JPWO2018037465A1 - ヒートポンプ装置、空気調和機、および給湯器 - Google Patents

Abstract

室外熱交換器と、前記室外熱交換器に外気を導入するファンと、前記室外熱交換器の除霜運転を制御する制御装置とを備え、除霜運転が終わり前記ファンの回転が開始した後、第１の期間以内に、前記ファンが第１の回転数で回転し、非除霜運転が終わり前記ファンの回転が開始した後、第２の期間以内に、前記ファンが前記第１の回転数で回転し、前記第１の期間は前記第２の期間よりも短い。

Description

本発明は、ヒートポンプ装置、空気調和機、および給湯器に関する。

従来から、室内機および室外機を含む空気調和機が知られている。外気温度が低い状態で、空気調和機が暖房運転を行ったときに、室外機の熱交換器に霜が付く着霜状態となる。着霜状態では室外機の熱交換器の熱交換効率が低下するため、室外機の熱交換器の霜を溶かす除霜運転を行う。しかし、暖房運転を行っているにもかかわらず、除霜運転により室内温度が低下してしまう。

たとえば、特許文献１記載の空気調和機は、除霜運転を終了して暖房運転を行うときに、室外機の熱交換器に蓄積された熱量を利用するため、室外機の熱交換器の温度が外気温より低くなるまで室外ファンの駆動を停止する。その後、室外機の熱交換器の温度が外気温より低くなると、空気調和機は、暖房運転などで運転を開始するときと同じ加速度で、室外ファンの回転を加速させる。

特開２０１３−５３７８２号公報

しかし、特許文献１に記載の空気調和機では、除霜運転によって低下した室内温度を通常の暖房運転の能力によって昇温させることになるので、昇温させる対象である室内温度を目標の温度まで上昇させるまでに長時間を要してしまうという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、除霜運転が終了した後に、昇温させる対象を短時間で目標の温度まで昇温させることを目的とする。

本発明の一実施形態のヒートポンプ装置は、圧縮機と、流路切替弁と、室外熱交換器と、減圧装置と、室内熱交換器とが配管により接続された冷媒回路と、室外熱交換器に外気を導入するファンと、ファンを回転させるモータと、モータを制御する制御装置とを備え、制御装置は、除霜運転後にファンの回転を加速させるときには、先に該除霜運転を行うことなくファンの回転を加速させるときよりもファンの回転の加速度が大きくなるようにモータを制御する。

本発明の一実施形態の空気調和機は、前述のヒートポンプ装置を含む。
本発明の一実施形態の給湯器は、前述のヒートポンプ装置を含む。

本発明によれば、除霜運転が終了した後に、昇温させる対象を短時間で目標の温度まで昇温させることができる。

空気調和機の構成を説明するための図である。 制御装置の構成を説明するための図である。 制御部の構成を説明するための図である。 ヒートポンプ装置の構成を説明するための図である。 モータ電流を説明するための図である。 モータ電流と加速度との関係を説明するための図である。 状態に応じてモータ電流が異なることを説明するための図である。 第１暖房運転と第２暖房運転との関係を説明するための図である。 タイミングチャートを説明するための図である。 給湯器の構成を説明するための図である。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態の空気調和機の構成例について説明する。図１は空気調和機１００の構成を説明するための図である。空気調和機１００は、室外機１０１と室内機１０５とを含む。室内機１０５および室外機１０１は配管１０６で接続されている。空気調和機１００は、圧縮機１０２と、制御装置１０３と、室外ファン１０４と、室外ファンモータ１０７とを含む。室外ファンモータ１０７は、室外ファン１０４を回転駆動する。なお、本実施形態では、室内機と室外機が１：１の関係である場合を説明するが、１：ｎやｎ：１(ｎ＝２以上の整数)としてもよい。

図２は制御装置１０３と、室外ファンモータ１０７とを説明するための図である。図２においては、制御装置１０３は、室外ファンモータ１０７に接続されており、交流電源１と、交流電源１からの電流を整流する整流器２と、整流された電流を平滑することにより直流電力へ変換する平滑手段３と、該直流電力を三相交流電力として室外ファンモータ１０７へ供給するインバータ４と、インバータ４に入力される母線電圧Ｖｄｃを検出し制御部６へ出力する母線電圧検出部７と、検出された母線電圧Ｖｄｃの値に基づいて、室外ファンモータ１０７を駆動させる駆動信号を生成する制御部６と、室外ファンモータ１０７に流れる電流を検出し制御部６へ停止信号を出力する遮断部８を備えている。以下、インバータ４から室外ファンモータ１０７へ供給される電流を「モータ電流」という。

