JP2016188731A

JP2016188731A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2016188731A
Application number: JP2015069174A
Authority: JP
Inventors: 隆滋森; Takashige Mori; 中井　明紀; Akinori Nakai; 明紀中井
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2015-03-30
Publication date: 2016-11-04

Abstract

【課題】ファンモータを保護するために、ファンモータが温度検知センサを有している必要があり、製造コストが増大する。【解決手段】本発明の空気調和機は、圧縮機と室外熱交換器とを含む冷媒流路と、室外熱交換器と対向するファンを駆動するファンモータと、ファンモータを制御する制御手段とを備え、制御手段は、外気温度が所定温度以上である状態において、室外熱交換器の温度に基づいて、ファンモータの回転数を垂下させる垂下制御を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば室外熱交換器と対向するファンを備えた空気調和機に関する。

空気調和機の室外熱交換器に送風するファンを駆動するファンモータには、自己保護機能を有するファンモータがある。このファンモータは温度検知センサを有しており、ファンモータの温度（ファンモータドライブ内部のパワーモジュール素子の温度）がモニタリングされ、その温度が予め定められた閾値を超えた場合にファンモータが異常であると判定されて自己保護機能が働き、ファンモータの回転数が垂下されることでファンモータを保護する。

特開２００１−２４８８８４

空気調和機の室外機が外気温度の高い状態で使用された場合において、室外熱交換器が部分的に閉塞されると、ファンモータの負荷が大きくなることにより、ファンモータの温度が異常に上昇することがある。このとき、ファンモータが温度検知センサを有している空気調和機では、モータ温度に基づいたモータ回転数の垂下制御を行うことによって、ファンモータを保護することができる。しかし、モータ温度に基づいたモータ回転数の垂下制御を行うためには、ファンモータが温度検知センサを有している必要があり、製造コストが増大する問題がある。また、ファンモータが温度検知センサを有してない空気調和機では、モータ回転数の垂下制御を行うことができないことから、ファンモータを適正に保護することができない問題がある。

そこで、本発明の目的は、ファンモータが温度検知センサを有してない場合であっても、ファンモータを適正に保護することができる空気調和機を提供することにある。

第１の発明に係る空気調和機は、圧縮機と室外熱交換器とを含む冷媒流路と、前記室外熱交換器と対向するファンを駆動するファンモータと、前記ファンモータを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、外気温度が所定温度以上である状態において、前記室外熱交換器の温度または前記冷媒流路内の冷媒圧力に基づいて、前記ファンモータの回転数を垂下させる垂下制御を行うことを特徴とする。

この空気調和機では、室外熱交換器の温度または冷媒流路内の冷媒圧力に基づいて、ファンモータの回転数を垂下させる垂下制御が行われる。したがって、ファンモータが温度検知センサを有している必要がないことから製造コストを低減できると共に、ファンモータを適正に保護できる。

第２の発明に係る空気調和機は、第１の発明において、前記制御手段は、外気温度に応じて異なる垂下制御の閾値を有することを特徴とする。

この空気調和機では、外気温度に応じて垂下制御の閾値を変化させることにより、外気温度にかかわらず、ファンモータを適正に保護できる。

第３の発明に係る空気調和機は、第１の発明において、前記制御手段は、前記圧縮機の周波数に応じて異なる垂下制御の閾値を有することを特徴とする。

この空気調和機では、圧縮機の周波数に応じて垂下制御の閾値を変化させることにより、運転状態にかかわらず、ファンモータを適正に保護できる。

第４の発明に係る空気調和機は、第１の発明において、前記制御手段は、外気温度と前記圧縮機の周波数に応じて異なる垂下制御の閾値を有することを特徴とする。

この空気調和機では、外気温度と圧縮機の周波数に応じて垂下制御の閾値を変化させることにより、外気温度や運転状態にかかわらず、ファンモータを適正に保護できる。

第５の発明に係る空気調和機は、第１−第４のいずれかの発明において、前記ファンモータは、温度検知センサを有しないことを特徴とする。

この空気調和機では、ファンモータが温度検知センサを有しないことにより、製造コストを低減できる。

第１の発明では、室外熱交換器の温度または冷媒流路内の冷媒圧力に基づいて、ファンモータの回転数を垂下させる垂下制御を行うことによって、ファンモータが温度検知センサを有している必要がないことから製造コストを低減できると共に、ファンモータを適正に保護できる。

