JPH0259377B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、運転制御装置にマイクロコンピユー
タを具備したヒートポンプ式空気調和機の除霜制
御装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来ヒートポンプ式空気調和機の暖房時におけ
る除霜制御としては、室外側熱交換器の温度を測
定し一定時間経過後、一定温度以下であれば除霜
を行つていた。

この従来の例を第１図ないし第３図を用いて説
明する。

第１図は暖房時の冷凍サイクル図である。

第１図において１は圧縮機、２は四方弁、３は
室外フアンモータ、４は暖房時蒸発器となる室外
側熱交換器、５は減圧器としてのキヤピラリチユ
ーブ、６は室内フアンモータ、７は暖房時凝縮器
となる室内側熱交換器で、圧縮機１、四方弁２、
室外側熱交換器４、キヤピラリチユーブ５、室内
側熱交換器７は環状に連結されて周知の冷凍サイ
クルを構成している。

そして、暖房時において圧縮機１で圧縮された
冷媒は、室内側熱交換器７に入り、室内フアンモ
ータ６により室内側に放熱し、キヤピラリチユー
ブ５を経由して減圧され、室外側熱交換器４に入
つて室外フアンモータ３によつて室外気空より吸
熱し、四方弁を経て、圧縮機１に戻る。

さらに除霜時は室内、室外の各フアンモータ
３，６を停止し、四方弁２を切換えて冷房サイク
ルとし、室外側熱交換器４に着いた霜を融解させ
る。

第２図は第１図に示す冷凍サイクルの動作を実
現する電気回路図である。ここで、第１図と同じ
ものについては同一の番号を付して説明を省略す
る。

第２図において１１は制御回路、１２は制御回
路１１によつてON、OFF制御される除霜出力接
点、１３は暖房スイツチ（冷房時にOFFとなる
スイツチ）、１４はサーモスタツトで、サーモス
タツト１４は冷房時は設定値以上でON動作し、
また暖房時は設定値以下でON動作を行う。１５
は運転スイツチである。そして室外側熱交換器４
に着霜が生じると除霜出力接点１２が開となり、
四方弁２および室外フアンモータ３、室内フアン
モータ６の通電を停止して除霜運転に入る。

第３図は従来の除霜運転を説明するタイムチヤ
ートである。

第３図においてＹ軸上に室外側熱交換器４から
の検出温度を示し、Ｘ軸は時間をそれぞれ示す。

そして暖房運転を開始すると室外側熱交換器４
の検出温度は徐々に低下する。暖房開始から一定
時間t′を経過した後、検出温度が除霜動作温度
T_ON以下となると前述の除霜動作に入り、四方弁
２を切換し、室外フアンモータ３、室内フアンモ
ータ６をそれぞれOFF動作とする。その結果、
霜がとけて除霜停止温度T_OFF以上に達すると、除
霜制御を終了し、通常の暖房運転に戻る。

以上が従来の除霜制御動作であるがこの制御
は、除霜動作温度T_ONおよび除霜を可能とする一
定時間（以下除霜規制解除時間と称す）t′が固定
のため、室外温度が比較的高い条件では前述の除
霜規制解除時間t′が経過しない限り着霜しても除
霜動作に入りにくく、また外気温が低い場合には
着霜しなくても前述の除霜規制解除時間t′が経過
すると除霜動作に入るという問題があつた。

また上述のような種々の負荷条件のいずれの場
合にも確実に除霜を行う必要があることから、除
霜動作温度T_ONを比較的高い温度に設定し、除霜
規制解除時間t′は比較的短い時間とせざるを得
ず、実際に着霜していなくても除霜動作に入るこ
とが多いことから除霜動作が必要以上に多くなつ
て、効率の悪い暖房運転を行う結果になつてい
た。

さらに最近、冷凍サイクルのパワーセーブ機構
あるいは、インバータ制御、極数変換制御などの
圧縮機の回転数制御などによつて空気調和機の能
力可変制御を行うことが知られている。

ところがこれらの制御は、能力により、冷凍サ
イクルの平衡点が変化すること、および着霜の進
行速度が違うことから、従来の除霜制御を使用す
ると暖房効率が悪化するものである。

発明の目的 本発明は、上記従来の問題を解消するもので、
暖房効率を飛躍的に向上させることを目的とす
る。

発明の構成 この目的を達成するために本発明は、空気調和
機の制御回路を暖房開始から計時する計時手段
と、この計時手段の計時に応じて除霜動作温度を
順次高く設定する設定手段と、前記室外側熱交換
器の温度が前記設定手段によつて設定された除霜
動作温度以下に達したときに除霜信号を出力する
出力手段より構成するものである。

