JPH0545028A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 雑音の影響を受けずに適確に除霜する。 【構成】 蒸発温度センサ３４によって室外熱交換器３
０における蒸発器センサ温度Ｔ_ｅを検知し、所定の除霜
開始設定温度Ｔ_ｓと比較して、両者の温度差を算出し、
検知した蒸発器センサ温度Ｔ_ｅの単位時間当りの変化率
を算出し、前記温度差および変化率を用いて前件部と
し、除霜開始出力を用いて後件部としたファジィ制御に
より除霜開始条件を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、暖房運転時の除霜動作
を的確に行う空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気調和装置は、暖房運転を行うと、室
外熱交換器に霜が付着し、この着霜により室外熱交換器
の熱交換量が低下するので、この着霜を除去するため
に、室外熱交換器に蒸発温度センサを設けて、室外熱交
換器における蒸発温度を検知し、この検知した蒸発温度
が所定の温度以下に低下し、この低下した状態が所定時
間以上継続すると、除霜動作を開始し、着霜を除去する
ようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の空気調
和装置では、蒸発温度センサによって検知した蒸発温度
が所定温度以下に低下した状態が所定時間以上継続した
場合に除霜動作を行っているが、蒸発温度を検知する蒸
発温度センサの出力信号には、空気調和装置を構成する
例えばインバータ等または外部から発生するノイズが重
畳することがあり、この雑音により前記所定時間を計測
するタイマ等が誤動作してクリア等され、これによりタ
イマの計数時間が所定時間になかなか到達せず、着霜の
発生にも関わらず、除霜動作が行われなかったり、また
は除霜開始動作が遅れるという問題がある。

【０００４】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、雑音の影響を受けずに適確に
除霜することができる空気調和装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【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、圧縮機、四方弁、膨張
弁、室外熱交換器および室内熱交換器を有する空気調和
装置であって、前記室外熱交換器における蒸発温度を検
知する蒸発温度検知手段と、該蒸発温度検知手段が検知
した蒸発温度を所定の除霜開始温度と比較し、両者の温
度差を算出する温度差算出手段と、前記蒸発温度検知手
段が検知した蒸発温度の単位時間当りの変化率を算出す
る変化率算出手段と、前記温度差算出手段が算出した温
度差および前記変化率算出手段が算出した変化率を用い
て前件部とし、除霜開始出力を用いて後件部としたファ
ジィ制御により除霜開始条件を検出する除霜開始条件検
出手段とを有することを要旨とする。

【０００６】

【作用】本発明の空気調和装置では、室外熱交換器にお
ける蒸発温度を検知し、所定の除霜開始温度と比較し
て、両者の温度差を算出し、検知した蒸発温度の単位時
間当りの変化率を算出し、前記温度差および変化率を用
いて前件部とし、除霜開始出力を用いて後件部としたフ
ァジィ制御により除霜開始条件を検出する。

【０００７】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。

【０００８】図１は、本発明の一実施例に係わる空気調
和装置の構成を示す図である。同図に示す空気調和装置
の冷凍サイクルは、圧縮器２１、インバータ２２、四方
弁２３、複数の膨張弁２４，２５，２６，２７、室外熱
交換器３０および室内熱交換器２８，２９から構成され
るとともに、前記室外熱交換器３０には室外ファン３３
が取り付けられ、室内熱交換器２８，２９には室内ファ
ン３１，３２がそれぞれ取り付けられている。また、室
外熱交換器３０の暖房時の冷媒入口には蒸発温度センサ
３４が取り付けられ、室外熱交換器３０における蒸発温
度、すなわち蒸発器センサ温度Ｔ_ｅを検知するようにな
っている。

【０００９】更に、図１に示す空気調和装置は、前記蒸
発温度センサ３４が検知した蒸発器センサ温度Ｔ_ｅに基
づいて除霜開始条件を検知する除霜検知部３５および該
除霜検知部３５の検知信号により除霜制御を行う除霜制
御部３６を有する。除霜検知部３５は、蒸発温度センサ
３４からの蒸発器センサ温度Ｔ_ｅを所定の除霜開始設定
温度Ｔ_ｓと比較して両温度の差Ｔ_ｅ−Ｔ_ｓを算出すると
ともに、また蒸発温度センサ３４が検知した蒸発器セン
サ温度Ｔ_ｅの時間当りの変化率ｄＴ_ｅ／ｄｔを算出し、
該温度差Ｔ_ｅ−Ｔ_ｓおよび変化率ｄＴ_ｅ／ｄｔを使用し
たファジィ演算により除霜開始条件を判定し、除霜開始
信号を除霜制御部３６に供給するようになっている。除
霜制御部３６は、除霜検知部３５から除霜開始信号を受
信すると、点線で示すように四方弁２３を反転して除霜
回路を形成するとともに、インバータ２２を介して圧縮
器２１の周波数を制御し、更に膨張弁２４，２５，２
６，２７、室内ファン３１，３２および室外ファン３３
を制御し、これにより図１において点線の矢印で示すよ
うに除霜運転を行う。なお、通常の暖房動作は、図１に
おいて実線の矢印で示すように行われる。

