JP4042787B2

JP4042787B2 - 回転数制御装置、空気調和装置及び回転数制御方法

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Publication number: JP4042787B2
Application number: JP2006041211A
Authority: JP
Inventors: 拓也小谷; 喜久次堀
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2026-02-17
Also published as: EP1985938A4; US20090007577A1; EP1985938B1; ES2504518T3; WO2007094283A1; KR20080080677A; CN101384861A; KR101017242B1; US8015834B2; JP2007218531A; CN101384861B; EP1985938A1

Description

本発明は、室外ファンの回転数を制御する回転数制御装置、室外ファンの回転数を制御する回転数制御ユニットを備える空気調和装置、及び室外ファンの回転数を制御する回転数制御方法に関する。

ビルや一般の住宅等の建物において配置される空気調和装置として、室内ユニットと室外ユニットとを備えるセパレート型のものが広く普及している。このような空気調和装置では、室外ユニットに含まれる圧縮機及び室外熱交換器と、室内ユニットに含まれる膨張弁及び室内熱交換器と、これらの機器を連結する冷媒連絡配管とにより冷媒回路が形成され、こうした冷媒回路中を冷媒が流通することにより室外熱交換器及び室内熱交換器における熱交換が実現されることが多い。また、通常、このような室外ユニットには、室外熱交換器における熱交換を促すために、室外ファンが設置されている。

そして、中間期等の外気温度が比較的低い条件下において冷房運転が行われる場合には、室外ファンが過剰に回転すると、圧縮機の吸入側における冷媒の圧力と吐出側における冷媒の圧力との差圧が十分に確保されなくなる虞がある。こうした場合には、圧縮機の転覆や給油量の低下等といった不具合が生じかねず、圧縮機の信頼性が低下してしまうことになる。

そこで、従来、特許文献１にあるように、圧縮機の高低差圧を十分に確保できない場合には、室外ファンの回転数を低下させるといった制御がなされている。より具体的には、特許文献１では、室外ファンの回転数に圧縮機の高低差圧の状況に応じた上限値が設定されている。
特開２００２−３９５８９号公報

ところで、空気調和装置の室外ユニットは、空気調和装置がビルに設置される場合にはその屋上等に、一般の住宅に設置される場合にはその住宅の敷地内等に設置されることが多いため、室外ユニットのケーシング内に設置される圧縮機の運転音は、騒音の原因となり得る。特に、インバータ制御のモータ等により駆動される容量可変の圧縮機の運転周波数が上昇してゆくときの運転音は、それを耳にする人に著しい不快感を与えることも少なくない。

本発明の課題は、空気調和装置において、圧縮機の運転周波数が上昇してゆくときの運転音によりもたらされる不快感を抑制することにある。

第１発明に係る回転数制御装置は、室外ファンの回転数を制御する回転数制御装置であって、第１制御部と、第２制御部と、切り替え部とを備える。この室外ファンは、冷媒回路に含まれる室外熱交換器における熱交換を促すために室外熱交換器に空気を送るためのファンである。第１制御部は、冷媒回路に含まれる圧縮機の運転周波数に基づいて室外ファンの回転数を制御する第１制御を実行する。第２制御部は、圧縮機の運転周波数以外のパラメータに基づいて圧縮機の高低差圧が確保されるように室外ファンの回転数を制御する第２制御を実行する。切り替え部は、第２制御の実行中に、第１切り替え条件が満たされると判定されると、第２制御を第１制御に切り替え、第１制御の実行中に、第２切り替え条件が満たされると判定されると、第１制御を第２制御に切り替える切り替え制御を実行する。第１切り替え条件には、低外気条件下であり、かつ、冷房運転時であることが含まれる。低外気条件とは、外気温度が第１温度よりも低い状況をいう。第２切り替え条件には、圧縮機の高低差圧が所定の基準値を下回ることが含まれる。

上述したように、従来、空気調和装置の室外ユニットに設けられた室外ファンの回転数は、同じく室外ユニットに設けられた圧縮機の高低差圧の状況に基づいて制御されるようになっている。こうした場合、低外気条件下における冷房運転時においては、室外ファンの回転数に上限値が設定される等して、圧縮機の高低差圧を確保するために室外ファンの回転が妨げられるような制御がなされている。

一方、第１発明に係る回転数制御装置では、冷媒回路に含まれる室外熱交換器に向けての送風を行う室外ファンの回転数が制御される。そして、低外気条件下における冷房運転時には、室外ファンの回転数は、第１制御を実行する第１制御部又は第２制御を実行する第２制御部によって制御される。室外ファンの回転数は、第１制御が実行される場合には、圧縮機の運転周波数に基づいて制御され、第２制御が実行される場合には、圧縮機の運転周波数以外のパラメータに基づいて制御される。すなわち、低外気条件下における冷房運転時において第１制御が実行されている間は、室外ファンの回転が圧縮機の高低差圧の状況に応じて妨げられることなく、圧縮機の運転周波数の状況に応じて許容されることになり、その結果、起動時等に圧縮機の運転周波数が上昇してゆくときに生じる不快音は、室外ファンの回転音により掻き消されることになる。これにより、この回転数制御装置では、圧縮機の運転周波数が上昇してゆくときの運転音によりもたらされる不快感を抑制することができる。

