JPS62213637A - 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より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
値であり、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ほこり等がつ
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）ｍａｘから一定
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。

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、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、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、電源電流を検出する電流検出手段と、暖房サイクル
を除霜サイクルに切換える境界値電流を記憶した設定電
流記憶手段と、前記電流検出手段により検出した電流が
、前記設定電流記憶手段に記憶された境界値電流より低
下したことを検出し、出力する第３の比較手段と、圧縮
機停止後の暖房再運転開始からの時間を計測する第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４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或いは前記第１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、前記第４の比較手段による設
定時間経過信号により、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、２つの温度検出手段の検出温度差或いは電流検出手
段の検出電流および圧縮機再運転からの所定時間経過後
により、除霜運転が制御される。

実血例 以下、本発明の一実施例を第２図〜第６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ａ、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り、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５および室外送風機８Ｉこよって室外ユ
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′
、電源電流を検出する電流検出素子１７、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り付けられ
ている。また、室内ユニット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。

同図においてマイコン９内には運転時間を判定するタイ
ムカウント値を記憶する記憶部１０とこの記憶部１０に
記憶されたタイムカウント値と入力値との比較により適
宜出力信号を発生する駆動信号発生手段および再運転時
間を判定するタイマカウント値を記憶する記憶部１０と
この記憶部１０に記憶されたタイマカウント値と入力値
との比較により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ｄ（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１
４゜１５が接続されている。コンパレータ１８を介して
電流検出手段である電流検出素子１７（例えば電流変成
器）と電流値を電圧値に変換する電流−電圧変換回路２
１と必要に応じて抵抗値が変られる電流設定用抵抗１９
．２０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〜ＴＲ
４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Ｒ１、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１
３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・１５によって作られる電圧は第
１図の設定温度記憶手段の信号に、電流検出素子１７及
び電流電圧変換回路２１は第１図の電流検出手段に、コ
ンパレータ１８は第１図の第３の比較手段に、抵抗１９
・２０によって作られる電圧は第１図の設定電流記憶手
段の信号に、記憶部１０を含むマイコン９は第１図の設
定時間記憶手段、時間計測手段、判定手段、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、
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、ｋ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、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。同時に、吸入圧力
Ｐｓ、吐出圧力Ｐｄ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。また、熱交換器温度検出素子ｄ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り、気
相の吐出冷媒ガスから、気相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
３の入口配管の温度と前記凝縮温度の関係は、圧縮機１
から吐出された冷媒ガスが、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ｔ１、熱交換器３の中央部
の配管温度ｔ２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。また、空気調和機の電源電流は概ね吐出冷媒温度
Ｔｄに比例追随す空気調和機の冷凍サイクルに於ける冷
媒量が減少した場合には、相対的に低い電流値となる傾
向がある。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が設定配管温度を以下になれば暖
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。このように室内側熱交換器３の入口配管温度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り適確な除霜運
転の判断を行なうことができる。

次に冷凍サイクル内の冷媒量が不足した場合及び長期間
使用により徐々に洩れた場合及び圧縮機停止後の再運転
時の挙動につき第６図を用いて説明する。定常の冷媒量
に対して、冷媒量が不足すると、公知の如く冷凍サイク
ル内での冷媒循環量が減少することとなり、圧縮機から
吐出される冷媒の温度は上昇し同様に吸入冷媒温度も上
昇する。

又その両者の温度差も大きくなる。一方当然冷凍サイク
ルでは圧力が低下することとなり、蒸発器での冷媒温度
も圧力低下に伴って下降することとなり、外気との熱交
換により、暖房運転時は、定常冷媒量運転時より着霜が
進むこととなる。一方電源電流は冷媒循環量が減少する
ことにより、高圧圧力が下がり、かつ高圧と低圧差が小
さくなり圧縮機の仕事量が減少することとなり定常運転
に比較して減少する。従って圧縮機１の吸入冷媒温度Ｔ
１１１室内側熱交換器の入口温度ｔ１　と室内熱交換器
中央部配管温度ｔ２の差Δｔ１電源電流値ｉは、第４図
の状態と比較してそれぞれ、上昇、上昇、下降傾向とな
る。従って除霜開始判定条件が熱交換器配管温度差値の
みであると、冷媒量不足の場合は、著聞が進行しても除
霜動作に入らないこととなる。

ここで、電源電流値ｉの判定点１１を適切に設定するこ
とにより、このような場合にも適切な除霜動作を行うこ
とができる。

次に除霜運転終了後、暖房運転を開始しある一￥の吹田
温度以上になると、公知の如く圧縮機が停止し、その後
暖房再運転を開始した場合について説明する。すなわち
、暖房再運転時は室内側熱交換器３の入口配管温度ｔ１
は低く、同時に熱交換器３の中央部配管温度ｔ２も低く
、その差がない。従って、入口配管温度ｔ１と中央部配
管温度ｔ２との差温ｔが設定配管温度を以下の状態とな
り除霜運転の判断を行なうこととなる。

