JPH04190050A - 凝縮器冷却用ファンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、圧縮機、凝縮器および蒸発器を含んで構成さ
れる冷凍サイクルにおける凝縮器冷却用ファンの回転速
度を凝縮器の周囲温度に応じて制御する速度制御手段を
備えた凝縮器冷却用ファンの制御装置に関する。

（従来の技術） 圧縮機や、凝縮器、蒸発器などを含んで構成される冷凍
サイクルを用いた冷凍機や冷蔵庫において、凝縮器冷却
用ファンは外気温度すなわち凝縮器の周囲温度に応した
回転速度に制御する方式が知られている。その場合、フ
ァンは誘導電動機で駆動される二とか多く、したがって
ファンの速度制御はファンモータすなわち誘導電動機の
速度制御を通して行われる。凝縮器冷却用ファンの速度
制御が行われる理由は、所定の能力を発揮しつつ、でき
るだけ低速度にして低騒音化および省エネルギー化を達
成しようとするところにある。

ところで誘導電動機の速度制御を実施する手段として、
たとえば実開昭６２−７４４９９号公報に開示されてい
るように、波数制御と称される一種の電圧制御方式が提
案されている。この波数制御というのは、交流チョッパ
とでもいうべき電圧制御方式であって、電源電圧の１サ
イクルを単位とし所定サイクル区間に内にオンサイクル
区間Ａとオフサイクル区間Ｂとを設定し、オンサイクル
区間Ａの割合すなわち、Ａ／に＝Ａ／　（Ａ＋Ｂ）の値
を変えることにより平均供給電圧を調整しようとするも
のである。

冷凍機や冷蔵庫には業務用から個人用まで種々のものか
あり、さらに設置場所も住宅地から非住宅地まで広範に
わたっている。住宅地に設置される冷凍機や冷蔵庫にお
いては、省エネルギーよりも低騒音化に対する要求が強
まる傾向にあり、したがって、その場合は冷凍サイクル
の凝縮圧力が多少高めになっても凝縮器冷却用ファンの
回転速度を低くして低騒音化を図る。それに対して、業
務用の場合には、凝縮圧力を低めに設定して、はどほど
の低騒音化を達しつつ省エネルギーの方に主眼をおいた
運転方式か採用される。

（発明が解決しようとする課題） 上述した冷凍サイクルにおける凝縮器冷却用ファンの従
来の制御装置においては、住宅地においても非住宅地に
おいても同一の運転モードで運転されており、必すしも
それぞれの要求に応えているとは冨い難い状況である。

本発明は以上の事情を考慮してなされたもので、住宅地
においても非住宅地においてもそれぞれの要求に応えう
る、冷凍サイクルにおける凝縮器冷却用ファンの制御装
置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、速度制御手段に、
相対的に低速度の低騒音運転モードと、相対的に高速度
の省エネルギー運転モードとが設定され、低騒音運転モ
ードまたは省エネルギー運転モードに選択的に切換える
ための切換手段を付設したことを特徴とする。

（作　用） 速度制御手段に低騒音運転モードと省エネルギー運転モ
ードとを設定し、低騒音運転モートまたは省エネルギー
運転モードに選択的に切換えるための切換手段を付設す
ることによって、住宅地では低騒音運転モードに設定し
、業務用の場合には省エネルギー運転モードに設定する
ことができ、したがって、それぞれの要求に応えた運転
を実施することかできる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する
。

第１図は一実施例を示すものである。第１図の２置にお
いて、交流電源、たとえば商用電源から供給される２０
０■の交流電圧ａ（第２図：　（ａ）参照）がトライア
ック２を介して、図示していない凝縮器冷却用ファン３
ａを駆動するファンモータ３に印加される。凝縮器冷却
用ファンは、図示していない圧縮機、凝縮器および蒸発
器を含んで構成される冷凍サイクルにおける凝縮器を冷
却するための手段として設けられている。ファンモータ
３はトライアック２を介して前述の波数制御による電圧
制御方式により速度制御される。

