JPWO2020049633A1 - 空気調和機の室外機 - Google Patents
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Abstract
室外機(90)は、上下に並べて配置された二つの室外ファン(7a,7b)の各々を駆動する二つのファンモータ(8a,8b)と、二つのファンモータ接続部(15a,15b)に接続された二つのファンモータ(8a,8b)の各々へ独立して電力供給可能なファンモータ電力供給部を有する制御装置(16)と、制御装置(16)を囲う電装品箱(40)の内部に設置されて電装品の温度を測定する電装品温度センサ(17)とを備え、制御装置(16)は、片ファン運転時には、片ファン運転開始時の電装品の温度と、片ファン運転を開始してから設定時間経過後の電装品の温度との比較により、二つのファンモータ(8a,8b)の各々が二つのファンモータ接続部(15a,15b)のどちらに接続されているか検知し、検知の結果に基づいて、上方に配置された室外ファン(7a,7b)が駆動するように電力供給を行うコントローラを備える。
Description
本発明は、ファンにより室外熱交換器に外気を送って冷媒と外気との熱交換を行う空気調和機の室外機に関する。
室外熱交換器に外気を送る室外ファンが室外機に上下に2台並べて設置されている空気調和機において、外気温度が低い状態で冷房運転を行うと、室外熱交換器における外気と冷媒との熱交換量が、室内機で必要とされている運転能力以上となり、室内が冷え過ぎる状態となる。
このような場合に、下方の室外ファンを停止させ、上方の室外ファンのみ回転させることにより、室外熱交換器における外気と冷媒との熱交換量を減らし、室内機で必要とされている運転能力を超える熱交換が行われることを防ぐ技術がある。この技術では、上方の室外ファンを回転させているため、機械室上部に設けられた外気温度センサを含む電装品付近の外気は滞留せず、外気温度センサの検出値の正確性と電装品の冷却効率は維持される。
一方、工場での組立て時又はメンテナンス作業におけるファンモータの交換時などに、2台の室外ファンの各々を回転させるファンモータへ駆動電力を供給するための配線が逆に接続されることがある。この場合、外気温度センサ及び電装品から離れた位置に配置されている下方ファンが回転することとなり、正確な外気温度の検出ができなくなるとともに電装品の冷却が行えず、電装品が過熱し故障にいたる可能性がある。
特許文献1には、外気温度センサの検出値を基に2台のファンモータの接続状態を判別するモードを設け、外気温度センサの検出値の上昇によって室外熱交換器の温度上昇を検知し、2台のファンモータが逆に接続されていると判断した場合は、駆動電力の供給先を入れ替え、意図したファンモータを回転させる手法が提案されている。
しかしながら、特許文献1に開示される手法は、複数の室内機を接続可能で、各室内機を個別に運転又は停止できるビル用マルチ空調システムの室外機である場合には、誤接続を検知できないおそれがある。ビル用マルチ空調システムは、VRF(Variable Refrigerant Flow)システムとも称される。VRFシステムでは、接続された全ての室内機を運転した場合でも耐えられる熱交換能力を持つ室外機が一般的に選定される。ビル用マルチシステムにおいて、少数台の室内機のみを冷房運転した場合、室外熱交換器は室内機で必要とされている運転能力に対し余裕のある熱交換能力を有することとなるため、室外熱交換器の温度はほとんど上昇せず、外気温度センサの検出値も上がらないため誤接続を検知できない。
このように、外気温度センサの検出値に基づいてファンモータの誤接続を検知する方法では、ファンモータの誤接続を検知できない場合があるという問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ファンモータの誤接続を検知できる確率を向上させることができる空気調和機の室外機を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る空気調和機の室外機は、圧縮機と流路切替装置と室外熱交換器と減圧装置と室内熱交換器とが冷媒配管を介して接続された冷媒回路と、上下に並べて配置され、室外熱交換器に空気を供給する二つの室外ファンと、二つの室外ファンの各々を駆動する二つのファンモータと、ファンモータを接続可能な二つのファンモータ接続部と、ファンモータ接続部に接続された二つのファンモータの各々へ独立して電力供給可能なファンモータ電力供給部を有する制御装置と、制御装置を囲う電装品箱の内部に設置されて少なくとも制御装置を構成する部品を含む電装品の温度を測定する電装品温度センサとを備える。制御装置は、二つの室外ファンのうち上側の一方のみを運転する片ファン運転時には、片ファン運転の開始時の電装品の温度と、片ファン運転を開始してから設定時間経過後の電装品の温度との比較により、二つのファンモータの各々が二つのファンモータ接続部のどちらに接続されているかを検知し、検知の結果に基づいて、上方に配置された室外ファンが駆動するように電力供給を行うコントローラを備える。
