JPS6040774B2 - ヒ−トポンプ式空調機の除霜制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヒートポンプ式空調機の除霜制御方法に関する
ものである。

一般にヒートポンプ式空調機で冬期暖房運転を行なうと
、外気温度の低下時室外コイルへの着霜により熱交換交
率が低下してしまい、電力が無駄となると共に暖房効果
がダウンしてしまう致命的な欠陥を有している。

この為、一時的に冷媒サイクルを逆転させて室外コイル
の除霜を行ない再び正常な冷媒サイクルに切換復帰させ
て暖房運転を行なう繰り返しがなされており、この制御
として、従来室外コイル温度と外気温度との差温によっ
て着霜の有無を検出する差温式除霜装置と、一定時間毎
に室外コイル温度を検出する機械式タイマ除霜装置とが
採用されていた。

しかしながら、前者の差温式除霜装置では外気温度が低
下して室外コイル温度との差温が設定差温値に達すると
必らず除霜が行なわれるので、外気の湿度が低く室外コ
イルに着霜してし、なくも不必要に除霜を開始してしま
う欠点を有しており、又、後者の機械式タイマ除霜装置
では室外コイルが着霜状態に陥いる今一歩の時は除霜を
行なわないで通過してしまい、次に着霜しはじめ外気温
度が大幅に低下しても一定時間後でなければ除霜が開始
されない欠点を有していた。

本発明は斯かる点に鑑み、着霜感知に信頼性の劣る前者
方式における外気温度検出、並びに後者方式におけるタ
イマ検出を廃止し、代わりに室内コイルの下降温度勾配
を読み取ることにより着霜を確実に検出するようにし、
更にはこの検出時室外コイル温度も同時に検出して看霧
状態を再確誌するようにした精度の高い除霜制御方法を
提供したものである。

以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明ると、まず
第４図は本発明のの実施例を示す策町方法のフローチャ
ートであり、以下のような敷である。

始めに室内コイル温度検出を行ない、この温度の変化か
ら下降温度勾配を算出する。次に、この下降温度勾配が
予め定めた設定勾配より大きいか否かを判断する。この
下降温度勾配が設定勾配より大きい時は、さらに室外コ
イル温度が設定温度以下か否かを判断し、この室外コイ
ル温度が設定温度以下ならば除霜運転を開始させるもの
である。次に具体的な実施例を説明すると第１図は分離
型ヒートポンプ式空調機の電気回路図で、除霜と暖房回
路のみを抜粋したものである。１は電源供給端子Ｖ，，
Ｖ２に定電圧直流電源２が接続されたマイクロコンピュ
ーター（以下マイコンと称する）で、出力端子○ｏ乃至
０４から抵抗３乃至７を介して比較器８の基準端子９接
続され、出力端子○ｏ乃至０４から〔０，０，０，０，
０〕乃至〔１，１，１，１，１〕までの５ビット３２種
類の出力信号が出されて３２ステップの基準電圧信号が
送り込まれており、この信号が出されるごとに比較器８
の出力端子がアース電位と短絡されたり開放されたりし
ている。

同時に出力端子Ｒ，から抵抗１０を介して前記３２ステ
ップの１周期より長いタイミング時間で９Ｖの出力電圧
が発生しており、このタイミング時入力端子Ｋ，が３２
ステップのどのステップの時Ｌから日になるかで比較器
８の比較様子１１に接続された室内コイルセンサー２で
室内コイル温度を感知し、マィコンーに内蔵されたタイ
マー記憶機能により６分間マスキングしてこの時間で室
内コイル温度が摂氏０．８ｏ Ｃ下降したか杏かを判別
し、更にこの状態が３回続いたか否かを判別してこれを
記憶している。

１３はトランジスタ１４により制御される比較器で、こ
の出力端子は入力端子Ｋ，に分岐接続されると共に抵抗
１５を介して出力端子Ｒ２に接続されており、この出力
端子Ｒ２からは上述した出力端子Ｒ，と同様に９Ｖの出
力電圧が発生してこのタイミング購入力端子Ｋ，がＬか
ら日になるか否かでトランジスタ１ ４のＯＦＦ動作を
感知している。

１６は分離型ヒートポンプ式空調機のユニット間端子、
１７はこの第１端子と第２端子との間に接続された圧縮
機駆動用リレー、１８，１９はトランジスタ２０のＯＮ
時速電される室外ファン用リレー及び四方弁用コイル、
２１はユニット間端子１６の第３と第４端子との間に接
続され室外コイル温度が低下して摂氏−３ｏＣ以下にな
ると閉塞し、摂氏５ｏＣ以上に上昇した時開放される室
外コイルセンサの接点である。

Ｒ３，Ｒ４は暖房運転中Ｌ信号が出されている出力端子
でインバータ２２，２３を夫々介してトランジスタ２４
，２５にべ−ス接続し、Ｒ５は暖房運転時室内コイル温
度が摂氏３０ｏＣ以下の時日信号が、３００Ｃ以上の時
Ｌ信号が出されている出力端子でィンバータ２６を介し
て室内ファン用モー夕２７の回転数を切換える遠調用リ
レー２８と接続している。

