JP3346692B2 - 空気調和機の室外機 - Google Patents

空気調和機の室外機

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/029Control issues
    • F25B2313/0294Control issues related to the outdoor fan, e.g. controlling speed

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  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、セパレート型空
気調和機の室外機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】セパレート型空気調和機は室内機と室外
機で構成され、冷房運転時には室外機は凝縮器として作
用する。冷房運転時で、特に外気温度が低い場合凝縮温
度が低下すると冷媒の循環量が下り冷媒不足運転となっ
て空気調和機の運転が不安定になるという問題がある。
そこで凝縮温度が低下した場合には、ファンモータの回
転数を下げて風量を低下させて凝縮温度を一定以上の温
度に保つファンモータ制御が行われている。従って室外
機のファンモータの回転数は、広範囲で多段階に分割し
たステップを設定するように制御している。そして、冷
凍能力の異なる一連のシリーズにおけるファンは冷凍能
力に対応して風量は異なり、その風量を得るためのファ
ンモータの出力及び個数は冷凍能力、即ち形名ごとに異
なるのが一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の空気調和機は、
冷凍能力の異なる一連のシリーズでは、各冷凍能力の異
なる室外機に必要とされるファンモータ出力仕様が異な
るため、各室外機に対して夫々のファンモータの設計を
行う必要があり、開発の負荷を増大させているだけでな
く、一連のシリーズにおいて数種類のファンモータを使
用するためサービス及び製造面での対応負荷の増大、価
格面でも低減効果の圧縮を招くという問題点があった。
【0004】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、冷凍能力の異なる一連のシ
リーズにおいて同一出力仕様のファンモータを使用する
ことにより開発負荷、コスト、サービス、及び製造面の
対応負荷の低減を行うことを目的としたものである。こ
こで述べる同一出力仕様のファンモータとは同一巻線仕
様のファンモータと同意である。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の空気調和機の
室外機は、熱交換器と、送風機と、この送風機を駆動す
る室外機ファンモータと、を有する空気調和機の室外機
において、室外機ファンモータの回転数を下限から上限
まで多段階に分割したステップを設定し、熱交換器の状
態に応じて最適な回転数のステップに相当する交流電圧
を室外機ファンモータに出力すると共に、室外機ファン
モータの回転数ステップの最高ステップと最低ステップ
を多段階に設定した室外機ファンモータの回転数ステッ
プから任意に選択できる設定手段を有する制御手段を備
え、この制御手段の設定手段により室外機ファンモータ
の回転数ステップの最低ステップを冷房運転の低外気温
時に熱交換器の凝縮温度の低下を防止するように熱交換
器の凝縮温度に応じて選択し、一連の室外機のシリーズ
において、数少ない種類の出力仕様の室外機ファンモー
タを共用するものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.以下、この発明の実施の形態1を図につ
いて説明する。図1はこの発明の実施の形態1による空
気調和機の室外機の構成図である。図において1はキャ
ビネット本体、2は室外空気吸入口、3は室外空気吹出
口、4は圧縮機、5は制御装置及びその他電気品を格納
した電気品箱、6は上記室外空気吸入口2より吸入した
室外空気を熱交換する熱交換器、7は熱交換器6の配管
に取り付けられたサーミスタ等で構成された室外熱交換
器配管温度検出手段、8は送風機のプロペラファン、9
はプロペラファン8を回転するファンモータ、10は室
外機内部の吹出風路を形成するベルマウス、11は上記
吹出口3にとりつけられたガードである。
【0007】次に室外機のファンモータの制御装置につ
いて説明する。冷房運転の特に低外気温時の凝縮温度の
低下の防止を目的に、風量を低下させるため室外機のフ
ァンモータ9の回転数を室外機の熱交換器6の凝縮温度
に応じ低下する必要がある。この時の外気温度と凝縮温
度の特性は図2のようになる。これにより、室外機ファ
ンモータ9の回転数の下限が決定する。
【0008】また、室外機ファンモータ9の回転数の上
限は、許容される騒音レベルから各冷凍能力(形名)に
対応した上限の回転数が決定する。
【0009】上記のようにファンモータ9の回転数は下
限から上限まで広範囲に変化させる必要があるが、予め
ファンモータの回転数を多段階に分割したステップを設
定しておき、図3に示すように制御装置31が室外熱交
換器配管温度検出手段7で検出した現在の熱交換器配管
温度と目標の熱交換器配管温度を比較して補正すべきフ
ァンモータステップ数を決定して、それに対応した出力
電圧をファンモータ9に送る制御を行う。
