(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置の入力部に温度センサを接続するコネクタと、制御装置の処理部が室内熱交換器温度と室内温度との温度差を算出する制御工程と、暖房運転を開始した後、制御装置の記憶部に、予め記憶した最大温度差と前記算出した温度差とから、温度差の割合を算出する制御工程と、前記温度差の割合と予め設定された設定割合とを比較して室外熱交換器の着霜判定を行う制御工程とを備える空気調和機において、
冷風防止機能により室内ファンの風量を制限している時間を積算する制御工程と、その積算した時間と予め設定した設定時間とを比較する制御工程と、前記積算した時間が前記設定時間以上であった場合に「残霜あり」の判定をする制御工程と、前記「残霜あり」の判定があった場合に除霜運転を開始する制御工程とを備えることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
制御装置の入力部に温度センサを接続するコネクタと、制御装置の処理部が室内熱交換器温度と室内温度との温度差を算出する制御工程と、暖房運転を開始した後、制御装置の記憶部に、予め記憶した最大温度差と前記算出した温度差とから、温度差の割合を算出する制御工程と、前記温度差の割合と予め設定された設定割合とを比較して室外熱交換器の着霜判定を行う制御工程とを備える空気調和機において、
暖房運転を開始した後、室内ファンの冷風防止機能が解除されてから第３所定時間経過後に、温度差を算出し、前記温度差を新しい最大温度差として更新する空気調和機であって、
前記温度差を新しい最大温度差として更新する際に、温度差を予め設定した設定温度差と比較する制御工程と、前記温度差が前記設定温度差よりも小さかった場合に「残霜あり」の判定をする制御工程と、前記「残霜あり」の判定があった場合に除霜運転を開始する制御工程とを備えることを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプ式の冷凍サイクルと制御装置とを備える空気調和機に関わり、室外熱交換器の着霜判定を行う空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、普及が著しいインバータ式空気調和機は、室内ユニットと室外ユニットとを接続する接続電線（渡り線）の数は、例えば、電源線、共通線、通信線等の３本で構成される。ところが、現実には、従来の定速回転の圧縮機を用いる空気調和機も、まだまだ多用されている。
【０００３】
例えば、図２０に示す空気調和機は、接続電線が４本、及び室外側温度センサが１本で構成される。そこで、接続電線（渡り線）を削減すべく提案されたのが室内ユニット側の２本の温度センサにより除霜制御を行うようにした、以下の従来技術である。
【０００４】
特開平８−２６１５４１号公報は、室外熱交温度センサを不要として渡り線を１本削減し、室内熱交温度センサ１１と吸込空気温度センサ１０とにより、除霜運転の開始、及び終了を判定するように、構成されている。
【０００５】
例えば、図２１は上記従来の技術で正常に着霜を検出する場合の１例を示す図である。室内の２本の温度センサを用い、暖房運転初期の温度差ΔＴ（＝Ｔｃ−Ｔａ）を最大温度差ΔＴmax として記憶し、その最大温度差ΔＴmax に対する温度差ΔＴの割合βn が所定の割合βspよりも小さくなった場合に、着霜とみなし、除霜運転を行うようにして実施した場合に、正常に着霜を検出する。
【０００６】
また、特開平４−６０３３０号公報は、室外熱交温度センサの異常時に、室内熱交温度センサと室内温度センサとにより、除霜運転の開始、及び終了を判定するものである。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−２６１５４１号公報
【特許文献２】
特開平４−６０３３０号公報
【特許文献３】
特公昭６２−２５９４４号公報
【特許文献４】
実開昭５１−８９３６９号公報
【特許文献５】
実開昭５２−４１０５５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特開平８−２６１５４１号公報の従来技術は、前記２本の温度センサが検出する温度差が暖房運転の１サイクル中の最大温度差に対し所定の割合まで低下した時、デフロスト指令を出力するが、例えば、暖房運転中に外気温度が上昇を続ける場合や、ドアが開いて室内の温度が低下する場合は、従来技術の図２に開示されているような時間経過に伴って温度差が減少する変化（右下がりの温度差の変化）ではなく、時間経過に伴って温度差が増加する変化（右上がりの温度差の変化）となる場合がある。
この結果、霜が多量に付着しているにも拘わらず、デフロスト指令が出力されずに室外熱交換器を傷めるおそれがあり、この点に改良の余地がある。
【０００９】
また、従来技術は、除霜時間を設定する手段と、この設定時間を変更する除霜時間変更手段と、変更された除霜時間が経過したとき除霜運転を終了させるデフロスト終了手段を具備している。
しかし、室内熱交換器用ファンの風量と室内熱交温度センサの検出温度とは相互に密接な関係があり、また、室内熱交温度は室内空気温度や外気温度の影響を受けるので、必ずしも着霜量を推測できるわけではなく、除霜時間を変更して該除霜時間が経過しても霜が溶融したとはいえず、この点に改良の余地がある。
【００１０】
また、従来技術は、室内熱交温度センサの検出温度が設定温度になったとき、除霜運転を終了させるデフロスト終了手段を具備するが、除霜運転は「過渡現象」であり冷凍サイクルにとって安定した運転系ではない。
一般に、外気温度や、着霜量や、圧縮機の状態等の影響を受けるので設定温度に達したからといって必ずしも霜が溶融したとはいえないという、問題点がある。
【００１１】
