(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、この圧縮機に接続された室内熱交換器と、この室内熱交換器に減圧手段を介して接続された室外熱交換器と、前記室外熱交換器の温度を検知する室外熱交換器温度検知手段と、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室内熱交換器、前記室外熱交換器の順に通流させて前記圧縮機に吸入させる運転時、前記室外熱交換器温度検知手段の出力に基づいて前記冷媒通流方向を逆転させる指令を発生する逆転指令発生手段と、外気温度を検知する外気温度検知手段と、この外気温度に応じて変化する設定時間を計時する計時手段と、前記設定時間が経過し、前記逆転指令が発生しているとき前記冷媒通流方向を逆転させる手段とを備えた空気調和装置において、前記逆転指令発生手段は、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室内熱交換器、前記室外熱交換器の順に流通させて前記圧縮機に吸入させる運転開始時、又は逆転運転終了後、設定時間経過したときの前記外気温度を記憶する手段を備え、前記外気温度検知手段から出力された外気温度と、前記記憶された外気温度と前記外気温度検知手段から出力された外気温度との差とに基づいて除霜開始室外熱交換器温度を演算し、この演算された除霜開始室外熱交換器温度よりも前記室外熱交換器温度検知手段の出力が小さくなった場合前記冷媒通流方向を逆転させる指令を発生するものである空気調和装置。
【請求項２】
圧縮機と、この圧縮機に接続された室内熱交換器と、この室内熱交換器に減圧手段を介して接続された室外熱交換器と、前記室外熱交換器の温度を検知する室外熱交換器温度検知手段と、前記室外熱交換器に近接する位置に設けられて外気温度を検知する外気温度検知手段と、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室内熱交換器、前記室外熱交換器の順に通流させて前記圧縮機に吸入させる運転時、前記室外熱交換器温度検知手段の出力と前記外気温度検知手段の出力との差が設定値より小さくなったとき、前記冷媒通流方向を逆転させる手段とを備えた空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はヒートポンプ式空気調和装置に係り、特に暖房運転時における室外熱交換器の除霜制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の冷暖房ルームエアコンは、暖房時の更なる暖房能力が要求されてきている。この暖房時における暖房能力低下につながる原因の一つとして、室外機内に設置され暖房時に蒸発器として作用する室外熱交換器の温度が低下してこの室外熱交換器に空気中の水分が付着して氷結してしまう状態、いわゆる着霜状態を解除するための制御である除霜制御（デフロスト制御）が挙げられる。この除霜制御は、冷凍サイクルにおける冷媒の流れを暖房時とは逆にして、圧縮機から吐出される高温高圧のガス冷媒を、着霜した室外熱交換器に流し込み霜を溶かすものである。この除霜制御を実行している期間は室内側熱交換器には膨張弁を介して低温低圧の２相流状態の冷媒が流入してくるので、室内ファンを停止させ室温が低下することを防止している。すなわち、除霜運転期間中は室内を暖房することができない問題がある。従って、むやみに除霜運転に入らないようにする必要がある。
【０００３】
さて、それほど着霜していないにも拘わらず除霜運転に入ることを防止するためには、室外熱交換器に霜センサを取り付けて暖房能力が所定割合低下する着霜状況を把握して、除霜運転の開始タイミングを決定することが考えられるが、この霜センサは性能や価格の面で採用することができない。また、利用者が目視して着霜状況を把握して手動で除霜運転を開始させることも考えられるが、非常に不便である。
【０００４】
さらに、除霜制御を実行する理由は着霜による暖房能力（室内機の冷媒吸込み温度と吹き出し温度との差に室外機の圧縮機回転数、冷媒の比熱、冷媒密度を積算することにより演算することは可能である）の低下（室外熱交換器の能力の低下）を回復させるものであることから、エアコンの暖房能力を逐次監視して、この能力が所定割合低下したときに除霜運転を開始させる制御系を構築することも考えられる。しかし、エアコンの暖房能力は、例えば、室内ファンの回転数の低下など他の様々な要因によって左右され、この能力の低下が着霜によるものであることを一義的に導き出す制御系を構築することは難しいという問題があった。
【０００５】
ところで、室外熱交換器に霜が着くと、フィン表面の熱伝達率が減少し吸熱量が低下するので、冷媒は十分に蒸発しきらずにガス液混合冷媒が圧縮機入口（吸い込み口）に向かう。このため、圧縮機に液冷媒が吸い込まれてシリンダ内で蒸発するので温度が低下し、この結果圧縮機の出口冷媒温度（吐出冷媒温度）も低下する。圧縮機吐出冷媒温度が低下したことをセンサにより感知すると、制御系は元に戻すように膨張弁を絞る。この膨張弁が絞られたことにより圧縮機吸込み圧力が低下し、室外熱交換器の温度が低下する。この室外熱交換器の温度の低下をセンシングすることによって、着霜と判断し除霜運転を実行することが知られている。例えば特開昭５５−１６０２４８号公報や特開昭６１−１５３３３２号公報に記載の例では、室外熱交換器温度と外気温度との差が一定値以上になったときに除霜を行うものである。
