JPH0689921B2 - 空気調和機の除霜制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はヒートポンプ式空気調和機に係り、更に詳し
くは暖房運転時における室外熱交換器に着霜した場合に
のみ、除霜機能を働かせるようにしたヒートポンプ式空
調和機の除霜制御方法に関するものである。

［従来例］ 従来、この種のヒートポンプ式空気調和機においては、
暖房運転中に外気温度が低くなり、室外熱交換器に着霜
が生じると、その室外熱交換器の効率低下を招き、暖房
能力を低下させる原因になるため、その除霜機能を定期
的に働かせるようになっている。

その除霜の方法としては、一般に冷凍サイクルの四方弁
を切り替え（反転し）、冷媒の流れ方向を逆として、除
霜を行なうようにしている。この除霜に際しては、室外
熱熱交換器の着霜を検出する必要があり、その一例とし
て、例えば室内熱交換器の温度（Tc;冷媒温度に対応）
を検出するとともに、その温度（Tc）が低下し、かつ、
その低下が所定時間続くことを条件とし、その室外熱交
換器の着霜を検出していた。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記ヒートポンプ式空気調和機の暖房運転時
においては、室外熱交換器にに着霜が生じると、その室
外熱交換器の能力が低下することから、当然外気からの
吸熱量（Qe（kcal/w）が減少する。一方、このヒートポ
ンプ式空調和機における室内熱交換器からの放熱量（Qc
（kcal/w）は次式で表すことができる。

Qc＝Qe＋Ａ・Wc ……（１） なお、Ａ・Wcは圧縮機（コンプレッセ）の仕事量（kcal
/w）である。

そこで、室外熱交換器の着霜状況を判断するようには、
上記（１）式より室内熱交換器の放熱量（Qc）の低下を
検出すればよい。また、この室内熱交換器の放熱量（QQ
c）は、次式で表すことができる。

Qc＝Kc（Tc−Ta） ……（２） なお、Kcは熱貫流率（kcal/h℃）、Taは室内熱交換器の
吸入空気温度（℃）、Tcは室内熱交換器の冷媒温度
（℃）である。

また、空気調和機の熱交換器仕様が一定で、その風量が
一定であれば、熱貫流率Kc一定となるため、上記（２）
式より放熱量（Qc）の減少は温度差（Tc−Ta）の減少と
いうことになる。したがって、その温度差（Tc−Ta）の
減少状況を検出すれば、上記室外熱交換器の着霜を検出
することができる。

しかしながら、従来例で説明したように、その室外熱交
換器の着霜は、室内熱交換器の温度（冷媒温度;Tc）の
低下を検出し、その低下により着霜を判断しているが、
上述したように（Tc−Ta）の減少によってもその着霜を
判断することができる。

ところが、上記室内熱交換器の温度（冷媒温度;Tc）の
低下を検出し、室外熱交換器の除霜を行なう除霜制御方
法にあっては、上記（Tc−Ta）の減少を考慮にいれてい
ないため、以下の問題点があった。

当該ヒートポンプ式空気調和機と併用している他の暖房
機、例えば石油暖房機を停止したり、窓を開けて、外気
を入れた場合、室内熱交換器の吸入空気温度（Ta）の低
下により、室内熱交換器の温度Tcが影響を受け、低下す
るため、室外熱交換器に着霜が生じてなくても、上記除
霜が行われることがあった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、その目
的は暖房運転時に、室外熱交換器の着霜を確実に検出す
ることができるようにした空気調和機の除霜制御方法を
提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、この発明は圧縮機、熱交換
器および四方弁を含む冷凍ササイクルを有し、暖房運転
時に室外熱交換器の着霜を除去するための除霜機能を有
するヒートポンプ式空気調和機において、室内熱交換器
の吸入空気温度（Ta）を検出する室内温度センサと、室
内熱交換器の冷媒温度（Tc）を検出する熱交換器温度セ
ンサと、上記暖房の運転時間（t₁）を積算する積算タイ
マと、所定時間（t₂）のタイマと、上記検出温度より
（Tc−Ta）を算出する演算手段とを有し、上記積算タイ
マが所定時間（t₁）を経過した後において、上記算出温
度（Tc−Ta）が上記所定時間（t₂）後に減少し、かつ、
上記検出温度（Tc）が低下している場合には、上記除霜
機能を働かせるようにしたことを要旨とする。

