JPS6338848A - 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、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、かかる従来の構成では、温度検出索子が
複数個必要となり、おのずと回路が複雑化する問題があ
る。さらに、空気調和機においては、室内側の送風量が
任意に可変設定されることが常であり、そのためにも従
来の技術に風量補正手段を加味させることは、一層回路
を複雑化にしてしまう。しかも、かかる構成は熱交換器
を流れている途中の気液混合の冷媒温度を検出している
ため、室外側熱交換器に対する着霜時と未着霜時の温度
変化が小さく、微小な範囲で着′Ａ１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。

また近年、マイクロコンピュータにて複雑な信号処理を
行わせ、制御装置を構成することが多いが、従来技術の
ように入力信号源（温度検出素子）が多いことは、その
プログラム作成に当っても弊害のもととなり、プログラ
ムの簡素化にも限界がある。

以上のように、従来の技術には問題点が多々あり、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、構成の簡素化がはかれる除霜
制御装置を提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 」二記問題点を解決するために本発明は、第１図に示す
ように暖房サイクルから除霜サイクルに切換えのための
制御装置を、暖房運転開始からの時間を計ａ＋ｌｌする
時間計測手段と、あらかじめ設定された時間゛ｒ、を記
憶している１設定時間Ｔ、記憶手段と、＋’＋ｆ記時間
計測手段により検出した時間と前記設定時間ＴＬ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、１λ度検出手段と、暖房サイクルを
除霜サイクルに切換える境界値温度し、およびｔｚをそ
れぞれ記憶した設定温度ｔよおよびｔｚ記憶手段と、前
記温度検出手段により検出した温度か前記設定温度Ｌ１
およびｔｚ記憶手段にそれぞれ記憶された境界値温度よ
り低下したことを検出し出力するそれぞれ第２および第
３の比・咬手段と、電源周波数を計測する電源周波数計
７１ｉｌ１手段と、あらかじめ設定された電源周波数の
分岐点を記憶している電源周波数記憶手段と、前記電源
周波数計測手段により検出した電源周波数と前記電源周
波数記憶手段に設定された電源周波数との大小を検出し
、出力する第４の比較手段と、電源電流を検出する′電
流検出手段と、あらかじめ設定された境界値電流を記憶
した設定電流丁、記憶手段と、圧！ａ機の！駆動を検出
する圧縮機駆動検出手段と、前記電流検出手段により検
出した電流が前記設定電流■１記憶手段に記憶された境
界値電流より圧縮機始動後上昇したことを検出して出力
し、圧縮機停止時にはクリアーする第５の比較手段と、
前記第１の比較手段による設定時間゛ｒ１経過信号と、
前記第５の比較手段による境界値電流」−昇信号と、Ｖ
τＩ記第４の比較手段により選択された前記第２または
前記第３の比較手段による境界値低下信号により、圧縮
機停止中を除き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Ｔ４が経過
するまでと、サーモスタットＯＮなどによる圧縮機始動
から電流検出手段の検出電流が■□以上となるまでは暖
房運転が確保され、その後において電源周波数計測手段
により５０Ｈｚあるいは６０）１ｚを判定し、あらかじ
め選択された設定温度ｔ１およびｔｚと温度検出手段の
検出温度との比較により、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７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（凝縮器）の冷媒入口側となる配管に取り付
けられている。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、暖房運転時には四方切換弁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、上記圧縮機１、四方切換弁２、減圧器４、室外
側熱交換器５および主外送風機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、
および室内送風機７、さらに電源電流を検出する電流検
出素子９、ならび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ＩＩ内には運転時間を判定す
るタイムカウント値を記憶する記憶部１２、この記憶部
１２に記憶されたタイムカウント値と入力値との比較に
より適宜出力信号を発生する駆動信号発生手段１３を有
している。このマイコン１１の入力側には、コンパレー
タＩ４およびＩ５を介して温度検出手段である配管温度
検出素子６（たと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温度設定用
抵抗１６〜２０とが接続され、さらに、コンパレータ２
１を介して電流検出手段である電流検出素子９　（たと
えば電流変成器）と電流値を電圧値に変換する電流−電
圧変換回路２２と必要に応じて抵抗値が変えられる電流
設定用抵抗２３．２４とが接続されている。また５０１
１ｚか６０ｔｌｚかの電源周波数を検出するための入力
回路として電源周波数検出回路２５が接続されている。

一方、マイコン１１の出力側には、スイッチ用トランジ
スタＴＲ１〜ＴＲ４を介して駆動手段である四方切換弁
コイルを１ψ動するリレーＲい室内送風機７を駆動する
リレーＲ２、室外送風機８を１駆動するリレーＲ１、圧
縮機１を駆動するリレーＲ４が１妾続されている。

