JPS592808B2 - 冷凍機の除霜方法及び除霜装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷凍機の除霜方法及び除霜装置に関するもので
ある。

一般に冷凍機１例えばヒートポンプ式空気調和機は第１
図に示すように圧縮機１、四方弁２、利用側熱交換器３
、減圧装置４、熱源側熱交換器５を順次連設した冷媒回
路６と、利用側送風機１と、熱源側送風機８と、補助暖
房ヒータ９とから構成されている。

そして四方弁２を切換えることにより冷房時は実線矢印
の向きに、又暖房時は破線矢印の向きに冷媒を流すよう
にしている。

利用側熱交換器３は冷房時に蒸発器として、又暖房時に
凝縮器として作用し、熱源側熱交換器５は冷房時に凝縮
器として、又暖房時に蒸発器として作用する。

各送風機７，８は熱交換器３，５の熱交換作用を促進さ
せるためのも“のである。

補助暖房ヒータ９はヒートポンプ運転時の暖房能力の不
足を補なうためのものである。

このようなヒートポンプ式空気調和機では暖房運転時に
室外忙設置される熱源側熱交換器５が蒸発器として作用
しているため、熱源側熱交換器５の周囲空気混、即ち、
外気温の低い時などに着霜しやすくなる。

そこで暖房効率の低下と難駄な電力消費を防止する目的
で何らかの方法にて着霜を検出し、冷媒回路６を時々冷
房サイクルに切換えて熱源側熱交換器５の除霜運転を行
なうようにしている。

従来の着霜検知方式は熱源側熱交換器５のパイプ温度又
は外気湯度を検出して行なうものや、これらを組合わせ
た差湯式のもの、或いはサーモスタットとタイマーを組
合わせたものなどが知られている。

なかでも近年は半導体化に適し、信頼性の高い差湯式の
ものが着目されている。

ところが減圧装置４として膨張弁が使用されていると、
熱源側熱交換器５の出口側のパイプ温度に応じて膨張弁
の弁開度が調整されるから、熱源側熱交換器ＳＶｃ着霜
が始まると、その部分の温度が下がり、弁が閉じる方向
に働いて熱源側熱交換器５のパイプ温度が上がる。

このため今度は逆に弁が開く方向に働く。

９後はこれを繰返すのでいわゆる膨張弁のバンチング現
象が起きる。

第２図はこの時の熱源側熱交換器５のパイプ温度ＴＰｏ
を示したものである。

ここでＴ Ｐ Ｏ’はＴＰＯの平均値を示し、ＴＰは成
る外気温に於ける熱源側熱交換器パイプの正しい除霜開
始設定温度である。

このように熱源側熱交換器５に着霜し始めたばかりの時
に膨張弁のバンチング現象が生じると、パイプ温度ＴＰ
ｏの平均値Ｔｐｏが未だＴＰＶｃ達しない状態にて除霜
運転が行われるので、除霜回数及び時間が増大し、四方
弁２が破損したり、暖房効果が損なわれるなどの虞れを
有していた。

本発明は上述の事実に鑑みてなされたものであわ、蒸発
器パイプ温度ｙと、蒸発器の周囲空気湯度Ｘとを検出し
、ｙ≦ａｘ＋ｂ（但しａ、ｂは定数）を満たすか否かを
例えばマイクロコンピュータを用いて演算し、上式が成
立する時に単位時間毎に発するパルスを計数手段にて計
数し、計数出力により除霜指令を出すことを特徴とし、
精度の高い着霜検出を行うようにすると共にバンチング
的な除霜運転を防止して除霜回数及び時間の増大を防止
し得るようにした冷凍機の除霜方法と装置を提供するこ
とを目的とする。

９下本発明の一実施例を図面に基づき説明する。

第３図は第１図で示した空気調和機の制御装置をブロッ
ク図で表わしたものであり、１０は入力センサで検知温
度を電圧のアナログ量として検出するものであり、室温
センサ１１と、暖房時に熱源側熱交換器５のパイプ温度
Ｔ’ｐｏを検出する蒸発器センサ１２と、外気温センサ
１３と、暖房時に利用側熱交換器３のパイプ温度ＴＰ、
を検出する凝縮混センサ１４とを備えている。