インバータ４は、上下２つのスイッチング素子４１ａと４１ｂ、４２ａと４２ｂ、４３ａと４３ｂで構成され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のそれぞれに対応している。具体的に、上アームスイッチング素子４１ａおよび下アームスイッチング素子４１ｂがＵ相に、上アームスイッチング素子４２ａおよび下アームスイッチング素子４２ｂがＶ相に、上アームスイッチング素子４３ａおよび下アームスイッチング素子４３ｂがＷ相にそれぞれ対応している。なお、インバータ４は、このような三相インバータに限らず、二相インバータなどにも適用可能である。

室外ファンモータ１０７には位置検出手段１０７１が接続されている。位置検出手段１０７１は、室外ファンモータ１０７のロータの回転位置に応じてＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のそれぞれの位置信号（図３に示すＨｕ、Ｈｖ、Ｈｗ）を、制御部６に出力する。

制御部６は、たとえばマイコンやＣＰＵ等の演算器を含む。制御部６は、入力されたアナログの電気信号をディジタル値に変換する。制御部６は、室外ファンモータ１０７の制御アプリケーションに応じた演算・制御を行う。制御部６は、位置検出手段１０７１からの位置信号を受信すると、室外ファンモータ１０７の制御演算を行う。その後、制御部６は、インバータ４に対して、駆動信号を出力する。母線電圧検出部７はインバータ４に入力される母線電圧Ｖｄｃを検出する。母線電圧検出部７は、検出された母線電圧Ｖｄｃの値を制御部６へ出力する。

図３は制御部６の構成例を示す図である。制御部６は制御演算部６１と、キャリア信号生成部６２と、速度指令値生成部６３と、加速度データ記憶部７０とを含む。速度指令値生成部６３は、室外ファンモータ１０７の速度指令値ｖｍを生成する。

制御演算部６１は、演算部６１１と、速度制御部６１２と、駆動信号生成部６１３とを含む。演算部６１１は、位置信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗに基づき、室外ファンモータ１０７の実行回転数ωｍとロータ回転位置θｍを算出する。実行回転数ωｍとロータ回転位置θｍとは、速度制御部６１２に入力される。また、速度指令値生成部６３で生成された速度指令値ｖｍも、速度制御部６１２に入力される。

速度制御部６１２は、母線電圧検出部７から入力された母線電圧Ｖｄｃに基づいて、インバータ出力電圧指令値ＶＬｕ、ＶＬｖ、ＶＬｗを算出する。インバータ出力電圧指令値ＶＬｕ、ＶＬｖ、ＶＬｗは、駆動信号生成部６１３に入力される。

キャリア信号生成部６２は、たとえば、電圧位相検出部（図示せず）から出力される電圧位相基準に基づいて、電力系統の周波数を算出する。キャリア信号生成部６２は、算出された電力系統の周波数に基づいて、ＰＷＭ制御で用いられるキャリア信号の周波数を演算し、その演算した周波数のキャリア信号を生成する。駆動信号生成部６１３は、キャリア信号と、インバータ出力電圧指令値ＶＬｕ、ＶＬｖ、ＶＬｗとに基づいて、インバータの駆動信号Ｓｕｐ、Ｓｕｎ、Ｓｖｐ、Ｓｖｎ、Ｓｗｐ、およびＳｗｎを生成する。駆動信号生成部６１３は、駆動信号Ｓｕｐ、Ｓｕｎ、Ｓｖｐ、Ｓｖｎ、Ｓｗｐ、およびＳｗｎをインバータ４へ出力する。駆動信号Ｓｕｐは、Ｕ相の上アームスイッチング素子４１ａに入力される。駆動信号Ｓｕｎは、Ｕ相の下アームスイッチング素子４１ｂに入力される。駆動信号Ｓｖｐは、Ｖ相の上アームスイッチング素子４２ａに入力される。駆動信号Ｓｖｎは、Ｖ相の下アームスイッチング素子４２ｂに入力される。駆動信号Ｓｗｐは、Ｗ相の上アームスイッチング素子４３ａに入力される。駆動信号Ｓｗｎは、Ｗ相の下アームスイッチング素子４３ｂに入力される。

加速度データ記憶部７０は、室外ファン１０４の回転の加速度を示す加速度データＤ１、および加速度データＤ２を記憶する。加速度データＤ１は、加速度α１で室外ファン１０４の回転を加速させるためのデータである。加速度データＤ２は、加速度α２で室外ファン１０４の回転を加速させるためのデータである。本実施形態では、α２＜α１である。

