JP2010181052A - ヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】暖房運転時の外気温度に係わらず、室外機ファンの低騒音化を可能にしたヒートポンプ装置を提供する。
【解決手段】圧縮機により送出される冷媒が室外熱交換器及び室内熱交換器を備えた閉回路の冷媒回路を循環し、冷媒が気液の状態変化を繰り返すことで放熱または吸熱するヒートポンプ装置において、室外熱交換器に設けられた室外機ファンの回転速度は、暖房サイクル時の外気温度が所定の外気温度設定値以下の場合に選択される外気温度／室外熱交温度の温度差一定制御と、暖房サイクル時の外気温度が外気温度設定値より高い場合に選択される蒸発圧力一定制御とにより可変制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は、給湯や空調等に用いられるヒートポンプ装置に係り、特に、ヒートポンプ装置を構成する室外熱交換器のファン回転数制御に関する。

従来、圧縮機により送出される冷媒が室外熱交換器及び室内熱交換器を備えた閉回路の冷媒回路を循環し、気液の状態変化を繰り返す冷媒により冷却または加熱を行うヒートポンプ装置が知られている。
このようなヒートポンプ装置においては、冷媒と室外の空気（外気）とが熱交換する室外熱交換器に室外機ファンを備えている。この室外機ファンは、室外熱交換器を通過する外気量を調整するため、ファン回転数が可変とされる。

上述した室外機ファンの回転数制御に関する従来技術として、たとえば下記の特許文献１には、消費電力の少ない高効率の空気調和装置とするため、圧縮機回転数が所定値より低く、かつ、暖房運転時に外気温度が所定の温度より高い場合に室外機ファンの回転数を低く設定することが記載されている。
また、下記の特許文献２には、着霜による室外機ファンの送風音増大を抑制するため、暖房運転時に蒸発温度または外気温度が所定値以下の場合、室外機ファンの回転数を低くすることが記載されている。
また、下記の特許文献３には、暖房運転時に蒸発温度が所定値以下の場合、室外機ファンの回転数を増すことにより、蒸発温度の低下を抑制する制御が記載されている。すなわち、蒸発温度と所定値との差に応じて室外機ファンの回転数制御が行われ、低外気温時に蒸発温度が所定値以上になると、室外機ファンが低速になって静音化される。

特開２００２−２２８２３４号公報 特開２００７−２９２４３９号公報 特開２００６−１３８５７７号公報

ところで、上述した従来のヒートポンプ装置においては、室外熱交換器のファン回転速度が外気温度と冷媒回路の圧力との相関関係により決められている。このため、外気温度が極端に低い暖房運転時においては、室外熱交換器における冷媒の蒸発圧力が低下するため、室外機ファンの回転数が上昇して騒音値も高くなる。このような背景から、給湯や空調等に用いられるヒートポンプ装置においては、暖房運転時の外気温度に係わらず、室外機ファンの低騒音化（静音化）を可能にする運転制御が望まれる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、暖房運転時の外気温度に係わらず、室外機ファンの低騒音化を可能にしたヒートポンプ装置を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係るヒートポンプ装置は、圧縮機により送出される冷媒が室外熱交換器及び室内熱交換器を備えた閉回路の冷媒回路を循環し、前記冷媒が気液の状態変化を繰り返すことで放熱または吸熱するヒートポンプ装置において、前記室外熱交換器に設けられた室外機ファンの回転速度は、暖房サイクル時の外気温度が所定の外気温度設定値以下の場合に選択される外気温度／室外熱交温度の温度差一定制御と、暖房サイクル時の外気温度が前記外気温度設定値より高い場合に選択される蒸発圧力一定制御とにより可変制御されることを特徴とするものである。

