JP2011007485A

JP2011007485A - 空気調和装置

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Publication number: JP2011007485A
Application number: JP2010122722A
Authority: JP
Inventors: Junichi Shimoda; 順一下田; Hidehiko Kinoshita; 英彦木下
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2011-01-13
Anticipated expiration: 2030-05-28
Also published as: US20120060530A1; CN102449408A; CN102449408B; JP4711020B2; KR101347520B1; ES2672818T3; WO2010137344A1; AU2010253331A1; EP2436999A1; EP2436999B1; AU2010253331B2; EP2436999A4; KR20120016151A

Abstract

【課題】室外熱交換器の着霜による暖房能力の低下を抑制し、且つ騒音の増大を抑制することができる空気調和装置を提供する。
【解決手段】空気調和装置１では、制御部４の判定部４３が、室外温度Ｔｏと室外熱交換器温度Ｔｅとの差が増加したとき、室外熱交換器１３への着霜が増加したと判定し、室外ファン２３の回転数を下げる着霜時運転制御を実行する。このとき、室内熱交換器１５の温度の低下量に応じて圧縮機１１の運転周波数を上げる。制御部４には、圧縮機１１の運転周波数が段階的に変更されるための段階ごとの変更量が予め設定されており、制御部４は、室内熱交換器１５の温度が所定量低下するごとに、圧縮機１１の運転周波数が現段階より１つ上の段階となるための変更量だけ上昇させ、その変更量に応じて室外ファン２３の回転数を下げる。
【選択図】図３

Description

本発明は、空気調和装置に関する。

空気調和装置の暖房運転において、除霜運転の開始前、室外熱交換器の着霜による暖房能力の低下を抑制する制御が実行される。例えば、特許文献１（特開昭６２−６９０７０号公報）では、通風抵抗の増加による室外ファンの回転数低下を防止するため、制御部はファンモータへの入力電圧を高めて室外ファンの回転数を一定に保持し、冷媒の蒸発温度の低下を抑えている。この制御によって、室外熱交換器への着霜増大が抑えられ、暖房能力の低下が防止されている。

しかしながら、特許文献１に開示されている制御技術を採用したとき、室外ファンは通風抵抗に対抗して一定の回転数を維持するので、着霜していないときに比べて騒音が増大するのは明らかであり、ユーザーに不快感を与える可能性がある。

本発明の課題は、室外熱交換器の着霜による暖房能力の過度な低下を抑制し、且つ騒音の増大を抑制することができる空気調和装置を提供することにある。

第１発明に係る空気調和装置は、暖房運転時に圧縮機、室内熱交換器、減圧器、室外熱交換器の順で冷媒が循環する蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用した空気調和装置であって、室外ファンと制御部とを備えている。室外ファンは、室外熱交換器に送風する。制御部は、暖房運転時に室外熱交換器への着霜が増加したか否かを判定する判定部を有し、圧縮機の運転周波数および室外ファンの回転数を制御する。さらに、制御部は、判定部が室外熱交換器への着霜が増加したと判定したとき、室外ファンの回転数を下げ、それと同時に、或いは、その後所定の能力低下があったときに、圧縮機の運転周波数を上げる着霜時運転制御を実行する。さらに制御部は、着霜時運転制御を実行時、圧縮機の運転周波数の上昇量に応じて室外ファンの回転数を下げる。

この空気調和装置では、暖房運転時、室外熱交換器への着霜に起因する騒音が生じ易い状態でも、室外ファンの回転数の低下によって室外ファンの騒音が低下するので、空気調和装置全体としての騒音の増大が抑制される。また、暖房能力の低下は、圧縮機の運転周波数を上げることによって抑制される。なお、圧縮機の運転周波数の増加によって圧縮機の騒音は増大するが、室外ファンの騒音が低下するので、空気調和装置全体としての騒音の増大が抑制される。つまり、圧縮機の運転周波数の上昇量に応じて騒音が増大するが、その増大分が解消される程度に室外ファンの回転数が低減されるので、空気調和装置全体の騒音がほぼ一定に維持される。

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、室外温度を検出する第１温度センサと、室外熱交換器の温度を検出する第２温度センサとをさらに備えている。制御部は、第１温度センサの検出値と第２温度センサの検出値との差を監視し、その差が増加したとき室外熱交換器への着霜が増加したと判定する。

この空気調和装置では、暖房運転時、室外熱交換器が着霜していない状態では、冷媒の蒸発温度と室外温度との差がほぼ一定であるので、室外温度と室外熱交換器との温度差が拡大してきたときは、着霜によって蒸発温度が低下していると推定される。したがって、室外温度と室外熱交換器との温度差を監視することで、室外熱交換器への着霜増大が容易に判定される。

第３発明に係る空気調和装置は、第２発明に係る空気調和装置であって、室内熱交換器の温度を検出する第３温度センサをさらに備えている。制御部は、第３温度センサを介して室内熱交換器の温度を監視し、着霜時運転制御を実行時、室内熱交換器の温度の低下量に応じて圧縮機の運転周波数を上げる。

