JPS62172142A - セパレート形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】 産業上の利用分野 本発明は、セパレート形ヒートポンプ式空気調和機の除
霜制御装置て関するもので、特に室外側熱交換器の着霜
を室内側で検知し得るようにした空気調和機に関する。

従来の技術 従来、特公昭５９−３４２５５号公報に示されるように
、室内側熱交換器の温度変化と室内湿度の変化の両者に
基ついて室外側熱交換器への着霜状態を検知し、暖房運
転と除霜運転を制御する技術が開発されている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、かかる従来の構成は、温度検出素子が複
数必要となり、自と回路が複雑化する問題かある。さら
に、空気調和機においては、室内側の送風量が任意に可
変設定されることが常であり、そのためにも従来の技術
に風量補正手段を加味させることは、一層回路を複雑化
にしてしまう。

しかも、かかるト１１ζ或は熱交換器を流れている途中
の気液混合冷媒温度を検出しているため、着霜時と未皆
霜時の温度変化が小さく、微小な範囲でる゛１１１判定
を行わなければならず、検出楯・度が安定しない問題が
ある。

まだ近年、マイクロコンピユータにて複離な信号処理を
行わせ、制御装［１なを構成することが多いが、従来技
術のように入力信号源（温度検出素子）が多いことは、
そのプログラム作成に当っても清書のもとであり、プロ
グラムの簡素化にも限界がある。

以上のように、従来の技術には問題点が多々あり、改善
が要求されるものである。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、従来技術の利点を
損うことなく、構成の簡素化がはかれる除霜制御装置を
提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は、第１図に示すよ
うに、冷凍サイクルの暖房サイクルと除霜サイクルの切
換えを行う制御装置を、暖房運転開始から設定時間経過
したことを検出し、出力する運転時間検出手段と、この
運転時間検出手段による設定時間経過後において所定時
間前記圧縮機が運転中であるか否かを検出する圧縮機運
転検出手段と、室内側熱交換器の冷媒入口側に連結され
た配管の温度を検出する温度検出手段と、暖房サイクル
を除霜サイクルに切換える境界値温度を記憶した設定温
度記憶手段と、前記温度検出手段により検出した耐腐が
前記設定温度記憶手段に記憶された境界値温度より低下
したことを検出し、出力する温度同定手段と、１）［Ｊ
記温度判定手段による境界１直温度級下信りが連続して
設定時間以上出力されたことを検出し、出力する連続出
力検出手段と、この連続出力検出手段による境界（ａ温
度低下信号の出力時においてＥＮｉ機が運転されている
ことを検出し、出力する運転（す↓出手段と、前記運転
時同検出手段、圧縮機運転１衡出手段、品度利定手段、
連続出力検出手段、運転検出手段からの出力を入力し、
運１吠サイクルを暖間、サイクルとするか除霜サイクル
とするかの゛用足を行う’Ｉ’ｌｌ定手段と、前ｒ２ｆ
Ａｌ定手段の’ｌ”ｌＪ定定結高出力よりサイクル切換
手段をＵｋ　ｕＪする出力手段より構成したものである
。

作　　用 」二辺トＩＷ成により、運転時間検出手段による設定時
間経過後において、圧縮機運転検出手段による圧縮機の
運転中が検出され、加えて温度判定手段による配管温度
の境界値温度が、連続出力検出手段による設定時間以上
連続し、かつ前記連続出力検出手段による境界値温度低
下信号の出力時において前記運転検出手段による田、縮
機運転中の検出］８号が出力されているとき、サイクル
切換手段により、暖房サイクルを除霜サイクルに切換え
ることができる。

実施例 以下、本発明］の一実施例を第２図〜第５図を参照にし
て説明］する。

第２図は、本発明の一実施例を示す冷凍サイクル図であ
る。

同図において、冷凍サイクルは王＆ｉ＠１、四方切換弁
２、室内（１１，＋１熱交換器３、減圧器４、室外側熱
交換器５を順次連結することにより構成されている。６
は配管温度検出素子であり、暖房時において室内側熱交
換器３（凝縮器）の冷媒入口側となる配管に取り付けら
れている。この場合、冷廚運転時は同図の実線矢印の方
向に冷媒が流れ、暖阿運転時には四方切換弁２が９３換
わることにより同図の破線矢印の方向に冷媒が流れるよ
うになっている。

