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JPH04174238A - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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JPH04174238A
JPH04174238A JP2300559A JP30055990A JPH04174238A JP H04174238 A JPH04174238 A JP H04174238A JP 2300559 A JP2300559 A JP 2300559A JP 30055990 A JP30055990 A JP 30055990A JP H04174238 A JPH04174238 A JP H04174238A
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frost
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兒子 俊郎
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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、インバータによってコンプレッサの可変速運
転を行う空気調和機に関するものである。
〔従来の技術〕
空気調和機を暖房運転する場合、室外熱交換器は低温外
気にさらされると共に、その内部には低温冷媒が流れる
ことになる。そのため、暖房運転開始後、成る時間が経
過すると、室外熱交換器には少なからぬ着霜が生じる。
このような着霜が生じると、熱交換効率が低下し、暖房
能力も低下するため、この室外熱交換器に対して除霜を
行う必要がある。
従来の空気調和機では、このような除霜を行う場合、−
時的な冷房運転により高温冷媒を室外熱交換器内に流し
て霜を除去する方策などがとられていた。
〔発明か解決しようとする課題〕
上記のように、効率的な暖房運転を行うためには、室外
熱交換器の除霜動作は不可欠のものであるが、その反面
、除霜動作が行なわれている間は、暖房運転が一時的に
停止されたり、あるいは−時的な冷房運転が行なわれる
ために、その間の暖房機能が低下して室温も低下するこ
とになる。
ところが、従来の空気調和機では、室内温度状態の如何
にかかわらず、室外熱交換機の着霜量が一定以上になる
と、自動的に除霜動作に入る構成となっていたため、室
内温度が低下して室内に居る者に不快感を与えることが
あった。
特に、冷えきっていた室内において、暖房運転を開始し
た場合には、できるだけ速やかに室温を上昇させること
が要求されるか、従来の空気調和機では、このような場
合にも、しばしば除霜運転に入ることがあり、室内に居
る者は一層の不快感を覚える結果となっていた。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、インバ
ータ制御を行う空気調和機について、除霜動作に起因し
て生しる不快感、あるいは暖房能力の低下を極力抑制す
ることを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するため第1項記載の発明にあっては、
コンプレッサ、室内熱交換器、減圧装置。
室外熱交換器を順次連通した冷凍サイクルを有し、暖房
運転中に室外熱交換器の着霜量か一定以上となったとき
に、この室外熱交換器に対して除霜動作を行うようにし
た空気調和機において、コンプレッサモータを制御する
インバータの出力周波数に関し、予め複数段の所定値を
設定する周波数設定手段と、前記周波数設定手段により
設定された各周波数で前記インバータを運転する場合に
、運転開始後に室内温度が設定温度に到達するまでの各
到達時間を、外気温度、外気湿度、及び前回運転時の暖
房負荷データ等の環境条件の検出に基いて演算する設定
温度到達時間演算手段と、前記設定温度到達時間演算手
段により演算された各到達時間の間だけ前記インバータ
を運転する場合に、前記室外熱交換器に付着する各着霜
量を、前記環境条件の検出に基いて演算する着霜量演算
手段と、前記着霜量演算手段により演算された各着霜量
のうち、前記除霜動作が不要なレベルとして定められた
許容値以下のものに係るインバータ出力周波数を選択す
る第1の周波数選択手段と、前記インバータ運転時の出
力周波数が、前記第1の周波数選択手段により選択され
た周波数となるように該インバータを制御するインバー
タ制御手段と、を備えた構成としである。
また、第2項記載の発明にあっては、上記第1′ 項記
載の発明において、前記第1の周波数選択手段は、前記
許容値以下の各着霜量のうち前記到達時間が最短のもの
に係るインバータ出力周波数を選択する最短時間周波数
選択手段を有する構成としである。
そして、第3項記載の発明にあっては、第1項又は第2
項記載の発明において、前記着霜量演算手段により演算
された各着霜量のうちに、前記許容値以下のものが含ま
れていない場合に、この各着霜量か許容値に到達するま
での各到達時間を、前記環境条件の検出に基いて演算す
る許容着霜量到達時間演算手段と、前記許容着霜量到達
時間演算手段により演算された各到達時間の間だけ前記
インバータを運転する場合に、各到達時間経過時の各室
内温度を、前記環境条件の検出の基いて演算する室内温
度演算手段と、前記室内温度演算手段により演算された
各室内温度のうちから、前記設定温度に最も近いものに
係るインバータ出力周波数を選択する第2の周波数選択
手段と、を備え、前記インバータを、前記周波数設定手
段により設定されたいずれの周波数で運転開始したとし
ても、前記室内温度が前記設定温度に達する以前に前記
除霜動作を行なわなければならない場合には、前記イン
バータ制御手段は、前記除霜動作が行なわれるまでは、
前記第2の周波数選択手段により選択された周波数で前
