专利名称：空调机的除霜控制方法
技术领域：
本发明涉及分体式空调机的热泵供暖时的除霜控制方法。
由室外机组和室内机组构成的分体式空调机(空调装置)人们早已熟知。在这种空调机中，用制冷剂进行制冷，利用热泵的供暖方式进行室内供暖。
在这种空调机的热泵供暖中，如果室外温度降低到了5℃，室外侧热交换器的蒸发温度就小于0℃，从而就会发生空气中的水分以霜的形式附着在热交换器上的所谓的结霜现象，如果让霜保留在上面，则霜将进一步凝结以致风不能通过热交换器，从而就不能吸收室外的热了。结霜现象在空调机的热泵供暖中是不可避免的现象，为了防止发生这一现象，必须进行除霜。
作为除霜方式之一，采用了逆循环除霜方式。逆循环除霜方式就是在供暖运转中将制冷循环从供暖运转切换为制冷运转、使从压缩机排出的热的制冷剂气体流向附有霜的室外侧热交换器、利用该热融化附着的霜的方式。
另外，在空调机中有推荐的设定温度的范围，但是，当超过该范围设定时或室室外空气温度高时，空调机就成为高负荷状态，从而将会发生运转欠佳的现象。例如，在热泵供暖中，尽管室内温度已是高温，当进一步设定为高的温度时，就成为高负荷状态，所以，作为高负荷防止方案，就是使室外风扇停止运转，同时提高室内风扇的转数。
在室内机组中，具有利用微处理器的温度检测装置等，但是，在室外机组中则没有微处理器等装置，有时使用只对驱动压缩机的感应电机的运转进行通断控制的简便型处理器。这种简便型处理器对室外机组本身不具有检测高负荷状态和结霜状态的功能。
如上所述，在空调机的室外机组没有微处理器等装置而使用只进行通断控制的简便型处理器的热泵供暖中，在室外机组中，不能检测结霜状态，另外，作为高负荷防止方案，如果使室外风扇停止运转、同时提高室内风扇的转数，则室内侧热交换器的温度梯度将降低，但是，不能判断该温度梯度的降低是由于结霜状态引起的还是由于高负荷状态引起的。并且，当高负荷状态和结霜状态同时发生时，首先必须使高负荷防止操作优先，然后才是除霜控制。
因此，本发明的目的旨在提供一种低廉的空调机的除霜控制方法，在这种类型的分体式空调机的热泵供暖时，可以在室内机组一侧判断室内侧热交换器的温度梯度的降低是由高负荷状态引起的还是由结霜状态引起的，并在进行高负荷防止操作时封锁除霜控制，当具备指定的条件时才开始进行除霜控制。
有关本发明的第一方面，空调机的除霜控制方法的特征在于在分体式空调机的热泵供暖中，在使室外风扇停止运转、同时提高室内风扇的转数的高负荷防止功能操作时，不考虑由于室内侧热交换器的温度梯度的降低而检测结霜状态。
这样，即使室外风扇由于高负荷防止功能而停止运转，也不会将由于能力降低而引起的室内侧热交换器的温度降低误判断为结霜，从而可以继续进行供暖运转。
有关本发明的第二方面，空调机的除霜控制方法的特征在于在分体式空调机的热泵供暖中，使空调机的热泵供暖运转指定的累加时间以上，使结霜检测的温度设定设定上升指定值，在室外风扇连续停止运转指定时间以上并进而检测到室内侧热交换器的温度梯度的降低时就判定为结霜状态，开始进行除霜。
这样，便可在室内机组一侧判断室内侧热交换器的温度梯度的降低是由高负荷状态引起的还是由结霜状态引起的，并在进行高负荷防止操作时封锁除霜控制、当具备指定的条件时才开始进行除霜控制。
有关本发明的第三方面，空调机的除霜控制方法的特征在于在分体式空调机的热泵供暖中，使空调机的热泵供暖持续运转50分钟以上，将结霜检测的温度设定上升设定13℃，在室外风扇连续运转10分钟以上并进而检测到室内侧热交换器的温度梯度降低时就判定为结霜状态，开始进行除霜。
