JP2007232346A - 空気調和機の室外機及びその制御方法 - Google Patents

空気調和機の室外機及びその制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】室外機のアクチュエータに故障が生じた場合に自動的に再起動を行う。
【解決手段】室外機41は室外機制御回路411、インバータ基板412及び圧縮機413を備えている。インバータ基板412から室外機制御回路411へと、インバータ基板412の動作状況を示す定期的な通信が設定されている。そして当該通信が正常に行われている場合には、電力消費の要否及びインバータ基板412の動作状況に応じて、圧縮機413の駆動の変更が省電力処理として実行される。通信が異常である場合には、インバータ基板412に対して電源リセットが掛けられる。
【選択図】図1

Description

この発明は空気調和器の室外機を制御する方法に関する。
空気調和器の室外機は圧縮機、ファン、蒸発弁、四路切替弁、クランクケースヒータなどのアクチュエータに故障が生じたと判断された場合、その旨の報告を行う。従来はこの異常報告を操作者が認識し、手動で再起動が行われていた。また、ウォッチドッグタイマと通称されるハードウェアにより、定期的にアクチュエータの正否が確認される技術も考案されている。なお、本件に関連するものとして下記文献がある。
特開2000−346425号公報 特開2000−335047号公報 特開2002−262452号公報
しかし、手動で再起動は操作者の手間を必要とし、ウォッチドッグタイマは新たなハードウェアの追加を必要とする。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、新たなハードウェアの追加を必要とすることなく、また操作者の手間を必要とすることなく、室外機のアクチュエータに故障が生じた場合に再起動を行う技術を提供することを目的とする。
この発明の第1乃至第5の態様は、アクチュエータ(413,423,433)と、前記アクチュエータの駆動を行う駆動回路(412,422,432)と、前記駆動回路を制御する制御回路(411,421,431)とを有する室外機(41,42,43)の制御方法である。
そして第1の態様では前記駆動回路から前記制御回路へと、前記駆動回路の動作状況を示す通信が設定されており(1)、前記通信に異常があると判断された場合(4)には、前記駆動回路の動作のリセットが行われる(105〜112)。
望ましくは、第1の態様において前記通信を定期的に行う設定がなされており、前記通信の欠落(2)もしくはその内容の異常(3)を以て前記通信に異常があると判断される。更に望ましくは前記通信が正常に行われている場合には、電力消費の要否及び前記動作状況に応じて前記駆動の変更を行う省電力処理(20)が実行される。
あるいは望ましくは、第1の態様において前記制御回路が異常な信号を受信してから所定期間内に正常な信号を受信しなかった場合、前記通信に異常があると判断される。
その第2の態様では第1の態様において、前記リセットは、前記駆動回路(412,422,432)への電源供給の停止(105)及びその後の電源供給の再開(109)によって行われる。
その第3の態様では第1の態様乃至第2の態様において、前記リセットの後に前記通信が試みられ(109)、前記通信が正常に行われている場合(111)にのみ前記駆動が開始される(112)。
望ましくは、第3の態様において前記リセットの後の前記通信が正常に行われていないことの判断は、前記通信に異常があるかを複数回(111,121)判断することによって行われる。
その第4の態様では第3の態様において、前記室外機は複数設けられ、第1の前記室外機が停止しており(103)、かつ第2の前記室外機において前記駆動回路の動作のリセットが行われる(105〜112)場合、当該リセットが行われる前に前記第1の前記室外機を起動させる(104)。
その第5の態様では第1乃至第4の態様において、前記室外機の全て(41,42,43)において、前記通信が欠落(2)した場合、もしくはその内容が異常(3)であった場合(4)には、前記室外機と共に空気調和機を構成する室内機を停止する(106)。
その第6の態様では、第1乃至第5の態様において、前記駆動回路(412)は、前記アクチュエータ(413,423,433)に動作電源を供給するインバータ回路(4122)と、前記制御回路(411)との間で前記通信を行い、前記インバータ回路を介して前記アクチュエータの動作を制御するアクチュエータ制御回路(4121)とを有し、前記駆動回路への電源供給の停止(105)は、前記インバータ回路への給電を維持しつつ、前記アクチュエータ制御回路への給電の停止である。
