JP2016188728A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷房運転開始後すぐにサーモオフする不具合が抑制される空気調和装置を提供する。
【解決手段】空気調和装置は、冷房運転を行う冷房運転制御部と、起動制御を行う起動制御部と、目標蒸発温度決定部とを備えている。冷房運転では、目標蒸発温度に冷媒の蒸発温度が近づくように、圧縮機の回転数が調整される。起動制御では、起動直後の所定期間、圧縮機が所定の回転数で駆動される。目標蒸発温度決定部は、起動制御から冷房運転制御に切り換わったときの目標蒸発温度である初期ＴｅＳを、外気温度Ｔａに基づいて決定する。また、目標蒸発温度決定部は、設定により変更可能な上限目標蒸発温度Ｗを超えない範囲において、初期ＴｅＳを決定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、空気調和装置に関する。

従来から、室内ユニットが室外ユニットに接続されることによって構成される冷媒回路を備えた空気調和装置が存在している。そして、冷媒回路における冷媒の蒸発温度が目標蒸発温度になるように室外ユニットの空調能力（具体的には、圧縮機の運転容量）を制御する空気調和装置が、幾つか提案されている。例えば、特許文献１（特開２００２−１４７８２３号公報）に開示される空気調和装置では、建物の空調負荷特性や設定温度に基づいて蒸発温度の目標値を決定し、冷媒の蒸発温度がその目標値になるように圧縮機の容量が制御されている。

上記のような空気調和装置によれば、目標蒸発温度の変更を行うことによって、室外ユニットの空調能力の過多を抑制し、室内ユニットや圧縮機の運転／停止の繰り返し頻度の低減を図り、省エネ性を向上させることができる。

しかし、このような空気調和装置を、外気温度が低い状態において冷房運転を行う必要のある建物（設備）に設置する場合には、室内ユニットや圧縮機の運転／停止の繰り返し頻度の低減が十分に図れないことがある。具体的には、外気温度が低い場合、冷房能力が増大して能力過多となり、室内ユニットのサーモオフ（空調運転を行っている室内ユニットにおける室内温度が設定温度になった場合に、その室内ユニットの空調運転を休止すること）の頻度が上がる傾向にある。そして、特に冷房運転開始時に、目標蒸発温度が適切な値になっていなければ、起動制御の後、すぐにサーモオフが発生することになる。

本発明の課題は、冷房運転開始後すぐにサーモオフする不具合が抑制される空気調和装置を提供することにある。

本発明の第１観点に係る空気調和装置は、冷房運転を行う冷房運転制御部と、起動制御を行う起動制御部と、目標蒸発温度決定部とを備えている。冷房運転では、冷房運転制御部が、目標蒸発温度に冷媒の蒸発温度が近づくように、圧縮機の回転数を調整する。起動制御では、起動制御部が、起動直後の所定期間、圧縮機を所定の回転数で駆動する。目標蒸発温度決定部は、起動制御から冷房運転制御に切り換わったときの目標蒸発温度を、外気温度に基づいて決定する。また、目標蒸発温度決定部は、設定により変更可能な上限目標蒸発温度を超えない範囲において、目標蒸発温度を決定する。

この空気調和装置では、起動直後、まず圧縮機が所定の回転数で駆動される。その後、起動制御が終わると冷房運転制御に切り換わるが、そのときの目標蒸発温度は、目標蒸発温度決定部によって外気温度に基づいて決定される。このため、例えば寒冷地に空気調和装置が設置され、外気温度が低い状態で冷房運転が行われる場合にも、外気温度に応じて冷房能力が大きくなる傾向に鑑みて、冷房運転初期の目標蒸発温度を高く決定することができる。

これにより、外気温度が高いときよりも外気温度が低いときのほうが、冷房運転開始時の目標蒸発温度が高くなるという状況が実現できるようになり、冷房運転開始後すぐにサーモオフする不具合の抑制が可能になる。

また、この空気調和装置では、目標蒸発温度が、設定により変更可能な上限目標蒸発温度を超えない範囲において決定される。仮に、上限目標蒸発温度が固定の値、例えば８℃であったとすると、外気温度が非常に低い地域に空気調和装置が設置され冷房能力が過多になる場合においても、目標蒸発温度は８℃で上限となってしまい、冷房運転開始後しばらくしてサーモオフとなる可能性が高い。

しかし、この空気調和装置では、上限目標蒸発温度が設定によって変更可能となっているため、設置環境に応じて上限目標蒸発温度の変更が可能である。これにより、冷房運転開始後すぐにサーモオフする不具合を、より抑制することができる。

