JP2010156515A - 空気調和装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低外気温度条件下でも暖房能力を十分に確保することのできる空気調和装置およびその制御方法を提供する。
【解決手段】空気調和装置１は、冷媒回路１０と、上限周波数設定部１２ａとを備える。冷媒回路１０は、圧縮機２１、室内熱交換器４１、膨張弁２４および室外熱交換器２３を含む。上限周波数設定部１２ａは、暖房運転時に、圧縮機２１の上限周波数Ｆｕを、外気温度Ｔａが低いほど高くなるように設定する。例えば、上限周波数設定部１２ａは、上限周波数Ｆｕが第１周波数に設定されている状態での暖房運転時に、外気温度Ｔａが第１温度より低いと判断されると、上限周波数Ｆｕを第１周波数よりも高い第２周波数に設定する。
【選択図】図６

Description

本発明は、空気調和装置およびその制御方法に関する。

空気調和装置の圧縮機の運転周波数は、通常、上限周波数以下となるように制御されるようになっている（特許文献１）。そして、かかる上限周波数は、圧縮機の部品の保護、圧縮機の運転音に由来する騒音防止の観点などから、空気調和装置の馬力に応じて一律に定められるようになっている。
特開２００８−０７５９７９号公報

ところで、暖房運転時に、外気温度が著しく低下すると、空気調和装置の暖房能力が十分に発揮されないことがある。

本発明の課題は、低外気温度条件下でも暖房能力を十分に確保することのできる空気調和装置およびその制御方法を提供することにある。

第１発明に係る空気調和装置は、冷媒回路と、上限周波数設定部とを備える。冷媒回路は、圧縮機、室内熱交換器、減圧機構および室外熱交換器を含む。上限周波数設定部は、暖房運転時に、圧縮機の上限周波数を、外気温度が低いほど高くなるように設定する。

ここでは、暖房運転時かつ低外気温度条件下では、圧縮機の上限周波数が相対的に高く設定される。従って、低外気温度条件下でも、暖房能力を十分に確保することができる。

第２発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、上限周波数設定部は、上限周波数が第１周波数に設定されている状態での暖房運転時に、外気温度が第１温度より低いと判断されると、上限周波数を第１周波数よりも高い第２周波数に設定する。

ここでは、暖房運転時に外気温度が所定温度（第１温度）より低いと判断されると、圧縮機の上限周波数がより高い値に再設定される。従って、低外気温度条件下でも、暖房能力を十分に確保することができる。

第３発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、上限周波数は、第１周波数および第１周波数よりも高い第２周波数に設定可能である。上限周波数設定部は、暖房運転時に、外気温度が第１温度より低いと判断されると、上限周波数を第２周波数に設定する。

ここでは、暖房運転時に外気温度が所定温度（第１温度）より低いと判断されると、圧縮機の上限周波数が圧縮機の取り得る上限周波数の複数の値のうち高いものに設定される。従って、低外気温度条件下でも、暖房能力を十分に確保することができる。

第４発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、上限周波数設定部は、上限周波数が第２周波数に設定されている状態での暖房運転時に、外気温度が第１温度より高いと判断されると、上限周波数を第２周波数よりも低い第１周波数に設定する。

ここでは、暖房運転時に外気温度が所定温度（第１温度）より高いと判断されると、圧縮機の上限周波数がより低い値に再設定される。従って、低外気温度条件下でも、暖房能力を十分に確保することができる。

第５発明に係る空気調和装置は、第２発明又は第３発明に係る空気調和装置であって、上限周波数設定部は、上限周波数が第２周波数に設定されている状態での暖房運転時に、室内温度が第２温度より高いと判断されると、上限周波数を第２周波数よりも低い周波数に設定する。

ここでは、室内温度が所定温度（第２温度）より高いと判断されると、低外気温度条件下で高めに設定されている圧縮機の運転周波数がより低い値に再設定される。従って、室内温度が高く、圧縮機の高低差圧が大きくなると予想される場合に圧縮機の運転周波数を抑制し、圧縮機を保護することができる。

第６発明に係る空気調和装置は、第１発明から第５発明のいずれかに係る空気調和装置であって、運転周波数決定部をさらに備える。運転周波数決定部は、上限周波数設定部により設定された上限周波数以下となるように、圧縮機の運転周波数を設定温度と室内温度との差に応じて決定する。

