JP4888338B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

この発明は、空気調和機に関する。

従来、空気調和機としては、冷房運転時の差圧確保のため、室内熱交換器の温度から目標温度を定めて、室外熱交換器の温度が目標温度になるように、室外ファンの回転数のゾーン制御を行うものがある(例えば、特許第３８６４９５６号(特許文献１)参照)。

図１４Ａは上記従来の空気調和機の室内熱交換器温度が１０℃のときの室外ファン回転数制御における室外熱交換器温度のゾーン図を示しており、また、図１４Ｂは図１４Ａにおける室外熱交換器温度の基準温度を設定するための図を示している。

この空気調和機では、冷房運転時に室外温度が低いとき(約５℃未満)と高いとき(約５℃以上)では、上記ゾーン制御で安定する室外ファンの回転数帯が異なり、室外温度が低いときは、その回転数帯は１００rpm〜３００rpm、室外温度が高いときは３００rpm〜８００rpmであり、高回転数帯と低回転数帯では、室外ファン風量の変化量に対する室外熱交換器の温度の変化量が異なり、外気温度条件の他に室内温度条件や室内ファン風量等の条件によっても、室外ファンの回転数帯は異なる。

このため、上記ゾーン制御の設定値を高回転数帯で決定した場合、この設定値で低回転数帯を制御しようとすると、無変化域で安定させることが困難であり、垂下域とアップ域域との間または垂下域と復帰域との間でハンチングが発生し、その結果、室内熱交換器の出口が過熱状態になり、室内機の室内ファンが結露し、水飛びが発生するという問題がある。

逆に、低回転数帯で設定値を決定した場合、この設定値で高回転数帯を制御しようとすると、室外ファンを制御するスピードが遅くなるため、無変化域に到達するのに時間がかかり、圧縮機にダメージを与えて信頼性が低下する。

一方、上記ゾーン制御の設定値を中回転数帯で決定した場合は、高回転数域や低回転数域においても同様の問題が起こる。
特許第３８６４９５６号

そこで、この発明の課題は、冷房運転時の差圧確保のための室外ファン制御を安定して行うことができる空気調和機を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の空気調和機は、
圧縮機と室外熱交換器と減圧機構と室内熱交換器とが環状に接続された冷媒回路と、
上記室内熱交換器の温度を検出する室内熱交換器用温度センサと、
上記室外熱交換器の温度を検出する室外熱交換器用温度センサと、
上記室外熱交換器に外気を供給する室外ファンと、
上記室外ファンの回転数を制御する制御部と
を備え、
上記制御部は、
上記室内熱交換器用温度センサにより検出された上記室内熱交換器の温度と上記室外熱交換器用温度センサにより検出された上記室外熱交換器の温度との温度差に基づいて、上記室外熱交換器の温度が目標温度になるように、上記室外ファンの回転数を制御する室外ファン回転数制御を行い、
上記室外ファン回転数制御において、上記室外熱交換器の温度領域を高い方から順にアップ域,無変化域,垂下域のゾーンに分けて、上記アップ域では上記室外ファンの回転数を上げ、上記無変化域では上記室外ファンの回転数を変えず、上記垂下域では上記室外ファンの回転数を下げると共に、上記室外ファンの回転数が低回転域であるほど上記室外ファンの回転数の単位時間当たりの操作量を小さくし、上記室外ファンの回転数が高回転域であるほど上記室外ファンの回転数の単位時間当たりの操作量を大きくなるように、かつ、上記室外ファンの回転数変化による上記室外熱交換器の温度の変化量が一定となるように上記室外ファンの回転数を制御することを特徴とする。

上記構成の空気調和機によれば、上記制御部は、室内熱交換器用温度センサにより検出された室内熱交換器の温度と室外熱交換器用温度センサにより検出された室外熱交換器の温度との温度差に基づいて、室外熱交換器の温度が目標温度になるように、室外ファンの回転数を制御する室外ファン回転数制御を行うことにより、圧縮機の高低圧力差を確保する。この室外ファン回転数制御において、室外熱交換器の温度領域を高い方から順にアップ域,無変化域,垂下域のゾーンに分けて、アップ域では室外ファンの回転数を上げ、無変化域では室外ファンの回転数を変えず、垂下域では室外ファンの回転数を下げる。このとき、上記アップ域と垂下域の夫々をさらに複数のゾーンに分けて、アップ域において無変化域に近いゾーンほど室外ファンの回転数の単位時間当たりの操作量が小さくなるように、かつ、垂下域において無変化域に近いゾーンほど室外ファンの回転数の単位時間当たりの操作量が小さくなるように、室外ファンの回転数を制御する。このように、アップ域と垂下域のゾーンを細分化し、無変化域から離れているゾーンの操作量は大きく、逆に無変化ゾーンに近いゾーンの操作量を小さくすることにより、室外ファンの回転数の無変化域への収束性が高まる。これにより、垂下域とアップ域との間などにおけるハンチングの発生を抑制して、冷房運転時の差圧確保のための室外ファン制御を安定して行うことができる。

