JPH06249484A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置のコストアップを抑えつつ、確実かつ迅
速に霜を除去する。 【構成】 圧縮機１１,室外熱交換器１３,膨張弁１５お
よび室内熱交換器１６a〜１６dを順次管路１７a〜１７f
で接続し、第１冷媒温度センサ３１で圧縮機１１への吸
込冷媒温度を、第２冷媒温度センサ３２で低圧相当飽和
温度を夫々検出し、この検出信号に基づき制御部１で過
熱度を制御する冷媒回路。制御部１により、外気温度セ
ンサ３４の検出した外気温度と、単一の熱交換器温度セ
ンサ３３の検出した室内熱交換器１３の温度の差を求
め、この差が一定値以下か否かを判別するとともに、一
定値以下と判別しとき、第２冷媒温度センサ３２の検出
温度が一定値以下か否かを判別し、以下と判別したと
き、室外熱交換器１３の除霜制御を開始する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、寒冷期に室外熱交換器
を除霜する機能を備えた空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の空気調和装置として、例
えば図３に示すようなものが知られている。この空気調
和装置は、圧縮機１１,四路切換弁１２,ファン１４をも
つ室外熱交換器１３,電動式の膨張弁１５および室内熱
交換器１６a〜１６dを順次管路１７a〜１７fで接続した
ヒートポンプ式冷媒回路で構成される。室内熱交換器１
６a〜１６dは、液閉鎖弁１８,ヘッダー１９,各室内膨張
弁２０a〜２０dおよびヘッダー２１,ガス閉鎖弁２２を
介して、管路１７dと１７eの間に並列に接続されて複数
の室に配置される一方、管路１７dにフィルタ２４をも
つ受液器２３を、管路１７aに第１開閉弁２５を夫々介
設し、第１開閉弁２５の上流側と管路１７cとを、第２
開閉弁２７を介設したデフロスト管路２６で接続してい
る。また、受液器２３と管路１７fを、キャピラリチュ
ーブ２９を介設した管路２８で接続し、キャピラリチュ
ーブ２９の下流側の管路２８に,低圧に相当する冷媒の
飽和温度を検出する第２冷媒温度センサ３２を、管路１
７fに,圧縮機１１に吸い込まれる冷媒の温度を検出する
第１冷媒温度センサ３１を夫々設けている。さらに、室
外熱交換器１３に熱交換器温度センサ３３を、室外に外
気の温度を検出する外気温度センサ３４を夫々設け、上
記各センサ３１〜３４の検出信号に基づいて冷媒回路の
各部を制御する制御部３５を設けている。

【０００３】制御部３５は、暖房運転時には、第１開閉
弁２５を開き,第２開閉弁２７を閉じ、四路切換弁１２
を破線で示す通路に切り換え、圧縮機１から吐出された
ガス冷媒を、図３の実線矢印の如く、室内熱交換器１６
a〜１６dで凝縮させ、室外熱交換器１３で蒸発させるよ
うに循環させる。一方、冷房運転時には、四路切換弁１
２を実線で示す通路に切り換え、吐出ガス冷媒を図３の
破線矢印の如く、室内熱交換器１６a〜１６dで蒸発さ
せ、室外熱交換器１３で凝縮させるように循環させる。
そして、冷暖房いずれの場合も、第１冷媒温度センサ３
１の検出する圧縮機への吸込冷媒温度Ｄaと、第２冷媒
温度センサ３２が検出する低圧相当飽和温度Ｄeとの差
(Ｄa−Ｄe)が、所定の値(過熱度)になるように、膨張弁
１５の開度および圧縮機１１の回転数を制御するととも
に、室内膨張弁２０a〜２０dの開度を調整して、各室の
蒸発冷媒の過熱度や各室への冷媒分配量を制御する。

