JPH0566495B2

JPH0566495B2 -

Info

Publication number: JPH0566495B2
Application number: JP61014021A
Authority: JP
Inventors: Akira Yokochi; Katsumi Fukuda; Makoto Kaihara; Keiichi Kuryama; Masahiro Watanabe
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-01-24
Filing date: 1986-01-24
Publication date: 1993-09-21
Also published as: JPS62172143A

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。

また近年、マイクロコンピユータにて複雑な信
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信号源（温度検出素
子）が多いことは、そのプログラム作成に当つて
も弊害のもとであり、プログラムの簡素化にも限
界がある。又、電源周波数の違い、つまり50Hzの
場合と60Hzの場合で圧縮機の回転数が変り、冷凍
サイクルの能力に違いが生じるため、室内側熱交
換器の温度が変わる。たとえば、60Hzの場合50Hz
よりも圧縮機の回転数が多く冷凍サイクルの能力
が大きいことから、一般に室内側熱交換器の温度
が上昇し、このため室外側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
されないという問題点があつた。

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られ
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、冷凍サイクルの暖房サイクルと除
霜サイクルの切換えを行う制御装置を、暖房運転
開始から設定時間経過したことを検出し、出力す
る運転時間検出手段と、この運転時間検出手段に
よる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圧縮機運転検出
手段と、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
る周波数入力手段と、前記周波数入力手段による
入力周波数が50Hzか60Hzかを判定する周波数判定
手段と、前記周波数判定手段の出力により前記設
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、出力する温度判定
手段と、前記温度判定手段による境界値温度低下
信号が連続して設定時間以上出力されたことを検
出し、出力する連続出力検出手段と、この連続出
力検出手段による境界値温度低下信号の出力時に
おいて圧縮機が運転されていることを検出し、出
力する運転検出手段と、前記運転時間検出手段、
圧縮機運転検出手段、温度判定手段、連続出力検
出手段、運転検出手段からの出力を入力し、運転
サイクルを暖房サイクルとするか除霜サイクルと
するかの判定を行う判定手段と、前記判定手段の
判定結果出力によりサイクル切換手段を駆動する
出力手段より構成したものである。

作用上記構成により、運転時間検出手段による設定
時間経過後において、圧縮機運転検出手段による
圧縮機の運転中が検出され、加えて温度判定手段
による電源周波数に応じた境界値温度低下信号
が、連続出力検出手段による設定時間以上連続
し、かつ前記連続出力検出手段による境界値温度
低下信号の出力時において前記運転検出手段によ
る圧縮機運転中の検出信号が出力されていると
き、サイクル切換手段により、暖房サイクルを除
霜サイクルに切換えることができる。

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、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ユータ
（以下、マイコンと略称する）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
流をマイクロコンピユータ（以下LSIと称す）２
４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の各運転の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３０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にそれぞれ接続され、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。

また、DC電源発生部２３のダイオードブリツ
ジから全波整流をとり出し、インバーター３２で
クロツク信号に変え、P₀ポートに入力される。
そのクロツク信号を受け、LSI２４内部の50／60
Hz判定手段で60Hzであることが判定すると、ポー
トP₂₁からHi出力が出され基準電圧発生回路２６
の基準電圧を切り換える。

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。

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は設定温度記憶手段に
相当し、除霜設定回路２７は設定温度切換手段に
相当し、インバーター３２は周波数入力手段に相
当し、比較回路２８は温度判定手段に相当し、出
力回路２９は出力手段に相当し、また発振回路３
０はLSI２４の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、周波数判定手段および除霜運転か暖
房運転かを判定する判定手段にも相当する。

次に、第２図〜第５図を参考に暖房運転の開始
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、第４図に示すように室外側熱交換
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。

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適確な除霜運転の判断を
行うことができる。

さらに、圧縮機１の回転数は、電源周波数50Hz
及び60Hzにほぼ比例した値となるため、冷凍サイ
クルの高圧圧力は60Hzの場合が高くなる。従つ
て、第４図に示す室内側熱交換器の入口配管温度
は、実線部ｔを60Hzとすれば配線部ｔが50Hzとな
り、除霜開始をt₁のみに固定すると50Hzの場合
は、着霜が少ないうちに除霜に入り、暖房効率が
悪くなる。そこで、50Hzの場合には、室内側熱交
換器の入口配管温度の除霜開始温度をt′₁とする
ことで、最適の除霜動作が確保できる。