さらに、暖房能力の低下により着霜を検出する２センサ式除霜制御では、外気温度が高い晴天の日中に暖房運転を開始し、最大温度差を記憶した後、天候の悪化や日没などの影響で外気温が低下した場合等に、外気温の低下により暖房能力が低下し、着霜が無いにも関わらずカラ打ち除霜を行ってしまうことがあった。例えば、図２２に示すように、上記従来の技術では、晴天の日中（例えば外気温２０℃の場合）に暖房運転を開始し、最大温度差ΔＴmax を記憶した後、天候の悪化や日没などの影響で外気温が低下した場合（例えば２０℃→７℃）に、着霜の起こり得ない晴天時に記憶したΔＴmax を基準にして、それに対する温度差ΔＴの割合βn を求めて着霜判定を行うので、外気温の低下により暖房能力が低下し、着霜が無いにも関わらず温度差ΔＴの割合βｎが所定の割合βspより小さくなった場合に、カラ打ち除霜を行ってしまうことがあり、改良の余地が残っている。
【００１２】
このことは、特開平４−６０３３０号公報において、室内熱交温度センサと室内温度センサとの２センサ式除霜制御を行う場合も同様である。
【００１３】
なお、カラ打ち除霜を減らす方法として、従来より特公昭６２−２５９４４号公報、実開昭５１−８９３６９号公報、実開昭５２−４１０５５号公報に開示されているように、室外熱交換器温度の他に外気温度を検出し、除霜運転を行う範囲を着霜し得る条件に限定する方法がとられているが、２センサ式除霜制御では、外気温度を直接検出することができないという事情がある。
【００１４】
また、一方では、前回の除霜運転が不完全であったり、着霜状態で停電になった場合等は、次の暖房運転開始時に前回の着霜が「残霜」として残っていることがある。このような状態で暖房運転を開始すると、運転初期の暖房能力が小さく、例えば図２３に示すように、最大温度差ΔＴmax に過小な値を記憶してしまい、十分に部屋を暖められないにも関わらず、その状態よりももっと沢山の霜がつくまで暖房運転を続けてしまうことがあった。また、冷風防止の機能が働き、室内ファン風量を抑え、さらに長く運転してしまうことがあった。
【００１５】
このような残霜に対する対策として、一つには、冷風防止機能が解除されてから所定時間（例えば２０分）経過するまでに温度差が所定温度（例えば１０℃）未満になった場合に「前回の除霜が不完全で残霜がある」と判断して直ちに除霜運転を開始することも有効である。しかしながら、冷風防止解除時の温度差ΔＴは、図２４に示すように室内温度が低い場合は大きく（ａ）、室内温度が高い場合は小さくなる（ｂ）。したがって、あらかじめ室内が他の暖房機等で暖められている状態で暖房運転を開始した場合等に（ｂ）、冷風防止解除後すぐに判定を行うと、残霜の有無に関わらず除霜運転を行ってしまうことになり、所定のマスク時間を設けたり、ΔＴやＴｃが上昇する傾きを判定するなどの処理を別途必要とし、処理が複雑になる点が課題として残っている。
【００１６】
同様に、早朝、あるいは悪天候など、外気温度が低い条件で暖房運転を開始すると、運転初期の暖房能力が小さく、例えば図２５に示すように、最大温度差ΔＴmax に過小な値を記憶してしまい、その後日照や天候の回復により外気温が上昇し、着霜した場合に、正常に着霜を検出できず、着霜があるにも関わらず暖房運転を続けてしまうことがあった。
また、例えば、残霜がある状態で暖房運転を開始し外気温度の上昇により残霜が自然に融解する過程で最大温度差ΔＴmax を更新した場合等にも最大温度差ΔＴmax に過小な値を記憶してしまいその後再度着霜した場合に同様に着霜があるにも関わらず暖房運転を続けてしまうことがあった。
【００１７】
本発明は、空気調和機の室外ユニットと室内ユニットとの間の接続電線（渡り線）の数を削減して設置工事を簡単にするとともに、安価で、さらに、信頼性の高い除霜制御を行う空気調和機を提供することを課題とする。
【００４０】
請求項１の空気調和機は、制御装置の入力部に温度センサを接続するコネクタと、制御装置の処理部が室内熱交換器温度と室内温度との温度差を算出する制御工程と、暖房運転を開始した後、制御装置の記憶部に、予め記憶した最大温度差と前記算出した温度差とから、温度差の割合を算出する制御工程と、前記温度差の割合と予め設定された設定割合とを比較して室外熱交換器の着霜判定を行う制御工程とを備える空気調和機において、冷風防止機能により室内ファンの風量を制限している時間を積算する制御工程と、その積算した時間と予め設定した設定時間とを比較する制御工程と、前記積算した時間が前記設定時間以上であった場合に「残霜あり」の判定をする制御工程と、前記「残霜あり」の判定があった場合に除霜運転を開始する制御工程とを備えることを特徴とする。
【００４１】
請求項１の空気調和機によれば、暖房運転開始時に残霜があり、運転初期に冷風防止機能を解除できない場合に、あるいは一時的に解除できても、またすぐに冷風防止機能により室内ファン風量が抑えられてしまい、必要な風量を得られない場合に、残霜を検知して速やかに除霜運転を行い、残霜を取り除き、通常の暖房運転を再開することができる。
【００４２】
請求項２の空気調和機は、制御装置の入力部に温度センサを接続するコネクタと、制御装置の処理部が室内熱交換器温度と室内温度との温度差を算出する制御工程と、暖房運転を開始した後、制御装置の記憶部に、予め記憶した最大温度差と前記算出した温度差とから、温度差の割合を算出する制御工程と、前記温度差の割合と予め設定された設定割合とを比較して室外熱交換器の着霜判定を行う制御工程とを備える空気調和機において、
暖房運転を開始した後、室内ファンの冷風防止機能が解除されてから第３所定時間経過後に、温度差を算出し、前記温度差を新しい最大温度差として更新する空気調和機であって、前記温度差を新しい最大温度差として更新する際に、温度差を予め設定した設定温度差と比較する制御工程と、前記温度差が前記設定温度差よりも小さかった場合に「残霜あり」の判定をする制御工程と、前記「残霜あり」の判定があった場合に除霜運転を開始する制御工程とを備えることを特徴とする。