【０００４】また、制御部３５は、暖房運転の際に、熱
交換器温度センサ３３の検出温度Ｄcが所定値(例えば０
℃)以下か否かで、室外熱交換器１３への霜の付着の有
無を判別し、霜の付着有と判別すると、室外ファン１４
と各室内ファンを停止し、四路切換弁１２を暖房運転位
置にしたまま、第１開閉弁２５および膨張弁１５を閉
じ,第２開閉弁２７を開く。すると、圧縮機１１からの
高温の吐出ガス冷媒が、図３の一点鎖線矢印のごとく、
デフロスト管路２６から室外熱交換器１３に流れて、付
着していた霜が除去される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
空気調和装置は、循環する冷媒が、分流器３０によって
分岐されてから多パスで室外熱交換器１３を流れるもの
であるため、運転状態によっては、各パス間に冷媒流量
の差つまり偏流が生じる。そのため、室外熱交換器１３
の熱交換器温度センサ３３が設けられた箇所が、偏流で
冷媒流量の減ったパスに該当する場合は、上記センサ３
３の検出温度Ｄcが本来の温度よりも高めになって適切
な測温ができず、０℃以下で室外熱交換器に着霜の虞が
あるにも拘わらず、除霜運転が開始されないことにな
る。かかる事態を放置すれば、空気調和装置の能力低下
や圧縮機の故障等をもたらす。このような問題を解決す
るには、室外熱交換器１３の各パスごとに温度センサを
取り付け、これらの温度センサの検出温度のうち最も低
いもので着霜の虞れを判断すれば良いが、そうすると、
数個の温度センサが必要になって、空気調和装置の製品
価格の上昇を招くという問題がある。

【０００６】そこで、本発明の目的は、室外熱交換器の
温度センサ以外の既存の温度センサを利用して、着霜を
的確に検知する手法を工夫することによって、製品コス
トを上昇させることなく除霜運転を適切に行なうことが
できる空気調和装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の空気調和装置は、図１に例示するように、
圧縮機１１、蒸発器として動作しうる室外熱交換器１
３、膨張弁１５及び凝縮器として動作しうる室内熱交換
器１６a〜１６dを順次管路１７a〜１７fで接続し、上記
管路１７fに圧縮機１１に吸い込まれる冷媒の温度Ｄaを
検出する第１冷媒温度センサ３１及び低圧に相当する冷
媒の飽和温度Ｄeを検出する第２冷媒温度センサ３２を
設けたヒートポンプ式冷媒回路と、上記第１,第２冷媒
温度センサ３１,３２の検出信号の差が所定値になるよ
うに上記膨張弁１５の開度および圧縮機１１の回転数を
制御する制御部１を備えたものにおいて、外気の温度を
検出する外気温度センサ３４と、上記室外熱交換器の温
度を検出する単一の熱交換器温度センサ３３と、運転時
に外気温度センサ３４,熱交換器温度センサ３３との両
検出信号に基づいて外気温度Ｄoと室外熱交換器温度Ｄc
の差を求め、この差(Ｄo−Ｄc)が一定値α以下か否かを
判別する偏流判別手段１と、この偏流判別手段１が肯と
判別した場合、上記熱交換器温度センサ３３の検出信号
に代えて、上記第２冷媒温度センサ３２の検出信号が表
わす温度Ｄeが一定値β以下であるか否かを判別し、肯
と判別したとき、上記室外熱交換器１３を除霜する制御
を開始する除霜制御開始手段１を備えたことを特徴とす
る。

【０００８】

【作用】暖房運転時は、圧縮機１１から吐出されたガス
冷媒が、室内熱交換器１６a〜１６dで凝縮し、室外熱交
換器１３で蒸発するように冷媒回路を循環し、かつ、第
１冷媒温度センサ３１が検出する圧縮機への吸込冷媒温
度Ｄaと,第２冷媒温度センサ３２が検出する低圧相当飽
和温度Ｄeとの差(Ｄa−Ｄe)が所定値になるように、制
御部１によって、膨張弁１５の開度および圧縮機１１の
回転数が制御(過熱度制御)される。

