JPH0195242A - 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、セパレート形ヒートポンプ式の空気調和機の
除霜制御装置に関するものである。

従来の技術 従来、特公昭５８−３２２９６号公報に示されるように
、室内側熱交換器の温度変化と室内温度の変化の両者に
基づいて室外測熱交換器への着霜状態を検知し、暖房運
転と除霜運転を制御する技術が開発されている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、かかる従来の構成は、温度検出素子が複
数必要となシ、自ずと回路が複雑化する問題がある。し
かも、かかる構成は熱交換器を流れている途中の気液混
合冷媒温度を検出しているため、着霜時と未着霜時の温
度変化が小さく、微少な範囲で着霜判定を行なわなけれ
ばならず、検出精度が安定しない問題がある。

また近年、マイクロコンピュータにて複雑な信号処理を
行わせ、制御装置を構成することが多いが、従来技術の
ように入力内号源（温度検出素子）が多いことは、その
プログラム作成に当っても常置のもとであり、そのプロ
グラムの簡素化にも限界がある。

更に、納熱交換器の温度は室内送風機の動作に基づく室
内空気の循環量にも影響を受けるという問題があり、た
とえば室内熱交換器に対する室内空気の循環量が少なけ
ればこれに伴って室内熱交換器の温度が上昇し、このた
め室外熱交換器に対する除霜運転が必要であるにもかか
わらず除霜運転が開始されないという不都合が生じてし
まう。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、従来技術の利点を
損うことなく、構成の簡素化がはかれる除霜１ｔｉＩＪ
＠ｌ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は、第１図に示すよ
うに冷凍サイクルを暖房サイクルから除霜サイクルに制
御する制御装置を、前記圧縮機の暖房運転開始からの時
間を計測する第１の時間計測手段と、あらかじめ設定さ
れた時間を記憶している第１の設定時間記憶手段と、前
記第１の時間計測手段により検出した時間と前記第１の
設定時間記憶手段に設定された時間の一致を検出し出力
する第１の比較手段と、暖房運転時に前記室内熱交換器
の冷媒入口側に連結された配管の温度を検出する温度検
出手段と、暖房サイクルを除Ｎ′＋ｊイクルに切換える
境界値温度を記憶した設定温度記憶手段と、前記温度検
出手段により検出した温度が、前記設定温度記憶手段に
記憶された境界値温度より低下した時間を計測する第２
の時間計測手段と、あらかじめ設定された時間を記憶し
ている第２設定時間記憶手段と、前記第２の時間計測手
段により検出した時間と前記第２の設定時間記憶手段に
設定された時間の一致を検出し出力する第２の比較手段
と、風量を切換える風量切換手段と各風量により設定温
度を刀換える設定温度切換手段と、前記温度検出手段に
より検出した温度が前記設定温度記憶手段により記憶さ
れた境界値温度より低下したことを検出し出力する第３
の比較手段と、前記第１の設定時間経過後において所定
時間前記圧縮機が運転中であるか否かを検出する、或い
は前記第３の比較手段による境界値温度低下信号の出力
時において前記圧縮機が運転されていることを検出する
圧縮機運転検出手段と、前記第１および第２の比較手段
による設定時間経過信号と前記第３の比較手段による境
界饋低下信号と前記圧縮機運転検出手段による圧縮機運
転検出信号により、暖房サイクルから除霜サイクルへの
切換えを判定する判定手段と、前記判定手段の出力に応
じて前記冷凍サイクルを暖房運転から除霜運転へ制御す
る選択出力手段より構成したものである。

作　　　用 この構成により、暖房運転開始から所定時間が経過する
１では暖房運転が確保され、その所定時間経過後におい
て、圧縮機運転検出手段による圧縮機の吹出金し、風量
及び電源周波数に応じて切換わる境界的温度を低下し一
定時間経過後、境界値温度低下信号の出力時、圧縮機運
転中の検出信号が出力されているとき、選択出力手段に
より、冷凍サイクルを暖房運転から除霜運転に制御する
ことができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第２図〜第７図を参照にして
説明する。第２図は、本発明の一実施例を示す冷凍サイ
クル図である。同図において、冷凍サイクルは圧縮機１
、四方切換弁２、室内側熱交換器３、減圧機４、室外測
熱交換器５を順次連結することにより構成されている。