さらに、上記［Ｅ縮機１、四方切換弁２、減圧器４、室
外ｆｌｌｌＪ熱交換器５および室外送風機８によって室
外ユニットＡが構成されている。また上記室内側熱交換
器３および室内送風機７、さらに配管温度検出素子６、
タイマ機能および温度調節機能などがプログラムされた
マイクロコンピユータ（以下、マイコンと略称する）を
有する運転制御部（図示せず）は室内ユニットＢＫ設け
られている。ここで、配管温度検出素子６は、室内送風
機７の送風の影響を受けない風回路からはずれた箇所に
収付けられている。また、室内ユニットＢの近辺でもよ
い。

次に第３図により、運転制御回路構成について説明する
。ここで、第２図と同じものについては同一の番Ｊ）を
付して説明する。

同図において、Ｃ−Ｄはそれぞれ運転制御部とリモート
コントロール部（以下操作部と称す）を示し、運転制御
部Ｃは、交流電源２１を降圧するトランス２２と、交流
を直流に変換するＤＣ電瀬発生部２３と、このＤＣ電源
発生部２３からの直Ｉｋマイクロコンビューク（以下Ｌ
ＳＩと称す）２４の入力電源とするレギュレータ２５と
、基？（ζ電圧発生回路２６と、除霜を行うだめの動作
湯度を切換える除霜設定回路２７と、＋ｊｒｌ記基準電
匝発生回路２６と除霜設定回路２７の合成入力と配管温
度検出素子６の入力を比較する比較回路２８と、圧縮機
１、四方切換弁２、室内送風機７、室外送風機８の各運
転を制御するリレー素子群からなる出力回路２９と、前
記ＬＳＩ２４の各種信号処理の基礎タイミングを作る受
信回路３ｏと、各種信号処理を司るリセット回路３１を
具備している。

ここで、前記レギュレータ２５はＬＳＩ２４のボートＰ
Ｉに接続され、出力回路２９はボートＰ１１〜Ｐ１６に
それぞれ接続され、また暖房運転から除霜運転へ切換え
る１）作温度点を決定する除霜設定回路２７はボートＰ
２１に接続され、比較回路２８はボー＋−ｐ３．に接続
され、さらに発信回路３０、リセット回路３１はボート
Ｐ４１　・Ｐ４２・Ｐ５１にそれぞれ接続されている。

そして、基準電圧発生回路２６は抵抗１０１　・１０２
によって構成され、除霜設定回路２７はボｈＰ２１に接
続された抵抗１０３より構成され、捷だ出力回路２９は
、各ボートＰ１１〜Ｐ１６に接続されたリレー素子Ｒ１
・Ｒ２Ｒ３・Ｒ４・Ｒ５・Ｒ６より構成されている。リ
レー素子Ｒ１はＥＥ縮機に対応し、リレー素子Ｒ２は四
方切換弁に相当し、リレー素子Ｒ３は室外送風機に相当
し、リレー素子Ｒ４・Ｒ５・Ｒ６ばそれぞれ室内送風機
の風量切換えを行う「低速」・「中速」・「高速」の速
度端子に相当する。

また５１は吸込み空気ふ１度を検出する空気温度検出素
子、５２は複数の抵抗群１１０〜１１５を具備したＡ／
Ｄ変換回路、５３は前記空気温度検出素子５１の入力と
、Ａ／Ｄ変換回路５２からの入力の比較全行い、圧縮機
１の運転・停止信号を出力する比較回路である。

前記空気、温度検出素子５１、Ａ／Ｄ変換回路５２（ｌ
−１，室内温度調節を行うサーモスタットの機能を構成
し、曲記Ａ／Ｄ変換回路５２は、ＬＳＩ２４のボートＰ
７１〜Ｐ７４に、また比較回路５３の出力は、ＬＳＩ２
４のボートＰ８１にそれぞれ接続されている。この室温
制御については本発明の要旨に関係しないため、詳細な
説明は省ＩＩｌ＆する。

