中国浙江省紹興市盛州市甘林鎮独秀三路8号
ほとんどの住宅用空気冷却器は、定格 80 ワットから 250 ワットの単相コンデンサ駆動誘導モーターを使用しています。 小型個人用クーラー (150 ~ 300 平方フィートをカバー) は通常、 エアクーラーモーター 80から120ワットの範囲で。中型の家庭用クーラー (300 ~ 600 平方フィートをカバー) では、125 ~ 185 ワットのモーターが使用されます。大型の砂漠または産業用クーラー (600 ~ 1,500 平方フィート以上をカバー) には、200 ~ 750 ワット以上のモーターが必要です。
住宅用および軽商業用に販売されているほぼすべての空気冷却器で使用されているモーターのタイプは、 単相コンデンサ駆動誘導電動機 、永久分割コンデンサ (PSC) モーターとも呼ばれます。静かに動作し、ブラシを必要とせず、高湿度の環境に耐え、低エネルギー消費で安定した速度を実現できるため、これが有力な選択肢です。正しいモーターのサイズと正しいモーターのタイプの両方を理解することで、過熱して早期に故障する電力不足のモーターや、電力を浪費して過剰なノイズを発生する大きすぎるモーターなど、よくある間違いを防ぐことができます。
空冷クーラーにどのモーターが使用されているかという質問には、市場に出ているほとんどの製品に対して明確な答えがありますが、その全体像には、さまざまなセグメントや用途で使用されるいくつかのモーター技術が含まれます。区別を知っておくと、故障したモーターを交換するとき、既存のクーラーをアップグレードするとき、またはカスタム ビルド用のモーターを指定するときに役立ちます。
これが標準です エアクーラーモーター 世界中の家庭用および商業用蒸発冷却器に使用されています。 PSC モーターは、補助巻線と直列に恒久的に接続された実行コンデンサを使用して位相シフトを生成し、連続的でスムーズな回転を生み出します。主なパフォーマンス特性:
PSC 空冷モーターは、ほとんどの冷却設計で 2 つの負荷を同時に駆動します。冷却パッドに空気を移動させるファンまたは送風機アセンブリと、小型ウォーター ポンプ (通常は別個の低ワット水中ポンプですが、一部の古い単一モーター設計では、メイン モーター シャフトからベルト駆動のポンプを使用します)。メインモーターシャフトは止めネジまたはキー溝を介してファンハブに直接接続されているため、交換が簡単です。
コンデンサ始動モータは、モータが定格速度の約 75% に達すると切断される始動コンデンサを使用します。 PSC モーターよりも高い始動トルクを生成するため、ファンと駆動システムが重く、停止状態から回転を開始するのに大きな力を必要とする大型の産業用蒸発冷却器に適しています。これらのモーターは上記の定格のクーラーに搭載されています 500ワット モーターとファンプーリーを接続するベルトドライブシステムを備えたクーラーも同様です。起動コンデンサにより故障する可能性のあるコンポーネントが追加され、PSC モーターが直接駆動ファン アセンブリに適切な起動トルクを提供するため、最新の直接駆動住宅用クーラーではあまり一般的ではありません。
プレミアムおよびインバーターベースの空気冷却器の成長セグメントでは、ファン駆動にブラシレス DC モーターが使用されています。 BLDC 空冷モーターは、大幅に高い効率 (通常は 85% ~ 92% PSC モーターの 60% ~ 75% と比較して)、別個の速度調整器を必要とせずに統合された電子コントローラーによる可変速度制御、およびより長い耐用年数 (定格 30,000~50,000時間 ブラシと機械的整流子がないため)。その代償として、初期コストが高くなります。BLDC モーターとそのコントローラーのコストは、同等の PSC モーターの約 2 ~ 4 倍になります。 BLDC モーターは、インバーター定格クーラーや、エネルギー効率と静かな動作がマーケティングの優先事項である高級ブランドで標準になりつつあります。
非常に小型の個人用蒸発冷却器やデスクトップ ユニットでは、定格定格が 200 メートルの陰極誘導モーターが使用されることがあります。 15~50ワット 。シェードポールモーターは最もシンプルで安価な AC 誘導モーター設計であり、コンデンサーや始動巻線はありませんが、非常に非効率です (通常、 20% ~ 35% の効率 )、出力に比較的高いノイズを生成します。これらは、モーターが短時間動作し、低コストが主な要因である最小の冷却アプリケーションでのみ受け入れられます。
| モーターの種類 | 標準的な電力範囲 | 効率 | 最優秀アプリケーション | 相対コスト |
