JP2015183874A

JP2015183874A - 空気調和装置

Info

Publication number: JP2015183874A
Application number: JP2014058113A
Authority: JP
Inventors: 貴之萬才; Takayuki Nagayo; 博己川口; Hiromi Kawaguchi; 内藤　靖浩; Yasuhiro Naito; 靖浩内藤
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2015-10-22

Abstract

【課題】風量および静圧を容易に確認・調整可能な空気調和装置を提供する。【解決手段】駆動力を発生する電動機５と、電動機５をインバータ制御するインバータ制御部１５と、駆動力により駆動され、空気を吸入し吸入した空気を吹出す送風機６と、吸入された空気と熱交換を行う熱交換器４と、電動機５に流れる電流値を測定する電流センサ１２および送風機６の回転数を測定する回転センサ５Ｂおよび回転計１３と、電動機５の電流値および送風機６の回転数と、送風機６の吹出し口６ａから吹出される風量および全静圧との関係を示す送風機特性を記憶する記憶部１４Ａと、送風機特性に基づき、測定部により測定された電動機５の電流値および送風機６の回転数に対応する風量および全静圧を決定する制御基板１４と、制御基板１４により決定された風量および全静圧を表示する表示部１６とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和装置に関し、インバータ制御により送風機用の電動機を駆動する空気調和機に関する。

従来の空気調和装置では、送風機が単位時間当たりに移動させる空気量である風量および空気を送る風導管であるダクト内部に及ぼす圧力である静圧を所定の値に調整するための手段として、送風機の必要な回転数を別途計算等の手段により求め、鋳物で製作された円盤状の回転数変更部材であるファンプーリー及びモータプーリーの径の組み合わせを選定し、両プーリーの外周にベルトを掛けて動力を伝達することで、送風機の回転数を決定していた（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６２−００２０５６号公報

しかし、所定の風量及び静圧にて製造した空気調和装置が、製品納入先にて計測したところ風量または静圧が現地要因のため仕様どおりにならない場合があり、風量および静圧を現地にて調整する必要がある。そのためには、プーリーを交換する必要があるが、プーリーは重いため交換が困難であり、プーリーに対し正確にベルトをかけるのも容易ではない。また、運転している空気調和装置の風量または静圧を測定するには、別途測定機を用意する必要がある。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、風量および静圧を容易に確認・調整可能な空気調和装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の一態様である空気調和装置は、駆動力を発生する電動機と、前記電動機をインバータ制御するインバータ制御部と、前記駆動力により駆動され、空気を吸入し吸入した空気を吹出す送風機と、吸入された空気と熱交換を行う熱交換器と、前記電動機に流れる電流値および前記送風機の回転数を測定する測定部と、前記電動機の電流値および前記送風機の回転数と、前記送風機の吹出し口から吹出される風量および全静圧との関係を示す送風機特性を記憶する記憶部と、前記送風機特性に基づき、前記測定部により測定された前記電動機の電流値および前記送風機の回転数に対応する風量および全静圧を決定する決定部と、前記決定部により決定された風量および全静圧を表示する表示部とを備える。

本発明によれば、風量および静圧を容易に確認・調整可能な空気調和装置を提供することができる。

本実施形態に係る空気調和機の室内機の全体斜視図を示す。室内機の送風機の送風機特性曲線を示す。図２の送風機特性に関し、電流値および回転数と、風量および全静圧との対応関係を示すテーブルである。本実施形態に係る表示処理のフローチャートを示す。表示処理において、測定した回転数および電流値と、決定した風量および静圧とを操作部に表示した状態を示す。現地要因により風量が低下した場合に風量を設定風量に戻す処理を説明するための図である送風機の風量を設定風量に戻す処理のフローチャートを示す。本発明の実施例を適用したインバータ制御のフローチャート図の例である。