この空気調和装置では、暖房運転時、暖房能力の低下が凝縮温度の低下となって表れるので、室内熱交換器の温度の低下量に応じて圧縮機の運転周波数を上げることによって、暖房能力の低下が抑制される。

第４発明に係る空気調和装置は、第３発明に係る空気調和装置であって、制御部には、圧縮機の運転周波数が段階的に変更されるための段階ごとの変更量が予め設定されており、室内熱交換器の温度が所定量低下するごとに、圧縮機の運転周波数が現段階より１つ上の段階となるための変更量だけ上昇する。

この空気調和装置では、通常運転で圧縮機の運転周波数は負荷に応じて段階的に増減されるように運転周波数が複数の段階に設定されており、着霜時運転制御時にその段階が適用されるように設計されるので、制御設計が容易になる。

第５発明に係る空気調和装置は、第２発明に係る空気調和装置であって、圧力センサをさらに備えている。圧力センサは、圧縮機の吐出側に位置し高圧側圧力を検出する。制御部は、圧力センサを介して高圧側圧力を監視し、着霜時運転制御を実行時、高圧側圧力の低下量に応じて圧縮機の運転周波数を上げる。

この空気調和装置では、暖房運転時、暖房能力の低下が高圧側圧力の低下となってあらわるので、高圧側圧力の低下量に応じて圧縮機の運転周波数を上げることによって、暖房能力の低下が抑制される。

第６発明に係る空気調和装置は、第５発明に係る空気調和装置であって、制御部には、圧縮機の運転周波数が段階的に変更されるための段階ごとの変更量が予め設定されている。圧縮機の運転周波数は、高圧側圧力が所定量低下するごとに、現段階より１つ上の段階となるための変更量だけ上昇する。

第７発明に係る空気調和装置は、暖房運転時に圧縮機、室内熱交換器、減圧器、室外熱交換器の順で冷媒が循環する蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用した空気調和装置であって、室外ファンと、制御部と、第１温度センサと、第２温度センサと、第３温度センサとを備えている。室外ファンは、室外熱交換器に送風する。制御部は、暖房運転時に室外熱交換器への着霜が増加したか否かを判定する判定部を有し、圧縮機の運転周波数および室外ファンの回転数を制御する。第１温度センサは、室外温度を検出する。第２温度センサは、室外熱交換器の温度を検出する。第３温度センサは、室内熱交換器の温度を検出する。また、制御部は、第１温度センサの検出値と第２温度センサの検出値との差を監視し、その差が増加したとき室外熱交換器への着霜が増加したと判定し、室外ファンの回転数を下げ、それと同時に、或いは、その後所定の能力低下があったときに、圧縮機の運転周波数を上げる着霜時運転制御を実行する。さらに、制御部は、第３温度センサを介して室内熱交換器の温度を監視し、着霜時運転制御を実行時、室内熱交換器の温度の低下量に応じて圧縮機の運転周波数を上げる。

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、制御部には、圧縮機の運転周波数が段階的に変更されるための段階ごとの変更量が予め設定されており、室内熱交換器の温度が所定量低下するごとに、圧縮機の運転周波数が現段階より１つ上の段階となるための変更量だけ上昇する。

第９発明に係る空気調和装置は、暖房運転時に圧縮機、室内熱交換器、減圧器、室外熱交換器の順で冷媒が循環する蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用した空気調和装置であって、室外ファンと、制御部と、第１温度センサと、第２温度センサと、圧力センサとを備えている。室外ファンは、室外熱交換器に送風する。制御部は、暖房運転時に室外熱交換器への着霜が増加したか否かを判定する判定部を有し、圧縮機の運転周波数および室外ファンの回転数を制御する。第１温度センサは、室外温度を検出する。第２温度センサは、室外熱交換器の温度を検出する。圧力センサは、圧縮機の吐出側に位置し高圧側圧力を検出する。また、制御部は、第１温度センサの検出値と第２温度センサの検出値との差を監視し、その差が増加したとき室外熱交換器への着霜が増加したと判定し、室外ファンの回転数を下げ、それと同時に、或いは、その後所定の能力低下があったときに、圧縮機の運転周波数を上げる着霜時運転制御を実行する。さらに、制御部は、圧力センサを介して高圧側圧力を監視し、着霜時運転制御を実行時、高圧側圧力の低下量に応じて圧縮機の運転周波数を上げる。

第１０発明に係る空気調和装置は、第９発明に係る空気調和装置であって、制御部には、圧縮機の運転周波数が段階的に変更されるための段階ごとの変更量が予め設定されている。圧縮機の運転周波数は、高圧側圧力が所定量低下するごとに、現段階より１つ上の段階となるための変更量だけ上昇する。

第１１発明に係る空気調和装置は、第１発明から第１０発明のいずれか１つに係る空気調和装置であって、制御部が、圧縮機起動後の経過時間を計時し、着霜時運転制御を実行中にその経過時間が所定時間に到達し、冷媒の蒸発温度が所定温度に達したとき、室外熱交換器の着霜を解消するための除霜運転制御を実行する。