次に、操作部りは、「低速」・「中速」・「高速」・「
停止」の選択スイッチＳ１〜Ｓ　４　’ｘ具（Ｉｉｉ＋
した風量り換操作部４１と、室温を設定操作するスイッ
チ３１１〜３１４を具備した室温設定操作部４２より構
成されている。そして風１ｒ℃切換操作ｊ不４１および
室温設定操作１１１ζ４２ば、ＬＳＩ２４のボートＰ６
１〜Ｐ６６にそれぞれ接続されている。この風量切換操
作部４１、室凸設定操作部４２をそれぞれ操作すること
により、ＬＳＩ２４内部でその操作内容が処理され、出
力回路２９、室温制御１力係回路部が動作する。

さらに、上記構成と第１図に示す構成の関係について説
明する。

配管温度検出素子６は、温度検出手段に相当し、基ｌｌ
ｌ電圧発生回路２６と除霜設定回路２７は設定都度記憶
手段に相当し、比較回路２８は温度！Ｉ’ｌｌ定手段に
和手段、出力回路２９は出力手段に相当し、また発振回
路３０は、基本動作時間を作り、ＬＳＩ２４は運転時間
検出手段、連続出力検出手段、運転検出手段、圧縮機運
転検出手段に相当する０Ｊ作を行い、さらＫＬ　Ｓ　Ｉ
　２４は、除霜運転が暖房運転を゛国定する’Ｉ’ｌｌ
定手段にも相当する。

次に、第２図〜第５図を参考に暖房運転の開始から除霜
運転て至るまでのＵノ作について説明する。

圧縮機１の吐出冷媒温度をＴｄ、圧縮機１の吸入冷媒温
度をＴｓ、圧縮機１の吐出匝力をＰｄ、圧縮機１の吸入
圧力をＰｓとし、ボｌ）ト０−プ指数をｎ（ただし１　
（ｎ　（Ｋの関係で、Ｋは断熱圧諾１指数）とすると、
吐出冷媒温度Ｔｄは次式で表わされる。

肛ユ Ｐｄ　　ｎ Ｔｄ＝Ｔｓ・（下７） したがって、第４図に示すように室外側熱交換器５が未
着霜時に吸入冷媒温度Ｔｓが高く又吐出冷媒温度Ｔｄも
高い。そして外気が下がり、着霜が成長するにつれて吸
入冷媒温度Ｔｓは低下し、吐出冷媒温度Ｔｄも下がる。

本発明における配管温度検出素子６は、室内側熱交換器
３の入口配管に設けられ、圧縮機１から吐出された高温
高圧の過熱域冷媒ガスが流れる部分の温度を検出するが
、実際その温度は吐出ガスに比べて内外接続配管等での
熱損失により所定温度低下した温度である。

したがって、第４図に示すように室外側熱交換器５が未
着霜時は圧縮機１の吸入冷媒温度Ｔｓ、室内側熱交換器
３の入口配管温度ｔはともに高く、着霜が進むにつれて
徐々に低下し、そして暖房能力を大幅に低下させる着霜
に至ると、室内側熱交換器３の入口配管温度ｔＩ／′ｉ
極端に低下する。すなわち、入口配管温度ｔが設定配管
温度ｔ１以下になれば暖房能力は低下し、着霜が進んで
いるので除霜する必要がある。

このように、室内（ｊｌＪ　ｉ交換器３の入口配管温度
ｔは、過熱域冷媒ガスの温度でるるため、室内法、虱ｉ
ａ、７の風量の影響を受けにくく、室内側熱交換器３の
入口配管温度にて適確な除霜運転の判断を行うことがで
きる。

以」二の説明に基づき、第３図に示す制御回路は、第５
図に示す７０−チャートの内容の制御を行う。

ここで、説明の便宜上、暖房運転時は圧縮機、四方１．
７Ｊ換弁、室外送風機、「低速」で運転されている室内
送風機の各リレー素子Ｒ１〜Ｒ４が動作しているき仮定
する。すなわち、第５図のステップ１に示すように暖房
運転が開始されると、所定の時ｉ凸ＩＴ１を第２タイマ
ーカタンクがカウントする。（ステップ゛２）。このタ
イマーカウントセントは、暖房運転開始からＴ１時間（
例えば１時間）暖ガ運転を確（呆するためのもので、外
気の変動等に関係なくＴ１時間暖房を強制的に連続する
ことも一つの手段である。