【００４３】
請求項２の空気調和機によれば、暖房運転を開始して、冷凍サイクルの運転が安定する時点で、温度差を新しい最大温度差として更新するので、信頼性の高い着霜判定を実行できる、という効果が得られるとともに、暖房運転開始時に残霜があり、運転初期の暖房能力が小さかった場合に、残霜を検知し速やかに除霜運転を行い、残霜を取り除き、通常の暖房運転を開始することができる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による空気調和機の制御装置の各実施形態を図面を参照して説明する。
【００４９】
図１は第１実施形態の空気調和機における冷凍サイクルとその制御装置の例を示す電気ブロック図、図２は同空気調和機の原理的ブロック図であり、図２の各要素は図１の各要素やその組合せに対応している。図２に示したように、圧縮機４、流路切換弁（四方弁）１００、室内熱交換器９Ａ、絞り装置１０Ａ、室外熱交換器９Ｂ、アキュムレータ２００により冷凍サイクルＡが構成されている。
【００５０】
図１において、室内制御部３００と室外制御部４００とは、共通電源線２２０、圧縮機制御線２２１、室外熱交換器制御線６２０の３本の電線（渡り線）で接続され、室内ユニット側の端子台に３つの端子と、室外ユニット側の端子台に３つの端子を各々備えている。圧縮機４は、運転周波数が一定の交流電動機（すなわち一定速圧縮機）である圧縮機動力源（電動機）４５０を動力源として駆動される。電源は単相交流であり、電源スイッチ３１０を介してＡＣ／ＤＣコンバータ３２０に供給され、各種内部電圧に変換された直流電力が各部に供給される。マイコン３３０は、ドライバ、リレーからなる室外熱交換器駆動部Ｃ８、圧縮機駆動部Ｃ９を制御する。そして、圧縮機４の制御により流路切換弁（コイルレス四方弁）１００内の冷媒の圧力を制御し、流路切換弁１００の切換制御を行う。また、ファンモータ（室外熱交換器駆動源）４０１、および電動機（圧縮機動力源）４５０に電力が供給される。さらに、マイコン３３０は、ドライバ（室内熱交換器駆動部）Ｃ７を駆動し、室内熱交換器９Ａのファンモータ（室内熱交換器駆動源）３０１を制御する。
【００５１】
室内制御部３００は、温度センサ３０２によって室内温度Ｔａを検出し、その温度信号（温度データ）をコネクタ３０２ｃを介して取り込む。また、温度センサ３０３によって室内熱交換器９Ａの配管温度（室内熱交換器温度）Ｔｃを検出し、その温度信号（温度データ）をコネクタ３０３ｃを介して取り込む。そして、この温度Ｔａ，Ｔｃにより除霜制御を行う。なお、室内制御部３００は室外熱交換器９Ｂの配管温度（室外熱交換器温度）Ｔｃ′を検出する温度センサを接続可能にしたコネクタ４０３ｃを備えている。また、室内制御部３００は、赤外線式等のリモコン５００の送信部５００ａから送出される赤外線信号を受信部３０４で受信することにより、室内制御部３００の運転の切換えや設定等がリモコン操作でも可能となっている。
【００５２】
上記第１実施形態では、２本の温度センサ３０２，３０３によって除霜制御を行うとともに、コイルレス四方弁である流路切換弁１００を非電気的な力（冷媒の圧力）により切り換えるものであり、室内制御部３００と室外制御部４００とは３本の電線で接続され、接続電線の数を削減したものとなっている。なお、前述のコイルレス四方弁とは特開２０００−２４９４３０号公報に開示されている四方弁である。また、流路切換弁１００として四方弁コイル１０１に通電することで流路を切り換えるような四方弁を用いる場合には、図１及び図２に破線で示したような接続ラインを設け、ドライバ、リレーからなる流路切換弁駆動部４０６をマイコン３３０で制御して、四方弁コイル（流路切換弁駆動源）１０１を駆動する。この場合は、流路切換弁制御線７１０を含めて４本の電線で接続される。
【００５３】
なお、図２の制御装置Ｃにおいて、入力部Ｃ２は、図１に示すリモコン５００の送信部５００ａから送出される赤外線信号を受信する室内ユニットに設けられた受信部３０４あるいは図示しないマニュアルスイッチに対応している。また、検出部Ｃ３は、室内温度Ｔａを検出する温度センサ３０２、室内熱交換器９Ａの配管温度（室内熱交換器温度）Ｔｃを検出する温度センサ３０３などに対応している。さらに、停電検出部Ｃ４は図示しない電圧検出器に対応し、半固定記憶部Ｃ５はＥＥＰＲＯＭ３４０に対応している。
【００５４】
図３は第２実施形態の空気調和機における冷凍サイクルとその制御装置の例を示す電気ブロック図であり、図３において図１と同様な要素には図１と同符号を付記し、その詳細な説明は省略する。この第２実施形態は、室外ユニットにおける室外熱交換器９Ｂの配管温度（室外熱交換器温度）Ｔｃ′を温度センサ４０３によって検出し、その温度信号（温度データ）をコネクタ４０３ｃを介して室内制御部３００に取り込む。そして、３本の温度センサ３０２，３０３，４０３によって除霜制御を行うように構成されている。なお、温度センサの渡り線を１本と記述したが、信号線２芯のケーブルによる１本の渡り線の意味である事は言うまでもない。
【００５５】
ここで、前記第１実施形態も第２実施形態も同じ制御プログラムで動作するものであり、第１実施形態において、室内温度Ｔａ及び室内熱交換器温度Ｔｃを検出するときに、温度センサ４０３が接続可能なコネクタ４０３ｃの出力信号も同時に得るようにしている。したがって、第１実施形態のように温度センサ４０３が接続されていなければ、コネクタ４０３ｃの抵抗値は無限大となり、例えばＴｃ′＜−４０℃のように常に低温に対応するデータとなる。そして、このような第１実施形態でも好適に着霜判定を行えるように、判定条件が設けられている。
【００５６】
