JP2016166698A - 空気調和装置室内機 - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗の異なる様々なダクトが接続された場合でも所要の風量に容易に調整でき、空調のエネルギ効率を向上させることができる空気調和装置室内機を提供する。【解決手段】空気調和装置室内機において、送風機３の出口３２側の静圧、送風機３の回転速度、および記憶部５４に記憶される静圧、風量、および回転速度の関係を示す関係情報としての送風機特性に基づいて、送風機３の風量が予め設定された設定風量となるようにモータ４の回転速度が制御される（ステップＳ６）。【選択図】図６

Description

本発明は、空気調和装置の室内機（空気調和装置室内機）に関し、特に、搬送される空気が流通するダクトと接続するダクト接続型の空気調和装置室内機に関する。

一般の工場、クリーンルーム、倉庫等において空調を行う場合、ダクト接続型の空気調和装置室内機が使われることが多い。この形態の空気調和装置室内機は、例えば、特許３０４５１４２号公報（特許文献１）に開示されている。

特許文献１に記載のダクト接続型の空気調和装置室内機を現地に設置する場合、現地で施工されるダクトの抵抗と顧客からの要求風量とを考慮して、送風機の必要な回転速度が別途計算等の手段によって求められる。そして、送風機の回転速度を変更するために使用される部材であるファン側プーリおよびモータ側プーリの径の組み合わせが選定され、両プーリの外周にベルトを掛けてモータの動力を伝達することで、送風機の回転速度が決まる。

特許３０４５１４２号公報

しかしながら、ダクトの施工形態としては様々な形態があり、現地におけるダクトの抵抗を前もって正確に見積もることは難しい。また、顧客によって要求風量はまちまちである。このように様々な要求風量とダクトの抵抗とが想定されることから、特許文献１に記載のダクト接続型の空気調和装置室内機を採用する場合、製品の部品としてのファン側プーリおよびモータ側プーリの組み合わせを多数用意する必要があった。

また、特許文献１に記載のダクト接続型の空気調和装置室内機を固定風量で使用するとしても、現地におけるダクトの抵抗の見積り誤差等から所要の風量が得られない場合があり、この場合には現地にてプーリを交換する必要がある。しかし、プーリは一般に金属鋳物で製造されているために重く、プーリの交換時における作業者の負担が大きい。また、両プーリの中心位置の調整や両プーリに掛け渡されるベルトのテンションの調整が不適切な場合にはベルトの寿命やベルトの伝達効率に悪影響を与えるため、プーリの交換作業は、熟練および時間を要する。

さらに、特許文献１に記載のダクト接続型の空気調和装置室内機は、省エネルギ性についても問題がある。すなわち、ダクト接続型の空気調和装置室内機では、ダクトでの吹出し空気の圧力損失を考慮して、比較的高静圧の状態での使用を考慮した送風機が採用される。このため、空気調和装置室内機から直接に空調空気が吹き出す一般のビル用対人空気調和装置室内機（例えば天井埋込カセット形４方向吹出しタイプ）等に比べて、送風機動力が大きい。加えて、両プーリの径の組み合わせによって風量を調整するシステムでは、両プーリの組み合わせを変更せずに風量を変更することができない。つまり、一旦両プーリの組み合わせを設定すると、運転中には風量を変えることができず、固定風量での運転となる。このため、空調負荷が低くなった場合には必要以上に風量が大きいまま運転されることとなり、空調のエネルギ効率が悪化する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、抵抗の異なる様々なダクトが接続された場合でも所要の風量に容易に調整でき、空調のエネルギ効率を向上させることができる空気調和装置室内機を提供することを課題とする。

前記した課題を解決するために、本発明に係る空気調和装置室内機は、送風機と、前記送風機を駆動するモータと、前記送風機が内部に設置され前記送風機によって搬送される空気が流通するダクトとの接続部を有する筺体と、前記送風機の出口側の圧力に対応する特性情報を検知する第１検知部と、前記送風機の回転速度を検知する第２検知部と、前記送風機の出口側の圧力、前記送風機の風量、および前記送風機の回転速度の関係を示す関係情報を記憶する記憶部と、第１検知部によって検知される前記特性情報、第２検知部によって検知される前記送風機の回転速度、および前記記憶部に記憶される前記関係情報に基づいて、前記送風機の風量が予め設定された設定風量となるように前記モータの回転速度を制御する送風制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、抵抗の異なる様々なダクトが接続された場合でも所要の風量に容易に調整でき、空調のエネルギ効率を向上させることができる空気調和装置室内機を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る空気調和装置室内機の正面図である。 図２（ａ）は、図１に示される空気調和装置室内機において筐体の一部が切り欠かれた状態の正面図、図２（ｂ）は、図１に示される空気調和装置室内機において筐体の一部が切り欠かれた状態の右側面図である。 室内機の制御系の概略構成を示すブロック図である。 静圧と風量との関係を回転速度ごとに示す送風機特性の一例を示す図である。 送風機のサージング領域と風量を求める方法とを説明するための図である。 室内機の送風機の駆動制御の手順を示すフローチャートである。 図７（ａ）は、比較例に係る空気調和装置室内機において筐体の一部が切り欠かれた状態の正面図、図７（ｂ）は、比較例に係る空気調和装置室内機において筐体の一部が切り欠かれた状態の右側面図である。 図８（ａ）は、図７（ａ）に示される送風機の駆動機構を拡大して示す左側面図、図８（ｂ）は、図７（ａ）に示される送風機の駆動機構を拡大して示す正面図である。 ダクトを介さない一般的な空気調和装置室内機の抵抗と送風機特性とを示す図である。 ダクト接続型の空気調和装置室内機の抵抗と送風機特性とを示す図である。 本発明の第２実施形態に係る室内機の制御系の概略構成を示すブロック図である。 静圧と風量との関係を回転速度およびモータの軸動力の各々ごとに示す送風機特性の一例を示す図である。 インバータ制御における出力電圧と周波数との関係を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る室内機の送風機の駆動制御の手順を示すフローチャートである。 図１５（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る空気調和装置室内機において筐体の一部が切り欠かれた状態の正面図、図１５（ｂ）は、本発明の第３実施形態に係る空気調和装置室内機において筐体の一部が切り欠かれた状態の右側面図である。 図１６（ａ）は、図１５（ａ）に示される送風機の駆動機構を拡大して示す正面図、図１６（ｂ）は、図１５（ａ）に示される送風機の駆動機構を拡大して示す右側面図である。 送風機の運転台数を切り替えた場合の送風機特性の変化を説明するための図である。 本発明の第３実施形態に係る室内機の送風機３の駆動制御の手順を示すフローチャートである。 図１９（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る空気調和装置室内機において筐体の一部が切り欠かれた状態の正面図、図１９（ｂ）は、本発明の第４実施形態に係る空気調和装置室内機において筐体の一部が切り欠かれた状態の右側面図である。 図２０は、本発明の第４実施形態に係る室内機の送風機の駆動制御の手順を示すフローチャートである。 変形例に係る空気調和装置室内機において筐体の一部が切り欠かれた状態の正面図、図１９（ｂ）は、変形例に係る空気調和装置室内機において筐体の一部が切り欠かれた状態の右側面図である。

