JP2006153320A - 空気調和装置の室外機 - Google Patents

Abstract

【課題】 ブラインドやストッパーを設けることなく、室外機に外気が流入することによる羽根車の逆回転を制動する空気調和装置の室外機を提供する。
【解決手段】 熱交換器１９に外気を流通させる送風機２０と、前記送風機２０を制御する制御部４１とを有する空気調和装置の室外機１００において、前記送風機２０の羽根車２０Ｂ非駆動時に、前記羽根車２０Ｂが外力によって回転したときに、前記制御部４１が前記送風機２０の前記回転を検知し、前記回転とは逆方向に前記羽根車２０Ｂを駆動し、前記羽根車２０Ｂの回転を制動した。
【選択図】 図３

Description

本発明は空気調和装置の室外機に関する。

従来、送風機及び熱交換器を有する空気調和装置の室外機は、送風機の動力源として誘導電動機を用いていたが、近年、運転効率の改善を図り、誘導電動機に代わってＤＣブラシレスモーターを用いたものが知られている。

しかし、ＤＣブラシレスモーターは誘導電動機に比べて運転効率が高い反面、その摩擦抵抗の低さから、運転停止時に送風機に外気が流入することよって容易に羽根車が逆回転してしまい、強風が吹き込んできたときには、その回転数は定格回転数の数倍にも達し、規定回転数を超えてしまうことがある。

このため従来においては、室外送風機に外気が流入することによるこのような逆回転を防止するために、排気口に開閉自在なブラインドを備え、運転停止時にはこのブラインドを閉じることにより排気口から外気が流入するのを防いだり、室外送風機の運転停止時には、室外送風機に接触するストッパーを設け、外気による逆回転を物理的に防いだりする室外機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２３５９３４号公報

上記従来技術においては、吹出口全体にブラインドを取り付ける必要があり、これにより排気抵抗が大きくなるため、室外送風機の能力を上げなくてはならないという新たな課題が生じる。また、室外送風機に接触するストッパーを設けた場合には、確実に機能するとは限らず、また、室外機の運転中に室外送風機がストッパーに接触し、室外送風機に負担がかかってしまうといった問題がある。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、ブラインドやストッパーを設けることなく、室外機に外気が流入することによる羽根車の逆回転を抑制することが可能な空気調和装置の室外機を提供することにある。

本発明は、熱交換器に外気を流通させる送風機と、前記送風機を制御する制御部とを有する空気調和装置の室外機において、前記送風機の羽根車非駆動時に、前記羽根車が外力によって回転したときに、前記制御部が前記送風機の前記回転を検知し、前記回転とは逆方向に前記羽根車を駆動し、前記羽根車の回転を制動することを特徴とする。

この場合において、前記回転は前記羽根車駆動時の羽根車回転方向とは逆方向の回転であってもよい。前記外力による羽根車の回転の回転数が所定の値を超えたときに、前記制御部は前記羽根車の回転を制動してもよい。前記制御部は、前記外力による前記羽根車の回転の回転数を前記所定の値以下に保ってもよい。前記制御部は、前記羽根車の回転の制動を行う力を徐々に強くしてもよい。前記制御部は、前記外力による前記羽根車の回転の回転数が前記所定の値よりも小さな第２の所定の値以下となったときに、前記制動を中止してもよい。前記制御部は、前記送風機を構成する電動機が発電機として機能して発生する電力によって、前記羽根車の回転状態を検知してもよい。

また、本発明は、熱交換器に外気を流通させる送風機と、前記送風機を制御する制御部とを有する空気調和装置の室外機を制御する制御方法において、前記送風機の羽根車非駆動時に、前記羽根車が外力によって回転したときに、前記制御部が前記送風機の前記回転を検知する過程と、前記回転とは逆方向に前記羽根車を駆動し、前記羽根車の回転を制動する過程と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明は、熱交換器に外気を流通させる送風機と、前記送風機を制御する制御部とを有する空気調和装置の室外機を、コンピューターにより制御するための制御プログラムにおいて、前記送風機の羽根車非駆動時に、前記羽根車が外力によって回転したときに、前記制御部が前記送風機の前記回転を検知させ、前記回転とは逆方向に前記羽根車を駆動し、前記羽根車の回転を制動させることを特徴とする。

また、本発明は、コンピューター読み取り可能な記録媒体において、前記制御プログラムを記録したことを特徴とする。

本発明によれば、ブラインドやストッパーを設けることなく、室外機に外気が流入することによる羽根車の逆回転を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る空気調和装置の一実施形態を示す回路図である。
図１に示すように、空気調和装置１００は室外機１１及び室内機１２を有しており、室外機１１の室外冷媒配管１４と室内機１２の室内冷媒配管１５とが、連結配管２４及び２５を介して連結されている。

