JPH11257719A - 空気調和機の制御方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホットガスバイパス除霜方式を採用している
空気調和機で、ホットガスバイパス除霜方式とリバース
除霜方式を組合せ、かつホットガスバイパス除霜時間を
可変し、適切な除霜を可能とする。 【解決手段】 暖房運転時に、室外機制御部１１は室外
熱交換器の温度（熱交温度）を検出し、この熱交温度が
所定値（除霜動作値）以下になったときには当該バイパ
ス配管に設けている電磁弁６を開いてホットガスバイパ
ス除霜方式により除霜を開始するとともに、吐出温度検
出部１３からの検出信号により圧縮機１の吐出温度を検
出し、この吐出温度に応じて内部メモリ１１ａのテーブ
ルからホットガスバイパス除霜時間を決定して内部タイ
マ１１ｂに設定する。内部タイマ１１ｂのタイムアップ
（決定ホットガスバイパス除霜時間後）に、ホットガス
バイパス除霜方式から当該冷凍サイクルの冷媒を逆に流
すリバース除霜方式に切り替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は空気調和機の除霜
制御技術に係り、特に詳しくはホットガスバイパス除霜
方式とリバース除霜方式とを組み合わせて適切な除霜を
可能とした空気調和機の制御方法およびその装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の空気調和機は、例えば図５に示
すように、圧縮機１、四方弁２、室内熱交換器３、室外
熱交換器４および膨張弁（電子膨張弁）５等からなる冷
凍サイクルを有する。また、室外熱交換器４着霜を除去
するために、圧縮機１の冷媒出力側配管と室外熱交換器
４の冷媒入力側配管との間にバイパス配管を設け、かつ
このバイパス配管に電磁弁（通常閉状態）６を設けてい
る。そして、暖房運転時には、図５の実線矢印に示すよ
うに、室外熱交換器４から圧縮機１に、さらに圧縮機１
から室内熱交換器３、電子膨張弁５を介して室外熱交換
器４に戻す。

【０００３】この場合、室内熱交換器３を有する室内機
側は室内ファンを回転制御し、室内熱交換器３で熱交換
した冷風を室内に吹き出し、室内温度とリモコンの設定
温度との差に応じた所定運転周波数（コード）を室外機
側に転送する。室外熱交換器４を有する室外機側はその
転送コードにしたがって圧縮機１を運転して冷媒を循環
させる。これにより、室温はリモコンの設定温度にコン
トロールされる。そのため、室内機側は制御部（マイク
ロコンピュータやドライバ回路等）を備え、また室外機
側は同様の制御部（マイクロコンピュータやドライバ回
路等）を備えており、室内機側の制御部はリモコンによ
る指示にしたがって室内ファンを制御するとともに、室
外機側の制御部に所定指令（室温と設定値の差に応じた
運転周波数等）を転送し、室外機側の制御部はその指令
により圧縮機１等を制御し、また室外ファンを回転駆動
する。

【０００４】ところで、室外熱交換器４に着霜が生じる
と、当該空気調和機の能力低下を招くことから、その着
霜を除去する制御を行う。この除霜制御にはホットガス
バイパス除霜方式あるいはリバース除霜方式があり、こ
の何れか一方の方式を採用している。例えば、ホットガ
スバイパス除霜方式の場合、室外熱交換器４の温度が低
下し、着霜状態と判断すると（除霜動作値に達すると；
図６参照）、電磁弁６を開き、圧縮機１から出される冷
媒の一部をバイパス配管を介して室外熱交換器４にも供
給する（図５の実線矢印参照）。なお、室外熱交換器４
の温度が除霜解除値に達すると、電磁弁６を閉じて通常
に戻す。したがって、冷凍サイクルの冷媒循環経路が暖
房時のままであり、つまり暖房運転を継続しながら室外
熱交換器４の除霜ができる。