本発明の第２観点に係る空気調和装置は、第１観点に係る空気調和装置であって、省エネ要求設定部をさらに備えている。省エネ要求設定部は、エネルギー消費量の削減要求度合いを設定する。そして、目標蒸発温度決定部は、省エネ要求設定部により設定されたエネルギー消費量の削減要求度合いに応じて、上限目標蒸発温度を変更する。

この空気調和装置では、省エネ要求設定部を備えているため、エネルギー消費量の節約を考えるユーザーが、その節約度合い、すなわちエネルギー消費量の削減要求度合いを設定することができる。また、そのエネルギー消費量の削減要求度合いに応じて、目標蒸発温度決定部が上限目標蒸発温度を変更することによって、エネルギー消費量を減らすことができるとともに、冷房運転開始後のサーモオフの頻度も減らすことができる。

本発明の第３観点に係る空気調和装置は、第１観点又は第２観点に係る空気調和装置であって、補正量設定部をさらに備えている。補正量設定部は、上限目標蒸発温度の基準値に対する補正量を設定する。そして、目標蒸発温度決定部は、補正量設定部により設定された補正量に応じて、上限目標蒸発温度を変更する。

この空気調和装置では、補正量設定部を備えているため、空気調和装置の設置者やユーザーが、設置場所の温熱環境などに応じて、補正量を決めて設定することができる。そして、この補正量に応じて上限目標蒸発温度が変更され、サーモオフ頻度の抑制などの効果を得ることができる。

本発明の第４観点に係る空気調和装置は、第１観点〜第３観点のいずれかに係る空気調和装置であって、目標蒸発温度決定部は、所定の下限目標蒸発温度から上述の上限目標蒸発温度までの範囲において、目標蒸発温度を決定する。

この空気調査装置では、上限目標蒸発温度に加えて、下限目標蒸発温度も保持しており、これらにより確定される温度範囲において目標蒸発温度が決定される。これにより、目標蒸発温度が下限目標蒸発温度を下回ることがなくなり、蒸発器が凍結するといった不具合を抑制することができる。

本発明の第１観点に係る空気調和装置では、起動制御から冷房運転制御に切り換わったときの目標蒸発温度が外気温度に基づいて決定されるため、冷房運転開始後すぐにサーモオフする不具合の抑制が可能になる。また、上限目標蒸発温度が設定によって変更可能となっているため、冷房運転開始後すぐにサーモオフする不具合を、より抑制することができる。

本発明の第２観点に係る空気調和装置では、エネルギー消費量の削減要求度合いに応じて、目標蒸発温度決定部が上限目標蒸発温度を変更することによって、エネルギー消費量を減らすことができるとともに、冷房運転開始後のサーモオフの頻度も減らすことができる。

本発明の第３観点に係る空気調和装置では、サーモオフ頻度の抑制やエネルギー節約などの効果を得ることができる。

本発明の第４観点に係る空気調和装置では、蒸発器が凍結するといった不具合を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る空気調和装置の概略構成図。 空気調和装置の制御ブロック図。 冷房運転における初期の目標蒸発温度ＴｅＳを決定する初期制御フロー図。 初期の目標蒸発温度ＴｅＳと外気温度Ｔａとの相関を示すグラフ。

以下、本発明の一実施形態に係る空気調和装置１について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明に係る空気調和装置の具体的な構成は、下記の実施形態およ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。

（１）空気調和装置の全体構成
図１は、空気調和装置１の概略構成図である。空気調和装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、屋内の空調に使用される装置である。この空気調和装置１は、冷房および暖房の各動作を行うことができる構造の空気調和装置であるが、ここでは、屋内に設置される発熱の多い設備を冷却するための冷房専用の装置として使用される例を説明する。

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４ａ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４ａとは、液冷媒連絡管６およびガス冷媒連絡管７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４ａとが冷媒連絡管６、７を介して接続されることによって構成されている。

（２）空気調和装置の詳細構成
（２−１）室内ユニット
屋内に設置される室内ユニット４ａは、主として、冷媒回路１０の一部を構成する室内側冷媒回路１０ａを有している。室内側冷媒回路１０ａは、主として、室内膨張弁４１ａと、室内熱交換器４２ａとを有している。

室内膨張弁４１ａは、室内側冷媒回路１０ａを流れる冷媒を減圧して冷媒の流量の調節する弁である。室内膨張弁４１ａは、室内熱交換器４２ａの液側に接続された電動膨張弁である。

室内熱交換器４２ａは、例えば、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。室内熱交換器４２ａの近傍には、室内熱交換器４２ａに室内空気を送るための室内ファン４３ａが設けられている。室内ファン４３ａによって室内熱交換器４２ａに対して室内空気を送風することにより、室内熱交換器４２ａでは、冷媒と室内空気との間で熱交換が行われる。室内ファン４３ａは、室内ファンモータ４４ａによって回転駆動されるようになっている。これにより、室内熱交換器４２ａは、冷媒の蒸発器として機能する。