アクチュエータ(413,423,433)と、前記アクチュエータを駆動する駆動回路(412,422,432)と、前記駆動回路を制御する制御回路(411,421,431)とを有し、この発明にかかる上述の制御方法が行われる、空気調和機の室外機も本発明に含まれる。
この発明にかかる室外機の制御方法の第1の態様によれば、駆動回路の動作状況は制御回路へと送信される設定下で、当該送信の正否に応じて、それぞれ省電力処理及び駆動回路の動作のリセットが行われる。これにより、駆動回路の一時的な機能不全、例えばマイクロコンピュータの暴走やラッチアップの発生に対処して復旧させる。しかも省電力処理を動作させるための定期的な通信を利用することによって、新たなハードウェアの追加を回避する。
この発明にかかる室外機の制御方法の第2の態様によれば、いわゆる電源リセットにより、駆動回路の動作をリセットする。
この発明にかかる室外機の制御方法の第3の態様によれば、リセットしても正常に動作しない駆動回路によるアクチュエータの駆動を排除し、マイクロコンピュータの暴走やラッチアップの再発を防止する。
この発明にかかる室外機の制御方法の第4の態様によれば、正常に動作しない駆動回路を有する室外機では、その能力が正常に発揮できていない可能性がある。よって当該駆動回路が再起動できない場合に室外機全体の能力低下を補うべく、動作させる室外機を予め準備する。
この発明にかかる室外機の制御方法の第5の態様によれば、空気調和機において室外機が一つ設けられていた場合における当該室外機、もしくは空気調和機において複数の室外機が設けられていた場合における全ての室外機が、異常であると判断される場合には室内機の運転を停止して別途のメンテナンスに備える。
この発明にかかる室外機の制御方法の第6の態様によれば、通信異常時には通信を行うアクチュエータ制御回路の給電を停止し、インバータ回路の給電が維持される。
図1は本発明にかかる制御方法が適用される空気調和器の構成を例示するブロック図である。室内機31〜34と室外機41〜43は相互に通信可能に接続されている。当然、室外機41〜43によって冷却された冷媒を用いた熱交換によって室内機31〜34は所定の空気調和を実行する。
室外機41は室外機制御回路411、インバータ基板412及び圧縮機413を備えている。圧縮機413はアクチュエータの一種であって、インバータ基板412は圧縮機413の駆動を行う駆動回路として機能する。また室外機制御回路411は、インバータ基板412を制御する制御回路として機能する。
インバータ基板412から室外機制御回路411へと、インバータ基板412の動作状況を示す定期的な通信が設定されている。そして当該通信が正常に行われている場合には、電力消費の要否及びインバータ基板412の動作状況に応じて、圧縮機413の駆動の変更が省電力処理として実行される。
図2は室外機41の詳細を示すブロック図である。インバータ基板412はアクチュエータ制御回路4121、インバータ回路4122、電源回路4123及びスイッチ4124,4125を有している。圧縮機413は冷媒を圧縮する圧縮要素4132と、圧縮要素4132を駆動するモータ4131を有している。
インバータ回路4122はモータ4131の回転駆動を制御するため、交流電源入力からスイッチ4124を介して受電している。
アクチュエータ制御回路4121はインバータ回路4122に対してスイッチング指令などの制御を行う。つまりアクチュエータ制御回路4121はインバータ回路4122を介してアクチュエータの動作を制御することになる。アクチュエータ制御回路4121の動作電源は電源回路4123によって供給される。電源回路4123は交流電源入力からスイッチ4125を介して受電し、これを適切な電圧に変換してアクチュエータ制御回路4121に与えている。
またアクチュエータ制御回路4121と室外機制御回路411との間は通信COMが行われ、上記定期的な通信は通信COMに含まれる。
図2に示された構成は他の室外機42,43にも同様に備えられており、制御回路411、インバータ基板412及び圧縮機413にそれぞれ対応して、室外機42には制御回路421、インバータ基板422及び圧縮機423、室外機43には制御回路431、インバータ基板432及び圧縮機433が備えられている。
また、通常、室外機制御回路411,421,431同士の間は、例えば自身がマスター、スレーブのいずれであるかを判断するなどのため、相互に通信されている。