加速度α１で室外ファン１０４の回転を加速させるときには、速度制御部６１２は、加速度α１に基づいてインバータ出力電圧指令値ＶＬｕ、ＶＬｖ、ＶＬｗを算出する。「加速度α１に基づいて算出されたインバータ出力電圧指令値ＶＬｕ、ＶＬｖ、ＶＬｗ」とは、室外ファン１０４の回転を加速度α１で加速させる出力電圧（モータ電流）の指令値を示すものである。加速度α２で室外ファン１０４の回転を加速させるときには、速度制御部６１２は、加速度α２に基づいてインバータ出力電圧指令値ＶＬｕ、ＶＬｖ、ＶＬｗを算出する。「加速度α２に基づいて算出されたインバータ出力電圧指令値ＶＬｕ、ＶＬｖ、ＶＬｗ」とは、室外ファン１０４の回転を加速度α２で加速させる出力電圧（モータ電流）の指令値を示すものである。このような構成により、制御装置１０３は、室外ファン１０４の加速度を制御できる。

また、モータには様々な方式、および各方式に対応したモータ制御方式がある。モータの方式、およびモータ制御方式は室外ファンモータ１０７の回転数（回転速度）を制御可能であれば如何なる方式を用いてもよい。本実施形態では、三相永久磁石同期モータを例として説明する。その他の例として、単相永久磁石同期モータ、誘導電動機、スイッチトリラクタンスモータなどのうちのいずれのモータ方式を採用してもよい。

本実施形態では、制御装置１０３での制御装置の構成として三相フルブリッジインバータを例として説明する。制御装置は、単相インバータやハーフブリッジインバータなどを含むようにしてもよい。本実施形態では制御方式として室外ファンモータ１０７のロータ回転位置を検出した制御方式を例として説明する。しかしながら、位置センサレス制御等のいずれの方式であってもよい。

インバータ４および室外ファンモータ１０７に過電流（図７の過電流値Ｉｅ参照）が流れた場合、室外ファンモータ１０７およびインバータ４のうちの少なくとも一方が破壊される場合がある。このような破壊を回避するために、遮断部８は、モータ電流を検出し、検出したモータ電流の値が過電流値であると検出したときに、制御部６へ停止信号を出力する。このように、モータ電流には、上限値が予め定められている。

制御部６は停止信号を受信すると、室外ファンモータ１０７を停止する処理を行う。これにより、室外ファンモータ１０７およびインバータ４が破壊されることを回避できる。本実施形態では、遮断部８は、モータ電流に基づいて、停止信号出力を判断している。しかし、電流に基づく停止であればどのような方式であってもよい。たとえば、遮断部８は、インバータ４の直流電流を検出する方法でもよい。また、本実施形態では、遮断部８は、制御部６へ停止信号を出力している。しかしながら、室外ファンモータを停止する事ができれば如何なる方法を用いてもよい。たとえば、遮断部８は、制御部６から出力された駆動信号がインバータ４に入力されることを遮断するようにしてもよい。

図４は、空気調和機１００が含むヒートポンプ装置１５０を説明するための図である。ヒートポンプ装置１５０は、冷媒回路１２０と、室外ファン１０４と、室外ファンモータ１０７と、制御装置１０３とを含む。冷媒回路１２０は、圧縮機１０２と、流路切替弁１０８と、室外熱交換器１０９と、減圧装置１１０と、室内熱交換器１１１とが配管により接続されたものである。空気調和機１００は、冷媒回路１２０により室内温度を調整する。

次に、図４を用いて、冷房運転および暖房運転等を説明する。空気調和機１００は、暖房運転および冷房運転を実行可能である。暖房運転は、昇温させる対象である室内温度を目標温度まで昇温させる運転である。目標温度は、たとえば、ユーザが設定可能な温度である。空気調和機１００が、暖房運転を実行するときには、流路切替弁（四方弁）１０８は図４の破線方向に冷媒が流れるように流路設定される。圧縮機１０２から吐出された高温高圧ガス冷媒は、流路切替弁１０８および接続配管へ流入して、凝縮器である室内熱交換器１１１へ流入する。

室内熱交換器１１１は、室内機１０５の周囲の外気と熱交換によって冷媒を凝縮し、室内空気を暖める。凝縮した高圧液冷媒は、室内機１０５と室外機１０１を繋ぐ接続配管を介して室外機１０１に流入する。凝縮した高圧液冷媒は、減圧装置（電子膨張弁）１１０で減圧されることにより低圧二相冷媒となる。蒸発器である室外熱交換器１０９は、外気と熱交換することにより、低圧二相冷媒を低圧ガス冷媒とする。その後、冷媒は圧縮機１０２に流入し、再度、加圧吐出される。