ここで、第３図の構成と第１図の構成を対比すると、配
管温度検出索子６および抵抗１６は第１図の温度検出手
段に相当し、コンパレータ１４．１５はそれぞれ第１図
の第２および第３の比較手段に相当し、抵抗１７．１８
の接続点から得られる電圧は第１図の設定温度ｔ□記憶
手段の信号に相当し、抵抗１９．２０の接続点から得ら
れる電圧は第１図の設定温度ｔｚ記憶手段の信号に相当
し、電流検出素子９および電流電圧変換回路２２は第１
図の電流検出手段に相当し、コンパレータ２１は第１図
の第５の比較手段に相当し、抵抗２３．２４によって作
られる電圧は第１図の設定電流■□記憶手段の信号に相
当し、電源周波数検出回路２５は第１図の電源周波数計
測手段に相当し、記憶部１２を含むマイコン１１は、第
１図の設定時用ＩＴ１記憶手段、時間計測手段、圧縮機
駆動検出手段、第１の比較手段、第５の比較手段の一部
、電源周波数記憶手段、第４の比較手段１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Ｉ３は判
定手段、選択出力手段にＨ１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も亮いが、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。

配管温度検出素子６は室内側熱交換器３の入［］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室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。したがって第・１図に
示すように、室外側熱交換器５が未着霜時は、圧縮機】
−の吸入冷媒温度Ｔｓ、室内側熱交換器３の入口配管温
度ｔ　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巾に低下させる着霜に至ると。

室内側熱交換器３の入［１配管部度ｔは極端に低下する
。

また、空気調和機の電ｇ電流は概わ吐出冷媒温度Ｔｄに
比例追随する値となり、第４図に示すように、配管温度
検出素子６の検出温度に概ね追随した値となる。すなわ
ち、入口配管温度しが設定配管温度ｔ工以下になれば、
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。

このように室内側熱交換器３の入口配管温度しは過熱域
冷媒ガスの温度であるため、室内送風機７の風量の影響
を受けにくく、室内側熱交換器３の入口配管温度にて適
切な除霜運転の判断を行うことができる。

ここで圧縮機１の回転数は電源周波数５０１１ｚおよび
６０Ｈｚ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６０１１ｚの場合が高くなる。したがって第
４図に示す室内側熱交換器の入口配管温度は実線部ｔを
６０　ｔ（ｚとすると、破線部ｔ′が５０１（ｚの場合
となる。したがって除霜開始をｔ□のみとすると、５０
Ｈｚの場合に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５０Ｈｚの場合には。

室内側熱交換の入口配管温度の除霜開始温度をｔｚとす
ることで、最適の除霜動作が確保できる。

また設定された室温で動作するサーモスタットのＯＮ　
、ＯＦＦにより圧縮機の運転、停止が発生した場合、圧
縮機の再始動の際、圧縮機の吸入冷媒温度Ｔｓ、室内側
熱交換器３の入口配管温度し、電源電流値工はそれぞれ
第６図に示すように過渡的な挙動を示す。したがって圧
縮機停止中および再始動後電源電流値が１、以下の間は
除霜判定を中止することにより、除霜判定の誤動作を防
止することができる。

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１・の内容の制御を行う。

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１１で所定時間Ｔ□のタイ
マーカウントがセットされる（ステップ（２））。この
タイマーカウントセットは、暖房運転開始からＴ１時間
（たとえば１時間）暖房運転を確保するためのもので、
たとえば強制的に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（
３）でＴ□時間経過が判定される。゛ｒ時間経過するま
では暖房運転が継続される。

次にステップ（４）で圧縮機の停止、運転を判定し、停
止の場合は始動開始待となる。次にステップ（５）で圧
縮機始動を検出し、ステップ（６）で電流値工が設定値
■１より高いかどうかが判定される。

具体的には第３図のコンパレータ２１が判定する。

ステップ（６）による判定は暖房運転を確保するための
もので、圧縮機始動時の過渡的は状況の中で、誤って除
霜動作に入ることを防止するものである。

電流値工が設定値Ｉ□を越えるまでは暖房運転が継続さ
れる。

そしてＴ１を越えるとステップ（７）へ移り、配管温度
検出素子６による配管ニア度ｔの読み込みが行イつ　才
Ｌ　る　。

次にステップ（８）で電源周波数検出回路２５により電
源周波数ｆの読み込みを行い、ステップ（９）において
電源周波数の判定が行われる。電源周波数が６０　Ｈｚ
であれば設定配管温度ｔ工よりも、また５　０１１　ｚ
であれば設定配管温度ｔｚよりも配管温度ｔが低いかど
うかが判定される（ステップ（１０））。