図3は上記の定期的な通信が正常であるか異常であるかを室外機制御回路411,421,431が判断するフローチャートである。ステップ1において、室外機制御回路411,421,431は、それぞれインバータ基板412、422,432に対して返信要求を送信する。当該返信要求は必ずしも返信の要求のみを企図したものでなくてもよく、インバータ基板412、422,432が当該返信要求の受信を契機として室外機制御回路411,421,431へと送信するものであってもよい。
ステップ2において、所定期間内にインバータ基板412、422,432から返信がないと判断されれば通信異常であると判断される。
ステップ2において、所定期間内に当該返信があったと判断された場合にはステップ3へと処理を進める。ステップ3では当該返信の内容が正常であるか否かが判断される。内容が正常/異常である場合に応じて、それぞれ通信正常/通信異常と判断される。
従って、定期的な通信が欠落した場合、もしくはその内容が異常であった場合には、当該通信が異常であると判断されることになる。
図4は主として通信異常の場合に実行される処理を示すフローチャートである。ステップ101において室外機制御回路−インバータ基板間の通信が正常であるか異常であるかが判断される。当該判断には図3に示されたフローチャートを採用することができる。即ちステップ2,3での判断が否定的であれば、通信異常と判断されるので処理はステップ102に進む。他方、ステップS3において通信正常であると判断されれば、ステップ20へとすすみ、省電力ルーチン20が実行される。
省電力ルーチン20は公知の技術である。例えば図2に即して言えば、電力消費の要求があり、またインバータ基板412の動作が圧縮機413の駆動を殆ど行っていない場合など、圧縮機413を停止するなどの変更が実行される。例えば室外機制御回路411はアクチュエータ制御回路4121に対して開閉指令SW1を出力させ、これによりスイッチ4124を遮断させる。スイッチ4124の遮断によりインバータ回路4122への給電が遮断され、電力消費が低減される。なお、必ずしも省電力ルーチン20へ処理が進められる必要はなく、図4に破線で示されるように、ステップ101が繰り返し実行されてもよい。
ステップ102以降の処理は、インバータ基板412、とりわけアクチュエータ制御回路4121の動作のリセットを行う。これにより、アクチュエータ制御回路4121の一時的な機能不全、例えばマイクロコンピュータの暴走やラッチアップの発生に対処して復旧させることができる。この際、操作者の手間を必要とすることがない。しかも省電力ルーチン20を動作させるための定期的な通信を利用することによって、新たなハードウェアの追加が回避できる。
ステップ102では室外機が複数接続されているか否かが判断される。例えば室外機の複数がマルチ接続されている場合を含む。ここで室外機のマルチ接続とは、これらの室外機に共通して接続される室内機における空気調和はこれらの室外機における冷媒の圧縮動作によって実現されている場合を表している。室外機が複数接続されていない場合、即ち室外機41,42,43の内のいずれか一つだけ設けられている場合に通信異常があった場合には、ステップ6により、室内機31〜34を全て、たとえばいわゆるサーモオフとして停止する。室内機の運転を停止して別途のメンテナンスに備えるためである。なお、室外機41のみが室内機31〜34に接続されている場合、室外機41は自身がマスターとなり、スレーブとなる室外機が存在しないことは認識できる。
ステップ102において室外機が複数接続されていると判断された場合には、ステップ103、104の処理がなされ、更にステップ105が実行される。ステップ103,104の処理については後述する。
以降、室外機41において定期的な通信の通信異常があり、室外機42,43においては定期的な通信が正常であった場合を例にとって説明する。通信異常ステップ105では通信異常があった室外機41のアクチュエータ制御回路4121への電源をオフする。具体的には図2を参照して、室外機制御回路411はアクチュエータ制御回路4121に対して開閉指令SW2を出力させ、これによりスイッチ4125を遮断させる。スイッチ4125の遮断によりアクチュエータ制御回路4121への給電が遮断される。
アクチュエータ制御回路4121をオフした後、ステップ108において所定期間、例えば10秒待機する。そしてステップ109においてアクチュエータ制御回路4121への給電を再開する。具体的には図2を参照して、室外機制御回路411はアクチュエータ制御回路4121に対して開閉指令SW2を出力させ、これによりスイッチ4125を導通させる。