また、室内ユニット４ａには、各種のセンサが設けられている。室内熱交換器４２ａの液側には、冷媒の温度を検出する液側温度センサ４５ａが設けられている。室内熱交換器４２ａのガス側には、ガス状態の冷媒の温度を検出するガス側温度センサ４６ａが設けられている。室内ユニット４ａの室内空気の吸入口側には、室内ユニット４ａが対象とする空調空間の室内空気の温度（すなわち、室内温度）を検出する室内温度センサ４７ａが設けられている。また、室内ユニット４ａは、室内ユニット４ａを構成する各部の動作を制御する室内側制御装置４８ａを有している。そして、室内側制御装置４８ａは、室内ユニット４ａ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、室内ユニット４ａを個別に操作するためのリモートコントローラ４９ａ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との間で制御信号等のやりとりを行ったりすることができる。なお、リモートコントローラ４９ａは、ユーザーが空調運転に関する各種設定や運転／停止指令を行う機器である。

（２−２）室外ユニット
屋外に設置される室外ユニット２は、主として、冷媒回路１０の一部を構成する室外側冷媒回路１０ｃを有している。この室外側冷媒回路１０ｃは、主として、圧縮機２１と、切換機構２２と、室外熱交換器２３と、室外膨張弁２４とを有している。

圧縮機２１は、ケーシング内に図示しない圧縮要素および圧縮要素を回転駆動する圧縮機モータ２０が収容された密閉型圧縮機である。圧縮機モータ２０は、図示しないインバータ装置を介して電力が供給されるようになっており、インバータ装置の周波数（すなわち、圧縮機モータ２０の回転数）を変化させることによって、運転容量を可変することができるようになっている。

切換機構２２は、冷媒の流れの方向を切り換えるための四路切換弁である。切換機構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、かつ、室内熱交換器４２ａ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ために、圧縮機２１の吐出側の配管と室外熱交換器２３のガス側とを接続するとともに圧縮機２１の吸入側の配管とガス冷媒連絡管７とを接続する（図１の切換機構２２の実線を参照）。なお、この切換機構２２の切り換えによって暖房運転を行わせることも可能であるが、ここでは空気調和装置１が冷房専用装置として使用されるため、暖房運転時の説明は省略する。

室外熱交換器２３は、例えば、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。室外熱交換器２３の近傍には、室外熱交換器２３に室外空気を送るための室外ファン２５が設けられている。室外ファン２５によって室外熱交換器２３に対して室外空気を送風することにより、室外熱交換器２３では、冷媒と室外空気との間で熱交換が行われる。室外ファン２５は、室外ファンモータ２６によって回転駆動されるようになっている。これにより、室外熱交換器２３は、冷媒の放熱器として機能する。

室外膨張弁２４は、室外側冷媒回路１０ｃを流れる冷媒を減圧する弁である。室外膨張弁２４は、室外熱交換器２３の液側の配管に接続された電動膨張弁であり、冷房運転において室外ファン２５とともに高圧冷媒の圧力値を所定範囲に保つように調整される。

また、室外ユニット２には、各種のセンサが設けられている。室外ユニット２には、圧縮機２１の吸入圧力を検出する吸入圧力センサ３１と、圧縮機２１の吐出圧力を検出する吐出圧力センサ３２と、圧縮機２１の吸入温度を検出する吸入温度センサ３３と、圧縮機２１の吐出温度を検出する吐出温度センサ３４とが設けられている。室外熱交換器２３には、気液二相状態の冷媒の温度を検出する室外熱交温度センサ３５が設けられている。室外熱交換器２３の液側の配管には、液状態の冷媒の温度を検出する液側温度センサ３６が設けられている。室外ユニット２の室外空気の吸入口側には、室外ユニット２が配置される外部空間の室外空気の温度（すなわち、外気温度Ｔａ）を検出する外気温度センサ３７が設けられている。また、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装置３８を有している。そして、室外側制御装置３８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、メモリや圧縮機モータ２０を制御するインバータ装置等を有しており、室内ユニット４ａの室内側制御装置４８ａとの間で制御信号等のやりとりを行うことができる。

（２−３）冷媒連絡管
冷媒連絡管６、７は、空気調和装置１を設置する際に、現地にて施工される冷媒管であり、室外ユニット２および室内ユニット４ａ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。

