JP2003536043A - 空気調和機の室外ファン制御システム及びその制御方法 - Google Patents
空気調和機の室外ファン制御システム及びその制御方法Info
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Abstract
Description
した空気調和機の室外ファン制御システム及びその制御方法に関する。
に熱を放出させることにより冷媒を凝縮させる役割を果たす。この際、室外側熱
交換器における熱交換量は送風ファンの回転速度と室外温度により変るが、この
ような熱交換量の変化は室内機の冷房能力に直接に影響を与える。
交換器における熱交換量が増える。これにより、蒸発器、すなわち室内側熱交換
器における冷媒の蒸発温度が低くなって、室内側熱交換器の表面が凍結する恐れ
があり、その場合室内機の冷房能力が低下する。
器における熱交換量は減る。従って、室内側熱交換器で蒸発温度が上昇し、よっ
て室内側熱交換器における冷媒の熱交換量が減って室内機の冷房能力が低下する
。
せるためには、室外温度の変化により室外側熱交換器で熱交換量を適切に調節す
る必要がある。
度を高速と低速の2段に調節した。これは、通常室外ファンが1つの場合のみな
らず、複数のファンの場合も同じである。すなわち、室外温度が低い場合は室外
側熱交換器における熱交換量を減らすために複数の室外ファンを同時に低速で運
転し、室外温度が高い場合は、室外側熱交換器における熱交換量を増やすために
複数の室外ファンを同時に高速で運転した。
外温度のみを考慮して室外ファンを制御するため、インバータ圧縮機やPWM圧
縮機のように経時的に冷媒圧縮及び吐出量が変化する場合は、室外側熱交換器に
おける熱交換量を常に一定に調節できないという問題点があった。
欠的になされる。即ち、圧縮機の運転中に冷媒の吐出があるローディング(loadi
ng)と冷媒の吐出のないアンローディング(unloading)が交代に起こるため、経時
的に冷媒の圧縮量と吐出量は変り、よって室外側熱交換器を通して流れる冷媒量
が変る。すなわち、ローディングタイムが相対的に短い場合は、室外側熱交換器
に流れる冷媒量も相対的に少なくなるが、この際室外ファンの回転速度が一定な
場合は、室外側熱交換器を流れる冷媒量に比べて相対的に過度な熱交換がなされ
る。
グタイムが相対的に長い場合は、室外側熱交換器に流れる冷媒の量も相対的に多
くなるが、この際も室外ファンの回転速度が一定だとすれば室外側熱交換器を流
れる冷媒量に比べて相対的に足りない熱交換がなされる。従って、冷媒の凝縮圧
力の上昇によって室内機の冷房能力が低下する。
縮機を採用した空気調和機において室外側熱交換器における熱交換量を適切に調
節することにより、室内機の冷房能力を適切に発揮できる室外ファン制御システ
ム及びその制御方法を提供することをその目的とする。
、運転中に冷媒の吐出量が変化されうる圧縮機と、該圧縮機と連結された室外熱
交換器と、該室外熱交換器の近傍に設けられた室外ファンと、室外温度をセンシ
ングするための室外温度センサと、該室外温度センサでセンシングした室外温度
と前記圧縮機の冷媒吐出量により予め定められた運転モードで前記室外ファンの
運転を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
される圧縮機を有する空気調和機の室外ファン制御方法において、室外温度を検
出する段階と、前記圧縮機のローディングタイムを検出する段階と、前記段階で
検出された前記室外温度と前記圧縮機のローディングタイムに基づき予め定めら
れた運転モードで前記室外ファンを運転させる段階と、を備えることを特徴とす
る。
空気調和機のサイクル構成図である。本発明の空気調和機1は、閉回路を構成す
るよう冷媒管により順次に連結された圧縮機2と、室外熱交換器3と、電動膨張
バルブ4と、それから室内熱交換器5と、を備える。冷媒管のうち圧縮機2の吐