このようないわゆる電源リセットにより、アクチュエータ制御回路4121の動作を、ひいてはインバータ基板412の動作をリセットする。但しこの電源リセットはスイッチ4124の遮断を伴う必要はない。室外機制御回路411とアクチュエータ制御回路との間での通信異常に基づいて電源リセットを行うのであり、アクチュエータ制御回路4121の動作をリセットすれば足りるからである。
ステップ109の実行により、上述の定期的な通信が再開される。そしてステップ111において改めて当該通信の正常/異常が判断される。ステップ111においても図3に示したフローチャートを採用することができる。そして依然として通信異常が検出された場合にはステップ113へと処理を進める。ステップ113では従来と同様にして、異常が発生している旨の報告を行う。この場合、必要に応じて操作者が手動で再起動を行うなど、別途のメンテナンスに備える。
ステップ111において定期的な通信が正常であると判断されれば、アクチュエータ制御回路4121の動作、ひいてはインバータ基板412の動作を再開する。具体的には圧縮機413の運転を再開する。
ステップ103,104は室外機が複数接続されている場合に特有の、好ましい処理である。室外機が複数接続されている場合、要求される能力に応じて停止している室外機が存在する場合がある。そのような場合にはステップ104に処理を進め、休止している室外機を起動する。
正常に動作しないインバータ基板412を有する室外機41では、その能力が正常に発揮できていない可能性がある。よってインバータ基板412が再起動できない場合に室外機全体の能力低下を補うべく、インバータ基板412の動作のリセットが行われる前に、動作させる室外機を予め準備する。例えば室外機42が停止している場合には室外機42を起動する。室外機41,42,43同士は室外機制御回路411,421,431同士の通信により、相互の動作状態を認識しているので、停止している室外機42を室外機41から起動させることができる。
なお、室外機41,42,43の全てにおいて通信異常があった場合にも、室内機の運転を停止して別途のメンテナンスに備えるため、ステップ106を実行することが望ましい。
ステップ101,111における室外機制御回路411とインバータ基板間412との間の通信の異常の有無を判断するのに、図3に示されたような定期的な通信を用いることは必須ではない。
図5は通信異常の有無を判断する他のステップ群を示すフローチャートであり、ステップ101,111として採用できる。ステップ4において、室外機制御回路411,421,431は、それぞれインバータ基板412、422,432から正常な信号を受信したか否かを判断する。そしてステップ5において計時を開始する。この計時は例えば室外機制御回路411,421,431が通常扱うクロック信号をカウントすることによって実現できる。そして更に、ステップ6において再度、室外機制御回路411,421,431は、それぞれインバータ基板412、422,432から正常な信号を受信したか否かを判断する。もしも正常な信号を受信していなければステップ8へと処理を進め、ステップ5の計時開始から所定時間が経過したか否かが判断される。所定時間が経過していれば、正常な信号を受信しないまま所定時間が経過したのであるから、通信異常があると判断される。この場合、図5に示されたフローチャートが図4のステップ101,S111に採用されているのであれば、それぞれステップ8からステップ102,113へと処理が進められる。
室外機制御回路411,421,431が、それぞれインバータ基板412、422,432から正常な信号を受信してはいないが、ステップ5の計時開始から所定時間が経過していない場合には、ステップ6へと処理が戻り、引き続き正常な信号の受信の有無を判断し続ける。そしてステップ6において正常な信号を受信したと判断された場合には、ステップ7へと処理が進み、計時のリセットが行われて、通信は正常である(通信異常は無い)と判断される。これはステップ4において正常な受信を信号した場合と同じである。この場合、図5に示されたフローチャートが図4のステップ101,S111に採用されているのであれば、それぞれステップ8からステップ20,112へと処理が進められる。
例えばステップ101,111においてステップ8にいう所定期間がそれぞれ30秒及び10秒とする。
