除霜判断设备、除霜控制设备以及空调机的制作方法

本发明涉及在空调机的制热运转时判断将附着于室外热交换器的霜除去的除霜运转的开始的除霜判断设备、进行除霜运转的控制的除霜控制设备、以及空调机。

背景技术：

在空调机的制热运转时，因霜附着于室外热交换器而使得制热能力降低，因此需要从室外热交换器除去霜。为了除去霜，将空调机中的冷冻循环从制热循环切换为制冷循环而进行将室外热交换器作为冷凝器的除霜运转。在进行除霜运转的情况下，无法进行制热循环中的热交换，因此制热能力降低。为了不使制热能力降低，需要避免不必要的除霜运转。

以往，提出了如下空调机：在冷冻循环系统中的压缩机的运转频率为第1阈值以上，且对压缩机进行驱动的马达中所流动的电流在第2阈值以下的状态超过第3阈值时间的情况下，进行除霜运转(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开平11-281213号公报

然而，冷冻循环系统中的压缩机的运转频率与在马达流动的电流的关系因空调机周边的空气的状态而变化，因此上述以往的空调机不能适当地判断开始除霜运转的时机，进而无法在适当的时机进行除霜。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述状况而提出的，其目的在于得到一种能够适当地判断开始进行除霜运转的时机的除霜判断设备。

为了解决上述课题而实现目的，本发明所涉及的除霜判断设备具备：室内温度取得部，其取得用于确定要被制热的房屋的内部温度的室内温度信息；外部空气温度取得部，其取得用于确定包含上述房屋的建筑物之外的温度的外部空气温度信息；条件存储部，其存储条件信息，该条件信息用于确定与上述房屋的内部温度和上述建筑物之外的温度的多个组合的每一个对应的空调负载条件；以及斜率存储部，其存储用于确定斜率的斜率信息，上述斜率是假定向对为了制热上述房屋的内部而使用的压缩机进行驱动的马达输出的电力与上述马达的运转频率成比例的情况下的斜率，并且与多个上述空调负载条件分别对应。本发明所涉及的除霜判断设备还具有：条件确定部，其基于存储于上述条件存储部的上述条件信息，确定与根据由上述室内温度取得部取得的上述室内温度信息确定的上述房屋的内部的温度、和根据由上述外部空气温度取得部取得的上述外部空气温度信息确定的上述建筑物之外的温度的组对应的空调负载条件；斜率确定部，其基于存储于上述斜率存储部的上述斜率信息，确定与由上述条件确定部确定的上述空调负载条件对应的斜率；以及频率取得部，其取得用于确定上述马达的运转频率的频率信息。本发明所涉及的除霜判断设备还具有：计算部，其将由上述斜率确定部确定的上述斜率乘以根据由上述频率取得部取得的上述频率信息确定的上述运转频率来计算阈值；电力信息取得部，其取得用于确定向上述马达输出的电力的电力信息；判定部，其判定根据由上述电力信息取得部取得的上述电力信息确定的上述电力是否在通过上述计算部计算的上述阈值以下；以及判断部，其在由上述判定部判定为根据上述电力信息确定的上述电力在上述阈值以下的情况下，判断出开始进行将附着于具备上述压缩机以及上述马达的冷冻循环系统所具有的室外热交换器的霜除去的除霜运转。

本发明所涉及的除霜判断设备起到能够适当地判断开始进行除霜运转的时机的效果。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的空调机的结构的图。

图2是表示实施方式所涉及的空调机中的除霜控制设备的结构的图。

图3是表示实施方式所涉及的除霜判断设备所具有的条件存储部所存储的条件信息的一个例子的图。

图4是示意地表示在实施方式所涉及的空调机中，假定冷冻循环系统的效率不因冷冻循环系统所具有的室外热交换器的着霜而降低的情况下的向马达输出的电力与马达的运转频率成比例时的斜率根据空调负载条件而不同的图。

图5是表示实施方式所涉及的除霜判断设备所具有的斜率存储部所存储的斜率信息的一个例子的图。

图6是表示构成实施方式所涉及的除霜判断设备的至少一部分构成要素为处理电路的图。

图7是表示构成实施方式所涉及的除霜判断设备的至少一部分构成要素为处理器的图。

图8是表示实施方式所涉及的除霜控制设备的动作的顺序的一个例子的流程图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式所涉及的除霜判断设备、除霜控制设备以及空调机进行详细的说明。此外，本发明并不限定于该实施方式。

