JPS6325270B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷暖房装置における除霜装置に関する
もので、冷凍サイクルの簡素化をはかるととも
に、除霜効率の向上をはかることを目的とするも
のである。

従来より冷暖房装置の除霜装置としては種々の
ものがある。第１図に従来の一実施例を示す。

第１図は圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器
３、逆止弁４、暖房用キヤピラリチユーブ５、冷
暖両用キヤピラリーチユーブ６、室内熱交換器
７、四方弁２、アキユームレータ８からなる冷凍
サイクルを示し、冷房運転時には冷媒が順次図中
実線矢印の如く流れて前記圧縮機１に戻り、また
暖房運転時には、図中破線矢印の如く冷媒が流れ
る。さらに、除霜制御装置としては、暖房運転時
の着霜の状態を検出する着霜検出装置を有し、そ
の信号により、冷房運転を行うとともに、図中の
電磁開閉器９を開き冷媒の大部分を図中一点鎖線
矢印の如く、除霜用キヤピラリーチユーブ１０を
介して前記アキユームレータ８にバイパスする冷
凍サイクルを構成し、かつ室内外の送風機を停止
させる装置をも有し周知の除霜運転を行う。

かかる構成であると、除霜のために電磁開閉器
９およびキヤピラリーチユーブ１０、さらには分
枝管等が必要となり、コストアツプになるととも
に設置のためのスペースの増加、さらに部品点数
の増加による品質管理、サービス等が複雑となる
欠点を有していた。

本発明は圧縮機、冷暖切換弁、室外熱交換器、
絞り装置、室内熱交換器を環状に連結して冷凍回
路を構成し、かつ絞り装置として正逆流式の熱電
形膨張弁を用い、さらに着霜を検出する検出装置
と、前記室外熱交換器及び前記室内熱交換器の
各々の冷媒温度等の冷媒状態を検出する検出装置
と、前記着霜検出装置の信号により冷房運転を行
ううとともに、前記室外熱交換器の冷媒状態検出
装置の検出値に対応して、前記圧縮機の出力が最
大となる、前記室内熱交換器の冷媒状態を算出・
設定する状態設定部と、この状態設定部の設定値
と前記室内熱交換器の冷媒状態検出装置の検出値
とを比較し、両値が一致するように前記熱電形膨
張弁の開度を制御する開度制御部を有した制御装
置を設けることにより前記従来の欠点を改善する
ものである。

以下、本発明をその一実施例を示す添付図面の
第２〜４図を参考に説明する。

第２図において、１２は圧縮機、１３は四方
弁、１４は室外熱交換器、１５は正逆流式の熱電
形膨張弁、１６は室内熱交換器、１７はアキユー
ムレータで、これらを環状に連結することにより
冷凍サイクルを構成している。１８は室外送風
機、１９は室内送風機、２０は前記室外熱交換器
１４に設けたサーミスタ、２１は前記室内熱交換
器１６に設けたサーミスタ、２２は圧縮機１２の
吸入部、２３は前記圧縮機１２の吸入部２２に設
けたサーミスタ、２４は前記サーミスタ２０，２
１，２２の電気抵抗値により、前記熱電形膨張弁
１５の開度を制御するとともに、冷房運転、暖房
運転、除霜運転を切り換える制御装置である。

次に第３図により制御回路について説明する。
同図において、２５はマイクロコンピユータで、
圧縮器１２、室内外送風機１９，１８、四方弁１
３の動作制御に加え、サーミスタ２０，２１，２
３からの入力により、熱電形膨張弁１５への印加
電圧制御を行う。２６は圧縮機１２の運転スイツ
チ、２７は圧縮機１２用の電磁開閉器、２８は室
内送風機１９の変速スイツチ、２９は室内送風機
用の電磁開閉器、３０は冷暖切換スイツチ、３１
は四方弁用の電磁開閉器、３２は室外送風機用の
電磁開閉器、３３はＶ−Ｆ変換器で、サーミスタ
２０，２１，２３からの電圧を周波数に変換して
マイクロコンピユータ２５に送る。３４，３５，
３６は各々サーミスタ２０，２１，２３用の固定
抵抗、３７はマイクロコンピユータ２５からの信
号を電圧に変換し、熱電形膨張弁１５に印加する
装置である。