この空気調和装置では、着霜時運転制御が除霜運転開始直前まで実行されるので、ユーザーに暖房不足を感じさせ難い。

第１発明に係る空気調和装置では、暖房運転時、室外熱交換器への着霜に起因する騒音が生じ易い状態でも、室外ファンの騒音が低下するので、空気調和装置全体としての騒音の増大が抑制される。また、着霜による暖房能力の低下が、圧縮機の運転周波数を上げることによって抑制される。つまり、圧縮機の運転周波数の上昇量に応じて騒音が増大するが、その増大分が解消される程度に室外ファンの回転数が低減されるので、空気調和装置全体の騒音がほぼ一定に維持される。

第２発明に係る空気調和装置では、室外温度と室外熱交換器との温度差を監視することで、室外熱交換器への着霜増大が容易に判定される。

第３発明に係る空気調和装置では、暖房運転時、暖房能力の低下が凝縮温度の低下となって表れるので、室内熱交換器の温度の低下量に応じて圧縮機の運転周波数を上げることによって、暖房能力の低下が抑制される。

第４発明に係る空気調和装置では、通常運転で圧縮機の運転周波数は負荷に応じて段階的に増減されるように運転周波数が複数の段階に設定されており、着霜時運転制御時にその段階が適用されるように設計されるので、制御設計が容易になる。

第５発明に係る空気調和装置では、暖房運転時、暖房能力の低下が高圧側圧力の低下となってあらわるので、高圧側圧力の低下量に応じて圧縮機の運転周波数を上げることによって、暖房能力の低下が抑制される。

第６発明に係る空気調和装置では、通常運転で圧縮機の運転周波数は負荷に応じて段階的に増減されるように運転周波数が複数の段階に設定されており、着霜時運転制御時にその段階が適用されるように設計されるので、制御設計が容易になる。

第７発明に係る空気調和装置では、暖房運転時、暖房能力の低下が凝縮温度の低下となって表れるので、室内熱交換器の温度の低下量に応じて圧縮機の運転周波数を上げることによって、暖房能力の低下が抑制される。

第８発明に係る空気調和装置では、通常運転で圧縮機の運転周波数は負荷に応じて段階的に増減されるように運転周波数が複数の段階に設定されており、着霜時運転制御時にその段階が適用されるように設計されるので、制御設計が容易になる。

第９発明に係る空気調和装置では、暖房運転時、暖房能力の低下が高圧側圧力の低下となってあらわるので、高圧側圧力の低下量に応じて圧縮機の運転周波数を上げることによって、暖房能力の低下が抑制される。

第１０発明に係る空気調和装置では、通常運転で圧縮機の運転周波数は負荷に応じて段階的に増減されるように運転周波数が複数の段階に設定されており、着霜時運転制御時にその段階が適用されるように設計されるので、制御設計が容易になる。

第１１発明に係る空気調和装置では、着霜時運転制御が除霜運転開始直前まで実行されるので、ユーザーに暖房不足を感じさせ難い。

本発明の第１実施形態に係る空気調和装置の構成図。着霜時に通常制御した場合の、室外ファン入力と、室外ファン回転数と、室外ファン送風音との関係を表したグラフ。暖房運転制御開始から除霜運転制御までの動作フローチャート。暖房運転開始後の経過時間と室内熱交換器温度と圧縮機の運転周波数との関係を示すグラフ。本発明の第１変形例に係る空気調和装置の暖房運転制御開始から除霜運転制御までの動作フローチャート。本発明の第２変形例に係る空気調和装置の暖房運転制御開始から除霜運転制御までの動作フローチャート。第２実施形態に係る空気調和装置において、暖房運転開始後の経過時間と室内熱交換器温度と圧縮機の運転周波数との関係を示すグラフ。第２実施形態の変形例に係る空気調和装置において、暖房運転開始後の経過時間と高圧側圧力と圧縮機の運転周波数との関係を示すグラフ。

以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

〔第１実施形態〕
＜空気調和装置の構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る空気調和装置の構成図である。図１において、空気調和装置１は、室外ユニット２と室内ユニット３とを備えている。なお、室内ユニット３は複数台であってもよい。

この空気調和装置１は、冷媒が充填された冷媒回路１０を備えている。冷媒回路１０は、室外ユニット２に収容された室外側回路と、室内ユニット３に収容された室内側回路とを備えている。室外側回路と室内側回路とは、ガス側連絡配管１７ａ及び液側連絡配管１７ｂによって接続されている。

＜室外ユニットの構成＞
室外ユニット２における室外側回路には、圧縮機１１、四路切換弁１２、室外熱交換器１３、及び膨張弁１４が接続されている。室外側回路の一端には、液側連絡配管１７ｂが接続される液側閉鎖弁１９が設けられている。室外側回路の他端には、ガス側連絡配管１７ａが接続されるガス側閉鎖弁１８が設けられている。

圧縮機１１の吐出側は、四路切換弁１２の第１ポートＰ１に接続されている。圧縮機１１の吸入側は、アキュムレータ２０を挟んで四路切換弁１２の第３ポートＰ３に接続されている。アキュムレータ２０は、液冷媒とガス冷媒とを分離する。