以下、本発明の第１の実施の形態における空気調和装置について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る空気調和機１の室内機２の全体斜視図を示している。本実施形態における空気調和装置１は、室内機２と、図示せぬ室外機とを備えている。空気調和機１は、設備用の空気調和装置であり、後述のように室内機２にダクト８が接続され、ダクト８を介して温風または冷風が室内に送風されるように構成されている。

図１に示すように、室内機２は、筐体としてのキャビネット３を有し、キャビネット３内に、熱交換器４と、電動機５と、送風機６と、図示せぬ冷凍サイクル部品とが配置されている。また、キャビネット４の前面には、電機品箱１０が取り付けられている。キャビネット３の背面には、フィルタ７が取り付けられる吸入口３ａが形成されている。送風機６の吹出し口６ａにはダクト８が接続されている。

電動機５は回転軸５Ａを有し、回転軸５Ａは送風機６の図示せぬファンに直接接続されている。また、電動機５には、回転軸５Ａの回転数を検出する回転センサ５Ｂが設けられている。

電気品箱１０は、操作部１１と、電流センサ１２と、回転計１３と、制御基板１４と、インバータ制御部１５と、表示部１６とを備える。操作部１１には、送風機６の吹出し口６ａから吹出される風量（単位時間当たりに移動させる空気量）、電動機５の回転数などの各種設定値を入力可能に構成されている。例えば、操作部１１はタッチパネル等により構成される。電流センサ１２は、電動機５の電流値を測定する。回転計１３は、回転センサ５Ｂによる検出結果に基づき送風機６の図示せぬファンの回転数を測定する。制御基板１４は、各種データの演算をし、かつ各種データを記憶する記憶部１４Ａ（例えばＲＯＭ）を有する。インバータ制御部１５は、電源１７から供給される電流を調整して、所定の電流値にして電動機５に送電する。表示部１６には、検出された風量および回転数などが表示される。なお、制御基板１４は、決定部、取得部、比較部、および調整部に相当する。また、電流センサ１２、回転センサ５Ｂ、および回転計１３は、測定部に相当する。

インバータ制御部１５からの送電により電動機５が駆動し、回転軸５Ａの回転が送風機６の図示せぬファンに伝達される。図示せぬファンが回転することにより、キャビネット３外の空気がフィルタ７および熱交換器４を通過して、キャビネット３内に吸込まれる。熱交換器４において、図示せぬ室外機から供給された冷媒と吸込まれた空気との間で熱交換が行われ、温風または冷風が吹出し口６ａからダクト８へ吹出され、室内に供給される。

図２は、図１に示した空気調和装置１（室内機２）における送風機特性曲線である。送風特性曲線は、電動機５の電流値および送風機６の回転数をそれぞれ変化させたときの、風量［ｍ^３／ｍｉｎ］と全静圧［Ｐａ］との関係を示しており、横軸に風量、縦軸に全静圧を示している。なお、図２における風量は、吹出し口６ａから吹出される風量を示している。送風機特性曲線に関するデータは、図３に示すテーブルのように、電動機５の電流値および送風機６の回転数と風量および全静圧とを対応付けて制御基板１４の記憶部１４Ａに記憶される。このように、記憶部１４Ａは、電動機５の電流値および送風機６の回転数と、風量および全静圧との関係を示す送風機特性を記憶する。

空気が室内機２内を通過し吹出し口６ａから吹出される間に受ける抵抗を機内静圧とし、風量と機内静圧との関係は曲線Ｌ１に示すようになる。機内静圧はあらかじめ工場などで測定され、制御基板１４の記憶部１４Ａに記憶される。また、空気調和装置１が設置される場所において、室内機２に取り付けられるダクト８を通過する際に空気が受ける抵抗を機外静圧とし、機内静圧に機外静圧を足した全静圧と風量との関係は、曲線Ｌ２に示すようになる。全静圧（機外静圧）は予め工場などで測定され、制御基板１４の記憶部１４Ａに記憶される。

