JP2016061456A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷房運転開始時、特に低外気温度時に、室外ファンの起動時回転数不足による圧縮機の吐出圧力の過昇を抑制できる空気調和装置を提供する。【解決手段】ＣＰＵは、冷房運転開始時の室外ファンの起動時のファンステップＳが６未満であるか否かを判断する。ファンステップＳが６未満でなければ、ＣＰＵは、現在のファンステップＳより１つ高いファンステップＳとし、このファンステップＳに対応する室外ファン回転数Ｒで室外ファンを駆動する。ファンステップＳが６未満であれば、ＣＰＵは、ファンステップＳを６とし、このファンステップＳに対応する室外ファン回転数Ｒで室外ファンを駆動する。ＣＰＵは、高圧Ｐｄが高圧閾値Ｐｕ未満となるまで、回転数上昇間隔時間ｔｕで、上記の制御を繰り返す。【選択図】図６

Description

本発明は、低外気温度で冷房運転を行うときに、圧縮機の吐出圧力の過昇を防止し安定して冷房運転が行える空気調和装置に関する。

空気調和装置として、冷房運転を行うときに、圧縮機の吐出圧力が所定の目標値となるように室外ファンの回転数を室外熱交換器に備えられた凝縮温度センサで検出した凝縮温度に応じて制御するものがある。具体的には、上述した吐出圧力の目標値に対応した目標凝縮温度より検出した凝縮温度が高い場合は室外ファンの回転数を上昇させ、目標凝縮温度より検出した凝縮温度が低い場合は室外ファンの回転数を低下させる。ところが、圧縮機の吐出圧力は凝縮温度よりも早く変化するので、空気調和装置で冷房運転を開始したとき、吐出圧力が上昇しているにも関わらず室外ファンの回転数が上昇せずに室外熱交換器での通風量が不足して凝縮圧力が上昇し、これに応じて圧縮機の吐出圧力が過昇して上限値を超える虞がある。

圧縮機の吐出圧力が上限値を超えないようにするために、吐出圧力が上限値より所定値低い（例えば、０．５Ｍｐａ低い）圧力を超えると圧縮機回転数を低下させ、それでも吐出圧力が上限値を超えた場合は圧縮機を停止する、といった高圧保護制御を行われる。しかし、高圧保護制御が行われると、圧縮機の回転数が要求される冷房能力に必要な回転数より低い回転数での駆動となる、もしくは、圧縮機が停止するため、安定した冷房運転が行えないという問題がある。

そこで、冷房運転の起動時に、外気温度に応じて室外ファンの起動時回転数を決定する空気調和装置が提案されている（例えば、特許文献１）。この空気調和装置は、圧縮機と凝縮器と減圧手段と蒸発器とが順次冷媒配管で接続される冷媒回路を有し、凝縮器用の室外ファンと、外気温度を検出する外気温度検出用サーミスタを有する。この空気調和装置では、冷房運転開始時に検出した外気温度が低いほど低い回転数で室外ファンを起動させており、空気調和装置の運転条件により変化しない外気温度を用いて室外ファンの起動時の回転数を決定しているので、凝縮温度の上昇遅れに起因した室外ファンの回転数不足による圧縮機の吐出圧力の過昇を抑制し、安定した冷房運転が行えるようにしている。

特開平４−４３２５１号公報

ところで、１台の室外機に複数台の室内機が接続される多室形空気調和装置では、全ての室内機で同時に冷房運転が開始される場合がある。このとき、各室内機の室内熱交換器が蒸発器として機能するので、冷媒回路における蒸発能力が大きくなって圧縮機の吸入圧力が上昇し、これに伴って圧縮機の吐出圧力も上昇する。

特許文献１に記載の空気調和装置では、前述したように、冷房運転開始時に外気温度に応じた起動時回転数で室外ファンを起動させるが、外気温度が低いほど起動時回転数は低い回転数とされている。従って、多室形空気調和装置で低外気温度時に全ての室内機で同時に冷房運転を開始する場合に外気温度に応じた低い起動時回転数で室外ファンを起動すると、大きな蒸発能力に起因して圧縮機の吐出圧力が上昇していることに加えて、外気温度に応じた室外ファンの起動時回転数では凝縮器として機能している室外熱交換器での通風量が不足して凝縮圧力が上昇するので、圧縮機の吐出圧力が過昇して上限値を超える虞があった。

本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、冷房運転開始時、特に低外気温度時に、室外ファンの起動時回転数不足による圧縮機の吐出圧力の過昇を抑制できる空気調和装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の空気調和装置は、圧縮機と四方弁と室外熱交換器と室外ファンを有する室外機と、室内熱交換器を有する複数の室内機と、室外機と複数の室内機が冷媒配管によって接続されてなる冷媒回路と、を有するものであって、圧縮機から吐出される冷媒の圧力である高圧を検出する高圧検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、高圧検出手段で検出した高圧や外気温度検出手段で検出した外気温度を入力するセンサ入力部と、室外ファンを駆動する室外ファン駆動部と、圧縮機の回転数を制御し室外ファン駆動部を介して室外ファンの回転数を制御する制御部と、を有する。制御部は、複数の室内機で冷房運転を行うとき、センサ入力部から取り込んだ外気温度に応じた起動時回転数で室外ファンを起動し、センサ入力部から取り込んだ高圧が高圧閾値以上であり、かつ、起動時回転数が閾回転数未満である場合は、室外ファンの回転数を閾回転数まで上昇させる。

