JP2003207188A

JP2003207188A - 冷凍空気調和装置およびその運転制御方法

Info

Publication number: JP2003207188A
Application number: JP2002007197A
Authority: JP
Inventors: Koji Yamashita; 浩司山下; Seiji Inoue; 誠司井上; Takakoto Omori; 崇言大森; Masahiko Takagi; 昌彦高木; Kazuyo Obara; 和世小原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-01-16
Filing date: 2002-01-16
Publication date: 2003-07-25
Anticipated expiration: 2022-01-16
Also published as: JP3982266B2

Abstract

(57)【要約】【課題】冷暖房運転動作を常に効率良く、不必要に異
常停止しない冷凍空気調和装置に関するものである。【解決手段】本体１の吸込口３に、ダニ、花粉、バク
テリアなどを捕捉する網目構造を有する０．３ミクロン
以上の微粒子を９９．９７％捕捉できるＨＥＰＡフィル
ター２が設置される。そのフィルター２の風下側に吸込
側の空気温度を検知する温度センサー４を配置し、かつ
フィルター２を通じて吸込口３から吸い込まれる空気を
送風機６の吸込側へ案内するガイド手段５を設けた。そ
して、送風機６の吹出側の空気を熱交換する熱交換器７
を設け、熱交換された空気を部屋へ吹き出すために本体
１の所定位置に吹出口８を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、室内を空気調和
する空気調和装置や冷蔵倉庫内を冷却する冷凍機などの
冷凍空気調和装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の冷凍空気調和装置は、フィルター
の目詰まり状態を検知する方法として、図１０に示すよ
うに新しいフィルターをその装置へ装着或いはフィルタ
ーの清掃作業を行なって装着した時点からの運転の累積
時間が設定時間ｔ１を超えた場合に、フィルターが目詰
まりを起こしたと判断する。そして、フィルターの目詰
まりサインを、例えばＬＥＤなどの表示器を点滅或いは
点灯させて行なっている。また、その他の例として特開
平０８−１３２８５４号公報に開示される送風機の差圧
を検出したり、特開平０８−２８５３４８号公報に開示
される送風機を駆動するモータの回転数を検出するなど
してフィルターの目詰まり状態を推測することが挙げら
れる。また、機器の故障診断を行なう方法としては後述
のマハラノビスの距離を使用した特開２０００−２５９
２２２号公報などが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の冷凍空気調和装
置は、前述のように装置の運転の累積時間が設定時間ｔ
１を超えた場合に、フィルターの目詰まりを報知するよ
うに構成していた。しかしながら、環境の良い条件下で
はフィルターに付着するゴミ量が比較的少ないために、
フィルターが目詰まりを起こしていないのに運転の累積
時間が設定時間ｔ１を超えたために、目詰まりサインを
表示してしまう。このために、フィルターのメンテンナ
ンス作業、かつその費用が無駄になるという問題点を有
していた。

【０００４】また、環境の悪い条件下ではフィルターに
付着するゴミ量が比較的多いために、運転の累積時間が
設定時間ｔ１を超えない時点で、即ちフィルターの目詰
まりの報知が行なわれない時点で目詰まりを起こしてし
まう。このために、空気調和装置として吸込風量が減る
ので規定の暖房能力や冷房能力を発揮することが出来
ず、部屋が温まり難い或いは冷え難いという問題点を有
していた。

【０００５】また、フィルターの目詰まり状態を正確に
検知できないため、例えば目詰まりが激しい状況で装置
が運転動作を行なうことにより、装置が異常停止すると
いう問題点を有していた。

【０００６】この発明は、前述のような問題点を解決す
るためになされたもので、フィルターの目詰まり状態を
正確に推測してフィルターのメンテナンス作業を使用者
或いは業者に対して実行させることにより、常に所定の
吸込風量を確保して規定の暖房能力や冷房能力を維持で
きる冷凍空気調和装置を得ることを目的とする。また、
目詰まりが激しい場合に冷凍空気調和装置が異常停止し
てしまうのを防止することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の冷凍空気調和
装置は、流路内にフィルター、熱交換器、モータで駆動
される送風機或いはポンプを備えた冷凍空気調和装置に
おいて、送風機或いはポンプの回転数、流量、流速、前
記モータに印加する電圧、通電電流、供給電力、送風機
或いはポンプの吸込側流路の何れかの位置と吹出側流路
の何れかの位置との差圧、電源電圧、インバータ母線電
圧から少なくとも１つの状態量、および吸込側の温度、
吹出側の温度、熱交換器の内部を流通し冷熱或いは温熱
を輸送する媒体の温度、熱交換器の配管温度から少なく
とも一つの状態量を検出する状態量検出手段を設け、こ
の状態量検出手段により検出される二つ以上の状態量を
演算して複合変数を求める演算手段を設け、この演算手
段で求めた複合変数からフィルターの目詰まり状態を判
断する判断手段を設けるようにしたものである。

