JP2019020072A - 空気調和機および空気調和機の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷房運転時に室外ファンを所定の揺らぎ制御で動作させることにより、熱交換量を変動させて、快適な空間を実現できるようにした空気調和機を提供すること。【解決手段】室内機と室外機を備える空気調和機であって、室外機は、圧縮機と、圧縮機からの冷媒が供給される室外熱交換器へ送風する室外ファンＦと、圧縮機および室外ファンを制御する制御装置１とを備え、制御装置は、冷房運転時における所定の契機に、室外ファンの回転数を時間の経過につれて変化させる所定の揺らぎ制御を実施する。【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機および空気調和機の制御方法に関する。

室外機のファン制御の方法としては、特許文献１に開示されているように、ファンの回転数と回転方向とから必要な熱交換量が得られているかを判定し、必要な熱交換量が得られていると判断された場合には、ファンの駆動を停止する技術が知られている。

特開２００１−２６８９７２号公報

しかし、特許文献１の方法では、ファンの情報のみで熱交換量を判断するため、正確な熱交換量は判断できず、ファンの運転と停止が意図しない動きになると考えられる。さらに、ファンの運転と停止を繰り返すと熱交換量の変動が大きくなるため、空調している空間の温度変化が大きくなり、快適な空間を得るのが難しい。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、冷房運転時に室外ファンを所定の揺らぎ制御で動作させることにより、熱交換量を変動させて、快適な空間を実現できるようにした空気調和機および制御方法の提供を目的とする。

上記課題を解決すべく、本発明に従う空気調和機は、室内機と室外機を備える空気調和機であって、室外機は、圧縮機と、圧縮機からの冷媒が供給される室外熱交換器へ送風する室外ファンと、圧縮機および室外ファンを制御する制御装置とを備え、制御装置は、冷房運転時における所定の契機に、室外ファンの回転数を時間の経過につれて変化させる所定の揺らぎ制御を実施する。

本発明によれば、冷房運転時における所定の契機に、室外ファンの回転数を時間の経過につれて変化させることができるため、圧縮機が起動と停止を繰り返すのを低減して、快適な空調の実現に寄与することができる。

空気調和機の要部のブロック構成図である。 空気調和機のシステム構成図である。 インバータ回路の説明図である。 （ａ）はモータの実軸と制御軸の関係を示す説明図であり、（ｂ）はモータに位置決め電流を流した際の電流ベクトルを示す説明図である。 モータ制御装置の備える起動時状態推定部の構成図である。 第１実施例における空気調和機の動作説明図である。 第２実施例における空気調和機の動作説明図である。 第３実施例における空気調和機の動作説明図である。 第４実施例における空気調和機の動作説明図である。 第５実施例における空気調和機の動作説明図である。 第６実施例における空気調和機の動作説明図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態に係る空気調和機は、後述するように、圧縮機４１と、室外熱交換器４３と、室外ファンＦと、膨張弁４４と、室内熱交換器４５と、室内ファンＦ１と、モータ制御装置１を有する空気調和機ＡＳにおいて、冷房運転時に、室外ファンＦを一定速で運転するのではなく、室外ファンＦの回転数を時間の経過につれて変化させる。本実施形態によれば、除湿しつつ、空間温度の低下も抑制することができ、圧縮機が運転と停止を繰り返すのを抑制し、快適な空間を実現できる。

図１〜図６を用いて第１実施例を説明する。以下に述べる実施例は、一つの例であって、本発明は実施例の構成に限定されない。

図１は、本実施形態に係るモータ制御装置１の構成図である。「制御装置」としてのモータ制御装置１は、インバータ回路２の直流側に設置されるシャント抵抗Ｒ１の電流検出値に基づき、インバータ回路２に制御信号を出力してモータＭを位置センサレスで駆動する装置である。

以下では、まず、モータ制御装置１の制御対象であるインバータ回路２およびモータＭについて簡単に説明する。次に、モータＭに連結される室外ファンＦ等について説明し、その後制御方法について詳細に説明する。

図１に示すインバータ回路２は、直流電源３から入力される直流電圧（直流電力）を３相交流電圧（３相交流電力）に変換し、この３相交流電圧をモータＭへ出力する電力変換器である。ここで、直流電源３は、交流電源３１から入力される交流電力が、整流回路３２および平滑コンデンサ３３によって直流電力に変換されたものである。

