JPS62210338A - 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、特開昭５５−１５０４４７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、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
の最大値（Ｔｃ　　Ｔａ　）ｍａｗ　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
、室内熱交換器の前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塁よう低下するこ
とが常であり、前記補正温ＩＪ’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。

また、電源周波数により、５０庵と６０服において注縮
機能力が異なり、一段的に６０田の方が高圧が上がり、
又室内風量も強風の方が弱風よりも上がり、同じ室内側
熱換器温度においても、５０１−（ｚと６０Ｈｚでは、
室外側熱交換器の着霜状態が異なり、適確な除霜判定は
できなかった。

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、前記圧縮機の暖房運転開始からの時
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・暖
房運転時に前記室内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第１の温度検出手段と、前記室内
側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、室内の風量の切換を行ない設定
温度記憶手段に設定変更を出力する風量調節手段と、暖
房サイクルを除霜サイクルに切換えるある設定温度値を
記憶した設定温度記憶手段と、電源周波数を入力する５
０／６０±クロック入力手段と、５０Ｈｚ６０Ｈｚを判
別する５０／６０Ｈｚ判別手段と、その判別手段からの
出力信号により前記設定温度記憶手段のある設定温度値
を切換える設定温度切換手段と、暖房サイクルを除霜サ
イクルに切換えるある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が前記
設定温度記憶手段に記憶されたある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、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、電源周波数及び室内風量に応じた境界
値温度を記憶した設定温度記憶手段と、運転時間とによ
って除霜運転が制御される。

さらに、本発明では室内風量に応じて記憶する設定温度
差の値を変化させ得るため、室内風量の変化による過熱
度の違いによる温度差の違いも比較できるためより正確
に着霜状態を検出できる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第２図〜＠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．室内側熱交換器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Ｓ（凝縮器）の冷媚入口側となる配管に取り付け
られている。同様に６′も配管温度検出素子であり、室
内側熱交換器の中央部の配管に取り付けられて熱交換器
中央部の冷媒温度と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
り同図の波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．
室外側熱交換器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
よび室内送風ノ議７．さらに配管温度検出素子６と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通風回路からはずれ箇所に
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図において、交流電源２３より供給された電圧をト
ランス１９で降圧し、ダイオードブリッジ２０で全波整
流に変換し、全波整流の波形を、インバータＩＣ２１で
クロック信号に変えマイコン９に入力する。この信号に
よりマイコン９は、５０　／　６０　ｌ（ｚ判別手段に
より５０Ｈｚか６０１ｋかを判別する。ここで６０Ｈｚ
であればマイコン９のＰ１ポートからＨｉを出力し、抵
抗１５の分圧によりできる基準電圧を引き上げ、設定温
度値を上げる。同図においてマイコン９内には運転時間
を判定するタイムセーフ回路を記憶する記憶部１０゛　
とこの記憶部１０に記憶されたタ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がある。前記マイコン９の入力側にはコン
パレータ１２を介して温度検出手段である配管温度検出
素子６（例えば配管サーミスタあるいは熱電対素子等）
と必要に応じて抵抗値が変えられる抵抗１３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６′（
例えば配管サーミスタあるいは熱電対素子等）と必要に
応じて抵抗値が変えられる抵抗１３′の信号を処理する
演算処理部２５、風量切換スイッチに応動するスイッチ
１’、’ｔ１５およびそれぞれの端子に接続された抵抗
１６，１７．ＩＣ３Ｃ抵抗１６く抵抗１７〈抵抗１８）
抵抗値が変えられる抵抗２６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ＴＲ３〜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を駆動するリレー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、９．３図の構成と第１の構成を対比すると、配
管温度検出素子６および抵抗１３は第１図の第１の温度
検出手段に相当し、熱交換器温度検出素子６′および抵
抗１３′は第２の温度検出手段に相当し、コンパレータ
１２および演算処理部２０は第１０の第２の比較手段に
相当し、抵抗１５゜１６．１７，１８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９は第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。また、抵抗１７およびマイコン９のＰ１ポート
からの出力信号は設定温度切換手段に相当し、５０／６
０Ｈｚクロック信号発生回路２２は第１図の５０／６０
Ｈｚクロック入力手段に相当し、記憶部１０を含むマイ
コン９は第１図の５０／６０１４判別手段、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動作につ
いて説明する。

圧縮機１の吐出冷媒温度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。

ｎｌ したがって、室外側熱交換器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
Ｐｓ、吐出圧力Ｐｄ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。また、熱交換器温度検出素子６′は
室内側熱交換器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、−
（没的に凝縮温度と称されるものである。又、前記熱交
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
態で熱交換器３に流入すると、その温度差は少なくなっ
てくる。またこの温度差は室内風量によっても変化し室
内風量が大の場合は過熱度が上昇し温度差は大きくなり
室内風量が小の場合は温度差は小さくなる。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Ｔｓ１室内側熱交換器３の入口配
管温度ｔ１、熱交換器３の中央部の配管温度ｔ２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状態に至ると、室内側熱交
換器３の入口配管温度ｔ１は極端に低下し、同時に、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進行する。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は低下し着霜が進んで
いるので除重ＩＴすて、必要がある。