次に、運転中の風量および全静圧を操作部１１に表示させる表示処理について説明する。当該処理は、制御基板１４において実行され、作業者が操作部１１を操作することにより開始される。図４は、表示処理のフローチャートを示す。

まず、制御基板１４は、電流センサ１２に電動機５の電流値を測定させ（Ｓ１）、回転計１３に送風機６（図示せぬファン）の回転数を測定させる（Ｓ２）。次に、制御基板１４は、測定した電流値および回転数に基づき、図３に示したテーブルから風量および全静圧を決定し（Ｓ３）、決定した風量および全静圧を表示部１６に表示させる（Ｓ４）。

例えば、測定した電流値が３５Ａ、回転数が１０００ｒｐｍであった場合、図３に基づき風量４８０ｍ^３／ｍｉｎ、全静圧６５０Ｐａが決定され、これらの値が図５に示すような形式で表示部１６に表示される。また、測定した電動機５の電流値および送風機６の回転数も表示される。なお、図３では、電流値３５Ａはないが電流値３０Ａと電流値４０Ａとの値に基づき補間を行うことにより、電流値３５Ａに対する風量および全静圧が決定される。

このように、本実施の形態では、制御基板１４は、測定した電流値および回転数に基づき、送風機特性から風量および全静圧を決定し、決定した風量および全静圧を表示部１６に表示させる。よって、作業者は、別途測定器を用意することなく、容易に送風機６の風量および全静圧を確認することができる。また、測定した電動機５の電流値および送風機６の回転数も表示されるので、それらを確認することができる。

次に、現地要因としてフィルタの目詰まりなどが起こった場合に減少した風量を適正な風量に戻す処理について説明する。

例えば、設定した風量が５４０ｍ^３／ｍｉｎであり、送風機６の回転数が９３０ｒｐｍであった場合に、フィルタの目詰まりにより、送風機６の回転数が一定のままであるので、風量が５２０ｍ^３／ｍｉｎに低下する。すなわち、図６において、ポイントＰ１の状態からポイントＰ２の状態に変化する。

低下した風量を設定した風量に戻すために、制御基板１４は、インバータ制御部１５により、電動機５の電流値を上昇させ、送風機６の回転数を変更させる。これにより、図６において、ポイントＰ２の状態からポイントＰ３に変化し、風量が設定した風量に戻る。ポイントＰ３における全静圧５２０Ｐａは、現地要因（フィルタ目詰まり）により増加した静圧３０Ｐａを含んだ全静圧となる。

図７は、現地要因により変化した風量を設定した風量に戻す処理のフローチャートを示している。当該処理は、制御基板１４において実行される。なお、図５の表示処理のステップと同じステップについては同一のステップ番号を付して説明を省略する。

制御基板１４は、作業者により入力され、設定された風量を取得する（Ｓ５）。例えば、図６で説明したように、設定した風量５４０ｍ^３／ｍｉｎが取得される。ステップＳ１〜Ｓ４の処理を実行後、測定風量（Ｓ３で決定された風量）と設定風量との比較が行われる（Ｓ６）。例えば、ステップＳ３において決定された測定風量が５２０ｍ^３／ｍｉｎであった場合、測定風量が設定風量よりも少ないと判断される。

次に、制御基板１４は、インバータ制御部１５に対し、電動機５の電流値を上昇させる指示を出し、送風機６の回転数を増加させる（Ｓ７）。例えば、インバータ制御部１５により、電動機５の電流値を１Ａ上昇させる。そして、ステップＳ１に戻り、同様の処理を繰り返し、測定風量を設定風量に近づける。