一方、空気調和機１００が、冷房運転を実行するときには、流路切替弁１０８の流路は図４の実線方向に流れるように設定される。圧縮機１０２から吐出された高温高圧ガス冷媒は、流路切替弁１０８から、凝縮器である室外熱交換器１０９へ流入する。室外熱交換器１０９で外気と熱交換を行った冷媒は高圧液冷媒となり、減圧装置１１０で減圧される。低圧の二相冷媒となった冷媒は接続配管を通り、室内機１０５へ流入する。その後、蒸発器である室内熱交換器１１１で冷媒は室内空気を冷却する。その後、空気の熱で蒸発した冷媒は低圧のガスとなる。その後、このガスは、接続配管、および流路切替弁１０８を介して、圧縮機１０２へ吸入される。

ここで、外気温が低いときにおいて、空気調和機１００が暖房運転を行ったときに、着霜状態となる。着霜状態とは、室外熱交換器１０９に霜が付着する状態である。暖房運転時には、室外熱交換器１０９は、外気と熱交換し冷媒を凝縮させるために、外気から冷媒へ熱が移動する。したがって、室外熱交換器１０９の周辺の外気温が低下する。その後、外気が含む水蒸気の量が、室外熱交換器１０９の周辺温度の飽和水蒸気量を上回ると結露が発生する。この結露が、室外熱交換器１０９のフィンなどに付着すると、結露が凍結し霜となる。着霜状態は、室外熱交換器１０９のフィン間の隙間が霜により塞がれることにより室外熱交換器１０９と外気の間に熱抵抗が生じる状態である。この熱抵抗により、室外熱交換器１０９と外気との熱交換能力が低下する。そうすると、該熱交換能力の低下に伴い暖房能力が低下する。また、空気調和機１００は、熱交換能力の低下を補うために、室外機１０１は室外ファン１０４の回転数を上げる。しかし、室外ファン１０４の回転数を上げても熱交換能力の低下を補うことができない場合、空気調和機１００は、除霜運転を実行する。

除霜運転は流路切替弁１０８の流路方向を冷房運転と同一の方向に切替えて行う運転である。除霜運転により室外熱交換器１０９が暖められる。この結果、室外熱交換器１０９に付着した霜は溶かされる。本実施形態の除霜運転は、霜が溶かされた後に、室外熱交換器１０９が外気温より低くなるまで待機することを含む。つまり、除霜運転が終了したタイミングで、暖房運転を開始できる。制御装置１０３は、除霜運転中に室外熱交換器１０９が外気と熱交換をしないようにするため、室外ファン１０４の回転が完全に停止するように室外ファンモータ１０７への駆動を停止する。変形例として、制御装置１０３は、除霜運転中に室外熱交換器１０９が外気との熱交換の度合いを低下させるために、室外ファン１０４の回転が低速になるように、室外ファンモータ１０７を駆動するようにしてもよい。

また、除霜運転中は、流路切替弁１０８の流路方向が冷房運転と同一の方向に切替えられることから、室内温度は低下する。よって、室内の快適性を維持するためには除霜運転後には早急に暖房運転を行う必要がある。そのためには、除霜運転中に停止もしくは低速駆動していた室外ファンモータ１０７を早急に目標回転数に到達させる必要がある。

次に、着霜状態前後における室外ファンモータ１０７への影響に関して説明する。着霜状態では室外熱交換器１０９のフィン間の隙間が霜により塞がれることにより、風路の損失が増加する。したがって、風路の損失が増加しているときに、風路の損失が増加する前の風量と同一の風量を維持するためには、室外ファンモータ１０７に印加される負荷トルクは増加することになる。また、負荷トルクの増加に伴って、モータ電流は増加する傾向がある。