６は配管温度検出素子であシ、暖房時において室内側熱
交換器３（凝縮器）の冷媒入口側となる配管に取シ付け
られている。この場合、冷房運転時は同図の実線矢印の
方向に冷媒が流れ、暖房運転時には四方切換弁２が切換
わることにより同図の破線矢印の方向に冷媒が流れるよ
うになっている。

さらに、前記圧縮機１、四方切換弁２、減圧機４、室外
測熱交換器５および室外送風機８によって室外ユニッ）
Ａが構成されている。

丑た、上記室内側熱交換器３および室内送風機７、さら
に配管温度検出素子６、タイマ機能および温度調節機能
などがプログラムされたマイクロコンピュータ第３図２
２（以下、マイコンと略称する）を有する運転制御部（
第３図Ｃ）は室内ユニットＢＶｃ設けられている。ここ
で、配管温度検出素子６は、室内送風６７の送風の影響
を受けない風回路からはずれた箇所に取付けられている
。

また、室内ユニッ）Ｂの近辺でもよい。

第３図は、運転制御部Ｃ及び制御操作部りを示す図であ
る。運転制御部Ｃは、交流電源１８より供給された電圧
をトランス１７で降圧しＤＣ電源発生部１６内のダイオ
ードブリッジで全波整流に変換し、レギュレータｔＣで
マイコン２２を動作させるＤＣ電源を作っている。マイ
コン２２には、リセット回路２３がＰＯボートに、発振
回路２６がＰｌ、Ｐ２ポートに接続されている。Ｐ７、
Ｐ８ポートからは、スキャン信号が出され、制御操作部
りの運転スイッチ風量切換部２４、室温設定部２５の０
Ｎ１０ＦＦにより、Ｐｌ、Ｐ４、Ｐ６ボートに種々のス
キャン信号が入ることにより、所定の制御を行なう。Ｐ
１１ポートから圧縮機を駆動するリレーを動作させる信
号が出され、Ｐ１２ポートから四方切換弁２を駆動する
リレーを動作させる信号が出され、Ｐ１３ポートガ・ら
は室外送風機８を駆動させるリレーを動作させる信号が
出され、又Ｐ１４〜Ｐ１６ポートからは室内送風機７を
駆動させるリレーを動作させる信号が出される。Ｐ１７
〜Ｐ２０ボートからは、吸込センサ２９からの入力と室
温を比較するための基準電圧を、Ｄ／Ａ変換部１９で作
るための信号が出されその基準電圧と、吸込センサ２９
の入力を比較するコンパレーク１５の出力がＰ２１ポー
トに入力される。マイコン２２は、制御操作部りの温度
設定部２６の入力を受け、先のＰ２１ポートの入力と比
較し圧縮機１の０Ｎ１０ＦＦ制御を行なう。

風量がＨｊ、Ｍｅ、ＬｏとｇＪシ換わるにつれ、Ｐ２２
〜Ｐ２４の出力ポートからＨＩ信号が出され、設定温度
記憶手段２８の抵抗９．１０で記憶された温度による基
準電圧をＩ７１＃）換える。その基準電圧と温度検出手
段３０の信号を第３の比較手段に当るコンパレータ２７
で比較し、Ｐ２６に入力される。

ここで第３図の構成と第１図の構成を対比すると、配管
温度検出素子６即ち、温度検出手段３０は、第１図の温
度検出手段に、コンパレータ２７は第３の比較手段に、
抵抗９．１０は投定温度記び第２の設定時間記憶手段、
第１及び第２の時間計測手段、設定温度記憶手段、第１
、第２及び第３の比較手段、圧縮機運転検出手段判定手
段、選択出力手段に相当する。

