JP2017067301A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液冷媒の流動音が大きくなることを防止して使用者に不快感を与えない空気調和装置を提供する。【解決手段】ＣＰＵは、時点ｔａおよびｔｄで吐出圧力Ｐｃが目標下限値ＰｃｔＬ以下となれば、現在のファンステップから所定時間毎に１減じこのファンステップに対応する室外ファン回転数Ｒｆを室外ファン回転数テーブルから抽出し、抽出した室外ファン回転数Ｒｆとなるように室外ファンを制御する。時点ｔｂおよびｔｅで室外ファン回転数Ｒｆが０となっても、その時点で吐出圧力Ｐｃが目標上限値ＰｃｔＵ以上でなければこの状態を維持する。時点ｔａ→ｔｂおよび時点ｔｄ→ｔｅの間は、室外ファン回転数Ｒｆを徐々に低下させることから、室外熱交換器における凝縮能力が緩やかに低下しこれに起因して吐出圧力Ｐｃも緩やかに上昇する。【選択図】図４

Description

本発明は空気調和装置に関し、特に冷房運転時の冷媒音を低減できる空気調和装置に関するものである。

１台の室外機に複数台の室内機が接続されている空気調和装置では、各室内機に膨張弁（以降、室内膨張弁と記載）が設けられる場合がある。この室内膨張弁を通過する冷媒は、通常は液冷媒となっているが、例えば、室内温度と設定温度の温度差が大きいときは空調能力を十分に発揮させるため凝縮器出口における冷媒の過冷却度を小さくする制御を行うときに、室内膨張弁を通過する冷媒が気液二相状態となる場合がある。室内膨張弁を気液二相状態の冷媒が通過すると、異音が発生して使用者に不快感を与える恐れがある。

上記の課題を解決する手段として、特許文献１に記載の空気調和装置が提案されている。この空気調和装置は、室内膨張弁を冷媒が通過するときに発生する異音を検出する異音検出手段を備えている。室内膨張弁を気液二相状態の冷媒が通過することで発生した異音を異音検出手段で検出すると、室内膨張弁の開度を小さくする、あるいは、凝縮器に送風するファンの回転数を上昇させる。このように、室内膨張弁を通過する冷媒を液冷媒とすることで、異音が発生しないようにしている。

特開２００３−７４９４５号公報

ところで、室内膨張弁を通過する冷媒が液冷媒であっても、冷媒回路が以下に説明するような状態である場合は、異音が発生する場合がある。

外気温度が低いとき、例えば、外気温度が２０℃未満であるときに冷房運転を行う場合は、凝縮器として機能する室外熱交換器に室外ファンを回転させて外気を送風し続けると凝縮能力が大き過ぎて高圧が低下し、高圧と低圧との圧力差が小さくなる。高圧と低圧との圧力差が小さくなると、冷媒回路における冷媒循環量が低下するので、冷房能力が出なくなる恐れがある。

従って、低外気温度時に冷房運転を行う場合は、室外ファンを間欠運転とすることで高圧が冷房能力を発揮できる目標高圧となるように制御する。具体的には、目標高圧に対応する圧縮機の目標吐出圧力より所定値高い目標上限値と所定低い目標下限値で規定される圧力範囲を定め、吐出圧力が目標下限値以下となれば、室外ファンを停止して吐出圧力を上昇させ、吐出圧力が目標上限値に到達するまでは室外ファンが停止している状態を維持する。そして、吐出圧力が目標上限値以上となれば室外ファンを所定の回転数で回転させて吐出圧力を低下させ、吐出圧力が目標下限値に到達するまでは室外ファンの回転酢を維持する。これにより、吐出圧力を圧力範囲内の値とすることができるので、高圧と低圧との圧力差が確保できて必要な冷房能力に応じた冷媒循環量とすることができる。尚、目標吐出圧力は外気温度に応じて定められるものである。

しかし、上述した室外ファンの間欠運転を行っているときに、吐出圧力が下限値以下である場合に室外ファンを停止して吐出圧力を上昇させるときは、凝縮能力が急激に低下するために吐出圧力が急激に上昇する恐れがある。吐出圧力が急激に上昇すれば高圧と低圧の圧力差も急激に大きくなって、室外機から各室内機の室内膨張弁に向かって流れる液冷媒量も急激に増加するため、液冷媒の流動音が大きくなって使用者に不快感を与える恐れがあった。

