JPS62223549A - 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ものである。

従来の技術 従来の空気調和機では、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）ｗａｘ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などがつ
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（Ｔｃ
−Ｔａ）が、その最大値（Ｔｃ　　Ｔａ）ｗａｘ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５０１１ｚと６０Ｈｚにおいて
圧縮機能力が異なり、一般的に６０Ｈｚの方が高圧が上
がり、また室内風量も強風の方が弱風よりも上がり、同
じ室内側熱交換器温度においても５０Ｈｚ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。

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、上記従来の問題点を解決するもので、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切
換え制御する制御装置を、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設定時間Ｔ１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設定時
間Ｔｉ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設定時間Ｔ２
記憶手段と、前記第２の時間計測手段により検出した時
間と前記設定時間Ｔ２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、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、電源周波数を
入力する５０／６０Ｈｚクロック入力手段と、５０Ｈｚ
／６０１１ｚ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
、前記５０／６０Ｈｚ判別手段および前記風量調節手段
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
出した温度との差温が前記設定温度記憶手段に記憶され
た設定温度値より低下したことを検出し出力する第３の
比較手段と、前記温度検出手段により検出した差温か前
記設定温度記憶手段に記憶された設定温度値より低下し
た時間を計測する第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設定時間Ｔ、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の設
定時間Ｔ３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１および第２ならびに
第４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
除霜運転へ切換え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、さらに設定温度値以下で一定時間経過後に、電源周
波数および室内風量に応じて切換わる設定温度値と２つ
の温度検出手段の検出温度差との比較により、除霜運転
が制御される。

実施例 以下１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。第２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３　（ｉｇ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′は配管温度検出素子であり
、室内側熱交換器３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。この場合、冷房運
転時は第２図の実線矢印の方向に冷媒°が流れ、暖房運
転時は四方切換弁２が切換ねることにより第２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は室外ユニットＡに設けられ、
上記室内側熱交換器３．配管温度検出素子６と６′。

および室内送風機７、さらにタイマ機能や温度調節機能
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の近辺でもよい。

第３図は運転制御部における主要回路図である。

第３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１
０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を
有している。このマイコン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など）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の温度検出手段および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など）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
２の温度検出手段からの信号を処理する演算処理部１４
と、風量切換スイッチに応動するスイッチ１５．１６お
よびそれぞれの端子に接続された抵抗１７，１８，１９
（抵抗値は１７＜１８＜１９）ならびに必要に応じて抵
抗値が変えられる抵抗２０で構成される風量切換部２１
とが接続されている。さらに、マイコン９の入力側には
、交流電源より供給された電圧をトランス２２で降圧し
、ダイオードブリッジ２３で全波整流に変換し、この波
形をインバータ２４り でクロッ信号に変える５０／６０Ｈｚクロック信号発生
八 回路２５が接続されており、マイコン９は５０／６０１
１ｚクロック信号発生回路２５の信号を受け、５０／６
０Ｈｚ制御手段（図示せず）により５０Ｈｚか６０）１
ｚかを判別する。ここで６０　ＩＩ　ｚであればマイコ
ン９はＰエポートからＨｉを出力し、抵抗２６を通して
抵抗分圧による基準電圧を引き上げ、設定温度を上げる
。

また、出力側には、スイッチ用トランジスタＴＲ１〜Ｔ
Ｒ４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は第１図の第３の比較器に相当し、抵抗１７〜２０お
よび２６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、５０／６０Ｈｚクロック信号発生
回路２５は第１図の５０／６０Ｈｚクロック入力手段に
相当し、スイッチ１５．１６およびマイコン９のＰ１ポ
ートは第１図の風量調節手段、設定温度切換手段に相当
し、記憶部１０を含むマイコン９は第１図の５０／６０
Ｈｚ判別手段、設定時間記憶手段１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Ｔ　ｓ　、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 Ｔｄ＝Ｔｓ・（−！２−！！−）！′Ｌｓ 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、また吐出冷媒温度Ｔｄも高いが、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。

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など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。また、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て温度差は
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Ｔｓ、室内側熱交
換器３の入口配管温度ｔ０゜室内側熱交換器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ｔよと中央部配管温度ｔ２
との差温度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。

また、電源周波数により、５０Ｈｚと６０　＋１　ｚ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、
５０Ｈｚと６０１１ｚでは室内風量の強風と弱風の場合
と同じように、一般的に室内側熱交換器３の入口配管温
度ｔよも異なり、設定温度ｔを５０Ｈｚと６０８２では
切換えて除霜判定を行っている。