次に、暖房運転の開始から除霜運転に至るまでの動ｆＩ
Ｆ、について説明する。

圧縮機１の吐出冷媒温度Ｔｄ、圧縮機１の吸入冷媒温度
’ｉＴｓ、圧縮機１の吐出圧力をＰｄ、圧縮機１の吸入
圧力をＰｌとし、ポリトロープ指数をｎ（ただし、１＜
ｎ＜ｋの関係で、ｋは断熱圧縮指数）とすると、吐出冷
媒温度Ｔｄは次式で表わされる。

Ｌ二重 Ｐｄ　　　　ｎ Ｔｄ＝Ｔｓ・（、Ｓ　） したがって、室外測熱交換器５が未着霜時に吸入冷媒温
度Ｔｓが高く、各吐出冷媒温度Ｔｄも高い。

そして外気が下がυ、着霜が成長するにつれて、吸入冷
媒温度Ｔｓけ低下し、吐出冷媒温度Ｔｄも下がる。本発
明における配管温度検出素子６は、室内側熱交換器３の
入口配管に設けられ、圧縮機１から吐出された高温高圧
の過熱域冷媒ガスが流れる部分の温度を検出するが、実
際その温度は吐出ガスに比べて内外接続配管等での熱損
失により所定温度低下した温度である。したがって、第
４図に示すように室外測熱交換器５が未着常時は圧縮機
１の吸入冷媒温度Ｔｓ、室内側熱交換器３の入口配管温
度ｔは、ともに高く、着霜が進むにつれて徐々に低下し
、そして暖房能力を大幅に低下させる着霜に至ると、室
内側熱交換器３の入口配管温度ｔは極端に低下する。す
なわち、入口配管温度ｔが設定配管温度ｔ１（風量Ｌｏ
）以下になれば暖房能力は低下し、着霜が進んでいるの
で除霜する必要がある。

又、この入口配管温度は若干の風量による影響を受ける
ため、第４図に示すように、風量り。

（弱風）、風量Ｍｅ（中風）、風量Ｈｉ（強風）で、設
定配管温度をｔｌ、ｔ２、ｔ３と変えることにより、よ
り的確に着霜を検知できる。

以上の説明に基つき、第３図に示す制御回路は、第７図
に示すフローチャートの内容の制御を行なう。

すなわち、第７図のステップ１で通常暖房運転が開始さ
れ、マイコン２２で所定時間Ｔ１のタイマカウントがカ
ウントされる（ステップ２）。この第１クイマカクント
セツトは、暖房運転開始からＴ１時間（例えば１時間）
暖房運転を確保するためのもので、例えば強制的にＴ１
時間暖房を連続することも一つの手段である。

そしてタイマカウントがセットされると、ステップ３で
Ｔ１時間経過゛が判定される。Ｔ１時間経過するまでは
暖房運転が継続される（第５図参照）。

そしてＴ１時間が経過するとステップ４へ移り、第２タ
イマーカクンタがセットされ、ステップ５に移って圧縮
機１が運転しているか否かがＬＳＩ２２内にて判定され
る。仮に圧縮機１の運転が行われていなかったら、スス
ツブ４へ戻り、第２タイマーカクンタは再度セットされ
る０ 次にステップ５の条件が満足されるとステップ６にて１
２時間（例えば約４分）経過が判定される。すなわち、
ステップ４〜６において圧縮機１が設定時間連続運転し
ているか否かが確認される。

