JP2007216142A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】空気調和機内に複数設けられた空気清浄機ユニットを個別に制御することにより、室内空気の汚れ状況に応じて集塵機能を損なうことなく効率よく空気清浄機を運転することが可能な空気調和機を提供する。
【解決手段】高電圧を発生させる高圧電源３と、高圧電源３からの高電圧により駆動され、電気的に集塵を行う複数の空気清浄機ユニット２と、複数の空気清浄機ユニット２の駆動を個別に制御する制御手段４とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気集塵式の空気清浄機を備える空気調和機に関する。

従来から電気集塵式の空気清浄機を備える空気調和機が多数開発されており、例えば、複数の空気清浄機ユニットを備える空気調和機が提案されている（特許文献１参照）。

この特許文献１においては、空気調和機内に設けられた複数の空気清浄機ユニットを駆動する高電圧を供給するための高圧配線をできるだけ短くし、高圧電源と空気清浄機ユニットとの電気的接続を容易にした空気調和機が提案されている。

この空気調和機は、空気清浄フィルタの枠の高圧電源に近い位置に一対の電源接続端子を設けるとともに、少なくともその電源接続端子に隣接する空気清浄フィルタにこの電源接続端子にそれぞれ接続される第２の引出端子を設け、或いは、高圧電源の端子を電源接続端子に直接挿入させる構成とすることで、高圧配線を短くしている。
特開平５−１８４９７０号公報

しかしながら、上述の特許文献１においては、高圧電源に接続された複数の空気清浄フィルタは、高圧電源と直列に接続されており、複数の空気清浄フィルタは全体としてＯＮまたはＯＦＦすることができるに過ぎない。

近年社会全体で省エネが求められており、空気調和機内の機器を如何に効率的に運転するかが課題となっている。このような状況の下で、いかなる場合であっても空気調和機内に設けられた複数の空気清浄機ユニット全てを運転させる、とりわけ、常に運転されていると空気清浄機ユニットの部品としての寿命が短くなるとともに、空気が汚れている状態では広い面積で除塵効果を高めることが出来るが、空気清浄運転の継続により空気がきれいになってくると、必要とする除塵量に対する除塵能力が大幅に上回り、除塵効率が低下する。このため、一方でこれら複数の空気清浄機ユニット全てを停止させた場合、集塵機能が得られないと言った問題がある。

また、複数の空気清浄機ユニットのうち一部に異常が生じた場合、複数の空気清浄機ユニット全てが運転を停止してしまうことになり空気清浄作用を得ることができなくなる。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、空気調和機内に複数設けられた空気清浄機ユニットを個別に制御することにより、室内空気の汚れ状況に応じて集塵機能を損なうことなく効率よく空気清浄機を運転することが可能な空気調和機を提供することである。

本発明の実施の形態に係る特徴は、空気調和機において、高電圧を発生させる高圧電源と、高圧電源からの高電圧により駆動され、電気的に集塵を行う複数の空気清浄機ユニットと、複数の空気清浄機ユニットの駆動を個別に制御する制御手段とを備える。

本発明によれば、空気調和機内に複数設けられた空気清浄機ユニットを個別に制御することにより、室内空気の汚れ状況に応じて集塵機能を損なうことなく効率よく空気清浄機を運転することが可能な空気調和機を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る空気調和機１は、複数の電気集塵式の空気清浄機ユニット２ａ、２ｂと、この空気清浄機ユニット２ａ、２ｂに高電圧を供給する高圧電源３と、高圧電源３と接続されて空気清浄機ユニット２ａ、２ｂを制御する制御手段４と、空気清浄機ユニット２ａ、２ｂの後ろに配設される熱交換器５とから構成される。

空気清浄機ユニット２ａ、２ｂ（以下、これらを合わせて適宜「空気清浄機２」と表記する。）には、高電位側電極αと低電位側電極βが設けられ、この両電極の電位差により空気調和機１に吸い込まれた室内の空気に含まれる塵等が集められることになる。この空気清浄機２を通過してきれいになった空気が熱交換器５を通して温風或いは冷風として室内に送風される。

高圧電源３は、例えば、数ｋＶの直流高電圧を出力し、高圧電源３から個々に引き回された高圧電線により空気清浄機２に電力が供給される。また、制御手段４は高圧電源３に接続されており、個々に引き回された高圧電線を介して空気清浄機ユニット２ａ、２ｂを個々に制御する。

