JPH0213742A - 空気調和機の除霜装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野〉 この発明は、空気を吸熱源としてヒートポンプ暖房運転
が行われる空気調和機の除霜装置の改良に関する。

（従来の技術） 圧縮機、四方弁、室内熱交換器、減圧装置及び室外熱交
換器を順次連結された冷媒利用による空気調和機におい
ては、しばしば、外気温度の低下により吸熱側である室
外熱交換器に着霜が生じる。

室外熱交換器への霜の付着は、暖房能力及び暖房効果を
低下させるので、・従来から種々除霜装置が考えられて
いる。

除霜には、まず着霜状況を適確に把握することが必要と
なるが、従来の着霜検出方法には、例えば、■着霜によ
る熱交換器の効率低下おるいは能°力低下を検出する方
法、■霜による熱交換器自体の温度低下を検知する方法
、■霜の発生を直接検出する方法等が考えらる。

ところが、上記■の場合は、効率あるいは能力低下の変
化量が小さく誤検出による無駄な除霜運転が多くなる欠
点−がある。また、インバータエアコンのような能力可
変形等では室温低下などに伴う能力制御による外乱の影
響を受は正確な検出は困難であった。

■の場合は、除霜開始設定範囲に限定がおり、外気温の
単なる低下だけで、あたかも着霜があったかのように誤
検出し、無駄な除霜運転が多くなる欠点があった。

■の場合は、着霜そのものを検出するのに装置が複雑化
し、検出器の経年変化もおり、信頼性が伴わないという
欠点がある。

（発明が解決しようとした課題） 以上のように、従来の空気調和機の除霜装置は、的確な
着霜状況の検知が困難であり、効果的な除霜が行なわれ
なかった。

そこでこの発明は、外乱による影響の少ない方法により
的確に着霜量を把握し、効果的に除霜する空気調和機の
除霜装置を提供することを目的とした。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明の第一は、圧縮機、四方弁、全内熱交換器、減
圧装置及び室外熱交換器を順次連結してなるヒートポン
プ式空気調和機の除霜装置において、前記室外熱交換器
の温度を検出する温度センサと、前記室外熱交換器で熱
交換される空気の露点温度を検出する露点温度センサと
、この露点温度センサ及び前記温度センサからの各温度
情報を導入し除霜回路に除霜制御信号を導出する制御回
路とを具備することを特徴とした。

この発明の第二は、前起第−の発明において、温度セン
サによる室外熱交換器温度をＴｅ、露点温度センサによ
る露点温度番Ｄｐとし、室外熱交換器温度Ｔｅが負で（
Ｄｐ−Ｔｅ）＞Ｏの着霜条件の時、前記室外熱交換器へ
の着霜量Ａを次式で求め、Ａ＝αＸγ （α＝　（Ｄｐ−Ｔｅ）、γは正の定数〉この着霜量Ａ
の積算値がおる設定値に達したとき、前記制御回路から
除霜制御信号を導出することを特徴とした。

この発明の第三は、前記第一の発明において、温度セン
サによる室外熱交換器温度をＴｅ、露点温度センサによ
る露点温度をＤＤとし、室外熱交換器温度Ｔｅが負で（
Ｄｐ−Ｔｅ）＞Ｑの着霜条件の時、前記室外熱交換器へ
の着Ｎ量Ｂを次式で求め、 Ｂ＝β×γ （β＝　（Ｄｐ−Ｔｅ）／　（ε−ｒｅ）、　７は正の
定数、εは正の定数〉 この着霜量Ｂの積算値がある設定値に達したとき、前記
制御回路から除霜制御信号を導出することを特徴とした
。

（作　用） 第一の発明は、室外熱交換器の温度情報と室外熱交換器
で熱交換される空気の露点温度情報とによって除霜制御
信号を得て、除霜するようにしたものである。交換器の
温度や空気の露点温度という２次的な情報から容易にし
かも比較的外乱の影響を受けることなく正確かつ安定し
た状態を検知できる。従って、この両信号から除霜制御
信号を導出するので、より的確な除霜運転が可能となる
。

第二の発明は、前記第一の発明において、着霜現象は室
外熱交換器の温度が一般にＯ′Ｃ以下の時はじめて着霜
すること。また、着霜量は露点温度（Ｄｐ）と交換器温
度（Ｔｅ）との差αにほぼ比例することに着目してなさ
れたものでおる。即ち、Ｔｅ＜Ｏ’ｃ。