本発明に係る空気調和機の室外機は、ファンモータの誤接続を検知できる確率を向上させることができるという効果を奏する。
以下に、本発明の実施の形態に係る空気調和機の室外機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和機の冷媒循環経路を示す図である。実施の形態1に係る空気調和機100は、室外機90に複数の室内機80a,80bが接続されVRFシステムを構成している。
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和機の冷媒循環経路を示す図である。実施の形態1に係る空気調和機100は、室外機90に複数の室内機80a,80bが接続されVRFシステムを構成している。
室外機90は、圧縮機1、流路切替装置3、室外熱交換器4、第1静止弁5及び第2静止弁6を有する。圧縮機1、流路切替装置3、室外熱交換器4、第1静止弁5及び第2静止弁6は、冷媒配管によって接続され、冷媒回路30を構成している。圧縮機1は、冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して高温高圧の状態にして冷媒回路30に搬送する。流路切替装置3は、圧縮機1の下流側に設けられており、暖房運転時における冷媒の流れと冷房運転時における冷媒の流れとを切り替える。室外熱交換器4は空気と冷媒との間で熱交換を行う。室外熱交換器4は、冷房運転時には凝縮器の働きをし、暖房運転時には蒸発器の働きをする。
また室外機90は、圧力センサ及び温度センサといった各種センサと、基板及びコントローラ19を備えた制御装置16とを備えている。制御装置16は、各種センサ及び流路切替装置3と電気的に接続されている。制御装置16が備えるセンサには、外気温度センサ9、電装品温度センサ17、高圧側圧力センサ2及び低圧側圧力センサ14を例示できる。外気温度センサ9は室外空気の外気温度を検出する。電装品温度センサ17は制御装置16の基板温度を検出する。また高圧側圧力センサ2は、圧縮機1の吐出側に設けられ、冷媒の高圧側圧力を検出する。冷媒の高圧側出力は、凝縮器圧力とも称される。また低圧側圧力センサ14は、圧縮機1の吸入側に設けられ、冷媒の低圧側圧力を検出する。冷媒の低圧側圧力は、蒸発器圧力とも称される。
また室外機90は、室外熱交換器4に空気を供給する室外ファン7a,7bと、室外ファン7a,7bを駆動するファンモータ8a,8bとを有している。室外ファン7a,7bには、プロペラファンを適用できる。図2は、実施の形態1に係る空気調和機の室外機の内部の斜視図である。図2に示すように、ファンモータ8a,8bは、ファンモータ取付部50に固定される。図3は、実施の形態1に係る空気調和機の室外機の制御系のブロック図である。ファンモータ8a,8bは、図3に示すように、制御装置16が備えるコントローラ19により、ファンモータ電力供給部20とファンモータ接続部15a,15bとファンモータ配線部18a,18bとを介し、駆動される。室外ファン7a,7bは、制御装置16に送風して基板を冷却している。図2に示すように、制御装置16は電装品箱40に囲われている。電装品箱40は、セパレータ51上部に取付けられている。電装品箱40に収容される電装品は、少なくとも制御装置16を構成する部品を含む。制御装置16を構成する部品は、回路基板及び電子部品の他、電源接続用の端子台及び各種センサを例示できる。また、セパレータ51には不図示のスリットが設けられており、室外ファン7a,7bの送風による制御装置16の冷却を可能にしている。
室内機80a,80bは、冷媒を減圧して膨張させる減圧装置10a,10bと室内熱交換器11a,11bとを有する。減圧装置10a,10b及び室内熱交換器11a,11bは、冷媒配管によって接続されている。室内熱交換器11a,11bは、不図示のファンにより送風される空気と冷媒との間で熱交換を行う。室内熱交換器11a,11bは、冷房運転時には蒸発器の働きをし、暖房運転時には凝縮器の働きをする。減圧装置10a,10bには、膨張弁を適用可能である。
また、室内機80a,80bは、各種の温度センサを備えている。室内機80a,80bの各種センサ及び減圧装置10a,10bは、室外機90の各種センサと同様に制御装置16に電気的に接続されている。室内機80a,80bの温度センサには、室内熱交換器11a,11bの蒸発器温度を検出する蒸発器温度センサを例示できる。図1に示すように、蒸発器温度センサは、液管に設けられた室内液管温度センサ12a,12bと、ガス管に設けられた室内ガス管温度センサ13a,13bとから構成されている。
図1に示すように、空気調和機100は、複数台の室内機80a,80bを備えている。室内機80a,80bは、第1静止弁5と第2静止弁6との間で冷媒配管によって並列に接続されている。室内機80aでは、室内熱交換器11aと減圧装置10aとが接続されている。室内機80bでは、室内熱交換器11bと減圧装置10bとが接続されている。室内熱交換器11aには、室内液管温度センサ12aと室内ガス管温度センサ13aとが設けられている。室内熱交換器11bには、室内液管温度センサ12bと室内ガス管温度センサ13bとが設けられている。