また、室外ファン回転数制御において、室外ファンの回転数が低回転域であるほど室外ファンの回転数の単位時間当たりの操作量を小さくし、室外ファンの回転数が高回転域であるほど室外ファンの回転数の単位時間当たりの操作量を大きくすることによって、無変化域で安定させることが容易になる。これにより、垂下域とアップ域域との間などにおけるハンチングの発生を効果的に抑制できる。

また、一実施形態の空気調和機では、上記制御部は、室外ファン回転数制御において、上記アップ域での上記室外ファンの回転数の単位時間当たりの操作量よりも、上記垂下域での上記室外ファンの回転数の単位時間当たりの操作量を大きくする。

上記実施形態によれば、室外ファン回転数制御において、アップ域での室外ファンの回転数の単位時間当たりの操作量よりも、垂下域での室外ファンの回転数の単位時間当たりの操作量を大きくすることによって、圧縮機にダメージを与えて信頼性が低下する恐れのある垂下域から無変化域にすみやかに収束させることができる。

以上より明らかなように、この発明の空気調和機によれば、垂下域とアップ域などにおけるハンチングの発生を抑制して、冷房運転時の差圧確保のための室外ファン回転数制御を安定して行うことができる。

また、室外ファン回転数制御において、室外ファンの回転数が低回転域であるほど室外ファンの回転数の単位時間当たりの操作量を小さくし、室外ファンの回転数が高回転域であるほど室外ファンの回転数の単位時間当たりの操作量を大きくすることによって、無変化域で安定させることが容易になり、ハンチングの発生を効果的に抑制できる。

また、一実施形態の空気調和機によれば、室外ファン回転数制御において、アップ域での室外ファンの回転数の単位時間当たりの操作量よりも、垂下域での室外ファンの回転数の単位時間当たりの操作量を大きくすることによって、圧縮機にダメージを与えて信頼性が低下する恐れのある垂下域から無変化域にすみやかに収束させることができる。

以下、この発明の空気調和機を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１はこの発明の実施の一形態の空気調和機の冷媒回路の回路図を示している。この空気調和機は、図１に示すように、圧縮機１と、上記圧縮機１の吐出側が一端に接続された四路弁２と、上記四路弁２の他端に一端が接続された室外熱交換器３と、上記室外熱交換器３の他端に一端が接続された減圧機構の一例としての電動膨張弁４と、上記電動膨張弁４の他端に連絡配管Ｌ１を介して一端が接続された室内熱交換器５と、上記室内熱交換器５の他端に連絡配管Ｌ２,四路弁２を介して一端が接続され、他端が圧縮機１の吸入側に接続されたアキュムレータ６とを備えている。上記圧縮機１,四路弁２,室外熱交換器３,電動膨張弁４,室内熱交換器５およびアキュムレータ６で冷媒回路を構成している。

また、この空気調和機は、室外熱交換器３近傍に配置され、外気を室外熱交換器３に供給する室外ファン７と、室内熱交換器５近傍に配置された室内ファン８と、室外熱交換器３の温度を検出する室外熱交換器用温度センサ１１と、室内熱交換器５の温度を検出する室内熱交換器用温度センサ２１と、上記室外熱交換器用温度センサ１１により検出された室外熱交換器３の温度および室内熱交換器用温度センサ２１により検出された室内熱交換器５の温度に基づいて、圧縮機１,電動膨張弁４,室外ファン７,室内ファン８等を制御する制御装置３０を備えている。

上記制御装置３０は、マイクロコンピュータと入出力回路などからなり、室外ファンの回転数を制御する室外ファン回転数制御部３０aと、アップ域用タイマＴＭ１と、垂下域用タイマＴＭ２とを有している。

上記圧縮機１,四路弁２,室外熱交換器３,電動膨張弁４,アキュムレータ６,室外ファン７,室外熱交換器用温度センサ１１および制御装置３０で室外機１０を構成し、室内熱交換器５,室内ファン８および室内熱交換器用温度センサ２１で室内機２０を構成している。

上記構成の空気調和機において、冷房運転時、四路切換弁２を実線の切換え位置に切り換えて、圧縮機１を起動すると、圧縮機１から吐出された高圧冷媒が四路切換弁２を通って室外熱交換器３に入る。そして、上記室外熱交換器３で凝縮した冷媒は、電動膨張弁４で減圧された後に室内熱交換器５に入る。上記室内熱交換器５で蒸発した冷媒が四路切換弁２およびアキュムレータ６を介して圧縮機１の吸入側に戻る。こうして、上記圧縮機１,室外熱交換器３,電動膨張弁４,室内熱交換器５およびアキュムレータ６で構成された冷媒回路を冷媒が循環することにより、室内ファン８により室内熱交換器５を介して室内空気を循環させて室内を冷房する。

