JPS62186155A - 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
霜制御装置に関するもので、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も
のである。

従来の技術 従来、特公昭５９−３４２５５号公報に示されるように
、室内熱交換器の温度変化と室内温度の変化の両者に基
づいて室外側熱交換器への着霜状再を検知し、暖房運転
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、室内熱交換器の補
正温度Ｔｃと室内温度Ｔａとの差（Ｔｃ　Ｔａ）が、そ
の最大１直（Ｔｃ−Ｔａ）ｍａｘよりも一定値低下した
とき、除霜信号が得られるようになっているが、前記室
内熱交換器の補正温度Ｔｃは、最小の設定風量までの補
正値であり、空気調和機を部屋の中で使用した場合、室
内熱交換器のｉ？Ｉに設置しているフィルターにほこり
等がつまり、空気調和機の最小設定風量より低下すると
、前記補正温度Ｔｃと室内温度Ｔａとの差（Ｔｃ−Ｔａ
）が、その最大値（Ｔｃ　−Ｔａ　）ｍａｘから一定値
低下することがない場合があり、室外熱交換器が着霜し
ているにもかかわらず除霜運転を行なわないという実用
上の問題がある。

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、動作の確実化がはかれる除霜制御装置を
提供するものである。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために本発明は、第１図に示すよ
うに冷凍サイクルを暖房サイクルから除霜サイクルに制
御する制御装置を、１］７ｊ記圧論機の暖房運転開始か
らの時間を計測する時間計ｊｔｌ１手段と、あらかじめ
設定された時間を記憶している設定時間記憶手段と、前
記時間計測手段により検出した時間と前記設定時間記憶
手段に設定された時間の一致を検出し出力する第１の比
較手段と、前記室内熱交換器の暖房時における冷媒入口
側に連結された配管の温度を検出する第１の温度検出手
段、前記室内熱交換器の中央部に連結された配管の温度
を検出する第２の温度検出手段と、暖房サイクルを除霜
サイクルに切換えるための切換え設定温度値を記憶した
設定温度記憶手段と、前記第１の温度検出手段により検
出した温度と第２の温度検出手段により検出した温度と
の差温か前記設定温度記憶手段に記憶された切換え設定
温度より低下したことを検出し出力する第２の比較手段
と、前記第１の比較手段による設定時間経過信号と前記
第２の比較手段による差温値低下信号により、暖房サイ
クルから除霜サイクルへの切換えを判定する判定手段と
、前記判定手段の出力に応じて前記冷凍サイクルを暖房
運転から除霜運転へ制御する選択出力手段より構成した
ものである。

作　　用 この構成により、暖房運転開始から所定時間が経過する
までは暖房運転が確保され、その所定時間経過後におい
て、２つの温度検出手段の検出温度差により、除霜運転
が制御される。

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、冷凍サイクルは圧縮機１、四方切換弁２
、室内熱交換器３、減圧器４、室外熱交換器５を順次連
結することにより構成されている。

６ａは配管温度検出素子であり、暖房時において室内熱
交換器３（凝縮器）の冷媒入口側となる配管に収り付け
られている。６ｂは熱交換器温度検出素子であり、室内
熱交換器３の中央部の配管に収り付けられて熱交換器中
央部の冷媒温度を検出するものである。この場合、冷房
運転時は同図の実線矢印の方向に冷媒が流れ、暖房運転
時には四方切換弁２が切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、前
記圧縮機１、四方切換弁２、減圧器４、室外熱交換器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６ａ、熱交換器温度検出素子６
ｂ、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ュータ（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Ｂに
設けられている。ここで配管温度検出素子６ａは、室内
送風機７の送風の影響を受けない通風回路からはずれた
箇所に取付けられている。また、室内ユニットＢの近辺
でも良い。

第３図は運転制御部における主要回路図である。

同図においてマイコン９内には、運転時間’に！１４Ｊ
定するクイムセーフ回路を記憶する記憶部１０とこの記
憶部１０に記憶されたクイムセーフ回路と入力値とのア
ンド回路から適宜出力信号を発生する！駆動信号発生手
段１１が設けられている。ｉｆＪ記マイコン９の入力側
にはコンパレーク１２全介して温度検出手段である配管
温度検出素子６ａ（例えば配管サーミスタあるいは熱雷
対素子等）と必要に応じて抵抗値が変えられる抵抗１３
ａで構成される第１の温度検出手段と、熱交換器温度検
出素子６ｂ（例えば配管サーミスタあるいは熱雷対素子
等）と必要に応じて抵抗値が変えられる抵抗１３ｂで構
成される第２の温度検出手段と、これら第１、第２の両
温度検出手段の信号を処理する演算処理部１６、並びに
必要に応じて抵抗値が変えられる抵抗１４．１５が接続
されている。また出力側には、スイッチ用トランジスタ
ＴＲ１〜ＴＲ４を介して駆動手段である四方切換弁コイ
ルを駆動するリレーＲ１、室内送風機７をに動するリレ
ーＲ２、室外送風機８を駆動するリレーＲ３、圧縮機１
を駆動するリレーＲ４が接続されている。