インバータ回路２は、スイッチング素子Ｔｒ_Ｐｕ，Ｔｒ_Ｎｕを備える第１レグと（図３参照）、スイッチング素子Ｔｒ_Ｐｖ，Ｔｒ_Ｎｖを備える第２レグと、スイッチング素子Ｔｒ_Ｐｗ，Ｔｒ_Ｎｗを備える第３レグと、が互いに並列接続されることで構成されるものである。以下では、任意のスイッチング素子を単に「スイッチング素子Ｔｒ」と記すことがある。

スイッチング素子Ｔｒには、転流によるスイッチング素子Ｔｒの破壊を防止するため、還流ダイオードＤ_Ｐｕ，Ｄ_Ｎｕ等が逆並列に接続されている（図３参照）。

インバータ回路２が有する下アームのスイッチング素子Ｔｒ_Ｎｕ，Ｔｒ_Ｎｖ，Ｔｒ_Ｎｗ（図３参照）の共通接続点と、直流電源３の負極と、の間（つまり、インバータ回路２の直流側に接続される母線ＰＬ）には、シャント抵抗Ｒ１（電流検出器）が設置されている。シャント抵抗Ｒ１に流れる電流の検出値は、図１に示すモータ制御装置１の電流再現処理部１０１に出力される。

モータＭは、例えば、ブラシレス直流モータであり、３相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ（図３参照）が巻回される固定子（電機子：図示せず）と、この固定子に対して回転可能に軸支される回転子（永久磁石：図示せず）と、を有している。

前記インバータ回路２が駆動することで、３相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流の向きが切り替わり、回転子との間で吸引力・反発力が生じる。モータＭの回転子の軸ＡＸは、空気調和機ＡＳの室外ファンＦに連結されている。

図２は、モータＭに連結された室外ファンＦを備える空気調和機ＡＳのシステム構成図である。なお、図２に示す矢印は、冷房運転時に冷媒が流れる向きを表している。

空気調和機ＡＳは、例えば、圧縮機４１と、四方弁４２と、室外熱交換器４３と、膨張弁４４と、室内熱交換器４５と、室外ファンＦと、室内ファンＦ１と、を備える。四方弁４２、圧縮機４１、室外熱交換器４３、膨張弁４４、および室内熱交換器４５が環状に順次接続されることで、冷媒回路４０が構成される。

室外ファンＦは、室外熱交換器４３へ室外空気を送り込むファンであり、室外機ＡＳｏに設置されている。室外ファンＦが回転することで、室外熱交換器４３を通流する冷媒と外気とが熱交換する。上述のように、室外ファンＦにはモータＭの回転子（図示せず）が連結されている。

室内ファンＦ１は、室内熱交換器４５に室内空気を送り込むファンであり、室内機ＡＳｉに設置される。室内ファンＦ１が回転することで、室内熱交換器４５を通流する冷媒と室内空気とが熱交換する。室内ファンＦ１には、別のモータＭ１が設置されている。

続いてモータ制御装置１の構成について説明する。図１に示すモータ制御装置１は、シャント抵抗Ｒ１から入力される電流検出値Ｉｓｔに基づいてＰＷＭ信号を生成し、このＰＷＭ信号をインバータ回路２へ出力する装置である。

モータ制御装置１は、例えばマイクロコンピュータ（Microcomputer：図示せず）として構成されており、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたコンピュータプログラムを読み出してＲＡＭ（Random Access Memory）に展開し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が各種処理を実行するようになっている。

なお、図１に示す構成図のうち、太枠線で示す起動時状態推定部１１５および起動モード設定部１１６は、モータＭを起動する際（つまり、停止中）に用いられ、モータＭの駆動中は用いられない。

図４（ａ）は、モータＭの実軸と制御軸との関係を示す説明図である。図４（ａ）に示すｄ軸は、永久磁石である回転子の磁束方向を表す軸であり、ｑ軸はｄ軸と直交する軸である。位置センサレス制御を行う場合、推定されるｄ軸としてのｄｃ軸、および、推定されるｑ軸としてのｑｃ軸上で電流制御を行う。以下では、ｄ軸およびｑ軸を「実軸」と記し、ｄｃ軸およびｑｃ軸は「制御軸」と記すことがある。

