JPH0828937A - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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JPH0828937A
JPH0828937A JP6161274A JP16127494A JPH0828937A JP H0828937 A JPH0828937 A JP H0828937A JP 6161274 A JP6161274 A JP 6161274A JP 16127494 A JP16127494 A JP 16127494A JP H0828937 A JPH0828937 A JP H0828937A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 運転効率の向上を図る。 【構成】 冷房運転の場合、インバータ周波数が２５Ｈ
z 以上の領域では室外ファンを高速で運転し、２５Ｈz
を下回る領域では室外ファンを低速で運転する。暖房運
転の場合、インバータ周波数が４０Ｈz 以上の領域では
室外ファンを高速で運転し、４０Ｈz を下回る領域では
室外ファンを低速で運転する。このように、室外ファン
の速度切換えに関し、冷房モードでの基準値（２５Ｈz
）を暖房モードでの基準値（４０Ｈz ）よりも小さく
したので、いずれのモードにおいても、常に運転効率が
高くなる側の速度で室外ファンを運転することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、室外ファンの回転速度
を２段階に切換えることが可能な空気調和機に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】室内機と室外機とに分離されている所謂
セパレートタイプのものであって、冷房モード及び暖房
モードでの二つのモードでの運転が可能な空気調和機の
場合、室外機の熱交換効率の向上、及び無駄な電力消費
の防止の観点から、通常、室内ファンの回転速度は、
「高速」又は「低速」の２段階に切り換えることができ
るようになっている。
【０００３】例えば、図８のフローチャートに示すよう
に、室外制御部内の室外ファン制御回路は、運転開始後
にコンプレッサモータの回転数が４０Ｈｚ以上か否かを
判別し（ステップ１）、４０Ｈｚ以上であれば室外ファ
ンを「高速」で運転し（ステップ２）、そうでなければ
「低速」で運転するようになっている（ステップ３）。
この４０Ｈｚという値は、より大きな空調能力を必要と
する暖房モードの場合を基準として定められたものであ
り、「高速」時又は「低速」時の室外風量は暖房運転効
率が高くなるように設定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近は省エ
ネルギー化の観点から運転効率（ＣＯＰ）の向上がしき
りに要求され、種々の方策が研究されている。しかし、
室外風量の制御すなわち室外ファンの速度切換えの制御
に関しては、従来からの制御が踏襲され、殆んど着目さ
れることはなかった。
【０００５】事実、上記した従来の制御も、冷房モード
であると暖房モードであるとにかかわらず、４０Ｈｚと
いう特定のコンプレッサモータ回転数を基準値として、
「高速」、「低速」の切り換えが行なわれるにすぎない
ものであった。
【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、室外風量の制御をよりきめ細かに行うことがで
き、もって運転効率の向上を図ることが可能な空気調和
機を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、請求項１記載の発明は、室内機と室外機
とから成り、冷房モード及び暖房モードの二つのモード
での運転が可能であり、さらに、コンプレッサモータの
回転数が所定基準値を超えたか否かに応じて、室外ファ
ンの回転速度を高速又は低速のいずれかに選択する空気
調和機において、冷房モード又は暖房モードのうちのい
ずれで運転されているかを検出する運転モード検出手段
と、前記室外ファンの回転速度の選択を行う際の所定基
準値を、冷房モードでの値が暖房モードでの値よりも小
さくなるように設定する基準値設定手段と、前記運転モ
ード検出手段からの検出信号、及び前記基準値設定手段
からの設定信号に基いて、前記室外ファンの回転速度を
高速又は低速のいずれかに選択する室外ファン速度選択
手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】請求項２記載の発明は、室内機と室外機と
から成り、冷房モード及び暖房モードの二つのモードで
