ヒートポンプトラブルシューティングガイドシリーズ（5）

冬になると、屋外のエバポレーターの霜は、空気熱源ヒートポンプで最も一般的な現象の1つです。

住宅所有者、販売代理店、さらには新しい設置業者からよく寄せられる質問は次のとおりです。

「屋外熱交換器に霜または氷が付着しています。ヒートポンプは故障していますか？」

答えは次のとおりです。

必ずしもそうではありません。

屋外の低温と湿度の高い条件下では、エバポレーターの着霜は空気熱源ヒートポンプの通常の動作の一部です。適切に設計されたヒートポンプは、定期的にデフロストサイクルに入り、霜を溶かし、通常の暖房運転に戻るはずです。

本当の問題は次の場合に始まります。

• 霜が過度に厚くなる
• エバポレーターが完全に凍結する
• ユニットがデフロストを完了できない
• コイルの一部しかデフロストされない
• 霜が非常に短時間で再び現れる
• ヒートポンプが頻繁にデフロストモードに入る
• デフロスト中に高圧または低圧保護が発生する
• 霜がほとんどまたは全くない場合でも、ユニットがデフロストモードに入る

これらの条件は、暖房能力、COP、およびシステム信頼性を大幅に低下させる可能性があります。

このガイドでは、エバポレーターの着霜が発生する仕組み、通常の着霜と異常な着霜の違い、および設置業者が一般的なデフロストの問題を体系的に診断する方法を説明します。

1. 冬に空気熱源ヒートポンプのエバポレーターが着霜する理由

暖房運転中、空気熱源ヒートポンプは屋外の空気から熱を吸収します。

したがって、屋外熱交換器は「エバポレーター」として機能します。エバポレーター内の冷媒が周囲の空気から熱を吸収し、コイルの表面温度が屋外の気温を下回ります。

露点温度

0℃ / 32°F

• 屋外の空気中の水分は最初にコイルに凝縮し、その後凍結します。
• 基本的なプロセスは次のとおりです。

冷たい屋外の空気 + 湿気

↓

エバポレーター表面温度が氷点下
4方弁
水蒸気がコイルに凝縮
4方弁
凝縮水が凍結
4方弁
エバポレーターに着霜
4方弁
冬の暖房中に空気熱源ヒートポンプのエバポレーターに着霜することは、自動的に故障ではありません。

重要なのは、ヒートポンプが霜を検出し、効果的に除去できるかどうかです。

2. 過度の霜が問題となる理由

薄い霜の層は、最初は限定的な影響しか与えない可能性があります。

しかし、霜が厚くなるにつれて、屋外の空気とエバポレーターの間の断熱層として機能し始めます。

同時に、霜はフィン間の空気の流れをブロックします。

これにより、次のようになります。

霜の蓄積

↓

空気の流れの低下
4方弁
熱伝達効率の低下
4方弁
蒸発温度と圧力の低下
4方弁
暖房能力の低下
4方弁
いくつかの冷媒回路のみに着霜する
4方弁
問題が続くと、エバポレーターは最終的に厚い氷で覆われる可能性があります。

考えられる結果は次のとおりです。

暖房能力の低下

COPの低下

• いくつかの冷媒回路のみに着霜する
• 電気消費量の増加
• 吸引圧力の低下
• コンプレッサーの運転ストレス
• ファンの障害
• 屋外ユニット周辺の氷の蓄積
• 暖房の中断
• 高圧または低圧保護
• このため、信頼性の高いデフロスト制御は、寒冷地でのヒートポンプ運転に不可欠です。
• 3. ヒートポンプはどのようにデフロストしますか？

ほとんどの空気熱源ヒートポンプは「リバースサイクルデフロスト」を使用しています。

通常の暖房中：

屋外コイル = エバポレーター屋内/水側熱交換器 = コンデンサー

屋外コイルは一時的にコンデンサーになります。

高温の冷媒が屋外コイルに入り、蓄積した霜を溶かします。
プロセスは次のように簡略化できます。

暖房運転

↓

コントローラーがデフロスト条件を検出

↓

4方弁が冷媒方向を変更
4方弁
高温の冷媒が屋外コイルに入る
4方弁
霜が溶ける
4方弁
デフロスト終了条件に到達
4方弁
4方弁が元に戻る
4方弁
通常の暖房が再開
4方弁
コンプレッサー
4方弁
デフロスト温度センサー

