JPS6341758A - 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 従来の空気調和機では、特公昭５８−３２２９６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、温度検出素子が複
数必要となり、おのずと回路が複雑化する問題がある。

しかも、かかる構成は熱交換器を流れている途中の気液
混合冷媒温度を検出しているため、着霜時と未若霜時の
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。

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であり、プログ
ラムの簡素化にも限界がある。さらに室内側熱交換器の
温度は室内送風機の動作に基づく室内空気の循環量にも
影響を受けるという問題があり、たとえば室内側熱交換
器に対する室内空気の循環量が少なければこれに伴って
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不都合を生じてしまう。

また、配管温度は圧縮機の０Ｎ１０ＦＦにより変化する
ため、圧縮機の停止時に低下した配管温度で検出し、誤
って除霜運転をしてしまうという問題点があった。

さらに、電源周波数の違いつまり５０Ｈｚの場合と６０
Ｈｚの場合圧縮機の回転数が変わり、冷凍サイクルの能
力に違いが生じるため室内熱交換器の温度が変わる。た
とえば、６０Ｈｚ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ため室内側熱交換器
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。

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、簡単な構成で、誤動作のない
除霜運転が可能な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
霜サイクルに切換える制御装置を、前記圧縮機の運転開
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Ｔ□を記憶している設定時間Ｔ工記
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、前記圧縮機の一時運
転停止後再運転開始からの時間を計測する第２の時間計
測手段と、あらかじめ設定された時間Ｔ□を記憶してい
る設定時間Ｔ□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２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を記憶した設定温度記憶手段と
、電源周波数を入力する周波数入力手段と、その周波数
が５０　Ｉ（ｚか６０ｆ（ｚか判定する周波数判定手段
と、風量を切り換える風量切換手段と、各風量および前
記周波数判定手段の出力により設定温度を切り換える設
定温度切換手段と、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境界値温度より
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俳号と前
記第３の比較手段による境界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、該所定時間経過後において
、温度検出手段の検出温度により、除霜運転が制御され
る。さらに、完全に着霜が発生している冷媒の温度は熱
交換器の入口部と中間部で差がなく、未着霜時には入口
冷媒温度の方が中間部の冷媒温度に比べて著しく高いこ
とから、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おおきくとれ、１
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。

実施例 以下、本発明の一実施例を第２図〜第５図を参照して説
明する。第２図は１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、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８は室外ユニットＡに設
けられ、上記室内側熱交換器３および室内送風機７、配
管温度検出素子６．タイマ機能および温度ｍ節機能など
がプログラムされたマイクロコンピュータを有する運転
制御部（第３図のＣ）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図は運転制御部およびリモートコントロール部を示
す図である。運転制御部Ｃは、交流電源１１より供給さ
れた電圧をトランス１２で降圧しＤＣ電源発生部１３内
のダイオードブリッジ１４で全波整流に変換し、レギュ
レータＩＣｌ３でマイクロコンピュータ１６（以後マイ
コンと呼ぶ）を動作させるＤＣｆｆｉ源を作っている。

マイコン１６には、リセット回路１７がＰ０ポートに、
発信回路１８がＰｌ、　Ｐ２ボートにそれぞれ接続され
ている。また、Ｐ、、Ｐｓボートからは、スキャン信号
が出され、操作部りの風量切換スイッチ１９、室温設定
スイッチ２０の０Ｎ１０　Ｆ　Ｆにより、ｐ、、　ｐ４
．　ｐ、、　ｐ、ポートに種々のスキャン信号が入るこ
とにより、所定の制御が行われる。Ｐ１１ボートから圧
縮機１を駆動するリレーを動作させる信号が出され、Ｐ
ｏポートから四方弁２を駆動するリレーを動作させる信
号が出され、Ｐｌ、ポートからは室外送風機８を駆動さ
せるリレーを動作させる信号が出され、Ｐ１４〜Ｉ）１
．ポートからは室内送風機７を駆動させるリレーを動作
させる信号が出される。Ｐ□、〜Ｐ２゜ポートからは、
室内ユニットの吸込む空気の温度を検出する吸込センサ
ー２１からの入力信号と比較して室温を検知するための
基準電圧をＤ／Δ変換部２２で作るための信号が出され
、その基準電圧と吸込センサー２１の入力信号を比較す
るコンパレータ２３の出力がＰ２１ボートに入力される
。マイコン１６は操作部りの室温設定スイッチ２０の入
力を受け、先のＰ２□ポートの入力と比較して圧縮機１
の○Ｎ１０ＦＦ制御を行う、室内送風機の風量がＨｉ、
Ｍｅ。

