JPH0437340B2 - - Google Patents

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JPH0437340B2
JPH0437340B2 JP60108373A JP10837385A JPH0437340B2 JP H0437340 B2 JPH0437340 B2 JP H0437340B2 JP 60108373 A JP60108373 A JP 60108373A JP 10837385 A JP10837385 A JP 10837385A JP H0437340 B2 JPH0437340 B2 JP H0437340B2
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JP
Japan
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temperature
heat exchanger
outdoor heat
outside air
humidity
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Seiichi Nakahara
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Saginomiya Seisakusho Inc
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、絞
り装置および室内熱交換器を順次連通してなる空
気熱源式ヒートポンプ形の空気調和機の除霜運転
制御装置に関するものである。
〔従来技術及び発明が解決しようとする問題点〕
冷房運転ばかりでなく、暖房運転も可能なヒー
トポンプ式の冷凍サイクルを構成した空気調和機
が多用されるようになつてきている。
ところで、上記暖房運転においては、室外熱交
換器で冷媒の蒸発作用が行われるため、熱交換器
には空気中の水分が凝縮して付着するようにな
る。この水分は、外気温度の低下により凍結する
と霜になり、熱交換作用を阻害するので、適宜除
霜する必要がある。
この室外熱交換器への着霜を除去するための冷
凍サイクルとして、リバースサイクル式、ホツト
ガスバイパスサイクル式、暖房ぎみデフロストサ
イクル式などがなる。
リバースサイクル式では、暖房運転から除霜運
転に切換えるに当り、四方弁を切換えて冷媒の流
通方向を変え、高圧と低圧とを逆転させる。この
ようにすると、室外熱交換器に高圧ガスが流通
し、この熱で霜が溶融されるようになる。
ホツトガスバイパスサイクル式では、暖房運転
をしながら、除霜を行う方式である。電磁弁を
ONさせて、高温高圧のガスのバイパスサイクル
を作り、除霜する。
暖房ぎみデフロストサイクル式では、流量制御
弁に電磁弁機能をもつた電動弁を用い、除霜時
は、除霜信号によつて弁を全開とし、流量制御弁
を絞り機能(膨張弁)としてでなく、電磁弁とし
て機能させ、液冷媒を移動させる。
上述のように除霜の場合の冷凍サイクルは各種
あるが、そのいずれも何らかの着霜検出手段をも
ち、その信号によつて除霜運転を行つている。
従来、着霜を検出し、除霜運転を開始させるた
めの一方法として、室外熱交換器の配管温度と外
気温度とタイマーとの組合せによつて行うものが
ある。この方法では、室外熱交換器の配管温度と
外気温度とを検出して、所定の外気対室外熱交換
器温度特性を利用して着霜を検出する。所定時間
経過後、外気温で変わる設定温度以上であれば、
暖房運転を続け、設定温度以下になるまで、待機
している。
この方法では、運転開始後、一定時間以内に除
霜することはない他、外気の温度が低くて、着霜
していない場合であつても、温度と時間の要件が
成立すれば、除霜運転を行い、省エネに反し、ま
た快適性を損ねるという問題がある。
その他、特開昭59−46438号公報において提案
されているように、除霜運転開始の判定を、室外
熱交換器の配管温度と外気相対湿度によつて行
い、室外熱交換器の配管温度がある一定温度以下
で、かつ相対湿度が一定値以上のとき、除霜運転
を開始するようにしたものもある。しかし、この
方法では、外気相対湿度がある一定値よりも低く
なつていなければ、除霜終了後に暖房運転を再開
した時、再び除霜運転を開始するため、暖房運転
と除霜運転の繰り返し(ハンチング)運転とな
り、実施困難である。
従つて、着霜の開始から一定時間後に除霜運転
を開始させる方法も考えられるが、この方法では
着霜開始後の状況によつて着霜速度が異なるた
め、常に快適性上及び運転効率上最適な着霜量で
除霜運転を開始することができない。
よつて本発明は、上述した従来の問題点に鑑
み、適切な時点で空気調和機に除霜運転を開始さ