記インバータの駆動制御を行うような構成としである。
さらに、第4項記載の発明にあっては、上記第1項乃至
第3項記載のいずれかの発明において、前記室外熱交換
器を第1及び第2の熱交換器に分割すると共に、これら
熱交換器を、二方弁、三方弁等の流路可変手段を介して
冷媒循環回路中に組込み、これらの流路可変手段を制御
することにより第1及び第2の熱交換器に対して除霜動
作を行う除霜制御装置を設けるようにし、しかも、この
除霜動作は、第1及び第2の熱交換器に高温冷媒を流す
ことにより、これらの除霜を行う第一の除霜モードと、
第1又は第2の熱交換器の一方に対して冷媒を遮断し、
この一方のみの除霜を行う第2の除霜モードと、第1又
は第2の熱交換器の他方に対して冷媒を遮断し、この他
方のみの除霜を行う第3の除霜モードと、を有する構成
としである。
〔作 用〕
第1項記載の発明において、周波数設定手段がインバー
タ出力周波数に関して、複数の値を設定すると、設定温
度到達時間演算手段は、この設定された各周波数の値で
インバータの運転が行なわれた場合に、室内温度が設定
温度に到達するまでの各到達時間を、環境条件の検出に
基き演算する。
そして、着霜量演算手段は、各到達時間の間だけインバ
ータの運転が行なわれた場合の各着霜量を演算する。第
1の周波数選択手段は、各着霜量のうち許容値以下のも
のに対応するインバータの出力周波数を、先に設定され
たもののなかから選択する。
インバータ制御手段は、インバータの運転が開始されて
から室内温度か設定温度に達するまでは、この選択され
た周波数でインバータを駆動制御する。
したがって、暖房運転を行なった場合に、室内温度が設
定温度に達する前には、通常は、除霜動作が行なわれる
ことはなく、除霜動作によって暖房機能が一時的に大き
く低下することがない。
そして、第2項記載の発明では、第1の周波数選択手段
が最短時間周波数選択手段を有しているので、室内温度
が設定温度に達するまでの時間が最短になるようにイン
バータの制御が行なわれる。
ところで、寒冷地等では室内温度が設定温度に達する前
に、どうしても除霜動作が必要となる場合がある。そこ
で、第3項記載の発明においては、着霜量演算手段が演
算した各着霜量か全て許容値を超えているときに、各着
霜量が許容値に到達するまでの各到達時間を許容着霜量
到達時間演算手段か演算し、また、各到達時間経過時の
各室内温度を室内温度演算手段が演算するようになって
いる。
第2の周波数選択手段は、この演算された各室内温度の
うちから最も設定温度に近いものを選択し、さらに、こ
のときの室内温度に対応するインバータの出力周波数を
、先に設定されたもののなかから選択する。そして、イ
ンバータの運転開始後、室内温度が設定温度に達する以
前に除霜動作が行なわれる場合には、インバータ制御手
段は、除霜動作が行なわれるまでは、この第2の周波数
選択手段により選択された周波数でインバータを駆動制
御する。
したがって、室内温度が設定温度に達する以前に除霜動
作を行なわなければならないとしても、除霜動作に入る
時点での室内温度は最も設定温度に近いものとなる。そ
のため、除霜動作による暖房能力の一時的低下に起因す
る不快感は最小のものとなる。
また、上記のように室内温度が設定温度に達する以前に
除霜動作を行う場合、あるいは室内温度が設定温度に達
した以降に除霜動作を行う場合は、除霜動作による暖房
能力の一時的低下を極力抑制することが要請される。
そこで、第4項記載の発明では、室外熱交換器を第1及
び第2の熱交換器に分割すると共に、これらの熱交換器
を流路可変手段を介して冷媒循環回路中に組込むように
してあり、これらの流路可変手段の制御により除霜制御
装置が第1及び第2の熱交換器に対する除霜を行うよう
になっている。
そして、第1の除霜モードでは、第1及び第2の熱交換
器に高温冷媒が流れるので、除霜が短時間のうちに行な
われる。したがって、この第1の除霜モードは、室内温
度が設定温度に達する以前の除霜動作、すなわち第2の
発明における除霜動作に適している。
また、第2.第3の除霜モードでは、第1.第2の熱交
換器のうち、いずれかに対して低温の冷媒が流れるのを
阻止するたけであるため、除霜が短時間に行なわれるわ
けではない。しかし、冷媒の流れか阻止されない側の熱
交換器ではそのまま有効な熱交換動作が行なわれている
ため、暖房能力が低下するものの、その低下は極端なも
のとなるわけではない。したがって、第2.第3の除霜
モードは、室内温度が設定温度に達した以降の除霜動作
に適している。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を第1図乃至第10図に基き説明
する。
第2図は本実施例に係る空気調和機の構成を示す概略図
である。インバータ1はモータ2を可変速制御するよう
になっており、このモータ2によりコンプレッサ3が駆
動される。
暖房運転の場合、コンプレッサ3から吐出される冷媒は
四方弁4を通って室内熱交換器らに送られる。室内熱交
換器5て熱交換された冷媒は、キャピラリ6を通って、
二つに分割された第1及び第二の室外熱交換器7.8に
送られ、ここで熱交換された後にコンプレッサ3の吸入
口に循環される。
室外熱交換器7,8は、第3図に示すように、室外機の
ボックス9内に上下に配置されており、その前面に配設
された室外ファン10の回転により、外気(矢印方向の
流れ)との熱交換か行なわれるようになっている。
なお、第2図の冷媒循環回路中には、二方弁11.12
、三方弁13.14が組込まれており、これらは除霜制
御装置15の制御により動作するようになっているが、
動作の内容については後述する。
インバータ1は、インバータ制御手段16により可変周
波数制御され、インバータ制御手段16は、マイコン化
されたインバータ周波数決定回路17によりその制御周
波数が決定されるようになっている。
第1図は、このインバータ周波数決定回路17の構成を
示すブロック図で、周波数設定手段18゜設定温度到達
時間演算手段1つ1着霜量演算手段20、判別器21.