また、この回転数制御装置では、室外ファンの回転を優先するような制御（第１制御）が実行されているときに圧縮機の高低差圧が所定の基準値を下回ると、この第１制御を抜けて、圧縮機の高低差圧の確保を優先するような制御（第２制御）へと切り替えられる。これにより、この回転数制御装置では、圧縮機の高低差圧を確保することができる。

第２発明に係る回転数制御装置は、第１発明に係る回転数制御装置であって、第２制御に用いられるパラメータは、圧縮機の吐出側の圧力又は室外熱交換器の温度である。

この回転数制御装置では、第２制御中においては、室外ファンの回転数が圧縮機の吐出側の圧力に基づいて、又は、圧縮機の吐出側の圧力と一定の関係にあり、圧縮機の吐出側の圧力への換算が可能な室外熱交換器の温度に基づいて制御される。すなわち、低外気条件下における冷房運転時において第２制御が実行されている間は、圧縮機の高低差圧の確保が優先されることになる。このように、この回転数制御装置では、室外ファンの回転を優先するような制御（第１制御）と圧縮機の高低差圧の確保を優先するような制御（第２制御）とが併用されることにより、圧縮機の高低差圧を確保しつつ、圧縮機の運転周波数が上昇してゆくときの運転音によりもたらされる不快感を抑制することができる。

第３発明に係る回転数制御装置は、第１発明または第２発明に係る回転数制御装置であって、第２切り替え条件には、外気温度が第１温度よりも低い第２温度を下回ることがさらに含まれる。

例えば、百貨店等のように人の集中する環境下では、冬季であっても冷房運転が必要とされることがある。このように外気温度が相当に低温となる環境下で冷房運転が行われると、室外ファンの回転状況にかかわらず圧縮機の高低差圧の確保が困難になる。第３発明に係る回転数制御装置では、室外ファンの回転を優先するような制御（第１制御）が実行されているときに外気温度が第１温度よりも低いある温度（第２温度）を下回ると、この第１制御を抜けて、圧縮機の高低差圧の確保を優先するような制御（第２制御）へと切り替えられる。これにより、この回転数制御装置では、圧縮機の高低差圧を確保することができる。

第４発明に係る回転数制御装置は、第１発明から第３発明のいずれかに係る回転数制御装置であって、記憶部をさらに備える。記憶部は、圧縮機の運転周波数と室外ファンの回転数とを対応付ける対応付け情報を記憶する。そして、第１制御部は、第１制御において、記憶部に記憶された対応付け情報を参照して室外ファンの回転数を制御する。

この回転数制御装置では、圧縮機の運転周波数と室外ファンの回転数とを対応付ける対応付け情報が予め設定されており、室外ファンの回転数が圧縮機の運転周波数に基づいて制御される第１制御が実行される場合には、この対応付け情報が参照される。これにより、この回転数制御装置では、室外ファンの回転数を圧縮機の運転周波数に基づいて制御することができる。

第５発明に係る回転数制御装置は、第４発明に係る回転数制御装置であって、対応付け情報は、圧縮機の運転周波数に対応する室外ファンの回転数の下限値を定める情報を含む。

この回転数制御装置では、圧縮機の運転周波数に対応する室外ファンの回転数の下限値が予め設定されている。これにより、室外ファンの回転を優先するような制御（第１制御）が実行されている間は、室外ファンがその下限値以上の回転数で回転するため、室外ファンからある一定以上の大きさの回転音が生じる。従って、この回転数制御装置では、圧縮機の運転周波数が上昇してゆくときの運転音をある一定以上の大きさの室外ファンの回転音で掻き消すことができる。

第６発明に係る回転数制御装置は、第１発明から第５発明のいずれかに係る回転数制御装置であって、選択受付部をさらに備える。選択受付部は、切り替え制御を有効又は無効にする選択を受け付ける。

この回転数制御装置では、室外ファンの回転数制御において第１制御と第２制御との併用を有効とするか無効とするかの選択を受け付ける選択受付部が設けられている。これにより、この回転数制御装置では、第１制御と第２制御との併用を有効とするか無効とするかの選択を利用者の意思により行うことが可能になる。

第７発明に係る回転数制御装置は、第６発明に係る回転数制御装置であって、選択受付部を介して切り替え制御を無効にする選択がされた場合には、第２制御が実行され、第１制御が実行されない。

この回転数制御装置では、選択受付部を介して第１制御と第２制御との併用を無効とすることが選択された場合には、室外ファンの回転を優先するような制御（第１制御）が実行されないことになる。室外ユニットの設置環境によっては、圧縮機からの不快音が問題とならない場合があるが、例えば、このような場合には、第１制御と第２制御との併用を無効とする選択を行うことにより、圧縮機から生じる不快音への対策を優先することなく室外ファンの回転数を制御することができる。

第８発明に係る空気調和装置は、冷媒回路と、室外ファンと、回転数制御ユニットとを備える。冷媒回路は、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁及び室内熱交換器を有する。室外ファンは、室外熱交換器における熱交換を促すために室外熱交換器に空気を送るためのファンである。回転数制御ユニットは、室外ファンの回転数を制御する。回転数制御ユニットは、第１制御部と、第２制御部と、切り替え部とを有する。第１制御部は、圧縮機の運転周波数に基づいて室外ファンの回転数を制御する第１制御を実行する。第２制御部は、圧縮機の運転周波数以外のパラメータに基づいて圧縮機の高低差圧が確保されるように室外ファンの回転数を制御する第２制御を実行する。切り替え部は、第２制御の実行中に第１切り替え条件が満たされると判定されると、第２制御を第１制御に切り替え、第１制御の実行中に第２切り替え条件が満たされると判定されると、第１制御を第２制御に切り替える切り替え制御を実行する。第１切り替え条件には、低外気条件下であり、かつ、冷房運転時であることが含まれる。低外気条件とは、外気温度が第１温度よりも低い状況をいう。第２切り替え条件には、圧縮機の高低差圧が所定の基準値を下回ることが含まれる。

