JPH0566491B2 - - Google Patents

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空気調
和機の除霜制御装置に関するもので、特に室外側
熱交換機の着霜を室内側で検知し得るようにした
空気調和機に関する。

従来の技術 従来、特公昭59−34255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側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り、自と回路が複雑化する問
題がある。さらに、空気調和機においては、室内
側の送風量が任意に可変設定されることが常であ
り、そのためにも従来の技術に風量補正手段を加
味させることは、一層回路を複雑化にしてしま
う。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、微小な範囲
で着霜判定を行わなければならず、検出精度が安
定しない問題がある。

また、電源周波数により、50Hzと60Hzにおいて
圧縮機能力が異なり、一般的に60Hzの方が高圧が
上がり、同じ室内側熱交換器温度においても、50
Hzと60Hzでは、室外側熱交換器の着霜状態が異な
り、適確な除霜判定ができなかつた。

以上のように、従来の技術には問題点が多々あ
り、改善が要求されるものである。

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
除霜制御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
一時運転停止後、再運転開始からの時間を計測す
る時間計測手段と、あらかじめ設定された時間を
記憶している設定時間記憶手段と、前記時間計測
手段により検出した時間と前記設定時間記憶手段
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、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、電源周波
数を入力するクロツク入力手段と、電源の異なる
周波数を判別する周波数判別手段と、その周波数
判別手段からの出力信号により前記設定温度記憶
手段の境界値温度を切換える設定温度記憶手段
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
下したことを検出し出力する第２の比較手段と、
前記第１の比較手段による設定時間経過信号と前
記第２の比較手段による境界値低下信号により、
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、圧縮機の一時運転停止後、再
運転開始から所定時間が経過するまでは暖房運転
が確保され、その所定時間経過後において、設定
温度記憶手段に記憶された電源周波数に応じた境
界値温度と温度検出手段の検出温度の比較によ
り、除霜運転が制御される。

実施例 以下、本発明の一実施例を第２図〜第５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、減圧器４、室外側
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り、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
なる配管に取り付けられている。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つ
ている。

さらに、上記圧縮機１、四方切換弁２、減圧器
４、室外側熱交換器５および室外送風機８によつ
て室外ユニツトＡが構成されている。また上記室
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、温度調節機能、判断機能などが
プログラムされたマイクロコンピユータ（以下、
LSIと略称する）を有する運転制御部（図示せ
ず）は室内ユニツトＢに設けられている。ここ
で、配管温度検出素子６は、室内送風機７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、室内ユニツトＢの近辺でも
よい。

次に第３図により、運転制御回路構成について
説明する。ここで、第２図と同じものについては
同一の番号を付して説明する。

同図において、Ｃ、Ｄはそれぞれ運転制御部と
リモートコントロール部（以下操作部と称す）を
示し、運転制御部Ｃは、交流電源２１を降圧する
トランス２２と、交流を直流に変換するDC電源
発生部２３と、このDC電源発生部２３からの直
流をLSI２４の入力電源とするレギユレータ２５
と、基準電圧発生回路２６と、除霜を行うための
動作温度を切換える除霜設定回路２７と、前記基
準電圧発生回路２６と除霜設定回路２７の基準合
成入力と配管温度検出素子６の入力を比較する比
較回路２８と、圧縮機１、四方切換弁２、室内送
風機７、室外送風機８の各運転を制御するリレー
素子群からなる出力回路２９と、前記LSI２４の
各種信号処理の基礎タイミングを作る発振回路３
０と、各種信号処理を司るリセツト回路３１を具
備している。ここで、前記レギユレータ２５は
LSI２４のポートP₁に接続され、出力回路２９は
ポートP₁₁〜P₁₆にそれぞれ接続され、また暖房運
転から除霜運転へ切換える動作温度点を決定する
除霜設定回路２７はポートP₂₁に接続され、比較
回路２８はポートP₃₁に接続され、さらに発振回
路３０、リセツト回路３１はポートP₄₁，P₄₂、
P₅₁にそれぞれ接続されている。

そして、基準電圧発生回路２６は抵抗１０１，
１０２によつて構成され、除霜設定回路２７はポ
ートP₂₁に接続された抵抗１０３より構成され、
また出力回路２９は、各ポートP₁₁〜P₁₆に接続さ
れたリレー素子R₁，R₂，R₃，R₄，R₅，R₆より構
成されている。リレー素子R₁は圧縮機に対応し、
リレー素子R₂は四方切換弁に相当し、リレー素
子R₃は室外送風機に相当し、リレー素子R₄，R₅，
R₆はそれぞれ室内送風機の風量切換えを行う
「低速」・「中速」・「高速」の速度端子に相当する。