圧縮機1、流路切替装置3、室外熱交換器4、第1静止弁5、減圧装置10a,10b、室内熱交換器11a,11b及び第2静止弁6が順次配管で接続されて冷媒を循環させる冷媒回路30が形成されている。
制御装置16は、冷媒回路30及び室外ファン7a,7bの運転を制御する。具体的には、各種センサで得られた検出値に基づいて、圧縮機1の容量制御、減圧装置10a,10bの開度制御及び室外ファン7a,7bの駆動制御を行う。
室外機90が備える各種センサのうち、外気温度センサ9は室外熱交換器4の上部に取り付けられているため、室外熱交換器4付近の外気の状態の影響を受けやすい。室内機80a,80bの一方のみを運転した場合、室外熱交換器4は室内機80a又は室内機80bで必要とされている運転能力に対し、余裕のある熱交換能力を有することとなるため、室外熱交換器4の温度はほとんど上昇せず、外気温度センサ9の検出値も上昇しない。また、外風が強い場合においては、室外ファン7a,7bの回転によらず室外熱交換器4への外気通流が起こるため、外気が滞留せず、外気温度センサ9の検出値は上昇しない。また、暖房運転時には室外熱交換器4は蒸発器の働きをするため、冷媒の温度が下がり、外気温度センサ9の検出値も下がる。
一方、室外機90が備える各種センサのうち、電装品温度センサ17は、室内機80a,80bの一方のみを運転した場合でも、電装品を流れる電流と電装品の持つ抵抗値によって必ず電装品の発熱が生じ、電装品温度センサ17の検出値は上昇する。また、外風が強い場合においても、電装品温度センサ17は、電装品箱40内に設置されていることから、外風の影響を受けず、電装品温度上昇を検知できる。電装品温度センサ17は、電装品箱40内に設置されており、セパレータ51に設けられたスリットの部分を除いて室外ファン7a,7bから遮蔽されているため、電装品温度センサ17の測定結果は、室外ファン7a,7bが発生させる気流の影響を外気温度センサ9の測定結果よりも受けにくい。また、暖房運転時においても、電装品を流れる電流と電装品の持つ抵抗値によって必ず電装品の発熱が生じるため、電装品温度上昇を検知できる。
図4は、実施の形態1に係る空気調和機の室外機の片ファン運転の動作の流れを示すフローチャートである。ステップS101において、コントローラ19は、片ファン運転開始条件が成立したか否かを判断する。片ファン運転開始条件が成立したならば、ステップS101でYesとなり、ステップS102へ進む。片ファン運転開始条件が成立していなければ、ステップS101でNoとなり、ステップS101を繰り返す。
ステップS102において、コントローラ19は、ファンモータ電力供給部20に対し、上方のファンモータ8aのみに電力を供給し、下方のファンモータ8bへの電力供給を停止させる命令を出力する。また、コントローラ19は、電装品温度センサ17が測定した電装品温度を記憶する。このようにして、コントローラ19は、片ファン運転を実行する。
ステップS103において、コントローラ19は、片ファン運転を開始してから設定時間が経過したか否かを判断する。片ファン運転を開始してから設定時間が経過していれば、ステップS103でYesとなり、ステップS104へ進む。設定時間が経過していなければ、ステップS103でNoとなり、ステップS103を繰り返す。
ステップS104において、コントローラ19は、電装品温度センサ17が測定した電装品温度の現在値と、片ファン運転開始時の電装品温度との差が閾値未満であるか否かを判断する。片ファン運転開始時の電装品温度と現在の電装品温度との差が閾値未満であれば、ステップS104でYesとなり、ステップS105へ進む。片ファン運転開始時の電装品温度と現在の電装品温度との差が閾値以上であれば、ステップS104でNoとなり、ステップS106へ進む。
ステップS105において、コントローラ19は、室外ファン7a,7bの接続は正常であると判断し、ステップS108へ進む。
ステップS106において、コントローラ19は、室外ファン7a,7bの接続が逆であると判断し、ステップS107へ進む。ステップS107において、コントローラ19は、ファンモータ接続部15aへの給電を停止し、ファンモータ接続部15bへの給電を開始する。すなわち、コントローラ19は、ファンモータ接続部15a,15bへの給電を入れ替える。したがって、正規の状態とは逆にファンモータ接続部15aに接続されていたファンモータ8bへの電力供給は停止され、ファンモータ接続部15bに接続されていたファンモータ8aへの電力供給が開始される。ステップS107が終了したら、ステップS108へ進む。
ステップS108において、コントローラ19は、片ファン運転終了条件が成立したか否かを判断する。片ファン運転終了条件が成立していれば、ステップS108でYesとなり、処理を終了する。片ファン運転終了条件が成立していなければ、ステップS108でNoとなり、ステップS108を繰り返す。