【０００５】また、リバース除霜方式の場合、室外熱交
換器４の温度が低下して着霜状態と判断すると（除霜動
作値に達すると）、四方弁２を切り替えて冷媒の流れを
逆とし（図５の波線矢印参照）、つまり暖房運転を中断
する（室内ファンの停止を含む）。したがって、室外熱
交換器４の除霜を短時間で行うことができ、またバイパ
ス配管や第２の電磁弁６を必要とせず、空気調和機のコ
ストが高くならずに済む。なお、室外熱交換器４の温度
が除霜解除値に達すると、四方弁２を再度切り替えて冷
媒の流れを元に戻す。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記空
気調和機の除霜方式のうち、リバース除霜方式にあって
は、暖房運転を中断することから、着霜が多い場合には
ホットガス除霜方式と比較して除霜の時間が短いもの
の、着霜が少ない場合にはホットガス除霜方式と比較し
て室温がより低下し、つまり室内環境がより悪化すると
いう欠点がある。一方、ホットガスバイパス除霜方式に
あっては、圧縮機１の吐出温度が高い場合にはリバース
除霜方式よりも除霜時間が短くなることもあるが、その
吐出温度が低い場合には室温の低下が小さくて済み、つ
まり室内環境の悪化が小さいものの、図６に示すよう
に、室外熱交換器４の温度上昇が緩やかであるため、室
外熱交換器４の温度が除霜解除値に達するまでには長い
時間がかかってしまうという欠点がある。

【０００７】この発明は前記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は最適な除霜を行うことができ、しかも
除霜の時間を短くすることができ、また室内環境の悪化
をより抑えることができるようにした空気調和機の制御
方法およびその装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は少なくとも暖房運転時に冷凍サイクルを
構成する室外熱交換器の温度を検出し、該検出温度（熱
交温度）が所定値（除霜動作値）以下になったときには
ホットガスバイパス除霜方式によって前記室外熱交換器
の除霜を行う空気調和機の制御方法において、前記ホッ
トガスバイパス除霜方式により除霜を開始したときには
前記冷凍サイクルを構成する圧縮機の吐出温度を検出
し、該検出温度に応じて前記ホットガスバイパス除霜方
式による除霜時間を決定し、該決定除霜時間の経過後前
記冷凍サイクルの冷媒を逆に流すリバース除霜方式に切
り替えるようにしたことを特徴としている。

【０００９】この発明は少なくとも暖房運転時に冷凍サ
イクルを構成する室外熱交換器の温度を検出し、該検出
温度（熱交温度）が所定値（除霜動作値）以下になった
ときにはホットガスバイパス除霜方式によって前記室外
熱交換器の除霜を行う空気調和機の制御方法において、
前記ホットガスバイパス除霜方式により除霜を開始した
ときには前記冷凍サイクルを構成する圧縮機の吐出温度
を検出し、該検出温度に応じて前記ホットガスバイパス
除霜方式による除霜時間を決定する一方、前記冷凍サイ
クルを構成する膨張弁を所定に制御し、前記決定除霜時
間の経過後前記冷凍サイクルの冷媒を逆に流すリバース
除霜方式に切り替えるようにしたことを特徴としてい
る。この場合、前記吐出温度が高いほど、前記ホットガ
スバイパス除霜方式による除霜時間を長くするとよい。