【０００９】今、寒冷期の暖房運転開始時または運転中
に、室外熱交換器１３に霜が着いたとする。偏流判別手
段１は、外気温度センサ３４が検出する外気温度Ｄoと,
熱交換器温度センサ３３が検出する室外熱交換器１３の
温度Ｄcの差を求め、この差(Ｄo−Ｄc)が一定値α以下
か否かを判別する。室外熱交換器１３内で偏流が生じる
と、熱交換器温度Ｄcは正常時より高くなって外気温度
Ｄoに近付いて、肯と判別され、偏流が生じていない場
合は、否と判別される。肯と判別された場合は、上記温
度Ｄcは正確な室外熱交換器１３の温度でないため、除
霜の要否の判定に使えず、偏流のない管路１７fに設け
られた第２冷媒温度センサ３２が検出する低圧相当飽和
温度Ｄe、つまりサイクル線図における蒸発器(室外熱交
換器１３)出口での乾き飽和蒸気の温度により判定をす
べきである。一方、否と判別されれば、上記温度Ｄcは
正確な室外熱交換器１３の温度を示すから、この温度に
より除霜の要否判定ができる。そこで、肯と判別された
場合、除霜制御開始手段１は、熱交換器温度センサ３３
の検出温度Ｄcに代えて、第２冷媒温度センサ３２の検
出温度Ｄeが、一定値β(例えば０℃)以下であるか否か
を判別し、肯と判別した時、例えば圧縮機１１からの高
温のガス冷媒を室外熱交換器１３に直接流すなどして除
霜制御を始める。一方、否と判別された場合は、従来と
同様、上記室外熱交換器の温度Ｄcが一定値以下である
か否かが制御部１によって判別され、肯と判別されたと
き、同様の除霜制御が開始される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例により詳細に説
明する。図１は、本発明の空気調和装置の一例を示して
おり、この空気調和装置は、制御部１の構成が異なる点
を除いて、図３で述べた冷媒回路と同じ構成であり、同
じ部材には同一の番号を付している。即ち、圧縮機１
１,四路切換弁１２,ファン１４をもつ室外熱交換器１
３,膨張弁１５及び複数の室内熱交換器１６a〜１６dを
順次管路１７a〜１７fで接続し、管路１７aと１７cをデ
フロスト管路２６で接続すると共に、吸込側の管路１７
fに吸込冷媒温度Ｄaを検出する第１冷媒温度センサ３
１、管路２８に低圧相当飽和温度Ｄeを検出する第２冷
媒温度センサ３２、室外熱交換器１３に単一の熱交換器
温度センサ３３、室外に外気温度センサ３４をそれぞれ
設け、これらのセンサ３１〜３４の検出信号に基づいて
冷媒回路の各部を制御する制御部１を設けている。

【００１１】上記制御部１は、図３で述べた制御部３５
と同じ制御を行なうと共に、偏流判別手段と除霜制御開
始手段を兼ねる。すなわち、制御部１は、偏流判別手段
として、暖房運転開始時または暖房運転中に、外気温度
センサ３４の検出する外気温度Ｄoと,熱交換器温度セン
サ３３の検出する室外熱交換器温度Ｄcの差を求め、こ
の差(Ｄo−Ｄc)が一定値α以下か否かを判別する。これ
は、図２のヒートポンプサイクルのＰ-h線図(但し、縦
軸のＤo等は、便宜上圧力相当飽和温度を表わす)におい
て、偏流がない場合は、温度センサ３３の検出温度Ｄc
は、上記線図左下隅の膨張弁出口かつ蒸発器入口に相当
する温度を正確に表わすが、偏流が生じると、高温側の
Ｄoで示す外気温度センサ３４の検出する外気温度に近
付き、図中の矢印で示すように(Ｄo−Ｄc)≦αの範囲に
入るからである。また、図２のＰ-h線図の左上隅は、膨
張弁１５の入口の高圧冷媒液の状態を示すが、この冷媒
液が図１の受液器２３からキャピラリーチューブ２９を
経て吸込管路１７fに開口した管路２８で、吸込圧力に
相当する乾き飽和蒸気の温度Ｄeを発生する。従って、
第２冷媒温度センサ３２は、上記低圧相当飽和温度Ｄe
を検出することになり、第１冷媒温度センサ３１が圧縮
器に吸い込まれる冷媒温度Ｄaを検出するので、両セン
サの検出温度の差(Ｄa−Ｄe)がヒートポンプサイクルの
過熱度を表わすことになる。

