JPH10220847A

JPH10220847A - 空気調和機の室外ユニット

Info

Publication number: JPH10220847A
Application number: JP9038492A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Okubo; 健大久保; Toshiaki Kawada; 俊明川田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-02-06
Filing date: 1997-02-06
Publication date: 1998-08-21
Anticipated expiration: 2017-02-06
Also published as: JP3594438B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電動ファンの適切な駆動や装置コスト等の低
減を実現した空気調和機の室外ユニットを提供する。【解決手段】第１〜第３電動ファン１２〜１４はいず
れも容量が１０馬力のスクロール型圧縮機であり、左右
の第１，第３電動ファン１２，１４は三相モータを備え
た定速型であるが、中央の第２電動ファンは単相モータ
を備えた可変速型である。室外側ＥＣＵは、熱交換量が
１０馬力以下の場合には第２電動ファン１３のみをＬ段
〜Ｈ段に適宜切り換えて駆動し、熱交換量が２０馬力の
場合には第１，第３電動ファン１２，１４を駆動し、熱
交換量が１０〜２０馬力の場合には第２電動ファン１３
と第１，第３電動ファン１２，１４とを交互に駆動し、
熱交換量が２０〜３０馬力の場合には第１，第３電動フ
ァン１２，１４を駆動したまま、第２電動ファン１３を
Ｌ段〜Ｈ段に適宜切り換えて駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電動ファン
を有する空気調和機の室外ユニットに係り、詳しくは電
動ファンの適切な駆動や装置コストの低減等を実現する
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、大店舗や体育館等の冷房や暖房に
供される空気調和機としては、装置構成および温湿度制
御の簡素化や製作コストの低減等を図るべく、大容量の
室外ユニットに多数の室内ユニットを接続した大空間型
が多く用いられている。この種の空気調和機では、一台
の室外ユニットに比較的大型の低圧容器圧縮機（スクロ
ール型圧縮機やレシプロ圧縮機等）が複数台内蔵されて
おり、それら圧縮機の運転台数や電動ファンの風量等を
制御することにより、各室内ユニットに適量の液冷媒あ
るいはガス冷媒を供給する。また、室外ユニットは、十
分な熱交換器面積を確保するべく本体側面の大部分が熱
交換器により形成され、熱交換器自体も分割型が用いら
れることが多い。

【０００３】一般に、大空間型空気調和機では、室外ユ
ニット側の熱交換器容量が大きくなるため、最大出力時
にも十分な風量を確保するべく、室外ユニット本体に複
数台の電動ファンが設置される。そして、横長の室外ユ
ニット本体に複数台の電動ファンが設置される場合、こ
れら電動ファンは室外ユニット本体の上面に横一列に設
置されることが多い。これら電動ファンは、圧縮機の稼
働状態や熱交換器温度等に応じて、コントローラにより
駆動制御されるが、その制御方法は二通りあった。すな
わち、電動ファンが定速型（三相交流電源型）である場
合には、例えば圧縮機の運転台数等に対応させて、電動
ファンの駆動台数を切り換える。また、電動ファンが可
変速型（単相交流電源型）である場合には、例えば熱交
換器温度等が目標値となるように、電動ファンの運転台
数と回転数とを適宜切り換える。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、上述した大空
間型空気調和機では、室外ユニット本体に３台の電動フ
ァンが横一列に配置されている場合、これら電動ファン
は負荷の変動に応じて順次駆動される。例えば、各電動
ファンがそれぞれ１０馬力の負荷に応じた風量を有する
定速型であれば、１０馬力の負荷に対しては中央の電動
ファンが駆動され、２０馬力の負荷に対しては左側の電
動ファンが追加駆動され、３０馬力の負荷に対しては全
ての電動ファンが駆動される。

【０００５】ことろが、電動ファンがこのような順序で
駆動された場合、２０馬力時には室外ユニット内の空気
の流れが左側に偏り、右側の熱交換器を通過する風量が
少なくなる。これにより、各熱交換器間で冷媒の蒸発速
度（あるいは、凝縮速度）が不均一となり、電動膨張弁
の開閉制御が煩雑になると共に、熱交換効率の低下がも
たらされていた。また、中央の電動ファンは、空気調和
機の運転時に常時駆動されるため、左右の電動ファンに
較べて損耗しやすく、メンテナンスコスト等が上昇する
問題があった。