（２−４）制御装置
室内ユニット４ａを操作するためのリモートコントローラ４９ａと、室内ユニット４ａの室内側制御装置４８ａと、室外ユニット２の室外側制御装置３８とは、有線あるいは無線で結ばれ、空気調和装置１全体の運転制御を行う制御装置８を構成している。制御装置８は、図２に示すように、各種センサ３１〜３７、４５ａ、４６ａ、４７ａ等の検出信号を受けることができるよう、これらに接続されている。そして、制御装置８は、これらの検出信号に基づいて各種機器および弁２０、２２、２４、２６、４１ａ、４４ａを制御することによって、冷房運転等を行う。

また、制御装置８は、マイコンに内蔵されたプログラムの機能部として、起動制御部８１、冷房運転制御部８２、目標蒸発温度決定部８３、省エネ要求設定部８４、補正量設定部８５、サーモ制御部８６、などを有している。

（２−４−１）起動制御部
起動制御を行う起動制御部８１は、空気調和装置１の起動直後の所定期間、圧縮機２１を所定の回転数で駆動する。具体的には、所定期間、インバータ周波数を階段状に上昇させながら、段々と回転数を上げていく。起動制御においては、室内膨張弁４１ａの開度も段々と大きくなるように制御される。

（２−４−２）冷房運転制御部
冷房運転制御を行う冷房運転制御部８２は、室内ユニット４ａの室内熱交換器４２ａにおける冷媒の蒸発温度Ｔｅが目標蒸発温度ＴｅＳに近づくように、圧縮機２１の回転数を調整して、圧縮機２１の運転容量を調整する。

（２−４−３）目標蒸発温度決定部
目標蒸発温度決定部８３は、冷房運転開始時の目標蒸発温度ＴｅＳを、すなわち、起動制御から冷房運転制御に切り換わったときの冷房運転初期の目標蒸発温度ＴｅＳを、外気温度Ｔａに基づいて決定する。目標蒸発温度決定部８３は、上限目標蒸発温度Ｗを超えない範囲において、且つ、下限目標蒸発温度Ｑを下回らない範囲において、目標蒸発温度ＴｅＳを決定する。具体的には、以下の式１によって目標蒸発温度ＴｅＳが決定される。
式１：ＴｅＳ＝−Ａ×Ｔａ＋Ｂ
但し、
Ａ：係数
Ｂ：係数
ＴｅＳ＞下限目標蒸発温度Ｑ（固定値）
ＴｅＳ＜上限目標蒸発温度Ｗ（可変値）

上限目標蒸発温度Ｗは可変値であり、以下の式２によって算出される。
式２：Ｗ＝Ｃ＋Ｖ
Ｃ：変数
Ｖ：変数

変数Ｃ，Ｖについては、以下で説明する省エネ要求設定部８４、補正量設定部８５によって決定される。

（２−４−４）省エネ要求設定部
省エネ要求設定部８４は、リモートコントローラ４９ａからのユーザーによる設定入力を受け、消費電力量の削減要求度合いを設定する。ここでは、省エネレベルを示す削減要求の度合いとして、「強い省エネ」および「弱い省エネ」のいずれかが設定される。省エネ要求設定部８４において「強い省エネ」が選択されると、「弱い省エネ」が選択された場合よりも上記の上限目標蒸発温度Ｗが１℃上がる。具体的には、上記の上限目標蒸発温度Ｗの計算式（式２）の変数Ｃが１だけ大きくなる。すなわち、目標蒸発温度決定部８３は、省エネ要求設定部８４により設定された消費電力量の削減要求度合いに応じて、上限目標蒸発温度Ｗを変更することになる。

（２−４−５）補正量設定部
補正量設定部８５は、上限目標蒸発温度Ｗの基準値（変数Ｃ）に対する補正量を設定する。具体的には、上記の上限目標蒸発温度Ｗの計算式の変数Ｖが、補正量として設定される。この設定は、空気調和装置１を据え付けたときに行われる初期設定において、据え付け業者（空気調和装置１の設置者）あるいはユーザーによって行われる。デフォルトの変数Ｖは０℃であるが、補正量設定部８５における設定によって、１５℃まで数段階で変数Ｖを設定することが可能となっている。

サーモ制御部８６は、室内ユニット４ａにおける室内温度が、室内ユニット４ａにおける室内温度の設定温度に達したときに、室内ユニット４ａの冷房運転を休止し（室内サーモオフ）、圧縮機２１を停止する（室外サーモオフ）。より詳しく説明すると、室内温度の設定温度に対してサーモ温度幅が設定されており、サーモ温度幅を超えて設定温度を下回る室内温度になったときにサーモオフとなる。サーモ温度幅が±０．５℃であって、設定温度が２４．０℃であれば、室内温度が２３．５℃を下回ったときにサーモオフとなる。一方、室内サーモオフの状態の室内ユニット４ａにおける室内温度がサーモ温度幅から外れると、冷房運転を再開する（サーモオン）。なお、サーモオフの状態では、冷媒回路１０内の冷媒の流れが止まり、空気調和装置１は、冷房運転の指令は継続しているものの、実質的には、運転がすべて停止された状態となる。