|---|---|---|---|---|
| PSC(キャパシターラン)誘導 | 80W~750W | 60%~75% | ほとんどの家庭用および商業用クーラー | 低い |
| コンデンサ始動誘導 | 370W~1,500W | 65%~78% | 大型産業用ベルトドライブクーラー | 低い to moderate |
| ブラシレスDC(BLDC) | 50W~400W | 85% ~ 92% | プレミアムクーラーとインバータークーラー | 高 |
| 陰極誘導 | 15W~50W | 20%~35% | デスクトップおよびパーソナルミニクーラー | 非常に低い |
空気冷却器のモーターのサイズは、主に冷却される空間の空気流要件 (CFM、立方フィート/分で測定) によって決まり、さらに、部屋の容積、1 時間あたりの望ましい空気の変化、湿った冷却パッドに空気を押し出すためにモーターが克服しなければならない静圧によって決まります。 適切なサイズの空冷モーターを使用することは、冷却効果だけではありません。サイズが小さいモーターは熱限界以上で動作し、寿命が大幅に短くなります。一方、モーターが大きすぎるとコストが高くなり、不必要な電力を消費し、過剰な騒音や気流の乱流が発生することがよくあります。
蒸発冷却器のサイジングの標準ルールは、次のことを達成することです。 1 時間あたり 20 ~ 40 回の空気交換 (ACH) 暑く乾燥した気候で快適な冷却を実現するには、30 ACH が一般的な目標です。式は簡単です。
必要な CFM は、部屋の容積 (立方フィート) に目標 ACH を乗算し、60 分で割ったものと等しくなります。
20 フィート×15 フィート、天井高 8 フィートの部屋の場合、容積は 2,400 立方フィートになります。 30 ACH では、必要なエアフローは 2,400 × 30 を 60 で割った値となります。 1,200CFM 。これは、空冷モーターとファン アセンブリが同時に提供する必要がある気流目標です。
モーター出力 (ワット) と送風空気流量 (CFM) の関係は、ファンのブレードの直径、ブレードのピッチ、システムの静圧 (湿ったパッドからの抵抗) によって異なります。次の一般的な関係は、直接駆動遠心ファンまたは軸流ファンを備えた一般的な住宅用蒸発冷却器の設計に当てはまります。
冷却パッドが濡れていると、モーターが克服しなければならない空気の流れに対する抵抗が生じます。この抵抗は水柱インチ (W.C.) で測定され、静圧と呼ばれます。標準セルロースハニカムパッド 厚さ100mm およそ作成します 0.1 ~ 0.2 インチ W.C. 抵抗の。深さ 150mm のより厚い硬質メディアパッドにより、 0.3 ~ 0.5 インチ W.C. モーターとファンは、システムの動作静圧で目標 CFM を供給できなければなりません。空冷モーターを交換するときは、元のモーターの銘板で定格静圧を確認するか、パッドメーカーの抵抗データを使用して、交換用モーターが同じシステム曲線に対応できることを確認してください。
空冷モーターは、設置場所で利用可能な電源に適合する必要があります。モーターの交換またはアップグレードを購入する前に確認する必要がある重要なパラメーター:
| 部屋の面積 (平方フィート) | 部屋の容積 (天井高 8 フィート、立方フィート) | 必要な CFM (30 ACH) | 推奨モーターワット数 | 代表的な用途 |
|---|---|---|---|---|
| 100から200 | 800~1,600 | 400~800 | 80~120W | 寝室、小さなオフィス |
| 200~400 | 1,600~3,200 | 800~1,600 | 125~185W | リビングルーム、中ホール |
| 400~700 | 3,200~5,600 | 1,600~2,800 | 185~250W | オープンプランのアパートメント、レストラン |
| 700~1,200 | 5,600~9,600 | 2,800~4,800 | 250~375W | 工房、小売店 |
| 1,200~2,500 | 9,600~20,000 | 4,800~10,000 | 375~750W | 倉庫、工場、イベント会場 |
すべての空冷モーターには、重要な動作パラメーターを記載した銘板がモーター本体に取り付けられています。モーターを交換するとき、または交換部品が元の部品と一致することを確認するときは、この銘板を正しく読むことが不可欠です。次の仕様はほとんどのモーターの銘板に記載されており、それぞれが冷却性能に関して特定の意味を持っています。