これに対して、暖房運転時は、四路切換弁２を点線の切換え位置に切り換えて、圧縮機１,室内熱交換器５,電動膨張弁４,室外熱交換器３およびアキュムレータ６で構成された冷媒回路に冷媒を循環させることにより室内を暖房する。

上記室外ファン回転数制御部３０aは、室内熱交換器用温度センサ２１により検出された室内熱交換器５の温度と室外熱交換器用温度センサ１１により検出された室外熱交換器３の温度との温度差に基づいて、室外熱交換器３の温度が目標温度になるように、室外ファン７の回転数を制御する室外ファン回転数制御を行うことにより、圧縮機１の高低圧力差を確保する。

この室外ファン回転数制御において、室外熱交換器３の温度領域を高い方から順にアップ域,無変化域,垂下域のゾーンに分けて、アップ域では室外ファン７の回転数を上げ、無変化域では室外ファン７の回転数を変えず、垂下域では室外ファン７の回転数を下げる。このとき、上記アップ域をさらに複数のゾーンに分けて、温度域の高い方から順にアップ域１,アップ域２,アップ域３としている。上記アップ域と垂下域の夫々をさらに複数のゾーンに分けて、温度域の高い方から順に垂下域１,垂下域２,垂下域３としている。

上記アップ域１,アップ域２,アップ域３において、無変化域に近いゾーンほど室外ファン７の回転数の単位時間当たりの操作量が小さくなるように、かつ、垂下域１,垂下域２,垂下域３において無変化域に近いゾーンほど室外ファン７の回転数の単位時間当たりの操作量が小さくなるように、室外ファン７の回転数を制御する。

図２Ａは上記空気調和機の室外ファン回転数制御における室外熱交換器温度のゾーン図を示しており、図２Ｂは図２Ａにおける室外熱交換器温度の基準温度Ａを設定するための図を示している。

図２Ｂを用いて、室外熱交換器温度の基準温度Ａを設定し、その基準温度Ａから所定温度差の温度Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｃ,Ｄ1,Ｄ2,Ｄ3(図２Ａに示す)を決定する。ここで、図２Ａに示すように、室外熱交換器温度が下降する方向では、
温度Ｂ1以上 ： 復帰域
温度Ｂ1〜Ｂ2 ： アップ域１
温度Ｂ2〜Ｂ3 ： アップ域２
温度Ｂ3〜Ｃ ： アップ域３
温度Ｃ,Ｄ1 ： 無変化域
温度Ｄ1〜Ｄ2 ： 垂下域１
温度Ｄ2〜Ｄ3 ： 垂下域２
温度Ｄ3以下 ： 垂下域３
となり、室外熱交換器温度が上昇する方向では、
温度Ａ以上 ： 復帰域
温度Ａ〜Ｂ1 ： アップ域１
温度Ｂ1〜Ｂ2 ： アップ域２
温度Ｂ2〜Ｂ3 ： アップ域３
温度Ｂ3〜Ｃ ： 無変化域
温度Ｃ〜Ｄ1 ： 垂下域１
温度Ｄ1〜Ｄ2 ： 垂下域２
温度Ｄ2以下 ： 垂下域３
となる。

次に、上記空気調和機の制御装置３０の動作を図３〜図９のフローチャートにしたがって説明する。

図３に示すように、処理がスタートすると、ステップＳ１で差圧判定を行う。詳しくは、室外熱交換器用温度センサ１１により検出された室外熱交換器３の温度と室内熱交換器用温度センサ２１により検出された室内熱交換器５の温度に基づいて、差圧(圧縮機１の高低圧力差)を推定する。ここで、差圧判定とは、圧力センサにより圧縮機１の高低圧力差を求めてもよいが、この実施形態では、図２Ａ,図２Ｂで説明したように、現在の室外熱交換器温度が、現在の室内熱交換器温度により設定された基準温度Ａ(図２Ａに示す)および温度Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｃ,Ｄ1,Ｄ2,Ｄ3を用いて判定する。

次に、ステップＳ２でステップＳ１において推定された差圧が所定値未満であると判定すると、ステップＳ３に進む一方、差圧が所定値以上であると判定すると、ステップＳ２を繰り返す。ここで、差圧が所定値未満であるとは、現在の室外熱交換器温度が図２Ａに示すアップ域１,アップ域２,アップ域３,無変化域垂下域１,垂下域２,垂下域３であるということである。

