JPS58148335A

JPS58148335A - 空気調和機の除霜制御回路

Info

Publication number: JPS58148335A
Application number: JP57030905A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Noda; 芳行野田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1982-02-26
Filing date: 1982-02-26
Publication date: 1983-09-03
Also published as: JPS6213576B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、空気調和機の除霜制御回路に関し、特にヒー
トポンプ式の空気調和機において、室外熱交換器への着
霜の程度を簡単かつ確実に検出できるよう１こすること
を目的とする。

先ず、セパレート型の空気調和機の一般的構成について
説明すると、これは室内ユニットと室外ユニットとに分
かれ、次のように構成されている。

即ち、第１図において、１は冷媒を圧縮する圧縮機で、
該圧縮機１から吐出された冷媒は、冷房運転時には実線
、暖房運転時には破線の如く切換弁としての四方弁２に
より夫々切替えられる。そして冷媒は、冷房運転時には
室外熱交換器３に送られ、室外送風機４の送風により冷
却されて凝縮し、減圧器５で減圧された後、室内熱交換
器６に入り蒸発して冷却作用を行ない、室内送風ｆｆｊ
、７の送風により冷房運転を行なう。一方、暖房運転時
には、四方弁２が破線の如く切換わり、圧縮機１→室内
熱交換器６→減圧器５→室外熱交換器３→圧縮磯１と冷
媒が流れて暖房運転を行なう。

第２図は従来の空気調和機の制御回路を示し、８．８′
は電源、９はマイクロコンピュータを利用した電子制御
回路ユニットで、リレー出力９ａ〜９ｄを有し、リレー
１０マ室内送風磯７を、リレー］１で圧縮Ｗ１１を、リ
レー１２で室外送風機４を、リレー１５で四方弁２とタ
イマーディアイサ１７を夫々制御する。タイマーディア
イサ１７は接点１７ｇ、１７ｂと感温筒１８とタイマモ
ータ１９とを有し、感温筒１８の温度がある温度以下に
なれば、タイマモータ１９で駆動されるカムにより一定
周期で接点が１７ｂに切換わる。そして、感温筒１８は
室外熱交換器３の温度を検出することにより＠房運転時
の着霜を予想し、カムにより接点を１？ｂに切換えて四
方弁２をＯＦＦして、冷媒サイクルを除霜サイクルに切
換えると共に、１７ｂでリレー１３を動作させ接点１４
をＯＦＦし、室外送風機４を停止して除霜運転を行なう
。

しかし、このような制御回路においては、従来、タイマ
ーディアイサ１７を使用する必要があり、これが高価な
ものであるため、空気調和機の制御回路全体として非常
に高価なものとなると云う欠点があった。また室外熱交
換器３の温度を検出して制御を行なうため、低湿、低温
の無着霜の状態であっても除霜運転を行なうという問題
もあった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、タイマーデ
ィアイサ等を使用せずに、極く簡単な構成によって、確
実な除霜制御を行なえる除霜制御回路を提供するもので
ある。

以下、図示の実施例について本発明を詳述する。

第３図は本発明制御回路の一実施例を例示するものであ
り、第２図と同−名称物には同一番号を符して示す。第
３図において、２０は圧縮機１に流れる電流を検出する
変流器で、リレー１１に直列に接続されている。

第４図は電子制御回路ユニット９の詳細図を示し、２２
．２２’は直流電源端子で、その端子２２がプラス側、
端子２２′がグラウンド側である。

２３は一般的なワンチップマイクロコンピュータで、内
部にプログラムＲＯＭ、データＲＡ　Ｍ　、　ＡＬＵ等
を有し、基準タロツクに同期してプログラムＲＯＭ内の
命令を順次読み出して解析実行を行ない、入力ボートが
らデータを読み込み、又出力ボートからデータを出力す
るものである。その各入力ポートはＩＮｎで、出力ボー
トはＯＬＪ　Ｔ　ｎで夫々示す。２４は運転スイッチ、
２５は冷房、暖房切換スイッチで、ＯＮで暖房、ＯＦＦ
で冷房である。２６はその他のスイッチ、２７は各スイ
ッチの入力プルダウン抵抗である。２８は室温検出用の
サーミスタで、Ａ／Ｄ変換器２９でディジタル値に変換
され、入カポ−）　ＩＮ４に入力される。

