(57)【要約】【課題】冷房運転時に室外ファンの回転数を変更することによって高圧制御を行う空気調和装置において、低外気条件においても、高圧を維持できるようにする。【解決手段】空気調和装置（１）は、冷房運転時に室外ファン（３６）の回転数を変更することによって高圧制御を行うものである。高圧制御では、所定の制御時間間隔で、高圧と目標高圧との圧力関係に応じて室外ファン（３６）の回転数を変更する。そして、高圧制御時に、室外ファン（３６）を最低回転数まで低下させても、冷房運転における高圧を目標高圧以上に維持できない場合には、制御時間間隔内に最低回転数以上の所定回転数における運転と停止とを１回以上行うように室外ファン（３６）を制御することによって、室外ファン（３６）の回転数を見かけ上最低回転数よりも小さい回転数である疑似回転数に設定するファンＤｕｔｙ制御を行う。【選択図】図８
2013257132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（２１）、室外熱交換器（２３）、膨張弁（２４）、室内熱交換器（４１）が接続されることによって構成された冷媒回路（１０）と、前記室外熱交換器を流れる冷媒の冷却源としての室外空気を前記室外熱交換器に供給する室外ファン（３６）と、を有しており、前記圧縮機、前記室外熱交換器、前記膨張弁、前記室内熱交換器の順に冷媒を循環させる冷房運転時において、前記冷媒回路の冷房運転における高圧（Ｐｈ）が目標高圧（Ｐｈｓ）になるように、前記室外ファンの回転数を変更する高圧制御を行う空気調和装置において、
前記高圧制御では、所定の制御時間間隔（Δｔｃ）で、前記高圧と前記目標高圧との圧力関係に応じて前記室外ファンの回転数を変更しており、
前記高圧制御時に、前記室外ファンを最低回転数（Ｓｔｅｐ１）まで低下させても、前記冷房運転における高圧を前記目標高圧以上に維持できない場合には、前記制御時間間隔内に前記最低回転数以上の所定回転数における運転と停止とを１回以上行うように前記室外ファンを制御することによって、前記室外ファンの回転数を見かけ上前記最低回転数よりも小さい回転数である疑似回転数（Ｓｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙ）に設定するファンＤｕｔｙ制御を行う、
空気調和装置（１）。
【請求項２】
前記ファンＤｕｔｙ制御では、前記最低回転数以上の所定回転数における運転時間（Δｔ−ｄｕｔｙ１）と前記停止時間（Δｔ−ｄｕｔｙ２）との時間比率を変更することによって、見かけ上前記最低回転数よりも小さい複数の疑似回転数（Ｓｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙ）が設定される、
請求項１に記載の空気調和装置（１）。
【請求項３】
前記ファンＤｕｔｙ制御は、室外空気温度（Ｔｏａ）が所定の低外気閾温度（Ｔｏａｓ）以下の場合に行われる、
請求項１又は２に記載の空気調和装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置、特に、冷房運転時に室外ファンの回転数を変更することによって高圧制御を行う空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１（特開平４−３６３５５４号公報）に示すように、送風機の回転数を変更することによって凝縮圧力の制御を行う冷凍装置がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載の冷凍装置では、送風機を駆動するモータの特性上の制限により設定されている最低回転数以上の範囲内で送風機の回転数を変更することによって凝縮圧力を維持するようにしている。そして、送風機を最低回転数にしても凝縮圧力を維持することが難しい低外気条件になった場合には、送風機の運転台数を減らす運転台数制御を行うようにしている。これにより、凝縮圧力を維持するようにしている。
【０００４】
しかし、上記のような送風機の運転台数制御を伴う凝縮圧力の制御は、複数の送風機が設けられた構成に対して採用可能であるが、例えば、室外ユニットに１台の室外ファンが設けられた構成の空気調和装置に対して採用することができない。また、凝縮圧力を精度良く制御するためには、小風量の送風機を数多く設ける必要があるが、例えば、コンパクト化が要求されている空気調和装置に対して多くの室外ファンを設けることはスペース上の問題から難しい。
【０００５】
このように、特許文献１に記載の低外気条件における凝縮圧力を維持するための制御は、種々の冷凍装置に対して共通する技術である。しかし、冷房運転時に室外ファンの回転数を変更することによって高圧制御を行う空気調和装置では、上記のように、室外ファンが１台だけの場合があり、また、数多くの室外ファンを設けることも難しい。このため、複数の室外ファンが設けられた構成を採用しなくても、低外気条件において、高圧を維持できるようにすることが望まれる。
【０００６】
本発明の課題は、冷房運転時に室外ファンの回転数を変更することによって高圧制御を行う空気調和装置において、低外気条件においても、高圧を維持できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の観点にかかる空気調和装置は、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、室内熱交換器が接続されることによって構成された冷媒回路と、室外熱交換器を流れる冷媒の冷却源としての室外空気を室外熱交換器に供給する室外ファンと、を有している。空気調和装置は、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、室内熱交換器の順に冷媒を循環させる冷房運転時において、冷媒回路の冷房運転における高圧が目標高圧になるように、室外ファンの回転数を変更する高圧制御を行う。高圧制御では、所定の制御時間間隔で、高圧と目標高圧との圧力関係に応じて室外ファンの回転数を変更する。そして、高圧制御時に、室外ファンを最低回転数まで低下させても、冷房運転における高圧を目標高圧以上に維持できない場合には、制御時間間隔内に最低回転数以上の所定回転数における運転と停止とを１回以上行うように室外ファンを制御することによって、室外ファンの回転数を見かけ上最低回転数よりも小さい回転数である疑似回転数に設定するファンＤｕｔｙ制御を行う。
【０００８】
低外気条件において、高圧制御時に、室外ファンの回転数を最低回転数まで低下させても、高圧を目標高圧以上に維持できない場合に、室外ファンを停止させることが考えられる。しかし、室外ファンを停止させると、室外熱交換器における冷媒の冷却能力が大幅に低下するため、高圧を上昇させることができるものの、高圧が目標高圧よりも非常に高い圧力になるおそれがある。これに対して、再び、室外ファンを最低回転数で運転させると、高圧を低下させることができるものの、再び、高圧が目標高圧よりも低下することになる。このように、単に、室外ファンを停止させる操作を伴う形態で高圧制御を行っただけでは、概ね高圧制御の制御時間間隔ごとに、高圧が目標高圧を挟んで上下に大きくハンチングしてしまい、高圧を目標高圧で安定的に維持することが難しくなる。このようなハンチング現象は、最低回転数における運転と停止との間で室外熱交換器における冷媒の冷却能力の変化幅が大きいほど大きくなるため、空気調和装置が有する室外ファンが１台である場合に特に顕著に現れる。
【０００９】
そこで、ここでは、制御時間間隔内に最低回転数以上の所定回転数における運転と停止とを１回以上行うように室外ファンを制御することによって、室外ファンの回転数を見かけ上最低回転数よりも小さい回転数である疑似回転数に設定するファンＤｕｔｙ制御を行うようにしている。ここで、最低回転数以上の所定回転数とは、最低回転数であってもよいし、最低回転数よりも大きい回転数であってもよい。すなわち、高圧制御の制御時間間隔内に、室外ファンの回転数を最低回転数以上の所定回転数と停止（回転数ゼロ）との間で１回以上繰り返す制御（室外ファンＤｕｔｙ）を行い、制御時間間隔の時間範囲全体で室外ファンの回転数を平均化する。そうすると、室外ファンは、見かけ上は、制御時間間隔中、最低回転数以上の所定回転数における運転時間と停止時間との時間比率に応じて平均化した回転数（疑似回転数）で運転されているものということができる。このように、ここでは、機器保護の観点で制限されている最低回転数以上で室外ファンを運転しつつ、ファンＤｕｔｙ制御によって見かけ上最低回転数よりも小さい疑似回転数を設定できるようにしている。そして、高圧制御時に、室外ファンを最低回転数まで低下させても、高圧を目標高圧以上に維持できない場合には、疑似回転数を含む形で室外ファンの回転数を変更することができるようになっている。
【００１０】
これにより、この空気調和装置では、高圧制御において、ファンＤｕｔｙ制御によって、最低回転数以上で室外ファンを運転しつつ、見かけ上最低回転数よりも小さい疑似回転数を設定しているため、低外気条件においても、高圧を維持することができる。
【００１１】
第２の観点にかかる空気調和装置は、第１の観点にかかる空気調和装置において、ファンＤｕｔｙ制御では、最低回転数以上の所定回転数における運転時間と停止時間との時間比率を変更することによって、見かけ上最低回転数よりも小さい複数の疑似回転数が設定される。
【００１２】
ここでは、最低回転数以上の所定回転数における運転時間と停止時間との時間比率を、停止時間に対して運転時間を長くすることによって、最低回転数に近い疑似回転数を得ることができる。また、停止時間に対して運転時間を短くすることによって、回転数ゼロに近い疑似回転数を得ることができる。このように、ここでは、ファンＤｕｔｙ制御によって、最低回転数よりも小さい複数の疑似回転数が設定されている。
【００１３】
これにより、この空気調和装置では、低外気条件における高圧制御の制御性を向上させることができる。
【００１４】
第３の観点にかかる空気調和装置は、第１又は第２の観点にかかる空気調和装置において、ファンＤｕｔｙ制御が、室外空気温度が所定の低外気閾温度以下の場合に行われる。
【００１５】
ここでは、室外空気温度が低外気閾温度よりも低く、最低回転数以下の回転数で室外ファンを運転することが考えられる低外気条件だけ、ファンＤｕｔｙ制御を伴う高圧制御を行うようにすることができる。
【００１６】
これにより、この空気調和装置では、外気条件によって、ファンＤｕｔｙ制御を伴う高圧制御を行うかどうかを適切に選択することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１８】
第１の観点にかかる空気調和装置では、高圧制御において、ファンＤｕｔｙ制御によって、最低回転数以上で室外ファンを運転しつつ、見かけ上最低回転数よりも小さい疑似回転数を設定しているため、低外気条件においても、高圧を維持することができる。
【００１９】
第２の観点にかかる空気調和装置では、低外気条件における高圧制御の制御性を向上させることができる。
【００２０】
第３の観点にかかる空気調和装置では、外気条件によって、ファンＤｕｔｙ制御を伴う高圧制御を行うかどうかを適切に選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる空気調和装置の概略構成図である。