このようなヒートポンプ装置によれば、前記室外熱交換器に設けられた室外機ファンの回転速度は、暖房サイクル時の外気温度が所定の外気温度設定値以下の場合に選択される外気温度／室外熱交温度の温度差一定制御と、暖房サイクル時の外気温度が前記外気温度設定値より高い場合に選択される蒸発圧力一定制御とにより可変制御されるので、外気温度が外気温度設定値より低い運転状況下においては、外気温度／室外熱交温度の温度差一定制御を実施することで、室外熱交換器の適切な蒸発性能を確保しつつ室外機ファンの回転速度を下げ、室外機ファンの運転騒音を静音化する。
そして、外気温度／室外熱交温度の温度差一定制御において、外気温度が外気温度設定値より高く蒸発器温度との差が大きくなりやすい運転条件下では、逆に室外機ファンの回転速度が上昇することになる。このため、外気温度／室外熱交温度の温度差一定制御から蒸発圧力一定制御に切り替えることにより、目標蒸気圧力制御を実施して室外熱交換器の過剰な蒸発能力を抑え、室外機ファンの回転速度を下げ、室外機ファンを静音化する。

上記のヒートポンプ装置において、前記温度差一定制御は、外気温度（ＴＯ）と室外熱交温度（ＴＲ）との温度差（ΔＴ）が第１の設定温度差（ｔ１）より小さい場合に前記室外機ファンの回転速度を下げ、前記温度差（ΔＴ）が前記第１の設定温度差（ｔ１）より大きい第２の設定温度差（ｔ２）より大きい場合に前記室外機ファンの回転速度を上げることが好ましく、これにより、外気温度が低い環境において、外気温度と室外熱交温度との温度差（ΔＴ）が小さく十分な蒸発性能を見込めない運転状況下でも適切な蒸発性能を確保しながら室外機ファンの回転速度を確実に低下させ、室外機ファンの運転騒音を静音化することができる。

上述した本発明によれば、暖房運転時の外気温度に応じて、外気温度／室外熱交温度の温度差一定制御または蒸発圧力一定制御からいずれか一方を選択して室外機ファンの回転速度を可変制御するようにしたので、室外熱交換器に蒸発性能を見込めない状況や過剰な蒸発性能が見込める状況において無用に室外機ファンの回転速度を上げる運転を防止でき、従って、暖房運転時の外気温度に係わらず、室外機ファンの低騒音化（静音化）を可能にしたヒートポンプ装置を提供することができる。

本発明に係るヒートポンプ装置の一実施形態として、室外熱交換器に設けられた室外機ファンの回転数制御を示すフローチャートである。 図１に示す蒸発圧力一定制御（低圧一定制御）について、詳細を示すフローチャートである。 図１に示す外気温度／室外熱交温度の温度差一定制御について、詳細を示すフローチャートである。 本発明に係るヒートポンプ装置の一例として、冷媒回路を給湯及び空調に用いた構成例を示す系統図である。 図４の系統図において、運転モード毎の弁開閉状態を示す図である。 蒸発圧力一定制御（低圧一定制御）及び外気温度／室外熱交温度の温度差一定制御について、外気温度設定値のヒステリシスを示す図である。 外気温度／室外熱交温度の温度差ΔＴと、室外ファン騒音、成績係数（ＣＯＰ）及び暖房能力・入力との間系を示す図である。

以下、本発明に係るヒートポンプ装置の一実施形態として、ヒートポンプ式給湯・空調装置の構成例を図４に基づいて説明する。
図４に示す実施形態の系統図において、ヒートポンプ式給湯・空調装置ＨＰは、冷媒回路を循環する冷媒の循環方向を切り替えて冷房サイクルまたは暖房サイクルの選択が可能なヒートポンプの冷媒系統１０と、ヒートポンプにより水を加熱して得られる温水を給湯や暖房に使用する水系統３０とを備えている。

冷媒系統１０は、圧縮機１１により送出される冷媒が室外熱交換器１２及び室内熱交換器１３を備えた閉回路の冷媒回路１４を循環して気液の状態変化を繰り返すものである。図示の冷媒回路１４は、圧縮機１１の吐出側に四方弁１５を備えており、この四方弁１５を操作することにより冷媒の循環方向を切り替えて逆転させ、時計回りの冷房サイクルまたは反時計回りの暖房サイクルからいずれか一方を選択することができる。
なお、冷媒回路１４に設けられている符号１６は冷房用電子膨張弁、１７は暖房用電子膨張弁、１８はレシーバである。

