JPS63189731A - 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ある。

従来の技術 従来の空気調和機では、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、おのずと回路が複雑化する問題がある。

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、そのプロ
グラムの簡素化にも限界がある。さらに室内熱交換器の
温度は室内送風機の動作に基づく室内空気の循環量にも
影響を受けるという問題があり、たとえば室内熱交換器
に対する室内空気の循環量が少なければこれに伴って室
内熱交換器の温度が上昇し、このため室外熱交換器に対
貫る除霜運転が必要であるにもがかわらず除霜運転が開
始されないという不都合が生じてしまう。

また、電源周波数の５０Ｈｚ／６０Ｈｚの違いにより圧
縮機の回転数が異なり、冷凍サイクルの能力に違いが生
じ室内熱交換器の温度が変わる。たとえば６０Ｈｚの場
合は５０Ｈｚの場合よりも圧縮機の回転数が高く冷凍サ
イクルの能力が大きいため室内熱交換器の温度が上昇し
、このため室外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
あった。

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので。

従来技術の利点を損うことなく、誤動作のない除霜運転
が可能であり、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 上詰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、圧縮機の暖房運転開始からの時間
を計測する第１の時間計測手段と、あらかじめ設定され
た時間を記憶している第１の設定時間記憶手段と、前記
第１の時間計測手段により検出した時間と前記第１の設
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、暖房運転時に室内熱交換器の冷媒
入口側に連絡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時間を計測する第２の時間計測手
段と、あらかじめ設定された時間を記憶している第２設
定時間記憶手段と、前記第２の時間計測手段により検出
した時間と前記第２の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２の比較手段と、電源周波
数を入力する電源周波数入力手段と、その周波数が５０
Ｈｚか６０Ｈｚか判定する５０７６０　Ｈｚ判定手段と
、風量を切換える風量切換手段と、各風量および前記５
０／６０　Ｈｚ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
段により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３の比較手段と、前記第１の設定時間経過
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
検出するかあるいは前記第３の比較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
ることを検出する圧縮機運転検出手段と、前記第１およ
び第２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と前記圧縮機運転検出手
段による圧縮機運転検出信号により、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とで構成したものであ
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、圧縮機運転検出手段により圧縮機の運転中を検出を
し、さらに風量および電源周波数に応じて切換わる境界
値温度を低下してから一定時間経過後、この境界値温度
低下信号の出力時で、圧縮機運転中の検出信号が出力さ
れているとき、選択出力手段により、冷凍サイクルを暖
房運転から除霜運転に切換え制御する。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

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。第２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、冷房運転時は第２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が切換ねるこ
とにより第２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、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は室外ユニットＡに設
け、られ、上記室内側熱交換器３および室内送風機７．
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を有する運
転制御部（第３図のＣ）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ようその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。

第３図は運転制御部Ｃおよび制御操作部りを示す図であ
る。運転制御部Ｃは、交流電源１１より供給された電圧
をトランス１２で降圧しＤＣ電源発生部１３内のダイオ
ードブリッジ１４で全波整流に変換し、レギュレータＩ
Ｃｌ３でマイクロコンピュータ１６（以後マイコンと呼
ぶ）を動作させるＤＣ電源を作っている。マイコン１６
には、リセット回路１７がＰ０ポートに、発信回路Ｉ８
がｐ、、　ｐ、ポートにそれぞれ接続されている。また
、ｐ、、ｐ、ポートからは、スキャン信号が出され、制
御操作部りの風量切換スイッチ１９、室温設定スイッチ
２０の０Ｎ１０ＦＦにより、Ｐ、、　Ｐ４．　Ｐ、ポー
トに種々のスキャン信号が入り、これにより、所定の制
御が行われる。Ｐ１１ボートから圧縮機１を駆動するリ
レーを動作させる信号が出され、Ｐ１２ポートがら四方
切換弁２を駆動するリレーを動作させる信号が出され、
Ｐｌ、ポートからは室外送風機８を駆動させるリレーを
動作させる信号が出され、Ｐ□、〜Ｐｉ６ポートからは
室内送風機７を駆動させるリレーを動作させる信号が出
される。またＰｌ、〜Ｐ２゜ポートからは、吸込センサ
２１がらの入力信号と比較して室温を検知するための基
準電圧をＤ／Ａ変換部２２で作るための信号が出され、
その基準電圧と吸込センサ２１の入力信号を比較するコ
ンパレータ２３の出力がＰ、１ポートに入力される。マ
イコン１６は制御操作部りの室温設定スイッチ２ｏの入
力を受け、先のＰ２１ポートの入力と比較して圧縮機１
のＯＮ１０　Ｆ　Ｆ制御を行う。風量がＨｉ、Ｍｅ、Ｌ
。