図１に示すように、モータ制御装置１は、主として、電流再現処理部１０１と、３相／２軸変換器１０２と、軸誤差推定器１０３と、電圧指令演算器１１２と、２軸／３相変換器１１３と、ＰＷＭ信号発生器１１４と、起動時状態推定部１１５と、起動モード設定部１１６と、を備えている。

電流再現処理部１０１は、シャント抵抗Ｒ１から入力される電流検出値Ｉｓｔと、インバータ回路２が有するスイッチング素子Ｔｒ（図３参照）のＯＮ／ＯＦＦ信号と、からモータＭに流れる３相電流Ｉｕｃ，Ｉｖｃ，Ｉｗｃを再現する。電流再現処理部１０１は、再現した３相電流Ｉｕｃ，Ｉｖｃ，Ｉｗｃを３相／２軸変換器１０２に出力する。

３相／２軸変換器１０２は、モータＭの駆動中において以下の処理を実行する。すなわち、３相／２軸変換器１０２は、再現された３相電流Ｉｕｃ，Ｉｖｃ，Ｉｗｃと、積分器１０７から入力される位相θｄｃと、に基づいて、制御系のｄｃ軸電流Ｉｄｃおよびｑｃ軸電流Ｉｑｃを算出する。

３相／２軸変換器１０２は、ｄｃ軸電流Ｉｄｃをｄ軸電流指令発生器１０８に出力し、ｑｃ軸電流Ｉｑｃをｑ軸電流指令発生器１０９に出力する。また、３相／２軸変換器１０２は、ｄｃ軸電流Ｉｄｃおよびｑｃ軸電流Ｉｑｃを軸誤差推定器１０３に出力する。

なお、図１では、ｄｃ軸電流Ｉｄｃの信号線と、ｑｃ軸電流Ｉｑｃの信号線と、を途中から同一の信号線として記載しているが、実際にはそれぞれ別の信号として軸誤差推定器１０３等に入力される（後述のＶｄｃ*，Ｖｑｃ*についても同様）。

また、３相／２軸変換器１０２は、モータＭを起動する際（つまり、モータＭの駆動停止中）、以下の処理を実行する。すなわち、３相／２軸変換器１０２は、電流再現処理部１０１から入力される３相電流Ｉｕｃ，Ｉｖｃ，Ｉｗｃからフィードバック電流Ｉｄｆｂ，Ｉｑｆｂを算出する。そして、３相／２軸変換器１０２は、算出したフィードバック電流Ｉｄｆｂ，Ｉｑｆｂを起動時状態推定部１１５に出力する。

このように、３相／２軸変換器１０２の処理内容は、モータ起動時と、モータ駆動中と、で異なる。

軸誤差推定器１０３は、ｄｃ軸電圧指令Ｖｄｃ*と、ｑｃ軸電圧指令Ｖｑｃ*と、ｄｃ軸電流Ｉｄｃと、ｑｃ軸電流Ｉｑｃと、電気角周波数ω１cと、に基づいて軸誤差Δθｃを推定する。つまり、軸誤差推定器１０３は、モータＭの実軸と制御軸との軸誤差Δθｃを、シャント抵抗Ｒ１から入力される電流値Ｉｓｔに基づいて推定する。なお、当該推定処理についての詳細な説明は省略する。

軸誤差推定器１０３は、推定した軸誤差Δθｃを符号反転器１０４に出力する。

符号反転器１０４は、軸誤差推定器１０３から入力される軸誤差Δθｃの符号を反転させる（つまり、軸誤差指令値であるゼロから軸誤差Δθｃを減算する）。符号反転器１０４は、値（−Δθｃ）をＰＬＬ回路１０５に出力する。

ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路１０５は、符号反転器１０４から入力される値（−Δθｃ）を用いてＰＩ（Proportional Integral）制御を実行し、モータＭの角周波数補正値Δω１を算出する。ＰＬＬ回路１０５は、算出した角周波数補正値Δω１を加算器１０６へ出力する。

加算器１０６は、角周波数指令演算器１１１から入力される電気角周波数指令ω１*と、ＰＬＬ回路１０５から入力される角周波数補正値Δω１と、を加算し、角周波数補正値Δω１を算出する。加算器１０６は、角周波数補正値Δω１を積分器１０７および軸誤差推定器１０３に出力する。