第1の周波数選択手段22゜許容着霜量到達時間演算手
段23.室内温度演算手段24.第2の周波数選択手段
25により構成されている。
周波数設定手段18(第1図左上)は、インバータ1の
出力周波数の段数を0段に設定し、各段数に対応する各
周波数f (i)  (i−0〜n)の値についての信
号を、順次出力するものである。
設定温度到達時間演算手段19は、各周波数f (i)
でインバータ1を運転する場合に、室温Taが設定温度
Tsに到達する各時間t1を、環境条件の検出に基いて
演算するものである。
着霜量演算手段20は、インバータ1を各周波数f (
i)で上記各到達時間11だけ運転する場合に、室外熱
交換器7.8に付着する各着霜量F(ti)を、環境条
件の検出に基いて演算するものである。
第1の周波数選択手段22は、判別手段22a。
暖房継続可能周波数選択手段22b、最短時間周波数選
択手段22(により構成されている。判別手段22aは
、演算された各着霜量F(ti)について、予め定めら
れている許容値Flimとの大小関係を判別するもので
ある。暖房継続可能周波数選択手段22bは、判別手段
22aからの各判別信号に基いて、各周波数f (i)
の中から、除霜を行うことなく暖房を継続することが可
能な周波を選択し、その信号を最短時間周波数選択手段
22cに出力する。このとき、各周波数f (i)のう
ちに暖房継続可能なものが含まれていない場合は、NG
信号が周波数設定手段18(右中央)に送られるように
なっている。なお、第1図の左上及び右中央に図示され
た周波数設定手段18は実際には同一のものであるが、
時間的な先後関係があるため、敢えて二つに分けて図示
したものである。
最短時間周波数選択手段22cは、暖房継続可能周波数
選択手段22bにより選択された各周波数で運転した場
合に、室温aが設定温度Tsに達する時間が最短となる
周波数を選択し、これを最適周波数fgとしてインバー
タ制御手段16に出力するようになっている。
許容着霜量到達時間演算手段23は、周波数設定手段1
8(第1固有中央)がNG信号を入力した場合に、各周
波数f (i)について、着霜量F(ti)が許容値F
liiに到達する時間間tνを演算するものである。
室内温度演算手段24は、各周波数f (i)について
各到達時間tvだけ運転した場合に、室温Taが上昇す
る各温度Tv  (i)を演算するものである。
第2の周波数選択手段25は、各周波数f (i)で運
転した場合の各上昇温度Tv  (i)のうちから、設
定温度Tsに最も近くなるものの周波数を最適周波数f
gとしてインバータ制御手段16に出力するようになっ
ている。
次に、このインバータ周波数決定回路17の動作を、第
4図(a)、(b)のフローチャートを参照しつつ説明
する。なお、第4図(a)は、暖房運転開始後室内温度
が設定温度に達するまでは除霜動作を行なわずに済む場
合のフローチャートであり、第4図(b)は除霜動作を
行なわなければならない場合のフローチャートである。
まず、ステップ1では、周波数段数をn段に設定すると
共に、i−0として出力周波数f (i)の初期設定を
行い、また、fg −0として最適周波数の初期設定を
行う。
ここで、iはi=0.1,2.−、nのように各段に付
された番号を示すもので、f (i)はこの各段におけ
る出力周波数の値を示している。そして、fgはこれら
n個の出力周波数のなかから最適なものとして選択され
る周波数又はその存在の有無を示すものである。
ステップ2では、各センサ(図示せず)からは室内温度
Ta、外気温度To、外気湿度Ho、操作部(図示せず
)の信号からは設定温度Ts、メモリ(図示せず)から
は前回(前日)運転の温度差データ(1)などの環境条
件についての検出あるいは読込みを行う。
ステップ3では、まず、これらのデータから室温Taを
設定温度Tsに到達させるための暖房負荷L (t)を
計算する。この暖房負荷L (t)は、室温を設定温度
に到達させるための暖房能力(Kcal/h)を示すも
のである。ます前回(前日)の暖房負荷データ(g)、
現在時点における実際の室温Ta、設定温度Ts及び外
気温TOから現在の暖房負荷L (t)か計算され、そ
の計算結果か第5図の暖房負荷曲線S1で示される。
この場合、現在の外気温Toが前日の外気温よりも高く
、設定温度と室温の差(Ts−Ta)が同じ場合は、前
日よりも低い値が計算されることになり、その計算結果
は暖房負荷曲線S、で示される。また、現在の外気温T
が前日の外気温と同じで、設定温度と室温の差(Ts−
Ta)か大きい場合は、前日よりも高い値か計算される
ことになり、その計算結果は暖房負荷曲線SHで示され
る。すなわち、外気温が高いほど低い値の暖房負荷曲線
となるとともに、設定温度と室温の差(T6−Ta)か
大きいほど低い値の暖房負荷曲線となる。
なお、第5図の曲線S1.SLl SHは、C9)、T
a、Ts、To等のデータに基づく実際の計算結果とし
て示されたものであるが、予め複数の暖房負荷曲線を記
憶させておき、これらの中から選択するようにしてもよ
い。
次いで、ステップ4では、インバータ1が周波数f (