次に、本発明の実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一符号を付した部分は同一または相当する部分を示している。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る空気調和装置室内機１００の正面図である。
本実施形態に係る空気調和装置室内機１００は、搬送される空気が流通するダクト８と接続するダクト接続型の空気調和装置室内機（以下、単に「室内機」ともいう）である。
本実施形態における空気調和装置は、室内機１００と室外機（図示せず）とが冷媒配管（図示せず）によって接続されて冷凍サイクルを構成し、空気調和を行う。

図１に示すように、室内機１００は、空気吸い込み口１０から吸い込んだ空気を、筐体１の内部に設置された熱交換器２（図２参照）によって冷却若しくは加熱し、熱交換後の空気を筐体１に接続されたダクト８を介して、空気調和対象の場所へ搬送する。この空気は、筐体１内部に設置された送風機３により搬送される。

図２（ａ）は、図１に示される空気調和装置室内機において筐体１の一部が切り欠かれた状態の正面図、図２（ｂ）は、図１に示される空気調和装置室内機において筐体１の一部が切り欠かれた状態の右側面図である。

図２に示すように、室内機１００は、送風機３と、送風機３を駆動するモータ４と、送風機３によって搬送される空気が流通するダクト８（図１参照）との接続部１６を有する筐体１とを備えている。また、筐体１の接続部１６には、送風機３の出口３２が位置されている。そして、筐体１の接続部１６にダクト８（図１参照）が接続され、ダクト８を介して温風または冷風が空気調和対象となる例えば室内に送風可能となっている。

筐体１の内部には、熱交換器２、送風機３、モータ４、制御装置１５等が設置されている。また、筐体１の正面には、ユーザによる操作の受付けや情報の表示を行う操作・表示装置９が設置されている。

送風機３は、モータ４によって回転させられるファンランナ３３と、ファンランナ３３の外側を覆うケーシング３４とを有している。ケーシング３４には、ファンランナ３３の回転によってケーシング３４内に吸い込まれる空気が通過する吸込み口３１と、ケーシング３４外へ吹き出される空気が通過する出口３２とが形成されている。送風機３のファンランナ３３は、本実施形態では、モータ４の出力軸に直結されることによって直接駆動される。これにより、モータ４から送風機３への動力伝達効率が向上する。

また、筐体１の正面には、空気吸込み口１０（図１も参照）が配置されている。空気吸込み口１０から吸い込まれた空気は、熱交換器２にて熱交換された後、送風機３の吸込み口３１へ吸い込まれ、送風機３の出口３２から吹き出す。

図２に示す送風機３は、軸方向の両側から空気を吸い込む両吸込みタイプのシロッコファンであるが、軸方向の片側から空気を吸い込む片吸込みタイプのシロッコファンであってもよい。あるいはシロッコファンに代えてターボファンが使用されてもよい。

送風機３の出口３２付近には、送風機３の出口３２側の圧力としての静圧を検出するための圧力センサ５８（図３参照）が取り付けられている。

図３は、室内機１００の制御系の概略構成を示すブロック図である。
図３に示すように、制御装置１５は、制御部５０と、記憶部５４とを備えている。制御部５０は、マイコン（マイクロプロセッサ）を有しており、送風機３や、膨張弁１２（図２参照）等の冷凍サイクル部品５７を制御する。

記憶部５４は、計測または演算によって得られた、送風機３の出口３２側の静圧、送風機３の風量、および送風機３の回転速度（単位時間当たりの回転数）すなわちファンランナ３３の回転速度等の情報を保持することができる。また、記憶部５４には、送風機３の出口３２側の静圧、送風機３の風量、および送風機３の回転速度の関係を示す関係情報が、予め求められて保存されている。

また、制御装置１５は、入出力回路５５を備えており、入出力回路５５を介して、操作・表示装置９、冷凍サイクル部品５７、および圧力センサ５８とそれぞれ接続されている。さらに、制御装置１５には、モータ４をインバータ制御するインバータ５６が設置されている。モータ４は交流電動機（例えば、ブラシレスＤＣモータ等を含む）であり、インバータ５６は、モータ４へ供給する交流電力の周波数を変換する。