【０００８】また、流路内に熱交換器とモータで駆動さ
れる送風機或いはポンプとを備えた冷凍空気調和装置に
おいて、送風機或いはポンプの回転数、流量、流速、前
記モータに印加する電圧、通電電流、供給電力、送風機
或いはポンプの吸込側流路の何れかの位置と吹出側流路
の何れかの位置との差圧、電源電圧、インバータ母線電
圧から少なくとも１つの状態量、および吸込側の温度、
吹出側の温度、熱交換器の内部を流通し冷熱或いは温熱
を輸送する媒体の温度、熱交換器の配管温度から少なく
とも一つの状態量を検出する状態量検出手段を設け、こ
の状態量検出手段により検出される二つ以上の状態量を
演算して複合変数を求める演算手段を設け、この演算手
段で求めた複合変数から熱交換器の目詰まり状態を判断
する判断手段を設けるようにしたものである。

【０００９】また、判断手段による判断された目詰まり
状態と予め設定される目詰まり限界量とを比較する比較
手段を設けるようにしたものである。

【００１０】また、目詰まり限界量を経過時間に応じて
変化するようにしたものである。

【００１１】また、判断手段はその判断結果或いは比較
手段による比較結果を出力する出力手段を設けるように
したものである。

【００１２】また、出力手段を表示手段に接続するよう
にしたものである。

【００１３】また、出力手段を有線或いは無線で遠隔監
視手段に接続するようにしたものである。

【００１４】また、流路内に配置されるモータで駆動す
る送風機或いはポンプの運転時における送風機或いはポ
ンプの吸込側流路の何れかの位置と吹出側流路の何れか
の位置との差圧、流量、流速、前記モータへの供給電
力、前記送風機或いはポンプの回転数の少なくとも１つ
の状態量、および吸込側の温度、吹出側の温度の何れか
１つの状態量を検出し、検出された複数の状態量を演算
して相互的に関連付ける複合変数量を求め、この複合変
数量と予め設定された流路構成における送風機或いはポ
ンプの運転時の複合変数量とを比較し、流路内の流通状
態を判断するようにしたものである。

【００１５】また、複数の状態量のデータを平均化およ
び偏差の処理によって基準化し、この基準化された各々
の値を相互的に関連付けるように演算して複合変数量を
求めるようにしたものである。

【００１６】また、送風機或いはポンプの運転時の複合
変数量が、予め設定された流路構成における複合変数量
の数倍以上に達した場合に、流通状態は異常であると判
断するようにしたものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
における冷凍空気調和装置の実施の形態１示す構成図で
ある。図１において、１は本体、２は本体１の吸込口３
に設置されるフィルターであって、塵埃、カビ、ダニ、
花粉、バクテリアなどを捕捉する網目構造を有してい
る。そして、例えばこのフィルター２は０．３ミクロン
以上の微粒子を９９．９７％捕捉できるＨＥＰＡフィル
ターから成る。４はフィルター２の風下側に配置される
吸込側の空気温度を検知する温度センサー、５はフィル
ター２を通じて吸込口３から吸い込まれる空気を送風機
６の吸込側（図中のＡ）へ案内するガイド手段、７は送
風機６の吹出側（図中のＢ）の空気を熱交換する熱交換
器、８は熱交換器７で熱交換された空気を部屋へ吹き出
すために必要な本体１の所定位置に形成する吹出口であ
る。なお、温度センサー４はフィルター２の風下側の位
置に配置させる他に、送風機６の吹出側、熱交換器７の
入口側、熱交換器７の出口側の何れかの位置に配置する
ようにしても良い。

【００１８】次に、こうした構成を有する空気調和装置
の動作について、図１に示す構成図を併用して説明す
る。装置の運転動作を開始すると、送風機６の誘引作用
により吸込口３から吸い込まれた空気はフィルター２を
通じて熱交換器７へ送り込まれる。そして、その空気は
熱交換器７により暖房運転時は加熱され、冷房運転時は
冷却される。この後で、熱交換された空気は吹出口８か
ら部屋へ吹き出される。このような暖房運転或いは冷房
運転の過程で、吸込口３から吸い込まれる空気中に含ま
れる塵埃、カビ、ダニ、花粉、バクテリアなどがフィル
ター４で捕捉される。このために、吹出口８から吹き出
される空気は清浄度が高くなり、これに応じてフィルタ
ー２の塵埃などの付着量が増大し、フィルター２の目詰
まり状態が進行していく。

【００１９】次に、フィルター２の目詰まり量に対する
送風機６の動作について、図２に示す送風機６の前後差
圧Ｐと風量Ｑとの関係図を併用して説明する。一般的
に、風路を遮る量が少ない場合には送風機６の前後差圧
Ｐが小さく、かつ風量Ｑが大きくなる。また、その風路
を遮る量が多い場合には前後差圧Ｐが大きく、かつ風量
Ｑが小さくなる性質を有する。したがって、風路内に存
在するフィルター２の目詰まり量が少ないときは、送風
機６は前後差圧がＰ_１、風量がＱ_１の点で動作し、その
風量や風速が大きくなる。一方、フィルター２の目詰ま
り量が多いときは、送風機６は前後差圧がＰ_２、風量が
Ｑ_２の点に移行して動作し、（Ｑ_１＞Ｑ_２ _、Ｐ_１＜
Ｐ_２）、その風量や風速が小さくなる。このときに、送
風機６のモータに印加する電圧を一定とした場合に、フ
イルター２の目詰まり量が多くなると風量が低下するの
で、送風機６の空気押出し量即ち仕事量が減る。これに
より、仕事量を一定にしようとして送風機６が駆動する
ので、回転数が上昇することになる。