本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、液冷媒の流動音が大きくなることを防止して使用者に不快感を与えない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、冷房運転時に圧縮機、室外熱交換器、および室内熱交換器の順で冷媒が循環する冷媒回路と、室外熱交換器に外気を通過させる室外ファンと、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吐出圧力検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、冷房運転を行っているときに、吐出圧力検出手段で検出した吐出圧力が、外気温度検出手段で検出する外気温度に応じて定められる目標吐出圧力より高い目標上限値および目標吐出圧力より低い目標下限値とで定められる圧力範囲となるように室外ファンを制御する制御手段とを有するものである。そして、制御手段は、冷房運転を行うときに外気温度検出手段で検出した外気温度が所定の閾温度より低い場合、室外ファンを外気温度に応じた回転数で回転させている状態で、吐出圧力検出手段で検出した吐出圧力が目標下限値より低くなれば、室外ファンの回転数を一定の割合で低下させるものである。

上記のように構成した本発明の空気調和装置によれば、吐出圧力の上昇が緩やかになるため高圧と低圧の圧力差が急激に大きくなることがない。従って、室外機から室内機の室内膨張弁に向かって流れる液冷媒量も急激に増加することがないので、液冷媒の流動音が抑制されて使用者に不快感を与えることがない。

本発明の実施形態における、空気調和装置の説明図であり、（Ａ）は冷媒回路図、（Ｂ）は室外機制御手段のブロック図である。 低外気温度時の吐出圧力と室外ファン回転数制御との関係を示すグラフであり、（Ａ）は従来の室外ファン回転数制御を行った場合、（Ｂ）は本願の室外ファン回転数制御を行った場合を示している。 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。 本発明の実施形態のメインルーチンであり、冷房運転時の室外機制御部での処理を説明するフローチャートである。 本発明の他の実施形態のサブルーチンであり、（Ａ）は通常の室外ファン制御を行い際の、（Ｂ）は低外気温度時に室外ファン制御を行う際の、室外機制御部での処理を説明する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、屋外に設置される１台の室外機に、建物の各部屋に設置される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（Ａ）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、建物の各部屋に設置され、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、四方弁２２と、室外熱交換器２３と、室外膨張弁２４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、冷媒貯留器であるアキュムレータ２８と、室外ファン２７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の冷媒吐出側は、後述する四方弁２２のポートａに吐出管４１で接続されている。また、圧縮機２１の冷媒吸入側は、アキュムレータ２８の冷媒流出側に吸入管４２で接続されている。

四方弁２２は、冷媒の流れる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は、前述したように圧縮機２１の冷媒吐出側に吐出管４１で接続されている。ポートｂは、室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口と冷媒配管４３で接続されている。ポートｃは、アキュムレータ２８の冷媒流入側と冷媒配管４６で接続されている。そして、ポートｄは、閉鎖弁２６と室外機ガス管４５で接続されている。

室外熱交換器２３は、冷媒と、後述する室外ファン２７の回転により室外機２内部に取り込まれた外気とを熱交換させるものである。室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口は、前述したように四方弁２２のポートｂに冷媒配管４３で接続され、他方の冷媒出入口は室外機液管４４で閉鎖弁２５に接続されている。

室外膨張弁２４は、室外機液管４４に設けられている。室外膨張弁２４は電子膨張弁であり、その開度が調整されることで、室外熱交換器２３に流入する冷媒量、あるいは、室外熱交換器２３から流出する冷媒量を調整する。室外膨張弁２４の開度は、空気調和装置１が冷房運転を行っている場合は全開とされる。また、空気調和装置１が暖房運転を行っている場合は、後述する吐出温度センサ３３で検出した圧縮機２１の吐出温度に応じてその開度を制御することで、吐出温度が性能上限値を超えないようにしている。

室外ファン２７は樹脂材で形成されており、室外熱交換器２３の近傍に配置されている。室外ファン２７は、図示しない回転数可変のファンモータによって所定の回転数で回転することで図示しない吸込口から室外機２内部へ外気を取り込み、室外熱交換器２３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外部へ放出する。

アキュムレータ２８は、前述したように、冷媒流入側が四方弁２２のポートｃと冷媒配管４６で接続されるとともに、冷媒流出側が圧縮機２１の冷媒吸入側と吸入管４２で接続されている。アキュムレータ２８は、冷媒配管４６からアキュムレータ２８内部に流入した冷媒をガス冷媒と液冷媒に分離してガス冷媒のみを圧縮機２１に吸入させる。

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（Ａ）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吐出圧力検出手段である吐出圧力センサ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。冷媒配管４６におけるアキュムレータ２８の冷媒流入口近傍には、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力を検出する吸入圧力センサ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が設けられている。

室外機液管４４における室外熱交換器２３と室外膨張弁２４との間には、室外熱交換器２３に流入する冷媒の温度あるいは室外熱交換器２３から流出する冷媒の温度を検出するための熱交温度センサ３５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内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が設けられている。