ここでは、圧縮機の運転周波数が、設定温度と室内温度との差に応じて決定される。

第７発明に係る空気調和装置は、第１発明から第６発明のいずれかに係る空気調和装置であって、冷媒加熱ユニットをさらに備える。冷媒加熱ユニットは、冷媒回路を流れる冷媒を加熱する。

ここでは、圧縮機に加え、熱源として冷媒加熱ユニットが設けられている。従って、暖房運転時かつ低外気温度条件下で圧縮機の上限周波数が高くなると、冷媒回路を流れる冷媒量が増量し、ひいては冷媒加熱ユニットの働きも増し、さらに暖房能力を向上させることができる。

第８発明に係る空気調和装置は、第７発明に係る空気調和装置であって、出力制御部をさらに備える。出力制御部は、冷媒加熱ユニットの出力を、外気温度が低いほど大きくなるように制御する。

ここでは、低外気温度条件下では、冷媒加熱ユニットの出力が相対的に大きく設定される。従って、低外気温度条件下でも、暖房能力をさらに確保することができる。

第９発明に係る空気調和装置の制御方法は、圧縮機、室内熱交換器、減圧機構および室外熱交換器を含む冷媒回路を有する空気調和装置の制御方法であって、暖房運転時に、圧縮機の上限周波数を、外気温度が低いほど高くなるように設定するステップを備える。

ここでは、暖房運転時に外気温度が低いと判断されると、圧縮機の上限周波数がより高い値に再設定される。従って、低外気温度条件下でも、暖房能力を十分に確保することができる。

本発明に係る空気調和装置およびその制御方法では、暖房運転時かつ低外気温度条件下では、圧縮機の上限周波数が相対的に高く設定される。従って、低外気温度条件下でも、暖房能力を十分に確保することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る空気調和装置１およびその制御方法について説明する。

＜空気調和装置の構成＞
（全体構成）
図１は、空気調和装置１の構成図である。図１に示すように、空気調和装置１では、熱源側装置としての室外機２と、利用側装置としての室内機４とが冷媒配管によって接続され、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路１０が形成されている。

室外機２は、圧縮機２１、四路切換弁２２、室外熱交換器２３、膨張弁２４、アキュームレータ２５、室外ファン２６、ホットガスバイパス弁２７、キャピラリチューブ２８および電磁誘導加熱ユニット６を収容している。室内機４は、室内熱交換器４１および室内ファン４２を収容している。

冷媒回路１０は、吐出管１０ａ、ガス管１０ｂ、液管１０ｃ、室外側液管１０ｄ、室外側ガス管１０ｅ、アキューム管１０ｆ、吸入管１０ｇ、およびホットガスバイパス１０ｈを有している。

吐出管１０ａは、圧縮機２１と四路切換弁２２とを接続している。ガス管１０ｂは、四路切換弁２２と室内熱交換器４１とを接続している。液管１０ｃは、室内熱交換器４１と膨張弁２４とを接続している。室外側液管１０ｄは、膨張弁２４と室外熱交換器２３とを接続している。室外側ガス管１０ｅは、室外熱交換器２３と四路切換弁２２とを接続している。

アキューム管１０ｆは、四路切換弁２２とアキュームレータ２５とを接続している。電磁誘導加熱ユニット６は、アキューム管１０ｆの一部分に取り付けられている。アキューム管１０ｆのうち、少なくとも電磁誘導加熱ユニット６によって覆われている被加熱部分は、銅管の周囲をステンレス鋼管が覆っている。冷媒回路１０を構成する配管のうち、そのステンレス鋼管以外の部分は銅管である。

吸入管１０ｇは、アキュームレータ２５と圧縮機２１の吸入側とを接続している。ホットガスバイパス１０ｈは、吐出管１０ａの途中に設けられた分岐点Ａ１と室外側液管１０ｄの途中に設けられた分岐点Ｄ１とを接続している。

ホットガスバイパス１０ｈの途中には、ホットガスバイバス弁２７が設けられている。制御部１１は、ホットガスバイバス弁２７を開閉して、ホットガスバイパス１０ｈを冷媒の流通を許容する状態と許容しない状態とに切換える。また、ホットガスバイパス弁２７の下流側には、冷媒の流通路の断面積を減じるキャピラリチューブ２８が設けられており、除霜運転時、室外熱交換器２３を流通する冷媒とホットガスバイパス１０ｈを流通する冷媒との割合が一定に保たれている。