【００２０】また、熱交換器７の内部を流れている高温
或いは低温の冷媒などの媒体と、その周囲に接触する空
気とが熱交換されることで、空気が暖められたり冷やさ
れたりする。したがって、送風機６の風量が低下した場
合に熱交換器７の内部を流れている媒体との熱交換量が
低下し、空気に対しての冷暖房能力が低下する。また、
熱交換器７は例えば圧縮機、他の熱交換器と接続されて
冷凍サイクルを構成している。このために、熱交換器７
における熱交換能力が低下し過ぎるとその影響が冷凍サ
イクル全体に及び圧縮機の吐出温度が高くなり過ぎるの
を防止する吐出温度の保護機能やその他の保護機能が作
動することで、冷凍空気調和装置が異常停止してしまう
場合がある。

【００２１】こうしたことにより、冷凍空調装置の分野
ではフィルター２の目詰まり量が限界値以上に至らない
ように、例えばＬＥＤなどを点滅或いは点灯してフィル
ター２の目詰まりサインを表示し、フィルター２の清掃
作業を促すようにしている。

【００２２】しかし、フィルター２の目詰まり量を検知
或いはその量を推測することは実際上では非常に困難で
ある。一般的に、装置の運転累積時間が所定時間を経過
した場合にフィルター２の目詰まり量が限界値に達した
と判断し、フィルター２の目詰まりサインを表示してい
る。この場合において、フィルター２の目詰まり量は使
用環境によって変わるので、例えば実際上において目詰
まりを起こしていないのにフィルター２を清掃するなど
して非常に手間がかかったり、前述のように目詰まりし
過ぎて装置が異常停止する恐れがある。このように、フ
ィルター２の目詰まり量を検知或いは推測することは非
常に重要なことである。

【００２３】次に、周囲温度に対する送風機６の動作に
ついて、図３に示す送風機６の前後差圧Ｐと風量Ｑとの
関係図を併用して説明する。一般的に、空気の温度が低
い場合にその比重が大きくなり、空気の温度が高い場合
にその比重が小さくなるために、送風機１のモータに印
加される電圧が一定であっても、空気温度に応じて送風
機６の動作時における前後差圧Ｐと風量Ｑとの特性が変
化する。なお、送風機６の風量や風速は前述の要因以外
に、モータへの印加電圧、電源電圧、インバータ母線電
圧の大きさによっても変化する。

【００２４】以上のように、送風機６が動作する時点の
前後差圧，風量，風速，回転数は、フィルター２の目詰
まり量，空気温度，印加電圧，電源電圧、インバータ母
線電圧などの複数の要因の相互作用で決定される。これ
により、これらの要因の何れか１つの状態量を検出した
場合では、フィルター２の目詰まり量を正確に推測する
ことは困難である。したがって、複数の要因の状態量を
検出してフィルター２の目詰まり量を推測する必要があ
る。しかし、前述の空気温度は設定温度との差がある場
合に連続的に無段階で変化し、かつ回転数、印加電圧な
どはフィルター２の目詰まりがある場合に連続的に無段
階で変化する。このために、複数の状態量を検知してフ
ィルター２の目詰まり量を推測する際に、それらの状態
量を特別な加工処理する必要がある。なお、前述の状態
量の一つである空気温度以外に、熱交換器７の内部を流
れる媒体温度或いは熱交換器７の配管温度の何れかを状
態量としても良い。

【００２５】次に、前述の要因の状態量の加工処理方法
について説明する。複数の状態量を処理する方法の一例
として、一般周知である”マハラノビスの距離”が挙げ
られる。”マハラノビスの距離”とは、１９９２年１０
月２６日に東京図書株式会社から発行された「すぐわか
る多変量解析」に記載があり、多変量解析の分野で使わ
れている手法である。ここでは、例えば送風機６の回転
数のみを検出することを考えてみる。送風機６の回転数
はフィルター２の目詰まり量によって変化するが、前述
のように吸込側の空気温度によっても変化する。したが
って、送風機６の回転数のみではフィルター２の目詰ま
り量は推測できない。

【００２６】また、例えば送風機６のモータの印加電圧
のみを検出することを考えてみる。送風機６の回転数は
印加電圧の大きさで変化する。そして、フィルター２の
目詰まり量が多くなると印加電圧を一定にした場合に送
風機６の回転数が上昇する。このために、その回転数を
一定にする場合には印加電圧を低下させる必要があり、
この状態を捉えてフィルター２の目詰まりを把握するこ
とが考えられる。しかし、送風機６の回転数は前述のよ
うに吸込側の空気温度によっても変化するので、印加電
圧のみではフィルター２の目詰まり量は推測できない。

【００２７】また、例えば電源電圧のみを検出すること
を考えてみる。送風機６の回転数は電源電圧が安定状態
であれば一定であり、フィルター２の目詰まり量が多く
なった場合でも電源電圧は変化しない。電源電圧は他の
家電機器の使用状況などによって変動し、その時点に送
風機６の回転数が変化するものである。したがって、電
源電圧のみではフィルター２の目詰まり量は推測できな
い。