積分器１０７は、加算器１０６から入力される電気角周波数ω１ｃを積分して位相推定値θｄｃを算出する。積分器１０７は、算出した位相推定値θｄｃを３相／２軸変換器１０２および２軸／３相変換器１１３へ出力する。

ｄ軸電流指令発生器１０８は、３相／２軸変換器１０２から入力されるｄｃ軸電流Ｉｄｃに基づいてｄ軸電流指令Ｉｄ*を算出する。ｄ軸電流指令発生器１０８は、算出したｄ軸電流指令Ｉｄ*を電圧指令演算器１１２へ出力する。

ｑ軸電流指令発生器１０９は、３相／２軸変換器１０２から入力されるｑｃ軸電流Ｉｑｃに基づいてｑ軸電流指令Ｉｑ*を算出する。ｑ軸電流指令発生器１０９は、算出したｑ軸電流指令Ｉｑ*を電圧指令演算器１１２へ出力する。

また、ｄ軸電流指令発生器１０８およびｑ軸電流指令発生器１０９は、リモコン５から起動指令が入力された際（つまり、実際にモータＭを駆動させる直前に）、所定の位置決め電流を生成する。上述のように、位置決め電流は、室外ファンＦの空転状態を検出するための微小な電流である。なお、位置決め電流を用いた処理については後述する。

角周波数指令発生器１１０は、室外熱交換器４３に所定の風量の外気を送り込むように、予め設定されたコンピュータプログラムに従ってモータＭを駆動させるため角周波数指令ωｒ*を発生させる。角周波数指令発生器１１０は、発生させた角周波数指令ωｒ*を角周波数指令演算器１１１に出力する。室外ファンＦの回転数を変化させるゆらぎ制御は、角周波数指令発生器１１０の出力する角周波数指令ωｒ*に従う。

また、角周波数指令発生器１１０は、モータＭの起動直前に位置決め電流（ｄ軸電流指令）を電機子に流す際、角周波数指令ωｒ*＝０を発生させる。さらに、角周波数指令発生器１１０は、起動時状態推定部１１５によって推定される電気角周波数Ｆｒｑと、起動モード設定部１１６から入力される状態情報と、に基づいて、角周波数指令ωｒ*を生成する。

角周波数指令演算器１１１は、角周波数指令発生器１１０から入力される角周波数指令ωｒ*に、モータＭの極対数（Ｐ／２）を乗算し、電気角周波数指令ω１*を算出する。角周波数指令演算器１１１は、算出した電気角周波数指令ω１*を加算器１０６および電圧指令演算器１１２へ出力する。

電圧指令演算器１１２は、ｄ軸電流指令Ｉｄ*と、ｑ軸電流指令Ｉｑ*と、電気角周波数指令ω１*と、に基づいてｄ軸電圧指令Ｖｄ*およびｑ軸電圧指令Ｖｑ*を算出する。電圧指令演算器１１２は、算出したｄ軸電圧指令Ｖｄ*およびｑ軸電圧指令Ｖｑ*を、軸誤差推定器１０３および２軸／３相変換器１１３へ出力する。

２軸／３相変換器１１３は、電圧指令演算器１１２から入力されるｄ軸電圧指令Ｖｄ*およびｑ軸電圧指令Ｖｑ*と、積分器１０７から入力される位相推定値θｄｃと、に基づいて、モータの３相電圧指令Ｖｕ*，Ｖｖ*，Ｖｗ*を算出する。そして、２軸／３相変換器１１３は、算出した３相電圧指令Ｖｕ*，Ｖｖ*，Ｖｗ*をＰＷＭ信号発生器１１４へ出力する。

ＰＷＭ信号発生器１１４は、２軸／３相変換器１１３から入力される３相電圧指令Ｖｕ*，Ｖｖ*，Ｖｗ*に基づき、ＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ信号発生器１１４は、生成したＰＷＭ信号をインバータ回路２のスイッチング素子Ｔｒ（図３参照）へ出力する。