【図２】空気調和装置の制御ブロック図である。
【図３】室外ファンの回転数のファンステップを示す表である。
【図４】高圧制御のフローチャートである。
【図５】ファンＤｕｔｙ制御を伴わない高圧制御において、ファンステップがＳｔｅｐ１まで低下した後の高圧及びファンステップの経時変化を示す図である。
【図６】ファンＤｕｔｙ制御時のファンステップの経時変化を示す図である。
【図７】ファンステップをＳｔｅｐ１−Ｘ、及び、Ｓｔｅｐ１−Ｙにした場合のＳｔｅｐ１における運転時間と停止時間との関係を示す表である。
【図８】ファンＤｕｔｙ制御を伴う高圧制御において、ファンステップがＳｔｅｐ１まで低下した後の高圧及びファンステップの経時変化を示す図である。
【図９】変形例１における室外ファンをＳｔｅｐ１で起動する際の回転数の経時変化を示す図である。
【図１０】変形例１におけるファンステップをＳｔｅｐ１−Ｘ、及び、Ｓｔｅｐ１−Ｙにした場合のＳｔｅｐ１における運転時間と停止時間との関係を示す表である。
【図１１】変形例２におけるファンステップをＳｔｅｐ１−Ｘ、及び、Ｓｔｅｐ１−Ｙにした場合のＳｔｅｐ３における運転時間と停止時間との関係を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明にかかる空気調和装置の実施形態及びその変形例について、図面に基づいて説明する。尚、本発明にかかる空気調和装置の具体的な構成は、下記の実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００２３】
（１）空気調和装置の構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる空気調和装置１の概略構成図である。
【００２４】
空気調和装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うことによって、建物等の室内の冷房及び暖房を行うことが可能な装置である。空気調和装置１は、主として、室外ユニット２と、室内ユニット４とが接続されることによって構成されている。ここで、室外ユニット２と室内ユニット４とは、液冷媒連絡管５及びガス冷媒連絡管６を介して接続されている。すなわち、空気調和装置１の蒸気圧縮式の冷媒回路１０は、室外ユニット２と、室内ユニット４とが冷媒連絡管５、６を介して接続されることによって構成されている。
【００２５】
＜室内ユニット＞
室内ユニット４は、室内に設置されており、冷媒回路１０の一部を構成している。室内ユニット４は、主として、室内熱交換器４１を有している。
【００２６】
室内熱交換器４１は、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の放熱器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。室内熱交換器４１の液側は液冷媒連絡管５に接続されており、室内熱交換器４１のガス側はガス冷媒連絡管６に接続されている。
【００２７】
室内ユニット４は、室内ユニット４内に室内空気を吸入して、室内熱交換器４１において冷媒と熱交換させた後に、供給空気として室内に供給するための室内ファン４２を有している。すなわち、室内ユニット４は、室内熱交換器４１を流れる冷媒の加熱源又は冷却源としての室内空気を室内熱交換器４１に供給するファンとして、室内ファン４２を有している。ここでは、室内ファン４２として、室内ファン用モータ４３によって駆動される遠心ファンや多翼ファン等が使用されている。
【００２８】
室内ユニット４には、各種のセンサが設けられている。具体的には、室内熱交換器４１には、室内熱交換器４１における冷媒の温度Ｔｒｒを検出する室内熱交温度センサ４４が設けられている。室内ユニット４には、室内ユニット４内に吸入される室内空気の温度Ｔｒａを検出する室内空気温度センサ４５が設けられている。
【００２９】
室内ユニット４は、室内ユニット４を構成する各部の動作を制御する室内側制御部４６を有している。そして、室内側制御部４６は、室内ユニット４の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有しており、リモコン（図示せず）との間で制御信号等のやりとりを行ったり、室外ユニット２との間で伝送線７を介して制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。
【００３０】
＜室外ユニット＞
室外ユニット２は、室外に設置されており、冷媒回路１０の一部を構成している。室外ユニット２は、主として、圧縮機２１と、四路切換弁２２と、室外熱交換器２３と、膨張弁２４と、アキュムレータ２５と、液側閉鎖弁２６と、ガス側閉鎖弁２７とを有している。
【００３１】
圧縮機２１は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を高圧になるまで圧縮する機器である。圧縮機２１は、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素（図示せず）をインバータにより制御される圧縮機用モータ２１ａによって回転駆動する密閉式構造となっている。圧縮機２１は、吸入側に吸入管３１が接続されており、吐出側に吐出管３２が接続されている。吸入管３１は、圧縮機２１の吸入側と四路切換弁２２の第１ポート２２ａとを接続する冷媒管である。吐出管３２は、圧縮機２１の吐出側と四路切換弁２２の第２ポート２２ｂとを接続する冷媒管である。
【００３２】
四路切換弁２２は、冷媒回路１０における冷媒の流れの方向を切り換えるための切換弁である。四路切換弁２２は、冷房運転時には、室外熱交換器２３を圧縮機２１において圧縮された冷媒の放熱器として機能させ、かつ、室内熱交換器４１を室外熱交換器２３において放熱した冷媒の蒸発器として機能させる冷房サイクル状態への切り換えを行う。すなわち、四路切換弁２２は、冷房運転時には、第２ポート２２ｂと第３ポート２２ｃとを連通させ、かつ、第１ポート２２ａと第４ポート２２ｄとを連通させる切り換えを行う。これにより、圧縮機２１の吐出側（ここでは、吐出管３２）と室外熱交換器２３のガス側（ここでは、第１ガス冷媒管３３）とが接続される（図１の四路切換弁２２の実線を参照）。しかも、圧縮機２１の吸入側（ここでは、吸入管３１）とガス冷媒連絡管６側（ここでは、第２ガス冷媒管３４）とが接続される（図１の四路切換弁２２の実線を参照）。また、四路切換弁２２は、暖房運転時には、室外熱交換器２３を室内熱交換器４１において放熱した冷媒の蒸発器として機能させ、かつ、室内熱交換器４１を圧縮機２１において圧縮された冷媒の放熱器として機能させる暖房サイクル状態への切り換えを行う。すなわち、四路切換弁２２は、暖房運転時には、第２ポート２２ｂと第４ポート２２ｄとを連通させ、かつ、第１ポート２２ａと第３ポート２２ｃとを連通させる切り換えを行う。これにより、圧縮機２１の吐出側（ここでは、吐出管３２）とガス冷媒連絡管６側（ここでは、第２ガス冷媒管３４）とが接続される（図１の四路切換弁２２の破線を参照）。しかも、圧縮機２１の吸入側（ここでは、吸入管３１）と室外熱交換器２３のガス側（ここでは、第１ガス冷媒管３３）とが接続される（図１の四路切換弁２２の破線を参照）。第１ガス冷媒管３３は、四路切換弁２２の第３ポート２２ｃと室外熱交換器２３のガス側とを接続する冷媒管である。第２ガス冷媒管３３は、四路切換弁２２の第４ポート２２ｄとガス冷媒連絡管６側とを接続する冷媒管である。
【００３３】
室外熱交換器２３は、冷房運転時には室外空気を冷却源とする冷媒の放熱器として機能し、暖房運転時には室外空気を加熱源とする冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。室外熱交換器２３は、液側が液冷媒管３５に接続されており、ガス側が第１ガス冷媒管３３に接続されている。液冷媒管３５は、室外熱交換器２３の液側と液冷媒連絡管５側とを接続する冷媒管である。
【００３４】
膨張弁２４は、冷房運転時には、室外熱交換器２３において放熱した冷凍サイクルにおける高圧の冷媒を冷凍サイクルにおける低圧まで減圧する弁である。また、膨張弁２４は、暖房運転時には、室内熱交換器４１において放熱した冷凍サイクルにおける高圧の冷媒を冷凍サイクルにおける低圧まで減圧する弁である。膨張弁２４は、液冷媒管３５の液側閉鎖弁２６寄りの部分に設けられている。ここでは、膨張弁２４として、電動膨張弁が使用されている。
【００３５】
アキュムレータ２５は、圧縮機２１に吸入される低圧の冷媒を一時的に溜める容器である。アキュムレータ２５は、吸入管３１に設けられている。
【００３６】
液側閉鎖弁２６及びガス側閉鎖弁２７は、外部の機器・配管（具体的には、液冷媒連絡管５及びガス冷媒連絡管６）との接続口に設けられた弁である。液側閉鎖弁２６は、液冷媒管３５の端部に設けられている。ガス側閉鎖弁２７は、第２ガス冷媒管３４の端部に設けられている。
【００３７】
室外ユニット２は、室外ユニット２内に室外空気を吸入して、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換させた後に、外部に排出するための室外ファン３６を有している。すなわち、室外ユニット２は、室外熱交換器２３を流れる冷媒の冷却源又は加熱源としての室外空気を室外熱交換器２３に供給するファンとして、室外ファン３６を有している。ここでは、室外ファン３６として、室外ファン用モータ３７によって駆動されるプロペラファン等が使用されている。室外ファン用モータ３７は、インバータ装置（図示せず）を介して電力の供給を受けて駆動されるようになっており、回転数をステップ的に変化させることによって、室外ファン３６の風量を変化させることができるようになっている。尚、ここでは、室外ファン３６は１台だけ設けられており、これに対応して、室外ファン用モータ３７も１台だけ設けられている。
【００３８】
室外ユニット２には、各種のセンサが設けられている。具体的には、室外熱交換器２３には、室外熱交換器２３における冷媒の温度Ｔｏｒを検出する室外熱交温度センサ３８が設けられている。室外ユニット２には、室外ユニット２内に吸入される室外空気の温度Ｔｏａを検出する室外空気温度センサ３９が設けられている。吸入管３１又は圧縮機２１には、圧縮機２１に吸入される冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の温度Ｔｓを検出する吸入温度センサ４７が設けられている。吐出管３２又は圧縮機２１には、圧縮機２１から吐出される冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の温度Ｔｄを検出する吐出温度センサ４８が設けられている。吐出管３２又は圧縮機２１には、圧縮機２１から吐出される冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の圧力Ｐｄを検出する吐出圧力センサ４９が設けられている。
【００３９】
