JPH0566492B2 - - 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
熱交換器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、室内側熱交換
器の冷凍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周波数クロツク入力
手段と、前記周波数クロツク入力手段からの出力
をもとに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
る境界値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１の比較手段と、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２比較手段と、
前記第２の比較手段による設定時間経過信号と前
記第１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サ
イクル切換手段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、電源周波数に応じて境界値温
度が変化し、室内側熱交換器へ流入する冷媒の温
度がその境界値温度以下で一定時間続くとその所
定時間経過後において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信回路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、さらに発信回
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により全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４
１、室温設定操作部４２をそれぞれ操作すること
により、LSI２４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は温度
判定手段に相当し、出力回路２９は選択出力手段
に相当し、また発振回路３０は、基本動作時間を
作り、LSI２４は運転時間検出手段、連続出力検
出手段、運転検出手段、圧縮機運転検出手段に相
当する動作を行いさらにLSI２４は、除霜運転が
暖房運転を判定する判定手段にも相当する。また
インバータIC回路３３とDC電源発生部２３は周
波数クロツク入力手段に相当し、その信号を処理
するLSI２４が周波数判別手段に相当する。また
前記除霜設定回路２７は、境界値温度切換手段に
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、実際の温度は
吐出ガスに比べて内外接続配管等で熱損失により
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
房機能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
入口配管温度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
のインバータ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、LSI２４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時間経過するとステツプ６に移り、
LSI２４で所定時間T₂のタイマーカウントがセツ
トされる。このタイマーカウントセツトは、次に
述べる配管温度ｔが設定配管温度t₁を連続して下
回る時間T₂（例えば１分間）を計測するもので、
ノイズなどにより配管温度ｔを実際の温度より低
く検知し、除霜運転を誤まつて開始するのを防止
するために設定している。

そしてタイマーカウントがセツトされるとステ
ツプ７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８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８の条件が満足されると、ス
テツプ９でT₂時間経過が判定される。T₂時間経
過するまでは暖房運転が継続される。また、T₂
時間経過する以前に配管温度ｔが設定配管温度t₁
より高くなるとステツプ６に戻り、タイマーカウ
ントがリセツトされる。

そしてステツプ９の条件が満足されるとステツ
プ10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いうまでもない。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、除霜運転に至る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 以上並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。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、除霜運転が誤まつて開始
されることもなく、信頼性が向上する等の効果を
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（周波数クロツク入力手段）、２４……
LSI（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（温度判定手
段）、２９……出力回路（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（周波数クロツク入力手段）。

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
   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周波数クロツク入力
   手段と、前記周波数クロツク入力手段からの出力
   をもとに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
   る境界値温度切換手段と、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１の比較手段と、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２の比較手段
   と、前記第２の比較手段による設定時間経過信号
   と前記第１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。