せることにより、快適性及び運転効率の向上を図
つた除霜運転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〕
上記目的を達成するため本発明により成された
除霜運転制御装置は、第1図の基本構成図に示す
ように、室外熱交換器の温度を検知する室外熱交
換器温度検出部1と、外気の湿度を検知する外気
湿度検出部2と、前記室外熱交換器温度検出部に
おいて検知した温度が零度以下でありかつ前記外
気湿度検出部において検知した湿度が所定値以上
であることを判定する判定手段3と、該判定手段
3により温度が零度以下でかつ湿度が所定値以上
であることが判定されたときカウントを行うカウ
ント手段4と、前記検知温度及び検知湿度に基づ
いて前記カウント手段4のカウント速度を決定す
る手段4aとを備え、前記カウント手段4のカウ
ント値により着霜量を知り、その値が所定値にな
つたとき空気調和機の除霜運転を開始するように
したことを特徴としている。
〔作用〕
第2図は或る空気調和機の室外熱交換器につい
て、着霜量が例えば500g付着するまでの、室外
熱交換器温度−運転時間(t)の特性を示したも
ので、外気湿度も変数として考慮してある。
図から判るように、室外熱交換器温度が高い
程、また外気湿度が高い程、着霜速度が早いの
で、一定着霜量に達するまでの時間tは短い。換
言すると、一定着霜量に到達するまでの時間をt
とすれば、tは室外熱交換器温度(TE)、および
外気相対湿度(HA)の関数で表現される。
t=F(TE,HA) 本発明による除霜運転制御装置では、上述のよ
うな現象に鑑み、着霜条件が成り立つていること
を、判定手段3が室外熱交換器温度検出部におい
て検知した温度が零度以下でありかつ外気湿度検
出部において検知した湿度が所定値以上であるこ
とを判定することによつて検出し、この検出によ
つてカウント手段4にカウントを行わせ、そのカ
ウント速度をカウント速度決定手段4aが刻々と
変化する室外熱交換器の温度と外気の湿度に基づ
いて決定している。
従つて、カウント手段4のカウント値は、着霜
の生じない条件では変化せず、また着霜の生じや
すい条件では早く、生じずらい条件では遅く変化
するようになり、着霜量に応じたものとなる。
そして、このカウント値が所定値になつたこと
によつて着霜量が所定量となつたとみなして除霜
運転を開始させているので、常に最適状態での除
霜運転開始が行えるようになつている。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。
第3図は1チツプマイクロコンピユータ
(μCON)10を用いて構成した本発明による除
霜運転制御装置の一実施例を示すブロツク図であ
り、図において、1及び2はそれぞれ室外熱交換
器温度検出部及び外気湿度検出部である。両検出
部1及び2の出力信号は増幅幅11及び12をそ
れぞれ介してアナログ−デジタル(A−D)変換
器13に入力される。A−D変換器13はμCON
10からのサンプリング信号に基づいてその入力
のアナログ信号をデジタル信号に変換して出力
し、これをμCON10の入力にそれぞれ加える。
μCON10は演算処理部(ALU)、ROM、
RAM、入/出力ポートなどを有し、予めROM
に記憶されているプログラムに従つて後述する仕
事を行い、A−D変換器13を制御し、A−D変
換器13からデジタルデータを入力し、該デジタ
ルデータを用いてROMに予め格納してあるデー
タを読出したり、該データについて特定の条件の
もとで判定を行い、かつこれらに基づいて論理演
算処理し、その結果を出力部14に送出する。
出力部14は、TTL、リレー接点などにより
構成され、図示しない空気調和機の制御装置に除
霜開始信号の他除霜終了信号を送出する。
以上の構成により、第4図に示すμCON10が
プログラムに従つて行う仕事のフローチヤートを
参照して動作を説明する。
μCON10は例えば電源の投入によりスタート
後ステツプS1においてイニシヤライズを行い、
その後A−D変換器13に信号を送り、ステツプ
S2において外気湿度検出部2からの外気湿度に
ついてのデータを読み込むと共にステツプS3に
おいて室外熱交換器温度についてのデータを読み
込む。そして、上記読み込んだ両データにより、
ステツプS4においてROM中のタイマー割り込み
周期データテーブルを参照してタイマー割り込み
周期データを取り出し、これを次のステツプS5
においてμCON10中のタイマーレジスタにセツ
トし、このデータによりタイマー割込みルーチン
の実行時点を決定する。
上記ROM中に格納されているタイマー割り込
み周期データテーブルは、一定量の着霜が生じる
までの時間を室外熱交換器温度、外気湿度につい