实施方式

图1是表示实施方式所涉及的空调机1的结构的图。空调机1具有：包括对制冷剂进行压缩的压缩机21和对压缩机21进行驱动的马达22的冷冻循环系统2、向冷冻循环系统2的马达22供给电力的逆变器驱动装置4、以及对冷冻循环系统2和逆变器驱动装置4进行控制的冷冻循环系统控制装置5。在图1中，还示出了向逆变器驱动装置4供给电力的交流电源90。

冷冻循环系统2具有上述的压缩机21以及马达22，并且具有对被制热的房屋的内部温度进行检测的室内温度检测器23、对包含房屋的建筑物之外的温度进行检测的外部空气温度检测器24、配置于房屋内部的室内热交换器25、以及配置于建筑物之外的室外热交换器26。建筑物之外的温度是在建筑物之外例如从室外热交换器26离开10cm至50cm中的任意距离的场所的温度。

冷冻循环系统2还具有：对室内热交换器25的温度进行检测的室内热交换器温度检测器27、对室外热交换器26的温度进行检测的室外热交换器温度检测器28、室内配管温度检测器29、室外配管温度检测器30、四通阀31、第1电子膨胀阀32、第2电子膨胀阀33、配置于房屋内部的室内送风机34、以及配置于建筑物之外的室外送风机35。冷冻循环系统2所具有的上述的多个构成要素分别也包含在以往的冷冻循环系统中。

逆变器驱动装置4具有将从交流电源90施加的交流电压转换为直流母线电压的整流器41、将由整流器41得到的直流母线电压转换为任意频率的交流电压的逆变器元件42、以及对逆变器元件42进行驱动的逆变器控制设备43。逆变器元件42将转换后的交流电压施加于冷冻循环系统2的马达22。即，逆变器元件42将电力输出至冷冻循环系统2的马达22。

逆变器驱动装置4还具有对由整流器41得到的直流母线电压进行检测的电压检测器44、和对从逆变器元件42向马达22流动的交流电流进行检测的电流检测器45。逆变器控制设备43具有如下功能：基于由电压检测器44检测到的电压值和由电流检测器45检测到的电流值，计算从逆变器元件42向马达22输出的电力。

冷冻循环系统控制装置5具有冷冻循环系统控制设备51，基于来自未示于图1的设备的指示，控制冷冻循环系统2以及逆变器驱动装置4的运转的开启以及停止，并使冷冻循环系统2以及逆变器驱动装置4进行制冷、制热以及除湿中的任一种运转。未在上述的图1中示出的设备是由空调机1的用户使用的设备，例如是对空调机1进行远程操作的设备。

来自未示于图1的设备的上述指示存在包括制冷运转或者制热运转的详细指示的情况。上述指示在包括制冷运转或者制热运转的详细指示的情况下，还包括空调设定温度的指示。冷冻循环系统控制设备51基于上述指示和由各温度检测器检测到的各温度，控制四通阀31、第1电子膨胀阀32、第2电子膨胀阀33、室内送风机34以及室外送风机35。

冷冻循环系统控制设备51向逆变器驱动装置4的逆变器控制设备43，输出用于确定冷冻循环系统2的马达22的每单位时间的转速的指示。即，冷冻循环系统控制设备51经由逆变器驱动装置4对马达22进行控制。马达22的每单位时间的转速是马达22的运转频率。逆变器控制设备43控制逆变器元件42以使得马达22按照根据来自冷冻循环系统控制设备51的上述指示而确定的运转频率进行旋转。逆变器控制设备43将用于确定马达22的运转频率的信息输出至冷冻循环系统控制设备51。

冷冻循环系统控制装置5还具有除霜控制设备52，该除霜控制设备52进行将附着于冷冻循环系统2所具有的室外热交换器26的霜除去的除霜运转的控制。除霜控制设备52具有判断除霜运转的开始的除霜判断设备53、以及在由除霜判断设备53判断出除霜运转的开始的情况下开始进行除霜运转的控制部54。

图2是表示实施方式所涉及的空调机1中的除霜控制设备52的结构的图。除霜控制设备52如上所述具有除霜判断设备53以及控制部54。除霜判断设备53具有：从冷冻循环系统2所具有的室内温度检测器23取得用于确定被制热的房屋内部的温度的室内温度信息的室内温度取得部61；和从冷冻循环系统2所具有的外部空气温度检测器24取得用于确定包含房屋的建筑物之外的温度的外部空气温度信息的外部空气温度取得部62。