室外熱交換器１３は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。この室外熱交換器１３の近傍には、室外空気を送るための室外ファン２３が設けられている。室外熱交換器１３の一端側は、四路切換弁１２の第４ポートＰ４に接続されている。室外熱交換器１３の他端側は、減圧手段である膨張弁１４に接続されている。

膨張弁１４は、開度可変の電子膨張弁であり、液側閉鎖弁１９に接続されている。また、四路切換弁１２の第２ポートＰ２はガス側閉鎖弁１８に接続されている。

四路切換弁１２は、第１ポートＰ１と第４ポートＰ４が互いに連通して第２ポートＰ２と第３ポートＰ３が互いに連通する第１状態（図１の実線で示す状態）と、第１ポートＰ１と第２ポートＰ２が互いに連通して第３ポートＰ３と第４ポートＰ４が互いに連通する第２状態（図１の点線で示す状態）とが切り換え可能となっている。

＜室内ユニットの構成＞
室内側回路には、室内熱交換器１５が設けられている。室内熱交換器１５は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。この室内熱交換器１５の近傍には、室内熱交換器１５に室内空気を送るための室内ファン３３が設けられている。

＜各種センサ＞
空気調和装置１には、サーミスタから成る室外温度センサ１０１、室外熱交換器温度センサ１０２、及び室内熱交換器温度センサ１０３が設けられている。室外温度センサ１０１は、室外ユニット２の周囲温度を検知する。室外熱交換器温度センサ１０２は、室外熱交換器１３に取付けられ、室外熱交換器１３の所定領域を流れる冷媒の温度を検知する。そして、これらの温度センサの測定値に基づき、制御部４が空気調和装置１を運転制御する。

＜空気調和装置の動作＞
空気調和装置機１では、四路切換弁１２によって、冷房運転および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）
冷房運転では、四路切換弁１２が第１状態（図１の実線）に設定される。この状態で圧縮機１１を運転すると、冷媒回路１０では室外熱交換器１３が凝縮器となり、室内熱交換器１５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１１から吐出された高圧の冷媒は、室外熱交換器１３で室外空気と熱交換して凝縮する。室外熱交換器１３を通過した冷媒は、膨張弁１４を通過する際に減圧され、その後に室内熱交換器１５で室内空気と熱交換して蒸発する。室内熱交換器１５を通過した冷媒は、圧縮機１１へ吸入されて圧縮される。

（暖房運転）
暖房運転では、四路切換弁１２が第２状態（図１の点線）に設定される。そして、この状態で圧縮機１１を運転すると、冷媒回路１０では、室外熱交換器１３が蒸発器となり、室内熱交換器１５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１１から吐出された高圧の冷媒は、室内熱交換器１５で室内空気と熱交換して凝縮する。凝縮した冷媒は、膨張弁１４を通過する際に減圧された後、室外熱交換器１３で室外空気と熱交換して蒸発する。室外熱交換器１３を通過した冷媒は、圧縮機１１へ吸入されて圧縮される。

＜室外ファン＞
室外ファン２３は、モータ２３ａを有している。モータ２３ａは、高寿命のＤＣブラシレスモータであり、電源入力１サイクル中のオン時間比率（ＤＵＴＹ比）を制御（ＤＵＴＹ制御）することによって回転数を変更することができる。例えば、室外熱交換器１３の着霜によって通風抵抗が増加すると、室外ファン２３の回転数が低下するが、ＤＵＴＹ比を増加させていくと、室外ファン２３のモータ２３ａへ供給される入力が増加するので、室外ファン２３の回転数が増加する。

通常制御では、室外ファン２３の回転数を一定に保つために入力を増減しており、回転数の増減に対して、室外ファン入力を増減して一定回転数を維持しようとする。図２は、「着霜時に通常制御した場合の、室外ファン入力と、室外ファン回転数と、室外ファン送風音との関係」を表したグラフであり、横軸は暖房運転開始後の経過時間を示し、縦軸は下から順に、室外ファン入力、室外ファン回転数、室外ファン送風音を示す。暖房運転が開始されてから所定時間ＴＤが過ぎるころには、室外熱交換器１３の着霜が始まり、通風抵抗が増加し始める。通常制御ならば、通風抵抗で回転数が落ちないように、室外ファン入力を増加させて室外ファン２３の回転数を一定に維持しようとする。このため、送風音が急激に増大する。

＜暖房運転制御開始から除霜運転制御開始までの動作フロー＞
図３は、暖房運転制御開始から除霜運転制御までの動作フローチャートである。暖房運転が開始されると、制御部４は、ステップＳ１で暖房運転開始後の経過時間ＴＤの計時を開始し、ステップＳ２へ進む。制御部４は、ステップＳ２で圧縮機１１が目標回転数に達するまでの一定時間（ＴＤ０）待機した後、ステップＳ３に進み変数Ｘをａに設定する。変数Ｘは、室外温度Ｔｏと室外熱交換器温度Ｔｅとの差に所定量を加えた値が入力されるが、室外熱交換器１３が着霜していないときは室外温度Ｔｏと室外熱交換器温度Ｔｅとの差は一定であるので、それより僅かに高い温度ａが初期値として設定される。