图1是本发明的分体式空调机的概略结构图。
图2是室内机组的控制单元。
图3是室外机组的控制单元。
图4是高负荷状态或结霜状态的判断顺序流程。
下面，使用图1说明作为本发明的对象的分体式空调机的概略结构。
空调机由设置在室外的室外机组1和设置在室内的室内机组2构成，这两个机组之间用制冷剂管道和信号线连接。
在室外机组1中，装配着室外侧热交换器(热源侧热交换器)10、由电机和螺旋式风扇构成的促进室外空气与室外侧热交换器的热交换的室外风扇11、压缩机12、切换制冷剂的循环方向的四通阀13、限制制冷剂的循环方向的逆止阀14、毛细管(减压装置)15A和15B、过滤器16A和16B、制冷剂管道连接用的管道接头17A和17B、储压器18、消声器19A和19B以及后面所述的室外控制单元。
并且，室外机组1不具有微处理器等装置，利用简单的通断控制进行运转控制，另外，在室外机组1一侧，是不具有状态检测的传感器的简便型处理器。
在室内机组2中，装配着室内侧热交换器(使用端热交换器)20、由风扇电机22和由该电机驱动的、将由室内侧热交换器加热/冷却的空气送回室内的横流式风扇构成的室内风扇21、制冷剂管道连接用的管道接头23A和23B以及后面所述的室内控制单元。
如图1所示，装配了这些机器的室外机组1和室内机组2通过分别用制冷剂管道(直径9.52mm)将管道接头17A和管道接头23A连接、用制冷剂管道(直径6.35mm)将管道接头17B和管道接头23B连接，构成1系统的制冷循环。
四通阀13处于图1所示的状态时，从压缩机12排出的制冷剂沿实线箭头所示的方向(制冷运转)循环。
首先，从压缩机12排出的高温高压气体状的制冷剂顺序通过消声器18B、四通阀13，到达室外侧热交换器10。然后，通过室外风扇11向室外侧热交换器10送风，制冷剂在室外侧热交换器10中温度降低、冷凝(液化)。
然后，该制冷剂通过逆止阀14、过滤器16A到达毛细管15A。这时，由于制冷剂在毛细管15A中节流，所以，成为低温高压状态。接着，该制冷剂通过过滤器16B、管道接头17B、管道接头23B供给室内侧热交换器20。
在室内侧热交换器20中，由于制冷剂的循环管路扩大，所以，室内侧热交换器20内成为低压，高压的制冷剂发生蒸发(气化)。室内侧热交换器20的温度由于此时的气化热而降低，所以，通过用横流式风扇21送风，进行被调和的室内(屋内)的制冷运转。
该蒸发后的制冷剂通过管道接头23A、管道接头17A、消声器19A、四通阀13导入储压器18。在储压器18中，将在室内侧热交换器20中未气化的制冷剂(液态状制冷剂)和气化的制冷剂(气体状制冷剂)分离，只将气体状制冷剂供给压缩机12。压缩机12再次将该气体状制冷剂压缩后，使之在制冷循环中进行循环。
如上所述，在进行制冷运转时，从压缩机12排出的制冷剂通过在室外侧热交换器10中冷凝、在室内侧热交换器20中蒸发，便可将被调和的室内的热排出到室外，进行被调和的室内的制冷运转。
在进行供暖运转时，图1所示的四通阀13切换为虚线所示的状态，从压缩机12排出的制冷剂沿图1中的虚线箭头所示的方向循环。
首先，从压缩机12排出的高温高压气体状的制冷剂顺序通过消声器19B、四通阀13、消声器19A、管道接头17A、管道接头23A到达室内侧热交换器20。
然后，通过横流式风扇21向室内侧热交换器20送风，由于该制冷剂的温度而成为高温的室内侧热交换器20的温度降低，在内部循环的制冷剂发生冷凝(液化)。因此，通过用横流式风扇21向成为高温的室内侧热交换器20送风，便可进行被调和的室内的供暖运转。
