JP2011133174A - 空調機の制御方法及び空調機 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の送風機を備えた空調機の室内機において、送風機に禁止回転数域が存在しても、最小の回転数から最大の回転数まで、如何なる風量でも送出できるように制御するものである。
【解決手段】複数の送風機を備えた空調機の室内機において、モータやファンの特性により大きな振動を生ずる禁止回転数域の運転時に、複数の送風機の回転数を禁止回転数域の上と下に振り分けて制御することにより、送風機全体で要求される風量を送出することができ、最小風量から最大風量まで如何なる風量にも制御することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、空調機の室内機に用いられる送風機における風量の制御に関するもので、さらに詳しくは、２台以上の送風機を備えた室内機において、送風機の禁止回転数域を使用せずに、最小風量から最大風量まできめ細かな風量を送出することができる空調機の制御方法及び空調機に関するものである。

空調機の室内機には、熱交換器により熱交換した暖気や冷気を室内に放出するために、その規模や構成、形状に従って１台又は２台以上の送風機が内蔵されている。これらの送風機には、モータとファンの種類や大きさなどに従って固有の回転数で共振を起こし、異常な振動が発生するため通常の運転には使用できない禁止回転数域が存在する。

この禁止回転数域での使用を避けるために、図６に示すモータ駆動装置がある（特開２００７−２８７３７号公報、特許文献１）。このモータ駆動装置は、電流検出部１０４１により検出された直流モータ２０１に流れる電流の値が所定の許容量を超えた場合、インバータ回路１０４のスイッチング周波数を低下させることで直流モータ２０１の駆動周波数を低下させ、駆動周波数が直流モータ２０１の固有振動数を中心にして定めた禁止回転数域内に入った時点で、駆動周波数を、禁止回転数域の上限を超えた回転数又は禁止回数転域の下限を下回る回転数に再設定するものである。

特開２００７−２８７３７号公報

特許文献１に記載されたモータ駆動装置では、モータが禁止回転数域で駆動されようとする場合に、禁止回転数域の範囲外で駆動するようにしただけのものであって、要求される風量となる送風機の回転数（以下、指定回転数と称する）が禁止回転数域となる場合には、必要以上の風量で運転するか、不足した風量で運転するかしかなく、連続的な風量制御ができないという問題点があった。複数の送風機を備えた空調機であっても、禁止回転数域を避けるために同様の問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、複数の送風機を備えた空調機の室内機において、送風機に禁止回転数域が存在しても、最小の回転数から最大の回転数まで、如何なる風量でも送出できるように制御するものである。

本発明の請求項１は、室内機に複数の送風機を備えた空調機において、全前記送風機の禁止回転数域の運転時に、複数の送風機の回転数を禁止回転数域の上と下に振り分けて制御することを特徴とする空調機の制御方法である。

本発明の請求項２は、室内機に複数の送風機を備えた空調機において、前記室内機は、ファンとモータからなる送風機と、駆動回路を介して前記送風機を制御する制御装置とからなり、制御装置は、前記送風機の禁止回転数域の運転時に、複数の送風機の回転数を禁止回転数域の上と下に振り分けて制御することを特徴とした空調機である。

本発明の請求項３は、請求項２記載の空調機において、予め送風機の回転数を送風量別に設定したテーブルを記憶したメモリを設け、このメモリに記憶したテーブルに設定された回転数に基づいて送風機を制御することを特徴とする空調機である。

本発明の請求項４は、請求項３記載の空調機において、送風機のモータは、ＤＣモータからなり、このＤＣモータの回転数を検出する回転数センサを設け、この回転数センサで検出した回転数を制御回路にフィードバックして、テーブルに設定された回転数に送風機を制御することを特徴とする請求項２又は３記載の空調機である。

請求項１及び２記載の発明によれば、複数の送風機を備えた空調機の室内機において、各々の送風機に対する指定回転数が禁止回転数域の回転数であっても、複数の送風機の回転数を禁止回転数域の上と下に振り分けて制御することによって、送風機全体で要求される風量を送出することができ、最小風量から最大風量まで如何なる風量にも制御することができるという効果を有する。

請求項３記載の発明によれば、予め送風機の回転数を送風量別に設定したテーブルを記憶したメモリを設け、このメモリに記憶したテーブルに設定された回転数に基づいて送風機を制御するので、複雑な回路や演算などを必要とせずに確実に所望の回転数に制御することができるという効果を有する。

請求項４記載の発明によれば、送風機のモータはＤＣモータからなり、このＤＣモータの回転数を検出する回転数センサを設け、この回転数センサで検出した回転数を制御回路にフィードバックして、テーブルに設定された回転数に送風機を制御するので、低回転数域から高回転数域まで広く制御することができ、空調機において、室温の検出のために最低の回転数に無理なく制御することができるという効果を有する。