【０００６】
このように室外熱交換器の温度を検出して除霜制御を実行するものでは、例えば、制御上の要請によって圧縮機回転数が高くなった場合、圧縮機前後の圧力差が大きくなり、室外熱交換器の圧力が低下し室外熱交換器温度も低下するので、着霜量が少ないにも拘わらず除霜運転が開始されてしまう場合があり、また、室内ファンの風量が増した場合、室内熱交換器の能力が大きくなることで、凝縮温度が下がり、室内熱交換器の圧力が低下して膨張弁の吐出圧も低下することで室外熱交換器の温度が低下してしまい、着霜量が少ないにも拘わらず除霜運転が開始されてしまう場合がある。
【０００７】
この問題を解決するため、特開昭６０−１６９０３８号公報には、デフロスト禁止タイマを設け不要な除霜運転に突入することを禁止することが記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、タイマの設定時間が短いと上記の除霜運転にはいる回数が多くなり、結果的に暖房能力の低下につながるため、時間の設定が難しいという問題がある。また、除霜運転の開始タイミングは室外熱交換器に取り付けられた温度センサの精度に左右されるという問題もある。
【０００９】
さらに、除霜運転の判定を外気温と室外熱交換器温度との差に基づいて行った場合、雪のためや霜が成長するなどして外気温検出器と室外熱交換器が熱的に接続されてしまうと、正確な判定がなされなくなると云う問題がある。
【００１０】
本発明の第１の目的は、極力不要な除霜運転をなくすことができる空気調和装置を提供することにある。本発明の第２の目的は、外気温検出器が室外熱交換器と熱的に接続されてしまった場合でも除霜運転の判定を行いうる空気調和装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的は、圧縮機と、この圧縮機に接続された室内熱交換器と、この室内熱交換器に減圧手段を介して接続された室外熱交換器と、前記室外熱交換器の温度を検知する室外熱交換器温度検知手段と、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室内熱交換器、前記室外熱交換器の順に通流させて前記圧縮機に吸入させる運転時、前記室外熱交換器温度検知手段の出力に基づいて前記冷媒通流方向を逆転させる指令を発生する逆転指令発生手段と、外気温度を検知する外気温度検知手段と、この外気温度に応じて変化する設定時間を計時する計時手段と、前記設定時間が経過し、前記逆転指令が発生しているとき前記冷媒通流方向を逆転させる手段とを備えた空気調和装置において、前記逆転指令発生手段は、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室内熱交換器、前記室外熱交換器の順に流通させて前記圧縮機に吸入させる運転開始時、又は逆転運転終了後、設定時間経過したときの前記外気温度を記憶する手段を備え、前記外気温度検知手段から出力された外気温度と、前記記憶された外気温度と前記外気温度検知手段から出力された外気温度との差とに基づいて除霜開始室外熱交換器温度を演算し、この演算された除霜開始室外熱交換器温度よりも前記室外熱交換器温度検知手段の出力が小さくなった場合前記冷媒通流方向を逆転させる指令を発生することにより達成される。
【００１２】
また、上記第２の目的は、圧縮機と、この圧縮機に接続された室内熱交換器と、この室内熱交換器に減圧手段を介して接続された室外熱交換器と、前記室外熱交換器の温度を検知する室外熱交換器温度検知手段と、前記室外熱交換器に近接する位置に設けられて外気温度を検知する外気温度検知手段と、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室内熱交換器、前記室外熱交換器の順に通流させて前記圧縮機に吸入させる運転時、前記室外熱交換器温度検知手段の出力と前記外気温度検知手段の出力との差が設定値より小さくなったとき、前記冷媒通流方向を逆転させる手段とを備えることにより達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態により説明する。図１は本発明の一実施の形態（第１の実施の形態）の空気調和装置の構成の概略を表す。暖房運転時、圧縮機１、室内熱交換器２、電動膨張弁等の減圧手段である膨張機構３、室外熱交換器４、及び四方弁５は冷媒配管により順次接続され、冷凍サイクルが構成される。制御装置８にはマイクロコンピュータが搭載されており、圧縮機１、室内ファン１１、室外ファン１２、電動膨張弁３、四方弁５等の制御を行う。圧縮機１の回転数はインバータ９によって可変に制御できるようになっており、吸い込み空気温度センサ１０の検知した吸い込み空気温度等に基づいて、制御装置８はインバータ９への周波数指令を出力する。
【００１５】