然后，该液化的制冷剂通过管道接头23B、管道接头17B、过滤器16B到达毛细管15A、毛细管15B。这时，由于制冷剂在毛细管15A中节流，所以，成为低温高压的状态。另外，由于逆止阀14的作用，制冷剂不能通过过滤器16A进行循环。
然后，该制冷剂供给室外侧热交换器10。在室外侧热交换器10中，由于制冷剂循环的管路扩大，所以，室外侧热交换器10内成为低压，高压的制冷剂发生蒸发(气化)。这时，通过室外风扇11进行送风，促进制冷剂的蒸发。
该蒸发后的制冷剂通过四通阀13导入储压器18。在储压器18中，将在室外侧热交换器10中未气化的制冷剂(液态状制冷剂)和气化的制冷剂(气体状制冷剂)分离，只将气体状制冷剂供给压缩机12。压缩机12再次将该气体状制冷剂压缩后，使之在制冷循环中进行循环。
如上所述，在进行供暖运转时，从压缩机12排出的制冷剂通过在室内侧热交换器20中冷凝、在室外侧热交换器10中蒸发，便可将室外的热向被调和的室内放出，进行被调和的室内的供暖运转。
这时，室内的冷却、供暖温度可以根据设置在室内风扇21附近的温度传感器的检测输出、通过微处理器控制保持为所希望的设定温度。
在上述供暖运转中，通常，在设计的制冷循环中，在室外侧热交换器10上未结霜的状态下开始运转时，当从运转开始累计在50分钟期间未结霜并且室外空气温度高、制冷循环达到高负荷状态时，如果使室外风扇11连续停止10分钟左右，在实验上就可以确认解除了该高负荷状态。
例如，由于用室内侧热交换器的强度上升判断制冷循环达到高负荷状态、用室内侧热交换器20的温度降低判断室外侧热交换器的结霜，所以，高负荷状态时的结霜判断就将设定温度上升+13度进行修正。
因此，在本发明中，当判断室内侧热交换器的温度梯度的降低是由结霜状态引起的还是由高负荷状态引起的时，有可能不是高负荷状态、而成为结霜状态的条件就是将结霜检测的温度设定上升+13℃进行设定、从供暖的运转开始累计已经过50分钟以上和室外风扇连续停止10分钟以上，此外，当检测到室内侧热交换器的温度梯度的降低成为结霜检测的设定温度+13℃以下时，就判定不是高负荷状态而是结霜状态，从而开始进行除霜控制。
图2是装配在室内单元中的控制部的主要部分的电路图。
在微处理器3(例如，可以使用英特尔公司生产的TMS2600等)中，作为操作用接口，设有设定空调机的基本模式的开关(选择电源断/通测试运转的开关、用于显示异常历史的维修人员用开关等)、运转显示部(制冷运转/供暖运转的显示、冷风防止操作中的显示等)和接收遥控器的无线信号并将解调后的控制代码向微处理器输出的信号接收部。
遥控器进行空调器的通/断、制冷运转/供暖运转/送风运转的切换、室温的设定、室内风扇的送风量的强/中/弱/自动选择(H/M/L/auto)的设定、使定时器设定时间后的运转开始/停止的定时运转的时间设定、调和空气(加热或冷却的空气)的排出方向的设定(任意角度的设定/自动改变的设定)和检测该遥控器周围的室温并将按指定时间(2～3分钟)间隔表示室温的值向信号接收部自动发送的操作等。
微处理器3根据从遥控器传送来的信号控制空调机的运转。根据制冷运转/供暖运转/送风运转的设定，在供暖运转时，通过连结器4A的端子3将使四通阀13通电的信号(高电平电压→低电平电压)向室外机组1的控制部输出，判断室温和设定温度的大小，通过连结器4A的端子2将压缩机12的通电/非通电的信号(高电平电压→←低电平电压)向室外机组1的控制部输出。
另外，根据压缩机12的通电/非通电、制冷循环是否已成为高负荷状态、制冷循环是否进行除霜运转等制冷循环的运转状态，将室外风扇11的通电/非通电的信号(高电平电压→←低电平电压)通过连结器4A的端子4向室外机组1的控制部输出。