そして、圧縮機１が連続して第２タイマーカクントセツ
トによる７２時間運転が行われるとステップ７へ移り、
１３タイマーカウントがセットされる。この第３のタイ
マカウントセットは、配管温度ｔが設定配管温度（風量
切換手段によりｔｌ、ｔ２、ｔ３）を連続して下回る時
間Ｔ３（例えば１分間）を計測するので、例えばノイズ
などにょシ配管温度ｔを実際の温度より低く検知し、除
霜運転が誤まって開始されるのを防止するために設けで
ある（第６図参照）。そして、このタイマカウントがセ
ットされると風量が判別される。風量Ｌ（弱風）であれ
ば、Ｐ２２ポートの出力をＨｌにして（ステップ８．９
　）、風量がＭｅ（中風）であれば、Ｐ２３ボート出力
をＨｉにして（ステップ１０．１１）、それ以外（風量
Ｈ１強風）の場合は、Ｐ２４ポート出力をＨｉにする（
ステップ１２）。このように第３図抵抗９．１０の分圧
よりなる電圧で決められた設定配管温度を抵抗１２〜１
４を用いて、風量の斐更により設定配管温度を変えるこ
とを可能ならしめている。

設定配管温度が設定されると、ステップ１３で配管温度
検出素子６による配管温度ｔの読み込みが行なわれステ
ップ１４に移って、再び圧縮機１が運転しているか否か
の判定が行なわれる。

そして、入口配管温度ｔが各風量に応じた設定配管温度
ｔｘよりも低くなっていれば（ステップ１５）コンパレ
ーク２７よりＨｉ高出力出される。

ステップ１５０条件が満足されると、ステップ１６で１
３時間経過が判定される。１３時間経過するまでは暖房
運転が継続され、又１３時間経過する以前に入口配管温
度ｔが設定配管温度ｔｘより大きければステップ７に戻
り、第３タイマカタンクがリセットされる。

そしてステップ１６の条件が満足されるとステップ１７
へ戻シ、除霜運転が開始される。

すなわち、Ｐ１１〜Ｐ１６ポート出力を変え、四方切換
弁２を切換え、必要に応じてその前に圧縮機１を一定時
間停止し、室内送風機７及び室外送風機８を停止する。

そして冷凍サイクルにて除霜を行なう。この除霜運転の
内容は従来周知のため、詳細な説明を省略する。また暖
房運転の復帰についても従来より周知の如く、適宜手段
にて実施できる。

なお、本実施例においては、除霜運転を暖房サイクルか
ら冷房サイクルへの切換えによって行うようにしたが、
例えば暖房サイクルを維持したままとして室外測熱交換
器へ別途蓄熱していた冷媒を流す構成あるいは、別熱源
にて霜を溶かす構成としてもよいことはｇうまでもない
。また圧縮機１は除霜運転へ切換え時には連続運転とし
、暖房運転復帰前に一時停止させるようにしてもよい。

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、上記した構成により
、過熱域冷媒ガスの温度を室内側熱交換器入口配管にて
検出し、室内風量による是正を行い的確な除霜運転を温
度検出１点で行うことができ、構成が非常に簡単であり
、また冷媒が、暖房を行う熱量を十分に有しているか否
かの判定が室内側熱交換器の入口側で行えるため、実際
の暖房能力の有無を確実に判断して除霜を行うことがで
きる。

すなわち、本発明は完全に着霜が発生している冷媒の温
度が熱交換器の入口部、中間部に差がなく、未着霜時に
入口冷媒温度の方が中間部の冷媒温度に比べて著しく高
い点に着眼し、入口側の冷媒温度を検出することによっ
て、未着霜から着霜に至るまでの温度変化が大きくとれ
、１点の温度検出で限界に近い暖房能力を引き出すこと
ができる。また本発明は、暖房開始から一定時間経過す
るまで着霜を検出しないため、その一定時間は暖房能力
が確保され、快適さが損われることもない。

また本発明は、暖房運転中において、圧縮機が一時停止
後、再運転開始から一定時間経過するまで着霜を検出し
ないため、例えばプーモＯＦＦ時などの圧縮機再運転直
後において、上昇途中の室内熱交換器配管温度を検知し
、未着霜にもかかわらず、誤って除霜運転を開始するこ
ともない。