実施の形態1に係る空気調和機100の室外機90は、電装品温度センサ17の検出値に基づいてファンモータ8a,8bの誤接続を検知するため、少数台の室内機のみで冷房運転した場合、すなわち室内機80a,80bの一方のみで冷房運転したでもファンモータ8a,8bの誤接続を検知できる。
また、実施の形態1に係る空気調和機100の室外機90は、電装品温度センサ17が電装品箱40内に設置されているため、外風が強く外気温度センサ9の周囲に空気が滞留せず、外気温度センサ9の検出値が上昇しない条件下でもファンモータ8a,8bの誤検出を検知できる。
なお、上述の低外気温環境での冷房運転時以外に、高外気温環境での暖房運転時にも、室外熱交換器における外気と冷媒との熱交換量が室内機で必要とされている運転能力以上となりうる。この場合、外気と冷媒との熱交換量を減らし、室内での必要運転能力を確保するために室外ファン7a,7bのうち上側の一方のみ回転させても、暖房運転において室外熱交換器4は蒸発器の働きをするので、外気温度センサ9によって測定される外気温度は下がることとなる。したがって、外気温度センサ9の検出値が上昇することによって誤接続を検知する手法では、暖房運転において誤接続を判断できない。しかし、実施の形態1に係る空気調和機100の室外機90は、電装品温度センサ17の検出値に基づいてファンモータ8a,8bの誤接続を検知するため、高外気温環境で暖房運転を行う場合でも、ファンモータ8a,8bの誤接続を検知できる。
実施の形態2.
図5は、本発明の実施の形態2に係る空気調和機の室外機の制御系のブロック図である。実施の形態2に係る空気調和機100の室外機90は、制御装置16が接続状態記憶部21を有する点で実施の形態1に係る空気調和機100の室外機90と相違している。接続状態記憶部21は、ファンモータ8a,8bの各々がファンモータ接続部15a,15bのどちらに接続されているかを示す接続状態情報を記憶する。
図5は、本発明の実施の形態2に係る空気調和機の室外機の制御系のブロック図である。実施の形態2に係る空気調和機100の室外機90は、制御装置16が接続状態記憶部21を有する点で実施の形態1に係る空気調和機100の室外機90と相違している。接続状態記憶部21は、ファンモータ8a,8bの各々がファンモータ接続部15a,15bのどちらに接続されているかを示す接続状態情報を記憶する。
図6は、実施の形態2に係る空気調和機の室外機の片ファン運転の動作の流れを示すフローチャートである。ステップS101とステップS102との間にステップS109及びステップS110の処理が追加されている点で、実施の形態1に係る室外機90の片ファン運転の動作と相違している。
片ファン運転開始条件が成立すると、ステップS109において、コントローラ19は、接続状態記憶部21に接続状態情報が記憶されているか否かを判断する。接続状態記憶部21に接続状態情報が記憶されていれば、ステップS109でYesとなり、ステップS110に進んで、接続状態記憶部21から接続状態情報を読み出してステップS102へ進む。接続状態情報が記憶されていなければ、ステップS109でNoとなり、ステップS102へ進む。
ステップS102において、コントローラ19は、ファンモータ電力供給部20に対し、上方のファンモータ8aのみに電力を供給し、下方のファンモータ8bへの電力供給を停止させる命令を出力する。このとき、ステップS110で接続状態情報を読み出している場合は、ファンモータ接続部15a,15bのうち、ファンモータ8aに接続されている方に給電することにより、ファンモータ8aに電力を供給する。
以降の動作は、ステップS105又はステップS106において、接続状態情報を接続状態記憶部21に記憶させることを除いて、実施の形態1に係る室外機の動作と同様である。
実施の形態2に係る空気調和機100の室外機90は、接続状態記憶部21に接続状態情報が記憶されている場合には、室外ファン7aのみが駆動されるように片ファン運転を開始することができる。したがって、片ファン運転開始直後から制御装置16を冷却することができ、温度上昇により電装品が故障する可能性を低くすることができる。
上記の実施の形態1又は実施の形態2に係る空気調和機100の室外機90のコントローラ19の機能は、処理回路により実現される。処理回路は、専用のハードウェアであっても、記憶装置に格納されるプログラムを実行する処理装置であってもよい。
処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、又はこれらを組み合わせたものが該当する。図7は、実施の形態1又は実施の形態2に係る空気調和機の室外機のコントローラの機能をハードウェアで実現した構成を示す図である。処理回路29には、コントローラ19の機能を実現する論理回路29aが組み込まれている。
処理回路29が処理装置の場合、コントローラ19の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。