暖房運転時においては、四方弁５は図１の実線で表された接続状態を保っており、冷媒は図１の実線の矢印の方向に流れて暖房サイクルを構成する。除霜運転時には四方弁は破線の接続状態に切り替えられ、冷媒は破線の矢印の方向に流れて冷房サイクルとなると同時に、室内送風機１１及び室外送風機１２は減速または停止される。室外熱交換器４の冷媒配管には室外熱交換器温度センサ６が取り付けてあり、室外熱交換器４の冷媒温度を検知する。また、室外熱交換器４の吸気側に取り付けられた外気温度センサ７は外気温度を検知する。
【００１６】
制御装置８は、室外熱交換器温度センサ６の検知した温度である室外熱交換器温度、外気温度センサ７の検知した温度である外気温度および回転数センサ１３の検知した圧縮機１の回転数に基づいて除霜運転の開始を決定する。なお、圧縮機１の回転数をセンシングする代わりに、制御装置の圧縮機回転数の指令値を用いてもよい。
【００１７】
図２に除霜制御のアルゴリズムを示す。ステップ１０１において、制御装置８が有するマイクロコンピュータは外気温度Ｔoを読み込み、ステップ１０２において、下式（１）により外気温度Ｔoに対応した除霜禁止時間τdcを計算する。除霜禁止時間が経過するまでは、除霜運転を行わない。
【００１８】
τdc＝Ａ・Ｔo＋Ｂ        （１）
上式中のＡ、Ｂは適当な定数で、外気温度が低いほど除霜禁止時間が長くなるようＡ＜０とする。除霜禁止時間には、上限値および下限値を設け、式（１）の値が上限値を越える場合には除霜禁止時間は上限値とし、式（１）の値が下限値を下回る場合には除霜禁止時間は下限値とする。
【００１９】
ステップ１０３で制御装置８に設けられた除霜禁止時間タイマをスタートする。ステップ１０４において、制御装置８は、外気温度センサ７により検知された外気温度Ｔo 、室外熱交換器温度センサ６により検知された室外熱交換器温度Ｔeおよび回転数センサ１３により検知された圧縮機回転数Ｎを読み込む。圧縮機回転数のかわりに、インバータに周波数検出回路を設け、その周波数を用いてもよい。また、インバータ周波数指令値でも構わない。次に、次式（２）により除霜を開始するときの室外熱交換器温度（除霜開始室外熱交換器温度）Ｔedを計算する（ステップ１０５）。
【００２０】
Ｔed＝ａ・Ｔo＋ｂ・Ｎ＋ｃ  ……（２）
ここで、ａ、ｂ、ｃは定数で、ａ＞０、ｂ＜０である。
【００２１】
Ｔｅｄには上限値および下限値を設けておき、式（２）の値が上限値以上のときは上限値とし、下限値以下の場合は下限値とする。圧縮機回転数、室外熱交換器温度および外気温度については、一時的な変動や急激な変動の影響を避けるため、数回のサンプリングの平均値を用いて式（２）の計算を行った方がよい。また、数回のサンプリングの値がある一定範囲に入っているときのみそれらのデータを有効とする方法もある。
【００２２】
次に、ステップ１０６において、除霜禁止時間タイマの値τが所定時間τdc（除霜禁止時間）を経過したかどうかを判断し、所定時間経過したならば、ステップ１０７において、室外熱交換器温度ＴeがＴed以下に下がったかどうかを判断する。室外熱交換器に霜が付着するにつれて室外熱交換器温度は低下し、室外熱交換器温度ＴeがＴed以下に下がったならば、ステップ１０８において四方弁５を暖房サイクルから冷房サイクルに切り替え、除霜運転に入る。
【００２３】
ステップ１０９において、除霜運転時間タイマをスタートし、ステップ１１０において、除霜運転時間τdfが所定時間τdfmaxを越えたならば、除霜運転を終了する（ステップ１１２）。すなわち、四方弁を暖房運転に切り替える。また、τdfが所定時間τdfmaxを越えていない場合でも、ステップ１１１において室外熱交換器温度Ｔeが一定温度Ｔeh以上に上昇した場合には、除霜運転を終了する。Ｔehは除霜開始時の室外熱交換器温度や外気温度によって変えても良い。除霜運転を終了したならば、除霜運転時間タイマをリセットし（ステップ１１３）、さらに除霜禁止時間タイマもリセットする（ステップ１１４）。
【００２４】
図３に、本実施の形態の除霜制御における外気温度と除霜禁止時間との関係を示す。外気温度が低いときには外気の絶対湿度は低いので、除霜間隔あるいは除霜禁止時間は長く設定し、逆に外気温度が高いときには外気の絶対湿度が高いので除霜禁止時間を短く設定している。また、除霜禁止時間には上限値と下限値を設けている。上限値を設けたのは、万一、着霜が進んで霜の多い状態のときに停電等によって停止して、すぐに再運転したような場合、上記タイマがリセットされ、その時点から新たに計時を開始するので、室外熱交換器に過剰に着霜して暖房能力の著しく低下することがないようにするためである。
【００２５】
また、下限値を設けたのは、例えば下限値を０にすると前述したように室外熱交換器温度による除霜運転開始タイミングが優先されてしまい思わぬ除霜運転が開始されてしまうので下限値を０にする（すなわち下限値を設けない）ことはできないからであり、更に外気温度センサが正常に外気温度を計測できず本来の外気温よりも高い方に計測してしまう場合、例えば、外気温が低いが日当たりの良いところに外気温センサがある場合などは、太陽光線で加熱されて着霜の生じない比較的高い温度であるように誤計測してしまい、除霜運転がまったく行われなくなることを避けるためである。また、外気温度センサに着霜した場合も、外気温度センサが正常に動作せず出力に誤差を生じるが、全く除霜運転が行われないようなことを避けることができる。
【００２６】