i)で運転される場合に、その運転時間tに対する暖房
能力Q (t : i)  (Kcal/h)を、第6
図に示すような直線Q (t : i)として計算する
。この暖房能力Qは外気温、室温およびインバータの周
波数に依存するがこれらの値に変化がなければ略一定で
ある。但し、室外熱交換器に鉤する着霜が生じてくると
それに伴なって徐々に低下する。そして、ステップ5で
、この直線Q (t :i)と現在の暖房負荷曲線例え
ばSlとの交点に対応する時間tiが求められる。この
時間tiは、インバータ1を周波数f (i)で運転す
る場合に室温Taが設定温度Tsに達するのに要する時
間を表す。
ステップ6ては、インバーターを周波数F (i)(1
−0〜n)でこの時間tiだけ運転する場合に、室外熱
交換器7.8に付着する着霜量Wi(1)を、外気温T
 、外気湿度H8等のデータに基づいて計算する。この
着霜量Wi(t)の特性は、第7図に示すように、周波
数が高いはど着霜量の変化速度が大きなものとなってい
る。そして、外気温Toが約5℃以上のときには室外熱
交換器温度が0℃以下に低下しないため、はとんど着霜
量がゼロとなる。また、外気温Toが約5℃以下のとき
に最も着霜量が多く、これよりも外気温度が低下するに
従って着霜量が減少し、外気温が約−8℃以下ではほと
んど着霜しなくなるという特性を有している。なお、室
外湿度HOに関しては湿度が高いとほど着霜が多くなる
そして、ステップ7ではステップ6で計算された着霜量
Wi(ti)と予め定められている許容着霜量Fli1
1との大小関係を判別する。この許容着霜量Flimは
、これを超えると室外熱交換器7、8に対して除霜動作
を行わなければならないレベルとして定められているも
のである。このステップ7においてF(tO)がFli
m以下であると判断された場合、ステップ8に進み、F
(ti)がFlimを超えると判断された場合、ステッ
プ10へと移る。
ステップ8では、最適周波数fgが既に設定されている
か否かが判断される。すなわち、fgは最終的には除霜
運転を行なわずに室温を設定温度に到達させることがで
きる最適周波数を意味するが、ここでは除霜運転を行な
わずに室温を設定温度に到達させることができる周波数
がすでにあったか否かを判別するために用いられている
。そして、ゼロであれば除霜運転を行なわずに室温を設
定温度に到達させることができる周波数がそれ以前には
なかったことを意味し、fgがf (i)(i−0〜n
)となっていれば、すでに除霜運転を行なわずに室温を
設定温度に到達させることができる周波数が存在してい
ることを意味する。
いま、f g−0であるとすると、次のステップ9へう
つり、また、fgに0以外の値(f(i))かすでに存
在するならばステップ12へとうつる。
例えば、i −0でステップ7からステップ8へ移って
きた場合には、当然f g−0であるからステップ9へ
進む。
ステップ9では、除霜運転を行なわずに室温を設定温度
に到達させることかできる周波数でインバータ運転が行
なわれた場合に、室温が設定温度に到達するまでの最短
運転時間taの初期値、及び最適周波数fgの初期値の
設定が行なわれる。
例えば、i−0でこのステップ9へ進んできた場合、t
aにはtoが設定され、fgにはf (imO)が設定
される。
次いでステップ10ではステップ4からステラ′ プ9
又はステップ13までの処理をn段すべてについて終了
したかどうかが判断される。i−0では当然終了してい
ないので、ステップ11でi −i+1にインクリメン
トした後、再びステップ4へと戻る。
一方、ステップ8でfgが0でない場合、すなわちすで
に最適周波数fgの初期値が設定されている場合にはス
テップ12へとうつる。このステップ12では、それ以
前に記憶されている最適周波数fgにおける運転時間t
a(最短運転時間taの初期値)と、そのときの新たな
周波数f (i)における室温が設定温度に到達するま
での運転時間tiとの大小が比較される。そして、新た
な周波数f (i)における運転時間tiがtaよりも
大きければfg及びtaについてはそのままとし、新た
な周波数f (i)における運転時間tiがta以下で
あれば、fgを新たな周波数f (i)に、taを運転
時間tiに入れ替える。
要するに、ステップ8.ステップ9.ステップ12、ス
テップ13は除霜運転を行わずに室温を設定温度に到達
させることができる周波数の中で、室温を設定温度に到
達させるまでの運転時間が最短のものを選択するフロー
であり、このフローでは最終的に除霜運転を行わずに室
温を設定温度に到達させることができる周波数の中で、
室温を設定温度に到達させるまでの運転時間が最短の周
波数をfgとして、また、その周波数fgにおける運転
時間がtaとして記憶される。
このように、i−0,1,2,・・・、nの全てにわた
り上記ステップを実施した後、ステップ14でその時点
での最適周波数fgの存在の有無を判別し、fg−0で
なければ、ステップ15で、そのfgの値の周波数信号
をインバータ制御手段16に出力する。インバータ制御
手段16は、f(imO) 、 f (i−1) 、 