図8は、実施の形態1又は実施の形態2に係る空気調和機の室外機のコントローラの機能をソフトウェアで実現した構成を示す図である。処理回路29は、プログラム29bを実行するプロセッサ291と、プロセッサ291がワークエリアに用いるランダムアクセスメモリ292と、プログラム29bを記憶する記憶装置293を有する。記憶装置293に記憶されているプログラム29bをプロセッサ291がランダムアクセスメモリ292上に展開し、実行することにより、コントローラ19の機能が実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラム言語で記述され、記憶装置293に格納される。プロセッサ291は、中央処理装置を例示できるがこれに限定はされない。記憶装置293は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリー、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、又はEEPROM(登録商標)(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)といった半導体メモリを適用できる。半導体メモリは、不揮発性メモリでもよいし揮発性メモリでもよい。また記憶装置293は、半導体メモリ以外にも、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はDVD(Digital Versatile Disc)を適用できる。なお、プロセッサ291は、演算結果といったデータを記憶装置293に出力して記憶させてもよいし、ランダムアクセスメモリ292を介して不図示の補助記憶装置に当該データを記憶させてもよい。
処理回路29は、記憶装置293に記憶されたプログラム29bを読み出して実行することにより、コントローラ19の機能を実現する。プログラム29bは、コントローラ19の機能を実現する手順及び方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。
なお、処理回路29は、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。
このように、処理回路29は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
1 圧縮機、2 高圧側圧力センサ、3 流路切替装置、4 室外熱交換器、5 第1静止弁、6 第2静止弁、7a,7b 室外ファン、8a,8b ファンモータ、9 外気温度センサ、10a,10b 減圧装置、11a,11b 室内熱交換器、12a,12b 室内液管温度センサ、13a,13b 室内ガス管温度センサ、14 低圧側圧力センサ、15a,15b ファンモータ接続部、16 制御装置、17 電装品温度センサ、18a,18b ファンモータ配線部、19 コントローラ、20 ファンモータ電力供給部、21 接続状態記憶部、29 処理回路、29a 論理回路、29b プログラム、30 冷媒回路、40 電装品箱、50 ファンモータ取付部、51 セパレータ、80a,80b 室内機、90 室外機、100 空気調和機、291 プロセッサ、292 ランダムアクセスメモリ、293 記憶装置。
Claims (2)
- 圧縮機と流路切替装置と室外熱交換器と減圧装置と室内熱交換器とが冷媒配管を介して接続された冷媒回路と、
上下に並べて配置され、前記室外熱交換器に空気を供給する二つの室外ファンと、
前記二つの室外ファンの各々を駆動する二つのファンモータと、
前記ファンモータを接続可能な二つのファンモータ接続部と、前記ファンモータ接続部に接続された前記二つのファンモータの各々へ独立して電力供給可能なファンモータ電力供給部を有する制御装置と、
前記制御装置を囲う電装品箱の内部に設置されて少なくとも前記制御装置を構成する部品を含む電装品の温度を測定する電装品温度センサとを備え、
前記制御装置は、前記二つの室外ファンのうち上側の一方のみを運転する片ファン運転時には、前記片ファン運転の開始時の前記電装品の温度と、前記片ファン運転を開始してから設定時間経過後の前記電装品の温度との比較により、前記二つのファンモータの各々が前記二つのファンモータ接続部のどちらに接続されているかを検知し、前記検知の結果に基づいて、上方に配置された前記室外ファンが駆動するように電力供給を行うコントローラを備える空気調和機の室外機。 - 前記二つのファンモータの各々が前記二つのファンモータ接続部のどちらに接続されているかを示す接続状態情報を記憶する接続状態記憶部を備え、
前記コントローラは、前記片ファン運転の開始時に、前記接続状態情報を前記接続状態記憶部から読み出し、前記ファンモータ電力供給部を通じて電力を供給する前記ファンモータを決定する請求項1に記載の空気調和機の室外機。
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