【００１２】制御部１は、(Ｄo−Ｄc)≦αと判別する
と、除霜制御開始手段として、熱交換器温度センサ３３
の検出信号に代えて、第２冷媒温度センサ３２の検出信
号が表わす温度Ｄeが、一定値β(例えば０℃)以下であ
るか否かを判別し、肯と判別したとき、吐出側の管路１
７aの第１開閉弁２５を閉じ,第２開閉弁２７を開いて、
デフロスト管路２６を経て高温の吐出冷媒ガスを室外熱
交換器１３に直接送って除霜を開始するようになってい
る。これは、室外熱交換器１３で偏流が生じると、上述
のように温度センサ３３の検出温度Ｄcが本来の温度よ
り高くなるため、除霜の要否の判定に使えず、蒸発器出
口側の偏流のない管路１７f,２８に設けられた第２冷媒
温度センサ３２が検出する図２のＤe点で示す低圧相当
飽和温度、つまり室外熱交換器１３の出口での乾き飽和
温度により、除霜の要否を判定する必要があるからであ
る。なお、(Ｄo−Ｄc)＞αと判別した場合は、偏流がな
くて、温度センサ３３の検出温度Ｄcは本来の室外熱交
換器１３の温度を表わすから、制御部１は、この検出温
度Ｄcが一定値以下であるか否かで、除霜の要否を判定
し、必要に応じて上述の除霜制御を開始する。

【００１３】上記構成の制御部１は、次のように空気調
和装置を制御する。制御部１は、暖房運転時には、第１
開閉弁２５を開き,第２開閉弁２７を閉じ、四路切換弁
１２を破線で示す通路に切り換え、圧縮機１から吐出さ
れたガス冷媒を、図３の実線矢印の如く、室内熱交換器
１６a〜１６dで凝縮させ、室外熱交換器１３で蒸発させ
るように循環させる。一方、冷房運転時には、四路切換
弁１２を実線で示す通路に切り換え、吐出ガス冷媒を図
３の破線矢印の如く、室内熱交換器１６a〜１６dで蒸発
させ、室外熱交換器１３で凝縮させるように循環させ
る。そして、冷暖房いずれの場合も、第１冷媒温度セン
サ３１の検出する圧縮機に吸い込まれる冷媒温度Ｄa(図
２参照)と、第２冷媒温度センサ３２が検出する低圧相
当飽和温度Ｄeとの差(Ｄa−Ｄe)が、所定の値(過熱度)
になるように、膨張弁１５の開度および圧縮機１１の回
転数を制御すると共に、室内膨張弁２０a〜２０dの開度
を調整して、各室の蒸発冷媒の過熱度や各室への冷媒分
配量を制御する。

【００１４】いま、寒冷期の暖房運転開始時または運転
中に、室外熱交換器１３に霜が着いたとする。このと
き、制御部１は、外気温度センサ３４が検出する外気温
度Ｄoと,熱交換器温度センサ３３が検出する温度Ｄcの
差を求め、この差(Ｄo−Ｄc)が一定値α以下か否かを判
別する。室外熱交換器１３内で偏流が生じると、上記検
出温度Ｄcは正常時より高くなって外気温度Ｄoに近付い
て、肯と判別され、偏流が生じていない場合は、否と判
別される。肯,つまり(Ｄo−Ｄc)≦αと判別した場合、
制御部１は、室外熱交換器温度センサ３３による温度Ｄ
cは除霜の要否判定に使えないとして、これに代えて第
２冷媒温度センサ３２による温度Ｄe(低圧相当飽和温
度)が、一定値β以下であるか否かを判別し、肯と判別
したとき,霜の付着有と判断して、室外ファン１４と各
室内ファンを停止し、四路切換弁１２を暖房運転位置に
したまま、第１開閉弁２５と膨張弁１５を閉じ,第２開
閉弁２７を開く。すると、圧縮機１１からの高温の吐出
ガス冷媒が、図１の一点鎖線矢印の如く、デフロスト管
路２６から室外熱交換器１３に流れて、付着していた霜
が除去される。一方、制御部１は、否,つまり(Ｄo−Ｄ
c)＞αと判別すると、熱交換器温度センサ３３による温
度Ｄcが本来の室外熱交換器１３の温度を示しているか
ら、この温度Ｄcが一定値以下であるか否かを判別し、
以下と判別したとき、上述と同様の除霜制御が行なわれ
る。

