JPS62261847A - 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壜の除
霜制御装置に関するもので、特に室外側熱交換器の着１
を室内側で検知し得るようにした空気調和１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−Ｔ　ａ　）が
、その最大値（Ｔ　ｃ−Ｔａ　）　ｍａ　ｘよりも一定
直低下したとき、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Ｔ　
ａ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。

また、電源周波数により５０田と６０田において圧縮機
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、５０田と６０庵で
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、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直を記
憶した設定温度記憶手段と、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２の比較手段と、電源周波
数を入力する５０／６０Ｈｚクロック入力手段と、５０
１（ｚ・６０Ｈｚを判別する５０／６０１（ｚ判別手段
と、その判別手段からの出力信号により前記設定温度記
憶手段のある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ある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、前記第１および
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１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、設定温度値を低下し一定時間経過後、電源周波数に
応じて切換わる設定温度値を記憶した設定温度記憶手段
と、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Ｉ−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１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、マイコント略称する。

）を有する運転制御部（図示せず）は室内ユニッｌ−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）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、交流電源１８より供給された電圧をトラ
ンス１９で降圧し、ダイオードブリッジ２０で全波整流
に変換し、全波整流の波形を、インバータＩＣ２１でク
ロック信号に変えマイコン９に入力する。この信号によ
りマイコン９は、５０／６０Ｉ−（ｚ判別手段により５
０服か６０田かを判別する。ここで６０庵であればマイ
コン９のＰ１ポートからＨｉを出力し、抵抗１４．１５
の分圧によりできる基準電圧を引き上げ、設定温度値を
上げる。また、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１４，１
５．１７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を介して詔勅手段である
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１６は第１図の第２の比較手段に相
当し、抵抗１４゜１５．１７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、また、抵抗１
７およびマイコン９のＰ１ポートからの出力信号は設定
温度記憶手段に相当し、５０／６０１（ｚクロック信号
発生回路２２は第１図の５０／らＯＨｚクロンク入力手
段に相当し、記憶部１０を含むマイコン９は第１図の５
０　／　８０−判別手段、第１および第２の設定時間記
憶手段、第１および第２の時間計測手段、判定手段、選
択出力手段に相当し、中でも’１１ｍ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、室外熱交換器５が未着１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。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、−５役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１時は圧、縮重１の吸入
冷媒温度Ｔｇ、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ｔ２との差温度ｔが設定配管温度ｔ３
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、５０田と６０服においては、
圧縮機１の能力が異なり、室外側熱交換器５の着１時に
おける、高圧、吐出温度が異なる。

すなわち、５０庵と６０田では一般的に室内側熱交換器
３の入口配管温度ｔも異なり、設定配管温度ｔ１を５０
Ｈｚと６０庵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ｔ１−ｔ２　　を測定することにより５０１（ｚ、６
０１（ｚ共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にて、電源周波数が５ｏ
ｌ（ｚかどうかを判定し、ステップ２にて、６０　Ｈｚ
であればＰ１ポートをＨｌにし、５０田であれば、Ｐ１
ポートをオープンにする。具体的には第３図の５０／６
０Ｈｚクロック発生回路からの信号によりマイコン９内
の５０７６０Ｈｚ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５ｏｌ（ｚであればＨｉにし、
抵抗１４．１５の分圧によりできる基準電圧を引き上げ
、設定配管温度ｔ３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、マイコン
９で所定時間Ｔ１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
でで１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６へ移り、マイコ
ン９で所定時間Ｔ２のタイマーカウントかセットされる
。このタイマーカウントセットは、次に述べる配管温度
ｔが設定配管温度ｔ１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に移って配管温度ｔ１と熱交換器温度
ｔ２の差温か、設定温度ｔ３よりも低いかが判定される
。具体的には第３１’ｌのコンパレータ１２が判定する
。

そして、ステップ９の条件が満足されると、ステップ１
０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
に差温か設定温度ｔ３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は除霜運転へ切換え時には連続運転とし
、暖房運転後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、５０庵、６０田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。

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、本発明は、暖房
開始から一定時間経過するまで着′眉を検出しないため
、その一定時間は暖房能力が１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図は間際１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、１
３．１３’、１４，１５．１７・・・・・抵抗、２２・
・・・・・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
。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 ｒ−−一圧椙機 Ｚ　−−−Ｗ方墳換弁 ３−　室￥Ｉｇ便厳換器 ４−＊圧器 ５−　室外側悲交畏器 第　２　図　　　　　　　　　　　　６−　配ｇ温度横
出素子６″−−−薯交卆Ｕシ益趨オ突出素子 Ａ−一一室りトユニツト Ｂ〜−一室瞥ユニット ６−　配管温度検出素子 ６″−・熟交孤蕊藏雇出楽子 １１−−・主潴Ｉ札拠交換器の 吟　蘭 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
   た設定温度記憶手段と、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２の比較手段と、電源周波
   数を入力する５０／６０Ｈｚクロック入力手段と、５０
   Ｈｚ、６０Ｈｚを判別する５０／６０Ｈｚ判別手段と、
   そ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ことを検出し
   出力する第３の比較手段と、前記第１および第２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
   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出力手段より構成した空
   気調和機の除霜制御装置。