除霜判断设备53还具有条件存储部63，该条件存储部63存储条件信息，该条件信息用于确定与房屋内部的温度和建筑物之外的温度的多个组合的每一个对应的空调负载条件。图3是表示实施方式所涉及的除霜判断设备53所具有的条件存储部63所存储的条件信息的一个例子的图。在图3中，房屋内部的温度被记载为“室内温度”，建筑物之外的温度被记载为“外部空气温度”。在图3中，示出了条件存储部63所存储的条件信息中的、与根据房屋内部的特定的温度和建筑物之外的不同的三个温度分别确定的三个组合分别对应的空调负载条件a、b以及c。

除霜判断设备53还具有斜率存储部64，该斜率存储部64存储用于确定与多个空调负载条件分别对应的斜率k的斜率信息。斜率k是进行如下假定时的斜率：在冷冻循环系统2的效率不因冷冻循环系统2所具有的室外热交换器26的着霜而降低的情况下，向对制热房屋内部所使用的压缩机21进行驱动的马达22输出的电力与马达22的运转频率成比例。多个斜率k分别例如通过实验而决定。

图4是示意地表示在实施方式所涉及的空调机1中，假定冷冻循环系统2的效率不因冷冻循环系统2所具有的室外热交换器26的着霜而降低的情况下的向马达22输出的电力与马达22的运转频率成比例时的斜率k根据空调负载条件而不同的图。图4中的“a”是指图3中的空调负载条件a，图4中的“b”是指图3中的空调负载条件b，图4中的“c”是指图3中的空调负载条件c。

图5是表示实施方式所涉及的除霜控制设备52中的除霜判断设备53所具有的斜率存储部64所存储的斜率信息的一个例子的图。在图5的例子中，与图3的空调负载条件a对应的斜率k为“0.5”，与图3的空调负载条件b对应的斜率k为“1”，与图3的空调负载条件c对应的斜率k为“1.2”。

除霜判断设备53还具有条件确定部65，该条件确定部65基于存储于条件存储部63的条件信息，确定与根据由室内温度取得部61取得的室内温度信息确定的房屋内部的温度、和根据由外部空气温度取得部62取得的外部空气温度信息确定的建筑物之外的温度的组对应的空调负载条件。例如，条件确定部65从图3的条件信息中的空调负载条件a、b以及c之中，确定与根据由室内温度取得部61以及外部空气温度取得部62取得的信息确定的组对应的空调负载条件。

除霜判断设备53还具有斜率确定部66，该斜率确定部66基于存储于斜率存储部64的斜率信息，确定与由条件确定部65确定的空调负载条件对应的斜率k。例如，在由条件确定部65确定的空调负载条件为空调负载条件c的情况下，斜率确定部66从图5的斜率信息之中，将与空调负载条件c对应的斜率k确定为“1.2”。

除霜判断设备53还具有频率取得部67，该频率取得部67取得频率信息，该频率信息是从逆变器控制设备43向冷冻循环系统控制设备51发送的频率信息，并且是用于确定冷冻循环系统2所具有的马达22的运转频率的频率信息。如上所述，逆变器控制设备43控制逆变器元件42，以使得马达22按照根据来自冷冻循环系统控制设备51的指示而确定的运转频率进行旋转。即，逆变器控制设备43基于来自冷冻循环系统控制设备51的指示，控制向马达22输出的交流电压。频率取得部67也可以从冷冻循环系统控制设备51取得用于确定马达22的运转频率的频率信息。

除霜判断设备53还具有计算部68，该计算部68将由斜率确定部66确定的斜率k乘以根据由频率取得部67取得的频率信息确定的运转频率来计算阈值。

除霜判断设备53还具有电力信息取得部69，该电力信息取得部69从逆变器控制设备43取得用于确定向冷冻循环系统2所具有的马达22输出的电力的电力信息。如上所述，逆变器控制设备43具有如下功能：基于由电压检测器44检测到的电压值和由电流检测器45检测到的电流值，计算从逆变器元件42向马达22输出的电力。电力信息取得部69从逆变器控制设备43取得用于确定通过逆变器控制设备43计算的电力的电力信息。

除霜判断设备53还具有：判定部70，其判定根据由电力信息取得部69取得的电力信息确定的电力是否在通过计算部68计算出的阈值以下；和判断部71，其在由判定部70判定为根据电力信息确定的电力在阈值以下的情况下，判断出开始进行将附着于冷冻循环系统2所具有的室外热交换器26的霜除去的除霜运转。