室外機１１は室外に配置される。室外冷媒配管１４には、圧縮機１６が配設されるとともに、この圧縮機１６の吸込側にアキュムレーター１７が配設され、圧縮機１６の吐出側に四方弁１８が配設され、この四方弁１８側に室外熱交換器１９及び電動式膨張弁２２が順次配設されて構成される。室外熱交換器１９には、室外熱交換器１９から室外へ送風する室外送風機２０が隣接して配置されている。室外送風機２０を構成する羽根車２０ＢはＤＣブラシレスモーターである室外機ファンモーター２０Ａによって駆動される。この室外送風機２０は、例えば、軸流送風機である。圧縮機１６は、例えば、インバーター駆動型圧縮機である。

室内機１２は室内に設置され、室内冷媒配管１５には室内熱交換器２１が配設される。この室内熱交換器２１には、室内熱交換器２１から室内へ送風する室内送風機２３が隣接して配置されている。この室内送風機２３は、室内機ファンモーター２３Ａによって駆動される。この室内送風機２３は、例えば、クロスフローファンである。

空気調和装置１００には、空気調和装置１００全体を制御する制御装置４０が備えられている。この制御装置４０は、室外機１１に設置される室外制御装置４１と、室内機１２に設置される室内制御装置４２とを備えている。室内制御装置４２は、要求される空調負荷に応じて圧縮機１６の運転周波数を演算し、室外制御装置４１へ制御信号を送る。室外制御装置４１は、室内制御装置４２から送られる制御信号に基づいて圧縮機１６の運転周波数を制御する。また室外制御装置４１は、羽根車２０Ｂの回転速度を段階的に制御し、電動式膨張弁２２の開度を制御し、運転モードに応じて四方弁１８を切り替える制御を行う。また、室内制御装置４２は、室内温度と設定温度との偏差が所定偏差（例えば、１℃）よりも小さければ、圧縮機１６の運転を停止するサーモオフ制御信号を室外制御装置４１へ送り、室外制御装置４１は、室内制御装置４２から送られる制御信号に基づいてサーモオフ制御を行う。また、室内制御装置４２は、室内送風機２３の回転速度の制御を行う。

室外制御装置４１は、ＣＰＵ５１と、ＲＯＭ５２と、ＲＡＭ５３と、モーターコントローラー５４とを備えている。ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２内の制御プログラムに従って、空気調和装置１００の制御を行う。ＲＯＭ５２は、制御プログラムを含む制御用データをあらかじめ記憶している。ＲＡＭ５３は、推定した外気温度を含む各種データを一時的に記憶する。モーターコントローラー５４は室外機ファンモーター２０Ａ及び室内機ファンモーター２３Ａの制御を行う。

室内機１２側のリモートコントローラー（図示せず）により、冷房運転、ドライ運転（弱冷房運転）、又は暖房運転のいずれかの運転モードに設定可能であり、四方弁１８は、冷房運転、ドライ運転（弱冷房運転）のいずれかの運転モードに設定された場合に実線矢印で示すように切り替えられ、暖房運転の運転モードに設定された場合に点線矢印で示すように切り替えられる。また、四方弁１８は、暖房運転中に室外熱交換器１９の除霜を行う除霜運転に切り替わる場合に実線矢印で示すように切り替えられる。

冷房運転を行う運転モードに設定された場合、四方弁１８が冷房側に切り替えられ、冷媒が実線矢印の如く流れる。そして、圧縮機１６の運転により圧縮機１６から吐出された冷媒は、四方弁１８を経て室外熱交換器１９に至り、この室外熱交換器１９で凝縮され、電動式膨張弁２２を経て減圧された後、室内機１２の室内熱交換器２１で蒸発されて室内を冷房する。室内熱交換器２１からの冷媒は、室外機１１側に流され、この室外機１１の四方弁１８及びアキュムレーター１７を経て圧縮機１６に戻される。

ドライ運転を行う運転モードに設定された場合は、冷房運転よりも冷房能力の低い弱冷房運転を行って室内を除湿する。

また、暖房運転を行う運転モードに設定された場合、四方弁１８が暖房側に切り替えられ、冷媒が破線矢印の如く流れる。そして、圧縮機１６の運転により圧縮機１６から吐出された冷媒は、四方弁１８を経て室内機１２の室内熱交換器２１に至り、この室内熱交換器２１にて凝縮されて室内を暖房する。室内熱交換器２１にて凝縮された冷媒は、室外機１１の電動式膨張弁２２で減圧され、室外熱交換器１９で蒸発された後、四方弁１８及びアキュムレーター１７を経て圧縮機１６に戻される。