−=、 f (i−n)の中からこのようにして選択さ
れた最適周波数fgでインバータ1を運転する。
上記のような第4図(a)のステップの動作を経て選択
された最適周波数fgで°インバータ運転を行うとする
と、暖房運転開始後、室内温度Taが設定温度Tsに達
するまでは除霜動作が行なわれることがなく、しかも、
室内温度Taが設定温度に達する時間を最短時間とする
ことができる。
したがって、冷えきった部屋を暖房する場合などは、い
ち早く室内温度を所定温度に上昇させることができ、快
適暖房を実現することができる。
ところで、ステップ14において、fg−0即ち最適周
波数fgの値か設定されない場合が起り得る。このよう
な場合は、i−0,1,2,・・・。
nの全ての段数にわたって、ステップ7での判断がNo
となり、室温Taが設定温度Tsに達する以前に、除霜
動作を行なわざるを得ない場合である。
このような場合、暖房を一旦停止するか、あるいは暖房
能力を低減させるなどして除霜動作を行うことになるが
、その場合でも、除霜動作に入るまでに、室温Taを設
定温度Tsに極力近付けておくことが望ましい。第4図
(b)は、そのための動作を説明するためのフローチャ
ートである。
すなわち、第4図(a)のステップ14でfg−0と判
断されると、ステップ16では、それまでi−nとなっ
ていた周波数段をi m Qにリセットし、インバータ
出力周波数をf (i−0)に再度初期設定する。
そして、ステップ17では、外気温度TO,外気湿度H
O及び着霜量演算手段20の演算結果なとに基いて、周
波数f (1)てインバータを運転した場合の、時間t
に対する着霜mW i (t )を計算する。ここて着
霜量Wi(t)の特性は第7図に示すものと同じである
ステップ18では、第7図に示すように、周波数f(1
)でインバータを運転する場合に、着霜量Wi(t)が
許容値Flimに達するまでの時間twiを曲線Wi(
t)とFliIIlの交点として求める。ステップ19
では、予め読込んである室温Ta、外気温To、前回(
前日)の運転の暖房負荷データL(t)、及び暖房能力
Q (t : i)によって周波数f (i)で時間t
 w iだけ暖房運転を行った場合の到達室温Tvを計
算する。
ステップ20では、最適周波数fgか既に設定されてい
るかどうか判別する。なお、ステップ16以降の最適周
波数fgはそれ以前のステップにおける最適周波数fg
とは異なり、除霜運転に入る時に最も室温が設定温度に
近付く周波数、すなわち除霜運転に入る時の室温が最も
高くなる周波数を意味している。この場合、i−0の段
階では当然まだ設定されていないので、ステップ21に
おいて、除霜運転に入るまでの最大到達室温Tbとして
Tv  (i=0)を用いると共に、最適周波数fgと
してf(i−0)を用いるようにする。
ステップ22では、上記ステップの動作がn段全てにつ
いて終了したかどうか判断する。最初のi−0では当然
終了していないので、ステップ23において、i−1に
インクリメントし、ステップ17〜19の動作を再度行
う。
15w1にインクリメントされた後のステップ20では
fg−0ではないため、既に設定されている最大到達室
温Tb  (−Tv  (i −0) )と室温Tv(
i−1)との大小関係をステップ24で判別する。そし
て、Tv  (i=0)≧Tv  (i−1)であれば
、Tb及びfgについては、それまで通りTv  (i
=o)及びf (i−0)を用いるようにする。しかし
、Tv  (i −0) <Tv  (i =1)であ
るときには、ステップ25で、Tb及びfgの値を’l
”y  (i−1)及びf (i−1)に更新する。
このように、i−0,1,2,・・・、nの全てにわた
り上記ステップを実施する。この結果、fgには最終的
に除霜運転に入るときの室温が最も高くなる周波数が記
憶されることとなる。そこで、このfgの値の周波数信
号をステップ26でインバータ制御手段16に出力する
ようにセットする。
インバータ制御手段16は、f’(i−0)、f(i−
1)、・・・、  f (i−n)の中からこのように
して選択された最適周波数fgでインバータ1を運転す
る。
上記のような第4図(b)のステップの動作を経て選択
された最適周波数fgでインバータ運転を行うとすると
、暖房運転開始後、室内温度Taか設定温度に達するま
でに除霜動作を行なわなければならないとしても、除霜
動作が開始される時点での室温Taを設定温度Tsに最
も近いものにすることができる。したがって、寒冷地な
どで暖房運転開始後設定温度到達以前に除霜動作に入る
場合でも、その時点では既に相当程度室温が上昇してい
るため、除霜動作に伴う室温低下と、不快感とを最小限
に抑制することができる。
上述した第4図(a)または第4図(b)の動作によっ
て、暖房運転開始後、室温Taか設定温Tsに達するま
での間における、最も快適性の高いインバータ出力周波
数を求めることができた。
しかし、より快適な暖房を実現するためには、除霜動作
に入った場合についても、できるだけ暖房能力か低下し
ないようにすることが望まれる。そこで、以下、第8図
