JPS63220029A - 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。

従来の技術 従来、特公昭５５−１２３５３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熱交換器を流れてい
る途中の気液混合冷媒温度を検出しているため着霜時と
未着霜時の温度変化が小さく、微小な範囲で着霜判定を
行わなければならず検出精度が安定しない問題がある。

又、電源周波数の遣い、つまシ５０　Ｈｚの場合と６０
　Ｈｚの場合で圧縮機の回転数が変り、冷凍サイクルの
能力に遣いが生じるため、室内熱交換器の温度が変わる
。たとえば６０　Ｈｚの場合５０Ｈｚよりも圧縮機の回
転数が多く冷凍サイクルの能力が大きいことから、一般
に室内側熱交換器の温度が上昇し、このため室外側熱交
換器に対する除霜運転が必要であるにもかかわらず除霜
運転が開始されないという問題点があった。

以上のように、従来の技術には問題点が多々あシ、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、検知精度の向上がはかられる除霜制御装
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、冷凍サイクルの暖房サイクルと除霜サイクルの切
換えを行う制御装置を、暖房運転開始から設定時間経過
したことを検出し、出力する運転時間検出手段と、この
運転時間検出手段による設定時間経過後において所定時
間前記圧縮機が運転中であるか否かを検出する圧縮機運
転検出手段と、室内側熱交換器の配管の温度を検出する
温度検出手段１と、室内熱交換器を通過する空気温度を
検出する温度検出手段２と、この温度検出手段１と２に
よ！ｌ得られた温度の温度差を算出する温度差算出手段
と暖房サイクルを除霜サイクルに切換える設定温度差を
記憶した設定温度差記憶手段と、電源周波数を入力する
周波数入力手段と、前記周波数入力手段による入力周波
数が５０Ｈｚか６０Ｈｚかを判定する周波数判定手段と
、前記周波数判定手段の出力により前記役定温度差記憶
手段の設定温度差を切換える設定温度差切換手段と、前
記温度差算出手段により算出した温度差が前記設定温度
差記憶手段に記憶された設定温度差よりも少なることを
検出し、出力する温度差判定手段と、前記温度差判定手
段による設定温度差過少信号が連続して設定時間以上出
力されたことを検出し、出力する連続出力検出手段と、
この連続出力検出手段による設定温度差過少信号の出力
時において圧縮機が運転されていることを検出し、出力
する運転検出手段と、前記運転時間検出手段、圧縮機運
転検出手段、温度差や」足手段、連続出力検出手段、運
転検出手段からの出力を入力し、運転サイクルを暖房サ
イクルとするか除霜サイクルとするかの判定を行う判定
手段と、前記判定手段の判定結果出力によりサイクル切
換手段を駆動する出力手段よ多構成したものである。

作　　用 上記構成により、運転時間検出手段による設定時間経過
後において、圧縮機運転検出手段による圧縮機の運転中
が検出され、加えて温度差判定手段による電源周波数に
応じた設定温度差過少信号が、連続出力検出手段による
設定時間以上連続し、かつ前記連続出力検出手段による
設定温度差過少信号の出力時において前記運転検出手段
による圧縮機運転中の検出信号が出力されているとき、
サイクル切換手段により、暖房サイクルを除霜サイクル
に切換えることができる。

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および７は温
度検出素子であり、温度検出素子６は暖房時において室
内側熱交換器３（＃縮器）の配管に取シ付けられている
。温度検出素子７は室内側熱交換器３の前方に設けであ
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、上記圧縮機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９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８、さらに配管温度検出素子６および７、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）は室内ユニツ）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
８の送風の影響を受けない風回路からはずれた箇所に取
付けられている。

次に第３図により、運転制御回路構成について説明する
。ここで、第２図と同じものについては同一の番号を付
して説明する。

同図において、Ｃ−Ｄはそれぞれ運転制御部とリモート
コントロー２部（以下操作部と称す）を示し、運転制御
部Ｃは、交流電源２１を降圧するトランス２２と、交流
を直流に変換するＤＣ電源発生部２３と、このＤＣ電源
発生部２３からの直流をＡ／Ｄ変換部内蔵型マイクロコ
ンピュータ（以下ＬＳＩと称す）２４の入力電源とする
レギュレータ２５と、温度検出素子６の入力回路と、温
度検出素子７の入力回路と、圧縮機１、四方切換弁２、
室内送風機８、室外送風機９の各運転を制御するリレー
素子群からなる出力回路２９と、前記ＬＳＩ２４の各種
信号処理の基礎タイミングを作る発振回路３０と、各種
信号処理を司るリセット回路３１を具備している。ここ
で、前記レギュレータ２５はＬＳＩ２４のボー゛トＰ１
に接続され、出力回路２９はポートＰ１１〜Ｐ１６にそ
れぞれ接続され、温度検出素子６はポートＰ３１に接続
され、温度検出素子７はＰ８１に接続され、さらに発振
回路３０、リセット回路３１はポートＰ４１・Ｐ４２・
Ｐ５１にそれぞれ接続されている。