上記のように構成した本発明の空気調和装置によれば、冷房運転の開始時にセンサ入力部から取り込んだ高圧が高圧閾値以上であるとき、室外ファンの回転数を外気温度に応じた起動時回転数から室外熱交換器での通風量が確保できる回転数まで上昇させることで凝縮圧力の上昇を抑制できるので、圧縮機の吐出圧力が過昇して上限値を超えてしまうことを防止できる。

本発明の実施形態における、冷房運転を行うときの空気調和装置の冷媒回路図である。 本発明の実施形態における、室外機制御部の構成を説明するブロック図である。 本発明の実施形態における、室外ファン回転数テーブルである。 本発明の実施形態における、起動時ファン回転数テーブルである。 本発明の実施形態における、冷房運転開始時の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における、回転数上昇制御時の処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施形態としては、１台の室外機に３台の室内機が並列に接続され、全ての室内機で同時に冷房運転あるいは暖房運転が行える空気調和装置を例に挙げて説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

図１に示すように、本実施形態における空気調和装置１は、屋外に設置される１台の室外機２と、屋内に設置され、室外機２に液管８およびガス管９で並列に接続された３台の室内機５ａ〜５ｃとを備えている。詳細には、液管８は、一端が室外機２の閉鎖弁２５に、他端が分岐して室内機５ａ〜５ｃの各液管接続部５３ａ〜５３ｃに、それぞれ接続されている。また、ガス管９は、一端が室外機２の閉鎖弁２６に、他端が分岐して室内機５ａ〜５ｃの各ガス管接続部５４ａ〜５４ｃに、それぞれ接続されている。以上により、空気調和装置１の冷媒回路１００が構成されている。

まずは、室外機２について説明する。室外機２は、圧縮機２１と、第１四方弁２２ａと、第２四方弁２２ｂと、第１室外熱交換器２３ａと、第２室外熱交換器２３ｂと、第１室外膨張弁２４ａと、第２室外膨張弁２４ｂと、液管８の一端が接続された閉鎖弁２５と、ガス管９の一端が接続された閉鎖弁２６と、室外ファン２７とを備えている。そして、室外ファン２７を除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１００の一部をなす室外機冷媒回路２０を構成している。

圧縮機２１は、インバータにより回転数が制御される図示しないモータによって駆動されることで、運転容量を可変できる能力可変型圧縮機である。圧縮機２１の冷媒吐出側には吐出管４１の一端が接続されており、吐出管４１の他端は第１吐出分管４１ａと第２吐出分管４１ｂとに分岐している。第１吐出分管４１ａは後述する第１四方弁２２ａのポートａに接続されており、第２吐出分管４１ｂは後述する第２四方弁２２ｂのポートｅに接続されている。

また、圧縮機２１の冷媒吸入側には吸入管４２の一端が接続されており、吸入管４２の他端は第１吸入分管４２ａと第２吸入分管４２ｂとに分岐している。第１吸入分管４２ａは後述する第１四方弁２２ａのポートｃに接続されており、第２吸入分管４２ｂは後述する第２四方弁２２ｂのポートｇに接続されている。

第１四方弁２２ａは、第１室外熱交換器２３ａにおける冷媒の流れ方向を切り換えるための弁であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのポートを備えている。ポートａには、上述したように第１吐出分管４１ａが接続されている。ポートｂは、第１室外熱交換器２３ａの一方の冷媒出入口と第１接続配管４３ａで接続されている。ポートｃには、上述したように第１吸入分管４２ａが接続されている。そして、ポートｄには、第１ガス分管４５ａの一端が接続されている。

第２四方弁２２ｂは、第２室外熱交換器２３ｂにおける冷媒の流れ方向を切り換えるための弁であり、ｅ、ｆ、ｇ、ｈの４つのポートを備えている。ポートｅには、上述したように第２吐出分管４１ｂが接続されている。ポートｆは、第２室外熱交換器２３ｂの一方の冷媒出入口と第２接続配管４３ｂで接続されている。ポートｇには、上述したように第２吸入分管４２ｂが接続されている。そして、ポートｈには、第２ガス分管４５ｂの一端が接続されている。
尚、第１ガス分管４５ａの他端と第２ガス分管４５ｂの他端とは、各々室外機ガス管４５の一端に接続され、室外機ガス管４５の他端は閉鎖弁２６に接続されている。

第１室外熱交換器２３ａおよび第２室外熱交換器２３ｂは、冷媒と、後述する室外ファン２７の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気とを熱交換させるものである。第１室外熱交換器２３ａの一方の冷媒出入口は、上述したように第１四方弁２２ａのポートｂに第１接続配管４３ａで接続され、他方の冷媒出入口には第１液分管４４ａの一端が接続されている。

また、第２室外熱交換器２３ｂの一方の冷媒出入口は、上述したように第２四方弁２２ｂのポートｆに第２接続配管４３ｂで接続され、他方の冷媒出入口には第２液分管４４ｂの一端が接続されている。
尚、第１液分管４４ａの他端と第２液分管４４ｂの他端とは、各々室外機液管４４の一端に接続され、室外機液管４４の他端は閉鎖弁２５に接続されている。

第１室外膨張弁２４ａおよび第２室外膨張弁２４ｂは、各々電子膨張弁である。第１室外膨張弁２４ａは、第１液分管４４ａに設けられており、その開度が調整されることで、第１室外熱交換器２３ａに流入する冷媒量、あるいは、第１室外熱交換器２３ａから流出する冷媒量を調整する。第２室外膨張弁２４ｂは、第２液分管４４ｂに設けられており、その開度が調整されることで、第２室外熱交換器２３ｂに流入する冷媒量、あるいは、第２室外熱交換器２３ｂから流出する冷媒量を調整する。