次に第１実施形態及び第２実施形態における室内制御部３００のマイコン３３０による制御動作をフローチャートに基づいて説明する。なお、マイコン３３０は、内部クロックをカウントすることにより時間を計時する各種タイマを備えており、単位時間タイマは単位時間（１分）を、第１タイマ及び第２タイマは第１及び第２所定時間（５分）を、第３タイマは第３所定時間（２０分）を及び第４タイマは第４所定時間（最低暖房運転時間：５０分）の経過を検出する。
【００５７】
図４はメインルーチンのフローチャートであり、ステップＳ１で、「暖房運転は実行可能か」の判断を行い、ｎｏならステップＳ１８に進み、ｙｅｓならステップＳ２に進む。この判断の処理は、運転指令が「暖房運転モード」あるいは「自動運転モード」で暖房運転する場合であり、サーモサイクルのオン／オフを判断している。
【００５８】
ステップＳ２では、圧縮機を運転し、室外ファンを運転し、四方弁を暖房モードに切り換える。次に、ステップＳ３で室内ファン制御処理を行う。すなわち、冷風防止機能の解除後、指令された所定の風速モードで運転する。停止も含む制御処理もあり得る。次に、ステップＳ４で「単位時間タイマは単位時間を計時したか」の判断を行い、ｎｏであればステップＳ１に戻り、ｙｅｓであればステップＳ５に進む。前記タイマは暖房運転を開始した時点から機能し、以後単位時間毎にｙｅｓとなる。
【００５９】
ステップＳ５では、３つの温度（Ｔｃ、Ｔａ、Ｔｃ′）を読み込み、室内熱交換器温度と室内温度との温度差を算出して記憶し、ステップＳ６で温度差に基づいて「残霜が有るか」の判断を行う。ｎｏならステップＳ７に進み、ｙｅｓならステップＳ２４で除霜運転制御処理を行い、ステップＳ１に戻る。ステップＳ２４の除霜運転制御処理は、後述する処理であり、除霜制御の信頼性を高める。
【００６０】
ステップＳ７では「暖房運転開始後、第３タイマは第３所定時間を計時したか」の判断を行い、ｎｏであればステップＳ１に戻り、ｙｅｓであればステップＳ８に進む。ステップＳ８では、第３所定時間経過時の温度差を最大温度差として記憶する。なお、フラグ処理などの詳細を省くがここの処理はステップＳ７でｙｅｓとなった場合、１回だけ行う処理である。次に、ステップＳ９で「制御ステータスは変化したか」の判断を行う。ｎｏであればステップＳ１３に進み、ｙｅｓであればステップＳ１１に進む。次に、ステップＳ１１で「第１のタイマは第１所定時間を計時終了したか」の判断を行い、ｎｏであればステップＳ１に戻り、ｙｅｓであればステップＳ１２で、その時の温度差をあらかじめ記憶した制御ステータス変化直前における温度差の割合で除算して新しい最大温度差を算出する。なお、ここでいう第１タイマとは必要時に機能するイベントタイマである。
【００６１】
ステップＳ１３では、「第２タイマは第２所定時間を計時したか」の判断を行う。ｎｏであればステップＳ１に戻り、ｙｅｓであればステップＳ１４に進む。前記タイマは暖房運転開始後、第３所定時間以上経過した時点から機能し、以後第２所定時間毎にｙｅｓとなり、ステップＳ１４の処理に進み、その時の温度差を最大温度差で除算して温度差の割合を算出する。
【００６２】
次に、ステップＳ１５で、後述する着霜判定処理を行い、ステップＳ１６で「除霜運転が必要か」の判断を行う。ｎｏならステップＳ１に戻り、ｙｅｓならステップＳ１７で、後述する除霜運転制御処理を行い、ステップＳ１に戻る。
【００６３】
暖房運転を実行しない場合は、ステップＳ１８で、圧縮機を停止し、室外ファンを停止し、ステップＳ１９で室内ファンを停止する。そして、ステップＳ２１で、後述する着霜判定処理を行い、ステップＳ２２で「除霜運転が必要か」の判断を行う。ｎｏならステップＳ１に戻り、ｙｅｓならステップＳ２３で後述する除霜運転制御処理を行い、ステップＳ１に戻る。
【００６４】
図５は着霜判定処理に係るサブルーチンのフローチャートであり、ステップＳ３１で、「室外熱交換器温度Ｔｃ′は−５℃よりも低いか」の判断を行う。ｎｏであれば元のルーチンに復帰し、ｙｅｓであればステップＳ３２で「暖房運転時間は最低暖房運転時間以上か」の判断を行い、ｎｏであれば元のルーチンに復帰し、ｙｅｓであればステップＳ３３で、温度差、室内熱交換器温度Ｔｃ、室内温度Ｔａ、室外熱交換器温度Ｔｃ′の第３所定時間の状態変化の比較を行う。ここで、ステップＳ３１では、温度センサが２本式（第１実施形態）の場合は、常にｙｅｓであり、３本式（第２実施形態）の場合はｎｏもあり得る。ステップＳ３２の最低暖房運転時間は、いわゆる、除霜禁止時間（除霜マスク時間）のことである。
【００６５】
次に、ステップＳ３４で、「温度差は増加気味か」の判断を行い、ｎｏならステップＳ３６に進み、ｙｅｓならステップＳ３５に進む。ここでは、Ｔｃ、Ｔａ、Ｔｃ′の変化状態を加味して温度差の変化状態を判断する。特に、（夜明け→朝方→昼方に向かって）外気温度が上昇し、天気が悪天に向かう場合は着霜検出を早目に行いたい。そこで、ステップＳ３５で、温度差の設定割合を大き目に補正して、早目検出／早目除霜の条件を設定して、ステップＳ３８に進む。
【００６６】
ステップＳ３６では、「温度差は減少気味か」の判断を行い、ｎｏならステップＳ３８に進み、ｙｅｓならステップＳ３７に進む。ここでは、Ｔｃ、Ｔａ、Ｔｃ′の変化状態を加味して温度差の変化状態を判断する。特に、（昼方→夕暮れ→夜方に向かって）外気温度が下降する場合は、着霜していなくても温度差が減少するので、着霜検出を遅目に行いたい。そこで、ステップＳ３７で、温度差の設定割合を小さ目に補正して、遅目検出／遅目除霜の条件を設定して、ステップＳ３８に進む。
【００６７】
ステップＳ３８では、「温度差の割合は設定割合以下か」の判断を行う。ｎｏなら「除霜不要」と設定して元のルーチンに復帰し、ｙｅｓならステップＳ４１で、温度差の割合値による除霜運転時間の設定処理を行い、ステップＳ４２で「除霜必要」と設定して元のルーチンに復帰する。
【００６８】