定格電力は、最大設計負荷の下でモーターがそのシャフトに供給する連続出力電力です。 空冷モーターの場合、これはシステムの静圧に対して定格速度でファンを回転させるのに必要な機械的出力に相当します。一般的な住宅用クーラーのモーター定格は、80W、100W、125W、150W、180W、200Wです。産業用クーラーは、250W、370W (0.5 HP)、550W (0.75 HP)、および 750W (1 HP) モーターを使用します。交換する場合は、定格電力を正確に一致させてください。ファン、シャフト サイズ、取り付け寸法、動作速度にも互換性があることを確認せずに、150 W モーターを 125 W のオリジナル モーターと置き換えないでください。
速度によってクーラーの風量と騒音レベルが決まります。モーターが高速になると、より多くの空気が移動しますが、より多くの騒音が発生し、振動を避けるためにより正確にバランスの取れたファン アセンブリが必要になります。家庭用クーラーの場合、 1,400 ~ 1,450 RPM 50 Hz 電源の場合は、4 極 PSC モーターの標準範囲です。一部のメーカーが使用している 850 ~ 960 RPM (6 極デザイン) より静かな寝室とパーソナルクーラー用。産業用ベルトドライブ システムでは、1,450 RPM で動作するモーターが、ファン速度を 300~600RPM ブレード先端速度が過剰になることなく、非常に大きなファン直径を実現できます。
PSC エアクーラー モーターの実行コンデンサは、その性能にとって重要です。コンデンサは補助巻線に位相シフトを引き起こし、回転を生み出します。コンデンサの値が間違っていると、モーターが設計よりも高温になり、効率が低下し、寿命が短くなります。住宅用クーラーモーターの一般的な値は次のとおりです。 AC400Vまたは450Vで3μF~6μF 。大型の産業用モーターでは、次のコンデンサが使用される場合があります。 8μF~20μF 。故障したコンデンサは常に、まったく同じ静電容量と少なくとも同じ電圧定格のコンデンサと交換してください。より高い静電容量値を使用すると、補助巻線が過熱します。低い値を使用すると、始動トルクと運転効率が低下します。
絶縁クラスは、モーター巻線が安全に耐えられる最大動作温度を示します。クラス B 断熱材 (標準的な住宅用クーラーに一般的) は次のように評価されています。 130℃ 。クラス F 絶縁 (高品質のクーラーおよびすべての産業用クーラー モーターで使用) は、次のように評価されています。 155℃ 。クーラーが非常に暑い環境で使用される場合、または長時間連続運転される場合、クラス F 絶縁空冷モーターは巻線の故障に対して大幅に大きなマージンを提供します。最新の冷却モーターの多くには、熱保護機能も組み込まれています。バイメタル スイッチは、巻線の温度が安全なしきい値を超えた場合に回路を開き、モーターが冷えると自動的にリセットされ、過負荷や気流の遮断による永久的な損傷を防ぎます。
空冷機は高湿度環境で動作するため、冷却パッドからの水霧にさらされる可能性があります。モーターエンクロージャは適切に定格されている必要があります。湿った気流と直接接触する空冷モーターには、最低 IP44 定格 (1 mm を超える固体粒子およびあらゆる方向からの水の飛沫に対して保護) が必要です。直接水のスプレーを受ける可能性のある位置 (一部の設計ではパッドのすぐ下流の気流など) に取り付けられたモーターには、 IP54またはIP55定格 。 IP 定格が不適切なモーターは、湿気の侵入によりベアリングの早期腐食や巻線の絶縁破壊が発生します。
空気冷却器モーターの交換は簡単な作業で、技術的に有能な住宅所有者のほとんどであれば、基本的な工具を使用して 30 ~ 60 分で完了できます。 重要な手順は、交換用モーターの仕様を正確に一致させ、コンデンサを正しく取り扱い、テスト前にファンが適切に固定されていることを確認することです。
なぜそうなるのかを理解する エアクーラーモーター 失敗すると、交換後の再発を防ぐことができます。最も一般的な障害モードは次のとおりです。
空冷モーターが故障し、直接交換が必要な場合は、より優れた仕様のモーターにアップグレードすることが費用対効果が高いかどうかを検討する価値があります。次の改善により、現実世界に有意義な利点がもたらされます。