制御装置１５は、インバータ５６を用いて、モータ４の回転速度、ひいては送風機３の（ファンランナ３３の）回転速度を自在に制御できる構成となっている。ここで、インバータ５６によるモータ駆動用の交流電力の周波数（以下、「モータ駆動周波数」ともいう）をＦ［Ｈｚ］、モータ４の極数をＺとすると、モータ４の回転速度Ｎは、Ｎ［ｍｉｎ^−１］＝（６０×Ｆ）／（Ｚ／２）で求められる。ここで、モータ４の極数Ｚは、予め記憶部５４に保存される。したがって、回転速度計を付加して設置せずとも、送風機３の回転速度の情報を得ることができる。

制御装置１５の制御部５０は、圧力センサ５８からの信号によって送風機３の出口３２側の静圧を検知する第１検知部５１と、インバータ５６によるモータ駆動周波数を用いて送風機３の回転速度を検知する第２検知部５２とを有している。

また、制御部５０は、送風機３の動作を制御する送風制御部５３を有している。送風制御部５３は、第１検知部５１によって検知される送風機３の出口３２側の静圧、第２検知部５２によって検知される送風機３の回転速度、および記憶部５４に記憶される前記した関係情報に基づいて、送風機３の風量を演算し、演算によって得られる風量が予め設定された設定風量となるようにモータ４の回転速度を制御する。ここで、風量の演算とは、現在の風量を求めるために送風制御部５３が実行する処理の全般をいう。

前記した関係情報は、本実施形態では、送風機３の出口３２側の静圧（以下、単に「静圧」ともいう）と送風機３の風量（以下、単に「風量」ともいう）との関係を送風機３の回転速度（以下、単に「回転速度」ともいう）ごとに示す送風機特性として与えられる。

ここで、前記送風機特性を用いて、送風機３の現在の風量を演算する方法を説明する。
まず、前記した関係情報として、静圧と風量との関係を回転速度ごとに示す送風機特性が、予め試験を実施することによって求められる。

図４は、静圧と風量との関係を回転速度ごとに示す送風機特性の一例を示す図である。
図４に示すように、送風機３の回転速度を一定とした場合、送風機３の風量が増加すると、概ね送風機３の出口３２側の静圧が減少する傾向を示す。また、ある回転速度のときの送風機特性（の線図）がわかれば、送風機相似則を用いることで、異なる回転速度のときの送風機特性も換算できる。例えば、回転速度７００ｒｐｍのときの送風機特性がわかれば、回転速度１０００ｒｐｍのときの送風機特性は、７００ｒｐｍのときの送風機特性（の線図）に対して、風量を回転速度比すなわち（１０００／７００）＝１．４３倍、静圧を回転速度比の２乗すなわち（１０００／７００）^２＝２．０４倍にすることによって、換算して求めることができる。

このように、ある回転速度のときの送風機特性を試験で求めれば、それと異なる回転速度のときの送風機特性もわかる。これにより、静圧、風量、回転数の３者の関係式を作ることができ、これら３者のうち２つの値を定めると、残り一つの値が求まる。具体的には、制御装置１５の記憶部５４に、この関係式が記憶されるか、若しくはこの関係式を予め計算して得たデータテーブルが記憶される。かかる関係式やデータテーブルは、前記した関係情報に相当する。送風機３の制御の際には、インバータ５６によるモータ駆動周波数を用いて送風機３の回転速度が求められるとともに、送風機３の出口３２側の静圧が測定される。そして、これら２つの情報を用いて、静圧、風量および回転速度の関係を示す関係情報としての前記した送風機特性を参照することによって、現在の風量がわかる。

図５は、送風機３のサージング領域と風量を求める方法とを説明するための図である。
図５に示すように、静圧と風量との関係を回転速度ごとに示す送風機特性には、風量の増加とともに静圧が減少した後に増加に転じる領域Ａと、風量の増加とともに単調な静圧の減少となる領域（以下、「安定領域」ともいう）Ｂとがある。したがって、静圧と回転速度との特定の組み合わせにおいては、一つの静圧に対して２つ若しくは３つの風量Ｑ１〜Ｑ３の解を持つ場合がある。ここで、領域Ａは、サージングと呼ばれる現象が生じる領域であり、静圧の時間変動が大きく不安定な領域（以下、「サージング領域」ともいう）である。このサージング領域Ａでは、送風機３にかかる応力が大きくなり、また静圧変動のため送風機３で生じる音も異常で大きな音となる。よって、サージング領域Ａは、送風機３として運転を避けるべき領域である。したがって、サージング領域Ａにおける風量Ｑ１や風量Ｑ２と、安定領域Ｂにおける風量Ｑ３とを判別する必要がある。ここで、サージング領域Ａに存在する風量Ｑ１，Ｑ２の状態においては、静圧の時間平均値は同じものの、静圧の時間変動に注目すると静圧の変動成分が大きくなっている。このため、静圧の変動成分を圧力センサ５８によって検出し、静圧の所定時間当たりの変動量が記憶部５４に保存されている予め設定された閾値よりも大きいか否かによって、送風機特性を用いて求めた風量の解が、サージング領域Ａに存在するか、あるいは安定領域Ｂに存在するかを判別できる。

次に、室内機１００の送風機３の駆動制御について説明する。
図６は、室内機１００の送風機３の駆動制御の手順を示すフローチャートである。

図６に示すように、空気調和装置の運転が開始されると、制御装置１５の制御部５０は、設定風量の取得を行う（ステップＳ１）。この設定風量は、制御装置１５に接続された操作・表示装置９から入力可能である。

続いて、制御部５０の第１検知部５１は、圧力センサ５８からの信号によって送風機３の出口３２側の静圧を検知する（ステップＳ２）。また、制御部５０の第２検知部５２は、インバータ５６によるモータ駆動周波数を用いて送風機３の回転速度を検知する（ステップＳ３）。ステップＳ２とステップＳ３とは、実行順序が逆であってもよい。