次にこの制御回路の動作を簡単に説明する。冷
戻運転時は圧縮機１２の運転スイツチ２６が入
り、電磁開閉器２７が入ることにより圧縮機１２
は運転し、また室内送風機１９の変速スイツチ２
８中のいずれかが入り、電磁開閉器２９中の変速
スイツチ２８に対応するものが入り、室内送風機
１９を運転し、かつ四方弁用の冷暖切換スイツチ
３０が入らず、四方弁用電磁開閉器３１が入らな
い。これにより四方弁１３は冷房側であり室外送
風機用の電磁開閉器３２は入る。またマイクロコ
ンピユータ２５は、Ｖ−Ｆ変換器３３を介して入
つて来たサーミスタ２０，２１，２３の信号を受
け取り、各サーミスタの温度を算定し、さらにサ
ーミスタ２１とサーミスタ２３との温度差を算定
し、予め設定しておいた値とを比較し、電圧変換
装置３７に送る信号を換え、熱電形膨張弁１５の
印加電圧を制御する。つまり、サーミスタ２３の
温度からサーミスタ２１の温度を引いた値が設定
値よりも小さい場合は冷媒流量が多過ぎる状態で
あるから、熱電形膨張弁１５の弁開度を小さくす
るように信号を出し、逆にサーミスタ２３と２１
の温度差が大きい場合は熱電形膨張弁１５の弁開
度を大きくするように信号を出す。

また暖房運転時は四方弁用の冷暖切換スイツチ
３０が入ることから、四方弁用の電磁開閉器３１
が入り四方弁１３は暖戻側に切り換わる。動作は
冷房運転時のサーミスタ２１がサーミスタ２０に
代わり、その他の動作は冷房時と同様となる。次
に除霜時について説明する。サーミスタ２０の温
度が除霜開始用に設定した値以下となると、マイ
クロコンピユータ２５は除霜運転開始の信号を出
す。これにより、室内送風機の電磁開閉器２９は
全て入らず、室外送風機の電磁開閉器３２も入ら
ない。さらに四方弁１３の電磁開閉器３１も入ら
ないことから四方弁１３は冷房側に切換わり冷房
運転を行う。また、マイクロコンピユータ２５は
サーミスタ２０およびサーミスタ２１の温度から
圧縮機１２の出力を計算し、圧縮機１２の出力が
最大となるように熱電形膨張弁１５の開度を制御
すべく、電圧変換装置３７への出力信号を制御す
る。周知の如く、圧縮機の出力は、任意の凝縮温
度に対して、蒸気温度が低過ぎても高過ぎても減
少し、最大となる蒸発温度（ひいては圧縮比）が
存在する。マイクロコンピユータ２５には、除霜
時において、各凝縮温度に対して圧縮機１２の出
力がほぼ最大となる蒸発温度の算出回路を設けて
いる。制御方法はサーミスタ２０の温度（凝縮温
度）からマイクロコンピユータ２５により蒸発温
度を算出・設定し、サーミスタ２１の温度がこの
設定値と一致するように熱電形膨張弁１５の開度
を制御する。除霜運転が行なわれ、サーミスタ２
０の温度が除霜終了用に設定した温度以上になる
とマイクロコンピユータ２５は除霜終了の信号つ
まり暖房運転に戻る信号を出し、通常の暖房運転
が行われる。

次に前記熱電形膨張弁１５の構造について第４
図を参考に説明する。熱電形膨張弁１５は弁部分
４０と弁駆動部分４１とからなる。弁部分４０
は、弁枠４２と弁体４３とからなる。弁枠４２は
弁座部４４を設けかつ流体が流出入する流入ポー
ト４５と流出ポート４６とを有し、各ポート４
５，４６にはそれぞれ、冷媒管４７，４８が接続
されている。弁体４３は連結された二つの上下部
材４９，５０からなり、これら両部材４９，５０
中に、流出ポート４６側と弁駆動部分４１内とを
連通させる通路５１，５２を形成している。両通
路５１，５２間には冷媒が通路５２から通路５１
へ向つて流れるのを阻止する逆止弁５３が設けら
れている。なお、弁体４３は弁枠４２に形成した
孔５４内に上下摺動自在に設けられている。一
方、弁駆動部分４１は、上ケーシング５５と下ケ
ーシング５６と弁枠４２とにより密閉された空間
５７を形成している。この空間５７内には二つの
バイメタル５８，５９が収納されており、両バイ
メタル５８，５９はその両端にてスペーサ６０，
６１を介して並設されている。そして両バイメタ
ル５８，５９の中央部に孔６２，６３を穿設し、
上ケーシング５５の内面中央部に固着させた支持
ピン６４を上バイメタル５８の孔６２に上方から
挿入し、また弁体４３の上端に形成したピン部分
６５を、下バイメタル５９の孔６３に下方から挿
入することにより、両バイメタル５８，５９は空
間５７に支持される。なお弁体４３は、座６６を
介して、スプリング６７により常に上方向に付勢
されている。６８は上バイメタル５８を強制加熱
する電気ヒータであり、上バイメタル５８に巻装
されている。６９，７０は前記電気ヒータ６８の
両端に接続される端子であり、上ケーシング５５
を貫通して設けられている。この上バイメタル５
８は電気ヒータ６８により強制加熱されることに
より、その両端が上方（図中矢印Ａ方向）に移動
するよう変形するものである。