【００２８】しかし、送風機６の回転数はフィルター２
の目詰まり量、吸込側の空気温度、モータの印加電圧、
電源電圧などの状態量で決定されるので、これらの状態
量の相互関係を定量化すればフィルター２の目詰まり量
を推測できる。

【００２９】次に、こうした内容を考慮した上で具体的
なフィルター２の目詰まり量の推測方法について説明す
る。送風機６の回転数をＸ_１、吸込側の空気温度を
Ｘ_２、モータの印加電圧をＸ_３、電源電圧をＸ_４として
フィルター２の目詰まり量を零の状態で、Ｘ_２〜Ｘ_４を
変化させる。つまり、合計ｎ個（２以上）の組合わせパ
ターンを作り、それぞれのパターンにおけるＸ_１〜Ｘ_４
を検出する。そして、Ｘ_１〜Ｘ_４の検出値を基準データ
とし、Ｘ_１〜Ｘ_４のそれぞれの平均値ｍ_ｉおよび標準偏
差σ_ｉ（基準データのバラツキ度合い）を、下記の
（１）式と（２）式により求める。なお、ｉは項目数
（パラメータの数）であって、ここでは１〜４に設定し
てＸ_１〜Ｘ_４に対応する値を示す。

【００３０】

【数１】

【００３１】

【数２】

【００３２】次に、前述の平均値ｍ_ｉおよび標準偏差σ
_ｉを用いて元のＸ_１〜Ｘ_４を、下記の（３）式によって
ｘ₁〜ｘ₄に変換するという基準化を行なう。なお、下記
の（３）式においてｊは１〜ｎまでの何れかの値をと
り、ｎ個の各測定値に対応するものである。

【００３３】

【数３】

【００３４】次に、ｘ₁〜ｘ₄の相関関係を示す相関行列
Ｒおよび相関行列の逆行列Ｒ^−１を、下記の（４）式で
定義付ける。なお、下記の（４）式においてｋは項目数
（パラメータの数）であり、ここでは４とする。また、
ｉやｐは各項目での値を示し、ここでは１〜４の値をと
る。

【００３５】

【数４】

【００３６】このような演算処理の後で、マハラノビス
の距離を下記の（５）式に基づいて求める。なお、
（５）式においてｊは１〜ｎまでの何れかの値をとり、
ｎ個の各測定値に対応するものである。また、ｋは項目
数（パラメータの数）であり、ここでは４とする。ま
た、ａ_１１〜ａ_ｋｋは上記の（４）式の相関行列の逆行
列の係数であり、マハラノビスの距離は基準データ即ち
フィルター２の目詰まり量が零のときは約１になる。

【００３７】

【数５】

【００３８】次に、フィルター２が目詰まりを起こした
ときの送風機６の回転数Ｘ_１、吸込側の空気温度Ｘ_２、
印加電圧Ｘ_３、電源電圧Ｘ_４を検出し、上記の（３）式
および（５）式にＸ_１〜Ｘ_４の検出値を代入してフィル
ター２の目詰まり状態でのマハラノビスの距離を求め
る。なお、このときは相関行列の逆行列は基準となるフ
ィルター２の目詰まり量が零の状態で求めたものを用い
る。このようにして、フィルター２の目詰まり量を順次
変化させてフィルター２の目詰まり量、送風機６の回転
数Ｘ_１、吸込側の空気温度Ｘ_２、モータの印加電圧
Ｘ_３、電源電圧Ｘ_４、マハラノビスの距離の関係を求め
る。つまり、マハラノビスの距離とフィルター２の目詰
まり量との関係を対応付けておく。マハラノビスの距離
は、基準状態から離れるに応じて大きくなる性質を有す
る。

【００３９】そして、フィルター２の目詰まり量が零の
状態を基準状態とすれば、フィルター２の目詰まり量が
多くなるに応じてマハラノビスの距離が大きくなってい
く。これにより、判断したいフィルター２の目詰まり量
に対応するマハラノビスの距離を実験データを用いてこ
れを演算して割り出し、これを閾値として記憶してお
く。以上のような一連の演算を行なってマハラノビスの
距離を求める工程をオフラインで実行、即ち使用者がパ
ソコンなどを使用してその距離を求める行為を実行す
る。

【００４０】ここで、マハラノビスの距離の概念につい
て、図４と図５を併用して説明する。図４は、例えば送
風機６の回転数Ｘ_１、吸込側の空気温度Ｘ_２、印加電圧
Ｘ_３などの三つ以上のパラメータに対するマハラノビス
の距離を求めた場合の特性図である。図４において、フ
ィルター２の目詰まり量が零のときの基準状態における
各検出データは所定の範囲内（図中のＡ）に収まり、こ
れを基準データ群と呼ぶものとする。そして、この基準
データ群に判断すべき各検出データが存在するかどうか
即ちフィルター２が目詰まりを起こしているかどうか
を、マハラノビスの距離によって判断するものである。

【００４１】また、図５はマハラノビスの距離とその出
現率の関係を図示したものである。図５において、パラ
メータが幾つの場合においても演算したマハラノビスの
距離が、基準データ群に対してどういう位置関係に存在
するかを判断し、フィルター２の目詰まり状態を確認で
きる。なお、基準データ群においてはマハラノビスの距
離は平均値が約１となり、バラツキを考慮した場合でも
４以下となる。