制御部４は、ステップＳ４で室外温度センサ１０１を介して室外温度Ｔｏを検出し、ステップＳ５へ進む。制御部４は、ステップＳ５で室外熱交換器温度センサ１０２を介して室外熱交換器温度Ｔｅを検出し、ステップＳ６へ進む。制御部４は、ステップＳ６で室外温度Ｔｏと室外熱交換器温度Ｔｅとの差がＸ以上になったか否かを判定する。

制御部４は、ステップＳ６でｙｅｓと判定したときステップＳ７へ進み、ｎｏと判定したときはステップＳ４へ戻る。室外熱交換器１３が着霜していないときは、Ｘ＝ａのままであるので、ステップＳ１〜ステップＳ６までの、いわゆる通常の暖房運転制御が継続される。

制御部４は、ステップＳ７で変数ＸをステップＳ６で求めたＴｏ−Ｔｅに所定量ｓを加えた値（Ｔｏ−Ｔｅ＋ｓ）へ設定し、ステップＳ８へ進む。室外温度Ｔｏと室外熱交換器温度Ｔｅとの差がａを上回っているときは、冷媒の蒸発温度が下がっているので、室外熱交換器１３への着霜が生じていると判断される。以後、制御部４は室外温度Ｔｏと室外熱交換器温度Ｔｅとの差が所定量ｓずつ低下するごとに変数Ｘを設定し直す。

制御部４は、ステップＳ８で暖房運転開始後の経過時間ＴＤが所定時間ＴＤ１に到達したか否かを判定し、ｙｅｓと判定したときはステップＳ９へ進み、ｎｏと判定したときはステップＳ４に戻る。制御部４がＴＤ＞ＴＤ１を判定する理由は、一定の運転効率を確保するためである。なお、正味暖房運転時間と除霜運転時間との合計を総暖房運転時間としたとき、運転効率は、正味暖房運転時間と総暖房運転時間との比である。

制御部４は、ステップＳ９で圧縮機１１の運転周波数を所定量上昇させる。制御部４がステップＳ９を実行する目的は、運転効率を確保するための所定時間ＴＤ１が経過してから除霜運転制御に切り替えるまでの間、暖房能力の低下を抑えることである。制御部４には、圧縮機１１の運転周波数が段階的に変更されるように、段階ごとの変更量が予め設定されており、制御部４が圧縮機１１の運転周波数を上昇させるとき、運転周波数が現在の段階より１つ上の段階になるための変更量だけ上昇させる。

制御部４は、ステップＳ１０で室外ファン２３の回転数を所定量降下させる。制御部４がステップＳ１０を実行する目的は、圧縮機１１の運転周波数が上昇することによって増大した騒音を、室外ファン２３の回転音を低減することによって相殺することである。したがって、圧縮機１１の運転周波数が増えて騒音が大きくなるが、室外ファン２３の回転数が減って騒音が小さくなるので、空気調和装置１の騒音はほぼ一定に保たれる。

制御部４は、ステップＳ１１で外熱交換器温度Ｔｅが所定の算出値以下になったか否かを判定し、ｙｅｓと判定したときはステップＳ１２へ進み除霜運転制御を開始し、ｎｏと判定したときはステップＳ４に戻る。所定の算出値とは、室外温度Ｔｏに基づいて算出された値（αＴｏ−β＋γ）であり、単に室外温度Ｔｏが低いときに室外熱交換器１３への着霜が生じるのではなく、湿度等の他の要因が考慮された算出値である。

（圧縮機の運転周波数の上昇と室内熱交換器温度との関係）
図３のステップＳ４〜ステップＳ１０に示すように、制御部４は室外温度Ｔｏと室外熱交換器温度Ｔｅとの差が所定量ｓを超えるごとに圧縮機１１の運転周波数を上げ、室外ファン２３の回転数を下げている。図４は、暖房運転開始後の経過時間と室内熱交換器温度と圧縮機の運転周波数との関係を示すグラフである。なお、図４には、室外ファン２３の回転数の降下の様子を点線で示しているが、あくまでも概念を表示しており、図４右側の周波数数値とは一致していない。

図４において、暖房運転開始後、所定時間ＴＤ１が経過したとき、室内熱交換器温度Ｔｉの低下が既に始まっている。これは、室外熱交換器１３への着霜量が増加し、冷媒の蒸発温度が低下しているからである。制御部４が圧縮機１１の運転周波数を一段階上のレベルまで上げることによって、冷媒の凝縮温度が上昇するので室内熱交換器温度Ｔｉの上昇として表れる。仮に、制御部４が圧縮機１１の運転周波数を上げなければ、室内熱交換器温度Ｔｉは図２の二点鎖線で示された勾配に沿って低下するので、暖房能力も低下する。

制御部４は、圧縮機１１の運転周波数の上昇による騒音の増大分を相殺するため、室外ファン２３の回転数を一段階下のレベルまで下げる。このような動作が、除霜運転制御が開始されるまで繰り返される。なお、説明の便宜上、暖房運転開始後、所定時間ＴＤ１が経過してから除霜運転制御が開始されるまでの制御を着霜時運転制御とよぶ。