のフローチャートを参照しつつ、極力暖房能力の低下を
きたすことがない除霜制御装置15の除霜動作について
説明する。
なお、第8図において、j−1,0は、室温Taが設定
温度Tsに到達後の運転であるか否を判別するためのフ
ラグとしてもちいるものである。
置は室外熱交換器7(第2図参照)の温度、TE2は室
外熱交換器8の温度を示している。
また、モードlは、室外熱交換器7.8に高温冷媒を流
して、これらの除霜を行う(このとき室外ファン10は
停止)ものであり、迅速な除霜が可能であることから、
室温Taが設定温度Tsに達する以前に行う除霜に適し
たモードである。
モード■は、室外熱交換器7に低温冷媒が流れるのを遮
断して、室外熱交換器8だけで暖房運転を行う(したか
って、室外ファン10は回転)ようにしたものである。
このモード■による除霜は、低温冷媒の遮断と、室外フ
ァン10からの風とによって室外熱交換器7に対する除
霜を行うものであるため、モードIに比較すれば除霜能
力は低いものである。しかし、室外熱交換器8の方は、
そのまま暖房運転モードの熱交換を行なっていることか
ら、室温が極端に低下することはない。したかって、こ
のモード■は室温Taが設定温度Tsに達した後に行う
除霜に適したモードである。モード■は、モード■にお
ける室外熱交換器7,8の動作関係を互いに逆にしたも
のである。
第8図において、ます、除霜制御装置15内の制御手段
(図示せず)が、とりあえずステップ51で、前記した
フラグをj−0にセットすると共に、除霜モードをモー
ド■にセットしておく。
そして、ステップ52で、室温Taと設定温度Tsとの
大小関係を判別し、Ta >Tsであればステップ53
でフラグをj−1とする。
次いで、ステップ54でTa及びTsの値を読込むと共
に、(Ts −Ta )を計算し、ステップ55ては、
第9図の特性曲線Zから(Ts −Ta )に対応した
最適周波数fgを求め、この周波数信号をインバータ制
御手段16に送出する。なお、ステップ52で、Ta≦
Tsであれば、ステップ56で、それまでにTa >T
sになったことが有るか否かを判別し、−度でも有れば
ステップ53でj−1とし、−度も無ければ(この場合
は、通常、暖房運転開始後間もないことを示している)
、ステップ58に進むようにする。
ステップ57では、ステップ55で求めた最適周波数f
gと、予め定められている基準周波数fsとの大小関係
を判別する。このような判別を行う理由は、fg>f5
である場合には(Ts −Ta)が相当に大きくなって
いるために迅速な除霜(モードI)を行う必要があり、
一方、fg≦fsである場合には(Ts −Ta )が
小さいものであるために緩やかな除霜(モード■あるい
はモードm)の方か好ましいからである。
いま、ステップ57でfg>fsであるとすれば、除霜
制御装置15は、モードI(尤も、正確には、ステップ
58で0が開になった状態をモードIと呼ぶべきである
。)を実行すべく、ステップ58で、二方弁及び三方弁
の制御を行う。すなわち、第2図の三方弁13.14を
オン状態にすると共に、二方弁11.12を閉にする。
ここで、三方弁13がオン状態にあるとは、a−b方向
の流路が形成されている場合をいい、オフ状態にあると
は、a−c方向の流路が形成されている場合をいう。同
様に、三方弁14がオン状態にあるとは、d−e方向の
流路が形成されている場合をいい、オフ状態にあるとは
、e−f方向の流路が形成されている場合をいう。
次いで、ステップ59では、外気温TOと、室外熱交換
器温装置、 TE2を読込み、ステップ60で、除霜が
必要な状態になっているかどうかを判断する。除霜が必
要でなければステップ52に戻り、除霜が必要であれば
、ステップ61て、二方弁11を開にすると共に、イン
バータ1を周波数fDZで運転させるようにセットする
。この周波数fDZは、モードIの除霜動作中における
インバータ出力周波数として予め定められているもので
ある。
二方弁11が開になると、コンプレッサ3から吐出され
る高温冷媒が室外熱交換器7,8に流れ、これらに対す
る除霜が迅速に行なわれる。なお、第2図では、コンプ
レッサ3からの高温冷媒は四方弁4を経て室内熱交換器
5にも流れるようになっているが、キャピラリ6(減圧
装置)があるために室内熱交換器5側に流れる冷媒は僅
かであり、大部分の高温冷媒は室外熱交換器7.8側に
流れることになる。
このようなモードIの除霜が一定時間行なわれた後、ス
テップ62では、再び外気温Tll及び室外熱交換器8
側置、 TE2を読込み、ステップ63で除霜が終了し
たか否かを判別する。そして、除霜が終了していれば、
ステップ64て、インバータ制御手段16に除霜終了信
号を送出し、除霜前の周波数fgでインバータ運転させ
るようにセットする。
次いで、ステップ57に戻り、fg≦fsであれば、セ
ットされたモードかモード■の状態になっていたか否か
をステップ65て判別する。そして、モードHの状態と
なっていたのであれば、そのままモードHによる除霜を
実行すべく、ステップ66て三方弁13.14をオフ状
態にすると共に、二方弁11.12を閉にする。このモ