図５は図４のステップＳ１５、ステップＳ２１のサブルーチンである。特にステップＳ２１の処理では、詳細を省略するが、温度差の設定割合を若干大き目として、およそ半分位の着霜であれば、「除霜必要」と設定して元のルーチンに復帰することもできる。
【００６９】
図６は除霜運転制御処理に係るサブルーチンのフローチャートであり、ステップＳ５１で、室内ファンを停止し、ステップＳ５２で圧縮機を停止するとともに室外ファンを停止し、ステップＳ５３で一分間待機する。次に、ステップＳ５４で圧縮機を運転し、四方弁を冷房モードにし、霜を溶融する除霜運転を開始する。
【００７０】
次に、ステップＳ５５で、「Ｔｃ′は１０℃に達したか」の判断を行い、ｙｅｓならステップＳ５７に進み、ｎｏならステップＳ５６で「除霜時間は設定した除霜運転時間を経過したか」の判断を行い、ｎｏならステップＳ５４に戻って除霜運転を継続し、ｙｅｓならステップＳ５７で圧縮機を停止し、ステップＳ５８で室外ファンを運転し、ステップＳ５９で一分間待機し、元のルーチンに復帰する。なお、ステップＳ５８の処理は「水切り処理」であることはいうまでもない。ステップＳ５５の判断は、第１実施形態のように温度センサが２本式の場合は常にｎｏであり、第２実施形態のように温度センサが３本式の場合はｙｅｓもあり得る。
【００７１】
図６は図４のステップＳ１７、ステップＳ２３、ステップＳ２４のサブルーチンである。特に、ステップＳ２３の処理は次回の暖房運転を好適に行う処理である。また、ステップＳ２４は前回の除霜運転で霜を溶融し切れなかった場合のフェイルセーフ処理であり、除霜制御の信頼性を高める。コイルレス四方弁を用いた場合、冷媒の流路モードが暖房モード→冷房モード→暖房モードと切り換わるので除霜運転制御には好適である。
【００７２】
図７は、室内熱交換器温度Ｔｃ、室外熱交換器温度Ｔｃ′、室内温度Ｔａ、及び温度差の状態変化の一例を示す図である。暖房運転開始後、単位時間毎に温度データを読み込み、第３所定時間経過後から、第２所定時間に、温度差の割合を算出し、着霜判定する。第３所定時間毎に「状態変化」を比較しながら、５０分でマスク解除した後、６０分で除霜運転を行った場合の例を示している。
【００７３】
図８は、室内熱交換器温度Ｔｃ、室外熱交換器温度Ｔｃ′、室内温度Ｔａ、及び温度差の状態変化の他の例を示す図である。図７と同様のシーケンスであるが、図５のステップＳ３４→Ｓ３５→Ｓ３８の場合を示している。早目の除霜運転の判断のため、温度差の設定割合を大き目に変更して、着霜判定している。
【００７４】
（実施形態の特徴１）
図５のステップＳ３１、Ｓ３２、図６のステップＳ５５、Ｓ５６で記述したように、除霜運転を開始する条件は、以下の（１）且つ（２）且つ（３）が満たされた時であり、除霜運転を終了する条件は（４）または（５）が満たされた時である。
（１）暖房運転時間が最低暖房運転時間以上であること。
（２）温度差の割合が設定割合以下のこと。
（３）室外熱交換器管温度が−５℃よりも低いこと。
（４）除霜運転時間が設定時間にたっしていること（時間復帰）。
（５）室外熱交換器温度が１０℃よりも高いこと（温度復帰）。
これにより、室外熱交換器温度センサを、入力部のコネクタに接続していない２本式の場合も、入力部のコネクタに接続している３本式の場合も、ハードウエア、ソフトウエアを変更することなく、好適に除霜運転のための制御工程を実行することができる。
【００７５】
（実施形態の特徴２）
流路切換弁をコイルレス四方弁で構成した場合、接続電線と四方弁に関わる駆動回路部が削減できるので、さらに省資源、省エネとなる。
【００７６】
（実施形態の特徴３）
図４のステップＳ７、Ｓ８に記載したように、暖房運転を開始した後、室内ファンの冷風防止機能が解除されてから２０分（前記第３所定時間）経過後に、温度差を算出し、前記温度差を新しい最大温度差として更新するように構成する。これにより、暖房運転を開始して、冷凍サイクルの運転が安定する時点で、温度差を新しい最大温度差として更新するので、信頼性の高い着霜判定を実行できる。
【００７７】
（実施形態の特徴４）
室内ファンの冷風防止機能が解除されてから２０分経過するまでの間に、温度差を算出して監視し、温度差が１０℃未満になった場合、「前回の除霜が不完全で残霜がある」と判断して、除霜運転の設定時間を７．５分として、直ちに除霜運転を開始する。すなわち、気候の急変時などに、結果的に除霜運転時間が短くて霜が残ってしまった場合に、この技術により、霜を完全に溶融して暖房運転に復帰できる。
【００７８】
（実施形態の特徴５）
図４のステップＳ９、Ｓ１１、Ｓ１２に記載したように、室内ファンの風量が変更された場合に、単位時間（１分）毎にマイコンは制御ステータスの変化の有無を判定しているので、任意の単位時間で変化を認識したら、その１分前の温度差の割合と、第１所定時間（例えば５分）経過した後の温度差とから、最大温度差を算出し、この最大温度差を新しい最大温度差として更新（補正）する。第１所定時間（例えば）５分経過した後の温度差を変化した１分前の温度差の割合で除算して、最大温度差を算出する。冷凍サイクルの状況に応じた好適な新しい最大温度差に補正・更新ができるので、着霜判定の信頼性が向上する。
【００７９】
（実施形態の特徴６）
図５のステップＳ３３〜Ｓ３８に記載したように、５分毎に、記憶した温度データから２０分を一区分として５分毎の温度や温度差のデータ群の変化状態を比較し、２０分間の変化状態（増加気味か、平衡気味か、減少気味か）の比較を行い、着霜判定基準である温度差の設定割合の値を、増加気味の場合は早目除霜に、平衡気味の場合は通常除霜に、減少気味の場合は遅目除霜に、変更する制御工程を備える。
これにより、室内温度の変化や、特に、外気温度の変化を２０分区切りで監視して、２０分間の変化状態（増加気味か、平衡気味か、減少気味か）の比較を行い、着霜判定基準である温度差の設定割合値を変更するので、５分間位では安定しない室内温度や、特に外気温度の変化状態を監視でき、着霜判定の信頼性が高まる。