このような処理を実行することにより、現地要因により風量が変化しても、風量を設定風量に戻すことができる。よって、風量を一定に保つことができる。

一方、ステップＳ６において、制御基板１４は、測定風量が設定風量よりも多いと判断した場合、インバータ制御部１５に対し、電動機５の電流値を減少させる指示を出し、送風機６の回転数を減少させる（Ｓ８）。また、ステップＳ６において、制御基板１４は、測定風量と設定風量とが同等であると判断した場合（例えば、風量の差が±２ｍ^３／ｍｉｎ）である場合は、ステップＳ１に戻る。

なお、図７に示した処理は、空気調和機１を運転中、常に実行していても良いし、ステップＳ６において風量が同等と判断された場合に処理を終了し、所定運転時間後、再び実行するようにしても良い。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。

例えば、図７で示した処理に対し、さらに最大風量および最小風量の制限を設けても良い。この場合、記憶部１４Ａに送風機６の最大回転数および最小回転数を記憶しておき、図８に示すように、ステップＳ６の後に、現在の送風機６の回転数（測定した回転数）が、最大回転数であるのか（Ｓ９）、最少回転数であるのか（Ｓ１０）を判断しても良い。そして、最大回転数であった場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、または、最小回転数であった場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、「最大風量です」、または「最小風量です」を表示部１６に表示しても良い（Ｓ１１、Ｓ１２）。このように風量を制限することにより、空気調和装置１の運転サイクルを安定させることができる。

なお、図８の処理において、ステップＳ１１、Ｓ１２の後に、処理を終了しても良い。

また、図５において、静圧は全静圧を表示するようにしたが、全静圧に加え、機内静圧および機外静圧を表示するようにしても良い。これにより、機内静圧および機外静圧も確認することができる。

また、現地要因により全静圧が増加した場合に、増えた分の静圧を表示部１６に表示するようにしても良い。

また、上記の実施形態では、回転数および電流値を測定して、風量および全静圧を決定するようにしたが、これとは逆に風量および全静圧を入力して、これらの値に対応する回転数および電流値を決定しても良い。

１：空気調和機、４：熱交換器、５：電動機、５Ｂ：回転センサ、６：送風機、６ａ：吹出し口、１２：電流センサ、１３：回転計、１４：制御基板、１４Ａ：記憶部、１５：インバータ制御部、１６：表示部

Claims

駆動力を発生する電動機と、
前記電動機をインバータ制御するインバータ制御部と、
前記駆動力により駆動され、空気を吸入し吸入した空気を吹出す送風機と、
吸入された空気と熱交換を行う熱交換器と、
前記電動機に流れる電流値および前記送風機の回転数を測定する測定部と、
前記電動機の電流値および前記送風機の回転数と、前記送風機の吹出し口から吹出される風量および全静圧との関係を示す送風機特性を記憶する記憶部と、
前記送風機特性に基づき、前記測定部により測定された前記電動機の電流値および前記送風機の回転数に対応する風量および全静圧を決定する決定部と、
前記決定部により決定された風量および全静圧を表示する表示部と、を備える空気調和装置。
前記送風機に対し設定された風量を取得する取得部と、
前記設定された風量と、前記決定部により決定された風量とを比較する比較部と、
前記比較部による比較結果に基づき、前記決定部により決定された風量が前記設定された風量に近づくように、前記電動機の電流値を変更するように前記インバータ制御部に対し指示し、前記送風機の回転数を調整する調整部と、をさらに備える請求項１に記載の空気調和装置。
前記記憶部は、前記送風機の最大回転数および最小回転数を記憶し、
前記測定部により測定された前記送風機の回転数が、前記最大回転数または前記最少回転数であった場合、前記表示部に対し、前記測定部により測定された前記送風機の回転数が、前記最大回転数または前記最少回転数であることを表示する請求項１または請求項２に記載の空気調和装置。
前記表示部に、前記測定された前記電動機の電流値および前記送風機の回転数を表示する請求項１から請求項３のいずれかに記載の空気調和装置。
前記表示部に、機内静圧および機外静圧を表示する請求項１から請求項４のいずれかに記載の空気調和装置。