この上限値は−５℃以下の温度で７０分、下限値は０℃以上の温度で４５分になるように設定されている。また、図３に示す上限値と下限値の間の外気温に対する禁止時間の傾きは、想定する最も着霜しやすい条件、すなわち、湿度９０％、圧縮機回転数８０００ｒｐｍの条件で暖房運転開始時（暖房能力１００％）から暖房能力が８８％までに低下するまでの禁止時間を各外気温度毎に算出し、線でつないだものである。
【００２７】
しかし、通常このような条件下での運転はあまりないので、多くの場合は除霜が必要とされる前に禁止時間が先にタイムアップしてしまい、その後室外熱交換器温度の低下による除霜運転開始指令が出され、除霜運転が開始される。しかも、何らかの原因によって急激に室外熱交換器の温度が低下した場合や室外熱交換器温度センサの出力の誤差により温度低下があったと判断されてしまう場合などは、直に除霜運転開始指令がだされてしまうが、下限値を設定したことによって、着霜していないにも拘わらず除霜運転が開始されることを防ぐことができる。
【００２８】
なお、上記実施の形態では、禁止時間を外気温により算出したが、外気湿度を用いても、また外気温および外気湿度を用いても同様の効果を得ることができる。
【００２９】
上記図２に示した実施の形態では、ステップ１０６にて除霜禁止時間が経過してからステップ１０７において室外熱交換器温度に基づく除霜開始の有無を判断しているが、室外熱交換器温度に基づく除霜開始の有無を判断し、除霜の必要があるときに除霜禁止時間が経過しているか否かを判断しても同様の効果を得ることができる。以下説明する実施の形態においても同様である。
【００３０】
次に、本実施の形態の除霜制御における除霜開始条件について説明する。図４及び図５は、上述の式（２）を図に示したものである。図４に圧縮機回転数Ｎをパラメータとして、外気温度Ｔoと除霜開始室外熱交換器温度Ｔedとの関係を示す。図５に外気温度Ｔoをパラメータとして、圧縮機回転数Ｎと除霜開始室外熱交換器温度Ｔedとの関係を示す。
【００３１】
図４において、Ｎ1、Ｎ2、Ｎ3は異なった圧縮機の回転数を表し、Ｎ1＜Ｎ2＜Ｎ3である。図４では、便宜上、３種類の回転数についてのみ示した。実際には回転数はもっと細かく変化するが、考え方は同様である。図５において、Ｔo1、Ｔo2、Ｔo3は異なる外気温度を表し、Ｔo1＞Ｔo2＞Ｔo3である。図５では、便宜上、３種類の外気温度についてのみ示した。実際には外気温度は連続的に変化するが、考え方は同様である。
【００３２】
除霜運転は、室外熱交換器温度が図４または図５におけるそれぞれの条件に対応した実線（制御線）よりも低下したときに行う。図４に示すように、外気温度が低いほど除霜開始室外熱交換器温度を低く、外気温度が高いほど除霜開始室外熱交換器温度を高く設定する。これは、同じ着霜量であっても外気温度が低いほど冷媒の蒸発温度が低くなるため、外気温度が低いほど低い室外熱交換器温度で除霜を行うようにしないと、着霜量が少ないうちに除霜運転に入ってしまって、無駄な電力の消費と快適感の低下が生じるためである。逆に、外気温度が高いときには冷媒の蒸発温度が高くなるため、高い室外熱交換器温度で除霜を行うようにしないと、着霜量が過剰になり除霜運転に時間がかかるようになって、消費電力の増加や室内温度の低下を招くことになるためである。
【００３３】
また、図５に示すように、圧縮機回転数が高いほど除霜開始室外熱交換器温度が低く、圧縮機回転数が低いほど除霜開始室外熱交換器温度が高くなるようにする。これは、外気温度が同じ場合には、同じ着霜量であっても回転数が高いほど冷媒の蒸発温度が低くなるため、回転数が高いほど低い室外熱交換器温度で除霜を行うようにしないと、着霜量が少ないうちに除霜運転に入ってしまって、無駄な電力の消費と室温低下による不快感が生じるためである。逆に、圧縮機回転数が低いときには冷媒の蒸発温度が高くなるため、高い室外熱交換器温度で除霜を行うようにしないと着霜量が過剰になり、除霜運転に時間がかかるようになって、消費電力の増加や室内温度の低下を招くことになるためである。
【００３４】
また、図４に示すように、除霜開始室外熱交換器温度Ｔedには上限値および下限値を定め、Ｔedの値が下限値Ｔe1以下のときはＴe1とし、上限値Ｔe2以上のときはＴe2とした。上限値を設けた理由は、室外熱交換器温度がある温度以上では着霜が起こらないためである。下限値を設けた理由は、室外熱交換器温度がある温度以下になったときは着霜が進行している可能性が高く、また、外気温度センサに霜が付着して、外気温度センサが正常に作動していないような場合でも、室外熱交換器への着霜により下限値まで室外熱交換器温度が低下すれば除霜運転が行われるので、まったく除霜運転が行われずに暖房能力が著しく低下することを避けられる。ちなみに、上限値Ｔe2は圧縮機回転数Ｎ3の場合が外気温５℃以上、圧縮機回転数Ｎ1の場合が外気温２℃以上で室外熱交換器温度−４℃に設定し、下限値Ｔe1は圧縮機回転数Ｎ1の場合が外気温度−１０℃以下で、圧縮機回転数Ｎ3の場合が外気温度−７℃以下で室外熱交換器温度−１９℃に設定している。
【００３５】
多量に雪が降っているような状況においては、外気温度センサの位置が室外熱交換器に近接している場合は、外気温度センサと室外熱交換器との間に雪や霜が詰まり、この雪や霜を介して熱伝達が行われ、外気温度が室外熱交換器温度に近くなってしまうことが生じる場合がある。このような場合、外気温度センサから室外熱交換器への熱伝導により外気温度が実際よりも低く検知されて、多量に室外熱交換器に着霜しても除霜運転に入らない恐れがある。これを避けるためには、外気温度Ｔoと室外熱交換器温度Ｔeとの差がある一定値ｄＴよりも小さいとき、すなわち、