水系統３０は、ポンプ３１により送出された水が冷媒系統１０に設けられた室内熱交換器（以下、「水熱交換器」ともいう）１３で冷媒から吸熱して温水とされ、この温水を循環させて温水熱源を使用する温水循環流路３２を形成している。この温水循環流路３２には、温水の流路切替弁として三方弁３３、第１電磁切替弁３４及び第２電磁切替弁３５が設けられている。
さらに、上述した温水循環流路３２には、温水を用いた暖房用熱交換器として機能するラジエター３６と、温水循環流路３２から分岐させて温水を導入し、この温水を貯蔵して蓄熱する温水タンク３７とが設けられている。この場合のラジエター３６は、温水と室内の空気とを熱交換して暖房する熱交換器である。

温水タンク３７は、貯蔵した温水の蓄熱を利用して加熱した給湯用温水を供給するサニタリ水供給回路３８と、必要に応じて通電される電気ヒータ３９とを備えている。
サニタリ水供給回路３８は、給水ポンプ（不図示）により供給される水が温水タンク３７内の熱交換器３８ａを流れる際に吸熱して温水となり、この温水を給湯などに使用する温水供給系等である。
電気ヒータ３９は、温水タンク３７内に貯蔵されている温水の蓄熱量が所定値以下と低い場合に使用される補助の加熱手段である。すなわち、電気ヒータ３９は、温水タンク３９内の貯蔵温水が所定水温値以下の場合に通電し、貯蔵温水を加熱して所望の温度まで昇温させるための装置である。

このように構成された水系統３０は、後述する暖房サイクルを選択した場合、上述した三方弁３３、第１電磁切替弁３４及び第２電磁切替弁３５を図５に示すように適宜開閉操作して温水流路を選択切替することにより、ラジエター３６に温水を供給する暖房モード（温水暖房運転）、温水タンク３７に温水を供給する給湯モード（蓄熱運転）、あるいはラジエター３６及び温水タンク３７の両方に温水を分割供給する暖房＋給湯モード（温水暖房運転及び蓄熱運転）のいずれかが実施可能となる。

上述した冷媒系統１０においては、暖房サイクルが選択されると、低温低圧のガス冷媒が圧縮機１１で圧縮され、高温高圧のガス冷媒として冷媒回路１４に送出される。このガス冷媒は、図中に実線矢印で示すように、四方弁１５により水熱交換器１３へ導かれて反時計回りに循環する。この場合の水熱交換器１３は、ポンプ３１により送出された水系統３０の水と高温高圧のガス冷媒とを熱交換させる熱交換器であり、冷媒の凝縮により放熱される凝縮熱が水を加熱する凝縮器として機能する。この結果、冷媒系統１０を流れる高温高圧のガス冷媒は凝縮して高温高圧の液冷媒（気液二相を含む）となり、水系統３０を循環する水は冷媒から吸熱して温水となる。
水熱交換器１３で凝縮した冷媒は、全開の冷房用電子膨張弁１６を通ってレシーバ１８へ流入する。このレシーバ１８では、冷媒の気液分離が行われるとともに、循環する冷媒量の調整が行われる。

レシーバ１８の下流側には、高温高圧の液冷媒を減圧する暖房用電子膨張弁１７が配置されている。この暖房用電子膨張弁１７を冷媒が通過することにより、高温高圧の液冷媒が減圧されて低温低圧の液冷媒となる。この液冷媒は、蒸発器として機能する室外熱交換器１２に導かれ、外気と熱交換することにより外気から吸熱して気化する。このとき、低温となる室外熱交換器１２の外周面には空気中の水分等が氷結して着霜するので、適当な運転時間毎に後述するデフロスト運転を実施して着霜を除去することが必要となる。