屋外ファン

• 冷媒回路
• 膨張弁
• メインコントローラー
• これらの領域のいずれかの障害は、異常な着霜を引き起こす可能性があります。
• 4. トラブルシューティングの前に：デフロスト設定を確認する
• 確認してください：
• 重要なパラメータには次のものが含まれる場合があります。

デフロスト開始温度

デフロスト前の最小運転時間

デフロスト時間

デフロスト終了温度

• デフロストサイクルの間隔
• 正確な設定は、メーカーおよびモデルによって異なります。
• キャピラリー制限
• デフロスト開始温度：約2〜4℃
• デフロスト時間：最大約30〜45分

デフロスト終了温度：約10℃

これらの値は、普遍的な設定として扱わないでください。

• 常にメーカーの制御ロジックと技術文書に従ってください。
• 不適切なデフロストパラメータは、機械的に健全なヒートポンプを異常に動作させる可能性があります。
• 5. 8つの一般的なエバポレーター着霜およびデフロストの問題

フィールドサービス経験に基づくと、異常なエバポレーター着霜は一般的に8つの一般的な状況に分けられます。状況1：エバポレーターの底部に主に霜または氷が蓄積する冬の一般的な問題の1つは、屋外熱交換器の底部周辺の重度の氷の蓄積です。

多くの場合、冷凍システム自体は正常に機能しています。

本当の問題は次のとおりです。

デフロスト水が適切に排水されない。

デフロスト中、かなりの量の溶けた水がエバポレーターからベースパンに流れ込みます。

もし：

排水穴が詰まっている

ベースパンに汚れが蓄積している

排水路が詰まっている

溶けた水がユニットを離れる前に再び凍結する

水が屋外ユニット内に残り、再び凍結します。

繰り返しのサイクルにより、徐々に厚い氷の塊が形成される可能性があります。

• トラブルシューティング
• 確認してください：
• ベースパンの排水穴
• 排水路

汚れやゴミ

エバポレーターの下の氷の蓄積

自動デフロストをトリガーする

冬のメンテナンス中

• 適切な場合は、温水を使用して蓄積した氷を溶かすことができます。
• 重要
• エバポレーターから氷を取り除くために、ドライバー、金属棒、その他の硬い物体を使用しないでください。
• 銅管やアルミニウムフィンは簡単に損傷する可能性があります。
• 冷媒管の穴あきは、単純なデフロスト問題を大規模な冷凍修理に変える可能性があります。

状況2：エバポレーター全体が均一に着霜するが、ユニットはデフロストしない

これは重要な診断パターンです。

エバポレーターが均一に着霜しても、ヒートポンプが正常なデフロストサイクルに入らない場合は、まず2つの領域を確認する必要があります。

デフロスト温度センシング

4方弁の動作

2.1 デフロスト温度センサーを確認する

コントローラーは、エバポレーターの温度を判断するためにデフロストセンサーに依存しています。

センサーが不正確な読み取り値を提供すると、コントローラーはデフロストが必要であることを知らない可能性があります。

実用的なフィールドテストは、表示されたデフロスト温度と実際のコイルの状態を比較することです。

1. メーカーの診断手順によっては、技術者はデフロストセンサーを霜/氷に接触させて温度応答を観察することもあります。
2. エバポレーターが重度に霜を帯びているにもかかわらず、センサーが明らかに高い温度を示している場合、センサーまたはその回路に障害がある可能性があります。