図２は、制御手段４の内部構成を示すブロック図である。制御手段４は、各種演算や制御手段４の内部を構成する機器、或いは図示しない空気調和機１の各部の制御を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）４ａ、各種データを書き換え自在に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）４ｂ、空気調和機１の各部を制御するプログラム等を格納するＲＯＭ(Read On Memory)４ｃ、高圧電源３と接続し、空気清浄機２等への制御信号等を入出力させる入出力インターフェイス４ｄ、空気清浄機２から送信された信号を検出する検出手段４ｅ、この検出手段４ｅにおいて検出した信号から各空気清浄機ユニット２ａ，２ｂの状態を判断する判断手段４ｆ、及びこれらの各構成要素をつなぐバスライン４ｇから構成される。

次に、空気清浄機２の具体的な制御について図３ないし図６に示すタイムチャートを用いて説明する。なお、本発明の実施の形態においては、空気清浄機ユニットを２つ設けた場合を例にとって説明を行うが、空気清浄機ユニットは複数空気調和機内に設けられていれば、その数は問わない。また、以下においては、ＯＮ又はＯＦＦによる通電制御の場合を例にとって説明するが、制御方法はこのＯＮ又はＯＦＦによる通電制御意外の制御方法でも良く、例えば、付加電圧の大小、或いは通電電流比の割合の多少比率による制御でも良い。

図３に示すタイムチャートは、一点鎖線で区切られて上から大きく３段に分かれている。いずれの段においても上下２つの波形が示されており、便宜上、上の波形が空気清浄機ユニット２ａのＯＮ、ＯＦＦを、下の波形が空気清浄機ユニット２ｂのＯＮ、ＯＦＦを示すものとする。なお、この波形は、２つの空気清浄機ユニット２ａ、２ｂが個々に制御されていることを説明するために例示したものであり、ＲＯＭ４ｃ内に格納されている各空気清浄機ユニット２ａ、２ｂの制御プログラムによって異なる。また、１つの波形は上側がＯＮを示し、下側がＯＦＦを示すアクティブ・ハイの形式で示されている。

図３の各段に示されている波形は、いずれも各空気清浄機ユニット２ａ、２ｂの所定時間における運転時間が等しくなるように制御された場合を示している。このように制御されることで、個々の空気清浄機ユニット２ａ，２ｂの塵埃の付着度合や設計寿命のばらつきを抑制することができる。

その上で、まず、図３の上段には空気清浄機ユニット２ａ、２ｂのＯＮ、ＯＦＦが交互になされるように制御された波形が示されている。このように制御することで、空気清浄機ユニット２ａ、２ｂの通電時間が、例えば空気清浄機ユニットが１台の場合と比べて半分で済むことになる。そのため、空気清浄機ユニットの設計寿命が延びることになる。また、２台の空気清浄機ユニット２ａ、２ｂで空気清浄機ユニット１台のみの場合の通電時間（Ｔ時間）と同じＴ時間運転した場合、２台の空気清浄機ユニット２ａ、２ｂのいずれかが常に運転されていることになり、空気を清浄する能力を落とすことなく、しかも集塵された塵埃の付着が１台の空気清浄機ユニット２ａ、或いは２ｂに集中することなく均等になり、個々の運転時間が断続的に行なわれるためオゾン臭も減る。従って、１台の空気清浄機ユニットに付着する塵埃の量が減少することで使用者による掃除の機会も減少する。

次に図３の中段に示されている波形によると、いずれかの空気清浄機ユニットは運転されていて空気清浄機２の運転がＯＦＦになることはないとともに、上段の場合の制御と比較して、２台の空気清浄機ユニット２ａ、２ｂの運転時間が増えている。このように空気清浄機ユニット２ａ、２ｂの運転時間を均等にしつつ空気清浄機２全体の清浄能力を上げる制御を行うことも可能である。この運転時間を増加させる制御は、例えば図示していない空気調和機１のリモートコントローラ等から細かく設定することができる。

図３の下段は、空気清浄機ユニット２ｂの方がＯＮ、ＯＦＦが頻繁になされ、空気清浄機ユニット２ａよりも細かく制御されている。上段、中段に示した制御と同様、空気清浄機ユニット２ａ、２ｂの運転時間が同一となるように制御しつつ、上段における複数の空気清浄機ユニット２ａ、２ｂの制御効果とともに、例えば、空気調和機１が設置されている室内の状況に応じて各空気清浄機ユニット２ａ、２ｂごとにきめ細かい制御をすることができる。