なお、室内ユニット４ａでは、室内温度が、その室内温度の目標値である設定温度になるように、室内ユニット４ａの室内膨張弁４１ａおよび室内ファンモータ４４ａが制御される。

（３）空気調和装置の動作
（３−１）基本動作
次に、空気調和装置１の冷房運転の基本動作について、図１を用いて説明する。

リモートコントローラ４９ａから冷房運転の指令がなされると、圧縮機２１、室外ファン２５および室内ファン４３ａが起動する。上述のように、圧縮機２１を所定の回転数で駆動する起動制御が所定期間行われ、その後に冷房運転に移行する。

冷房運転において、冷媒回路１０内の低圧のガス冷媒は、圧縮機２１に吸入されて圧縮され、高圧のガス冷媒となる。この高圧のガス冷媒は、切換機構２２を経由して室外熱交換器２３に送られる。室外熱交換器２３に送られた高圧のガス冷媒は、冷媒の放熱器として機能する室外熱交換器２３において、室外ファン２５によって供給される室外空気と熱交換を行って冷却される。室外熱交換器２３で冷却され凝縮した高圧の液冷媒は、室外膨張弁２４および液冷媒連絡管６を経由して、室外ユニット２から室内ユニット４ａに送られる。

室内ユニット４ａに送られた高圧の液冷媒は、室内膨張弁４１ａによって減圧され、低圧の気液二相状態の冷媒となる。この気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器４２ａに送られる。室内熱交換器４２ａに送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、冷媒の蒸発器として機能する室内熱交換器４２ａにおいて、室内ファン４３ａによって供給される室内空気と熱交換を行って加熱される。室内熱交換器４２ａで加熱され蒸発した低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡管７を経由して、室内ユニット４ａから室外ユニット２に送られる。

室外ユニット２に送られた低圧のガス冷媒は、切換機構２２を経由して、再び、圧縮機２１に吸入される。

（３−２）冷房運転制御
冷房運転においては、冷媒回路１０における冷媒の蒸発温度Ｔｅが目標蒸発温度ＴｅＳに近づくように室外ユニット２の空調能力（すなわち、圧縮機２１の運転容量）が制御される。また、室内ユニット４ａにおける室内温度が、室内ユニット４ａにおける室内温度の設定温度に近づくように、室内ユニット４ａの室内膨張弁４１ａおよび室内ファンモータ４４ａが制御される。なお、室内ユニット４ａにおける室内温度の設定温度は、リモートコントローラ４９ａによって入力、設定される。また、冷房運転制御部８２が冷房運転制御を行っているとき、室外ユニット２の空調能力の制御は、制御装置８の室外側制御装置３８が担い、室内ユニット４ａの制御は、制御装置８の室内側制御装置４８ａが担う。

冷房運転制御において、冷房運転制御部８２は、室内熱交換器４２ａの出口における冷媒の過熱度が目標過熱度になるように、室内膨張弁４１ａの開度を制御する。ここで、過熱度は、吸入圧力センサ３１によって検出される吸入圧力、および、ガス側温度センサ４６ａによって検出される室内熱交換器４２ａのガス側の冷媒の温度から算出される。より具体的には、まず、吸入圧力センサ３１から得た吸入圧力を冷媒の飽和温度に換算し、冷媒回路１０における蒸発圧力Ｐｅに等価な状態量である蒸発温度Ｔｅを得る。ここで、蒸発圧力Ｐｅとは、冷房運転において、室内膨張弁４１ａの出口から室内熱交換器４２ａを経由して圧縮機２１の吸入側配管に至るまでの間を流れる低圧の冷媒の圧力を意味している。そして、室内熱交換器４２ａのガス側の冷媒の温度から蒸発温度Ｔｅを差し引くことによって過熱度を得る。

また、冷房運転制御において、冷房運転制御部８２は、冷媒回路１０における上述の蒸発温度Ｔｅが目標蒸発温度ＴｅＳに近づくように、圧縮機２１の運転容量を制御する。ここで、圧縮機２１の運転容量の調整は、圧縮機モータ２０のインバータ周波数を変更することによって行われる。また、ここでは、制御対象の状態量を蒸発温度Ｔｅとしているが、その蒸発温度Ｔｅに相当する蒸発圧力Ｐｅであってもよい。この場合には、目標蒸発温度ＴｅＳに相当する目標蒸発圧力ＰｅＳを使用すればよい。すなわち、蒸発圧力Ｐｅと蒸発温度Ｔｅ、および、目標蒸発圧力ＰｅＳと目標蒸発温度ＴｅＳは、文言自体は異なるが、実質的に同じ状態量を意味している。