【0010】先ず、図4によりファンモータ回転数のス
テップ設定について説明する。ファンモータの回転数を
多段階に分割したステップを設定し、例えば30ステッ
プ設定するとする。室外機で定格電圧でファンモータを
運転した時600rpmであったとする。この時600
rpmを30分割し1ステップを20rpmごととし図
4に示すファンモータ回転数のステップ設定となり、フ
ァンモータ制御装置31はいずれかのステップ数をファ
ンモータ回転数として出力する。
【0011】次に図5に示すフローチャート図によっ
て、この実施の形態による制御動作の説明をする。図5
は図3により接続されたファンモータ9の制御動作をし
めすフローチャート図である。空気調和機の運転開始指
令により圧縮機4や室内機及び室外機のファンモータの
運転指令が出力される(ステップ20)。この時室外機
のファンモータ9は外気温度より決定される初期ステッ
プN1を出力される(ステップ21)。ファンモータ回
転数ステップの記号をNjと、以下定義する。空気調和
機起動後挙動が安定するまで例えば2分間初期ステップ
N1を維持し、運転指令2分経過以降ファンモータ回転
数制御を行う(ステップ22)。空気調和機起動2分後
室外熱交換器配管温度検出手段7により室外配管温度T
2を検出し制御装置31にとりこみ(ステップ23)、
目標とする室外熱交換器配管温度をT1とし、温度差Δ
TをΔT=T2−T1として制御装置31にて演算を行
う(ステップ24)。制御装置31は検出した現在の室
外熱交換器配管温度T1と目標とする室外熱交換器配管
温度T2との差ΔTにより補正すべきファンモータステ
ップ数ΔNを決定する(ステップ25)。制御装置31
はファンモータ9に対し、現在のファンモータ回転数ス
テップをNjとし次回の出力するファンモータ回転数ス
テップをNj+1としてNj+1=Nj+ΔNを演算
し、室外熱交換器配管温度T2を検出ごとにファンモー
タ回転数ステップNj+1を出力する(ステップ2
6)。この時、Nj+1の出力制限を設定する。本出力
制限は各々の室外機の特性に応じ決定されるべきもの
で、出力最高ステップをNmax(Nmax≦30)と
し出力最低ステップをNmin(Nmin≧0)とす
る。Nj+1≧Nmaxの時はNj+1=Nmaxを出
力し、Nj+1≦Nminの時はNj+1=Nminを
出力する(ステップ27)。出力最高ステップNmax
及び出力最低ステップNminは、設定手段を有する制
御装置31にて設定可能であり、本設定手段については
後に説明する。図6はΔTにおいてファンモータ回転数
ステップ補正値ΔNを決定する演算式ΔN=f(ΔT)
を示したものであり、冷房及び暖房についても本演算式
により算出する。また算出されたΔNは整数化して出力
される。以上のファンモータ回転数ステップの補正は以
降1分ごとに運転停止指令もしくは圧縮機4が停止する
まで行われる(ステップ29,30)。
【0012】次に制御装置31が有するファンモータ回
転数ステップNj+1の出力制限設定手段を図7につい
て説明する。出力設定手段として例えば4ビットのスイ
ッチを用いたとすれば16通りの設定が可能となる。図
7は上記の30ステップのファンモータ回転数ステップ
を有した時の出力設定割り付けの一例であり、設定を変
更することにより任意に出力制限を変更することができ
る。
【0013】以上のファンモータの制御装置を具備した
室外機であれば、ファンモータの回転数を多段階に分割
したステップを設定し、検出した室外熱交換器配管温度
に対応したファンモータ回転数ステップを目標配管温度
となるよう出力し、定期的に(本実施の形態では1分ご
と)修正するため目標とする配管温度に対応したファン
モータ回転数を各々定める必要がなく、またファンモー
タ回転数ステップの最高ステップと最低ステップを多段
階に設定したファンモータ回転数ステップから任意に選
択できる設定手段を有するため、ファンモータの出力仕
様を所定の風量を得るために各々巻線仕様を調整する必
要がない。従って室外機の開発負荷の低減となる。
【0014】
【実施例】
実施例1.図8は実施の形態1によるファンモータの制
御装置を具備した室外機を冷凍能力の異なる一連の例え
ば4〜18kwのシリーズに展開した場合を示すもので
ある。形名は冷凍能力に対応し、例えば4kwの冷凍能
力を有する室外機はJ40とする。室外機に必要とされ
る風量は要求される冷凍能力に対応し、図8によれば、
例えばJ40形では45m3 /minに対しJ125形
では90m3 /minと冷凍能力が大きくなると風量も
大きくなる。
【0015】J40〜J180形まで同一出力仕様のフ
ァンモータにより構成し各々の形名に対し、ファンモー
タ回転数ステップの出力上限を設定し、制御装置31の
出力設定手段により所定の風量を得られるように出力設
定を行う。すなわち大風量が必要な場合には最高出力ス
テップを高く、風量が少なくてよい場合は最高出力ステ
ップを低めに設定する。以上により冷凍能力の異なる同
系列の室外機の一連のシリーズにおいて全て同一出力仕
様のファンモータにより構成し、ファンモータ出力を制
御装置の出力設定手段により設定するためファンモータ
の出力仕様を各々の室外機の特性に応じ開発する必要が
ないため開発負荷削減になるばかりでなく、ファンモー
タを一連の室外機のシリーズで統一できるためコストの
低下及び製造、サービス面での対応負荷の軽減につなが
る。
【0016】実施例2.また、図9は一連のシリーズに