て示す第2図のグラフから求めた室外熱交換器温
度TE、外気湿度及びタイマー割り込み周期につ
いて示す第5図のグラフにより作成されたもの
で、例えば湿度は60%RH以上、1%RH毎に、
温度TEは0℃以下、1℃毎にそれぞれテーブル
を作つておけば目的を達成することができる。
タイマー割込みルーチンは、第4図bに示すよ
うになつており、データをセツトしたタイマーが
タイムオーバした任意時点で実行され、この実行
の際には第4図aのメインルーチンは中断され
る。サブルーチンの第1のステツプS′1ではステ
ツプS2で読み込んだ外気湿度が60%RH以上であ
るか否かを判定し、判定がNOであれば元のメイ
ンルーチンに戻る。そして、判定がYESであれ
ば続く第2のステツプS′2においてステツプS3で
読み込んだ室外熱交換器温度が0℃以下であるか
否かを判定し、判定がNOであれば元のメインル
ーチンに戻る。そして、判定がYESであれば続
く第3のステツプS′3において、現在空気調和機
が除霜運転中であるか否かを判定し、判定が
YESであればメインルーチンに戻り、NOであれ
ば次の第4のステツプS′4においてカウンタの値
を+1してからメインルーチンに戻る。
上記ステツプS5においてタイマーレジスタに
データがセツトされた後、次のステツプS6に進
み、ここでカウンターがオーバーフローしたか否
かが判定される。このカウンターの容量は上記周
期データテーブルと共に適用する空気調和機の特
性に応じて定められる。
ステツプS6での判定がNOのときにはステツプ
S2に戻り、上記ステツプS2乃至S6が再度実行さ
れ、これが判定がYESとなるまで繰返される。
判定がYESとなると、ステツプS7に進み、ここ
で除霜開始信号を出力部14に送出する。これに
応じて出力部14は空気調和機にその除霜運転を
開始させる信号を出力する。
続いて、ステツプS8においては室外熱交換器
温度TEについてのデータを読み込み、この読み
込んだTEについて除霜終了温度に達したか否か
の判定をステツプS9において行う。このステツ
プS9の判定がNOの間は上記ステツプS7〜S9が繰
返され、判定がYESとなると次のステツプS1
0において除霜終了信号を出力部14に送出し、
空気調和機の除霜運転を停止させる。その後、ス
テツプS11においてカウンタをリセツトし、ステ
ツプS2に戻る。
例えば、μCON10のタイマーの基本クロツク
が1msであるとすると、第5図中の点aのデー
タが読み込まれた場合には、該データに対応する
カウント周期は200μSであるので、タイマー割り
込み周期データテーブル上の数値は例えば3にセ
ツトされ、3個の基本クロツクの計数によりタイ
マー割り込みがかかるようになる。従つて、略
100μS毎にかかるサブルーチンへの割り込み時
に、ステツプS′1、S′2がYESでかつS′3の判定が
NOであればカウンタが+1されることになり、
カウンタの値が所定量、すなわち本実施例では
18000になつたとき、着霜量が所定量に達したと
して除霜運転が開始される。
要するに、カウンタは着霜が進行しているとき
のみ、その着霜の進行速度に応じた周期で計数を
行うようになつているので、その計数値により着
霜量を知ることができるので、カウンタが所定値
になつたことにより着霜量が除霜開始すべき量に
なつたことを知り除霜運転を開始させることがで
きる。
なお、上記例では、カウンタのカウント周期
を、すなわちタイマー割り込み周期を入力データ
の変化に対応させることによつて変えているが、
このような割り込みを使用することなく、例えば
条件成立時にカウンタがカウントアツプする所定
値を入力データに基づいて所定の幅で変化させる
ことによつて行つてもよい。
第6図は第3図におけるA−D変換器13及び
μCON10に代えてデイスクリート回路により構
成した本発明による除霜運転制御装置の他の実施
例を示すブロツク図であり、第3図中のものと同
一の部分には同一符号を付してある。
同図において、20aは電圧−周波数(V−
F)変換器であり、入力に印加される電圧に比例
する周波数のパルス列を発生し、ANDゲート2
0bに送出する。20cは関数発生部であり、増
幅器12より出力される湿度信号、および増幅器
11より出力される温度信号をV−F変換器20
aの入力レベルにマツチングするように変換する
ものである。一定着霜量に達するまでの時間tが
短いということは、変換された周波数が高いとい
うことである。入力印加電圧との関係から見れ
ば、室外熱交換器温度が高い程、また、外気湿度
が高い程周波数が高いので、入力印加電圧も高
い。これを図示すれば、第7図のようになる。V
−F変換器20aが、例えば1KHz/Vの機能を
もつものを用いるならば、第7図中の点aでは
4.68KHz、点bでは2.15KHzで発振する。