１５は操作スイッチで１，０のディジタル信号を供給す
る運転スイッチ１５ａ及び冷暖切換スイッチ１５ｂを備
えている。

１６乃至１９は各センサ出力を増巾する増巾器、２０は
増巾型出力をディジタル信号に変えるアナログディジタ
ル変換器（只下Ａ−Ｄ変換器と呼ぶ）、２１はＡ−Ｄ変
換器２０と操作スイッチ１５からのディジタル信号をマ
イクロコンピュータ２２の入カポ−）Ａ、ＢＫ供給する
ための入力調整装置であり、ロータリースイッチやＢＣ
Ｄ（２進化ｌＯ進）変換器などが含まれる。

マイクロコンピュータ２２は１チップ若しくは数チップ
のＬＳＩ（大規模集積回路）Ｋて構成され。

第４図に示すように入出力インターフェース２３と、演
算並びに判断機能を有するＡＬＵ（論理演算ユニット）
やアキュムレータや各種のタイマ一手段、カウント手段
１時刻計数手段などを備えたｃｐＵ２４（中央処理装置
）と、データメモリ用のＲＡＭ２５と、プログラムメモ
リ用のＲＯＭ２６とを主要素にしている。

又、２７はクロック発振器であり、マイクロコンピュー
タ２２の基準動作時間を設定するためのものである。

２８はマイクロコンピュータ２２の出力ポートＣ，ＤＫ
供給された出力を外部への制御信号として取出すための
出力調整装置であり、ロータリースイッチや２進化１０
進数を１０進数に変えるＢＣＤＴｏ １０変換器や７セ
グメント変換器などが含まれる。

出力調整装置２Ｔを経たマイクロコンピュータ２２の出
力信号の一部は増巾器２９によυ増巾された後、時刻や
運転の表示装置３０を駆動し、他の一部は増巾器３１乃
至３６を介してリレー３７、乃至４２を制御し、圧縮器
用モータ（ＣＭ）四方弁２、送風機用モータＦＭ、ＦＭ
。

及び補助電気ヒータ９を夫々制御せしめる。

尚リレー３７は励磁時に利用側送風機用モータＦＭを通
常の４０％堤下の超微速にて運転させるためのものであ
る。

今、運転スイッチｔＳａと冷暖切換スイッチ１５ｂが閉
路され、空気調和機は第２図で示す冷媒回路６が破線矢
印の向きに冷媒を流す暖房運転を行なっているものとす
る。

この時圧縮機用モータＣＭと補助電気ヒータ９は室温セ
ンサ１１からの入力信号と予め記憶された設定値とを入
力とし、所定のプログラムに従って作動するマイクロコ
ンピユーＺ２２により多段制御される。

例えば室温ＴＲ３，ＴＲ２（ＴＲ１〈ＴＲ□）とし、Ｔ
Ｒ≦ＴＲ７の時、圧縮機用モータＣＭ及び補助電気ヒー
タ９が運転し、ＴＲ１くＴＲ＜ＴＲ□ の時圧縮機用モ
ータＣＭが運転し、ＴＲ≦ＴＲ２の時両者とも停止する
。

又、四方弁２が破線方向に切換わり、送風機用モータＦ
Ｍ、ＦＭｏが運転している。

暖房運転中に熱源側熱交換器に着霜して除霜運転を行う
べきかどうかは第６図に示すフローチャートに置換され
るプログラムに基づいてマイクロコンピュータ２２が判
断する。

すなワチ、マイクロコンピュータ２２は蒸発器センサ１
２と外気温センサ１３の検知温度Ｔ’ｐｏ−ＴＯＤと予
め設定された定数ａ、ｂとを入力として であるかを演算判別し、これを満たす時にはクロック発
振器２７のクロック信号を取込み、これを分周して単位
時間当りのパルスに変え、これをカウントする。

（１）式に於いてＴＰｏをｙとおき、ＴＯＤをＸとおい
てａ＝７７１０ 、ｂ＝−９，５と定めると、（ｉ）式
を満たすＸ ｓ Ｙの領域は第５図の斜線の部分となる
。

いま、仮に、第２図にて示したように熱源側熱交換器５
のパイプ温度ＴＰｏがノ・ンチングしているとき、成る
外気温に対して（ｉ）式を満たす時間は第２図の斜線を
施した部分となるから、マイクロコンピュータ２２は斜
線の部分を積算した時間ニ発生したパルス数をカウント
した値が設定値に達すると、まず補助電気ヒータ９に通
電指令を出すと同時に３分タイマをセットする。

この３分という時間は補助電気ヒータ９が通常の発熱状
態になるまでの立上が９時間を考慮したものである。

そしてカウントアツプ時から３分経過すると、リレー３
９の通電を切る〔四方弁の切換〕指令が出て冷媒回路６
は実線矢印Ｑ向きに冷媒が流れる冷房サイクルとなり、
熱源側熱交換器５の除霜が開始する。