室外ファン２７は樹脂材で形成されており、第１室外熱交換器２３ａおよび第２室外熱交換器２３ｂの近傍に配置されている。室外ファン２７は、図示しないファンモータによって回転することで図示しない吸込口から室外機２の内部へ外気を取り込み、第１室外熱交換器２３ａや第２室外熱交換器２３ｂにおいて冷媒と熱交換した外気を図示しない吹出口から室外機２の外部へ放出する。

以上説明した構成の他に、室外機２には各種のセンサが設けられている。図１および図２に示すように、吐出管４１には、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力である吐出圧力を検出する高圧検出手段である高圧センサ３１と、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ３３が設けられている。吸入管４２には、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力を検出する低圧センサ３２と、圧縮機２１に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサ３４とが設けられている。

第１液分管４４ａにおける第１室外熱交換器２３ａと第１室外膨張弁４４ａとの間には、第１室外熱交換器２３ａに流入する、または、第１室外熱交換器２３ａから流出する冷媒の温度を検出する第１熱交温度センサ３５ａが設けられている。また、第２液分管４４ｂにおける第２室外熱交換器２３ｂと第２室外膨張弁４４ｂとの間には、第２室外熱交換器２３ｂに流入する、または、第２室外熱交換器２３ｂから流出する冷媒の温度を検出する第２熱交温度センサ３５ｂが設けられている。そして、室外機２の図示しない吸込口付近には、室外機２の内部に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度検出手段である外気温度センサ３６が備えられている。

また、室外機２には、室外機制御手段２００が備えられている。室外機制御手段２００は、室外機２の図示しない電装品箱に格納されている制御基板に搭載されている。図３に示すように、室外機制御手段２００は、ＣＰＵ２１０と、記憶部２２０と、通信部２３０と、センサ入力部２４０と、室外ファン駆動部２５０とを備えている。

記憶部２２０は、ＲＯＭやＲＡＭで構成されており、室外機２の制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、圧縮機２１や室外ファン２７の制御状態等を記憶している。通信部２３０は、室内機５ａ〜５ｃとの通信を行うためのインターフェイスである。センサ入力部２４０は、室外機２の各種センサでの検出結果を取り込んでＣＰＵ２１０に出力する。室外ファン駆動部２５０は、ＣＰＵ２１０が後述する室外ファン回転数テーブル３００から抽出した回転数で室外ファン２７を駆動する。

ＣＰＵ２１０は、前述した室外機２の各センサでの検出結果をセンサ入力部２４０を介して取り込む。また、ＣＰＵ２１０は、室内機５ａ〜５ｃから送信される制御信号を通信部２３０を介して取り込む。ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、圧縮機２１の駆動制御や、室外ファン駆動部２５０を介して室外ファン２７の駆動制御を行う。また、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、第１四方弁２２ａや第２四方弁２２ｂの切り換えを行う。さらには、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、第１室外膨張弁２４ａや第２室外膨張弁２４ｂの開度制御を行う。尚、図示は省略するが、ＣＰＵ２１０はタイマー計測機能を有している。

次に、３台の室内機５ａ〜５ｃについて説明する。３台の室内機５ａ〜５ｃは、それぞれ室内熱交換器５１ａ〜５１ｃと、室内膨張弁５２ａ〜５２ｃと、分岐した液管８の他端が接続された液管接続部５３ａ〜５３ｃと、分岐したガス管９の他端が接続されたガス管接続部５４ａ〜５４ｃと、室内ファン５５ａ〜５５ｃとを備えている。そして、室内ファン５５ａ〜５５ｃを除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１００の一部をなす室内機冷媒回路５０ａ〜５０ｃを構成している。

尚、室内機５ａ〜５ｃの構成は全て同じであるため、以下の説明では、室内機５ａの構成についてのみ説明を行い、その他の室内機５ｂ、５ｃについては説明を省略する。また、図１では、室内機５ａの構成装置に付与した番号の末尾をａからｂおよびｃにそれぞれ変更したものが、室外機５ａの構成装置と対応する室内機５ｂ、５ｃの構成装置となる。

室内熱交換器５１ａは、冷媒と後述する室内ファン５５ａの回転により図示しない吸込口から室内機５ａの内部に取り込まれた室内空気とを熱交換させるものであり、一方の冷媒出入口が液管接続部５３ａに室内機液管７１ａで接続され、他方の冷媒出入口がガス管接続部５４ａに室内機ガス管７２ａで接続されている。室内熱交換器５１ａは、室内機５ａが冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、室内機５ａが暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。
尚、液管接続部５３ａやガス管接続部５４ａには、各冷媒配管が溶接やフレアナット等により接続されている。

室内膨張弁５２ａは、室内機液管７１ａに設けられている。室内膨張弁５２ａは電子膨張弁であり、その開度を調整することによって室内熱交換器５１ａに流れる冷媒量を調整することができる。室内膨張弁５２ａは、室内熱交換器５１ａが蒸発器として機能する場合は、その開度が要求される冷房能力に応じて調整され、室内熱交換器５１ａが凝縮器として機能する場合は、その開度が要求される暖房能力に応じて調整される。

室内ファン５５ａは樹脂材で形成されており、室内熱交換器５１ａの近傍に配置されている。室内ファン５５ａは、図示しないファンモータによって回転することで、図示しない吸込口から室内機５ａ内に室内空気を取り込み、室内熱交換器５１ａにおいて冷媒と熱交換した室内空気を図示しない吹出口から室内へ供給する。

