JP2014190567A - 空気調和装置の室外ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】送風ファンへの異常を簡単に検知することができ、送風ファンの損傷を抑えることができる空気調和装置の室外ユニットを提供すること。
【解決手段】圧縮機１３、室外熱交換器２１及び送風ファン２３を備えた空気調和装置の室外ユニット１０において、送風ファン２３を特定回転数Ａで運転した際の消費電力値Ｗｔを予め記憶した記憶部３３と、室外ユニット１０の運転停止中に、送風ファン２３を特定回転数Ａで運転し、この際の消費電力値Ｗと記憶部に記憶した消費電力値Ｗｔとに基づいて、送風ファン２３の異常を検知する制御部３１とを備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧縮機、室外熱交換器及び送風ファンを備えた空気調和装置の室外ユニットに関し、特に、送風ファンの異常を検知する技術に関する。

一般に、圧縮機、室外熱交換器及び送風ファンを備えた空気調和装置の室外ユニットが知られている。この種の室外ユニットは、屋外に設置されるため、送風ファンの運転停止中に、例えば降雪があった場合には、送風ファン上に積雪し続け、この積雪した雪が凍ってしまうことがある。送風ファンに雪が積もるとウェイトバランスが崩れるため、この状態で送風ファンを運転した場合、送風ファンがファンガードに接触し、送風ファンの破損を招くことがあった。
これを防止するために、従来、外気温度が０℃以下になった場合、一定の時間間隔で送風ファンを間欠運転することにより、送風ファンへの積雪を防止した技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３３００４１６号公報

しかしながら、従来の技術では、単純に送風ファンを一定時間ごとに間欠運転するものであるため、送風ファンへの異常（例えば積雪、もしくは、破損）が生じているか否かを検知できず、積雪した状態での間欠運転が送風ファンの損傷を招くこともあった。

そこで、本発明は、送風ファンへの異常を簡単に検知することができ、送風ファンの損傷を抑えることができる空気調和装置の室外ユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機、室外熱交換器及び送風ファンを備えた空気調和装置の室外ユニットにおいて、前記送風ファンを特定回転数で運転した際の消費電力値を予め記憶した記憶手段と、前記室外ユニットの運転停止中に、前記送風ファンを前記特定回転数で運転し、この際の消費電力値と前記記憶手段に記憶した消費電力値とに基づいて、前記送風ファンの異常の有無を判定する異常判定制御手段とを備えたことを特徴とする。

この構成において、前記異常検知制御手段は、外気温度が所定温度以下となった場合に、前記送風ファンを前記特定回転数で運転しても良い。

また、前記異常検知制御手段は、前記送風ファンを運転させた際の消費電力値が、予め記憶した消費電力値よりも大きい場合には、前記特定回転数での運転を所定時間継続すると共に、所定時間経過後の消費電力値と予め記憶した消費電力値とを再度比較しても良い。

また、前記異常検知制御手段は、前記送風ファンを運転させた際の消費電力値が、予め記憶した消費電力値よりも大きい場合には、前記特定回転数よりも大きな回転数での運転を所定時間継続すると共に、所定時間経過後に回転数を前記特定回転数に戻し、この際の消費電力値と予め記憶した消費電力値とを再度比較しても良い。

また、前記異常検知制御手段は、前記送風ファンを運転させた際の消費電力値が、予め記憶した消費電力値よりも小さい場合には、該送風ファンの運転を停止しても良い。

本発明によれば、送風ファンを特定回転数で運転した際の消費電力値を予め記憶した記憶手段と、室外ユニットの運転停止中に、送風ファンを特定回転数で運転し、この際の消費電力値と記憶手段に記憶した消費電力値とに基づいて、送風ファンの異常の有無を判定する異常判定制御手段とを備えたため、送風ファンの異常を早期に検知することができ、ひいては、送風ファンの損傷を抑えることができる。