出側と電動膨張バルブ4の流入側とを連結する冷媒管は、圧縮機2から吐出され
た高圧冷媒の流れを案内する高圧管6であり、電動膨張バルブ4の流出側と圧縮
機2の吸引側とを連結する冷媒管は、電動膨張バルブ4で膨張された低圧冷媒の
流れを案内する低圧管7である。室外熱交換器3は高圧管6の途中に設けられ、
室内熱交換器5は低圧管7の途中に設けられる。圧縮機2が運転すれば冷媒は実
線矢印方向に流れる。
述した圧縮機2と室外熱交換器3を備え、圧縮機2の上流の低圧管7に設けられ
たアキュムレーター10と室外熱交換器3の下流の高圧管6に設けられたレシー
バ11を備える。アキュムレーター10は室内熱交換器5で今だ蒸発できなかっ
た液冷媒を集めて気化させ圧縮機2に流入させる役割を果たす。
に流れ込む冷媒は液体と気体状態の混合であるが、アキュムレーター10は液状
の冷媒を気化させ気体状態の冷媒(ガス冷媒)だけを圧縮機に吸引させる。このた
め、アキュムレーター10の内部の冷媒管の入口端と冷媒管の出口端はアキュム
レーター10内の上部に置かれることが望ましい。
込む冷媒は液状と気相の混合である。レシーバ11は、液状の冷媒と気体状態の
冷媒とを分離して液状の冷媒だけを流出するよう構成されるが、このためレシー
バ11の内部の冷媒管の入口端と出口端はレシーバ11の内部の下側まで延びる
。
とアキュムレーター10の上流の低圧管7を連結させるベントバイパス管12が
設けられる。ベントバイパス管12の入口端は、レシーバ11の上側に設けられ
気相の冷媒だけを流入させ、途中にはベントバルブ13が設けられレシーバ11
内部の気体状態の冷媒のバイパッシングを調節する。従って、レシーバ11内部
のガス冷媒はベントバルブ13の作動により二点鎖線矢印方向に流れる。
う構成される。これは、この高圧管を通過する相対的に高温の冷媒を用いてアキ
ュムレーター10内の低温の液状の冷媒を気化させるためである。アキュムレー
ター10における気化を効率よく行うため、アキュムレーター10内部の低圧冷
媒管はU字形に形成され、アキュムレーター10を通過する高圧冷媒管はU字形
低圧冷媒管の内部を通過するよう配される。
ーター10とを連結するホットガスバイパス管14とレシーバ11の下流とアキ
ュムレーター10の上流とを連結するリキッドバイパス管15を備える。ホット
ガスバイパス管14の中途にはホットガスバルブ16が設けられバイパスされる
ホットガスの流量を調節し、リキッドバイパス管15の中途にはリキッドバルブ
17が設けられバイパスされる液冷媒の流量を調節する。従って、ホットガスバ
ルブ16が開放されれば、圧縮機2から出てきたホットガスの一部はホットガス
バイパス管14に沿って点線矢印方向に流れ、リキッドバルブ17が開放されれ
ばレシーバ11から出てきた液冷媒の一部はリキッドバイパス管15に沿って一
点鎖線矢印方向に流れる。
第2室外ファン31を備える。第1室外ファン30と第2室外ファン31は、左
右に並設され外気をして室外熱交換器3を通過させることにより室外熱交換器3
で熱交換を可能にする。このような第1室外ファン30と第2室外ファン31は
圧縮機2における冷媒吐出量及び外部条件により運転モードが決定される。これ
については後述する。また、室外機8は室外温度を測定するための室外温度セン
サ33を備える。
換器5を備える。従って、一台の室外機8に多数台の室内機9が連結された形態
を取る。そして各室内機9の容量と形態は異同に構わない。
る能力可変型圧縮機2が使われる。圧縮機2は吸引口18と吐出口19が設けら
れたケーシング20と、該ケーシング20の内部に設けられたモータ21と、該
モータ21の回転力を受けて回転する旋回スクロール22と、旋回スクロール2
2との間に圧縮室23を形成する固定スクロール24と、を備える。ケーシング
20には固定スクロール24の上側と吸引口18とを連結するバイパス管25が
設けられ、該バイパス管25にはソレノイドバルブ形態のPWMバルブ(Pulse W