このように、冷房運転においては、その基本制御として、室内膨張弁４１ａによる過熱度制御、および、圧縮機２１による蒸発温度制御が行われるようになっている。

なお、冷房運転制御における目標蒸発温度ＴｅＳは、室内ユニット４ａにおける室内温度の設定温度や外気温度Ｔａに基づいて、数十秒毎に更新される。具体的には、室内温度の設定温度と外気温度Ｔａとの温度差が大きいほど、目標蒸発温度ＴｅＳを低く設定している。これにより、サーモオン／サーモオフの繰り返し頻度の低減を図り、空気調和装置１の省エネ性を向上させているが、室外ユニット２の空調能力が抑制されやすい傾向になっている分だけ、室内温度が設定温度に到達するまでの時間が長くなる傾向になり、快適性が損なわれるおそれがある。上述の省エネ要求設定部８４は、主として、この快適性の向上を望むユーザーのために設けられている。

（３−３）冷房運転における初期の目標蒸発温度ＴｅＳの決定
次に、図３を参照して、起動制御から冷房運転制御に切り換わったときの目標蒸発温度である初期の目標蒸発温度ＴｅＳ（以下、初期ＴｅＳという。）の決定について説明する。この目標蒸発温度決定部８３による初期ＴｅＳの決定によって、初期ＴｅＳは、図４において太い実線で示すように、外気温度Ｔａに応じて可変する。

図３に示すように、冷房運転の初期制御では、まず起動制御が終了条件を満たしたか否かが判定される（ステップＳ１１）。例えば、数分の所定期間が経過したという条件を満たすことによって、ステップＳ１１からステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２では、目標蒸発温度決定部８３は、外気温度センサ３７から外気温度Ｔａの情報を取得し、その外気温度Ｔａを用いて、上述の式１（ＴｅＳ＝−Ａ×Ｔａ＋Ｂ）によって仮の目標蒸発温度（以下、仮ＴｅＳという。）を算出する。

次に、ステップＳ１３において、その仮ＴｅＳが下限目標蒸発温度Ｑを下回っているか否かを、目標蒸発温度決定部８３は判定する。下回っている場合、ステップＳ１４に移行し、初期ＴｅＳを下限目標蒸発温度Ｑに決定する（初期ＴｅＳ＝Ｑ）。

ステップＳ１３において仮ＴｅＳが下限目標蒸発温度Ｑ以上であれば、目標蒸発温度決定部８３は、ステップＳ１５に移行し、省エネ要求設定部８４における消費電力量の削減要求度合いの設定に基づく変数Ｃの値を取得するとともに、補正量設定部８５において設定された補正量である変数Ｖの値を取得する。そして、これらの変数Ｃ，Ｖの値に基づいて、上述の式２（Ｗ＝Ｃ＋Ｖ）によって、上限目標蒸発温度Ｗを算出する。

次に、ステップＳ１６では、目標蒸発温度決定部８３は、ステップＳ１２で算出した仮ＴｅＳが上限目標蒸発温度Ｗを超えているか否かを判定する。仮ＴｅＳが上限目標蒸発温度Ｗを超えている場合、ステップＳ１７に移行し、初期ＴｅＳを上限目標蒸発温度Ｗに決定する（初期ＴｅＳ＝Ｗ）。

ステップＳ１６において仮ＴｅＳが上限目標蒸発温度Ｗ以下であれば、目標蒸発温度決定部８３は、ステップＳ１８に移行し、仮ＴｅＳの値を初期ＴｅＳにする。すなわち、仮ＴｅＳの値が下限目標蒸発温度Ｑから上限目標蒸発温度Ｗまでの範囲にあれば、外気温度Ｔａに基づいて算出された仮ＴｅＳが、初期ＴｅＳとなる。

ステップＳ１４、ステップＳ１７、あるいはステップＳ１８で決定された初期ＴｅＳに、冷媒の蒸発温度Ｔｅが近づくように、ステップＳ１９では、冷房運転制御部８２が、圧縮機２１のインバータ周波数の調整を開始する。

その後、上述のように、冷房運転制御部８２は、室内ユニット４ａにおける室内温度の設定温度や外気温度Ｔａに基づいて目標蒸発温度ＴｅＳを数十秒毎に更新し、その目標蒸発温度ＴｅＳに冷媒の蒸発温度Ｔｅが近づくように、圧縮機２１のインバータ周波数の調整を行い続ける。