【００１０】この発明は少なくとも暖房運転時に冷凍サ
イクルを構成する室外熱交換器の温度を検出し、該検出
温度（熱交温度）が所定値（除霜動作値）以下になった
ときにはホットガスバイパス除霜方式によって前記室外
熱交換器の除霜を行う空気調和機の制御装置において、
前記冷凍サイクルを構成する圧縮機の吐出温度を検出す
るための温度検出手段と、該検出温度に応じて前記ホッ
トガスバイパス除霜方式による除霜時間を決定するため
のテーブルを記憶している記憶手段と、前記除霜時間を
計時するタイマ手段と、前記ホットガスバイパス除霜方
式で除霜を開始した際、前記温度検出手段からの検出信
号により吐出温度を算出し、該算出吐出温度に応じて前
記ホットガスバイパス除霜方式の除霜時間を前記記憶手
段から決定し、該決定除霜時間を前記タイマ手段に設定
して同タイマ手段のタイムアップでリバース除霜方式に
切り替える制御手段とを備え、前記熱交温度が所定値
（除霜解除値）以上になったときには前記除霜制御を終
了するようにしたことを特徴としている。この場合、前
記テーブルは前記吐出温度を複数のゾーン分けし、該複
数のゾーン毎に前記ホットガスバイパス除霜方式の除霜
時間の値からなり、前記吐出温度が高いほど、前記除霜
時間を長くするとよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
１ないし図４を参照して説明する。なお、図中、図５お
よび図６と同一部分および相当部分には同一符号を付し
て重複説明を省略する。この発明の空気調和機の制御方
法およびその装置は、ホットガスバイパス除霜方式によ
って除霜を行う際の圧縮機の吐出温度に応じてホットガ
スバイパス除霜時間を可変し、吐出温度が高いほどその
除霜時間を長くし、しかる後リバース除霜方式に切り替
えれば、除霜終了までの時間がより短くて済み、また室
内環境の悪化も小さくて済むことに着目し、ホットガス
バイパス除霜方式からリバース除霜方式に切り替え、か
つそのホットガスバイパス除霜方式の除霜方式の除霜時
間を吐出温度によって決定し、適応的にホットガスバイ
パス除霜方式からリバース除霜方式に切り替える。

【００１２】そのために、図１および図２に示すよう
に、この発明の空気調和機の制御方法を適用した制御装
置は室内機制御部１０および室外機制御部１１を備えて
おり、室内機制御部１０および室外機制御部１１は従来
例に示した室内機側および室外機側の制御部に相当す
る。したがって、室内機制御部１０はリモコン１２から
のリモコン信号にしたがって室内ファンを駆動する一
方、室温を検出してリモコン１２の設定温度と比較し、
この比較結果にしたがって圧縮機１の運転周波数コード
等の指令を室外機制御部１１に転送する。

【００１３】室外機制御部１１はその指令にしたがって
圧縮機１を制御し、室外ファンを駆動する。また、当該
空気調和機はホットガスバイパス除霜方式を採用し、室
外機制御部１１は従来例で説明したホットガスバイパス
除霜方式による除霜制御の機能を有し、従来同様に室外
熱交換器４の温度（熱交温度）を所定センサ（図示せ
ず）からの検出信号により検出し、この検出温度により
除霜を判断し、電磁弁６を開いてホットガスバイパス除
霜方式で除霜を開始する。室外機側には圧縮機１の吐出
温度を検出する吐出温度検出部１３が備えられ、室外機
制御部１１はホットガスバイパス除霜の開始とともに、
吐出温度検出部１３からの検出信号により吐出温度を算
出し、この吐出温度に対応して内部メモリ１１ａに記憶
している下記表１のテーブルを参照してホットガスバイ
パス除霜の時間を決定し、この決定時間を内部タイマ１
１ｂで計時し、このタイマ時間経過後にリバース除霜方
式に切り替えて除霜制御を行う。

【００１４】

【表１】

【００１５】表１について説明すると、圧縮機１の吐出
温度が９５℃以上のＡゾーンに入っている場合にはホッ
トガスバイパス除霜方式による除霜時間を１２０秒と
し、その吐出温度が８５℃以上で、９５℃未満のＢゾー
ンに入っている場合にはホットガスバイパス除霜方式に
よる除霜時間を９０秒とし、その吐出温度が７５℃以上
で、８５℃未満のＣゾーンに入っている場合にはホット
ガスバイパス除霜方式による除霜時間を６０秒とし、吐
出温度が７５℃未満のＤゾーンに入っている場合にはホ
ットガスバイパス除霜方式による除霜時間を３０秒とす
る。なお、表１は一例であり、吐出温度をより多くゾー
ンに分け、また除霜時間についても細かく設定してもよ
い。

【００１６】次に、前記構成の空気調和機の制御装置の
動作を図３のフローチャート図および図４のタイムチャ
ート図を参照して説明すると、まずリモコン１２によっ
て暖房運転操作が行われると、室内機制御部１０は当該
室温調節に必要な信号（運転周波数等の指令）を室外機
制御部１１に転送する。室外機制御部１１は少なくとも
圧縮機１を所定に駆動し、電子膨張弁５を所定の開閉度
合として暖房運転の冷凍サイクルを作動する。なお、従
来同様に、室内機制御部１０および室外機制御部１１は
他に必要な制御（ファンの制御等）を行って室温調節を
行う。