本発明による空調機の室内機の構成を示すブロック図である。 本発明の禁止回転数域における送風機の回転数の設定を説明するための特性図である。 本発明による空調機の室内機の筐体の斜視図である。 本発明による空調機の室内機の筐体の蓋を取り外した状態の斜視図である。 本発明による空調機に使用する送風機の斜視図である。 禁止回転数域を回避して制御を行う従来のモータ駆動装置の回路図である。

室内機に複数の送風機を備えた空調機において、全前記送風機の禁止回転数域の運転時に、複数の送風機の回転数を禁止回転数域の上と下に振り分けて制御を行うものである。

次に図面に基づいて、本発明の実施例１として、羽の数が３０枚のシロッコファンを用いた送風機を備えた空調機の室内機について説明する。
図３及び図４は、室内機の筐体１の斜視図であり、筐体１の一方（図４の左上側）の側面に冷媒が流通する熱交換器２が設けられ、他方の側面に送風口３が設けられている。筐体１の内部には、２台の同一仕様の送風機４ａ、４ｂが備えられており、この送風機４ａ、４ｂの吹出口が前記筐体１の送風口３に臨むように配置されている。送風機４ａ、４ｂは、ＤＣモータ５とシロッコ型のファン６とからなり、ＤＣモータ５には回転数センサ（図３〜５には図示せず）が臨設されている。

次に、図１のブロック図に基づいて回路の接続構成について説明する。
図１において７は制御装置であり、この制御装置７には、前記２台の送風機４ａ、４ｂがそれぞれの駆動回路８ａ、８ｂを介して接続され、さらに前記ＤＣモータ５に臨設された前記回転数センサ１０が接続されている。また、制御装置７には、要求される風量を送出する回転数（以下、指定回転数と称する）に従って送風機４ａ、４ｂの回転数を設定するため、次の表１に示すテーブル１１が記憶されたメモリ９が設けられている。

この表１に示す回転数は一例を示すもので、モータ５の大きさや出力、及びファン６の大きさや羽の数などのによって決まる送風機４ａ、４ｂの特性に従ってこの数値は相違する。また、モータ５には、ロータの重量などに起因して大きく振動を起こす固有の回転数があり、この回転数付近を禁止回転数域とする。この実施例では、６５０ｒｐｍ〜７５０ｒｐｍの範囲を禁止回転数域とする。

この表１に示すように、送風機４ａ、４ｂの回転数は、４つのファンモード［強、中、弱及び待機］（風量）ごとに予め決められており、相対的に送風機のピッチ音の共鳴による騒音が大きい通常運転の回転数域では、回転数に順次２０(Hz)／羽数×６０(秒)ｒｐｍ以上の差をつけるように、相対的にコギング音による騒音が大きい低回転数域では、回転数に順次２０(Hz)／モータの次数×６０(秒)ｒｐｍ以上の差をつけるように設定されている。
具体的には、下記のように設定した回転数がテーブル１１に記憶されている。

ファンモード［強、中、弱］は、冷房にあっては冷風を送出し、暖房にあっては温風を送出する通常の運転状態にあるモードである。また、ファンモード［待機］は、室温が冷房又は暖房の設定温度付近にあり、運転を待機した状態（非運転状態）にあって、空気を吸引して室内機内に設けられている温度センサで室温を監視したり、暖房の運転開始時に熱交換器２が温まるまで冷風が強く送出されるのを防止したりするモードである。

（ａ）ファンモード［強、中］での指定回転数の範囲では、コギング音の共振による騒音と比して、ファン６のピッチ音の共鳴によって発生する騒音が相対的に大きく、２つの送風機４ａ、４ｂの回転数にこのピッチ音の共鳴を防止するための４０ｒｐｍの差をつけるデータがテーブル１１に記憶されている。具体的には、指定回転数に対して、一方の送風機４ａの回転数を２０ｒｐｍ低くシフトし、他方の送風機４ｂを２０ｒｐｍ高くシフトしたデータがテーブル１１に記憶されている。

（ｂ）ファンモード［弱］では、指定回転数が６６０ｒｐｍであり、前記禁止回転数域となるため、その指定回転数を中心として禁止回転数域の範囲外にシフトさせたデータがテーブル１１に記憶されている。具体的には、指定回転数に対して、一方の送風機４ａを１００ｒｐｍ低くシフトして５６０ｒｐｍに、他方の送風機４ｂを１００ｒｐｍ高くシフトして７６０ｒｐｍに設定したデータがテーブル１１に記憶されている。

（ｃ）ファンモード［待機］では、ピッチ音の共鳴による騒音と比して、モータ５のコギング音の共振によって発生する騒音が相対的に大きく、２つの送風機４ａ、４ｂの回転数にこのコギング音の共振を防止するための１００ｒｐｍの差をつけるデータがテーブル１１に記憶されている。具体的には、指定回転数に対して、一方の送風機４ａを５０ｒｐｍ低くシフトして２５０ｒｐｍに、他方の送風機４ｂを５０ｒｐｍ高くシフトして３５０ｒｐｍに設定したデータがテーブル１１に記憶されている。