また、ＤＣ電源発生部２３のダイオードブリッジから全
波整流をとり出し、インバーター３２でクロック信号に
変え、ｐ□ボートに入力される。

そのクロック信号を受け、ＬＳＩ２４内部の５０／６゜
Ｈｚ判定手段で６０　Ｈｚであることが判定すると、Ｌ
ＳＩ２４内部のメモリーの一部に設定された設定温度差
値が６０　Ｈｚ用の値に変更される。出力回路２９は、
各ポートＰ１１〜Ｐ１６に接続されたリレー素子Ｒ１・
Ｒ２・Ｒ３・Ｒ４・Ｒ５・Ｒ６より構成されている。リ
レー素子Ｒ１は圧縮機に対応し、リレー素子Ｒ２は四方
切換弁に相当し、リン−素子Ｒ３は室外送風機に相当し
、リレー素子Ｒ４・Ｒ５・Ｒ６はそれぞれ室内送風機の
風量切換えを行う「低速」・「中速」・「高速」の速度
端子に相当する。

５２は複数の抵抗群１１０〜１１５を具備したＡ／Ｄ変
換回路、５３は前記空気温度検出素子７の入力と、Ａ／
Ｄ変換回路５２からの入力の比較を行い、圧縮機１の運
転・停止信号を出力する比較回路である。

前記空気温度検出素子７、Ａ／Ｄ変換回路５２は室内温
度調節を行うサーモスタットの機能を構成し、前記Ａ／
Ｄ変換回路５２は、ＬＳＩ２４のポートＰ７１〜Ｐ７４
に、また比較回路５３の出力は、ＬＳＩ２４のポー）Ｐ
８１にそれぞれ接続されている。この室温制御について
は本発明の要旨に関係しないため、詳細な説明は省略す
る。

次に、操作部りは、「低速」・「中速」・「高速」・「
停止」の選択スイッチ８１〜Ｓ４を具備した風量切換操
作部４１と、室温を設定操作するスイッチ５１１〜３１
４を具備した室温設定操作部４２より構成されている。

そして風量切換操作部４１および室温設定操作部４２は
、ＬＳＩ２４のポー）Ｐ６１〜Ｐ６６にそれぞれ接続さ
れている。

この風量切換操作部４１、室温設定操作部４２をそれぞ
れ操作することにより、ＬＳＩ２４内部でその操作内容
が処理され、出力回路２９、室温制御関係回路部が動作
する。

さらに、上記構成と第１図に示す構成の関係について説
明する。

温度検出素子７は温度検出手段１に相当し、温度検出素
子６は、温度検出手段２に相当し、ＬＳＩ２４内部のメ
モリーの一部は設定温度差値記憶手段に相当し、インバ
ーター３２は周波数入力手段に相当し、出力回路２９は
出力手段に相当し、また発振回路３０はＬＳＩ２４の基
本動作時間を作り、ＬＳＩ２４は運転時間検出手段、連
続出力検出手段、運転検出手段、温度差算出手段、温度
差判定手段、圧縮機運転検出手段に相当する動作を行い
、さらに、周波数判定手段および除霜運転か暖房運転か
を判定する判定手段にも相当する。

次に、第２図〜第５図を参考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Ｐｇとし、ポＩＪ　Ｉ−ロープ指
数をｎ（たぞし、１　（ｎ（ｌｃ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、第４図に示すように室外側熱交換器５が未
着霜時は吸入冷媒温度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の配管に設けられ、圧縮機１から吐出された高温高
圧の冷媒ガヌの温度を検出する。一方温度検出素子７は
室内側熱交換器３を通過する空気流の温度（即ち室内温
度）を検出するため室内側熱交換器ａの前面側に設けで
ある。したがって第４図に示すように室外側熱交換器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の配管温度ｔ６はともに高く、室内側熱交換器３
を通過する空気流温度ｔ７と配管温度ｔ６との温度差が
十分有シ、暖房能力は確保されている。しかしながら着
霜が進むにつれてＴｓ、ｔ６は徐々に低下する。一方室
内側空気流温度ｔ７は、さほどの低下はないために、ｔ
７とｔ６との温度差は徐々に小さくなる。