第２の発明では、外気温度に応じて垂下制御の閾値を変化させることにより、外気温度にかかわらず、ファンモータを適正に保護できる。
第３の発明では、圧縮機の周波数に応じて垂下制御の閾値を変化させることにより、運転状態にかかわらず、ファンモータを適正に保護できる。

第４の発明では、外気温度と圧縮機の周波数に応じて垂下制御の閾値を変化させることにより、外気温度や運転状態にかかわらず、ファンモータを適正に保護できる。
第５の発明では、ファンモータが温度検知センサを有しないことにより、製造コストを低減できる。

本発明の実施形態に係る空気調和機の冷媒回路を示す回路図である。図１に示す室外機の室外制御部のブロック図である。外気温度、圧縮機周波数、室外熱交温度の関係を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係る空気調和機について説明する。

［空気調和機の構成］
図１に示すように、本実施形態の空気調和機１は、室内に設置される室内機２と、室外に設置される室外機３とを有する。この空気調和機１は、圧縮機１０と、四方弁１１と、室外熱交換器１２と、膨張弁（減圧機構）１３と、室内熱交換器１４とを接続した冷媒回路を有する。冷媒回路において、圧縮機１０の吐出口に四方弁１１を介して室外熱交換器１２が接続され、その室外熱交換器１２に膨張弁１３が接続される。そして、膨張弁１３に室内熱交換器１４の一端が接続され、その室内熱交換器１４の他端に四方弁１１を介して圧縮機１０の吸込口が接続される。室内機２には、室内熱交換器１４に対向するように配置された室内ファン（クロスフローファン）１５が配置され、室外機３には、室外熱交換器１２に対向するように配置された室外ファン（プロペラファン）１６が配置される。

空気調和機１は、冷房運転、暖房運転、除湿運転、加湿運転などの運転が可能であって、室内機２に配置された図示しない室内制御部によって、いずれかの運転を選択して運転開始操作を行ったり、運転切換操作や運転停止操作を行ったりすることができる。

冷房運転および除湿運転では、図示実線矢印で示すように、圧縮機１０から吐出される冷媒が四方弁１１から室外熱交換器１２、膨張弁１３、室内熱交換器１４へと順に流れ、室内熱交換器１４を経た冷媒が四方弁１１を通って圧縮機１０に戻る冷房サイクルまたは除湿サイクルが形成される。すなわち、室外熱交換器１２が凝縮器、室内熱交換器１４が蒸発器として機能する。

一方、暖房運転では、四方弁１１が切り換わることにより、図示破線矢印で示すように、圧縮機１０から吐出される冷媒が四方弁１１から室内熱交換器１４、膨張弁１３、室外熱交換器１２へと順に流れ、室外熱交換器１２を経た冷媒が四方弁１１を通って圧縮機１０に戻る暖房サイクルが形成される。すなわち、室内熱交換器１４が凝縮器、室外熱交換器１２が蒸発器として機能する。

室外機３は、図１に示すように、外気温度を検出する外気温度センサ２１と、室外熱交換器の温度を検出する室外熱交温度センサ２２とを有する。

室外制御部３０には、室外機３（空気調和機１）に係る各種動作の制御プログラムやデータなどが格納されたＲＯＭ、室外機３（空気調和機１）の各部の動作を制御する信号を生成するために各種演算を実行するＣＰＵ、各種設定やＣＰＵでの演算結果などのデータを一時保管するＲＡＭなどの部材が含まれている。室外制御部３０は、外気温度が高温であることを検知する高温検知部３１と、室外熱交温度の異常を検知する異常検知部３２と、ファンモータ垂下制御部３３と、圧縮機垂下制御部３４とを有している。室外制御部３０は、圧縮機１０、室外ファン１６を駆動するファンモータ１６ａ、外気温度センサ２１、室外熱交温度センサ２２と電気的に接続されており、圧縮機１０、室外ファン１６などを駆動制御する。

高温検知部３１は、外気温度センサ２１で検出される外気温度が第１閾値（例：４６℃）を超えたときに、外気温度が高温であると判定する。本発明において、外気温度が第１閾値を超えたときに、室外熱交換器１２が部分的に閉塞した場合、ファンモータ１６ａの負荷が大きくなることにより、ファンモータ１６ａの温度が異常に上昇する可能性があることから、室外熱交温度に基づいたファンモータ１６ａの回転数の垂下制御を行う。