【００４２】次に、実機において送風機６の回転数を検
知する検知手段および吸込側の空気温度を検知する検知
手段を具備し、これらの検知手段の検出値を前記の
（３）式と（５）式で演算処理し、マハラノビスの距離
を求める。これにより、フィルター２の目詰まり量とマ
ハラノビスの距離の大きさの関係が定量化され、マハラ
ノビスの距離の大きさに基づいてフィルター２の目詰ま
り量を推測することができる。そして、図６に示すよう
にマハラノビスの距離が予め設定される閾値を超えた場
合に、フィルター２が目詰まりを起こしたと判断し、例
えばＬＥＤなどを点滅或いは点灯させて目詰まり状態を
表示することが提案される。また、その他の例として目
詰まり状態の出力信号を有線或いは無線で遠隔監視手段
へ送り出し、その状態を監視センターで集中管理するこ
とができる。

【００４３】なお、マハラノビスの距離の大きさは正常
状態即ちフィルター２が目詰まりを起こしていな状態で
は４以下の値になる。したがって、この値を超えた場合
には異常状態と判断する。しかし、フィルター２が多少
の目詰まりを起した状態では空気調和装置の運転動作に
殆ど支障がなく、フィルター２の目詰まりを頻繁に表示
した場合にはメンテナンス回数が増えて無駄な作業が多
くなる。こうしたことより、マハラノビスの距離と目詰
まり状態との関係を明確化しておき、例えば閾値は４よ
りも大きい適切な値５０の値に設定することが必要であ
る。なお、マハラノビスの距離５０という値は、前述で
説明したフィルター２の目詰まり状態が激しく、装置の
異常停止するのを防止できる距離値である。

【００４４】次に、実機におけるマハラノビスの距離を
用いたフィルター２の目詰まり状態の検知方法につい
て、図７に示す制御回路ブロック図および図８に示すフ
ローチャート図の流れに沿って説明する。図７におい
て、９は回転数、流速、流量、差圧、電圧、電流などか
ら成る状態量Ａ、１０は吸込温度、吹出温度、熱交換器
配管温度などから状態量Ｂであって、これらの状態量が
演算手段１１に入力される。そして、判断手段１２は演
算手段１１により求められた複合変数と、予め設定され
た複合変数閾値或いは前時刻での複合変数１３などを比
較し、フイルター２の目詰まり状態を出力手段１４に出
力する。なお、判断手段１２は演算手段１１で求めた単
位時間当たりの複合変数の変化量即ち微分値に基づい
て、フイルター２の目詰まり状態を出力手段１４に出力
するように構成しても良い。次に、出力手段１４は目詰
まり状態の出力信号を例えばＬＥＤなどの表示手段１５
或いは遠隔監視手段１６に送り出す。

【００４５】また、図８において最初に基準データの平
均値、標準偏差、相関行列の逆行列、項目数をセットし
（ステップＳＴ１）、この後でマハラノビスの距離の閾
値Ｄ _ｍａｘをセットする（ＳＴ２）。そして、回転数、
吸込側の空気温度、印加電圧、電源電圧を検出し（ＳＴ
３）、これらの検出データについて順次Ｘ_１〜Ｘ_４とし
て設定する（ＳＴ４）。次に、前記の（３）式に基づい
てこれらの検出データの基準化を行い（ＳＴ５）、この
後でマハラノビスの距離を初期値として０、カウンター
ｉ，ｊを初期値の１にセットする（ＳＴ６）。

【００４６】次に、カウンターｉ，ｊが項目数ｋに至る
まで変化させ、前記の（５）式の演算を行う（ＳＴ７〜
ＳＴ１０）。そして、マハラノビスの距離が閾値を超え
ているかどうかを判断する（ＳＴ１１）。ここで、仮に
ＹＥＳの場合はフィルター２の目詰まり量が多くなって
いると判断し、エアフィルター２の目詰まり表示を行な
う（Ｓ１２）。なお、ここでマハラノビスの距離の大き
さに応じてエアフィルター２の目詰まり量を定量的に表
示しても良い。表示方法として、例えばＬＥＤなどを複
数個設けてマハラノビスの距離の大きさに応じて、その
点灯数を変化するようにしても良い。

【００４７】また、フィルター２の目詰まり表示方法と
して、図８に示すように装置の運転の経過時間に応じて
その閾値を複数段階で変化するようにしても良い。例え
ば、初期時（設定時間Ｔ０〜Ｔ１）は第１の閾値を設定
し、運転の経過時間が設定時間（Ｔ１）に達した場合
に、第２の閾値へ自動的に移行するようにしても良い
（第１の閾値＞第２の閾値）。これにより、装置の周囲
環境が非常に良好の場合において長期使用でもフィルタ
ー２の目詰まり表示が行なわれないことに対し、目詰ま
り表示を行ない易くなって使用者に対しての不安感を解
消することができる。