Ｔo−Ｔe＜ｄＴ  （３）
（ｄＴは定数）
が成立するときには、運転開始後の所定時間（除霜禁止時間）τdcあるいは除霜運転終了後の所定時間（除霜禁止時間）τdcを経過後ならば除霜運転を行うようにする。上記一定値ｄＴは２〜３℃程度の設定値でよい。除霜禁止時間経過時に外気温度Ｔoと室外熱交換器温度Ｔeとの差がある一定値ｄＴよりも小さいときには、外気温度を用いずに、室外熱交換器温度がある温度以下に低下したならば、除霜運転に切り替えるようにしてもよい。また、外気温度と室外熱交換器温度との差を用いる代わりに、外気温度の一定時間内の低下量を用いてもよい。ある時間内に外気温度が所定量以上低下しているときには、外気温度センサと室外熱交換器との間に霜が付着していると判断して、除霜運転を行う。
【００３６】
以上のような除霜制御を行うことにより、着霜が少ない状態で除霜運転に入ったり、過剰に室外熱交換器に着霜したりすることがないので、無駄な電力を消費したり、室温が低下して快適感が損なわれたりすることがない。室外熱交換器温度の検出誤差が大きい場合でも、外気温度に応じて最低限除霜運転を行わない除霜禁止時間を変化させているので、無駄な除霜運転を避けることができ、電力を無駄に消費したり、室温が低下して快適感が損なわれることを防止できる。また、外気温度センサと室外熱交換器との間に雪や霜が詰まった場合にも、適切に除霜運転を行うことができるので、暖房能力が著しく低下するようなことはない。圧縮機の回転数は様々な要因で変化するので、除霜後又は暖房運転開始からどの圧縮機の回転数を取り込むのかの判断が困難である。そこで、圧縮機の回転数を制御に取り込まずに、外気温度と室外熱交換器温度のみを用いることもできるが、このときに外気温度が低いほど圧縮機回転数が高いとして、図４の一点鎖線で示したような制御を行うことにより、圧縮機回転数を取り込んだ場合に近い効果を得ることができる。この場合、図４では制御線を直線で表したが、折れ線や他の曲線を用いることにより、さらに効果を上げることもできる。以下に示す実施の形態においても必ずしも圧縮機回転数の要素を取り入れる必要はない。
【００３７】
以上本実施の形態によれば、外気温度が低いほど、同じ相対湿度であっても絶対湿度は低くなるので、暖房時の室外熱交換器への着霜速度は遅くなることを利用して、室外熱交換器の温度で着霜を判断することに加えて、外気温度が低いほど除霜禁止時間を長くしておけば、除霜の必要のない最低限の時間は除霜を行うことがないので、室外熱交換器温度センサの検出誤差が大きかったり、取り付け状態にばらつきがあった場合でも、無駄な除霜運転が避けられるため、無駄な電力を消費したり、室温が低下して快適感が損なわれたりすることがない。
【００３８】
また、外気温度によって除霜禁止時間を変化させることにより、室外熱交換器温度センサの検出誤差が大きかったり、取り付け状態が悪かった場合に対しても最低限の除霜を行わない時間が保証されるだけでなく、外気温度と圧縮機回転数によって除霜を開始するときの室外熱交換器温度を決めているので、より適切なタイミングで除霜運転が行われる。また、除霜を開始する室外熱交換器温度に上限値を設けているので、熱交換器の表面温度が高く霜が着かないようなときには、除霜運転は行われない。さらに、除霜を開始する室外熱交換器温度に下限値を設けているので、例えば雪が降っていて、外気温度センサと室外熱交換器の間に雪がたまって外気温度が正しく検出されていないような場合でも、ある程度の着霜量において除霜運転が行われるので、暖房能力が著しく低下するようなことはない。
【００３９】
さらに、除霜禁止時間に上限値および下限値を設けるようにしたので、万一、停電等によって停止して、すぐ再運転したような場合でも、室外熱交換器に過剰に着霜して暖房能力の著しい低下を招いたりすることはない。また、外気温度センサに着霜した場合など、外気温度センサが正常に動作していない場合でも、まったく除霜運転が行われないようなことは避けられる。
【００４０】
また、外気温度と室外熱交換器温度との差が所定の値以下であるときにも除霜運転を行うようにした。これは、例えば雪が降っていて、前記のように外気温度センサと室外熱交換器との間に雪がたまって外気温度が正しく検出されていないような場合を判別できるので、そのような場合にも、適切に除霜運転が行われる。
【００４１】
図６に参考例として空気調和装置の構成を示す。この実施の形態では、第１の実施の形態の構成の他に外気湿度センサ１４を設けてある。他の構成は、第１の実施の形態と同様なので説明を省略する。図７に本実施の形態の除霜制御アルゴリズムを示す。ステップ２０２で制御装置８が有するマイクロコンピュータは外気温度Ｔo 、室外熱交換器温度Ｔe 、圧縮機回転数Ｎおよび外気湿度ＲＨo を読み込む。次に、下式（４）により除霜運転を開始するときの室外熱交換器温度（除霜開始室外熱交換器温度）Ｔedを計算する（ステップ２０３）。
【００４２】
Ｔed＝ａ・Ｔo＋ｂ・Ｎ＋ｃ・ＲＨo＋ｄ  （４）
ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｄは定数で、ａ＞０、ｂ＜０、ｃ＞０である。
【００４３】
外気湿度が高いほど、高い室外熱交換器温度で除霜運転を行うようにする（すなわち、ｃ＞０とする）。外気湿度が高いほど着霜量が多く、しかも、蒸発温度が高くなるからである。第１の実施の形態と同様、Ｔedには上限値および下限値を設ける。
【００４４】
ステップ２０４で除霜禁止時間を経過しているかどうかを判断し、ステップ２０５において室外熱交換器温度ＴeがＴed以下に下がったならば、四方弁を暖房サイクルから冷房サイクルに切り替え、除霜運転に入る。以下の部分は第１の実施の形態と同様である。
【００４５】
外気湿度センサを設けた場合は、暖房運転開始後または直前の除霜運転終了後、除霜運転を行わない除霜禁止時間を外気湿度によって変化させてもよい。例えば、次式（５）によって除霜禁止時間τdcを設定する。
【００４６】
τdc＝（Ａ・Ｔo2 ＋Ｂ・Ｔo ＋ Ｃ）・ＲＨo＋Ｄ  （５）
ここで、Ｔoは外気温度、ＲＨoは外気の相対湿度、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは定数である。
【００４７】
本実施の形態では、外気温度、圧縮機回転数、室外熱交換器温度の他に、外気湿度の影響を除霜開始の判断に用いているので、より精度の高い着霜の検知ができるため、消費電力の低減および暖房時快適感の向上に大きな効果がある。
【００４８】
図８にさらに他の実施の形態（第２の実施の形態）における除霜制御のアルゴリズムを示す。本実施の形態の構成は第１の実施の形態（図１）と同様である。図８において、ステップ３０２で外気温度Ｔo、室外熱交換器温度Ｔe、圧縮機回転数Ｎを読み込み、ステップ３０３で経過時間τがある設定された時間τs のときには、ステップ３０４で外気温度および圧縮機回転数を記憶しておく。
【００４９】
前記設定された時間τsは、除霜禁止時間よりも短く、暖房能力がピークに近い時間で、１０分ないし２０分に設定する。このときの外気温度をＴo1、圧縮機回転数をＮ1とする。ステップ３０５において、除霜禁止時間が過ぎていれば、ステップ３０６で次式（６）により除霜開始室外熱交換器温度を計算する。
【００５０】
Ｔed＝ａ・Ｔo＋ｂ・Ｎ＋ｃ ＋ｄ・ΔＴo＋ｅ・ΔＮ  （６）
ΔＴo＝Ｔo−Ｔo1
ΔＮ＝Ｎ−Ｎ1
ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは定数、ａ＞０、ｂ＜０である。
【００５１】
この除霜開始室外熱交換器温度の計算式（６）において、
右辺の第１項（ａ・Ｔo ）から第３項（ｃ）は、第１の実施の形態と同様である。右辺の第４項（ｄ・ΔＴo ）は、外気温度の変化による除霜開始室外熱交換器温度の補正項で、外気温度が変化した場合、着霜の速さが変化するので、その影響を補正する。第５項（ｅ・ΔＮ）は、圧縮機回転数の変化による除霜開始室外熱交換器温度の補正項で、圧縮機回転数が変化した場合、やはり着霜の速さが変化するので、その影響を補正する。
【００５２】
第４項（ｄ・ΔＴo ）または第５項（ｅ・ΔＮ）のいずれか一方のみを付加してもよい。また、第２の実施の形態や第３の実施の形態についても、同様の補正項を付加することができる。ここで、暖房運転開始または除霜運転終了後、一定時間τs経過したときの外気温度と圧縮機回転数を用いて補正を行ったが、測定値のばらつきを考慮した場合、τs経過時から数回サンプリングした値の平均値を用いるとよい。
【００５３】
また、除霜開始判定時の圧縮機回転数、室外熱交換器温度および外気温度についても、一時的な変動や急激な変動の影響を避けるため、数回のサンプリングの平均値を用いて式（６）の計算を行うとよい。さらに、外気温のみの補正を残して圧縮機回転数による補正を外してもほぼ同様の効果を期待することができる。
【００５４】
本実施の形態によれば、外気温度や圧縮機回転数が大きく変化した場合でも、より適切な着霜量となる除霜開始室外熱交換器温度において除霜運転が行われるので、さらに消費電力は低減され、また、除霜運転時の室温低下を押さえられて快適感が向上する。
【００５５】
本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に除霜禁止時間を設けて、除霜禁止時間を外気温度によって変化させることにより、室外熱交換器温度の検出誤差が大きい場合でも、最低限の除霜運転間隔が確保でき、頻繁な除霜運転による快適感の低下を避けることができる。
【００５６】
本実施の形態によれば、暖房運転開始後または除霜運転終了後一定時間経過したときの外気温度と圧縮機回転数とを制御装置に記憶しておき、除霜開始室外熱交換器温度を、暖房運転開始後または除霜運転終了後一定時間経過したときと除霜開始判定時との外気温度の差と、暖房運転開始後または除霜運転終了後一定時間経過したときと除霜開始判定時との圧縮機回転数により補正するようにした。この補正により、外気温度が大きく変化した場合や、圧縮機の回転数が大きく変化した場合でも、室外熱交換器への着霜速度の変化の影響を適切に補正できるので、さらに適切なタイミングで除霜運転が行われ、消費電力が低減され、暖房時の快適感が向上する。
【００５７】