考えられる原因は次のとおりです。

センサーの故障

コイルとの接触不良

配線の緩み

不正確な抵抗

ケーブルの損傷

センサーが欠陥がある場合は、交換してください。

• 2.2 4方弁を確認する
• コンプレッサーが正常に動作し、コントローラーがデフロストを開始しても、高温の冷媒が屋外コイルに流れない場合は、4方弁を確認してください。
• 考えられる障害は次のとおりです。
• 4方弁コイルの故障
• バルブが切り替えコマンドを受信すると、通常はソレノイドが動作している証拠があるはずです。

コイルが電気的に欠陥がある場合、バルブは位置を変更しない可能性があります。

4方弁の機械的な固着

ソレノイドコイルは正常に動作する可能性がありますが、内部バルブ本体が固着したままになる可能性があります。

この場合：

電気的な切り替え信号が存在する

バルブが動作音を立てる可能性がある

しかし、冷媒の流れは正しく逆転しない

4方弁の交換が必要になる場合があります。

この修理は冷媒回路に関わるため、資格のあるHVAC/冷凍技術者が行う必要があります。

状況3：ヒートポンプはデフロストするが、コイルが完全にきれいにならない

• もう1つの一般的な状況は次のとおりです。
• ヒートポンプはデフロストモードに入り、いくつかの霜を溶かしますが、デフロスト終了後もかなりの霜が残ります。
• 次のようなものが見られる場合があります。

底部に残った霜

片側に残った霜

部分的にきれいなエバポレーター

デフロストごとに不均一な氷

2つの一般的な原因を考慮する必要があります。

3.1 デフロスト終了温度が低すぎる

• コントローラーがデフロストを早期に終了すると、エバポレーターはすべての蓄積した霜を溶かすのに十分な熱を受け取らない可能性があります。
• ユニットは、霜がまだ存在したまま暖房に戻ります。
• 残った霜は、次の着霜サイクルの基盤となります。
• 時間の経過とともに、氷の蓄積はますます深刻になる可能性があります。

デフロスト終了設定を確認し、メーカーの仕様に従って調整する必要があります。

3.2 デフロスト時間が短すぎる

温度設定が合理的であっても、最大許容デフロスト時間が実際の気象条件に対して短すぎる場合があります。

これは次の場合に発生する可能性があります。

高湿度

重度の霜

非常に低い外気温

強い風への暴露

厳しい冬の気象条件

エバポレーターがきれいになる前にデフロストサイクルが終了する場合、時間の調整が必要になる場合があります。

• 3.3 デフロストセンサーの位置が不正確
• センサーの場所は非常に重要です。
• センサーが、最も霜を帯びた部分よりも早く暖まる領域に取り付けられている場合、コントローラーはデフロストが完了したと考えている可能性がありますが、エバポレーターの別の部分はまだ氷で覆われています。
• より良いセンサーの場所は一般的に「最も冷たいまたは最も持続的な着霜領域」を表す点です。
• 不正確なセンサー配置は、センサー自体が正常に機能している場合でも、早期のデフロスト終了を引き起こす可能性があります。

状況4：ヒートポンプが頻繁にデフロストする

頻繁なデフロストは、もう1つの一般的な顧客の苦情です。

顧客は次のように報告する場合があります。

「ヒートポンプが数分ごとにデフロストモードに入り続けます。」

まず、頻繁な着霜が環境条件によって引き起こされているのか、システム障害によって引き起こされているのかを判断します。4.1 デフロスト温度の読み取りを確認するデフロスト温度の読み取りが正常で、実際に冷たいエバポレーターを示している場合は、屋外ユニット周辺の空気の流れを調べます。

確認してください：

空気入口の詰まり

空気出口の詰まり

葉

ビニール袋

雪

汚れ

設置クリアランスの不足

排出された冷たい空気の再循環

• 空気の流れが悪いと、エバポレーターの温度が低下し、着霜が加速します。
• 4.2 エバポレーターを清掃する
• エバポレーターのフィンにあるほこりやゴミは、空気の流れと熱伝達を低下させます。
• これにより、次のようになります。
• 蒸発温度の低下
• 霜の形成の加速
• コンプレッサーのランタイムの延長
• 暖房能力の低下