そして、ステップＳ３で室外ファン７の回転数が下限回転数よりも高いと判定すると、ステップＳ４に進み、差圧確保のための室外ファン回転数制御動作を行う。

一方、ステップＳ３で室外ファン７の回転数が下限回転数以下であると判定すると、ステップＳ５に進み、圧縮機１の運転周波数が上限周波数未満であると判定すると、ステップＳ６に進み、差圧確保のための圧縮機運転周波数制御動作を行う。

また、ステップＳ５で圧縮機１の運転周波数が上限周波数以上であると判定すると、ステップＳ７に進み、圧縮機１を停止して、圧縮機１を保護する。

ここで、上記下限回転数は、電装品の温度上昇の制約から決定される回転数や、ファンモータ仕様から決定される最小回転数であり、また、上限周波数は、電装品の温度上昇の制約から決定される運転周波数や、電流値から決定される運転周波数や圧縮機仕様から決定される最大運転周波数である。

図４は図３に示す室外ファン回転数制御動作を説明するフローチャートを示している。

この室外ファン回転数制御動作の処理がスタートすると、ステップＳ１１でゾーン判定を行う。すなわち、室内熱交換器用温度センサ２１により検出された室内熱交換器５の温度に基づき、図２Ｂのグラフを用いて室外熱交換器３の基準温度Ａ,Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｃ,Ｄ1,Ｄ2,Ｄ3を決定して、室外熱交換器用温度センサ１１により検出された室外熱交換器３の現在温度が、図２Ａのゾーン図のどのゾーンにあるか判定する。

次に、ステップＳ１２に進み、ステップＳ１１の判定結果がアップ域でないと判定すると、ステップＳ１３に進み、無変化域か否かを判定する。そして、ステップＳ１３で無変化域でないと判定すると、ステップＳ１４に進む一方、無変化域であると判定すると、図７に示すステップＳ６１に進む。

そして、ステップＳ１４で前回のゾーンが垂下域でないと判定すると、ステップＳ１５に進む一方、前回のゾーンが垂下域であると判定すると、図８Ａに示すステップＳ１２１に進む。

ステップＳ１５で垂下域用タイマＴＭ２をゼロからスタートして、図９に示すステップＳ１５１に進む。

また、ステップＳ１２で、ステップＳ１１の判定結果がアップ域であると判定すると、ステップＳ１６に進み、前回のゾーンがアップ域であるか否かを判定する。

そして、ステップＳ１６で前回のゾーンがアップ域であると判定すると、図５Ａに示すステップＳ２１に進む一方、前回のゾーンがアップ域でないと判定すると、ステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７でアップ域用タイマＴＭ１をゼロからスタートして、図６に示すステップＳ５１に進む。

図５Ａは図４に続くアップ域１の制御を説明するフローチャートを示し、図５Ｂは図５Ａに続くアップ域２の制御を説明するフローチャートを示し、図５Ｃは図５Ｂに続くアップ域３の制御を説明するフローチャートを示している。ここで、室外ファン回転数を操作する時間間隔を決定するアップ域１の所定値ＴＦＡＵＰ１と、アップ域２の所定値ＴＦＡＵＰ２と、アップ域３の所定値ＴＦＡＵＰ３は、
ＴＦＡＵＰ１ ≦ ＴＦＡＵＰ２ ≦ ＴＦＡＵＰ３
として、無変化域に近いアップ域３になるほど、室外ファン回転数を操作する時間間隔を長くしている。

図５Ａに示すステップＳ２１でアップ域１であると判定すると、ステップＳ２２に進む一方、アップ域１でないと判定すると、図５Ｂに示すステップＳ３１に進む。

そして、ステップＳ２２でアップ域用タイマＴＭ１が所定値ＴＦＡＵＰ１以上のとき、ステップＳ２３に進む一方、アップ域用タイマＴＭ１が所定値ＴＦＡＵＰ１未満のときは、ステップＳ２５に進む。

ステップＳ２３で室外ファン７の回転数ＦＡＮＦに操作量ＦＡＮＵＰ１を加えた後、ステップＳ２４に進み、アップ域用タイマＴＭ１をゼロからスタートして、ステップＳ２１に戻る。

一方、ステップＳ２５において、ゾーン変化の有無を判定して、ゾーン変化があったときは、ステップＳ２６に進み、ゾーン変化がないときは、ステップＳ２２に戻る。

そして、ステップＳ２６で変化後のゾーンがアップ域であるときは、ステップＳ２１に戻る一方、変化後のゾーンがアップ域でないときは、図４に示すステップＳ１１に戻る。

次に、図５Ｂに示すステップＳ３１で、アップ域２であると判定すると、ステップＳ３２に進む一方、アップ域２でないと判定すると、図５Ｃに示すステップＳ４１に進む。

そして、ステップＳ３２でアップ域用タイマＴＭ１が所定値ＴＦＡＵＰ２以上のとき、ステップＳ３３に進む一方、アップ域用タイマＴＭ１が所定値ＴＦＡＵＰ２未満のときは、ステップＳ３５に進む。