室外ユニット２は、室外ユニット２を構成する各部の動作を制御する室外側制御部４０を有している。そして、室外側制御部４０は、室外ユニット２の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有しており、室外ユニット２との間で伝送線７を介して制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。
【００４０】
＜冷媒連絡管＞
冷媒連絡管５、６は、空気調和装置１を建物等の設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒管であり、設置場所や室外ユニットと室内ユニットとの組み合わせ等の設置条件に応じて種々の長さや管径を有するものが使用される。
【００４１】
以上のように、室外ユニット２と、室内ユニット４と、冷媒連絡管５、６とが接続されることによって、空気調和装置１の冷媒回路１０が構成されている。空気調和装置１は、四路切換弁２２を冷房サイクル状態に切り換えることによって、圧縮機２１、室外熱交換器２３、膨張弁２４、室内熱交換器４１の順に冷媒を循環させる冷房運転を行うようになっている。また、空気調和装置１は、四路切換弁２２を暖房サイクル状態に切り換えることによって、圧縮機２１、室内熱交換器４１、膨張弁２４、室外熱交換器２３の順に冷媒を循環させる暖房運転を行うようになっている。尚、ここでは、冷房運転と暖房運転とを切り換えて運転することが可能な構成になっているが、四路切換弁を有しておらず、冷房運転だけが可能な構成であってもよい。
【００４２】
＜制御部＞
空気調和装置１は、室内側制御部４６と室外側制御部４０とから構成される制御部８によって、室外ユニット２及び室内ユニット４の各機器の制御を行うことができるようになっている。すなわち、室内側制御部４６と室外側制御部４０との間を接続する伝送線７とによって、上記の冷房運転や暖房運転等を含む空気調和装置１全体の運転制御を行う制御部８が構成されている。
【００４３】
制御部８は、図３に示すように、各種センサ３８、３９、４４、４５、４７〜４９等の検出信号を受けることができるように接続されるとともに、これらの検出信号等に基づいて各種機器及び弁２１、２２、２４、３７、４３等を制御することができるように接続されている。
【００４４】
（２）空気調和装置の基本動作
次に、空気調和装置１の基本動作（後述の高圧制御を除く動作）について、図１を用いて説明する。空気調和装置１は、基本動作として、冷房運転及び暖房運転を行うことが可能である。
【００４５】
＜暖房運転＞
暖房運転時には、四路切換弁２２が暖房サイクル状態（図１の破線で示される状態）に切り換えられる。
【００４６】
冷媒回路１０において、冷凍サイクルにおける低圧のガス冷媒は、圧縮機２１に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧になるまで圧縮された後に吐出される。
【００４７】
圧縮機２１から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁２２、ガス側閉鎖弁２７及びガス冷媒連絡管６を通じて、室内熱交換器４１に送られる。
【００４８】
室内熱交換器４１に送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器４１において、室内ファン４２によって冷却源として供給される室内空気と熱交換を行って放熱して、高圧の液冷媒になる。これにより、室内空気は加熱され、その後に、室内に供給されることで室内の暖房が行われる。
【００４９】
室内熱交換器４１で放熱した高圧の液冷媒は、液冷媒連絡管５及び液側閉鎖弁２６を通じて、膨張弁２４に送られる。
【００５０】
膨張弁２４に送られた高圧の液冷媒は、膨張弁２４によって冷凍サイクルにおける低圧まで減圧されて、低圧の気液二相状態の冷媒になる。膨張弁２４で減圧された低圧の気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器２３に送られる。
【００５１】
室外熱交換器２３に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器２３において、室外ファン３６によって加熱源として供給される室外空気と熱交換を行って蒸発して、低圧のガス冷媒になる。
【００５２】
室外熱交換器２３で蒸発した低圧の冷媒は、四路切換弁２２を通じて、再び、圧縮機２１に吸入される。
【００５３】
＜冷房運転＞
冷房運転時には、四路切換弁２２が冷房サイクル状態（図１の実線で示される状態）に切り換えられる。
【００５４】
冷媒回路１０において、冷凍サイクルにおける低圧のガス冷媒は、圧縮機２１に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧になるまで圧縮された後に吐出される。
【００５５】
圧縮機２１から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁２２を通じて、室外熱交換器２３に送られる。
【００５６】
室外熱交換器２３に送られた高圧のガス冷媒は、室外熱交換器２３において、室外ファン３６によって冷却源として供給される室外空気と熱交換を行って放熱して、高圧の液冷媒になる。
【００５７】
室外熱交換器２３において放熱した高圧の液冷媒は、膨張弁２４に送られる。
【００５８】
膨張弁２４に送られた高圧の液冷媒は、膨張弁２４によって冷凍サイクルにおける低圧まで減圧されて、低圧の気液二相状態の冷媒になる。膨張弁２４で減圧された低圧の気液二相状態の冷媒は、液側閉鎖弁２６及び液冷媒連絡管５を通じて、室内熱交換器４１に送られる。
【００５９】
室内熱交換器４１に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器４１において、室内ファン４２によって加熱源として供給される室内空気と熱交換を行って蒸発する。これにより、室内空気は冷却され、その後に、室内に供給されることで室内の冷房が行われる。
【００６０】
室内熱交換器４１において蒸発した低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡管６、ガス側閉鎖弁２７及び四路切換弁２２を通じて、再び、圧縮機２１に吸入される。
【００６１】
（３）高圧制御
上記の冷房運転時においては、室外空気の温度Ｔｏａの変動に応じて室外熱交換器２３における冷媒と室外空気との温度差が変動するため、室外熱交換器２３における冷媒の冷却能力が変動することになる。これに対して、冷媒回路１０の冷房運転における高圧Ｐｈ（ここでは、吐出圧力Ｐｄや室外熱交換器２３における冷媒の温度Ｔｏｒを飽和圧力に換算した圧力）が目標高圧Ｐｈｓになるように、室外ファン３６の回転数を変更する高圧制御を行うようにしている。
【００６２】
具体的には、室外ファン用モータ３７によって駆動される室外ファン３６の回転数は、図３のファンステップの表に示すように、基本的に、Ｓｔｅｐ１からＳｔｅｐ８までの８段階のファンステップごとに変更することが可能になっている。ここで、Ｓｔｅｐ１は、室外ファン用モータ３７の内部発熱等の特性上の制限から設定されている最低回転数（ここでは、２００ｒｐｍ）であり、室外ファン３６は、Ｓｔｅｐ１の最低回転数よりも低い回転数で運転することはできない。尚、図３においては、Ｓｔｅｐ１の最低回転数よりも見かけ上低い回転数１００ｒｐｍ、１５０ｒｐｍ（疑似回転数）に対応するＳｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙも設定されているが、これらのファンステップについては、後述するものとする。また、これらのファンステップは、制御部８のメモリ等に記憶されており、各ファンステップにおける回転数の具体的な値は、図３に示したものに限定されるものではない。
【００６３】
そして、高圧制御では、図４のフローチャートに示すように、所定の制御時間間隔Δｔｃで（ステップＳＴ１参照）、高圧Ｐｈと目標高圧Ｐｈｓとの圧力関係に応じて室外ファン３６の回転数を変更するようになっている。例えば、ステップＳＴ１における制御時間間隔Δｔｃ経過後に、高圧Ｐｈが目標高圧Ｐｈｓよりも高いと判定された場合には（ステップＳＴ２参照）、室外ファン３６の回転数を低下させるために、ファンステップを下げる制御を行う（ステップＳＴ３参照）。また、ステップＳＴ１における制御時間間隔Δｔｃ経過後に、高圧Ｐｈが目標高圧Ｐｈｓよりも低いと判定された場合には（ステップＳＴ４参照）、室外ファン３６の回転数を上昇させるために、ファンステップを挙げる制御を行う（ステップＳＴ５参照）。すなわち、高圧制御では、直前のファンステップの変更処理（ステップＳＴ３、ＳＴ５）から制御時間間隔Δｔｃ経過した後に（ステップＳＴ１）、次のファンステップの変更処理（ステップＳＴ３、ＳＴ５）が行われるようになっている。ここで、制御時間間隔Δｔｃは、１０ｓｅｃ〜６０ｓｅｃ程度に設定される。尚、高圧制御は、制御部８によって行われる。
【００６４】
しかし、低外気条件においては、上記の高圧制御時に、室外ファン３６の回転数を最低回転数（Ｓｔｅｐ１）まで低下させても、高圧Ｐｈを目標高圧Ｐｈｓ以上に維持できない場合がある。例えば、空気調和装置１がサーバールーム等の空調用に設置される場合には、室外空気の温度Ｔｏａが０℃以下になる場合であっても、冷房運転が要求されることがある。この場合には、室外ファン３６の回転数を最低回転数まで低下させても、室外熱交換器２３における冷媒の冷却能力が大きいため、高圧Ｐｈを目標高圧Ｐｈｓよりも低下する場合がある。
【００６５】
このような低外気条件において、高圧制御時に、室外ファン３６の回転数を最低回転数まで低下させても、高圧Ｐｈを目標高圧Ｐｈｓ以上に維持できない場合に、室外ファン３６を停止させることが考えられる。しかし、室外ファン３６を停止させると、室外熱交換器２３における冷媒の冷却能力が大幅に低下するため、図５に示すように、高圧Ｐｈを上昇させることができるものの、高圧Ｐｈが目標高圧Ｐｈｓよりも非常に高い圧力になるおそれがある。これに対して、再び、室外ファン３６を最低回転数（Ｓｔｅｐ１）で運転させると、高圧Ｐｈを低下させることができるものの、再び、高圧Ｐｈが目標高圧Ｐｈｓよりも低下することになる。このように、単に、室外ファン３６を停止させる操作を伴う形態で高圧制御を行っただけでは、概ね高圧制御の制御時間間隔Δｔｃごとに、高圧Ｐｈが目標高圧Ｐｈｓを挟んで上下に大きくハンチングしてしまい（ハンチング幅ΔＰ）、高圧Ｐｈを目標高圧Ｐｈｓで安定的に維持することが難しくなる。このようなハンチング現象は、最低回転数（Ｓｔｅｐ１）における運転と停止との間で室外熱交換器２３における冷媒の冷却能力の変化幅が大きいほど大きくなるため、空気調和装置１のように、室外ファン３６が１台である場合に特に顕著に現れる。
【００６６】