ここで、第３図の構成と第１の構成を対比すると、配管
温度検出素子６ａおよび抵抗１３ａは第１図の第１の温
度検出手段に（旧当し、熱交換器温度検出素子６ｂおよ
び抵抗１３ｂは第２の温度検出手段に相当し、フンツマ
レーク１２および演算処理部１６は第１図の第２の比較
手段に相当し、抵抗１４・１５によって作られる信号は
第１図の設定温度記憶手段の信号に相当し、記憶部１０
を含むマイコン９ｒ／ｉ第１図の設定時間記憶手段、時
間計測手段、判定手段、選択出力手段に相当し、中でも
駆動信号発生手段１１は判定手段、選択出力手段に相当
する。

次に暖房運転の開始から除霜運転に至るまでの０Ｊ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の吐出圧力をＰｄ、圧縮機１の吸入
圧力をＰｓとし、ポリトロープ指数をｎ（ただし、１　
（ｎ　（Ｋの関係で、Ｋは断熱圧縮指数）とすると、吐
出冷媒温度Ｔｄは次式で表わされる。

」＝１ Ｔ　ｄ　＝Ｔｓ　−（：’、）　　” したがって、室外熱交換器５が未着霜時は吸入冷媒温度
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。同時に
、吸入圧力Ｐｇ、吐出圧力Ｐｄも下がる。

本発明における配管温度検出素子６ａは、室内熱交換器
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。また、熱交
換器温度検出素子６ｂは室内熱交換器３のほぼ中央部に
設けられ、圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒ガス
が流れる部分であり、気相の吐出冷媒ガスから、気液２
相状態、液相へと変化する部分であるが、その温度はほ
ぼ一定と見なされ、一般的に凝縮温度と称されるもので
ある。又、前記室内熱交換器３の入口配管の温度と前記
凝縮温度の関係は、圧縮機１から吐出された冷媒ガスが
、過熱域の少ないガス状態で室内熱交換器３１Ｃ流入す
ると、その温度差は少なくなってくる。

したがって、第４図に示すように、室外熱交換器５が未
着霜時は圧縮機１の吸入冷媒温度Ｔｔｓ、室内熱交換器
３の入口配管温度ｔ１、室内熱交換器３の中央部の配性
温度ｔ２ばともに高く、着霜が進むにつれて徐々に低下
する。そして暖房能力を大幅に低下させる着霜状態に至
ると、室内熱交換器３の入口配管温度ｔ１は極端に低下
し、同時に、室内熱交換器３の中央部配管温度ｔ２も低
下し、その差がなくなり、はとんど等しい状態になる。

すなわち、入口配管温度ｔ１と中央部配管温度ｔ２との
差温度ｔが設定配管温度を以下になれば暖房能力ｒ／ｉ
丘下し着霜が進んでいるので除霜する必要がある。この
ように室内熱交換器３の入口配管温度ｔ１は、過熱域冷
媒ガスの温度であるため、送風機７の風量の影響を受け
にくく、また、室内熱交換器３の中央部配管温度ｔ２は
凝縮温度を検知しているので安定しており、その温度差
ｔｌ−ｔ２を測定することにより適確な除霜運転の判断
を行なうことができる。

以上の説明に基つき、第３図に示す制御回路は、第５図
に示すフローチャートの内容の制御を行なう。

すなわち、第５図のステップ１で示すように暖房運転が
開始されると、マイコン９で所定時間Ｔのタイマーカウ
ントが開始される（ステップ２）。

このタイマーカウントセットは、暖房運転開始から１時
間（例えば１時間）暖房運転を確保するだめのもので、
例えば１時間暖房を連続することも一つの手段である。

そしてタイマーカウントがセットされると、ステップ３
で１時間経過が判定される。１時間経過するまでは暖房
運転が継続される。

そして１時間が経過するとステップ４へ移り、配管温度
検出素子６ａによる配管温度ｔ１の読み込みが行なわれ
る。次にステップ５へ移り、熱交換器温度検出素子６ｂ
による熱交換器湿度ｔ２の読み込みが行なわれ、ステッ
プ６に移って配管温度ｔ１と熱交換器温度ｔ２の差温か
、設定温度ｔよりも低いかが判定される。具体的Ｋｉｄ
第３図のコンパレーク１２が判定する。