以上説明した構成の他に、室内機５ａには各種のセンサが設けられている。室内機液管７１ａにおける室内熱交換器５１ａと室内膨張弁５２ａとの間には、室内熱交換器５１ａに流入あるいは室内熱交換器５１ａから流出する冷媒の温度を検出する液側温度センサ６１ａが設けられている。室内機ガス管７２ａには、室内熱交換器５１ａから流出あるいは室内熱交換器５１ａに流入する冷媒の温度を検出するガス側温度センサ６２ａが設けられている。そして、室内機５ａの図示しない吸込口付近には、室内機５ａ内に流入する室内空気の温度、すなわち室内温度を検出する室内温度センサ６３ａが備えられている。

尚、図示は省略するが室内機５ａの電装品箱に格納された制御基板には、室内機制御手段が搭載されている。室内機制御手段には、液側温度センサ６１ａやガス側温度センサ６２ａや室内温度センサ６３ａで検出した検出値が入力され、また、使用者が図示しないリモコンを操作して設定した運転条件（設定温度や風量等）を含んだ信号が入力される。室内機制御手段は、これら入力された各種情報や後述する室外機制御手段２００から送信される制御信号に基づいて、室内膨張弁５２ａの開度制御や、室内ファン５５ａの駆動制御を行う。

次に、本実施形態における空気調和装置１の運転時の冷媒回路１００における冷媒の流れや各部の動作について、図１を用いて説明する。尚、以下の説明では、図１を用いて各室内機５ａ〜５ｃが冷房運転を行う場合について説明し、暖房運転を行う場合については詳細な説明を省略する。また、図１において、矢印は冷媒回路１００における冷媒の流れを示している。また、凝縮器として機能する熱交換器はハッチングを付し、蒸発器として機能する熱交換器は白抜きで図示している。

図１に示すように、冷房運転を行うとき、室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０は、第１四方弁２２ａを実線で示す状態、すなわち、ポートａとポートｂとが連通するよう、また、ポートｃとポートｄとが連通するよう、切り替える。また、ＣＰＵ２１０は、第２四方弁２２ｂを実線で示す状態、すなわち、ポートｅとポートｆとが連通するよう、また、ポートｇとポートｈとが連通するよう、切り替える。これにより、第１室外熱交換器２３ａおよび第２室外熱交換器２３ｂが凝縮器として機能するとともに、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃが蒸発器として機能する。

冷媒回路１００が上記の状態となっているとき、圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、吐出管４１を流れて第１吐出分管４１ａと第２吐出分管４１ｂとに分流する。第１吐出分管４１ａを流れる冷媒は第１四方弁２２ａに流入し、第１四方弁２２ａから第１接続配管４３ａを流れて第１室外熱交換器２３ａに流入する。第１室外熱交換器２３ａに流入した冷媒は、室外ファン２７の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮する。第１室外熱交換器２３ａから流出した冷媒は第１液分管４４ａを流れ、全開とされている第１室外膨張弁２４ａを介して室外機液管４４に流れ、閉鎖弁２５を介して液管８に流入する。

一方、第２吐出分管４１ｂを流れる冷媒は第２四方弁２２ｂに流入し、第２四方弁２２ｂから第２接続配管４３ｂを流れて第２室外熱交換器２３ｂに流入する。第２室外熱交換器２３ｂに流入した冷媒は、室外ファン２７の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮する。第２室外熱交換器２３ｂから流出した冷媒は第２液分管４４ｂを流れ、全開とされている第２室外膨張弁２４ｂを介して室外機液管４４に流れ、閉鎖弁２５を介して液管８に流入する。

液管８を流れて分流し液管接続部５３ａ〜５３ｃを介して各室内機５ａ〜５ｃに流入した冷媒は、室内機液管７１ａ〜７１ｃを流れ、室内膨張弁５２ａ〜５２ｃを通過するときに減圧されて低圧の冷媒となる。室内機液管７１ａ〜７１ｃから室内熱交換器５１ａ〜５１ｃに流入した冷媒は、室内ファン５５ａ〜５５ｃの回転により室内機５ａ〜５ｃの内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って蒸発する。このように、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃが蒸発器として機能し、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃで冷媒と熱交換を行った室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機５ａ〜５ｃが設置された室内の冷房が行われる。

室内熱交換器５１ａ〜５１ｃから流出した冷媒は、室内機ガス管７２ａ〜７２ｃを流れガス管接続部５４ａ〜５４ｃを介してガス管９に流入する。ガス管９を流れ閉鎖弁２６を介して室外機２に流入した冷媒は、室外機ガス管４５を流れて第１ガス分管４５ａと第２ガス分管４５ｂとに分流する。第１ガス分管４５ａに流れた冷媒は、第１四方弁２２ａ、第１吸入分管４２ａを流れて吸入管４２に流入し、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。一方、第２ガス分管４５ｂに流れた冷媒は、第２四方弁２２ｂ、第２吸入分管４２ｂを流れて吸入管４２に流入し、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

尚、各室内機５ａ〜５ｃが暖房運転を行う場合、ＣＰＵ２１０は、第１四方弁２２ａを破線で示す状態、すなわち、ポートａとポートｄとが連通するよう、また、ポートｂとポートｃとが連通するよう、切り替える。また、ＣＰＵ２１０は、第２四方弁２２ｂを破線で示す状態、すなわち、ポートｅとポートｈとが連通するよう、また、ポートｆとポートｇとが連通するよう、切り替える。これにより、第１室外熱交換器２３ａおよび第２室外熱交換器２３ｂが蒸発器として機能するとともに、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃが凝縮器として機能する。

以上説明した冷房運転を各室内機５ａ〜５ｃで行っているとき、ＣＰＵ２１０は、以下に説明する室外ファン回転数テーブル３００を用い、室外ファン駆動部２５０を介して室外ファン２７を駆動する。