次に室外ファン１０４の回転の加速度と、モータ電流のオーバーシュートとの関係を説明する。図５はモータ電流と時間との関係を示した波形の例である。図５において、縦軸は、室外ファンモータ１０７に実際に流れているモータ電流を示し、横軸は経過時間を示す。室外ファン１０４の回転数の増加に伴い、室外ファンモータ１０７に印加される負荷トルクが増加する傾向がある。このため、図５に示すように、回転数の増加に応じてモータ電流が増加する。室外ファン１０４の回転数が目標回転数である第１の回転数（回転数Ａ）に到達すると、室外ファンモータ１０７は加速を停止し、一定速運転を行う。加速を停止したときに、モータ電流にはオーバーシュートが発生する。なお、制御部６などの構成によりモータ電流のオーバーシュート量は異なる。以下では、室外ファン１０４の回転を加速させる処理を「加速処理」ともいい、該加速処理が完了した後に、室外ファン１０４の回転を一定速で維持させる処理を「一定速処理」ともいう。ここで、「加速処理が完了する」とは、室外ファン１０４の回転数が目標回転数に到達することをいう。また、暖房運転は、一定速処理の開始とともに、開始される。

図６（Ａ）は加速度をαとした場合、図６（Ｂ）は加速度を３×αとした場合の、加速処理中、加速処理完了時、および一定速処理中のモータ電流の波形を示している。図６（Ａ）、（Ｂ）において、縦軸は、室外ファンモータ１０７に実際に流れているモータ電流を示し、横軸は経過時間を示す。図６（Ａ）、（Ｂ）に示す通り、加速度を増加させることによりモータ電流のオーバーシュート量は増加する。図６では、単位時間当たりのモータ電流が大きければ、オーバーシュート量が増加することも示している。

図７は、目標回転数である第１の回転数（回転数Ａ）（室外ファン１０４の回転数／秒）で室外ファン１０４を回転させるときに、供給されるモータ電流の関係性を示す図である。図７において、縦軸は、モータ電流の絶対値を示し、横軸は、経過時間を示す。図７の「非着霜状態」とは、着霜状態ではない状態である。つまり、非着霜状態は、室外熱交換器１０９に霜が全く付着していない状態、または、室外熱交換器１０９に霜が殆ど付着していない状態である。本実施形態では、非着霜状態は、室外機１０１の完成時の状態（工場出荷時の状態）をいう。除霜運転が終了したときは、室外熱交換器１０９に霜が付着していない状態となる。したがって、除霜運転が終了したときの状態も、「非着霜状態」であるという。つまり、本実施形態では、除霜運転終了後の状態を、室外機１０１の完成時の状態に近似するものとする。

また、「着霜状態」は、実際の着霜状態ではなく、「着霜状態を模擬した状態」としてもよい。たとえば、「着霜状態」は、室外熱交換器１０９を塞ぐように障壁を設置した状態としてもよい。

「一定速処理」とは、回転数Ａで、かつ一定の速度で室外ファン１０４を回転させていることをいう。「加速処理完了時」とは、加速処理が完了（終了）したタイミングをいう。「一定速処理」、および「加速処理完了」は、図５および図６にも示されている。

図７（Ａ）に示すように、非着霜状態であり、かつ一定速処理が実行されているときには、モータ電流は、Ｉａとなる。図７（Ｂ）に示すように、非着霜状態であり、かつ加速処理完了時では、モータ電流は、Ｉｂ（Ｉａ＜Ｉｂ）となる。図７（Ｃ）に示すように、着霜状態であり、かつ一定速処理が実行されているときには、モータ電流は、Ｉｃ（Ｉｂ＜Ｉｃ）となる。図７（Ｄ）に示すように、着霜状態であり、かつ加速処理完了時では、モータ電流は、Ｉｄ（Ｉｃ＜Ｉｄ）となる。

Ｉｂ−Ｉａの値であるΔＩａｂがオーバーシュート量である。Ｉｄ−Ｉｃの値であるΔＩｃｄがオーバーシュート量である。また、電流値Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、およびＩｄは、それぞれＩｅ未満とする必要がある。電流値Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、およびＩｄのうちいずれか１つでも、Ｉｅ以上とすると、過電流より大きな電流が室外ファンモータ１０７に供給されることになり、室外ファンモータ１０７およびインバータ４が破壊される場合があるからである。

空気調和機１００により実行される暖房運転として、第１暖房運転と、第２暖房運転とを実行可能である。第１暖房運転は、除霜運転後に実行される暖房運転である。第２暖房運転は、除霜運転前に実行される暖房運転であり、先に除霜運転が実行されることなく、実行される暖房運転である。第１暖房運転を開始するために、室外ファン１０４の回転を加速させる加速処理を「第１加速処理」という。第２暖房運転を開始するために、室外ファン１０４の回転を加速させる加速処理を「第２加速処理」という。