そして、制御部５０の送風制御部５３は、検知された静圧および回転速度を、記憶部５４に記憶されている静圧、風量および回転速度の関係を示す関係情報としての送風機特性に照らし合わせることによって、送風機３の風量を演算する（ステップＳ４）。

ステップＳ５では、制御部５０の送風制御部５３は、送風機３がサージング領域Ａ（図５参照）にあるか否かを判定する。具体的には、ステップＳ４において求められた風量の解が一つとならない場合においては、前記したように静圧の変動成分を検出し、これが予め設定された閾値よりも大きいときには、送風制御部５３は、送風機３がサージング領域Ａにあると判定する。これにより、サージングに伴う振動や騒音の発生を防止する措置を取ることが可能となる。

ステップＳ５において送風機３がサージング領域Ａ（図５参照）にないと判定された場合（ステップＳ５でＮｏ）、処理がステップＳ６に進む。一方、ステップＳ５において送風機３がサージング領域Ａ（図５参照）にあると判定された場合（ステップＳ５でＹｅｓ）、処理がステップＳ１１に進む。

ステップＳ６では、制御部５０の送風制御部５３は、演算によって得られる安定領域Ｂでの風量が予め設定された設定風量となるようにモータ４の回転速度を制御する。すなわち、空気調和装置の運転開始後、送風制御部５３は、徐々に送風機３の回転速度を上昇させながら、操作・表示装置９を通して入力された設定風量に対する現在の風量のずれを知り、このずれを解消すべく、フィードバック制御にて設定風量となるように送風機３の回転速度を制御する。

このような風量の演算および送風制御の方法は、ダクト接続型の空気調和装置室内機に一般的に用いられるシロッコファンだけでなく、ターボファンを用いる場合でも同様である。

ステップＳ１１では、制御部５０の送風制御部５３は、送風機３がサージング領域Ａにあることを示す情報を操作・表示装置９に表示して警告する。このとき、警告に代えて、あるいは警告に加えて、空気調和装置の運転が停止されるように構成されてもよい。これにより、サージングに伴う振動や騒音の発生を防止できる。

なお、ステップＳ１における設定風量は、単一の値に限定されるものではない。例えば、基準設定風量と下限設定風量とが操作・表示装置９から入力されてもよい。この場合、空調負荷が所定値よりも大きい場合には、設定風量を基準設定風量とし、空調負荷が所定値以下の場合には、入力された下限設定風量を満たす範囲で空調負荷に応じて設定風量を下げることが可能とされる。

図７（ａ）は、比較例に係る空気調和装置室内機において筐体１の一部が切り欠かれた状態の正面図、図７（ｂ）は、比較例に係る空気調和装置室内機において筐体１の一部が切り欠かれた状態の右側面図である。図８（ａ）は、図７（ａ）に示される送風機３の駆動機構を拡大して示す左側面図、図８（ｂ）は、図７（ａ）に示される送風機３の駆動機構を拡大して示す正面図である。比較例に係る空気調和装置室内機の機械的構成は、送風機３の駆動機構が本実施形態と相違しているが、他の構成は同様であるため説明を省略する。

図７に示す比較例では、送風機３はモータ４にて駆動されるが、モータ側プーリ６とファン側プーリ５とを用いて両プーリにベルト７を掛けることによって、モータ４の動力が送風機３に伝達される。図８に示すように、モータ側プーリ６とファン側プーリ５の両プーリの直径比を変えることで、送風機３の回転速度が所要の回転速度となるように設定される。ここで、所要の風量となる回転速度を求める必要があるが、ダクト接続型の空気調和装置室内機の場合、ダクト８（図１参照）の部分の抵抗を見積り、見積ったダクト８の抵抗に基づいて回転速度が算出される。しかし、ダクト８の抵抗の見積り値と実際の値とに相違があった場合、要求風量と実際の風量とに差異を生ずることとなる。

ダクト接続型の空気調和装置室内機において、要求風量と実際の風量との差異を生じさせる理由を説明するために、ダクト８を介さず直接空気が室内機から吹き出す場合における室内機の抵抗特性を説明する。
図９は、ダクト８を介さない一般的な空気調和装置室内機の抵抗と送風機特性とを示す図である。一般的な室内機の場合、室内機の抵抗（機内抵抗）Ｒは、熱交換器２と筐体１内部の抵抗からなっており、かかる抵抗特性は室内機のみで決まる。このため、回転速度を６００ｒｐｍとすれば風量Ｑ_ａ１、回転速度を８００ｒｐｍとすれば風量Ｑ_ｂ１というように、送風機特性と機内抵抗Ｒとが釣り合う点にて容易に求められる。

一方、図１０に示すように、ダクト接続型の空気調和装置室内機の場合には、機内抵抗Ｒの他にダクト８の抵抗があり、これら二つの抵抗を合成した合成抵抗Ｒ１と送風機特性の釣り合う点にて風量が定まる。しかしながら、ダクト８の部分の抵抗は、ダクト８の施工時に概算されているものの、実際には見積り値と差異がある場合があり、見積り値に対してバラツキが大きい。図１０に示す風量Ｑ_ａ２，Ｑ_ｂ２は、合成抵抗Ｒ１のバラツキの分だけ値にバラツキを持つ。このため、ダクト接続型の空気調和装置室内機は、その設置後に風量が所要の値とならずに、再調整となる場合がある。