異常検知部３２は、高温検知部３１で外気温度が高温であると判定された場合において、室外熱交温度センサ２２で検出される室外熱交温度が第２閾値を超えたときに、室外熱交換器１２が部分的に閉塞した異常状態であると判定する。本実施形態では、室外熱交換器１２の３０％が部分的に閉塞されたときに、ファンモータ１６ａの温度が異常に上昇する可能性があるとして、室外熱交温度が異常状態であると判定する。異常検知部３３において、室外熱交換器１２の３０％が部分的に閉塞されたとして、室外熱交温度が異常状態であると判定される室外熱交温度の第２閾値は、外気温度と圧縮機周波数によって異なる。したがって、異常検知部３２は、種々の外気温度、種々の圧縮機周波数において、室外熱交換器１２の３０％が部分的に閉塞されたときの室外熱交温度の第２閾値を記憶している。室外熱交温度の第２閾値については、図３に基づいて後述する。

ファンモータ垂下制御部３３は、異常検知部３２で室外熱交温度の異常状態と判定されたときに、ファンモータ１６ａの回転数の垂下制御を行う。

圧縮機垂下制御部３４は、室外熱交温度センサで検出される室外熱交温度が第３閾値を超えたときに、冷媒回路内の圧力が異常に高くなっているとして、圧縮機周波数の垂下制御を行う。

図３は、圧縮機周波数と室外熱交温度（凝縮温度）との関係を示しており、横軸が圧縮機周波数であり、縦軸が室外熱交温度である。図３では、外気温度が４６℃と５２℃のそれぞれにおいて、室外熱交換器１２が通常状態（閉塞してない状態）と、室外熱交換器１２が３０％閉塞した状態と、室外熱交換器１２が６０％閉塞した状態における、圧縮機周波数と室外熱交温度との関係が図示されている。外気温度が４６℃と５２℃のそれぞれにおいて、グラフａが、室外熱交換器１２が通常状態（閉塞してない状態）であり、グラフｂが、室外熱交換器１２が３０％閉塞した状態であり、グラフｃが、室外熱交換器１２が６０％閉塞した状態における、圧縮機周波数と室外熱交温度との関係である。

例えば、外気温度が４６℃の場合について説明すると、圧縮機周波数が８０Hzの場合、室外熱交換器１２が通常状態であるときの室外熱交温度は約５７℃であるのに対し、室外熱交換器１２の３０％が閉塞した状態であるときの室外熱交温度は約６０℃であり、室外熱交換器１２の６０％が閉塞した状態であるときの室外熱交温度は約６１℃であることを示している。

したがって、本実施形態では、室外熱交換器１２の３０％が部分的に閉塞されたときに、ファンモータ１６ａの温度が異常に上昇する可能性があるとして、ファンモータ回転数の垂下制御を行う。即ち、外気温度が４６℃であり且つ圧縮機周波数が８０Hzの場合、室外熱交温度が約６０℃まで上昇したときに、ファンモータ回転数の垂下制御を行う。

また、外気温度が５２℃の場合について説明すると、圧縮機周波数が４０Hzの場合、室外熱交換器１２が通常状態であるときの室外熱交温度は約５８℃であるのに対し、室外熱交換器１２の３０％が閉塞した状態であるときの室外熱交温度は約６０℃であり、室外熱交換器１２の６０％が閉塞した状態であるときの室外熱交温度は約６１℃であることを示している。

したがって、本実施形態では、室外熱交換器１２の３０％が部分的に閉塞されたときに、ファンモータ１６ａの温度が異常に上昇する可能性があるとして、ファンモータ回転数の垂下制御を行う。即ち、外気温度が５２℃であり且つ圧縮機周波数が４０Hzの場合、室外熱交温度が約６０℃まで上昇したときに、ファンモータ回転数の垂下制御を行う。

また、本実施形態では、室外熱交換器１２の３０％が部分的に閉塞されることにより、ファンモータ回転数の垂下制御が行われる室外熱交温度の第２閾値は、冷媒回路内の圧力が異常に高くなっているとして、圧縮機周波数の垂下制御が行われる室外熱交温度の第３閾値より低い温度である。図３では、冷媒回路内の圧力が異常に高くなっているとして、圧縮機周波数の垂下制御が行われる室外熱交温度の第３閾値は、約６０．５℃である場合が図示されており、第３閾値は、圧縮機周波数のかかわらず、一定である。したがって、本実施形態では、室外熱交温度に基づいて圧縮機周波数の垂下制御が行われる前に、室外熱交温度に基づいてファンモータ回転数の垂下制御が行われる。