すなわち室内側空気流温度ｔ７と配管温度ｔ６との温度
差がｔ１以下になれば暖房能力は低下しておシ、差霜が
進んでいるので除霜する必要がある。

ここで、圧縮機１の回転数は、電源周波数５０Ｈｚ及び
６０　Ｈｚにほぼ比例した値となるため、冷凍サイクル
の高圧圧力は６０　Ｈｚの場合が高くなる。従って、第
４図に示す室内側熱交換器の配管温度は、実線部ｔを６
０　Ｈｚとすれば点線部ｔが５０　Ｈｚとなり、除霜開
始をｔｌのみに固定すると５０　Ｈｚの場合は、着霜が
少ないうちに除霜に入り、暖房効率が悪くなる。そこで
、５０　Ｈｚの場合には、室内側熱交換器の入口配管温
度の除霜開始温度差をｔｌとすることで、最適の除霜動
作が確保できる。

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。

ここで、説明の便宜上、暖房運転時は圧縮機、四方切換
弁、室外送風機、「低速」で運転されている室内送風機
の各リレー素子Ｒ１〜Ｒ４が動作していると仮定する。

すなわち、ステップ１で通常暖房運転が開始され、ステ
ップ２で電源周波数が入力されるとステップ３で５０Ｈ
ｚか６０Ｈｚか判断され６０　Ｈｚならば、設定温度差
を変更する（ステップ４）、そして所定の時間Ｔ１を第
１タイマーカウントがカウントする（ステップ５）。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、
外気の変動等に関係なく、Ｔ１時間暖房を強制的に連続
することも一つの手段である。

そして、ステップ６で示すようにＬＳＩ２４にてＴ１時
間の経過が判定される。Ｔ１時間経過するまでは暖房運
転が継続される。

セしてＴ１時間が経過するとステップ７へ移り、第２タ
イマーカクンタがセットされ、ステップ８に移って圧縮
機１が運転しているか否かがＬＳＩ２４内にて判定され
る。仮に圧縮機１の運転が行われていなかったら、ステ
ップ７へ戻り、第２タイマーカクンタは再度セットされ
る。

次にステップ８０条件が満足されるとステップ９にて７
２時間（例えば約４分）経過が判定される。すなわち、
ステップ７〜９において圧縮機１が設定時間連続運転し
ているか否かが確認される。

そして、圧縮機１が連続して第２タイマーカウントセツ
トによる１２時間運転が行われるとステップ１０へ移す
、第３タイマー力クントがセットされ、さらにステップ
１１へ移って温度検出素子６による配管温度ｔ６の読み
込みが行われ、ステップ１２に移って、温度検出素子７
による室内空気流温度ｔ７の読み込みが行われ、ステッ
プ１３に移９再び圧縮機１が運転しているか否かの判定
が行われる。さらにステップ１４に移り配管温度ｔ６と
室内空気流温度ｔ７との温度差算出がＬＳＩ２４内部で
実行される。

そして、ステップ１５に移って温度差ｔが暖房運転を除
霜運転に切換える温度差である設定温度差ｔ１よりも小
さいか否かが判定される。この判定は具体的には第３図
中のＬＳＩ２４が判定する。

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、第３タイマーカウントによる１３時間（杓
１分）経過が判定される。この１３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温度差ｔが設定温度差ｔ
１より大きくなるとステップ１０に戻り、第３タイマー
カクントが再度セットされる。

そして、ステップ１６の条件が満足されると、ステップ
１７へ移り、除霜運転が開始される。すなわち、第３図
に示す出力回路２９の各リレー素子Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３・
Ｒ４がそれぞれ動作し、四方切換弁２を切換え、必要に
応じてその前に圧縮機１を一定時間停止し、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ｆｃ暖房運転の復帰につ
いても従来より周知の如く、温度あるいは設定時間経過
の検出等、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ｌし
から冷房サイクルの切換えによって行うようにしたが、
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は除霜運転への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
。