この空気調和装置では、冷媒回路に含まれる室外熱交換器に向けての送風を行う室外ファンの回転数が制御される。そして、低外気条件下における冷房運転時には、室外ファンの回転数は、第１制御を実行する第１制御部又は第２制御を実行する第２制御部によって制御される。室外ファンの回転数は、第１制御が実行される場合には、圧縮機の運転周波数に基づいて制御され、第２制御が実行される場合には、圧縮機の運転周波数以外のパラメータに基づいて制御される。すなわち、低外気条件下における冷房運転時において第１制御が実行されている間は、室外ファンの回転が圧縮機の高低差圧の状況に応じて妨げられることなく、圧縮機の運転周波数の状況に応じて許容されることになり、その結果、起動時等に圧縮機の運転周波数が上昇してゆくときに生じる不快音は、室外ファンの回転音により掻き消されることになる。これにより、この空気調和装置では、圧縮機の運転周波数が上昇してゆくときの運転音によりもたらされる不快感を抑制することができる。

また、この空気調和装置では、室外ファンの回転を優先するような制御（第１制御）が実行されているときに圧縮機の高低差圧が所定の基準値を下回ると、この第１制御を抜けて、圧縮機の高低差圧の確保を優先するような制御（第２制御）へと切り替えられる。これにより、この空気調和装置では、圧縮機の高低差圧を確保することができる。

第９発明に係る回転数制御方法は、室外ファンの回転数を制御する回転数制御方法であって、第１制御工程と、第２制御工程と、切り替え工程とを含む。室外ファンは、冷媒回路に含まれる室外熱交換器における熱交換を促すために室外熱交換器に空気を送るためのファンである。第１制御工程では、冷媒回路に含まれる圧縮機の運転周波数に基づいて室外ファンの回転数が制御される。第２制御工程では、圧縮機の運転周波数以外のパラメータに基づいて圧縮機の高低差圧が確保されるように室外ファンの回転数が制御される。切り替え工程では、第２制御の実行中に第１切り替え条件が満たされると判定されると、第２制御が第１制御に切り替えられ、第１制御の実行中に第２切り替え条件が満たされると判定されると、第１制御が第２制御に切り替えられる。第１切り替え条件には、低外気条件下であり、かつ、冷房運転時であることが含まれる。低外気条件とは、外気温度が第１温度よりも低い状況をいう。第２切り替え条件には、圧縮機の高低差圧が所定の基準値を下回ることが含まれる。

この回転数制御方法では、冷媒回路に含まれる室外熱交換器に向けての送風を行う室外ファンの回転数が制御される。そして、低外気条件下における冷房運転時には、室外ファンの回転数は、第１制御工程又は第２制御工程が実行されることによって制御される。室外ファンの回転数は、第１制御工程が実行される場合には、圧縮機の運転周波数に基づいて制御され、第２制御工程が実行される場合には、圧縮機の運転周波数以外のパラメータに基づいて制御される。すなわち、低外気条件下における冷房運転時において第１制御工程が実行されている間は、室外ファンの回転が圧縮機の高低差圧の状況に応じて妨げられることなく、圧縮機の運転周波数の状況に応じて許容されることになり、その結果、起動時等に圧縮機の運転周波数が上昇してゆくときに生じる不快音は、室外ファンの回転音により掻き消されることになる。これにより、この回転数制御方法では、圧縮機の運転周波数が上昇してゆくときの運転音によりもたらされる不快感を抑制することができる。

また、この回転数制御方法では、室外ファンの回転を優先するような制御（第１制御）が実行されているときに圧縮機の高低差圧が所定の基準値を下回ると、この第１制御を抜けて、圧縮機の高低差圧の確保を優先するような制御（第２制御）へと切り替えられる。これにより、この回転数制御方法では、圧縮機の高低差圧を確保することができる。

第１発明に係る回転数制御装置では、低外気条件下における冷房運転時において第１制御が実行されている間は、室外ファンの回転が圧縮機の高低差圧の状況に応じて妨げられることなく、圧縮機の運転周波数の状況に応じて許容され、その結果、起動時等に圧縮機の運転周波数が上昇してゆくときに生じる不快音は、室外ファンの回転音により掻き消されることになる。これにより、この回転数制御装置では、圧縮機の運転周波数が上昇してゆくときの運転音によりもたらされる不快感を抑制することができる。また、第１制御が実行されているときに圧縮機の高低差圧が所定の基準値を下回ると、第１制御を抜けて、第２制御へと切り替えられる。これにより、この回転数制御装置では、圧縮機の高低差圧を確保することができる。

第２発明に係る回転数制御装置では、室外ファンの回転を優先するような制御（第１制御）と圧縮機の高低差圧の確保を優先するような制御（第２制御）とが併用される。これにより、この回転数制御装置では、圧縮機の高低差圧を確保しつつ、圧縮機の運転周波数が上昇してゆくときの運転音によりもたらされる不快感を抑制することができる。