【０００６】一方、このように３台の定速型電動ファン
を用いた場合、送風量を３段階にしか切り換えられない
ため、負荷に応じた適切な風量制御が困難になり、電力
ロスやハンチングが発生しやすくなる。この種の不具合
は可変速型電動ファンを採用することにより解消できる
が、この場合、駆動用制御部品等を含めると、単相モー
タが高価でかつ部品点数も多いため、装置コストやラン
ニングコストの上昇を余儀なくされる。

【０００７】本発明は上記状況に鑑みなされたものであ
り、電動ファンの適切な駆動や装置コスト等の低減を実
現した空気調和機の室外ユニットを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、請求項１の発明
では、室外ユニット本体の上面に略横一列に設置された
３台以上の電動ファンと、前記室外ユニット本体の側面
を形成する熱交換器とを有する空気調和機の室外ユニッ
トにおいて、稼働中の電動ファンが前記室外ユニット本
体に対して左右対称となるように前記電動ファンを駆動
制御する電動ファン駆動制御手段を備えたものを提案す
る。

【０００９】この発明によれば、例えば、３台の電動フ
ァンが設置されている場合、１台のみ駆動する際には中
央の電動ファンを駆動し、２台駆動する際には左右の電
動ファンを駆動する。これにより、室外ユニット内での
空気の流れの偏りが少なくなると共に、特定の電動ファ
ンが早期に損耗することも防止される。

【００１０】また、請求項２の発明では、室外ユニット
本体の上面に略横一列に設置された３台以上の電動ファ
ンと、前記室外ユニット本体の側面を形成する熱交換器
とを有する空気調和機の室外ユニットにおいて、前記電
動ファンのうち中央側あるいは端部側のいずれか一方を
可変速型とし、他方を定速型としたものを提案する。

【００１１】この発明によれば、例えば、３台の電動フ
ァンが設置されている場合、中央の電動ファンだけを可
変速型とし、左右の電動ファンは定速型とする。これに
より、各電動ファンの運転・停止と中央の電動ファンの
回転数制御とを行うことで、装置コストやランニングコ
ストを抑えながら、多段階の風量制御が実現できる。

【００１２】また、請求項３の発明では、室外ユニット
本体の上面に略横一列に設置された３台以上の電動ファ
ンと、前記室外ユニット本体の側面を形成する熱交換器
とを有する空気調和機の室外ユニットにおいて、前記電
動ファンのうち中央側あるいは端部側のいずれか一方を
可変速型とし、他方を定速型とし、且つ、稼働中の電動
ファンが前記室外ユニット本体に対して左右対称となる
ように前記電動ファンを駆動制御する電動ファン駆動制
御手段を備えたものを提案する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づき詳細に説明する。図１は、１台の室外ユニット
１と多数台の室内ユニット２とからなる空気調和機の概
略構成図であり、同図中には実線で冷媒回路を示し、一
点鎖線で電気回路を示してある。

【００１４】室外ユニット１側には、第１〜第３圧縮機
３〜５、電磁式の四方弁６、流量調整器７と液ライン弁
８とが付設された第１〜第３室外熱交換器９〜１１、第
１〜第３電動ファン１２〜１４、アキュムレータ１５等
が設置されている。また、室内ユニット２側には、電動
膨張弁３１、室内熱交換器３２、電動ファン３３等が設
置されている。そして、室外ユニットと室内ユニットと
を構成する機器は、ガス冷媒あるいは液冷媒の流通に供
される冷媒配管４１〜６５により接続されている。図
中、６６は第１〜第３圧縮機３〜５のケーシングを相互
に連通する均油管であり、６７，６８は室外ユニット１
側の冷媒配管５３，５８と室内ユニット２側の冷媒配管
５４，５７との接続に供されるサービスバルブである。

【００１５】本実施形態の場合、第１〜第３圧縮機３〜
５は、いずれも容量が１０馬力のスクロール型圧縮機で
あり、それぞれにオイルセパレータ２１が付設されてい
る。また、第１〜第３電動ファン１２〜１４のうち、左
右の第１，第３電動ファン１２，１４は三相モータを備
えた定速型であるが、中央の第２電動ファンは単相モー
タを備えた可変速型（３段階切換型）である。図１中、
２２は四方弁６と室外熱交換器７〜９との間に介装され
た手動式の冷媒遮断弁であり、２３は各圧縮機３〜５へ
の液冷媒の逆流を防止する逆止弁である。また、２４，
２５は圧縮機冷却用の第１，第２リキッド弁である。そ
して、２６はアキュムレータ１５の下流に配設された低
圧スイッチであり、２７は各圧縮機３〜５の下流に配設
された高圧スイッチである。