おいて、全て同一出力仕様のファンモータではカバーす
るのではなく、2種類の出力仕様のファンモータで構成
した例を示すもので、J40〜J125形が60wの同
一出力仕様のファンモータ、J140〜J180形が8
0wの同一出力仕様のファンモータで構成されている。
従って本実施例によってもファンモータの種類を減すと
いう実施例1と同様の効果を奏する。
【0017】
【発明の効果】請求項1の空気調和機の室外機は、室外
機ファンモータの回転数を下限から上限まで多段階に分
割したステップを設定し、熱交換器の状態に応じて最適
な回転数のステップに相当する交流電圧を室外機ファン
モータに出力すると共に、室外機ファンモータの回転数
ステップの最高ステップと最低ステップを多段階に設定
した室外機ファンモータの回転数ステップから任意に選
択できる設定手段を有する制御手段を備え、この制御手
段の設定手段により室外機ファンモータの回転数ステッ
プの最低ステップを冷房運転の低外気温時に熱交換器の
凝縮温度の低下を防止するように熱交換器の凝縮温度に
応じて選択し、一連の室外機のシリーズにおいて、数少
ない種類の出力仕様の室外機ファンモータを共用する構
成にしたので、室外機ファンモータの出力仕様を室外機
の冷凍能力に応じて変化する所定の風量に合わせて調整
(巻線仕様の変更)する必要がなく、空気調和機の開発
負荷を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による空気調和機の
室外機の構成図である。
【図2】 この発明の実施の形態1による空気調和機の
室外機のファンモータ回転数制御の効果を示す図であ
る。
【図3】 この発明の実施の形態1による空気調和機の
室外機の制御装置の接続図である。
【図4】 この発明の実施の形態1による空気調和機の
室外機のファンモータ回転数ステップの設定例を示す図
である。
【図5】 この発明の実施の形態1による空気調和機の
室外機のファンモータ回転数制御フローチャート図であ
る。
【図6】 この発明の実施の形態1による空気調和機の
室外機のファンモータ回転数制御の補正値算出例を示す
図である。
【図7】 この発明の実施の形態1による空気調和機の
室外機のファンモータ回転数ステップ範囲の設定手段に
よる回転数ステップ設定例を示す図である。
【図8】 この発明の実施の形態1の実施例1による空
気調和機の室外機の冷凍能力の異なる同系列の一連のシ
リーズにおける室外機ファンモータ出力及びファンモー
タ出力ステップ範囲の設定例を示す図である。
【図9】 この発明の実施の形態1の実施例2による空
気調和機の室外機の冷凍能力の異なる同系列の一連のシ
リーズにおける室外機ファンモータ出力及びファンモー
タ出力ステップ範囲の設定例を示す図である。
【符号の説明】
6 熱交換器、8 プロペラファン、9 ファンモー
タ、31 制御装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 正則 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 保坂 雄治 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 小坂井 毅 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 小林 昭裕 東京都千代田区大手町二丁目6番2号 三菱電機エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−133748(JP,A) 特開 平4−371769(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F24F 11/02 102

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱交換器と、送風機と、この送風機を駆
    動する室外機ファンモータと、を有する空気調和機の室
    外機において、前記室外機ファンモータの回転数を下限
    から上限まで多段階に分割したステップを設定し、前記
    熱交換器の状態に応じて最適な前記回転数のステップに
    相当する交流電圧を前記室外機ファンモータに出力する
    と共に、前記室外機ファンモータの回転数ステップの最
    高ステップと最低ステップを前記多段階に設定した室外
    機ファンモータの回転数ステップから任意に選択できる
    設定手段を有する制御手段を備え、この制御手段の前記
    設定手段により前記室外機ファンモータの回転数ステッ
    プの最低ステップを冷房運転の低外気温時に前記熱交換
    器の凝縮温度の低下を防止するように前記熱交換器の凝
    縮温度に応じて選択し、一連の室外機のシリーズにおい
    て、数少ない種類の出力仕様の室外機ファンモータを共
    用することを特徴とする空気調和機の室外機。
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WO2021044466A1 (ja) * 2019-09-02 2021-03-11 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 室外機

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