JPS62223553A - 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である。

従来の技術 従来の空気調和機では、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ΔＴ□＝　’ｒｃｉ−ＴＡの最大値（ΔＴ
よ）ｗａｘよりをΔＴ工がある設定値小さくなることに
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 しかしながら、かかる従来の構成では、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り、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られず除霜運
転が開始されないという不都合が生じるものであった。

また、電源周波数により５０Ｈｚと６０　Ｈｚ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、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第１の設定時間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
第１の設定時間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、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、電源周波数を入力
する５０７６０１１ｚクロック入力手段と、５０ｔｌｚ
／６０Ｈｚを判別する５０／６０Ｈｚ判別手段と、室内
送風機の風量切換手段に連動して、それぞれの設定風量
を判別する風量制御手段と、これら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
度値より低下したこと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３の
比較手段と、前記第１および第３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切換え制御する
選択出力手段とで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
および設定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２１ｉ！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（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が切換わることにより第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。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素子検出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
電源より供給される電圧をトランス２２で降圧し、ダイ
オードブリッジ２３で全波整法に変換し、この波形をイ
ンバータ２４でクロック信号に変える５０／６０Ｈｚク
ロック信号発生回路２５が接続されており、マイコン９
は５０／６０１１ｚクロック信号発生回路２５の信号を
受け、５０／６０Ｈｚ制御手段（図示せず）により５０
Ｈｚか６０１１ｚかを判別する。ここで６０Ｈｚであれ
ばマイコン９はＰエボートから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図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は第１図の第２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Ｐ□
ボートは第１図の風量切換手段に連動する風量判別手段
、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５０／６０Ｈｚ判別手段、設定時間記憶
手段、時間計測手段、判定手段１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１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、また、吐出冷媒温度Ｔｄも高いが、外気
が下がり１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
。

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ｔ工。

室内側熱交換器３の中央部の配管温度ｔ２はともに高く
１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進行する。すなわ
ち、入口配管温度ｔユと中央部配管温度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　Ｈｚでは一般的に室内側熱交換器３の入口
配管温度ｔ１も異なり、設定温度ｔを５０Ｈｚと６０Ｈ
ｚ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１１−１゜を測定することにより５０Ｈｚ、６
０１１ｚともに適確な除霜運転の判断を行なうことがで
きる。

第４図中のｊ％＋　ｊｚ’ｔ　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ｔｔ’ｔｔａ′の値はそれぞれｔ工ｔｔ
２よりも高いが、ｔＬｊ　＋＋　ｔ　、　＃の温度差の
値はｔニー上２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）にて電源周波数６０）１ｚかどうかを判定
し、ステップ（２）にて６０ＨｚであればＰエボートを
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５０／６０ｔ（ｚ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５０／６０Ｈ
ｚ判別手段により判別され、マイコン９の出力側のＰ□
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５０／６０Ｈｚ
によって変えている。

その後ステップ（３）にて暖房運転が開始されると、マ
イコン９で所定時間Ｔ４のタイマーカウントがカウント
される（ステップ（４））。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。そしてタイマーカウント
がセットされると、ステップ（５）でＴ１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Ｔ□待時間経過するとステップ（６）へ移り、マ
イコン９で所定時間Ｔ、の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ｔ１が設定温度ｔを連続して下回る
時間Ｔ、（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ｔ□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、その時の室
内風量に連動した抵抗値による設定温度ｔの読み込みが
行なわれる。次にステップ（８）へ移り、配管温度検出
素子６による配管温度ｔ□の読み込みが行われる０次に
ステップ（９）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（１０）に移って配
管温度ｔ□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）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
過する以前に差温か設定ｔより高くなるとステップ（６
）に戻り、第２タイマーカウントがリセットされる。

そしてステップ（１１）の条件が満足されるとステップ
（１２）へ移り、除霜運転が開始される。すなわち、第
３回のトラジスタ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
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。

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。

さらに、室内風量に応じて記憶する設定温度の値を変化
させ得るため、室内風量の変化による過熱度の違いによ
る差温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、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差温より低く検知し、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、ｌＯ・・・記憶部、１１・
・・駆動信号発生手段、１２・・・コンパレータ、１３
．１３’、１７．１ｇ、１９゜２０．２６・・・抵抗、
２５・・・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　　　
森　　本　　義　　弘 第ｆ図 第２図 ３−一一樫力４則勿ｕ３灸器 ４一式ル器 ５−餌髪を睡器 ７−−−象内直堕 ８−一一散外′Ｌ鱒 第３図 ｑ−−−＜イア０コンビ１−タ ｆｆ−−〜焉ｌ慢ｐイ淋号社部 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
   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／６０Ｈｚを判別する５０／６０Ｈｚ
   判別手段と、室内送風機の風量切換手段に連動して、そ
   れぞれの設定風量を判別する風量制御手段と、これらの
   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２の比較手段と、前記温度検出手段により検出した
   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３の比較手段と、前記第１および第
   ３の比較手段による第１および第２の設定時間経過信号
   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。