(57)【要約】  室内機制御装置からの運転情報を受信して室外送風ファンおよび室外ファンモータを回転駆動させる室外機制御装置を有した空気調和装置において、室外ファンモータを回転駆動させる室外機制御装置が、室外ファンモータのトルクを演算するトルク演算手段と、トルク演算手段より演算されたトルクから空力騒音値を推定する騒音値推定手段とを備え、騒音値推定手段により算出された推定騒音値が所定の騒音値となるように室外送風ファンの回転数を制御するものである。
2020016912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、室外機に配される室外熱交換器と、冷媒を減圧する膨張弁と、室内に配される室内熱交換器とを環状に接続した冷凍サイクルと、室内の空気を前記室内熱交換器に供給する室内送風機と、室外の空気を前記室外熱交換器に供給する室外送風ファンおよび室外ファンモータと、ユーザーが所望する空調条件を入力するリモコンと、前記リモコンからの信号を受けて前記室内送風機を回転駆動させる室内機制御装置と、前記室内機制御装置と運転情報の信号を送受信して前記室外送風ファンおよび室外ファンモータを回転駆動させる室外機制御装置とを有した空気調和装置において、前記室外機制御装置は、前記室外ファンモータのトルクを演算するトルク演算手段と、前記トルク演算手段より演算されたトルクから空力騒音値を推定する騒音値推定手段と、を備え、前記騒音値推定手段により算出された推定騒音値が所定の騒音値となるように室外送風ファンの回転数を制御する空気調和装置。
【請求項２】
前記室外機制御装置は、前記室外ファンモータへ通電される電流を計測する電流検知手段を備え、前記電流検知手段により検出される電流値を用いてトルクを演算する請求項１記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記室外機制御装置は、予め送風機の風量と空力騒音との関係を表した送風機特性をメモリーに格納した請求項２記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空気調和装置に関し、特に、室外機送風機の駆動制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、空気調和装置の送風機駆動運転において、例えば、ダクト接続型空気調和装置であれば搬送される空気が流通するダクトが設置現場の様々な形状や分流など風路抵抗が異なるダクトとなるため、適正な空調を実施するための要求風量を満足するように、設置現場の状況で異なる風路抵抗に応じた送風機の必要な回転速度を演算により求めて、送風制御部で設定風量となるように実行処理される。【０００３】
その送風制御部では、空調時の風量が予め設定された設定風量となるように、設定風量に対する現在の実風量のずれを知り、そのずれを解消するようフィードバック制御にて送風機の回転速度を制御することが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１６６６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された空気調和装置では、目標となる設定風量を満たすためには実風量のずれを補うように送風機の回転速度を制御するが、要求風量を満足する反面、送風抵抗や送風機特性から騒音値の悪化が懸念されるという問題がある。また、空気調和に必要な熱交換器が経年の使用によるフィン目詰まりを起こし、それに伴い送風圧損が増加することがある。この送風圧損の増加により送風ファンの動作点が変化して騒音の悪化を招くという問題もある。【０００６】
