｖｃ流入する。膨張弁４で減圧
された低圧の液冷媒は室外熱交換器５に流入し、室外熱
交換器５が蒸発器として作用し、該熱交換器５を流通す
る外気の熱で蒸発し低圧のガス冷媒となシ、四方弁２を
経て圧縮機１に戻る。この暖房運転時には電磁弁８及び
電磁弁９は無通電で閉路している。

外気温が低く湿度が高い場合に暖房運転を続けていると
、室外熱交換器５の蒸発温度が０゛Ｃ以下になると該熱
交換器５の表面に着霜が生じて来る。着１１状態が進行
すると、室外熱交換器５０通風量は低下し、増々霜量が
増加し、その結果、暖房能力が低下し、室内温度が低下
して、快適性が損われる。その為、適当な時期に霜層を
溶かす除霜運転が必要となる。この除霜運転のフローを
第３図を参照し乍ら以下説明する。

室外熱交換器５に着霜すると、熱交換性能が低下し、室
外熱交換器（蒸発器として作用）５出口側での冷媒の過
熱度が小さくなる。その為、膨張弁の開度を絞り、流通
冷媒量を減じ所定過熱度を保持したいが、上記流通冷媒
量を減じ所定過熱度を保持したいが、上記流通冷媒量の
減少により室外熱交換器５の入口側圧力は低下し、その
対応冷媒温度（センサー２４の検出温度）は低下する。

また上記室外熱交換器５の入口側冷媒温度は該熱交換器
５を流通する空気温度（外気温度）でも変化する。

そのため、着霜量の変化は、室外熱交換器５を流通する
外気温Ｔａ（センサ−２６検出温度）と室外熱交換器５
０入口側冷媒温度２４の差で第４図のような関係となる
。

第４図は横軸に着霜量、縦軸に室外熱交換器５に流入す
る外気温２６と、室外熱交換器５の入口側冷媒温度２４
との差を示す。両者の間には図示のように、温度差が多
ければ着霜量が多くなり、温度差が少なければ着霜量は
少ない関係にある。

従って、室外熱交換器５に流入する空気温度Ｔａ（外気
温度）と室外熱交換器５の入口側冷媒温度Ｔｒｆ、セン
サ２６及び２４で検出し、この検出温ｉをマイコ７２０
ＶＣＲ１，シ込み、その差が設定値ＸあるいはＸ以上に
なったとき除霜を必要とする態勢に入る。第１電磁弁８
に通電し、圧縮機の吐出側の高温高圧の冷媒ガスを室外
熱交換器５にバイパスさせ除霜を行う。同時に室内熱交
換器３用の送風機１２を設定風量ａとし、室外送風機１
４は停止し、膨張弁４の開度は設定開度すとする。

即ち、冷凍サイク々は、固定絞り膨張弁での暖房運転サ
イクルに、高温の吐出ガスを室外熱交換器５０入口にバ
イパスさせたサイクルとなる。その結果吐出圧力が低く
なシ、凝縮温度も低下して凝縮能力が低下するが、室内
熱交換器３の送風機１２の風量も設定量ａｌｃ低下させ
るため室内熱交換器３の出入口空気温度ΔＴａ（センサ
２２検出温度とセンサ２１検出温度の差）は送風機１２
の設定風量及び膨張弁４０開度で調節可能であり、上記
温度差ΔＴａを一定に保つことができる。従りて、室内
の快適性は保持される。

また膨張弁４の開度は、圧縮機吐出ガスの過熱度Δ８Ｈ
ｄが設定過熱度Ｃ以上の場合は開く方向に、また設定過
熱度以下では閉じる方向に作動し、圧縮機の吐出ガスの
過熱度を制御する。

本除霜サイクルでは、室内熱交換器３で一部凝縮した液
冷媒と、室外熱交換器５で鞘層を解かし凝縮した液冷媒
が圧縮機に吸込まれる。この吸込液量が多いと圧縮機を
損傷する恐れもあシ信頼性が低下することになる。従っ
て、この液戻り量と関係の深い圧縮機吐出ガスの過熱度
を制御する必要がある。この過熱度は実験的に１０Ｋ〜
４０に程度が好ましい。また膨張弁が全閉となると真空
運転となシ、圧縮機の信頼性が低下すると共に、冷媒流
量が低下し除霜不良となる。また、室内熱交換器３の送
風機１２の風量は、室内熱交換器３の出入口空気温度の
温度差ΔＴａ（２２−２１）が設定値ｄとなるようＶＣ
調節する。

上記のような制御を行い霜量を解かし、この除霜時間を
短縮するため、除霜開始後からの時１ｖｊｔが設定時間
ｅよりも長くなシ、シかも、吐出ガスの過熱度ΔＳＨｄ
が増大傾向にある場合に、または、室外熱交換器５の温
度上昇が小さくなったとき、第２バイパス弁９を開く。

この弁９の開路により、吐出ガスの一部が圧縮機の吸入
配管１ｂに流入し、吸入圧力を上昇させ、室外熱交換器
５の凝縮圧力も上昇させるため、該熱交換器５の温風が
上昇し、霜が早く解け、除霜時間は短縮される。また、
吐出圧力が低くなるため、室内熱交換器への冷媒流量が
少くなシ、吹出し空気温度差が小さくなる。そこで膨張
弁を強制的に設定開度とし、室内吹出し空気温度を保つ
。

しかし乍ら、もし、吐出ガスの過熱度ΔＳＨｄが低い時
に第２バイパス弁９を開くと、霜を解かした液冷媒が多
量に圧縮機に戻るため圧縮機の蓄熱量では蒸発し切れず
、液圧縮を生じることになり、前述のように、信頼性が
低下する。