このようにして、低温低圧の液冷媒が室外熱交換器１２を通過することにより、この液冷媒は気化して低温低圧のガス冷媒となる。この結果、このガス冷媒は、再び四方弁１５を通って圧縮機１１に吸引される。こうして圧縮機１１に吸引された低温低圧のガス冷媒は、圧縮機１１により再度圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり、以下同様の経路を循環して気液の状態変化を繰り返す。
なお、図中の符号１２ａは、室外熱交換器１２を通過する外気量（送風量）の調整を行う外気ファンである。

一方、上述した冷媒系統１０において、デフロスト運転を行うために冷房サイクルが選択されると、四方弁１５の操作により冷媒の循環方向が切り替えられる。
すなわち、圧縮機１１から送出された高温高圧のガス冷媒は、図中に破線矢印で示すように、四方弁１５により室外熱交換器１２へ導かれて時計回りに循環する。この場合の室外熱交換器１２は、外気と高温高圧のガス冷媒とが熱交換することにより、冷媒が凝縮して凝縮熱を放熱する凝縮器として機能する。この結果、高温高圧のガス冷媒は凝縮して高温高圧の液冷媒（気液二相を含む）となり、暖房サイクルの運転継続で室外熱交換器１２に付着した霜については、放熱（凝縮熱）により解かすデフロスト運転が可能となる。
室外熱交換器１２で凝縮した冷媒は、全開の暖房用電子膨張弁１７を通ってレシーバ１８へ流入する。このレシーバ１８では、冷媒の気液分離が行われるとともに、循環する冷媒量の調整が行われる。

レシーバ１８の下流側には、高温高圧の液冷媒を減圧する冷房用電子膨張弁１６が配置されている。この冷房用電子膨張弁１６を冷媒が通過することにより、高温高圧の液冷媒が減圧されて低温低圧の液冷媒となる。この液冷媒は、蒸発器として機能する水熱交換器１３に導かれるので、水系統３０から供給される温水と熱交換することにより吸熱して気化する。この結果、低温低圧の液冷媒は低音低圧のガス冷媒となり、再び四方弁１５を通って圧縮機１１に吸引される。こうして圧縮機１１に吸引された低音低圧のガス冷媒は、圧縮機１１により圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり、以下同様の経路を循環して気液の状態変化を繰り返す。
このとき、水系統３０の三方弁３３、第１電磁切替弁３４及び第２電磁切替弁３５は、図５に示す冷房モード（デフロスト運転）に設定されている。

上述したヒートポンプ装置ＨＰは、暖房サイクルを選択した運転時において、室外熱交換器１２が設置されている室外の外気温度に係わらず、室外熱交換器１２に設けられた室外機ファン１２ａの運転騒音を低減する低騒音化を実現するため、室外機ファン１２ａの回転速度を以下に説明するようにして制御する。
すなわち、暖房サイクルで運転する場合、室外機ファン１２ａの回転数（Ｒ）は、暖房サイクル時の外気温度（ＴＯ）が所定の外気温度設定値（ｔｓ）以下の場合に選択される外気温度（ＴＯ）／室外熱交温度（ＴＲ）の温度差一定制御と、暖房サイクル時の外気温度（ＴＯ）が外気温度設定値（ｔｓ）より高い場合に選択される蒸発圧力一定制御（低圧一定制御）とにより可変制御される。

図１は、暖房サイクの運転時において、室外機ファン１２ａの運転制御について温度差一定制御または蒸発圧力一定制御の選択切替を行う過程を示すフローチャートである。
最初のステップＳ１で暖房サイクルの運転が開始されると、次のステップＳ２では室外機ファン１２ａの初期回転数（Ｒｏ）をセットする。
次のステップＳ３では、外気温度（ＴＯ）の判定を実施する。この外気温度判定においては、検出した外気温度（ＴＯ）と、予め閾値として定めた外気温度設定値（ｔｓ）とを比較する。すなわち、外気温度（ＴＯ）について、外気温度設定値（ｔｓ）以下（ＴＯ≦ｔｓ）であるか否かを判断する。なお、外気温度（ＴＯ）の検出及び外気温度判定については、たとえば１５秒毎のように予め定めた時間間隔で実施される。