の運転が可能であり、さらに、コンプレッサモータの運
転が定格能力領域での運転であるか小能力領域での運転
であるか否かに応じて、室外ファンの回転速度を高速又
は低速のいずれかに選択する空気調和機において、冷房
モード又は暖房モードのうちのいずれで運転されている
かを検出する運転モード検出手段と、前記室外ファンの
回転速度の選択を行う際の前記二つの領域についての境
界値を、冷房モードでの値が暖房モードでの値よりも小
さくなるように設定する境界値設定手段と、前記運転モ
ード検出手段からの検出信号、及び前記境界値設定手段
からの設定信号に基いて、前記室外ファンの回転速度を
高速又は低速のいずれかに選択する室外ファン速度選択
手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において前記境界値設定手段は、冷房モード及び暖房
モードでの前記定格能力領域中の各所定値を冷房定格能
力値及び暖房定格能力値とすると共に、この冷房定格能
力値が暖房定格能力値よりも小さくなるように定め、前
記二つの領域についての境界値を、冷房モードの場合は
冷房定格能力値の１／２よりも低く設定すると共に、暖
房モードの場合は暖房定格能力値の１／２よりも高く設
定するものであること、を特徴とするものである。
【００１０】請求項４記載の発明は、室内機と、空調負
荷に応じた回転数でコンプレッサモータを可変速制御す
るインバータ装置を内蔵した室外機とから成ると共に、
このインバータ装置は室外機の箱体に設けられた空気取
入口と室外ファンとを結ぶ空気通路に配設されており、
また、冷房モード及び暖房モードの二つのモードでの運
転が可能であり、さらに、コンプレッサモータの回転数
が所定基準値を超えたか否かに応じて、室外ファンの回
転速度を高速又は低速のいずれかに選択する空気調和機
において、冷房モード又は暖房モードのうちのいずれで
運転されているかを検出する運転モード検出手段と、前
記室外ファンの回転速度の選択を行う際の所定基準値
を、冷房モードでの値が暖房モードでの値よりも小さく
なるように設定する基準値設定手段と、前記運転モード
検出手段からの検出信号、及び前記基準値設定手段から
の設定信号に基いて、前記室外ファンの回転速度を高速
又は低速のいずれかに選択する室外ファン速度選択手段
と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】請求項１記載の発明において、室外ファンは、
コンプレッサモータの現在回転数と所定基準値との大小
関係に応じて高速又は低速のいずれかで運転される。そ
して、冷房モードにおける所定基準値は、暖房モードに
おける所定基準値よりも小さく設定されている。
【００１２】すなわち、ヒートポンプ式空気調和機では
室内熱交換器の容量よりも室外熱交換器の容量の方が大
きなことから、暖房時に蒸発器となる室外熱交換器の熱
交換率が高くなる。そのため、コンプレッサの低回転数
領域において室外風量を増加させても、風量増加による
熱交換量はそれほど増大しない反面、風量増加に伴う消
費電流増加の割合は大きくなる。したがって、暖房運転
の場合は、ある程度高い周波数まで低風量とした方が運
転効率を高くできる。
【００１３】ところが、冷房時には室外熱交換器は凝縮
器となり、風量増加による熱交換量の増大に比べて消費
電流増加の割合が大きくなるコンプレッサ回転数は相当
程度低いレベルとなる。このような理由に基き、冷房モ
ードにおける所定基準値を暖房モードにおける所定基準
値よりも小さく設定している。
【００１４】従来、室外ファンの回転速度の切換えは、
暖房運転時での特定のコンプレッサモータ回転数を基準
として行なわれていたため、冷房運転時の運転効率が低
くなっていたが、請求項１記載の発明によれば、冷房モ
ード及び暖房モードの双方のモードにおいて、常に最も
高い運転効率が得られるように室内ファンの速度切換え
が行なわれる。
【００１５】請求項１記載の発明はコンプレッサモータ
の特定の回転数を基準値として室外ファンの速度切換え
を行なっているが、請求項２記載の発明はコンプレッサ
モータの能力領域の境界値を基準にして速度切換えを行
うようにしたものである。これによっても、請求項１記
載の発明と同様の効果が得られる。
【００１６】そして、請求項３記載の発明によれば、請
求項２記載の発明における境界値を、冷房時及び暖房時
の各定格能力値から簡単に求めることができる。
【００１７】請求項４記載の発明は、室外機がインバー
タ装置を内蔵しており、しかも、このインバータ装置は
空気取入口と室外ファンとを結ぶ空気通路に配設され、
室外ファンが吸込む空気の流れによって冷却されるよう
になっている空気調和機に関するものである。