そして、ステップ３で示すようＫＬＳ！２４にでＴ１時
間の経過が判定される。Ｔ１時間経過するまでは暖房運
転が継続される。

そしてＴ１時間が経過するとステップ４へ移り、第２タ
イマーカタンクがセットされ、ステンブ５に移って圧縮
機１が運転しているか否かがマイコン９内にてヤｊ定さ
れる。仮に圧縮機の運転が行なわれていなかったらステ
ップ４へ戻り、第２タイマーカタンクは再度セントされ
る。

次にステップ５の条件が満足されるとステップ６にて７
２時間（例えば約４分）経過かや１定される。ｆなわら
、ステップ４〜６において圧縮機１が設定時間連続運転
しているか否かが確認される。

そして、圧縮機１が連続して第２タイマーカウントセン
トによる１２時間運転が行なわれるとステップ７へ移り
、第３タイマーカクントがセントされ、さらにステップ
８へ移って配管温度１灸出素子６による配管温度上の読
み込みが行われ、ステップ９に移って、「■ｆび圧縮機
１が運転しているか否かの判定が行われる。

そして、ステップ１０に移って配管温度ｔが暖秀運転を
１余霜運転に切換える境界値湿度である設定配管温度ｔ
１よりも低いか否かが判定される。

この判定は具体的には第３図の比較回路（コンパレータ
）２８が判定する。

そして、ステップ１０の条件が満足されると、ステップ
１１へ移り、第３タイマーカウントによる１３時間（約
１分）経過が判定される。この１３時間経過するまでは
暖房運転が継続される。

また、１３時間経過する以前に配管温度ｔが設定配管温
度ｔ１より高くなるとステップ７に戻り、第３タイマー
カウントがリセットされる。

そしてステップ１１の条件か満足されると、ステップ１
２へ移り、除霜運転が開始される。すなわち、第３図に
示す出力回路２９の各リレー素子Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３・Ｒ
４がそれぞれ動作し、四方ジノ換弁２を男換え、必要に
応じてその前に圧縮機１を一定時間停止し、室内送風機
７および室外送風機８を停止する。そして冷房サイクル
にて除霜を行なう。この除霜運転の内容は従来周知のた
め、詳細な説明を省略する。また暖優運転の復帰につい
ても６℃来より周知の如く、温度あるいは設定時間経過
の検出等、適宜手段にて実施できる。

なお、本実施例においては、除霜運転を暖房サイクルか
ら冷房サイクルの切換えによって行なうようにしたが、
例えば１援農サイクルを維持したままとして室外側熱交
換器へ別途蓄熱していた冷媒を流す構成あるいは、別熱
源にて霜を溶かす構成としてもよいことは言うまでもな
い。また圧縮機１は除霜運転へ切換え時Ｖ？−は連続運
転とし、暖房運転復帰前に一時停止させるようにしても
よい。

また、除霜運転に至るまでの各設定時間は、本実施例の
ものに限るものでなく、任意に設定すればよいものであ
る。

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、上記した構成により
、過熟域冷媒ガスの温度を室内側熱交換器入口配管にて
検出し、室内風量の影響をあまり受けずに、適確な除霜
運転を温度検出１点で行うことができ、構成が非常に簡
単であり、また冷媒が、暖房を行う熱量を十分に有して
いるか否かの判定が室内側熱交換器の入口側で行えるた
め、実際の暖房能力の有無を確実にヤｊ断じて除霜を行
うことができる。すなわち、本発明は完全に着霜が発生
している冷媒の温度が熱交換器の入口部、中間部に差が
なく、未着霜時に入口冷媒温度の方が中間部の冷媒温度
に比べて著しく高くなる点に着眼し、入口側の冷媒温度
を検出することによって、未着霜から着霜に至るまでの
温度変化が大きくとれ、１点の温度検出で限界に近い暖
房能力を引き出すことができる。また本発明は、暖厨開
始から一定時間経過する丑で着霜を検出しないため、そ
の一定時間は暖房能力が（１（ｒ保され、快音さが損わ
れることもない。