さらに３３はインバータIC回路で、前記LSI２
４のポートP₀に接続され、前記DC電源発生部２
３により余波整流された波形信号を前記LSI２４
へ入力する。したがつて、前記LSI２４は、この
波形信号の周期により電源周波数が例えば50Hzか
60Hzを判定し、その結果をポートP₂₁へ出力し、
除霜設定回路２７を動作させ、比較回路２８にお
ける基準合成入力を変える。本実施例では、高い
周波数（60Hz）を検出したとき、ポートP₂₁から
は「Hi」を出力し、基準合成入力電圧を上昇さ
せ、境界値温度を上昇させるように設定してい
る。

また５１は吸込み空気温度を検出する空気温度
検出素子、５２は複数の抵抗群１１０〜１１５を
具備したＡ／Ｄ変換回路、５３は前記空気温度検
出素子５１の入力と、Ａ／Ｄ変換回路５２からの
入力の比較を行い、圧縮機１の運転・停止信号を
出力する比較回路である。

前記空気温度検出素子５１、Ａ／Ｄ変換回路５
２は室内温度調節を行うサーモスタツトの機能を
構成し、前記Ａ／Ｄ変換回路５２は、LSI２４の
ポートP₇₁〜P₇₄に、また比較回路５３の出力は、
LSI２４のポートP₈₁にそれぞれ接続されている。
この室温制御については本発明の要旨に関係しな
いため、詳細な説明は省略する。

次に、操作部Ｄは「低速」・「中速」・「高速」・
「停止」の選択スイツチS₁〜S₄を具備した風量切
換操作部４１と、室温を設定操作するスイツチ
S₁₁〜S₁₄を具備した室温設定操作部４２より構成
されている。そして風量切換操作部４１および室
温設定操作部４２は、LSI２４のポートP₆₁〜P₆₆
にそれぞれ接続されている。この風量切換操作部
４１、室温設定操作部４２をそれぞれ操作するこ
とにより、LSI２４の内部でその操作内容が処理
され、出力回路２９、室温制御関係回路部が動作
する。

さらに、上記構成と第１図に示す構成の関係に
ついて説明する。

配管温度検出素子６は、温度検出手段に相当
し、基準電圧発生回路２６と除霜設定回路２７
は、設定温度記憶手段に相当し、比較回路２８
は、第２の比較手段に相当し、インバータIC回
路３３とDC電源発生部２３は、クロツク入力手
段に相当し、また前記除霜設定回路２７は、設定
温度切換手段にも相当し、さらにLSI２４は、周
波数判別手段、時間計測手段、設定時間記憶手
段、第１の比較手段、判定手段に相当し、出力回
路２９は、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
の動作について第２図〜第５図をもとに説明す
る。

圧縮機１の吐出冷媒温度をTd、圧縮機１の吸
入冷媒温度をTs、圧縮機１の吐出圧力をPd、圧
縮機１の吸入圧力をPs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。

Td＝Ts・（Pd／Ps）^n-1/n したがつて、室外熱交換器５が未着霜時は吸入
冷媒温度Tsが高く、又吐出冷媒温度Tdも高い。

そして外気が下がり、着霜が成長するにつれ
て、吸入冷媒温度Tsは低下し、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。

したがつて、第４図に示すように室外側熱交換
器５が未着霜時は圧縮機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。

また、電源周波数において、50Hzと60Hzとで
は、圧縮機１の能力が異なり、室外側熱交換器５
の着霜時における、高圧、吐出温度も異なる。す
なわち、50Hzと60Hzでは一般的に室内側熱交換器
３の入力配管温度ｔも異なり、設定配管温度t₁を
50Hzと60Hzでは切換えて除霜判定を行わなけれ
ば、電源周波数に応じて、例えば60Hzのときに適
切な除霜検出が行えず、暖房能力を十分に発揮す
ることができないことになる。

このように、室内側熱交換器３の入口配管温度
ｔは、過熱域冷媒ガスの温度であるため、室内送
風機７の風量の影響を受けにくく、室内側熱交換
器３の入口配管温度にて50Hz、60Hz共に適確な除
霜運転の判断を行うことができる。

以上の説明に基づき、第３図に示す制御回路
は、第５図に示すフローチヤートの内容の制御を
行う。ここで、説明の便宜上暖房運転時には、圧
縮機、四方切換弁、室外送風機、「低速」で運転
されている室内送風機の各リレー素子R₁〜R₄が
動作していると仮定する。

