JP2931653B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、凝縮器用ファンの風量制御機能を備えた
冷凍サイクル装置に関する。

（従来の技術） 家庭用の空気調和機における冷房運転時の室外ユニッ
トの運転温度域は、外気温度で一般的に22℃から38℃程
度の狭い範囲である。

一方、夜間等での室外ユニットの低騒音化を目的とし
て、凝縮器用ファン（室外ファン）の回転数制御を採用
したものがある。これは、凝縮器（室外熱交換器）の温
度に応じて凝縮器用ファンの回転数を連続的に制御する
ものである。つまり、冷房の場合、外気温度が低ければ
十分な放熱作用が得られることを考慮し、凝縮器用ファ
ンの回転数を少なくして騒音の低減を図るようにしてい
る。

この回転数制御には、いわゆる通電制御が採用され、
その通電制御としてはたとえば特開昭62−225194号公報
に示されるような交流電源電圧の波数制御が採用され
る。これは、負荷に対し、どれだけの波数の交流電源電
圧を通すかを所定の周期ごとに制御するものである。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記の回転数制御に当たっては、家庭用の
空気調和機のように室外ユニットの運転温度域が狭い場
合はよいが、業務用のたとえばプレハブ貯蔵庫用クーラ
のように室外ユニットの運転温度域が−20℃ないし40℃
程度の広い範囲に及ぶものでは、次の不具合が生じる。

すなわち、零℃ないしそれ以下のかなり低い温度域で
室外ユニットを運転すると、回転数制御の実行に伴って
凝縮圧力の確保が難しくなり、冷凍能力の低下を招いて
しまう。

この発明は上記の事情を考慮したもので、室外ユニッ
トの運転温度域がかなり低い値にまで及ぶ場合でも、冷
凍能力の低下を招くことなく室外ユニットの低騒音化を
図ることができる冷凍サイクル装置を提供することにあ
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、圧縮機，凝縮器，減圧器，蒸発器を順次
接続した冷凍サイクルと、前記凝縮器に室外空気を送る
凝縮器用ファンと、前記凝縮器の温度を検知する温度セ
ンサと、前記凝縮器用ファンの駆動モータへの通電率を
所定の周期ごとに前記温度センサの検知温度に応じて制
御し且つ同通電率の運転可能最小値を外気温度のほぼ零
℃ないしそれ以下に対応せしめる手段とを備える。

（作用） 凝縮器の温度に基づき、凝縮器用ファンの駆動モータ
への通電率を所定の周期ごとに制御する。この制御に際
し、外気温度のほぼ零℃ないしそれ以下に通電率の運転
可能最小値を対応せしめる。

（実施例） 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説
明する。

第１図において、１は冷却庫の外に設ける室外ユニッ
ト（コンデンシングユニットとも称す）、20は冷却庫内
に設ける庫内ユニットである。この両ユニット間に、次
の冷凍サイクルを構成する。

まず、室外ユニット２は圧縮機２を備えている。この
圧縮機２の吐出口に四方弁４を介して凝縮器５を接続
し、その凝縮器５にチェック弁6,ドライヤ7,およびレシ
ーバタンク８を介してパックドバルブ９を接続する。

上記レシーバタンク８にストレーナ10を介して除霜サ
イクル用のキャピラリチューブ11の一端を接続し、この
キャピラリチューブ11の他端を上記凝縮器５およびチェ
ック弁６の接続ラインに接続する。

上記パックドバルブ９に対応してパックドバルブ12が
あり、そのパックドバルブ12に上記四方弁4,ストレーナ
13,およびアキュムレータ14を介して上記圧縮機２の吸
込口を接続する。

凝縮器５およびチェック弁６の接続ラインに熱交換器
温度センサ15を取り付ける。

凝縮器５の近傍に凝縮器用ファン16を配設する。この
凝縮器用ファン16は、凝縮器５に室外空気を送るもので
ある。

そして、上記パックドバルブ9,12に庫内ユニット20を
接続する。

庫内ユニット20では、パックドバルブ９に膨張弁21を
介して冷却器22を接続し、その冷却器22にストレーナ23
を介してパックドバルブ12を接続する。

上記膨張弁21は感温筒21aを有しており、その感温筒2
1aを冷却器22とストレーナ23の接続ラインに取り付け
る。

膨張弁21に対し、除霜サイクル用のチェック弁24を並
列に接続する。

冷却器22の近傍に冷却器用ファン25を配設する。この
冷却器用ファン25は、冷却庫内の空気を循環させるもの
である。

すなわち、圧縮機２の吐出冷媒は四方弁４を通って圧
縮器５に入り、そこで冷媒は外気に熱を放出して液化す
る。凝縮器５を経た冷媒は膨張弁21を通って冷却器22に
入り、そこで冷媒が庫内空気から熱を奪って気化する。
冷却器22を経た冷媒は四方弁４およびアキュムレータ14
を通り、圧縮機２に吸い込まれる。