ステップＳ３の外気温判定において、外気温度（ＴＯ）が外気温度設定値（ｔｓ）より高い（ＴＯ＞ｔｓ）場合には「ＮＯ」と判断され、次のステップＳ４に進んで蒸発圧力一定制御（低圧一定制御）が選択される。
一方、ステップＳ３の外気温判定で外気温度（ＴＯ）が外気温度設定値（ｔｓ）以下の場合には「ＹＥＳ」と判断され、次のステップＳ５に進んで外気温度（ＴＯ）／室外熱交温度（ＴＲ）の温度差一定制御が選択される。

このようにして、室外機ファン１２ａの運転制御を外気温度判定により選択切替することは、ステップＳ６において停止指令有と判断されるまで何度も繰り返して継続される。すなわち、暖房サイクル運転の停止指令を受けた「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ７に進んで暖房サイクルの運転が停止され、停止指令のない「ＮＯ」の場合には、上述したステップＳ３に進んで同様の制御過程（ステップ）を繰り返す。

続いて、上述したステップＳ４の蒸気圧力一定制御について、図２のフローチャートに基づいて説明する。
この蒸気圧力一定制御は、蒸発器として機能する室外熱交換器１２の冷媒について、圧力または圧力飽和温度を一定に保持する制御であるが、圧縮機１１に吸入される冷媒圧力（低圧）を一定に保つよう制御することから、低圧一定制御とも呼ばれている。この場合の低圧一定は、冷媒系統１０の適所で検出される低圧（ＬＰ）について、予め閾値として定めた設定圧力（ＬＰ１，ＬＰ２）が規定する所定の範囲内に保つことを意味している。なお、二つの設定圧力Ｌ１，Ｌ２は、Ｌ１がＬ２より小さな（ＬＰ１＜ＬＰ２）値に設定されている。

上述したステップＳ３において、外気温度（ＴＯ）の判定によりステップＳ４に進んで蒸発圧力一定制御が選択された場合には、次のステップＳ４１に進んで低圧（ＬＰ）の判定が行われる。ここでの低圧判定は、検出した低圧（ＬＰ）が設定圧力（ＬＰ１）より低い（ＬＰ＜ＬＰ１）場合と、低圧（ＬＰ）が設定圧力（ＬＰ１，ＬＰ２）により規定される範囲内（ＬＰ１≦ＬＰ≦ＬＰ２）にある場合と、検出した低圧（ＬＰ）が設定圧力（ＬＰ２）より高い（ＬＰ＞ＬＰ２）場合とにおいて、いずれの場合に該当しているかが判断される。

ステップＳ４１の低圧判定において、検出した低圧（ＬＰ）が設定圧力（ＬＰ１）より低い（ＬＰ＜ＬＰ１）と判断した場合には、ステップＳ４２に進んで室外機ファン１２ａのファン回転数（Ｒ）が現時点において最大回転数に到達しているか否かを判断する。この結果、ファン回転数（Ｒ）が回転数制御範囲の最大値（上限）より低い「ＮＯ」の場合には、まだファン回転数（Ｒ）の増加が可能であると判断してステップＳ４４に進む。
このステップＳ４４では、所定のスキップ回転数（ΔＲ）をスキップしてファン回転数（Ｒ）を上昇させる指令が出力される。この結果、ファン回転数（Ｒ）は、スキップ回転数（ΔＲ）だけ上昇することにより、新たなファン回転数（Ｒ＋ΔＲ）に増速される。

ステップＳ４１の低圧判定において、検出した低圧（ＬＰ）が設定圧力（ＬＰ２）より高い（ＬＰ＞ＬＰ２）と判断した場合には、ステップＳ４３に進んで室外機ファン１２ａのファン回転数（Ｒ）が現時点において最小回転数まで到達しているか否かを判断する。この結果、ファン回転数（Ｒ）が回転数制御範囲の最小値（下限）より高い「ＮＯ」の場合には、まだファン回転数（Ｒ）の低減が可能であると判断してステップＳ４６に進む。
このステップＳ４６では、所定のスキップ回転数（ΔＲ）をスキップしてファン回転数（Ｒ）を減少させる指令が出力される。この結果、ファン回転数（Ｒ）は、スキップ回転数（ΔＲ）だけ減少することにより、新たなファン回転数（Ｒ−ΔＲ）に減速される。

