(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-15
(45)【発行日】2023-11-24
(54)【発明の名称】空気調和機
(51)【国際特許分類】
F24F 11/41 20180101AFI20231116BHJP
F24F 11/88 20180101ALI20231116BHJP
F24F 11/871 20180101ALI20231116BHJP
F24F 11/86 20180101ALI20231116BHJP
F24F 11/52 20180101ALI20231116BHJP
F25B 49/00 20060101ALI20231116BHJP
F25B 1/00 20060101ALI20231116BHJP
【FI】
F24F11/41 220
F24F11/88
F24F11/871
F24F11/86
F24F11/52
F25B49/00 D
F25B1/00 383
F25B1/00 351Z
(21)【出願番号】P 2020027085
(22)【出願日】2020-02-20
【審査請求日】2023-01-24
(73)【特許権者】
【識別番号】316011466
【氏名又は名称】日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 佑樹
(72)【発明者】
【氏名】磯田 貴宏
【審査官】安島 智也
(56)【参考文献】
【文献】特開昭60-120170(JP,A)
【文献】特開平06-341739(JP,A)
【文献】特開平07-324848(JP,A)
【文献】特開平10-103817(JP,A)
【文献】特開2007-237031(JP,A)
【文献】実開昭57-177030(JP,U)
【文献】実開平04-061270(JP,U)
【文献】中国特許出願公開第110567052(CN,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F24F 11/00 - 11/89
F25B 49/00
F25B 1/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を順次に介して冷媒が循環する冷媒回路を備え、
前記凝縮器及び前記蒸発器のうち、一方は室外熱交換器であり、他方は室内熱交換器であり、
前記室外熱交換器又は前記室内熱交換器である熱交換器の付近に設置され、駆動源であるファンモータを有するファンと、
前記ファンを支持する支持部材と、
前記熱交換器及び前記支持部材が設置される筐体と、
少なくとも前記圧縮機、前記膨張弁、及び前記ファンモータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記熱交換器の除霜運転中又は除霜運転後、前記ファンモータの回転速度の増加及び減少を時間的に交互に繰り返す処理を行い、
前記処理において、前記ファンモータの振動数が変化する所定範囲には、前記熱交換器の固有振動数、及び/又は、当該固有振動数の1/N(Nは、2以上6以下の自然数)の値が含まれている空気調和機。
【請求項2】
圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を順次に介して冷媒が循環する冷媒回路を備え、
前記凝縮器及び前記蒸発器のうち、一方は室外熱交換器であり、他方は室内熱交換器であり、
前記室外熱交換器又は前記室内熱交換器である熱交換器の付近に設置され、駆動源であるファンモータを有するファンと、
前記ファンを支持する支持部材と、
前記熱交換器及び前記支持部材が設置される筐体と、
少なくとも前記圧縮機、前記膨張弁、及び前記ファンモータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記熱交換器の除霜運転中又は除霜運転後、前記ファンモータの回転速度の増加及び減少を時間的に交互に繰り返す処理を行い、
前記処理において、前記ファンモータの振動数が変化する所定範囲には、前記支持部材の固有振動数、及び/又は、当該固有振動数の1/N(Nは、2以上6以下の自然数)の値が含まれている空気調和機。
【請求項3】
前記熱交換器は、所定間隔ごとに配置される複数のフィンと、複数の前記フィンを貫通する複数の伝熱管と、を有し、
前記熱交換器の前記固有振動数として、複数の前記フィンの下端部の固有振動数が用いられ、
前記下端部は、複数の前記伝熱管のうち高さ位置の最も低い伝熱管の位置から前記フィンの下端までの部分であること
を特徴とする請求項1に記載の空気調和機。
【請求項4】
前記支持部材は、所定の振動数で共振する振動子を有し、
前記支持部材の前記固有振動数として、前記振動子が共振する前記所定の振動数が用いられること
を特徴とする請求項2に記載の空気調和機。
【請求項5】
前記制御部は、前記熱交換器の除霜運転後であって、前記圧縮機の停止中に前記処理を行うこと
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の空気調和機。
【請求項6】
前記制御部は、前記処理中、通常の空調運転時における前記ファンの回転の向きである正回転とは逆向きに前記ファンを回転させるように、前記ファンモータを駆動させ、
前記ファンモータが正回転で駆動している場合よりも、前記ファンモータが逆回転で駆動している場合のほうが、前記ファンモータの回転速度の可動範囲が広いこと
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の空気調和機。
【請求項7】
室内機に設置される表示ランプを備え、
前記制御部は、除霜運転中、前記表示ランプを所定に点灯又は点滅させ、除霜運転の終了後の前記処理中も前記表示ランプの前記点灯又は前記点滅を継続させること
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の空気調和機。
【請求項8】
前記ファンモータに所定の交流電圧を印加するファン用インバータ回路を備え、
前記制御部は、前記処理を行った後、前記ファン用インバータ回路によって、前記ファンモータにブレーキをかけること
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の空気調和機。
【請求項9】
前記ファンモータは、三相交流モータであり、
前記ファン用インバータ回路は、上アームのスイッチング素子と、下アームのスイッチング素子と、が接続されてなるスイッチングレグを有し、
3つの前記スイッチングレグが並列接続され、
前記制御部は、前記処理を行った後、前記ブレーキとして、前記下アームの3つの前記スイッチング素子をオン状態にすること
を特徴とする請求項8に記載の空気調和機。
【請求項10】
前記ファンモータは、三相交流モータであり、
前記ファン用インバータ回路は、上アームのスイッチング素子と、下アームのスイッチング素子と、が接続されてなるスイッチングレグを有し、
3つの前記スイッチングレグが並列接続され、
前記制御部は、前記処理を行った後、前記ブレーキとして、3つの前記スイッチングレグのうち一つに直流電流を流すこと
を特徴とする請求項8に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空気調和機に関する。
【背景技術】
【0002】
空気調和機の熱交換器を清潔な状態にする技術として、例えば、特許文献1に記載の技術が知られている。すなわち、特許文献1には、「制御部70は、上記のように意図的に水滴を成長させ、加湿ユニット4による加湿空気供給運転が行われてから約2分経過した後、超音波振動子60を駆動して室内熱交換器11に超音波振動を加える。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、加湿ユニットや超音波振動子を設けるぶん、製造コストの増加を招く。また、特許文献1に記載の技術では、室内熱交換器の表面の水滴に超音波振動を与えることで、室内熱交換器が洗浄される。このような超音波洗浄は、室内熱交換器の表面に水滴が存在することが前提になるため、室内熱交換器の洗浄後も、水の表面張力でフィンの間の隙間に水が残ったままになる可能性がある。その結果、室内熱交換器のフィンに汚れが溜まったり、フィンが腐食したりして、熱交換効率の低下を招く可能性がある。