そこで、ここでは、制御時間間隔Δｔｃ内に最低回転数以上の所定回転数における運転と停止とを１回以上行うように室外ファン３６を制御することによって、室外ファン３６の回転数を見かけ上最低回転数よりも小さい回転数である疑似回転数に設定するファンＤｕｔｙ制御を行うようにしている。ここで、最低回転数以上の所定回転数とは、最低回転数（Ｓｔｅｐ１）であってもよいし、最低回転数（Ｓｔｅｐ１）よりも大きい回転数（Ｓｔｅｐ２〜８）であってもよい。ここでは、所定回転数として最低回転数を使用して、図６に示すように、高圧制御の制御時間間隔Δｔｃ内に、室外ファン３６の回転数を所定回転数としての最低回転数（２００ｒｐｍ）と停止（０ｒｐｍ）との間で１回以上（ここでは、運転と停止とを１回ずつ）繰り返す制御（室外ファンＤｕｔｙ）を行う。そして、制御時間間隔Δｔｃの時間範囲全体で室外ファン３６の回転数を平均化する。そうすると、室外ファン３６は、見かけ上は、制御時間間隔Δｔｃ中、所定回転数としての最低回転数における運転時間Δｔ−ｄｕｔｙ１と停止時間Δｔ−ｄｕｔｙ２との時間比率に応じて平均化した回転数Ｓｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙ（疑似回転数）で運転されているものということができる。例えば、制御時間間隔Δｔｃを２０ｓｅｃとし、図７に示すように、所定回転数としての最低回転数における運転時間Δｔ−ｄｕｔｙ１を１０ｓｅｃとし、停止時間Δｔ−ｄｕｔｙ２を１０ｓｅｃとすると、制御時間間隔Δｔｃ中の平均回転数、すなわち、疑似回転数が約１００ｒｐｍのＳｔｅｐ１−Ｘが得られる（図３参照）。また、制御時間間隔Δｔｃを２０ｓｅｃとし、図７に示すように、所定回転数としての最低回転数における運転時間Δｔ−ｄｕｔｙ１を１５ｓｅｃとし、停止時間Δｔ−ｄｕｔｙ２を５ｓｅｃとすると、制御時間間隔Δｔｃ中の平均回転数、すなわち、疑似回転数が約１５０ｒｐｍのＳｔｅｐ１−Ｙが得られる（図３参照）。ここで、Ｓｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙのいずれにおいても、最低回転数における運転時間Δｔ−ｄｕｔｙ１と停止時間Δｔ−ｄｕｔｙ２との合計値が制御時間間隔Δｔｃに一致するように設定している。これは、時間Δｔ−ｄｕｔｙ１、Δｔ−ｄｕｔｙ２の合計値を整数倍（ここでは、１倍）した値が高圧制御の制御時間間隔Δｔｃからずれていると、制御時間間隔Δｔｃ中における回転数の平均値が疑似回転数として設定している値（ここでは、１００ｒｐｍや１５０ｒｐｍ）からずれてしまうからである。このため、室外ファンＤｕｔｙは、制御時間間隔Δｔｃ内に所定回転数としての最低回転数における運転と停止とを１回ずつ行うものに限定されるものではなく、運転と停止とを複数回繰り返すものであってもよい。尚、ファンＤｕｔｙ制御は、制御部８によって行われる。また、これらのファンステップＳｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙも、制御部８のメモリ等に記憶されており、各ファンステップＳｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙにおける回転数の具体的な値は、図３及び図７に示したものに限定されるものではない。
【００６７】
このように、ここでは、機器保護の観点で制限されている最低回転数（２００ｒｐｍ）以上で室外ファン３６を運転しつつ、ファンＤｕｔｙ制御によって見かけ上最低回転数よりも小さい疑似回転数１−Ｘ（１００ｒｐｍ）、１−Ｙ（１５０ｒｐｍ）を設定できるようにしている。そして、高圧制御時に、室外ファン３６を最低回転数まで低下させても、高圧Ｐｈを目標高圧Ｐｈｓ以上に維持できない場合には、疑似回転数１００ｒｐｍ、１５０ｒｐｍのファンステップＳｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙを含む形で室外ファン３６の回転数を変更することができるようになっている。このため、ファンＤｕｔｙ制御を伴わない高圧制御を行った場合（図５参照）とは異なり、図８に示すように、高圧Ｐｈが目標高圧Ｐｈｓを挟んで上下に大きくハンチングするような状況が生じにくくなる。そして、例えば、ファンステップがＳｔｅｐ１−ＸとＳｔｅｐ１−Ｙとの間で変更されるような状態で、高圧Ｐｈを目標高圧Ｐｈｓで安定的に維持されるようになる。
【００６８】
これにより、空気調和装置１では、高圧制御において、ファンＤｕｔｙ制御によって、最低回転数以上で室外ファン３６を運転しつつ、見かけ上最低回転数よりも小さい疑似回転数Ｓｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙを設定しているため、低外気条件においても、高圧Ｐｈを維持することができる。
【００６９】
しかも、ここでは、図７及び図８に示すように、停止時間Δｔ−ｄｕｔｙ２に対して運転時間Δｔ−ｄｕｔｙ１を長くすることによって、最低回転数（＝２００ｒｐｍ）に近い疑似回転数（＝１５０ｒｐｍ）のＳｔｅｐ１−Ｙを得ることができる。また、停止時間Δｔ−ｄｕｔｙ２に対して運転時間Δｔ−ｄｕｔｙ１を短くすることによって、０ｒｐｍに近い疑似回転数（＝１００ｒｐｍ）のＳｔｅｐ１−Ｘを得ることができる。このように、ここでは、ファンＤｕｔｙ制御において、所定回転数としての最低回転数における運転時間Δｔ−ｄｕｔｙ１と停止時間Δｔ−ｄｕｔｙ２との時間比率を変更することによって、最低回転数よりも小さい複数（ここでは、２つ）の疑似回転数が設定されている。
【００７０】
これにより、空気調和装置１では、低外気条件における高圧制御の制御性を向上させることができる。
【００７１】
また、ここでは、室外空気温度Ｔｏａが所定の低外気閾温度Ｔｏａｓよりも低く、最低回転数（＝２００ｒｐｍ）以下の回転数で室外ファン３６を運転することが考えられる低外気条件だけ、ファンＤｕｔｙ制御を伴う高圧制御を行うようにすることができる。例えば、室外空気温度Ｔｏａが２５℃以上の場合には、室外ファン３６の回転数を最低回転数以下で運転することが考えにくいため、低外気閾温度Ｔｏａｓを２５℃に設定することができる。
【００７２】
これにより、空気調和装置１では、外気条件によって、ファンＤｕｔｙ制御を伴う高圧制御を行うかどうかを適切に選択することができる。
【００７３】
（４）変形例１
上記の実施形態では、図６及び図７に示すように、所定回転数としての室外ファン３６のＳｔｅｐ１における最低回転数が２００ｒｐｍで一定であるものと仮定して、Ｓｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙにおける疑似回転数（１００ｒｐｍ、１５０ｒｐｍ）を得るようにしている。
【００７４】
しかし、室外ファン３６をＳｔｅｐ１で起動する際の回転数は、図９に示すように、起動直後は０ｒｐｍで、その後、２００ｒｐｍよりも高い回転数まで一時的に上昇し、その後、２００ｒｐｍまで低下するような経時変化を示す場合がある。
【００７５】
そこで、ここでは、Ｓｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙにおける疑似回転数（１００ｒｐｍ、１５０ｒｐｍ）を得る際の時間比率を、図９のような室外ファン３６を起動する際の回転数特性を考慮して、図１０のような時間比率に設定するようにしている。すなわち、ここでは、図９における室外ファン３６を起動する際の回転数特性を、回転数を時間によって積分し、この積分値に基づいて、室外ファン３６の運転時間Δｔ−ｄｕｔｙ１と停止時間Δｔ−ｄｕｔｙ２との時間比率を設定するようにしている。
【００７６】
これにより、本変形例では、室外ファン３６を起動する際の回転数特性を考慮して、Ｓｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙにおける疑似回転数をさらに正確に設定することができる。
【００７７】
（５）変形例２
上記実施形態及び変形例１では、最低回転数以上の所定回転数として、最低回転数（Ｓｔｅｐ１）を使用して、ファンＤｕｔｙ制御を行うようにしている。しかし、所定回転数としては、上述したように、最低回転数（Ｓｔｅｐ１）に限らず、最低回転数（Ｓｔｅｐ１）よりも大きい回転数（Ｓｔｅｐ２〜８）を使用してもよい。例えば、所定回転数としてＳｔｅｐ３の回転数（２５０ｒｐｍ）を使用して、高圧制御の制御時間間隔Δｔｃ内に、室外ファン３６の回転数を所定回転数としてのＳｔｅｐ３の回転数（２５０ｒｐｍ）と停止（０ｒｐｍ）との間で１回以上（ここでは、運転と停止とを１回ずつ）繰り返す制御（室外ファンＤｕｔｙ）を行って、上記実施形態及び変形例１と同様に、見かけ上最低回転数よりも小さい疑似回転数Ｓｔｅｐ１−Ｘ（約１００ｒｐｍ）、１−Ｙ（約１５０ｒｐｍ）を得るようにしてもよい。例えば、制御時間間隔Δｔｃを２０ｓｅｃとし、図１１に示すように、所定回転数としてのＳｔｅｐ３の回転数（２５０ｒｐｍ）における運転時間Δｔ−ｄｕｔｙ１を８ｓｅｃとし、停止時間Δｔ−ｄｕｔｙ２を１２ｓｅｃとすると、制御時間間隔Δｔｃ中の平均回転数、すなわち、疑似回転数が約１００ｒｐｍのＳｔｅｐ１−Ｘが得られる。また、制御時間間隔Δｔｃを２０ｓｅｃとし、図１１に示すように、所定回転数としてのＳｔｅｐ３の回転数（２５０ｒｐｍ）における運転時間Δｔ−ｄｕｔｙ１を１２ｓｅｃとし、停止時間Δｔ−ｄｕｔｙ２を８ｓｅｃとすると、制御時間間隔Δｔｃ中の平均回転数、すなわち、疑似回転数が約１５０ｒｐｍのＳｔｅｐ１−Ｙが得られる。また、上記変形例１と同様に、室外ファン３６を起動する際の回転数特性を考慮する場合には、室外ファン３６のＳｔｅｐ３等の回転数を時間によって積分し、この積分値に基づいて、運転時間Δｔ−ｄｕｔｙ１と停止時間Δｔ−ｄｕｔｙ２との時間比率を設定するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、冷房運転時に室外ファンの回転数を変更することによって高圧制御を行う空気調和装置に対して、広く適用可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１                      空気調和装置
１０                    冷媒回路
２１                    圧縮機
２３                    室外熱交換器
４１                    室内熱交換器
２４                    膨張弁
３６                    室外ファン
Ｐｈ                    高圧
Ｐｈｓ                  目標高圧
Ｓｔｅｐ１              最低回転数
Ｓｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙ  疑似回転数
Ｔｏａ                  室外空気温度
Ｔｏａｓ                低外気閾温度
Δｔｃ                  制御時間間隔
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８０】
【特許文献１】特開平４−３６３５５４号公報
【図１】
2013257132.tif 000003
【図２】
2013257132.tif 000004
【図３】
2013257132.tif 000005
【図４】
2013257132.tif 000006
【図５】
2013257132.tif 000007
【図６】
2013257132.tif 000008