この発明は、上記のよう課題を解決するためになされたもので、設置環境や設置条件あるいは空調熱交換のための熱交換器フィンにおける目詰まりの経年変化による騒音悪化を抑制した空気調和装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、室外機に配される室外熱交換器と、冷媒を減圧する膨張弁と、室内に配される室内熱交換器とを環状に接続した冷凍サイクルと、室内の空気を室内熱交換器に供給する室内送風機と、室外の空気を室外熱交換器に供給する室外送風ファンおよび室外ファンモータと、ユーザーが所望する空調条件を入力するリモコンと、リモコンからの信号を受けて室内送風機を回転駆動させる室内機制御装置と、室内機制御装置と運転情報の信号を送受信して室外送風ファンおよび室外ファンモータを回転駆動させる室外機制御装置とを有した空気調和装置において、室外機制御装置は、室外ファンモータのトルクを演算するトルク演算手段と、トルク演算手段より演算されたトルクから空力騒音値を推定する騒音値推定手段と、を備え、騒音値推定手段により算出された推定騒音値が所定の騒音値となるように室外送風ファンの回転数を制御するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の空気調和装置は、室内の空気を室内熱交換器に供給する室内送風機と、室外の空気を室外熱交換器に供給する室外送風ファンおよび室外ファンモータと、ユーザーが所望する空調条件を入力するリモコンと、リモコンからの信号を受けて室内送風機を回転駆動させる室内機制御装置と、室内機制御装置と運転情報の信号を送受信して室外送風ファンおよび室外ファンモータを回転駆動させる室外機制御装置とを有し、該室外機制御装置は、室外ファンモータのトルクを演算するトルク演算手段と、トルク演算手段より演算されたトルクから空力騒音値を推定する騒音値推定手段と、を備え、騒音値推定手段により算出された推定騒音値が所定の騒音値となるように室外送風ファンの回転数を制御するので、室外機の騒音を重視する使用者に対して、据付環境や据付条件あるいは熱交換器フィン目詰まりの経年変化による騒音悪化を抑制させるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の室外送風ファン駆動の制御フローを示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の送風ファンの風量−静圧特性及び風量−空力騒音特性を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の送風ファンの風量−静圧特性及び風量−空力騒音特性を示す説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の送風ファンの風量−静圧特性及び風量−空力騒音特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１〜図５は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置を説明するものであって、図１は冷媒回路の構成を模式的に示す冷媒回路構成図、図２は空気調和装置の室外機送風ファン駆動を説明する制御フローを示すフローチャート、図３〜図５は室外機送風ファンの風量−静圧特性及び風量−空力騒音特性を示す図である。
【００１１】
図１において、空気調和装置は互いに冷媒配管１５によって接続された室外機１と室内機２から構成されている。
室外機１には、冷媒を圧縮する運転周波数（圧縮機運転周波数）を変更可能な圧縮機１１と、冷媒の流れ方向を切換えるための四方弁と、室外空気との間で熱交換する室外熱交換器１２と、室外熱交換器１２に向けて室外空気を供給する室外送風ファン１３１及び室外送風ファンモータ１３２と、冷媒を膨張する膨張弁１４とが設けられている。一方、室内機２には、室内空気との間で熱交換する室内熱交換器２１と、室内熱交換器２１に向けて室内空気を供給する室内送風機２２とが設けられている。そして、室外機１と室内機２は、ガス側接続冷媒配管と液側接続冷媒配管とで接続され冷媒が循環する。
【００１２】
空気調和装置に用いられる冷媒としては、例えば、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ３２などのＨＦＣ冷媒や、Ｒ１２３４ｙｆなどのＨＦＯ冷媒、又はＨＦＯ冷媒とＲ３２などのＨＦＣ冷媒との混合冷媒や、もしくは二酸化炭素（ＣＯ２）や炭化水素、ヘリウム、プロパン等のような自然冷媒などである。
【００１３】