図３に示す室外ファン回転数テーブル３００は、予め定められて記憶部２２０に記憶されているものである。この室外ファン回転数テーブル３００では、０〜１５の１６段階のファンステップＳに室外ファン回転数Ｒ（単位：ｒｐｍ）が割り当てられており、ファンステップＳが大きくなるにつれて室外ファン回転数Ｒも高い回転数が割り当てられている。

ＣＰＵ２１０は、冷房運転を開始すると、高圧センサ３１で検出した圧縮機２１の吐出圧力Ｐｄ（以降、高圧Ｐｄと記載）をセンサ入力部２４０を介して定期的に、例えば、２０秒毎に取り込む。ＣＰＵ２１０は、取り込んだ高圧Ｐｄを目標高圧Ｐｔに維持するように、室外ファン２７の回転数を室外ファン駆動部２５０を介して制御する。ここで、目標高圧Ｐｔは、高圧Ｐｄや圧縮機２１の圧縮比（高圧Ｐｄと圧縮機２１の吸入圧力との比）が、それぞれ圧縮機２１の上限値を超えないようにするために定められた圧縮機２１固有の数値であり、例えば、外気温度に応じて定められるものである。

具体的には、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ高圧Ｐｄが目標高圧Ｐｔより低い場合は、室外ファン回転数テーブル３００を参照して現在のファンステップＳより１つ低いファンステップＳに対応する室外ファン回転数Ｒを抽出し、これを室外ファン駆動部２５０に出力する。また、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ高圧Ｐｄが目標高圧Ｐｔより高い場合は、室外ファン回転数テーブル３００を参照して現在のファンステップＳより１つ高いファンステップＳに対応する室外ファン回転数Ｒを抽出し、これを室外ファン駆動部２５０に出力する。室外ファン駆動部２５０は、ＣＰＵ２１０から入力した室外ファン回転数Ｒとなるように、室外ファン２７を駆動する。ＣＰＵ２１０は以上の制御を高圧Ｐｄを取り込む度に繰り返し、高圧Ｐｄが目標高圧Ｐｔとなれば室外ファン回転数Ｒを変化させない。
尚、目標高圧Ｐｔは所定の数値ではなく、上限値と下限値とで規定される目標高圧範囲として、高圧Ｐｄが目標高圧範囲内の値となるように室外ファン２７を制御してもよい。

次に、空気調和装置１で冷房運転を開始するときの、室外ファン２７の起動制御について、図４乃至図６を用いて詳細に説明する。まず、図４を用いて冷房運転開始時の室外ファン２７の起動制御に使用する起動時ファン回転数テーブル４００について説明し、次に、図５および図６を用いて、ＣＰＵ２１０が冷房運転開始時に室外ファン２７を起動制御する際の処理の流れについて説明する。

尚、以下の説明では、前述した高圧Ｐｄと目標高圧Ｐｔに加えて、目標高圧Ｐｔより高くかつ圧縮機２１の吐出圧力の上限値から所定値低い圧力値である高圧閾値（例えば、３．５ＭＰａ）をＰｕ、後述する回転数上昇制御において室外ファン２７の回転数を上昇させる間隔時間である回転数上昇間隔時間をｔｕ、外気温度をＴｏとする。

図４に示す起動時ファン回転数テーブル４００は、予め試験等を実行しその結果に基づいて定められて記憶部２２０に記憶されているものである。起動時ファン回転数テーブル４００では、外気温度Ｔｏ（単位：℃）に応じて、冷房運転を開始するときの室外ファン２７の回転数に対応するファンステップＳが割り当てられている。ここで、ファンステップＳとこれに対応する室外ファン回転数Ｒは、図３の室外ファン回転数テーブル３００に定められているものである。

具体的には、図４に示すように、外気温度Ｔｏが６つの温度範囲に区分され、各温度範囲にファンステップＳが割り当てられている。外気温度Ｔｏが−１０℃未満ではファンステップＳが０、外気温度Ｔｏが−１０℃以上０℃未満ではファンステップＳが２、外気温度Ｔｏが０℃以上１０℃未満ではファンステップＳが４、外気温度Ｔｏが１０℃以上２０℃未満ではファンステップＳが６、外気温度Ｔｏが２０℃以上３０℃未満ではファンステップＳが１０、外気温度Ｔｏが３０℃以上ではファンステップＳが１５とされている。

このように、起動時ファン回転数テーブル４００では、外気温度Ｔｏの温度範囲が高くなるにつれてファンステップＳも高くなるように定められている。これは、外気温度Ｔｏが高いときに室外ファン回転数Ｒが低いと、第１室外熱交換器２３ａや第２室外熱交換器２３ｂにおける通風量が少なく、冷媒が凝縮しづらくなって凝縮圧力が上昇し、これに起因して高圧Ｐｄが上昇することを防ぐためである。つまり、外気温度Ｔｏが高いほど室外ファン２７の回転数を高くして第１室外熱交換器２３ａや第２室外熱交換器２３ｂにおける通風量を増やすことで、冷媒を凝縮させて凝縮圧力を低下させて高圧Ｐｄが上昇することを防ぐ。

次に、図５および図６を用いて、ＣＰＵ２１０が冷房運転開始時に室外ファン２７を起動制御する際の処理の流れについて説明する。ここで、図５に示すフローチャートは、空気調和装置１で冷房運転を開始するときのメインルーチンであり、室外ファン２７の起動制御を行う際の処理の流れを示している。また、図６に示すフローチャートは、メインルーチン実行中に行うサブルーチンであり、室外ファン２７の回転数上昇制御を行う際の処理の流れを示している。いずれのフロ−チャートにおいても、ＳＴは処理のステップを表しこれに続く数字はステップ番号を表している。