図４及び図５のタイムチャートは、上述した空気調和機１が設置されている室内の状況に応じて各空気清浄機ユニット２ａ、２ｂごとにきめ細かい制御をすることができることの例を示したタイムチャートである。

まず、図４のタイムチャートは大きく４つの段に分けて示されており、１段目は、空気調和機１の設置されている室内の空気が比較的きれいな場合の空気清浄機ユニット２ａ、２ｂの制御パターンを示すものである。この波形によれば、これまで図３のタイムチャート（上段）を用いて説明したように、各空気清浄機ユニット２ａ、２ｂはいずれの運転時間も均等になるように、交互にＯＮ、ＯＦＦするように制御されている。

次に、２段目及び３段目の波形は、室内において空気清浄機ユニット２ａ側のエリアの空気と空気清浄機ユニット２ｂ側のエリアの空気の汚れを比べて、いずれかの側の空気が汚れていると判断された場合の制御パターンである。例えば、空気清浄機ユニット２ａ側のエリアの空気が汚れている場合（２段目に示される波形の場合）、空気清浄機ユニット２ａは常にＯＮとなるように制御される。一方、空気清浄機ユニット２ｂはＯＮ及びＯＦＦを交互に繰り返す制御パターンとされる。３段目の波形に示される空気清浄機ユニット２ａ、２ｂの制御パターンは、２段目の場合と逆の場合である。

そして、４段目に示されるように、空気調和機１が設置されている室内全体の空気が汚れていると判断された場合は、空気清浄機ユニット２ａ、２ｂのいずれも常にＯＮの状態となるように制御される。

このように各空気清浄機ユニット２ａ、２ｂを制御することで、室内のエリアごとの空気の汚れ具合に応じて空気を清浄することができる。

図５では、空気調和機１に設けられている室内に送風する温風や冷風の風量を調節するルーバの開度に合わせて空気清浄機２を制御した例を示している。これによると、ルーバの開度は全開の場合（１段目）から全閉の場合（５段目）まで５段階に分けられており、各開度に合わせて空気清浄機２の制御パターンが５つ示されている。

ルーバが全開の場合（１段目）、空気調和機１から室内への吹出し風量は多くなることから、各空気清浄機ユニット２ａ、２ｂのいずれもＯＮとなるように制御し、空気の清浄能力を高める。次に、全開よりも少しルーバを閉じた場合（２段目）は、各空気清浄機ユニット２ａ、２ｂの運転時間がＯＦＦとなる時間を少し設けて、これまで常に運転されている状態から時間Ｕとなるまで運転時間を減らす。また、ルーバが中間の位置にある場合（３段目）、ルーバが全閉よりも少し開いた状態の場合（４段目）となるに従って、各空気清浄機ユニット２ａ、２ｂがＯＮされている時間（時間Ｖ及び時間Ｓ）は短くなり、ルーバが全閉の状態では（５段目）、各空気清浄機ユニット２ａ、２ｂの運転も停止される。

このように、空気調和機１からの吹出し風量が多い場合には各空気清浄機ユニット２ａ、２ｂの運転時間を増やして空気の清浄能力を高める一方、吹出し風量が少ない場合には各空気清浄機ユニット２ａ、２ｂの運転時間を減らして清浄能力を抑えることにより、効率よく空気を清浄することができる。

なお、この場合においても、ＯＮ、ＯＦＦを繰り返す制御を行う場合は、そのＯＮまたはＯＦＦの時間は適宜定めることができる。

図６は、複数設けられている空気清浄機ユニット２ａ、２ｂ（本発明の実施の形態においては２つ）のうち一部に故障等、何らかの原因によって運転することができなくなった場合の波形を示すタイムチャートである。