また、除霜運転に至るまでの各設定時間は、本実施例の
ものに限るものでなく、任意［２定すればよいものであ
る。

さらに、電源周波数に応じたポー）Ｐ２１の出力状況は
、５０　ＨｚのときにＬＳＩ２４内部のメモリーに設け
た設定値を変え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、上記した構成により
、冷媒ガスの温度を室内側熱交換器配管にて検出すると
共に室内側空気流温度も検出し、電源間波数による是正
を行ないながら適確な除霜運転を温度検出２点で行うこ
とができ、冷媒が暖房を行う熱量を十分に有しているか
否かの判定を室内熱交換器温度と室内空気流温度との温
度差により行うために、実際の暖房能力の有無を確実に
判断して除霜を行うことができる。

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。

また本発明は、暖房運転中において、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、例えばサー七〇ＦＦ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
、未着霜にもかかわらず、誤って除霜運転を開始するこ
ともない。

さらに室内熱交換器と室内空気流温度との温度差が連続
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
御としているため、外部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
こともない等、確実な着霜検出が行え、誤動作のない信
頼性の高い除霜制御が行える効果を奏する。

【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・・甲・配管温度検出素子（温度検出手段２
）、７・・・・・・室内空気流温度検出素子（温度検出
手段１）、２４・・・・・・ＬＳＩ（判定手段、設定温
度差記憶手段、設定温度差値切換手段、温度差判定手段
）、２９・・・・・出力回路（出力手段）、３０・・・
・・・発振回路、３１・・・・・・リセット回路、３２
・・・・・・周波数入力手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 ！−圧縮機 ２−四方切換弁 ３−室外側熱交換器 ４−　減圧凰 ５−雀外例熱交換器 む７−　配管温度検出素子 Ａ−室外ユニ、ソト ８−　ｉ内ユニット 第２図 そ　−一−ｔ６とｔ７との温度差 ｔ６−ｍ−室内側Ｓ夾挨器の配管湿度 ｆ７−−　　　　　り　　　　証道過する空気流温度時
間

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と、前記暖房サイクルと除
   霜サイクルの切換えを制御する制御装置を設け、前記制
   御装置を、暖房運転開始から設定時間経過したことを検
   出し、出力する運転時間検出手段と、この運転時間検出
   手段による設定時間経過後において所定時間前記圧縮機
   が運転中であるか否かを検出する圧縮機運転検出手段と
   、室内熱交換器に吸込まれる空気温度を検出する温度検
   出手段１と前記室内側熱交換器の配管の温度を検出する
   温度検出手段２と、前記温度検出手段１と２により検出
   した温度の差を算出する温度差算出手段と、暖房サイク
   ルを除霜サイクルに切換える設定温度差値を記憶した設
   定温度差値記憶手段と、電源周波数を入力する周波数入
   力手段と、前記周波数入力手段による入力周波数が５０
   Ｈｚか６０Ｈｚかを判定する周波数判定手段と、前記周
   波数判定手段の出力により前記設定記憶手段の設定温度
   差を切換える設定温度差切換手段と、前記温度検出手段
   １と２により算出した温度差が前記設定温度差記憶手段
   に記憶された設定温度差より小なることを検出し、出力
   する温度差判定手段と、前記温度差判定手段による設定
   温度差過少信号が連続して設定時間以上出力されたこと
   を検出し、出力する連続出力検出手段と、この連続出力
   検出手段による設定温度差過少信号の出力時において前
   記圧縮機が運転されていることを検出し、出力する運転
   検出手段と、前記運転時間検出手段、圧縮機運転検出手
   段、温度差判定手段、連続出力検出手段、運転検出手段
   からの出力を入力し、運転サイクルを暖房サイクルとす
   るか除霜サイクルとするかの判定を行う判定手段と、前
   記判定手段の判定結果出力により前記サイクル切換手段
   を駆動する出力手段より構成し、前記運転時間検出手段
   による設定時間経過後において、圧縮機運転検出手段に
   よる圧縮機の運転中が検出され、加えて温度差判定手段
   による電源周波数に応じた設定温度差過少信号が連続出
   力検出手段による設定時間以上連続し、かつ前記連続出
   力検出手段による設定温度差過少信号の出力時において
   前記運転検出手段による圧縮機運転中の検出信号が出力
   されているとき、前記サイクル切換手段により、暖房サ
   イクルを除霜サイクルに切換えるようにした空気調和機
   の除霜制御装置。