【0005】
そこで、本発明は、熱交換器に付着した水を適切に落下させる低コストな空気調和機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記した課題を解決するために、本発明に係る空気調和機は、制御部が、熱交換器の除霜運転中又は除霜運転後、ファンモータの回転速度の増加及び減少を時間的に交互に繰り返す処理を行い、前記処理において、前記ファンモータの振動数が変化する所定範囲には、前記熱交換器の固有振動数、及び/又は、当該固有振動数の1/N(Nは、2以上6以下の自然数)の値が含まれていることとした。
【0007】
また、本発明は、制御部が、熱交換器の除霜運転中又は除霜運転後、ファンモータの回転速度の増加及び減少を時間的に交互に繰り返す処理を行い、前記処理において、前記ファンモータの振動数が変化する所定範囲には、支持部材の固有振動数、及び/又は、当該固有振動数の1/N(Nは、2以上6以下の自然数)の値が含まれていることとした。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、熱交換器に付着した水を適切に落下させる低コストな空気調和機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【
図1】本発明の第1実施形態に係る空気調和機の構成図である。
【
図2】本発明の第1実施形態に係る空気調和機の機能ブロック図である。
【
図3】本発明の第1実施形態に係る空気調和機の室外機が備える室外制御回路の構成図である。
【
図4】本発明の第1実施形態に係る空気調和機が備える室外機の筐体の前板、後板、及び天板を取り外した状態の斜視図である。
【
図5】本発明の第1実施形態に係る空気調和機の室外機の分解斜視図である。
【
図6】本発明の第1実施形態に係る空気調和機の除霜運転及び共振運転の処理を含むフローチャートである。
【
図7】本発明の第1実施形態に係る空気調和機が備える室外熱交換器の模式図である。
【
図8】本発明の第1実施形態に係る空気調和機が備える室外機の模式的な断面図である。
【
図9】本発明の第1実施形態に係る空気調和機が備える室外ファンモータの振動に関するパワースペクトルの説明図である。
【
図10】本発明の第1実施形態に係る空気調和機が備える室外ファンモータの回転速度と、室外熱交換器の振動の振幅と、の関係を示す説明図である。
【
図11】本発明の第1実施形態に係る空気調和機の室外ファンモータの回転速度や室外熱交換器の振幅の時間的変化の一例を示す説明図である。
【
図12】本発明の第2実施形態に係る空気調和機の室外ファンモータの回転速度や支持部材の振幅の時間的変化の一例を示す説明図である。
【
図13】本発明の第3実施形態に係る空気調和機の室外熱交換器の凍結や解凍の他、共振運転の処理を含むフローチャートである。
【
図14】本発明の第4実施形態に係る空気調和機の除霜運転及び共振運転の処理を含むフローチャートである。
【
図15】本発明の変形例に係る空気調和機の室外機の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
≪第1実施形態≫
<空気調和機の構成>
図1は、第1実施形態に係る空気調和機100の構成図である。
なお、
図1の実線矢印は、暖房サイクルにおける冷媒の流れを示している。
一方、
図1の破線矢印は、冷房サイクルにおける冷媒の流れを示している。
空気調和機100は、冷房運転や暖房運転等の空調を行う機器である。
図1に示すように、空気調和機100は、圧縮機11と、室外熱交換器12(熱交換器)と、室外ファン13(ファン)と、膨張弁14と、を備えている。また、空気調和機100は、前記した構成の他に、室内熱交換器15と、室内ファン16と、四方弁17と、を備えている。
【0011】
圧縮機11は、低温低圧のガス冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒として吐出する機器であり、駆動源である圧縮機モータ11aを備えている。
室外熱交換器12は、その伝熱管g(
図4参照)を通流する冷媒と、室外ファン13から送り込まれる外気と、の間で熱交換が行われる熱交換器である。
【0012】
室外ファン13は、室外熱交換器12に外気を送り込むファンである。このような室外ファン13として、例えば、プロペラファンが用いられる。室外ファン13は、駆動源である室外ファンモータ13a(ファンモータ)を備え、室外熱交換器12の付近に設置される。なお、室外ファンモータ13aとして、例えば、同期モータといった三相交流モータが用いられる。
【0013】
膨張弁14は、「凝縮器」(室外熱交換器12及び室内熱交換器15の一方)で凝縮した冷媒を減圧する弁である。なお、膨張弁14で減圧された冷媒は、「蒸発器」(室外熱交換器12及び室内熱交換器15の他方)に導かれる。
【0014】
室内熱交換器15は、その伝熱管(図示せず)を通流する冷媒と、室内ファン16から送り込まれる室内空気(空調対象空間の空気)と、の間で熱交換が行われる熱交換器である。
室内ファン16は、室内熱交換器15に室内空気を送り込むファンである。このような室内ファン16として、例えば、横流ファンが用いられる。室内ファン16は、駆動源である室内ファンモータ16a(
図2参照)を備え、室内熱交換器15の付近に設置される。なお、室内ファンモータ16aとして、例えば、同期モータといった三相交流モータが用いられる。
【0015】
その他、室内機Uiから吹き出される空気の上下方向の風向きを調整する上下風向板rが設けられている。また、
図1では省略しているが、室内機Uiから吹き出される空気の左右方向の風向きを調整する左右風向板も設けられている。
【0016】
四方弁17は、空気調和機100の運転モードに応じて、冷媒の流路を切り替える弁である。例えば、冷房サイクルでは(
図1の破線矢印を参照)、冷媒回路Qにおいて、圧縮機11、室外熱交換器12(凝縮器)、膨張弁14、及び室内熱交換器15(蒸発器)を順次に介して、冷媒が循環する。
【0017】
一方、暖房サイクルでは(
図1の実線矢印を参照)、冷媒回路Qにおいて、圧縮機11、室内熱交換器15(凝縮器)、膨張弁14、及び室外熱交換器12(蒸発器)を順次に介して、冷媒が循環する。すなわち、圧縮機11、「凝縮器」、膨張弁14、及び「蒸発器」を順次に介して冷媒が循環する冷媒回路Qにおいて、前記した「凝縮器」及び「蒸発器」の一方は室外熱交換器12であり、他方は室内熱交換器15である。
【0018】
なお、
図1の例では、圧縮機11、室外熱交換器12、室外ファン13、膨張弁14、及び四方弁17が、室外機Uoに設置されている。一方、室内熱交換器15や室内ファン16は、室内機Uiに設置されている。
【0019】
図2は、空気調和機100の機能ブロック図である。
図2に示す室内機Uiは、前記した室内ファンモータ16a(
図1も参照)の他に、リモコン送受信部21と、室内温度センサ22と、左右風向板用モータ23と、上下風向板用モータ24と、表示ランプ25と、室内制御回路31と、を備えている。
【0020】
リモコン送受信部21は、赤外線通信等によって、リモコン40との間で所定の情報をやり取りする。
室内温度センサ22は、室内温度(空調対象空間の温度)を検出するセンサであり、室内機Uiの所定箇所に設置されている。リモコン40からリモコン送受信部21を介して受信した信号や、室内温度センサ22の検出値等は、室内制御回路31に出力される。