捷だ本発明は、暖み運転中において、圧縮機が一時停止
後、再運転開始から一定時間経過するまで着霜を検出し
ないため、例えばブー七ＯＦＦ時などの圧縮機再運転直
後において、上昇途中の室内熱交換器配管温度を検知し
、未イな霜にもかかわらず、誤って除霜運転を開始する
こともｌＶ／−Ｉ。さらに室内熱交換器の配管温度が連
続して設定温度を下回らないと除霜運転を開始しない制
御としているため、外部ノイズなどにより配管温度を実
１祭の温度より低く検知し、除霜運転が誤って開始され
ることもない等、確実なイテ霜検出が行え、誤Ｏ〕作の
ない信頼性の高い除霜制御が行える効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の除霜制御装置を機能実現手段で表現し
たブロック図、第２図は本発明の一実施例を示す空気調
８：Ｉ機の冷凍サイクル図、第３図は同空気調和機にお
ける除霜１ｉ制御装置亡１の回路図、第４図は同除霜制
御装置における室内側熱交換器へ流入する冷媒温度と圧
縮機吸入冷媒温度の門係を示す特性図、第５図は同除霜
制御装ｊ１６′のＩＩＴＥＩＪ作内容を示すフローチャ
ートである。 １・・・・・・王、縮機、２・・・・・・四方切換弁、
３・・・・・・室外側熱交換器、５・・・・・・室外側
熱交換器、６・・・・・・配管温度検出素子（温度検出
手段）、２４・山・・ＬＳＩ１１定手段）、２６、、、
、−、基ｃ１＝’ｉ’１ＩａＥ発生回路（設定ｉｆ１式
度記憶手段）、２７・・・・・・除ス（■設定回路（設
定温度切換手段）、２８・・・・・・比較回路（温度判
定手段）、２９・・・・・・出力回路（出力手段）、３
０・・・・・・発振回路、３１・・・・・・リセット回
路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　畝　男　ほか１名第１
図 第２図 １−−−ＬＳ！Ｉ襟 ２−−−ａｙ方切撲升 、３−−−　を酉例杓灸泉各 ４−Ｓ瓜を ６−−−　銑タト剣テ（ター撲１− ６−ＩＪ艮り東亀千、予 Ａ−−一　宣ミタトユニット β−−−宅内ユニット 第４図 レー　１内張・ＪＰ！−、久＃Ｌ器の入口１管ゑ友Ｔｓ
−−−ＬＩ４ａｎＬｘ々ｔｇ 標閲

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機、室内側熱交換器、減圧装置、室外側熱交換器を
   具備した冷凍サイクルに、暖房サイクルと除霜サイクル
   を切換えるサイクル切換手段と、前記暖房サイクルと除
   霜サイクルの切換えを制御する制御装置を設け、前記制
   御装置を、暖房運転開始から設定時間経過したことを検
   出し、出力する運転時間検出手段と、この運転時間検出
   手段による設定時間経過後において所定時間前記圧縮機
   が運転中であるか否かを検出する圧縮機運転検出手段と
   、前記室内側熱交換器の冷媒入口側に連結された配管の
   温度を検出する温度検出手段と、暖房サイクルを除霜サ
   イクルに切換える境界値温度を記憶した設定温度記憶手
   段と、前記温度検出手段により検出した温度が前記設定
   温度記憶手段に記憶された境界値温度より低下したこと
   を検出し、出力する温度判定手段と、前記温度判定手段
   による境界値温度低下信号が連続して設定時間以上出力
   されたことを検出し、出力する連続出力検出手段と、こ
   の連続出力検出手段による境界値温度低下信号の出力時
   において前記圧縮機が運転されていることを検出し、出
   力する運転検出手段と、前記運転時間検出手段、圧縮機
   運転検出手段、温度判定手段、連続出力検出手段、運転
   検出手段からの出力を入力し、運転サイクルを暖房サイ
   クルとするか除霜サイクルとするかの判定を行う判定手
   段と、前記判定手段の判定結果出力により前記サイクル
   切換手段を駆動する出力手段より構成し、前記運転時間
   検出手段による設定時間経過後において、圧縮機運転検
   出手段による圧縮機の運転中が検出され、加えて温度判
   定手段による境界値温度低下信号が、連続出力検出手段
   による設定時間以上連続し、かつ前記連続出力検出手段
   による境界直温度低下信号の出力時において前記運転検
   出手段による圧縮機運転中の検出信号が出力されている
   とき、前記サイクル切換手段により、暖房サイクルを除
   霜サイクルに切換えるようにした空気調和機の除霜制御
   装置。