【００８０】
（実施形態の特徴７）
図５のステップＳ４１で実行する。
さらに具体例として、除霜運転時間は、着霜判定の温度差の割合により可変設定する。例えば、温度差の割合が、０．６０より大きく０．７０以下の時、０．７０より大きく０．８０以下の時、０．８０より大きく０．９０以下の時、０．９０より大きく１．００以下の時にそれぞれ対応して、除霜運転の設定時間を７．５分、５．５分、３．５分、１．５分と設定する。この除霜運転時間は圧縮機運転時間を意味する。実際は図６のステップＳ５３，Ｓ５９に示すように２つの「一分間、待機する」時間を合わせた時間が除霜運転時間である。おおよその着霜量に応じて除霜運転を行うので、霜の溶融が好適に完了する。
【００８１】
（実施形態の特徴８）
図４のステップＳ１８〜Ｓ２３で実行する。
サーモオフの場合、直近の第２所定時間が経過していなくても、着霜判定処理を実行し、温度差の割合が設定割合以下であれば「着霜した」と判定し、次に、除霜運転の開始条件を満たしていれば除霜運転する。既に付着した霜を速やかに溶融するので、快適な暖房運転が実現できる。
【００８２】
（実施形態の特徴９）
上記実施形態の特徴８と同様に、空気調和機の運転停止信号を受けた場合、半分位の着霜で除霜するように新しい設定割合を算出し、温度差の割合が新しい設定割合以下であれば半分位は着霜したと判定して除霜運転する。既に付着した霜を速やかに溶融するので、次回の暖房運転の立ち上がりがスムースである。
【００８３】
（実施形態の特徴１０）
参考例として、３つの温度を読み込み、温度差を算出し、最大温度差と温度差とから温度差の割合を求め、温度差の設定割合と比較して着霜判定する空気調和機において、単位時間タイマと、前記単位時間タイマに同期する一のタイマと、他のタイマと、処理部（マイコン）が制御ステータスを変化した場合、変化した直前の単位時間の温度データと、一のタイマが計時終了する単位時間の温度データとから、最大温度差を補正する制御工程と、他のタイマが計時終了する毎に、記憶部に記憶した温度差データ群から、第３所定時間を一区分として一のタイマ毎の温度や温度差のデータ群の変化状態を比較して、温度差の設定割合の値を補正する制御工程と、を備え、前記一区分の中で「変化状態が増加／減少気味」の場合、温度差の設定割合を大き目／小さ目に補正する制御工程を実行する、ことを特徴とする。室内ファンの風速の変化など、５分間で安定する変動要因を最大温度差で補正し、室内温度の変化や外気温度の変化などを２０分間の変化状態（増加気味か、平衡気味か、減少気味か）の比較・判断を実行し、温度差の設定割合の値を補正する。このように冷凍サイクルの運転条件に応じて、最大温度差と温度差の設定割合との補正・更新を行うので、着霜判定の信頼性が向上する。
【００８４】
図９は第３実施形態に係る着霜判定処理のフローチャートである。この処理は図４のステップＳ１５及びステップＳ２１の着霜判定処理に対応しており、この図９を図４のサブルーチンとして説明する。前記ステップＳ１４またはステップＳ１９の処理が終了して着霜判定処理を開始すると、ステップＳ６１で、暖房運転時間は所定時間以上であるか否かを判定し、所定時間以上でなければ元のルーチンに復帰し（ステップＳ１６またはステップＳ２２の処理に進み）、所定時間以上であればステップＳ６２で、温度差の割合は設定値未満か否かを判定し、設定値未満でなければ元のルーチンに復帰する。設定値未満であればステップＳ６３で、室内熱交換器温度と室内温度の温度差は所定値未満か否かを判定する。温度差が所定値未満でなければ元のルーチンに復帰し、所定値未満であれば、ステップＳ６４で除霜運転開始指示を出力して、元のルーチンに復帰する。なお、この第３実施形態の場合、ステップＳ１６またはステップＳ２２の判定は、ステップＳ６４による除霜運転開始指示の出力があるか否かで判定する。
【００８５】
このように、第３実施形態では、ステップＳ６１，Ｓ６２のように暖房運転時間や割合による着霜判定の条件が真（判定がｙｅｓ）であっても、室内熱交換器温度と室内温度の温度差が所定値未満でない場合は、除霜運転開始指示を出力しないように分岐処理（Ｓ６３で判定ｎｏのパス）を設けて構成している。
【００８６】
ここで、暖房運転の際、外気温度が高いほど室外機（蒸発器）の吸熱量が増え、室内熱交換器温度Ｔｃは高くなり、室内熱交換器温度Ｔｃと室内温度Ｔａの温度差ΔＴも大きくなる。逆に、外気温度が低いほど、室内熱交換器温度Ｔｃは低く温度差ΔＴは小さくなる。また、外気湿度がどんなに高くても外気温度が所定値（５℃前後）以上の場合は着霜は起こり得ない。
【００８７】
このため、例えば図１２に示すように、日没などにより外気温度が低下して、最大温度差ΔＴmax に対する温度差ΔＴの割合βn が所定の割合βspよりも小さくなっても除霜運転を開始しない。そして、室内熱交換器温度Ｔｃと室内温度Ｔａの温度差ΔＴが下がって、着霜が起こり得ない値未満に減少するまで、除霜運転が禁止される。これにより、カラ打ち除霜が防止される。
【００８８】
なお、ステップＳ６３で温度差ΔＴが所定値未満でなく除霜運転を禁止する場合に、図９に破線で示したように、最大温度差ΔＴmax をその時の温度差ΔＴに更新する処理を設けて、割合βn の判定精度を補正するようにしてもよい。
【００８９】