第３発明に係る回転数制御装置では、第１制御が実行されているときに外気温度が第１温度よりも低いある温度（第２温度）を下回ると、この第１制御を抜けて、第２制御へと切り替えられる。これにより、この回転数制御装置では、圧縮機の高低差圧を確保することができる。

第４発明に係る回転数制御装置では、圧縮機の運転周波数と室外ファンの回転数とを対応付ける対応付け情報が予め設定されており、第１制御が実行される場合には、この対応付け情報が参照される。これにより、この回転数制御装置では、室外ファンの回転数を圧縮機の運転周波数に基づいて制御することができる。

第５発明に係る回転数制御装置では、圧縮機の運転周波数に対応する室外ファンの回転数の下限値が予め設定されており、第１制御が実行されている間は、室外ファンがその下限値以上の回転数で回転するため、室外ファンからある一定以上の大きさの回転音が生じる。これにより、この回転数制御装置では、圧縮機の運転周波数が上昇してゆくときの運転音をある一定以上の大きさの室外ファンの回転音で掻き消すことができる。

第６発明に係る回転数制御装置では、室外ファンの回転数制御において第１制御と第２制御との併用を有効とするか無効とするかの選択を受け付ける選択受付部が設けられている。これにより、この回転数制御装置では、第１制御と第２制御との併用を有効とするか無効とするかの選択を利用者の意思により行うことが可能になる。

第７発明に係る回転数制御装置では、選択受付部を介して第１制御と第２制御との併用を無効とすることが選択された場合には、第１制御が実行されない。そこで、圧縮機からの不快音が問題とならない場合等には、第１制御と第２制御との併用を無効とする選択を行うことにより、圧縮機から生じる不快音への対策を優先することなく室外ファンの回転数を制御することができる。

第８発明に係る空気調和装置では、低外気条件下における冷房運転時において第１制御が実行されている間は、室外ファンの回転が圧縮機の高低差圧の状況に応じて妨げられることなく、圧縮機の運転周波数の状況に応じて許容され、その結果、起動時等に圧縮機の運転周波数が上昇してゆくときに生じる不快音は、室外ファンの回転音により掻き消されることになる。これにより、この回転数制御装置では、圧縮機の運転周波数が上昇してゆくときの運転音によりもたらされる不快感を抑制することができる。また、第１制御が実行されているときに圧縮機の高低差圧が所定の基準値を下回ると、第１制御を抜けて、第２制御へと切り替えられる。これにより、この空気調和装置では、圧縮機の高低差圧を確保することができる。

第９発明に係る回転数制御方法では、低外気条件下における冷房運転時において第１制御工程が実行されている間は、室外ファンの回転が圧縮機の高低差圧の状況に応じて妨げられることなく、圧縮機の運転周波数の状況に応じて許容され、その結果、起動時等に圧縮機の運転周波数が上昇してゆくときに生じる不快音は、室外ファンの回転音により掻き消されることになる。これにより、この回転数制御方法では、圧縮機の運転周波数が上昇してゆくときの運転音によりもたらされる不快感を抑制することができる。また、第１制御が実行されているときに圧縮機の高低差圧が所定の基準値を下回ると、第１制御を抜けて、第２制御へと切り替えられる。これにより、この回転数制御方法では、圧縮機の高低差圧を確保することができる。

＜空気調和装置の構成＞
図１に、本発明の一実施形態に係る空気調和装置１の冷媒回路１０を示す。空気調和装置１は、マルチタイプの空気調和装置であって、１つ又は複数の室外ユニット２に対して複数の室内ユニット３が並列に接続される構成となっている。室内ユニット３は、ビルや一般の住宅等の建物の屋内に設置され、室外ユニット２は、ビルであれば屋上等に、一般の住宅であればその敷地内等に設置される。空気調和装置１の冷媒回路１０は、主として、圧縮機１１、四路切換弁１２、室外熱交換器１３、室外膨張弁１４、室内膨張弁１５、室内熱交換器１６が順に接続されたものであり、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを形成している。

圧縮機１１、四路切換弁１２、室外熱交換器１３及び室外膨張弁１４は室外ユニット２に含まれており、室内膨張弁１５及び室内熱交換器１６は室内ユニット３に含まれている。また、四路切換弁１２と室内熱交換器１６との間はガス側冷媒連絡配管１７ａにより接続され、室外膨張弁１４と室内膨張弁１５との間は液側冷媒連絡配管１７ｂにより接続される。冷媒連絡配管１７ａ，１７ｂは、室外ユニット２と室内ユニット３との間に配置される。また、室外ユニット２には、アキュムレータやその他の付属機器も設けられているが、ここでは図示を省略している。

室外ユニット２の内部の冷媒回路の末端部には、ガス側閉鎖弁１８と液側閉鎖弁１９とが設けられている。ガス側閉鎖弁１８は四路切換弁１２側に配置されており、液側閉鎖弁１９は室外膨張弁１４側に配置されている。これらの閉鎖弁１８，１９は、室外ユニット２及び室内ユニット３が現地に設置され、冷媒連絡配管１７ａ，１７ｂがそれぞれ閉鎖弁１８，１９に接続された後に開状態とされる。