α−（Ｄｐ−Ｔｅ）＞Ｏの条件を満足した時、着霜量Ａ
を次式で求め、 Ａ＝α×γ （α＝　（Ｄｐ−細）、γは正の定数）この着霜＠Ａの
積算値がおる設定値に達したとぎ、除霜開始に適した着
霜量に至ったとして前記制御回路から除霜制御信号を導
出するものでおる。

第三の発明は、前記第一の発明において、前述のように
＠霜現象は室外熱交換器の温度が０℃以下のときはじめ
て着霜すること。また、着霜量は露点温度（Ｄｐ）と検
知温度（Ｔｅ）との差に比例し、着霜速度は検知温度（
Ｔｅ）レベルに比例することに着目してなされたもので
ある。即ち、Ｔｅ＜０℃、　（ＤＤ−侘）＞Ｑの着霜条
件の時１、室外熱交換器への着霜量Ｂを次式で求め、 Ｂ＝β×γ （β＝　（Ｄｐ−Ｔｅ）／　（，５−Ｔｅ）、　Ｔは正
の定数、εは正の定数） この着霜量Ｂの積算値がある設定値に達したとき、制御
回路から除霜制御信号を導出することによって、着霜量
と着霜速度に応じた的確な除霜を行うものである。

（実施例） 以下、この発明による空気調和機の除霜装置の実施例を
第１図ないし第４図を参照して詳細に説明する。第１図
はこの発明装置の実施例を示す回路構成図である。

即ち、室外ユニット（１）側は、圧縮ＩＮ（１１）、四
方弁（１２）を介して室外熱交換器（１３）に接続構成
され、前記四方弁（１２）には制御回路（１４）が接続
される。また、前記室外熱交換器（１３）と室内ユニツ
１〜（２）との間には、減圧装置である絞り部（１５）
が接続される。

また、室外熱交換器（１３）には、言わばその交換器の
代表温度を検出する温度センサ（１６）が、また、同じ
く室外熱交換器（１３）熱交通過前の空気露点温度を検
出する露点温度センサ（１７）が夫々設けられ前記制御
回路（１４）の論理演算回路（１４１）に接続される。

制御回路（１４）は前記温度センサ及び露点温度センサ
からの両信号を導入し、論理演算を行う前記論理演算回
路（１４１）と、この論理演算回路（１４１）からの信
号によって起動し、積算を行う積算回路（１４２）と、
この積算回路（１４２）からの信号を受は前記四方弁（
１２）に除霜制御信号を供給する制御動作回路（１４３
）とで構成さ°れる。

他方、室内ユニット（２）側には、室内熱交換器（２１
）を備え、室外ユニットと図示のように接続構成される
。

この実施例における発明装置は、以下説明する２つの主
要着霜条件に着目して、除霜運転を開始する。

即ち、第１の条件は、次の環条に着眼して設定した。即
ち、室外熱交換器（１３）において空気から熱を奪うと
きの総熱量は、一般に空気そのものの顕然と空気中に含
む水蒸気の持つ潜熱との和でおり、その潜熱を奪われた
水蒸気が固化し水分となり交換器（１３）に付着する。

また、交換器（１３）の温度より露点温度が高い場合の
み、潜熱吸熱により交換器（１３）へ水分が付着するこ
とでおる。

そこで、交換器（１３）に付着された水分は交換器温度
Ｔｅが０℃以下の場合、霜となる条件でおる。

第２の条件は、交換器（１３）への着霜量は、前記露点
温度（Ｄｐ）と交換器の温度（Ｔｅ）とのｕ（Ｄｐ−Ｔ
ｅ）（ここでは、温度差αと称する）にほぼ比例するこ
とである。

従って、この実施例では、更に第２図に示したフォロー
チャートを参照して、以下説明すると、まず、制御回路
（１４）の演算回路（１４１）では前記露点温度（Ｏｐ
）及び交換器の温度（Ｔｅ）の検出（ステップ（イ））
に基づく情報を導入し、Ｔ　ｅ　＜　Ｏ′Ｃが否かを判
定する（ステップ（ロ））。Ｔｅ＞Ｏ’ｃの場合は再度
Ｄｐ、　Ｔｅの検出を行い、Ｔｅ＜Ｏ″Ｃの場合は、前
記演算回路（１４１）で温度差α＝Ｄｐ−Ｔｅ　＠算出
する（ステップ（ハ））とともに、α〉Ｏ否かを判定す
る（ステップ（ニ））。