ステップＳ３３で室外ファン７の回転数ＦＡＮＦに操作量ＦＡＮＵＰ２を加えた後、ステップＳ３４に進み、アップ域用タイマＴＭ１をゼロからスタートして、図５Ａに示すステップＳ２１に戻る。

一方、ステップＳ３５において、ゾーン変化の有無を判定して、ゾーン変化があったときは、ステップＳ３６に進み、ゾーン変化がないときは、ステップＳ３２に戻る。

そして、ステップＳ３６で変化後のゾーンがアップ域であるときは、ステップＳ２１に戻る一方、変化後のゾーンがアップ域でないときは、図４に示すステップＳ１１に戻る。

次に、図５Ｃに示すステップＳ４１でアップ域用タイマＴＭ１が所定値ＴＦＡＵＰ３以上のとき、ステップＳ４２に進む一方、アップ域用タイマＴＭ１が所定値ＴＦＡＵＰ３未満のときは、ステップＳ４４に進む。

ステップＳ４２で室外ファン７の回転数ＦＡＮＦに操作量ＦＡＮＵＰ３を加えた後、ステップＳ４３に進み、アップ域用タイマＴＭ１をゼロからスタートして、図５Ａに示すステップＳ２１に戻る。

一方、ステップＳ４４において、ゾーン変化の有無を判定して、ゾーン変化があったときは、ステップＳ４５に進み、ゾーン変化がないときは、ステップＳ４１に戻る。

そして、ステップＳ４５で変化後のゾーンがアップ域であるときは、図５Ａに示すステップＳ２１に戻る一方、変化後のゾーンがアップ域でないときは、図４に示すステップＳ１１に戻る。

図６は図４に続く制御を説明するフローチャートを示しており、ステップＳ５１で前回のゾーンが無変化域であるか否かを判定する。

そして、ステップＳ５１で前回のゾーンが無変化域であると判定すると、ステップＳ５３に進み、室外ファン７の回転数ＦＡＮＦに操作量ＦＡＮＵＰ０を加えた後、図４に示すステップＳ１１に戻る。

一方、ステップＳ５１で前回のゾーンが無変化域でないと判定すると、ステップＳ５２に進み、前回のゾーンが復帰域であるか否かを判定する。

そして、ステップＳ５２で前回のゾーンが復帰域であると判定すると、ステップＳ５４に進み、室外ファン７の回転数ＦＡＮＦから操作量ＦＡＮＤＷ０を減算した後、図４に示すステップＳ１１に戻る。

一方、ステップＳ５２で前回のゾーンが復帰域でないと判定すると、ステップＳ５５に進み、室外ファン７の回転数ＦＡＮＦに操作量ＦＡＮＵＰ０×２を加えた後、図４に示すステップＳ１１に戻る。

図７は図４に続く制御を説明するフローチャート示しており、ステップＳ６１で前回のゾーンが無変化域であるか否かを判定する。

そして、ステップＳ６１で前回のゾーンが無変化域であると判定すると、図４に示すステップＳ１１に戻る一方、ステップＳ６１で前回のゾーンが無変化域でないと判定すると、ステップＳ６２に進み、前回のゾーンがアップ域であるか否かを判定する。

そして、ステップＳ６２で前回のゾーンがアップ域であると判定すると、ステップＳ６４に進み、室外ファン７の回転数ＦＡＮＦに操作量ＦＡＮＤＷを減算した後、図４に示すステップＳ１１に戻る。

一方、ステップＳ６２で前回のゾーンがアップ域でないと判定すると、ステップＳ６３に進み、前回のゾーンが復帰域であるか否かを判定する。

そして、ステップＳ６３で前回のゾーンが復帰域であると判定すると、ステップＳ６５に進み、室外ファン７の回転数ＦＡＮＦから操作量ＦＡＮＤＷ×２を減算した後、図４に示すステップＳ１１に戻る。

一方、ステップＳ６３で前回のゾーンが復帰域でないと判定すると、ステップＳ６６に進み、室外ファン７の回転数ＦＡＮＦに操作量ＦＡＮＵＰを加えた後、図４に示すステップＳ１１に戻る。

次に、図８Ａは図４に続く垂下域１の制御を説明するフローチャートを示し、図８Ｂは図８Ａに続く垂下域２の制御を説明するフローチャートを示し、図８Ｃは図８Ｂに続く垂下域３の制御を説明するフローチャート示している。ここで、室外ファン回転数を操作する時間間隔を決定する垂下域１の所定値ＴＦＡＤＷ１と、垂下域２の所定値ＴＦＡＤＷ２と、垂下域３の所定値ＴＦＡＤＷ３は、
ＴＦＡＤＷ１ ≧ ＴＦＡＤＷ２ ≧ ＴＦＡＤＷ３
として、無変化域に近い垂下域１になるほど、室外ファン回転数を操作する時間間隔を長くしている。