３０は室温設定用のボリウムで、Ａ／Ｄ変換器３１でデ
ィジタル値に変換して入カポ−）ＩＮＳから入力する。

なお電流を検出する変流器２０の出力は、Ａ／Ｄ変換器
３２でディジタル値に変換して入カポ−）ＩＮ６に入力
する。３３は室内熱交換器６の温度を検出するサーミス
タで、Ａ／Ｄ変換器３４でディジタル値に変換して入カ
ポ−）′ＩＮ７に入力する。３５は基準クロック発振回
路である。３６はドライバーアレー（４個）で、リレー
９ａ〜９ｄを駆動する。

次に上記構成における動作について説明すると、スイッ
チ２５をＯＮしておいてからスイッチ２４を押すと、暖
房運転となり、入カポ−）ＩＮ４の室温データと入カポ
−）　ＩＮＳの設定データとを比較して、室温の方が低
ければ出カポ−）ＯＵＴｌ−ＯＵＴ４を全てＯＮＬ、リ
レー９ａ−９ｄを動作させて、室内、室外送風機７，４
及び圧縮１を運転する。同時に運転時間をカウントして
除霜を制御するタイマー（マイクロコンピュータ２３内
のソフトウェアタイマー）がカウントを開始する。そこ
で外気温が低温時（約３℃以下）であれば、徐々に室外
熱交換器３に着霜が始まり、室外熱交換器３のフィンの
間が目詰りし、熱交換率か悪くなり、暖房能力が低下し
、室温を設定温度に保てなくなるので、除霜運転を行な
って霜を取り除いて暖房能力を回復させる必要がある。

しかし、室外熱交換器３の着霜そのものを検出すること
は非常に難しく、特に第２図の従来例では室外熱交換器
３の温度のみで行なっているので、室外の湿度が低い場
合等、着霜がなくとも除霜運転に入るので、無駄な電力
を消費するものであった。

そこで、本発明は簡単な構成により、室内ユニット側か
ら室外熱交換器への着霜を確実に検出するようにしたも
のである。

まず具体的な説明の前に本発明の要点でもある電流検出
回路３２の詳細について第５図で説明する。３８はバッ
ファ群、３９はＲ−２Ｒ形ＤりＡ変換回路部で、３９ａ
はそのアナログ出力部、４０はダイオード、４１はコン
デンサ、４２．４３゜４５は抵抗、４４は電圧比較器、
４４ａはその出力である。まず電流Ｃ２０は変流器２０
で電圧に変換され、ダイオード４０で整流され、コンデ
ンサ４１、抵抗４２．４３で平滑整形され、電圧比較器
４４のプラス端子に入力され、この電圧比較器４４には
電流Ｃ２０に比例した電圧が印加されている。一方マイ
クロコンピュータ２３がらのディジタルデータ３７（第
４図ではわかりやすくするため省略している。）の８ビ
ツトパラレル出力が“００００００００″〜“１１１１
．１１１１”すなわち０ＯＨ−ＦＦＨまでの２５６通り
がダイナミックで順次出力されており、その出力はバッ
ファ群３８で増巾され、Ｒ−２Ｒ形ＤりＡ変換部３９に
入力され、Ｄ／Ａ変換部３９のディジタルデータ３７か
らの出力データに応したアナログ電圧がアナログ出力部
３９ａに発生する。アナログ出力部３９ａは電圧比較器
４４のマイナス端子に接続されている。

以上の構成により、まずマイクロコンピュータ２３のデ
ィジタルデータ３７からＯＯＨを出力し入カポ−）ＩＮ
６をチェックしてｒＨＪレベルであれば、ディジタルデ
ータ３７を１ビツト増加しまた入カポ−）ＩＮ６をチェ
ックする。そのように順次くり返して入カポ−）　ＩＮ
６がｒＨＪから「１−」に切換っな時、すなわちプラス
端子電圧くマイナス端子電圧となった時点のディジタル
データ３７のデータが電流Ｃ２０の値に対応するデータ
となるわけで、常に電流Ｃ２０の値をマイクロコンピュ
ータ２３で検出できるわけである。