また、室外機２には、室外機制御手段２００が設けられている。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１（Ｂ）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。

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や室外ファン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、四方弁２２の切り換え制御を行う。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、室外膨張弁２４の開度調整を行う。

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、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あるいはｃに変更したものが、室内機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内部に取り込まれた室内空気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、室内熱交換器５１ａが蒸発器として機能する場合、その開度は、室内熱交換器５１ａの一方の冷媒出口（ガス管接続部５４ａ側）における冷媒過熱度が目標過熱度となるように調整される。また、室内熱交換器５１ａが凝縮器として機能する場合、その開度は、室内熱交換器５１ａの他方の冷媒出口（液管接続部５３ａ側）における冷媒過冷却度が目標過冷却度となるように調整される。ここで、目標過熱度および目標過冷却度は、室内機５ａで十分な暖房能力あるいは冷房能力が発揮されるための冷媒過熱度および冷媒過冷却度である。

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、すなわち吸込温度を検出する吸込温度センサ６３ａが設けられている。

次に、本実施形態の空気調和装置１が冷房運転を行うときの冷媒回路１００における冷媒の流れや各部の動作について、図１（Ａ）を用いて説明する。尚、空気調和装置１が暖房運転を行うときの冷媒回路１００における冷媒の流れや各部の動作については、本発明に直接関係がないため詳細な説明は省略し、冷房運転時の説明の後に簡単に触れるに留める。

図１（Ａ）に示すように、室内機５ａ〜５ｃが冷房運転を行う場合、四方弁２２が実線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポート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、切り換えられる。これにより、冷媒回路１００を冷媒が破線矢印で示す方向に循環するようになり、室外熱交換器２３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。

圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、吐出管４１を流れて四方弁２２に流入し、四方弁２２から冷媒配管４３を流れて室外熱交換器２３に流入する。室外熱交換器２３に流入した冷媒は、室外ファン２７の回転により室外機２内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮する。室外熱交換器２３から流出した冷媒は室外機液管４４を流れ、全開とされている室外膨張弁２４および閉鎖弁２５を介して液管８に流出する。

液管８を流れ液管接続部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に流出する。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、四方弁２２、吸入管４２を流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

尚、室内機５ａ〜５ｃが暖房運転を行う場合、四方弁２２が破線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポート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、切り換えられる。これにより、冷媒回路１００を冷媒が、圧縮機２１と四方弁２２の間を除いて冷房運転時の冷媒の流れ方向と逆の方向に循環するようになり、室外熱交換器２３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。

次に、図２および図３を用いて、上述した冷房運転を行うとき、室外機制御部２００のＣＰＵ２１０が室外ファン２７を制御する際に使用する室外ファン回転数テーブル３００および起動時ファン回転数テーブル４００について説明する。なお、室外ファン回転数テーブル３００および起動時ファン回転数テーブル４００は、それぞれ予め定められて室外機制御部２００の記憶部２２０に記憶されているものである。

まず、図２を用いて室外ファン回転数テーブル３００について説明する。室外ファン回転数テーブル３００は、０〜１５の１６段階の各ファンステップＳに室外ファン２７の回転数（単位：ｒｐｍ、以降、室外ファン回転数Ｒｆと記載）が定められている。そして、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Ｒｆも高い回転数が割り当てられており、ファンステップＳが０（最小）のときの室外ファン回転数Ｒｆが０ｒｐｍ、ファンステップＳが１５（最大）のときの室外ファン回転数Ｒｆが９２０ｒｐｍとされている。

次に、図３を用いて起動時ファン回転数テーブル４００について説明する。起動時ファン回転数テーブル４００では、外気温度（単位：℃、以降、外気温度Ｔｏと記載）に応じて、冷房運転を開始するときの室外ファン２７の起動時回転数（以降、起動時回転数ＲｆＴｏと記載）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Ｒｆは、図２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、起動時ファン回転数テーブル４００では外気温度Ｔｏが６つの温度範囲に区分されており、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。外気温度Ｔｏが高いときに室外ファン回転数Ｒが低いと、室外熱交換器２３における通風量が少なくなって凝縮能力が低下し、凝縮圧力が上昇する。凝縮圧力が上昇すると吐出圧力が上昇する。そこで、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室外熱交換器２３における通風量を増やすことで、凝縮能力を上昇させることで凝縮圧力の上昇を防いで、吐出圧力が上昇することを防ぐ。

次に、図１乃至図４を用いて、本発明における冷房運転時の室外ファン２７の制御方法、および、低外気温度時の冷房運転において冷媒の流動音が大きくなる理由と本発明の作用によって冷媒の流動音抑制できる理由について説明する。

