JPS59189243A - 空気調和機の除霜制御装置 - Google Patents

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】 ２・　　Ｓ 産業上の利用分野 本発明は、運転制御装置にマイクロコンピュータを具備
したヒートポンプ式空気調和機の除霜制御装置に関する
ものである。

従来例の構成とその問題点 従来ヒートポンプ式空気調和機の暖房時における除霜制
御としては、室外側熱交換器の温度を測定し一定時間経
過後、一定温度以下であれば除霜を行っていた。

この従来の例を第１図ないし第３図を用いて説明する。

第１図は暖房時の冷凍サイクル図である。

第１図において１は圧縮機、２は四方弁、３は室外ファ
ンモータ、４は暖房時蒸発器となる室外側熱交換器、５
は減圧器としてのキャピラリチューブ、６は室内ンアン
モータ、７は暖房時凝縮器となる室内側熱交換器で、圧
縮機１、四方弁２、室外側熱交換器４、キャピラリチュ
ーブ５、室内側熱交換器７は環状に連結されて周知の冷
凍サイクルを構成している。

３　ｌ　−゛ そして、暖房時において圧縮機１で圧縮された冷媒は、
室内側熱交換器７に入り、室内ファンモータ６により室
内側に放熱し、キャピラリチューブ６を経由して減圧さ
れ、室外側熱交換器４に入って室外ファンモータ３によ
って室外空気より吸熱し、四方弁２を経て、圧縮機１に
戻る。

さらに除霜時は室内、室外の各ファンモータ３゜６を停
止し、四方弁２を切換えて冷房サイクルとし、室外側熱
交換器４に着いた霜を融解させる。

第２図は第１図に示す冷凍ザイクルの動作を実現する電
気回路図である。ここで、第１図と同じものについては
同一の番号を付して説明を省略する。

第２図において１１は制御回路、１２は制御回路１１に
よってＯＮ、ＯＦＦ制御される除霜出力接点、１３は暖
房スイッチ（冷房時にＯＦＦとなるスイッチ）、１４は
サーモスタットで、サーモスタット１４は冷房時は設定
値以上でＯＮ動作し、また暖房時は設定値以下でＯＮ動
作を行う。１６は運転スイッチである。そして室外側熱
交換器４に着霜が生じると除霜出力接点１２が開となり
、四方弁２および室外ファンモータ３、室内ファンモー
タ６の通電を停止して除霜運転に入る。

第３図は従来の除霜運転を説明するタイムチャー１−で
ある。

第３図においてＹ軸上に室外側熱交換器４からの検出温
度を示し、Ｘ軸は時間をそれぞれ示す。

そして暖房運転を開始すると室外側熱交換器４の検出温
度は徐々に低下する。暖房開始から一定時間ｔ′を経過
した後、検出温度が除霜動作温度ＴＯＮ以下となると前
述の除霜動作に入り、四方弁２を切換し、室外ファンモ
ータ３、室内ファンモータ６をそれぞれＯＦＦ動作とす
る。その結果、霜がとけて除霜停止温度ＴＯＦＦ以上に
達すると、除霜制御を終了し、通常の暖房運転に戻る。

以上が従来の除霜制御動作であるがこの制御は、除霜動
作温度ＴＯＮおよび除霜を可能とする一定時間（以下除
霜規制解除時間と称す）ｔ′が固定のため、室外温度が
比較的高い条件では前述の除霜規制解除時間ｔ′が経過
し々い限り着霜しても５ペー：り 除霜動作に入りに＜＜、また外気温が低い場合には着霜
しなくても前述の除霜規制解除時間ｔ′が経過すると除
霜動作に入るという問題があった。

また上述のような種々の負荷条件のいずれの場合にも確
実に除霜を行う必要があることから、除霜動作温度ＴＯ
Ｎを比較的高い温度に設定し、除霜規制解除時間ｔ′は
比較的短い時間とせざるを得す、実際に着霜していなく
ても除霜動作に入ることが多いことから除霜動作が必要
以上に多くなって、効率の悪い暖房運転を行う結果にな
っていた。

さらに最近、冷凍サイクルのパワーセーブ機構あるいは
、インバータ制御、極数変換制御々どの圧縮機の回転数
制御などによって空気調和機の能力可変制御を行うこと
が知られている。

ところがこれらの制御は、能力により、冷凍サイクルの
平衡点が変化すること、および着霜の進行速度が違うこ
とから、従来の除霜制御を使用すると暖房効率が悪化す
るものである。