図１０は第４実施形態に係る着霜判定処理のフローチャートであり、この処理も図４の着霜判定処理に対応しているので図４のサブルーチンとして説明する。前記ステップＳ１４またはステップＳ１９の処理が終了して着霜判定処理を開始すると、ステップＳ７１で、暖房運転時間は所定時間以上であるか否かを判定し、所定時間以上でなければ元のルーチンに復帰し（ステップＳ１６またはステップＳ２２の処理に進み）、所定時間以上であればステップＳ７２で、温度差の割合は設定値未満か否かを判定し、設定値未満でなければ元のルーチンに復帰する。設定値未満であればステップＳ７３で、室内熱交換器温度は所定値未満か否かを判定する。室内熱交換器温度が所定値未満でなければ元のルーチンに復帰し、所定値未満であれば、ステップＳ７４で除霜運転開始指示を出力して、元のルーチンに復帰する。この第４実施形態の場合も、ステップＳ１６またはステップＳ２２の判定は、ステップＳ７４による除霜運転開始指示の出力があるか否かで判定する。
【００９０】
このように、第４実施形態では、ステップＳ７１，Ｓ７２のように暖房運転時間や割合による着霜判定の条件が真（判定がｙｅｓ）であっても、室内熱交換器温度が所定値未満でない場合は、除霜運転開始指示を出力しないように分岐処理（Ｓ７３で判定ｎｏのパス）を設けて構成している。
【００９１】
このため、例えば図１３に示すように、日没などにより前記同様に温度差ΔＴの割合βn が所定の割合βspよりも小さくなっても除霜運転を開始せず、室内熱交換器温度Ｔｃが着霜が起こり得ない値未満に減少するまで、除霜運転が禁止される。これにより、カラ打ち除霜が防止される。
【００９２】
なお、ステップＳ７３で室内熱交換器温度Ｔｃが所定値未満でなく除霜運転を禁止する場合に、図１０に破線で示したように、最大温度差ΔＴmax をその時の温度差ΔＴに更新する処理を設けて、割合βn の判定精度を補正するようにしてもよい。
【００９３】
図１１は第５実施形態に係るフローチャートであり、この処理は図４のステップＳ８とステップＳ９の間で行う。この第５実施形態では、最大温度差ΔＴmax に対する上限値と下限値とが予め設定されている。図４のステップＳ７で「暖房運転開始後、第３タイマは第３所定時間を計時した」と判断されると、一旦ステップＳ８で温度差を最大温度差として記憶した後、図１１のステップＳ８１で最大温度差が上限値以上であるか否かを判定し、上限値以上であればステップＳ８２で最大温度差として上限値を設定して図４のステップＳ９に進み、上限値以上でなければステップＳ８３に進む。ステップＳ８３では、最大温度差が下限値以下であるか否かを判定し、下限値以下であればステップＳ８４で最大温度差として下限値を設定して図４のステップＳ９に進み、下限値以下でなければそのままステップＳ９に進む。
【００９４】
このように、第５実施形態では、最大温度差を更新する際に過大な値をとらないように上限値で規制するので、例えば図１４に示すように、着霜のあり得ない条件で最大温度差ΔＴmax を更新した場合、ΔＴmax は上限値で規制されるので、割合βｎ（＝ΔＴ／ΔＴmax ）が１（１００％）より大きく設定値βspから大きく離れる方向に変化する。そして、日没や天候の悪化により着霜の起こり得る条件になった場合に１（１００％）付近に変化し、以降、着霜に応じて減少変化するようになる。
【００９５】
図１５は第６実施形態に係る残霜判定処理のフローチャートである。この処理は図４のステップＳ３とステップＳ４の間で行う。この第６実施形態では、冷風防止機能により室内ファンの風量が抑えられている時間を積算するとともに、冷風防止時間の積算値に対する判定値としての冷風防止設定時間（所定値）が予め設定されている。図４のステップＳ３で前記のように室内ファン制御処理を行うと、図１５のステップＳ９１で冷風防止時間（冷風防止機能が働いている時間）の積算値が冷房防止設定時間以上か否かを判定し、ｎｏであれば図４のステップＳ４に進み、ｙｅｓであればステップＳ９２で「残霜あり」と判断して残霜があることを示すフラグをセットし、図４のステップＳ４に進む。これにより、図４のステップＳ６でフラグを参照し、「残霜あり」の場合は速やかに除霜運転を開始する。
【００９６】
この第６実施形態により、図１６に示すように、残霜がある状態で暖房運転を開始した場合に、その初期段階で残霜を検出し、除霜運転を行うことができる。なお、図１６（ａ）は暖房運転開始時に一旦は室内熱交換器温度が上昇し冷風防止機能が解除され室内ファン風量を設定風量（図の例ではＨｉｇｈ）にするが、残霜があるため、設定風量では再び室内熱交換器温度が低下してしまい、再度冷風防止機能が働き室内ファンの風量を（図の例ではＬｏｗに）抑え、風量を抑えたことにより再び室内熱交換器温度が上昇し冷風防止機能が解除され、この動作の繰り返しとなった例である。そして、冷風防止機能により室内ファンの風量が抑えられている時間の積算値が所定時間（冷房防止設定時間）以上となり、残霜を検出する例である。また、図１６（ｂ）に示す例のように暖房運転開始時に冷風防止機能が解除できずに所定時間以上経過した場合も、同様に冷風防止機能により室内ファンの風量が抑えられている時間の積算値が所定時間（冷房防止設定時間）以上となり、残霜を検出する。
【００９７】
図１７は第７実施形態に係る処理のフローチャートである。この処理は図４のステップＳ８とステップＳ９の間で行う。この第７実施形態では、第５実施形態（図１１）のステップＳ８１〜Ｓ８４の処理を行い、その後に、ステップＳ１０１で最大温度差ΔＴmax が所定値未満であるまたは否かを判定する。そして、最大温度差ΔＴmax が所定値未満の場合は、ステップＳ１０２で「残霜あり」と判定し、残霜があることを示すフラグをセットし、図４のステップＳ９に進む。これにより、図１８に示すように、残霜がある状態で暖房運転を開始した場合に、その運転の初期段階で残霜を検出し、除霜運転を行うことができる。
【００９８】
また、図１９に示すように、外気温度が低い状態で暖房運転を開始し最大温度差ΔＴmax を記憶した後に外気温度が上昇し、着霜が起こった場合にも、正常にその着霜を検出し、除霜運転を行うことができる。また、同様に、残霜がある状態で暖房運転を開始し外気温度の上昇により残霜が自然に融解する過程かあるいはそれ以前に最大温度差ΔＴmax を記憶し、その後再び、着霜が起こった場合にも、正常にその着霜を検出し、除霜運転を行うことができる。