空気調和装置の空調運転において、室内を冷房する場合には、圧縮機１１から吐出された冷媒は、四方弁、室外熱交換器１２、膨張弁１４、室内熱交換器６の順に流れ、再度四方弁を経由して圧縮機１１に戻る冷媒回路が形成され、冷凍サイクルが実行される。また、室内を暖房する場合には、圧縮機１１から吐出された冷媒は、四方弁、室内熱交換器２１、膨張弁１４、室外熱交換器３の順に流れ、再度四方弁２を経由して圧縮機１に戻る冷媒回路が形成され、冷凍サイクルが実行される。
【００１４】
空気調和装置は、リモコン３と、室内機２の室内機制御部２３と、室外機１の室外機制御部１６とが通信線で接続され運転制御情報を互いに送受信して利用者の設定条件を満たすように空調制御を行う。
【００１５】
また、空気調和装置には、吐出配管温度センサ、室外熱交換器温度センサ、室外気温度センサ、室内熱交換器温度センサ、室内吸込温度センサの各種センサが設置されている（図示せず）。空気調和装置は、これらの各温度センサから検出された検出温度を用いて、利用者がリモコン３から入力設定した室内空調条件を満たすように、冷媒回路に設けられたアクチュエータや送風ファンの駆動制御を行う。
【００１６】
室内機制御部２３は室内吸込温度センサにより検出された室内吸込温度や室内熱交換器温度センサにより検出された室内熱交換器温度を用いて、室内空調が快適な環境となるように、室内熱交換器の温度に応じた室内送風機２２の回転駆動を行う。
【００１７】
室外機１の室外空気との間で熱交換する室外熱交換器１２は伝熱管と多数のフィンとにより構成されるクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型の熱交換器からなり、冷房運転時には冷媒の凝縮器として機能し、暖房運転時には冷媒の蒸発器として機能する。また、室外熱交換器１２に向けて室外空気を供給する室外送風ファン１３１及び室外送風ファンモータ１３２は供給する空気の流量を可変することが可能なファンであり、例えば、ＤＣモータによって駆動されており、室外機１内へ室外空気を吸入し、室外熱交換器１２により冷媒との間で熱交換した空気を室外に排出する機能を有する。
【００１８】
室外機制御部１６は、室内機制御部２３からの運転指令情報を受けて、室外気温度センサにより検出された室外気吸込温度や、吐出配管温度センサ及び室外熱交換器温度センサにより検出された循環冷媒の各部位での冷媒温度を用いて、室内空調に必要な循環冷媒が適正な状態となるように、圧縮機１１の運転周波数や膨張弁１４の絞り量を変更させるための弁開度や室外送風ファンモータ１３２の回転数を制御して、それぞれを運転駆動させる。
【００１９】
ここで、室外機制御部１６が空調運転を行うに際して、室外送風ファンモータ１３２の回転数を制御するにあたり、空力騒音推定・ファン回転数設定制御が選択されると、図２に示す制御フローを実行することになる。
【００２０】
図２の空気調和装置の室外機送風ファン駆動を説明するフローチャートに従って、室外機制御部１６における制御動作を説明する。
空力騒音推定・ファン回転数設定制御が開始されると、室外送風ファンモータ１３２に流れる電流を電流センサやカレントトランスを用いた電流検出装置を使って検出する（Ｓ１）。そして、検出したファンモータ電流値ＩＬを室外機制御部１６の演算装置に入力し、予め登録された関係式Ｔｑ＝ｆ１（ＩＬ）により、その時の室外送風ファンモータ１３２の発生軸トルクを算出する。ここで、Ｔｑは発生軸トルク、ＩＬは検出したファンモータ電流、ｆ１はファンモータのトルク−電流特性関数である。
【００２１】
算出した発生軸トルクＴｑより、この室外機制御部１６内のメモリーに予め格納されている送風機特性による送風機の風量と軸動力及び風量と静圧、騒音値の関係を用いて、Ｑ＝ｆ２（Ｎ、Ｔｑ）、Ｐｓ＝ｆ３（Ｎ、Ｑ）、ＳＰＬ＝ｆ４（Ｎ、Ｑ）の関係式により、室外送風ファンの風量Ｑ、発生静圧Ｐｓ、室外送風ファンの空力騒音値ＳＰＬ（図５の動作点Ａ）を算出する。
ここで、Ｎは室外送風ファンの回転数、ｆ２は室外送風ファンの風量−トルク特性関数、ｆ３は室外送風ファンの風量−静圧特性関数、ｆ４は室外送風ファンの風量−空力騒音特性関数である。
【００２２】