夏の間、空気冷却器が 1 日あたり 10 ~ 16 時間作動する暑い気候では、巻線の温度がモーターの劣化の主な原因となります。クラス F 絶縁 (クラス B の定格 130 °C に対して 155 °C) は、 25°C の追加の熱マージン 。アレニウスの絶縁経年変化モデルによると、この追加マージンにより、同等の動作温度での絶縁耐用年数が約 2 倍になり、モーターの予想寿命が 8 ~ 12 年から 12 年に延長されます。 15~20年 典型的な住宅サービスでは。クラス F 定格のエアクーラーモーターの価格プレミアムは通常、 10~20% 同等のクラス B ユニットを上回るため、暑い気候では優れた価値を発揮します。
古いクーラーモーターはオープンボールベアリングまたはスリーブベアリングを使用しており、外部オイルポートから定期的に給油する必要がありました。工場で密封され、永久的に潤滑されたベアリングを備えた最新のモーターは、このメンテナンス作業を完全に排除し、冷たい気流からの湿気や塵の侵入に対する耐性を高めます。古いオープンベアリングモーターを交換する場合は、元のベアリングタイプかどうかに関係なく、シールドベアリングの交換品を選択することを常にお勧めします。
周囲湿度が高い地域や、スイミングプール、庭園、その他の湿った場所の近くでクーラーを使用する場合、IP44 から IP55 定格のエアクーラーモーターにアップグレードすると、耐用年数が大幅に延長されます。同じ電力定格の IP44 モーターと IP55 モーターの合計コストの差は通常、 5ドルから25ドル これは、時期尚早のモーター交換の人件費に比べれば無視できます。
1 日に何時間も使用されるクーラーの場合、PSC 誘導モーターから BLDC モーターにアップグレードすると、モーターのエネルギー消費を次のように削減できます。 25%~35% 同等のエアフロー出力で。 150W PSC モーターを 1 日あたり 12 時間、年間 150 日間稼働させる場合、年間エネルギー消費量は約 270kWh 。 100W で同じエアフローを実現する BLDC の代替品により、約 年間90kWh 。平均電気料金が 1kWh あたり 0.15 ドルの場合、これにより約節約できます。 年間 13.50 ドル 。 BLDC モーターとコントローラーのコストは同等の PSC モーターよりも約 60 ドルから 120 ドル高いため、通常、回収期間は 5~9年 エネルギー節約が優先される場合、これはモーターの耐用年数とかなりよく一致します。
| 属性 | 標準PSCモーター(150W) | BLDCアップグレード(100W相当) |
|---|---|---|
| モーター効率 | 65%~70% | 88% ~ 92% |
| 年間エネルギー使用量 (12 時間/日、150 日) | 270kWh | 180kWh |
| 年間エネルギーコスト (0.15 ドル/kWh) | $40.50 | $27.00 |
| 定格寿命 | 8,000~15,000時間 | 30,000~50,000時間 |
| 速度制御 | 外部レギュレータが必要です | 統合された電子制御 |
| モーター購入費の目安 | 15ドルから35ドル | 70ドルから150ドル |
| 全速力時の騒音レベル | 42~52dB(A) | 35~45dB(A) |
標準の天井が 8 フィートの 300 平方フィートの部屋の場合、部屋容積は 2,400 立方フィートです。 1 時間あたり 30 回の空気交換の場合、必要な空気流量は 1,200 CFM です。家庭用空気冷却器モーターの定格 125~150ワット ダイレクトドライブの遠心冷却器設計では、通常、この空気流が供給されます。部屋の天井が高い (10 フィート以上) 場合は、より大きな容積を補うためにモーターを 150 ~ 185 ワットに増やします。
圧倒的多数の家庭用クーラーが使用されています。 単相コンデンサーラン (PSC) 誘導モーター 、永久分割コンデンサーモーターとも呼ばれます。このモーター タイプはコンパクト、静か、信頼性が高く、湿気の多い環境でも連続的に動作するように設計されています。回路内に恒久的に配線された実行コンデンサが必要で、通常定格は 3 µF ~ 6 µF です。プレミアム エア クーラーとインバーター エア クーラーでは、効率の向上と可変速制御を実現するために BLDC (ブラシレス DC) モーターの使用が増えています。
直接ではありません。蒸発冷却器の冷却出力は、モーターのワット数だけではなく、空気流量 (CFM) とパッドの蒸発面積によって決まります。より高いワット数のモーターは、ファンブレードの直径とピッチもより高い出力に適合している場合にのみ、風量を増加させます。既存のファン アセンブリに特大のモーターを取り付けると、モーターが部分負荷で動作して効率が低下し、設計範囲を超えてファンが過速度になり、過度の騒音、振動、および機械的故障の可能性が発生する可能性があります。より多くの冷却が必要な場合、正しいアプローチは、単にモーターを交換するのではなく、システムに適合するように設計された大型のクーラーを選択することです。
