JPS61268938A - 空気調和機の除霜運転制御装置 - 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、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。

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
うになってきている。

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＠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、ホットガスバイパスサ
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。

ホッ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
弁機能をもった電動弁を用い、除霜時は、除霜信号によ
って弁を全開とし、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
よって除霜運転を行っている。

〔従来技術及び発明が解決しようとする問題点〕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
組合せによって行うものがある。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
であっても、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号公報において促案さ
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温度によって行い、室外熱交換器
の配管温度がある一定温度以下で、かつ相対温度が一定
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、着霜の開始により除霜運転
を開始するため、暖房運転と除霜運転の繰り返しくハン
チング）運転となり、実施困難である。

従って、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
況によっ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。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述した従来の問題点に鑑み、適切な時点で除
霜開始信号を空気調和機に送出することにより、快適性
および運転効率の向上を図った除霜運転制御装置を提供
しようとするものである。

このために成された除霜運転制御装置は、基本構成を示
す第１図に見られる如く、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ｌと、外気の湿度を検知する
外気湿度検出部２と、前記室外熱交換器検出部１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２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
下でかつ室が所定値以上であることが判定されたとき、
このときの検知温度及び検知湿度に対して予め定められ
た速度でカウントを行うカウント手段４と備え、該カウ
ント手段によるカウント値が所定値になったとき除霜運
転を開始するようになしたことを特徴とする。

〔作　用〕

第２図は成る空気調和機の室外熱交換器について、着霜
量が例えば１　ｋｇ付着するまでの、室外熱交換器温度
−運転時間（１）の特性を示したもので、外気湿度も変
数として考慮しである。

図から判るように、室外熱交換器温度が低い程、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　ｓ　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、着霜条件が成り立っているときに、刻々と変化
する室外熱交換器の温度と外気の・湿度に対して定めら
れた速度でカウントを行い、カウント値が所定値に達し
たとき、着霜量が所定量となったとみなして除霜運転を
開始させているため、常に最適状態での除霜運転開始が
行えるようになっている。

〔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（μＣ０Ｎ）１
０を用いて構成した本発明による除霜運転制御装置の一
実施例を示すブロック図であり、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。雨検出部ｌ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μＣＯＭ　
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μＣ
０ＮＩＯの入力にそれぞれ加える。

μＣ０ＮＩＯは演算処理部（ＡＬＵ）　、ＲＯＭ、ＲＡ
Ｍ、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っ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
格納しで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μＣ０ＮＩＯがプログ
ラムに従って行う仕事のフローチャートを参照して動作
を説明する。

μＣ０ＮＩＯは例えば電源の投入によりスタート後ステ
ップＳ１においてイニシャライズを行い、その後Ａ−Ｄ
変換器１３に信号を送り、ステップ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
と共にステップ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、ステップ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、これを次のステップＳ５において
μＣ０ＮＩＯ中のタイマーレジスタにセットし、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
を作っ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
なっており、データをセッ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ｆ
ａ）のメインルーチンは中断される。

サブルーチンの第１のステップＳ’　１ではステップＳ
２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のステップ
Ｓ’　２においてステップ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ＹＥ
Ｓであれば続く第３のステップ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、Ｎ。

であれば次の第４のステップ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。

上記ステップＳ５においてタイマーレジスタにデータが
セットされた後、次のステップ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。

ステップＳ６での判定がＮｏのときにはステップＳ２に
戻り、上記ステップ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、ステップ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、ステップＳ８においては室外熱交換器温度Ｔｔ
についてのデータを読み込み、この読み込んだＴｉにつ
いて除霜終了温度に達したか否かの判定をステップＳ９
において行う。このステップＳ９の判定がＮＯの間は上
記ステップ８７〜Ｓ９が繰返され、判定がＹＥＳとなる
と次のステップＳ１０において除霜終了信号を出力部１
４に送出し、空気調和機の除霜運転を停止させる。その
後、ステップＳｌｌにおいてカウンタをリセットし、ス
テップＳ２に戻る。

例えば、μＣ０ＮＩＯのタイマー割り込みの基本周期が
４３．６μｓ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周期は１
００１１ｓ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にセットされ、３個の基本ク
ロックの計数によりタイマー割り込みがかかるようにな
る。従って、略１００μｓ毎にかかるサブルーチンへの
割す込み時に、ステップＳ’ｌ、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値になったとき、すなわ
ち着霜量が所定量になったときに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速度で計数を行うようになっ
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ったことにより着霜量が
除霜開始すべき量になっ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速度をタイマー
割り込みを入力データにより変えることによって変化さ
せてい２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数を
入力データに基づいて所定の幅で変化させることによっ
て行ってもよい。

第６図は第３図におけるＡ−Ｄ変換器１３及びμＣ０Ｎ
ＩＯに代えてディ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ック図
であり、第３図中のものと同一の部分には同一符号を付
しである。

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２０ｂ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２０ａ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
が低い程、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Ｉ　Ｋ　Ｈｚ　
／　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１０ＫＨｚ。

点すでは４ＫＨｚ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％Ｒ
Ｈ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
れる湿度信号と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）２０ｂは、着霜可能な条件下にあるとき、
即ち、外気湿度が高く、室外熱交換器温度が低いときの
み、Ｖ−Ｆ変換器２０ａで発生するパルス波形をクロッ
クとしてカウンタ２０ｆに送出する。