図１に示す空気調和装置１の冷媒回路１０は、実際の回路を簡略化したものである。例えば、実際の圧縮機は、インバータにより運転周波数の制御が為される容量可変の圧縮機（以下、インバータ圧縮機という。）と、オンオフ制御が為される定容量の圧縮機（以下、定容量圧縮機という。）とが設置物件の大小に対応して５，８，１０，１２，１４，１６，１８馬力（ＨＰ）といった様々な馬力を実現するように組み合わされてなることが多い。なお、本実施形態においては、圧縮機１１として、１台のインバータ圧縮機１１ａと２台の定容量圧縮機１１ｂ，１１ｃとが組み合わされているものとする（図２参照）。そして、このインバータ圧縮機１１ａは、インバータ５０により制御されるモータＭｃにより駆動される（図２参照）。

また、室外ユニット２には、室外ファン３０が設けられている。室外ファン３０は、その回転により、室外ユニット２のケーシング内に室外空気を吸い込み、吸い込んだ空気を室外熱交換器１３に送ることにより室外熱交換器１３における熱交換を促進させ、熱交換後の空気を室外ユニット２のケーシング外へと吹き出させる。この室外ファン３０は、インバータ５１により制御されるモータＭｆにより駆動される（図２参照）。

室外ユニット２及び室内ユニット３には、各種のセンサが取り付けられている。例えば、室外ユニット２には、圧縮機１１の吸入側の圧力Ｐｓを検出する吸入圧力センサ６０、圧縮機１１の吐出側の圧力Ｐｄを検出する吐出圧力センサ６１、及び室外ユニット２内に流入する室外空気の温度（すなわち、外気温度Ｔａ）を検出する外気温度センサ６２が設けられている。なお、圧縮機１１の吸入側の圧力Ｐｓとは、冷媒回路１０が形成する冷凍サイクルにおける低圧側の冷媒の圧力であり、圧縮機１１の吐出側の圧力Ｐｄとは、冷媒回路１０が形成する冷凍サイクルにおける高圧側の冷媒の圧力である。

さらに、室外ユニット２には、室外制御ユニット２０が設けられており、室内ユニット３には、室内制御ユニット４０が設けられている。室外制御ユニット２０は、室外ユニット２のケーシング内に配置される電装品箱（図示せず）内に配置されている。室外制御ユニット２０は、室内制御ユニット４０と通信しつつ、室外ユニット２に含まれる電気機器１１，１２，１４，３０等を制御し、室内制御ユニット４０は、室外制御ユニット２０と通信しつつ、室内ユニット３に含まれる電気機器１５等を制御する。すなわち、これらの制御ユニット２０，４０によって、空気調和装置１全体の運転制御を行う制御部が構成されている。室内制御ユニット２０は、利用者が室内ユニット３を個別に操作するためのリモコン（図示せず）との通信が可能になっている。

＜空気調和装置の動作＞
次に、この空気調和装置１の運転動作について説明する。

まず、冷房運転時は、四路切換弁１２が図１において実線で示す状態に保持される。圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四路切換弁１２を介して室外熱交換器１３に流入し、室外空気と熱交換して凝縮する。室外熱交換器１３において凝縮して液化した冷媒は、全開状態の室外膨張弁１４を通過し、液側冷媒連絡配管１７ｂを通って各室内ユニット３に流入する。室内ユニット３において、冷媒は、室内膨張弁１５で所定の圧力まで減圧され、さらに室内熱交換器１６で室内空気と熱交換して蒸発する。そして、冷媒の蒸発によって冷却された室内空気は、図示しない室内ファンによって室内へと吹き出され、室内を冷房する。また、室内熱交換器１６において蒸発して気化した冷媒は、ガス側冷媒連絡配管１７ａを通って室外ユニット２に戻り、圧縮機１１に吸入される。

一方、暖房運転時は、四路切換弁１２が図１において破線で示す状態に保持される。圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四路切換弁１２を介して各室内ユニット３の室内熱交換器１６に流入し、室内空気と熱交換して凝縮する。冷媒の凝縮によって加熱された室内空気は、室内ファンによって室内へと吹き出され、室内を暖房する。室内熱交換器１６において凝縮して液化した冷媒は、全開状態の室内膨張弁１５を通過し、液側冷媒連絡配管１７ｂを通って室外ユニット２に戻る。室外ユニット２に戻った冷媒は、室外膨張弁１４で所定の圧力まで減圧され、さらに室外熱交換器１３で室外空気と熱交換して蒸発する。そして、室外熱交換器１３において蒸発して気化した冷媒は、四路切換弁１２を介して圧縮機１１に吸入される。

なお、冷房運転時又は暖房運転時のいずれの場合においても、停止中の室内ユニット３の室内膨張弁１５は閉状態になっており、その室内ユニット３の室内熱交換器１６には冷媒が殆ど流れない。

＜室外制御ユニットの構成＞
図２を参照して、室外制御ユニット２０の構成について説明する。

室外制御ユニット２０は、マイクロコンピュータ２１及びメモリ２５を有する制御回路であり、メモリ２５に記憶されているプログラムをマイクロコンピュータ２１上に読み出して実行することにより、室外ユニット２に含まれる圧縮機１１、四路切換弁１２、室外膨張弁１４及び室外ファン３０等の各種の電気機器を制御する。

