(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも暖房運転時に冷凍サイクルを構成する室外熱交換器の温度を検出し、該検出温度（熱交温度）が所定値（除霜動作値）以下になったときにはホットガスバイパス除霜方式によって前記室外熱交換器の除霜を行う空気調和機の制御方法において、前記室外熱交換器の入口温度あるいは出口温度を検出するとともに、該検出温度が所定値（除霜動作値）以下になったときには前記ホットガスバイパス除霜方式により除霜を開始し、しかる後前記出口温度の変化率を所定時間毎に検出し、該変化率が所定値以上でないときには前記冷凍サイクルの冷媒を逆に流すリバース除霜方式に切り替えるようにしたことを特徴とする空気調和機の制御方法。
【請求項２】
少なくとも暖房運転時に冷凍サイクルを構成する室外熱交換器の温度を検出し、該検出温度（熱交温度）が所定値（除霜動作値）以下になったときにはホットガスバイパス除霜方式によって前記室外熱交換器の除霜を行う空気調和機の制御方法において、前記室外熱交換器の入口温度あるいは出口温度を検出するとともに、該検出温度が所定値（除霜動作値）以下になったときには前記ホットガスバイパス除霜方式により除霜を開始し、しかる後前記冷凍サイクルを構成する膨張弁を所定に絞る一方、前記出口温度の変化率を所定時間毎に検出し、該変化率が所定値以上でないときには前記冷凍サイクルの冷媒を逆に流すリバース除霜方式に切り替えるようにしたことを特徴とする空気調和機の制御方法。
【請求項３】
少なくとも暖房運転時に冷凍サイクルを構成する室外熱交換器の温度を検出し、該検出温度（熱交温度）が所定値（除霜動作値）以下になったときにはホットガスバイパス除霜方式によって前記室外熱交換器の除霜を行う空気調和機の制御装置において、前記室外熱交換器の入口温度および出口温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段によって検出した入口温度あるいは出口温度が所定値（除霜動作値）以下になったときには当該バイパス配管に設けた弁を開いて前記ホットガスバイパス除霜方式により除霜を開始し、該除霜の開始後前記出口温度の変化率を所定時間毎に検出し、該変化率が所定値以上であるときには前記ホットガスバイパス除霜方式による除霜を継続する一方、前記温度変化率が所定値以上になったときには前記弁を閉じるとともに、前記冷凍サイクルを構成する四方弁を切り替えて同冷凍サイクルの冷媒を逆に流すリバース除霜方式に切り替える制御手段とを備え、前記室外熱交換器の除霜を行うとともに、前記入口温度あるいは出口温度が所定値（除霜解除値）以上になったときには前記除霜制御を終了するようにしたことを特徴とする空気調和機の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は前記出口温度の変化率を所定時間毎に検出し、前記リバース除霜方式に切り替えた後に前記変化率が所定値以上になったときには前記ホットガスバイパス除霜方式に戻すようにした請求項３記載の空気調和機の制御装置。
【請求項５】
前記出口温度を検出する温度検出手段の代わりに当該空気調和機に備えられているサクションセンサ部を利用するようにした請求項３または４記載の空気調和機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は空気調和機の除霜制御技術に係り、特に詳しくは適切に除霜を行うようにした空気調和機の制御方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の空気調和機は、例えば図５に示すように、圧縮機１、四方弁２、室内熱交換器３、室外熱交換器４および膨張弁（電子膨張弁）５等からなる冷凍サイクルを有する。また、室外熱交換器４の着霜を除去するために、圧縮機１の冷媒出力側配管と室外熱交換器４の冷媒入力側配管との間にバイパス配管を設け、かつこのバイパス配管に電磁弁（通常閉状態）６を設けている。