【００１８】そして、本発明によれば、外気温が高くな
る冷房運転時において、相当程度コンプレッサの回転数
が低くなっても室外ファンは高速で運転されるため、イ
ンバータ装置に対する冷却効果を極力高く維持すること
ができる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図７に基き
説明する。図２は本実施例に係る空気調和機の冷媒回路
回りの構成を示す説明図であり、実線矢印は冷房運転時
の冷媒流れ方向を示し、点線矢印は暖房運転時の冷媒流
れ方向を示している。
【００２０】冷房運転の場合、コンプレッサ１から吐出
された冷媒は四方弁２を通って室外熱交換器３に送ら
れ、ここで熱交換される。熱交換を終えた冷媒は膨張弁
４を通って室内熱交換器５に送られ、再び熱交換された
後、四方弁２を通ってコンプレッサ１の吸入側へ循環さ
れる。
【００２１】暖房運転の場合、冷媒の流れる方向は冷房
運転の場合と逆方向となり、室内熱交換器５に送られた
後、室外熱交換３に送られる。なお、室外熱交換器３の
付近には、モータ７により回転される室外ファン６が配
設されており、また、室内熱交換器５の付近には、モー
タ９により回転される室内ファン８が配設されている。
【００２２】図１は室内機Ａ及び室外機Ｂの電気機器回
りの構成を示すブロック図である。図１において、室内
機Ａには室温センサ１０、室内制御部１１、室内ファン
駆動回路１２、及び室内ファンモータ９が配設されてい
る。室内制御部１１には交流電源１３が接続されてお
り、交流電力が電源接続線１４を介して室外機Ｂ内の室
外制御部１６に送られている。室内制御部１１は室内フ
ァン駆動回路１２を介して室内ファンモータ９を制御す
るものであるが、その他にリモコン１５から各種の操作
信号（冷房モード指令、暖房運転指令、設定温度Ｔs 等
についての信号）を入力し、通信制御線１７を介して室
外制御部１６との間で送受信を行なっている。
【００２３】室外機Ｂには、室外制御部１６、室外ファ
ン駆動回路１８、室外ファンモータ７、四方弁駆動回路
１９、四方弁コイル２０、インバータ装置２１、及びコ
ンプレッサモータ２２が配設されている。
【００２４】また、室外制御部１６は、室外ファン制御
回路２３、四方弁制御回路２４、インバータ制御回路２
５、及びインバータ周波数制御テーブル２６により構成
されている。
【００２５】そして、この室外ファン制御回路２３は、
冷房モード又は暖房モードのうちのいずれで運転されて
いるかを検出する運転モード検出手段と、室外ファンの
回転速度の選択を行う際の所定基準値を、冷房モードで
の値が暖房モードでの値よりも小さくなるように設定す
る基準値設定手段と、運転モード検出手段からの検出信
号、及び基準値設定手段からの設定信号に基いて、室外
ファンの回転速度と高速又は低速のいずれかに選択する
室外ファン速度選択手段と、から構成されている。
【００２６】図３はインバータ周波数制御テーブル２６
に書込まれている内容を示す説明図であり、設定温度Ｔ
s と室内検出温度Ｔa との偏差ΔＴの値に応じたインバ
ータ出力周波数ｆの値が記載されている。なお、「室外
ファン」の欄のＨ（高速）、Ｌ（低速）及びＯＦＦなど
の記載は、周波数ｆとの関係をわかり易くするために図
示したものであり、実際にはインバータ周波数制御テー
ブル２６に書込まれていない。また、この図３に示した
テーブルは、単純な比例制御を行う場合に用いるものの
例であるが、最近の空気調和機ではＰＩＤ制御やファジ
ー制御を行うのが通常あるため、実際には更に細かく区
分されたテーブルが用いられる。
【００２７】次に、室外制御部１６の動作を図４のフロ
チャートを参照しつつ説明する。まず、インバータ制御
回路２５はリモコン１５から運転指令が送られてきてい
るか否かを判別し（ステップ１）、送られてきているの
であれば設定温度Ｔs 及び室内検出温度Ｔa を読込み
（ステップ２）、偏差ΔＴ＝Ｔs-Ｔa を算出する（ステ
ップ３）。
【００２８】四方弁制御回路２４は、リモコン１５から
の運転モード指令が冷房モードであるか暖房モードであ
るかを判別し（ステップ４）、四方弁駆動回路１９に制
御指令を出力する。この場合、四方弁制御回路２４は、
暖房モードのときだけ、四方弁駆動回路１９に通電制御
指令を出力し、四方弁コイル２０の通電により四方弁２
をオンさせる（ステップ５）。
【００２９】いま、ステップ４の判別が「冷房運転」で
あったとすると、インバータ制御回路２５はインバータ
周波数制御テーブル２６に書込まれた図３の内容を参照
する。そして、冷房モード側のΔＴの値に応じたｆの値
をピックアップしてインバータ周波数ｆを決定し（ステ
ップ６）、インバータ装置２１の出力周波数がｆになる