Ｌｏと切り換わるにつれ、Ｐ２２〜Ｐ２．の出力ポート
からＨｏ＋ｔｇｈ）信号が出され、設定温度切換抵抗２
４〜２６により設定温度記憶手段２７の設定温度記憶抵
抗２８．２９で記憶された温度による基準電圧を切り換
える。その基準電圧と配管温度検出素子６の信号をコン
パレータ３０で比較し、Ｐ２＆ボートに入力される。　
ＤＣｉ！Ｉ！源発生部１３のダイオードブリッジ１４か
ら取り出される全波整流信号はインバーター３１でクロ
ック信号に変えられ、Ｐｌ。ポートに入力される。その
クロック信号を受け、マイコン内部の５０　／　６０　
Ｈｚ判定手段で、６０Ｈｚであることが判定するとＰ２
ｓボートからＨ（Ｈｉｇｈ）出力が出され、設定温度切
換抵抗３２により設定温度記憶手段２７の設定値を切り
換える。

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は、第１図の温度検出手段に、コンパ
レータ３０は第３の比較手段に、抵抗２８　、２９は設
定温度記憶手段に、操作部りの風量切換スイッチ１９は
風量切換手段に、インバータ３１は周波数入力手段に、
抵抗２４〜２６．３２は設定温度９ノ換手段にそれぞれ
相当し、マイコン１６は周波数判定手段、設定時間Ｔ、
記憶手段、第１の時間計？ｌ＋＋＋手段、第１の比較手
段、設定時間Ｔ２記憶手段。

第２の時間計測手段、第２の比較手段、判定手段および
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は次式で表わさ
れる。

（以下余白） 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”Ｉ’ｓが高く、各吐出冷媒温度Ｔｄも高いが、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。

配管温度検出索子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の人口配管温度ｔ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は極端に低下する。すなわち、入口
配管温度しが設定配管温度ｔよ（６０１（ｚ風量Ｌｏ）
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、この入口配管温度は若干の風量による影響を受け
るため、第４図に示すように、風量り。

（弱風）、風量Ｍ　ｅ　（中風）、風量Ｈｉ　（強風）
で、設定配管温度をｔｉｔ　ｔｉｔ　”）（６０Ｈ２の
場合）と変えることにより、より適切に着霜を検知でき
る。さらに、圧縮機１の回転数は、ｔｌｔ源周波周波数
５０Ｈｚび６０　Ｉ４　ｚ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６０Ｈｚ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６０Ｈｚとすれ°ば破線部りが５０
　Ｉｔ　ｚとなり、除霜開始をｔｘ（風量Ｌｏ）のみに
固定すると、５０Ｈｚ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、５０１−１ｚの
場合には、室内側熱交換器の人口配管温度の除霜開始温
度をｔ　、　ｌ　とすることで、最適の除霜動作が確保
できる。

次に、第５図を用いて圧縮機の動作に伴う配管温度の関
係の一例を説明する。暖房運転開始後Ｔ、時間が過ぎる
まで配管温度検知は行わない。室温設定スイッチ２０で
設定された温度で動作するサーモスタットによりａ点で
圧縮機がＯＦＦした際、配管温度はｔ工を下まわるが、
除霜動作には入らない。ｂ点でサーモスタットにより圧
縮機がＯＮし、再び０点でサーモスタットにより圧縮機
が０ＦＦＬ、た場合、圧縮機停止による配管温度低下に
よりｄ点でし、を下回るが、圧縮機運転後１２時間以上
経過していないので、除霜動作には入らない。

ｅ点で圧縮機がＯＮＬ、１２時間以上経過して、圧縮機
が動作中でかつ配管温度がし、を下回わったとき（ｆ点
）、着霜と判断し除霜動作を行う。

このようにして、真の着霜による配管温度低下と、圧縮
機の０Ｎ１０ＦＦによる配管温度低下を区別することに
より、正確な除霜動作が行なえる。

以上の説明に基づき、第３図に示す制御回路は第６図に
示すフローチャートの内容の制御を行う。

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５０
）Ｉｚか６０Ｈｚかが判断され、６０Ｈｚならばｐ２ｓ
ボートの出力をＨにし、配管温度設定値を上げる（ステ
ップ（４））。そして、マイコン１６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（５））。