暖房運転時には、図５の実線矢印に示すように、室外熱交換器４から圧縮機１に、さらに圧縮機１から室内熱交換器３、電子膨張弁５を介して室外熱交換器４に戻す。
【０００３】
この場合、室内熱交換器３を有する室内機側は室内ファンを回転制御し、室内熱交換器３で熱交換した冷風を室内に吹き出し、室内温度とリモコンの設定温度との差に応じた所定運転周波数（コード）を室外機側に転送する。
室外熱交換器４を有する室外機側はその転送コードにしたがって圧縮機１を運転して冷媒を循環させる。これにより、室温はリモコンの設定温度にコントロールされる。
そのため、室内機側は制御部（マイクロコンピュータやドライバ回路等）を備え、また室外機側は同様の制御部（マイクロコンピュータやドライバ回路等）を備えており、室内機側の制御部はリモコンによる指示にしたがって室内ファンを制御するとともに、室外機側の制御部に所定指令（室温と設定値の差に応じた運転周波数等）を転送し、室外機側の制御部はその指令により圧縮機１等を制御し、また室外ファンを回転駆動する。
【０００４】
ところで、室外熱交換器４に着霜が生じると、当該空気調和機の能力低下を招くことから、その着霜を除去する制御を行う。この除霜制御にはホットガスバイパス除霜方式あるいはリバース除霜方式があり、この何れか一方の方式を採用している。
例えば、ホットガスバイパス除霜方式の場合、室外熱交換器４の温度が低下して着霜状態と判断すると（除霜動作値に達すると；図６参照）、電磁弁６を開き、圧縮機１から出される冷媒の一部をバイパス配管を介して室外熱交換器４にも供給する（図５の実線矢印参照）。なお、室外熱交換器４の温度が除霜解除値に達すると、電磁弁６を閉じて通常の暖房運転に戻す。
したがって、冷凍サイクルの冷媒循環経路が暖房時のままであり、つまり暖房運転を継続しながら室外熱交換器４の除霜ができる。
【０００５】
また、リバース除霜方式の場合、室外熱交換器４の温度が低下して着霜状態と判断すると（除霜動作値に達すると）、四方弁２を切り替えて冷媒の流れを逆とし（図５の波線矢印参照）、暖房運転を中断する（室内ファンの停止を含む）。したがって、室外熱交換器４の除霜が短時間で行うことができ、またバイパス配管や第２の電磁弁６を必要とせず、空気調和機のコストが高くならずに済む。なお、室外熱交換器４の温度が除霜解除値に達すると、四方弁２を再度切り替えて冷媒の流れを元に戻す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記空気調和機の除霜方式のうち、リバース除霜方式にあっては、暖房運転を中断することから、着霜が多い場合にはホットガス除霜方式と比較して除霜の時間が短いものの、着霜が少ない場合にはホットガス除霜方式と比較して室温がより低下し、つまり室内環境がより悪化するという欠点がある。
一方、ホットガスバイパス除霜方式にあっては、室内熱交換器３への冷媒循環量が減るだけであることから、室温の低下が小さくて済むが、つまり室内環境の悪化が小さいが、図６に示すように、室外熱交換器４の温度上昇が緩やかであるため、室外熱交換器４の温度が除霜解除値に達するまでには長い時間がかかってしまうという欠点がある。
【０００７】
この発明は前記課題に鑑みなされたものであり、その目的は着霜状態に応じて適切な除霜方式を選択し、除霜の時間を短くするとともに、室内環境の悪化を抑えることができるようにした空気調和機の制御方法およびその装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明は少なくとも暖房運転時に冷凍サイクルを構成する室外熱交換器の温度を検出し、該検出温度（熱交温度）が所定値（除霜動作値）以下になったときにはホットガスバイパス除霜方式によって前記室外熱交換器の除霜を行う空気調和機の制御方法において、前記室外熱交換器の入口温度あるいは出口温度を検出するとともに、該検出温度が所定値（除霜動作値）以下になったときには前記ホットガスバイパス除霜方式により除霜を開始し、しかる後前記出口温度の変化率を所定時間毎に検出し、該変化率が所定値以上でないときには前記冷凍サイクルの冷媒を逆に流すリバース除霜方式に切り替えるようにしたことを特徴としている。
