JPH0566497B2 - - Google Patents

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、かかる従来の構成は、温度検出
素子が複数必要となり、自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。

また近年、マイクロコンピユータにて複雑な信
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つて
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。

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、上記従来の問題点に鑑み、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を暖房サイクルから除
霜サイクルに制御する制御装置を、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
め設定された時間を記憶している設定時間記憶手
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を記憶した設定温度記憶
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２の比較手段
と、電源電流を検出する電流検出手段と、暖房サ
イクルを除霜サイクルに切換える境界値電流を記
憶した設定電流記憶手段と、前記電流検出手段に
より検出した電流が、前記設定電流記憶手段に記
憶された境界値電流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の比較手段
による設定時間経過信号と前記第２の比較手段に
よる境界値低下信号或いは前記第１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より構
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、その所定時
間経過後において温度検出手段の検出温度或いは
電流検出手段の検出電流により、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６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つている。

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によつ
て室外ユニツト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７、さらに配管
温度検出素子６、電源電流を検出する電流検出素
子９、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ユータ（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、室内ユニツト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。同図において、マイコン１１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１
２、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１４を介して
温度検出手段である配管温度検出素子６（例えば
配管サーミスタあるいは熱電対素子等）と必要に
応じて抵抗値が変えられる温度設定用抵抗１５，
１６，１７と、コンパレータ１８を介して電流検
出手段である電流検出素子９（例えば電流変成
器）と電流値を電圧値に変換する電流−電圧変換
回路２１と必要に応じて抵抗値が変えられる電流
設定用抵抗１９，２０が接続されている。また出
力側には、スイツチ用トランジスタTR₁〜TR₄を
介して駆動手段である四方切換弁コイルを駆動す
るリレーR₁、室内送風機７を駆動するリレーR₂、
室外送風機８を駆動するリレーR₃、圧縮機１を
駆動するリレーR₄が接続されている。

ここで、第３図の構成と第１図の構成を対比す
ると、配管温度検出素子６および抵抗１５は第１
図の温度検出手段に相当し、コンパレータ１４は
第１図の第２の比較手段に相当し、抵抗１６，１
７と配管温度検出素子６によつて作られる電圧は
第１図の設定温度記憶手段の信号に相当し、電流
検出素子９及び電流電圧変換回路２１は第１図の
電流検出手段に相当し、コンパレータ１８は第１
図の第３の比較手段に相当し、抵抗１９，２０に
よつ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、記憶部１２を含むマイコン１１
は第１図の設定時間記憶手段、時間計測手段、第
１の比較手段、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１３は判定手段、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。（ただし配管による熱損） Td＝Ts・（Pd／Ps）ｎ−１／ｎ したがつて、室外側熱交換器５が未着霜時は吸
入冷媒温度Tsが高く、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等での熱損失に
より所定温度低下した温度である。したがつて第
４図に示したように、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。また、空気調和
機の電源電流は、概ね、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。

しかし、空気調和機の冷凍サイクルに於ける冷
媒量が減少した場合には相対的に低い電流値とな
る傾向がある。すなわち、入口配管温度ｔが設定
配管温度t₁以下になるか、或いは電流値Ｉが設定
電流I₁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ｔ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、又は電流値にて適確な除霜運転の判断を行
うことができる。

次に冷凍サイクル内の冷媒量が、不足した場合
及び、長期間使用により徐々に洩れた場合の挙動
につき、第６図を用いて説明する。

以上の説明に基づき、第３図に示す制御回路は
第５図に示すフローチヤートの内容の制御を行
う。

定常の冷媒量に対して、冷媒量が不足すると、
公知のごとく冷凍サイクル内での冷媒循環量が減
少することとなり、圧縮機から吐出される冷媒の
温度は上昇し、又同様に吸入冷媒温度が上昇す
る。一方、当然冷凍サイクルでは圧力が低下する
こととなり、蒸発器での冷媒温度も圧力低下に伴
つて下降することとなり、外気との熱交換により
暖房運転時は定常の冷媒量運転時より着霜が進む
こととなる。一方運転電流は冷媒循環量が減少す
ることにより、高圧が下がりかつ高圧と低圧の圧
力差が小さくなり圧縮機の仕事量が減少すること
となり、定常運転に比較し減少する。

従つて圧縮機１の吸入冷媒温度Ts、室内側熱
交換器の入口配管温度ｔ、電源電流値Ｉは、第４
図の状態と比較してそれぞれ、上昇、上昇、低下
傾向となる。

従つて除霜開始判定条件が、室内側熱交換器の
入口配管温度ｔの値のみであると、冷媒量不足の
場合は、着霜が進行しても除霜動作に入らないこ
ととなる。

ここで電源電流値Ｉの判定点I₁を適切に設定す
ることにより、このような場合にも適切な除霜動
作を行うことができる。

すなわち、第５図のステツプ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ツトされる（ステツプ
２）。このタイマーカウントセツトは、暖房運転
開始からＴ時間（例えば１時間）暖房運転を確保
するためのもので、例えば強制的にＴ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ツトされると、ス
テツプ３でＴ時間経過が判定される。Ｔ時間経過
するまでは暖房運転が継続される。

そしてＴ時間が経過するとステツプ４へ移り、
配管温度検出素子６による配管温度ｔの読み込み
が行われ、ステツプ５に移つて配管温度ｔが設定
配管温度t₁よりも低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１４が判定する。

ステツプ５において配管温度ｔが設定温度t₁よ
りも高い場合にはステツプ６に移つて電流値Ｉが
設定電流値I₁よりも低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１８が判定す
る。

そしてステツプ５又はステツプ７の条件が満足
されるとステツプ８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TR₁，
TR₂，TR₃，TR₄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
も従来より周知の如く、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つて行う
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、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
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、上記した構
成により、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、また電源電流を検出し、
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点又は電流検出１点で行うことが
でき、構成が非常に簡単であり、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。また冷凍サイクルの冷媒が不足している場
合は電流により適確な除霜を行うことができる。
すなわち、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と入口冷媒温度と電源
電流との比例関係に着眼し、入口側の冷媒温度及
び電源電流を検出することによつて、未着霜から
着霜に至るまでの温度変化及び電流変化が大きく
とれ、各１点の温度検出及び電源電流検出で限界
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
で表現したブロツク図、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ヤート、
第６図は上記除霜制御装置における冷媒量不足の
場合の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、１
１……マイクロコンピユータ、１２……記憶部、
１３……駆動信号発生手段、１４，１８……コン
パレータ、１５，１６，１７……温度設定用抵
抗、１９，２０……電流設定用抵抗、２１……電
流電圧変換回路、Ａ……室外ユニツト、Ｂ……室
内ユニツト。

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、さらに前記セイクル切換手段を暖房サイク
   ルから除霜サイクルの切換える制御装置を、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を記憶している設定時
   間記憶手段と、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う
   ち過熱域冷媒ガスが流れる部分の温度を検出する
   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、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２の比較手段と、
   電源電流を検出する電流検出手段と、暖房サイク
   ルを除霜サイクルに切換える境界値電流を記憶し
   た設定電流記憶手段と、前記電流検出手段により
   検出した電流が、前記設定電流記憶手段に記憶さ
   れた境界値電流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の比較手段によ
   る設定時間経過信号と前記第２の比較手段による
   境界値低下信号或は前記第１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より構成した
   空気調和機の除霜制御装置。