四路切換弁２２は、冷房運転サイクルと暖房運転サイクルとを切り替えることができる。図１では、暖房運転を行うための接続状態を実線で示し、冷房運転を行うための接続状態を点線で示している。暖房運転時、室内熱交換器４１は凝縮器として、室外熱交換器２３は蒸発器として機能する。冷房運転時、室外熱交換器２３は凝縮器として、室内熱交換器４１は蒸発器として機能する。

室外熱交換器２３の近傍には、室外熱交換器２３に室外空気を送る室外ファン２６が設けられている。室内熱交換器４１の近傍には、室内熱交換器４１に室内空気を送る室内ファン４２が設けられている。

制御部１１は、室外機２内に配置される機器を制御する室外制御部１１ａと、室内機４内に配置されている機器を制御する室内制御部１１ｂとを有している。室外制御部１１ａと室内制御部１１ｂとは通信線１１ｃによって接続されている。

（室外機の外観）
図２は、正面右側から視た室外機２の外観斜視図である。図２に示すように、室外機２の外殻は、天板２ａ、天板２ａと対向する底板２ｂ（図４参照）、フロントパネル２ｃ、ファンガード２ｋ、右側面パネル２ｆ、右側面パネル２ｆと対向する左側面パネル（不可視）、フロントパネル２ｃおよびファンガード２ｋと対向する背面パネル（不可視）によって略直方体形状に形成されている。

（室外機の内部の構造）
図３は、フロントパネル２ｃ、右側面パネル２ｆおよび背面パネルを取り除いた室外機２の正面右側から視た斜視図であり、図４は、底板２ｂ、室外熱交換器２３および室外ファン２６以外の部材を取り除いた正面右側から視た室外機２の斜視図である。図３に示すように、室外機２は、仕切り板２ｈによって送風機室と機械室とに区分されている。送風機室には室外熱交換器２３および室外ファン２６（図４参照）が配置され、機械室には電磁誘導加熱ユニット６、圧縮機２１およびアキュームレータ２５が配置されている。

図４に示すように、室外熱交換器２３は、Ｌ字形状に成形されているフィン・アンド・チューブ式熱交換器である。そして、２台の室外ファン２６が、ファンガード２ｋ（図３参照）と室外熱交換器２３との間に、支持台を介して鉛直方向に隣接するように配置されている。室外ファン２６が回転することによって、室外空気が左側面パネルおよび背面パネルの通気口から吸い込まれ、室外熱交換器２３のフィン間を通過し、ファンガード２ｋから吹き出される。

ホットガスバイパス１０ｈは、底板２ｂ上に配置されており、圧縮機２１が位置する機械室側から送風機室側に延び、送風機室側底部を一周して機械室側に戻る。ホットガスバイパス１０ｈの全長の約半分は、室外熱交換器２３の下方に位置する。

（電磁誘導加熱ユニットの構造）
図５は、電磁誘導加熱ユニット６の断面図である。図５に示すように、電磁誘導加熱ユニット６は、アキューム管１０ｆのうち被加熱部分を径方向外側から覆うように配置されており、電磁誘導加熱によって被加熱部分を加熱する。アキューム管１０ｆの被加熱部分は、内側の銅管と外側のステンレス鋼管１００ｆとによって二重管構造となっている。ステンレス鋼管１００ｆに使用されるステンレス材料は、クロムを１６〜１８％含むフェライト系ステンレス、或いはニッケルを３〜５％、クロムを１５〜１７．５％、銅を３〜５％含む析出硬化系ステンレスが選択される。

電磁誘導加熱ユニット６は、先ずアキューム管１０ｆに位置決めされ、次に上端近傍が第１六角ナット６１によって固定され、最後に下端近傍が第２六角ナット６６によって固定される。

コイル６８は、ボビン本体６５の外側に、アキューム管１０ｆの延びる方向を軸方向として螺旋状に巻き付けられている。コイル６８は、フェライトケース７１の内側に収容されている。フェライトケース７１は、第１フェライト部６９および第２フェライト部７０をさらに収容している。