【0021】
室内ファンモータ16aは、前記したように、室内ファン16(
図1参照)の駆動源である。
左右風向板用モータ23は、左右風向板(図示せず)の左右方向の角度を調整するモータである。上下風向板用モータ24は、上下風向板r(
図1参照)の上下方向の角度を調整するモータである。
表示ランプ25は、所定の表示を行うものであり、室内機Uiの所定箇所に設置されている。
【0022】
室内制御回路31は、図示はしないが、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、各種インタフェース等の電子回路を含んで構成されている。そして、ROMに記憶されたプログラムを読み出してRAMに展開し、CPUが各種処理を実行するようになっている。
【0023】
図2に示すように、室内制御回路31は、記憶部31aと、室内制御部31bと、を備えている。
記憶部31aには、所定のプログラムの他、リモコン送受信部21を介して受信したデータや、各センサの検出値等が記憶される。
室内制御部31bは、記憶部31aに記憶されたデータに基づいて、室内ファンモータ16a、左右風向板用モータ23、上下風向板用モータ24、表示ランプ25等を制御する。
【0024】
室外機Uoは、前記した構成(
図1参照)の他に、室外温度センサ26と、室外熱交換器温度センサ27と、室外制御回路32と、を備えている。
室外温度センサ26は、室外温度を検出するセンサであり、室外機Uoの所定箇所に設置されている。
室外熱交換器温度センサ27は、室外熱交換器12(
図1参照)の温度を検出するセンサであり、室外熱交換器12に設置されている。室外温度センサ26や室外熱交換器温度センサ27の検出値は、室外制御回路32に出力される。
【0025】
室外制御回路32は、図示はしないが、CPU、ROM、RAM、各種インタフェース等の電子回路を含んで構成され、通信線を介して室内制御回路31に接続されている。
図2に示すように、室外制御回路32は、記憶部32aと、室外制御部32bと、を備えている。
【0026】
記憶部32aには、所定のプログラムや、室内制御回路31から通信線を介して受信したデータの他、各センサの検出値等が記憶される。室外制御部32bは、記憶部32aに記憶されたデータに基づいて、圧縮機モータ11a(つまり、圧縮機11)の他、室外ファンモータ13a、膨張弁14、四方弁17等を制御する。以下では、室内制御回路31及び室外制御回路32を一括して「制御部30」という。
【0027】
<室外制御回路の構成>
図3は、室外機が備える室外制御回路32の構成図である。
図3に示すように、室外制御回路32は、ノイズフィルタ3aと、交直変換器3bと、スナバコンデンサ3c,3dと、ファン用インバータ回路3eと、圧縮機用インバータ回路3fと、を備えている。また、室外制御回路32は、前記した構成の他に、シャント抵抗3h,3iと、MCU3s(Micro Controller Unit)と、ドライバIC3t,3u(Integrated Circuit)と、を備えている。
【0028】
ノイズフィルタ3aは、三相の交流電源Eから印加される交流電圧のノイズを減衰させるフィルタ回路である。
交直変換器3bは、ノイズフィルタ3aを介して自身に印加される交流電圧を直流電圧に変換する回路である。
図3に示すように、交直変換器3bは、整流回路31bと、平滑コンデンサ32bと、を備えている。
整流回路31bは、三対のダイオード(図示せず)がブリッジ形に接続されてなる周知のダイオードブリッジ回路である。平滑コンデンサ32bは、整流回路31bから印加される電圧(脈動する直流電圧)を平滑化する電解コンデンサである。
【0029】
スナバコンデンサ3cは、ファン用インバータ回路3eのスイッチングに伴うサージ電圧を抑制するコンデンサであり、ファン用インバータ回路3eの入力側(直流側)に設けられている。
図3に示すように、スナバコンデンサ3cは、正極が配線pに接続され、負極が配線qに接続されている。なお、配線p,qは、交直変換器3bとファン用インバータ回路3eとを接続する配線である。
【0030】
ファン用インバータ回路3eは、交直変換器3bから印加される直流電圧を所定の交流電圧に変換し、この交流電圧を室外ファンモータ13aに印加する電力変換器である。ファン用インバータ回路3eは、その入力側が配線p,qを介して交直変換器3bに接続され、出力側が室外ファンモータ13aに接続されている。
【0031】
図3に示すように、ファン用インバータ回路3eは、上アームのスイッチング素子Suと、下アームのスイッチング素子Sdと、が接続されてなる3つのスイッチングレグ31e,32e,33eを有している。これらの3つのスイッチングレグ31e,32e,33eは、並列接続されている。
【0032】
スイッチングレグ31e,32e,33eにおけるスイッチング素子Su,Sdの各中間接続点は、室外ファンモータ13aの巻線(U相、V相、W相の巻線:図示せず)に接続されている。また、各スイッチング素子Su,Sdには、それぞれ、還流ダイオードDが逆並列に接続されている。
【0033】
圧縮機用インバータ回路3fは、交直変換器3bから印加される直流電圧を所定の交流電圧に変換し、この交流電圧を圧縮機モータ11aに印加する電力変換器である。圧縮機用インバータ回路3fは、その入力側が配線m,n等を介して交直変換器3bに接続され、出力側が圧縮機モータ11aに接続されている。圧縮機用インバータ回路3fは、ファン用インバータ回路3eと同様の構成になっている。
【0034】
図3に示すスナバコンデンサ3dは、圧縮機用インバータ回路3fのスイッチングに伴うサージ電圧を抑制するコンデンサであり、圧縮機用インバータ回路3fの入力側(直流側)に設けられている。
【0035】
シャント抵抗3hは、ファン用インバータ回路3eに流れる電流を検出するものであり、配線qにおいて、スナバコンデンサ3cとファン用インバータ回路3eとの間に設けられている。
シャント抵抗3iは、圧縮機用インバータ回路3fに流れる電流を検出するものであり、配線nにおいて、スナバコンデンサ3dと圧縮機用インバータ回路3fとの間に設けられている。これらのシャント抵抗3h,3iに流れる電流の各検出値は、MCU3sに出力される。
【0036】
MCU3sは、シャント抵抗3h,3iに流れる電流の検出値等に基づき、PWM制御(Pulse Width Modulation)によって、ドライバIC3t,3uに所定の制御信号を出力する。
ドライバIC3tは、MCU3sから入力される制御信号に基づいて、ファン用インバータ回路3eの各スイッチング素子Su,Sdのオン/オフを所定に切り替える。別のドライバIC3uは、MCU3sから入力される制御信号に基づいて、圧縮機用インバータ回路3fの各スイッチング素子Su,Sdのオン/オフを所定に切り替える。
【0037】
なお、前記したMCU3sやドライバIC3t,3uは、室外制御部32b(
図2参照)に含まれるものとする。また、
図3の構成は一例であり、室外制御回路32の構成は、これに限定されるものではない。
【0038】
<室外機の構成>
図4は、室外機Uoの筐体50の前板、後板、及び天板を取り外した状態の斜視図である。
なお、
図4では、膨張弁14(
図1参照)や四方弁17(
図1参照)の図示を省略している。
図4の例では、平面視でL字状を呈する室外熱交換器12が、室外機Uoの筐体50の底板51に設置されている。室外熱交換器12は、所定間隔ごとに配置される複数のフィンfと、これらのフィンfを貫通する複数の伝熱管gと、を備えている。
【0039】
アキュムレータ18は、圧縮機11に向かう冷媒を気液分離する殻状部材であり、圧縮機11の吸入側に接続されている。
図4の例では、圧縮機11やアキュムレータ18が設けられる空間と、室外ファン13が設けられる空間と、が仕切壁wで仕切られている。電装品ボックス61は、室外制御回路32(