図８Ａに示すステップＳ１２１で垂下域１であると判定すると、ステップＳ１２２に進む一方、垂下域１でないと判定すると、図８Ｂに示すステップＳ１３１に進む。

そして、ステップＳ１２２で垂下域用タイマＴＭ２のカウント値のカウント値が所定値ＴＦＡＮＤＷ１以上のとき、ステップＳ１２３に進む一方、垂下域用タイマＴＭ２のカウント値が所定値ＴＦＡＮＤＷ１未満のときは、ステップＳ１２５に進む。

ステップＳ１２３で室外ファン７の回転数ＦＡＮＦに操作量ＦＡＮＤＷ１を減算した後、ステップＳ１２４に進み、垂下域用タイマＴＭ２をゼロからスタートして、ステップＳ１２１に戻る。

一方、ステップＳ１２５において、ゾーン変化の有無を判定して、ゾーン変化があったときは、ステップＳ１２６に進み、ゾーン変化がないときは、ステップＳ１２２に戻る。

そして、ステップＳ１２６で変化後のゾーンが垂下域であるときは、ステップＳ１２１に戻る一方、変化後のゾーンが垂下域でないときは、図４に示すステップＳ１１に戻る。

次に、図８Ｂに示すステップＳ１３１で、垂下域２であると判定すると、ステップＳ１３２に進む一方、垂下域２でないと判定すると、図８Ｃに示すステップＳ１４１に進む。

そして、ステップＳ１３２で垂下域用タイマＴＭ２のカウント値が所定値ＴＦＡＮＤＷ２以上のとき、ステップＳ１３３に進む一方、垂下域用タイマＴＭ２のカウント値が所定値ＴＦＡＮＤＷ２未満のときは、ステップＳ１３５に進む。

ステップＳ１３３で室外ファン７の回転数ＦＡＮＦに操作量ＦＡＮＤＷ２を減算した後、ステップＳ１３４に進み、垂下域用タイマＴＭ２をゼロからスタートして、図８Ａに示すステップＳ１２１に戻る。

一方、ステップＳ１３５において、ゾーン変化の有無を判定して、ゾーン変化があったときは、ステップＳ１３６に進み、ゾーン変化がないときは、ステップＳ１３２に戻る。

そして、ステップＳ１３６で変化後のゾーンが垂下域であるときは、ステップＳ１２１に戻る一方、変化後のゾーンが垂下域でないときは、図４に示すステップＳ１１に戻る。

次に、図８Ｃに示すステップＳ１４１で垂下域用タイマＴＭ２のカウント値が所定値ＴＦＡＮＤＷ３以上のとき、ステップＳ１４２に進む一方、垂下域用タイマＴＭ２のカウント値が所定値ＴＦＡＮＤＷ３未満のときは、ステップＳ１４４に進む。

ステップＳ１４２で室外ファン７の回転数ＦＡＮＦに操作量ＦＡＮＤＷ３を減算した後、ステップＳ１４３に進み、垂下域用タイマＴＭ２をゼロからスタートして、図８Ａに示すステップＳ１２１に戻る。

一方、ステップＳ１４４において、ゾーン変化の有無を判定して、ゾーン変化があったときは、ステップＳ１４５に進み、ゾーン変化がないときは、ステップＳ１４１に戻る。

そして、ステップＳ１４５で変化後のゾーンが垂下域であるときは、図８Ａに示すステップＳ１２１に戻る一方、変化後のゾーンが垂下域でないときは、図４に示すステップＳ１１に戻る。

図９は図４に続く制御を説明するフローチャートを示しており、ステップＳ１５１で前回のゾーンが無変化域であるか否かを判定する。

そして、ステップＳ１５１で前回のゾーンが無変化域であると判定すると、ステップＳ１５３に進み、室外ファン７の回転数ＦＡＮＦに操作量ＦＡＮＤＷ０を減算した後、図４に示すステップＳ１１に戻る。

一方、ステップＳ１５１で前回のゾーンが無変化域でないと判定すると、ステップＳ１５２に進み、前回のゾーンがアップ域であるか否かを判定する。

そして、ステップＳ１５２で前回のゾーンがアップ域であると判定すると、ステップＳ１５４に進み、室外ファン７の回転数ＦＡＮＦから操作量ＦＡＮＤＷ０×２を減算した後、図４に示すステップＳ１１に戻る。

一方、ステップＳ１５２で前回のゾーンが復帰域でないと判定すると、ステップＳ１５５に進み、室外ファン７の回転数ＦＡＮＦに操作量ＦＡＮＤＷ０×３を減算した後、図４に示すステップＳ１１に戻る。