第１フェライト部６９は、透磁率の高いフェライトによって成形されており、コイル６８に電流を流した際に、ステンレス鋼管１００ｆ以外の部分にも生じる磁束を集めて磁束の通り道を形成する。第１フェライト部６９は、フェライトケース７１の両端側に位置する。

第２フェライト部７０は、その位置および形状は第１フェライト部６９と異なるが、その機能は第１フェライト部６９と同様であり、フェライトケース７１の収容部のうちボビン本体６５の外側近傍に配置される。

（制御部の構成）
図６を参照しつつ、室外制御部１１ａおよび室内制御部１１ｂを有する制御部１１の詳細な構成について説明する。

室内制御部１１ｂは、ＣＰＵ（図示されない）およびメモリ（図示されない）を有する制御回路であり、メモリに記憶されているプログラムをＣＰＵ上に読み出して実行することにより、主として室内機４に収容されている室内ファン４２等の各種電気機器を制御する。室内制御部１１ｂには、室内機４の設置部屋の室内温度Ｔｒを検出する室内温度センサ６０が接続されている。室内温度センサ６０は、室内機４のケーシングの空気の吸い込み口付近に取り付けられている。また、室内制御部１１ｂには、リモコン４４が接続されている。リモコン４４は、利用者が室内機４に対し各種運転指令（電源オン指令、電源オフ指令、設定温度Ｔｓの変更指令、暖房運転モードおよび冷房運転モードなどの運転モードの設定指令など）を入力するためのものである。

同様に、室外制御部１１ａも、ＣＰＵ１２およびメモリ１３を有する制御回路であり、メモリ１３に記憶されているプログラムをＣＰＵ１２上に読み出して実行することにより、主として室外機２に収容されている圧縮機２１、四路切換弁２２、室外膨張弁２４および室外ファン２６等の各種電気機器を制御する。特に、室外制御部１１ａは、圧縮機２１の制御に関し、上限周波数設定部１２ａおよび運転周波数決定部１２ｂとして動作し、電磁誘導加熱ユニット６の制御に関し、上限出力設定部１２ｃおよび出力決定部１２ｄとして動作する。各部１２ａ，１２ｂ，１２ａ，１２ｂの動作の詳細については、後述する。室外制御部１１ａには、外気温度Ｔａを検出する外気温度センサ６２が接続されている。

室外制御部１１ａは、室内制御部１１ｂと通信しつつ、室内制御部１１ｂが取得する情報（室内温度Ｔｒおよびリモコン４４に入力された各種運転指令などに関するもの）を参照し、リモコン４４を介して入力された各種運転指令のとおりに動作するよう、空気調和装置１全体の動作を統括している。

＜空気調和装置の動作＞
空気調和装置１は、四路切換弁２２によって、冷房運転又は暖房運転のいずれか一方に切り換えることが可能である。

（冷房運転）
冷房運転時には、四路切換弁２２が、図１の点線で示された状態に設定される。この状態で圧縮機２１が駆動されると、冷媒回路１０では、室外熱交換器２３が凝縮器となり、室内熱交換器４１が蒸発器となる蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。

圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、室外熱交換器２３で室外空気と熱交換して凝縮する。室外熱交換器２３を通過した冷媒は、膨張弁２４を通過する際に減圧され、その後に室内熱交換器４１で室内空気と熱交換して蒸発する。そして、冷媒との熱交換によって温度低下した空気は、空調対象空間に吹き出される。室内熱交換器４１を通過した冷媒は、圧縮機２１へ吸入されて圧縮される。

（暖房運転）
暖房運転時には、四路切換弁２２が、図１の実線で示された状態に設定される。この状態で圧縮機２１が駆動されると、冷媒回路１０では、室外熱交換器２３が蒸発器となり、室内熱交換器４１が凝縮器となる蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。

圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、室内熱交換器４１で室内空気と熱交換して凝縮する。そして、冷媒との熱交換によって温度上昇した空気は、空調対象空間に吹き出される。凝縮した冷媒は、膨張弁２４を通過する際に減圧された後、室外熱交換器２３で室外空気と熱交換して蒸発する。室外熱交換器２３を通過した冷媒は、圧縮機２１へ吸入されて圧縮される。