【００１５】このように、室外熱交換器１３が偏流の生
じやすい多パス型であっても、各パスに温度センサを設
けることなく、単一の熱交換器温度センサ３３と、着霜
時にこれを補助する既存の第２冷媒温度センサ３２とを
除霜の要否判定に用いているので、空気調和装置のコス
トアップを抑えつつ、確実かつ迅速に霜を除去して着霜
による暖房能力の低下や圧縮機の故障をなくすことがで
きる。なお、上記実施例では、四路切換弁１２により冷
媒の循環方向を正逆に切り換えうる冷暖兼用の冷媒回路
について説明したが、本発明が、室内熱交換器が凝縮器
としてのみ働く暖房専用の冷媒回路についても適用でき
るのは勿論である。

【００１６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
空気調和装置は、圧縮機,室外熱交換器,膨張弁および室
内熱交換器を順次管路で接続し、第１冷媒温度センサで
圧縮機への吸込冷媒温度を、第２冷媒温度センサで低圧
相当飽和温度を夫々検出し、この検出信号に基づき制御
部により過熱度を制御する冷媒回路において、偏流判別
手段により、外気温度センサの検出した外気温度と、単
一の熱交換器温度センサの検出した室内熱交換器の温度
の差を求め、この差が一定値以下か否かを判別するとと
もに、一定値以下と判別されたとき、除霜制御開始手段
により、第２冷媒温度センサの検出温度が一定値以下か
否かを判別し、以下と判別したとき、室外熱交換器の除
霜制御を開始するようにしているので、装置のコストア
ップを抑えつつ、確実かつ迅速に霜を除去して着霜によ
る暖房能力の低下や圧縮機の故障をなくすことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の空気調和装置の一実施例を示す冷媒
回路図である。

【図２】 図１の制御部による除霜の要否判定の手法を
示すヒートポンプサイクルのＰ-h線図である。

【図３】 従来の空気調和装置を示す冷媒回路図であ
る。

【符号の説明】

１…制御部、１１…圧縮機、１２…四路切換弁、１３…
室外熱交換器、１４…室外ファン、１５…膨張弁、１６
a〜１６d…室内熱交換器、１７a〜１７f…管路、２３…
受液器、２５…第１開閉弁、２６…デフロスト管路、２
７…第２開閉弁、２８…管路、２９…キャピラリチュー
ブ、３０…分流器、３１…第１冷媒温度センサ、３２…
第２冷媒温度センサ、３３…熱交換器温度センサ、３４
…外気温度センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機(１１）、蒸発器として動作しう
   る室外熱交換器（１３)、膨張弁(１５)および凝縮器と
   して動作しうる室内熱交換器(１６a〜１６d)を順次管路
   (１７a〜１７f)で接続し、上記管路(１７f)に圧縮機(１
   １)に吸い込まれる冷媒の温度(Ｄa)を検出する第１冷媒
   温度センサ(３１)および低圧に相当する冷媒の飽和温度
   (Ｄe)を検出する第２冷媒温度センサ(３２)を設けたヒ
   ートポンプ式冷媒回路と、上記第１,第２冷媒温度セン
   サ(３１,３２)の検出信号の差が所定値になるように上
   記膨張弁(１５)の開度および圧縮機(１１)の回転数を制
   御する制御部(１)を備えた空気調和装置において、 外気の温度を検出する外気温度センサ(３４)と、 上記室外熱交換器の温度を検出する単一の熱交換器温度
   センサ(３３)と、 運転時に外気温度センサ(３４)と熱交換器温度センサ
   (３３)との両検出信号に基づいて外気温度(Ｄo)と室外
   熱交換器温度(Ｄc)の差を求め、この差(Ｄo−Ｄc)が一
   定値(α)以下か否かを判別する偏流判別手段(１)と、 この偏流判別手段(１)が肯と判別した場合、上記熱交換
   器温度センサ(３３)の検出信号に代えて、上記第２冷媒
   温度センサ(３２)の検出信号が表わす温度(Ｄe)が一定
   値(β)以下であるか否かを判別し、肯と判別したとき、
   上記室外熱交換器(１３)を除霜する制御を開始する除霜
   制御開始手段(１)を備えたことを特徴とする空気調和装
   置。