したがつて電気ヒータ６８に通電すると、上バ
イメタル５８が変形し、スプリング６７にて弁体
４３を上方に押し上げ、弁座部４４と弁体４３の
下端との間を開放させる。すなわち弁を開放す
る。この場合の弁の開度は、電気ヒータ６８への
通電電力量すなわち電圧により調整される。すな
わち、大電力を通せば、上バイメタル５８は大き
く変形し、弁の開度が大きくなる。逆に電気ヒー
タ６８への電力が小さい場合には、上バイメタル
５８の変形量は少なく、弁の開度は小さい。な
お、下バイメタル５９は、孔５４と弁体４３との
摺動面から空間５７内に流入した冷媒及び周囲の
空気温度による温度影響を受け変形するもので、
負荷状態補償用のバイメタルである。また、この
熱電膨張弁１５は、正逆流通式の膨張弁であり、
冷媒は、流入ボート４５から流入し、弁体４３と
弁座部４４との間に形成される絞り部を通つて流
出ポート４６から流出するよう流れることはもち
ろんのこと、この逆に、流出ポート４６から流入
し、弁体４３と弁座部４４との間に形成される絞
り部を通つて流入ポート４５より流出するよう流
れることもできる。この場合、弁の形状から、流
入ポート４５から流出ポート４６に向けて流れる
方が、その逆の流れる場合に比較して同じ絞り度
であれば、冷媒の流通抵抗は若干小さくなる。な
お、流入ポート４５側が高圧となり、流出ポート
４６側が低圧になつた場合には、冷媒の一部は、
弁体４３と孔５４との摺動面から空間５７内に流
入するが、この流入した冷媒は、通路５１，５２
及び逆止弁５３を通つて流出ポート４６へと流
れ、空間５７内に溜ることはない。逆に、流出ポ
ート４６側が流入ポート４５側より高圧になつた
場合には、逆止弁５３が閉じ、空間５７内に冷媒
が流入することはほとんどない。

次に本実施例の動作の説明を行う。まず冷房運
転について説明する。

圧縮機１２を出た冷媒は四方弁１３を介して室
外熱交換器１４、正逆流式の熱電形膨張弁１５、
室内熱交換器１６、四方弁１３を順次第２図中実
線矢印の如く流れアキユームレータ１７を介して
圧縮機１２に戻る。また熱電形膨張弁１５は、サ
ーミスタ２３とサーミスタ２１の温度差が一定
（つまり吸入部２２の冷媒の過熱度が一定）にな
るように制御装置２４によつて制御される。

つまり、冷媒流量が多過ぎて、サーミスタ２３
とサーミスタ２１の温度差が設定値より小さい場
合は熱電形膨張弁１５への印加電圧を小さくし
て、弁開度を小さくすることにより冷媒流量を減
少させる制御を行い、逆に冷媒流量が少な過ぎる
場合は、弁開度を大きくすることにより冷媒流量
を増加させる制御を行うことにより、サーミスタ
２３と２１の温度差を設定した値となるように制
御する。

逆に暖房運転時は圧縮機１２を出た冷媒は四方
弁１３を介して室内熱交換器１６、正逆流式の熱
電形膨張弁１５、室外熱交換器１４、四方弁１３
を順次第２図中の破線矢印の如く流れアキユーム
レータ１７を介して圧縮機１２に戻る。また熱電
形膨張弁１５はサーミスタ２３とサーミスタ２０
の温度差が一定になるように、冷房運転時と同様
に制御される。

次に除霜運転について説明する。暖房運転にお
いて室外気温の低下等、室外熱交換器１４の吸熱
量が減少してくると蒸発圧力が下りサーミスタ２
０の温度も低下する。吸熱量が一定値以下となる
と、室外熱交換器１４に着霜が始まり、サーミス
タ２０の温度は除霜開始設定値以下となり、制御
装置２４は除霜開始の信号を出す。この信号によ
り室内外送風機１９，１８が停止され、四方弁１
３は冷房側に切り換えられる。つまり送風機が停
止された冷房時の冷凍サイクルである除霜運転が
行なわれる。