交流電源はまた電源トランス４により適当な電圧に変成
されて破線内の制御装置１０に導入される。

制御装置１０内において、電源トランス４を通して得ら
れた電圧は、一つには制御用の定電圧を得るために定電
圧電源１１に導入され、もう一つには電源電圧のゼロ点
を検出するためにゼロ点検出部１２に導入される。制御
装置１０にはタイマ−発振器１３が設けられている。こ
のタイマー発振器１３はゼロ点検出部１２によって検出
されるゼロ点でスタートシ、予め設定された周期Ｐ（第
２図参照）が経過した後のゼロ点までを１周期として繰
返すのこぎり波状電圧ｄ（第２図：　（ｄ）参照）を出
力する。ゼロ点検出部１２はタイマー発振器１３からの
タイマー信号Ｃ（第２図＝　（Ｃ）参照）を参照してゼ
ロ点信号ｂ（第２図：　（ｂ）参照）を作成し出力する
。凝縮器が設置されている環境下の外気温度Ｔｅ　　（
第２図二　（ｅ）参照）が温度センサ５によって検出さ
れ、制御信号発生部１４に導入される。制御信号発生部
１４は、タイマー発振器１３からのこぎり波状電圧ｄの
スタートと同時に立上がり、さらに、のこぎり波状電圧
ｄと外気温度Ｔｃに対応した電圧信号とを比較し、両者
か一致した時点で立下がる制御出力信号ｅ（第２図＝　
（ｅ）参照）を、トライアック２に向けて出力する。ト
ライアック２は、電圧ゼロ点で立上がる制御出力信号ｅ
に同期して導通し交流電源電圧をファンモータ３に供給
し、制御出力信号ｅが立上がった後の電流ゼロ点（はぼ
電圧ゼロ点に対応）で非導通となり、ファンモータ３へ
の電圧供給を停止する。したかって、制御出力信号ｅの
オン時間を制御することによってファンモータ３への供
給電圧ｆのオンサイクル時間Ａを制御することかできる
。

本発明によれば、タイマー発振器１３に低騒音運転モー
ドまたは省エネルギー運転モートに選択的に切換え設定
するための切換手段として切換スイッチ６が付設されて
いる。切換スイッチ６は省エネルギー運転モード位置６
ａと、低騒音運転モード位置６ｂと、これらのいずれの
運転モートをとらない（すなわち外気温度によってファ
ン速度を変えたりしない）ニュートラルの定速運転モー
ド位置とを持っているものとする。切換スイッチ６を操
作することによって、第２図の制御周期Ｐを調節するこ
とができる。すなわち、ニュートラル位置を基準として
、省エネルギー運転モードに設定することにより、実線
で示すように相対的に長い制御周期Ｐか設定され、それ
により凝縮器ファン３ａを駆動するファンモータ３が相
対的に高速で駆動される。逆に、低騒音運転モードに設
定することにより、破線で示すように相対的に短い制御
周期Ｐが設定され、それによりファンモータ３が相対的
に低速で駆動される。

第１図において切換スイッチ６を省エネルギー運転モー
ド位置６ａに設定したときの特性は第２図において実線
で示したものに相当し、相対的にオン時間Ａに含まれる
波数が多い（ファンモータ３は相対的に高速度である）
。それに対して切換スイッチ６を低騒音運転モード位置
６ｂに設定したときの特性は破線で示したものに相当し
、相対的にオン時間Ａに含まれる波数が少なくなる（フ
ァンモータ３は相対的に低速度である）。ニュートラル
位置においては、省エネルギー運転モードと低騒音運転
モードの中間の特性となる。

第３図はプレハブ貯蔵庫として知られる冷凍・冷却設備
に設けられる室外ユニット２０を示すものである。室外
ユニット２０には冷凍サイクル中の凝縮器とそれを冷却
するためのモータ（ファンモータ）駆動のファンか内蔵
されている。￥外ユニット２０の側面部には電源端子２
１のほかに、本発明に従って設けられるファン運転モー
ド切換用切換スイッチ２２（第１図の切換スイッチ６に
相当）が設けられている。温度センサ５（第１図参照）
は室外ユニット２０か設置されている場所の外気温度を
検出するのが本来の機能であるが、場合によっては至外
ユニット２０に内蔵されている凝縮器に通常付設されて
いる凝縮器温度センサをもって代用し、凝縮器温度セン
サによって検出される凝縮器温度に周知の補正を加える
形で外気温度を得るようにしてもよい。