図６のタイムチャートにおいて、一点鎖線によって区切られる上の部分は、２台の空気清浄機ユニット２ａ、２ｂが共に正常に運転されている場合の波形を示している。図６に示される正常に運転されている場合の制御パターンは、Ｔ時間の中でＳ時間ごとに空気清浄機２がＯＮ、ＯＦＦされる。さらに、図６に示される制御パターンでは、このＯＮの時間（Ｓ時間）を半分（１／２Ｓ時間）にして空気清浄機ユニット２ａ、２ｂで交互に運転するようにされている。このような状態で、例えば、図６の一点鎖線によって区切られる下の部分に示されるように、空気清浄機ユニット２ａに異常が発生し運転できない状態となった場合には、今まで１／２Ｓ時間運転されていた空気清浄機ユニット２ｂが、空気清浄機ユニット２ａの運転時間も合わせて、すなわちＳ時間運転するように制御する。このような制御パターンを採用することで、例えば空気清浄機ユニットが１台しか設けられていない場合とは異なり、複数の空気清浄機ユニットの一部が運転できない状態となっても、他の正常な空気清浄機ユニットが運転時間を増やして運転を行うことが可能となる。そのため、いずれかの空気清浄機ユニットが正常であれば全体としての運転時間は確保されることから、空気の清浄能力を落とすことがない。

このように空気調和機内に複数設けられた空気清浄機ユニットを個別に制御することにより、室内空気の汚れ状況に応じて集塵機能を損なうことなく効率よく空気清浄機を運転することが可能な空気調和機を提供することができる。

（第２の実施の形態）
次に本発明における第２の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態において、上述の第１の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。

図７は、制御手段４、高圧電源３、空気清浄機２の各要素の接続構成を簡易に示した模式図である。第１の実施の形態と構成において相違するのは、２つの高圧電源３ａ及び３ｂが設けられ、高圧電源３ａと空気清浄機ユニット２ａ、高圧電源３ｂと空気清浄機ユニット２ｂとがスイッチを介して接続されるとともに、高圧電源３ａと空気清浄機ユニット２ｂ、高圧電源３ｂと空気清浄機ユニット２ａとがスイッチにより接続可能にされている。

第２の実施の形態においてこのような構成を採用したのは、複数設けられている高圧電源３の一部に故障等の異常が発生しても、正常な高圧電源３を使用して空気清浄機２を運転させることにより、空気の清浄能力を低下させることなく空気調和機１の運転を継続させることを可能とするためである。

図８は、高圧電源３の故障検出を制御手段４内の判断手段４ｆが行う際の判断パターンを表にしたものである。１列目の２、３行目には、空気清浄機ユニット２ａ、２ｂ、２列目の１行目には高圧電源３ａ、３列目１行目には高圧電源３ｂがそれぞれ記載されている。例えば、高圧電源３が起動され空気清浄機ユニット２ａが運転された場合を「○」、運転されない場合を「×」で表わしている。４行目及び４列目は故障検出の結果を示しており、２列目及び３列目の４行目は高圧電源３ａ、３ｂの故障状態を、４列目の２行目及び３行目は空気清浄機ユニット２ａ、２ｂの故障状態をそれぞれ「正常」または「異常」で表わしている。そして、総合的な判断結果として４列目４行目にいずれの機器が故障状態にあるかを示している。例えば、図８の（ａ）の場合は、故障検出の結果「３ａが故障している」旨表示されている。

高圧電源３或いは空気清浄機２の故障は、高圧電源３ａから空気清浄機ユニット２ａ及び２ｂに通電し、また、高圧電源３ｂから空気清浄機ユニット２ａ及び２ｂに通電することでその故障状態を把握することができる。例えば、図８（ａ）の表を例に取ると、空気清浄機ユニット２ａ及び２ｂはともに、高圧電源３ａが起動しても運転されないが、高圧電源３ｂが起動すると運転される。この場合は、高圧電源３ａから空気清浄機ユニット２ａ、２ｂに向けて電源が供給されていないと判断することができるので、高圧電源３ａに異常（故障）があると判断する。同様に、図８（ｂ）は高圧電源３ｂが故障状態にある場合、図８（ｃ）は空気清浄機ユニット２ａが故障状態にある場合、図８（ｄ）は空気清浄機ユニット２ｂが故障状態にある場合を示している。