室外制御ユニット２０は、吸入圧力センサ６０、吐出圧力センサ６１及び外気温度センサ６２等の室外ユニット２に取り付けられている各種センサに接続されており、これらのセンサにおいて検出された圧縮機１１の吸入側の圧力Ｐｓ、圧縮機１１の吐出側の圧力Ｐｄ及び外気温度Ｔａに関する情報等を受け取ることができる。また、室外制御ユニット２０は、室内制御ユニット４０に接続されており、室内ユニット３における制御情報も受け取ることができる。そして、室外制御ユニット２０は、これらの情報に基づいて、室外ユニット２に含まれる各種の電気機器１１，１２，１４，３０等を制御している。

室外制御ユニット２０は、インバータ５０を介してモータＭｃを制御することにより、インバータ圧縮機１１ａを制御する。このとき、室外制御ユニット２０は、モータＭｃからのフィードバック信号を参照しつつ、インバータ圧縮機１１ａの運転周波数のＰＩ制御を行っている。また、室外制御ユニット２０は、定容量圧縮機１１ｂ，１１ｃの電源のオンオフの切り替えも行っている。

さらに、室外制御ユニット２０は、インバータ５１を介してモータＭｆを制御することにより、室外ファン３０を制御する。なお、これらのインバータ５０，５１は、室外制御ユニット２０が配置される電装品箱（図示せず）内に配置されている。

そして、室外ファン３０の回転数が制御される際には、マイクロコンピュータ２１は、メモリ２５に記憶されている室外ファンの回転数を制御するための所定のプログラムを実行することにより、第１制御部２２、第２制御部２３及び切り替え部２４として動作する。第１制御部２２は、第１制御を実行し、第２制御部２３は、第２制御を実行する。室外ファン３０の回転数は、第１制御の実行中においては、主としてインバータ圧縮機１１ａの運転周波数に基づいて制御され、第２制御の実行中においては、主として圧縮機１１の吐出側の圧力Ｐｄに基づいて制御される。切り替え部２４は、第１制御又は第２制御と並行して切り替え制御を実行するが、この切り替え制御においては、室外ファン３０の回転数を第１制御又は第２制御のいずれにより制御すべきかを判断し、その判断結果に応じて第１制御と第２制御とを切り替える。

さらに、室外制御ユニット２０には、利用者が切り替え制御を有効又は無効にすることを選択するためのオンオフスイッチ７０が設けられている。このスイッチがオンにされている状態では、切り替え部２４の動作が有効とされる。そして、このスイッチがオフにされている状態では、切り替え部２４の動作が無効とされ、第２制御部２３による第２制御が実行される。

＜室外ファンの回転数制御＞
以下、図３を参照して、室外ファン３０の回転数が制御される様子を具体的に説明する。

まず、空気調和装置１の複数台の室内ユニット３のうちの少なくとも１台が運転を開始する（Ａ１）と、第２制御部２３による第２制御が実行される。

第２制御においては、第２制御部２３は、吐出圧力センサ６１において検出された圧縮機１１の吐出側の圧力Ｐｄを参照しつつ圧縮機１１の高低差圧を考慮して、室外ファン３０の回転数を制御する。このとき、室外ファン３０の回転は、ステップ０からステップ８までの９段階に制御される。室外ファン３０は、ステップ０では停止しており、ステップ数の増加に合わせて回転数も増加し、ステップ８において最大の回転数で回転することになる。第２制御においては、圧縮機１１の高低差圧の確保を優先的に考慮した上で、室外ファン３０の回転数が決定されるようになっている。

そして、オンオフスイッチ７０がオンにされている場合には、第２制御部２３による第２制御と並行して、切り替え部２４による切り替え制御が実行される。切り替え制御においては、冷房運転中であり、かつ、外気温度Ｔａが所定の温度（本実施形態では、１８℃）以下であるか否か（切り替え条件Ｃ１）の判定が、所定の時間間隔で繰り返される。そして、切り替え部２４は、切り替え条件Ｃ１が満たされると判断した場合には、第２制御部２３による第２制御を終了させて、第１制御部２２による第１制御を開始させる。切り替え条件Ｃ１が満たされないと判断した場合には、第２制御部２３による第２制御を継続させる。

一方、第１制御においては、第１制御部２２により、室外ファン３０の回転がステップ０からステップ８までの９段階に制御される。このとき、第１制御部２２は、インバータ圧縮機１１ａの運転周波数に上限周波数を設定する。これにより、第１制御の実行中においては、インバータ圧縮機１１ａの運転周波数は、このような上限周波数を超えることのないように維持されつつＰＩ制御されることになる。なお、第２制御から第１制御へ切り替えられた直後においては、そのときのインバータ圧縮機１１ａの運転周波数が上限周波数として設定される。そして、インバータ圧縮機１１ａの現在の運転周波数が上限周波数に等しい状態が所定の期間（本実施形態では、５分間）継続すると、上限周波数の値が所定の量（本実施形態では、８Ｈｚ）だけ増加するように再設定される。これにより、インバータ圧縮機１１ａの運転周波数の急激な上昇が抑制されることになり、インバータ圧縮機１１ａの運転周波数の上昇に伴う耳障りな運転音による不快感がある程度抑制されることになる。また、第１制御の実行中においては、この上限周波数は、インバータ５０が出力し得る最大の周波数（本実施形態では、２１０Ｈｚ）よりも低い所定の周波数（本実施形態では、１７６Ｈｚ）を超えないようになっている。これにより、第１制御の実行中においては、インバータ圧縮機１１ａの運転周波数が常に１７６Ｈｚ以下に抑制されるため、インバータ圧縮機１１ａからの騒音も抑制されることになる。一方、インバータ圧縮機１１ａの現在の運転周波数が上限周波数よりも低い状態が所定の期間（本実施形態では、１分間）継続すると、上限周波数の値が所定の量（本実施形態は、８Ｈｚ）だけ減少するように再設定される。