7是步进电机，用于改变风向改变板的角度、从而上下改变调和空气的排出方向。该步进电机7的转动通过将减速齿轮组合将约90度的范围分解为512步，从微处理器通过驱动器使之按所希望的步数进行正转/逆转，便可任意改变风向改变板的角度。
因此，当微处理器3每隔指定周期切换步进电机的正转/逆转时，就可以连续地改变调和空气的排出方向，通常将这一功能称为摆动。
22是用于驱动室内风扇21的横流风扇的单相感应电机，具有基于切换电路6的强/中/弱/微弱(H/M/L/LL)的调速端子。微处理器3通过控制具有切换接片的继电器R1和R2的通电来选择向这些调速端子通电。另外，微处理器3进而通过控制电子开关SSR1和SSR2的操作，选择弱/微弱(L/LL)的切换。
根据从遥控器传送来的信号，微处理器3进行这些继电器和电子开关的控制。此外，当送风设定为自动选择(auto)时，室温随着偏离设定温度自动地向送风量增大的方向变化或者随着接近设定温度自动地向送风量减小的方向变化。在制冷运转和供暖运转中，当压缩机12停止时，就成为弱风，在除霜运转中停止时，就成为微弱风。
TH1和TH2分别是温度传感器，TH1是为了可以检测室内侧热交换器20的温度而安装的热敏电阻，TH2是为了可以检测室内风扇21吸入的室内空气的温度而安装的热敏电阻。
按照后面所述的流程图，在供暖运转时的室外侧热交换器的结霜检测(除霜开始)、供暖运转时的冷风防止、制冷运转时的冻结防止以及制冷循环的高负荷状态检测中使用热敏电阻TH1检测的温度。
把热敏电阻TH2检测的温度与从遥控器发送来的室温进行比较，当判定从遥控器发送来的室温异常时(直射日光照射遥控器时或从空调机排出的空气吹到遥控器上时)或未能接收到从遥控器定期发送的信号时(遥控器的发射部被遮住时或遥控器放在抽屉等内部时)，热敏电阻TH1检测的温度作为室温使用。
5是电平检测电路，用于进行室外风扇11的运转信号的传递。室外风扇11停止时，由于微处理器3的端子FMO的输出是高电平(+24V)，所以，晶体管Tr1截止，二极管和电容器之间的电位实际上就是+24V。
当端子FMO的输出成为低电平(基本上为0V)时，连结器的端子4就通过电阻和二极管与地电平(0V)连接。这时，晶体管Tr1也是截止状态。详细情况在说明室外机组1的控制部时进行说明。
图3是室外机组1的控制部的主要部分的电路图。图中，连结器4B与图2所示的室内机组2的控制部的连结器4A在相同端子序号之间相连。
压缩机CM通过连结器4B的端子2成为低电平使继电器R5通电，并通过其常开接片闭合而通电。压缩机12的驱动源如图所示，使用单相感应电机。风扇电机FM是通过继电器R5的常开接片闭合供给单相交流电而运转的单相感应电机。
如图所示，继电器R3在连结器4B的端子2成为低电平即压缩机12运转时，通过连结器4B的端子4成为低电平，使晶体管Tr2导通而通电，常开接片闭合。
SV是四通阀切换用的螺旋管，通过通电使四通阀13的状态从图1所示的实线的状态切换为虚线的状态。因此，如果向螺旋管SV通电，图1所示的制冷循环就成为供暖运转，如果不向螺旋管SV通电，该制冷循环就成为制冷运转。
螺旋管SV通过继电器R4通电，使其常开接片闭合而通电。另外，继电器R4通过连结器4B的端子3成为低电平而通电。
Tsw是温度开关，检测室外侧热交换器10的温度，具有指定的通/断差动器，在室外侧热交换器10的温度达到指定温度以上(例如+12度以上)时，将接片闭合。