この構成により、室外側熱交換器への着霜が生
じたときのみ確実に除霜運転を行うことができ、
暖房効率の向上がはかれるものである。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例について添付図面の第
４図ないし第６図を参考に説明する。ここで冷凍
サイクルの構造については従来例と同じであるた
め、改めて図示および説明を省略し、ここでは除
霜に関係する制御内容について説明する。

外気温による着霜条件の変化については既に述
べたため説明を省略し、ここではまず暖房能力に
よる着霜条件について第４図を用いて説明する。
ここで第４図中Ｙ軸は室外側熱交換器４の温度Ｔ
を示し、Ｘ軸は暖房運転の経過時間ｔを示してい
る。また空気調和機は、その一例としてインバー
タを用いて回転数を可変とし、能力を変化させる
圧縮機を具備した構成とする。

そして、空気調和機の運転条件は例えば圧縮機
１の同期周波数を45Hz〜90Hzまで変化させるもの
として、同一条件の空調負荷を与えるものとす
る。着霜量がある一定以上となると急激に室外側
熱交換器４の通風量が減少するので、冷凍サイク
ルの高低圧とも急激に低下し、室外側熱交換器４
の検出温度も急激に低下して、着霜域Ａを検出す
ることができる。

一方圧縮機１の同期周波数が45Hz付近では能力
が相対的に低いので、平衡温度はやや高めであ
り、着霜の進行も緩やかである。また前記同期周
波数が90Hzでは能力が大きいので平衡温度は低く
なり、着霜の進行速度が速く、第４図のような関
係が成立する。

したがつて暖房運転時間ｔの経過とともに除霜
動作設定値を引上げる必要が生じる。

次に第５図により、本発明の一例である温度お
よび時間設定を４段とした場合の除霜制御につい
て説明する。

まず暖房運転スタート後第１の設定時間t₁まで
は強制的に暖房運転を行い、この第１の設定時間
t₁を過ぎた時点より室外側熱交換器４の検出温度
が第１の設定温度T₁以下であれば除霜に入る。
また第２の設定時間t₂を過ぎると除霜動作温度の
値が第２の設定温度T₂に上昇し、さらに第３の
設定時間t₃を過ぎるとその除霜動作温度は第３の
設定温度T₃に設定され、同様に第４の設定時間t₄
を過ぎた時点より除霜動作温度は第４の設定温度
T₄と上昇する。

そして、除霜動作条件が成立すると、四方弁
２、室内外フアン３，６がそれぞれOFF動作し、
冷房サイクルに入つて除霜が行われる。その結果
室外側熱交換器４の温度が復帰設定値T_OFF以上に
なると除霜を終了し、暖房運転に戻る。したがつ
て、第１〜第４の設定時間t₁〜t₄および第１〜第
４の設定温度T₁〜T₄の関係を第４図に示すよう
に比列関係をもつて設定することにより、最適な
除霜特性が得られる。

次に第６図により上述の動作を行う電気回路の
構成について説明する。

同図において、２１は室外側熱交換器４の温度
を検出するサーミスタで、本発明の温度検出器に
相当する。２２は前記サーミスタ２１の検出温度
と除霜動作温度である第１〜第４の設定温度T₁
〜T₄の温度レベルを検知する比較器、２３は前
記第１〜第４の設定温度T₁〜T₄に応じた電圧レ
ベルを決定する基準電圧発生部で、本発明の設定
手段に相当し、第１〜第４の設定温度T₁〜T₄と
第１〜第４の設定時間t₁〜t₄の比例関係を徐々に
切換設定する。２４は周知のように内部に前記第
１〜第４の設定時間t₁〜t₄を設定するタイマ機能
を具備したＰチヤネルのマイクロコンピユータ、
２５は前記マイクロコンピユータ２４の除霜信号
出力部で、本発明の出力手段に相当し、スイツチ
ングトランジスタ２５ａ、リレーコイル２５ｂ、
リレー接点２５ｃより構成されている。前記リレ
ー接点２５ｃは四方弁２を駆動する電磁コイル
（図示せず）への通電を制御する。また前記マイ
クロコンピユータ２４は、本発明の計時手段の他
に、前記設定手段、出力手段を制御する演算機
能、命令機能も具備している。