【００１６】室外ユニット１内には、ＣＰＵを始め、入
出力インタフェースやＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成された
室外側コントロールユニット（以下、室外側ＥＣＵと記
す）７１が設置されている。室外側ＥＣＵ７１は、内蔵
した制御プログラムや低圧スイッチ２６や高圧スイッチ
２７を始めとする各種センサ等からの入力情報に基づ
き、各圧縮機３〜５や四方弁９、各電動ファン１２〜１
４等を駆動制御する。

【００１７】一方、室内ユニット２内には、ＣＰＵを始
め、入出力インタフェースやＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成
された室内側コントロールユニット（以下、室内側ＥＣ
Ｕと記す）７２が設置されている。室内側ＥＣＵ７２
は、内蔵した制御プログラムや図示しないリモートコン
トローラおよび各種センサ等からの入力信号に基づき、
電動膨張弁３１や電動ファン３３の駆動制御を行うと共
に、室外側ＥＣＵ７１との間で相互に信号の授受を行
う。

【００１８】次に、冷房運転時における冷媒の流れを説
明する。

【００１９】アキュムレータ１５から冷媒配管６０〜６
３を経由して第１〜第３圧縮機３〜５に吸引されたガス
冷媒は、断熱圧縮されることにより高温の高圧ガス冷媒
となって吐出される。吐出された高圧ガス冷媒は、冷媒
配管４１〜４４を経由して、四方弁９により進路を制御
された後、冷媒配管４６〜４９を経由して第１〜第３室
外熱交換器９〜１１に流入する。高温高圧のガス冷媒
は、これら室外熱交換器９〜１１内を通過する間に外気
により冷却され、凝縮することによって液冷媒となった
後、冷媒配管５０〜５５を経由して各室内ユニット２の
電動膨張弁３１に流入する。

【００２０】この際、室外側ＥＣＵ７１は、要求馬力等
に応じて、第１〜第３圧縮機３〜５および第１〜第３電
動ファン１２〜１４を適宜駆動制御する。また、第１〜
第３圧縮機３〜５のいずれかがオーバヒートした際に
は、第１，第２リキッド弁２４，２５を適宜開放し、冷
媒配管６４，６５を介して第１〜第３圧縮機３〜５に冷
却用液冷媒を供給する。尚、空調運転を行わない場合、
室外側ＥＣＵ７１は、液ライン弁８を閉鎖することによ
り、各圧縮機３〜５や各室外熱交換器９〜１１内での冷
媒の寝込み（凝縮）を防止する。

【００２１】液冷媒は、電動膨張弁３１で流量を制御さ
れた後、室内熱交換器３２に流入し、室内熱交換器３２
内を通過する間に気化してガス冷媒となり、気化潜熱に
より電動ファン３３が送風した室内空気を冷却する。こ
の際、室内側ＥＣＵ７２は、設定温度と室温との偏差に
基づき電動ファン３３の回転数を制御すると共に、室内
熱交換器２３の入口側冷媒温度と出口側冷媒温度との偏
差が所定値（例えば、０〜１℃）となるように電動膨張
弁３１の開弁量（弁体駆動用ステップモータのステップ
数）を制御する。

【００２２】室内熱交換器３２で気化したガス冷媒は、
冷媒配管５６〜５８、四方弁６、冷媒配管５９を経由し
てアキュムレータ１５に流入し、冷媒配管６０〜６３か
ら再び第１〜第３圧縮機３〜５に吸引される。

【００２３】一方、暖房運転時には、四方弁６が破線で
示すように切り換えられ、破線の矢印で示すように、冷
媒の流れも冷房運転時とは逆になる。すなわち、第１〜
第３圧縮機３〜５から吐出された高温の高圧ガス冷媒
は、室内熱交換器３２に導入された後、室内熱交換器３
２内を通過する間に凝縮して液冷媒となり、凝縮潜熱に
より電動ファン３３が送風した室内空気を加熱する。次
に、液冷媒は、第１〜第３室外熱交換器９〜１１に流入
し、その内部を通過する間に外気により加熱され、気化
することによってガス冷媒となった後、アキュムレータ
１５から第１〜第３圧縮機３〜５に再び吸入される。