制御回路を第２図に示す。

30は商用交流電源で、その電源30のR,T端子に制御部3
1を接続する。この制御部31は、マイクロコンピュータ
およびその周辺回路からなり、当該冷凍サイクル装置の
全般にわたる制御を行なうものである。

この制御部31に、四方弁４、冷却器用ファン25の駆動
モータ（以下、ファンモータと称す）25M、電磁接触器3
2、庫内温度センサ33、リモートコントロール式の運転
操作部（以下、リモコンと略称する）34を接続する。

上記庫内温度センサ33は、冷却庫内の温度を検知する
ものである。

電源30のR,T端子に、接触器接点32aを介して圧縮機モ
ータ2Mを接続する。

電源30のR,T端子に電源トランス40を介してファンコ
ントロール回路50を接続する。さらに、電源30のR,T端
子に接触器接点32bを介してファンコントロール回路50
を接続し、そのファンコントロール回路50の出力端に凝
縮器用ファン16の駆動モータ（以下、ファンモータと称
す）16Mを接続する。また、ファンコントロール回路50
に上記熱交換器温度センサ15を接続する。

ファンコントロール回路50は、詳細を第３図に示すよ
うに、突入電流防止回路51、通電制御回路52、定電圧電
源回路53、零点検出回路54、タイマ発信機55、およびス
イッチング信号発生回路56からなる。また、このファン
コントロール回路50の各部の信号波形を第４図に示す。

すなわち、接触器接点32bを介して入力される交流電
源電圧（波形ａ）を突入電流防止回路51を介して通電制
御回路52に取り込むようにしている。

この通電制御回路52は、トライアックを有しており、
そのトライアックをスイッチング信号発生回路56からの
スイッチング信号（波形ｆ）に応じてオン，オフし、フ
ァンモータ16Mへの通電を制御するものである。具体的
には、スイッチング信号が“H"レベルのときにトライア
ックをオンして交流電源電圧（波形ｇ）を出力し、スイ
ッチング信号が“L"レベルのときにトライアックをオフ
して交流電源電圧（波形ｇ）の出力を遮断する。

定電圧電源回路53は、電源トランス40で変圧された交
流電源電圧を一定レベルの電圧に変換し、それを各部の
動作電圧として出力するものである。

零点検出回路54は、電源トランス40からの交流電源電
圧の零クロス点を検出し、その検出タイミングに同期し
て“L"レベルとなる信号（波形ｂ）を出力するものであ
る。

タイマ発信機55は、零点検出回路54の出力信号に基づ
き、零クロス点の検出から所定の周期、たとえば交流電
源電圧が50Hzならば0.16秒周期（波形が８個分）にわた
り、交流電源電圧が60Hzならば0.2秒周期（波数が12個
分）にわたり、高レベル“H"となる信号（波形ｃ）を出
力するとともに、零クロス点の検出から次の零クロス点
の検出までにわたって連続的にレベル変化する三角波状
信号（波形ｄ）を出力するものである。

スイッチング信号発生回路56は、タイマ発信機55の三
角波状信号（波形ｄ）のレベルと熱交換器温度センサ15
の出力信号（波形ｅ）のレベル（検知温度に対応）とを
比較し、その比較結果に応じて“H"レベルと“L"レベル
に変化するスイッチング信号（波形ｆ）を出力するもの
である。

つぎに、上記の構成において作用を説明する。

リモコン34で所望の庫内温度を設定するとともに、運
転開始操作を行なう。すると、制御部31が電磁接触器32
を付勢する。

電磁接触器32が付勢されると、その接点32a,32bがオ
ンし、圧縮機モータ2Mが起動するとともに、ファンコン
トロール回路50への通電路が形成されてファンモータ16
Mが起動する。なお、制御部31はファンモータ25Mも起動
する。

こうして、圧縮機２が運転オンすることにより、冷凍
サイクルにおいて実線矢印の方向に冷媒が流れる。ま
た、凝縮器用ファン16の運転オンにより、凝縮器５に室
外空気が送られる。さらに、冷却器用ファン25の運転オ
ンにより、冷却器22を通して庫内空気が循環する。つま
り、冷却運転が開始される。

この場合、膨張弁21が自身を通る冷媒の温度と感温筒
21aの感知温度との差が一定となるよう開度変化し、冷
却器22での冷媒過熱度が一定に維持される。

また、定期的に四方弁４が切換わって冷媒が破線矢印
の方向に流れ、冷却器22の除霜運転が実行される。

ところで、ファンコントロール回路50は、熱交換器温
度センサ15の検知温度つまり凝縮器５の温度に基づき、
ファンモータ16Mへの通電率を制御する。

この通電率の制御は、どれだけの波数の交流電源電圧
を通すかを所定の周期ごとに制御するもので、交流電源
電圧が50Hzならば0.16秒周期（波数が８個分）ごとに波
数を設定し、交流電源電圧が60Hzならば0.2秒周期（波
数が12個分）ごとに波数を設定する。