空気調和装置１が冷房運転を行うときは、圧縮機２１の吐出圧力（＝高圧）と吸入圧力（＝低圧）の圧力差が、外気温度Ｔｏや室内機５ａ〜５ｃにおける要求能力に応じて定められた値となるように制御される。具体的には、圧縮機２１の吸入圧力は圧縮機２１の回転数を制御することによって目標の吸入圧力となるように制御され、圧縮機２１の吐出圧力は室外ファン２７の回転数を制御することによって目標吐出圧力となるように制御される。

一般的に、室外ファン２７の回転数制御による圧縮機２１の吐出圧力制御は、上述した目標吐出圧力に対し所定値高い（例えば、目標吐出圧力に対し＋０．２ＭＰａ）目標上限値と、目標吐出圧力に対し所定値低い（例えば、目標吐出圧力に対し−０．２ＭＰａ）目標下限値を定め、吐出圧力がこの目標上限値と目標下限値で規定される圧力範囲内の値となるように行われる。そして、従来の室外ファン２７の回転数制御による圧縮機２１の吐出圧力制御は、以下のように行われるのが一般的であった。

冷房運転を行う場合、ＣＰＵ２１０は外気温度Ｔｏをセンサ入力部２４０を介して外気温度センサ３６から取り込み、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を抽出し、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Ｒｆを起動時回転数ＲｆＴｏとしてこの起動時回転数ＲｆＴｏで室外ファン２７を起動する。

ＣＰＵ２１０は、室外ファン２７を起動時回転数ＲｆＴｏで回転させた後は、吐出圧力センサ３１から吐出圧力を取り込み、取り込んだ吐出圧力が目標上限値以上であれば、ファンステップＳの現在の値に１を加えこれに対応する室外ファン回転数Ｒｆを室外ファン回転数テーブル３００から抽出し、抽出した室外ファン回転数Ｒｆで室外ファン２７を回転させる。また、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ吐出圧力が目標吐下限値以下であれば、ファンステップＳの現在の値から１を減じこれに対応する室外ファン回転数Ｒｆを室外ファン回転数テーブル３００から抽出し、抽出した室外ファン回転数Ｒｆで室外ファン２７を回転させる。

以上のように、冷房運転を行う場合の従来の室外ファン２７の回転数制御では、吐出圧力の値に応じてファンステップＳを１ずつ増減させて室外ファン２７の回転制御を行うことで、吐出圧力が目標上限値と目標下限値で規定される圧力範囲内の値となるように制御している。

次に、外気温度Ｔｏが低いとき（例えば、２０℃未満）に冷房運転を行う場合の、室外ファン２７の従来の回転制御および従来の制御を行ったときに冷媒流動音が大きくなる理由について、図４（Ａ）を用いて説明するとともに、外気温度Ｔｏが低いときに冷房運転を行う場合の、本発明の室外ファン２７の回転制御とその効果について、図４（Ｂ）を用いて説明する。尚、図４では、先に記述している室外ファン回転数Ｒｆと起動時回転数ＲｆＴｏに加えて、吐出圧力をＰｃ（単位：ＭＰａ）、吸入圧力をＰｓ（単位：ＭＰａ）、目標吐出圧力をＰｃｔ、目標上限値をＰｃｔＵ、目標吐下限値をＰｃｔＬとしている。

まず、図４（Ａ）を用いて、外気温度Ｔｏが低いときの冷房運転時の従来の室外ファン回転制御、および、従来の制御を行ったときに冷媒流動音が大きくなる理由について説明する。ＣＰＵ２１０は外気温度Ｔｏをセンサ入力部２４０を介して外気温度センサ３６から取り込み、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を抽出し、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Ｒｆを起動時回転数ＲｆＴｏとする。例えば、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ外気温度Ｔｏが１６℃の場合、起動時ファン回転数テーブル４００を参照してファンステップＳ＝６を抽出し、室外ファン回転数テーブル３００を参照してファンステップＳ＝６に対応する室外ファン回転数Ｒｆ＝３００ｒｐｍを起動時回転数ＲｆＴｏとする。そして、ＣＰＵ２１０は、起動時回転数ＲｆＴｏで室外ファン２７の回転を開始する。