図2参照)が実装された基板(図示せず)を収容する箱である。
【0040】
筐体50は、圧縮機11や室外熱交換器12、室外ファン13、電装品ボックス61の他、支持部材70等を収容するものである。
支持部材70は、室外ファン13を支持するものであり、筐体50の底板51や固定板54に設置されている。このような支持部材70として、金属製のものが用いられてもよい。
【0041】
固定板54は、支持部材70を固定するための板状部材であり、折り曲げ加工等が所定に施されている。そして、筐体50の天板(図示せず)が、固定板54に締結されるようになっている。このように、筐体50には、室外熱交換器12(熱交換器)や支持部材70等が設置されている。なお、固定板54も筐体50(
図8も参照)に含まれるものとする。
【0042】
図5は、室外機Uoの分解斜視図である。
図5に示すように、室外ファン13は、室外ファンモータ13aの他に、外形円筒状のハブ13bと、このハブ13bの外周面に設置されるプロペラ13cと、を備えている。ハブ13bの中心軸線X上に設けられた孔hには、室外ファンモータ13aの軸iが差し込まれて固定される。そして、室外ファンモータ13aの回転に伴って、ハブ13b及びプロペラ13cが一体で回転するようになっている。
【0043】
図5に示すように、支持部材70は、縦方向に細長い四角枠状のフレーム71の他に、横架部72,73と、モータ締結部74,75と、フレーム締結部76,77と、ガイド部78と、を備えている。
フレーム71は、正面視で縦方向に細長い四角枠状を呈し、側面視で概ね上下方向に延びている。より詳しく説明すると、フレーム71は、側面視において、上下方向の中央部分(室外ファンモータ13aの設置箇所)が前方にせり出すように所定に湾曲している。
【0044】
一対の横架部72,73は、モータ締結部74,75が設置される部分である。すなわち、一方の横架部72にはモータ締結部74が設置され、他方の横架部73にはモータ締結部75が設置される。これらの横架部72,73は、フレーム71において上下方向に延びている一対の脚71a,71bを架け渡すように横方向に延びており、フレーム71と一体成形されている。
モータ締結部74は、室外ファンモータ13aが締結される板状の金属片であり、所定に折り曲げられて横架部72に固定されている。なお、他方のモータ締結部75についても同様である。
【0045】
フレーム締結部76は、フレーム71を固定板54に締結するための板状の部分であり、フレーム71の上端部に設けられている。他方のフレーム締結部77は、フレーム71を筐体50の底板51に締結するための板状の部分であり、フレーム71の下端部に設けられている。
2つのガイド部78,78は、室外ファンモータ13aの配線(図示せず)の引き回し等に用いられるものであり、フレーム71の一方の脚71bから前方に延びている。
なお、
図5に示す構成は一例であり、支持部材70等の構成は、これに限定されるものではない。
【0046】
<制御部の処理>
図6は、除霜運転及び共振運転の処理を含むフローチャートである(適宜、
図1、
図2を参照)。
なお、
図6では省略しているが、ステップS101の「START」時には、暖房運転が行われているものとする。
ステップS101において制御部30は、除霜運転の開始条件が成立しているか否かを判定する。例えば、外気が低温多湿のときに暖房運転を行うと、室外熱交換器12(蒸発器)が着霜しやすく、着霜した霜の成長に伴って、室外熱交換器12の熱交換性能が徐々に低下する。そこで、室外熱交換器12の霜を溶かして、その熱交換性能を回復するために、制御部30が除霜運転(S102)を行うようにしている。
【0047】
ステップS101において除霜運転の開始条件が成立していない場合(S101:No)、制御部30は、除霜運転等に関する一連の処理を終了する(END)。そして、
図6では省略しているが、制御部30は、暖房運転を継続しつつ、ステップS101の判定処理を繰り返す。
【0048】
一方、ステップS101において除霜運転の開始条件が成立している場合(S101:Yes)、制御部30の処理はステップS102に進む。例えば、室外熱交換器12の温度が0℃以下の状態が所定時間以上継続している場合、ステップS101において制御部30は、除霜運転の開始条件が成立していると判定し、ステップS102の処理に進む。
【0049】
ステップS102において制御部30は、除霜運転を実行する。すなわち、制御部30は、圧縮機11をいったん停止させ、四方弁17を暖房サイクルから冷房サイクルに切り替えた後、圧縮機11を再び駆動する。これによって、室外熱交換器12が凝縮器として機能し、室外熱交換器12に高温の冷媒が流れる。その結果、室外熱交換器12の霜が徐々に溶けていく。
【0050】
ステップS103において制御部30は、共振運転を実行する。第1実施形態では、共振運転として、室外ファンモータ13aの振動を室外熱交換器12に伝搬させ、室外ファンモータ13aと室外熱交換器12とを間欠的に共振させるようにしている。なお、共振運転の詳細については後記する。ステップS103において共振運転を行った後、制御部30は、一連の処理を終了する(END)。なお、
図6では省略しているが、ステップS103の共振運転後、制御部30が暖房運転を再開するようにしてもよい。
【0051】
<共振運転について>
図7は、室外熱交換器12の模式図である。
なお、
図7では、室外熱交換器12の構成を簡略化して図示している。また、
図7では、除霜運転(冷房サイクル)における冷媒の流れを矢印で示している。
図7に示すように、室外熱交換器12は、所定間隔ごとに配置される複数のフィンfと、複数のフィンfを貫通する複数の伝熱管gと、を有している。そして、室外熱交換器12において、冷媒が所定に蛇行しながら通流するように、伝熱管gが接続されている。
【0052】
前記したように、除霜運転(
図6のS102)では、室外熱交換器12の伝熱管gに高温の冷媒が流れるため、室外熱交換器12に付着していた霜が溶ける。このような霜溶けに伴う水の大部分は、縦方向に細長いフィンfを伝って流れ落ちる。しかしながら、室外熱交換器12の熱交換効率を高めるために、フィンfが狭いピッチで配置されていることが多く、除霜運転の霜溶けに伴う水の一部が表面張力でフィンfの間の隙間に残ったままになることがある。
【0053】
特に、霜溶けに伴う水がフィンfを伝って下方に流れても、室外熱交換器12の下部(
図7の破線の四角枠Rを参照)には、フィンfから滴り落ちることなく表面張力で水が残りやすい傾向がある。また、霜溶けに伴う水がフィンfを伝って流れる過程で、フィンfの表面の汚れが水に混ざるため、フィンfの下部では、水が特に汚れていることが多い。
仮に、フィンfの間の隙間に水が残った状態で放置されると、埃等の汚れが溜まったり、フィンfが腐食したりして、室外熱交換器12の熱交換効率の低下を招く。そこで、第1実施形態では、制御部30が共振運転(
図6のS103)を行って、室外ファンモータ13aと室外熱交換器12とを間欠的に共振させ、フィンfの間の水分を振動で落下させるようにしている。
【0054】
図8は、室外機Uoの模式的な断面図である。
なお、
図8では、室外ファン13の前側に設置されるファンガードの図示を省略している。
図8に示すように、室外熱交換器12の上端・下端は、筐体50に固定されている。同様に、支持部材70の上端・下端も筐体50に固定されている。
なお、室外熱交換器12と支持部材70とが互いに接触していてもよいし、また、
図8に示すように、室外熱交換器12と支持部材70とが接触していない構成であってもよい。室外熱交換器12と支持部材70とが接触していない構成でも、共振運転中(
図6のS103)、室外ファンモータ13aの駆動に伴う振動が、支持部材70及び筐体50を順次に介して、室外熱交換器12に伝搬するからである。