ように制御する（ステップ７）。なお、インバータ制御
回路２５は四方弁制御回路２４の出力を入力しているの
で、図３の冷房モード側または暖房モード側のいずれの
ｆの値を選択すべきかを知ることができる。ステップ４
の判別が「暖房運転」の場合も、同様に、インバータ周
波数ｆについての決定及び制御が行なわれる（ステップ
８，９）。
【００３０】室外ファン制御回路２３に対しては、予め
冷房モード及び暖房モードでの各所定基準値として２５
Ｈz 及び４０Ｈz が設定されている。そして、室外ファ
ン制御回路２３は、冷房モードの場合はインバータ周波
数ｆが２５Ｈz 以上であるか否かを判別し（ステップ１
０）、ｆ≦２５（Ｈz ）であれば低速運転指令を室外フ
ァン駆動回路１８に出力し（ステップ１１）、ｆ＞２５
（Ｈz ）であれば高速運転指令を出力する（ステップ１
３）。また、暖房モードの場合はインバータ周波数ｆが
４０Ｈz 以上であるか否かを判別し（ステップ１２）、
ｆ≦４０（Ｈz）であれば低速運転指令を室外ファン駆
動回路１８に出力し（ステップ１１）、ｆ＞４０（Ｈz
）であれば高速運転指令を出力する（ステップ１
３）。
【００３１】図５は、各モードにおいて、上記のような
制御を行なった場合のインバータ周波数ｆと運転効率
（ＣＯＰ）との関係を示す特性図である。この図から明
らかなように、室外ファン３を高速で運転した場合の特
性曲線（実線）と低速で運転した場合の特性曲線（一点
鎖線）とは互いに交差しているが、上記のような制御を
行なえば、常に、運転効率が高い方の特性に沿って制御
することが可能になる。
【００３２】上記した実施例は、室外ファンモータ７の
「高速」、「低速」の切換えをインバータ周波数すなわ
ちコンプレッサモータ回転数に応じて切換えるようにし
ているが、コンプレッサの能力（単位はキロカロリ）に
応じて切換えを行なうようにしてもよい。
【００３３】すなわち、図６（ａ），（ｂ）に示すよう
に、コンプレッサの能力を横軸にした特性図において、
コンプレッサの運転領域を定格能力領域と小能力領域と
に区分し、これらの領域の境界値を基準として室外ファ
ンモータの速度切換えを行うようにしてもよい。
【００３４】また、本発明の発明者のこれまでの研究に
よると、図６（ａ），（ｂ）の各定格能力領域におい
て、冷房定格能力値Ｑ1 、及び暖房定格能力値Ｑ2 を定
めると、冷房モードでの境界値はＱ1 ／２よりも低くな
り、また、暖房モードでの境界値はＱ2 ／２よりも高く
なることが判明している。これにより、室外ファンモー
タの速度切換えのため境界値を容易に求めることができ
る。
【００３５】ところで、冷房運転を行う場合、室外機の
内部温度はかなり上昇するのが通常であり、インバータ
装置は苛酷な環境での動作を余儀なくされることにな
る。したがって、冷房運転中におけるインバータ装置の
温度上昇防止のための対策が重要な課題となるが、本発
明によれば、このような温度上昇を有効に防止すること
ができるという副次的効果を得ることができる。
【００３６】室外機の一般的な概略構成を述べると、図
７に示すように、本体ボックスの正面側に室外ファン４
が取付けられると共に、背面側に室外熱交換器３が配置
され、本体ボックス内部にコンプレッサ１やインバータ
装置２１などの各種電気部品が収納されている。また、
本体ボックス側面部には板金の切り起こし加工などによ
り空気取入口２７が形成されており、この空気取入口と
室外ファンとの間に矢印２８で示すような空気通路が形
成される。
【００３７】そして、このように、空気通路２８にイン
バータ装置２１等の電気部品を配設し、これを室外ファ
ン回転によって生じる空気の流れにより冷却しようとす
る技術は、本願の出願人により既に呈示されている（特
公平４−５９３３号）。
【００３８】このような技術においては、インバータ装
置２１に対する冷却効果を高く維持する観点からは、室
外ファン４はできるだけ高速で回転されていることが好
ましい。そして、本願発明によれば図５からも明らかな
ように、冷房運転での基準値（２５Ｈz ）を暖房運転で
の基準値（４０Ｈz ）よりも大幅に低下させているの
で、冷房運転中における大半の時間において、室外ファ
ン４は高速で運転されることになる。したがって、本願
発明は、冷房運転中のインバータ装置に対する冷却効果
という観点からは非常に好ましい構成となっている。
【００３９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、室外風
量の制御をよりきめ細かに行うことができ、もって、運
転効率の向上を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の室内機及び室外機の電気機器