【００１７】このとき、室外機制御部１１は室外熱交換
器４の温度（熱交温度）Ｔｎを検出し、この熱交温度Ｔ
ｎがホットガスバイパス除霜方式の動作値（除霜動作
値；例えば−１０℃）以下であるか否かを判断する（ス
テップＳＴ１）。当該空気調和機の暖房運転により、室
外熱交換器４の温度が低下し、熱交温度Ｔｎが−１０℃
以下になった場合（図３参照）、その室外熱交換器４に
着霜が生じていると判断してステップＳＴ２に進み、ホ
ットガスバイパス除霜を開始する。つまり、それまで閉
じていた電磁弁６を開き、圧縮機１から出される冷媒の
一部をバイパス配管を介して室外機熱交換器４にフィー
ドバックし、室外熱交換器４の熱交温度を上げる。

【００１８】続いて、吐出温度を検出して前記表１にし
たがってホットガスバイパス除霜方式による除霜時間を
決定する（ステップＳＴ３）。前記表１から明かなよう
に、吐出温度が高いほど、ホットガスバイパス除霜方式
による除霜時間を大きい値に決定して内部タイマ１１ａ
に設定する。内部タイマ１１ａがタイムアップすると、
つまりホットガスバイパス除霜をその決定時間だけ行う
と、ステップＳＴ４からＳＴ５に進み、ホットガスバイ
パス除霜方式からリバース除霜方式に切り替える（図４
参照）。

【００１９】この場合、電磁弁６を閉じるとともに、四
方弁２を切り替えて冷媒の流れをそれまでと逆にする
（図２の波線矢印参照）。すなわち、リバース除霜を開
始し、熱交温度を速やかに上げる。続いて、熱交温度が
除霜解除値（１０℃）に達したか否かを判断し（ステッ
プＳＴ６）、この熱交温度が除霜解除値に達したときに
はステップＳＴ７に進み、リバース除霜を解除する（当
該除霜制御を終了する）。つまり、四方弁２を切り替え
て通常の暖房冷凍サイクルとする。

【００２０】このように、吐出温度が高いほど、ホット
ガスバイパス除霜をできるだけ長くすれば、リバース除
霜の時間が短くて済み、室温の低下、室内環境の悪化を
より抑えることができる。すなわち、吐出温度が高けれ
ば、ホットガスバイパス除霜方式による除霜がある程度
効果に行われるからである。逆に、吐出温度が低いほ
ど、ホットガスバイパス除霜をできるだけ短くすれば、
すぐにリバース除霜に切り替えて除霜を行うことができ
る。すなわち、吐出温度が低ければ、ホットガスバイパ
ス除霜が効果的ではなく、リバース除霜の方がよいから
である。このようにしてホットガスバイパス除霜方式と
リバース除霜方式とを組み合わせることにより、一方の
方式のみを採用している場合よりも適切に除霜を行うこ
とができる。

【００２１】また、ホットガスバイパス除霜方式による
除霜時においては、電子膨張弁５を絞り、室内熱交換器
３から室外熱交換器４へ流れる冷媒量を減らし、バイパ
ス配管を介して流れる冷媒量が多くするようにしてして
もよい。この場合、バイパス配管を介した冷媒量が多く
なることから、ホットガスバイパス除霜方式による室外
熱交換器４の除霜をより効果的に行うことができ、しか
もリバース除霜方式に切り替わった際には同方式による
除霜時間がより短くて済む。なお、リバース除霜方式に
切り替える際には電子膨張弁５の絞りを少なくとも元に
戻す。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、この空気調和機の
制御方法およびその装置の請求項１記載の発明による
と、ホットガスバイパス除霜方式を採用している空気調
和機の制御方法において、前記ホットガスバイパス除霜
方式により除霜を開始したときには前記冷凍サイクルを
構成する圧縮機の吐出温度を検出し、該検出温度に応じ
て前記ホットガスバイパス除霜方式による除霜時間を決
定し、該決定除霜時間の経過後前記冷凍サイクルの冷媒
を逆に流すリバース除霜方式に切り替えるようにしたの
で、ホットガスバイパス除霜方式による除霜時間を吐出
温度に応じて適応的に変えることができ、またその除霜
時間経過後にリバース除霜方式による除霜を行うことか
ら、適切な除霜を行うことができ、しかも除霜の時間を
短くすることができ、また室内環境の悪化をより抑える
ことができるという効果がある。