このような場合、比較例に係る空気調和装置室内機では、現地でプーリを交換する必要がある。しかし、前記したように、プーリは一般に重いため、交換時の作業者の負担が大きい。また、両プーリの中心位置の調整やベルトのテンションの調整が不適切な場合にはベルトの寿命や伝達効率に悪影響を与えるため、交換作業は熟練および時間を要する。さらに、一旦両プーリの組み合わせを設定すると、運転中には風量を変えることができないため、空調負荷が低くなった場合には必要以上に風量が大きいまま運転されることとなり、空調のエネルギ効率が悪化する。

これに対し、本実施形態では、送風機３の出口３２側の静圧、送風機３の回転速度、および記憶部５４に記憶される静圧、風量、および回転速度の関係を示す関係情報としての送風機特性に基づいて、送風機３の風量が演算される。そして、演算によって得られる風量が予め設定された設定風量となるようにモータ４の回転速度が制御される。
すなわち、送風機３の出口３２側の静圧と、送風機３の回転速度と、静圧、風量および回転速度の関係を示す関係情報とに基づいて予め設定された所定の風量となるようにモータ４の回転速度が制御される。

したがって本実施形態によれば、送風機３の回転速度の増減をフィードバック制御することで、送風機３の風量を予め設定された設定風量となるように自動的に調整できる。
すなわち、抵抗の異なる様々なダクト８が接続された場合でも所要の風量に容易に調整でき、空調のエネルギ効率を向上させることができる空気調和装置室内機１００を提供できる。

〔第２実施形態〕
次に、図１１〜図１４を参照して、第２実施形態について、第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点の説明を適宜省略する。
図１１は、本発明の第２実施形態に係る室内機１００の制御系の概略構成を示すブロック図である。

第１実施形態は、送風機３の出口３２付近に圧力センサ５８を備えている。そして、第１実施形態は、圧力センサ５８を用いて検知した送風機３の出口３２側の静圧と、送風機３の回転速度と、静圧と風量との関係を回転速度ごとに示す送風機特性とに基づいて、送風機３の現在の風量を演算し、設定風量となるような制御を行う。しかしながら、送風機３の出口３２付近に圧力センサ５８を設けると、圧力センサ分のコストが上昇する。そこで、第２実施形態は、送風機特性を用いつつも、送風機３の出口３２側の圧力に対応する特性情報を他の手段によって求め、同等の効果を得るように構成されている。

本実施形態に係る室内機１００の全体構成は、図１〜図２にて示した構成と概ね同じである。図１１に示すように、本実施形態に係る室内機１００は、送風機３の出口３２付近に圧力センサ５８を持たない点で、第１実施形態と相違している。また、後記するように、制御部５０の第１検知部５１ａが、インバータ５６の１次側（入力側）若しくは２次側（出力側）の電圧・電流からモータ４へ供給する電力（以下、「モータ電力」ともいう）を求め、送風機３を駆動するモータ４の軸動力（送風機軸動力）を算出する点で、第１実施形態と相違している。つまり、第１検知部５１ａは、第１実施形態で用いられる圧力に対応する特性情報として、モータ４の軸動力を検知する。

本実施形態において、インバータ５６は、その入力部、若しくは出力部の電圧・電流を検出し得る構成とされており、検出した電圧・電流から、インバータ５６の入力側若しくは出力側の電力を算出し得る構成とされている。

ここで、本実施形態における送風機３の現在の風量を演算する方法を説明する。
まず、送風機３の静圧、送風機３の風量、モータ４の軸動力、および送風機３の回転速度の関係を示す関係情報が、予め試験を実施することによって求められる。

図１２は、静圧と風量との関係を回転速度およびモータ４の軸動力の各々ごとに示す送風機特性の一例を示す図である。
図１２においてモータ４の軸動力は破線で示す線である。このモータ４の軸動力の線図から、同一の回転速度では、風量の増加とともにモータ４の軸動力が増加し、また、同一の風量でも、回転速度の増加とともに、静圧と軸動力とが増加することがわかる。したがって、この図１２の情報をデータテーブル、若しくは、それぞれのパラメータの関係式として、制御装置１５の記憶部５４に記憶させておけば、モータ４の軸動力と送風機３の回転速度の情報から、現在の風量と静圧がわかる。かかる関係式やデータテーブルは、前記した関係情報に相当する。

モータ４の軸動力は、モータ電力にモータ効率を乗ずることによって算出することができる。ここで、モータ電力として、インバータ５６の出力側の電力を用いてもよいし、インバータ効率を加味したうえで、インバータ５６の入力側の電力を用いてもよい。

図１３は、インバータ制御における出力電圧と周波数との関係を示す図である。
インバータ５６の出力側の電力からモータ電力を算出する場合、電流値だけを用いて算出することも考えられる。しかし、図１３に示すように、インバータ５６は、図１３に示すＦ１領域の低回転側では（電圧／周波数）を一定にてモータ４を制御し、図１３に示すＦ２領域の高回転側では、電圧一定とし周波数を可変させる。このため、回転速度の低いすなわち周波数が低い領域では、モータ負荷に応じて、電力は変化するが、電圧も変化させているため、結果として電流がほとんど変わらない領域がある。よって、電流値に基づいてモータ４の軸動力を推定算出した場合、風量の低い領域で不正確な結果となる。したがって、電力を検知してモータ４の軸動力を求める必要がある。

次に、本発明の第２実施形態に係る室内機１００の送風機３の駆動制御について説明する。図１４は、本発明の第２実施形態に係る室内機１００の送風機３の駆動制御の手順を示すフローチャートである。

図１４に示すように、第２実施形態は、ステップＳ２ａ，４ａ，５ａ，６ａの内容が、図６に示す第１実施形態と相違している。図１４におけるステップＳ１、Ｓ３，Ｓ１１は、図８におけるステップと同様である。