図９に参考例として除霜制御のアルゴリズムを示す。本実施の形態の装置の構成は第１の実施の形態（図１）と同様である。本実施の形態の除霜制御においては、暖房運転開始後または除霜運転終了後一定時間経過したときからの室外熱交換器温度の変化量により除霜開始を判定する。
【００５８】
図９のステップ４０２において外気温度Ｔo、室外熱交換器温度Ｔeおよび圧縮機回転数Ｎを読み込み、ステップ４０３で運転開始後または直前の除霜運転終了後の経過時間τがある設定された時間τsになったときに、ステップ４０４で室外熱交温度と外気温度と圧縮機回転数とを記憶しておく。τsは、除霜禁止時間よりも短く、暖房能力がピークに近い時間で、１０分ないし２０分に設定する。このときの室外熱交換器温度をＴe1、外気温度をＴo1、圧縮機回転数をＮ1とする。ステップ４０５において、除霜禁止時間が過ぎているときには、ステップ４０６で次式（７）により除霜開始室外熱交換器温度変化量ΔＴedを計算する。
【００５９】
ΔＴed＝ ａ・ΔＴo＋ ｂ・ΔＮ＋ｃ  （７）
ΔＴo＝Ｔo−Ｔo1
ΔＮ＝Ｎ−Ｎ1
ここで、ａ、ｂ、ｃは定数。
【００６０】
ΔＴedの計算式において、右辺の第１項（ａ・ΔＴo ）は、外気温度の変化による項で、外気温度が変化した場合、着霜の速さが変化するので、その影響を表す。第２項（ｂ・ΔＮ）は、圧縮機回転数の変化による項で、圧縮機回転数が変化した場合、やはり着霜の速さが変化するので、その影響を表す。ステップ４０７において、室外熱交換器温度変化量ΔＴe＝Ｔe−Ｔe1がΔＴed以下になったならば、ステップ４０８で四方弁を暖房サイクルから冷房サイクルに切り替え、除霜運転に入る。室外熱交換器温度変化量ΔＴeの符号は負で、この数値が小さいほど変化量の絶対値は大きいことに注意する。
【００６１】
以下の手順は、第１の実施の形態と同様なので説明を省略する。ここで、暖房運転開始または除霜運転終了後、一定時間τs経過したときの外気温度と圧縮機回転数とを用いて式（７）の計算を行ったが、測定値のばらつきを考慮した場合、τs経過時から数回サンプリングした値の平均値を用いるとよい。また、除霜開始判定時の圧縮機回転数、室外熱交換器温度および外気温度についても、一時的な変動や急激な変動の影響を避けるため、数回のサンプリングの平均値を用いて式（７）の計算を行うとよい。
【００６２】
本実施の形態によれば、室外熱交換器の温度低下量を用いた判定において、外気温度や圧縮機回転数の変化量の影響を入れているので、適切な着霜量となる除霜開始室外熱交換器温度において除霜運転が行われ、消費電力の低減、除霜運転時室温低下の防止による快適感の向上に効果がある。また、本実施の形態では、室外熱交換器温度の変化量を用いて除霜判定を行っているので、室外熱交換器温度センサの取り付け状態にばらつきがあったり、室外熱交換器温度センサの検出誤差が大きい場合でも、温度変化としての誤差は小さく、適切に除霜が行われる。また、外気温度や圧縮機回転数についても変化量を用いているので、絶対値の誤差は相殺されて精度が向上する。また、室外熱交換器温度の変化量を用いることにより、機種が変わっても除霜開始判定条件のパラメータを変更する必要がないか、あってもわずかの変更で済むという利点もある。
【００６３】
本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、除霜禁止時間を設けて、除霜禁止時間を外気温度によって変化させることにより、室外熱交換器温度の検出誤差が大きい場合でも、最低限の除霜運転間隔が確保でき、頻繁な除霜運転による快適感の低下を避けることができる。
【００６４】
以上本実施の形態によれば、暖房運転時に、暖房運転開始後または除霜運転終了後一定時間経過したときの室外熱交換器温度と外気温度と制御装置の設定した圧縮機回転数とを制御装置に記憶しておき、暖房運転開始後または除霜運転終了後一定時間経過したときから除霜開始判定時までの室外熱交換器温度変化量が、設定した除霜開始室外熱交換器温度変化量以上になったときに除霜運転を行うようにし、このときの除霜開始室外熱交換器温度変化量は、暖房運転開始後または除霜運転終了後一定時間経過したときから除霜開始判定時までの外気温度の変化量と、暖房運転開始後または除霜運転終了後一定時間経過したときから除霜開始判定時までの圧縮機回転数の変化量とに基づいて設定するようにしたが、このように、室外熱交換器温度、圧縮機回転数、外気温度のそれぞれの変化量を用いて除霜開始を判断することにより、センサの絶対値の誤差の影響が回避され、精度よく除霜開始の時期を決定することができる。
【００６５】
図１０に参考例として除霜制御のアルゴリズムを示す。本装置の構成は第１の実施の形態（図１）と同様である。本実施の形態の除霜制御においては、前述の参考例と同様に、暖房運転開始後または除霜運転終了後一定時間経過したときからの室外熱交換器温度の変化量により除霜開始を判定する。図１０において、ステップ５０２で外気温度Ｔo 、室外熱交換器温度Ｔe 、圧縮機回転数Ｎを読み込み、ステップ５０３で経過時間τがある設定された時間τs のときには、ステップ５０４で室外熱交換器温度と外気温度と圧縮機回転数とを記憶しておく。時間τs は、除霜禁止時間よりも短い時間で、暖房能力がピークに近いときを設定する。このときの室外熱交換器温度をＴe1、外気温度をＴo1、圧縮機回転数をＮ1 とする。ステップ５０５において、除霜禁止時間が過ぎていれば、ステップ506で次式（８）により除霜開始室外熱交換器温度変化量ΔＴedを計算する。