と切り換わるにつれ、ｐ、、ｐ２４の出力ポートがらＨ
（ハイ）信号が出され、設定温度切換抵抗２４〜２６に
より設定温度記憶手段２７の設定温度記憶抵抗２８、２
９で記憶された境界値温度による基準電圧を切り換える
。その基準電圧と配管温度検出素子６の信号をコンパレ
ータ３０で比較し、Ｐ２＠に入力される。

電源周波数の信号はＤＣ電源発生部１３からインバータ
３１でクロック信号に変えられ、Ｐ１ｏポートに入力さ
れる。そのクロック信号を受け、マイコン１６の内部の
５０７６０Ｈｚ判定手段で、６０Ｈｚであることが判定
されるとＰ２．ポートからＨ（ハイ）出力が出力され、
設定温度切換抵抗３２により設定温度記憶手段２７の境
界値温度としての設定値を切換える。

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は、温度検出手段に、コンパレータ３
０は第３の比較手段に、抵抗２８．２９は設定温度記憶
手段に、制御操作部りの風量切換スイッチ１９は風量切
換手段に、インバータ３１は電源周波数入力手段に、抵
抗２４〜２６．３２は設定温度切換手段にそれぞれ相当
し、マイコン１６は第１および第２の設定時間記憶手段
、第１および第２の時間計測手段、５０／６０Ｈｚ判定
手段、第１、第２およびコンパレータ３０を除く第３の
比較手段、圧縮機運転検出手段、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、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。

したがって、室外側熱交換器５が未着霜時は吸入冷媒温
度Ｔｓが高く、各吐出冷媒温度Ｔｄも高いが、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。

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が設定配管温度ｔ１（６０Ｈｚ風量Ｌｏ）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、この入口配管温度は若干の風量による影響を受け
るため、第４図に示すように、風量り。

（弱風）、風量Ｍ　ｅ　（中風）、風量Ｈｉ（強風）で
、設定配管温度をｊｚｔ　ｊａｗ　ｔｘ　（６０Ｈｚの
場合）と変えることにより、より的確に着霜を検知でき
る。さらに、圧縮機１の回転数は、電源周波数５０Ｈｚ
および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６０Ｈｚの場合が高くなる。したがっ
て、第４図に示す室内熱交換器の入口配管温度は、実線
部ｔを６０Ｈｚとすれば破線部ｔが５０Ｈｚとなり、除
霜開始をｔｘ（風量Ｌｏ）のみに固定すると、５０Ｈｚ
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、室内熱交換器の
入口配管温度の除霜開始温度をｔ、／とすることで、最
適の除霜動作が確保される。

以上の説明に基づき、第３図に示す制御回路は第７図に
示すフローチャートの内容の制御を行う。

すなわち５第７図のステップ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５０Ｈｚか６０Ｈｚか判断され、６０Ｈ２ならばＰ
２．ポートの出力をＨ（ハイ）にして配管温度設定値を
上げる（ステップ４）。そして、マイコン１６で所定時
間Ｔ１のタイマカウントがカウントされる（ステップ（
５））。この第１タイマカウンタのセットは、暖房運転
開始からＴ１時間（たとえば１時間）暖房運転を確保す
るためのもので、たとえば強制的にＴ工時間暖房を連続
することも一つの手段である。

そして第１タイマカウントがセットされると。

ステップ６でＴ１時間経過が判定される。１０時間経過
するまでは第５図に示すように暖房運転が継続される。

そしてＴ１時間が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が運転しているか否かがマイコン１６内にて判定さ
れる。仮に圧縮機１の運転が行ねれていなかったら、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の条件が満足されると、ステップ９に
て１２時間（たとえば約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Ｔ２
を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タイマーカウンタのセッ
トによる１２時間運転が行おれるとステップ１０へ移り
、第３タイマーカウンタがセットされる。この第３タイ
マカウンタのセットは、第６図に示すように、配管温度
ｔが設定配管温度（風量切換手段によるｔｉｒ　ｔｚｖ
　ｔａ）を連続して下回る時間Ｔ３（たとえば１分間）
を計測するもので、たとえばノイズなどにより配管温度
ｔを実際の温度より低く検知し、除霜運転が誤まって開
始されるのを防止するために設けられている。