コンパレータ20dは、増幅器12より出力さ
れる湿度信号と湿度60%RHに対応する設定基準
電圧を比較し、外気湿度が設定湿度より低けれ
ば、Lレベルを、高ければHレベルをANDゲー
ト20bに送出する。
なお、この60%RHなる基準は、外気湿度が60
%RHより低ければ霜が付着しても成長しないの
で設定された。
同様に、コンパレータ20eは、増幅器11よ
り出力される温度信号と0℃に対応する設定基準
電圧を比較し、室外熱交換器温度が設定温度より
高ければLレベルを、低ければHレベルをAND
ゲート20bに送出する。
ANDゲート20bは、着霜可能な条件下にあ
るとき、即ち、外気湿度が60%RH以上で、かつ
室外熱交換器温度が0℃以下のときのみ、V−F
変換器20aで発生するパルス波形をクロツクと
してカウンタ20fに送出する。
カウンタ20fに、例えば24ステージのリツプ
ル・バイナリー・カウンターを用いれば、224
16777216ケのクロツクパルス入力で、出力が出
る。
例えば第7図の点a(TE=−5℃、85%RHの
とき)の場合、4.68V入力で、4.68KHzの発振と
なり、 1/4.68KHz×16777216≒3585秒≒60分 でオーバーフローとなり、点b(TE=−5℃、75
%RHのとき)の場合、2.15V入力で、2.15KHzの
発振となり、 1/2.15KHz×16777216≒7803秒≒130分 でオーバーフローとなる。
以上の如く、オーバーフローでカウント終了し
た時、次段のラツチ20gをセツトし、出力部14
に信号を送出し、出力部14は、空気調和機に除
霜開始信号を送出する。
コンパレータ20hは、増幅器11より出力さ
れる温度信号と略10℃に対応する設定基準電圧を
比較し、室外熱交換器温度が除霜終了温度より高
くなつた時、Hレベルを出し、低くなつた時はL
レベルを出す。
モノマルチ20iは、コンパレータ20hの立
上り信号を検出して(ポジテイプ・エツジ)、ワ
ンシヨツトパルスを発生する。パワーオンリセツ
ト発生部20jは、電源投入時にワンシヨツトパ
ルスを発生する。ORゲート20kは、上記両ワ
ンシヨツトパルスのORをとり、カウンタ20f
とラツチ20gをリセツトする。これにより、空気
調和機は除霜終了信号を受け取り、除霜サイクル
を終了し、暖房運転に復帰する。
〔効果〕
以上説明したように本発明によれば、室外熱交
換器に着霜現象が生じる暖房運転時に、着霜の発
生とその速度を決定する室外熱交換器温度及び外
気湿度により決まる速度でカウントを行い、この
カウント値によつて着霜量が一定値になつたこと
を検出して除霜運転を行うようにしているので、
擬似着霜を検出してカラ除霜運転を行うことを防
止することができ、快適性及び運転効率の向上を
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による装置の基本構成を示すブ
ロツク図、第2図は一定着霜量に達する時間を室
外熱交換器温度及び外気湿度について示すグラ
フ、第3図は本発明による装置の一実施例を示す
ブロツク図、第4図は第3図の装置の動作を説明
するためのフローチヤート、第5図は第4図の実
施例で使用する特性グラフ、第6図は本発明によ
る装置の他の実施例を示すブロツク図、及び第7
図は第6図の実施例で使用する特性グラフであ
る。 1……室外熱交換器温度検出部、2……外気湿
度検出部、3……判定手段、4……カウント手
段、4a……速度決定手段。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、絞り装置及
    び室内熱交換器を順次連通してなる空気調和器に
    おいて、 室外熱交換器の温度を検知する室外熱交換器温
    度検出部と、 外気の温度を検知する外気湿度検出部と、 前記室外熱交換器温度検出部において検知した
    温度が零度以下でありかつ前記外気湿度検出部に
    おいて検知した湿度が所定値以上であることを判
    定する判定手段と、 該判定手段により温度が零度以下でかつ湿度が
    所定値以上であることが判定されたときカウント
    を行うカウント手段と、 前記検知温度及び検知温度に基づいて前記カウ
    ント手段のカウント速度を決定する手段とを備
    え、 前記カウント手段のカウント値により着霜量を
    知り、その値が所定値になつたとき前記空気調和
    機の除霜運転を開始するようにした ことを特徴とする除霜運転制御装置。
JP60108373A 1985-05-22 1985-05-22 空気調和機の除霜運転制御装置 Granted JPS61268938A (ja)

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