ステップ105〜109の処理によって電源リセットを行った後、ステップ111からステップ113に移行する迄の間に、更に電源リセットを行ってもよい。図6はかかる変形に採用されるフローチャートである。当該フローチャートではステップ111からステップ112,113の間のみ示しているが、その余のステップは図4と同じフローチャートを採用することができる。
ステップ111において通信異常があったと判断された場合、ステップ113に処理が進む前にステップ120が実行される。ステップ120はステップ105,108,109,111とほぼ同一のステップ125,128,129,121を備えている。即ちステップ111において通信異常があったと判断された場合、ステップ125に処理が進み、ステップ105と同様にしてスイッチ4125を遮断する。そしてステップ128において所定時間、例えば10秒待機して、ステップ129へと処理が進む。そしてステップ129においてステップ109と同様にスイッチ4125を再び導通させる。
そしてステップ121に処理が進み、ステップ111と同様に、再び通信異常の有無が判断される。例えばステップ101,111として図5に示されたフローチャートが採用された場合、ステップ121においても図5に示されたフローチャートを採用することができる。この場合、ステップ121に適用されるステップ8での所定時間は例えば10秒に選定される。
図7は、ステップ101,111,121の全てにおいて図5に示されたフローチャートを採用した場合のタイミングチャートである。ここでは一旦異常な信号を受信してから正常な信号が受信されなかった場合を例示している。
異常な信号を受信してから、ステップ101で採用されるステップ8において所定期間T101の経過を待ち、時刻t105においてステップ105が実行され、通信異常があった室外機についてのスイッチ4125が遮断される。その後ステップ108の実行によるタイムラグの後、時刻t109においてステップ109が実行され、スイッチ4125が導通される。その後、ステップ111で採用されるステップ8において所定期間T111の経過を待ち、時刻t125においてステップ125が実行され、通信異常があった室外機についてのスイッチ4125が遮断される。その後ステップ128の実行によるタイムラグの後、時刻t129においてステップ129が実行され、スイッチ4125が導通される。そしてステップ121で採用されるステップ8において所定期間T121の経過を待ち、時刻t113においてステップ113が実行され、異常出力が発行される。具体的には例えば異常が発生している旨の報告を行う。
上記の説明ではアクチュエータとして圧縮機を例に採ったが、その他、ファン、蒸発弁、四路切替弁、クランクケースヒータなど、室外機が通常備えるアクチュエータを採用することができる。その場合、これらのアクチュエータはそれぞれに応じたアクチュエータドライバがアクチュエータ制御回路によって制御される。この場合においても、例えば室外機41を例に採れば、アクチュエータ制御回路の動作をリセットすることで、インバータ基板412の動作をリセットすることができる。
また、室外機と室内機の接続関係は図1のような室外機のマルチ接続に限定されない。図8は他の接続関係を有する空気調和器の構成を例示するブロック図である。室外機41には室内機31が、室外機42には室内機32が、室外機43には室内機33,34が、それぞれ組となって空気調和を行う。室外機41,42,43間の通信は直接には行われないものの、室内機31,32,33の間で通信が行われる。室内機34は室内機33と通信可能である。
例えば室内機31,33にはリモコン51,53が設けられる。そして、リモコン51,53によって室内機31〜34及び室外機41〜43の運転指示や運転状況の把握がなされる。このような構成においても発明を適用することができる。例えば図4のフローチャート中のステップ103において室外機の停止の有無を判断する際、リモコン51,53は室内機31,32,33の間で行われる通信によって、相互に室外機41,42,43の運転状況を把握することができるからである。図2に示された室外機制御回路411は、リモコン51との相互通信によって、他の室外機42,43の運転状況を把握することができる。
本発明にかかる制御方法が適用される空気調和器の構成を例示するブロック図である。 室外機の詳細を示すブロック図である。 定期的な通信の正否を判断するフローチャートである。 通信異常の場合に実行される処理を示すフローチャートである。 通信異常の有無を判断する他のステップ群を示すフローチャートである。 本発明の変形に採用されるフローチャートである。 本発明の変形におけるタイミングチャートである。 他の接続関係を有する空気調和器の構成を例示するブロック図である。