（４）特徴
（４−１）
本発明に係る空気調和装置１では、起動直後、起動制御部８１による起動制御が行われ、圧縮機２１が所定の回転数で駆動される。その後、起動制御が終わると冷房運転制御に切り換わるが、そのときの目標蒸発温度ＴｅＳ（初期ＴｅＳ）は、目標蒸発温度決定部８３によって外気温度Ｔａに基づいて決定される。具体的には、外気温度Ｔａの低下に応じて冷房能力が大きくなる傾向に鑑み、外気温度Ｔａが小さくなるほど初期ＴｅＳが小さくなるように、上述の式１（ＴｅＳ＝−Ａ×Ｔａ＋Ｂ）によって初期ＴｅＳが算出される。

このため、例えば寒冷地に空気調和装置１が設置され、外気温度Ｔａが低い状態で冷房運転が行われる場合にも、冷房運転開始時の目標蒸発温度である初期ＴｅＳを高く決定することができる。これにより、外気温度Ｔａが高いときよりも外気温度Ｔａが低いときのほうが、冷房運転開始時の初期ＴｅＳが高くなるようになり、冷房運転開始後すぐに空気調和装置１がサーモオフするといった不具合が抑制されている。

また、この空気調和装置１では、初期ＴｅＳが、ユーザーや設置者が省エネ要求設定部８４あるいは補正量設定部８５で設定した設定値に基づく上限目標蒸発温度Ｗを超えない範囲において決定される。仮に、上限目標蒸発温度Ｗが固定の値、例えば８℃であったとすると、外気温度Ｔａが非常に低い地域に空気調和装置１が設置され冷房能力が過多になる場合においても、初期ＴｅＳは８℃で上限となってしまい、冷房運転開始後しばらくして空気調和装置１がサーモオフとなる可能性が高い。

しかし、この空気調和装置１では、省エネ要求設定部８４や補正量設定部８５が設けられており、設置環境に応じて上限目標蒸発温度Ｗを変更することができる。これにより、冷房運転開始後すぐに空気調和装置１がサーモオフする不具合が、より抑制されている。

（４−２）
本発明に係る空気調和装置１では、冷房運転において、基本的に、室内ユニット４ａの設定温度と外気温度Ｔａとの温度差が大きいほど目標蒸発温度ＴｅＳを低く設定している。このような目標蒸発温度ＴｅＳの調整を行うと、室内ユニット４ａからの空調能力の要求が小さい場合（設定温度が高い場合）には、目標蒸発温度ＴｅＳが高くなるため、室外ユニット２の空調能力の過多が抑制されることになる。これにより、室内ユニット４ａや圧縮機２１の運転／停止、すなわち、空気調和装置１のサーモオン／サーモオフの繰り返し頻度の低減を図り、省エネ性を向上させている。

しかし、その一方で、室外ユニット２の空調能力が抑制されやすい傾向になっている分だけ、室内温度が設定温度に到達するまでの時間が長くなる傾向になり、快適性が損なわれるおそれがある。

このように、目標蒸発温度ＴｅＳを空調負荷に応じて調整するだけでは、省エネ性を優先するユーザーには満足が得られるものの、快適性を優先するユーザーには満足が得られにくくなるため、空気調和装置１では、省エネ要求設定部８４を設けている。ユーザーは、リモートコントローラ４９ａから、「強い省エネ」および「弱い省エネ」のいずれかを選択することができる。ここで快適性を優先するユーザーが「弱い省エネ」を選択すれば、「強い省エネ」が選択された場合よりも上限目標蒸発温度Ｗが１℃下がり、快適性を向上させることができる。そして、省エネ要求設定部８４において「強い省エネ」が設定されると、上限目標蒸発温度Ｗが高くなり、消費電力量を減らすことができるとともに、冷房運転開始後のサーモオフの頻度を更に減らすことができる。

（４−３）
本発明に係る空気調和装置１では、上限目標蒸発温度Ｗを大きく変えることを可能にするために、補正量設定部８５を設けている。ユーザーあるいは空気調和装置１の設置者は、上限目標蒸発温度Ｗの基準値（変数Ｃ）に対する補正量である変数Ｖを入力設定することができる。そして、目標蒸発温度決定部８３は、補正量設定部８５により設定された補正量（変数Ｖ）に応じて、上記の式２（Ｗ＝Ｃ＋Ｖ）によって上限目標蒸発温度Ｗを算出する。

このため、空気調和装置１のユーザー等は、設置場所の温熱環境や電気料金などに応じて、補正量である変数Ｖを決めて設定入力することができる。そして、この補正量に応じて上限目標蒸発温度Ｗが変更されることで、空気調和装置１のサーモオフ頻度の抑制や電気代の節約といった効果を得ることができる。