ード■による除霜が一定時間行なわれた後、ステップ6
7て外気温TO及び室外熱交換器8の温度TE2を読込
み、室外熱交換器8に対する除霜が必要となったかとう
かをステップ68て判断する。同様に、ステップ65で
モード■の状態となっていたのであれば、ステップ69
でそのままモード■の除霜を行い、ステップ70で一定
時間後に温度TO,置を読込んで、室外熱交換器7に対
する除霜が必要となったかどうかをステップ68で判断
する。
なお、ステップ67.70で示したように、読込まれた
熱交換器温度TE2. 置は暖房運転用の熱交換動作を
行なっている側の熱交換器(低温冷媒が流れている)の
温度であって、除霜を行なっている側の熱交換器(低温
冷媒が遮断されている)の温度ではない。これは、除霜
を行なっている側の熱交換器については、当然に除霜が
行なわれているはずであるから、その熱交換器温度の読
込みは不要であるとの前提に基くものである。したがっ
て、より正確な制御を行うため、この除霜を行なってい
る側の熱交換器温度についても読込みを行うようにする
ことはもちろん可能である。
いま、ステップ66.67を経て、ステップ68で室外
熱交換器8に対する除霜が必要であるとした場合、ステ
ップ71では、再度それまで行なわれていたモードを判
断する。いまの場合は、それまでモード■で除霜が行な
われていたのであるから、ステップ72で、今度はモー
ド■で除霜を行うようにモードをセットする。つまり、
ステップ68で、室外熱交換器8側の着霜量が増加した
と判断されたのだから、室外熱交換器8による暖房運転
を一旦打切り、今度は室外熱交換器7による暖房運転を
行なうと共に、室外熱交換器8に対する除霜を行なおう
とするものである。同様に、ステップ71で、それまで
モード■で除霜か行なわれでいたとすれば、ステップ7
3で今度はモード■で除霜を行うようにする。゛ このような第8図の動作に基く除霜を行うこととすれば
、室温Taが設定温度Tsに達する以前に除霜を行う場
合には速やかに除霜を終了させることができ、また、室
温Taか設定温度Tsに達した以降に除霜を行う場合(
この場合の暖房負荷は小である。)には、一方の室外熱
交換器で暖房運転を継続しながら他方の室外、熱交換器
に対する除霜を行うことができる。
第10図は、暖房運転開始後の室温特性について、従来
の空気調和機と、本発明に係る空気調和機とを対比して
示したものの一例である。この図    −から明らか
なように、従来例では設定温度Ts到達以前の除霜によ
る室温が一時的に急激に低下する現象が現われるのに対
し、本発明の実施例では第4図(a)のステップで得ら
れた周波数で運転することにより、設定温度に達するま
では室温か急低下する現象が防止されている。
なお、上記実施例では、室外熱交換器7.8がそれぞれ
一台ずつの場合を示したが、これら各室外熱交換器をさ
らに細分割する構成とすることも可能である。したかっ
て、本発明は家庭用空気調和機の他、業務用あるいは工
場用の空気調和機に適用することも可能である。
〔発明の効果〕
以上のように、第1項記載の発明では、暖房運転開始後
室内温度が設定温度に達するまでは、除霜動作を行なわ
なくても済む周波数を運転前に選択し、その周波数でイ
ンバータの運転を行う構成とすることで、室温が設定温
度に到達するまでに除霜運転に入って室温低下を招くこ
とを極力回避することができ、暖房立上がり時の快適性
を大幅に向上させることができる。また、第2項記載の
発明では、これに加えて、室内温度か最短時間で設定温
度に達するような周波数てインバータの運転を行う構成
としであるので、除霜動作に起因する暖房運転開始直後
の不快感をなくすことができると共に、暖房時における
快適性の向上をさらに図ることかできる。
そして、第3項記載の発明によれば、暖房運転開始後室
内温度か設定温度に達するまでにやむを得ず除霜動作を
行う場合でも、室内温度か設定温度に最も近づいた時点
で除霜動作か行なわれるような周波数でインバータの運
転を行う構成としであるので、寒冷地等で暖房運転開始
直後の除霜動作を行う場合に生じる不快感を極力抑制す
ることができる。
さらに、第4項記載の発明によれは、室外熱交換器を二
つに分割し、これらに対する冷媒の流れを可変する構成
としたので、室内温度が設定温度に達する以前に行う除
霜、あるいは室内温度が設定温度に達した以降に行う除
霜のそれぞれについて、最も適した除霜動作を行うこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1項乃至第3項記載の発明の実施例の要部を
示すブロック図、第2図は第4項記載の発明の実施例の
冷媒循環回路図、第3図は第2図における室外熱交換器
の配置構成を示す概略図、第4図(a)は第1項及び第
2項記載の発明の実施例に対応するフローチャート図、
第4図(b)は第3項記載の発明の実施例に対応するフ
ローチャート図、第5図及び第6図は第4図(a)の内
容を説明するための特性図、第7図は第4図(b)の内
容を説明するための特性図、第8図は第4項記載の発明