次に本発明の具体的な動作説明を行なうと、本発明は、
暖房運転中に、室外送風機４を一定時間だけ停止し、そ
の停止直前と再運転直前とに変流器２０に流れる圧縮Ｗ
ｉ１の電流変化を測定上その変化中ΔＡに上り着霜量を
予測して除霜制御を行なうようにしたものである（以下
これを電流サンプリングと云う）。この時の動作を第６
図で説明すると、まずＡ点で暖房運転を開始（室外気温
は０℃付近とする）し、しばらくすると室外熱交換器３
に着霜が始まり、この室外熱交換器３の温度が少しづつ
低くなってくる。そこで、Ｂ点（時間Ｔ１経過点）で前
述の電流サンプリングを行なって着霜の程度を予測する
。まず、Ｂ点で暖房運転を継続しなが１室外送風、＠３
を０点まで停止し、Ｂ点と０点の電流値を読み込んでそ
の差を計算し、その大きさによって除霜が必要かどうか
を判定する。第６図のＢ−、Ｃの電流サンプリングは、
第７図のａの如く変化中が少し大きいので、除霜不要と
判断し、そのまま暖房運転を続ける。そして、このＢ−
Ｃの電流サンプリングで室外熱交換器３の温度＝蒸発温
度が低下して徐々に回復して米るので、これが完全に回
復したＢ点からＴ２経過点であるＤ点で再度電流サンプ
リングを行なう。

この時の変化中は第７図のｂのようになったが、まだ変
化中が大きく、除霜を必要とする所までは着霜していな
い。ただしＢ点よりは着霜が多くなって米でいる。そこ
でさらにＤ点からＴ２ｊｌ過点であるＦ点で電流サンプ
リングを行なうと、その変化中が第７図のＣのように小
さくなったので、除霜が必要と判断して、そのまましば
らく暖房運転を続けてから、Ｈ点で除霜運転を行ない、
１点で終了した暖房運転に戻る。この場合、電流サンプ
リング終了のＧ点ですぐ除霜に入ってもよいが、−Ｇ点
では、室外熱交換器３の温度がかなり下がって蒸発圧力
が低くなり、室内熱交換器６の凝縮圧力との差圧が大き
いので、そのまま除霜に入って四方弁２を切換えると、
切換時に大きな冷媒音が出るため、しばらく運転して蒸
発圧力を上昇させてから除霜運転を行なう方が冷媒音を
小さくできる。次に除霜終了からＴＩ経過後の３点で電
流サンプリングを行なうと、この時の電流の変化中が第
７図のＣ程度しか変化しないので除霜が必要と判断して
、しばらくしてＬ点で除霜運転を開始しＭ点で終了する
。すなわち、暖房運転スタートから時開Ｔ１は除霜禁止
とし、その後電流サンプリングをＴ２の周期で行なって
、除霜が必要な着霜量になるまで、すなわち電流変化中
ΔＡが設定値Ａｘより小さくなるまで暖房運転を続ける
ものである。除霜の終了については、本例の着霜検出方
法であれば除霜に入る場合の着霜量をほぼ一定にできる
ので、時間制御で行なうことができる。