【図７】
2013257132.tif 000009
【図８】
2013257132.tif 000010
【図９】
2013257132.tif 000011
【図１０】
2013257132.tif 000012
【図１１】
2013257132.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成25年9月17日(2013.9.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（２１）、室外熱交換器（２３）、膨張弁（２４）、室内熱交換器（４１）が接続されることによって構成された冷媒回路（１０）と、前記室外熱交換器を流れる冷媒の冷却源としての室外空気を前記室外熱交換器に供給する室外ファン（３６）と、を有しており、前記圧縮機、前記室外熱交換器、前記膨張弁、前記室内熱交換器の順に冷媒を循環させる冷房運転時において、前記冷媒回路の冷房運転における高圧（Ｐｈ）が目標高圧（Ｐｈｓ）になるように、前記室外ファンの回転数を変更する高圧制御を行う空気調和装置において、
前記高圧制御では、所定の制御時間間隔（Δｔｃ）で、前記高圧と前記目標高圧との圧力関係に応じて前記室外ファンの回転数を変更しており、
前記高圧制御時に、前記室外ファンを最低回転数（Ｓｔｅｐ１）まで低下させても、前記冷房運転における高圧を前記目標高圧以上に維持できない場合には、前記制御時間間隔内に前記最低回転数以上の所定回転数における運転と停止とを１回以上行うように前記室外ファンを制御することによって、前記室外ファンの回転数を見かけ上前記最低回転数よりも小さい回転数である疑似回転数（Ｓｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙ）に設定するファンＤｕｔｙ制御を、室外空気温度（Ｔｏａ）が所定の低外気閾温度（Ｔｏａｓ）以下の場合に行う、
空気調和装置（１）。
【請求項２】
前記ファンＤｕｔｙ制御では、前記最低回転数以上の所定回転数における運転時間（Δｔ−ｄｕｔｙ１）と前記停止時間（Δｔ−ｄｕｔｙ２）との時間比率を変更することによって、見かけ上前記最低回転数よりも小さい複数の疑似回転数（Ｓｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙ）が設定される、
請求項１に記載の空気調和装置（１）。
【請求項３】
前記室外ファンの回転数は、前記最低回転数以上の複数のファンステップ（Ｓｔｅｐ１〜８）、及び、見かけ上前記最低回転数よりも小さい複数の疑似回転数（Ｓｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙ）のファンステップのいずれかに設定可能であり、
前記高圧制御は、前記高圧（Ｐｈ）が前記目標高圧（Ｐｈｓ）よりも高い場合には、前記ファンステップを下げ、前記高圧（Ｐｈ）が前記目標高圧（Ｐｈｓ）よりも低い場合には、前記ファンステップを上げることによって行われる、
請求項２に記載の空気調和装置（１）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置、特に、冷房運転時に室外ファンの回転数を変更することによって高圧制御を行う空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１（特開平４−３６３５５４号公報）に示すように、送風機の回転数を変更することによって凝縮圧力の制御を行う冷凍装置がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載の冷凍装置では、送風機を駆動するモータの特性上の制限により設定されている最低回転数以上の範囲内で送風機の回転数を変更することによって凝縮圧力を維持するようにしている。そして、送風機を最低回転数にしても凝縮圧力を維持することが難しい低外気条件になった場合には、送風機の運転台数を減らす運転台数制御を行うようにしている。これにより、凝縮圧力を維持するようにしている。
【０００４】
しかし、上記のような送風機の運転台数制御を伴う凝縮圧力の制御は、複数の送風機が設けられた構成に対して採用可能であるが、例えば、室外ユニットに１台の室外ファンが設けられた構成の空気調和装置に対して採用することができない。また、凝縮圧力を精度良く制御するためには、小風量の送風機を数多く設ける必要があるが、例えば、コンパクト化が要求されている空気調和装置に対して多くの室外ファンを設けることはスペース上の問題から難しい。
【０００５】
このように、特許文献１に記載の低外気条件における凝縮圧力を維持するための制御は、種々の冷凍装置に対して共通する技術である。しかし、冷房運転時に室外ファンの回転数を変更することによって高圧制御を行う空気調和装置では、上記のように、室外ファンが１台だけの場合があり、また、数多くの室外ファンを設けることも難しい。このため、複数の室外ファンが設けられた構成を採用しなくても、低外気条件において、高圧を維持できるようにすることが望まれる。
【０００６】
本発明の課題は、冷房運転時に室外ファンの回転数を変更することによって高圧制御を行う空気調和装置において、低外気条件においても、高圧を維持できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の観点にかかる空気調和装置は、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、室内熱交換器が接続されることによって構成された冷媒回路と、室外熱交換器を流れる冷媒の冷却源としての室外空気を室外熱交換器に供給する室外ファンと、を有している。空気調和装置は、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、室内熱交換器の順に冷媒を循環させる冷房運転時において、冷媒回路の冷房運転における高圧が目標高圧になるように、室外ファンの回転数を変更する高圧制御を行う。高圧制御では、所定の制御時間間隔で、高圧と目標高圧との圧力関係に応じて室外ファンの回転数を変更する。そして、高圧制御時に、室外ファンを最低回転数まで低下させても、冷房運転における高圧を目標高圧以上に維持できない場合には、制御時間間隔内に最低回転数以上の所定回転数における運転と停止とを１回以上行うように室外ファンを制御することによって、室外ファンの回転数を見かけ上最低回転数よりも小さい回転数である疑似回転数に設定するファンＤｕｔｙ制御を行う。
【０００８】
低外気条件において、高圧制御時に、室外ファンの回転数を最低回転数まで低下させても、高圧を目標高圧以上に維持できない場合に、室外ファンを停止させることが考えられる。しかし、室外ファンを停止させると、室外熱交換器における冷媒の冷却能力が大幅に低下するため、高圧を上昇させることができるものの、高圧が目標高圧よりも非常に高い圧力になるおそれがある。これに対して、再び、室外ファンを最低回転数で運転させると、高圧を低下させることができるものの、再び、高圧が目標高圧よりも低下することになる。このように、単に、室外ファンを停止させる操作を伴う形態で高圧制御を行っただけでは、概ね高圧制御の制御時間間隔ごとに、高圧が目標高圧を挟んで上下に大きくハンチングしてしまい、高圧を目標高圧で安定的に維持することが難しくなる。このようなハンチング現象は、最低回転数における運転と停止との間で室外熱交換器における冷媒の冷却能力の変化幅が大きいほど大きくなるため、空気調和装置が有する室外ファンが１台である場合に特に顕著に現れる。
【０００９】
そこで、ここでは、制御時間間隔内に最低回転数以上の所定回転数における運転と停止とを１回以上行うように室外ファンを制御することによって、室外ファンの回転数を見かけ上最低回転数よりも小さい回転数である疑似回転数に設定するファンＤｕｔｙ制御を行うようにしている。ここで、最低回転数以上の所定回転数とは、最低回転数であってもよいし、最低回転数よりも大きい回転数であってもよい。すなわち、高圧制御の制御時間間隔内に、室外ファンの回転数を最低回転数以上の所定回転数と停止（回転数ゼロ）との間で１回以上繰り返す制御（室外ファンＤｕｔｙ）を行い、制御時間間隔の時間範囲全体で室外ファンの回転数を平均化する。そうすると、室外ファンは、見かけ上は、制御時間間隔中、最低回転数以上の所定回転数における運転時間と停止時間との時間比率に応じて平均化した回転数（疑似回転数）で運転されているものということができる。このように、ここでは、機器保護の観点で制限されている最低回転数以上で室外ファンを運転しつつ、ファンＤｕｔｙ制御によって見かけ上最低回転数よりも小さい疑似回転数を設定できるようにしている。そして、高圧制御時に、室外ファンを最低回転数まで低下させても、高圧を目標高圧以上に維持できない場合には、疑似回転数を含む形で室外ファンの回転数を変更することができるようになっている。
【００１０】
これにより、この空気調和装置では、高圧制御において、ファンＤｕｔｙ制御によって、最低回転数以上で室外ファンを運転しつつ、見かけ上最低回転数よりも小さい疑似回転数を設定しているため、低外気条件においても、高圧を維持することができる。
【００１１】
しかも、ここでは、ファンＤｕｔｙ制御が、室外空気温度が所定の低外気閾温度以下の場合に行われる。
【００１２】
ここでは、室外空気温度が低外気閾温度よりも低く、最低回転数以下の回転数で室外ファンを運転することが考えられる低外気条件だけ、ファンＤｕｔｙ制御を伴う高圧制御を行うようにすることができる。
【００１３】
これにより、この空気調和装置では、外気条件によって、ファンＤｕｔｙ制御を伴う高圧制御を行うかどうかを適切に選択することができる。
【００１４】
第２の観点にかかる空気調和装置は、第１の観点にかかる空気調和装置において、ファンＤｕｔｙ制御では、最低回転数以上の所定回転数における運転時間と停止時間との時間比率を変更することによって、見かけ上最低回転数よりも小さい複数の疑似回転数が設定される。
【００１５】
ここでは、最低回転数以上の所定回転数における運転時間と停止時間との時間比率を、停止時間に対して運転時間を長くすることによって、最低回転数に近い疑似回転数を得ることができる。また、停止時間に対して運転時間を短くすることによって、回転数ゼロに近い疑似回転数を得ることができる。このように、ここでは、ファンＤｕｔｙ制御によって、最低回転数よりも小さい複数の疑似回転数が設定されている。
【００１６】
これにより、この空気調和装置では、低外気条件における高圧制御の制御性を向上させることができる。
【００１７】
第３の観点にかかる空気調和装置は、第２の観点にかかる空気調和装置において、室外ファンの回転数が、最低回転数以上の複数のファンステップ、及び、見かけ上最低回転数よりも小さい複数の疑似回転数のファンステップのいずれかに設定可能であり、高圧制御は、高圧が目標高圧よりも高い場合には、ファンステップを下げ、高圧が目標高圧よりも低い場合には、ファンステップを上げることによって行われる。
【発明の効果】
【００１８】
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１９】