室外機制御部では、あらかじめ記憶されている、据付やフィン目詰まり機外圧損無し（図中の実線で示す圧損特性）での空力騒音値ＳＰＬ０（図５の動作点Ｂ）と圧損あり（図中の太実線で示す圧損特性）となる実運転検知時の騒音値ＳＰＬ（図５の動作点Ａ）との差ΔＳＰＬ（＝ＳＰＬ−ＳＰＬ０）を算出する。この差ΔＳＰＬ＝が、所定偏差以下である場合、空力騒音推定・ファン回転数設定制御は終了する。この動作については、図２の制御フローにおけるステップＳ２、Ｓ３に示す。
【００２３】
一方、ΔＳＰＬが所定偏差以上である場合は、Ｐｓ’= ζ＊Ｑ’^2、Ｐｓ’=ｆ３（Ｎ’、Ｑ’）、ＳＰＬ０＝ｆ４（Ｎ’、Ｑ’）の方程式を満足する室外送風ファン回転数Ｎ’を算出する（図５の動作点Ｃ）。なお、ここで、Ｎ’は空力騒音値がＳＰＬ０となるよう算出された送風ファン回転数、Ｐｓ’は送風ファン回転数がＮ’となった場合の発生静圧、Ｑ’は送風ファン回転数がＮ’となった場合の風量、ζはζ=Ｐｓ／Ｑ^2で算出される機外圧損も含めた送風圧損の損失係数である。ここでの動作は、図２の制御フローにおけるステップＳ４、Ｓ５に示す。
【００２４】
上述の算出する動作変化について、変更前のファン回転数Ｎおよび算出したＮ’における室外送風ファンの風量−静圧特性および風量−空力騒音特性を図３、図４を用いて説明する。図３、図４において、横軸にファン風量Ｑ、縦軸にファン静圧Ｐｓおよび空力騒音値ＳＰＬをとり、実線が据付やフィン目詰まり機外圧損無し時の送風機特性を示し、点線が実据え付けフィン目詰まり機外圧損有り時の送風機特性を示す。
【００２５】
ここで、送風ファンの送風機特性においては、ファン回転数がＮの場合を実線で示し、ファン回転数がＮから低下してＮ’となった場合を点線にて示す。このように、回転数が低下すると図中矢印の方向に特性が変化する。つまり、送風ファンの回転数が低下すると、それに伴いファン静圧Ｐｓ、騒音値ＳＰＬが減少方向に変化する。
【００２６】
次に、送風ファンに対して、熱交換器フィン目詰まりなどによる機外圧損が変化した場合の特性変化を図３で説明する。図３において、横軸にファン風量Ｑ、縦軸にファン静圧Ｐｓおよび空力騒音値ＳＰＬをとり、圧損特性において、実線がフィン目詰まり機外圧損無し時、そして点線が実据え付けフィン目詰まり機外圧損有り時の特性を示す。圧損が発生して送風ファンへの負荷が高くなるに伴い、図中の圧損特性が実線から点線で示すように変化して圧損抵抗が高くなると、同一回転数では風量が減少すると共に騒音値は上昇することになる。そこで、高くなった騒音値ＳＰＬ０をフィン目詰まり機外圧損無し時の騒音値ＳＰＬまで減少させるように（図３中の矢印で示す）、送風ファンの回転数を低下させることになる。それに伴いファン風量も減少方向に変化する。
【００２７】
上述で算出した回転数Ｎ’を用いて、室外機制御部では、Ｎｎｅｗ＝Ｎ＋α＊（Ｎ’−Ｎ）などの補正式を用いて、新しいファン回転数Ｎｎｅｗを設定する。ここでαは空力騒音値をＳＰＬ０に収束させるための緩和係数である。そして、ファン回転数Ｎｎｅｗにてファンモータが駆動された後、この制御動作を繰り返す。
【００２８】
本発明の制御により、据付形態やフィン目詰まりにより機外圧損が増加した場合においても、空力騒音値が機外圧損無しの場合と同等の値まで抑制される。よって、室外機の騒音を重視する使用者に対して、据付形態あるいは経年のフィン目詰まりによる騒音悪化を抑制した空気調和装置を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００２９】
１  室外機
２  室内機
３  リモコン
１１  圧縮機
１２  室外熱交換器
１３１  室外送風ファン
１３２  室外送風ファンモータ
１４  膨張弁
１５  配管
１６  室外機制御部
２１  室内熱交換器
２２  室内送風機
２３  室内機制御部
【図１】
2020016912.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2020016912.tif 000009
2020016912.tif 000010
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