JPS62172143A - セパレート形空気調和機の除霜制御装置 - 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、セパレート形ヒートポンプ式空気調和機の除
霜ｉｆ；（ｌ　ｍ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個和磯
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ｆヒの両者
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１川発されているっ 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Ｊｉ和機においては、室内側の送風量が任意に
可変設定きれることが常であり、そのためにも従来の技
術に風１（１補正手段を加味きせることば、一層回路を
複雑ｆヒにしてしまう。

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ｆ１！ｊ度が安定しない問題がある。

また近年、マイクロコンピュ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っても弊害のもとであり、プログラ
ムの１八）素ｆヒにも限界がある、又、電源周波数の違
い、つまり５０Ｈｚの場合と６０Ｈｚの場合で圧縮機の
回転数が変り、冷凍サイクルの能力に違いが生じるため
、室内側熱交換器の温度が変わる。たとえば、６０Ｈｚ
の場合５０Ｈｚよりも圧縮機の回転数が多く冷凍サイク
ルの能力が大きいことから、一般に室内側熱交換器の温
度が上昇し、このため室外側熱交換器に対する除霜運転
が必要であるにもかかわらず除霜運転が開始されないと
いう問題点があ。だ。

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、従来技術の利くを
損うことなく、構成の簡素化がはかられる除霜制御装置
を提供するものである。

問題点を解決するだめの手段 ■記問題づ、を解決するために本発明は、第１図に示す
ように、冷凍サイクルの暖房サイクルと除霜サイクルの
切換えを行う制御装置を、暖房運転開始から設定時間経
過したことを検出し、出力するＪ転時間検出手段と、こ
の■転時間検出手段による設定時間経過後において所定
時間前記圧縮機が運１貼中であるか否かを検出するｌｆ
縮磯運転検出手段と、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ｉｌ＋λ度検出手段と、
暖房サイクルを除１１１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、電源周波数を入力する
周波数入力手段と、前記周波数入力手段による入力周波
数が５０Ｈｚか６０Ｈ２かを判定する周波数判定手段と
、前記周波数判定手段の出力により前記設定温度記憶手
段の境界値温度を切換える設定ｌ晶度切換手段と、ｍ１
記温度検出手段により検出した温度７５浦１丁記設定温
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、出力する温度判定手段と、前記温度判定手段に
よる境界値温度低下信号が連続して設定時間以上出力さ
れたことを検出し、出力する連続出力検出手段と、この
連続出力検出手段による境界値温度低下信号の出力時に
おいて圧縮機が運転されていることを検出し、出力する
運転検出手段と、前記運転時間検出手段、圧縮機運・広
検出手段、温度判定手段、連続出力検出手段、運転検出
手段からの出力を入力し、運・１云サイクルを１１υ房
サイクルとするか除霜サイクルとするかの判定を行う判
定手段と、前記判定手段の判定結果出力によりサイクル
切換手段を駆動する出力手段より構成したものである。

作　　　用 上記構成により、運転時間検出手段による設定時間経過
後において、圧縮機運転検出手段による圧縮機の運転中
が検出され、加えて温度判定手段による電源周波数に応
じた境界値温度低下信号が、連続出力検出手段による設
定時間以上連続し、かつ前記連続出力検出手段による境
界値温度低下信号の出力時において前記運転検出手段に
よる圧縮磯渾転中の検出信号が出力きれているとき、サ
イクル切換手段により、暖房サイクルを除霜サイクルに
切換えることができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第２図〜第５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制動（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ってい
る。

をらに、上記圧縮機１、四方切換弁２、減圧器４、室外
側が交換器５および室外送風段８によって室外ユニツｌ
−Ａが構成きれている。まだ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、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
コンピュータ（以下、マイコンと略称する）を有する運
転制例部（図示せず）は室内ユニツ）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、室内ユニットＢの近辺でもよい。

次に第３図により、運転制御回路構成について説明する
。ここで、第２図と同じものについては同一の番号を付
して説明する。

同図において、Ｃ−Ｄはそれぞれ運転制御部とリモート
コントローＩし部（以下操作部と称す）を示し、運転制
御部Ｃは、交流電源２１を降圧するトランス２２と、交
流を直流に変換するＤＣ電源発生部２３と、このＤＣ電
源発生部２３からの直流ヲマイクロコンピュータ（以下
ＬＳＩと称す）２４の入力電源とするレギュレータ２５
と、基準電圧発生回路２６と、除霜を行うだめの動作温
度を切換える除霜設定回路２７と、前記基準電圧発生回
路２６と除霜設定回路２７の合成入力と配管温度検出素
子６の入力を比較する比較回路２８と、ｒｉ′Ｅ縮機１
、四方切換弁２、室内送風機７、室外送風機８の各運転
を制御するリレー素子群からなる出力回路２９と、前記
ＬＳＩ２４の各種信号処理の基礎タイミングを乍る発振
回路３０と、各ｔ・■信号処理を司るリセット回路３１
を具／：ｉｉ　している。