本実施形態に係る空気調和装置の室外ユニットの外観斜視図である。 異常検知制御を行う制御装置の機能的構成を示すブロック図である。 異常検知制御の手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態にかかる空気調和装置の室外ユニット１０の外観斜視図である。
室外ユニット１０は、不図示の室内ユニットと冷媒配管を介して接続されることで冷媒回路を形成し、この冷媒回路内に冷媒を循環させて室内ユニットが配置された室内の空調運転（冷房もしくは暖房）を行うものである。
室外ユニット１０は、図１に示すように、筐体１１を上下に区分けする仕切り板１２を備え、下方の室１１Ａには、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機１３が配置されている。この圧縮機１３で圧縮された冷媒が、室内ユニットの室内熱交換器で凝縮させることにより暖房運転が行われ、または、該室内熱交換器で蒸発させることにより冷房運転が行われる。また、下方の室１１Ａには、アキュムレータ、オイルセパレータ、四方弁（不図示）等の冷媒回路を構成する機器が配置されると共に、室外ユニット１０全体の動作を制御する制御装置１５が配置される。

また、筐体１１の上方の室１１Ａには、正面側及び背面側に対向して室外熱交換器２１，２１が配置されると共に、筐体１１の天面部に２台の送風ファン２３，２３、及び、ファンガード２５，２５が設けられている。また、上方の室１１Ａの左側面及び右側面はそれぞれ側面パネル２６によって閉塞されている。
上記した送風ファン２３は、不図示のファンモータを備え、このファンモータの動作を制御することにより送風ファン２３の運転が制御される。本実施形態では、送風ファン２３の運転、停止、及び回転数制御はすべて制御装置１５にて行われ、送風ファン２３の運転により筐体１１内の上方の室１１Ａが負圧状態となる。これにより、外気が室外熱交換器２１を通じて上方の室１１Ａ内に吸い込まれ、再び、送風ファン２３を通って筐体１１の外部（上部）へ吹き出されている。

本構成では、制御装置１５は、送風ファン２３の運転時の消費電力値に基づいて、該送風ファン２３に異常が発生したか否かを検出する機能を有する。本実施形態では、異常の一例として、送風ファン２３に積雪したものを説明するが、これに限るものではなく、例えば、送風ファン２３上に落下物が付着した場合や、送風ファン２３に何らかの破損が生じた場合をも含む。
室外ユニット１０は、図１に示すように、側面パネル２６の内側の面に、外気温度を検出する外気温度センサ２７を備える。この外気温度センサ２７は、制御装置１５に接続されており、検出した外気温度を制御装置１５へ伝えている。制御装置１５は、外気温度センサ２７により検出された外気温度を監視しており、検出された外気温度に基づいて降雪（もしくは降雪の可能性）を判断する。制御装置１５による外気温度の監視は、常時行ってもよく、あるいは、一定時間間隔毎に行ってもよい。また、季節的に降雪環境が異なることから、特定の季節のみに行うようにしてもよい。
また、外気温度センサ２７の設置場所は、室外熱交換器２１による熱の影響や、送風ファン２３から吹き出される空気の影響を受けないような場所であれば、側面パネル２６の内側の他、任意の場所に取り付けることができる。

室外ユニット１０が運転停止状態（すなわち、送風ファン２３が停止状態）にある場合、制御装置１５は、外気温度センサ２７により検出された外気温度に基づいて降雪があるか否かを判断するとともに、送風ファン２３の運転時の消費電力値に基づいて、該送風ファン２３の異常の有無を検知する異常検知制御処理を行う。ここで、運転停止状態とは、室外ユニット１０のサーモオフ状態の他、室外ユニット１０の運転停止スイッチが操作された状態を含む。ただし、これらの場合においても、室外ユニット１０には、少なくとも電力が供給され、制御装置１５によって送風ファン２３の運転を制御可能な状態にあるものとする。
また、室外ユニット１０（空気調和装置）が運転駆動されている場合には、外気温度に関わりなく送風ファン２３は常に回転駆動されているので、送風ファン２３への積雪の可能性が低いため、必ずしも送風ファン２３の異常検知制御処理を行う必要はない。

