JPS62218750A - 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様の除
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）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量より低下することが
常であり、前記補正温度Ｔｃと室内温度Ｔａとの差（Ｔ
ｃ−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。

以上のように、従来の技術には問題点があり、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、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１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２の比較手段と、前記室内
熱交換器の冷媒入口側（暖房運転時）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、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３の比較手段と、前記第１・第２の比較手
段による設定時間経過信号と前記第３の比較手段による
差温低下信号により、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、本発明の一実厖例を示す冷凍サイ
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ａ１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（凝縮機）の冷媒入口側となる配管に取り付け
られている。同様にｄ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
央部の冷媒温度を検出すやものである。

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ａ１、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ｄ、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
り付けられている。

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
接読されている。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、熱交換器温度検出素子６′および抵抗１ゴは
第２の温度検出手段に、コンパレータ１２および演算処
理部１６は第１図の第２の比較手段に、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、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、
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Ｔｄ１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。

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Ｐｇ１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。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Ｔｓ、室内側
熱交換器３の入口配管温度ｔ２、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ｔ、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なる
。すなわち、入口配管温度ｔ　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
ように室内側熱交換器３の入口配管温度ｔ、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ｔ
１　　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。

の第１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
１４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Ｔ１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３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、混涜される。

そしてＴ１時間が経過するとステップ４へ移り、第２タ
イマーカウントがセットされ、ステップ５に移って圧縮
機１が運転しているか否かがマイコン９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へ戻り第２タイマーカ
ウントはリセットされる。

次にステップ５の条件が満足されるとステップ６にて１
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、さらにステップ９に移って再び圧
縮機１が運転しているか否かの判定が行なわれる。

そしてステップ１０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１０の条件が満足されるとステップ１１
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
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、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１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
い点に着服し、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。

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、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・・・・・・室内側熱
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ｙ　）’　、Ｂ・・・・・・室内
ユニット。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はか１６第　
１　図 ３−　室内タフ熱交功器　　　　授出襄子４−　減圧　
器　　　Ａ−室外二二、ソトＳ−室外２１熱史秩ＨＢ−
室内ユニット搗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、前記圧縮機の暖房運転開始からの時間を
   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１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２の比較手段と、前記室内側熱交
   換器の冷媒入口側（暖房運転時）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、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３の比較手段と、前記第１・第２の比較手段に
   よる設定時間経過信号と前記第３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
   る選択手段より構成した空気調和機の除霜制御装置。