ここで、曲３己レギュレーク２５ばＬＳｉ２４のボート
Ｐ＋に接続され、出力回路２９はボートＰ＋＋〜Ｐ１６
にそれぞれ接続され、まだ暖房運転から除霜運転へ切換
える動作温度点を決定する除霜設定回路２７はポー）　
Ｐ２＋にそれぞれ接続きれ、比較回路２８はポー）　Ｐ
ａ＋に接続され、さらに発振回路３０、リセット回路３
１はボートＰ４１・Ｐ４２・Ｐｓ＋にそれぞれ接続され
ている。

また、ＤＣ電源発生部２３のダイオードブリッジから全
波整流をとり出し、インバーター３２でクロック信号に
変え、ＰＯポートに入力される。

そのクロック信号を受け、ＬＳＩ２４内部の卵境。

Ｈｚ　ＪＭ定手段で６０Ｈｚであることが判定すると、
ボー）　Ｐ２＋からＨｉ高出力出され基準電圧発生回路
２６の基準電圧を切り換える。

そして、基準電圧発生回路２６は抵抗１０１・１０２に
よって構成され、除霜設定回路２７はボーｌ・Ｐ２＋に
接続された抵抗１０３より構成され、まだ出力回路２９
は、各ポートＰ目〜Ｐ＋６に接続てれたリレー素子Ｒ１
・Ｒ２・Ｒ３・Ｒ４・Ｒ５−Ｒ６より（（１４成されて
いる。リレー素子Ｒ１は圧縮機に対しし、リレー素子Ｒ
２は四方切換弁に相当し、リレー素子Ｒ３は室外送風機
に田当し、リレー素子Ｒ４・Ｒ５・Ｒ６はそれぞれ室内
送風機の風量切換えを行う「低速」・　「中速」・　［
高速」の速度端子に相当する。

また５１は吸込み空気温度を検出する空気温度検出素子
、５２は複数の抵抗群１１０〜１１５を具備したＡ／Ｄ
変換回路、５３は前記空気温度検出素子５１の入力と、
Ａ／Ｄ変換回路５２からの入力の比較を行い、圧縮機１
の運転・停止信号を出力する比較回路である。

前記空気温度検出素子５１、Ａ／Ｄ変換回路５２は室内
温度調節を行うサーモスタットの機能を構成し、前記Ａ
／Ｄ変換回路５２は、ＬＳＩ２４のホードＰ７１〜Ｐ７
４に、まだ比較回路５３の出力は、ＬＳＩ２４のボー）
　Ｐｓ＋にそれぞれ接続されている。この室温制御につ
いては本発明の要旨に関係しないため、詳細な説明は省
略する。

次に、操作部りは、「低速」・「中速」・「高速」・　
「停止Ｊの選択ヌイッチＳ＋　−Ｓ４を具備した風量切
換操作部４１と、室温を設定操作するヌイッチＳｒ＋〜
Ｓ１４を具備した室温設定操作部４２より構成てれてい
る。そして風量切換操作部４１および室温設定操作部４
２は、ＬＳＩ２４のポートＰｓ＋〜Ｐ６６にそれぞれ］
歩続てれでいる。このｊ靜。

量切換操作部４１、室〆晶設定操作部４２をそれぞれ操
作することにより、ＬＳＩ２４内部でその操作内容が処
理され、出力回路２９、室温制御関係回路部が動作する
。

さらに、上記構成と第１図に示す構成の関係について説
明する。

配管温度検出素子６ば、温度検出手段に相当し、基準電
圧発生回路２６は設定温度記憶手段に相当し、除霜設定
回路２７は設定温度切換手段に相当し、インバーター３
２は周波数入力手段に相当し、比較回路２８は温度判定
手段に相当し、出力回路２９は出力手段に相当し、まだ
発振回路３０はＬＳＩ２４の基本動作時間を作り、ＬＳ
Ｉ２４は運転時間検出手段、連続出力検出手段、運転検
出手段、圧縮機運転検出手段に相当する動作を行い、ざ
らに、周波数判定手段および除霜運転か暖房運転かを判
定する判定手段にも相当する。

次に、第２図〜第５図を参考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８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は断勿）圧縮指数）とすると、
吐出冷媒温度Ｔｄは次式で表わされる。