idth Modulated Valve)26が設けられる。
た図であって、この状態では圧縮機2は圧縮された冷媒を吐出する。このような
状態をローディング(loading)とし、この際圧縮機2は100%の容量で運転す
る。図2bはPWMバルブ26がオンされバイパス管25を開けている状態を示
した図であって、この際冷媒は圧縮機2から吐出されない。このような状態をア
ンローディング(unloading)とし、圧縮機2は0%の容量で運転する。ローディ
ング状態やらアンローディング状態やら圧縮機2には電源が供給され、モータ2
1は一定速度で回転する。圧縮機2に電源供給が遮断されれば、モータ21は回
転せず圧縮機2の運転は止まる。
ィングを繰り返す。そして各周期においてローディングタイムとアンローディン
グタイムは必要冷房能力により変り、ローディングタイムにおいて圧縮機2は冷
媒を吐出するので室内熱交換器5の温度は下降し、アンローディングタイムで圧
縮機2は冷媒を吐出しないため室内熱交換器5の温度は上昇する。
ムとアンローディングタイムを制御する信号をデューティ制御信号とする。本発
明の実施例において周期は、一定に、例えば20秒に定めておき、室内機9の総
必要冷房能力によりローディングタイムとアンローディングタイムを変化させ圧
縮機2の能力を可変させる方式を取る。
た通り、室外機8は圧縮機2及びPWMバルブ26と信号の伝達が可能なように
連結された室外制御部27を備える。室外制御部27は室外通信回路部28と連
結されデータを送受信する。また室外温度センサ33が室外制御部27の入力ポ
ートに連結され、第1室外ファン30と第2室外ファン31をそれぞれ駆動する
第1室外ファン駆動部34と第2室外ファン駆動部35が室外制御部27の出力
ポートに連結される。室外制御部27は、室外温度センサ33から入力された室
外温度データと圧縮機2のローディングタイムを確認して第1室外ファン駆動部
34と第2室外ファン駆動部35を制御することにより、第1室外ファン30と
第2室外ファン31を所定の運転モードで運転させる。
結された室内通信回路部32を備える。室外通信回路部28と室内通信回路部3
2は有線または無線でデータ送受信が可能なように設けられている。室内制御部
29の入力ポートには、温度検知部30と温度設定部31が連結され、出力ポー
トには電動膨張バルブ4が連結される。温度検知部30は調和空間である室内の
温度をセンシングする温度センサである。室内制御部29は温度検知部30及び
温度設定部31から信号を受けて室内温度と設定温度との差に基づき室内機9の
必要冷房能力を算出する。このように算出された必要冷房能力により圧縮機2の
ローディングタイムが決定される。
、高速モードの3種の運転モードを有する。そして、2つのファンの組み合わせ
による運転モードは次の通りである。
例では2つのファンを使用したが、1つのファンのみでも運転でき、この場合運
転モードは停止、低速、高速の3種である。
れる。表2は7.5馬力圧縮機2のデューティサイクル制御周期が20秒の場合
室外温度とローディングタイムによる運転モードを示す。
ディングタイムが延びるほど(圧縮機ローディングタイムが延びるほど圧縮機の
冷媒吐出量が多くなる)第1室外ファン30と第2室外ファン31の回転速度を
高める方向に設定される。
ると室外制御部27は、室外温度及び圧縮機のローディングタイムを受信する(
S101)。室外温度は室外温度センサ33により検出され、圧縮機2が運転さ
れる場合、室外制御部27は圧縮機2のローディングタイムに対する情報を有し
ている。次いで、室外温度と圧縮機のローディングタイムにより運転モードを選
択する(S102)。運転モードの選択は表2のように予め定められたまま6種の
モードのうち一つとして選択された。
ン31が停止状態に存するかを判断して(S103)、第1室外ファン30や第2