【００２３】請求項２記載の発明によると、ホットガス
バイパス除霜方式を採用している空気調和機の制御方法
において、前記ホットガスバイパス除霜方式により除霜
を開始したときには前記冷凍サイクルを構成する圧縮機
の吐出温度を検出し、該検出温度に応じて前記ホットガ
スバイパス除霜方式による除霜時間を決定する一方、前
記冷凍サイクルを構成する膨張弁を所定に制御し、前記
決定除霜時間の経過後前記冷凍サイクルの冷媒を逆に流
すリバース除霜方式に切り替えるようにしたので、請求
項１と同様の効果を奏し、しかもホットガスバイパス除
霜時に膨張弁を制御して圧縮機から室外熱交換器へのフ
ィードバック冷媒量を増やすことができ、より適切な除
霜を行うことができるという効果がある。

【００２４】請求項３記載の発明によると、請求項１ま
たは２において吐出温度が高いほど、前記ホットガスバ
イパス除霜方式による除霜時間を長くするようにしたの
で、請求項１または２の効果に加え、吐出温度が高いと
きにはホットガスバイパス除霜時間が長くなるため、そ
の分リバース除霜方式に切り替えた場合リバース除霜の
時間が短くなり、室温の低下、室内環境の悪化をより抑
えることができるという効果がある。

【００２５】請求項４記載の発明によると、ホットガス
バイパス除霜方式を採用している空気調和機の制御装置
において、当該冷凍サイクルを構成する圧縮機の吐出温
度を検出するための温度検出手段と、この検出温度に応
じて前記ホットガスバイパス除霜方式による除霜時間を
決定するためのテーブルを記憶している記憶手段と、前
記除霜時間を計時するタイマ手段と、前記ホットガスバ
イパス除霜方式で除霜を開始した際、前記温度検出手段
からの検出信号により吐出温度を算出し、この算出吐出
温度に応じて前記ホットガスバイパス除霜方式の除霜時
間を前記記憶手段から決定し、この決定除霜時間を前記
タイマ手段に設定して同タイマ手段のタイムアップでリ
バース除霜方式に切り替える制御手段とを備え、前記熱
交温度が所定値（除霜解除値）以上になったときには前
記除霜制御を終了するようにしたので、請求項１と同じ
効果を奏し、しかも通常の空気調和機には吐出温度を検
出する温度検出手段が他の制御のために既に備えられて
おり、かつ記憶手段およびタイマ手段は当該空気調和機
（室外機）の制御手段（マイクロコンピュータ）の機能
として備えられていることから、当該空気調和機のコス
トアップにならずに済むという効果がある。

【００２６】請求項５記載の発明によると、請求項４の
テーブルは前記吐出温度を複数のゾーン分けし、該複数
のゾーン毎に前記ホットガスバイパス除霜方式の除霜時
間の値からなり、前記吐出温度が高いほど、前記除霜時
間を長くしているので、請求項４の効果に加え、ホット
ガスバイパス除霜時間をより適応的に決定することがで
き、ひいてはホットガスバイパス除霜方式およびリバー
ス除霜方式を適切に組み合わせることになり、室温の低
下、室内環境の悪化をより抑え、適切な除霜を行うこと
ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態を示し、空気調和機の
制御方法が適用される制御装置の概略的ブロック線図。