室外機１１は矩形の筐体であり、図２に示すように、吸気面６０と側面の一部（図示せず）とに設けられた吸気口６１から流入した外気が、排気面６６の排気口６２に設けられた吹出グリル６３から吹出すような構成となっている。吸気口６１と排気口６２との間には室外機ファンモーター２０Ａがモータークランプ６４によって固定されており、この室外機ファンモーター２０Ａの動力軸２０Ｃには羽根車２０Ｂが備えられている。また、吸気口６１と室外機ファンモーター２０Ａとの間には室外熱交換器１９が配置されており、この室外熱交換器１９はコの字形に成形され、吸気面６０と側面の一部とに設けられた吸気口６１を閉塞するように配置されている。

室外機１１の運転時には、室外機ファンモーター２０Ａが羽根車２０Ｂを駆動することによって外気が吸気口６１から流入し、熱交換器１９でその内部を流れる冷媒と熱交換が行われ、熱交換器１９で熱交換が行われた外気は羽根車２０Ｂを通り、吹出グリル６３から室外機１１の外部へと吹出される。

図３に羽根車２０Ｂの制御方法を示す。
羽根車２０Ｂは、上述したように制御部４１によって制御されており、ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２内の制御プログラムに従ってモーターコントローラー５４に制御信号を送信し、この制御信号を受けたモーターコントローラー５４が室外機ファンモーター２０Ａに駆動電流を流すことによって、羽根車２０Ｂの回転数（駆動状態）が制御されている。

矢印Ａは、室外送風機２０の運転時に羽根車２０Ｂが回転し、吸気口６１から外気が吸い込まれ、熱交換器１９から羽根車２０Ｂに向けて外気が流れるときの向きを示す。室外送風機２０の運転時には、ＣＰＵ５１はモーターコントローラー５４に正回転信号を送信し、正回転信号を受けたモーターコントローラー５４が室外機ファンモーター２０Ａに正回転をするように電流を流す。これにより、室外機ファンモーター２０Ａが羽根車２０Ｂを正回転させ、外気を矢印Ａの向きに流通させる。

矢印Ｂは、室外機１１の運転停止時あるいは室外機１１のサーモオフ運転時等、室外送風機２０の運転停止時に、吹出グリル６３から外気が流入し、羽根車２０Ｂから熱交換器１９に向けて外気が流れるときの向きを示す。運転時の羽根車２０Ｂは正回転することによって矢印Ａの向きに外気を流すが、羽根車２０Ｂの運転停止時に矢印Ｂの向きに外気が流通した場合には、羽根車２０Ｂは逆回転をしてしまう。

室外送風機２０の運転停止時に外力によって羽根車２０Ｂが回転すると、室外機ファンモーター２０Ａが発電機として機能し電力を発生する。制御部４１は室外機ファンモーター２０Ａの発するこの電力を検知することにより羽根車２０Ｂの回転状態を検知する。そして、制御部４１は検知した室外機ファンモーター２０Ａの回転状態から羽根車２０Ｂの回転数及び回転方向を判断する。羽根車２０Ｂが規定回転数（例えば１８００ｒｐｍ）以上で逆回転していると判断すると、制御部４１はモーターコントローラー５４を介して、室外機ファンモーター２０Ａを正回転させることにより、羽根車２０Ｂの逆回転を制動する。

図４に羽根車２０Ｂの逆回転を制動する際のフローチャートを示す。
先ず、制御部４１は室外送風機２０が運転停止しているか否かを判定する（ステップＳ１）。

ここで、室外送風機２０は運転停止していないと制御部４１が判定すると（ステップＳ１：ＮＯ）、この処理は終了する。しかし、室外送風機２０は運転停止していると制御部４１が判定すると（ステップＳ１：ＹＥＳ）、制御部４１は次に羽根車２０Ｂの逆回転の回転数を検知する（ステップＳ２）。

制御部４１は室外機ファンモーター２０Ａの逆回転の回転数から羽根車２０Ｂの逆回転の回転数を検知し、次にこの回転数が羽根車２０Ｂの規定回転数以上であるか否かの判定を行う（ステップＳ３）。

ここで、羽根車２０Ｂの逆回転の回転数が規定回転数よりも小さいと制御部４１が判断すると（ステップＳ３：ＮＯ）、制御部４１は羽根車２０Ｂの逆回転の回転数を検知する処理（ステップＳ２）から一連の処理を繰り返す。

しかし、羽根車２０Ｂの逆回転の回転数が規定回転数以上であると制御部４１が判断すると（ステップＳ３：ＹＥＳ）、制御部４１を構成するＣＰＵ５１がＲＯＭ５２内の制御プログラムに従いモーターコントローラー５４に正回転信号を出力することにより（ステップＳ４）、制御部４１は室外機ファンモーター２０Ａに正回転を行わせるように指示する。正回転を行わせるように指示されたモーターコントローラー５４は、室外機ファンモーター２０Ａに電流を流し、羽根車２０Ｂに正回転の駆動力を与える。室外機ファンモーター５４は駆動力を与え続けることにより羽根車２０Ｂの逆回転の制動を続ける。