具体的には第３図において、設定配管温度ｔ１はコンパ
レータ１４が、設定配管温度ｔｚはコンパレータ１５が
それぞれ判定する。

ステップ（１０）の条件が満足されない場合は、ステッ
プ（４）に戻り、再び圧縮機の０Ｎ１０ＦＦを監視する
ことになる。

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ＴＲ□、　ＴＲ，、ＴＲ，。

ＴＲ，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。

また暖房運転の復帰についても従来より周知のごとく適
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
ら冷房サイクルへの切換えによって行うようにしたが、
たと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、過熱域冷媒ガスの温
度を室内側熱交換器入口配管にて検出し、室内風量の影
響をあまり受けずに、適確な除霜運転を温度検出１点で
行うことができ、構成を非常に簡単にできる。また冷媒
が暖房を行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および電源電流値で行えるため、
実際の暖房能力の有無を確実に判所して除霜を行うこと
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、中間部に差がなく、
未着霜時に入口冷媒温度の方が中間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変化が大きくとれ、各１点の温度
検出および電流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。さらに電源周波数
により入口側の冷媒温度の補正を行っているため、より
最適な除霜動作が保証されている。

また、サーモスタットのＯＦＦなどにより、暖房運転中
に圧縮機が停止することがあるが、圧縮機停止中および
始動後電源電流が低いうちは除霜判定を行わないため、
これらの期間に除霜の誤動作を行うこともない。

【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
温度と空気調和機の電源電流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、
第６図はサーモスタットのＯＦＦを含む同除霜制御装置
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
入冷媒温度および空気調和機の電源電流の関係を示す特
性図である。 １・・・圧縮機、２・・・四方切換弁、３・・・室内側
熱交換器、４・・・減圧器、５・・・室外側熱交換器、
６・・・配管温度検出素子、７・・・室内送風機、８・
・・室外送風機、９・・・電流検出素子、１１・・・マ
イクロコンピュータ、１２・・・記憶部、１３・・駆動
信号発生手段、　１４，１５゜２１・・コンパレータ、
１６〜２８・・・温度設定用抵抗、２２・・・電流−電
圧変換回路、２３．２４・・・電流設定用抵抗、２５・
・・電源周波数検出回路、Ａ・・・室外ユニット、Ｂ・
・・室内ユニノト 第２図 θ ｔ　−、−１造機 ３−２−室嘔償蝉見 ４減足１ ７・−主因ｌＬＬ機 ！・−％ｔ’ｒｕ遺 ２−側流冷よ勅 第３図 １コ ／ｆ　　−−マイ２０コンビユーダ ／２−記ｉ息部 １３−馳勤偕号発も９文 ／す、ｌｒ、２１　　・−】ンバし−７２２−・も詫−
電圧ｌ纏絡 ２に−８−電帛ハｉ放櫓ボ回路 第４図 弓イｍ １、−一室ｔＪ１　ｍ’ｊ　％、交検４の入ｏ１ｚＷ　
温ｌＴｓ・・−圧Ｍ６磯のＯβ入乃１某温贋Ｔ−一一電
Ｖ１．電流値 第６図 １−−一室ｌηイβＩｌ裳Ｒ交■＠苫蓼の入０配管３温
度Ｔｓ−−−斤縮磯の唄入埠媒温屋 Ｉ−電源電流値

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、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、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のた
   めの制御装置を、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Ｔ＿１を記憶
   している設定時間Ｔ＿１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に連結された配管の
   温度を検出する温度検出手段と、暖房サイクルを除霜サ
   イクルに切換える境界値温度ｔ＿１およびｔ＿ｚをそれ
   ぞれ記憶した設定温度ｔ＿１およびｔ＿ｚ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ｔ
   ＿１およびｔ＿ｚ記憶手段にそれぞれ記憶された境界値
   温度より低下したことを検出し出力するそれぞれ第２お
   よび第３の比較手段と、電源周波数を計測する電源周波
   数計測手段と、あらかじめ設定された電源周波数の分岐
   点を記憶している電源周波数記憶手段と、前記電源周波
   数計側手段により検出した電源周波数と前記電源周波数
   記憶手段に設定された電源周波数との大小を検出し、出
   力する第４の比較手段と、電源電流を検出する電流検出
   手段と、あらかじめ設定された境界値電流を記憶した設
   定電流Ｉ＿１記憶手段と、圧縮機の駆動を検出する圧縮
   機駆動検出手段と、前記電流検出手段により検出した電
   流が前記設定電流Ｉ＿１記憶手段に記憶された境界値電
   流より圧縮機始動後上昇したことを検出して出力し、圧
   縮機停止時にはクリアーする第５の比較手段と、前記第
   １の比較手段による設定時間Ｔ＿１経過信号と、前記第
   ５の比較手段による境界値電流上昇信号と、前記第４の
   比較手段により選択された前記第２または前記第３の比
   較手段による境界値低下信号により、圧縮機停止中を除
   き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。