次に、以上の構成による送風機の作用について説明する。
空調機の制御に従ってファンモードが決定されると、制御装置７はそれに対応する送風機４ａ、４ｂの回転数をテーブル１１から読み出し、駆動回路８ａ、８ｂを介して送風機４ａ、４ｂに駆動信号を与える。ここで、送風機４ａ、４ｂの回転数は、回転数センサ１０によって検出され、この検出信号が制御回路７にフィードバックされて送風機４ａ、４ｂの回転数をテーブル１１から読み出した回転数に近づけるように駆動回路８ａ、８ｂの出力電圧を制御する。

ファンモード［強］の場合、一方の送風機４ａは８６０ｒｐｍに、他方の送風機４ｂは９００ｒｐｍに制御される。ファンモード［中］の場合、一方の送風機４ａは７６０ｒｐｍに他方の送風機４ｂは８００ｒｐｍに制御される。この２つのモードでは、指定回転数を中心として±２０ｒｐｍシフトされ、シロッコファンなどのピッチ音の共鳴が防止される。

ファンモード［弱］の場合、一方の送風機４ａが禁止回転数域外の下の５６０ｒｐｍに、他方の送風機置４ｂが禁止回転数域外の上の７６０ｒｐｍに制御される。このモードでは、指定回転数を中心として±５０ｒｐｍシフトされ、禁止回転数域の外に制御される。

ファンモード［待機］の場合、一方の送風機４ａは２５０ｒｐｍに、他方の送風機４ｂは３５０ｒｐｍに制御される。このモードでは、指定回転数３００ｒｐｍを中心として±５０ｒｐｍシフトされ、モータのコギング音の共振が防止される。
ここで、上記のいずれのファンモードの場合でも送風機４ａ、４ｂの平均回転数は指定回転数となるため、各々のファンモードに必要な所定の風量が室内機から送出される。

禁止回転域における送風機４ａ、４ｂの回転数は、図２に示すように、２個の送風機４ａ、４ｂの回転数の平均回転数が指定回転数と一致するように制御するのが望ましい。一方の送風機４ａを上の回転数に、他方の送風機４ｂを下の回転数に、いずれも禁止回転域外の回転数であって、指定回転数に近い回転数に設定される。

具体的には、指定回転数が禁止回転域の下限（６５０ｒｐｍ）の回転数では、一方の送風機４ａの回転数を、禁止回転域の上限を超えた回転数、例えば７６０ｒｐｍに設定し、他方の送風機４ｂの回転数を禁止回転域の下限よりも、一方の送風機４ａで指定回転数より上げた分だけ下げた回転数、例えば５４０ｒｐｍに設定する。

指定回転数が禁止回転域の低回転側の５０ｒｐｍの範囲は、一方の送風機４ａの回転数を７６０ｒｐｍに維持し、他方の送風機４ｂのみ回転数を上げて、２台の送風機４ａ、４ｂの平均回転数が指定回転数付近になるように設定する。

指定回転数が禁止回転域の高回転側の５０ｒｐｍの範囲は、一方の送風機４ａのみ回転数を上げて、他方の送風機４ｂの回転数を６４０ｒｐｍ維持して、２台の送風機４ａ、４ｂの平均回転数が、指定回転数付近になるように設定する。
指定回転数が、禁止回転域の上限に達すると、他方の送風機４ｂの回転数を禁止回転域の下限を下回った回転数、例えば６４０ｒｐｍに設定し、一方の送風機４ａの回転数を禁止回転数の上限よりも、他方の送風機４ｂで指定回転数より下げた分だけ上げた回転域、例えば８６０ｒｐｍに設定される。

前記実施例１のファンモード［弱］の指定回転数は、図２に鎖線で示す６６０ｒｐｍであり、一方の送風機４ａは指定回転数よりも１００ｒｐｍ上にシフトして７６０ｒｐｍに、他方の送風機４ｂは指定回転数よりも１００ｒｐｍ下にシフトして５６０ｒｐｍに制御される。

次に、本発明の実施例２としてプロペラファンを用いた送風機について説明する。実施例１の機械的構成は、送風機４ａ、４ｂとして２台のプロペラファンが備えられる以外は、特に実施例１と変わるところはなく、メモリ９に次の表２のテーブル１１が記憶されている。

