JPS62218751A - 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’ｒｅ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’ｒａ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、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
定風量に対して異な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＠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
れたある設定温度値より低下した時間を計測する第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
に設定された時間あ一致を検出し出力する第３の比較手
段と、前記第１の比較手段による差温値低下信号と、前
記第２・３の比較手段による設定時間経過信号により暖
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り、暖房時において室内側熱
交換器ａ（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、演出素子であり、
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１ｏ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く抵抗１８）抵抗値が変えられる抵抗１
９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２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Ｐ８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。

ユニ１ 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’ｒｓ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’ｒｓは低下し、吐出冷媒温度Ｔｄも下がる。同時
に、吸入圧力Ｐ８ｓ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Ｔｌｌ、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、若苗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ｔ
２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＜＜、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’Ｉ’ｐ　ｔ２’＊　’ｒｓ’　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、ｔ１′−ｔ２′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Ｔ１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Ｔ１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へ移りマイコン
９で所定時間Ｔ２の第２タイマーカウントがセットされ
る。このタイマーカウントセットは、次に述べる配管温
度差ｔ１−ｔ２が設定配管温度差ｔを連続して下回る時
間Ｔ２　（例えば１分間）を計測するもので、ノイズな
どにより配管温度差ｔ１−ｔ２を実際の温度より低く検
知し、除霜運転が誤まって開始されるのを防止するため
に設けである。そして、タイマーカウントがセットされ
るとステップ５へ移り、配管温度検出素子６による配管
温Ｋｔｔの読み込みが行なわれる。次にステップ６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７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７の条件が満足されると、ステップ８
で１２時間経過が判定される。１２時間経過するまでは
暖房運転が継続される。また、１２時間経過する以前に
配管温度差ｔ１−ｔ２が設定配管温度差ｔより高くなる
とステップ４に戻り、タイマーカウントがリセットされ
る。

そしてステップ８の条件が満足されるとステップ９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ＴＲＩ・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、除霜運転を暖房すィクルか
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
人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。さらに室内
熱交換器の配管温度差が連続して設定温度差を下回らな
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、１ｏ・・・・・・記憶部、１１・・
・・・・駆動信号発生手段、１２・・・・・・コンパレ
ータ、１３・１３′・１４・１５・・団・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 第２図 Ｕ　　−一一駆′ＭＪ信号発生手反 １３　、１３’、　／６．　／７．　／θ、１９−−−
抵誂第３図　　　　２０−演算処理部 第４図 時間 Ｔｓ、Ｔｉ−一一圧ｍ＆の坂入、４−謀温渡第５図

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、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
   量に対して異な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２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あ
   る設定温度値より低下した時間を計測する第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
   記第１の比較手段による差温値低下信号と、前記第２・
   ３の比較手段による設定時間経過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。