暖房運転時、特に、起動時などの圧縮機２１が十分に暖まっていないとき、電磁誘導加熱ユニット６がアキューム管１０ｆを加熱することによって、圧縮機２１は暖められた冷媒を圧縮することができる。その結果、圧縮機２１から吐出するガス冷媒の温度が上昇し、起動時の暖房能力不足が補われる。

（除霜運転）
暖房運転が行われたとき、空気中に含まれる水分が室外熱交換器２３の表面で結露し、霜となり或いは氷結して室外熱交換器２３の表面を覆い、熱交換性能が低下する。このため、室外熱交換器２３に付着した霜、或いは氷を融かすために除霜運転が行われる。除霜運転は、冷房運転と同じサイクルで行われる。

圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、室外熱交換器２３で室外空気と熱交換して凝縮する。その冷媒からの放熱によって、室外熱交換器２３を覆う霜、或いは氷が融かされる。凝縮した冷媒は、膨張弁２４を通過する際に減圧され、その後に室内熱交換器４１で室内空気と熱交換して蒸発する。このとき、室内ファン４２は停止している。なぜなら、室内ファン４２が稼動すると、空調対象空間に冷やされた空気が吹き出されて快適性を損なうからである。そして、室内熱交換器４１を通過した冷媒は、圧縮機２１へ吸入されて圧縮される。

また、除霜運転時、電磁誘導加熱ユニット６がアキューム管１０ｆを加熱することによって、圧縮機２１は暖められた冷媒を圧縮することができる。その結果、圧縮機２１から吐出するガス冷媒の温度が上昇し、除霜能力が向上する。

また、除霜運転時、ホットガスバイパス１０ｈにも圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒が流される。室外機２の底板２ｂ上に氷が成長している場合でも、その氷はホットガスバイパス１０ｈを通る冷媒からの放熱によって融かされる。

（圧縮機の運転周波数の制御）
上限周波数設定部１２ａおよび運転周波数決定部１２ｂは、圧縮機２１の運転周波数Ｆを制御する。より具体的には、上限周波数設定部１２ａが圧縮機２１の上限周波数Ｆｕを設定し、運転周波数決定部１２ｂが当該上限周波数Ｆｕ以下となるように運転周波数Ｆを決定する。

上限周波数Ｆｕは、メモリ１３に記憶されている上限周波数テーブル１３ａ（図７参照）を参照して設定される。上限周波数テーブル１３ａには、多段階の室外機の馬力のそれぞれについて、３段階の周波数（具体的には、第１周波数Ｌ、第２周波数Ｍおよび第３周波数Ｈ）が定義されている。ここで、同じ馬力に対応する周波数Ｈ，Ｍ，Ｌどうしを比較すると、
第３周波数Ｈ≧第２周波数Ｍ≧第１周波数Ｌ
であり、かつ、
第３周波数Ｈ＞第１周波数Ｌ
となっている。

上限周波数Ｆｕの設定処理についてより具体的に説明すると、暖房運転時以外、つまり、冷房運転時および除霜運転時には、上限周波数設定部１２ａは、上限周波数テーブル１３ａの中から第１周波数Ｌの値を読み出し、上限周波数Ｆｕとして設定する。なお、リモコン４４に電源オン命令が入力されると、すなわち、室外機２の起動に合わせて、室外制御部１１ａは、直ちにメモリ１３の不揮発性領域に記憶されている空気調和装置１の基本構成情報を読み出すように構成されている。当該基本構成情報には、室外機２の馬力を示す情報が含まれている。上限周波数設定部１２ａは、室外機２の馬力を示す当該情報を参照し、上限周波数テーブル１３ａの中の複数の第１周波数Ｌの値のうち、当該室外機２の馬力に対応する値を上限周波数Ｆｕとして採用する。

一方、暖房運転時には、上限周波数設定部１２ａは、外気温度Ｔａおよび室内温度Ｔｒをパラメータとしつつ、上限周波数テーブル１３ａの中の室外機２の馬力に対応する第１周波数Ｌ、第２周波数Ｍおよび第３周波数Ｈのいずれかの値を上限周波数Ｆｕとして設定する。第１周波数Ｌ、第２周波数Ｍおよび第３周波数Ｈのいずれの値を採用するかについては、以下のロジックにより決定される。