【００６６】
ΔＴed＝ ａ・ΔＴo＋ ｂ・ΔＮ ＋ ｃ ＋ ｄ・Ｔo ＋ ｅ・Ｎ  （８）
ΔＴo＝Ｔo−Ｔo1
ΔＮ＝Ｎ−Ｎ1
ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは定数。
【００６７】
ΔＴedの計算式（８）において、右辺の第１項（ａ・ΔＴo）から第３項（ｃ）は第４の実施の形態と同様で、第１項（ａ・ΔＴo）は外気温度の変化による項、第２項（ｂ・ΔＮ）は圧縮機回転数の変化による項を表す。第４項（ｄ・Ｔo ）および第５項（ｅ・Ｎ）は、除霜開始判定時における外気温度および圧縮機回転数が除霜開始室外熱交換器温度変化量に与える影響を表す。これらの項を付加することにより、第４の実施の形態よりもさらに正確に着霜状態を判定できる。ステップ５０７において、室外熱交換器温度変化量ΔＴe＝Ｔe−Ｔe1がΔＴed以下になったならば、ステップ５０８で四方弁を暖房サイクルから冷房サイクルに切り替え、除霜運転に入る。室外熱交換器温度変化量ΔＴeの符号は負で、この数値が小さいほど変化量の絶対値は大きいことに注意する。
【００６８】
以下の手順は、第１の実施の形態と同様なので説明を省略する。ここで、暖房運転開始または除霜運転終了後、一定時間τs を経過したときの外気温度と圧縮機回転数を用いて式（８）の計算を行ったが、測定値のばらつきを考慮した場合、τs経過時から数回サンプリングした値の平均値を用いるとよい。また、除霜開始判定時の圧縮機回転数、室外熱交換器温度および外気温度についても、一時的な変動や急激な変動の影響を避けるため、数回のサンプリングの平均値を用いて式（８）の計算を行うとよい。
【００６９】
本実施の形態によれば、室外熱交換器の温度低下量を用いた判定において、外気温度の変化量、圧縮機回転数の変化量、除霜開始判定時の外気温度、および除霜開始判定時の圧縮機回転数の影響を考慮しているので、より厳密な着霜量の評価に基づいた除霜開始の決定に基づいた適切な除霜運転が行われ、消費電力の低減、除霜運転時室温低下の防止による快適感の向上に効果がある。また、室外熱交温度の変化量を用いることにより、機種が変わっても除霜開始判定条件のパラメータを変更する必要がない若しくはわずかの変更で済むという利点もある。
【００７０】
本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、除霜禁止時間を設けて、除霜禁止時間を外気温度によって変化させることにより、室外熱交換器温度の検出誤差が大きい場合でも、最低限の除霜運転間隔が確保でき、頻繁な除霜運転による快適感の低下を避けることができる。
【００７１】
本実施の形態よれば、除霜運転を行うときの室外熱交換器の温度変化量を、外気温度の変化量と、圧縮機回転数の変化量と、除霜開始判定時の外気温度と、除霜開始判定時の圧縮機回転数とによって定めているので、より厳密な着霜量の評価に基づいた除霜開始の決定を行うことができる。
【００７２】
また、暖房運転開始後または除霜運転終了後、所定時間除霜運転を行わない除霜禁止時間を設け、外気温度と外気湿度とに基づいて前記除霜禁止時間を設定しているので、最低限除霜運転を行わない時間がより適切に設定される。
【００７３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の空気調和装置によれば、外気温度に応じて除霜禁止時間を変化させ、また、外気温度および圧縮機回転数に応じて除霜開始室外熱交換器温度を変化させるので、着霜量が適切な時点で除霜運転が行われるため、消費電力の低減および室温低下の防止による快適感向上に効果がある。また、降雪等により室外熱交換器温度センサに霜が付着した場合や、室外熱交温度センサの据えつけ状態がばらついていた場合でも、適切に除霜運転が行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態の空気調和装置の構成を表す図。
【図２】  本発明の除霜制御のアルゴリズムを示す図。
【図３】  除霜制御における外気温度と除霜禁止時間との関係を表す図。
【図４】  本発明の除霜制御における外気温度と除霜開始室外熱交換器温度との関係を示す図。
【図５】  本発明の除霜制御における圧縮機回転数と除霜開始室外熱交換器温度との関係を示す図。
【図６】  参考例における空気調和装置の構成を表す図。
【図７】  参考例の除霜制御のアルゴリズムを示す図。
【図８】  本発明の第２の実施の形態における除霜制御のアルゴリズムを示す図。
【図９】  参考例における除霜制御のアルゴリズムを示す図。
【図１０】  参考例における除霜制御のアルゴリズムを示す図。
【符号の説明】
１…圧縮機、２…室内熱交換器、３…膨張機構、４…室外熱交換器、５…四方弁、６…室外熱交換器温度センサ、７…外気温度センサ、８…制御装置、１３…回転数センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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