回りの構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施例の冷媒回路回りの構成を示す説
明図。
【図３】図１におけるインバータ周波数制御テーブルの
内容を示す説明図。
【図４】図１における室外制御部の動作を説明するため
のフローチャート
【図５】本発明の実施例に係る運転効率の特性図。
【図６】本発明の実施例に係る運転効率の特性図。
【図７】本発明の実施例に係る室外機の構成を示す斜視
図。
【図８】従来装置の動作を説明するためのフローチャー
ト。
【符号の説明】
Ａ 室内機 Ｂ 室外機 １ コンプレッサ ４ 室外ファン ７ 室外ファンモータ １６ 室外制御部 ２１ インバータ装置 ２２ コンプレッサモータ ２３ 室外ファン制御回路 ２４ 四方弁制御回路 ２５ インバータ制御回路 ２６ インバータ周波数制御テーブル

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】室内機と室外機とから成り、冷房モード及
    び暖房モードの二つのモードでの運転が可能であり、さ
    らに、コンプレッサモータの回転数が所定基準値を超え
    たか否かに応じて、室外ファンの回転速度を高速又は低
    速のいずれかに選択する空気調和機において、 冷房モード又は暖房モードのうちのいずれで運転されて
    いるかを検出する運転モード検出手段と、 前記室外ファンの回転速度の選択を行う際の所定基準値
    を、冷房モードでの値が暖房モードでの値よりも小さく
    なるように設定する基準値設定手段と、 前記運転モード検出手段からの検出信号、及び前記基準
    値設定手段からの設定信号に基いて、前記室外ファンの
    回転速度を高速又は低速のいずれかに選択する室外ファ
    ン速度選択手段と、 を備えたことを特徴とする空気調和機。
  2. 【請求項２】室内機と室外機とから成り、冷房モード及
    び暖房モードの二つのモードでの運転が可能であり、さ
    らに、コンプレッサモータの運転が定格能力領域での運
    転であるか小能力領域での運転であるか否かに応じて、
    室外ファンの回転速度を高速又は低速のいずれかに選択
    する空気調和機において、 冷房モード又は暖房モードのうちのいずれで運転されて
    いるかを検出する運転モード検出手段と、 前記室外ファンの回転速度の選択を行う際の前記二つの
    領域についての境界値を、冷房モードでの値が暖房モー
    ドでの値よりも小さくなるように設定する境界値設定手
    段と、 前記運転モード検出手段からの検出信号、及び前記境界
    値設定手段からの設定信号に基いて、前記室外ファンの
    回転速度を高速又は低速のいずれかに選択する室外ファ
    ン速度選択手段と、 を備えたことを特徴とする空気調
    和機。
  3. 【請求項３】請求項２記載の空気調和機において、 前記境界値設定手段は、 冷房モード及び暖房モードでの前記定格能力領域中の各
    所定値を冷房定格能力値及び暖房定格能力値とすると共
    に、この冷房定格能力値が暖房定格能力値よりも小さく
    なるように定め、 前記二つの領域についての境界値を、冷房モードの場合
    は冷房定格能力値の１／２よりも低く設定すると共に、
    暖房モードの場合は暖房定格能力値の１／２よりも高く
    設定するものである、 ことを特徴とする空気調和機。
  4. 【請求項４】室内機と、空調負荷に応じた回転数でコン
    プレッサモータを可変速制御するインバータ装置を内蔵
    した室外機とから成ると共に、このインバータ装置は室
    外機の箱体に設けられた空気取入口と室外ファンとを結
    ぶ空気通路に配設されており、また、冷房モード及び暖
    房モードの二つのモードでの運転が可能であり、さら
    に、コンプレッサモータの回転数が所定基準値を超えた
    か否かに応じて、室外ファンの回転速度を高速又は低速
    のいずれかに選択する空気調和機において、 冷房モード又は暖房モードのうちのいずれで運転されて
    いるかを検出する運転モード検出手段と、 前記室外ファンの回転速度の選択を行う際の所定基準値
    を、冷房モードでの値が暖房モードでの値よりも小さく
    なるように設定する基準値設定手段と、 前記運転モード検出手段からの検出信号、及び前記基準
    値設定手段からの設定信号に基いて、前記室外ファンの
    回転速度を高速又は低速のいずれかに選択する室外ファ
    ン速度選択手段と、 を備えたことを特徴とする空気調和機。
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