【０００９】
この発明は少なくとも暖房運転時に冷凍サイクルを構成する室外熱交換器の温度を検出し、該検出温度（熱交温度）が所定値（除霜動作値）以下になったときにはホットガスバイパス除霜方式によって前記室外熱交換器の除霜を行う空気調和機の制御方法において、前記室外熱交換器の入口温度あるいは出口温度を検出するとともに、該検出温度が所定値（除霜動作値）以下になったときには前記ホットガスバイパス除霜方式により除霜を開始し、しかる後前記冷凍サイクルを構成する膨張弁を所定に絞る一方、前記出口温度の変化率を所定時間毎に検出し、該変化率が所定値以上でないときには前記冷凍サイクルの冷媒を逆に流すリバース除霜方式に切り替えるようにしたことを特徴としている。
【００１０】
この発明は少なくとも暖房運転時に冷凍サイクルを構成する室外熱交換器の温度を検出し、該検出温度（熱交温度）が所定値（除霜動作値）以下になったときにはホットガスバイパス除霜方式によって前記室外熱交換器の除霜を行う空気調和機の制御装置において、前記室外熱交換器の入口温度および出口温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段によって検出した入口温度あるいは出口温度が所定値（除霜動作値）以下になったときには当該バイパス配管に設けた弁を開いて前記ホットガスバイパス除霜方式により除霜を開始し、該除霜の開始後前記出口温度の変化率を所定時間毎に検出し、該変化率が所定値以上であるときには前記ホットガスバイパス除霜方式による除霜を継続する一方、前記温度変化率が所定値以上になったときには前記弁を閉じるとともに、前記冷凍サイクルを構成する四方弁を切り替えて同冷凍サイクルの冷媒を逆に流すリバース除霜方式に切り替える制御手段とを備え、前記室外熱交換器の除霜を行うとともに、前記入口温度あるいは出口温度が所定値（除霜解除値）以上になったときには前記除霜制御を終了するようにしたことを特徴としている。
【００１１】
この場合、前記制御手段は前記出口温度の変化率を所定時間毎に検出し、前記リバース除霜方式に切り替えた後に前記変化率が所定値以上になったときには前記ホットガスバイパス除霜方式に戻すようにするとよい。
また、前記出口温度を検出する温度検出手段の代わりに当該空気調和機に備えられているサクションセンサ部を利用するとよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１ないし図４を参照して説明する。なお、図中、図５と同一部分および相当部分には同一符号を付して重複説明を省略する。また、当該空気調和機の冷凍サイクルについては図４を参照されたい。
この発明の空気調和機の制御方法およびその装置は、ホットガスバイパス除霜方式によって除霜を行うとともに、室外熱交温度の変化率を検出して着霜状態を判断し、その変化率が小さく、つまり着霜が重い状態（ひどい状態）であるときにはホットガスバイパス除霜方式からリバース除霜方式に切り替えれば短時間で除霜ができ、またその変化率が大きい、つまり着霜が軽い状態であるときにはホットガスバイパス除霜方式を継続すれば室内環境の悪化も小さくて済むことに着目し、着霜状態に応じて適応的にホットガスバイパス除霜方式やリバース除霜方式を選択する。
【００１３】
そのために、図１および図２に示すように、この発明の空気調和機の制御方法を適用した制御装置は室内機制御部１０および室外機制御部１１を備えており、室内機制御部１０および室外機制御部１１は従来例に示した室内機側および室外機側の制御部に相当する。
したがって、室内機制御部１０はリモコン１２からのリモコン信号にしたがって室内ファンを駆動する一方、室温を検出してリモコンの設定温度と比較し、この比較結果にしたがって圧縮機１の運転周波数コード等の指令を室外機制御部１１に転送する。