ＣＰＵ２１０は、室外ファン２７を起動時回転数ＲｆＴｏで回転させた後は、吐出圧力センサ３１からセンサ入力部２４０を介して吐出圧力Ｐｃを取り込み、取り込んだ吐出圧力Ｐｃが目標下限値ＰｃｔＬ以下であれば、ファンステップＳ＝０として室外ファン回転数Ｒｆを０ｒｐｍとする、つまり、室外ファン２７を停止させる。例えば、図４（Ａ）における時点ｔ１、ｔ３、およびｔ５で吐出圧力Ｐｃが目標下限値ＰｃｔＬ以下となる場合、これら各時点（ｔ１、ｔ３、ｔ５）でＣＰＵ２１０は室外ファン２７を停止させる。室外ファン２７を停止させると、室外熱交換器２３における凝縮能力が急激に低下しこれに起因して吐出圧力Ｐｃも急激に上昇する。そして、時点ｔ２、ｔ４、およびｔ６で吐出圧力Ｐｃが目標上限値ＰｃｔＵ以上となる場合、これら各時点（ｔ２、ｔ４、ｔ６）でＣＰＵ２１０はファンステップＳ＝６とする、つまり、室外ファン２７を起動時回転数ＲｆＴｏで再起動する。室外ファン２７を起動時回転数ＲｆＴｏで再起動すると、室外熱交換器２３における凝縮能力が急激に上昇しこれに起因して吐出圧力Ｐｃも急激に低下する。

上記説明の中で、室外ファン２７を停止したときに吐出圧力Ｐｃが急激に上昇すること、および、室外ファン２７を起動時回転数ＲｆＴｏで再起動したときに吐出圧力Ｐｃが急激に低下することは、外気温度Ｔｏが低いことが原因である。すなわち、外気温度Ｔｏが低いと、室外熱交換器２３に流入する冷媒と室外ファン２７の回転により室外熱交換器２３を通過する外気の温度差が大きくて、冷媒と外気との熱交換量が大きくなる。これに起因して、室外熱交換器２３を通過する外気量の変化速度が早い程室外熱交換器２３における凝縮能力の変化速度も速くなるためである。

このように吐出圧力Ｐｃが急激に上昇／下降を繰り返している一方で、吸入圧力Ｐｓは前述したように圧縮機２１の回転数を制御することによって目標の吸入圧力Ｐｓとなるように制御されており、室内機５ａ〜５ｃから要求される冷房能力が大きく変化しない限りは圧縮機２１の回転数も大きく変化しない。従って、吸入圧力Ｐｓは略変化しないため、圧縮機２１の吐出圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓの圧力差は吐出圧力Ｐｃの急激な変化に応じて急激に変化することとなる。

以上のことから、吐出圧力Ｐｃが急激に上昇するとき、つまり、図４（Ａ）に示す時点ｔ１→ｔ２の間、時点ｔ３→ｔ４の間、および時点ｔ５→ｔ６の間では、圧縮機２１の吐出圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓの圧力差は急激に大きくなるため、この間の冷媒回路１００における冷媒流量が急激に増加する。これにより、室外機２から各室内機５ａ〜５ｃに流入する液冷媒量が急激に増加し、その流動音が大きくなって使用者が不快に感じる恐れがあった。

そこで、本発明の空気調和装置１では、図４（Ｂ）に示す低外気温度時ファン制御を行うことによって、以上説明した問題を解決している。具体的には、従来と同じ方法で起動時回転数ＲｆＴｏを定めこの起動時回転数ＲｆＴｏで室外ファン２７の起動した後、ＣＰＵ２１０は、吐出圧力センサ３１からセンサ入力部２４０を介して吐出圧力Ｐｃを取り込み、取り込んだ吐出圧力Ｐｃが目標下限値ＰｃｔＬ以下であれば、従来のように室外ファン２７を一気に停止させるのではなく、室外ファン回転数Ｒｆを所定の勾配ΔＲｆで低下させるように制御する。

ＣＰＵ２１０は、図４（Ｂ）に示す時点ｔａおよびｔｄで取り込んだ吐出圧力Ｐｃが目標下限値ＰｃｔＬ以下となる場合、ファンステップを現在のファンステップＳから所定時間（例えば、２０秒）毎に１ずつ減じ、現在のファンステップＳから１減じたファンステップＳに対応する室外ファン回転数Ｒｆを室外ファン回転数テーブル３００を参照して抽出する。そして、ＣＰＵ２１０は、抽出した室外ファン回転数Ｒｆとなるように室外ファン２７を制御する。

時点ｔａおよびｔｄで室外ファン回転数Ｒｆを低下させ始め、仮に時点ｔｂおよびｔｅでファンステップＳ＝０つまり室外ファン回転数Ｒｆが０となっても、その時点で吐出圧力Ｐｃが目標上限値ＰｃｔＵ以上でなければ、この状態を維持する。この間、つまり、時点ｔａ→ｔｂ、および、時点ｔｄ→ｔｅの間は、室外ファン回転数Ｒｆを徐々に低下させていることから、室外熱交換器２３における凝縮能力が緩やかに低下しこれに起因して吐出圧力Ｐｃも緩やかに上昇する。そして、時点ｔｃおよびｔｆで吐出圧力Ｐｃが目標上限値ＰｃｔＵ以上となると、ＣＰＵ２１０はファンステップをＳ＝６として室外ファン２７を起動時回転数ＲｆＴｏで再起動する。