上記のように構成された制御装置においては、外気温度
Ｔｃに応して、温度が高いときは凝縮器冷却用ファンの
出力を増大させるべく高速度で運転し、温度が低いとき
は凝縮器冷却用ファンの出力を減少させるべく低速度で
運転される。それに応じて、冷凍サイクルの凝縮圧力は
、外気温度Ｔｃに応じて、温度が高いときは高く、温度
が低いときは低くなる。

第４図は外気温度Ｔｃに対する制御装置１０の制御出力
およびファンモータ速度を示すものである。いずれも実
線の特性線４１．４３は高出力の省エネルギー運転モー
ド側の特性を示し、破線の特性線４２．４４は低騒音運
転モード側の特性を示している。切換スイッチ６かニュ
ートラル位置にあるときは、両特性の中間の特性となる
。

第５図は冷凍サイクルの凝縮圧力を第４図に対応させて
横軸に外気温度Ｔｃをとって示したものである。実線の
特性線５１は参考までに外気温度が変わってもファンモ
ータ３の速度を変えないで一定速度運転とした場合の凝
縮圧力を示し、１点鎖線の特性線５２は省エネルギー運
転モードとした場合の凝縮圧力を、また破線の特性線５
３は低騒音運転モードとした場合の凝縮圧力をそれぞれ
示すものである。

上記特性例に示すように、たとえば夏期の夜間などのよ
うに外気温度か′３０℃以ドになると、通常、外気温度
に応してファン速度を変化させる設定としており、その
最低速度はファンモータ３か運転を継続することのｎＪ
能な最低速度に近い、定格速度の１０〜２０９０程度で
ある。しかるに本発明によれば、省エネルギー運転モー
ドにおいては、冷凍サイクルの凝縮圧力を低めに設定す
るためファン回転速度を高めの設定とする。また低騒音
運転モードでは凝縮圧力が高めになり、ファンモータ３
の消費電力は省エネルギー運転モードのときよりも大き
くなるが、その分、ファンモータ３の速度低下が大きく
低騒音となる。

省エネルギー運転よりも低騒音運転が優先されると考え
られる住宅地もしくはその近くに設けられる場合は、設
備据付は時に切換スイッチ６（第３図：切換スイッチ２
２）を低騒音運転モート側に設定する。逆に、低騒音運
転よりも省エネルギー運転か優先されると考えられる非
住宅地に大型冷蔵庫を据付けるような場合は、設備据付
は時に切換スイッチ６（第３図・切換スイッチ２２）を
省エネルギー運転モ〜ド側に設定する。

以上の実施例によれば、ファン制御の狙いとする低騒音
と、外気低温時の凝縮圧力確保による省エネルギー（能
力確保）との２つのメリットを、据付場所により選択的
に切換え、合理的な運転モードに設定することができる
。

以上の実施例においては、省エネルギー運転モードと低
騒音運転モードの２つの運転モードについてそれぞれス
テップ状に変化させる実施態様のものを説明したが、そ
れらの変化は無段階・連続的であってもよい。

ファンモータ３の速度制御のためにそれに速変検出乎段
を付設し、その検出信号を用いて速度のフィードバック
制御を行うようにする二ともてきる。

次に、容量の異なる２台の凝縮器冷却用ファンを設ける
ことにより、凝縮圧力の極度の低下を防止するようにし
た第６図の実施例について説明する。

第６図の実施例においては、トライアック２の出力側に
凝縮器冷却用ファン３ａを駆動するファンモータ３のほ
かに、第２のファン７ａを駆動する第２のファンモータ
７かスイッチ１５を介して接続している。ファン７ａも
ファン３ａと共に共通の凝縮器を冷却するが、両名の容
量は異なり、第１のファン３ａおよびファンモータ３は
相対的に小容量であり、第２のファン７ａおよびファン
モータ７は相対的に大容量であるとする。凝縮器出口の
温度Ｔｇを検出する温度センサ８が設けられ、その検出
結果は温度チエツク部９に人力される。外気温度Ｔｅは
凝縮器出口温度Ｔｇに基づいて推定される。温度Ｔｇか
温度チエツク部９によって後述のようにしてチエツクさ
れ、必要に応じスイッチ１５を介してファンモータ７す
なわちファン７ａを運転停止とする。