第１の観点にかかる空気調和装置では、高圧制御において、ファンＤｕｔｙ制御によって、最低回転数以上で室外ファンを運転しつつ、見かけ上最低回転数よりも小さい疑似回転数を設定しているため、低外気条件においても、高圧を維持することができる。しかも、外気条件によって、ファンＤｕｔｙ制御を伴う高圧制御を行うかどうかを適切に選択することができる。
【００２０】
第２及び第３の観点にかかる空気調和装置では、低外気条件における高圧制御の制御性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる空気調和装置の概略構成図である。
【図２】空気調和装置の制御ブロック図である。
【図３】室外ファンの回転数のファンステップを示す表である。
【図４】高圧制御のフローチャートである。
【図５】ファンＤｕｔｙ制御を伴わない高圧制御において、ファンステップがＳｔｅｐ１まで低下した後の高圧及びファンステップの経時変化を示す図である。
【図６】ファンＤｕｔｙ制御時のファンステップの経時変化を示す図である。
【図７】ファンステップをＳｔｅｐ１−Ｘ、及び、Ｓｔｅｐ１−Ｙにした場合のＳｔｅｐ１における運転時間と停止時間との関係を示す表である。
【図８】ファンＤｕｔｙ制御を伴う高圧制御において、ファンステップがＳｔｅｐ１まで低下した後の高圧及びファンステップの経時変化を示す図である。
【図９】変形例１における室外ファンをＳｔｅｐ１で起動する際の回転数の経時変化を示す図である。
【図１０】変形例１におけるファンステップをＳｔｅｐ１−Ｘ、及び、Ｓｔｅｐ１−Ｙにした場合のＳｔｅｐ１における運転時間と停止時間との関係を示す表である。
【図１１】変形例２におけるファンステップをＳｔｅｐ１−Ｘ、及び、Ｓｔｅｐ１−Ｙにした場合のＳｔｅｐ３における運転時間と停止時間との関係を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明にかかる空気調和装置の実施形態及びその変形例について、図面に基づいて説明する。尚、本発明にかかる空気調和装置の具体的な構成は、下記の実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００２３】
（１）空気調和装置の構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる空気調和装置１の概略構成図である。
【００２４】
空気調和装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うことによって、建物等の室内の冷房及び暖房を行うことが可能な装置である。空気調和装置１は、主として、室外ユニット２と、室内ユニット４とが接続されることによって構成されている。ここで、室外ユニット２と室内ユニット４とは、液冷媒連絡管５及びガス冷媒連絡管６を介して接続されている。すなわち、空気調和装置１の蒸気圧縮式の冷媒回路１０は、室外ユニット２と、室内ユニット４とが冷媒連絡管５、６を介して接続されることによって構成されている。
【００２５】
＜室内ユニット＞
室内ユニット４は、室内に設置されており、冷媒回路１０の一部を構成している。室内ユニット４は、主として、室内熱交換器４１を有している。
【００２６】
室内熱交換器４１は、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の放熱器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。室内熱交換器４１の液側は液冷媒連絡管５に接続されており、室内熱交換器４１のガス側はガス冷媒連絡管６に接続されている。
【００２７】
室内ユニット４は、室内ユニット４内に室内空気を吸入して、室内熱交換器４１において冷媒と熱交換させた後に、供給空気として室内に供給するための室内ファン４２を有している。すなわち、室内ユニット４は、室内熱交換器４１を流れる冷媒の加熱源又は冷却源としての室内空気を室内熱交換器４１に供給するファンとして、室内ファン４２を有している。ここでは、室内ファン４２として、室内ファン用モータ４３によって駆動される遠心ファンや多翼ファン等が使用されている。
【００２８】
室内ユニット４には、各種のセンサが設けられている。具体的には、室内熱交換器４１には、室内熱交換器４１における冷媒の温度Ｔｒｒを検出する室内熱交温度センサ４４が設けられている。室内ユニット４には、室内ユニット４内に吸入される室内空気の温度Ｔｒａを検出する室内空気温度センサ４５が設けられている。
【００２９】
室内ユニット４は、室内ユニット４を構成する各部の動作を制御する室内側制御部４６を有している。そして、室内側制御部４６は、室内ユニット４の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有しており、リモコン（図示せず）との間で制御信号等のやりとりを行ったり、室外ユニット２との間で伝送線７を介して制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。
【００３０】
＜室外ユニット＞
室外ユニット２は、室外に設置されており、冷媒回路１０の一部を構成している。室外ユニット２は、主として、圧縮機２１と、四路切換弁２２と、室外熱交換器２３と、膨張弁２４と、アキュムレータ２５と、液側閉鎖弁２６と、ガス側閉鎖弁２７とを有している。
【００３１】
圧縮機２１は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を高圧になるまで圧縮する機器である。圧縮機２１は、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素（図示せず）をインバータにより制御される圧縮機用モータ２１ａによって回転駆動する密閉式構造となっている。圧縮機２１は、吸入側に吸入管３１が接続されており、吐出側に吐出管３２が接続されている。吸入管３１は、圧縮機２１の吸入側と四路切換弁２２の第１ポート２２ａとを接続する冷媒管である。吐出管３２は、圧縮機２１の吐出側と四路切換弁２２の第２ポート２２ｂとを接続する冷媒管である。
【００３２】
四路切換弁２２は、冷媒回路１０における冷媒の流れの方向を切り換えるための切換弁である。四路切換弁２２は、冷房運転時には、室外熱交換器２３を圧縮機２１において圧縮された冷媒の放熱器として機能させ、かつ、室内熱交換器４１を室外熱交換器２３において放熱した冷媒の蒸発器として機能させる冷房サイクル状態への切り換えを行う。すなわち、四路切換弁２２は、冷房運転時には、第２ポート２２ｂと第３ポート２２ｃとを連通させ、かつ、第１ポート２２ａと第４ポート２２ｄとを連通させる切り換えを行う。これにより、圧縮機２１の吐出側（ここでは、吐出管３２）と室外熱交換器２３のガス側（ここでは、第１ガス冷媒管３３）とが接続される（図１の四路切換弁２２の実線を参照）。しかも、圧縮機２１の吸入側（ここでは、吸入管３１）とガス冷媒連絡管６側（ここでは、第２ガス冷媒管３４）とが接続される（図１の四路切換弁２２の実線を参照）。また、四路切換弁２２は、暖房運転時には、室外熱交換器２３を室内熱交換器４１において放熱した冷媒の蒸発器として機能させ、かつ、室内熱交換器４１を圧縮機２１において圧縮された冷媒の放熱器として機能させる暖房サイクル状態への切り換えを行う。すなわち、四路切換弁２２は、暖房運転時には、第２ポート２２ｂと第４ポート２２ｄとを連通させ、かつ、第１ポート２２ａと第３ポート２２ｃとを連通させる切り換えを行う。これにより、圧縮機２１の吐出側（ここでは、吐出管３２）とガス冷媒連絡管６側（ここでは、第２ガス冷媒管３４）とが接続される（図１の四路切換弁２２の破線を参照）。しかも、圧縮機２１の吸入側（ここでは、吸入管３１）と室外熱交換器２３のガス側（ここでは、第１ガス冷媒管３３）とが接続される（図１の四路切換弁２２の破線を参照）。第１ガス冷媒管３３は、四路切換弁２２の第３ポート２２ｃと室外熱交換器２３のガス側とを接続する冷媒管である。第２ガス冷媒管３３は、四路切換弁２２の第４ポート２２ｄとガス冷媒連絡管６側とを接続する冷媒管である。
【００３３】
室外熱交換器２３は、冷房運転時には室外空気を冷却源とする冷媒の放熱器として機能し、暖房運転時には室外空気を加熱源とする冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。室外熱交換器２３は、液側が液冷媒管３５に接続されており、ガス側が第１ガス冷媒管３３に接続されている。液冷媒管３５は、室外熱交換器２３の液側と液冷媒連絡管５側とを接続する冷媒管である。
【００３４】
膨張弁２４は、冷房運転時には、室外熱交換器２３において放熱した冷凍サイクルにおける高圧の冷媒を冷凍サイクルにおける低圧まで減圧する弁である。また、膨張弁２４は、暖房運転時には、室内熱交換器４１において放熱した冷凍サイクルにおける高圧の冷媒を冷凍サイクルにおける低圧まで減圧する弁である。膨張弁２４は、液冷媒管３５の液側閉鎖弁２６寄りの部分に設けられている。ここでは、膨張弁２４として、電動膨張弁が使用されている。
【００３５】
アキュムレータ２５は、圧縮機２１に吸入される低圧の冷媒を一時的に溜める容器である。アキュムレータ２５は、吸入管３１に設けられている。
【００３６】
液側閉鎖弁２６及びガス側閉鎖弁２７は、外部の機器・配管（具体的には、液冷媒連絡管５及びガス冷媒連絡管６）との接続口に設けられた弁である。液側閉鎖弁２６は、液冷媒管３５の端部に設けられている。ガス側閉鎖弁２７は、第２ガス冷媒管３４の端部に設けられている。
【００３７】
室外ユニット２は、室外ユニット２内に室外空気を吸入して、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換させた後に、外部に排出するための室外ファン３６を有している。すなわち、室外ユニット２は、室外熱交換器２３を流れる冷媒の冷却源又は加熱源としての室外空気を室外熱交換器２３に供給するファンとして、室外ファン３６を有している。ここでは、室外ファン３６として、室外ファン用モータ３７によって駆動されるプロペラファン等が使用されている。室外ファン用モータ３７は、インバータ装置（図示せず）を介して電力の供給を受けて駆動されるようになっており、回転数をステップ的に変化させることによって、室外ファン３６の風量を変化させることができるようになっている。尚、ここでは、室外ファン３６は１台だけ設けられており、これに対応して、室外ファン用モータ３７も１台だけ設けられている。
【００３８】
室外ユニット２には、各種のセンサが設けられている。具体的には、室外熱交換器２３には、室外熱交換器２３における冷媒の温度Ｔｏｒを検出する室外熱交温度センサ３８が設けられている。室外ユニット２には、室外ユニット２内に吸入される室外空気の温度Ｔｏａを検出する室外空気温度センサ３９が設けられている。吸入管３１又は圧縮機２１には、圧縮機２１に吸入される冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の温度Ｔｓを検出する吸入温度センサ４７が設けられている。吐出管３２又は圧縮機２１には、圧縮機２１から吐出される冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の温度Ｔｄを検出する吐出温度センサ４８が設けられている。吐出管３２又は圧縮機２１には、圧縮機２１から吐出される冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の圧力Ｐｄを検出する吐出圧力センサ４９が設けられている。