発明の目的 本発明は、手記従来の問題を解消するもので、暖房効率
を飛躍的に向上させることを目的とする。

発明の構成 この目的を達成するために本発明は、空気調和機の制御
回路に、暖房開始からの時間でその長さを変えて複数に
設定した除霜温度設定時間の長さに比例して、異なる複
数の値に設定された除霜動作温度を順次高くなるよう設
定する切換設定手段と、暖房開始からの除霜温度設定時
間内において室外側熱交換器の温度がその動作温度以下
に達したときに除霜信号を出力する出力端子をそれぞれ
設け、さらにこの出力端子に、冷凍サイクルを暖房サイ
クルと除霜ザイクルに切換える四方弁を接続したもので
ある。

この構成により、室外側熱交換器への着霜が生じたとき
のみ確実に除霜運転を行うことができ、暖房効率の向上
がはかれるものである。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例について添付図面の第４図ない
し第６図を参考に説明する。ここで冷凍ザイクルの構造
については従来例と同じであるた輿」上 め、改めて図示および説明を省略し、ここでは除霜に関
係する制御内容について説明する。

外気温による着霜条件の変化については既に述ベプζた
め説明を省略し、ここではまず暖房能力による着霜条件
について第４図を用いて説明する。

ここで第４図中Ｙ軸は室外側熱交換器４の温度Ｔを示し
、Ｘ軸は暖房運転の経過時間ｔを示している。丑だ空気
調和機は、その−例としてインバータを用いて回転数を
可変とし、能力を変化させる圧縮機を具備した構成とす
る。

そして、空気調和機の運転条件は例えば圧縮機１の同期
周波数を４ｔｓ　Ｈｚ〜９０　Ｈｚ　ｔで変化させるも
のとして、同一条件の空調負荷を与えるものとする。着
霜量がある一定以上となると急激に室外側熱交換器４の
通風量が減少するので、冷凍サイクルの高低圧とも急激
に低下し、室外側熱交換器４の検出温度も急激に低下し
て、着霜域Ａを検出することができる。

一方圧縮機１の同期周波数が４ｔｓ　Ｈｚ付近では能力
が相対的に低いので、平衡温度はやや高めであり、着霜
の進行も緩やかである。丑だ前記同期周波数が９０　Ｈ
ｚでは能力が大きいので平衡温度は低くなり、着霜の進
行速度が速く、第４図のような関係が成立する。

したがって暖房運転時間ｔの経過とともに除霜動作設定
値を引−にける必要が生じる。

次に第５図により、本発明の一例である温度および時間
設定を４段とした場合の除霜制御について説明する。

まず暖房運転スタート後第１の設定時間ｔ１までは強制
的に暖房運転を行い、この第１の設定時間ｔ１を過ぎた
時点より室外側熱交換器４の検出温度が第１の設定温度
Ｔ１以下であれば除霜に入る。捷た第２の設定時間ｔ２
を過ぎると除霜動作子２ 温度の値が第２の設定温度与に上昇し、さらに第３の設
定時間ｔ３を過ぎるとその除霜動作温度は第３の設定温
度Ｔ３に設定され、同様に第４の設定時間ｔ４を過ぎた
時点より除霜動作温度は第４の設定温度Ｔ４と上昇する
。

９、−・、−コ・ そして、除霜動作条件が成立すると、四方弁２、室内外
ファン３，６がそれぞれＯＦＦ動作し、冷房サイクルに
入って除霜が行われる。その結果室外側熱交換器４の温
度が復帰設定値ＴＯＦＦ以上になると除霜を終了し、暖
房運転に戻る。したがって、第１〜第４の設定時間ｔ１
〜ｔ４および第１〜第４の設定温度Ｔ１〜Ｔ４の関係を
第４図に示すように比例関係をもって設定することによ
り、最適な除霜特性が得られる。

次に第６図により上述の動作を行う電気回路の構成につ
いて説明する。

同図において、２１は室外側熱交換器４の温度を検出す
るサーミスタ、２２は前記サーミスタ２１の検出温度と
除霜動作温度である第１〜第４の設定温度Ｔ１〜Ｔ４の
温度レベルを検知する比較器、２３は前記第１〜第４の
設定温度Ｔ１〜Ｔ４に応じた電圧レベルを決定する基準
電圧発生部で、第１〜第４の設定温度Ｔ１〜Ｔ４と第１
〜第４の設定時間ｔ１〜ｔ４の比例関係を徐々に切換設
定する。２４は周知のように内部に前記第１〜第４の設
定時間１０ｔ、−ζ゛ １４〜ｔ４を設定するタイマ機能を具備したＰチャネル
ノマイクロコンピュータ、２６は前記マイつて４ ０コンピユータ２４の除霜信号出力部が、スイッチング
トランジスタ２５ａ１リレーコイル２６ｂ１リレー接点
２５ｃより構成されている。前記リレー接点２５ｃは四
方弁２を駆動する電磁コイル（図示せず）への通電を制
御する。