以−トの制御を再度第８図の７０−チャートで説明する
。このフローチャートは、空気調和機の制御プログラム
の内、本発明に係る要、α部分を示す。

まず、ＩＮから入って〈１〉でタイマーＡをカウントし
、〈２〉で７ラグＣをチェックする。そして、この７ラ
グＣがセットされていなければ、ＮＯで次のく３〉に行
って７ラグＢをチェックし、この７ラグＢがセットされ
ていなければ、同様にＮｏで次の〈４〉に行き７ラグＡ
をチェックする。この７ラグＡがセットされていなけれ
ば、ＮＯで次の〈５〉に行ってタイマーＡが時開Ｔ１経
過したが否かをチェックし、ＮＯならそのままリターン
するので、タイマーＡがＴ１になるまでは、そのままタ
イマーＡのカウントを続けることになる。これが第６図
のタイムチャートでＡ点からＢ点及び１点から５点の開
である。そのうちタイマーＡがＴ１になれば、〈５〉で
のタイマーＡのチェックでＴ１経過した時、そのＹＥＳ
で〈６〉に行ってタイマーＡをクリアーし、７ラグＡを
セットし、〈７〉に行ってＲＡＭ−Ａ１ＲＡＭ−Ｂ１Ｒ
ＡＰ１４・ｃを夫々９１Ｊアーした後、〈８〉で電流測
定のサブルーチンをコールする。電流測定のサブルーチ
ンは、第９図の７０−チャートの通りで、ＩＮから入っ
て〈１１＞でＲＡＭ−Ｃ１：ＯＯＨを入しテ、テ゛イン
タルデータ３７がら８ビツトで出力し、〈１３〉でＲＡ
Ｍ−ＣがＦＦＨが否かをチェックし、ＦＦＨでなければ
゛く１４〉で入カポ−）　ＩＮ６をチェックして、ｒＬ
Ｊレベルになっているが否かを調べ、１丁、１なら電圧
比較器４４が動作して電流検出終了ということになり、
ＹＥＳでリターンする。ｒＨＪレベルのままであれば、
Ｎｏで〈１５〉に行ってＲＡＭ・Ｃの内容をプラス１し
、ＯＩＨをディジ゛タルデータ３７から出力し、前と同
じように入カポ−）ＩＮ６をチェックし、ｒＬＪレベル
になるまでＲＡＭ・Ｃ−デイノタルデータ３７がら出方
するデータを順次１づつ増やしてＦＦＨまで続ける。こ
のサブルーチンからリターンした時のＲＡ　Ｍ　−Ｃの
内容が検出した電流データである。リターンして第８図
の７０−チャート〈９〉に戻って、ＲＡＭ−Ｃの内容を
ＲＡＭ−Ａに入れ直り、　＜１０＞で７ラグＢをセット
してＯＵＴする。次にＩＮした時は、７ラグＢがセット
されているので、〈３〉で７ラグＢセツトＹＥＳとなり
、〈１６〉に入る（第６図のタイムチャートでＢ点）。

そしてく１６〉でタイマーＡがＴ３経過したが否かをチ
ェックし、Ｎｏなら０ＵＴ３を０ＦＦ（室外送風ＩｆＩ
ｉ４を０ＦＦ）してＯＵＴする。メインプログラムでは
、７ラグＢがセット中は０ＵＴ３をＯＮさせないような
処理を行なっておく。次にタイマーＡがＴ３経過したら
〈１６〉のＹＥＳで〈１８〉で電流測定サブルーチンを
コールし、電流データをＲＡＭ−Ｃにセットしてリター
ンする。次に〈１９〉でＲＡＭ−Ｃの内容を−ＲＡＭ−
Ｂに移す。次に〈２０〉でＲＡＭ−Ａ−ＲＡＭ−Ｂを計
算してＲＡＭ−Ｃに記憶させる。次に〈２１〉でＲＡＭ
−Ｃの内容をチェックし、設定値Ａ×より小さければ、
−そのＹＥＳで〈２２〉で７ラグＣをセットして〈２３
〉に入る（除霜必要と判断）。設定値Ａ×と同じか又は
大きければ、Ｎｏで〈２３〉にジャンプする（除霜不要
）。〈２３〉で７ラグＢをリセットし、〈２４〉でＯＵ
　Ｔ　３をＯＮ（室外送風機４をＯＮ　）してＯＵＴす
る。これが第６図のタイムチャートの０点である。

