JPS62261845A - 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も
のである。

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、室内熱交換器の補
正温度Ｔｃと室内温度Ｔａとの差（Ｔｃ−Ｔａ　　）が
、その最大値（Ｔｃ−Ｔａ　）ｍａｘよシも一定値低下
したとき、除霜信号が得られるようになっているが、前
記室内熱交換器の補正温度Ｔｃは、最小の設定風量まで
の補正値であシ、空気調和機を部屋の中で使用した場合
、室内熱交換器の前に設置しているフィルターにはこシ
等がっまり、空気調和機の最小設定風量より低下するこ
とが常であり、前記補正温度Ｔｃと室内温度Ｔａとの差
（Ｔｃ−Ｔａ）が、その最大値（Ｔｃ　Ｔａ　）　ｍａ
ｘｊＪ）ら一定値低下することがない場合があり、室外
熱交換器が着霜しているにもかかわらず除霜運転を行な
わないという実用上の問題がある。

また、電源周波数により、５０Ｈｚと６０比において圧
縮機能力が異なり、一般的に６０庵の方が高圧が上が９
、同じ室内側熱交換器温度においても、５０１と６０１
−ｌＺでは、室外側熱交換器の着霜状態が異な９、適確
な除霜判定はできなかった。

以上のように、従来の技術には問題点があり、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、動作の確実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、前記圧縮機の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υ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
記室内熱交換器の冷媒入口側（暖房運転時）に連結され
た配管の温度を検出する第１の温度検出手段と、前記室
内側熱交換器の中央部に連結された配管の温度を検出す
る第２の温度検出手段と、暖房サイクルを除霜サイクル
に切換えるある設定温度値を記憶した設定温度記憶手段
と、電源周波数を入力する５　０／６０ｆ−［ｚクロッ
ク入力手段と、５０田・６０田を判別する５０／８０）
１ｚ判別手段と、その判別手段からの出力信号により前
記設定温度記憶手段のある設定温度値を切換える設定温
度切換手段と、前記第１の温度検出手段により検出した
温度と第２の温度検出手段により検出した温度との差が
前記設定温度記憶手段に記憶されたある設定温度より低
下したことを検出し出力する第２の比較手段と、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
手段による差温値低下信号により、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、Ｎ源周波数に応じて切換わる設定温度値を記憶した
設定温度記憶手段と、２つの温度検出手段の検出温度差
により、除霜運転が制御される。

実施例 以下１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１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（凝縮機）の冷媒入口側となる配管に取り付け
られている。同様に６′も配管温度検出素子であυ。

室内側熱交換器の中央部の配管に取り付けられて熱交換
器中央部の冷媒温度を検出するものである。

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。さらに、前記圧縮機１、四方切換弁２．減圧器４．
室外側熱交換器６および室外送風機８によって室外ユニ
ット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と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。）
を有する運転制御部（図示せず）は室内ユニット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通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）Ｂの近辺でも良い。

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、交流電源１８より供給された電圧をトラ
ンス１９で降圧し、ダイオードブリッジ２０で全波整流
に変換し全波整流の波形を、インバータＩＣ２１でクロ
ック信号に変え、マイコン９に入力する。この信号によ
りマイコン９は。

５０７６０Ｈｚ判別手段により５０ルか６０比かを判別
する。ここで６０庵であればマイコン９のＰｌ　ポート
からＨｉ　を出力し抵抗１４．１５の分圧によりできる
基準電圧を引き上げ、設定温度値を上げる。