このように、外気と冷媒との温度差が大きくなる低外気温度のときに冷房運転を行う場合に、本発明の低外気温度時ファン制御を行うことで、吐出圧力Ｐｃの上昇が緩やかになる、つまり、図４（Ｂ）に示す時点ｔａ→ｔｃの間、および時点ｔｄ→ｔｆの間では、圧縮機２１の吐出圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓの圧力差は緩やかに大きくなるため、この間の冷媒回路１００における冷媒流量も緩やかに増加する。従って、室外機２から各室内機５ａ〜５ｃに流入する液冷媒量も緩やかに増加するので、その流動音が小さく使用者が不快に感じることがない。

次に、本実施形態における空気調和装置１で行う処理について、図５および図６を用いて説明する。図５は、室外機制御部２００のＣＰＵ２１０が行うメインルーチンに関する処理の流れを示している。また、図６は、ＣＰＵ２１０が行うサブルーチンであり、（Ａ）は外気温度が所定の閾温度（例えば、２０℃、以降、閾温度Ｔｏｓと記載）より高いときに行う通常ファン制御に関する処理の流れを、（Ｂ）は外気温度が閾温度Ｔｏｓより低いときに行う低外気温度時ファン制御に関する処理の流れをそれぞれ示している。尚、閾温度Ｔｏｓは、予め試験等を行って記憶部２２０に記憶されているものであり、室外熱交換器２３に流入する冷媒との温度差が大きくて、冷媒と外気との熱交換量が大きくなる外気温度Ｔｏである。また、通常ファン制御とは、前述した吐出圧力の値に応じてファンステップＳを１ずつ増減させて室外ファン２７の回転制御を行うことである。

図５および図６に示す各フローチャートにおいて、ＳＴは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。尚、各フローチャートでは、本発明に関わる処理を中心に説明しており、これ以外の処理、例えば、設定温度と室内温度の温度差に応じた圧縮機２１の回転数制御や、冷媒温度に応じた室外膨張弁２４や各室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度制御等、空気調和装置１に関わる一般的な処理については、説明を省略する。また、ＣＰＵ２１０は、外気温度センサ３６が検出した外気温度Ｔｏや、吐出圧力センサ３１が検出した吐出圧力Ｐｃを、センサ入力部２４０を介して定期的に取り込み、取り込んだ外気温度Ｔｏや吐出圧力Ｐｃを時系列で記憶部２２０に記憶している。

まず、図５を用いて、空気調和装置１のメインルーチンに関する処理について説明する。空気調和装置１が運転を開始すると、ＣＰＵ２１０は、使用者が図示しない室内機５ａ〜５ｃを操作するリモコンを操作することによって設定した運転モードを通信部２３０を介して取り込んで、使用者が冷房運転を指示したか否かを判断する（ＳＴ１）。冷房運転の指示であれば（ＳＴ１−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、冷房運転開始処理を行い（ＳＴ２）、その後圧縮機２１を使用者による冷房要求能力に応じた所定回転数で駆動する（ＳＴ３）。ここで、冷房運転開始処理とは、ＣＰＵ２１０が四方弁２２を操作して冷媒回路１００を図１（Ａ）に示す状態、つまり、冷媒回路１００を冷房サイクルとすることであり、最初に冷房運転を行うときに実行される処理である。

次に、ＣＰＵ２１０は、記憶部２２０に時系列で記憶されている外気温度Ｔｏのうち最新の外気温度Ｔｏを記憶部２２０から取り込む（ＳＴ４）。

次に、ＣＰＵ２１０は、記憶部２２０に記憶している起動時ファン回転数テーブル４００を参照し、取り込んだ外気温度Ｔｏに対応するファンステップＳを抽出し（ＳＴ５）、同じく記憶部２２０に記憶している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Ｒｆを抽出しこれを起動時回転数ＲｆＴｏとして室外ファン２７を回転させる（ＳＴ６）。

次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ４で取り込んだ外気温度Ｔｏが閾温度Ｔｏｓより低いか否かを判断する（ＳＴ７）。外気温度Ｔｏが閾温度Ｔｏｓ以下でなければ（ＳＴ７−Ｎｏ）、つまり、外気温度Ｔｏが閾温度Ｔｏｓ以上であれば、ＣＰＵ２１０は、後述するサブルーチンである通常ファン制御を実行して（ＳＴ８）、ＳＴ１０に処理を進める。外気温度Ｔｏが閾温度Ｔｏｓ以下であれば（ＳＴ７−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、後述するサブルーチンである低外気温度時ファン制御を実行して（ＳＴ９）、ＳＴ１０に処理を進める。