［作用］ 上記構成としたので、上記室内温度センサおよび熱交換
器温度センサによる検出温度（Ta），（Tc）より、上記
演算手段（制御部９）にて（Tc−Ta）が算出される。そ
して、それら検出温度（Tc）の低下および算出温度（Tc
−Ta）の減少が前記タイマの所定時間（t₁）に起こって
いるか否かの判断が行われる。すなわち、算出温度差
（Tc−Ta）が減少し、かつ、検出温度（Tc）が低下して
いる場合、室外熱交換器に着霜が生じていると見なさ
れ、除霜機能が働くことになる。

このように、室外熱交換器の着霜検出に際し、室内熱交
換器の温度変化だけでなく、その室内熱交換器の温度と
この室内熱交換器の投入空気温度との差の変化を加味す
るるようにしたので、誤った着霜検出が極めて少なくす
ることができる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、このヒートポンプ式空気調和機には、
室内熱交換器の吸入空気温度（Ta）を検出する室内温度
センサ１と、その室内熱交換器の冷媒温度（Tc）を検出
する熱換温度センサ２と、冷凍サイクルを構成する四方
弁３および圧縮機４と、冷風／温風を室内に循環させる
ための室内ファン５と、室外熱交換器における熱交換を
補助する室外ファン６と、リモコン７からのリモコン信
号を受光する受光部８と、そのリモコン信号、上記室内
温度センサ１および熱交換器温度センサ２の検出温度に
応じ、前記冷凍サイクル、室内ファン５および室外ファ
ン６を制御する制御部（CPU;マイクロコンピュータ）９
が備えられている。また、その制御部９には、上記制御
のプログラム等が記憶されているメモリのROM9aと、上
記検出温度やリモコン信号による制御データ等が記憶さ
れるメモリRAM9bと、少なくとも暖房時の運転時間（圧
縮機４の動作時間）を積算する運転時間積算タイマ9c
と、所定時間のタイマ9dが内蔵されている。なお、それ
らのOM9a、RAM9b、運転時間積算タイマ9cおよびタイマ9
dはその制御部９とディスクリートであってもよい。

次に、上記構成のヒートポンプ式空気調和機に適用され
る除霜制御方法を第２図のフローチャートに基づいて説
明する。なお、リモコン７の操作等により、その空気調
和機が暖房運転とされ、冷凍サイクルにより冷媒が圧縮
機４⇒四方弁３⇒室内熱交換器⇒電子制御膨張弁⇒室外
熱交換器⇒四方弁３⇒圧縮機４の順に流れているものと
する。また、その暖房運転時に、除霜機能が働くと、四
方弁３が反転され、冷媒は圧縮機４⇒四方弁３⇒室外熱
交換器⇒電子制御御膨張弁⇒室内熱交換器⇒四方弁３⇒
圧縮機４の順に流れるものとする。

まず、制御部９にて、運転時間積算タイマ9cが所定時間
t₁（例えば40分）経過しているか否かの判断が行われる
（ステップST1）。所定時間t₁経過したとき、つまり暖
房運転時に室外熱交換器に着霜が生じるものと推定され
る最小限の時間が経過したとき、室内温度センサ１およ
び熱交換器２により検出温度Ta、Tcを得るとともに、そ
れら検出温度の差（Tc−Ta）の演算処理が行われる（ス
トップST2）。続いて、それら検出温度Ta、温度差（Tc
−Ta）が得られると、所定時間t₂（例えば３分）のタイ
マ9dが作動され、その所定時間t₂が経過した否かの判断
が行われる（ステップST3）。

さらに、その所定時間t₂経過後に、ステップST4に進む
が、最初はタイマ9dをリセットするステップST5を介
し、ステップST2,ST3が再度繰り返される。そして、上
記温度差（Tc−Ta）が前回と比較して所定値T₁（例えば
−１〜−2deg.）減少したか否かの判断が行われる。そ
の温度差（Tc−Ta）が所定値T₁以上減少しているときに
は、上記検出温度Tcが所定値T₂低下したか否かの判断が
行われる（ステップST6）。