カウンタ２０ｆに、例えば２４ステージのり・ノプル・
バイナリ−・カウンターを用いれば、２２４＝　１６．
７７７、２１６ケのクロックパルス入力で、出力が出る
。

例えば第７図の点ａ　（Ｔｔ　＝　　７℃、９０％ＲＨ
のとき）の場合、ｉｏｖ入力で、１０ＫＨｚの発振とな
り、 ０ＫＨｚ でオーバーフローとなり、点ｂ　（Ｔｉ　＝−ｓ℃、８
０％ＲＨのとき）の場合、４ｖ入力で、４ＫＨｚの発振
となり、 ＫＨｚ 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
段のラッチ２０ｇを出力し、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った時、Ｈレベ
ルを出し、低くなった時は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（ポジティブ・エツジ）、ワンショットパル
スを発生する。パワーオンリセット発生部２０ｊは、電
源投入時にワンショットパルスを発生する。ＯＲゲート
２０には、上記両ワンショットパルスのＯＲをとり、カ
ウンタ２Ｏｆとラッチ２０ｇをリセットする。これによ
り、空気調和機は除霜終了信号を受は取り、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る除霜運転制御装置では
、着霜現象が発生する冷凍サイクル装置に、室外熱交換
器温度及び外気湿度により、一定の着霜量になるまでの
時間をカウントしていて、疑偵着霜検出によるカラ除霜
運転を防止できるので、快適性、および運転効果の向上
をはかることが可能である。

【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ック図
、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ック図、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ャート、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ック図、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。 特　許　出　願　人　　株式会社鷺宮製作所第５図 −Ｔｏ　　−Ｂ　　　−６−４−２０２ＪＬ　　ｉＴＥ
　ｌ拳Ｃ】 を艮 −ＩＱ　　　−８−６−４−２０２ ：ＪＬ展　置ＩＣ） 手続補正書（自発） 昭和６０年１０月３１日 諾報官宇賀道部殿 １、　事件の表示　　昭和６０年特許願第１０８３７３
号２、　　発明の名称 空気調和機の除霜運転制御装置 ３、　　補正をする者 羽生との謳　特許出願人 住所　東京都中野区若宮２丁目５彊５号名称　　株式会
社鷺宮製作所 ４、代理人 ５、　　補正命令の日付　　昭和　　年　月　　日６、
　　補正により増加する発明の数 補正の内容（特願昭６０−１０８３７３号）１．明細書
第２頁第６行及び第７行間に以下の記載を挿入する。 「〔従来技術及び発明が解決しようとする問題点〕」２
、同書第３頁第１７行の記載を削除する。 ３、同書第４頁第１４行及び第１６行の「相対温度」を
「相対湿度」に訂正する。 ４、同書第４頁第１８行の「着霜の開始により」を以下
の如く訂正する。 「外気相対湿度がある一定値よりも低（なっていなけれ
ば、除霜終了後に暖房運転を再開した時、再び」 ５、同書第６頁第７行のｒｌｋｇＪをｒ５００　ｇＪに
訂正する。 ６、同書第６頁第１０行の「低い程」を「高い程」に訂
正する。 ７、　同書第１１頁第１５行乃至第１６行の「割り込み
・・・・・・μＳ」を「の基本クロックが１　ｍ　ｓ　
Ｊに訂正する。 ８、同書第１１頁第１８行の「周期は１００」を「カウ
ント周期は２００」に訂正する。 ９、　同書第１２頁第５行乃至第６行の「所定値・・・
・・・ときに」を以下の如く訂正する。 「所定量、すなわち本実施例では１８，０００になった
とき、着霜量が所定量に達したとして」１０、同書第１
２頁第９行の「応じた速度」を「応じた周期」に訂正す
る。 １１、同書第１２頁第１５行乃至第１７行の「カウント
速度・・・・・・変化させているが」を以下の如く訂正
する。 「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って変えているが
」 １２、同書第１２頁第１９行の「数」を「所定値」に訂
正する。 １３、同書第１３頁第１７行の「が低い程」を「温度が
高い程」に訂正する。 １４、同書第１４頁第１行の「１０」をｒ４．６８Ｊに
訂正する。 １５４回書第１４頁第２行の「４」をｒ２．１５Ｊに訂
正する。 １６、同書第１４頁第１２行の「湿度」を「温度」に訂
正する。 １７、同書第１４頁第１７行乃至第１８行の［外気・・
・・・・ときのみ」を以下の如く訂正する。 「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」 １日０回書第１５頁の記載を以下の如く訂正する。 「カウンタ２０ｆに、例えば２４ステージのリンプル・
バイナリ−・カウンターを用いれば、２２４＝　１６．
７７７．２１６ケのクロックパルス入力で、出力が出る
。 例えば第７図の点ａ　（Ｔｔ　＝　　５℃、８５％ＲＨ
のとき）の場合、４．６８Ｖ入力で、４．６８ＫＨ２の
発振となり、 でオーバーフローとなり、点ｂ　（ＴＥ　＝−５℃、７
５％ＲＨ（７）とき）の場合、２．１５Ｖ入力で、２゜
１５ＫＨｚの発振となり、 一二−−ｘ１６，７７７．２１６＝　７．８０３秒＃１
３０分２．１５に■２ 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
段のラッチ２０ｇをセットし、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」１９、
図面第２図、第５図及び第７図を添付図面と差し替える
。 特許出願人　　株式会社鷺宮製作所 第２図 −１６−１４−１２−Ｔｏ　　−８−６−４−２０２；
ｉ　／Ｌ　ＴＥ　（’ｃ） 温泉ＴＥ　（’Ｃ１

Claims (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機において、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
   の湿度を検知する外気湿度検出部と、前記室外熱交換器
   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、このときの検知温度及び検知湿度に対して予め
   定められた速度でカウントを行うカウント手段とを備え
   、該カウント手段によるカウント値が所定値になったと
   き除霜運転を開始するようになしたことを特徴とする除
   霜運転制御装置。