フルライン電圧でうなり音がするが、回転しないモーターには、ほとんどの場合、次のような問題があります。 故障した実行コンデンサ 。コンデンサは位相をシフトした電流を補助巻線に供給し、始動トルクを生成します。これがないと、モーターは磁場を発生させますが、回転を生み出すことができません。コンデンサは、静電容量計を使用するか、同じ定格の正常なユニットと置き換えることによってテストできます。コンデンサーの故障は最も一般的で最も安価な空冷モーターの修理であり、交換部品には通常 3 ドルから 15 ドルかかります。
ほとんどの住宅用空気冷却器モーターは次の温度で動作します。 1,400 ~ 1,450 RPM on 50 Hz supply または 60 Hz 電源で 1,700 ~ 1,750 RPM (4極モーター)。より静かな寝室用クーラーは 6 極モーターを使用しており、 50 Hz で 950 ~ 960 RPM 。ベルトドライブ システムを備えた産業用クーラーでは、ベルトとシーブの減速を通じて大径ファン プーリーに接続された高速モーターが使用される場合があり、その結果、ブレードでのファン速度が 300 ~ 600 RPM になります。
最新のクーラーのほとんどでは、ウォーター ポンプは独立した小型の水中ユニットです (通常、定格は 15~35ワット )水を貯水池からパッド上の配水管まで循環させます。メインの空冷モーターはファンまたはブロワーのみを駆動します。古いシングルモーター設計では、メインモーターがモーターシャフトから外れたベルトを介してポンプを駆動していましたが、別個のポンプ構成の方がシンプルで修理費が安く、パッドが濡れる前の初期空気循環のためにファンをポンプから独立して動作させることができるため、この設計はほとんど時代遅れです。
極の数によって、特定の供給周波数でのモーターの同期速度が決まります。 50 Hz 電源では、4 極モーターの同期速度は 1,500 RPM (負荷時の実際の速度は約 1,430 ~ 1,450 RPM) です。 6 極モーターの同期速度は 1,000 RPM (実際は約 950 ~ 960 RPM) です。 6 極モーターは 1 回転あたりに移動する空気の量が少なくなりますが、速度が低下するため、空力ノイズとブレード先端のノイズが低減されます。このため、6 極空気冷却器モーターは、静音動作が優先される寝室や書斎の冷却器に推奨される選択肢になりますが、所定のファン直径に対する最大風量はわずかに低くなります。
適切にメンテナンスされたクーラーに搭載された高品質の PSC エアクーラー モーターは、通常、長持ちします。 8~15年 住宅用では8,000~15,000時間の稼働時間に相当します。一年中動作する必要がある気候、ほこりの多い環境、またはパッドが詰まってモーター全体の冷却空気の流れが減少するクーラー内のモーターは、わずか 3 ~ 5 年で故障する可能性があります。コンデンサは 5 ~ 7 年ごとに交換し、エアフローを維持するためにモーターの外側を毎年清掃します。
いいえ、電源も変更しないとだめです。 220V 電源に接続された 110V モーターは、過電流による損傷により直ちに焼損します。 220V モーターを 110V 電源に接続すると、定格トルクの約半分で動作し、過剰な電流が流れ、過熱して故障します。交換用空気冷却器モーターの電圧は、設置時の供給電圧と常に正確に一致させてください。ある国または地域から、電圧規格が異なる別の国または地域にクーラーを移設する場合は、クーラー内のその他の電圧に敏感なコンポーネントとともに、モーター全体を現地の供給電圧向けに定格されたものと交換する必要があります。
最低限の IP44 蒸発冷却器の湿った気流の中で動作する空気冷却器モーターには必須です。 IP44 は、モーターが 1 mm を超える固体粒子およびあらゆる方向からの水の飛沫に対して保護されていることを意味します。パッド分配システムから直接水ミストを受ける可能性のある位置に取り付けられたモーターの場合、 IP54またはIP55定格 より優れた保護を提供します。 IP20 または IP40 (汎用ファンに一般的) のみの定格のモーターを空気冷却器内で使用することは避けてください。湿気の侵入により、1 ~ 3 シーズン以内にベアリングや巻線が早期に故障する可能性があります。