図１０は室外ファンの１０rpm変化時の室外ファン回転数と室外熱交換器の温度の変化量を示している。図１０に示すように、現在の室外ファン回転数が高いほど１０rpmあたりの室外熱交換器の温度の変化量が小さくなり、室外ファン回転数の変化量を一定にすると、室外熱交換器の温度の制御性が悪くなることが分かる。

これに対して、図１１は室外熱交換器の温度の変化量を一定とした場合の室外ファン回転数と室外ファンの回転数変化量を示しており、図１１に示すように、現在の室外ファン回転数が高いほど室外ファン回転数の変化量を大きくすることにより、室外熱交換器の温度の制御性は向上する。

上記構成の空気調和機によれば、室外ファン回転数制御においてアップ域と垂下域のゾーンを細分化し、細分化されたアップ域１,アップ域２,アップ域３および垂下域１,垂下域２,垂下域３において、無変化域から離れているゾーンほど操作量を大きくし、逆に無変化域に近いゾーンほど操作量を小さくすることにより、室外ファン７の回転数の無変化域への収束性が高まる。これにより、ハンチングの発生を抑制して、差圧確保のための室外ファン制御を安定して行うことができる。

また、室外ファン回転数制御において、アップ域での室外ファン７の回転数の単位時間当たりの操作量よりも、垂下域での室外ファン７の回転数の単位時間当たりの操作量を大きくすることによって、圧縮機１にダメージを与えて信頼性が低下する恐れのある垂下域から無変化域にすみやかに収束させることができる。

なお、室外ファン回転数制御において、室外ファン７の回転数が低回転域であるほど室外ファンの回転数の単位時間当たりの操作量を小さくし、室外ファン７の回転数が高回転域であるほど室外ファン７の回転数の単位時間当たりの操作量を大きくすることによって、無変化域で安定させることが容易になる。これにより、垂下域とアップ域域との間などにおけるハンチングの発生を効果的に抑制することができる。

図１２は他の実施の形態の空気調和機の室外ファン回転数制御における室外熱交換器温度のゾーン図を示しており、図１３は上記空気調和機において室外ファン回転数に応じたアップ域の操作量と垂下域の操作量を示す図を示している。この空気調和機は、室外ファン回転数制御を除いて図１に示す空気調和機と同一の構成をしている。また、この空気調和機では、室外ファン回転数制御においてアップ域と垂下域のゾーンを細分化せず、図１３に示すように、室外ファン７の回転数域に応じて、アップ域の操作量ＦＡＮＵＰと時間間隔ＴＦＡＮＵＰ、および、垂下域の操作量ＦＡＮＤＷと時間間隔ＴＦＡＮＤＷを設定している。

詳しくは、室外ファン７の回転数域を、
ＦＡＮＡ(５００rpm以上)
ＦＡＮＢ(３５０〜５００rpm)
ＦＡＮＣ(２５０〜３５０rpm)
ＦＡＮＤ(１８０〜２５０rpm)
ＦＡＮＥ(１８０rpm未満)
の５段階に分けて、各回転数域において、回転数が高いほど、アップ域の操作量ＦＡＮＵＰと垂下域の操作量ＦＡＮＤＷを大きくすると共に、アップ域の時間間隔ＴＦＡＮＵＰと垂下域の時間間隔ＴＦＡＮＤＷを短くしている。さらに、各回転数域において、アップ域の操作量ＦＡＮＵＰよりも垂下域の操作量ＦＡＮＤＷを大きくしている。

この空気調和機では、図１３に示す室外ファン回転数に応じたアップ域の操作量と垂下域の操作量は、テーブルを用いて設定してもよいし、次のような数式により設定してもよい。
ＦＡＮＵＰ ＝ Ａ×室外ファン回転数＋Ｂ
ＴＦＡＮＵＰ ＝ Ｃ×室外ファン回転数＋Ｄ
ＦＡＮＤＷ ＝ Ｅ×室外ファン回転数＋Ｆ
ＴＦＡＮＵＰ ＝ Ｇ×室外ファン回転数＋Ｈ
ここで、Ａ〜Ｈは定数である。

上記構成の空気調和機によれば、室外ファン回転数制御において、室外ファン７の回転数が低回転域であるほど室外ファンの回転数の単位時間当たりの操作量を小さくし、室外ファン７の回転数が高回転域であるほど室外ファン７の回転数の単位時間当たりの操作量を大きくすることによって、無変化域で安定させることが容易になる。これにより、ハンチングの発生を効果的に抑制することができる。

また、上記空気調和機では、室外ファン回転数制御において、アップ域での室外ファン７の回転数の単位時間当たりの操作量よりも、垂下域での室外ファン７の回転数の単位時間当たりの操作量を大きくすることによって、圧縮機１にダメージを与えて信頼性が低下する恐れのある垂下域から無変化域にすみやかに収束させることができる。