次に、αくＯの場合は、再度Ｄｐ、　Ｔｅの検出を行い
、α〉０の場合は、同じく演算回路（１４１）で着霜量
Ａ＝γＸα（但し、γは正の比例定数）を算出する（ス
テップ（ホ））。

積算回路（１４２）は着霜量Ａを積算しくステップ（へ
））、一定数に到達したとき（ステップ（ト））、除霜
開始信号（ステップ（チ））として制御動作回路（１４
３）に供給する。積算回路（１４２）での積算値が一定
数に達しない場合は、再度Ｄｐ、　Ｔｅを検出する。

制御動作回路（１４３）は一定数の積算信号を受け、除
霜回路即ち例えば四方弁（１２）に冷凍回路を逆サイク
ルに反転して除霜運転するよう制御信号を供給する。

従って、積算回路（１４２）は温度差αに比例した着霜
量Ａ（＝γ×α）（但し、γは正の定数）を積算し、そ
の所定数に達したときに、除霜開始に適した着霜量に至
ったとの予測に基づき的確な除霜運転が行われる。

この発明装置の実施例は、上記のように構成され、交換
器の温度（Ｔｅ）と２次的情報でおる露点温度（Ｄｐ）
というそれ自体他の外乱の影響を受は難く、簡易な構成
で常に的確で安定した物理皐測定値必るいは検出値をも
とに、除霜制御信号を導出するものでおり、ムダのない
除霜運転が可能である。

また、全体システムも簡易化され、装置の信頼性も向上
し、保守も容易となる。

なお、露点湿度（Ｄｐ）は直接に露点温度センサから１
ｑることをせず、例えば空気温度と湿度情報をもとに算
出しても良い。

この発明装置の他の実施例を第１図及び第３図乃至第４
図を参照して、以下詳細に説明する。

この他の実施例では、前記第１図に示す回路構成で、前
記実施例と同一の動作については詳細な説明を省略し、
相違する動作について特に説明する。

即ち、この実施例では、前記実施例におりる前記２つの
着霜の条件に更に第３の着霜条件を加えたものである。

第３の着霜条件は、交換器（１３）への着霜開始後の霜
の成長速度、即ち、積電速度を考慮して積算回路（１４
２）で着Ｍ量を積算する。この積電条件の考え方につい
て第３図を参照し説明する。

第３図は交換器（１３）による吸熱状態を空気線図上に
表したもので、横軸に温度を縦軸に絶対湿度をとり完全
飽和曲線を描いである。第３図に示す通り、説明上、露
点温度（Ｄｐ）と交換器温度（Ｔｅ）との温度差αが一
定である２つの互いに異なる条件を考え、暖房運転にお
ける吸込み空気の外気湿度条件が夫々ＡＩ、Ａ２におる
とした。

着霜条件となるＤｐ＞Ｔｅを満足し、しかもその温度差
αが同一であるときの、前記両者の潜熱分に相当する水
分は、絶対湿度軸上で夫々Ｘｉ、’Ｘ２となるから、＠
霜量も実はＸｌ、Ｘ２の大ぎざにほぼ夫々比例する。こ
れは完全飽和曲線の非直線特性によるもので、温度レベ
ルが高くなるにつれて勾配が急になることによる。

このことから、室外熱交換器（１３）における着霜速度
は、温度差αが仮に一定でも、そのときの温度、即ち交
換器温度Ｔｅ（あるいは露点温度Ｄｐ）によって相違す
るので、これを第３の条件として考え、着霜速度に応じ
た積算か積算回路（１４２）で行われる。即も、例えば
着霜速度が早ければ積算量が急速に増すので、早目に除
霜運転を開始せしめるという、着霜状況に更に的確に応
じた除霜運転が可能となる。

具体的に、第１図と、第４図に示すフォローチャートを
参照しこの他の実施例の動作を以下説明する。

まず、制御回路（１４）の演算回路（１４１）では露点
温度（Ｄｐ）及び交換器の温度（Ｔｅ）の検出（ステッ
プ（ａ））に基づく情報を導入し、Ｔｅ＜０℃か否かを
判定する（ステップ（ｂ））。Ｔｅ＞０℃の場合は再ｆ
ｉＤｐ、Ｔｅの検出を行い、Ｔ　ｅ　＜　Ｏ′Ｃの場合
は、前記演算回路（１４１）でβ＝（Ｄｐ−Ｔｅ）／（
ａ−Ｔｅ）を算出する（ステップ（Ｃ））。但し、εは
ある正の係数とした。