そしてステップ６の条件が満足されるとステップ７へ移
り、除霜運転が開始される。すなわち、第３図のトラン
ジスタＴＲ１・ＴＲ２・ＴＲ３・ＴＲ４がそれぞれ動作
し、四方切換弁２を切換え、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。また暖房運転の復帰についても従来より周知の
如く、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、
例えば暖房サイクルを維持したままとして室外側熱交換
器へ別途畜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には連続運転とし
、暖房運転復帰前に一時停止させるようにしてもよい。

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、過熱域冷媒ガス温度
を室内熱交換器の入口配管にて検出し、さらに気液２相
域の冷媒凝縮温度を室内熱交換器の中央部にて検出して
、その差温を知り、適確な除霜運転を温度検出２点で行
なうため、室内側での着霜検知が行え、従来のように着
霜検知のための信号線が不要となり、構成が非常に簡単
となる。

また冷媒が暖房運転を行な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と中央部の温度差
で行なえるため、実際の暖房能力の有無を確実に判断し
て除霜を行なうことができる。

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と中央部に差がなく、未着霜時に
入口冷媒温度の方が中央部の冷媒温度に比べて著しく高
い点に着眼し、入口側の冷媒温度と中央部の冷媒温度を
検出することによって、未着霜から着霜に至るまでの温
度差変化が大きくとれ、２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、暖房
開始から一定時間経過するまで着霜を検出しないため、
その一定時間は暖房能力が確保され、快適さが損なわれ
ることもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明あ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
和機の冷凍サイクル図、第３図は同空気調和機における
除霜制御装置の概略回路図、第４図は同除雪制御装置に
おける室内熱交換器へ流入する冷媒温度と室内熱交換器
の中央部の冷媒温度と圧縮機吸入冷媒温度の関係を示す
特性図、第５図は同除霜制御装置の動作内容を示すフロ
ーチャートである。 １・・・・・・圧縮機、２・・・・・・四方切換弁、３
・・・・・・室内熱交換器、５・・・・・・室外熱交換
器、６ａ・・・・・・配管温度検出素子、６ｂ・・・・
・・熱交換器温度検出素子、９・・・・・・マイクロコ
ンピュータ、１０・・・・・・記憶部、１１・・・・・
・駆動信号発生手段、１２・・・・・・コンパレーク、
１３ａ・１３ｂ・１４・１５・・・・・・抵抗、Ａ・・
・・・・室外ユニット、Ｂ・・・・・・室内ユニット。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 ３−鼠内櫂交機巻 ６ｃＬ−配管渫漫挟出系子 農−弗又峡惹漏及抹土素子 ９−−−マイクロコンピュータ Ｕ　−一一配動侶号兄生子役 第３図　　　１３ａ、／３４．　／４、ｔｓ−林８１６
−　　演算ｇ塩帥 Ｔｓ−−−１已Ｓ旨機の吸入市尤看う昌ノた第４図 昨間 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機、室内熱交換器、減圧装置、室外熱交換器を具備
   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を設け、さらに前記暖房サイク
   ルから除霜サイクルに切換える制御装置を、前記圧縮機
   の運転開始からの時間を計測する時間計測手段と、あら
   かじめ設定された時間を記憶している設定時間記憶手段
   と、前記時間計測手段により検出した時間と前記設定時
   間記憶手段に設定された時間の一致を検出し出力する第
   １の比較手段と、前記室内熱交換器の暖房運転時におけ
   る冷媒入口側に連結された配管の温度を検出する第１の
   温度検出手段と、前記室内熱交換器の中央部に連結され
   た配管の温度を検出する第２の温度検出手段と、暖房サ
   イクルを除霜サイクルに切換えるための切換え設定温度
   値を記憶した設定温度記憶手段と、前記第１の温度検出
   手段により検出した温度と第２の温度検出手段により検
   出した温度との差温が前記設定温度記憶手段に記憶され
   た切換え設定温度より低下したことを検出し出力する第
   ２の比較手段と、前記第１の比較手段による設定時間経
   過信号と前記第２の比較手段による差温値低下信号によ
   り、暖房サイクルから除霜サイクルへの切換えを判定す
   る判定手段と、前記判定手段の出力に応じて前記冷凍サ
   イクルを暖房運転から除霜運転へ制御する選択出力手段
   より構成した空気調和機の除霜制御装置。