室外機制御部１１はその指令にしたがって圧縮機１を制御し、室外ファンを駆動する。また、当該空気調和機はホットガスバイパス除霜方式を採用し、したがって室外機制御部１１は従来例で説明したホットガスバイパス除霜方式による除霜制御の機能を有している。
【００１４】
室外機側には室外熱交換器４の熱交換入口温度Ｔｎｉを検出する温度検出手段（熱交入口温度検出部；センサ）１３およびその熱交換出口温度Ｔｎｏを検出する温度検出手段（熱交出口温度検出部；センサ）１４が配置されている。
室外機制御部１１は熱交入口温度検出部１３および熱交出口温度検出部１４からの検出信号を入力して除霜を判断し、電磁弁６を開き、またホットガスバイパス除霜方式で除霜を開始すると、熱交温度の変化率ΔＴｎを算出し、この変化率ΔＴｎに応じてホットガスバイパス除霜方式からリバース除霜方式への切り替えを判断する。
【００１５】
次に、前記構成の空気調和機の制御装置の動作を図３のフローチャート図および図４のグラフ図を参照して説明すると、まずリモコン１２によって暖房運転操作が行われると、室内機制御部１０は当該室温調節に必要な信号（運転周波数等の指令）を室外機制御部１１に転送する。室外機制御部１１は少なくとも圧縮機１を所定に駆動し、電子膨張弁５を所定の開閉度合として暖房運転の冷凍サイクルを作動する。なお、従来同様に、室内機制御部１０および室外機制御部１１は他に必要な制御（ファンの制御等）を行って室温調節を行う。
【００１６】
このとき、室外機制御部１１は熱交入口温度検出部１３および熱交出口温度検出部１４からの検出信号により、熱交の入口温度Ｔｎｉおよび出口温度Ｔｎｏを算出し、その入口温度Ｔｎｉ（またはＴｎｏ）がホットガスバイパス除霜方式の動作値（除霜動作値；例えば−１０℃）以下であるか否かを判断する（ステップＳＴ１）。
当該空気調和機の暖房運転により、室外熱交換器４の温度が低下し、熱交入口度Ｔｎｉが−１０℃以下になった場合（図３参照）、その室外熱交換器４に着霜が生じていると判断してステップＳＴ２に進み、ホットガスバイパス除霜を開始する。つまり、それまで閉じていた電磁弁６を開き、圧縮機１から出される冷媒の一部をバイパス配管を介して室外機熱交換器４にフィードバックし、室外熱交換器４の熱交温度を上げる。
【００１７】
続いて、出口温度Ｔｎｏを検出して一時的に記憶し（ステップＳＴ３）、しかる後所定時間（例えば１分）が経過すると（ステップＳＴ４）、再度熱交の出口温度Ｔｎｏを検出してＴｎｏ＋１とする（ステップＳＴ５）。
前記検出した熱交温度出口温度Ｔｎｏ，Ｔｎｏ＋１により温度変化率ΔＴｎ（＝Ｔｎｏ＋１−Ｔｎｏ）を算出し、この変化率ΔＴｎが所定値（例えば２ｄｅｇ．）以上であるか否かを判断する（ステップＳＴ６）。
図４に示すように、ホットガスバイパス除霜の開始直後にあっては、圧縮機１からの冷媒により熱交温度は上昇するため、熱交温度の変化率ΔＴｎが高いことから、ステップＳＴ６からＳＴ７に進み、ホットガスバイパス除霜を継続する。
【００１８】
続いて、熱交入口温度Ｔｎｉ（または熱交出口温度Ｔｎｏ）が所定値（除霜解除値；例えば１０℃）以上でなければ、ステップＳＴ３に戻り、前述したステップを繰り返す。
そして、熱交温度の変化率ΔＴｎが２ｄｅｇ．以上と高く、入口温度Ｔｎｉが１０℃に達していなければ、除霜が順調であるとしてホットガスバイパス除霜を継続し、入口温度が１０℃に達したときにはステップＳＴ９に進み、ホットガスバイパス除霜を解除する（電磁弁６を閉じる）。
しかし、例えば着霜状態がひどい場合、ホットガスバイパス除霜では熱交温度がある程度上昇した時点でその変化率ΔＴｎが小さくなる。この変化率ΔＴｎが２ｄｅｇ．以上でなくなると、従来例に示すように、除霜に時間がかかることになる（図６参照）。
【００１９】