【００４８】また、前述のようにマハラノビスの距離に
よるフィルター２の目詰まり量の定量化を、送風機６の
回転数、吸込側の空気温度、モータの印加電圧、電源電
圧の４つの状態量から推測する例を述べたが、これ以外
の状態量を取り込んでマハラノビスの距離を求め、目詰
まりの検知精度を向上しても良い。さらに、例えば送風
機６の回転数および吸込側の空気温度の二つ以上の状態
量からフィルター２の目詰まり量を推測しても良い。た
だし、状態量が少ないためにフィルター２の目詰まりの
検知精度は若干低下する。

【００４９】また、前述のように部屋の空気はフィルタ
ー２、送風機６、熱交換器７の順に流れる構成を挙げて
フィルター２の目詰まり状態について説明を行ったが、
フィルター２、熱交換器７、送風機６の順に空気が流れ
る構成であっても、目詰まりの検知精度は殆ど同一であ
る。これについては、周囲の空気は熱交換器７により加
熱或いは冷却され、送風機６によって吸い込まれた後で
吹き出されるが、送風機６の回転数に影響を与えるのは
送風機６の吸込み側の空気温度である。したがって、送
風機６の吸込側即ち熱交換器７の出口側、或いは送風機
６の吹出側に空気温度を検知できる温度センサー４を設
置すれば良い。また、熱交換器７の吸込側に温度センサ
ー４を設置したり、或いは熱交換器７の内部を流れる媒
体の温度を検知できる温度センサー４などをその配管に
設置した場合でも、送風機６の吸込側の空気温度或いは
吹出側の空気温度を推測することが可能であり、前述と
同様の効果を奏する。

【００５０】また、送風機６の回転数の検知方法として
送風機６の運転時の通電電流や周波数、ホール素子など
を用いて送風機６の回転子の位置を検出して回転数を検
知する回転センサー、送風機６の羽根の回転数を光や磁
束などを測定して直接回転数を検知する方法などが提案
される。

【００５１】また、前述のようにマハラノビスの距離を
用いてフィルター２の目詰まり状態を推測する方法の他
に、送風機６或いは熱交換器７への塵付着状態について
も推測できる。このときは、前述と同様に予めこれらに
塵が付着していない状態の基準データを記憶設定してお
き、この基準データと検出される状態量とを比較して送
風機６或いは熱交換器７への塵付着量を推測できる。

【００５２】また、前述のようにマハラノビスの距離を
パッケージエアコンなどの空気調和装置に適用してフィ
ルター２などの目詰まり状態を把握する方法について説
明を行ったが、これ以外にルームエアコンや空気清浄器
などの空気調和器、冷蔵倉庫の内部に設置されるユニッ
トクーラー、スーパーマーケット内に設置されるショー
ケースの送風機や熱交換器に対しても、マハラノビスの
距離を適用して目詰まり量を推測できる。

【００５３】また、目の大きさが異なる複数のフィルタ
ー２が設置されている空気調和装置の場合に、前述と同
様に複数のフィルター２の目詰まり量を零としたときの
基準データを検出し、マハラノビスの距離を適用して目
詰まり状態を推測することができる。また、送風機６や
熱交換器７が複数台を備えている空気調和装置の場合に
おいても、前述と同様に基準データを検出してフィルタ
ー２の目詰まり状態を推測することができる。

【００５４】また、ここではマハラノビスの距離の絶対
値と閾値とを比較してフイルター２、送風機６、熱交換
器７の目詰まり量を推測する例を述べたが、これ以外に
単位時間毎のマハラノビスの距離の変化量を捉えて、使
用場所の空気の汚染度を推測することもできる。つま
り、マハラノビスの距離の変化量が大きくなった場合に
は、空気の汚染度が高くなっていると推測するものであ
る。

【００５５】また、使用運転時において吸込風路の圧損
や印加電圧の大きさなどが基準データを検出した際の構
成条件と異なった場合、例えば基準データを検出した際
にはフィルター２が１枚であり、使用運転時ではフィル
ター２が２枚となった場合或いは送風機６のモータへの
印加電圧が変更となった場合などは、その都度マハラノ
ビスの距離の大きさを補正処理する必要がある。この補
正処理としては、例えば使用運転時に一旦マハラノビス
の距離を演算し、その演算された距離値を基準データ時
のマハラノビスの距離の平均値１に近づけるようにデー
タ補正することが考えられる。

【００５６】また、ここでは吸込側の空気温度の絶対値
を一定状態としてマハラノビスの距離を求める方法を説
明したが、例えば空気温度が上昇している過程では一定
時間毎の各データの平均値を捉えることにより、前述と
同様にフィルター２の目詰り状態を推測することができ
る。

【００５７】また、ここでは送風機７により熱交換され
た空気を流通させる場合を例に挙げたが、その他の例と
して熱交換器７を空気以外の任意の流体が流通している
場合にも前述と同様のことが言える。例えば、ポンプを
用いて水を流通させて熱交換するように構成しても良
い。

【００５８】また、ここでは熱交換器７の配管の内部を
冷媒が流通することを例に説明を行なったが、これに限
定するものではなく水やブラインなどの温熱或いは冷熱
を輸送できる媒体であれば、どんなものを使用して前述
と同様のことが言える。