在由除霜判断设备53的判断部71判断出开始进行将附着于冷冻循环系统2所具有的室外热交换器26的霜除去的除霜运转的情况下，控制部54使除霜运转开始。在空调机1的制热运转时，室外热交换器26成为蒸发器，因此室外热交换器26的温度成为0℃以下而使得空气中的水分凝固，从而在室外热交换器26附着霜。除霜运转是将冷冻循环系统2从制热运转变更为制冷运转，使从压缩机21排出的温度比0℃高的气体制冷剂向室外热交换器26流动，从而将附着于室外热交换器26的霜溶解的运转。即，控制部54在由判断部71判断出开始进行除霜运转的情况下，使冷冻循环系统2进行制冷运转。

此外，构成实施方式的除霜判断设备53的室内温度取得部61、外部空气温度取得部62、条件确定部65、斜率确定部66、频率取得部67、计算部68、电力信息取得部69、判定部70以及判断部71的多个构成要素的功能的一部分或者全部也可以通过处理电路81来实现。图6是表示构成实施方式所涉及的除霜判断设备53的至少一部分构成要素为处理电路81的图。

处理电路81为专用的硬件。即，处理电路81例如是单一电路、复合电路、编程处理器、并行编程处理器、asic(applicationspecificintegratedcircuit)、fpga(field-programmablegatearray)、或者它们的组合。构成除霜判断设备5的多个构成要素的一部分也可以是与其余部分分开的专用的硬件。

构成除霜判断设备53的室内温度取得部61、外部空气温度取得部62、条件确定部65、斜率确定部66、频率取得部67、计算部68、电力信息取得部69、判定部70以及判断部71的多个构成要素的一部分或者全部也可以是执行储存于存储器86的程序的处理器87。图7是表示构成实施方式所涉及的除霜判断设备53的至少一部分构成要素为处理器87的图。处理器87是cpu(centralprocessingunit)、处理装置、运算装置、微处理器、微型计算机、或者dsp(digitalsignalprocessor)。

在构成除霜判断设备53的至少一部分构成要素为处理器87的情况下，构成除霜判断设备53的至少一部分构成要素的功能通过处理器87和软件、固件、或者软件与固件的组合来实现。软件或者固件作为程序而被记述，并储存于存储器86。处理器87通过读出存储于存储器86的程序并执行，从而实现构成除霜判断设备53的一部分构成要素的功能。

即，在构成除霜判断设备53的一部分构成要素为处理器87的情况下，除霜判断设备53具有用于储存程序的存储器86，该程序作为结果执行由构成除霜判断设备53的一部分构成要素执行的步骤。储存于存储器86的程序也可以说是使计算机执行构成除霜判断设备53的一部分构成要素所执行的顺序或者方法。

存储器86例如是ram(randomaccessmemory)、rom(readonlymemory)、闪存、eprom(erasableprogrammablereadonlymemory)、eeprom(electricallyerasableprogrammableread-onlymemory)等的，非易失性或者易失性的半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、cd、迷你碟或者dvd(digitalversatiledisk)等。

对于构成除霜判断设备53的多个构成要素的功能，可以由专用的硬件实现一部分，由软件或者固件实现其余部分。这样，构成除霜判断设备53的多个构成要素的功能能够通过硬件、软件、固件、或者它们的组合来实现。

控制部54也可以与构成除霜判断设备53的多个构成要素相同地，是处理电路81或者处理器87。或者，控制部54也可以是与处理电路81等同的处理电路，也可以是与处理器87等同的处理器。逆变器控制设备43以及冷冻循环系统控制设备51的一部分或者全部可以是处理电路81或者处理器87，可以是与处理电路81等同的处理电路，也可以是与处理器87等同的处理器。

接下来，对除霜控制设备52的动作进行说明。图8是表示实施方式所涉及的除霜控制设备52的动作的顺序的一个例子的流程图。以下，假定冷冻循环系统2进行制热运转的状况。室内温度取得部61从冷冻循环系统2所具有的室内温度检测器23，取得用于确定被制热的房屋内部的温度的室内温度信息，外部空气温度取得部62从冷冻循环系统2所具有的外部空气温度检测器24，取得用于确定包含房屋的建筑物之外的温度的外部空气温度信息(s1)。