上述したステップＳ４２でファン回転数（Ｒ）が最大になっている「ＹＥＳ」の場合、上述したステップ４３でファン回転数（Ｒ）が最小となっている「ＹＥＳ」の場合、そして、上述したステップＳ４１の低圧判定において、低圧（ＬＰ）が設定圧力（ＬＰ１，ＬＰ２）により規定される範囲内（ＬＰ１≦ＬＰ≦ＬＰ２）にあると判断した場合には、ファン回転数（Ｒ）を所望の方向にスキップして増減できないか、あるいは、増減が不要な状況にあると判断される。従って、次のステップＳ４５に進み、室外機ファン１２ａのファン回転数（Ｒ）は現状のまま維持される。
このようにして、蒸気圧一定制御によりファン回転数（Ｒ）を変更した後には、図１のステップＳ６に進んで停止指令の有無が判断され、停止指令がなければ再度ステップＳ３に進んで外気温判定が行われる。

続いて、上述したステップＳ５の温度差一定制御について、図３のフローチャートに基づいて説明する。この温度差一定制御は、外気温度（ＴＯ）が低く、外気温度（ＴＯ）と室外熱交温度（ＴＲ）との温度差（ΔＴ）が小さく、ファン速度の上昇による十分な蒸発性能は見込めない運転状況下において室外機ファン１２ａの回転速度を下げ、適切な蒸発性能を確保するとともに室外機ファン１２ａの運転騒音を静音化する制御である。
すなわち、温度差一定制御においては、外気温度（ＴＯ）と室外熱交温度（ＴＲ）との温度差（ΔＴ＝ＴＯ−ＴＲ）が第１の設定温度差（ｔ１）より小さい場合に室外機ファン１２ａの回転速度を下げ、同じく温度差（ΔＴ）が第２の設定温度差（ｔ２）より大きい場合に室外機ファン１２ａの回転速度を上げる制御である。なお、この温度差一定制御においては、第２の設定温度差（ｔ２）が第１の設定温度差（ｔ１）より大きな（ｔ１＜ｔ２）値となる。

図３のフローチャートにおいて、図１のステップＳ３で外気温度（ＴＯ）を判定した結果、ステップＳ５に進んで温度差一定制御が選択された場合には、次のステップＳ５１に進んで温度差（ΔＴ＝ＴＯ−ＴＲ）が判定される。この温度差判定では、温度差（ΔＴ）が第１の設定温度差（ｔ１）より小さい（ΔＴ＜ｔ１）場合と、温度差（ΔＴ）が第２の設定温度差（ｔ２）より大きい（ΔＴ＞ｔ２）場合と、温度差（ΔＴ）が第１の設定温度差（ｔ１）以上で、かつ、第２の設定温度差（ｔ２）以下である（ｔ１≦ΔＴ≦ｔ２）場合とにおいて、いずれの場合に該当しているかが判断される。

ステップＳ５１の判断において、温度差（ΔＴ）が第２の設定温度差（ｔ２）より大きい（ΔＴ＞ｔ２）と判断された場合には、ステップＳ５２に進んで室外機ファン１２ａのファン回転数（Ｒ）が最大回転数まで到達しているか否かを判断する。この結果、ファン回転数（Ｒ）が回転数制御範囲の最大値（上限）より低い「ＮＯ」の場合には、まだファン回転数（Ｒ）の増加が可能であると判断してステップＳ５４に進む。
このステップＳ５４では、所定のスキップ回転数（ΔＲ）をスキップしてファン回転数（Ｒ）を上昇させる指令が出力される。この結果、ファン回転数（Ｒ）は、スキップ回転数（ΔＲ）だけ上昇することにより、新たなファン回転数（Ｒ＋ΔＲ）に増速される。