【００５９】以上、送風機６の回転数、流量、流速、送
風機のモータへの印加電圧、モータへの通電電流、モー
タへの供給電力、電源電圧、インバータ母線電圧、送風
機６の送風機或いはポンプの吸込側流路の何れかの位置
と吹出側流路の何れかの位置との差圧、電源前後差圧
から少なくとも１つの状態量および吸込側の空気温度、
吹出側の空気温度、熱交換器７の内部を流れる媒体の温
度、熱交換器７の配管温度から少なくとも１つの状態量
を検知する状態量検知手段を設け、これらの状態量から
複合変数を求める演算手段を設け、この複合変数の大き
さに基づいてフィルター２の目詰まり状態を精度良く推
測することができる。

【００６０】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００６１】この発明の空気調和装置は、流路内にフィ
ルター、熱交換器、モータで駆動される送風機或いはポ
ンプを備えた冷凍空気調和装置において、送風機或いは
ポンプの回転数、流量、流速、前記モータに印加する電
圧、通電電流、供給電力、送風機或いはポンプの吸込側
流路の何れかの位置と吹出側流路の何れかの位置との差
圧、電源電圧、インバータ母線電圧から少なくとも１つ
の状態量、および吸込側の温度、吹出側の温度、熱交換
器の内部を流通し冷熱或いは温熱を輸送する媒体の温
度、熱交換器の配管温度から少なくとも一つの状態量を
検出する状態量検出手段を設け、この状態量検出手段に
より検出される二つ以上の状態量を演算して複合変数を
求める演算手段を設け、この演算手段で求めた複合変数
からフィルターの目詰まり状態を判断する判断手段を設
けるようにしたので、各種の状態量の影響を受けること
がなくフィルターの目詰まり状態を精度良く推測し、常
に装置の冷暖房運転状態を良好に維持することができ
る。

【００６２】また、流路内に熱交換器とモータで駆動さ
れる送風機或いはポンプとを備えた冷凍空気調和装置に
おいて、送風機或いはポンプの回転数、流量、流速、前
記モータに印加する電圧、通電電流、供給電力、送風機
或いはポンプの吸込側流路の何れかの位置と吹出側流路
の何れかの位置との差圧、電源電圧、インバータ母線電
圧から少なくとも１つの状態量、および吸込側の温度、
吹出側の温度、熱交換器の内部を流通し冷熱或いは温熱
を輸送する媒体の温度、熱交換器の配管温度から少なく
とも一つの状態量を検出する状態量検出手段を設け、こ
の状態量検出手段により検出される二つ以上の状態量を
演算して複合変数を求める演算手段を設け、この演算手
段で求めた複合変数から熱交換器の目詰まり状態を判断
する判断手段を設けるようにしたので、熱交換器の目詰
まり状態を精度良く推測し、常に装置の冷暖房運転状態
を良好に維持することができる。

【００６３】また、判断手段による判断された目詰まり
状態と予め設定される目詰まり限界量とを比較する比較
手段を設けるようにしたので、目詰まり量が限界量を超
えたかどうかを判断することができ、冷凍空気調和装置
の異常停止や不必要な目詰まりのメンテナンス作業を回
避することができる。

【００６４】また、目詰まり限界量を経過時間に応じて
変化するようにしたので、所定時間を経過すると目詰ま
りサインが出易くなる。したがって、例えば環境が良い
条件下において使用者は目詰まり報知が行なわれず、不
安感を抱くことを未然に回避することができる。

【００６５】また、判断手段はその判断結果或いは比較
手段による比較結果を出力する出力手段を設けるように
したので、検知した目詰まり量或いは目詰まり量が目詰
まり限界量を超えたか否かの結果を、外部へ出力するこ
とができる。

【００６６】また、出力手段を表示手段に接続するよう
にしたので、例えば目詰まり量に応じた特性図を表示し
たり、目詰まり量が目詰まり限界量を超えた場合に目詰
まりサインとしてＬＥＤを点灯或いは点滅させることが
できる。

【００６７】また、出力手段を有線或いは無線で遠隔監
視手段に接続するようにしたので、目詰まり状態を監視
センターで集中管理することができる。

【００６８】また、流路内に配置されるモータで駆動す
る送風機或いはポンプの運転時における送風機或いはポ
ンプの吸込側流路の何れかの位置と吹出側流路の何れか
の位置との差圧、流量、流速、前記モータへの供給電
力、前記送風機或いはポンプの回転数の少なくとも１つ
の状態量、および吸込側の温度、吹出側の温度の何れか
１つの状態量を検出し、検出された複数の状態量を演算
して相互的に関連付ける複合変数量を求め、この複合変
数量と予め設定された流路構成における送風機或いはポ
ンプの運転時の複合変数量とを比較し、流路内の流通状
態を判断するようにしたので、常に流路の異常を検知す
る運転制御を実行することができる。

【００６９】また、複数の状態量のデータを平均化およ
び偏差の処理によって基準化し、基準化された各々の値
を相互的に関連付けるように演算して複合変数量を求め
るようにしたので、データを画一的に採用して異なる機
種同士を共通のアルゴリズムで取り扱うことができる。

【００７０】また、送風機或いはポンプの運転時の複合
変数量が、予め設定された流路構成における複合変数量
の数倍以上に達した場合に、流通状態は異常であると判
断するようにしたので、目詰まり状態を正確に把握して
無駄なメンテナンス回数を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置
の構成図を示す。