そして、波数の設定は、熱交換器温度センサ15の検知
温度つまり凝縮器５の温度が高いほど多く、凝縮器５の
温度が低いほど少なくする。なお、0.16秒周期または0.
2秒周期の決定は、タイマ発信機55に依存している。

凝縮器５の温度が低いのは外気温度が低いからであ
り、その場合は凝縮器用ファン16の風量が少なくても十
分な凝縮作用が得られることを考慮し、かつ低騒音化を
目的とし、通電率を小さくしてファンモータ16Mの回転
数を少なくする。

すなわち、外気温度とファンモータ16Mの回転数およ
び凝縮圧力との関係を第５図に示しており、外気温度が
30℃以上の状況では通電率を波数“8"（つまり全波）に
設定して回転数100％を得、外気温度が下がるに従って
通電率を徐々に減らすようにしている。そして、外気温
度がほぼ零℃でないし−20℃となる状況において、通電
率を運転可能最小値つまりファンモータ16Mが停止する
ことのない最小の値（波数“1"）に設定し、ファンモー
タ16Mの回転数20％を維持するようにしている。

このように、室外ユニット１の運転温度域が低い値で
もファンモータ16Mの運転を続けることにより、室外ユ
ニット１の低騒音化を図りながら、十分な凝縮圧力を確
保することができる。よって、冷凍能力の低下を招くこ
とがない。

ここで、参考として他の通電率制御を第６図に示す。

まず、Ａの通電率制御は、外気温度が30℃以上でファ
ンモータの回転数100％を得、12℃でファンモータの回
転数零％を得るようにしている。制御周期は、波数“4"
（50Hzで0.08秒周期、60Hzで0.1秒周期）としている。

この場合、低騒音化が図れることは勿論、凝縮圧力の
確保も容易である。

ただし、外気温度が12℃以下の状況で運転を行なおう
とすると、ファンモータをオン，オフ運転する必要があ
り、つまりファンモータが回転数100％と零％を繰り返
すことになり、“バサバサ”という周期音が発生し、不
快である。

一方、Ｂの通電率制御は、外気温度が30℃以上でファ
ンモータの回転数100％を得、外気温度が−20℃でファ
ンモータの回転数20％程度を得るようにしている。制御
周期は本実施例と同様に波数“8"を選んでおり、外気温
度が30℃以上で通電率を波数“8"（つまり全波）に設定
し、−20℃では通電率を波数“1"に設定し、緩やかな回
転数変化を行なう。

この場合、−20℃でもファンモータの運転が続くの
で、ファンモータのオン，オフ運転による不快音を解消
できるという利点がある。しかしながら、凝縮圧力の確
保が難しくなり、冷凍能力の低下を招くという欠点があ
る。

なお、上記実施例では、通電率の制御周期を波数“8"
としたが、必ずしも“8"である必要はなく、運転温度域
や回転数変化の大きさに応じて適宜に設定可能である。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明によれば、圧縮機，凝縮
器，減圧器，蒸発器を順次接続した冷凍サイクルと、前
記凝縮器に室外空気を送る凝縮器用ファンと、前記凝縮
器の温度を検知する温度センサと、前記凝縮器用ファン
の駆動モータへの通電率を所定の周期ごとに前記温度セ
ンサの検知温度に応じて制御し且つ同通電率の運転可能
最小値を外気温度のほぼ零℃ないしそれ以下に対応せし
める手段とを備えたので、室外ユニットの運転温度域が
かなり低い値にまで及ぶ場合でも、冷凍能力の低下を招
くことなく室外ユニットの低騒音化を図ることができる
冷凍サイクル装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の冷凍サイクルの構成を示
す図、第２図は同実施例の制御回路の構成を示す図、第
３図は同実施例のファンコントロール回路の詳細な構成
を示す図、第４図は第３図の各部の信号波形を示す図、
第５図は同実施例における外気温度とファンモータ回転
数および凝縮圧力との関係を示す図、第６図は同実施例
に対する参考例としての外気温度とファンモータ回転数
および凝縮圧力との関係を示す図である。 １……室外ユニット、５……凝縮器、15……熱交換器温
度センサ、16……凝縮器用ファン、20……庫内ユニッ
ト、22……冷却器、31……制御部、50……ファンコント
ロール。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機，凝縮器，減圧器，蒸発器を順次接
   続した冷凍サイクルと、前記凝縮器に室外空気を送る凝
   縮器用ファンと、前記凝縮器の温度を検知する温度セン
   サと、前記凝縮器用ファンの駆動モータへの通電率を所
   定の周期ごとに前記温度センサの検知温度に応じて制御
   し且つ同通電率の運転可能最小値を外気温度のほぼ零℃
   ないしそれ以下に対応せしめる手段とを具備したことを
   特徴とする冷凍サイクル装置。