第６図の実施例の作用を、第７図および第８図を膠照し
て説明する。

冷凍機オンにより運転開始されると、歯切は２台のファ
ン３ａ、７ａすなわち２台のファンモータ３．７が運転
される（第７図ニステップ７１）。

凝縮器出口温度Ｔｇが常時チエツクされ（ステップ７２
）、ファンモータ３，７は負温度Ｔｇに応じて速度制御
される（ステップ７３）。このような運転は温度Ｔｇが
第１の切換温度ａ（中外気温度帯と低外気温度帯との境
界温度）を下回らない限す行われ（ステップ７４）、温
度Ｔｇか第１の切換温度ａを下回ったことが温度チエツ
ク部１６によって判別されると、スイッチ１５がオフに
され、ファンモータ７か停止され、以下、小容量のファ
ン３ａすなわちファンモータ３が１台だけで運転される
（ステップ７５）。以下、温度Ｔｇがチエツクされ（ス
テップ７６）、ファンモータ３は温度Ｔｇに応じて速度
制御される（ステップ７７）。この運転は温度Ｔｇが第
２の切換温度ｂ（ただし、ｂａａとする）を上回らない
限り行われる（ステップ７８）。温度Ｔｇか第２の切換
温度すを上回ったことか温度チエツク部１６によって判
別されると、スイッチ１５かオンにされ、ファンモータ
７が再び運転される（ステップ７８．７１以下）。

第８図は、第７図に従って制御した場合の、外気温度Ｔ
ｅと凝縮圧力との関係を１不したものである。ＣｉＪ域
として示す特性線８１は２台のファンモータ３，７て運
転した場合の凝縮圧力特性を示し、ａ点まで圧力か低下
したときファンモータ７を停止させファンモータ３のみ
の単独運転に切換える。因みに、破線で示した特性線８
２は２台のファンモータ３．７の運転を継続した場合の
特性である。上記とは逆に、外気温度Ｔｃが上昇して凝
縮圧力が上昇したときは、５点で２台のファンモータ３
．７を運転するように切換える。なお、破線で示した特
性線８３は、外気温度Ｔｃの変化にもかかわらず、ファ
ンの運転台数および回転速度を調節しなかった場合の圧
力特性を示すものである。

以上のように、凝縮器冷却用として容量の異なる２台の
電動ファン３ａ、７ａを設けておき、低外気温度時には
容量の小さい方のファン３ａのみの単独運転とすること
により、凝縮器冷却風量を最少限にすることかでき、そ
れにより凝縮圧力も最小にすることができる。したかっ
て、高圧側と低圧側との間の圧力差が小さすぎる二とに
よる冷媒循環量の過少、ひいては冷凍能力の不足という
事態を回避することができ、さらに低圧圧力も安定する
ため、たとえば低圧スイッチの誤動作を無くすことがで
きる。

外気温度に応して凝縮器冷却用ファンすなわちファンモ
ータを速度制御する場合、最高速度にするのは凝縮圧力
が高いときである。したがって高速状態でファンモータ
が何らかの原因でロックしてしまうと、ファンモータお
よびその入力回路に設けられている半導体素子、たとえ
ばサイリスタやトライアックに過大電流か流れる二とに
なる。

周知のごとく、この種の半導体素子は一般に過電流に対
して弱い。そこで、第９図に示すように、制御装置から
指令されるファンモータの設定速度Ｎｍに対してそれよ
り所定値だけ低い異常判定速度Ｎａを設定しておき、実
際のモータ速度Ｎｒが異常判定速度Ｎａ以下に低下した
ら所定の判定時間ｉｓの後に電源オフとするか供給電圧
を最低値まで低下させるかの対策をとるようにするのが
よい。

第１０図は、そのような保護手段をとった実施例を示す
ものである。

第１０図において、ファンモータ運転を開始したら外気
温度Ｔｃおよびモータ速度Ｎｆを監視しくステップ９１
）、その都度の外気温度Ｔｃにおけるモータ速度Ｎｒが
異常判定速度Ｎａを上回っていれば、そのまま通常の運
転を継続する（ステップ９２）。モータ速度Ｎｒが異常
判定速度Ｎａ以下になると、その時点から時間をカウン
トする（ステップ９３）。そのカウント時間ｔａが予め
設定されている異常判定時間ｔｓ達しないうちにモータ
速度Ｎｒが異常判定速度Ｎａを上回る値に回復した場合
は、そのまま運転を継続する（ステップ９１〜９４）。