除霜運転が開始されると、熱電形膨張弁１５の
制御はサーミスタ２０と２１によつて行なわれ
る。サーミスタ２０から、マイクロコンピユータ
２５により、蒸発温度を算出・設定し、サーミス
タ２１の温度が設定された値となるように熱電形
膨張弁１５の弁開度を制御し、除霜時、室外熱結
換器１４に供給される熱量の主たる熱源である圧
縮機１２の出力が最大となるように制御する。

すなわちサーミスタ２１の温度が設定値よりも
高い場合には熱電形膨張弁１５への印加電圧を小
さくし冷媒流量を小さくして蒸発圧力を小さくす
ることにより圧縮比を増加させ、逆にサーミスタ
２１の温度が設定値よりも小さい場合には熱電形
膨張弁１５への印加電圧を大きくして圧縮比を減
少させることにより圧縮比を一定に維持し、常に
圧縮機１２の出力を最大にすることによつて除霜
時間を短縮することができる。

霜または氷が溶けてサーミスタ２０の温度が除
霜終了設定値よりも大きくなると、制御装置２４
は除霜終了の信号を出し通常の暖房運転が再開さ
れる。

また他の実施例として、通電閉形の正逆流式の
熱電形膨張弁、すなわち印加電圧を増加すると弁
開度が小さくなる熱電形膨張弁を用いても同様の
効果が得られる。

さらに除霜運転時において圧縮機１２の出力が
最大となるように熱電形膨張弁１５の開度を制御
するかわりに、除霜時においては凝縮圧力がほぼ
一定ということから、蒸発圧力を一定の値に保つ
べく熱電形膨張弁１５の開度を制御することによ
つてもほぼ近い効果が得られる。

以上の説明から明らかなように、本発明におけ
る冷暖房装置の除霜制御装置は、圧縮機に冷暖切
換弁を介して室外熱交換器、絞り装置、室内熱交
換器を環状に連結して冷凍回路を構成し、かつ絞
り装置として正逆流式の熱電形膨張弁を用い、さ
らに、着霜を検出すると、前記室外熱交換器及び
前記室内熱交換器の各々の冷媒温度等の冷媒状態
を検出する検出装置と、前記着霜検出装置の信号
により冷房運転を行うとともに、前記室外熱交換
器の冷媒状態検出装置の検出値に対応して、前記
圧縮機の出力が最大となる、前記室内熱交換器の
冷媒状態を算出・設定する状態設定部と、この状
態設定部の設定値と前記室内熱交換器の冷媒状態
検出装置の検出値とを比較し、両値が一致するよ
うに前記熱電形膨張弁の開度を制御する開度制御
部を有した制御装置を設けることにより除霜運転
を行うに、従来の如く電磁開閉器等を持つバイパ
ス回路等が不要となることからコストダウンがは
かれるとともに、設置場所の削減、さらには品質
管理および保守点検等が容易となる等、大きな利
点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す概略冷凍サイクル構成
図、第２図は本発明の一実施例における除霜制御
装置を具備した冷暖房装置の概略冷凍サイクル構
成図、第３図は同除霜制御装置の制御回路図、第
４図は同除霜制御装置における正逆流式の熱電形
膨張弁の概略断面図である。 １２……圧縮機、１３……四方弁、１４……室
外熱交換器、１５……正逆流式の熱電形膨張弁、
１６……室内熱交換器、２０，２１，２３……サ
ーミスタ、２４……熱電形膨張弁の制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧縮機、冷暖切換弁、室外熱交換器、絞り装
   置、室内熱交換器を環状に連結して冷凍回路を構
   成し、かつ絞り装置として正逆流式の熱電形膨張
   弁を用い、さらに着霜を検出する検出装置と、前
   記室外熱交換器及び前記室内熱交換器の各々の冷
   媒温度等の冷媒状態を検出する検出装置と、前記
   着霜検出装置の信号により、冷房運転を行うとと
   もに、前記室外熱交換器の冷媒状態検出装置の検
   出値に対応して、前記圧縮機の出力が最大とな
   る、前記室内熱交換器の冷媒状態を算出・設定す
   る状態設定部と、この状態設定部の設定値と前記
   室内熱交換器の冷媒状態検出装置の検出値とを比
   較し、両値が一致するように前記熱電形膨張弁の
   開度を制御する開度制御部を有した制御装置を設
   けた冷暖房装置の除霜制御装置。