また第１バイパス弁８と同時に第２バイパス弁９を開け
ば、吐出ガスの過熱度は急激に低下し、上記と同様に圧
縮機に液冷媒が多量に戻り信頼性が低下する。

この吐出ガスの過熱度△ＳＨｄの低下の状況と第２開閉
弁９の開路の時間との関係を第５図に示す。

第５図は、縦軸に吐出冷媒ガスの過熱度Δ５Ｈｄ１横軸
に時間ｔを示す。第１電磁弁８、ｔｇ２電磁弁９を同時
に開くと、一点鎖線で示すように吐出ガスの過熱度Δ８
Ｈｄは急激に低下し、上記過熱度上昇に時間がか＼る。

ま念、第１を磁弁８開路ｔ１時間後に第２電磁弁９を開
路すれば吐出冷媒ガスの過熱度ΔＳＨｄは時間と共に破
線で示すように変化する。更に第１電磁弁８開路ｔ２時
間後でＴｄがｈＶｃ回復したときに第２電磁弁９を開路
すれば、吐出冷媒ガスの過熱度Δ８Ｈｄは実線で示すよ
うに変化する。即ち、第１電磁弁８開路ｔ２時間後に第
２電磁弁９を開路するようにすれば、吐出冷媒ガスの過
熱度ΔＳＨｄの低下は少ないＯ 次いで、霜が解けると、室外熱交換器５の出口冷媒温度
Ｔｒｏ　　（センサ２５の検出温度］が上昇して来る。

このＴｒｏが設定値ｆになったとき、両バイパス弁８．
９を閉じると共に室内送風機１２は通常運転ｇＫ、室外
送風機１４は再運転し、通常の暖房運転に戻る。

第６図は本発明の他の実施例を示し、この実施例が第１
図の実施例と相異するところは、圧縮機１の吐出側のバ
イパス管に第３の開閉弁１０を設け、第１．第２の開閉
弁８，９を開路する場合は、先ず第３開閉弁１０を開路
しておく構造であシ、その他の部分は第１図の実施例と
同様であるから同符号を付しその説明を省略する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ホブトガスバイパ
ス除霜方式において、圧縮機の吐出ガスの過熱度を制御
することにより、圧縮機への液冷媒戻り量を制御でき、
圧縮機および冷凍サイクルの信頼性を向上することが出
来る。

また除霜時の最低流量を確保するため、膨張弁の最低開
度を設定しているから、除霜中の冷媒循環量が低下する
ことなく、除霜不良しいては圧縮機の信頼性を低下させ
ることはない。

室内の快適性については、圧縮機吸入部へのバイパス開
閉弁を開くと同時に、膨張弁を強制的に開路するため、
室内吹出し空気をある一定温度以上に保たれ、快適性を
大巾に向上することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す冷凍サイクルの構成図
、第２図は各温度上ンサの検知信号をマイコンに取込み
設定値との比較を行い、出力信号にて各制御弁を制御す
る関係を示す説明図、第３図は除霜運転時のフローチャ
ート図、第４図は外気と室外熱交換器の流入冷媒温度と
の差と、着鞘量との関係を示す線図、第５図は除霜運転
中に第２電磁弁を開路する時間と吐出ガスの過熱度との
関係を示す線図、第６図は本発明の他の実施例を示す冷
凍サイクルの構成図である。 １・・・圧縮機　　２・・・四方弁　　３・・・室内熱
交換器　　４・・・膨張弁　　５・・・室外熱交換器　
　６゜７．１０ａ・・・バイパス管（分岐管）　　　８
，９゜１０・・・電磁弁　　１２・・・室内送風機　　
１４・・・室外送風機　　２１．２２．２３．２４，２
５．２６・・・センサー　　２７・・・センサー。 第１０ ′４４山 ￥５団 第す匹

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交
   換器を順次配管接続してヒートポンプ式冷凍サイクルを
   形成し、圧縮機の吐出側管路から分岐管を設け、この分
   岐管は、膨張弁と室外熱交換器を結ぶ管路と接続される
   バイパス管と、圧縮機の吸入側管路に接続されるバイパ
   ス管を形成し、上記両バイパス管には夫々開閉弁を設け
   、四方弁を切換えることによって暖房運転または冷房運
   転を行う空気調和機において、除霜運転時膨張弁開度を
   圧縮機の吐出ガスの過熱度で制御することを特徴とする
   空気調和機。 ２、吐出ガスの過熱度を制御する手段が、圧縮機の吐出
   ガス温度を検出するセンサーと、吐出側に枝管を設け、
   この枝管に吐出ガスの飽和温度を検出するセンサーを設
   け、吐出ガス温度と飽和温度との差により過熱度を検出
   し、上記過熱度が設定値より大きければ膨張弁開度を大
   きく、過熱度が設定値より小さければ膨張弁開度を小さ
   くする特許請求の範囲第１項記載の空気調和機。 ３、除霜中は、膨張弁の最低開度を設定し、最低開度以
   下にならない様にする特許請求の範囲第１項記載の空気
   調和機。 ４、吸入側への吐出バイパス管の開閉度を開路するとき
   は、膨張弁を所定開度に固定する特許請求の範囲第１項
   記載の空気調和機。 ５、除霜中の吐出ガスの過熱度を１０Ｋ〜４０Ｋに設定
   し、膨張弁制御を行う特許請求の範囲第１項または第２
   項記載の空気調和機。 ６、除霜開始時には膨張弁開度を設定開度に固定する特
   許請求の範囲第１項記載の空気調和機。