【図２】この発明の空気調和機の冷凍サイクルを説明す
るための概略的模式図。

【図３】図１に示す制御装置の動作を説明するための概
略フローチャート図。

【図４】図１に示す制御装置の動作を説明するための概
略的タイムチャート図。

【図５】従来の空気調和機の冷凍サイクルを説明するた
めの概略的模式図。

【図６】従来のホットガスバイパス除霜方式の動作を説
明するための概略的タイムチャート図。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 四方弁 ３ 室内熱交換器 ４ 室外熱交換器 ５ 膨張弁（電子膨張弁） ６ 電磁弁 １０ 室内機制御部 １１ 室外機制御部 １１ａ 内部メモリ（記憶手段） １１ｂ 内部タイマ（タイマ手段） １３ 吐出温度検出部（温度検出手段） Ｔｎ 熱交温度

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも暖房運転時に冷凍サイクルを
   構成する室外熱交換器の温度を検出し、該検出温度（熱
   交温度）が所定値（除霜動作値）以下になったときには
   ホットガスバイパス除霜方式によって前記室外熱交換器
   の除霜を行う空気調和機の制御方法において、前記ホッ
   トガスバイパス除霜方式により除霜を開始したときには
   前記冷凍サイクルを構成する圧縮機の吐出温度を検出
   し、該検出温度に応じて前記ホットガスバイパス除霜方
   式による除霜時間を決定し、該決定除霜時間の経過後前
   記冷凍サイクルの冷媒を逆に流すリバース除霜方式に切
   り替えるようにしたことを特徴とする空気調和機の制御
   方法。
2. 【請求項２】 少なくとも暖房運転時に冷凍サイクルを
   構成する室外熱交換器の温度を検出し、該検出温度（熱
   交温度）が所定値（除霜動作値）以下になったときには
   ホットガスバイパス除霜方式によって前記室外熱交換器
   の除霜を行う空気調和機の制御方法において、前記ホッ
   トガスバイパス除霜方式により除霜を開始したときには
   前記冷凍サイクルを構成する圧縮機の吐出温度を検出
   し、該検出温度に応じて前記ホットガスバイパス除霜方
   式による除霜時間を決定する一方、前記冷凍サイクルを
   構成する膨張弁を所定に制御し、前記決定除霜時間の経
   過後前記冷凍サイクルの冷媒を逆に流すリバース除霜方
   式に切り替えるようにしたことを特徴とする空気調和機
   の制御方法。
3. 【請求項３】 前記吐出温度が高いほど、前記ホットガ
   スバイパス除霜方式による除霜時間を長くするようにし
   た請求項１または２記載の空気調和機の制御方法。
4. 【請求項４】 少なくとも暖房運転時に冷凍サイクルを
   構成する室外熱交換器の温度を検出し、該検出温度（熱
   交温度）が所定値（除霜動作値）以下になったときには
   ホットガスバイパス除霜方式によって前記室外熱交換器
   の除霜を行う空気調和機の制御装置において、前記冷凍
   サイクルを構成する圧縮機の吐出温度を検出するための
   温度検出手段と、該検出温度に応じて前記ホットガスバ
   イパス除霜方式による除霜時間を決定するためのテーブ
   ルを記憶している記憶手段と、前記除霜時間を計時する
   タイマ手段と、前記ホットガスバイパス除霜方式で除霜
   を開始した際、前記温度検出手段からの検出信号により
   吐出温度を算出し、該算出吐出温度に応じて前記ホット
   ガスバイパス除霜方式の除霜時間を前記記憶手段から決
   定し、該決定除霜時間を前記タイマ手段に設定して同タ
   イマ手段のタイムアップでリバース除霜方式に切り替え
   る制御手段とを備え、前記熱交温度が所定値（除霜解除
   値）以上になったときには前記除霜制御を終了するよう
   にしたことを特徴とする空気調和機の制御装置。
5. 【請求項５】 前記テーブルは前記吐出温度を複数のゾ
   ーン分けし、該複数のゾーン毎に前記ホットガスバイパ
   ス除霜方式の除霜時間の値からなり、前記吐出温度が高
   いほど、前記除霜時間を長くしている請求項４記載の空
   気調和機の制御装置。