まずは、図５を用いて、ＣＰＵ２１０が実行するメインルーチンについて説明する。空気調和装置１が運転を開始すると、ＣＰＵ２１０は、使用者の運転指示が冷房運転指示であるか否かを判断する（ＳＴ１）。尚、使用者は、各室内機に備えられている図示しないリモコンを操作して所望する運転モードを選択する。

運転指示が冷房運転指示でなければ（ＳＴ１−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、暖房運転制御を行い（ＳＴ１４）、ＳＴ１に処理を戻す。ここで、暖房運転制御とは、第１四方弁２２ａおよび第２四方弁２２ｂを切り替えて、第１室外熱交換器２３ａおよび第２室外熱交換器２３ｂが蒸発器として機能するように冷媒回路１００を切り替える制御や、暖房運転時における室内機５ａ〜５ｃからの要求能力に応じた回転数で圧縮機２１を起動する等、暖房運転時の一般的な制御のことを指す。

ＳＴ１において、運転指示が冷房運転指示であれば（ＳＴ１−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、冷房運転準備を行う（ＳＴ２）。ここで、冷房運転準備とは、第１四方弁２２ａおよび第２四方弁２２ｂを切り替えて、第１室外熱交換器２３ａおよび第２室外熱交換器２３ｂが凝縮器として機能するように冷媒回路１００を図１に示す状態とすることや、冷房運転時における室内機５ａ〜５ｃからの要求能力に応じた回転数で圧縮機２１を起動すること、および、第１室外膨張弁２４ａや第２室外膨張弁２４ｂの開度制御を行うことである。

次に、ＣＰＵ２１０は、外気温度センサ３６が検出した外気温度Ｔｏをセンサ入力部２４０を介して取り込み（ＳＴ３）、起動時ファン回転数テーブル４００を参照して、取り込んだ外気温度Ｔｏに対応するファンステップＳを抽出する（ＳＴ４）。

次に、ＣＰＵ２１０は、抽出したファンステップＳに対応する回転数で室外ファン２７を起動する（ＳＴ５）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、室外ファン回転数テーブル３００を参照して抽出したファンステップＳに対応する室外ファン回転数Ｒを抽出して室外ファン駆動部２５０に出力し、室外ファン駆動部２５０がＣＰＵ２１０から入力したファン回転数Ｒで室外ファン２７を起動する。

次に、ＣＰＵ２１０は、高圧センサ３１が検出した高圧Ｐｄをセンサ入力部２４０を介して取り込み（ＳＴ６）、取り込んだ高圧Ｐｄが、記憶部２２０から読み出した高圧閾値Ｐｕ以上であるか否かを判断する（ＳＴ７）。高圧Ｐｄが高圧閾値Ｐｕ以上であれば（ＳＴ７−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、後述するサブルーチンである回転数上昇制御を実行し（ＳＴ１３）、ＳＴ７に処理を戻す。高圧Ｐｄが高圧閾値Ｐｕ以上でなければ（ＳＴ７−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ高圧Ｐｄが目標高圧Ｐｔ以上であるか否かを判断する（ＳＴ８）。取り込んだ高圧Ｐｄが目標高圧Ｐｔ以上であれば（ＳＴ８−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１０に処理を進める。取り込んだ高圧Ｐｄが目標高圧Ｐｔ以上でなければ（ＳＴ８−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ６に処理を戻す。尚、高圧閾値Ｐｕは、予め試験等を実行しその結果に基づいて定められて記憶部２２０に記憶されているものであり、圧縮機２１に固有の値である吐出圧力の上限値より所定値（例えば、０．５ＭＰａ）低い値、かつ、目標高圧Ｐｔより高い値とされている。高圧Ｐｄが高圧閾値Ｐｕ以上となったときに、回転数上昇制御を実行することで、圧縮機２１の吐出圧力が上限値まで上昇して、圧縮機２１が高圧保護制御により停止することを防ぐ。

尚、高圧Ｐｄは、ＳＴ２において圧縮機２１を起動してから上昇を開始し、通常であれば圧縮機２１の起動から短い時間で目標高圧Ｐｔまで到達するが、外気温度が極端に低い（例えば、−２０℃）とき等に、高圧Ｐｄの上昇速度が遅くなる場合があり、この場合は上述したＳＴ６〜ＳＴ８の処理が繰り返されてしまうこととなる。このような状態を避けるために、室外ファン２７を起動してから所定時間、例えば２分間が経過しても、高圧Ｐｄが目標高圧Ｐｔ以上とならない場合は、以下に説明するＳＴ９の処理、すなわち、通常の室外ファン制御に移行するようにしてもよい。

次に、ＣＰＵ２１０は、通常の室外ファン２７制御を開始する（ＳＴ９）。尚、通常の室外ファン２７制御とは、高圧Ｐｄを目標高圧Ｐｔに維持するように、室外ファン回転数テーブル３００を用いて室外ファン２７の制御を行うことであり、具体的な制御方法は先に説明した通りであるため、ここでは詳細な説明を省略する。