【0055】
図9は、室外ファンモータの振動に関するパワースペクトルの説明図である(適宜、
図8を参照)。
なお、
図9の横軸は、室外ファンモータ13aの振動数(1秒間当たりの振動の回数)であり、縦軸は、室外ファンモータ13aの振動の出力(振動の大きさ)である。
図9に示す「主波」とは、フーリエ変換に基づき、室外ファンモータ13aの振動波形を複数の正弦波に分解した場合の最も低い周波数成分の振動である。なお、「主波」の振動数を基本振動数f1という。
【0056】
図9に示す「2倍振動」とは、基本振動数f1の2倍の振動数f2を有する振動である。なお、「3倍振動」や「4倍振動」等についても同様である。また、
図9では、「6倍振動」までを示し、それ以外の図示を省略しているが、「7倍振動」以上のものも存在している。
図9に示すように、「主波」の振動の出力(振動の大きさ)が最も大きく、N倍振動の自然数Nの値が小さくなるにつれて、室外ファンモータ13aの振動の出力が小さくなる。そして、室外ファンモータ13aの駆動中、
図9に示す各振動が合成された波形(歪んだ波形)の振動が室外ファンモータ13aにおいて生じる。
【0057】
ちなみに、制御部30が室外ファンモータ13aの回転速度を変化させると、
図9に示すスペクトル分布も変化する。具体的には、室外ファンモータ13aの回転速度が大きいほど、「主波」の基本振動数f1やN倍振動の振動数f2~f6も高くなり、また、各振動の間の横軸(振動数)における間隔が広くなる。一方、室外ファンモータ13aの回転速度が小さいほど、「主波」の基本振動数f1やN倍振動の振動数f2~f6も低くなり、また、各振動の間の横軸(振動数)における間隔が狭くなる。
【0058】
図10は、室外ファンモータの回転速度と、室外熱交換器の振動の振幅と、の関係を示す説明図である(適宜、
図8、
図9を参照)。
なお、
図10の横軸は、室外ファンモータ13aの回転速度(単位時間当たりの回転数)であり、縦軸は、室外熱交換器12の振動の振幅である。例えば、室外ファンモータ13aの駆動に伴う「主波」の基本振動数f1(
図9参照)が、室外熱交換器12の固有振動数(共振周波数)に等しくなるときの室外ファンモータ13aの回転速度をn1とする。この回転速度n1よりも大きい所定の回転速度が、共振運転(
図6のS103)における上限値n
Hとして、予め設定されている。また、回転速度n1よりも小さい所定の回転速度が、共振運転における下限値n
Lとして、予め設定されている。
【0059】
例えば、制御部30が、室外ファンモータ13aの回転速度を下限値n
Lから、回転速度n1を経て、上限値n
Hへと増加させた場合、回転速度n1に近づくにつれて、室外熱交換器12の振動の振幅が急勾配で増加する。室外ファンモータ13aの機械的な振動が、支持部材70(
図8参照)及び筐体50(
図8参照)を順次に介して、室外熱交換器12に伝搬するからである。そして、回転速度n1において、室外ファンモータ13aの主波(
図9参照)に室外熱交換器12が共振し、室外熱交換器12が所定の振幅y1で振動する。なお、室外ファンモータ13aの回転速度を上限値n
Hから、回転速度n1を経て、下限値n
Lへと減少させた場合も同様である。
【0060】
ちなみに、室外熱交換器12を共振させる際、室外ファンモータ13aの振動における「主波」(
図9参照)に代えて、N倍振動(Nは2以上の自然数)を用いてもよいが、これについては後記する。
【0061】
図11は、室外ファンモータの回転速度や室外熱交換器の振動の振幅の時間的変化の一例を示す説明図である(適宜、
図8、
図9を参照)。
なお、
図11の横軸は時刻である。また、
図11の上図の縦軸は、室外ファンモータ13aの回転速度であり、
図11の下図の縦軸は、室外熱交換器12の振動の振幅である。
例えば、室外熱交換器12の除霜運転(
図6のS102)を行った後、制御部30は、
図11の時刻t0~t7において、共振運転(
図6のS103)を行う。具体的に説明すると、制御部30は、時刻t0から室外ファンモータ13aの駆動を開始し、室外ファンモータ13aの回転速度をゼロから上限値n
Hまで上昇させる。そして、制御部30は、上限値n
Hと下限値n
Lとの間で室外ファンモータ13aの回転速度を時間的に交互に増減させた後、室外ファンモータ13aを停止させる(
図11の時刻t7)。
【0062】
このように、制御部30は、室外熱交換器12の除霜運転後、室外ファンモータ13aの回転速度の増加及び減少を時間的に交互に繰り返す処理(つまり、共振運転)を行う。前記した処理において、室外ファンモータ13aの振動数が変化する所定範囲には、室外熱交換器12の固有振動数(共振周波数)が含まれている。ここで、室外ファンモータ13aの振動数は、主波及びN倍振動(Nは2以上の自然数)の正弦波が合成されてなる歪み波の振動数であり、その値は主波(
図9参照)の振動数に等しいものとする。
【0063】
なお、室外ファンモータ13aの振動数が変化する「所定範囲」とは、室外ファンモータ13aを回転速度の下限値nLで駆動したときの室外ファンモータ13aの振動数以上であり、かつ、室外ファンモータ13aを回転速度の上限値nHで駆動したときの室外ファンモータ13aの振動数以下の範囲である。
【0064】
例えば、
図11の時刻t0から室外ファンモータ13aの回転速度が単調増加し、上限値n
Hに達する途中の時刻t1において、室外ファンモータ13aが一時的に回転速度n1で駆動する。この時刻t1の付近で室外ファンモータ13aの振動に含まれる主波(
図9参照)に室外熱交換器12が共振し、所定の振幅y1で振動する(
図11の下図の他、
図10も参照)。
【0065】
図11の例では、共振運転において、室外ファンモータ13aの回転速度の増減が3回繰り返され、室外ファンモータ13aと室外熱交換器12との共振が、時刻t1,t2,t3,t4,t5,t6において計6回生じている。このように、「共振運転」において制御部30は、室外熱交換器12を所定の固有振動数で間欠的に振動させるように、室外ファンモータ13aを制御する。これによって、室外熱交換器12の除霜運転でフィンf(
図7参照)の間の隙間に表面張力で残っていた水が落下する。その結果、室外熱交換器12の下部(
図7の破線の四角枠R)の汚れや腐食を抑制し、ひいては、熱交換効率の低下を抑制できる。また、室外熱交換器12において共振が間欠的に生じるため(
図11の時刻t1~t6)、室外熱交換器12の共振を継続させる場合に比べて、フィンfや伝熱管gの破損を抑制できる。
【0066】
また、室外熱交換器12の固有振動数として、複数のフィンfの下端部fw(
図8参照)の固有振動数が用いられることが好ましい。ここで、前記した下端部fwは、複数の伝熱管gのうち高さ位置の最も低い伝熱管gwの位置からフィンfの下端までの部分である。これによって、除霜運転時の霜溶けに伴う水が残りやすい下端部fwが、共振運転中、あたかも振動板のように振動する。その結果、下端部fwに残っていた水が共振運転で落下しやすくなる。
【0067】
なお、室外熱交換器12の固有振動数の個数は、一つとは限らない。例えば、室外熱交換器12の下端部fw(
図8参照)の他にも、室外熱交換器12の上端部(
図8では符号を図示せず)や伝熱管g等が、それぞれ異なる大きさの固有振動数を有していることが多い。例えば、フィンfの下端部fwの固有振動数が、伝熱管gの固有振動数とは異なる構成であってもよい。これによって、フィンfの下端部fwの振動に起因する伝熱管gの破損を防止できる。
【0068】
また、制御部30が、室外熱交換器12の除霜運転後であって、圧縮機11(
図1参照)の停止中に、前記した処理(共振運転)を行うことが好ましい。共振運転中、冷媒回路Q(
図1参照)において冷媒を循環させる必要は特にないからである。また、共振運転中、圧縮機11を停止状態にすることで、空気調和機100の省エネルギ化を図ることもできる。