起動時状態推定部１１５は、上述した位置決め電流の入力に伴ってシャント抵抗Ｒ１に流れるフィードバック電流Ｉｄｆｂ，Ｉｑｆｂに基づき、起動時におけるモータＭの空転状態を推定する。ここで、「モータＭの空転状態」には、３相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れるモータ電流の位相角、電気角周波数、および回転子が空転する向き（正転・停止・逆転）が含まれる。

図４（ｂ）は、モータＭに位置決め電流を流した際の電流ベクトルを表す。モータＭが空転していない場合、ｄ軸を基準とする位置決め電流に応じた電流Ｉがシャント抵抗Ｒ１に流れる。この場合、ｑ軸成分のフィードバック電流Ｉｑｆｂはゼロになる。

一方、モータＭが空転している場合、逆起電力による影響分の電流ΔＩが電流Ｉに加わり、ベクトルとして加算された電流（Ｉ＋ΔＩ）がシャント抵抗Ｒ１に流れる。つまり、図４（ｂ）に示すように、モータＭが空転する速度や向きに応じて電流（Ｉ＋ΔＩ）の位相角が変化する。

図５は、モータ制御装置１が備える起動時状態推定部１１５の構成図である。起動時状態推定部１１５は、電流位相演算部１１５ａと、ｄ軸位相変換部１１５ｂと、減算器１１５ｃと、位相差演算部１１５ｄと、状態判定部１１５ｅと、周波数演算部１１５ｆと、を有している。

電流位相演算部１１５ａは、モータＭを起動する際に３相／２軸変換器１０２から入力されるフィードバック電流Ｉｄｆｂ，Ｉｑｆｂに基づき、モータ電流の位相角を算出する。なお、電流位相演算部１１５ａは、所定周期（例えば、０．０１sec毎）に位相角φを演算する。電流位相φは、以下に示す（数式１）に基づいて算出される。ちなみに、本実施形態でｑ軸基準で演算処理を実行するため、（数式１）では分母をｑ軸のフィードバック電流Ｉｑｆｂとしている。

電流位相演算部１１５ａは、リモコン５（図１参照）から起動指令が入力された後、最初に算出した位相角φをｄ軸位相変換部１１５ｂに出力する。また、所定周期で算出する電流位相φを記憶手段（図示せず）に格納する。

ｄ軸位相変換部１１５ｂは、電流位相演算部１１５ａから入力される電流位相φに基づき、ｄ軸位相θｄを算出する。なお、位置決め電流はｄ軸起動（ｄ軸電流指令Ｉｄ*≠０、ｑ軸電流指令Ｉｑ*＝０）として与えられ、回転周波数指令ωｒ*＝０［Hz］である。したがって、モータＭの電流位相φと、ｄ軸位相θｄと、は相互に対応していると考えられる。

状態判定部１１５ｅから「正転」を示す情報が入力された場合、ｄ軸位相変換部１１５ｂは、以下に示す（数式２）に基づいてｄ軸位相θｄを算出する（図４（ａ）参照）。

また、回転子が逆転（空転）している場合、ｄ軸位相は正転時と比較してπ［ｒad］だけ位相がずれる。状態判定部１１５ｅから「逆転」を示す情報が入力された場合、ｄ軸位相変換部１１５ｂは、以下に示す（数式３）に基づいてｄ軸位相θｄを算出する。

ｄ軸位相変換部１１５ｂは、算出したｄ軸位相θｄ（つまり、モータ電流の位相角）を、図１に示す積分器１０７に出力する。

減算器１１５ｃは、今回（２回目以後に）算出された位相角φｎと、前回の位相角φｎ−１と、の位相差Δφｎを算出する。減算器１１５ｃは、算出した位相差Δφｎを位相差演算部１１５ｄへ出力する。

位相差演算部１１５ｄは、数４に基づいて、所定周期で算出される位相差Δφｎに関してＮ個の和をとり、位相差Δφｓｕｍを算出する。上述の値Ｎは、モータＭの演算精度を確保するために予め設定された値（例えば、Ｎ＝１６）である。すなわち、Ｎ段のバッファ（図示せず）に電流位相を格納して位相差Δφｓｕｍを求めることで、回転子が低速回転で空転している場合でも周波数Ｆｒｑ等を精度良く算出できる。