这里，当空调机设定为制冷运转时(连结器4B的端子3是高电平、四通阀切换用的螺旋管SV未通电时)，室外侧热交换器10起制冷剂的冷凝器的作用，通常，由于制冷剂的冷凝温度大于40度，另外，由于室外空气温度也大于12度，所以，温度开关Tsw处于闭合状态。
在这样的状态下，当从室内机组2的控制部输出压缩机12的接通信号(连结器4B的端子2成为低电平)时，继电器R5就通电，压缩机12便通过其常开接片而开始运转。
同时，连结器4B的端子4通过室内机组2的控制部的电阻r1和二极管D1与低电平连接。这时，电阻r1和二极管D1的串联电路通过温度开关Tsw与电阻r4和二极管D2的串联电路并联连接。
因此，连结器的端子4的电位成为由电阻r2、电阻r3、电阻r4分割的值。由于该电位是可以使晶体管Tr2导通的电位，所以，继电器3通电，从而风扇电机FM运转。此外，如前所述，压缩机12和风扇电机11的运转根据室温和设定温度的大小来确定。
这时，当制冷循环成为高负荷状态时，室内机组2的微处理器3的端子FMO成为高电平(+24V)，同时，如前所述，连结器4B的端子4也成为高电平，从而晶体管Tr2截止，风扇电机11停止运转。这样，制冷循环的高负荷状态就开始解除。
当未用该控制解除制冷循环的高负荷状态时，该高负荷状态将引起流过压缩机12的电流增加，内装在压缩机12中的过电流检测器(图中未示出)便操作，停止压缩机12的运转，保护制冷循环。
其次，当空调机设定为供暖运转时，通过连结器4B的端子3成为低电平、继电器R4通电从而四通阀切换用的螺旋管SV通电，四通阀13的状态切换为图1所示的虚线的状态，制冷循环成为供暖运转的状态。这时，如果室温低于设定温度，连结器4B的端子2就成为低电平，继电器R5通电，从而压缩机12进行运转。
同时，通过室内机组2的控制部的微处理器3的端子FMO成为低电平、压缩机12进行运转，室内侧热交换器20的温度上升、可以进行供暖运转，但是，在室内侧热交换器20达到指定的温度(35度左右)之前，室内风扇21强制地设定弱风，进行防止冷风吹出的操作。
当室外空气温度低时，通常人们知道，如果继续进行供暖运转，就会在室外侧热交换器10上发生结霜。如果室外侧热交换器10上结霜的话，则室外侧热交换器10与室外空气的热交换率就降低，从而室内侧热交换器20的温度就降低，所以，室内机组2的微处理器3根据该温度变化就判定室外侧热交换器10发生结霜了。
当判定结霜了时，就将四通阀13切换为制冷循环成为制冷运转的状态(不向四通阀通电)，使室外侧热交换器10起冷凝器的作用，利用制冷剂的冷凝热融化室外侧热交换器10的结霜。这时，连结器4B的端子4切换为高电平，继电器R3成为非通电状态、从而风扇电机FM停止。
通过室外侧热交换器10起冷凝器的作用、室外风扇11停止，使室外侧热交换器10的温度上升。利用该温度上升融化结在室外侧热交换器10上的霜，当室外侧热交换器10的温度进一步上升、当室外侧热交换器10的温度成为+12度以上时，温度开关Tsw闭合。通过该温度开关Tsw闭合，电阻r4和二极管D2与连结器4B的端子4连接，从而连结器4B的端子4的电位降低。
当该电位降低时，室内机组2的控制部的晶体管Tr1导通(将电阻设定为当晶体管Tr1导通时晶体管的基极电压小于+24V-0.7V(PN结的正向电压))，由电阻和电阻分压的电压便加到微处理器的端子DEF上。
该电压高于晶体管截止的电压，微处理器根据加到端子DEF上的电压变高，判定温度开关Tsw的接片闭合。即，判定室外侧热交换器10的温度上升，除霜结束。当除霜结束时，再次向四通阀13通电，使风扇电机再次开始运转，从而再次开始进行供暖运转。