尚、２９，３０‘ま出力端子Ｒ，と入力様子Ｋ２との間
に並列接続された運転スイッチ及び暖房スイッチ「 ３
１はこの運転スイッチ２９と同時に開閉される連動スイ
ッチ、３２は９Ｖの定電圧直流電源端子、３３は２４Ｖ
の定電圧直流電源端子、３４，３５，３６，３７，３８
，３９は逆流阻止用ダイオード、４０はトランジスタ１
４のベースエミッタ間に接続されたダイオード、４１，
４２，４３は逆起電力保護用のダイオードである。

以上の如く構成されており、次に暖房と除霜の運転動作
を第２図イの主フローチャート及び第２図口のサブルー
チンフローチャートに基づいて説明する。運転スイッチ
２９と連動スイッチ３１並びに暖房スイッチ３０を投入
すると出力端子Ｒ３，Ｒ４からＨ信号が出されて夫々ィ
ンバータ２２，２３にてＬＩこ反転されトランジスタ２
４，２５がＯＮする。

併せて暖房運転開始時は室内コイル温度が冷えて摂氏３
０ｏ Ｃ以下にある為４０分のマスク時間内では第２図
口のサブルーチンフローチャートの如く出力端子Ｒ５か
らはＨ信号が出されているのでィンバータ２６でＬに反
転されて遠調用リレー２８は励磁されており、このリレ
ー接点４４が低速側端子４５に投入されて室内ファンモ
ータ２７は低速回転され室内へ冷風が吹出されるのを防
止している。同時に前述の如くトランジスタ２５のＯＮ
によりユニット間端子１６の第２端子を介して圧縮機駆
動用リレー１７が励磁されると共にトランジスタ２４の
ＯＮ‘こよりダイオード４０、ユニット間端子１６の第
４端子を介して電圧がかかってトランジスタ２０が〇Ｎ
し、室外ファン用リレー１８はユニット間端子１６の第
２端子を、四方弁用コイル１９は同機子１６の第３端子
を介して夫々通電され、四方弁が暖房サイクルに功襖わ
ると共に圧縮機及び室外ファンが駆動されて暖房運転が
開始される。

而して斯かる暖房運転により室内コイルは圧縮機から吐
出された高温高圧冷媒の凝縮熱により温度上昇し、室内
コイル温度が摂氏３００ Ｃ以上になると第２図口のサ
ブルーチンフローチャートの如く出力端子Ｒ５からの信
号はＬに切換わり、ィンバータ２６で日に反転されて速
調用ＩＪレー２８が鱗磁され、このリレー接点４４が図
示の如く高速側端子４６に切換わって室内ファンモータ
２７は高速運転される。尚、暖房運転開始時、室外コイ
ル温度が摂氏−３ｏＣ以上の時は室内コイルセンサーの
接点２１が開放されているのでトランジスター４は○Ｆ
Ｆしている。

逆に低外気溢により摂氏−３０Ｃ以下まで冷えている時
は接点２１が投入されトランジスタ１４が○Ｎし、比較
器１３の比較端子４７の電圧レベルが分圧抵抗４８，４
９により上昇して基準端子５０を上回わリアース電位か
ら開放されて出力端子Ｒ２から入力端子Ｋ，に信号が入
るが、暖房運転開始時は室外コイル温度が摂氏−３０Ｃ
以下であっても着霧状態になく、従って４０分のマスク
時間を設けて除霜に入るのを防止している。暖房運転の
継続により室外コイルに着霜しはじめ、霜で覆われてく
ると室外コイル内での冷媒蒸発作用が低下し、これに伴
なつて室内コイル温度も徐々に低下していき、これを室
内コイルセンサ１２で検出して入力端子Ｋ，から信号を
とり入れマイコン１に記憶させて判別させる。即ち、室
内コイル温度が６分間で摂氏０．８０Ｃ下降したか否か
を判別させ、下降温度勾配がこの設定勾配を上回わって
ＹＥＳと出るすなわち第４図に示すフローチャートに基
づく動作を行なった結果である。（尚、室外コイル温度
の判定は後で行なう。）この状態が３回連続して行なわ
れたか否かを更に判別させ、第３図に示すように設定勾
配を一点鎖線の如く上回っていればＹＥＳと出り、同図
破線の如く下回ってＮＯと出ると室内コイル温度が摂氏
３０ｏＣであるか杏か判別させる。斯かる両判別により
何れか一方からＹＥＳと出ると次に室外コイル温度が摂
氏−３０Ｃ以下か否かを判別させる。室外コイル温度が
摂氏−３ｏＣ以下の時は前述したように室外コイルセン
サの接点２１が投入され出力端子Ｒ２から入力端子Ｋ，
に信号が入ってＹＥＳと判別され、出力端子Ｒ４からの
信号が日からＬに、出力端子Ｒ５からの信号がＬから日
に切換わってトランジスタ２５がＯＦＦし、圧縮機駆動
用リレー１７及び室内ファン用リレー１８が解磁されて
圧縮機及び室外ファンが停止すると共に速調用リレー８
が励磁されて接点４４が切換わり室内ファンモータ２７
が低速回転となる。次に３現砂マクス時間を設けて後述
の四方弁切携わり時冷煤音が出ないように冷媒圧力が高
低圧バランスするのを待ち、その後出力端子Ｒ３からの
信号が日からＬに切換わってィンバータ２８で日に反転
されトランジスタ２４が○ＦＦしてトランジスタ２０も
○ＦＦし、四方弁用コイル１９が解滋されて四方弁が切
換わり除霜サイクル（冷房サイクルと同じ）に切換わる
。