そして、このような制御と同時に、第１制御においては、第１制御部２２は、３台の圧縮機１１ａ〜１１ｃの現在の運転状況に基づいて、室外ファン３０の回転をステップ０からステップ８までの９段階で制御する。このとき、第１制御部２２は、メモリ２５に記憶された図４に示す対応付け情報２６を参照しながら、室外ファン３０の回転のステップ数を決定する。

対応付け情報２６には、インバータ圧縮機１１ａの運転周波数及び２台の定容量圧縮機１１ｂ，１１ｃの駆動の有無に対応する、室外ファン３０の回転のステップ数の下限値が設定されている。すなわち、第１制御の実行中においては、室外ファン３０は、対応付け情報２６に設定されている下限値以上のステップ数で回転することになる。これにより、外気温度が１８℃よりも低い低外気条件下において冷房運転が行われている場合であっても、室外ファン３０の回転量が最小限確保されていることになる。従って、インバータ圧縮機１１ａの運転周波数が上昇してゆくときの耳障りな運転音が、室外ファン３０の回転音により掻き消されることになる。すなわち、第１制御の実行中においては、圧縮機１１の耳障りな運転音を掻き消すために室外ファン３０の回転が促されることになるが、第２制御を実行した場合ほどには圧縮機１１の高低差圧が十分に確保されないことになる。

また、このような第１制御の実行中においては、切り替え部２４による切り替え制御も実行されている。第１制御中の切り替え制御においては、外気温度Ｔａが所定の温度（本実施形態では、６℃）以下でないか、圧縮機１１の高低差圧が所定の基準値を下回っていないか、室外ファン３０がステップ７以上で回転している状態が所定の期間（本実施形態では、３分間）継続していないか、あるいは、オンオフスイッチ７０がオフにスイッチされたか否か（切り替え条件Ｃ２）の判定が、所定の時間間隔で繰り返される。そして、切り替え部２４は、切り替え条件Ｃ２が満たされると判断した場合には、第１制御部２２による第１制御を終了させて、第２制御部２３による第２制御を開始させる。一方、切り替え条件Ｃ２が満たされないと判断した場合には、第１制御部２２による第１制御を継続させる。

すなわち、第１制御中の切り替え制御においては、外気温度Ｔａが６℃以下となる場合には、圧縮機１１の高低差圧の確保が困難になるため、圧縮機１１の高低差圧の確保が優先される第２制御へと切り替えられる。また、圧縮機１１の高低差圧が所定の基準値を下回った場合にも、圧縮機１１の高低差圧の確保が優先される第２制御へと切り替えられる。室外ファン３０がステップ７又はステップ８で回転する場合には、外気温度Ｔａが１８℃を上回っていると予測されるため、そのような状態が３分間継続した場合にも、第２制御へと切り替えられる。さらに、第１制御は、利用者が第２制御との併用を希望した場合、すなわちオンオフスイッチ７０がオンとなっている場合にのみ実行される制御であるため、第１制御の実行中においてオンオフスイッチ７０がオンからオフにスイッチされた場合にも、強制的に第２制御へと切り替えられる。

＜特徴＞
（１）
上記実施形態では、室外ファン３０の回転数は、第１制御及び第２制御の２種類の制御が併用されることにより行われる。第１制御と第２制御とは同時に実行されることはなく、切り替え部２４によりいずれか一方の制御が選択される。そして、第１制御においては、室外ファン３０は、圧縮機１１の運転状態に合わせて定められた下限値以上のステップ数で回転するように維持される。これにより、室外ファン３０の回転量が最小限確保されるため、インバータ圧縮機１１ａの運転周波数が上昇してゆくときの耳障りな運転音を室外ファン３０の回転音により掻き消すことができる。

（２）
上記実施形態では、利用者は、第１制御及び第２制御を併用するための切り替え制御を有効とするか無効とするかをオンオフスイッチ７０により選択できるようになっている。

＜変形例＞
（１）
上記実施形態において、室外ファン３０の回転数は、第２制御においては圧縮機１１の吐出側の圧力Ｐｄに基づいて制御されているが、その他のパラメータに基づいて制御されるようになっていてもよい。例えば、その他のパラメータとして、室外熱交換器１３内を流れる冷媒の温度を採用することができる。この場合においても、室外熱交換器１３内を流れる冷媒の温度（冷房運転時における凝縮温度）は、圧縮機１１の吐出側の圧力Ｐｄに応じた値となるため、圧縮機１１の高低差圧の確保を優先的に考慮することができる。

（２）
上記実施形態では、切り替え制御の有効又は無効の選択を受け付けるオンオフスイッチ７０が室外制御ユニット２０に設けられているが、このようなスイッチは利用者が室内ユニット３を操作するためのリモコンに設けられていてもよい。

本発明は、空気調和装置において、圧縮機の運転周波数が上昇してゆくときの運転音によりもたらされる不快感を抑制することができるという効果を有し、室外ファンの回転数を制御する回転数制御装置、室外ファンの回転数を制御する回転数制御ユニットを備える空気調和装置、及び室外ファンの回転数を制御する回転数制御方法として有用である。