ファンモータ回転数の垂下制御が行われるか否かの室外熱交温度の第２閾値は、外気温度が一定の状態において、圧縮機周波数によって変化する。例えば、外気温度が４６℃の場合について説明すると、圧縮機周波数が８０Hzの場合、室外熱交温度は約６０℃のときに室外熱交換器１２の３０％が閉塞した状態であり、圧縮機周波数が４０Hzの場合、室外熱交温度は約５４℃のときに室外熱交換器１２の３０％が閉塞した状態である。したがって、外気温度が４６℃であり且つ圧縮機周波数が８０Hzのときの室外熱交温度の第２閾値は約６０℃であって、外気温度が４６℃であり且つ圧縮機周波数が４０Hzのときの室外熱交温度の第２閾値は約５４℃である。

ファンモータ回転数の垂下制御が行われるか否かの室外熱交温度の第２閾値は、圧縮機周波数が一定の状態において、外気温度によって変化する。例えば、圧縮機周波数が４０Hzの場合について説明すると、外気温度が４６℃の場合、室外熱交温度は約５４℃のときに室外熱交換器の３０％が閉塞した状態であり、外気温度が５２℃の場合、室外熱交温度は約６０℃のときに室外熱交換器の３０％が閉塞した状態である。したがって、圧縮機周波数が４０Hzであり且つ外気温度が４６℃のときの室外熱交温度の第２閾値は約５４℃であって、圧縮機周波数が４０Hzであり且つ外気温度が５２℃のときの室外熱交温度の第２閾値は約６０℃である。

［本実施形態の空気調和機の特徴］
本実施形態の空気調和機１では、室外熱交換器１２の温度に基づいて、ファンモータ１６ａの回転数を垂下させる垂下制御が行われる。したがって、ファンモータ１６ａが温度検知センサを有している必要がないことから製造コストを低減できると共に、ファンモータ１６ａを適正に保護できる。

本実施形態の空気調和機１では、外気温度に応じて垂下制御の第２閾値を変化させることにより、外気温度にかかわらず、ファンモータ１６ａを適正に保護できる。

本実施形態の空気調和機１では、圧縮機周波数に応じて垂下制御の第２閾値を変化させることにより、運転状態にかかわらず、ファンモータ１６ａを適正に保護できる。

本実施形態の空気調和機１では、ファンモータ１６ａが温度検知センサを有しないことにより、製造コストを低減できる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成は、上記実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

上述の実施形態では、室外熱交換器の３０％が部分的に閉塞されたときにファンモータの回転数を垂下させる垂下制御が行われる場合について説明したが、室外熱交換器のどの程度の部分が閉塞されたときにファンモータの回転数を垂下させる垂下制御を行うかは変更してよい。

上述の実施形態では、室外熱交換器の温度に基づいて、ファンモータの回転数を垂下させる垂下制御が行われる場合について説明したが、冷媒流路内の冷媒圧力（圧縮機の吐出圧力等）に基づいて、ファンモータの回転数を垂下させる垂下制御が行われてよい。冷媒流路内の冷媒圧力（圧縮機の吐出圧力等）に基づく垂下制御が行われる場合、図３の縦軸が冷媒圧力（吐出圧力）となるが、冷媒圧力（吐出圧力）と圧縮機周波数との関係は、室外熱交温度と圧縮機運転周波数との関係と同様に、圧縮機周波数が大きくなるにつれて冷媒圧力（吐出圧力）が比例して大きくなる。

本発明を利用すれば、ファンモータを適正に保護できる。

１空気調和機
１０圧縮機
１２室外熱交換器
１６ファン
１６ａファンモータ
３０室外制御部（制御手段）

Claims

圧縮機と室外熱交換器とを含む冷媒流路と、
前記室外熱交換器と対向するファンを駆動するファンモータと、
前記ファンモータを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、外気温度が所定温度以上である状態において、
前記室外熱交換器の温度または前記冷媒流路内の冷媒圧力に基づいて、前記ファンモータの回転数を垂下させる垂下制御を行うことを特徴とする空気調和機。
前記制御手段は、外気温度に応じて異なる垂下制御の閾値を有することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
前記制御手段は、前記圧縮機の周波数に応じて異なる垂下制御の閾値を有することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
前記制御手段は、外気温度と前記圧縮機の周波数に応じて異なる垂下制御の閾値を有することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
前記ファンモータは、温度検知センサを有しないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和機。