また、電源周波数により、５０１−（ｚと６０Ｈｚにお
いては、圧縮機１の能力が異なり、室外側熱交換器５の
着霜時における、高圧、吐出温度が異なる◇すなわち、
５０１−１ｚと６０トし及び室内風量の強風と弱風では
一般的に室内側熱交換器３の入口配管温度ｔも異なり、
設定配管温度ｔ１を５０１１ｚと６０田では切換えて除
重判定を行っている。このように室内側熱交換器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、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Ｔ１−ｔ２　を測定することに
よ））　５０１−１ｚ、　６０Ｈｚ共に適確な除霜運転
の判断を行なうことが出来、さらに室内風量を伴なう冷
凍サイクルの変化に応じた除霜運転の判断が行なえる。

また同図中のｔ１’、　　ｔ２’、　Ｔａ’に示すのは
それぞれ室内風量が小の場合の入口配管温度、中央部配
管温度、圧縮機吸入温度を示し、破線がその拳動を示し
ている。同図のようにｉ１′、ｔ２’の値はそれぞれＮ
ｅｔ２よりも高いが、ｔ１′−ｔ２′の温度差の値はｔ
ｌ−ｔ２の温度差よりも小さい、このため比較する温度
差の値を室内風量に応じて変化させることによりさらに
適確な除霜運転の判断を行なうことができる。

以上の説明に基づき、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にて、電源周波数が６０
田かどうかを判定し、ステップ２にて、６０田であれば
Ｐ１ポートをＨｉにし、５０１−（、であればＰ１ポー
トをオープンにする。具体的には第３図の５０／６０Ｈ
ｚクロック発生回路からの信号によりマイコン９内の５
０／６０Ｈｚ判別手段により判別され、マイコン９の出
力側のＰ１ポートを６０田であればＨｉにし、抵抗１４
．１５の分圧によりできる基準電圧を引き上げ、設定配
管温度ｔ３を５０　／　６０　Ｈｚによって変えている
。又風量切換スイッチ抵抗値１４，１５、及びそれぞれ
の端子に接続された抵抗値１６，１７．１８（抵抗１６
＜１７＜Ｉ　Ｂ　）で抵抗値を変えそれに応じ設定配管
温度ｔ３を風量、強、中、弱によって変えている。−ス
テップ３，４その後、ステップ５にて暖房運転が開始さ
れ、マイコン９で所定時間Ｔのタイマーカウントがカウ
ントされる（ステップ６）。このタイマーカウントセッ
トは、暖房運転開始からＴ時間（例えば１時間）暖房運
転を確保するためのもので、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Ｔ時間が経過するとステップ８へ移り、配管温度
検出素子６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８へ移り、熱交換器温度検出素子６′に
よる熱交換器温度ｔ２の読み込みが行なわれ、ステップ
８に移って配管温度ｔ１と熱交換器温度ｔ２の差温が、
設定温度ｔよりも低いかが判定される。具体的には＠３
図のコンパレータ１２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、除雪運転が開始される。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
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
器へ別途蓄熱し°Ｃいた冷媒を流す構成あるいは、側熱
源にて霜を溶かす′ｒ：５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、上記構成により、過
熱域冷媒ガス温■を室内側熱交浜器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側熱交換器の
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点で行なうことができ、構成が非常に簡単
で、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、あるいは室内風量の設定が異なっても５
０１−１ｚ、６０）１ｚにて設定温度を切換えるため、
電源周波数が異っても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図は本発明の除霜制御装置を樋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
除霜制御装量の回路図、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室内側熱交換器
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
・・・・・・室内側熱交換器、５・・・・・・室外側熱
交換器、６・・・・・・配管温度検出素子、６′・・・
・・・熱交換器の中央部配管温度、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
ータ、１３，１３’、１６，１７．１ｓ、２７・・・・
・・抵抗、２２・・・・・・５０／６０Ｈｚクロック信
号発生回路、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　はか１名纂１
図 ／−−一圧箔機 ２−ｍ−四方切換弁 ３−−一室内偵り熟交羽１区 ４−ｍ−減圧器 ５−一一室外側魚交換器 ６−一′−雷！？！検出粂子 第。図　　　　　６′−較麟費横出棄子Ａ−−−室外ユ
ニット Ｂ−一一室内ユニット

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を設け、さらに前記サイク
   ル切換手段を、暖房サイクルから除霜サイクルに切換え
   る制御装置を、前記圧縮機の暖房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、暖房運
   転時に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第１の温度検出手段と、前記室内側
   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
   換えるある設定温度値を記憶した設定温度記憶手段と、
   電源周波数を入力する５０／６０Ｈｚクロック入力手段
   と、５０Ｈｚ６０Ｈｚを判別する５０／６０Ｈｚ判別手
   段と、室内の風量を切換え、その風量を判別する風量調
   節手段と、その判別手段からの出力信号により前記設定
   温度記憶手段の設定温度値を切換える設定温度切換手段
   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が前記設定温
   度記憶手段に記憶されたある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。