室外ファン31が停止状態の場合は、その室外ファンを選択された運転モードを
問わず高速で運転する(S104)。すなわち、第1室外ファン30と第2室外フ
ァン31が全て停止状態ならばモード5で運転する。これは、室外ファン駆動モ
ータの起動時のパワー補強のためであり、このような運転は2〜5秒(望ましく
は3秒)間続ける。
で3秒が経過すれば、段階102で選択された運転モードで室外ファンを運転す
る(S105)。例えば室外温度が7℃以下の場合、圧縮機2のローディングタイ
ムを問わず0モードが選択され、0モードでは第1室外ファン30と第2室外フ
ァン31が全て停止される。この状態で室外温度が15℃であり、圧縮機のロー
ディングタイムが12秒ならば、表2により運転モードは3モードが選択される
。ただし、直ちに選択された3運転モードで室外ファンを運転することではなく
、いったん5モードで第1室外ファン30と第2室外ファン31を高速で3秒間
運転した後、選択された3モードで運転する。したがって、第1室外ファン30
と第2室外ファン31は全て高速モードから低速モードに転換される。
制御方法によれば、パルス幅変調方式で制御される圧縮機のローディングタイム
と室外温度を考慮して室外ファンを制御することにより室外熱交換器における熱
交換量を適切に調節することができ、よって室内機の冷房能力を適切に発揮する
ことができる。
成図である。
状態を示した図である。
媒吐出量との関係を示した図である。
である。
ある。
第2室外ファン37を備える。第1室外ファン36と第2室外ファン37は、左
右に並設され外気をして室外熱交換器3を通過させることにより室外熱交換器3
で熱交換を可能にする。このような第1室外ファン36と第2室外ファン37は
圧縮機2における冷媒吐出量及び外部条件により運転モードが決定される。これ
については後述する。また、室外機8は室外温度を測定するための室外温度セン
サ33を備える。
た通り、室外機8は圧縮機2及びPWMバルブ26と信号の伝達が可能なように
連結された室外制御部27を備える。室外制御部27は室外通信回路部28と連
結されデータを送受信する。また室外温度センサ33が室外制御部27の入力ポ
ートに連結され、第1室外ファン36と第2室外ファン37をそれぞれ駆動する
第1室外ファン駆動部34と第2室外ファン駆動部35が室外制御部27の出力
ポートに連結される。室外制御部27は、室外温度センサ33から入力された室
外温度データと圧縮機2のローディングタイムを確認して第1室外ファン駆動部
34と第2室外ファン駆動部35を制御することにより、第1室外ファン36と
第2室外ファン37を所定の運転モードで運転させる。
、高速モードの3種の運転モードを有する。そして、2つのファンの組み合わせ
による運転モードは次の通りである。
ディングタイムが延びるほど(圧縮機ローディングタイムが延びるほど圧縮機の
冷媒吐出量が多くなる)第1室外ファン36と第2室外ファン37の回転速度を
高める方向に設定される。
ン37が停止状態に存するかを判断して(S103)、第1室外ファン36や第2
室外ファン37が停止状態の場合は、その室外ファンを選択された運転モードを
問わず高速で運転する(S104)。すなわち、第1室外ファン36と第2室外フ
ァン37が全て停止状態ならばモード5で運転する。これは、室外ファン駆動モ
ータの起動時のパワー補強のためであり、このような運転は2〜5秒(望ましく
は3秒)間続ける。
で3秒が経過すれば、段階102で選択された運転モードで室外ファンを運転す
る(S105)。例えば室外温度が7℃以下の場合、圧縮機2のローディングタイ
ムを問わず0モードが選択され、0モードでは第1室外ファン36と第2室外フ
ァン37が全て停止される。この状態で室外温度が15℃であり、圧縮機のロー
ディングタイムが12秒ならば、表2により運転モードは3モードが選択される
。ただし、直ちに選択された3運転モードで室外ファンを運転することではなく