次に、異常検知制御を行う制御装置１５について説明する。図２は、制御装置１５の機能的構成を示すブロック図である。
制御装置１５は、異常検知制御処理を実行する制御部（異常検知制御手段）３１と、記憶部３３と、消費電力算出部３５と、インタフェース部３７とを備える。記憶部３３は、不揮発的に記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）であり、記憶部３３には送風ファン２３を特定回転数Ａで運転した際の消費電力値Ｗｔが記憶されている。なお、特定回転数Ａに関する消費電力値Ｗｔのみならず、送風ファン２３の回転数を段階的に変更した際の各消費電力値をテーブル化して記憶する構成としても良いことは勿論である。
消費電力算出部３５は、異常検知制御処理を実行中に、送風ファン２３を上記した特定回転数Ａで運転した場合の消費電力値Ｗを算出する。消費電力算出部３５は、例えば、送風ファン２３に印加される電圧値及び流れる電流値を検出する電圧センサ及び電流センサを備え、送風ファン２３を特定回転数Ａで運転した場合の電流値及び電圧値に基づき消費電力値Ｗを算出する。また、送風ファン２３に印加される電圧値の変動が無い場合には、電流値のみから消費電力値Ｗを算出する構成として良い。
インタフェース部３７は、室外ユニット１０が備える各構成要素間のインタフェースとして機能する回路であり、このインタフェース部３７には、制御部３１が接続されるほか、送風ファン２３（ファンモータ）、外気温度センサ２７及び室外ユニット１０の運転動作を行うリモコン４０が接続されている。

次に、異常検知制御処理の手順を説明する。
図３は、異常検知制御処理の手順を示すフローチャートである。
制御部３１は、室外ユニット１０が運転停止中、かつ、外気温度が所定温度（例えば１０℃）以下であるか否かを判別する（ステップＳ１）。この制御処理は、室外ユニット１０がいわゆるサーモオフ及び運転スイッチがオフの場合に実行されるものであり、室外ユニット１０の運転が開始された場合には、該制御処理はその時点で終了する。
本実施形態では、所定温度は降雪が想定される温度をいう。このため、一般には、０℃に近いほど、降雪が想定しやすいといえる。しかしながら、近年、室外ユニット１０を集中して設置する態様が増加しており、この場合には、一の室外ユニット１０が運転停止していても、他の室外ユニット１０が運転中ということがあり、降雪時にもかかわらず、外気温度センサ２７で検出される温度が０℃付近まで低下しないことがある。このため、本実施形態では、所定温度を一般よりも高めに設定することにより、降雪時に、異常検知処理が実行されない不具合を防止している。なお、上記所定温度は、室外ユニット１０の設置環境に応じて適宜変更することができる。

上記したステップＳ１の判別において、室外ユニット１０が運転停止中、かつ、外気温度が所定温度（例えば１０℃）以下でない場合（ステップＳ１；Ｎｏ）には、処理を終了する。一方、室外ユニット１０が運転停止中、かつ、外気温度が所定温度（例えば１０℃）以下である場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）には、制御部３１は、送風ファン２３を予め決められた特定回転数Ａで運転を開始（ステップＳ２）する。

続いて、制御部３１は、記憶部３３に予め記憶されたデータを参照して、送風ファン２３を特定回転数Ａで運転した際の消費電力値Ｗｔを読み出す（ステップＳ３）。そして、制御部３１は、実際に特定回転数Ａで運転している送風ファン２３の電流値及び電圧値から、消費電力算出部３５に消費電力値Ｗを算出させ、これら消費電力値を比較することで消費電力判定を行う（ステップＳ４）。
この判定において、算出した消費電力値Ｗと予め記憶された消費電力値Ｗｔとの差分が所定範囲内であれば（ステップＳ４；Ａ）、制御部３１は、送風ファン２３は異常が無いと判断し（ステップＳ５）、送風ファン２３の運転を停止し（ステップＳ６）、一定時間（例えば、２時間）待機（ステップＳ７）した後に再びスタート（ステップＳ１）に戻して定期的に処理を実行する。ここで、算出した消費電力値Ｗと予め記憶された消費電力値Ｗｔとの差分が所定範囲内とは、該差分が送風ファン２３の異常を判定できる程度に大きくない誤差範囲内をいう。本実施形態では、所定範囲は、
（Ｗ−Ｗｔ）／Ｗｔ×１００≦±１０（％）
を満たす値に設定されている。