さらに室内熱交換器の配管温度が連続して設定温度を下
回らないと除霜運転を開始しない制御としている為、ノ
イズなどにより配管温度を実際の温度より低く検知し、
除雪運転が誤まって開始されることもない等、確実な着
霜検出が行なえ、誤動作のない信頼性の高い除霜制御が
行なえる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の除霜制御装置をＩａ能実現手段で表現
したブロック図、第２図は本発明の一実施例を示す空気
調和機の冷凍サイクル図、第３図は同空気調和機におけ
る除霜制御装置の回路図、第４図は同除霜制御装置にお
ける室内側熱交換器へ流入する冷媒温度と圧縮機吸入冷
媒温度の関係を示す特性図、第６図は暖房開始から一定
時間Ｔ１暖房運転を継続することを示す運転時間と配管
温度との関係図、第６図は設定温度ｔを下回る時間があ
る所定時間Ｔ３経過しないと除霜運転を開始しないこと
を示す運転時間と配管温度との関係図、第７図は同除霜
制御装置の動作内容を示すフローチャートである。 １・・・・・・圧縮機、２・・・・・・四方切換弁、３
・・・・・・室内側熱交換器、６・・・・・・室外測熱
交換器、６・・・・・・配管温度検出素子、９．１０・
・・・・・設定温度記憶抵抗、１２．１３．１４・・・
・・・設定温度切換抵抗、２２・・・マイクロコンピュ
ータ、２７・・・・・・コンパレーター。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 ／−ＸＭ！葛、 ２−ロガｖＪ換弁 ３−一一室内側蕎交攻器 ４−Ａ、ａ器 ５−室外側丼交換靭 ６−配管温浸層比素子 Ａ−室外二ニー７１） 第　２　図　　　　　　　　　Ｓ−望内ユニ、ゾ）・ｗ
＆４図 配 管 碕間 第５図 配 第６図 記 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機、室内側熱交換器、減圧装置、室外測熱交換器を
   具備した冷凍サイクルに、暖房サイクルと除霜サイクル
   を切換えるサイクル切換手段を設け、さらに前記サイク
   ル切換手段は、暖房サイクルから除霜サイクルに切換え
   る制御装置を有し、前記制御装置を前記圧縮機の暖房運
   転開始からの時間を計測する第１の時間計測手段と、あ
   らかじめ設定された時間を記憶している第１の設定時間
   記憶手段と、前記第１の時間計測手段により検出した時
   間と前記第１の設定時間記憶手段に設定された時間の一
   致を検出し出力する第１の比較手段と、暖房運転時に前
   記室内側熱交換器の冷媒入口側に連結された配管の温度
   を検出する温度検出手段と、暖房サイクルを除霜サイク
   ルに切換える境界値温度を記憶した設定温度記憶手段と
   、前記温度検出手段により検出した温度が、前記設定温
   度記憶手段に記憶されたある設定温度値より低下した時
   間を計測する第２の時間計測手段と、あらかじめ設定さ
   れた時間を記憶している第２の設定時間記憶手段と、前
   記第２の時間計測手段により検出した時間と前記第２の
   設定時間記憶手段に設定された時間の一致を検出し出力
   する第２の比較手段と、風量を切換える風量切換手段と
   、各風量により設定温度を切り換える設定温度の切換手
   段と、前記温度検出手段により検出した温度が前記設定
   温度記憶手段に記憶された境界値温度より低下したこと
   を検出し出力する第３の比較手段と、前記第１の設定時
   間経過後において所定時間前記圧縮機が運転中であるか
   否かを検出する、或いは前記第３の比較手段による境界
   値温度低下信号の出力時において前記圧縮機が運転され
   ていることを検出する圧縮機運転検出手段と、前記第１
   および第２の比較手段による第１および第２の設定時間
   経過信号と、前記第３の比較手段による境界値低下信号
   と、前記圧縮機運転検出手段による圧縮機運転検出信号
   により、暖房サイクルから除霜サイクルへの切換えを判
   定する判定手段と、前記判定手段の出力に応じて前記冷
   凍サイクルを暖房運転から除霜運転へ制御する選択出力
   手段より構成した空気調和機の除霜制御装置。