下面，参照图4的流程图说明除霜控制的判断顺序。
在步骤S1的供暖运转中，在步骤S2，当高负荷防止功能操作时，室外风扇就停止，室内风扇的转数上升。
同时，在步骤S3，结霜检测的温度设定(除霜控制的温度)只上升设定为+13℃。接着，在步骤S4，不进行由于室内侧热交换器的温度梯度降低的除霜控制，继续进行供暖运转。
在步骤S5，判断室外风扇是否已连续停止了10分钟。如果未连续停止10分钟，就返回步骤S4，反复继续进行供暖运转。
如果室外风扇已连续停止了10分钟，在步骤S6就判断室内侧热交换器的盘管温度是否小于高负荷防止操作时的温度并且是否大于高负荷防止操作解除时的温度。
当结果为否时，在步骤S9就解除高负荷防止操作，室外风扇再次开始进行运转，并返回到步骤S4，反复继续进行供暖运转。
在步骤S6，如果判断的结果肯定时，在步骤S7，就判断从供暖运转开始时累计时间是否已经过了50分钟以上并且结霜检测的设定温度是否小于+13℃，如果为否定的结果，就反复进行步骤S7的判断。
在步骤S7，判断为肯定的结果时，就判定是结霜状态，从而开始进行除霜控制。
这样，一旦高负荷防止功能开始操作，就封锁除霜控制，在解除高负荷状态后，如果未确认结霜状态，则即使例如检测到了室内侧热交换器的温度梯度降低，也不开始进行除霜控制。
这样，本发明在分体式空调机的热泵供暖中，即使室外风扇由于高负荷防止功能而停止，也不会将由于能力降低而引起的室内侧热交换器的温度降低误判断为结了霜，从而可以继续进行供暖运转。
另外，由于可以在室内机组一侧判断室内侧热交换器的温度梯度的降低是由于高负荷状态引起的还是由于结霜状态引起的，在进行高负荷防止操作时将除霜控制封锁、而当指定的条件具备时就控制开始进行除霜控制等，并且在室外机组中不具有微处理器等装置，所以，即使在室外机组中不具有高负荷状态和结霜状态的检测功能、使用只简单地对驱动压缩机的感应电机的运转进行通断控制的简便型的结构，也可以有效地实现除霜控制。
权利要求
1.空调机的除霜控制方法的特征在于在分体式空调机的热泵供暖中，在使室外风扇停止运转、同时提高室内风扇的转数的高负荷防止功能操作时，不考虑由于室内侧热交换器的温度梯度的降低而检测结霜状态。
2.空调机的除霜控制方法的特征在于在分体式空调机的热泵供暖中，使空调机的热泵供暖运转指定的累加时间以上，使结霜检测的温度设定只设定上升指定值，在室外风扇连续停止运转指定时间以上并进而检测到室内侧热交换器的温度梯度的降低时就判定为结霜状态，开始进行除霜。
3.按权利要求2所述的空调机的除霜控制方法，其特征在于在分体式空调机的热泵供暖中，使空调机的热泵供暖运转50分钟以上，使结霜检测的温度设定只设定13℃，在室外风扇连续运转10分钟以上并进而检测到室内侧热交换器的温度梯度降低时就判定为结霜状态，开始进行除霜。
全文摘要
提供一种在进行高负荷防止操作时就进行除霜控制封锁、而当指定的条件具备时就开始进行除霜控制的除霜控制方法。在分体式空调机的热泵供暖中，使空调机的热泵供暖持续运转指定的累加时间以上，将结霜检测的温度设定只上升设定指定值，在室外风扇11连续停止运转指定时间以上并进而检测到室内侧热交换器20的温度梯度的降低时就判定为结霜状态，开始进行除霜。
文档编号F24F11/02GK1165940SQ9711027
公开日1997年11月26日 申请日期1997年4月9日 优先权日1996年4月9日
发明者松本悟司, 香月光, 清水正之 申请人:三洋电机株式会社