符号の説明
41,42,43 室外機
411,421,431 室外機制御回路
412,422,432 インバータ基板
413,423,433 圧縮機

Claims (12)

  1. アクチュエータ(413,423,433)と、
    前記アクチュエータの駆動を行う駆動回路(412,422,432)と、
    前記駆動回路を制御する制御回路(411,421,431)と
    を有する室外機(41,42,43)において、
    前記駆動回路から前記制御回路へと、前記駆動回路の動作状況を示す通信が設定されており(1)、
    前記通信に異常があると判断された場合(4)には、前記駆動回路の動作のリセットが行われる(105〜112)、空気調和機の室外機の制御方法。
  2. 前記通信を定期的に行う設定がなされており、
    前記通信の欠落(2)もしくはその内容の異常(3)を以て前記通信に異常があると判断される、請求項1記載の空気調和機の室外機の制御方法。
  3. 前記通信が正常に行われている場合には、電力消費の要否及び前記動作状況に応じて前記駆動の変更を行う省電力処理(20)が実行される、請求項2記載の空気調和機の室外機の制御方法。
  4. 前記制御回路が異常な信号を受信してから所定期間内に正常な信号を受信しなかった場合、前記通信に異常があると判断される、請求項1記載の空気調和機の室外機の制御方法。
  5. 前記リセットは、前記駆動回路(412,422,432)への電源供給の停止(105)及びその後の電源供給の再開(109)によって行われる、請求項1乃至請求項4のいずれか一つに記載の空気調和機の室外機の制御方法。
  6. 前記リセットの後に前記通信が試みられ(109)、前記通信が正常に行われている場合(111)にのみ前記駆動が開始される(112)、請求項1乃至請求項5のいずれか一つに記載の空気調和機の室外機の制御方法。
  7. 前記リセットの後の前記通信が正常に行われていないことの判断は、前記通信に異常があるかを複数回(111,121)判断することによって行われる、請求項6記載の空気調和機の室外機の制御方法。
  8. 前記室外機は複数設けられ、
    第1の前記室外機が停止しており(103)、かつ第2の前記室外機において前記駆動回路の動作のリセットが行われる(105〜112)場合、当該リセットが行われる前に前記第1の前記室外機を起動させる(104)、請求項6記載の空気調和機の室外機の制御方法。
  9. 前記室外機の全て(41,42,43)において、前記通信が欠落(2)した場合、もしくはその内容が異常(3)であった場合(4)には、前記室外機と共に空気調和機を構成する室内機を停止する(106)、請求項1乃至請求項8のいずれか一つに記載の空気調和機の室外機の制御方法。
  10. 前記駆動回路(412)は、
    前記アクチュエータ(413,423,433)に動作電源を供給するインバータ回路(4122)と、
    前記制御回路(411)との間で前記通信を行い、前記インバータ回路を介して前記アクチュエータの動作を制御するアクチュエータ制御回路(4121)と
    を有し、
    前記駆動回路への電源供給の停止(105)は、前記インバータ回路への給電を維持しつつ、前記アクチュエータ制御回路への給電の停止である、請求項1乃至請求項8のいずれか一つに記載の空気調和機の室外機の制御方法。
  11. アクチュエータ(413,423,433)と、
    前記アクチュエータを駆動する駆動回路(412,422,432)と、
    前記駆動回路を制御する制御回路(411,421,431)と
    を有し、
    請求項1乃至請求項10のいずれか一つに記載の空気調和機の室外機の制御方法によって制御される、空気調和機の室外機。
  12. 前記駆動回路(412)は、
    前記アクチュエータ(413,423,433)に動作電源を供給するインバータ回路(4122)と、
    前記制御回路(411)との間で前記通信を行い、前記インバータ回路を介して前記アクチュエータの動作を制御するアクチュエータ制御回路(4121)と
    を有し、
    前記駆動回路への電源供給の停止(105)は、前記インバータ回路への給電を維持しつつ、前記アクチュエータ制御回路への給電の停止である、請求項11記載の空気調和機の室外機。
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