すなわち、上限周波数設定部１２ａは、論理的に３つの状態を遷移する（図８参照）。上限周波数設定部１２ａは、第１状態では、上限周波数Ｆｕを第１周波数Ｌに設定し、第２状態では、上限周波数Ｆｕを第２周波数Ｍに設定し、第３状態では、上限周波数Ｆｕを第３周波数Ｈに設定する。

上限周波数設定部１２ａは、第１状態にある時には、所定の時間間隔で（例えば、３０秒ごとに）、「外気温度Ｔａが４℃以下であり、かつ、室内温度Ｔｒが２５℃以下である」（第１条件）か否かを判定する。第１条件が満たされる場合には、第２状態に遷移する。

また、上限周波数設定部１２ａは、第２状態にある時には、所定の時間間隔で（例えば、３０秒ごとに）、「外気温度Ｔａが−６℃以下であり、かつ、室内温度Ｔｒが２１℃以下である」（第２条件）か、或いは「外気温度Ｔａが５℃以上であるか、又は、室内温度Ｔｒが２６℃以上である」（第３条件）か否かを判定する。第２条件が満たされる場合には、第３状態に遷移し、第３条件が満たされる場合には、第１状態に遷移する。

さらに、上限周波数設定部１２ａは、第３状態にある時には、所定の時間間隔で（例えば、３０秒ごとに）、「外気温度Ｔａが−５℃以上であり、かつ、室内温度Ｔｒが２２℃以上である」（第４条件）か否かを判定する。第４条件が満たされる場合には、第２状態に遷移する。

なお、圧縮機２１の起動時には、まず、第１状態となる。言い換えると、圧縮機２１の起動時には、最少の第３周波数Ｌが上限周波数Ｆｕのデフォルト値となる。

一方、運転周波数決定部１２ｂは、設定温度Ｔｓと室内温度Ｔｒとの温度差をパラメータとしつつ、上限周波数設定部１２ａにより設定されている上限周波数Ｆｕ以下となるように運転周波数Ｆを決定する。当該運転周波数Ｆの決定処理は、圧縮機２１の駆動中、随時実行される。運転周波数決定部１２ｂにより決定された運転周波数Ｆは、圧縮機２１のインバータ基板２１ａに直ちに渡され、当該運転周波数Ｆで圧縮機２１が駆動される。

圧縮機２１の運転周波数Ｆがかかる態様で制御される理由は、以下のとおりである。

一般に、圧縮機の部品の保護の観点からは、圧縮機の運転周波数を過度に大きくしない、ひいては、圧縮機の上限周波数を過度に大きくしないことが肝要である。圧縮機の運転周波数が大きくなり過ぎると、圧縮機の部品が過度に加熱されることが懸念されるからである。また、圧縮機の運転音に由来する騒音防止の観点からも、圧縮機の上限周波数を過度に大きくしないことが肝要である。しかしながら、暖房運転中、外気温度が下がり過ぎると、圧縮機の上限周波数にかけられている制限の程度によっては、十分な暖房能力が発揮されないことがあり得る。一方で、外気温度が下がり過ぎている場合には、室外機に収容されている圧縮機の部品が過度に加熱されることもないものと予想される。

そこで、本実施形態では、暖房運転時の圧縮機２１の上限周波数Ｆｕが、外気温度Ｔａが低いほど高く設定されるように設計されている（図９参照）。なお、図９は、上限周波数設定部１２ａが第１状態から第３状態の間を遷移するための外気温度Ｔａに関する条件を、上限周波数Ｆｕを縦軸にとり、外気温度Ｔａを横軸にとってまとめたグラフである。

つまり、本実施形態では、暖房運転時に、外気温度Ｔａがある基準レベルを下回り、空気調和装置１の能力アップの必要性が強くなると、室内温度Ｔｒがある基準レベルを超えていないことを条件に、圧縮機２１の上限周波数Ｆｕを大きくする制御が実行されている。室内温度Ｔｒがある基準レベルを超えていないことを条件とする理由は、室内温度Ｔｒが大きくなり過ぎると、圧縮機の高低差圧が大きくなることが予想されるため、運転周波数Ｆを大きくすることが望ましくないからである。