ステップＳ２ａでは、制御部５０の第１検知部５１ａはモータ４の軸動力を検知する。
ステップＳ４ａでは、制御部５０の送風制御部５３ａは、検知されたモータ４の軸動力および回転速度を、記憶部５４に記憶されている静圧、風量、モータ４の軸動力、および回転速度の関係を示す関係情報としての送風機特性に照らし合わせることによって、送風機３の風量を演算する。
ステップＳ５ａでは、制御部５０の送風制御部５３ａは、ステップＳ４ａにおける演算によって得られる風量と前記した関係情報としての送風機特性を比較することによって、送風機３がサージング領域Ａ（図５参照）にあるか否かを判定する。
ステップＳ６ａでは、制御部５０の送風制御部５３ａは、演算によって得られる風量が予め設定された設定風量となるようにモータ４の回転速度を制御する（ステップＳ５）。

このような第２実施形態によれば、前記した第１実施形態と同様の作用効果を奏することに加えて、以下のような作用効果を奏する。
すなわち、送風機３の出口３２付近に圧力センサを備えなくても、送風機３を所定の運転、すなわち設定風量とすることができる。

また、第１実施形態では、回転速度と静圧の情報を与えて送風機特性の線図を参照する際に、一つの静圧に対して２つ若しくは３つの風量の解を持つ場合がある（図５参照）。このため、風量の解がサージング領域Ａにあるか安定領域Ｂにあるかを判別するために、静圧の所定時間当たりの変動量が用いられる。これに対して、第２実施形態は、モータ４の軸動力を算出して用いる。すなわち、第２実施形態は、検知されたモータ４の軸動力および回転速度を、記憶部５４に記憶されている静圧、風量、モータ４の軸動力、および回転速度の関係を示す関係情報としての送風機特性（図１２参照）に照らし合わせることによって、送風機３の風量を演算するため、風量が一意的に求まる。このため、第２実施形態は、第１実施形態よりも風量の同定が容易である。

また、風量が一意的に求まるので、現在の風量と回転速度を、前記した関係情報としての送風機特性と比較することで、現在の風量が送風機３のサージング領域Ａ（図５参照）に該当するか否かも判断できる。

〔第３実施形態〕
次に、図１５〜図１８を参照して、第３実施形態について、第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点の説明を適宜省略する。
図１５（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る空気調和装置室内機１００において筐体１の一部が切り欠かれた状態の正面図、図１５（ｂ）は、本発明の第３実施形態に係る空気調和装置室内機１００において筐体１の一部が切り欠かれた状態の右側面図である。図１６（ａ）は、図１５（ａ）に示される送風機３の駆動機構を拡大して示す正面図、図１６（ｂ）は、図１５（ａ）に示される送風機３の駆動機構を拡大して示す右側面図である。

第３実施形態は、前記した第１実施形態において送風機３がサージング領域Ａ（図５参照）にあると判定された場合のサージング抑制技術について提示する。前記した第１実施形態においては、送風機３がサージング領域Ａ（図５参照）にあるか否かが判別できる。しかし、送風機３がサージング領域にあると判別して空気調和装置の運転の運転を止めてしまうと、空気調和装置の運転範囲が狭くなるおそれがある。第３実施形態の技術は、これを回避するために、第１実施形態と合わせて用いる技術である。ただし、第３実施形態の技術は、第２実施形態と合わせて用いることも可能である。

図１５に示すように、第３実施形態に係る室内機１００は、複数（例えば図１５では２つ）の送風機３と、複数の送風機３をそれぞれ駆動する複数（例えば図１５では２つ）のモータ４とを備えている。複数のモータ４の各々は、個別に運転可能な独立したモータである。

複数の送風機３のそれぞれにモータ４が割り当てられているため、通常の誘導電動機では、モータの軸方向の長さが大きく、室内機１００の筐体１の幅方向寸法を大きくせざるを得ない。しかし、本実施形態では、モータ４として、円盤状に配置された回転子と固定子とが軸方向に対向した構造を有するアキシャルギャップモータが使用されている。これにより、モータの軸方向の寸法を小さくしつつ、所要の出力のモータが得られる。したがって、送風機３ごとに個別のモータ４を配置しても、室内機１００の筐体１の幅方向寸法を大きくすることなく、各モータ４を個別に制御できる利点を享受することができる。

また、図１６に示すように、送風機３がサージング領域Ａにあると判定された場合に複数の送風機３のうちの少なくとも送風制御部５３による停止対象となる送風機３の出口３２に、該出口３２を開閉可能な出口開閉機構としてのダンパ機構１１が設けられている。

ここで、本実施形態におけるサージング領域の回避方法について説明する。
本実施形態では、送風制御部５３は、送風機３がサージング領域Ａにあると判別された場合、２台の送風機３のうちの一つを停止させ、停止させた送風機３の出口３２に設置されたダンパ機構１１を作動させて、停止させた送風機３の出口３２を閉鎖する。

図１７は、送風機３の運転台数を切り替えた場合の送風機特性の変化を説明するための図である。
図１７に示すように、送風機３の運転台数が２台から１台に変わると、送風機特性は、同じ回転速度においては、静圧が同じ状態で見ると、風量が例えばＱ２からＱ１へと半分になる特性となる。このように、送風機３の２台運転時のサージング領域Ａ２よりも送風機３の１台運転時のサージング領域Ａ１が小さくなるため、送風機３の運転台数を２台から１台に切り替えることによって、サージング領域から脱することができる。この後、設定風量になるように、運転継続している残りの送風機３の回転速度をフィードバック制御すれば、低風量側においてもサージングを発生させることがなく、空気調和装置の運転範囲を広げることができる。

また、片側の送風機３を停止させた際に、運転継続をしている残りの送風機３の回転速度をフィードフォワード制御にて適当な回転速度増加を行うと、送風機３の運転台数の切り替え時の吹き出し風量変化が穏やかになる。