【００１０】図２は、図１に示す空気調和装置の時間に
対する蒸発器センサ温度Ｔ_ｅの変化および除霜開始設定
温度Ｔ_ｓを示すグラフである。同図において、は通常
空調負荷時の蒸発器センサ温度Ｔ_ｅの変化を示し、は
低空調負荷時の蒸発器センサ温度Ｔ_ｅの変化を示してい
る。で示す通常空調負荷時の蒸発器センサ温度Ｔ_ｅは
時間とともに低下しながら、ある時間で除霜開始設定温
度Ｔ_ｓ以下に低下した後、時刻ｔ₃ から除霜開始してい
る。また、で示す低空調負荷時の蒸発器センサ温度Ｔ
_ｅも時間とともに低下しながらも、除霜開始設定温度Ｔ
_ｓ以下に低下しないが、その変化率が比較的少ないこと
により時刻ｔ₄ から除霜開始している。上述したように
構成される空気調和装置においては、前記除霜検知部３
５は、蒸発器センサ温度Ｔ_ｅと除霜開始設定温度Ｔ_ｓと
の温度差ΔＴ＝Ｔ_ｅ−Ｔ_ｓおよび蒸発器センサ温度Ｔ_ｅ
の時間当りの変化率Ｔ’＝ｄＴ_ｅ／ｄｔをメンバシップ
関数の前件部とし、除霜判定計算値Ｊを後件部として、
ファジィ制御を行っている。

【００１１】ここで、ファジィ集合Ａを次式で定義す
る。

【００１２】

【数１】

【００１３】今、温度差ΔＴおよび変化率Ｔ’の検知値
をそれぞれｘ^＊，ｙ^＊とすると、マムダニの方法下では
１つのファジィ関係において以下の式が成立する。

【００１４】

【数２】

【００１５】これを基に最終的な除霜判定計算値は次式
のようになる。

【００１６】

【数３】

【００１７】但し、上記記号は演算のｉ＝１〜ルール数
の和を表す。なお、ルール数は個々の問題により任意の
整数を選択できる。上式（３）の最終的な除霜判定計算
値はファジィ数であるので、これをそのまま制御の出力
にすることはできないので、式（３）の非ファジィ化を
重心法により行い、除霜判定計算値Ｊを次式から算出す
る。

【００１８】

【数４】

【００１９】このようにして算出された除霜判定計算値
Ｊと除霜判定用設定数値Ｊ_ｓとを比較し、除霜判定計算
値Ｊが除霜判定用設定数値Ｊ_ｓ以下になった時、除霜開
始出力が除霜制御部３６に供給され、除霜動作が開始す
る。

【００２０】次に、図３に示すフローチャートを参照し
て作用を説明する。

【００２１】まず、初期時刻ｔ_ｏにおける蒸発温度セン
サ３４の蒸発器センサ温度Ｔ_ｅｏを入力し（ステップ１
１０）、それから時刻ｔｊにおける蒸発器センサ温度Ｔ
_ｅｊを蒸発温度センサ３４により検出する（ステップ１
２０）。そして、該時刻ｔｊにおける蒸発器センサ温度
Ｔ_ｅｊと除霜開始設定温度Ｔ_ｓとの差ΔＴ_ｉを計算し
（ステップ１３０）、更に変化率Ｔ’_ｉ＝（Ｔ_ｅｊ−Ｔ
_ｅｊ−１）／ｔ_ｄを算出する（ステップ１４０）。な
お、ｔ_ｄは時間刻みであり、この時間刻み毎に蒸発器セ
ンサ温度Ｔ_ｅが検出され、ステップ１４０においてはス
テップ１２０で検出した蒸発器センサ温度Ｔ_ｅｊから１
時間刻み前の蒸発器センサ温度Ｔ_ｅｊ−１を引いたもの
を時間刻みｔ_ｄで割って変化率Ｔ’_ｉを計算している。

【００２２】次のステップ１５０および１６０では、上
式（２）に示したＡＮＤ（Min)の計算およびＯＲ（Max)
の計算をそれぞれ行っている。なお、この計算におい
て、ｘは温度差ΔＴ_ｉの入力値、ｙは変化率Ｔ’_ｉの入
力値、ｚは除霜判定計算値Ｊの出力変数、μΔ_Ti（ｘ）
は差ΔＴ_ｉのメンバーシップ関数、μ_Ti’（ｙ）は変化
率Ｔ’_ｉのメンバーシップ関数、μ_Ji（ｚ）は除霜判定
計算値Ｊのメンバーシップ関数である。

【００２３】それから、上式（４）に示した式に従って
重心法による除霜判定計算値Ｊを計算し（ステップ１７
０）、この除霜判定計算値Ｊが除霜判定用設定数値Ｊ_ｓ
より小さいか否かをチェックする（ステップ１８０）。
除霜判定計算値Ｊが除霜判定用設定数値Ｊ_ｓより小さく
ない場合には、ステップ１２０に戻って、次の時刻にお
ける蒸発器センサ温度Ｔ_ｅｊを検出し、以下同じ処理を
繰り返すが、除霜判定計算値Ｊが除霜判定用設定数値Ｊ
_ｓより小さい場合には、除霜開始出力を発生し、除霜制
御部３６を介して上述したように除霜運転を行う（ステ
ップ１９０）。