一方で、空気調和装置１の暖房能力アップの必要性から圧縮機２１の上限周波数Ｆｕが相対的に大きく設定されている（すなわち、第２周波数Ｍ又は第３周波数Ｈに設定されている）場合であって、外気温度Ｔａがある基準レベルを下回っていない、或いは室内温度Ｔｒがある基準レベルを超えていると判断される場合（具体的には、第３条件又は第４条件が満たされる場合）には、圧縮機２１を保護し、かつ、圧縮機２１に由来する騒音を避けるべく、上限周波数Ｆｕを元に戻す（すなわち、第３周波数Ｈから第２周波数Ｍに、或いは第２周波数Ｍから第１周波数Ｌに戻す）制御が実行されている。

従って、本実施形態では、空気調和装置１の暖房能力に関する課題と、圧縮機２１の部品の保護および圧縮機２１に由来する騒音防止に関する課題という、トレードオフの関係にある課題どうしのバランスを図り、合理的な圧縮機２１の制御を実現している。

（電磁誘導加熱ユニットの出力の制御）
上限出力設定部１２ｃおよび出力決定部１２ｄは、電磁誘導加熱ユニット６の出力Ｏを制御する。

より具体的には、上限出力設定部１２ｃは、圧縮機２１の上限周波数Ｆｕなどをパラメータとしつつ、電磁誘導加熱ユニット６の上限出力Ｏｕを設定する。このとき、上限出力Ｏｕは、上限周波数Ｆｕが大きいほど大きくなるように設定される。

一方、出力決定部１２ｄは、随時、上限出力設定部１２ｃにより設定された上限出力Ｏｕ以下となるように出力Ｏを決定する。出力決定部１２ｄにより決定された出力Ｏは、電磁誘導加熱ユニット６に直ちに渡される。

従って、電磁誘導加熱ユニット６が駆動される暖房運転の起動時には、外気温度Ｔａが低く、圧縮機２１の上限周波数Ｆｕが大きく設定されているほど、電磁誘導加熱ユニット６の上限出力Ｏｕも大きく設定され、ひいては出力Ｏも大きくなるようになっている。すなわち、空気調和装置１の暖房能力のアップが必要とされるほど、冷媒回路１０、ひいては電磁誘導加熱ユニット６内を流れる冷媒量が増加し、電磁誘導加熱ユニット６の出力Ｏも大きくなる。従って、電磁誘導加熱ユニット６が合理的に空気調和装置１の暖房能力のアップを補助できるようになっている。

＜特徴＞
空気調和装置１では、暖房運転時に、外気温度Ｔａが低いほど圧縮機２１の上限周波数Ｆｕが相対的に高めに設定されるように構成されている。従って、外気温度Ｔａが著しく低下している場合であっても、暖房能力を十分に確保することができるようになっている。

また、外気温度Ｔａが低いと判断され高めに設定されている圧縮機２１の運転周波数Ｆｕは、室内温度Ｔｒが高いと判断されると、元の値に再設定される。従って、室内温度Ｔｒが高く、圧縮機２１の高低差圧が大きくなると予想される場合には、圧縮機２１の運転周波数Ｆが抑制され、圧縮機２１の部品が十分に保護されるようになっている。

＜変形例＞
（１）
上記実施形態における圧縮機２１の上限周波数Ｆｕの設定処理は、他のタイプの空気調和装置にも適用可能である。例えば、電磁誘導加熱ユニット６を有さないタイプの空気調和装置にも適用可能であるし、マルチタイプの空気調和装置にも適用可能である。

（２）
電磁誘導加熱ユニット６の上限出力Ｏｕの設定処理の態様は、上述したものに限定されない。例えば、上限出力設定部１２ｃが外気温度Ｔａをパラメータとし、上限出力Ｏｕを外気温度Ｔａが低くなるほど高くなるように設定するようにしてもよい。

（３）
上記実施形態では、圧縮機２１の起動時に、上限周波数設定部１２ａがまず第１状態になり、その後、第１条件を満たす場合に初めて第２状態に遷移し、さらに第２条件を満たす場合に初めて第３状態に遷移するようになっている。しかしながら、圧縮機２１の起動時に、まず第１条件および第２条件を判定し、第１条件のみが満たされる場合には第１状態を経ることなく第２状態となり、第１条件および第２条件の両方が満たされる場合には第１状態および第２状態を経ることなく第３状態になるようにしてもよい。