また、マイコン９内には運転時間を判定するタイムセー
フ回路を記憶する記憶部１０とこの記憶部１０に記憶さ
れたタイムセーフ回路と入力値とのアンド回路から適宜
出力信号を発生する駆動信号発生手段１１がある。前記
マイコン９の入力側にはコンパレータ１２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
えられる抵抗１３で構成される第１の温度検出手段と、
熱交換器温度検出素子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
抵抗１３′の信号を処理する演算処理部１６．並びに必
要に応じて抵抗値が変えられる抵抗１４，１５，１７が
接続されている。また出力側には、スイッチ用トランジ
スタＴＲ１〜Ｔ　Ｒ４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Ｒｊ　、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の構成を対比すると、配管
温度検出素子６および抵抗１３は第１図の第１の温度検
出手段に、熱交換器温度検出素子６′および抵抗１３′
は第２の温度検出手段に、コンパレータ１２および演算
処理部１６は第１図の第２の比較手段に、抵抗１４・１
５・１７によって作られる信号は第１図の設定温度記憶
手段の信号に、また、抵抗１７およびマイコン９のＰｌ
　ポートからの出力信号は設定温度切換手段に、５０７
６０田クロック信号発生回路２２は第１図の５０７６０
庵クロック入力手段に、記憶部１０を含むマイコン９は
第１図の５０／６０Ｈｚ判別手段、設定時間記憶手段１
時間計測手段１判定手段１選択出力手段に相当し、中で
も駆動信号発生手段１１は判定手段１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、には断熱圧縮指数）とする
と、吐出冷媒温度Ｔｄは次式で表わされる。

と」 Ｔｄ＝Ｔｓ・（上止）ｎ ｇ したがって、室外熱交換器５が未着霜時は吸入冷媒温度
Ｔ８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から吐出され念高温高圧
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。また、熱交換器
温度検出素子６′は室内側熱交換器３のほぼ中央部に設
けられ、圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒ガスが
流れる部分であシ、気相の吐出冷媒ガスから、気液２相
状態、液相へと変化する部分であるが、その温度はほぼ
一定と見なされ、一般的に凝縮温度と称されるものであ
る。又、前記熱交換器３０入口配管の温度と前記凝縮温
度の関係は。

圧縮機１から吐出され九冷媒ガスが、過熱域の少ないガ
ス状態で熱交換器３に流入すると、その温度差は少なく
なってくる。したがって、第４図に示すように、室外熱
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ｔ１　、熱交換器３の
中央部の配管温度ｔ２はともに高く１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
霜状態に至ると、室内側熱交換器３の入口配管温度ｔ１
は極端に低下し、同時に、熱交換器３の中央部配管温度
ｔ２も低下し、その差がなくなり、はとんど等しい状態
に進行する。すなわち、入口配管温度ｔ１　と中央部配
管温度ｔ２との差温度ｔが設定配管温度ｔ３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。また。

電源周波数により、５０ルと６０Ｈｚにおいては。

圧縮機１の能力が異なり、室外側熱交換器５の着霜時に
おける。高圧、吐出温度が異なる。すなわち、５０−と
６０庵では一般的に室内側熱交換器３の入口配管温度ｔ
も異なり、設定配管温度ｔ１をｓｏｈと６０Ｈｚでは切
換えて除霜判定を行っている。このように室内側熱交換
器３０入口配管温度ｔ１は、過熱域冷媒ガスの温度であ
るため、送風機７の風量の影響を受けにくく、また、熱
交換器３の中央部配管温度ｔ２は凝縮温度を検知してい
るので安定しており、その温度差ｔ１−ｔ２を測定する
ことによ、９５０Ｈｚ、６０Ｈｚ共に適確な除霜運転の
判断を行なうことができる。

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。

すなわち、第５図のステップ１にて、電源周波数が６０
庵かどうかを判定し、ステップ２にて、６０Ｈｚであれ
ばＰ１ポートをＨｉにし、５０Ｈｚであれば、Ｐｌ　ポ
ートをオープンにする。具体的には第３図の５０／６０
８Ｚクロック発生回路からの信号によりマイコン９内の
５０７６０Ｈｚ判別手段により判別され、マイコン９の
出力側のＰｌ　ポートをｅＯ出であればＨｉにし、抵抗
１４．１５の分圧によりできる基準電圧を引き上げ、設
定配管温度ｔ３を５０／６０Ｈｚによって変えている。