（４−４）
本発明に係る空気調和装置１では、上限目標蒸発温度Ｗに加えて、下限目標蒸発温度Ｑも制御装置８のメモリ内に保持しており、これらにより確定される温度範囲（Ｑ以上Ｗ以下）において目標蒸発温度ＴｅＳが決定されている。これにより、冷房運転初期の目標蒸発温度ＴｅＳである初期ＴｅＳが下限目標蒸発温度Ｑを下回ることがなくなり（図３のステップＳ１３，Ｓ１４参照）、室内熱交換器４２ａが凍結するといった不具合を抑制することができている。

（５）変形例
（５−１）変形例１Ａ
上記の実施形態では、１つの室外ユニット２と１つの室内ユニット４ａとから成る空気調和装置１に本発明を適用した例を説明したが、１つの室外ユニットに複数の室内ユニットが接続されるマルチ型の空気調和装置に本発明を適用することもできる。

また、上記の実施形態では、冷房専用の装置として空気調和装置１を説明しているが、冷房、暖房を切り換えることができる空気調和装置１においても本発明の適用は可能である。

（５−２）変形例１Ｂ
上記の実施形態では、外気温度Ｔａに基づいて、下限目標蒸発温度Ｑから上限目標蒸発温度Ｗまでの範囲内で初期ＴｅＳを決定している。

しかし、上限目標蒸発温度Ｗに加えて、室内ユニット４ａにおける室内温度の設定温度に基づく第２の上限目標蒸発温度を設け、それら２つの上限目標蒸発温度を超えないように、起動制御から冷房運転制御に切り換わったときの初期ＴｅＳを決定してもよい。この場合には、空気調和装置１のユーザーの快適性がより向上することになる。

（５−３）変形例１Ｃ
上記の実施形態では、目標蒸発温度決定部８３が、起動制御の直後に初期ＴｅＳを決定しているが、その決定タイミングはもっと早くても構わない。すなわち、目標蒸発温度決定部８３は、起動制御中に初期ＴｅＳを決定してもよい。

（５−４）変形例１Ｄ
上記の実施形態では、室外ユニット２に外気温度センサ３７を設け、外気温度Ｔａを取得している。しかし、空気調和装置１が長く停止した後であれば、目標蒸発温度決定部８３は、外気温度Ｔａを、室外熱交換器２３に設けられた室外熱交温度センサ３５から起動直後に取得することができる。すなわち、外気温度センサ３７は必須の構成要素ではなく、室外熱交温度センサ３５あるいは吸入温度センサ３３があれば、外気温度Ｔａを取得することができる。

１ 空気調和装置
２１ 圧縮機
８１ 起動制御部
８２ 冷房運転制御部
８３ 目標蒸発温度決定部
８４ 省エネ要求設定部
８５ 補正量設定部
Ｔａ 外気温度
Ｔｅ 蒸発温度
ＴｅＳ 目標蒸発温度
Ｑ 下限目標蒸発温度
Ｗ 上限目標蒸発温度

特開２００２−１４７８２３号公報

Claims (4)

1. 目標蒸発温度（ＴｅＳ）に冷媒の蒸発温度（Ｔｅ）が近づくように、圧縮機（２１）の回転数を調整する、冷房運転制御を行う、冷房運転制御部（８２）と、
   起動直後の所定期間、圧縮機を所定の回転数で駆動する、起動制御を行う、起動制御部（８１）と、
   前記起動制御から前記冷房運転制御に切り換わったときの前記目標蒸発温度（初期ＴｅＳ）を、外気温度（Ｔａ）に基づいて決定する、目標蒸発温度決定部（８３）と、
   を備え、
   前記目標蒸発温度決定部（８３）は、設定により変更可能な上限目標蒸発温度（Ｗ）を超えない範囲において、前記目標蒸発温度を決定する、
   空気調和装置（１）。
2. エネルギー消費量の削減要求度合いを設定する省エネ要求設定部（８４）、
   をさらに備え、
   前記目標蒸発温度決定部（８３）は、前記省エネ要求設定部（８４）により設定された前記エネルギー消費量の削減要求度合いに応じて、前記上限目標蒸発温度を変更する、
   請求項１に記載の空気調和装置（１）。
3. 前記上限目標蒸発温度の基準値に対する補正量（Ｖ）を設定する補正量設定部（８５）、
   をさらに備え、
   前記目標蒸発温度決定部（８３）は、前記補正量設定部（８５）により設定された前記補正量（Ｖ）に応じて、前記上限目標蒸発温度を変更する、
   請求項１又は２に記載の空気調和装置（１）。
4. 前記目標蒸発温度決定部（８３）は、所定の下限目標蒸発温度（Ｑ）から前記上限目標蒸発温度（Ｗ）までの範囲において、前記目標蒸発温度を決定する、
   請求項１から３のいずれかに記載の空気調和装置（１）。

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