而して６秒マスク時間を設けて冷煤圧力が高低圧バラン
スするのを待って出力端子Ｒ４からの信号がＬから日に
切換ってィンバータ２３でＬに反転され、トランジスタ
２５がＯＮして圧縮機駆動用リレー１７が励磁され、圧
縮機が駆動して除霜運転に入る。

斯かる除霜運転時、前述したように室内ファンモータ２
７は低速回転されることによ ‐り冷風吹出しを防止し
ており、且つ室外ファンは停止している。除霜運転によ
り室外コイルに付着している霜は冷媒凝縮熱にて溶け、
室外コイル温度が上昇して摂氏５ｏ Ｃに到達すると室
外コイルセンサの接点２１が開放されてトランジスタ１
４が○ＦＦし比較器１３が接地短絡されるので出力端
子Ｒ２からの出力が入力端子Ｋ，にかからなくなりこの
端子Ｋ，がＬとなる。

これを判別してＹＥＳと出ると出力端子Ｒ３からの信号
がＬから日に切換わりィンバータ２２で日に反転されて
トランジスタ２４が○Ｎし、トランジスタ２０も○Ｎし
て室外ファン用リレー１８と四方弁用コイル１９が通電
され、室外ファンが再選転すると共に四方弁が暖房サイ
クルに切換って暖房運転が再開始される。この再開始時
には室外ファン用モータ２７は低速回転を維持して冷風
吹出しを防止しており、室内コイル温度が摂氏３０ｏＣ
に到達すると第２図口のサブルーチンフローチャートに
より出力端子Ｒ５からの信号が日からＬに切換わりィン
バータ２６で肌こ反転されて遠調用リレー２８が解磁さ
れ室内ファン用モー夕２７は高速回転に切換わる。

以上詳述したように本発明による制御方法はヒートポン
プ式空調機の室内コイル温度を室内コイルセンサで検出
して該センサからの信号を記憶し、暖房時室内コイルの
下降温度勾配が設定勾配を上回った時除霜を開始するよ
うにしたもので、以下の特徴を有している。

■ 外気温度の低下に伴なし、室内コイル温度も追従し
て徐々に降下するものの一旦室外コイルに着霜いまじめ
ると霜によって外気との熱交換が遮られて室内コイル温
度が急激に降下していく現象を捉え、この現象を室内コ
イルの下降温度勾配にて検知するようにしたので確実に
着霧の有無を判別することができる。

■ 近年のヒートポンプ式空調機は快適な冷暖房運転を
簡単に行なえるようにマイコンが組み込まれ、しかも暖
房運転開始時冷風が室内に吹出されるのを防止する為に
室内コイルセンサが設けられているのに着眼し、この室
内コイルセンサとマイコンとを組み合わせてこれを着霜
検出用として併用することにより、製造コストを割安に
することができる。

尚、室内コイルの下降温度勾配を短時間（一実施例の如
く６分）で捉えることにより室内負荷変動等による外部
要因からのノイズを除去でき、且つこの下降温度勾配が
条件を満たして所定回数（一実施例では３回）連続した
か否かを判別させ、連続していなければ室内コイル温度
が低下（一実施例として摂氏３０ｏ Ｃ）しているか否
かを判別させれば肴霜検知の精度を高めることができる
。

又「本発明の制御方法に室内コイルの下降温度勾配が設
定勾配を上回った時室外コイル温度が設定温度以下にな
ったかもし〈は既になっているかを判別要因として組み
込むことにより着霜の有無が再確認できトー層精度の高
い着霜検知を行うことができる。

このように本発明によれば安価で且つ着霜検知精度が高
い新規な除霜制御装置を得ることができ、有用なもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す電気回路図、第２
図イ，口はこの主フローチャートとサブルーチンフロー
チャート、第３図は時間一室内コイル温度の特性図、第
４図は本発明の動作を示すフローチャートである。 １２・・・室内コイルセンサ、２１・・・室外コイルセ
ンサの接点。 第３図 繁１図 第４図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ヒートポンプ式空調機の除霜において、暖房時に室
   内コイルセンサで室内コイル温度を検出し、この温度か
   ら下降温度勾配を求め、この下降温度勾配が予め定めた
   設定勾配を上回つた時除霜を開始することを特徴とする
   ヒートポンプ式空調機の除霜制御方法。 ２ 室内コイルの下降温度勾配が設定勾配を上回り、且
   つ室外コイル温度が設定温度以下の時、除霜を開始する
   ようにした特許請求の範囲第１項記載のヒートポンプ式
   空調機の除霜制御方法。