、いったん5モードで第1室外ファン36と第2室外ファン37を高速で3秒間
運転した後、選択された3モードで運転する。したがって、第1室外ファン36 と第2室外ファン37は全て高速モードから低速モードに転換される。
成図である。
状態を示した図である。
媒吐出量との関係を示した図である。
である。
ある。
Claims (11)
- 【請求項1】 運転中に冷媒の吐出量が可変されうる圧縮機と、 該圧縮機と連結された室外熱交換器と、 該室外熱交換器の近傍に設けられた室外ファンと、 室外温度をセンシングするための室外温度センサと、 該室外温度センサでセンシングした室外温度と前記圧縮機の冷媒吐出量により
予め定められた運転モードで前記室外ファンの運転を制御する制御部と、を備え
る空気調和機の室外ファン制御システム。 - 【請求項2】 前記運転モードは、前記室外温度が高いほど前記圧縮機の冷
媒吐出量が多くなるほど前記室外ファンの回転速度を高める方向に設定されるこ
とを特徴とする請求項1に記載の空気調和機の室外ファン制御システム。 - 【請求項3】 前記室外ファンは1つのファンであり、運転モードは停止モ
ード、低速モード、高速モードを備える請求項1に記載の空気調和機の室外ファ
ン制御システム。 - 【請求項4】 前記室外ファンは、運転モードがそれぞれ停止モード、低速
モード、高速モードである2つのファンを含み、前記2つのファンの運転モード
の組み合わせは、停止-停止、停止-低速、停止-高速、低速-低速、低速-高速、
高速-高速を含むことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機の室外ファン制
御システム。 - 【請求項5】 前記圧縮機は、デューティ制御信号に応じてパルス幅変調方
式で制御される圧縮機であり、前記圧縮機の冷媒吐出量はローディングタイムに
より推定されることを特徴とする請求項1に記載の空気調和機の室外ファン制御
システム。 - 【請求項6】 前記圧縮機と前記室外熱交換器は室外機を構成し、前記膨張
バルブと前記室内熱交換器は室内機を構成し、前記室内機は多数台が並列に配さ
れることを特徴とする請求項1に記載の空気調和機の室外ファン制御システム。 - 【請求項7】 パルス幅変調方式で制御される圧縮機を有する空気調和機の
室外ファン制御方法において、 室外温度を検出する段階と、 前記圧縮機のローディングタイムを検出する段階と、 前記段階で検出された前記室外温度と前記圧縮機のローディングタイムに基づ
き予め定められた運転モードで前記室外ファンを運転させる段階と、を備える空
気調和機の室外ファン制御方法。 - 【請求項8】 前記運転モードは、前記室外温度が高いほど前記ローディン
グタイムが長いほど前記室外ファンの回転速度を高める方向に設定されることを
特徴とする請求項7に記載の空気調和機の室外ファン制御方法。 - 【請求項9】 前記室外ファンの運転モードは、停止モード、低速モード、
高速モードを備え、前記室外ファンの運転モードを停止モードで他のモードに転
換する場合は、まず所定時間中高速モードで運転させた後該当モードに転換する
ことを特徴とする請求項8に記載の空気調和機の室外ファン制御方法。 - 【請求項10】 前記所定時間は2〜5秒であることを特徴とする請求項9
に記載の空気調和機の室外ファン制御方法。 - 【請求項11】 前記室外ファンは、運転モードがそれぞれ停止モード、低
速モード、高速モードである2つのファンを備え、前記2つのファンの運転モー
ドは前記2つのファンの停止-停止、停止-低速、停止-高速、低速-低速、低速-
高速、高速-高速の6段階で行われることを特徴とする請求項7に記載の空気調
和機の室外ファン制御システム。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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