【００３９】
室外ユニット２は、室外ユニット２を構成する各部の動作を制御する室外側制御部４０を有している。そして、室外側制御部４０は、室外ユニット２の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有しており、室外ユニット２との間で伝送線７を介して制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。
【００４０】
＜冷媒連絡管＞
冷媒連絡管５、６は、空気調和装置１を建物等の設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒管であり、設置場所や室外ユニットと室内ユニットとの組み合わせ等の設置条件に応じて種々の長さや管径を有するものが使用される。
【００４１】
以上のように、室外ユニット２と、室内ユニット４と、冷媒連絡管５、６とが接続されることによって、空気調和装置１の冷媒回路１０が構成されている。空気調和装置１は、四路切換弁２２を冷房サイクル状態に切り換えることによって、圧縮機２１、室外熱交換器２３、膨張弁２４、室内熱交換器４１の順に冷媒を循環させる冷房運転を行うようになっている。また、空気調和装置１は、四路切換弁２２を暖房サイクル状態に切り換えることによって、圧縮機２１、室内熱交換器４１、膨張弁２４、室外熱交換器２３の順に冷媒を循環させる暖房運転を行うようになっている。尚、ここでは、冷房運転と暖房運転とを切り換えて運転することが可能な構成になっているが、四路切換弁を有しておらず、冷房運転だけが可能な構成であってもよい。
【００４２】
＜制御部＞
空気調和装置１は、室内側制御部４６と室外側制御部４０とから構成される制御部８によって、室外ユニット２及び室内ユニット４の各機器の制御を行うことができるようになっている。すなわち、室内側制御部４６と室外側制御部４０との間を接続する伝送線７とによって、上記の冷房運転や暖房運転等を含む空気調和装置１全体の運転制御を行う制御部８が構成されている。
【００４３】
制御部８は、図３に示すように、各種センサ３８、３９、４４、４５、４７〜４９等の検出信号を受けることができるように接続されるとともに、これらの検出信号等に基づいて各種機器及び弁２１、２２、２４、３７、４３等を制御することができるように接続されている。
【００４４】
（２）空気調和装置の基本動作
次に、空気調和装置１の基本動作（後述の高圧制御を除く動作）について、図１を用いて説明する。空気調和装置１は、基本動作として、冷房運転及び暖房運転を行うことが可能である。
【００４５】
＜暖房運転＞
暖房運転時には、四路切換弁２２が暖房サイクル状態（図１の破線で示される状態）に切り換えられる。
【００４６】
冷媒回路１０において、冷凍サイクルにおける低圧のガス冷媒は、圧縮機２１に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧になるまで圧縮された後に吐出される。
【００４７】
圧縮機２１から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁２２、ガス側閉鎖弁２７及びガス冷媒連絡管６を通じて、室内熱交換器４１に送られる。
【００４８】
室内熱交換器４１に送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器４１において、室内ファン４２によって冷却源として供給される室内空気と熱交換を行って放熱して、高圧の液冷媒になる。これにより、室内空気は加熱され、その後に、室内に供給されることで室内の暖房が行われる。
【００４９】
室内熱交換器４１で放熱した高圧の液冷媒は、液冷媒連絡管５及び液側閉鎖弁２６を通じて、膨張弁２４に送られる。
【００５０】
膨張弁２４に送られた高圧の液冷媒は、膨張弁２４によって冷凍サイクルにおける低圧まで減圧されて、低圧の気液二相状態の冷媒になる。膨張弁２４で減圧された低圧の気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器２３に送られる。
【００５１】
室外熱交換器２３に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器２３において、室外ファン３６によって加熱源として供給される室外空気と熱交換を行って蒸発して、低圧のガス冷媒になる。
【００５２】
室外熱交換器２３で蒸発した低圧の冷媒は、四路切換弁２２を通じて、再び、圧縮機２１に吸入される。
【００５３】
＜冷房運転＞
冷房運転時には、四路切換弁２２が冷房サイクル状態（図１の実線で示される状態）に切り換えられる。
【００５４】
冷媒回路１０において、冷凍サイクルにおける低圧のガス冷媒は、圧縮機２１に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧になるまで圧縮された後に吐出される。
【００５５】
圧縮機２１から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁２２を通じて、室外熱交換器２３に送られる。
【００５６】
室外熱交換器２３に送られた高圧のガス冷媒は、室外熱交換器２３において、室外ファン３６によって冷却源として供給される室外空気と熱交換を行って放熱して、高圧の液冷媒になる。
【００５７】
室外熱交換器２３において放熱した高圧の液冷媒は、膨張弁２４に送られる。
【００５８】
膨張弁２４に送られた高圧の液冷媒は、膨張弁２４によって冷凍サイクルにおける低圧まで減圧されて、低圧の気液二相状態の冷媒になる。膨張弁２４で減圧された低圧の気液二相状態の冷媒は、液側閉鎖弁２６及び液冷媒連絡管５を通じて、室内熱交換器４１に送られる。
【００５９】
室内熱交換器４１に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器４１において、室内ファン４２によって加熱源として供給される室内空気と熱交換を行って蒸発する。これにより、室内空気は冷却され、その後に、室内に供給されることで室内の冷房が行われる。
【００６０】
室内熱交換器４１において蒸発した低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡管６、ガス側閉鎖弁２７及び四路切換弁２２を通じて、再び、圧縮機２１に吸入される。
【００６１】
（３）高圧制御
上記の冷房運転時においては、室外空気の温度Ｔｏａの変動に応じて室外熱交換器２３における冷媒と室外空気との温度差が変動するため、室外熱交換器２３における冷媒の冷却能力が変動することになる。これに対して、冷媒回路１０の冷房運転における高圧Ｐｈ（ここでは、吐出圧力Ｐｄや室外熱交換器２３における冷媒の温度Ｔｏｒを飽和圧力に換算した圧力）が目標高圧Ｐｈｓになるように、室外ファン３６の回転数を変更する高圧制御を行うようにしている。
【００６２】
具体的には、室外ファン用モータ３７によって駆動される室外ファン３６の回転数は、図３のファンステップの表に示すように、基本的に、Ｓｔｅｐ１からＳｔｅｐ８までの８段階のファンステップごとに変更することが可能になっている。ここで、Ｓｔｅｐ１は、室外ファン用モータ３７の内部発熱等の特性上の制限から設定されている最低回転数（ここでは、２００ｒｐｍ）であり、室外ファン３６は、Ｓｔｅｐ１の最低回転数よりも低い回転数で運転することはできない。尚、図３においては、Ｓｔｅｐ１の最低回転数よりも見かけ上低い回転数１００ｒｐｍ、１５０ｒｐｍ（疑似回転数）に対応するＳｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙも設定されているが、これらのファンステップについては、後述するものとする。また、これらのファンステップは、制御部８のメモリ等に記憶されており、各ファンステップにおける回転数の具体的な値は、図３に示したものに限定されるものではない。
【００６３】
そして、高圧制御では、図４のフローチャートに示すように、所定の制御時間間隔Δｔｃで（ステップＳＴ１参照）、高圧Ｐｈと目標高圧Ｐｈｓとの圧力関係に応じて室外ファン３６の回転数を変更するようになっている。例えば、ステップＳＴ１における制御時間間隔Δｔｃ経過後に、高圧Ｐｈが目標高圧Ｐｈｓよりも高いと判定された場合には（ステップＳＴ２参照）、室外ファン３６の回転数を低下させるために、ファンステップを下げる制御を行う（ステップＳＴ３参照）。また、ステップＳＴ１における制御時間間隔Δｔｃ経過後に、高圧Ｐｈが目標高圧Ｐｈｓよりも低いと判定された場合には（ステップＳＴ４参照）、室外ファン３６の回転数を上昇させるために、ファンステップを上げる制御を行う（ステップＳＴ５参照）。すなわち、高圧制御では、直前のファンステップの変更処理（ステップＳＴ３、ＳＴ５）から制御時間間隔Δｔｃ経過した後に（ステップＳＴ１）、次のファンステップの変更処理（ステップＳＴ３、ＳＴ５）が行われるようになっている。ここで、制御時間間隔Δｔｃは、１０ｓｅｃ〜６０ｓｅｃ程度に設定される。尚、高圧制御は、制御部８によって行われる。
【００６４】
しかし、低外気条件においては、上記の高圧制御時に、室外ファン３６の回転数を最低回転数（Ｓｔｅｐ１）まで低下させても、高圧Ｐｈを目標高圧Ｐｈｓ以上に維持できない場合がある。例えば、空気調和装置１がサーバールーム等の空調用に設置される場合には、室外空気の温度Ｔｏａが０℃以下になる場合であっても、冷房運転が要求されることがある。この場合には、室外ファン３６の回転数を最低回転数まで低下させても、室外熱交換器２３における冷媒の冷却能力が大きいため、高圧Ｐｈを目標高圧Ｐｈｓよりも低下する場合がある。
【００６５】
このような低外気条件において、高圧制御時に、室外ファン３６の回転数を最低回転数まで低下させても、高圧Ｐｈを目標高圧Ｐｈｓ以上に維持できない場合に、室外ファン３６を停止させることが考えられる。しかし、室外ファン３６を停止させると、室外熱交換器２３における冷媒の冷却能力が大幅に低下するため、図５に示すように、高圧Ｐｈを上昇させることができるものの、高圧Ｐｈが目標高圧Ｐｈｓよりも非常に高い圧力になるおそれがある。これに対して、再び、室外ファン３６を最低回転数（Ｓｔｅｐ１）で運転させると、高圧Ｐｈを低下させることができるものの、再び、高圧Ｐｈが目標高圧Ｐｈｓよりも低下することになる。このように、単に、室外ファン３６を停止させる操作を伴う形態で高圧制御を行っただけでは、概ね高圧制御の制御時間間隔Δｔｃごとに、高圧Ｐｈが目標高圧Ｐｈｓを挟んで上下に大きくハンチングしてしまい（ハンチング幅ΔＰ）、高圧Ｐｈを目標高圧Ｐｈｓで安定的に維持することが難しくなる。このようなハンチング現象は、最低回転数（Ｓｔｅｐ１）における運転と停止との間で室外熱交換器２３における冷媒の冷却能力の変化幅が大きいほど大きくなるため、空気調和装置１のように、室外ファン３６が１台である場合に特に顕著に現れる。