同時にリレー３７が励磁されて利用側送風機用モータＦ
Ｍが超低速運転を行なうと共にリレー４１の通電が切ら
れ熱源側送風機用モータ］’ｉ”ＭＯが停止する。

又１０分タイマがセットされる。

この結果利用側送風機７が通常の４０チリ下の風量で運
転し、補助電気ヒータ９の空焼きを防止しつつ、被空調
室に冷風が吹出されるのを極力防止しつつ、熱源側送風
機８を停止し、熱源側熱交換器５の除霜を促進する。

１０分タイマのセットは除霜時間の最長時間を定めるた
めに行なっている。

又、この１０分の時間内に熱源側熱交換器５のパイプ温
度ＴＰｏが１０℃Ｖ上になると、その時点で除霜を終了
する。

そして除霜の停止指令が出ると、熱源側送風機８が運転
を再開し、四方弁２が切換わって暖房運転が再開する。

除霜運転から暖房運転に切換った当初は利用側熱交換器
３の湿度が低く、そのパイプ温度ＴＰＩが２５℃より低
い間は利用側送風機７の超微速運転が経続する。

そして２５℃を上回った時に送風機７は通常運転に戻り
、パルスカウントがクリアされ、３分タイマ、１０分タ
イマが夫々リセットされて次の除霜運転匠備える。

又、通常の暖房運転に戻るので、マイクロコンピュータ
２２は所定のプログラムに従って圧縮機用モータＣＭ及
び補助電気ヒータ９を制御する。

尚、上述の実施例ではクロック発振器２７のクロック信
号を利用して作動する時刻表示手段、単位時間毎のパル
ス発生手段、パルス計数手段、並びに３分、１０分のタ
イマ手段が何れもマイクロコンピュータ２２内部に内蔵
されているものとして図示されてないが、これらの機能
を有しないマイクロコンピュータを使用する場合ではこ
れらの手段をマイクロコンピュータの周辺回路に組み込
むようにすれば良い。

本発明による冷凍機の除霜方法は上述の如く、蒸発器の
湿度ｙと、蒸発器の周囲空気湿度Ｘとを検出し、ｙｇａ
ｘ＋ｂ（但しａ、ｂは定数）′を満たすか否かを例えば
マイクロコンビニ−タラ用いて判別し、上式が成立する
時に単位時間毎に発するパルスを計数手段にて計数し、
この計数出力により除霜指令を出すようにしたものであ
るから、定数ａ、ｂを適当に設定することにより極めて
精度の高い着霜検出が期待でき、計数すべきパルス数を
適当に定めることにより蒸発温度がノ・ンチングを生じ
ている場合でもその平均湿度が成る外気温ｘ”Ｖｃ対し
て上式から求められるｙ′の設定値になるまでは除霜を
行なわないようにしてノ為ンチング眞よる除霜運転が防
止できると共に、除霜回数及び時間を極力抑えることが
できるものであわ、有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を利用した空気調和機の冷媒回路図、第
２図は第１図の動作説明図、第３図は本発明の具体例を
示すブロック構成図、第４図はマイクロコンピュータの
ブロック構成図、第５図は第３図の動作説明図、第６図
は本発明の具体例の動作を示すフローチャート図である
。 ５・・・熱源側熱交換器、１２・・・蒸発器センサ、１
３・・・外気温センサ、２０・・・Ａ−Ｄ変換器、２２
・・・マイクロコンピュータ、２７・・・クロック発振
器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 蒸発器の湯度をｙとし、蒸発器の周囲空気湯度をＸ
   として、ｙ≦ａｘ十ｂ（但しａ−ｂは定数）を満たす時
   に単位時間毎に発するパルスを計数し、この計数出力に
   より除霜指令を出すよう忙した冷凍機の除霜方法。 ２ 蒸発器の温度ｙと、蒸発器の周囲空気湯度Ｘとを夫
   々アナログ信号として検出する手段と、これらの出力を
   ディジタル信号に変える手段と、°該手段からの出力信
   号と、予め設定された定数ａ。 ｂを基Ｋｙ≦ａｘ十すを満たすか否かを判別する演算手
   段と、該演算出力に基いて単位時間毎に発するパルスを
   計数する計数手段とを備え、該計数手段の出力により除
   霜指令を取り出すことを特徴とする冷凍機の除霜装置。