位相差演算部１１５ｄは、算出した位相差Δφｓｕｍを状態判定部１１５ｅおよび周波数演算部１１５ｆへ出力する。状態判定部１１５ｅは、位相差演算部１１５ｄから入力される位相差Δφｓｕｍに基づいて、回転子（つまり、室外ファンＦ）が正回転で空転／停止／逆回転での空転のいずれであるかを判定する。位相差Δφｓｕｍと、回転子の状態と、の関係を以下の表１に示す。なお、位相差Δφｓｕｍの絶対値が所定値以下である場合に、状態判定部１１５ｅによって「停止」と判定するようにしてもよい。

状態判定部１１５ｅは、判定した結果をｄ軸位相変換部１１５ｂ、周波数演算部１１５ｆ、および起動モード設定部１１６（図１参照）に出力する。

周波数演算部１１５ｆは、位相差演算部１１５ｄから入力される位相差Δφｓｕｍに基づき、回転子が空転する際の電気角周波数Ｆｒｑを算出する。すなわち、周波数演算部１１５ｆは、前記した値Ｎと、位相角φの演算周期ΔＴと、を乗算した値ＮΔＴで位相差Δφｓｕｍを除算し、さらに所定の定数を掛けることで電気角周波数Ｆｒｑを算出する。周波数演算部１１５ｆは、算出した電気角周波数Ｆｒｑを角周波数指令発生器１１０（図１参照）および起動モード設定部１１６に出力する。

起動モード設定部１１６は、起動時状態推定部１１５から入力される電気角周波数Ｆｒｑと、上述の状態情報と、に基づいて、モータＭの起動モードを設定する。起動モード設定部１１６は、設定した起動モードを角周波数指令演算器１１１へ出力する。

続いて、図６を用いて室外ファンＦのゆらぎ制御について説明する。本実施例では、室外ファン回転数を一定にするのではなく、所定の周期ＰＴで変化させる（以下、ゆらぎ制御と称す。）。

図６の下側に示すように、ゆらぎ制御では、時間の経過に応じて室外ファンＦの回転数が変化する。これにより、回転数が高い期間と低い期間とができる。回転数が高い期間は、熱交換量が多いため、図６の上から３番目に示すように、除湿することができる。これに対し、回転数が低い期間は、熱交換量が少なくなるため、図６の一番上に示す室温の変化を抑えることができる。これを繰り返すことで、除湿を行いつつ室温の変化も抑えることができ、快適な空間を実現することができる。

つまり、本実施例によれば、室外ファンの回転数を一定速で制御するのではなく、時間の経過に応じて変化するゆらぎ制御で駆動させるため、室温が設定温度Ｔｓに達しない程度で室外機ＡＳｏの熱交換量を制御することができる。この結果、室温が設定温度Ｔｓに達したために圧縮機４１が運転を停止したり、室温が設定温度Ｔｓを超えたために圧縮機４１が運転を再開したりといった、圧縮機４１の断続運転を抑制することができる。

したがって、本実施例によれば、圧縮機４１の断続運転を抑制できるため、快適な空調を実現することができる。さらに、室外ファンＦの回転数を変動させるため、消費電力を抑制しうる効果も奏する。

図７を用いて第２実施例を説明する。本実施例を含む以下の各実施例は、第１実施例の変形例に該当するため、第１実施例との差異を中心に述べる。

図７は、室外ファンＦの制御方法を示すタイムチャートである。本実施例では、第１実施例に対し、ゆらぎ制御時のファン回転数とゆらぎの周期とに制限を設ける。つまり、本実施例では、室外ファンＦの回転数を、上限値ＲＨと下限値ＲＬの間で変化させる。また、本実施例では、ゆらぎ制御の周期ＰＴを下限値ＰＴＬ以上となるように設定する。図７の一番下に示すように、制限をかける前の室外ファン回転数の変化を点線で示す。制限をかけた後の室外ファン回転数の変化を実線で示す。

制限値ＲＨ，ＲＬ，ＰＴＬには、例えば、予め実験等で検討した値を使用する。制限を設けることで、室外ファンＦの回転数が変化することにより発生する音を低減することができる。これにより、音による不快感を軽減することができる。

図８を用いて第３実施例を説明する。図８は、室外ファンＦの制御方法を示すタイムチャート図である。本実施例では、第１実施例に対して、ゆらぎ制御を実行するための実行条件を設ける。