エバポレーターは、フィンを損傷しないように注意深く清掃する必要があります。

4.3 デフロスト時間と終了温度を確認する

コイルが完全にきれいになる前にシステムがデフロストを終了する場合、残った霜があります。

残った霜は、次の着霜サイクルがより早く発生する原因となります。

• したがって、繰り返しの短いデフロストサイクルは、不完全な以前のデフロストによって引き起こされる場合があります。
• 6. 頻繁な着霜は冷媒不足を示している可能性がある
• ヒートポンプが繰り返し霜を発生し、冷媒圧力が異常に低い場合は、冷媒不足を考慮する必要があります。
• いくつかの冷媒回路のみに着霜する

エバポレーターを手動でデフロストする

ヒートポンプを安定した暖房運転に戻す

冷媒圧力を測定する

同じモデルと条件に対するメーカーの運転データと比較する

吸引圧力が低いことは、次のことに関連している可能性があります。

冷媒不足

冷媒漏れ

冷媒の流れの制限

1. 霜の外観だけで冷媒不足を診断しないでください。
2. 運転圧力、温度、過熱度/過冷却度（該当する場合）、周囲条件、およびメーカーデータはすべて考慮する必要があります。
3. 漏れが疑われる場合は、冷媒を再充填する前に漏れを見つけて修理してください。
4. 7. 屋外ファンの空気流量不足は頻繁な着霜を引き起こす可能性がある

屋外ファンは、周囲の空気から冷媒への熱伝達に不可欠です。

• 空気の流れが減少すると、エバポレーターがより冷たくなり、着霜が加速します。
• 考えられる原因は次のとおりです。
• ファンモーターの故障

ファンブレードの損傷

不適切なファン速度

ファンを妨げる氷

コイルの詰まり

空気の再循環

設置クリアランスの不足

センサーが欠陥がある場合は、交換してください。

• 急速な着霜
• 蒸発圧力の低下
• 暖房能力の低下
• デフロスト頻度の増加
• 常にファンが正常に動作しており、空気の流れ経路が妨げられていないことを確認してください。
• 排水の状態
• 不均一な着霜は重要な診断の手がかりです。

例えば：

• 片側が重度に霜を帯びている
• 反対側は比較的きれいなまま
• いくつかの冷媒回路のみに着霜する
• 霜が孤立した部分に現れる

これはしばしば「不均一な冷媒分布」を示します。

一般的な原因は、1つの冷媒回路またはキャピラリーチューブの制限です。

考えられる理由は次のとおりです。

部分的な閉塞

• 制限内部での湿気の凍結
• 汚染
• キャピラリー制限
• その結果、エバポレーターを通る冷媒の流れが不均一になります。

トラブルシューティング資格のある技術者が冷媒分配回路を検査する必要があります。

コイル全体の温度分布を確認する

キャピラリー回路を検査する

• 閉塞を確認する
• デフロストセンサーを代表的な着霜領域に移動する（不適切に配置されている場合）
• 必要に応じて詰まったキャピラリーチューブを交換する
• 冷媒回路を真空引きする

正しい冷媒量を再充填する

自動デフロストをトリガーする

状況6：デフロスト中に高圧保護が発生する

ヒートポンプが「デフロストサイクル中に特に高圧保護」に入る場合は、デフロスト終了設定を確認してください。

• 1つの可能な原因は次のとおりです。
• デフロスト終了温度が高すぎる。
• ユニットが不必要に長くリバースサイクルデフロスト状態にとどまり、凝縮圧力が過度に上昇する可能性があります。
• 終了温度は、メーカー推奨設定に対して確認する必要があります。
• 一部のシステムでは、約「10℃」の値が使用される場合がありますが、正しいパラメータはモデルによって異なります。
• すべてのヒートポンプに1つの普遍的な値を適用しないでください。
• 状況7：デフロスト中に低圧保護が発生する