の実施例に対応するフローチャート図、第9図は第8図
の内容を説明するための特性図、第10図は室温特性に
ついて従来例によるものと第1項の発明の実施例による
ものとを対比して示した特性図である。 1・・・インバータ、2・・・モータ、3−・・コンプ
レッサ、5・・・室内熱交換器、6・・・減圧装置(キ
ャピラリー)、7・・・第1の室外熱交換器、8・・・
第2の室外熱交換器、11.12・・・流路可変手段(
二方弁)、13.14・・・流路可変手段(三方弁)、
15・・・除霜制御装置、16・・・イン/<−夕制御
手段、18・・・周波数設定手段、19・・・設定温度
到達時間演算手段、20・・・着霜量演算手段、22・
・・第1の周波数選択手段、22c・・・最短時間周波
数選択手段、23・・・許容着霜量到達時間演算手段、
24・・・室内温度演算手段、25・・・第2の周波数
選択手段。 出願人代理人   佐  藤  −雄 、q 開開(1) 第5図 ¥6図 第7図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、コンプレッサ、室内熱交換器、減圧装置、室外熱交
    換器を順次連通した冷凍サイクルを有し、暖房運転中に
    室外熱交換器の着霜量が一定以上となったときに、この
    室外熱交換器に対して除霜動作を行うようにした空気調
    和機において、 コンプレッサモータを制御するインバータの出力周波数
    に関し、予め複数段の所定値を設定する周波数設定手段
    と、 前記周波数設定手段により設定された各周波数で前記イ
    ンバータを運転する場合に、運転開始後に室内温度が設
    定温度に到達するまでの各到達時間を、外気温度、外気
    湿度、及び前回運転時の暖房負荷データ等の環境条件の
    検出に基いて演算する設定温度到達時間演算手段と、 前記設定温度到達時間演算手段により演算された各到達
    時間の間だけ前記インバータを運転する場合に、前記室
    外熱交換器に付着する各着霜量を、前記環境条件の検出
    に基いて演算する着霜量演算手段と、 前記着霜量演算手段により演算された各着霜量のうち、
    前記除霜動作が不要なレベルとして定められた許容値以
    下のものに係るインバータ出力周波数を選択する第1の
    周波数選択手段と、 前記インバータ運転時の出力周波数が、前記第1の周波
    数選択手段により選択された周波数となるように該イン
    バータを制御するインバータ制御手段と、 を備えたことを特徴とする空気調和機。 2、請求項1記載の空気調和機において、前記第1の周
    波数選択手段は、前記許容値以下の各着霜量のうち前記
    到達時間が最短のものに係るインバータ出力周波数を選
    択する最短時間周波数選択手段を有するものであること
    を特徴とする空気調和機。 3、請求項1又は2記載の空気調和機において、 前記着霜量演算手段により演算された各着霜量のうちに
    、前記許容値以下のものが含まれていない場合に、この
    各着霜量が許容値に到達するまでの各到達時間を、前記
    環境条件の検出に基いて演算する許容着霜量到達時間演
    算手段と、 前記許容着霜量到達時間演算手段により演算された各到
    達時間の間だけ前記インバータを運転する場合に、各到
    達時間経過時の各室内温度を、前記環境条件の検出に基
    いて演算する室内温度演算手段と、 前記室内温度演算手段により演算された各室内温度のう
    ちから、前記設定温度に最も近いものに係るインバータ
    出力周波数を選択する第2の周波数選択手段と、 を備え、前記インバータを、前記周波数設定手段により
    設定されたいずれの周波数で運転開始したとしても、前
    記室内温度が前記設定温度に達する以前に前記除霜動作
    を行なわなければならない場合には、前記インバータ制
    御手段は、前記除霜動作が行なわれるまでは、前記第2
    の周波数選択手段により選択された周波数で前記インバ
    ータの駆動制御を行うようにしたことを特徴とする空気
    調和機。 4、請求項1乃至3のいずれかに記載の空気調和機にお
    いて、 前記室外熱交換器を第1及び第2の熱交換器に分割する
    と共に、これら熱交換器を、二方弁、三方弁等の流路可
    変手段を介して冷媒循環回路中に組込み、これらの流路
    可変手段を制御することにより第1及び第2の熱交換器
    に対して除霜動作を行う除霜制御装置を設けるようにし
    、しかも、この除霜動作は、第1及び第2の熱交換器に
    高温冷媒を流すことにより、これらの除霜を行う第一の
    除霜モードと、第1又は第2の熱交換器の一方に対して
    冷媒を遮断し、この一方のみの除霜を行う第2の除霜モ
    ードと、第1又は第2の熱交換器の他方に対して冷媒を
    遮断し、この他方のみの除霜を行う第3の除霜モードと
    、を有することを特徴とする空気調和機。
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