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
行なう。

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、ステツプ１で通常暖房運転が開始さ
れ、ステツプ２で電源周波数が入力されるとステ
ツプ３で50Hzか60Hzか判断され60HzならばP₂₁ポ
ートを出力Hiにし、配管温度設定値を上げる
（ステツプ４）、そして所定の時間T₁を第１タイ
マーカウントがカウントする（ステツプ５）。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、外気の変動等に関係なく、T₁時間
暖房を強制的に連続することも一つの手段であ
る。

そして、ステツプ６で示すようにLSI２４にて
T₁時間の経過が判定される。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７へ移り、
第２タイマーカウンタがセツトされ、ステツプ８
に移つて圧縮機１が運転しているか否かがLSI２
４内にて判定される。仮に圧縮機１の運転が行わ
れていなかつたら、ステツプ７へ戻り、第２タイ
マーカウンタは再度セツトされる。

次にステツプ８の条件が満足されるとステツプ
９にてT₂時間（例えば約４分）経過が判定され
る。すなわち、ステツプ７〜９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タイマーカウ
ントセツトによるT₂時間運転が行われるとステ
ツプ10へ移り、第３タイマーカウントがセツトさ
れ、さらにステツプ８へ移つて配管温度検出素子
６による配管温度ｔの読み込みが行われ、ステツ
プ12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13に移つて配管温度ｔが暖房
運転を除霜運転に切換える境界値温度である設定
配管温度t₁よりも低いか否かが判定される。この
判定は具体的には第３図の比較回路（コンパレー
タ）２８が判定する。

そして、ステツプ13の条件が満足されると、ス
テツプ14へ移り、第３タイマーカウントによる
T₃時間（約１分）経過が判定される。このT₃時
間経過するまでは暖房運転が継続される。また、
T₃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10に戻り、第３タイ
マーカウントが再度セツトされる。

そして、ステツプ14の条件が満足されると、ス
テツプ15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、温度あるいは設定時間経
過の検出等、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
は除霜運転への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、電源周波数による是正を行ないながら適
確な除霜運転を温度検出１点で行うことでき、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
に比べて著しく高くなる点に着眼し、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。

又本発明は、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
熱交換器配管温度検知し、未着霜にもかかわら
ず、誤つ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
しているため、外部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、除霜運転が誤つて開
始されることもない等、確実な着霜検出が行え、
誤動作のない信頼性の高い除霜制御が行える効果
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）、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（設定温度切
換手段）、２８……比較回路（温度判定手段）、２
９……出力回路（出力手段）、３０……発振回路、
３１……リセツト回路、３２……周波数入力手
段。

Claims

【特許請求の範囲】

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
と、前記暖房サイクルと除霜サイクルの切換えを
制御する制御装置を設け、前記制御装置を、暖房
運転開始から設定時間経過したことを検出し、出
力する運転時間検出手段と、この運転時間検出手
段による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圧縮機運転
検出手段と、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、電波周波数を入力とする
周波数入力手段と、前記周波数入力手段による入
力周波数が50Hzか60Hzかを判定する周波数判定手
段と、前記周波数判定手段の出力により前記設定
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、出力する温度判定手段
と、前記温度判定手段による境界値温度低下信号
が連続して設定時間以上出力されたことを検出
し、出力する連続出力検出手段と、この連続出力
検出手段による境界値温度低下信号の出力時にお
いて前記圧縮器が運転されていることを検出し、
出力する運転検出手段と、前記運転時間検出手
段、圧縮器運転検出手段、温度判定手段、連続出
力検出手段、運転検出手段からの出力を入力し、
運転サイクルを暖房サイクルとするか除霜サイク
ルとするかの判定を行う判定手段と、前記判定手
段の判定結果出力により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、前記運転時間検出
手段による設定時間経過後において、前記圧縮機
運転検出手段による圧縮機の運転が検出され、加
えて前記温度判定手段による電源周波数に応じた
境界値温度低下信号が前記連続出力検出手段によ
る設定時間以上連続し、かつ前記連続出力検出手
段による境界値温度低下信号の出力時において前
記運転検出手段による圧縮機運転中の検出信号が
出力されているとき、前記サイクル切換手段によ
り、暖房サイクルを除霜サイクルに切換えるよう
にしたセパレート形空気調和機の除霜制御装置。