【図２】フイルターの目詰まり量に対応する送風機の
前後差圧と風量との関係を示した図である。

【図３】温度変化に対応する送風機の前後差圧と風量
との関係を示した図である。

【図４】マハラノビスの距離の概念を示した図であ
る。

【図５】マハラノビスの距離の特性図である。

【図６】フィルターの目詰まり判断条件を示す図であ
る。

【図７】フィルターの目詰まり状態を推測する制御回
路ブロック図である。

【図８】マハラノビスの距離を用いたエアフィルター
の目詰まり状態を推測するフローチャート図である。

【図９】フィルターの目詰まり判断条件を示す他の図
である。

【図１０】従来の空気調和装置におけるフィルターの
目詰まり判断条件を示す図である。

【符号の説明】

１本体、２フイルター、３吸込口、４温度セン
サー、５ガイド手段、６送風機、７熱交換器、８
吹出口、９状態量Ａ、１０状態量Ｂ、１１演算
手段、１２判断手段、１３複合変数閾値、１４出
力手段、１５表示手段、１６遠隔監視手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大森崇言東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者高木昌彦東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者小原和世東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 3L060 AA02 AA03 CC02 CC04 CC10 CC19 DD08 EE01 EE05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流路内にフィルター、熱交換器、モータ
で駆動される送風機或いはポンプを備えた冷凍空気調和
装置において、前記送風機或いはポンプの回転数、流
量、流速、前記モータに印加する電圧、通電電流、供給
電力、送風機或いはポンプの吸込側流路の何れかの位置
と吹出側流路の何れかの位置との差圧、電源電圧、イン
バータ母線電圧から少なくとも１つの状態量、および吸
込側の温度、吹出側の温度、前記熱交換器の内部を流通
し冷熱或いは温熱を輸送する媒体の温度、熱交換器の配
管温度から少なくとも一つの状態量を検出する状態量検
出手段と、この状態量検出手段により検出される二つ以
上の状態量を演算して複合変数を求める演算手段と、こ
の演算手段で求めた複合変数から前記フィルターの目詰
まり状態を判断する判断手段とを備えたことを特徴とす
る冷凍空気調和装置。
【請求項２】流路内に熱交換器とモータで駆動される
送風機或いはポンプとを備えた冷凍空気調和装置におい
て、前記送風機或いはポンプの回転数、流量、流速、前
記モータに印加する電圧、通電電流、供給電力、送風機
或いはポンプの吸込側流路の何れかの位置と吹出側流路
の何れかの位置との差圧、電源電圧、インバータ母線電
圧から少なくとも１つの状態量、および吸込側の温度、
吹出側の温度、前記熱交換器の内部を流通し冷熱或いは
温熱を輸送する媒体の温度、熱交換器の配管温度から少
なくとも一つの状態量を検出する状態量検出手段と、こ
の状態量検出手段により検出される二つ以上の状態量を
演算して複合変数を求める演算手段と、この演算手段で
求めた複合変数から熱交換器の目詰まり状態を判断する
判断手段とを備えたことを特徴とする冷凍空気調和装
置。
【請求項３】前記判断手段は、判断された目詰まり状
態と予め設定される目詰まり限界量とを比較する比較手
段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記
載の冷凍空気調和装置。
【請求項４】前記目詰まり限界量を経過時間に応じて
変化するようにしたことを特徴とする請求項３記載の冷
凍空気調和装置。
【請求項５】前記判断手段による判断結果或いは前記
比較手段による比較結果を出力する出力手段を備えたこ
とを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の冷
凍空気調和装置。
【請求項６】前記出力手段を表示手段に接続したこと
を特徴とする請求項５記載の冷凍空気調和装置。
【請求項７】前記出力手段を有線或いは無線で遠隔監
視手段に接続するようにしたことを特徴とする請求項５
記載の冷凍空気調和装置。
【請求項８】流路内に配置されるモータで駆動する送
風機或いはポンプの運転時における送風機或いはポンプ
の吸込側流路の何れかの位置と吹出側流路の何れかの位
置との差圧、流量、流速、前記モータへの供給電力、前
記送風機或いはポンプの回転数の少なくとも１つの状態
量、および吸込側の温度、吹出側の温度の何れか１つの
状態量を検出し、検出された複数の状態量を演算して相
互的に関連付ける複合変数量を求め、この複合変数量と
予め設定された流路構成における送風機或いはポンプの
運転時の複合変数量とを比較し、流路内の流通状態を判
断するようにしたことを特徴とするする冷凍空気調和装
置の運転制御方法。
【請求項９】前記複数の状態量のデータを平均化およ
び偏差の処理によって基準化し、この基準化された各々
の値を相互的に関連付けるように演算して複合変数量を
求めるようにしたことを特徴とする請求項８の冷凍空気
調和装置の運転制御方法。
【請求項１０】前記送風機或いはポンプの運転時の複
合変数量が、予め設定された流路構成における複合変数
量の数倍以上に達した場合に、流通状態は異常であると
判断したことを特徴とする請求項８または請求項９記載
の冷凍空気調和装置の運転制御方法。