次に、本発明の第３実施形態に係る室内機１００の送風機３の駆動制御について説明する。図１８は、本発明の第３実施形態に係る室内機１００の送風機３の駆動制御の手順を示すフローチャートである。

図１８に示すように、ステップＳ５でＹｅｓの場合に、第３実施形態はステップＳ７を実行する点で、ステップＳ１１（図６参照）を実行する第１実施形態と相違している。図１８におけるステップＳ７以外のステップは、図６におけるステップと同様である。

第３実施形態では、制御部５０の送風制御部５３は、送風機３がサージング領域にあると判定した場合（ステップＳ５でＹｅｓ）、複数の送風機３（本実施形態では２つ）の少なくとも一つ（本実施形態では一つ）を停止させる制御を行う（ステップＳ７）。これにより、送風機特性におけるサージング領域が小さくなり、サージング領域から脱することが可能となる。また、送風制御部５３は、停止させた送風機３の出口３２をダンパ機構１１によって閉鎖する制御を行う。これにより、送風効率の低下を防止することができる。

この後、処理がステップＳ１に戻り、制御部５０の送風制御部５３は、予め設定された設定風量となるように、運転継続している残りの送風機３の回転速度、つまりモータ４の回転速度を制御する。

そして、空調負荷が増加する際は、再び風量を大きくする必要があるが、この際、送風機３の運転台数を１台から２台に切り替える閾値を適切に設定する必要がある。これに関しては、制御装置１５の記憶部５４に記憶された静圧と風量との関係を示す送風機特性に、モータ４の軸動力（送風機軸動力）の情報を付加するとよい。そして、同一の静圧および風量の条件下で、送風機３を１台使用する場合の送風機軸動力と２台使用する場合の送風機軸動力とを比較する。そして、送風機３を２台使用する場合にサージングが発生しない領域であることを確認した上で、送風機３の１台使用時よりも送風機軸動力が低い状態にて送風機３の２台使用に切り替えるようにすればよい。

このような第３実施形態によれば、前記した第１実施形態または第２実施形態と同様の作用効果を奏することに加えて、以下のような作用効果を奏する。
すなわち、複数の送風機３の少なくとも一つを停止させることによって、送風機特性におけるサージング領域が小さくなり、サージング領域から脱することが可能となる。このため、低風量側においてもサージングを発生させることがなく、空気調和装置の運転範囲の拡大が可能となる。これにより、空調負荷の低下時には、その空調負荷に見合う程度まで風量を下げることが可能となる。

なお、第３実施形態では、送風機３が２台設置される場合について説明したが、３台以上の複数台数が設置される場合においても、同様の考え方にて、サージング領域での運転を回避することが可能である。

〔第４実施形態〕
次に、図１９〜図２０を参照して、第４実施形態について、第３実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点の説明を適宜省略する。
図１９（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る空気調和装置室内機１００において筐体１の一部が切り欠かれた状態の正面図、図１９（ｂ）は、本発明の第４実施形態に係る空気調和装置室内機１００において筐体１の一部が切り欠かれた状態の右側面図である。

第４実施形態は、第３実施形態とは異なる他のサージング抑制技術について提示する。第４実施形態の技術は、第３実施形態と同様に、第１実施形態と合わせて用いる技術である。ただし、第４実施形態の技術は、第２実施形態と合わせて用いることも可能である。

サージング領域は、前記したように、送風機特性の低風量側において圧力変動等が起きる不安定領域である。第３実施形態の技術は、送風機３の運転台数を調整して送風機特性の不安定領域を小さくすることによって、運転時のサージングを抑制し、低風量側の運転範囲を拡大できる。

しかしながら、送風機３を１台のみ備える室内機１００の場合には、第３実施形態のように、送風機３の運転台数の調整をすることはできない。第４実施形態の技術は、送風機３を１台のみ備える室内機１００であっても、第３実施形態と同様の効果を得ることができるように構成されている。

図１９に示すように、第４実施形態に係る室内機１００は、空気を吸い込む複数の吸込み口３１ａ，３１ｂを有する両吸い込みタイプの送風機３を備えている。送風機３の複数の吸込み口３１ａ，３１ｂのうち少なくても片側には、吸込み口を開閉可能な吸込み口開閉機構としての吸込みダンパ１３が設けられている。

また、送風機３のファンランナ３３の軸方向中央部には、モータ４の回転軸と嵌合するボスを取り付けるディスク３３ａが形成されている。したがって、片側の吸込みダンパ１３を閉じることによって、ランナ幅の短い送風機に近い特性となる。このため、送風機特性の線図（図５、図１７参照）において、サージング領域が左側に移動し、低風量側の運転範囲が拡大する。

次に、本発明の第４実施形態に係る室内機１００の送風機３の駆動制御について説明する。図２０は、本発明の第４実施形態に係る室内機１００の送風機３の駆動制御の手順を示すフローチャートである。

図２０に示すように、ステップＳ５でＹｅｓの場合に、第４実施形態はステップＳ７ａを実行する点で、ステップＳ７（図１８参照）を実行する第３実施形態と相違している。図２０におけるステップＳ７ａ以外のステップは、図１８におけるステップと同様である。

第４実施形態では、制御部５０の送風制御部５３は、送風機３がサージング領域にあると判定した場合（ステップＳ５でＹｅｓ）、複数の吸込み口３１ａ，３１ｂの少なくとも一つを閉鎖する制御を行う（ステップＳ７ａ）。ここでは、吸込み口３１ｂが、吸込みダンパ１３によって閉じられる。

このような第４実施形態によれば、片側の吸込み口３１ｂを閉じることによって、送風機特性の線図（図５、図１７参照）においてサージング領域が左側に移動し、送風機特性におけるサージング領域が小さくなる。したがって、第４実施形態によっても、前記した第３実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