さらに、上限周波数Ｆｕを第１周波数Ｌ以上の第２周波数Ｍ又は第３周波数とする当該設定処理が、圧縮機２１の起動時にのみ実行されるようになっていてもよい。

本発明は、低外気温度条件下でも暖房能力を十分に確保することのできる空気調和装置およびその制御方法として有用である。

本発明の一実施形態に係る空気調和装置の冷媒回路図。 正面右側から視た室外機の外観斜視図。 フロントパネル、右側面パネルおよび背面パネルを取り除いた室外機の斜視図。 底板、室外熱交換器および室外ファン以外の部材を取り除いた室外機の斜視図。 電磁誘導加熱ユニットの断面図。 空気調和装置の制御ブロック図。 上限周波数テーブルを示す図。 暖房運転時における上限周波数設定部の状態遷移図。 外気温度に関する上限周波数設定部の状態遷移条件をまとめた図。

符号の説明

１ 空気調和装置
６ 電磁誘導加熱ユニット（冷媒加熱ユニット）
１０ 冷媒回路
１１ 制御部
１１ａ 室外制御部
１２ａ 上限周波数設定部
１２ｂ 運転周波数決定部
１２ｃ 上限出力設定部（出力制御部）
１２ｄ 出力決定部（出力制御部）
２１ 圧縮機
２３ 室外熱交換器
２４ 膨張弁（減圧機構）
４１ 室内熱交換器

Claims (9)

1. 圧縮機（２１）、室内熱交換器（４１）、減圧機構（２４）および室外熱交換器（２３）を含む冷媒回路（１０）と、
   暖房運転時に、前記圧縮機（２１）の上限周波数を、外気温度が低いほど高くなるように設定する上限周波数設定部（１２ａ）と、
   を備える、
   空気調和装置（１）。
2. 前記上限周波数設定部（１２ａ）は、前記上限周波数が第１周波数に設定されている状態での暖房運転時に、前記外気温度が第１温度より低いと判断されると、前記上限周波数を前記第１周波数よりも高い第２周波数に設定する、
   請求項１に記載の空気調和装置（１）。
3. 前記上限周波数は、第１周波数および前記第１周波数よりも高い第２周波数に設定可能であり、
   前記上限周波数設定部（１２ａ）は、暖房運転時に、前記外気温度が第１温度より低いと判断されると、前記上限周波数を前記第２周波数に設定する、
   請求項１に記載の空気調和装置（１）。
4. 前記上限周波数設定部（１２ａ）は、前記上限周波数が第２周波数に設定されている状態での暖房運転時に、前記外気温度が第１温度より高いと判断されると、前記上限周波数を前記第２周波数よりも低い第１周波数に設定する、
   請求項１に記載の空気調和装置（１）。
5. 前記上限周波数設定部（１２ａ）は、前記上限周波数が前記第２周波数に設定されている状態での暖房運転時に、室内温度が第２温度より高いと判断されると、前記上限周波数を前記第２周波数よりも低い周波数に設定する、
   請求項２又は３に記載の空気調和装置（１）。
6. 前記上限周波数設定部（１２ａ）により設定された前記上限周波数以下となるように、前記圧縮機（２１）の運転周波数を設定温度と室内温度との差に応じて決定する運転周波数決定部（１２ｂ）、
   をさらに備える、
   請求項１から５のいずれかに記載の空気調和装置（１）。
7. 前記冷媒回路（１０）を流れる冷媒を加熱する冷媒加熱ユニット（６）、
   をさらに備える、
   請求項１から６のいずれかに記載の空気調和装置（１）。
8. 前記冷媒加熱ユニット（６）の出力を、前記外気温度が低いほど大きくなるように制御する出力制御部（１２ｃ，１２ｄ）、
   をさらに備える、
   請求項７に記載の空気調和装置（１）。
9. 圧縮機（２１）、室内熱交換器（４１）、減圧機構（２４）および室外熱交換器（２３）を含む冷媒回路（１０）を有する空気調和装置（１）の制御方法であって、
   暖房運転時に、前記圧縮機（２１）の上限周波数を、外気温度が低いほど高くなるように設定するステップ、
   を備える、
   空気調和装置（１）の制御方法。

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