デフロスト中の低圧保護は、冷媒膨張弁に関連している可能性があります。

1つの可能な原因は、次のいずれかである膨張弁です。

制限されている詰まっている不適切に調整されている

リバースサイクル条件下で十分な冷媒流量を提供できない

システム設計によっては、トラブルシューティングには次のものが必要になる場合があります。

膨張弁を確認する

バルブの開度を確認する

閉塞を確認する冷媒チャージを確認するメーカーの仕様に従ってバルブを調整する

欠陥がある場合はバルブを交換する

膨張弁の調整はヒートポンプの設計によって大きく異なるため、技術者は常に特定のメーカーのサービス文書に従う必要があります。

状況8：霜がない場合でもヒートポンプがデフロストモードに入る

逆の問題も発生する可能性があります。

• エバポレーターは比較的きれいですが、ヒートポンプはまだデフロストモードに入ります。
• これは「偽のデフロストまたは不要なデフロスト」として知られています。
• 考えられる原因は次のとおりです。
• デフロスト開始温度が高すぎる

デフロストセンサーの故障

• センサーの不適切な取り付け
• センサー信号の不正確
• コントローラーパラメータの問題
• コントローラーがエバポレーターを霜を帯びていると誤って解釈した場合、不要なデフロストサイクルを開始する可能性があります。
• 不要なデフロストはすべて通常の暖房を中断するため、暖房効率が低下します。
• トラブルシューティング

確認してください：

実際のエバポレーターの状態

コントローラーが表示するデフロスト温度

センサーの抵抗/値

センサーの位置配線

センサーが欠陥がある場合は、交換してください。

• パラメータが不正確な場合は、メーカーの仕様に従って調整してください。
• 9. 通常の霜と異常な霜：違いを見分ける方法は？
• これはヒートポンプユーザーにとって最も重要な質問の1つです。
• 通常の着霜
• 通常：

寒くて湿度の高い条件下で徐々に現れる

比較的均一に分布している

自動デフロストをトリガーする

冬のメンテナンス中

1. その後、ヒートポンプが安定した暖房に戻ることを可能にする
2. 異常な着霜
3. 警告サインは次のとおりです。
4. このアプローチは、技術者が最も単純な外部原因からより複雑な冷凍障害へと移行するのに役立ちます。
5. コイルが完全に詰まる
6. エバポレーターの一部のみに着霜する

霜が異常に早く戻る

デフロストが非常に頻繁に発生する

ユニットがデフロストに入らない

屋外ファンが氷で詰まる

暖房能力が大幅に低下する

高圧または低圧アラームが発生する

• 目に見える霜がないにもかかわらずユニットがデフロストする
• 霜の存在だけでは、故障があるかどうかを判断できません。
• 霜のパターン、デフロストの動作、およびシステムパフォーマンスを一緒に評価する必要があります。
• 10. クイックトラブルシューティング表
• 症状

考えられる原因

推奨される確認

• エバポレーター底部に主に氷が付着
• 排水不良
• ベースパンと排水穴を確認
• コイル全体に着霜、デフロストなし
• センサーまたは4方弁
• センサーの読み取りと逆転動作を確認
• デフロスト不完全
• 短いデフロスト/低い終了設定
• デフロストパラメータを確認
• 片側が霜を帯びたまま

センサーの位置または冷媒分布

センサーの位置と回路の流れを確認

頻繁な着霜

エバポレーターは大幅にきれいになりますか？

そうでない場合は、次のものを確認します。

デフロスト時間

終了温度

• センサーの位置
• 冷媒の流れ
• ステップ4 - 屋外の空気の流れを確認する
• 検査します：
• ファン

エバポレーターの清潔さ

設置クリアランス

• 空気の再循環
• 雪とゴミ
• 十分な排気クリアランス
• 圧力または霜の分布が異常な場合は、次のものを調査します。

冷媒チャージ

漏れ

膨張弁

• キャピラリー制限
• 4方弁
• このアプローチは、技術者が最も単純な外部原因からより複雑な冷凍障害へと移行するのに役立ちます。
• 12. 冬の重度のエバポレーター凍結を防ぐ方法