続いて、上記検出温度Tcが所定値T₂低下している場合、
上記ステップ同様に室内温度センサ１および熱交換器２
により検出温度Ta、Tcを得るとともに、それら検出温度
の差（Tc−Ta）の演算処理が行われる。さらに、それら
検出温度Tcの低下と検出温度の差（Tc−Ta）が連続して
減少している否かの判断が行われる。（ステップST
7）。上記条件が満足されたとき、ステップST8,ST9にて
除霜制御が行われる。すなわち、四方弁３が反転され、
室内ファン５および室外ファン６が停止される。そし
て、室外熱交換器の除霜が完了すると、除霜解除の検知
が行われ、このルーチンが終了される。

一方、ステップST4において、温度差（Tc−Ta）が所定
値T₁以上低下していない場合、まだ室外熱交換器に着霜
が生じてなと判断され、タイマ9dのリセットがが行わ
れ、（ステップST5）、ステップST2に戻る。

また、ステップST6において、上記温度差（Tc−Ta）が
減少している場合であっても、検出温度Tcが所定値以下
に低下していない場合、上記同様室外熱交換器に着霜が
生じてないと判断し、ステップ５に進む。

さらに、ステップST7において、温度差（Tc−Ta）が連
続して減少し、かつ、検出温度Tcが低下し続けていない
場合、つまり室外熱交換器に着霜が生じる十分かつ必要
な条件を満足しない場合、上記同様室外熱交換器に着霜
が生じていないと判断し、ステップST5に進む。

このように、温度差（Tc−Ta）が所定時間t₂に所定値T₁
以上減少し、しかも２回連続して低下し、かつ、検出温
度Tcが連続して低下し続けた場合、室外熱交換器の着霜
が生じたものと見なしている。つまり、室外熱交換器の
着霜検出をより正確に行なうことができ、無駄な除霜制
御を防止し、除霜制御による室内環境の悪化（室温の低
下等）を少なくすることができ、室内の環境を向上させ
ることにもなる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明のヒートポンプ式空気調
和機の除霜制御方法によれば、室内熱交換器の吸入空気
温度（Ta）を検出する室内温度センサと、室内熱交換器
の冷媒温度（Tc）を検出する熱交換器温度センサと、暖
房の運転時間（t₁）を積算する積算タイマと、所定時間
（t₂）のタイマと、前記検出温度より（Tc−Ta）を算出
する演算手段とを有し、上記積算タイマが所定時間
（t₁）を経過した後において、上記算出温度（Tc−Ta）
が上記所定時間（t₂）の間に減少し、かつ、前記検出温
度（Tc）が低下している場合には、除霜機能を働かせる
ようにしたので、室外熱交換器の着霜をより確実に検出
することができ、誤った除霜や無駄な除霜をなくすこと
ができ、また除霜動作による室内環境の悪化をなくすが
でき、室内環境を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示し、除霜制御方法が提
供されるヒートポンプ式空気調和機の概略的ブロック
図、第２図は上記除霜制御方法を説明するための動作フ
ローチャート図である。 図中、１は室内温度センサ（室内熱交換器の吸入空気温
度の検出用）、２は熱交換器温度センサ（室内熱交換器
の冷媒温度の検出用）、３は四方弁、４は圧縮機、５は
室内ファン、６は室外ファン、９は制御部（CPU;マイク
ロコンピュータ）、9aはROM、9bはRAM、9cは運転時間積
算タイマ、9dはタイマである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、熱交換器および四方弁を含む冷凍
   サイクルを有し、暖房運転時に室外熱交換器の着霜を除
   去するための除霜機能を有するヒートポンプ式空気調和
   機において、 室内熱交換器の吸入空気温度（Ta）を検出する室内温度
   センサと、 室内熱交換器の冷媒温度（Tc）を検出する熱交換器温度
   センサと、 前記暖房の運転時間（t₁）を積算する積算タイマと、 所定時間（t₂）のタイマと、 前記検出温度より（Tc−Ta）を算出する演算手段とを有
   し、 前記積算タイマが所定時間（t₁）を経過した後におい
   て、前記算出温度（Tc−Ta）が前記所定時間（t₂）後に
   減少し、かつ、前記検出温度（Tc）が低下している場合
   には、前記除霜機能を働かせるようにしたことを特徴と
   する空気調和機の除霜制御方法。
2. 【請求項２】前記所定時間（t₂）に算出される温度（Tc
   −Ta）が連続して減少し、かつ、前記検出温度（Tc）が
   低下している場合に前記除霜機能を働かせるようにした
   請求項（１）記載の空気調和機の除霜制御方法。