ＳＴ１０において、ＣＰＵ２１０は、使用者による運転切替指示があるか否かを判断する。ここで、運転切替指示とは、冷房運転から暖房運転へ切り替える、あるいは、暖房運転から冷房運転へ切り替えることである。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、使用者による運転停止指示があるか否かを判断する（ＳＴ１１）。

運転停止指示があれば（ＳＴ１１−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、運転停止処理を行い（ＳＴ１３）、処理を終了する。ここで、運転停止処理とは、圧縮機２１と室外ファン２７を停止するとともに室外膨張弁２４を全閉とし、通信部２３０を介して室内機５ａ〜５ｃに対し室内ファン５５ａ〜５５ｃを停止させるとともに室内膨張弁５２ａ〜５２ｃを全閉とするように指示を行う処理である。運転停止指示がなければ（ＳＴ１１−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、現在の運転が冷房運転であるか否かを判断する（ＳＴ１２）。現在の運転が冷房運転であれば（ＳＴ１２−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ７に処理を戻し、現在の運転が冷房運転でなければ（ＳＴ１２−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１５に処理を戻す。

尚、ＳＴ１において、冷房運転指示でなければ（ＳＴ１−Ｎｏ）、つまり、暖房運転指示である場合は、ＣＰＵ２１０は、暖房運転開始処理を実行する（ＳＴ１４）。ここで、暖房運転開始処理とは、ＣＰＵ２１０が四方弁２２を操作して冷媒回路１００を暖房サイクルとすることであり、最初に暖房運転を行うときに実行される処理である。そして、ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１や室外ファン２７を所定の回転数で起動するとともに、通信部２３０を介して室内機５ａ〜５ｃに対し室内ファン５５ａ〜５５ｃの駆動や室内膨張弁５２ａ〜５２ｃの開度制御を行うよう指示して暖房運転制御を開始し（ＳＴ１５）、ＳＴ１０に処理を進める。

次に、図６（Ａ）および（Ｂ）を用いて、空気調和装置１のサブルーチンである通常ファン制御および低外気温度時ファン制御を行う際の処理の流れについて説明する。

まず、図６（Ａ）を用いて、ＣＰＵ２１０が通常ファン制御を行う際の処理の流れについて説明する。ＣＰＵ２１０は、通常ファン制御を開始すると、記憶部２２０に時系列で記憶されている吐出圧力Ｐｃのうち最新の吐出圧力Ｐｃを記憶部２２０から取り込む（ＳＴ２１）。

次に、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ吐出圧力Ｐｃが目標下限値ＰｃｔＬ以下であるか否かを判断する（ＳＴ２２）。吐出圧力Ｐｃが目標下限値ＰｃｔＬ以下であれば（ＳＴ２２−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、現在のファンステップＳから１を減じ、これに対応する室外ファン回転数Ｒｆを記憶部２２０に記憶している室外ファン回転数テーブル３００を参照して抽出し、室外ファン２７の回転数を抽出した室外ファン回転数Ｒｆとして（ＳＴ２５）、通常ファン制御を終了する。

取り込んだ吐出圧力Ｐｃが目標下限値ＰｃｔＬ以下でなければ（ＳＴ２２−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ吐出圧力Ｐｃが目標上限値ＰｃｔＵ以上であるか否かを判断する（ＳＴ２３）。吐出圧力Ｐｃが目標上限値ＰｃｔＵ以上であれば（ＳＴ２３−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、現在のファンステップＳに１を加え、これに対応する室外ファン回転数Ｒｆを記憶部２２０に記憶している室外ファン回転数テーブル３００を参照して抽出し、室外ファン２７の回転数を抽出した室外ファン回転数Ｒｆとして（ＳＴ２６）、通常ファン制御を終了する。

吐出圧力Ｐｃが目標上限値ＰｃｔＵ以上でなければ（ＳＴ２３−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、現在の室外ファン回転数Ｒｆを維持して（ＳＴ２４）室外ファン２７を継続して回転させ、通常ファン制御を終了する。

次に、図６（Ｂ）を用いて、ＣＰＵ２１０が低外気温度時ファン制御を行う際の処理の流れについて説明する。ＣＰＵ２１０は、低外気温度時ファン制御を開始すると、記憶部２２０に時系列で記憶されている吐出圧力Ｐｃのうち最新の吐出圧力Ｐｃを記憶部２２０から取り込む（ＳＴ３１）。