図８の一番上に示すように、運転開始後、実線で示す室温が設定温度Ｔｓから離れている場合、室外ファンＦを一定回転で運転して熱交換し、設定温度Ｔｓへ近づける。その後、室温が設定温度Ｔｓに対して所定の範囲内になると、ゆらぎ制御を実行する。ゆらぎ制御実行中に周囲環境の変化により室温が上昇して所定の範囲外となった場合は、ゆらぎ制御を停止し、室外ファンＦを一定回転で運転する。

図８に示す本実施例では、室温が、ゆらぎ制御実行温度Ｔｆ（Ｔｆ＞Ｔｓ）よりも高い状態からゆらぎ制御実行温度Ｔｆへ低下した場合に、ゆらぎ制御実行条件が成立したものとする。そして、室温が、ゆらぎ制御実行温度Ｔｆよりも低い状態からゆらぎ制御実行温度Ｔｆへ上昇した場合に、ゆらぎ制御実行条件が成立しなくなったものとする。

本実施例では、室温が設定温度Ｔｓ付近に低下した場合にのみ、ゆらぎ制御を行うことにより、室温を設定温度Ｔｓへ早く近づかせることができ、そして、室温を設定温度Ｔｓ付近で安定させることができる。この結果、快適な空調空間を実現できる。

図９を用いて第４実施例を説明する。図９は、本実施例に関する室外ファンＦの制御方法を示すタイムチャート図である。本実施例では、第３実施例と同様に、ゆらぎ制御の実行条件を設ける。本実施例では、サーモＯＦＦ状態（すなわち、圧縮機４１がＯＦＦ状態）が所定の回数繰り返された場合に、ゆらぎ制御の実行条件が成立したものとする。

サーモＯＦＦ状態の場合は、圧縮機４１が停止して室外ファンＦも停止するため、その間は熱交換が行われなくなり、室温および湿度がいずれも上昇する。

そして、室温が設定温度度Ｔｓを超えると、再び圧縮機４１と室外ファンＦとが運転し（サーモＯＮ状態、圧縮機４１のＯＮ状態）、熱交換が行われるため、室温および湿度いずれも低下する。

このサーモＯＮ／ＯＦＦ状態を繰り返していると、室温および湿度が上昇と下降とを繰り返すことになり、室内のユーザに不快感を与える。そこで、本実施例では、サーモＯＮ／ＯＦＦ状態が繰り返していることを検出すると、ゆらぎ制御を実施する。図９に示す例では、圧縮機４１が３回停止した場合、つまり、サーモＯＦＦ状態が３度出現すると、ゆらぎ制御を実行する条件が成立したものと判断する。所定回数は「３」に限らない。

本実施例では、室外ファンＦの回転数をゆらぎ制御することにより、室外機ＡＳｏの熱交換量を調整し、室温を設定温度Ｔｓ付近で安定させる。しかし、ゆらぎ制御を行わなくても室温が安定する場合も考えられる。この場合はゆらぎ制御を行う必要がないため、本実施例のように、サーモＯＮ／ＯＦＦの繰り返しを監視すれば、無駄にゆらぎ制御が行われるのを抑制できる。

図１０を用いて第５実施例を説明する。図１０は、本実施例に関する室外ファンＦの制御方法を示すタイムチャート図である。本実施例も第３，第４実施例と同様に、ゆらぎ制御の実行条件を設ける。本実施例では、電動膨張弁４４の開度に応じてゆらぎ制御を実行する。

本実施例の空気調和機ＡＳでは、電動膨張弁４４の開度を最大開度ＶａＨと最小開度ＶａＬとの間で変化させることにより、熱交換量を調整する。ここで、もしも電動膨張弁４４による熱交換量の調整と同時にゆらぎ制御を行うとすると、サイクルが安定しなくなる可能性がある。

そこで、本実施例では、図１０の一番下に示すように、電動膨張弁４４の開度が最大開度ＶａＨになった場合に、ゆらぎ制御実行条件が成立したものと判定し、ゆらぎ制御を実行する。電動膨張弁４４による制御とゆらぎ制御との実行タイミングをずらすことで、サイクルを安定させることができる。