そこで、β〉Ｏか否かを判定しくステップ（ｄ））、同
じく演算回路（１４１）でβくＯの場合は更に例えばＴ
ｅ＜−３０’Ｑか否かを判定する（ステップ（ｅ））。

β〉Ｏの場合は、前記実施例と同様に演算回路（１４１
）で着Ｎ量Ｂ＝γ×βを算出する（ステップ（ｆ））。

着霜量Ｂは積算回路（１４２）に供給されて積算され（
ステップ（ｇ））、一定数に達したとき（ステップ（ｈ
））、除霜開始信号（ステップ（ｉ））として制御動作
回路（１４３）に供給する。前記積算回路（１４２）の
計数が一定数に達しない場合は、ステップ（ｅ）に移り
Ｔｅ＜−３０’Ｃか否か判定され、その条件が満足した
とぎはステップ（ｉ）にて、制御動作回路（１４３）か
ら除霜開始制御信号が導出される。

この実施例では、上記のように動作するので、着霜量と
着霜速度とによって、除霜開始時間が制御されるので、
更に的確な除霜運転を行い得るもので必る。

なお、ステップ（ｅ）において、Ｔｅが一３０°Ｃ以下
か否かを判定する回路構成を明確には表していないが、
積算回路（１４２）での積純値が一定数に達しない場合
は、演算回路（１４１）でＴｅ＜−３０°Ｃか否かを判
定し、満足する場合は直接制御動作回路（１４３）に信
号を供給するように構成できる。

また、ステップ（ｅ）は外気温度が一３０°Ｃ以下の場
合、強制的に除霜運転を行わせるもので、勿論温度は任
意に設定可能でおる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明による空気調和機の除霜装置は
、確実で安定した検知情報、即ち、交換器温度情報及び
露点温度情報に基づく除霜開始設定時間を決定するので
、除霜開始に適した着霜量に至ったとぎに的確に除霜が
開始され、実用に際して得られる効果大である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による空気調和機の除霜装置の実施例
を示す構成略図、第２図は第１図に示す装置における一
実施例の動作を説明するフォローチャート、第３図は同
じく第１図に示す装置にあける他の実施例の動作を説明
するための空気線図。 第４図は第３図に示す他の実施例における動作を説明す
るフォローチャートである。 （１）・・・室外ユニット （１１）・・・圧縮機 （１２）・・・四方弁 （１３）・・・室外熱交換器 （１４）・・・制御回路 （１５）・・・絞り弁 （２）・・・室内ユニツｌ〜 代理人　弁理士　大　胡　典　夫 ＠　　１　　図 第　杢　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機、四方弁、室内熱交換器、減圧装置及び室
   外熱交換器を順次連結してなるヒートポンプ式空気調和
   機の除霜装置において、前記室外熱交換器の温度を検出
   する温度センサと、前記室外熱交換器で熱交換される空
   気の露点温度を検出する露点温度センサと、この露点温
   度センサ及び前記温度センサからの各温度情報を導入し
   除霜回路に除霜制御信号を導出する制御回路とを具備す
   る空気調和機の除霜装置。
2. （２）温度センサによる室外熱交換器温度をＴｅ、露点
   温度センサによる露点温度をＤｐとし、室外熱交換器温
   度Ｔｅが負で（Ｄｐ−Ｔｅ）＞０の着霜条件の時、前記
   室外熱交換器への着霜量Ａを次式で求め、Ａ＝α×γ （α＝（Ｄｐ−Ｔｅ）、γは正の定数） この着霜量Ａの積算値がある設定値に達したとき、前記
   制御回路から除霜制御信号を導出することを特徴とした
   請求項１記載の空気調和機の除霜装置。
3. （３）温度センサによる室外熱交換器温度をＴｅ、露点
   温度センサによる露点温度をＤｐとし、室外熱交換器温
   度Ｔｅが負で（Ｄｐ−Ｔｅ）＞０の着霜条件の時、前記
   室外熱交換器への着霜量Ｂを次式で求め、Ｂ＝β×γ （β＝（Ｄｐ−Ｔｅ）／（ε−Ｔｅ）、γは正の定数、
   εは正の定数） この着霜量Ｂの積算値がある設定値に達したとき、前記
   制御回路から除霜制御信号を導出することを特徴とした
   請求項１記載の空気調和機の除霜装置。