すなわち、第５図のステツプ１にて、電源周波
数が60Hzかどうかを判定し、ステツプ２にて、60
HzであればポートP₂₁をHiにし、50Hzであれば、
ポートP₂₁をオープンにする。具体的には第３図
のオンバータIC回路３３からの波形信号により
LSI２４内の周波数判別手段が判別を行い、LSI
２４の出力側のポートP₂₁を60HzであればHiに
し、抵抗１０１，１０２の分圧によりできる基準
電圧を引き上げ、設定配管温度t₁を電源周波数の
50Hz、60Hzによつて変えている。

その後、ステツプ３で示すように暖房運転が開
始されると、マイコン９で所定時間T₁のタイマ
ーカウントがセツトされる（ステツプ４）。この
タイマーカウントセツトは、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。

そしてタイマーカウントがセツトされると、ス
テツプ５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。

そしてT₁時間が経過するとステツプ６へ移り、
第２タイマーカウンタがセツトされ、ステツプ７
に移つて圧縮機１が運転しているか否かがマイコ
ン９内にて判定される。仮に運転が行なわれてい
なかつたら（ステツプ７を満足していなければ）、
ステツプ６へ戻り第１タイマーカウンタはリセツ
トされる。

次にステツプ７の条件が満足されるとステツプ
８にてT₂時間（例えば４分）経過が判定される。

そして圧縮機１が連続してT₂時間運転が行な
われるとステツプ９へ移り、配管温度検出素子６
による配管温度ｔの読み込みが行われ、ステツプ
10に移つて、再び圧縮機１が運転しているか否か
の判定が行われる。

そして、ステツプ11に移つて配管温度ｔがステ
ツプ１および２で設定された設定配管温度t₁より
も低いかが判定される。具体的には第３図の比較
回路２８が判定する。

そしてステツプ11の条件が満足されるとステツ
プ12へ移り、除霜運転が開始される。すなわち、
第３図に示す出力回路２９の各リレー素子R₁，
R₂，R₃，R₄がそれぞれ動作し、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および室外送風機８を停
止する。そして冷房サイクルにて除霜を行う。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つて行う
ようにしたが、例えば暖房サイクルを維持したま
まとして室外側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言うまでもない。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。

また、除霜運転に至までの各設定時間は、本実
施例のものに限るものでなく、任意に設定すれば
よいものである。さらに電源周波数に応じたポー
トP₂₁の出力状況は、50Hzのときに「Hi」となる
ようにし、設定値を変え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、室内風量の影響をあまり
受けずに、適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。さらに電源周波数が異なつた場合
でもその周波数に応じた境界値温度に変更するた
め、除霜が確実に行えるものである。

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つて、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、暖房運転中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
ため例えばサーモ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、誤つて未着霜にもかかわらず、除霜運転
を開始することもなく、信頼性が向上する等の効
果を発する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の除霜制御装置を機能実現手段
で表現したブロツク図、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５図は同除霜制御装置の動作内容
を示すフローチヤートである。 １……圧縮機、２……四方切換弁、３……室内
側熱交換器、５……室外側熱交換器、６……配管
温度検出素子（温度検出手段）２３……DC電源
発生部（クロツク入力手段）、２４……LSI（周波
数判別手段、時間計測手段、設定時間記憶手段、
第１の比較手段、判定手段）、２６……基準電圧
発生回路（設定温度記憶手段）、２７……除霜設
定回路（設定温度記憶手段）、２８……比較回路
（第２の比較手段）、２９……出力回路（選択出力
手段）、３０……発振回路、３１……リセツト回
路、３３……インバータIC回路（クロツク入力
手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧縮機、室内側熱交換器、減圧装置、室外側
   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を暖房サイク
   ルから除霜サイクルに切換える制御装置を、前記
   圧縮機の一時運転停止後、再運転開始からの時間
   を計測する時間計測手段と、あらかじめ設定され
   た時間を記憶している設定時間記憶手段と、前記
   時間計測手段により検出した時間と前記設定時間
   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、前記室内側熱交換器の冷媒
   入口側に連結された配管のうち過熱域冷媒ガスが
   流れる部分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、電源周波数を入
   力するクロツク入力手段と、電源の異なる周波数
   を判別する周波数判別手段と、その周波数判別手
   段からの出力信号により前記設定温度記憶手段の
   境界値温度を切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２の比較手段と、前記第１
   の比較手段による設定時間経過信号と前記第２の
   比較手段による境界値低下信号により、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サイク
   ル切換手段を駆動する出力手段より構成するとと
   もに、前記制御装置を室内ユニツトに設けたセパ
   レート形空気調和機の除霜制御装置。