なお、送風機３の種類によっては、ケーシング３４の形状の影響で、片側の吸込み口を閉じた場合と両方の吸込み口から空気を吸い込む場合とでの送風機特性の変化を、吸込み口３１ａ，３１ｂのどちらか一方を閉じた場合の送風機特性を用いて推定できない場合がある。この場合には、それぞれの送風機特性を事前に測定して、制御装置１５の記憶部５４に記憶させて適宜判定に使用するとよい。

以上、本発明について実施形態に基づいて説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

例えば、前記した実施形態では、空気調和装置室内機は、冷房および暖房の両方に使用できるものであるが、これに限定されるものではなく、例えば冷房専用であってもよい。この場合、図２１に示すように、制御装置１５ａは、熱交換器２に対して筐体１内の空気流れの下流側に配置されているとよい。このようにすれば、制御装置１５ａを冷却することができ、動作の安定化をより図ることができる。

１ 筐体
２ 熱交換器
３ 送風機
４ モータ
８ ダクト
９ 操作・表示装置
１１ ダンパ機構
１２ 膨張弁
１３ 吸込みダンパ
１５，１５ａ 制御装置
１６ 接続部
３１，３１ａ，３１ｂ 吸込み口
３２ 出口
３３ ファンランナ
３４ ケーシング
５０ 制御部
５１，５１ａ 第１検知部
５２ 第２検知部
５３，５３ａ 送風制御部
５４ 記憶部
５５ 入出力回路
５６ インバータ
５７ 冷凍サイクル部品
５８ 圧力センサ
１００ 空気調和装置室内機

Claims (13)

1. 送風機と、
   前記送風機を駆動するモータと、
   前記送風機が内部に設置され前記送風機によって搬送される空気が流通するダクトとの接続部を有する筐体と、
   前記送風機の出口側の圧力に対応する特性情報を検知する第１検知部と、
   前記送風機の回転速度を検知する第２検知部と、
   前記送風機の出口側の圧力、前記送風機の風量、および前記送風機の回転速度の関係を示す関係情報を記憶する記憶部と、
   第１検知部によって検知される前記特性情報、第２検知部によって検知される前記送風機の回転速度、および前記記憶部に記憶される前記関係情報に基づいて、前記送風機の風量が予め設定された設定風量となるように前記モータの回転速度を制御する送風制御部と、
   を備えることを特徴とする空気調和装置室内機。
2. 前記送風機の出口側に設けられる圧力センサを備え、
   前記第１検知部は、前記圧力センサからの信号によって前記送風機の出口側の圧力を前記特性情報として検知し、
   前記送風制御部は、前記第１検知部によって検知される前記送風機の出口側の圧力、前記第２検知部によって検知される前記送風機の回転速度、および前記記憶部に記憶される前記関係情報に基づいて、前記モータの回転速度を制御することを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置室内機。
3. 前記送風制御部は、前記第１検知部によって検知される圧力の所定時間当たりの変動量が所定以上の場合、前記送風機がサージング領域にあると判定することを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置室内機。
4. 前記第１検知部は、前記モータの軸動力を前記特性情報として検知し、
   前記関係情報は、前記送風機の出口側の圧力、前記送風機の風量、前記モータの軸動力、および前記送風機の回転速度の関係を示すものであり、
   前記送風制御部は、前記第１検知部によって検知される前記モータの軸動力、前記第２検知部によって検知される前記送風機の回転速度、および前記記憶部に記憶される前記関係情報に基づいて、前記モータの回転速度を制御することを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置室内機。
5. 前記送風制御部は、前記第１検知部によって検知される前記モータの軸動力、前記第２検知部によって検知される前記送風機の回転速度、および前記記憶部に記憶される前記関係情報に基づいて、前記送風機がサージング領域にあるか否かを判定することを特徴とする請求項４に記載の空気調和装置室内機。
6. 前記モータは交流電動機であり、
   前記モータへ供給する交流電力の周波数を変換するインバータを備え、
   前記第２検知部は、前記インバータから前記モータへ供給する交流電力の周波数を用いて前記送風機の回転速度を算出して検知することを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置室内機。
7. 前記送風制御部は、前記送風機がサージング領域にあると判定した場合、判定結果を表示装置に表示させる制御、および前記送風機を停止させる制御の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項３または請求項５に記載の空気調和装置室内機。
8. 複数の前記送風機と、複数の前記送風機をそれぞれ駆動する複数の前記モータと、を備えており、
   前記送風制御部は、前記送風機がサージング領域にあると判定した場合、複数の前記送風機の少なくとも一つを停止させる制御を行うことを特徴とする請求項３または請求項５に記載の空気調和装置室内機。
9. 前記モータは、アキシャルギャップモータであることを特徴とする請求項８に記載の空気調和装置室内機。
10. 前記送風機がサージング領域にあると判定された場合に複数の前記送風機のうちの少なくとも前記送風制御部による停止対象となる前記送風機の出口に、該出口を開閉可能な出口開閉機構が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の空気調和装置室内機。
11. 前記送風機は、空気を吸い込む複数の吸込み口を有し、
    前記送風制御部は、前記送風機がサージング領域にあると判定した場合、複数の前記吸込み口の少なくとも一つを閉鎖する制御を行うことを特徴とする請求項３または請求項５に記載の空気調和装置室内機。
12. 前記空気調和装置室内機は、冷房専用であり、
    前記筐体の内部に設置される熱交換器を備え、
    前記送風制御部を含む制御装置は、前記熱交換器に対して前記筐体内の空気流れの下流側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置室内機。
13. 前記送風機は、前記モータによって回転させられるファンランナを有し、
    前記ファンランナは、前記モータの出力軸に直結されていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置室内機。

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