【００２４】図４〜図６は本空気調和装置のファジィ制
御を用いた除霜判定処理の具体例を示す図である。この
具体例においては、ルール数を５とし、各メンバーシッ
プ関数およびルール表を図４のように決めた場合を考慮
している。また、除霜判定用設定数値Ｊ_ｓは５と想定し
ている。

【００２５】図５に示す例では、温度差ΔＴ＝Ｔ_ｅ−Ｔ
_ｓ＝ｘ＝０．５℃および変化率Ｔ’＝ｄＴ_ｅ／ｄｔ＝ｙ
₁ ＝０．１７５℃／ｓの場合であり、計算の結果、除霜
判定計算値Ｊ＝６．５となり、除霜判定用設定数値Ｊ_ｓ
（＝５）より大きいため、除霜は行われない。

【００２６】また、図６に示す例では、温度差ΔＴ＝Ｔ
_ｅ−Ｔ_ｓ＝ｘ＝０．５℃および変化率Ｔ’＝ｄＴ_ｅ／ｄ
ｔ＝ｙ₂ ＝０．０７５℃／ｓのように温度差は同じであ
るが、変化率Ｔ’を小さくした場合であり、計算の結
果、除霜判定計算値Ｊ＝４．３となり、除霜判定用設定
数値Ｊ_ｓ（＝５）より小さいため、除霜が行われるよう
になっている。

【００２７】なお、図２に示した時間に対する蒸発器セ
ンサ温度Ｔ_ｅの変化を示すグラフにおいて、で示す通
常空調負荷時の蒸発器センサ温度Ｔ_ｅは、時刻ｔ₃ から
除霜を開始するが、この時蒸発温度センサ３４の検出信
号である蒸発器センサ温度Ｔ_ｅに雑音のような外乱が乗
っていたとしても、ファジィ制御により温度差ΔＴ＝Ｔ
_ｅ−Ｔ_ｓの値が０に近ければ、変化率Ｔ’＝ｄＴ_ｅ／ｄ
ｔの値が大きくても、温度差ΔＴの方の重みが重くな
り、除霜を中断することなく開始する。

【００２８】また、で示す低空調負荷時の蒸発器セン
サ温度Ｔ_ｅは、例えばマルチエアコンのように多室空調
機の場合であるが、蒸発器センサ温度Ｔ_ｅが除霜開始設
定温度Ｔ_ｓの近傍にあるため、ファジィ制御により雑音
のような外乱が小さく、変化率Ｔ’＝ｄＴ_ｅ／ｄｔの値
が小さくなれば、時刻ｔ₄ から除霜を開始する。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
室外熱交換器における蒸発温度を検知し、所定の除霜開
始温度と比較して、両者の温度差を算出し、検知した蒸
発温度の単位時間当りの変化率を算出し、前記温度差お
よび変化率を用いて前件部とし、除霜開始出力を用いて
後件部としたファジィ制御により除霜開始条件を検出す
るので、除霜開始温度がある温度幅を有することにな
り、前記変化率が雑音等の外乱により急激に変化して
も、変化率の大きさに幅を持たせられるため、外乱の影
響をほとんど受けることなく、蒸発温度の時間的変化の
大勢を見ながら除霜開始条件を適確に決定できるととも
に、また低空調負荷時でも除霜条件を適確に検出でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる空気調和装置の構成
図である。

【図２】図１に示す空気調和装置の時間に対する蒸発器
センサ温度Ｔｅの変化を示すグラフである。

【図３】図１に示す空気調和装置の作用を示すフローチ
ャートである。

【図４】図１に示す空気調和装置におけるファジィ制御
の具体例を示す図である。

【図５】図１に示す空気調和装置におけるファジィ制御
の具体例を示す図である。

【図６】帆図１に示す空気調和装置におけるファジィ制
御の具体例を示す図である。

【符号の説明】

２１ 圧縮器 ２３ 四方弁 ２４，２５，２６，２７ 膨張弁 ２８，２９ 室内熱交換器 ３０ 室外熱交換器 ３１，３２ 室内ファン ３３ 室外ファン ３４ 蒸発温度センサ ３５ 除霜検知部 ３６ 除霜制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、四方弁、膨張弁、室外熱交換器
   および室内熱交換器を有する空気調和装置であって、前
   記室外熱交換器における蒸発温度を検知する蒸発温度検
   知手段と、該蒸発温度検知手段が検知した蒸発温度を所
   定の除霜開始温度と比較し、両者の温度差を算出する温
   度差算出手段と、前記蒸発温度検知手段が検知した蒸発
   温度の単位時間当りの変化率を算出する変化率算出手段
   と、前記温度差算出手段が算出した温度差および前記変
   化率算出手段が算出した変化率を用いて前件部とし、除
   霜開始出力を用いて後件部としたファジィ制御により除
   霜開始条件を検出する除霜開始条件検出手段とを有する
   ことを特徴とする空気調和装置。