そこで、この発明では、ホットガスバイパス除霜を開始した後、熱交温度の変化率ΔＴｎが２ｄｅｇ．以上でなくなったときには、ステップＳＴ６からＳＴ１０に進み、ホットガスバイパス除霜方式からリバース除霜方式に切り替える（図４参照）。
この場合、電磁弁６を閉じるとともに、四方弁２を切り替えて冷媒の流れをそれまでと逆にする（図２の波線矢印参照）。すなわち、リバース除霜を開始し、熱交温度を速やかに上げる。
続いて、熱交温度が除霜解除値（１０℃）に達したか否かを判断し（ステップＳＴ１１）、この熱交温度が除霜解除値に達したときにはステップＳＴ９に進み、リバース除霜を解除する（除霜制御を終了する）。つまり、四方弁２を切り替えて通常の暖房冷凍サイクルとする。
【００２０】
これにより、短時間で除霜を行うことができ、またホットガスバイパス除霜によって熱交温度がある程度上昇していることから、リバース除霜における時間が短く、その分室温の低下、つまり室内環境の悪化を抑えることができる。
また、ホットガスバイパス除霜方式による除霜時においては、電子膨張弁５を絞り、室内熱交換器３から室外熱交換器４へ流れる冷媒量を減らし、バイパス配管を介して流れる冷媒量を多くするようにしてしてもよい。
この場合、バイパス配管を介した冷媒量が多くなることから、ホットガスバイパス除霜方式による室外熱交換器４の除霜をより効果的に行うことができ、しかもリバース除霜方式に切り替わった際には同方式による除霜時間がより短くて済む。なお、リバース除霜方式に切り替える際には電子膨張弁５の絞りを少なくとも元に戻す。
【００２１】
なお、図３のルーチンでは、リバース除霜に切り替えた後熱交温度がある程度上昇し（除霜の割合がある程度進行し）、その変化率ΔＴｎが所定値以上になったときには、再度ホットガスバイパス除霜方式に切り替えようにしてもよい。この場合、図３に示すルーチンのステップＳＴ１１を省き、ステップＳＴ１０からＳＴ８に進むようにする。
すなわち、リバース除霜方式による除霜が速まり、熱交室温が高くなると、ホットガスバイパス除霜方式に切り替えても、室外機熱交換器４の除霜が可能だからである。このホットガスバイパス除霜方式への切り替えにより室温の低下がより抑えられ、室内環境の悪化がより抑えられる。
また、通常の空気調和機には他の制御に用いるためのサクションセンサ部１５が備えられていることから、このサクションセンサ部１５を熱交出口温度検出部１４に代えて利用するようにしてもよい（つまり兼用してもよい）。この場合、熱交出口温度検出部１４のセンサを１つ減らすことになり、当該空気調和機の低コストが図れる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、この空気調和機の制御方法およびその装置の請求項１記載の発明によると、ホットガスバイパス除霜方式によって室外熱交換器の除霜を行う空気調和機の制御方法において、前記室外熱交換器の入口温度あるいは出口温度を検出するとともに、この検出温度が所定値（除霜動作値）以下になったときには前記ホットガスバイパス除霜方式により除霜を開始し、しかる後前記出口温度の変化率を所定時間毎に検出し、この変化率が所定値以上でないときには前記冷凍サイクルの冷媒を逆に流すリバース除霜方式に切り替えるようにしたので、除霜時に室外熱交換器の温度変化率（熱交温度の変化率）が小さいときは着霜状態がひどいと判断し、リバース除霜方式に切り替えることができ、つまり着霜状態に応じて適切な除霜方式を選択し、短時間で除霜を行うことができる。また、当初ホットガスバイパス除霜方式によって室外機熱交換器の温度が上がっていることもあって、リバース除霜方式による除霜の時間がより短くなり、その分室内環境の悪化を抑えることができるという効果がある。
【００２３】