Ｔｄ＝Ｔｓ、（旦、腎“ Ｐｓ したがって、第４図に示すように室外側熱交換器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＃ｉＩｔ度検出素子６は、室内制
電（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７７２ｒ高圧の過熱域冷媒ガヌが流れる部分の
／１′）′ｌｔ度を検出するが、実際そのｍ１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ｔ１
１度低下した温度である。

したがって、第４図に示す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。すなわち、入口配管温度ｔが設定配管晶度ｔ
１以下になれば暖房能力は低下し、Ｅｆ　ＩＭ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＜＜、室外側熱交換器３の入口配管温度に
て適確な除霜運転の判断を行うことができる。

さらに、圧１陥を幾１の回・１云敢は、電源周６！ｉ敢
５０Ｈｚ及び６０Ｈｚにほぼ比例した値となるため、冷
凍サイクルの高圧圧力は６０　Ｈｚの場合が高くなる。

従って、第４図に示す室内側熱交換器の人口配管温度は
、実線部（を６０　ｔ（ｚとすれば配線部ｔが５０Ｈｚ
　となり、除霜開始をｔｌのみに固定すると５０　Ｈｚ
の場合は、着霜が少ないうちに除霜に入り、暖房効率が
悪くなる。そこで、５０Ｈｚの場合には、室内側熱交換
器の入口配管温度の除霜開始温度をｔ′１　　とするこ
とで、最適の除霜動作が確保できる。

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

ここで、説明の便宜上、暖房運転時は圧縮機、四方切換
弁、室外送風機、「低速」で運転されている室内送風機
の各リレー素子Ｒ１〜Ｒ４が動作していると仮定する。

すなわち、ステップ１で通常暖房運転が開始され、ステ
ップ２で電源周波数が入力されるとステップ３で５０　
Ｈｚか６０Ｈｚか判断され６０ＨｚならばＰ２１ボート
を出力Ｈｉにし、配管謡度設定値を上げる（ステップ４
）、そして所定の時間ＴＩを第１タイマーカウントがカ
ウントする（ステップ５）。このタイマーカウントセッ
トは、暖房運転開始からＴ１時間（例えば１時間）暖房
運転を確保するだめのもので、！ｆＩ−気の変動等に関
係なく、Ｔ１時間暖房を強制的に連続することも一つの
手段でちる。

そして、ステップ６で示すようにＬＳＩ２４にてＴ１時
間の経過が判定される。７１時間経過するまでは暖房運
転が継続される。

そしてＴ＋待時間経過するとステップ７へ移り、第２タ
イマーカウンタがセットされ、ステップ８に移って圧縮
機１が運転しているか盃かがＬＩＩ２４内にて判定され
る。仮に圧縮機１の運転が行われていなかったら、ステ
ップ７へ戻り、第２タイマーカウンタは再度セットされ
る。

次にステップ８の条件が満足てれるとステップ９にて７
２時間（例えば約４分）経過が判定される。

すなわち、ステップ７〜９において圧縮機・１が設定時
間連続運転しているか否かが確認される。

そして、圧縮機１が連続して第２タイマーカウントセツ
トによるＴ２時間運運転行われるとステップ１０へ移り
、第３タイマーカ、ラントがセットきれ、きらにステッ
プ８へ移って配管温度検出素子６による配管温度ｔの読
み込みが行われ、ステップ１２に移って、再び圧縮機１
が運転しているか否かの判定が行われる。

そして、ステップ１３に移って配管温度【が暖房運転を
除霜運転に切換える境界値温度である設定配管温度ｔｌ
よりも低いか否かが判定きれる。

この判定は具体的には第３図の比較回路（コンパレータ
）２日が判定する。

そして、ステップ１３の条件が満足されると、ステップ
１４へ移り、第３タイマーカウントによる１３時間（約
１分）経過が判定される。この１３時間経過するまでは
暖房運転が継続される、また、１３時間経過する以前に
配管温度ｔが設定配管温度ｔ１より高くなるとステップ
１ｏに戻り、第３タイマーカウントが再度セット−ｇｈ
る。

そして、ステップ１４０条件が満足されると、ステップ
１５へ移り、除霜運転が開始てれる。すなわち、１窮３
図に示す出力回路２９の各リレー素子Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３
・Ｒ５１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、温度あるいは設定時間経
過の検出等、適宜手段にて実弛できる。

なお、本実施例においては、除霜運転を暖房サイクルか
ら冷房サイクルの切換えによっ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＄交換器
へ別途蓄熱していた冷媒を流すｔ７１ｆ成あるいは、別
熱源にて霜を溶かすｈ’♂１成としてもよいことば言う
までもない。また圧縮機１は除（盾運転への切換え時に
は連続運転とし、暖房連伝復ｂｖ　曲に一時停止させる
ようにしてもよい。