ステップＳ５１の判断において、温度差（ΔＴ）が第１の設定温度差（ｔ１）より小さい（ΔＴ＜ｔ１）と判断した場合には、ステップＳ５３に進んで室外機ファン１２ａのファン回転数（Ｒ）が最小回転数まで到達しているか否かを判断する。この結果、ファン回転数（Ｒ）が回転数制御範囲の最小値（下限）より高い「ＮＯ」の場合には、まだファン回転数（Ｒ）の低減が可能であると判断してステップＳ５６に進む。
このステップＳ５６では、所定のスキップ回転数（ΔＲ）をスキップしてファン回転数（Ｒ）を減少させる指令が出力される。この結果、ファン回転数（Ｒ）は、スキップ回転数（ΔＲ）だけ減少することにより、新たなファン回転数（Ｒ−ΔＲ）に減速される。

上述したステップＳ５２でファン回転数（Ｒ）が最大になっている「ＹＥＳ」の場合、上述したステップ５３でファン回転数（Ｒ）が最小となっている「ＹＥＳ」の場合、そして、上述したステップＳ５１の温度差判断において、温度差（ΔＴ）が第１の設定温度差（ｔ１）以上でかつ第２の設定温度差（ｔ２）以下である（ｔ１≦ΔＴ≦ｔ２）と判断された場合には、ファン回転数（Ｒ）を所望の方向にスキップして増減できないか、あるいは、増減が不要な状況にあると判断される。従って、次のステップＳ５５に進み、室外機ファン１２ａのファン回転数（Ｒ）は現状のまま維持される。
このようにして、温度差一定制御によりファン回転数（Ｒ）を変更した後には、図１のステップＳ６に進んで停止指令の有無が判断され、停止指令がなければ再度ステップＳ３に進んで外気温判定が行われる。

上述した設定温度差（ｔ１，ｔ２）は、たとえば図７に示すように、室外機ファン１２ａの騒音、ヒートポンプ装置ＨＰの成績係数（ＣＯＰ）、暖房能力及び入力（室外機ファン動力＋圧縮機動力）の特性を考慮し、最適値となるように設定することが望ましい。

このように、上述したヒートポンプ装置ＨＰの暖房サイクル時において、室外熱交換器１２に設けられた室外機ファン１２ａの回転速度（Ｒ）は、外気温度（ＴＯ）が外気温度設定値（ｔｓ）以下の場合に選択される外気温度（ＴＯ）／室外熱交温度（ＴＲ）の温度差一定制御と、外気温度（ＴＯ）が外気温度設定値（ｔｓ）より高い場合に選択される蒸発圧力一定制御（低圧一定制御）とにより可変制御される。

この結果、外気温度（ＴＯ）が外気温度設定値（ｔｓ）より低い運転状況下では、温度差一定制御を実施することで適切な室外機熱交換器の蒸発性能を確保するとともに、低外気温時は室外機ファン１２ａの回転速度を下げ、室外機ファン１２ａの運転騒音を静音化する。すなわち、外気温度（ＴＯ）が低く、外気温度（ＴＯ）と室外熱交温度（ＴＲ）との温度差（ΔＴ）が小さく室外熱交換器１２のファン速度の上昇による蒸発性能の改善が見込めない運転状況下では、外気温度（ＴＯ）と室外熱交温度（ＴＲ）との温度差（ΔＴ）が第１の設定温度差（ｔ１）より小さい場合に室外機ファン１２ａの回転速度を下げ、温度差（ΔＴ）が第１の設定温度差（ｔ１）より大きな値に設定された第２の設定温度差（ｔ２）よりも大きい場合に室外機ファン１２ａの回転速度を上げることにより、蒸発性能を適切に確保しながら室外機ファン１２ａの回転速度を最小限に抑えて静音化を優先した制御を行うものである。