＜特徴＞
（１）
空気調和装置１では、制御部４の判定部４３は、室外温度Ｔｏと室外熱交換器温度Ｔｅとの差が増加したとき、室外熱交換器１３への着霜が増加したと判定し、室内熱交換器１５の温度の低下量に応じて圧縮機１１の運転周波数を上げるとともに室外ファン２３の回転数を下げる着霜時運転制御を実行する。制御部４には、圧縮機１１の運転周波数が段階的に変更されるための段階ごとの変更量が予め設定されており、制御部４は、室内熱交換器１５の温度が所定量低下するごとに、圧縮機１１の運転周波数が現段階より１つ上の段階となるための変更量だけ上昇させ、その変更量に応じて室外ファン２３の回転数を下げる。その結果、暖房運転時、室外熱交換器への着霜による暖房能力の低下が抑制される。また、圧縮機１１の運転周波数の増加によって圧縮機１１の騒音は増大するが、室外ファン２３の回転数の低下によって室外ファン２３の騒音が低下するので、空気調和装置１全体としての騒音の増大が抑制される。

（２）
空気調和装置１では、制御部４が、圧縮機１１起動後の経過時間ＴＤを計時し、着霜時運転制御を実行中にその経過時間ＴＤが所定時間ＴＤ１に到達し、冷媒の蒸発温度、即ち室外熱交換器温度Ｔｅが所定温度以下になったとき、室外熱交換器１３の着霜を解消するための除霜運転制御を実行する。その結果、着霜時運転制御が除霜運転開始直前まで実行されるので、ユーザーに暖房不足を感じさせ難い。

＜第１変形例＞
上記実施形態では、制御部４は、着霜時運転制御時、室外温度Ｔｏと室外熱交換器温度Ｔｅとの差を監視しながら、圧縮機１１および室外ファン２３を制御しているが、他の方法として、室内熱交換器温度Ｔｉを監視しながら圧縮機１１および室外ファン２３を制御してもよい。

図５は、本発明の第１変形例に係る空気調和装置の暖房運転制御開始から除霜運転制御までの動作フローチャートである。図５において、制御部４は、ステップＳ３１で暖房運転開始後の経過時間ＴＤの計時を開始し、ステップＳ３２へ進む。制御部４は、ステップＳ３２で圧縮機１１が目標回転数に達するまでの一定時間（ＴＤ０）待機した後、ステップＳ３３に進み変数Ｙをｂに設定する。変数Ｙは、室内熱交換器温度Ｔｉに所定量ｔを加えた値が入力されるが、室外熱交換器１３が着霜していないときは室内熱交換器温度Ｔｉ一定であるので、初期値として冷媒の凝縮温度より僅かに低い温度ｂが設定される。

制御部４は、ステップＳ３４で室内熱交換器温度センサ１０３を介して室内熱交換器温度Ｔｉを検出し、ステップＳ３５へ進む。制御部４は、ステップＳ３５で室内熱交換器温度ＴｉがＹ以下になったか否かを判定する。

制御部４は、ステップＳ３５でｙｅｓと判定したときステップＳ３６へ進み、ｎｏと判定したときはステップＳ３４へ戻る。室外熱交換器１３が着霜していないときは、Ｙ＝ｂのままであるので、ステップＳ３１〜ステップＳ３５までの、いわゆる通常の暖房運転制御が継続される。

制御部４は、ステップＳ３６で変数Ｙを室内熱交換器温度Ｔｉに所定量ｔを加えた値（Ｔｉ＋ｔ）へ設定し、ステップＳ３７へ進む。室内熱交換器温度Ｔｉがｂ以下になったときは、室外熱交換器１３への着霜が増大した影響で凝縮温度が低下していると判断される。以後、制御部４は室内熱交換器温度Ｔｉが所定量ｔ低下するごとに変数Ｙを設定し直す。

制御部４は、ステップＳ３７で暖房運転開始後の経過時間ＴＤが所定時間ＴＤ１に到達したか否かを判定し、ｙｅｓと判定したときはステップＳ３８へ進み、ｎｏと判定したときはステップＳ３４に戻る。

制御部４は、ステップＳ３８で圧縮機１１の運転周波数を所定量上昇させ、ステップＳ３９で室外ファン２３の回転数を所定量降下させる。制御部４は、ステップＳ４０で室外温度センサ１０１を介して室外温度Ｔｏを検出し、ステップＳ４１で室外熱交換器温度センサ１０２を介して室外熱交換器温度Ｔｅを検出する。

制御部４は、ステップＳ４２で室外熱交換器温度Ｔｅが算出値（αＴｏ−β＋γ）以下になったか否かを判定し、ｙｅｓと判定したときは除霜運転制御を開始し、ｎｏと判定したときはステップＳ３４に戻る。

以上のように、制御部４は、室内熱交換器温度Ｔｉを監視しながら圧縮機１１および室外ファン２３を制御することができ、上記実施形態と同等の効果を奏することができる。

＜第２変形例＞
第１変形例では、制御部４は、室内熱交換器温度Ｔｉを監視しながら、圧縮機１１および室外ファン２３を制御しているが、室内熱交換器温度Ｔｉの代わりに高圧側圧力Ｐｈを監視しながら圧縮機１１および室外ファン２３を制御してもよい。