図８は、第１加速処理と第２加速処理との加速度を示したものである。図８において、縦軸は、室外ファン１０４の回転数を示し、横軸は経過時間を示す。空気調和機１００は、図８に示すように、第１加速処理と、第２加速処理とで、加速度αを異ならせる。たとえば、第１加速処理の加速度はα１であり、第２加速処理の加速度はα２（α１＞α２）である。つまり、制御部６は、第１加速処理の方が、第２加速処理よりも、加速度αが大きくなるように、室外ファンモータ１０７を制御する。これにより、図８に示すように、第１加速処理が開始されたタイミングから室外ファン１０４の回転数が目標回転数である回転数Ａ（第１の回転数）に到達するタイミングまでの時間の方を、第２加速処理が開始されたタイミングから室外ファン１０４の回転数が目標回転数である回転数Ａ（第１の回転数）に到達するタイミングまでの時間よりも、ΔＴ分、短くすることができる。したがって、第１暖房処理の方が、第２暖房処理よりも暖房立上りのタイミングを早めることができる。

次に、図９を用いて、室外ファン１０４の回転数、モータ電流、および経過時間との関係を説明する。図９（Ａ）は、室外ファン１０４の回転数と経過時間との関係性を説明するための図であり、図９（Ｂ）は、モータ電流と経過時間との関係性を説明するための図である。図９（Ａ）において、縦軸は、室外ファン１０４の回転数を示し、横軸は、経過時間を示す。図９（Ｂ）において、縦軸は、モータ電流の絶対値を示し、横軸は、経過時間を示す。

図９（Ａ）において、タイミングＴ３〜Ｔ４は、除霜運転が終了し室外ファン１０４の回転が開始した後、室外ファン１０４の回転数が回転数Ａ（第１の回転数）に到達するまでの期間（第１の期間）を示し、タイミングＴ０〜Ｔ１は、非除霜運転（除霜運転とは異なる運転）が終わり室外ファン１０４の回転が開始した後、室外ファン１０４の回転数が回転数Ａ（第１の回転数）に到達するまでの期間（第２の期間）を示している。つまり、第１の期間での加速度はα１となり、第２の期間での加速度はα２となる。なお、非除霜運転とは空気調和機１００に電源が投入されていない状態も含んでいる。

タイミングＴ０〜Ｔ２までは、ある程度の霜が、室外熱交換器１０９に付着している状態であるとする。したがって、Ｔ０〜Ｔ２までは、着霜状態であると近似できる。また、除霜運転が終了したときのタイミングＴ３以降は、室外熱交換器１０９に付着していた霜が除去された状態であることから、非着霜状態であるとする。

タイミングＴ０において、暖房運転を開始させるための開始操作がユーザにより実行されたとする。タイミングＴ０では、制御部６は、加速度α２で、第２加速処理を実行する。第２加速処理が完了したタイミングＴ１でのモータ電流は、Ｉｄとなる（図７（Ｄ）参照）。このモータ電流Ｉｄは、オーバーシュート量ΔＩ２を加味した電流値である。

タイミングＴ１後の一定速処理中では、モータ電流は、Ｉｃとなる。その後、タイミングＴ２で除霜運転が開始されるとする。空気調和機１００は、除霜運転を開始するか否かの判断処理として、如何なる処理を実行してもよい。たとえば、増加された霜によりモータ電流値が徐々に増加するが、空気調和機１００は、該判断処理の一例として、モータ電流値が閾値に到達したときに、除霜運転を開始すると判断するようにしてもよい。

図９（Ａ）に示すように、タイミングＴ２においては、除霜運転を開始するために、一定速処理を終了させる。除霜運転が終了したタイミングＴ３からは、自動的に第１加速処理が実行される。なお、タイミングＴ３では、室外熱交換器１０９に付着した霜が除去され、かつ室外熱交換器１０９の温度が外気温より低くなっている状態である。タイミングＴ４において、第１加速処理により、室外ファン１０４の回転数が、目標回転数である回転数Ａに到達したとする。第１加速処理が完了したタイミングＴ４でのモータ電流は、Ｉｂとなる（図７（Ｂ）参照）。このモータ電流Ｉｂは、オーバーシュート量ΔＩ１を加味した電流値である。タイミングＴ４以降については、再び一定速処理が実行される。該一定速処理中では、モータ電流は、Ｉａとなる。

ここで、図９（Ａ）に示すように、タイミングＴ３で開始される第１加速処理での加速度α１は、加速度α２より大きい。図６で説明したように、加速度が大きくなるほど、オーバーシュート量は大きくなる。したがって、第１加速処理の方が、第２加速処理よりも、オーバーシュート量が大きくなる。しかし、第１加速処理開始時では非着霜状態であることから、着霜状態であるときよりもモータ電流は小さい（図７参照）。したがって、第１加速処理において、加速度α１よりも大きい加速度α２を用いることにより、オーバーシュート量が多くなったとしても、タイミングＴ４でのモータ電流が過電流値Ｉｅを超えないようにすることができる。