電動膨張弁４４が最大開度ＶａＨとなり、電動膨張弁４４だけでは熱交換量を調整できない領域でも、本実施例ではゆらぎ制御を実施して熱交換量を調整できるため、サイクルを調整して快適な空調を実現できる。

図１１を用いて第６実施例を説明する。図１１は、本実施例に関する室外ファンＦの制御方法を示すタイムチャート図である。本実施例では、第４実施例を改善するものであり、ゆらぎ制御を実行してもサーモＯＮ／ＯＦＦが発生してしまう場合に対応する。上述した第１〜第５実施例でも同様であるが、一般的に、空気調和機ＡＳの空調対象である個人住宅の室内等では、ユーザが頻繁に出入りしたり、調理器具等の電気製品が突然使用されたりするため、室温の変化が激しいという特徴を有する。

サーモＯＮ／ＯＦＦ状態が発生するということは、室温の変化が激しいということであるので、この場合は、ゆらぎ制御の周期とファン回転数変動幅とを変化させる。調整量については、前回のサーモＯＮから今回サーモＯＦＦするまでの期間の、時間あたりの室温変化を監視し、実験等により予め定めた補償量テーブルや補正量計算式に、監視した室温変化を当てはめることで調整量を決定する。

調整項としては、例えば、低速側の回転数と周期、高速側の回転数と周期の４つが挙げられる。温度変化が激しい場合であるので、低速側においては回転数はさらに低く、周期はさらに長くし、高速側においては回転数はさらに低く、周期はさらに短くする。

これにより、熱交換量が抑えられ温度変化を小さくすることができるため、サーモＯＮ／ＯＦＦの発生を防ぐことができる。

つまり、本実施例では、前回のサーモＯＮ時の状況から今回のサーモＯＮ時における室外ファンＦのゆらぎ制御のパラメータを学習することにより、室温変化の状況に応じて快適な空調を実現する。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、様々な変形例が含まれる。上記実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることもできる。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることもできる。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成を追加・削除・置換することもできる。

上記各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部や全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に格納することができる。

また、上述した実施形態に含まれる技術的特徴は、特許請求の範囲に明示された組み合わせに限らず、適宜組み合わせることができる。

１：モータ制御装置、２：インバータ回路、３：直流電源、４１：圧縮機、４２：四方弁、４３：室外熱交換器、４４：膨張弁、４５：室内熱交換器、Ｆ：室外ファン

Claims (8)

1. 室内機と室外機を備える空気調和機であって、
   前記室外機は、
   圧縮機と、
   前記圧縮機からの冷媒が供給される室外熱交換器へ送風する室外ファンと、
   前記圧縮機および前記室外ファンを制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、冷房運転時における所定の契機に、前記室外ファンの回転数を時間の経過につれて変化させる所定のゆらぎ制御を実施する、
   空気調和機。
2. 前記制御装置は、前記所定のゆらぎ制御では、前記室外ファンの回転数を所定の周期および所定の加減速パターンにしたがって時間変化させる、
   請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記制御装置は、前記所定のゆらぎ制御では、前記室外ファンの回転数の時間変化の変動に対して制限を設定する、
   請求項２に記載の空気調和機。
4. 前記所定の契機とは、室温と設定温度度との差が所定の範囲内になった場合である、
   請求項２に記載の空気調和機。
5. 前記所定の契機とは、前記圧縮機が所定の回数停止した場合である、
   請求項２に記載の空気調和機。
6. 前記所定の契機は、前記室内機の持つ電動膨張弁の状態に基づいて決定される、
   請求項２に記載の空気調和機。
7. 前記制御装置は、前回の所定のゆらぎ制御実行時における室温変化に基づいて、今回の所定のゆらぎ制御における前記所定の周期または前記所定の加減速パターンの少なくともいずれか一つを調整する、
   請求項１または５のいずれか一項に記載の空気調和機。
8. 室内機と室外機を備える空気調和機の制御方法であって、
   前記室外機は、圧縮機と、前記圧縮機からの冷媒が供給される室外熱交換器へ送風する室外ファンと、前記圧縮機および前記室外ファンを制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   冷房運転時における所定の契機を検出し、
   前記室外ファンの回転数を時間の経過につれて変化させる所定のゆらぎ制御を実施する、
   空気調和機の制御方法。
   

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