JPS62233632A - 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 れるように、室内側熱交換器入口温度Ｔｄと室温ＴＡと
の差、ΔＴｉ＝Ｔｄ−ＴＡ　　の最大値ＭａＸ（ΔＴｔ
）よりΔＴ１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 しかしながら、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電制御装置を
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記憶手段と、前記時間計測手
段により検出した時間と前記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、暖
房運転時に前記室内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
節手段に連動し室内送風機の設定風足に対して異った値
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２の比較
手段と、前記第１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′も配管温度検出素子であり、ｃ
ａｐｒｊｓ／ｎ１ｔＡ）ｈ、１５ｊｌｋＥ）ＥＶ／Ｔｌ
ｃｈｊｔＬ蔗／７”ＩＷ等ＶＷｖＦｌｌ＋ＨＤ、ワτ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
ツ）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
イクロコンピニータ（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）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、室内ユニツ）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２０１風
量切換スイツ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）並びに必要に応じて抵抗値
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ＴＲ１〜ＴＲ４を介して…
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１３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２０は第１図の第２の比較手段に、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、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雷運伝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Ｔｓ１圧縮機１の吐出圧力をＰｄ。

圧縮ａ１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％式％ したがって、室外側熱交換器５が未着Ｔ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１日は
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足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が未着雪時は圧縮機
１の吸入冷媒温度Ｔｓ１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、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雪状態に至ると、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
ので除雪する必要がある。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＜＜、まただ熱交換
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−　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ｔｌ　、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′、ｔｄの値はそれぞれｔｌ、ｔ２よりも高いが
、ｔ　１−　ｔ　２の温度差の値はｔ　１−　ｔ　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
の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３
でＴ時間経過が判定される。Ｔ時間経過するまでは暖房
運転が継続される。

そしてＴ時間が経過するとステップ４へ移り、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５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、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へ移
り、除雪運転が開始される。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は除雪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、本発明は完全に着雪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、未着定時に
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ｉｆ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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の除雪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・・
・・・・室外ユニツ１−１Ｂ・・・中室内ユニット。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はか１名第１
図 １−圧　＃Ｉ　機　　　　Ｊ−配管温度検出素子２−　
四方切換弁　　　２′−熱文挨器温崖３−　室内何熱交
４１１区　　　＆８Ｉ５東子４−　減圧　器　　　Ａ−
室外二二、７ト５−　室外伊Ｉ塾交換、！Ｌ　Ｂ−室内
ユニ、９ト第２図 ６−　配管温度検出素子 ６゛−斜文＄！器温度検出素子 ９−　マイクロコンピュータ ｌｌ−ｌ１ｌ信号発生４Ｒ 第４図 ｆ２′ 時間　　−→ 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、前記圧縮機の暖房運転開始からの時間を
   計測する時間計測手段と、あらかじめ設定された時間を
   記憶している設定時間記憶手段と、前記時間計測手段に
   より検出した時間と前記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、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２の比較手
   段と、前記第１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。