また、除７１１運転に至るまでの各設定時間は、本実旋
例のものに限るものでなく、任びに設定すればよいもの
である。。

ざらに、？Ｅｉ原周波周波数じたボートＰ２Ｉの出力状
況は、５０　Ｈｚのときに「Ｈｌ」となるようにし、設
定値を変え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
、過熱域冷媒ガヌのｔ温度を室内側熱交換器入口配管に
て検出し、室内風量の影響をあまり受けず、電源周波数
による是正を行ないながら適確な除霜運転を温度検出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。

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
くなる点に着眼し、入口側の冷媒温度を検出することに
よって、未着霜から着霜に至るまでの温度変化が大きく
とれ、１点の織度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。

まだ本発明は、暖房運転中において、圧縮機が一時停止
後、再圧・伝開始から一定時間経過するまで着霜を検出
しないため、例えばサーモＯＦＦＭなどの圧縮機再運転
直後において、上昇途中の室内熱交換器配管温度を検知
し、未着霜にもかかわらず、誤って除霜運転を開始する
こともない。

ざらに室内熱交換器の配管感度が連続して設定温度を下
回らないと除霧運転を開始しない制御としているため、
外部ノイズなどにより配管温度を実際の温度より低く検
知し、除霜運転が誤って開始されることもない等、確実
な着霜検出が行え、誤動作のない信頼性の高い除霜制御
が行える効果を奏する。

【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
たブロック図、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壬ヤードである。 １・・・・・・圧縮機、２・・・・・・四方切換弁、３
・・・・・・室内側熱交換器、５・・・・・・室外側熱
交換器、６・・・・・配管温度検出素子（温度検出手段
）、２４・・・・・・ＬＳＩ（判定手段）、２６・・・
・・・基準電圧発生回路（設定温度記憶手段）、２７・
・・・・・除霜設定回路（設定感度切換手段）、２日・
・・・・・比較回路ｃ昌度判定手段）、２９・・・・・
・出力回路（出力手段）、３０・・・・・発振回路、３
１・・・・・・リセット回路、３２・・・・・・周波数
入力手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１８第　
１　図 ／−一一玉廂棋 ２−一一四方閾ｉ灸弁 、５−１内頷°Ｊ−欠良各 第２図　　　　　４−践り番 ５−ｍ−座シタト乍’ＩＮ多；喪１し ６−ｗ、−管ｌ叉挟工氷す Ａ−−−’ｌｌ上ユニツ ト−ｉ内ユニット 第４図 ｚ−−−を内１ｕ！−，！廻泉各の入二―乙ｔ４ＪＬＴ
δ−ｆ鴎磯／ｌ昧＼冷床献 峙閲

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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と、前記暖房サイクルと除
   霜サイクルの切換えを制御する制御装置を設け、前記制
   御装置を、暖房運転開始から設定時間経過したことを検
   出し、出力する運転時間検出手段と、この運転時間検出
   手段による設定時間経過後において所定時間前記圧縮機
   が運転中であるか否かを検出する圧縮機運転検出手段と
   、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、電源周波数を入力する周波数入力手段と、前記周
   波数入力手段による入力周波数が５０Ｈｚか６０Ｈｚか
   を判定する周波数判定手段と、前記周波数判定手段の出
   力により前記設定記憶手段の境界値温度を切換える設定
   温度切換手段と、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、出力する温度判定手段と、前記温
   度判定手段による境界値温度低下信号が連続して設定時
   間以上出力されたことを検出し、出力する連続出力検出
   手段と、この連続出力検出手段による境界値温度低下信
   号の出力時において前記圧縮機が運転されていることを
   検出し、出力する運転検出手段と、前記運転時間検出手
   段、圧縮機運転検出手段、温度判定手段、連続出力検出
   手段、運転検出手段からの出力を入力し、運転サイクル
   を暖房サイクルとするか除霜サイクルとするかの判定を
   行う判定手段と、前記判定手段の判定結果出力により前
   記サイクル切換手段を駆動する出力手段より構成し、前
   記運転時間検出手段による設定時間経過後において、圧
   縮機運転検出手段による圧縮機の運転中が検出され、加
   えて温度判定手段による電源周波数に応じた境界値温度
   低下信号が連続出力検出手段による設定時間以上連続し
   、かつ前記連続出力検出手段による境界値温度低下信号
   の出力時において前記運転検出手段による圧縮機運転中
   の検出信号が出力されているとき、前記サイクル切換手
   段により、暖房サイクルを除霜サイクルに切換えるよう
   にした空気調和機の除霜制御装置。