条件确定部65基于存储于条件存储部63的条件信息而确定空调负载条件，该空调负载条件与根据由室内温度取得部61取得的室内温度信息确定的房屋内部的温度、和根据由外部空气温度取得部62取得的外部空气温度信息确定的建筑物之外的温度的组对应(s2)。

斜率确定部66基于存储于斜率存储部64的斜率信息，确定与根据条件确定部65确定出的空调负载条件对应的斜率k(s3)。频率取得部67取得频率信息，该频率信息是从逆变器控制设备43向冷冻循环系统控制设备51发送的频率信息，并且用于确定冷冻循环系统2所具有的马达22的运转频率(s4)。

计算部68将由斜率确定部66确定的斜率k乘以根据由频率取得部67取得的频率信息确定的运转频率来计算阈值(s5)。电力信息取得部69从逆变器控制设备43取得用于确定向冷冻循环系统2所具有的马达22输出的电力的电力信息(s6)。

判定部70判定根据由电力信息取得部69取得的电力信息确定的电力是否在通过计算部68计算的阈值以下(s7)。在由判定部70判定为由电力信息确定的电力比阈值大的情况下(s7中为“否”)，除霜控制设备52的动作转移至步骤s1。在由判定部70判定为根据电力信息确定的电力在阈值以下的情况下(s7中为“是”)，判断部71判断出开始进行将附着于冷冻循环系统2所具有的室外热交换器26的霜除去的除霜运转，从而控制部54使除霜运转开始(s8)。

如上所述，除霜判断设备53基于存储于条件存储部63的条件信息，确定与房屋内部的温度和建筑物之外的温度的组对应的空调负载条件，基于存储于斜率存储部64的斜率信息，确定与确定出的空调负载条件对应的斜率k。除霜判断设备53取得用于确定冷冻循环系统2所具有的马达22的运转频率的频率信息，将确定出的斜率k乘以根据所取得的频率信息确定的运转频率来计算阈值。除霜判断设备53取得用于确定向马达22输出的电力的电力信息，判定根据电力信息确定的电力是否在阈值以下，在判定为根据电力信息确定的电力在阈值以下的情况下，开始除霜运转。

若在冷冻循环系统2所具有的室外热交换器26附着霜，则室外热交换器26的热交换能力降低，因此冷冻循环系统2中的制冷剂的压力的上升率比未在室外热交换器26附着霜的情况低。因此，冷冻循环系统2所具有的压缩机21的工作量不增加，其结果是，向冷冻循环系统2所具有的马达22输出的电力比在室外热交换器26未附着霜时向马达22输出的电力少。

在上述的实施方式中，着眼于在室外热交换器26附着有霜时向马达22输出的电力比在室外热交换器26未附着霜时向马达22输出的电力少这一状况，除霜判断设备53基于马达22的运转频率和向马达22输出的电力，判断出开始除霜运转。因此，除霜判断设备53能够适当地判断开始除霜运转的时机。即，除霜判断设备53能够以比以往高的精度判断开始除霜运转的时机。其结果是，空调机1能够在制热运转中在适当的时机进行除霜。

此外，如使用图6以及图7说明的那样，构成除霜判断设备53的至少一部分构成要素也可以是处理电路81或者处理器87。在该情况下，不使用大规模的硬件就能构成除霜判断设备53，因此能够抑制除霜判断设备53的增大和除霜判断设备53所涉及的成本。

以上的实施方式所示的结构表示本发明的内容的一个例子，能够与其他的公知技术进行组合，也能够在不脱离本发明的要旨的范围内省略或者变更结构的一部分。

附图标记的说明

1...空调机；2...冷冻循环系统；4...逆变器驱动装置；5...冷冻循环系统控制装置；21...压缩机；22...马达；23...室内温度检测器；24...外部空气温度检测器；25...室内热交换器；26...室外热交换器；27...室内热交换器温度检测器；28...室外热交换器温度检测器；29...室内配管温度检测器；30...室外配管温度检测器；31...四通阀；32...第1电子膨胀阀；33...第2电子膨胀阀；34...室内送风机；35...室外送风机；41...整流器；42...逆变器元件；43...逆变器控制设备；44...电压检测器；45...电流检测器；51...冷冻循环系统控制设备；52...除霜控制设备；53...除霜判断设备；54...控制部；61...室内温度取得部；62...外部空气温度取得部；63...条件存储部；64...斜率存储部；65...条件确定部；66...斜率确定部；67...频率取得部；68...计算部；69...电力信息取得部；70...判定部；71...判断部；81...处理电路；86...存储器；87...处理器；90...交流电源。