【００２４】次に、室外ユニット１の構造について説明
する。

【００２５】図２は室外ユニット１の平面図であり、図
３は同正面図である。これらの図に示したように、室外
ユニット１は、その外観形状が横長の直方体となってお
り、基板８１と天板８２との間には室外熱交換器９〜１
１（図３には第１，第２室外熱交換器９，１１のみを示
す）と脱着自在な化粧パネル（外板）８３とが配設され
ている。図中、８４は熱交換器９〜１１を保護する吸込
グリルである。また、天板８１には円形の吹出口８５が
３箇所等間隔に形成されており、これら吹出口８５には
同心円形状の吹出グリル８６が装着されている。そし
て、外気は、図２に示したように化粧パネル８３を除く
外周全面から室外ユニット１内に流入した後、図３に示
したように各吹出口８５から排出される。図中、８７は
室外ユニット１の四隅に配置された端部支持ピラーであ
る。

【００２６】図４は天板８２を外した状態の室外ユニッ
ト１の平面図であり、図５は化粧パネル８３を外すと共
に第１，第２室外熱交換器９，１１の前面部分を切り欠
いた状態の室外ユニット１の正面図である。これらの図
に示したように、第１〜第３圧縮機３〜５は基板８１の
中央部分に載置され、第１〜第３電動ファン１２〜１４
は各吹出口８５の下方に配設されている。また、室外ユ
ニット１には、その前面中央部に室外側ＥＣＵ７１等を
収納した電装ボックス９１が配設されており、化粧パネ
ル８３を外すことにより各種スイッチ類等にアクセスで
きる。図中、９２，９３は化粧パネル８３および電装ボ
ックス９１の支持に供される左右一対の前部支持ピラー
（外板）であり、基板８１と天板８２とに接合されてい
る。

【００２７】以下、電動ファン１２〜１４の駆動制御の
形態を説明する。

【００２８】前述したように、本実施形態では、第１，
第３電動ファン１２，１４が定速型であり、第２電動フ
ァン１３が可変速型であるが、各電動ファン１２〜１４
の最大風量はいずれも熱交換量に換算して１０馬力相当
に設定されている。また、第２電動ファンは、Ｌ段（低
速），Ｍ段（中速），Ｈ段（高速）の３段階に切り換え
ることが可能であり、Ｌ段に切り換えた場合にはＨ段の
１／３の風量が得られ、Ｍ段に切り換えた場合にはＨ段
の２／３の風量が得られる。

【００２９】さて、室外側ＥＣＵ７１は、図示しない温
度センサにより検出した外気温および第１〜第３室外熱
交換器９〜１１の温度に基づき、図６に示したように、
７段階の風量モードで第１〜第３電動ファン１２〜１４
の駆動制御を行う。

【００３０】すなわち、風量モードが１〜３の場合、室
外側ＥＣＵ７１、第２電動ファン１３のみをＬ段〜Ｈ段
に切り換えて駆動し、これにより、図７に示したよう
に、室外熱交換器９〜１１を通過した外気は中央の吹出
口８５から排出される。また、風量モードが４の場合、
室外側ＥＣＵ７１は、第１，第３電動ファン１２，１４
を駆動し、これにより、図８に示したように、室外熱交
換器９〜１１を通過した外気は左右の吹出口８５から排
出される。また、風量モードが５〜７の場合、室外側Ｅ
ＣＵ７１は、第１，第３電動ファン１２，１４を駆動し
たまま、第２電動ファン１３をＬ段〜Ｈ段に切り換えて
駆動し、これにより、図９に示したように、室外熱交換
器９〜１１を通過した外気は全ての吹出口８５から排出
される。

【００３１】次に、冷房運転時における第１〜第３電動
ファン１２〜１４の風量モードの切換制御について説明
する。

【００３２】空気調和機運転開始後に所定時間が経過す
るまでの間、室外側ＥＣＵ７１は、外気温と圧縮機運転
台数とに基づき、図１０の風量モード決定テーブルから
風量モードを決定した後、第１〜第３電動ファン１２〜
１４を適宜駆動する。そして、空気調和機運転開始後に
所定時間が経過すると、室外側ＥＣＵ７１は、各室外熱
交換器９〜１１の凝縮温度に応じて風量モードを１段階
ずつ上下させる。すなわち、室外側ＥＣＵ７１は、各室
外熱交換器９〜１１の凝縮温度をそれぞれ検出した後、
その最低値が所定温度（例えば、１５℃）以下であれ
ば、風量モードを１段階下げて風量を減少させ、最高値
が所定温度（例えば、５６℃）以上であれば、風量モー
ドを１段階下げて風量を増大させる。これにより、各室
外熱交換器９〜１１における凝縮温度が適正な範囲に保
持され、室外熱交換器９〜１１の利用効率が向上する。