仮に、除霜運転が実行されたか否かに関わらず、一の加速度を用いる場合には、運転条件によってスペックダウンする。ここで、スペックダウンとは、たとえば、室外ファンモータ１０７の回転の加速時間が長くなることである。これにより、空気調和機１００の立ち上がりタイミングが遅れてしまう場合がある。この結果、室内温度を上昇させるタイミングが遅れる場合がある。

これに対し、本実施形態の空気調和機１００は、除霜運転が実行されたか否かに応じて、加速度αを使い分ける。本実施形態では、加速度α１を用いた第１加速処理と、加速度α２を用いた第２加速処理とを実行可能である。第１加速処理では、第２加速処理よりも、室外ファン１０４の回転数が目標回転数に到達するまでの時間を短縮できる。したがって、除霜運転が終了した後に、短時間で室内温度を目標温度まで上昇させることができる。換言すれば、除霜運転が実行されたことにより室内温度が低下した状態において、暖房運転が開始されるまでの時間を短縮できる。これにより、室内温度を早く昇温できることから、室内快適性を確保できる。

次に、加速度α１について説明する。図７、図９などでも説明したように、制御部６は、第１加速処理において室外ファンモータ１０７に供給されるモータ電流値が過電流値Ｉｅを超えないように、室外ファンモータ１０７を駆動する。ここで、モータ電流値が過電流値Ｉｅを超えないとは、オーバーシュートを加味したモータ電流値が過電流値Ｉｅを超えないことをいう。換言すれば、第１加速処理が終了したタイミング、つまり、第１加速処理により、室外ファン１０４の回転数が目標回転数に到達したタイミングでのモータ電流値が過電流値Ｉｅを超えないことをいう。

また、第１の期間において、モータ電流値が過電流値Ｉｅを超えた場合などには、室外ファン１０４の回転数が、予め定められた上限値（たとえば、第２の回転数）を超える場合がある。この場合には、制御部６は、室外ファン１０４の回転を停止させるようにしてもよい。これにより、室外ファン１０４の故障などを防ぐことができる。また、第２加速処理においても、モータ電流値が過電流値Ｉｅを超えないように、制御部６は、室外ファンモータ１０７を駆動する。これにより、室外ファンモータ１０７およびインバータ４などが破壊されることを防止できる。したがって、制御部６は、安全に、室外ファンモータ１０７を駆動できる。また、第２の期間において、室外ファン１０４の回転数が、予め定められた上限値（たとえば、第２の回転数）を超える場合には、制御部６は、室外ファン１０４の回転を停止させるようにしてもよい。

次に、制御部６が安全に室外ファンモータ１０７を駆動できる加速度α１の範囲について説明する。図８で説明したように、α２＜α１となる。また、図７で説明したＩｂ（第１の期間におけるモータ電流）、Ｉｄ（第２の期間におけるモータ電流）、Ｉｅについては、Ｉｂ＜Ｉｄ＜Ｉｅという関係となる。この関係、およびα２＜α１から、α１の範囲を以下のような式で定めることができる。

空気調和機１００の設計者は、このような式（１）を用いることにより、電流値Ｉｂ、Ｉｄ、α２の値から加速度α１を定めることができる。式（１）の右辺を換言すれば、第２加速処理の方が第１加速処理よりも、加速度と、加速完了時のモータ電流の値との積は大きいともいえる。このモータ電流とは、オーバーシュートを加味した最大の電流値としてもよい。

空気調和機１００の設計者は、式（１）を用いて、加速度α１および加速度α２を予め決定できる。したがって、空気調和機１００は、室外ファン１０４の風量や室外ファンモータ１０７の負荷トルク等を推測する処理を実行する必要がない。よって、空気調和機１００の設計者に多大な演算などをさせることなく、除霜運転が終了した後に、短時間で室内温度を上昇させることができる。

また、式（１）の右辺についてはあくまでも一例であり、「Ｉｄ／Ｉｂ」については、他の値としてもよい。「Ｉｄ／Ｉｂ」については、たとえば、「Ｉｃ／Ｉａ」としてもよい。また、この値は、図７の電流値を用いずに、他の値としてもよい。たとえば、この値は、空気調和機１００の設計者が、実験をすることにより決定するようにしてもよい。