このタイマーカウントセットは、暖房運転開始からＴ工
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Ｔ工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（
６）でＴ１時間経過が判定される。Ｔ工時間経過するま
では暖房運転が継続される。

次に、圧縮機１が１２時間（たとえば４分間）動作して
いることを確認する。つまり、１２時間のタイマーカウ
ントをセットしくステップ、（７））、圧縮機１がＯＦ
Ｆしていれば、再びカウンタをセントしなおす（ステッ
プ（８））。圧縮機１がＯＮしていれば、１２時間経過
したかを判定する（ステップ（９））。このフローで圧
縮機１がＯＦＦ時に配管温度を読みこむことを防止する
わけである。

そして１２時間が経過すると、風量が判別される。風量
がＬｏ　（弱風）であれば、Ｐ２２ポートの出力をＨに
しくステップ（１０）（１３））、風量がＭｅ（中風）
であれば、Ｐ、ポートの出力を１（にしくステップ（１
１）（１４））、それ以外（風量Ｈ１強風）の場合は。

２２ｇポートの出力をｌ（にする（ステップ（１２））
。

このように、第３図の抵抗２８．２９の分圧よりなる電
圧で決められた設定配管温度を、抵抗２４〜２６゜３２
を用いて、設定配管温度を変えることにより、電源周波
数５０１１ｚ、６０）１ｚの場合の設定配管温度の変更
、風量による変更を可能としている。

そして入口配管温度を読み込み（ステップ（１５））、
圧縮機１が動作していることを確認（ステップ（１６）
）　した後、入口配管温度ｔが各電源周波数、各風量に
応じたｔ８より低くなっていれば（ステップ（１７））
、コンパレータ３０よりＨ出力が出され、マイコン１６
はＰ２．ポートでその信号を受け、除霜運転が開始され
る（ステップ（１８））。

すなわち、Ｐｉ、〜Ｐユ、ポートの出力を変え、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宅
１い、また圧縮機１は除霜運転へ切換λ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、過熱域冷媒ガスの温
度を室内側熱交換器入口配管にて検出し、室内風量によ
る是正、電源周波数による是正を行い、さらに、圧縮機
が一定時間動作してから配管温度を検出する方法をとっ
ているため、圧縮機停止時の配管温度低下時に誤って着
霜と判断することを防止でき、適確な除霜運転を温度検
出１点で行うことができて、構成を非常に簡単にでき、
また冷媒が、暖房を行う熱量を十分に有しているが否か
の判定が室内側熱交換器の入口側で行えるため、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
冷媒の温度は熱交換器の入口部と中間部で差がなく、未
着霜時には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、？７霜に至るまでの温度変
化が大きくとれ。

１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
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。

【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にお
ける配管温度と圧縮機運転停止時の関係を示す特性図、
第６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２５・・・室外側熱交換器、６・・・配管温度
検出素子、１６・・・マイクロコンピュータ、　１９・
・・風量切換スイッチ、２０・・室温設定スイッチ、２
３・・・コンパレータ、２４〜２６．３２・・・設定温
度切換抵抗、２８　、２９・・・設定１ユ度記憶抵抗、
３０・・・コンパレータ。 代理人　　　森　　本　　義　　弘 箪１図 第２図 Δ ／−、・圧縮機 １−４１ｒｒｔａ’ｌＦｌ’ｚｍ器 ４・−減屋器 Ｊ−一室ダ１イ貝リタ’Ｒ’；＜Ｉ９器２・−配引ヱ贋
沙出氷チ ７−−−’ｆｊ幻：ＩＬ風櫻 ！・−タクＬ五刃人中代 第４図 時開 ｉ−５く

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
   霜サイクルに切換える制御装置を、前記圧縮機の運転開
   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Ｔ＿１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、前記圧縮機の
   一時運転停止後再運転開始からの時間を計測する第２の
   時間計測手段と、あらかじめ設定された時間Ｔ＿２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２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を記憶した設定温
   度記憶手段と、電源周波数を入力する周波数入力手段と
   、その周波数が５０Ｈｚか６０Ｈｚかを判定する周波数
   判定手段と、風量を切り換える風量切換手段と、各風量
   および前記周波数判定手段の出力により設定温度を切り
   換える設定温度切換手段と、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境界値
   温度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の比較手段による境界値低下信号により
   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と
   で構成した空気調和機の除霜制御装置。