羽根車２０Ｂに逆回転の制動を行っている間に、制御部４１はステップＳ１からステップＳ４の処理を繰り返し、羽根車２０Ｂの逆回転の回転数が規定回転数未満になると（ステップＳ３：ＮＯ）、制御部４１はモーターコントローラー５４への正回転信号の出力を中止し（ステップＳ５）、制御部４１はステップＳ１の処理に戻る。

室外送風機２０の運転停止時に外気が熱交換器１９側から流入し（図３の矢印Ａ）、羽根車２０Ｂを正回転させる場合についても、上述した制御方法において正回転と逆回転とを入れ換えて処理することにより同様の回転数制御を行うことができる。例えば、羽根車２０Ｂが正回転の規定回転数（例えば１８００ｒｐｍ）以上で正回転をしていると検知した制御部４１は、ＲＯＭ５２内の制御プログラムに従い、モーターコントローラー５４を介して室外機ファンモーター２０Ａに逆回転の方向に駆動を行わせる。室外機ファンモーター２０Ａは、逆回転の方向に駆動することによって、正回転している羽根車２０Ｂの回転を制動し、規定回転数以上で正回転していた羽根車２０Ｂの回転を止める。

以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、本実施形態では羽根車２０Ｂの回転を制動するときに、羽根車２０Ｂに対して瞬間的に制動するようにしているが、これに限らず、羽根車２０Ｂにかかる負担が軽減されるように、時間をかけて徐々に制動力が大きくなるように制動してもよい。

また、徐々に制動力を大きくしていった場合に、羽根車２０Ｂの回転数が規定回転数または規定回転数よりも低い回転数である予めプログラムされた回転数以下になったときに制動を中止してもよい。

羽根車２０Ｂの回転を制動しているときに、外気の流通が弱くなるまでの間、羽根車２０Ｂの回転数を規定回転数または規定回転数よりも低い回転数である予めプログラムされた値以下の回転数に保ってもよい。

本発明による室外機の一実施形態を示す回路図である。 室外機の断面図である。 室外送風機のブロック図である。 羽根車の逆回転防止動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１９ 室外熱交換器（熱交換器）
２０ 室外送風機（送風機）
２０Ｂ 羽根車
４１ 制御部
１００ 室外機

Claims (10)

1. 熱交換器に外気を流通させる送風機と、前記送風機を制御する制御部とを有する空気調和装置の室外機において、前記送風機の羽根車非駆動時に、前記羽根車が外力によって回転したときに、前記制御部が前記送風機の前記回転を検知し、前記回転とは逆方向に前記羽根車を駆動し、前記羽根車の回転を制動することを特徴とする空気調和装置の室外機。
2. 前記回転は前記羽根車駆動時の羽根車回転方向とは逆方向の回転であることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置の室外機。
3. 前記外力による羽根車の回転の回転数が所定の値を超えたときに、前記制御部は前記羽根車の回転を制動することを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置の室外機。
4. 前記制御部は、前記外力による前記羽根車の回転の回転数を前記所定の値以下に保つことを特徴とする請求項１乃至３に記載の空気調和装置の室外機。
5. 前記制御部は、前記羽根車の回転の制動を行う力を徐々に強くすることを特徴とする請求項１乃至４に記載の空気調和装置の室外機。
6. 前記制御部は、前記外力による前記羽根車の回転の回転数が前記所定の値よりも小さな第２の所定の値以下となったときに、前記制動を中止することを特徴とする請求項１乃至５に記載の空気調和装置の室外機。
7. 前記制御部は、前記送風機を構成する電動機が発電機として機能して発生する電力によって、前記羽根車の回転状態を検知することを特徴とする請求項１乃至６に記載の空気調和装置の室外機。
8. 熱交換器に外気を流通させる送風機と、前記送風機を制御する制御部とを有する空気調和装置の室外機を制御する制御方法において、前記送風機の羽根車非駆動時に、前記羽根車が外力によって回転したときに、前記制御部が前記送風機の前記回転を検知する過程と、前記回転とは逆方向に前記羽根車を駆動し、前記羽根車の回転を制動する過程と、を備えたことを特徴とする空気調和装置の室外機の制御方法。
9. 熱交換器に外気を流通させる送風機と、前記送風機を制御する制御部とを有する空気調和装置の室外機を、コンピューターにより制御するための制御プログラムにおいて、前記送風機の羽根車非駆動時に、前記羽根車が外力によって回転したときに、前記制御部が前記送風機の前記回転を検知させ、前記回転とは逆方向に前記羽根車を駆動し、前記羽根車の回転を制動させることを特徴とする制御プログラム。
10. 請求項９に記載の制御プログラムを記録したことを特徴とするコンピューター読み取り可能な記録媒体。
    
    

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