【００３３】このように、本実施形態では、各電動ファ
ン１２〜１４を室外ユニット１に対して左右対称となる
ように駆動するため、室外ユニット１内での空気の流れ
が偏らなくなり、熱交換効率の低下が防止できた。ま
た、各電動ファン１２〜１４が略均等に駆動されるた
め、特定のものが損耗することによるメンテナンスコス
ト等の上昇が避けられた。更に、高価な可変速型電動フ
ァン１３の使用を１台のみとしながら、多段階（本実施
形態では、７段階）の風量制御が行えることになり、製
造コストと制御性とを両立させることができた。

【００３４】以上で具体的実施形態の説明を終えるが、
本発明の態様はこれに限られるものではない。例えば、
上記実施形態は本発明を３台の電動ファンを有する室外
ユニットに適用したものであるが、４台以上の電動ファ
ンを有するものに適用してもよい。また、上記実施形態
では、中央の電動ファンを可変速型としたが、左右の電
動ファンを可変速型としてもよい。また、電動ファンの
配置についていえば、上記実施形態のように横一列とせ
ず、中央のものを前方あるいは後方に所定量オフセット
させるようにしてもよい。その他、空気調和機の冷媒回
路や電気回路等についても、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲で適宜変更可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
室外ユニット本体の上面に略横一列に設置された３台以
上の電動ファンと、室外ユニット本体の側面を形成する
熱交換器とを有する空気調和機の室外ユニットにおい
て、稼働中の電動ファンが室外ユニット本体に対して左
右対称となるように電動ファンを駆動制御する電動ファ
ン駆動制御手段を備えるようにしたため、室外ユニット
内での空気の流れが偏らなくなり、熱交換効率の低下が
防止できると共に、各電動ファンが略均等に駆動される
ようになり、特定のものが損耗することがなくなる。

【００３６】また、室外ユニット本体の上面に略横一列
に設置された３台以上の電動ファンと、前記室外ユニッ
ト本体の側面を形成する熱交換器とを有する空気調和機
の室外ユニットにおいて、前記電動ファンのうち中央側
あるいは端部側のいずれか一方を可変速型とし、他方を
定速型としたものでは、高価な可変速型電動ファンの使
用台数を抑えながら、多段階の風量制御が行えるように
なり、製造コストと制御性とを両立させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る空気調和機の概略構成図である。

【図２】室外ユニットの一実施形態を示す平面図であ
る。

【図３】室外ユニットの一実施形態を示す正面図であ
る。

【図４】天板８２を外した状態の室外ユニットの平面図
である。

【図５】化粧パネルを外した状態の室外ユニットの正面
図である。

【図６】電動ファンの作動状態と風量等との関係を示す
図である。

【図７】第２電動ファンの駆動時における空気の流れを
示す説明図である。

【図８】第１，第３電動ファンの駆動時における空気の
流れを示す説明図である。

【図９】全電動ファンの駆動時における空気の流れを示
す説明図である。

【図１０】風量モード設定テーブルである。

【符号の説明】

１室外ユニット３〜５第１〜第３圧縮機９〜１１第１〜第３室外熱交換器１２〜１４第１〜第３電動ファン８５吹出口７１室外側ＥＣＵ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】室外ユニット本体の上面に略横一列に設
置された３台以上の電動ファンと、前記室外ユニット本
体の側面を形成する熱交換器とを有する空気調和機の室
外ユニットにおいて、稼働中の電動ファンが前記室外ユニット本体に対して左
右対称となるように前記電動ファンを駆動制御する電動
ファン駆動制御手段を備えたことを特徴とする空気調和
機の室外ユニット。
【請求項２】室外ユニット本体の上面に略横一列に設
置された３台以上の電動ファンと、前記室外ユニット本
体の側面を形成する熱交換器とを有する空気調和機の室
外ユニットにおいて、前記電動ファンのうち中央側あるいは端部側のいずれか
一方を可変速型とし、他方を定速型としたことを特徴と
する空気調和機の室外ユニット。
【請求項３】室外ユニット本体の上面に略横一列に設
置された３台以上の電動ファンと、前記室外ユニット本
体の側面を形成する熱交換器とを有する空気調和機の室
外ユニットにおいて、前記電動ファンのうち中央側あるいは端部側のいずれか
一方を可変速型とし、他方を定速型とし、且つ、稼働中
の電動ファンが前記室外ユニット本体に対して左右対称
となるように前記電動ファンを駆動制御する電動ファン
駆動制御手段を備えたことを特徴とする空気調和機の室
外ユニット。