［第２実施形態］
第２実施形態は、第１実施形態で説明したヒートポンプ装置を、給湯器に適用したものである。図１０は、第２実施形態の給湯器８００を示した図である。給湯器８００は、ヒートポンプ装置７５０と、貯湯タンク６００とを含む。ヒートポンプ装置７５０は、冷媒回路６２０と、室外ファン５０４と、室外ファンモータ５０７と、制御装置５０３とを含む。冷媒回路６２０は、圧縮機６０２と、流路切替弁６０８と、室外熱交換器６０９と、減圧装置６１０と、水熱交換器５１１とが配管により接続されたものである。

貯湯タンク６００は、給水されることにより、下部に水を蓄える。下部に蓄えられた水は、吸引されることにより、水熱交換器５１１に供給される。水熱交換器５１１は、供給された水と冷媒とで熱交換を行う加熱運転を行うことにより、この水を加熱する。加熱運転は、この水の温度が、目標温度に到達するまで加熱させる運転である。加熱された水（お湯）は、貯湯タンク６００に戻される。戻されたお湯は、貯湯タンク６００の上部に蓄えられる。上部に蓄えられたお湯は、ユーザの給湯操作により、給湯される。

第２実施形態のヒートポンプ装置７５０も、第１実施形態で説明したヒートポンプ装置１５０の技術思想を有する。ヒートポンプ装置７５０は除霜運転を実行可能である。本実施形態において、ヒートポンプ装置７５０により実行される加熱運転として、第１加熱運転と、第２加熱運転とがある。第１加熱運転は、除霜運転後に実行される加熱運転である。第２加熱運転は、先に除霜運転が実行されることなく、実行される加熱運転である。また、第１加熱運転において、室外ファン５０４の回転を加速させる加速処理を「第１加速処理」といい、第２加熱運転において、室外ファン５０４の回転を加速させる加速処理を「第２加速処理」という。第１加速処理の加速度はα１とし、第２加速処理の加速度はα２（α１＞α２）とする。

このように、第１実施形態で説明したヒートポンプ装置１５０を、給湯器に適用したとしても、第１加速処理では、第２加速処理よりも、室外ファン５０４の回転数が目標回転数に到達するまでの時間を短縮できる。したがって、除霜運転が終了した後に、昇温させる対象である給水された水を短時間で目標の温度まで昇温させることを目的とする。

［変形例］
第１実施形態では、ヒートポンプ装置１５０を適用した空気調和機１００を説明し、第２実施形態では、ヒートポンプ装置７５０を適用した給湯器８００を説明した。しかしながら、除霜運転が実行可能であり、昇温させる対象が存在することにより、昇温処理が実行可能であれば、他の機器に、ヒートポンプ装置を適用するようにしてもよい。たとえば、温かい飲料水および冷たい飲料水を提供する自動販売機に、ヒートポンプ装置を適用するようにしてもよい。このような構成でも、第１実施形態および第２実施形態と同様の効果を奏する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００ 空気調和機、１０１ 室外機、１０２ 圧縮機、１０３ 制御装置、１０４ 室外ファン、１０５ 室内機、１０７ 室外ファンモータ、１０８ 流路切替弁、１０９ 室外熱交換器、１１０ 減圧装置。

Claims (5)

1. 室外熱交換器と、
   前記室外熱交換器に外気を導入するファンと、
   前記室外熱交換器の除霜運転を制御する制御装置とを備え、
   除霜運転が終わり前記ファンの回転が開始した後、第１の期間以内に、前記ファンが第１の回転数で回転し、
   非除霜運転が終わり前記ファンの回転が開始した後、第２の期間以内に、前記ファンが前記第１の回転数で回転し、
   前記第１の期間は前記第２の期間よりも短い、ヒートポンプ装置。
2. 前記第１の期間に、前記ファンの回転数が予め定められた上限値を超えた場合、前記ファンが停止する請求項１記載のヒートポンプ装置。
3. 前記ファンを駆動させるモータを備え、
   前記第１の期間における前記ファンの加速度をα１、前記モータに供給される電流をＩ１とし、
   前記第２の期間における前記ファンの加速度をα２、前記モータに供給される電流をＩ２とした場合に、
   

   

   
   を満たす範囲で前記モータに電流を供給する、請求項２記載のヒートポンプ装置。
4. 請求項１〜３いずれかのヒートポンプ装置を備える、空気調和機。
5. 請求項１〜３いずれかのヒートポンプ装置を備える、給湯器。

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