次に、高圧電源３の一部が故障状態にある場合の制御パターンについて説明する。２台の高圧電源３ａ、３ｂ、及び２台の空気清浄機ユニット２ａ、２ｂが空気調和機１に設けられていた場合、正常時は例えば、図７に示すスイッチ１とスイッチ２が閉じ、スイッチ３が開放された状態になり、高圧電源３ａから空気清浄機ユニット２ａへ、高圧電源３ｂから空気清浄機ユニット２ｂへ高電圧が供給される。そして、第１の実施の形態においても説明したように、室内の空気があまり汚れていないときは、２台の空気清浄機ユニット２ａ、２ｂを交互にＯＮ、ＯＦＦして１台の空気清浄機ユニットに断続的に通電する。また、室内の空気が汚れている場合は、２台の空気清浄機ユニット２ａ、２ｂを常にＯＮするように運転するように通電される。

一方、これら２台の高圧電源３ａ、または３ｂのいずれかに故障が発生した場合は、故障した高圧電源３の運転を止め、１台のみの運転により２台の空気清浄機ユニット２ａ、２ｂを運転する。そのため、これまで開放されていたスイッチ３を閉じてこれまで接続されていなかった一方の空気清浄機ユニットと接続をする。例えば、高圧電源３ａが故障した場合は、スイッチ１が閉じたとしても空気清浄機ユニット２ａへの高電圧の供給ができなくなるため、正常な高圧電源３ｂから空気清浄機ユニット２ａへ高電圧を供給する必要がある。そこで、高圧電源３ａと空気清浄機ユニット２ａとを結ぶ高圧配線、及び高圧電源３ｂと空気清浄機ユニット２ｂとを結ぶ高圧配線を互いに結ぶスイッチ３を閉じる。スイッチ３を閉じることで高圧電源３ｂから空気清浄機ユニット２ａへ高電圧を供給することができるようになり、高圧電源３ｂは２台の空気清浄機ユニット２ａ、２ｂの両方へ高電圧を供給する。これは、高圧電源３ａが正常で高圧電源３ｂに故障が発生した場合も同様である。そして、これまで２台の高圧電源３が２台の空気清浄機ユニット２ａ、２ｂを運転してきたと同様、室内の空気の汚れ具合に応じて運転パターンを変化させる。

このようにすることで、高圧電源３のいずれかに故障が発生し空気清浄機２への高電圧の供給が止まるような状況にあっても、正常な高圧電源３をバックアップに使用して空気清浄機２へ高電圧を供給し、空気調和機内に複数設けられた空気清浄機ユニットを個別に制御することにより、室内空気の汚れ状況に応じて集塵機能を損なうことなく効率よく空気清浄機を運転することが可能な空気調和機を提供することができる。

なお、第２の実施の形態においては、複数の空気清浄機ユニット２のＯＮ、ＯＦＦを高圧配線に設けられたスイッチによりＯＮ、ＯＦＦする例を説明したが、このＯＮ、ＯＦＦを例えば制御手段４からの信号による通電の有無により制御を行うものであっても良い。さらに、この発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施の形態における空気調和機の内部を示す全体図である。 本発明の実施の形態における制御手段の構成を示すブロック図である。 第１の実施の形態における空気清浄機ユニットの制御パターンの波形を示すタイムチャートである。 第１の実施の形態における空気清浄機ユニットの別の制御パターンの波形を示すタイムチャートである。 第１の実施の形態における空気清浄機ユニットの制御パターン（ルーバと連動）の波形を示すタイムチャートである。 第１の実施の形態における空気清浄機ユニットの別の制御パターンの波形を示すタイムチャートである。 第２の実施の形態における制御手段、高圧電源、空気清浄機ユニットの各要素の接続構成を簡易に示した模式図である。 高圧電３の故障検出を判断手段が行う際の判断パターンを示す表である。

符号の説明

１…空気調和機、２…空気清浄機、２ａ・２ｂ…空気清浄機ユニット、３…高圧電源、４…制御手段、５…熱交換器

Claims (3)

1. 高電圧を発生させる高圧電源と、
   前記高圧電源からの高電圧により駆動され、電気的に集塵を行う複数の空気清浄機ユニットと、
   前記複数の空気清浄機ユニットの駆動を個別に制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする空気調和機。
2. 前記制御手段は、前記制御手段から前記複数の空気清浄機ユニットに対する通電をＯＮ、ＯＦＦすることにより前記複数の空気清浄機ユニットの駆動を個別に制御することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記高圧電源は、複数設けられ、それぞれ対応する空気清浄機ユニットに通電するように構成すると共に、前記複数の高圧電源はスイッチの切換えにより前記対応する空気清浄機ユニットとは別の空気清浄機ユニットへの通電を可能としたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の空気調和機。

Images