この実施例では、６００ｒｐｍ〜７００ｒｐｍの範囲を禁止回転数域とする。

（ａ）ファンモード［強、中、弱］では、コギング音の共振による騒音と比して、ファン６のピッチ音の共鳴によって発生する騒音が相対的に大きく、２つの送風機４ａ、４ｂの回転数にこのピッチ音の共鳴を防止するため３００ｒｐｍの差をつけるデータがテーブル１１に記憶されている。具体的には、指定回転数に対して、一方の４ａの回転数を１５０ｒｐｍ低く設定し、他方の４ｂを１５０ｒｐｍ高く設定したデータがテーブル１１に記憶されている。
（ｂ）ファンモード［弱］では、指定回転数が６６０ｒｐｍであって、禁止回転数域にあり、禁止回転数域での使用を避ける回転数へのシフトを兼ねている。

（ｃ）ファンモード［待機］では、ピッチ音の共鳴による騒音と比して、モータ５のコギング音の共振によって発生する騒音が相対的に大きく、２つの送風機４ａ、４ｂの回転数にこのコギング音の共振を防止するための１００ｒｐｍの差をつけるデータがテーブル１１に記憶されている。具体的には、指定回転数に対して、一方の送風機４ａを５０ｒｐｍ低くシフトして２５０ｒｐｍに、他方の送風機４ｂを５０ｒｐｍ高くシフトして３５０ｒｐｍに設定したデータがテーブル１１に記憶されている。

ファンモード［強］の場合、一方の送風機４ａは９３０ｒｐｍに、他方の送風機４ｂは１２３０ｒｐｍに制御される。ファンモード［中］の場合、一方の送風機４ａは７３０ｒｐｍに、他方の送風機４ｂは１０３０ｒｐｍに制御される。ファンモード［弱］の場合、一方の送風機４ａは５１０ｒｐｍに、他方の送風機４ｂは８１０ｒｐｍに制御される。この３つのモードでは、指定回転数を中心として±１５０ｒｐｍシフトされ、プロペラファンのピッチ音の共鳴が防止される。

ファンモード［待機］の場合、一方の送風機４ａは２５０ｒｐｍに、他方の送風機４ｂは３５０ｒｐｍに制御される。このモードでは、指定回転数３００ｒｐｍを中心として±５０ｒｐｍシフトされ、モータのコギング音の共振が防止される。
ここで、上記のいずれのファンモードの場合でも送風機４ａ、４ｂの平均回転数は指定回転数となるため、各々のファンモードに必要な所定の風量が室内機から送出される。

以上の実施例では、４種類の送風量によるファンモードで段階的に風量制御を行うようにした空調機について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、連続的な風量変化で制御を行う空調機であってもよい。

以上の実施例では、ＤＣモータを利用したが、本発明はこれに限られるものではなく、ＡＣモータを用いた送風機を利用した空調機でもよい。

以上の実施例では、メモリ９に記憶されたテーブル１１にファンモードごとに送風機４ａ、４ｂの回転数データを予め記憶させ、このデータに基づいて制御装置７で送風機４ａ、４ｂの回転数を制御するようにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、送風機４ａ、４ｂの回転数域に従って演算によって制御すべき回転数を求め、その求められた回転数に従って送風機４ａ、４ｂの回転数を制御するようにしてもよい。

以上の実施例１ではシロッコファンを、実施例２ではプロペラファン用いたが、本発明はこれに限られるものではなく、クロスフローファンやターボファンなど、モータでファンを回転させるタイプの送風機を利用した空調機であればどのようなものでもよい。

以上の実施例では、２台の送風機４ａ、４ｂを備えた空調機の室内機について説明したが、３台以上の送風機を備えた空調機でも良い。

１…送風機、２…熱交換器、３…送風口、４ａ、４ｂ…送風機、５…ＤＣモータ、６…ファン、７…制御装置、８ａ、８ｂ…駆動回路、９…メモリ、１０…回転数センサ、１１…テーブル。

Claims (4)

1. 室内機に複数の送風機を備えた空調機において、
   全前記送風機の禁止回転数域の運転時に、複数の送風機の回転数を禁止回転数域の上と下に振り分けて制御することを特徴とする空調機の制御方法。
2. 室内機に複数の送風機を備えた空調機において、
   前記室内機は、ファンとモータからなる送風機と、駆動回路を介して前記送風機を制御する制御装置とからなり、
   制御装置は、前記送風機の禁止回転数域の運転時に、複数の送風機の回転数を禁止回転数域の上と下に振り分けて制御することを特徴とした空調機。
3. 予め送風機の回転数を送風量別に設定したテーブルを記憶したメモリを設け、
   このメモリに記憶したテーブルに設定された回転数に基づいて送風機を制御することを特徴とする請求項２記載の空調機。
4. 送風機のモータは、ＤＣモータからなり、
   このＤＣモータの回転数を検出する回転数センサを設け、
   この回転数センサで検出した回転数を制御回路にフィードバックして、テーブルに設定された回転数に送風機を制御することを特徴とする請求項２又は３記載の空調機。

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