【０１１０】
【発明の効果】
請求項１の空気調和機によれば、暖房運転開始時に残霜があり、運転初期に冷風防止機能を解除できない場合に、あるいは一時的に解除できても、またすぐに冷風防止機能により室内ファン風量が抑えられてしまい、必要な風量を得られない場合に、残霜を検知して速やかに除霜運転を行い、残霜を取り除き、通常の暖房運転を再開することができる。
【０１１１】
請求項２の空気調和機によれば、暖房運転を開始して、冷凍サイクルの運転が安定する時点で、温度差を新しい最大温度差として更新するので、信頼性の高い着霜判定を実行できるという効果が得られるとともに、暖房運転開始時に残霜があり、運転初期の暖房能力が小さかった場合に、残霜を検知し速やかに除霜運転を行い、残霜を取り除き、通常の暖房運転を開始することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の空気調和機における冷凍サイクルとその制御装置の例を示す電気ブロック図である。
【図２】同空気調和機の原理的ブロック図である。
【図３】本発明の第２実施形態の空気調和機における冷凍サイクルとその制御装置の例を示す電気ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態におけるメインルーチンのフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態における着霜判定処理に係るサブルーチンのフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態における除霜運転制御処理に係るサブルーチンのフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態における熱交換器温度、室内温度及び温度差の状態変化の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態における熱交換器温度、室内温度及び温度差の状態変化の他の例を示す図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る着霜判定処理のフローチャートである。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る着霜判定処理のフローチャートである。
【図１１】本発明の第５実施形態に係るフローチャートである。
【図１２】本発明の第３実施形態におけるカラ打ち除霜を防止する例を示す図である。
【図１３】本発明の第４実施形態におけるカラ打ち除霜を防止する例を示す図である。
【図１４】本発明の第５実施形態におけるカラ打ち除霜を防止する例を示す図である。
【図１５】本発明の第６実施形態に係る残霜判定処理のフローチャートである。
【図１６】本発明の第６実施形態における残霜検出の例を示す図である。
【図１７】本発明の第７実施形態に係る処理のフローチャートである。
【図１８】本発明の第７実施形態における残霜検出の例を示す図である。
【図１９】本発明の第７実施形態における着霜検出の例を示す図である。
【図２０】従来の空気調和機における冷凍サイクルとその制御装置の例を示す電気ブロック図である。
【図２１】従来の何の外乱もなく正常に着霜を検出する場合の一例を示す図である。
【図２２】従来の日没などによりカラ打ち除霜を行う場合の一例を示す図である。
【図２３】従来の残霜がある為に最大温度差に過小な値を記憶してしまい、暖房運転を続けてしまう場合の一例を示す図である。
【図２４】冷風防止解除時の温度差と室内温度の関係を示す図である。
【図２５】従来の外気温が上昇した後に着霜した場合の一例を示す図であり、最大温度差に過小な値を記憶している為にそのまま暖房運転を続けてしまう場合の一例を示す図である。
【符号の説明】
３００                        室内制御部
３０２，３０３，４０３        温度センサ
３０２ｃ，３０３ｃ，４０３ｃ  コネクタ
３３０                        マイコン
４００                        室外制御部
【図１】
0004264266.tif 000002
【図２】
0004264266.tif 000003
【図３】
0004264266.tif 000004
【図４】
0004264266.tif 000005
【図５】
0004264266.tif 000006
【図６】
0004264266.tif 000007
【図７】
0004264266.tif 000008
【図８】
0004264266.tif 000009
【図９】
0004264266.tif 000010
【図１０】
0004264266.tif 000011
【図１１】
0004264266.tif 000012
【図１２】
0004264266.tif 000013
【図１３】
0004264266.tif 000014
【図１４】
0004264266.tif 000015
【図１５】
0004264266.tif 000016
【図１６】
0004264266.tif 000017
【図１７】
0004264266.tif 000018
【図１８】
0004264266.tif 000019
【図１９】
0004264266.tif 000020
【図２０】
0004264266.tif 000021
【図２１】
0004264266.tif 000022
【図２２】
0004264266.tif 000023
【図２３】
0004264266.tif 000024
【図２４】
0004264266.tif 000025
【図２５】
0004264266.tif 000026