【0069】
また、制御部30が、共振運転において、室外ファンモータ13aの回転速度の減少を行う過程で、室外ファンモータ13aの回転速度(指令値)をゼロまで減少させる(つまり、
図11の下限値n
Lをゼロにする)ようにしてもよい。これによって、共振運転における室外ファンモータ13aの消費電力量を削減できる。
【0070】
また、制御部30が、共振運転中、通常の空調運転時における室外ファン13の回転の向きである正回転とは逆向きに室外ファン13を回転させるように、室外ファンモータ13aを駆動させることが好ましい。ここで、室外ファンモータ13aが正回転で駆動している場合よりも、室外ファンモータ13aが逆回転で駆動している場合のほうが、室外ファンモータ13aの回転速度の可動範囲が広いものとする。
なお、正回転よりも逆回転の場合の方が室外ファン13の送風効率が低く、所定風量で送風する際の仕事量が小さいことが多い。つまり、正回転よりも逆回転の場合の方が、同一の入力電力でより高い回転速度まで室外ファン13を駆動することが可能になり、室外ファンモータ13aの回転速度の可動範囲を広くすることができる。その結果、室外熱交換器12の固有振動数に合わせて、室外ファンモータ13aの回転速度を調整しやすくなる。
【0071】
また、除霜運転中、制御部30が、表示ランプ25(
図2参照)を所定に点灯(又は点滅)させ、除霜運転の終了後の共振運転中も表示ランプ25の点灯(又は点滅)を継続させるようにしてもよい。これによって、除霜運転に付随する共振運転が行われていることをユーザが把握できる。
その他、ユーザの快適性を考慮し、ユーザが就寝している夜間といった所定の時間帯には、共振運転を行わないようにしてもよい。
【0072】
また、例えば、共振運転において、室外ファンモータ13aの2倍振動(
図9参照)と、室外熱交換器12と、を共振させるようにしてもよい。例えば、室外ファンモータ13aを高速で回転させても、室外ファンモータ13aの主波(
図9参照)の基本振動数f1が、室外熱交換器12の固有振動数に達しないことがある。このような場合の対処法として、室外ファンモータ13aの2倍振動(
図9参照)の成分を用いることで、室外熱交換器12を共振させることができる場合が多い。
【0073】
なお、前記した2倍振動に限らず、室外ファンモータ13aのN倍振動(Nは2以上の自然数)を用いるようにしてもよい。なお、室外ファンモータ13aのN倍振動における自然数Nの値が大きいほど、室外ファンモータ13aの振動の振幅が小さくなる傾向がある(
図9参照)。したがって、自然数Nは、2以上6以下であることが好ましい。
すなわち、共振運転において、室外ファンモータ13aの振動数(主波の振動数に等しい値)が変化する所定範囲には、室外熱交換器12の固有振動数の1/N(Nは、2以上6以下の自然数)の値が含まれることが好ましい。これによって、室外ファンモータ13aのN倍振動を用いて、室外熱交換器12を共振させることができる。また、室外ファンモータ13aの主波の振動では、室外熱交換器12の振動の振幅が大きすぎる場合でも、N倍振動を用いることで、室外熱交換器12を適度に振動させることができる。
【0074】
N倍振動を用いる場合の具体例として、1回転で計6回の振動が生じる3相6極の室外ファンモータ13aを用いる場合について説明する。例えば、室外熱交換器12の固有振動数(共振周波数)が440[Hz]であり、室外ファンモータ13aの1秒間当たりの回転数が440[Hz]に等しい場合、室外ファンモータ13aの1分間当たりの回転数([rpm]という単位で表す。)は、以下の式(1)で求められる。
【0075】
440[Hz]×60[sec]=26400[rpm]・・・(1)
【0076】
室外ファンモータ13aの主波の振動数を室外熱交換器12の固有振動数に等しくする場合には、1回転当たりで室外ファンモータ13aは計6回振動するから、室外ファンモータ13aの1分間当たりの回転数は、以下の式(2)で求められる。
【0077】
26400[rpm]÷6=4400[rpm]・・・(2)
【0078】
また、室外ファンモータ13aの4倍振動を室外熱交換器12の固有振動数に等しくする場合には、室外ファンモータ13aの1分間当たりの回転数は、以下の式(3)で求められる。
【0079】
4400[rpm]÷4=1100[rpm]・・・(3)
【0080】
式(3)の計算結果に基づいて、制御部30が室外ファンモータ13aを駆動させる場合、例えば、1100[rpm]の±50[rpm]の範囲で、制御部30が室外ファンモータ13aを駆動させるようにしてもよい。すなわち、共振運転において制御部30は、上限値1150[rpm](
図11の回転速度の上限値n
Hに相当)、及び、下限値1050[rpm](
図11の回転速度の下限値n
Lに相当)の範囲内で室外ファンモータ13aを駆動させる。
【0081】
<効果>
第1実施形態によれば、除霜運転後(
図6のS102)、制御部30が共振運転を行うことで(S103)、室外熱交換器12のフィンfの間の隙間に表面張力で残っていた水を適切に落下させることができる。したがって、室外熱交換器12の汚れや腐食を抑制し、ひいては、熱交換効率の低下を抑制できる。
【0082】
また、
図11に示すように、共振運転中、制御部30が、室外ファンモータ13aの回転速度を増減させ、室外熱交換器12を間欠的に共振させる。これによって、室外熱交換器12を共振させ続ける場合に比べて、共振に伴う室外熱交換器12の破損を抑制できる。
【0083】
また、共振運転中、制御部30が室外ファンモータ13aの回転速度を増減させるため、室外熱交換器12の製造ばらつきの影響を受けることがほとんどない。
その他、室外熱交換器12のフィンfの間の隙間に残っている水分の影響で、室外熱交換器12の固有振動数が若干変化することもある。しかしながら、
図11に示すように、室外ファンモータ13aの回転速度を増減させと、室外熱交換器12の振動の振幅が山状に変化する(つまり、縦方向の直線状ではない)ため、前記した水分の影響を緩和できる。
【0084】
また、共振運転を行うために室外機Uoに追加の部品を設ける必要が特にないため、空気調和機100の低コスト化を図ることができる。このように、第1実施形態によれば、室外熱交換器12に付着した水を適切に落下させる低コストな空気調和機100を提供できる。
【0085】
≪第2実施形態≫
第2実施形態(
図12参照)では、共振運転中、制御部30が室外ファンモータ13aを駆動させ、支持部材70を間欠的に共振させる点が、第1実施形態とは異なっている。なお、それ以外の点については、第1実施形態と同様である。つまり、空気調和機100の構成(
図1~
図5、
図7、
図8)の他、制御部30が除霜運転後に共振運転を行う(
図6参照)こと等は、第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【0086】
図12は、第2実施形態に係る空気調和機が備える室外ファンモータの回転速度や支持部材の振動の振幅の時間的変化の一例を示す説明図である(適宜、
図8も参照)。
なお、所定の回転速度n2で室外ファンモータ13aが駆動しているとき(
図12の上図の縦軸を参照)、支持部材70が振幅y2で共振するものとする(
図12の下図の縦軸を参照)。
【0087】
制御部30は、室外熱交換器12の除霜運転後、室外ファンモータ13aの回転速度の増加及び減少を時間的に交互に繰り返す処理(共振運転)を行う。前記した処理において、室外ファンモータ13aの振動数が変化する所定範囲には、支持部材70の固有振動数、又は、この固有振動数の1/N(Nは、2以上6以下の自然数)の値が含まれている。なお、前記した自然数Nの値は、2以上6以下に限定されるものではなく、7以上であってもよい。
【0088】