次に、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ吐出圧力Ｐｃが目標下限値ＰｃｔＬ以下であるか否かを判断する（ＳＴ３２）。吐出圧力Ｐｃが目標下限値ＰｃｔＬ以下でなければ（ＳＴ３２−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、現在の室外ファン２７の回転数Ｒｆ（＝ＳＴ６で設定した起動時回転数ＲｆＴｏ）を維持して（ＳＴ３４）室外ファン２７を継続して回転させ、低外気温度時ファン制御を終了する。

吐出圧力Ｐｃが目標下限値ＰｃｔＬ以下であれば（ＳＴ３２−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ファンステップＳを１低下させ、低下させた後の各ファンステップＳに対応する室外ファン回転数Ｒｆを記憶部２２０に記憶している室外ファン回転数テーブル３００を参照して抽出し、室外ファン２７の回転数を抽出した室外ファン回転数Ｒｆとする（ＳＴ３３）。尚、ＣＰＵ２１０は、初めてＳＴ３３の処理を行った後、再びＳＴ３３の処理を行うとき（後述するＳＴ３７で判断がＮｏとなった場合）は、前回ＳＴ３３の処理を行ってから所定時間（例えば、２０秒）経過後にファンステップＳを１低下させる。

次に、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ吐出圧力Ｐｃが目標上限値ＰｃｔＵ以上であるか否かを判断する（ＳＴ３５）。吐出圧力Ｐｃが目標上限値ＰｃｔＵ以上でなければ（ＳＴ３５−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、現在のファンステップＳが０となっているか否かを判断する（ＳＴ３７）。現在のファンステップＳが０となっていなければ（ＳＴ３７−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ３３に処理を戻し、現在のファンステップＳが０となっていれば（ＳＴ３７−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ファンステップＳ＝０を維持して（ＳＴ３８）、ＳＴ３５に処理を戻す。

吐出圧力Ｐｃが目標上限値ＰｃｔＵ以上であれば（ＳＴ３５−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、室外ファン回転数Ｒｆを起動時回転数ＲｆＴｏで戻して（ＳＴ３６）、低外気温度時ファン制御を終了する。

以上説明したように、本発明の空気調和装置１では、外気温度Ｔｏが閾温度Ｔｏｓより低い低外気温度のときに冷房運転を行う場合は、吐出圧力Ｐｃを上昇させるために室外ファン２７回転数Ｒｆを低下させる際に、一気に室外ファン２７回転数Ｒｆを０とするのではなく、室外ファン回転数Ｒｆを所定の勾配ΔＲｆで低下させる。これにより、室外熱交換器２３における凝縮能力の低下が緩やかになって吐出圧力Ｐｃの上昇も緩やかになるので、圧縮機２１の吐出圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓの圧力差が急減に大きくなることがなく、室外機２から各室内機５ａ〜５ｃに液冷媒が流れる際の流動音も目立たなくなるので、使用者に不快感を与えることがない。

１ 空気調和装置
２ 室外機
５ａ〜５ｃ 室内機
２１ 圧縮機
２２ 四方弁
２３ 室外熱交換器
２７ 室外ファン
３１ 吐出圧力センサ
３６ 外気温度センサ
５２ａ〜５２ｃ 室内膨張弁
１００ 冷媒回路
２００ 室外機制御部
２１０ ＣＰＵ
２２０ 記憶部
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
Ｐｃ 吐出圧力
Ｐｃｔ 目標吐出圧力
ＰｃｔＵ 目標上限値
ＰｃｔＬ 目標下限値
Ｒｆ 室外ファン回転数
ＲｆＴｏ 起動時回転数
ΔＲｆ 勾配
Ｓ ファンステップ
Ｔｏ 外気温度
Ｔｏｓ 閾温度

Claims (1)

1. 冷房運転時に、圧縮機、室外熱交換器、および室内熱交換器の順で冷媒が循環する冷媒回路と、
   前記室外熱交換器に外気を通過させる室外ファンと、
   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吐出圧力検出手段と、
   外気温度を検出する外気温度検出手段と、
   前記冷房運転を行っているときに、前記吐出圧力検出手段で検出した吐出圧力が、前記外気温度検出手段で検出する外気温度に応じて定められる目標吐出圧力より高い目標上限値および前記目標吐出圧力より低い目標下限値とで定められる圧力範囲となるように、前記室外ファンを制御する制御手段と、
   を有する空気調和装置であって、
   前記制御手段は、
   前記冷房運転を行うときに、前記外気温度検出手段で検出した外気温度が所定の閾温度より低い場合
   前記室外ファンを検出した前記外気温度に応じた回転数で回転させている状態で、前記吐出圧力検出手段で検出した吐出圧力が前記目標下限値より低くなれば、前記室外ファンの回転数を一定の割合で低下させる、
   ことを特徴とする空気調和装置。

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