図６は、本発明の第２変形例に係る空気調和装置の暖房運転制御開始から除霜運転制御までの動作フローチャートである。図６において、制御部４は、ステップＳ５１で暖房運転開始後の経過時間ＴＤの計時を開始し、ステップＳ５２へ進む。制御部４は、ステップＳ５２で圧縮機１１が目標回転数に達するまでの一定時間（ＴＤ０）待機した後、ステップＳ５３に進み変数Ｚをｃに設定する。変数Ｚは、高圧側圧力Ｐｈに所定量ｐを加えた値が入力されるが、室外熱交換器１３が着霜していないときは高圧側圧力Ｐｈは一定であるので、初期値として冷媒の凝縮圧力より僅かに低い圧力ｃが設定される。

制御部４は、ステップＳ５４で吐出側圧力センサ１１１を介して高圧側圧力Ｐｈを検出し、ステップＳ５５へ進む。制御部４は、ステップＳ５５で高圧側圧力ＰｈがＺ以下であるか否かを判定する。

制御部４は、ステップＳ５５でｙｅｓと判定したときステップＳ５６へ進み、ｎｏと判定したときはステップＳ５４へ戻る。室外熱交換器１３が着霜していないときは、Ｚ＝ｃのままであるので、ステップＳ５１〜ステップＳ５５までの、いわゆる通常の暖房運転制御が継続される。

制御部４は、ステップＳ５６で変数Ｚを高圧側圧力Ｐｈに所定量ｐを加えた値（Ｐｈ＋ｐ）へ設定し、ステップＳ５７へ進む。高圧側圧力Ｐｈがｃ以下になったときは、室外熱交換器１３への着霜が増大した影響で凝縮圧力が低下していると判断される。以後、制御部４は高圧側圧力Ｐｈが所定量ｐ低下するごとに変数Ｚを設定し直す。

制御部４は、ステップＳ５７で暖房運転開始後の経過時間ＴＤが所定時間ＴＤ１に到達したか否かを判定し、ｙｅｓと判定したときはステップＳ５８へ進み、ｎｏと判定したときはステップＳ５４に戻る。

制御部４は、ステップＳ５８で圧縮機１１の運転周波数を所定量上昇させ、ステップＳ５９で室外ファン２３の回転数を所定量降下させる。制御部４は、ステップＳ６０で室外温度センサ１０１を介して室外温度Ｔｏを検出し、ステップＳ６１で室外熱交換器温度センサ１０２を介して室外熱交換器温度Ｔｅを検出する。

制御部４は、ステップＳ６２で室外熱交換器温度Ｔｅが算出値（αＴｏ−β＋γ）以下になったか否かを判定し、ｙｅｓと判定したときは除霜運転制御を開始し、ｎｏと判定したときはステップＳ５４に戻る。

以上のように、制御部４は、高圧側圧力Ｐｈを監視しながら圧縮機１１および室外ファン２３を制御することができ、上記実施形態および第１変形例と同等の効果を奏することができる。

〔第２実施形態〕
上記実施形態、第１変形例および第２変形例では、圧縮機１１の運転周波数を上げてから、室外ファン２３の回転数を下げているが、それに限定されることなく、室外ファン２３の回転数を下げてから、圧縮機１１の運転周波数を下げてもよい。つまり、室外ファン２３の回転数を下げることによって騒音が低下し、その低下分だけ騒音に余裕代が生じる。その後、例えば、室外温度Ｔｏと室外熱交換器温度Ｔｅとの差、或は、室内熱交換器温度Ｔｉ、或は、高圧側圧力Ｐｈを監視しながら、騒音を上げても構わない余裕代だけ圧縮機１１の運転周波数を上げる。このように制御することで、空気調和装置１全体として、騒音が一定に維持される。以下、図７，図８を参照しながら説明する。

図７は、第２実施形態に係る空気調和装置において、暖房運転開始後の経過時間と室内熱交換器温度と圧縮機の運転周波数との関係を示すグラフである。図７において、室外熱交換器１３への着霜が生じていると判断され、暖房運転開始後の経過時間ＴＤが所定時間ＴＤ１に到達したとき、室外ファン２３が所定の回転数まで下げられる。

これによって、室外ファン２３に起因する騒音が低下し、その低下分だけ騒音に余裕代が生じる。その後、室内熱交換器温度Ｔｉを監視しながら、室内熱交換器温度ＴｉがΔＴ低下したとき、騒音を上げても構わない余裕代の範囲内におさまるように圧縮機１１の運転周波数を上げ、室内熱交換器温度Ｔｉをほぼ一定の値に維持する。なお、ΔＴｉは３Ｋが好ましい。

また、制御部４には、圧縮機１１の運転周波数が段階的に変更されるように、段階ごとの変更量が予め設定されており、制御部４が圧縮機１１の運転周波数を上昇させるとき、運転周波数が現在の段階より１つ上の段階になるための変更量だけ上昇させる。