このような構成によれば、共振運転中、室外ファンモータ13aと支持部材70とが間欠的に共振する。そして、支持部材70の振動が、筐体50(
図8参照)を介して、室外熱交換器12に伝搬する。その結果、共振運転中、室外熱交換器12も間欠的に振動する。したがって、除霜運転の霜溶けに伴う水が室外熱交換器12(特に下部)のフィンfの間の隙間に残っていても、前記した振動によって、フィンfから水を落下させることができる。これによって、室外熱交換器12に付着した水を適切に落下させる低コストな空気調和機を提供できる。
【0089】
なお、支持部材70の固有振動数として、室外ファンモータ13aが支持されている箇所(モータ締結部75:
図5参照)から支持部材70の下端までの部分の固有振動数を用いるようにしてもよい。これによって、支持部材70の共振が、筐体50を介して、室外熱交換器12の下部に伝搬しやすくなる。
【0090】
また、第1実施形態と同様に、室外熱交換器12の除霜運転後であって、圧縮機11の停止中に制御部30が共振運転を行うようにしてもよい。また、共振運転中、制御部30が室外ファン13を逆回転させるようにしてもよい。
【0091】
≪第3実施形態≫
第3実施形態(
図13参照)では、制御部30が、室外熱交換器12の凍結及び解凍を順次に行った後に共振運転を行う点が、第1実施形態とは異なっている。なお、その他の点(空気調和機100の構成等:
図1~
図5、
図7、
図8参照)については、第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【0092】
<制御部の処理>
図13は、室外熱交換器12の凍結や解凍の他、共振運転の処理を含むフローチャートである(適宜、
図1、
図2を参照)。なお、
図13の「START」時には、空気調和機100の空調運転が停止しているものとする。
図13のステップS201において制御部30は、室外熱交換器12の凍結処理の開始条件が満たされているか否かを判定する。ここで、「凍結処理」とは、室外熱交換器12を蒸発器として機能させ、室外熱交換器12の表面に霜を付着させて凍結させる処理である。
【0093】
例えば、前回の凍結処理の終了時からの空調運転の積算時間が所定閾値に達している場合、制御部30は、室外熱交換器12の凍結処理の開始条件が満たされていると判定し(S201:Yes)、ステップS202の処理に進む。一方、室外熱交換器12の凍結処理の開始条件が満たされていない場合には(S201:No)、制御部30は、処理を終了する(END)。
【0094】
ステップS202において制御部30は、凍結処理として、室外熱交換器12を凍結させる。具体的には、制御部30は、冷媒回路Q(
図1参照)において暖房サイクルで冷媒を循環させ、室外熱交換器12を蒸発器として機能させ、室外熱交換器12を凍結させる。なお、凍結処理では、制御部30が、通常の暖房運転時よりも膨張弁14の開度を小さくすることが好ましい。これによって、室外熱交換器12に低温の冷媒が通流するため、外気に含まれる水分が室外熱交換器12の表面に着霜して凍結しやすくなる。
【0095】
次に、ステップS203において制御部30は、室外熱交換器12を解凍する。例えば、制御部30は、圧縮機11を停止させるとともに、室外ファン13及び室内ファン16を停止させる。また、制御部30は、室外熱交換器12の凍結処理時よりも膨張弁14の開度を大きくする(例えば、全開にする)。これによって、室外熱交換器12の凍結処理では凝縮器として機能していた室内熱交換器15の高温の冷媒が、膨張弁14を介して、低圧側の室外熱交換器12に流れ込む。その結果、室外熱交換器12の霜や氷が溶かされ、室外熱交換器12が洗い流される。
【0096】
なお、ステップS203における室外熱交換器12の解凍として、制御部30が、冷媒回路Q(
図1参照)を介して冷房サイクルで冷媒を循環させ、室外熱交換器12を凝縮器として機能させるようにしてもよい。これによって、室外熱交換器12に高温の冷媒が通流し、室外熱交換器12の霜や氷が溶かされる。このように室外熱交換器12を解凍する処理も、「除霜運転」に含まれるものとする。
【0097】
次に、ステップS204において制御部30は、共振運転を行う。なお、共振運転は、第1実施形態(又は、第2実施形態)と同様であるから、説明を省略する。このような共振運転を行うことで、室外熱交換器12の解凍に伴う水がフィンfの間の隙間に残っていても、この水を落下させることができる。また、圧縮機11を停止させた状態で、制御部30が共振運転(S204)を行うようにしてもよい。
【0098】
<効果>
第3実施形態によれば、制御部30が、室外熱交換器12の凍結及び解凍を順次に行う(
図13のS201、S202)。これによって、室外熱交換器12を清潔な状態にすることができる。また、室外熱交換器12の解凍後に制御部30が共振運転を行う(S203)。これによって、室外熱交換器12の解凍(除霜運転)に伴う水がフィンfの間の隙間に残っていても、この水を落下させることができる。
【0099】
≪第4実施形態≫
第4実施形態(
図14参照)は、除霜運転及び共振運転を順次に行った後、制御部30が、室外ファンモータ13aにブレーキをかける点が、第1実施形態とは異なっている。なお、その他の点(空気調和機100の構成等:
図1~
図5、
図7、
図8参照)については、第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【0100】
<制御部の処理>
図14は、空気調和機の除霜運転及び共振運転の処理を含むフローチャートである(適宜、
図2、
図3を参照)。
なお、
図14のステップS101~103の処理は、第1実施形態(
図6参照)と同様であるから、説明を省略する。ステップS103の共振運転を行った後、ステップS104において制御部30は、ファン用インバータ回路3e(
図3参照)によって、室外ファンモータ13aにブレーキをかける。
【0101】
具体例を挙げると、制御部30は、ステップS104のブレーキとして、ファン用インバータ回路3e(
図3参照)が備える下アームの3つのスイッチング素子Sd,Sd,Sdをオン状態にする。なお、下アームの3つのスイッチング素子Sd,Sd,Sdの全てをオン状態にする時間は、ブレーキの継続時間として、予め設定されている。例えば、ブレーキをかけ始めてから1秒以内に室内ファン16を停止状態にするようにしてもよい。
【0102】
このように室外ファンモータ13aに流れる電流によってブレーキをかけることで、室外ファン13の慣性で、室外ファン13に所定の応力が発生する。つまり、室外ファン13を急減速させることで、室外ファン13から支持部材70(
図8参照)を介して筐体50(
図8参照)にも応力が発生し、筐体50が振動する。このように筐体50が振動することで、筐体50に固定されている室外熱交換器12も振動し、室外熱交換器12のフィンfに残っていた水が落下する。
【0103】
ちなみに、ステップS103の共振運転のみでも、室外熱交換器12のフィンfの間の隙間に残っていた水は十分に落下するが、第4実施形態では、ステップS104の処理が追加されることで、第1実施形態よりも室外熱交換器12のフィンfに残っている水がさらに落下しやすくなる。
【0104】
なお、ステップS104の処理は、前記した例に限定されない。例えば、ステップS104のブレーキとして、制御部30が、ファン用インバータ回路3eが備える3つのスイッチングレグ31e,32e,33eのうち一つに直流電流を流すようにしてもよい。このような処理でも、室外ファンモータ13aにブレーキがかかるため、室外ファン13の慣性に伴う振動で、室外熱交換器12のフィンfに残っている水を落下させることができる。ステップS104の処理を行った後、制御部30は、一連の処理を終了する(END)。
【0105】
<効果>
第4実施形態によれば、共振運転を行った後(