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＜＜、また、室内側熱交換器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
の温度差し□−ｔ。

を測定することにより５０Ｈｚ、６０ＦＩｚ共に適確な
除霜運転の判断を行うことができ、さらに室内風量に伴
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。

第４図中のｔ工＋ｔ２’＋ｊＧ’に示すものは室内風量
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。第４図の
ようにｔｘ’ｔｔｚ′の値はそれぞれｔ工ｔｔｚよりも
高いが、ｔ工ｊ−ｔ２ｊの温度差の値は１１−１２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。第５図のス
テップ（１）にて１！源周波数６０Ｈｚかどうかを゛判
定し、ステップ（２）にて６０ＨｚであればＰ１ボート
をＨｉにし、５０ＨｚであればＰ□ポートをオープンに
する。具体的には第３図の５０／６０１１ｚクロック信
号発生回路からの信号によりマイコン９内の５０／６０
ｆ（ｚ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６０ＨｚであればＨｉにし抵抗の分圧によ
りできる基準電圧を引き上げ、設定温度ｔを５０／６０
１１ｚによって変えている。

次にステップ（３）　（４）にて風量切換えに連動する
スイッチ１５．１６により抵抗値１７〜１９の合成抵抗
値を変え、それに応じて設定温度ｔを風量強、中。

弱に変えている。

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工のタイマーカウントがセット
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Ｔ１時間（例えば１時間）暖房
運転を確保するためのもので１例えばＴ１時間暖房を連
続することも−っの手段である。そしてタイマーカウン
トがカセットされると、ステップ（７）でＴｉ時間経過
が判定され、Ｔ！時間経過するまでは暖房運転が継続さ
れる。

そして１０時間が経過するとステップ（８）へ移り、第
２タイマーカウンタがセットされ、ステップ（９）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かったら（ステ
ップ（５）を満足していなければ）。

ステップ（８）へ戻り、第１タイマーカウンタはリセッ
トされる。

次にステップ（９）の条件が満足されるとステップ（１
０）にて１２時間（例えば４分）経過が判定される。そ
して、圧縮機１が連続してて２時間運転が行われるとス
テップ（１１）へ移り配管温度検出素子６による配管温
度ｔ工の読み込みが行われる。

次にステップ（１２）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（１３）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（１４）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（１４）の条件が満足されると。

ステップ（１５）で１３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。また、１３時
間経過する以前に配管温度ｔ工が設定温度ｔより高くな
ると、ステップ（１１）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（１５）の条件が満足されるとステップ
（１６）へ移り、除霜運転が開始される。すなわち、第
３図のトラジスタ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を停止し、冷房サイクルにて除霜を行
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１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、あるいは副熱源
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、構成を非常に簡単にで
きる。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、さらに５０１１ｚ　、　６０Ｈｚある
いは室内風量にて設定温度を切換えるため、電源周波数
あるいは風量設定が異なっても、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。

さらに、詳述すると、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、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。

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ため、
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はない。

【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図は空気調和機における除
霜制御装置の回路図、第４図は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
央部の冷媒温度および圧縮機吸入冷媒温度の関係を示す
特性図、第５図は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’、１７，１８，１９゜２０．２６・・・抵抗、
２５・・・５０／６０１（ｚ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　　
　森　　本　　義　　弘 第２図 ３−・肩力４則勿ｕ３灸器 ４−へル器 ７−−−粟内直鯖 ８−一一危外退一扉才牧 第３図 ２−ｍ−４イア０コンヒーータ ２５−−一傷４′ｐＨ２７０，７４と号担回がか第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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おける、暖房サイクルから
   除霜サイクルへの切換えのための制御装置を、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設定
   時間Ｔ＿１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設定時間Ｔ＿１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
   を記憶している設定時間Ｔ＿２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設定時間Ｔ＿２
   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、電源周波数を入力する５０／６
   ０Ｈｚクロック入力手段と、５０Ｈｚ／６０Ｈｚ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、前記５０／６０Ｈ
   ｚ判別手段および前記風量調節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温
   が前記設定温度記憶手段に記憶された設定温度値より低
   下したことを検出し出力する第３の比較手段と、前記温
   度検出手段により検出した差温度が前記設定温度記憶手
   段に記憶された設定温度値より低下した時間を計測する
   第３の時間計測手段と、あらかじめ設定された時間を記
   憶している設定時間Ｔ＿３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設定時間Ｔ＿３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１および第２ならびに第４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切換
   え制御する選択出力手段とで構成した空気調和機の除霜
   制御装置。