冬の着霜問題の多くは、サービスコールになる前に防止できます。

冬の前

• 確認してください：
• 屋外コイルの清潔さ
• 屋外ファンの動作
• 排水の状態
• デフロストセンサーの位置

デフロストセンサーの精度

冷媒の運転状態

• コントローラーパラメータ
• 設置時
• 確認してください：
• 十分な空気入口クリアランス
• 十分な排気クリアランス

冷たい排気空気のショートサーキットがないこと

適切な排水

雪の蓄積が予想される場所では屋外ユニットを適切に高く設置する

デフロスト水が重要なコンポーネントの周りで再凍結しないこと

冬のメンテナンス中

• 定期的に検査してください：
• 霜のパターン
• 氷の蓄積
• 排水
• ファンの動作
• 暖房性能
• デフロスト頻度

早期発見は、軽微な着霜問題を完全なエバポレーター凍結から防ぐことができます。

13. よくある質問

• 空気熱源ヒートポンプの霜は正常ですか？
• はい。屋外の空気が冷たく湿度の高い場合、暖房運転中に霜が発生するのは完全に正常です。重要なのは、ユニットが自動的かつ効果的にデフロストできるかどうかです。
• なぜ私のヒートポンプは氷で覆われているのですか？
• 考えられる原因は、排水不良、デフロスト制御の失敗、センサーの読み取り値の不正確、4方弁の問題、空気流量不足、冷媒チャージ不足、または冷媒回路の制限です。
• なぜ私のヒートポンプはデフロストし続けるのですか？
• 頻繁なデフロストは、高湿度、空気の流れ不良、エバポレーターのフィンが汚れている、デフロスト設定の不正確、センサーの問題、冷媒不足、または以前のデフロストサイクルの不完全によって引き起こされる可能性があります。

なぜ私のヒートポンプのエバポレーターの半分しか霜を帯びないのですか？

不均一な霜は、冷媒の不均一な分布または冷媒回路のいずれかの制限を示している可能性があります。冷媒システムは資格のある技術者によって検査されるべきです。

• なぜ私のヒートポンプは霜がないのにデフロストモードに入るのですか？
• デフロスト開始温度が不適切に設定されているか、デフロスト温度センサーが欠陥があるか、不適切に配置されている可能性があります。
• 冷媒不足はエバポレーターの着霜を引き起こしますか？
• はい。冷媒不足は蒸発圧力と温度を低下させ、異常な着霜に寄与する可能性があります。ただし、霜の存在だけでは冷媒チャージ不足を診断するには十分ではありません。
• エバポレーターから手動で氷を取り除くべきですか？
• 手動での解氷が必要な場合は、フィンを損傷したり冷媒管を突き刺したりする可能性のある鋭利なまたは硬い物体を避けてください。重度の凍結の根本原因も、繰り返し氷を取り除くのではなく特定されるべきです。

最終的な考え

エバポレーターの着霜自体は、必ずしもヒートポンプの故障ではありません。

冬の暖房運転中、着霜は冷たく湿度の高い屋外空気から熱を抽出した結果として自然に発生します。

システムが正しく動作しているかどうかを決定するのは、次の能力です。

霜を検出 → デフロストを開始 → 冷媒サイクルを逆転 → 霜を溶かす → 水を排水 → 効率的な暖房に戻る

異常な着霜が発生した場合、技術者はすぐに冷媒チャージを非難したり、コントローラーを交換したりすることを避けるべきです。

代わりに、「霜のパターン」を見てください。

異なるパターンは異なる診断の手がかりを提供します。

底部凍結 → 排水を確認

コイル全体に着霜、デフロストなし → センサーと4方弁を確認

デフロスト不完全 → デフロスト時間、終了温度、センサーの位置を確認

頻繁な着霜 → 空気の流れ、冷媒の状態、ファン性能を確認

不均一な着霜 → 冷媒分布と制限を確認

偽のデフロスト → センサーとデフロスト開始パラメータを確認

優れたトラブルシューティングは、単に霜を取り除くことではありません。

それは、なぜ最初に霜が正しく除去されなかったのかを理解することです。