しかし、Ｎｆ≦Ｎａという状態か時間ｔＳ以上継続すれ
ばモータロックまたはそれに類似したモータ異常と判定
して（ステップ９４）、異常検出信号を発してトライア
ック２を完全にオフとするか、制御上の最低電圧（定格
値の１０〜２０９０程度）まで低ドさせる（ステップ９
５）。

このようにしてトライアックなどの半導体素子およびフ
ァンモータの巻線を過電流から保護することかできる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、冷凍サイクルにおけ
る凝縮器冷却用ファンの回転速度を外気温度に応して制
御する速度制御手段を備えた凝縮器冷却用ファンの制御
装置において、速度制御手段に、低騒音運転モードと省
エネルギー運転モードとを設定し、低騒音運転モードま
たは省エネルギー運転モードに選択的に切換えるための
切換手段を付設することによって、住宅地では低騒音運
転モードに設定し、業務用の場合には省エネルギー運転
モードに設定することかでき、したがって、それぞれの
設置場所に応した要求に対応して低騒音運転または省エ
ネルギー運転を選択的に実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による凝縮器冷却用ファンの制御装置の
一実施例を示すブロック図、第２図は第１図の作用を説
明するためのタイムチャート、第３図は本発明を適用す
る凝縮器を内蔵した室外ユニットの要部を示す斜視図、
第４図は第１図の装置における外気温度と制御出力およ
びファンモータ速度との関係を示す特性図、第５図は同
様に外気温度と凝縮圧力との関係を示す特性図、第６図
は本発明による凝縮器冷却用ファンの制御装置の他の実
施例を示すブロック図、第７図は第６図の実施例の作用
を説明するためのフローチャート、第８図は第６図の実
施例における外気温度と凝縮圧力との関係を示す特性図
、第９図は本発明のさらに他の実施例における外気温度
とファン回転速度との関係を説明するための特性図、第
１０図は第９図に基づ〈実施例の作用を説明するための
フローチャートである。 ２・・・トライアック、３・・・ファンモータ、３ａ　
・・凝縮器冷却用ファン、５・・・温度センサ、６・・
・切換スイッチ、７・・・ファンモータ、７ａ・・・凝
縮器冷却用ファン、８・・・温度センサ、１２・・・ゼ
ロ点検出部、１３・・・タイマー発振器、〕４・・・制
御信号発生部、］５・・・スイッチ、］６・・・温度チ
エツク部、２０・・・室外ユニット、２２・・・切換ス
イッチ。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 図面の浄書（内容に変更なし） ％　１　図 為２図 為３図 為４図 □外気ｔＨ！　（℃） ％５図 ε 為６図 第７図 □外気湯度Ｔｃ　（’Ｃ） 気８図 篤９図 手　　続　　補　　正　　書 平成　２年１２月　２８日 特許庁長官　　植　松　　　敏　　殿 事件の表示 平成　２年特許願第３２１９２４号 発明の名称 凝縮器冷却用ファンの制御装置 補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 発送臼　　平成　　年　　月　　日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧縮機、凝縮器および蒸発器を含んで構成される冷
   凍サイクルにおける凝縮器冷却用ファンの回転速度を外
   気温度に応じて制御する速度制御手段を備えた凝縮器冷
   却用ファンの制御装置において、前記速度制御手段に、
   相対的に低速度の低騒音運転モードと、相対的に高速度
   の省エネルギー運転モードとが設定され、前記低騒音運
   転モードまたは省エネルギー運転モードに選択的に切換
   えるための切換手段を付設したことを特徴とする凝縮器
   冷却用ファンの制御装置。 ２、前記凝縮器冷却用ファンとして能力の異なる２台の
   ファンが設けられ、前記凝縮器冷却用ファンを、中外気
   温度帯では２台とも運転し、低外気温度帯では能力の小
   さい１台だけを運転するための手段を設けたことを特徴
   とする請求項１記載の凝縮器冷却用ファンの制御装置。 ３、前記凝縮器冷却用ファンがその都度の外気温度のも
   とで所定回転速度に達しない状態が所定時間以上継続し
   た時に異常検出信号を出力する保護手段を設けたことを
   特徴とする請求項１または２に記載の凝縮器冷却用ファ
   ンの制御装置。