その後、ステップ３にて暖房運転が開始され。

マイコン９で所定時間Ｔのタイマーカウントがカウント
される（ステップ４）。このタイマーカウントセットは
、暖房運転開始から７時間（例えば１時間）暖房運転を
確保するためのもので１例えば７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ットされると、ステップ５
で７時間経過が判定される。７時間経過するまでは暖房
運転が継続される。

そして７時間が経過するとステップ６へ移り。

配管温度検出素子６による配管温度ｔ１の読み込みが行
なわれる。次にステップ７へ移り、熱交換器温度検出素
子６′による熱交換器温度ｔ２の読み込みが行なわれ、
ステップ８に移って配管温度ｔ１　と熱交換器温度ｔ２
の差温か、設定温度ｔ３よりも低いかが判定される。具
体的には第３図のコンパレータ１２が判定する。

そしてステップ８の条件が満足されるとステップ９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
除霜を行なう。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１本実施例に３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なうようにしたが１
例えば暖房サイクルを維持し九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、上記構成により、過
熟域冷媒ガス温度を室内側熱交換器入口配管にて検出し
、さらに気液２相域−の冷媒凝縮温度を室内側熱交換器
の中央部にて検出して、その差温を知り、適確な除霜運
転を温度検出２点で行なうことができ、構成が非常に簡
単で、また冷媒が暖房運転を行な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と中央部
の温度差で行なえ、５０Ｈｚ、８０ルにて設定温度を切
換えるため、電源周波数が異っても実際の暖房能力の有
無を確実に判断して除霜を行なうことができる。

すなわち１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と中央部に差がな（、未着霜時に
入口冷媒温度の方が中央部の冷媒温度に比べて著しく高
い点に着眼し、入口側の冷媒温度と中央部の冷媒温度を
検出することによって、未着霜から着霜に至るまでの温
度差変化が大きくとれ、２点の温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、快適さが損なわれ
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）ｖ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室内側熱交換
器の中央部の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チャー
トである。 １・・・・・・圧縮機、２・・・・・・四方切換弁、３
・・・・・・室外側熱交換器、Ｓ・・・・・・室外側熱
交換器、６・・・・・・配管温度検出素子、６′・・・
・・・熱交換器の中央部配管温度。 ９・・・・・・マイクロコンピュータ、１０・・・・・
・記憶部。 １１・・・・・・駆動信号発生手段、１２・・・・・・
コンパレータ、１３・１３′・１４・１５・１７・・・
・・・抵抗。 ２２・・・・・・５　ｏ／ｓ　ＯＨｚクロック信号発生
回路、Ａ・・・・・・室外ユニット、Ｂ・・・・・・室
内ユニット。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第　
１　図 １−一一圧１１微 ２・・−四方都央弁 ３−・皇丙気軸洟器 ４−　裁圧混 Ａ−・−室外ユニット Ｂ−ｍ−室内ユニット ６−−−淀管温力１吏出素子 ６′−・熱交挾器叡検出量子 ９−・マイクロゴレピーータ 第　３　図　　　　　　　　　　　　　ｔｔ−−−Ｎ動
信号発庄手役７３、７３’　７４７５．１７−−−抵抗
＃）　−−°ス算処理部 ｊＩ間　　□ 第５図

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を設け、さらに前記サイク
   ル切換手段を、暖房サイクルから除霜サイクルに切換え
   る制御装置を、前記圧縮機の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、暖房運
   転時に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第１の温度検出手段と、前記室内側
   熱交換器の中央部に連結された配管の温度を検出する第
   ２の温度検出手段と、暖房サイクルを除霜サイクルに切
   換えるある設定温度値を記憶した設定温度記憶手段と、
   電源周波数を入力する５０／６０Ｈｚクロック入力手段
   と、５０Ｈｚ・６０Ｈｚを判別する５０／６０Ｈｚ判別
   手段と、その判別手段からの出力信号により前記設定温
   度記憶手段の設定温度値を切換える設定温度切換手段と
   、前記第１の温度検出手段により検出した温度と第２の
   温度検出手段により検出した温度との差が前記設定温度
   記憶手段に記憶されたある設定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、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の比較手段による差
   温値低下信号により、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。