また、ステップＳ４の判定において、算出した消費電力値Ｗが予め記憶された消費電力値Ｗｔよりも小さく、かつ、その差分が所定範囲を超えている場合、すなわち、予め記憶された消費電力値Ｗｔから算出した消費電力値Ｗを減じた差分が上記所定範囲を超えて大きい場合（ステップＳ４；Ｂ）には、制御部３１は、カウンタの計数値Ｘを１増加（Ｘ＝Ｘ＋１）する（ステップＳ８）。ただし、初期段階では（異常検知制御処理開始時）カウンタの計数値Ｘは０に設定されている。
続いて、制御部３１は、カウンタの計数値Ｘが３よりも大きいか否かを判別（ステップＳ９）し、計数値Ｘが３より大きくなければ（ステップＳ９；Ｎｏ）、制御部３１は、送風ファン２３の破損、もしくは、気圧の異常低下等を疑い（ステップＳ１０）、送風ファン２３の運転を停止すると共に、一定時間（例えば、２時間）待機（ステップＳ１１）した後に再びスタート（ステップＳ１）に戻して定期的に処理を実行する。
一方、計数値Ｘが３より大きい場合（ステップＳ９；Ｙｅｓ）には、制御部３１は、送風ファン２３の破損による異常ありと判断して、送風ファン２３の運転を停止（ステップＳ１２）する。そして、制御部３１は、リモコン４０に異常発生信号を送信して該リモコン４０の表示部（不図示）に異常メッセージを表示させ（ステップＳ１３）、処理を終了する。

また、ステップＳ４の判定において、算出した消費電力値Ｗが予め記憶された消費電力値Ｗｔよりも大きく、かつ、その差分が所定範囲を超えている場合、すなわち、算出した消費電力値Ｗから予め記憶された消費電力値Ｗｔを減じた差分が上記所定範囲を超えて大きい場合（ステップＳ４；Ｃ）には、制御部３１は、送風ファン２３に積雪があったものと判定し（ステップＳ１４）、この特定回転数Ａのまま一定時間（例えば、１２０分）運転を継続して積雪した雪を吹き飛ばす（ステップＳ１５）。
続いて、制御部３１は、上記した一定時間が経過する直前に、実際に特定回転数Ａで運転している送風ファン２３の電流値及び電圧値から、消費電力算出部３５に消費電力値Ｗを算出させ、この消費電力値Ｗと予め記憶された消費電力値Ｗｔとを比較することで再び消費電力判定を行う（ステップＳ１６）。この判定を行うことにより、送風ファン２３の運転によって積雪が解消されたか否かを早急に判断することができ、例えば、送風ファン２３上で雪が氷結してしまう事態を防止できる。
この判定において、算出した消費電力値Ｗと予め記憶された消費電力値Ｗｔとの差分が所定範囲内であれば（ステップＳ１６；Ａ）、処理をステップＳ５へと移行し、予め記憶された消費電力値Ｗｔから算出した消費電力値Ｗを減じた差分が上記所定範囲を超えて大きい場合（ステップＳ１６；Ｂ）には、処理をステップＳ８に移行する。
また、算出した消費電力値Ｗから予め記憶された消費電力値Ｗｔを減じた差分が上記所定範囲を超えて大きい場合（ステップＳ１６；Ｃ）には、制御部３１は、送風ファン２３を特定回転数Ａよりも高い回転数Ｂで一定時間（例えば、１２０分）運転を継続して積雪した雪を吹き飛ばす（ステップＳ１７）。

続いて、制御部３１は、上記した一定時間が経過する直前に、送風ファン２３の回転数を上記特定回転数Ａに戻すと共に、この特定回転数Ａで運転している送風ファン２３の電流値及び電圧値から、消費電力算出部３５に消費電力値Ｗを算出させ、この消費電力値Ｗと予め記憶された消費電力値Ｗｔとを比較することで再び消費電力判定を行う（ステップＳ１８）。
この判定において、算出した消費電力値Ｗと予め記憶された消費電力値Ｗｔとの差分が所定範囲内であれば（ステップＳ１８；Ａ）、処理をステップＳ５へと移行し、予め記憶された消費電力値Ｗｔから算出した消費電力値Ｗを減じた差分が上記所定範囲を超えて大きい場合（ステップＳ１８；Ｂ）には、処理をステップＳ８に移行する。
また、算出した消費電力値Ｗから予め記憶された消費電力値Ｗｔを減じた差分が上記所定範囲を超えて大きい場合（ステップＳ１８；Ｃ）には、制御部３１は、送風ファン２３の負荷が増大する異常を解消できないと判断して送風ファン２３の運転を停止する。そして、リモコン４０に異常発生信号を送信して該リモコン４０の表示部（不図示）に異常メッセージを表示させ（ステップＳ１３）、処理を終了する。