請求項２記載の発明によると、ホットガスバイパス除霜方式によって室外熱交換器の除霜を行う空気調和機の制御方法において、前記室外熱交換器の入口温度あるいは出口温度を検出するとともに、該検出温度が所定値（除霜動作値）以下になったときには前記ホットガスバイパス除霜方式により除霜を開始し、しかる後前記冷凍サイクルを構成する膨張弁を所定に絞る一方、前記出口温度の変化率を所定時間毎に検出し、該変化率が所定値以上でないときには前記冷凍サイクルの冷媒を逆に流すリバース除霜方式に切り替えるようにしたので、請求項１と同じ効果を奏し、またホットガスバイパス除霜方式による除霜時に膨張弁を制御し、室内熱交換器から室外熱交換器へ流れる冷媒量を変えることにより、より効果的な除霜を行うことができ、ひいてはリバース除霜方式へ切り替えた際には同方式による除霜時間をより短くすることができるという効果がある。
【００２４】
請求項３記載の発明によると、ホットガスバイパス除霜方式によって室外熱交換器の除霜を行う空気調和機の制御方法において、前記室外熱交換器の入口温度および出口温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段によって検出した入口温度あるいは出口温度が所定値（除霜動作値）以下になったときには当該バイパス配管に設けた弁を開いて前記ホットガスバイパス除霜方式により除霜を開始し、該除霜の開始後前記出口温度の変化率を所定時間毎に検出し、この温度変化率が所定値以上であるときには前記ホットガスバイパス除霜方式による除霜を継続する一方、前記変化率が所定値以上になったときには前記弁を閉じるとともに、前記冷凍サイクルを構成する四方弁を切り替えて同冷凍サイクルの冷媒を逆に流すリバース除霜方式に切り替える制御手段とを備え、前記室外熱交換器の除霜を行うとともに、前記入口温度あるいは出口温度が所定値（除霜解除値）以上になったときには前記除霜制御を終了するようにしたので、請求項２と同じ効果を奏し、しかも制御手段として当該室外機制御手段のマイクロコンピュータを用いれば、温度検出手段を設けるだけよいことから、低コストで済ませることができるという効果がある。
【００２５】
請求項４記載の発明によると、請求項３における制御手段は前記出口温度の変化率を所定時間毎に検出し、前記リバース除霜方式に切り替えた後に前記変化率が所定値以上になったときには前記ホットガスバイパス除霜方式に戻すようにしたので、請求項３の効果に加え、リバース除霜方式から再度ホットガスバイパス除霜方式に切り替えることから、室温の温度低下をより抑え、ひいては室内環境の悪化をより抑えることができるという効果がある。
【００２６】
請求項５記載の発明によると、請求項３または４において、前記出口温度を検出する温度検出手段の代わりに当該空気調和機に備えられているサクションセンサ部を利用するしたので、請求項３または４の効果に加え、温度検出手段を減らすことから、当該空気調和機のコストアップにならずに済むという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態を示し、空気調和機の制御方法が適用される制御装置の概略的ブロック線図。
【図２】この発明の空気調和機の冷凍サイクルを説明するための概略的模式図。
【図３】図１に示す制御装置の動作を説明するための概略フローチャート図。
【図４】図１に示す制御装置の動作を説明するための概略的グラフ図。
【図５】従来の空気調和機の冷凍サイクルを説明するための概略的模式図。
【図６】従来のホットガスバイパス除霜方式の動作を説明するための概略的グラフ図。
【符号の説明】
１  圧縮機
２  四方弁
３  室内熱交換器
４  室外熱交換器
５  膨張弁（電子膨張弁）
６  電磁弁
１０  室内機制御部
１１  室外機制御部
１３  熱交入口温度検出部（温度検出手段）
１４  熱交出口温度検出部（温度検出手段）
１５  サクションセンサ部
Ｔｎｉ  熱交入口温度
Ｔｎｏ，Ｔｎｏ＋１  熱交出口温度
ΔＴｎ  変化率
【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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