次に、ＣＰＵ２１０は、使用者から冷房運転から暖房運転への切替指示である運転切替指示があるか否かを判断する（ＳＴ１０）。運転切替指示があれば（ＳＴ１０−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１に処理を戻す。運転切替指示がなければ（ＳＴ１０−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、使用者から運転停止指示があるか否かを判断する（ＳＴ１１）。運転停止指示がなければ（ＳＴ１１−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ９に処理を戻し室外ファン２７の制御を継続する。運転停止指示があれば（ＳＴ１１−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、室外機２および室内機５ａ〜５ｃを停止して空気調和装置１の運転を停止する（ＳＴ１２）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１や室外ファン２７を停止するとともに、第１室外膨張弁２４ａおよび第２室外膨張弁２４ｂを全閉として、室外機２を停止させる。また、ＣＰＵ２１０は、室内機５ａ〜５ｃに対し、室内ファン５５ａ〜５５ｃの停止や室内膨張弁５２ａ〜５２ｃを全閉するよう、通信部２３０を介して指示する。
ＳＴ１２の処理を終えたＣＰＵ２１０は、メインルーチンを終了する。

次に、図６を用いて、ＣＰＵ２１０が実行するサブルーチンである回転数上昇制御について説明する。この回転数上昇制御は、高圧Ｐｄを低下させるために室外ファン２７の回転数を上昇させる制御であり、前述したように、ＣＰＵ２１０が図５に示すメインルーチンを実行し、ＳＴ８の処理で高圧Ｐｄが高圧閾値Ｐｕ以上である（ＳＴ８−Ｙｅｓ）ときに、ＣＰＵ２１０は回転数上昇制御を実行する。

空気調和装置１において、全ての室内機５ａ〜５ｃで同時に冷房運転を行うと、各室内機５ａ〜５ｃの室内熱交換器５１ａ〜５１ｃが蒸発器として機能するので、冷媒回路１００における蒸発能力が大きくなって圧縮機２１の吸入圧力が上昇し、これに伴って圧縮機２１の吐出圧力つまりは高圧Ｐｄも上昇する。

例えば、外気温度Ｔｏが１０℃未満と低いときは、起動時ファン回転数テーブル４００や室外ファン回転数テーブル３００を参照して抽出した室外ファン回転数Ｒは低い回転数となる。そして、全ての室内機５ａ〜５ｃで同時に冷房運転を行うときに、低い外気温度Ｔｏに対応した低い室外ファン回転数Ｒで室外ファン２７を起動させると、冷媒回路１００の蒸発能力が大きいことに起因する高圧Ｐｄの上昇に加えて、室外ファン２７の起動時の回転数Ｒが不足して第１室外熱交換器２３ａや第２室外熱交換器２３ｂでの通風量が不足し、各室外熱交換器での凝縮圧力が上昇するので、高圧Ｐｄが過昇して圧縮機２１の上限値を超える虞がある。

そこで、本発明では、図６を用いて以下に説明する、回転数上昇制御を実行することで、室外ファン２７の起動時の回転数Ｒの不足により凝縮能力が低くなることに起因して高圧Ｐｄが過昇することを防いでいる。

図６に示すサブルーチンにおいて、ＣＰＵ２１０は、現在のファンステップＳ（冷房運転開始時であれば室外ファン２７の起動時のファンステップＳ）が６未満であるか否かを判断する（ＳＴ２１）。ファンステップＳが６未満でなければ（ＳＴ２１−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、現在のファンステップＳに１を加える、つまり、現在のファンステップＳより１つ高いファンステップＳとし、このファンステップＳに対応する室外ファン回転数Ｒを室外ファン回転数テーブル３００より抽出して室外ファン駆動部２５０に出力し、室外ファン駆動部２５０は、ＣＰＵ２１０から入力したファン回転数Ｒで室外ファン２７を駆動する（ＳＴ２２）。そして、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ２４に処理を進める。

また、ＳＴ２１において、ファンステップＳが６未満であれば（ＳＴ２１−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ファンステップＳを６とし、このファンステップＳに対応する室外ファン回転数Ｒを室外ファン回転数テーブル３００より抽出して室外ファン駆動部２５０に出力し、室外ファン駆動部２５０は、ＣＰＵ２１０から入力したファン回転数Ｒで室外ファン２７を駆動する（ＳＴ２３）。そして、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ２４に処理を進める。

ＳＴ２１〜ＳＴ２３の処理においては、ファンステップＳが６未満である場合とそうでない場合とで、室外ファン２７の回転数の上昇のさせ方を異ならせている。これは、ファンステップＳが６未満のときにファンステップＳを１ずつ上昇させていては、上述した冷媒回路１００の蒸発能力が大きいことに起因する高圧Ｐｄの上昇に対し、室外ファン２７の回転数Ｒの上昇速度が間に合わずに第１室外熱交換器２３ａや第２室外熱交換器２３ｂでの通風量が不足し、各室外熱交換器での凝縮圧力が上昇することにより高圧Ｐｄが圧縮機２１の上限値を超えてしまう虞があるためである。これを防ぐために、ファンステップＳを一気に６まで上昇させることで、室外ファン２７の回転数ＲをファンステップＳ＝６に対応する３００ｒｐｍまで一気に上昇させて、第１室外熱交換器２３ａや第２室外熱交換器２３ｂでの通風量を確保している。

これに対し、ファンステップＳが６以上である場合は、このファンステップ６に対応する室外ファン回転数Ｒ＝３００ｒｐｍ以上で室外ファン２７が駆動している。この状態では、ファンステップＳを１ずつ上昇させても、冷媒回路１００の蒸発能力が大きいことに起因する高圧Ｐｄの上昇に対し、室外ファン２７の回転数Ｒの上昇速度が間に合って第１室外熱交換器２３ａや第２室外熱交換器２３ｂでの通風量が確保でき、各室外熱交換器での凝縮能力が高くなって凝縮圧力が低くなるので、高圧Ｐｄが圧縮機２１の上限値を超えてしまう虞がない。