この第３タイマカウンタがセットされると１次に風量が
判別される。風量がＬｌｌ（弱風）であれば、Ｐ２２ポ
ートの出力をＨ（ハイ）にしくステップ１１．１２）、
風量がＭｅ（中風）であれば、Ｐ２．ポート出力をＨ（
ハイ）にしくステップ１３．１４）、それ以外（風量Ｈ
ｉの強風）の場合は、Ｐ２４ポート出力をＨ（ハイ）に
する（ステップ１５）、このように第３図の抵抗２８．
２９の分圧よりなる電圧で決められた設定配管温度を抵
抗２４〜２６．３２を用いて、電源周波数５０Ｈｚ、６
０Ｈｚの違いや風量の変更により変えることを可能なら
しめている。

設定配管温度が設定されると、ステップ１６で配管温度
検出素子６による配管温度ｔの読み込みが行なわれ、ス
テップ１７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、入ロ配管温度ｔ７！ｌｔ
、各電源周波数、各風量に応じた設定配管温度ｔｘより
も低くなっていれば（ステップ１８）、コンパレータ３
０よりＨ（ハイ）出力が出される。ステップ１８の条件
が満足されると、ステップ１９でＴ１時間経過が判定さ
れる。そして第６図に示すように、Ｔ１時間経過するま
では暖房運転が継続され、また、Ｔ１時間経過する以前
に入口配管温度ｔが設定配管温度ｔｘより大きければス
テップ１０に戻り、第３のタイマカウンタがリセットさ
れる。

そしてステップ１９の条件が満足されるとステップ２０
へ移り、除霜運転が開始される。

すなわち、Ｐ１１〜Ｐ０ポート出力を変え、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って行うようにしたが、
たとえば暖房サイクルを維持したままとして室外熱交換
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、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。

電源周波数による是正、室内風量による是正を行い、的
確な除霜運転を温度検出１点で行うことができて、構成
を非常に簡単にでき、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を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。

さらに詳述すると、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、快適さが損われることもない。

また本発明は、暖房運転中において、圧縮機が一時停止
後、再運転開始から一定時間経過するまで着霜を検出し
ないため、たとえばサーモＯＦＦ時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。

さらに室内熱交換器の配管温度が連続して設定温度を下
回らないと除霜運転を開始しない制御としているため、
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
て、除霜運転を誤まって開始することもないなど、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有す
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図は暖房開始から一定時
間Ｔ１暖房運転を継続することを示す運転時間と配管温
度との関係図、第６図は設定温度ｔを下回る時間がある
所定時間Ｔ３経過しないと除霜運転を開始しないことを
示す運転時間と配管温度との関係図、第７図は同除霜制
御装置の動作内容を示すフローチャート図である。 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、１６・・・マイクロコンピュータ、１９・・
・風量切換スイッチ、２０・・・室温設定スイッチ、２
３・・・コンパレータ、２４〜２６．３２・・・設定温
度切換抵抗、　２８．２９・・・設定温度記憶抵抗、　
３０・・・コンパレータ。 代理人　　　森　　本　　義　　弘 第１図 第２図 Ｒ ／−、−万超壊 ３−−１Ｅμｉ（Ｒツ貢Ｒ交Ｉ４シ店ｉト４・−；爪圧
器 ！シーーＸ　９１４１１’１９Ｆ！　交ｊＤ　ＳΔ−・
Ｏど管ｊ先］漬：Ｂ煮チ ア・−１ｒＥ加旦櫻 ／−一一室夕ＶｔＬＡ人ｆ〜 １　　　　　　　　　　： 量 １　　　　　　　　： 時開 第５＝ 第を図

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、さらに前記サ
   イクル切換手段は暖房サイクルから除霜サイクルに切換
   える制御装置を有し、前記制御装置を、前記圧縮機の暖
   房運転開始からの時間を計測する第１の時間計測手段と
   、あらかじめ設定された時間を記憶している第１の設定
   時間記憶手段と、前記第１の時間計測手段により検出し
   た時間と前記第１の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時間
   を計測する第２の時間計測手段と、あらかじめ設定され
   た時間を記憶している第２の設定時間記憶手段と、前記
   第２の時間計測手段により検出した時間と前記第２の設
   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２の比較手段と、電源周波数を入力する電源周波数
   入力手段と、その周波数が５０Ｈｚか６０Ｈｚかを判定
   する５０／６０Ｈｚ判定手段と、風量を切り換える風量
   切換手段と、各風量および前記５０／６０Ｈｚ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り
   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第３の比較手段
   と、前記第１の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かあるいは前記第
   ３の比較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する圧縮機運
   転検出手段と、前記第１および第２の比較手段による第
   １および第２の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と前記圧縮機運転検出手段による
   圧縮機運転検出信号により、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とで構成した空気調和機の除霜
   制御装置。