【００６６】
そこで、ここでは、制御時間間隔Δｔｃ内に最低回転数以上の所定回転数における運転と停止とを１回以上行うように室外ファン３６を制御することによって、室外ファン３６の回転数を見かけ上最低回転数よりも小さい回転数である疑似回転数に設定するファンＤｕｔｙ制御を行うようにしている。ここで、最低回転数以上の所定回転数とは、最低回転数（Ｓｔｅｐ１）であってもよいし、最低回転数（Ｓｔｅｐ１）よりも大きい回転数（Ｓｔｅｐ２〜８）であってもよい。ここでは、所定回転数として最低回転数を使用して、図６に示すように、高圧制御の制御時間間隔Δｔｃ内に、室外ファン３６の回転数を所定回転数としての最低回転数（２００ｒｐｍ）と停止（０ｒｐｍ）との間で１回以上（ここでは、運転と停止とを１回ずつ）繰り返す制御（室外ファンＤｕｔｙ）を行う。そして、制御時間間隔Δｔｃの時間範囲全体で室外ファン３６の回転数を平均化する。そうすると、室外ファン３６は、見かけ上は、制御時間間隔Δｔｃ中、所定回転数としての最低回転数における運転時間Δｔ−ｄｕｔｙ１と停止時間Δｔ−ｄｕｔｙ２との時間比率に応じて平均化した回転数Ｓｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙ（疑似回転数）で運転されているものということができる。例えば、制御時間間隔Δｔｃを２０ｓｅｃとし、図７に示すように、所定回転数としての最低回転数における運転時間Δｔ−ｄｕｔｙ１を１０ｓｅｃとし、停止時間Δｔ−ｄｕｔｙ２を１０ｓｅｃとすると、制御時間間隔Δｔｃ中の平均回転数、すなわち、疑似回転数が約１００ｒｐｍのＳｔｅｐ１−Ｘが得られる（図３参照）。また、制御時間間隔Δｔｃを２０ｓｅｃとし、図７に示すように、所定回転数としての最低回転数における運転時間Δｔ−ｄｕｔｙ１を１５ｓｅｃとし、停止時間Δｔ−ｄｕｔｙ２を５ｓｅｃとすると、制御時間間隔Δｔｃ中の平均回転数、すなわち、疑似回転数が約１５０ｒｐｍのＳｔｅｐ１−Ｙが得られる（図３参照）。ここで、Ｓｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙのいずれにおいても、最低回転数における運転時間Δｔ−ｄｕｔｙ１と停止時間Δｔ−ｄｕｔｙ２との合計値が制御時間間隔Δｔｃに一致するように設定している。これは、時間Δｔ−ｄｕｔｙ１、Δｔ−ｄｕｔｙ２の合計値を整数倍（ここでは、１倍）した値が高圧制御の制御時間間隔Δｔｃからずれていると、制御時間間隔Δｔｃ中における回転数の平均値が疑似回転数として設定している値（ここでは、１００ｒｐｍや１５０ｒｐｍ）からずれてしまうからである。このため、室外ファンＤｕｔｙは、制御時間間隔Δｔｃ内に所定回転数としての最低回転数における運転と停止とを１回ずつ行うものに限定されるものではなく、運転と停止とを複数回繰り返すものであってもよい。尚、ファンＤｕｔｙ制御は、制御部８によって行われる。また、これらのファンステップＳｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙも、制御部８のメモリ等に記憶されており、各ファンステップＳｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙにおける回転数の具体的な値は、図３及び図７に示したものに限定されるものではない。
【００６７】
このように、ここでは、機器保護の観点で制限されている最低回転数（２００ｒｐｍ）以上で室外ファン３６を運転しつつ、ファンＤｕｔｙ制御によって見かけ上最低回転数よりも小さい疑似回転数１−Ｘ（１００ｒｐｍ）、１−Ｙ（１５０ｒｐｍ）を設定できるようにしている。そして、高圧制御時に、室外ファン３６を最低回転数まで低下させても、高圧Ｐｈを目標高圧Ｐｈｓ以上に維持できない場合には、疑似回転数１００ｒｐｍ、１５０ｒｐｍのファンステップＳｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙを含む形で室外ファン３６の回転数を変更することができるようになっている。このため、ファンＤｕｔｙ制御を伴わない高圧制御を行った場合（図５参照）とは異なり、図８に示すように、高圧Ｐｈが目標高圧Ｐｈｓを挟んで上下に大きくハンチングするような状況が生じにくくなる。そして、例えば、ファンステップがＳｔｅｐ１−ＸとＳｔｅｐ１−Ｙとの間で変更されるような状態で、高圧Ｐｈを目標高圧Ｐｈｓで安定的に維持されるようになる。
【００６８】
これにより、空気調和装置１では、高圧制御において、ファンＤｕｔｙ制御によって、最低回転数以上で室外ファン３６を運転しつつ、見かけ上最低回転数よりも小さい疑似回転数Ｓｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙを設定しているため、低外気条件においても、高圧Ｐｈを維持することができる。
【００６９】
しかも、ここでは、図７及び図８に示すように、停止時間Δｔ−ｄｕｔｙ２に対して運転時間Δｔ−ｄｕｔｙ１を長くすることによって、最低回転数（＝２００ｒｐｍ）に近い疑似回転数（＝１５０ｒｐｍ）のＳｔｅｐ１−Ｙを得ることができる。また、停止時間Δｔ−ｄｕｔｙ２に対して運転時間Δｔ−ｄｕｔｙ１を短くすることによって、０ｒｐｍに近い疑似回転数（＝１００ｒｐｍ）のＳｔｅｐ１−Ｘを得ることができる。このように、ここでは、ファンＤｕｔｙ制御において、所定回転数としての最低回転数における運転時間Δｔ−ｄｕｔｙ１と停止時間Δｔ−ｄｕｔｙ２との時間比率を変更することによって、最低回転数よりも小さい複数（ここでは、２つ）の疑似回転数が設定されている。
【００７０】
これにより、空気調和装置１では、低外気条件における高圧制御の制御性を向上させることができる。
【００７１】
また、ここでは、室外空気温度Ｔｏａが所定の低外気閾温度Ｔｏａｓよりも低く、最低回転数（＝２００ｒｐｍ）以下の回転数で室外ファン３６を運転することが考えられる低外気条件だけ、ファンＤｕｔｙ制御を伴う高圧制御を行うようにすることができる。例えば、室外空気温度Ｔｏａが２５℃以上の場合には、室外ファン３６の回転数を最低回転数以下で運転することが考えにくいため、低外気閾温度Ｔｏａｓを２５℃に設定することができる。
【００７２】
これにより、空気調和装置１では、外気条件によって、ファンＤｕｔｙ制御を伴う高圧制御を行うかどうかを適切に選択することができる。
【００７３】
（４）変形例１
上記の実施形態では、図６及び図７に示すように、所定回転数としての室外ファン３６のＳｔｅｐ１における最低回転数が２００ｒｐｍで一定であるものと仮定して、Ｓｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙにおける疑似回転数（１００ｒｐｍ、１５０ｒｐｍ）を得るようにしている。
【００７４】
しかし、室外ファン３６をＳｔｅｐ１で起動する際の回転数は、図９に示すように、起動直後は０ｒｐｍで、その後、２００ｒｐｍよりも高い回転数まで一時的に上昇し、その後、２００ｒｐｍまで低下するような経時変化を示す場合がある。
【００７５】
そこで、ここでは、Ｓｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙにおける疑似回転数（１００ｒｐｍ、１５０ｒｐｍ）を得る際の時間比率を、図９のような室外ファン３６を起動する際の回転数特性を考慮して、図１０のような時間比率に設定するようにしている。すなわち、ここでは、図９における室外ファン３６を起動する際の回転数特性を、回転数を時間によって積分し、この積分値に基づいて、室外ファン３６の運転時間Δｔ−ｄｕｔｙ１と停止時間Δｔ−ｄｕｔｙ２との時間比率を設定するようにしている。
【００７６】
これにより、本変形例では、室外ファン３６を起動する際の回転数特性を考慮して、Ｓｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙにおける疑似回転数をさらに正確に設定することができる。
【００７７】
（５）変形例２
上記実施形態及び変形例１では、最低回転数以上の所定回転数として、最低回転数（Ｓｔｅｐ１）を使用して、ファンＤｕｔｙ制御を行うようにしている。しかし、所定回転数としては、上述したように、最低回転数（Ｓｔｅｐ１）に限らず、最低回転数（Ｓｔｅｐ１）よりも大きい回転数（Ｓｔｅｐ２〜８）を使用してもよい。例えば、所定回転数としてＳｔｅｐ３の回転数（２５０ｒｐｍ）を使用して、高圧制御の制御時間間隔Δｔｃ内に、室外ファン３６の回転数を所定回転数としてのＳｔｅｐ３の回転数（２５０ｒｐｍ）と停止（０ｒｐｍ）との間で１回以上（ここでは、運転と停止とを１回ずつ）繰り返す制御（室外ファンＤｕｔｙ）を行って、上記実施形態及び変形例１と同様に、見かけ上最低回転数よりも小さい疑似回転数Ｓｔｅｐ１−Ｘ（約１００ｒｐｍ）、１−Ｙ（約１５０ｒｐｍ）を得るようにしてもよい。例えば、制御時間間隔Δｔｃを２０ｓｅｃとし、図１１に示すように、所定回転数としてのＳｔｅｐ３の回転数（２５０ｒｐｍ）における運転時間Δｔ−ｄｕｔｙ１を８ｓｅｃとし、停止時間Δｔ−ｄｕｔｙ２を１２ｓｅｃとすると、制御時間間隔Δｔｃ中の平均回転数、すなわち、疑似回転数が約１００ｒｐｍのＳｔｅｐ１−Ｘが得られる。また、制御時間間隔Δｔｃを２０ｓｅｃとし、図１１に示すように、所定回転数としてのＳｔｅｐ３の回転数（２５０ｒｐｍ）における運転時間Δｔ−ｄｕｔｙ１を１２ｓｅｃとし、停止時間Δｔ−ｄｕｔｙ２を８ｓｅｃとすると、制御時間間隔Δｔｃ中の平均回転数、すなわち、疑似回転数が約１５０ｒｐｍのＳｔｅｐ１−Ｙが得られる。また、上記変形例１と同様に、室外ファン３６を起動する際の回転数特性を考慮する場合には、室外ファン３６のＳｔｅｐ３等の回転数を時間によって積分し、この積分値に基づいて、運転時間Δｔ−ｄｕｔｙ１と停止時間Δｔ−ｄｕｔｙ２との時間比率を設定するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、冷房運転時に室外ファンの回転数を変更することによって高圧制御を行う空気調和装置に対して、広く適用可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１                      空気調和装置
１０                    冷媒回路
２１                    圧縮機
２３                    室外熱交換器
４１                    室内熱交換器
２４                    膨張弁
３６                    室外ファン
Ｐｈ                    高圧
Ｐｈｓ                  目標高圧
Ｓｔｅｐ１              最低回転数
Ｓｔｅｐ１−Ｘ、１−Ｙ  疑似回転数
Ｔｏａ                  室外空気温度
Ｔｏａｓ                低外気閾温度
Δｔｃ                  制御時間間隔
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８０】
【特許文献１】特開平４−３６３５５４号公報