本発明の一実施形態に係る空気調和装置の構成図。室外制御ユニットを含む空気調和装置の制御ブロック図。室外ファンの回転数制御の状態遷移図。圧縮機の運転状態に応じた室外ファンのステップ数の下限値を示す図。

符号の説明

１０冷媒回路
１１ａインバータ圧縮機
１１ｂ，１１ｃ定容量圧縮機
１３室外熱交換器
１４室外膨張弁
１５室内膨張弁
１６室内熱交換器
２０室外制御ユニット
２２第１制御部
２３第２制御部
２４切り替え部
２５メモリ
２６対応付け情報
３０室外ファン
７０オンオフスイッチ

Claims

冷媒回路（１０）に含まれる室外熱交換器（１３）における熱交換を促すために前記室外熱交換器（１３）に空気を送る室外ファン（３０）の回転数を制御する回転数制御装置（２０）であって、
前記冷媒回路（１０）に含まれる圧縮機（１１）の運転周波数に基づいて前記回転数を制御する第１制御を実行する第１制御部（２２）と、
前記運転周波数以外のパラメータに基づいて前記圧縮機（１１）の高低差圧が確保されるように前記回転数を制御する第２制御を実行する第２制御部（２３）と、
前記第２制御の実行中に、第１切り替え条件が満たされると判定されると、前記第２制御を前記第１制御に切り替え、前記第１制御の実行中に、第２切り替え条件が満たされると判定されると、前記第１制御を前記第２制御に切り替える切り替え制御を実行する切り替え部（２４）と、
を備え、
前記第１切り替え条件には、外気温度が第１温度よりも低い低外気条件下であり、かつ、冷房運転時であることが含まれ、
前記第２切り替え条件には、前記圧縮機（１１）の高低差圧が所定の基準値を下回ることが含まれる、
回転数制御装置（２０）。
前記パラメータは、前記圧縮機の吐出側の圧力又は前記室外熱交換器（１３）の温度である、
請求項１に記載の回転数制御装置（２０）。
前記第２切り替え条件には、外気温度が前記第１温度よりも低い第２温度を下回ることがさらに含まれる、
請求項１又は２に記載の回転数制御装置（２０）。
前記運転周波数と前記回転数とを対応付ける対応付け情報（２６）を記憶する記憶部（２５）、
をさらに備え、
前記第１制御部（２２）は、前記第１制御において、前記記憶部（２５）に記憶された前記対応付け情報（２６）を参照して前記回転数を制御する、
請求項１から３のいずれかに記載の回転数制御装置（２０）。
前記対応付け情報（２６）は、前記運転周波数に対応する前記回転数の下限値を定める情報を含む、
請求項４に記載の回転数制御装置（２０）。
前記切り替え制御を有効又は無効にする選択を受け付ける選択受付部（７０）、
をさらに備える、
請求項１から５のいずれかに記載の回転数制御装置（２０）。
前記選択受付部（７０）を介して前記切り替え制御を無効にする選択がされた場合には、前記第２制御が実行され、前記第１制御が実行されない、
請求項６に記載の回転数制御装置（２０）。
圧縮機（１１）、室外熱交換器（１３）、膨張弁及び室内熱交換器を有する冷媒回路（１０）と、
前記室外熱交換器（１３）における熱交換を促すために前記室外熱交換器（１３）に空気を送る室外ファン（３０）と、
前記室外ファン（３０）の回転数を制御する回転数制御ユニットと、
を備え、
前記回転数制御ユニットは、
前記圧縮機（１１）の運転周波数に基づいて前記回転数を制御する第１制御を実行する第１制御部（２２）と、
前記運転周波数以外のパラメータに基づいて前記圧縮機（１１）の高低差圧が確保されるように前記回転数を制御する第２制御を実行する第２制御部（２３）と、
前記第２制御の実行中に、第１切り替え条件が満たされると判定されると、前記第２制御を前記第１制御に切り替え、前記第１制御の実行中に、第２切り替え条件が満たされると判定されると、前記第１制御を前記第２制御に切り替える切り替え制御を実行する切り替え部（２４）と、
を備え、
前記第１切り替え条件には、外気温度が第１温度よりも低い低外気条件下であり、かつ、冷房運転時であることが含まれ、
前記第２切り替え条件には、前記圧縮機（１１）の高低差圧が所定の基準値を下回ることが含まれる、
を有する、空気調和装置（１）。
冷媒回路（１０）に含まれる室外熱交換器（１３）における熱交換を促すために前記室外熱交換器（１３）に空気を送る室外ファン（３０）の回転数を制御する回転数制御方法であって、
前記冷媒回路（１０）に含まれる圧縮機（１１）の運転周波数に基づいて前記回転数を制御する第１制御工程と、
前記運転周波数以外のパラメータに基づいて前記圧縮機（１１）の高低差圧が確保されるように前記回転数を制御する第２制御工程と、
前記第２制御の実行中に、第１切り替え条件が満たされると判定されると、前記第２制御を前記第１制御に切り替え、前記第１制御の実行中に、第２切り替え条件が満たされると判定されると、前記第１制御を前記第２制御に切り替える切り替え工程と、
を含み、
前記第１切り替え条件には、外気温度が第１温度よりも低い低外気条件下であり、かつ、冷房運転時であることが含まれ、
前記第２切り替え条件には、前記圧縮機（１１）の高低差圧が所定の基準値を下回ることが含まれる、
回転数制御方法。