そして、マイクロコンピュータ２４の出力０１〜０４は
時分１ｆ！Ｉで出力され出力０１〜０４が全てＯＦＦの
ときは第６図の検出温度ＴＯＦＦに相当する電圧レベル
となり、以下出力０１〜ｏ４と順次出力され、除霜動作
温度がそれぞれ第１〜第４の設定温度Ｔ１〜Ｔ４に相当
した電圧レベルを発生する。この電圧とサーミスタ２１
による電圧を比較器２２で比較することにより室外側熱
交換器４の着霜状態を検出する。

この温度と、マイクロコンピュータ２４のソフ）・ウェ
アによりカウントされるタイマの第１〜第４の設定時間
ｔ１〜ｔ４を組合せ、演算することにより、第６図に示
す除霜特性を合成し、除箱条件１１７ソ が確立すれば、除霜信号出力部２５に出力し、除霜動作
を行うものである。

したがって、外気温、圧縮機の能力レベルなどを検出す
るような繁雑な手段を用いずに、極めて簡単な回路構成
で、効率の良い除霜を行うことができる。

この除霜制御効果は特に、能力可変の圧縮機を具備した
空気調和機において顕著であり、大きな効果が見込まれ
る。すなわち、従来の除霜制御を、能力可変の空気調和
機に適用した場合、能力可変でない空気調和機よりもさ
らに効率の悪い、いわゆる「空ディアイス」の機会が増
加するが、本発明の除霜制御装置によれば除霜特性を能
力可変の空気調和機の着霜特性にほぼ一致させることが
できるので、実際に着霜している場合以外は除霜動作を
行うことがなく、実用上の除霜頻度を大巾に減らすこと
ができる。

また、能力可変でない空気調和機においても、第５図に
示すように除霜動作温度を暖房運転開始からの運転時間
に比例して徐々に上昇するよう設定しても同様の作用効
果が得られる。すなわち例気温が低く、室外側熱交換器
の平衡温度が低い場合でも従来の除霜条件より動作温度
が低いことにより、除霜の頻度を下げることができ、外
気温が比較的高い場合には除霜能力が相対的に高いこと
から、充分に着霜してから除霜動作に入れ、この場−夕
制御に限るものでなく、バイパス制御など他の制御方式
の空気調和機や、能力制御を具備していない空気調和機
においても同様に実施できるものである。

発明の効果 以上のように本発明の除霜制御装置は、暖房運転開始か
らの時間経過に比例して除霜動作温度値を上昇するため
、第１の設定時間が経過しかつ外気温が低下していた場
合でも、室外側熱交換器に着霜が生じない間は暖房運転
を継続して行うことになり、その結果従来のような着霜
の誤検出が防止でき、除霜運転の頻度を少なくして従来
の構成１３べ一２′ に比べて飛躍的に暖房効率を高めることができ、しかも
簡単な回路構成で、理想的な除霜制御をすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は暖房、除霜動作を行うヒートポンプ式冷凍サイ
クル図、第２図は従来の空気調和機の除霜制御装置の電
気回路図、第３図は従来の同装置の除霜制御動作を示す
タイムチャート、第４図は空気調和機の熱交換器の着霜
状態を示すタイムチャート、第５図は本発明の一実施例
における除霜制御動作を示すタイムチャート、第６図は
本発明の一実施例を示す空気調和機の除霜制御装置の要
部電気回路図である。 １・・・・・・圧縮機、２・・・・・・四方弁、４・・
・・・・室外側熱交換器、５・・・・・・キャピラリチ
ューブ、７・・・・・・室内側熱交換器、１１・・・・
・・制御回路、２１・・・・・・サーミスタ、２３・・
・・・・基準電圧発生部（切換設定手段）、２４・・・
・・・マイクロコンピュータ（制御回路）、ｔｌ　　〜
ｔ４・・・・・・設定時間、Ｔ１　〜Ｔ４・・・・・・
設定温度。 第１図 ／ 第２図 ５ ＼　　　／′４ ＼　　　２３ ／３　　　　　　　　　　　　／ ／ｌ、？ 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機、暖房サイクルと除霜サイクルを切換える四方弁
   、室外側熱交換器、減圧器、室内側熱交換器を環状に連
   結してヒートポンプ式冷凍サイクルを構成し、さらに前
   記室外側熱交換器の温度を検出する温度検出器と、この
   温度検出器からの信号を入力とする制御回路を設け、こ
   の制御回路に暖房開始からの時間でその長さを変えて複
   数に設定した除霜温度設定時間の長さに比例して、異な
   る複数の値に設定された除霜動作温度を、順次高くなる
   よう設定する切換設定手段と、暖房開始からの除霜温度
   設定時間内において室外側熱交換器の温度がその動作温
   度以下に達したときに除霜信号を出力する出力端子をそ
   れぞれ設け、さらにこの出力端子に前記四方弁を接続し
   た空気調和機の除霜制御装置。