上記実施の形態では、室外ファン回転数制御において、アップ域での室外ファン７の回転数の単位時間当たりの操作量よりも、垂下域での室外ファン７の回転数の単位時間当たりの操作量を大きくしたが、アップ域と垂下域の室外ファンの回転数の単位時間当たりの操作量を同じにしてもよい。

図１はこの発明の実施の一形態の空気調和機の冷媒回路の回路図である。 図２Ａは上記空気調和機の室外ファン回転数制御における室外熱交換器温度のゾーン図である。 図２Ｂは図２Ａにおける室外熱交換器温度の基準温度Ａを設定するための図である。 図３は上記空気調和機の制御部の動作を説明するフローチャートである。 図４は図３に示す室外ファン回転数制御の動作を説明するフローチャートである。 図５Ａは図４に続くアップ域１の制御を説明するフローチャートである。 図５Ｂは図５Ａに続くアップ域２の制御を説明するフローチャートである。 図５Ｃは図５Ｂに続くアップ域３の制御を説明するフローチャートである。 図６は図４に続く制御を説明するフローチャートである。 図７は図４に続く制御を説明するフローチャートである。 図８Ａは図４に続く垂下域１の制御を説明するフローチャートである。 図８Ｂは図８Ａに続く垂下域２の制御を説明するフローチャートである。 図８Ｃは図８Ｂに続く垂下域３の制御を説明するフローチャートである。 図９は図４に続く制御を説明するフローチャートである。 図１０は室外ファンの１０rpm変化時の室外ファン回転数と室外熱交換器の温度変化量を示す図である。 図１１は室外熱交換器の変化量を一定とした場合の室外ファン回転数と室外ファンの回転数変化量を示す図である。 図１２は他の実施の形態の空気調和機の室外ファン回転数制御における室外熱交換器温度のゾーン図である。 図１３は上記空気調和機において室外ファン回転数に応じたアップ域の操作量と垂下域の操作量を示す図である。 図１４Ａは従来の空気調和機の室外ファン回転数制御における室外熱交換器温度のゾーン図である。 図１４Ｂは図１４Ａにおける室外熱交換器温度の基準温度を設定するための図である。

１…圧縮機
２…四路弁
３…室外熱交換器
４…電動膨張弁
５…室内熱交換器
６…アキュムレータ
７…室外ファン
８…室内ファン
１０…室外機
１１…室外熱交換器用温度センサ
２０…室内機
２１…室内熱交換器用温度センサ
３０…制御装置
３０a…室外ファン回転数制御部
ＴＭ１…アップ域用タイマ
ＴＭ２…垂下域用タイマ

Claims (2)

1. 圧縮機(１)と室外熱交換器(３)と減圧機構(４)と室内熱交換器(５)とが環状に接続された冷媒回路と、
   上記室内熱交換器(５)の温度を検出する室内熱交換器用温度センサ(２１)と、
   上記室外熱交換器(３)の温度を検出する室外熱交換器用温度センサ(１１)と、
   上記室外熱交換器(３)に外気を供給する室外ファン(７)と、
   上記室外ファン(７)の回転数を制御する制御部(３０a)と
   を備え、
   上記制御部(３０a)は、
   上記室内熱交換器用温度センサ(２１)により検出された上記室内熱交換器(５)の温度と上記室外熱交換器用温度センサ(１１)により検出された上記室外熱交換器(３)の温度との温度差に基づいて、上記室外熱交換器(３)の温度が目標温度になるように、上記室外ファン(７)の回転数を制御する室外ファン回転数制御を行い、
   上記室外ファン回転数制御において、上記室外熱交換器(３)の温度領域を高い方から順にアップ域,無変化域,垂下域のゾーンに分けて、上記アップ域では上記室外ファン(７)の回転数を上げ、上記無変化域では上記室外ファン(７)の回転数を変えず、上記垂下域では上記室外ファン(７)の回転数を下げると共に、上記室外ファン(７)の回転数が低回転域であるほど上記室外ファン(７)の回転数の単位時間当たりの操作量を小さくし、上記室外ファン(７)の回転数が高回転域であるほど上記室外ファン(７)の回転数の単位時間当たりの操作量を大きくなるように、かつ、上記室外ファン(７)の回転数変化による上記室外熱交換器の温度の変化量が一定となるように上記室外ファン(７)の回転数を制御することを特徴とする空気調和機。
2. 請求項１に記載の空気調和機において、
   上記制御部(３０a)は、上記室外ファン回転数制御において、上記アップ域での上記室外ファン(７)の回転数の単位時間当たりの操作量よりも、上記垂下域での上記室外ファン(７)の回転数の単位時間当たりの操作量を大きくすることを特徴とする空気調和機。

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