図14のS103)、制御部30は、室外ファンモータ13aにブレーキをかける(S104)。これによって、室外熱交換器12のフィンfに残っている水がさらに落下しやすくなる。
【0106】
≪変形例≫
以上、本発明に係る空気調和機100について各実施形態で説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。例えば、次に説明するように、支持部材70に振動子79(
図15参照)が追加された構成であってもよい。
【0107】
図15は、変形例に係る空気調和機の室外機UAoの分解斜視図である。
図15に示す支持部材70Aは、所定の振動数で共振する振動子79を有している。具体的には、支持部材70Aの横架部73とフレーム締結部77との間で、フレーム71の脚71a,71bに架けわたされるように振動子79が固定されている。このような構成において、支持部材70Aの固有振動数として、振動子79が共振する所定の振動数が用いられてもよい。そして、制御部13は、第2実施形態(
図12参照)と同様の処理を行う。これによって、支持部材70Aの共振が生じやすくなり、ひいては、室外熱交換器12のフィンfに残っている水が共振運転で落下しやすくなる。
ちなみに、支持部材70Aの固有振動数の個数は一つとは限らない。例えば、振動子79の固有振動数の他にも、フレーム71の所定箇所の固有振動数等、大きさの異なる複数の固有振動数が存在することが多い。
【0108】
また、第1実施形態では、共振運転において、室外ファンモータ13aの回転速度の増加及び減少が3回繰り返される例について説明したが(
図11参照)、これに限らない。すなわち、共振運転において、制御部30が、室外ファンモータ13aの回転速度の増加及び減少が2回繰り返してもよいし、また、4回以上繰り返してもよい。なお、第2実施形態(
図12参照)の他、第3、第4実施形態についても同様のことがいえる。
【0109】
また、第1実施形態では、制御部30が、除霜運転後に共振運転を行う場合について説明したが(
図6のS102、S103)、これに限らない。すなわち、除霜運転中の他、除霜運転の終わり際において室外ファンモータ13aの回転速度が減少しているとき、制御部30が共振運転を行うようにしてもよい。このような構成でも、第1実施形態と同様の効果が奏される。なお、第2実施形態(
図12参照)の他、第3、第4実施形態についても同様のことがいえる。
【0110】
また、第1実施形態では、共振運転において制御部30が、室外ファンモータ13aの振動に室外熱交換器12を共振させる場合について説明したが(
図10参照)、これに限らない。すなわち、共振運転において制御部30が、室内ファンモータ16a(ファンモータ:
図2参照)の振動に室内熱交換器15(熱交換器:
図1参照)を共振させるようにしてもよい。また、第2実施形態についても同様のことがいえる。この場合において、室内ファンモータ16aが支持部材(図示せず)によって室内機Uiの筐体に固定され、また、室内熱交換器15も室内機Uiの筐体に固定されているものとする。
【0111】
また、第1実施形態では、室外熱交換器12の固有振動数として、フィンfの下端部fw(
図8参照)の固有振動数が用いられる場合について説明したが、これに限らない。例えば、室外熱交換器12の固有振動数として、フィンf全体の固有振動数や伝熱管gの固有振動数が用いられてもよい。
【0112】
また、第1実施形態では、共振運転において、室外ファンモータ13aの振動数が変化する所定範囲に、室外熱交換器12の固有振動数が含まれる場合の他、この固有振動数の1/N(Nは、2以上6以下の自然数)の値が含まれる場合について説明したが、これに限らない。例えば、共振運転において、室外ファンモータ13aの振動数が変化する所定範囲に、室外熱交換器12の固有振動数、及び、この固有振動数の1/Nの値の両方が含まれるようにしてもよい。言い換えると、共振運転において、室外ファンモータ13aの振動数が変化する所定範囲には、室外熱交換器12の固有振動数、及び/又は、この固有振動数の1/N(Nは、2以上6以下の自然数)の値が含まれるようにしてもよい。
なお、第2実施形態についても同様のことがいえる。すなわち、共振運転において、室外ファンモータ13aの振動数が変化する所定範囲には、支持部材70の固有振動数、及び/又は、この固有振動数の1/N(Nは、2以上6以下の自然数)の値が含まれるようにしてもよい。
【0113】
また、第3実施形態では、制御部30が、室外熱交換器12の凍結及び解凍を行った後(
図13のS202、S203)、共振運転(S204)を行う場合について説明したが、これに限らない。例えば、制御部30が、室外熱交換器12を蒸発器として機能させ、室外熱交換器12を結露させた後、共振運転を行うようにしてもよい。
【0114】
また、第4実施形態では、共振運転後(
図14のS103)、制御部30が室外ファンモータ13aにブレーキをかけて急減速させる処理(S104)について説明したが、これに限らない。すなわち、
図14のステップS104の処理に代えて、制御部30が、室外ファンモータ13aを急加速させるようにしてもよい。このような処理でも、室外ファン13の慣性に伴う振動で、室外熱交換器12のフィンfに残っている水を落下させることができる。
【0115】
また、第4実施形態から共振運転の処理(
図14のS103)を省略し、除霜運転後に制御部30が室外ファンモータ13aにブレーキをかけるようにしてもよい。このような処理でも、室外ファン13の慣性に伴う振動で、室外熱交換器12のフィンfに残っている水を落下させることができる。
【0116】
また、各実施形態では、室外熱交換器12としてフィンチューブ式のものが用いられる場合について説明したが、これに限らない。すなわち、フィンチューブ式以外の様々な種類の室外熱交換器12が用いられる場合にも、各実施形態を適用できる。同様に、フィンチューブ式以外の室内熱交換器15が用いられる場合にも、各実施形態を適用できる。
【0117】
また、各実施形態を適宜に組み合わせてもよい。例えば、第2実施形態と第3実施形態とを組み合わせ、室外熱交換器12の凍結及び解凍を順次に行った後(第3実施形態)、制御部30が、室外ファンモータ13aの振動に支持部材70を共振させるようにしてもよい(第2実施形態)。
また、例えば、第2実施形態と第4実施形態とを組み合わせ、室外ファンモータ13aの振動に支持部材70を共振させた後(第2実施形態)、制御部30が、室外ファンモータ13aにブレーキをかけるようにしてもよい(第4実施形態)。
【0118】
また、各実施形態では、空気調和機100(
図1参照)において、室内機Ui及び室外機Uoが1台ずつ設けられる構成について説明したが、これに限らない。例えば、並列接続された複数台の室内機が設けられる構成であってもよい。また、ルームエアコンの他、パッケージエアコンやビル用マルチエアコンといった様々な種類の空気調和機にも各実施形態を適用できる。
【0119】
また、各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。
【符号の説明】
【0120】
100 空気調和機
11 圧縮機
12 室外熱交換器(熱交換器)
13 室外ファン(ファン)
13a 室外ファンモータ(ファンモータ)
14 膨張弁
15 室内熱交換器(熱交換器)
16 室内ファン(ファン)
16a 室内ファンモータ(ファンモータ)
17 四方弁
25 表示ランプ
30 制御部
3e ファン用インバータ回路
31e,32e,33e スイッチングレグ
50 筐体
54 固定板
70,70A 支持部材
79 振動子
f フィン
fw 下端部(フィンの下端部)
g 伝熱管
gw 伝熱管(高さ位置の最も低い伝熱管)
Q 冷媒回路
Su スイッチング素子(上アームのスイッチング素子)
Sd スイッチング素子(下アームのスイッチング素子)
Ui 室内機
Uo 室外機