そして、上述した外気温度（ＴＯ）／室外熱交温度（ＴＲ）の温度差一定制御においては、外気温度（ＴＯ）が外気温度設定値（ｔｓ）より高い運転条件下になると、外気温度と室外熱交温度の差が大きくなるため、逆に室外機ファン１２ａの回転速度が上昇して運転騒音を増すことになる。このため、このような過剰な蒸発能力が見込める運転条件下では、外気温度（ＴＯ）／室外熱交温度（ＴＲ）の温度差一定制御から蒸発圧力一定制御（低圧一定制御）に切り替えることにより、低圧（ＬＰ）を所定範囲内（ＬＰ１≦ＬＰ≦ＬＰ２）とする目標蒸気圧力制御を実施して室外機ファン１２ａの回転速度を下げ、室外機ファン１２ａの運転騒音を静音化する。

また、上述した外気温度設定値（ｔｓ）については、外気温度（ＴＯ）が設定値付近となる場合に頻繁な制御方式の切替が行われることを防止するため、たとえば図６に示すようなヒステリシスを設けることが望ましい。すなわち、外気温度（ＴＯ）が外気温度設定値ｔｓ１まで低下した場合に温度差一定制御を選択し，外気温度（ＴＯ）が外気温度設定値ｔｓ２まで上昇した場合に蒸発圧力一定制御を選択するように、切替温度に温度差を設けることが望ましい。

このように、上述した本発明によれば、暖房運転時の外気温度（ＴＯ）に応じて、外気温度（ＴＯ）／室外熱交温度（ＴＲ）の温度差一定制御または蒸発圧力一定制御からいずれか一方を選択して室外機ファン１２ａの回転速度を可変制御するようにしたので、室外熱交換器１２に蒸発性能を見込めない状況もしくは過剰に見込める状況にあるとき、無用に室外機ファン１２ａの回転速度を上げる運転を防止できるようになる。従って、上述したヒートポンプ装置ＨＰにおいては、暖房運転時の外気温度（ＴＯ）に係わらず、室外機ファン１２ａの低騒音化（静音化）が可能になる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、たとえば上述した実施形態のヒートポンプ式給湯・空調装置に限定されることはなく、ヒートポンプ式空調装置等の他のヒートポンプ装置にも適用可能であるなど、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

１０ 冷却系等
１１ 圧縮機
１２ 室外熱交換器
１２ａ 室外機ファン
１３ 室内熱交換器（水熱交換器）
１４ 冷媒回路
１５ 四方弁
１６ 冷房用電子膨張弁
１７ 暖房用電子膨張弁
１８ レシーバ
３０ 水系統
３１ ポンプ
３２ 温水循環流路
３３ 三方弁
３４ 第１電磁切替弁
３５ 第２電磁切替弁
３６ ラジエター
３７ 温水タンク
３８ サニタリ水供給回路
３８ａ 熱交換器
３９ 電気ヒータ
ＨＰ ヒートポンプ装置

Claims (2)

1. 圧縮機により送出される冷媒が室外熱交換器及び室内熱交換器を備えた閉回路の冷媒回路を循環し、前記冷媒が気液の状態変化を繰り返すことで放熱または吸熱するヒートポンプ装置において、
   前記室外熱交換器に設けられた室外機ファンの回転速度は、暖房サイクル時の外気温度が所定の外気温度設定値以下の場合に選択される外気温度／室外熱交温度の温度差一定制御と、暖房サイクル時の外気温度が前記外気温度設定値より高い場合に選択される蒸発圧力一定制御とにより可変制御されることを特徴とするヒートポンプ装置。
2. 前記温度差一定制御は、外気温度（ＴＯ）と室外熱交温度（ＴＲ）との温度差（ΔＴ）が第１の設定温度差（ｔ１）より小さい場合に前記室外機ファンの回転速度を下げ、前記温度差（ΔＴ）が前記第１の設定温度差（ｔ１）より大きい第２の設定温度差（ｔ２）より大きい場合に前記室外機ファンの回転速度を上げることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ装置。
   

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