次にＩＮに入る時は、除霜ならフラグＣセット、除霜不
要ならフラグＢ、Ｃリセットであるので、まず除霜不要
であれば、ＩＮから〈４〉まで行って、フラグＡセツ）
ＹＥＳで〈２５〉に入って、タイマーＡがＴ２経過する
まで待って、Ｔ２経過したらく６〉に入って前回と同じ
動作を繰り返す。すなわち、電流サンプリングを行なっ
て除霜か必要と判定するまでＴ２の周期で電流サンプリ
ングを繰り返すわけである。除霜が必要と判定すれば、
７ラグＣがセットされるので、ＩＮから入って〈２６〉
でタイマーＡがＴ４経過するまで待って、Ｔ４経過した
らＹＥＳで〈２７〉に行って（タイムチャートのＨ点）
、〈２７〉でタイマーＢ（除霜時間Ｔ５カウント用タイ
マー）をカウントして、〈２８〉で０ＵＴＩ、３．４を
０ＦＦ（室内、室外送風機及び四方弁を０ＦＦＡＬ、〈
２９〉でタイマーＢがＴ５経過するまで待って、Ｔ５経
過したら（タイムチャートの１点）ＹＥＳで〈３０〉に
行って、ＯＵＴ　１　。

３．４を０ＮＬ（室内、室外送風ｆｉ７．４及び四方弁
２をＯＮ）、く３１〉で７ラグＡ、Ｂ、Ｃをリセットし
タイマーＡ、Ｂをクリアーして初期状態に戻る。メイン
プログラムでは、７ラグＣがセットされている開は、０
ＵＴＩ、３．４をＯＮさせないような処理を行なってお
く。

以上でタイムチャートＡ点から１点まで説明したわけで
あるが、１点からＭ点までも同様である。

なお電流サンプリングの時開Ｔ３については、長いほど
電流変化中が大きくなり検出しやすくなるが、第６図で
示す通り、室外熱交換器の温度＝蒸発温度が低下してあ
まり好ましくないので、双方のバランス点で決定される
。概略ＭＩＮ２０秒からＭＡＸ６０秒程度が適当である
。また周期Ｔ２については、時間Ｔ３プラス、蒸発温度
が回復するまでの時間が必要であるが、概略ＭＩＮＩＯ
分程度である。

上記実施例の説明では、電流検出を圧縮機電流のみの検
出で行なったが、圧縮Ｗ１１と他の電流とを加えて検出
しても同様である。また室外送風機４を完全停止して電
流変化を測定したか、低速で運転を続けていても測定可
能である。ただし変化中は小さくなる。

以上実施例に説明したように、本発明除霜制御回路であ
れば、室外熱交換器用送風機を一定時間停止、又は低回
転数で運転した時、圧縮機電流の電流変化値を電流検出
回路で検出するようにしているので、室外熱交換器への
着霜の程度を確実に検出できると共に、電流変化中で判
定するため、その絶対値には影響を受けず、周波数の差
、電圧変動、運転負荷条件変化等により絶対値が変化し
ていても、電流サンプリングの時間中に極端な変動がな
いかぎり、問題なく検出できる等、実用性効果の大なる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は空気調和機の構成図、第２図は従来の制御回路
図、第３図ないし第９図は本発明の一実施例を示し、第
３図は制御回路図、第４図及び第５図は要部の詳細回路
図、第６図は除霜制御のタイムチャート、第７図は電流
サンプリング時の変化曲線図、第８図及び第９図はフロ
ーチャートである。１：圧縮機、２二四方弁、３：室外熱交換器、４：室外
送風機、５：減圧器、６：室内熱交換器、７二室内送風
機、９：電子制御回路ユニット、２０：変流器、２３：
ワンチップマイクロフンピユータ、３２：電流検出回路
。出　願　人　　シャープ株式会社代理人　中村恒久

Claims

【特許請求の範囲】

圧縮機、切換弁、室外熱交換器、減圧器、室内熱交換器
を順次接続してなるヒートポンプ式冷媒サイクルを備え
ると共に、室内外熱交換器用送風機と、圧縮機電流を検
出する電流検出回路と、その検出した電流データによっ
て除霜を制御する制御回路とを備えた空気調和機の除霜
制御回路において、前記電流検出回路は室外熱交換器用
送風機を一定時間停止又は低回転数で運転した時の圧縮
機電流の電流変化値を検出するようにしたことをＩ徴と
する空気調和機の除霜制御回路。