JPS62218748A - 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、室内側熱交換器入口温度Ｔｄと室温ＴＡとの差、Δ
Ｔ、＝Ｔｄ　−ＴＡの最大値Ｍａｘ（ΔＴ、）よりΔＴ
１　　がある設定値より小さくなることにより室外熱交
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 しかしなから、かかる従来の構成は、室内熱交換器の温
度は、室内送風機の動作に基づく室内機の風量にも影響
を受けるという問題があシ、たとえば室内機の風量が少
なければこれにより室内熱交換器の温度が上昇し、この
ため室外熱交換器が着霜しているにもかかわらず除霜運
転が開始されないという不都合が生じるものであった。

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」１１」篩
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
間を計測する第３の時間計測手段と、あらかじめ設定さ
れた時間を記憶している第３の設定時間記憶手段と、前
記第３の時間計測手段により検出した時間と前記第３の
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４の比較手段と、前記、圧縮機の一時停止後、再
運転開始からの時間及び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
度より低下した時間を計測する第１の時間計測手段と、
前記第１の時間計測手段により検出した時間と第１の設
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２の比較手段と、前記室内熱交換器の暖房運転時に
冷媒入口側となる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、前記圧縮機の
一時運転停止後、再運転開始からの時間を計測する第２
の時間計測手段と、あらかじめ設定された時間を記憶し
ている第２の設定時間記憶手段と、前記第２の時間計測
手段により検出した時間と前記第２の設定時間記憶手段
に設定された時間の一致を検出し出力する第３の比較手
段と、室内送風機の風量調節手段に連動してそれの設定
風量に対して異なった値となる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動した設定温度記憶
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ある設定温度より低下し
たことを検出し出力する第１の比較手段と、前記第２゜
３．４の比較手段による設定時間経過信号と前記第１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シ、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。同様に６′も配管温度検出素子であシ、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
中央部の冷媒温間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
よび室内送風機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雷対素子等）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２０、
風量切換スイッチに応動するスイッチ１４．１５および
それぞれの端子に接続された抵抗１６．１７．１８（抵
抗１６く抵抗１７〈抵抗１８）抵抗値が変えられる抵抗
１９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ＴＲＩ〜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、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１
２およ・び演算処理部２０は第１図の第１の比較手段に
相当し、抵抗１６゜１７．１８．１９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。

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
（ただしくＩ（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。

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、一
般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シ室
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
ａ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、熱交要器３の中央部配管温度ｔ２も低下し、そ
の差がなくなシ、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霜する必要がある。このよう
室内側熱交換器ａ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ａ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シ、その温度差ｔ１−ｔ
２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。

また同図中のｔ１’、ｔ２’、Ｔｓに示すのは室内風量
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、破線がその挙動を示している。同図のよ
うにｔ１’、ｔ２’の値はそれぞれｔｌ、ｔ２よりも高
いが、１　、／　　１２／の温度差の値はｔｌ−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
ントがカウントされる（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７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７時間暖
房を連続することも一つの手段である。

そして第１タイマーカウントがセットされると、ステッ
プａでＴ１時間経過が判定される。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へ移シ、第２タ
イマーカウンタがセットされ、ステップ５に移って圧縮
機１が運転しているが否かがマイコン９内にて判定され
る。仮に運転が行なわれていなかったら、（ステップ５
を満足していなければ）ステップ４へ戻シ第２タイマー
カウンタはリセットされる。

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４分）経過が判定される。

そして、圧縮機１が連続して１２時間運転が行なわれる
とステップ７に移シ、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１０へ移シ、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、次にステ
ップ１１に移って圧縮機１が運転しているか否かがマイ
コン９内にて判定される。仮に運転が行なわれていなけ
ればステップ４に戻シ第２タイマーカウンタがリセット
される。さらに、ステップ１２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。具体的には第３図のコンパレータ１２が判
定する。

そして、ステップ１２の条件が満足されると、ステップ
１ａで７３時間経過が判定される。７３時間経過するま
では暖房運転が継続される。

そしてステップ１ａの条件が満足されるとステツブ１４
へ移シ、除霜運転が開始される。すなわち、第３図のト
ランジスタＴＲ−ＴＲ２・ＴＲ３ＴＲ４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
器へ別途蓄熱していた冷媒を流す構成あるい・は、側熱
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、暖房運転後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
熱域冷媒ガス温度を室内側熱交換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、その差温を知シ、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、また冷媒が暖扁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。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。また本発明は、暖房開始から一定時間経過するま
で着霜を検出せず、また、暖房運転中、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、例えばサーモＯＦＦ時などの圧縮へ再運転
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、誤って未着霜にもかかわらず、除霜運転を開始する
こともなく、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
ている為、ノイズなどにより配管温度を実際の温度より
低く検知し、除霜運転が誤って開始されることもない。

【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
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’・・・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３−
　室内伺ｊ傅交換器　　　橋ツ東子４−　減圧　区　　
　Ａ　−望外ユニット５−　室外＃Ｉ＠交挾エ　Ｂ−室
内ユニット第２図 第４図 時間　　□

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、前記室内側熱交換器の暖房運転時に冷媒
   入口側となる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室内送風
   機の風量調節手段に連動して、それぞれの設定風量に対
   して異った値となる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
   憶されたある設定温度より低下したことを検出し出力す
   る第１の比較手段と、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
   より低下した時間を計測する第１の時間計測手段と、あ
   らかじめ設定された時間を記憶している第１の設定時間
   記憶手段と、前記第１の時間計測手段により検出した時
   間と前記第１の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２の比較手段と、前記圧縮機の
   一時運転停止後、再運転開始からの時間を計測する第２
   の時間計測手段と、あらかじめ設定された時間を記憶し
   ている第２の設定時間記憶手段と、前記第２の時間計測
   手段により検出した時間と前記第２の設定時間記憶手段
   に設定された時間の一致を検出し出力する第３の比較手
   段と、前記圧縮機の暖房運転開始からの時間を計測する
   第３の時間計測手段と、あらかじめ設定された時間を記
   憶している第３の設定時間記憶手段と、前記第３の時間
   計測手段により検出した時間と前記第３の設定時間記憶
   手段に設定された時間の一致を検出し出力する第４の比
   較手段と、前記第２、３、４の比較手段による設定時間
   経過信号と前記第１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。