そこで、圧縮機停止後の暖房再運転時においては、圧縮
機ＯＮ状態である一定時間Ｔ以上経過後に判定開始する
ことにより除霜動作を正しく判定することができる。

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で示すように暖房運転が
開始されると、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２）。このタイマーカ
ウントセットは、暖房運転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３
で１時間経過が判定される。１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４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５へ移り、熱交換器温度検出素子ｄによ
る熱交換器温度ｔ２の読み込みが行なわれ、ステップ６
に移って配管温度ｔ１と熱交換器温度ｔ２の差温が、設
定温度ｔ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。ステップ６において配
管温度ｔ、と熱交換器温度ｔ２の差が設定温度よりも高
い場合には、ステップ７に移って電流値Ｉが設定電流値
１１　よりも低いかどうかが判定される。具体的には第
３図のコンパレータ１８が判定する。

そしてステップ６又はステップ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（ステップ１０）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。次に
、ある一定の吹出温度以上になると圧縮機が停止（ステ
ップ１１）、圧縮機が再運転（ステップ１２）するとマ
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。

このタイマーカウントセクトは、暖房運転復帰前から７
時間（例えば１分）経過後に判定される。

１時間経過するまでは暖房運転が継続される。以降、第
５図のステップ４にもどり暖房、除霜のサイクルをくり
かえす。

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なうを流す構成ある
いは、側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
熱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点又は電流検出１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なうことができる。又
冷凍サイクルの冷媒が不足している場合は電流により適
確な除霜を行なうことができる。

く、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と入口側の冷媒温度と中央部の冷媒
温度の差と電源電流との比例関係に着服し、入口側の冷
媒温度と中央部の冷媒温度及び電＃電流を検出すること
によって、未着霜から着霜に至るまでの温度差変化及び
電流変化が大きくとれ、２点の温度検出及び電流検出で
限界に近い暖房能力を引き出すことができる。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、また、圧縮
機停止後の再運転においても一定時間経過するまで着霜
を検出しないため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、蒐能実現手段で表現
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、第媒温度と圧縮機吸入冷媒
温度と空気調和機の電源電流の関係を示す特性図、第５
図は同除躍制御装置の動作を示すフローチャート、第６
図は同除霜条件における冷媒盪不足の場合の室内側熱交
換器の入口温度と室内熱交換器中央部温度の差と圧縮機
吸入冷媒温度と、空気調和はの電源電流の関係を示す特
性図である。 １・・・・・・圧縮機、２・・・・・・四方切換弁、３
・・・・・・室内側熱交換器、４・・・・・・減圧機、
５・・・・・・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
度検出素子、９・・・・・・マイクロコンピュータ、１
０・・・・・・記憶部、１１・・・・・・駆動信号発生
手段、１２・１８・・・・・・コンパレータ、１３・１
３′・１４・１５・１９・２０・・・・・・抵抗、１７
・・・・・・電流検出素子、２１・・・・・・電流電圧
変換回路、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 ／−一圧Ｖ＆機 ２−　四方切換弁 Ｊ−室内側熱交換器 ４−減圧器 ５−．１！ｌ＋側塾文捨器 ６−　配管湿浬＆＄麦子 ６′−−一　終交積器温演検出奈子 ／７−−覚流検出末子 ６−　配管温度検出素子　１３　、１３′、　／４．１
５．　／９．２０−を徒６′−−−熱文挟器温度検出素
子／４　−ｍ−演算処理部？　−ｍ−マイクロコンピュ
ータ　／７　−一　電流検出素子第４図 時間□ Ｔｓ　−ｍ＝圧縮機ｆ）吸入浮謀汲度 Ｌ　　−−を源宅流雀 第５図 第６図 Ａｊ　　−ｍ−室内偵Ｉ熟交挾器の入口配管温度−室内
側熱夾携器の中央配管温度 万一　圧＃！！１機Ｑ吸入浮謀温度 ｉ　　−ｍ−電渾電流複

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、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
   度との差温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、電源電流を検出する電流検出手段と、暖房サイク
   ルを除霜サイクルに切換える境界値電流を記憶した設定
   電流記憶手段と、前記電流検出手段により検出した電流
   が前記設定電流記憶手段に記憶された境界値電流により
   低下したことを検知し、出力する第３の比較手段と、圧
   縮機停止後の再運転開始からの時間を計測する第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４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、或いは前記第１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、前記第４の比較手段による
   設定時間経過信号により、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。