そして、マイクロコンピユータ２４の出力０１
〜０４は時分割で出力され出力０１〜０４が全て
OFFのときは第５図の検出温度T_OFFに相当する
電圧レベルとなり、以下出力０１〜０４と順次出
力され、除霜動作温度がそれぞれ第１〜第４の設
定温度T₁〜T₄に相当した電圧レベルを発生する。
この電圧とサーミスタ２１による電圧を比較器２
２で比較することにより室外側熱交換器４の着霜
状態を検出する。

この温度と、マイクロコンピユータ２４のソフ
トウエアによりカウントされるタイマの第１〜第
４の設定時間t₁〜t₄を組合せ、演算することによ
り、第５図に示す除霜特性を合成し、除霜条件が
確立すれば、除霜信号出力部２５に出力し、除霜
動作を行うものである。

したがつて、外気温、圧縮機の能力レベルなど
を検出するような繁雑な手段を用いずに、極めて
簡単な回路構成で、効率の良い除霜を行うことが
できる。

この除霜制御効果は特に、能力可変の圧縮機を
具備した空気調和機において顕著であり、大きな
効果が見込まれる。すなわち、従来の除霜制御
を、能力可変の空気調和機に適用した場合、能力
可変でない空気調和機よりもさらに効率の悪い、
いわゆる「空デイアイス」の機会が増加するが、
本発明の除霜制御装置によれば除霜特性を能力可
変の空気調和機の着霜特性にほぼ一致させること
ができるので、実際に着霜している場合以外は除
霜動作を行うことがなく、実用上の除霜頻度を大
巾に減らすことができる。

また、能力可変でない空気調和機においても、
第５図に示すように除霜動作温度を暖房運転開始
からの運転時間に比例して徐々に上昇するよう設
定しても同様の作用効果が得られる。すなわち外
気温が低く、室外側熱交換器の平衡温度が低い場
合でも従来の除霜条件より動作温度が低いことに
より、除霜の頻度を下げることができ、外気温が
比較的高い場合には除霜能力が相対的に高いこと
から、充分に着霜してから除霜動作に入れ、この
場合も除霜頻度を下げることができる。

なお、本発明の実施例においては、能力制御は
インバータ制御に限るものでなく、バイパス制御
など他の制御方式の空気調和機や、能力制御を具
備していない空気調和機においても同様に実施で
きるものである。

発明の効果 以上のように本発明の除霜制御装置は、暖房運
転開始からの時間経過に比例して除霜動作温度値
を上昇するため、第１の設定時間が経過しかつ外
気温が低下していた場合でも、室外側熱交換器に
着霜が生じない間は暖房運転を継続して行うこと
になり、その結果従来のような着霜の誤検出が防
止でき、除霜運転の頻度を少なくして従来の構成
に比べて飛躍的に暖房効率を高めることができ、
しかも簡単な回路構成で、理想的な除霜制御をす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は暖房、除霜動作を行うヒートポンプ式
冷凍サイクル図、第２図は従来の空気調和機の除
霜制御装置の電気回路図、第３図は従来の同装置
の除霜制御動作を示すタイムチヤート、第４図は
空気調和機の熱交換器の着霜状態を示すタイムチ
ヤート、第５図は本発明の一実施例における除霜
制御動作を示すタイムチヤート、第６図は本発明
の一実施例を示す空気調和機の除霜制御装置の要
部電気回路図である。 １……圧縮機、２……四方弁、４……室外側熱
交換器、５……キヤピラリチユーブ、７……室内
側熱交換器、１１……制御回路、２１……サーミ
スタ、２３……基準電圧発生部（切換設定手段）、
２４……マイクロコンピユータ（制御回路）、t₁
〜t₄……設定時間、T₁〜T₄……設定温度。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧縮機、暖房サイクルと除霜サイクルを切換
   える四方弁、室外側熱交換器、減圧器、室内側熱
   交換器を環状に連結してヒートポンプ式冷凍サイ
   クルを構成し、さらに前記室外側熱交換器の温度
   を検出する温度検出器と、この温度検出器からの
   信号を入力とする制御回路を設け、この制御回路
   を暖房開始から計時する計時手段と、この計時手
   段の計時に応じて除霜動作温度を順次高く設定す
   る設定手段と、前記室外側熱交換器の温度が前記
   設定手段によつて設定された除霜動作温度以下に
   達したときに除霜信号を出力する出力手段より構
   成した空気調和機の除霜制御装置。