以上、説明したように、本実施形態によれば、圧縮機１３、室外熱交換器２１及び送風ファン２３を備えた空気調和装置の室外ユニット１０において、送風ファン２３を特定回転数Ａで運転した際の消費電力値Ｗｔを予め記憶した記憶部３３と、室外ユニット１０の運転停止中に、送風ファン２３を特定回転数Ａで運転し、この際の消費電力値Ｗと記憶部に記憶した消費電力値Ｗｔとに基づいて、送風ファン２３の異常を検知する制御部３１とを備えたため、送風ファン２３の異常を早期に検知することができ、ひいては、送風ファン２３の損傷を抑えることができる。

また、本実施形態によれば、制御部３１は、外気温度が、降雪が想定される所定温度以下となった場合に、送風ファン２３を特定回転数Ａで運転するため、降雪によって送風ファン２３上に積雪する場合であっても、早期に積雪による異常を検知することができる。

また、本実施形態によれば、制御部３１は、送風ファン２３を運転させた際の消費電力値Ｗが、予め記憶した消費電力値Ｗｔよりも大きく、その差分が所定範囲を超えている場合には、特定回転数Ａでの運転を所定時間継続すると共に、所定時間経過後の消費電力値Ｗと予め記憶した消費電力値Ｗｔとを再度比較するため、送風ファン２３の運転によって積雪が解消されたか否かを早急に判断することができ、例えば、送風ファン２３上で雪が氷結してしまう事態を防止できる。

また、本実施形態によれば、制御部３１は、送風ファン２３を運転させた際の消費電力値Ｗが、予め記憶した消費電力値Ｗｔよりも大きく、その差分が所定範囲を超えている場合には、特定回転数Ａよりも大きな回転数Ｂでの運転を所定時間継続するため、送風ファン２３上の積雪をより確実に吹き飛ばすことができる。さらに、所定時間経過後に回転数を特定回転数Ａに戻し、この際の消費電力値Ｗと予め記憶した消費電力値Ｗｔとを再度比較するため、送風ファン２３の運転によって積雪が解消されたか否かを早急に判断することができ、例えば、送風ファン２３上で雪が氷結してしまう事態を防止できる。

また、本実施形態によれば、制御部３１は、送風ファン２３を運転させた際の消費電力値Ｗが、予め記憶した消費電力値Ｗｔよりも小さく、その差分が所定範囲を超えている場合には、該送風ファン２３の運転を停止するため、送風ファン２３の破損を最小限に留めることができる。

以上、本発明を実施するための形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。例えば、本実施形態では、室外ユニット１０を、送風ファン２３に積雪が生じやすい上吹き出し型のものとして説明したが、これに限らず、横吹き出し型であっても良い。

１０ 室外ユニット
１１ 筐体
１３ 圧縮機
１５ 制御装置
２１ 室外熱交換器
２３ 送風ファン
２７ 外気温度センサ
３１ 制御部（異常検知制御手段）
３３ 記憶部（記憶手段）
３５ 消費電力算出部
３７ インタフェース部
４０ リモコン

Claims (5)

1. 圧縮機、室外熱交換器及び送風ファンを備えた空気調和装置の室外ユニットにおいて、
   前記送風ファンを特定回転数で運転した際の消費電力値を予め記憶した記憶手段と、
   前記室外ユニットの運転停止中に、前記送風ファンを前記特定回転数で運転し、この際の消費電力値と前記記憶手段に記憶した消費電力値とに基づいて、前記送風ファンの異常を検知する異常検知制御手段とを備えたことを特徴とする空気調和装置の室外ユニット。
2. 前記異常検知制御手段は、外気温度が所定温度以下となった場合に、前記送風ファンを前記特定回転数で運転す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ユニット。
3. 前記異常検知制御手段は、前記送風ファンを運転させた際の消費電力値が、予め記憶した消費電力値よりも大きい場合には、前記特定回転数での運転を所定時間継続すると共に、所定時間経過後の消費電力値と予め記憶した消費電力値とを再度比較することを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置の室外ユニット。
4. 前記異常検知制御手段は、前記送風ファンを運転させた際の消費電力値が、予め記憶した消費電力値よりも大きい場合には、前記特定回転数よりも大きな回転数での運転を所定時間継続すると共に、所定時間経過後に回転数を前記特定回転数に戻し、この際の消費電力値と予め記憶した消費電力値とを再度比較することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気調和装置の室外ユニット。
5. 前記異常検知制御手段は、前記送風ファンを運転させた際の消費電力値が、予め記憶した消費電力値よりも小さい場合には、該送風ファンの運転を停止することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の空気調和装置の室外ユニット。

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