尚、上述したファンステップＳ＝６に対応する室外ファン回転数Ｒ＝３００ｒｐｍが、本発明の閾回転数であり、また、ファンステップＳを１上昇させたときの室外ファン回転数Ｒの増加分が、本発明の回転数増加値である。尚、閾回転数は空気調和装置１に固有の数値であり、記憶部２２０に予め記憶されている。この閾回転数は、上述したようにファンステップＳを１ずつ上昇させても、高圧Ｐｄの上昇速度に室外ファン２７の回転数Ｒの上昇速度が間に合うことが試験等により確認できている回転数である。また、回転数増加値も空気調和装置１に固有の数値であり、記憶部２２０に予め記憶されている。この回転数増加値は、前述した高圧Ｐｄを目標高圧Ｐｔに維持するために通常の室外ファン２７の制御を行う際に、ファンステップＳを１増減したときに必要な変化量であることが試験等により確認できている値である。

ＳＴ２２あるいはＳＴ２３の処理を終えたＣＰＵ２１０は、タイマー計測を開始し（ＳＴ２４）、タイマー計測を開始してから回転数上昇間隔時間ｔｕが経過したか否かを判断する（ＳＴ２５）。前述したように、回転数上昇間隔時間ｔｕは、室外ファン２７の回転数Ｒを上昇させる間隔時間であり、記憶部２２０に予め記憶されている。この回転数上昇間隔時間ｔｕは、室外ファン２７の回転数Ｒを上昇させたことによって図５に示すメインルーチンのＳＴ７で検出する高圧Ｐｄが変化するのに必要な時間であることが試験等により確認できている時間である。

回転数上昇間隔時間ｔｕが経過していなければ（ＳＴ２５−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ２５に処理を戻す。回転数上昇間隔時間ｔｕが経過していれば（ＳＴ２５−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ２４で開始したタイマー計測を停止してタイマーをリセットし（ＳＴ２６）、処理を終了する。

尚、以上説明した実施形態では、室外ファン回転数テーブル３００において、ファンステップＳが１上昇したときの室外ファン回転数Ｒの増加分は、例えば、ファンステップＳが１から２に上昇したときは室外ファン回転数Ｒの増加分は３０ｒｐｍであるのに対し、ファンステップＳが９から１０に上昇したときは室外ファン回転数Ｒの増加分は６０ｒｐｍである、というように一律ではないが、本発明はこれに限るものではなく、ファンステップＳが１上昇したときの室外ファン回転数Ｒの増加分を一律とする、例えば、一律の増加分が４０ｒｐｍであってもよい。

以上説明したように、本発明の空気調和装置では、冷房運転の開始時にセンサ入力部から取り込んだ高圧が高圧閾値以上であるとき、室外ファンの回転数を外気温度に応じた起動時回転数から室外熱交換器での通風量が確保できる回転数まで上昇させることで凝縮圧力の上昇を抑制できるので、圧縮機の吐出圧力が過昇して上限値を超えてしまうことを防止できる。

１ 空気調和装置
２ 室外機
５ａ〜５ｃ 室内機
２１ 圧縮機
２３ａ 第１室外熱交換器
２３ｂ 第２室外熱交換器
２７ 室外ファン
３１ 高圧センサ
３６ 外気温度センサ
５１ａ〜５１ｃ 室内熱交換器
１００ 冷媒回路
２００ 室外機制御部
２１０ ＣＰＵ
２４０ センサ入力部
２５０ 室外ファン駆動部
３００ 室外ファン回転数テーブル
４００ 起動時ファン回転数テーブル
Ｐｄ 高圧
Ｐｔ 目標高圧
Ｐｕ 高圧閾値
Ｒ 室外ファン回転数
Ｓ ファンステップ
ｔｕ 回転数上昇間隔時間

Claims (3)

1. 圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、室外ファンと、を有する室外機と、
   室内熱交換器を有する複数の室内機と、
   前記室外機と複数の前記室内機が冷媒配管によって接続されてなる冷媒回路と、
   を有する空気調和装置であって、
   前記圧縮機から吐出される冷媒の圧力である吐出圧力を検出する高圧検出手段と、
   外気温度を検出する外気温度検出手段と、
   前記高圧検出手段で検出した前記吐出圧力や前記外気温度検出手段で検出した前記外気温度を入力するセンサ入力部と、
   前記室外ファンを駆動する室外ファン駆動部と、
   前記圧縮機の回転数を制御し、前記室外ファン駆動部を介して前記室外ファンの回転数を制御する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、複数の前記室内機で冷房運転を開始するとき、
   前記センサ入力部から取り込んだ前記外気温度に応じた起動時回転数で前記室外ファンを起動し、
   前記センサ入力部から取り込んだ前記吐出圧力が予め定められた高圧閾値以上であり、かつ、前記起動時回転数が予め定められた閾回転数未満である場合は、前記室外ファンの回転数を前記閾回転数とする、
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記制御部は、
   前記センサ入力部から取り込んだ前記吐出圧力が予め定められた高圧閾値以上であり、かつ、前記起動時回転数が前記閾回転数以上である場合は、前記室外ファンの回転数を前記起動時回転数から予め定められた回転数増加値だけ上昇させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記制御部は、
   前記室外ファンの回転数を前記閾回転数まで上昇させてから、あるいは、前記起動時回転数から前記回転数増加値だけ上昇させてから予め定められた回転数上昇間隔時間が経過したとき、前記センサ入力部から前記吐出圧力を取り込み、取り込んだ同吐出圧力が前記高圧閾値以上であれば、前記室外ファンの回転数をさらに前記回転数増加値だけ上昇させる、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和装置。

Images