＜変形例＞
また、図８は、第２実施形態の変形例に係る空気調和装置において、暖房運転開始後の経過時間と高圧側圧力と圧縮機の運転周波数との関係を示すグラフである。図８において、室外熱交換器１３への着霜が生じていると判断され、暖房運転開始後の経過時間ＴＤが所定時間ＴＤ１に到達したとき、室外ファン２３が所定の回転数まで下げられる。

これによって室外ファン２３に起因する騒音が低下し、その低下分だけ騒音に余裕代が生じる。その後、高圧側圧力Ｐｈを監視しながら、高圧側圧力ＰｈがΔＰ低下したとき、騒音を上げても構わない余裕代の範囲内におさまるように、圧縮機１１の運転周波数を上げ、高圧側圧力Ｐｈをほぼ一定の値に維持する。なお、ΔＰは０．２ＭＰａが好ましい。

以上のように、第２実施形態、および第２実施形態の変形例では、空気調和装置１全体として、騒音が一定に維持されるだけでなく、暖房能力の過度な低下が抑制される。

以上のように、本発明によれば、通常なら着霜によって暖房能力が低下する期間、着霜時運転制御によって暖房能力の低下が抑制されるので、蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用した空気調和装置全般に有用である。

１空気調和装置
４制御部
１１圧縮機
１３室外熱交換器
１４膨張弁（減圧器）
１５室内熱交換器
２３室外ファン
４３判定部
１０１室外温度センサ（第１温度センサ）
１０２室外熱交換器温度センサ（第２温度センサ）
１０３室内熱交換器温度センサ（第３温度センサ）

特開昭６２−６９０７０号公報

Claims

暖房運転時に圧縮機（１１）、室内熱交換器（１５）、減圧器（１４）、室外熱交換器（１３）の順で冷媒が循環する蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用した空気調和装置であって、
前記室外熱交換器（１３）に送風する室外ファン（２３）と、
前記暖房運転時に前記室外熱交換器（１３）への着霜が増加したか否かを判定する判定部（４３）を有し、前記圧縮機（１１）の運転周波数および前記室外ファン（２３）の回転数を制御する制御部（４）と、
を備え、
前記制御部（４）は、前記判定部（４３）が前記室外熱交換器（１３）への着霜が増加したと判定したとき、前記室外ファン（２３）の回転数を下げ、それと同時に、或いは、その後所定の能力低下があったときに、前記圧縮機（１１）の運転周波数を上げる着霜時運転制御を実行する、
空気調和装置（１）。
前記制御部（４）は、前記着霜時運転制御を実行時、前記圧縮機（１１）の運転周波数の上昇量に応じて前記室外ファン（２３）の回転数を下げる、
請求項１に記載の空気調和装置（１）。
室外温度を検出する第１温度センサ（１０１）と、
前記室外熱交換器（１３）の温度を検出する第２温度センサ（１０２）と、
をさらに備え、
前記制御部（４）は、前記第１温度センサ（１０１）の検出値と前記第２温度センサ（１０２）の検出値との差を監視し、前記差が増加したとき前記室外熱交換器（１３）への着霜が増加したと判定する、
請求項１又は請求項２に記載の空気調和装置（１）。
前記室内熱交換器（１５）の温度を検出する第３温度センサ（１０３）をさらに備え、
前記制御部（４）は、前記第３温度センサ（１０３）を介して前記室内熱交換器（１５）の温度を監視し、前記着霜時運転制御を実行時、前記室内熱交換器（１５）の温度の低下量に応じて前記圧縮機（１１）の運転周波数を上げる、
請求項３に記載の空気調和装置（１）。
前記制御部（４）には、前記圧縮機（１１）の運転周波数が段階的に変更されるための段階ごとの変更量が予め設定されており、
前記室内熱交換器（１５）の温度が所定量低下するごとに、前記圧縮機（１１）の運転周波数が現段階より１つ上の段階となるための前記変更量だけ上昇する、
請求項４に記載の空気調和装置（１）。
前記圧縮機（１１）の吐出側に位置し高圧側圧力を検出する圧力センサ（１１１）をさらに備え、
前記制御部（４）は、前記圧力センサ（１１１）を介して前記高圧側圧力を監視し、前記着霜時運転制御を実行時、前記高圧側圧力の低下量に応じて前記圧縮機（１１）の運転周波数を上げる、
請求項３に記載の空気調和装置（１）。
前記制御部（４）には、前記圧縮機（１１）の運転周波数が段階的に変更されるための段階ごとの変更量が予め設定されており、
前記高圧側圧力が所定量低下するごとに、前記圧縮機（１１）の運転周波数が現段階より１つ上の段階となるための前記変更量だけ上昇する、
請求項６に記載の空気調和装置（１）。
前記制御部（４）は、前記圧縮機（１１）起動後の経過時間を計時し、前記着霜時運転制御を実行中に前記経過時間が所定時間に到達し、冷媒の蒸発温度が所定温度に達したとき、前記室外熱交換器（１３）の着霜を解消するための除霜運転制御を実行する、
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の空気調和装置（１）。