JP2008096002A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】ドレンパン内における各種異常状態を検出・判別し、ドレンパンからの水漏れを防止し、異常状態の種類に応じて警告する機能を備えた空気調和機を提供する。
【解決手段】ドレンパン２の上方あるいは外壁側面に、ドレン５の連続的な水位変化を非接触で検出できる水位センサを備え、ドレン５の過渡的な水位変化を測定し、定常水位値、水位変化速度、ドレン排出手段３停止直後の水変化量、ドレン排出手段３の稼動状態、などの特徴量を正常運転時の値と比較することにより、ドレン排出手段故障、配管詰り、ドレンパン内のゴミ堆積、ドレン配管を共有する他の室内機からのドレン浸入などの各種異常状態を特定・判別し、警報手段に警報を発報する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドレンパン内のドレンの異常運転状態を検出する空気調和機に関するものである。

第１の従来技術として、ドレンパン内にサーミスタ式センサを設置し、センサにドレンが着水したときに異常水位として検出する装置において、異常判定を複数ループとし、初期水位が高い場合には一定時間待機するとともに、ヒータ加熱によりセンサに付着した水滴を除去した後に検出を開始することにより、異常水位検出精度を向上させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

第２の従来技術として、ドレンパン上方に超音波式センサを設置し、ドレン面までの距離を検出し、初期水位に対してある一定値の水位になったときはドレンポンプを運転し、初期水位に戻ったときは運転を停止し、さらにフロートスイッチによりある一定値以上の水位が検出された場合には、空気調和機の運転を停止するという装置が存在する（例えば、特許文献２参照）。

特開平１０−８２５４５号公報（段落００１３−００１６、図１、図３、図４） 特開平５−１４１６８６号公報（段落０００８−００１０、図１）

従来技術では、水位の異常上昇による水漏れのみを回避することができ、他の異常運転状態の検出は不可能であるため、サービス点検作業の際に異常運転状態の判別ができず、作業の負荷低減にはならないという課題があった。

また、サーミスタ式センサでは、センサが設置されている所定の異常水位に到達するまで検出できないため、連続的な水位データを得ることができず、異常運転状態の兆候を早期に発見することができないという課題があった。

また、超音波式センサにより検出された初期水位を基準として、所定の水位差によりドレンポンプの運転制御を行っているため、空気調和機の機種やドレンパンサイズ変更やドレンポンプの設置位置変更に対する汎用性がなく、例えば初期水位が高い場合やドレンパンの底面積が大きい場合には、ドレン量が多くても水位差は小さくなり、水漏れの危険性を予測できないという課題があった。

また、ビル用マルチエアコンのように室内機が複数台接続され、ドレン配管を共有している場合、ドレン配管の施工不良あるいは配管詰り発生時に他の室内機からのドレン浸入による水漏れの危険性を予測できないという課題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、ドレンパン上方あるいはドレンパン外壁側面に、ドレンの連続的な水位変化を検出できる水位センサを備え、ドレンの過渡的な水位変化を測定し、空気調和機の機種や空調負荷を反映させたうえで、水位定常値、水位変化速度、ドレンポンプ停止直後の水位変化量、ドレンポンプ停止時の水位変化、ドレンポンプの稼動状態などの特徴量を正常運転時の値と比較することにより、ドレンポンプ故障、ドレン配管詰り、ドレンパン内のゴミ堆積、ドレン配管を共有する他の室内機からのドレン浸入などのドレンパンの水漏れに至る各種異常運転状態を判別し、サービス点検作業の負荷低減を目的とする。

この発明は、ドレンの連続的な水位変化を検出できる水位センサを備え、ドレンの過渡的な水位変化を測定できるため、各種異常運転状態の兆候を予測し、異常運転状態の早期発見し、ドレンパンからの水漏れを防止することを目的とする。

この発明は、室内機の機種やドレンパンサイズ変更やドレンポンプの設置位置変更に対しても対応可能であり、ドレンの水漏れの異常運転状態の検知において汎用性の高いアルゴリズムを提供することを目的とする。

この発明は、室内機が複数台接続され、ドレン配管を共有している場合でも、ドレン配管の施工不良あるいは配管詰り発生時に他の室内機からのドレン浸入による水漏れの危険性を事前に予知し、異常運転状態の判別を目的とする。

本発明の空気調和機は、少なくとも１台の室内機と、少なくとも１台の室外機からなり、室内機は、熱交換器と、熱交換器に空気を送り熱交換させるための送風手段と、熱交換器から生成されるドレンを受けるためのドレンパンと、ドレンパンに滞留したドレンを室内機外部へ排出するためのドレン排出手段と、ドレン排出手段によって排出されたドレンを室外に運ぶドレン配管と、ドレンの水位の連続的な変化を検出する水位検出手段と、水位検出手段の検出結果とドレン排出手段の稼動状態とを取り込む測定部と、測定部から出力されたドレン水位およびドレン排出手段の稼動状態と、学習・記憶済みの正常運転状態でのドレン水位およびドレン排出手段の稼動状態とに基づいて少なくとも１種類の異常運転状態を判定する判定部と、を備えたものである。

この発明は、判定部がドレンパン上方あるいはドレンパン外壁側面に、ドレンの連続的な水位変化を検出する水位センサからの水位データと、ドレン排出手段の稼動状態とを、正常運転時と比較することによって、少なくとも１種類の異常運転状態の発生を判定するので、異常運転状態を早期に発見し、サービス点検作業の負荷低減に資することができるという効果がある。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態における、ドレンパン内の異常運転状態を検出する装置を付加した空気調和機の構成図である。室内機１の内部には、ドレンパン２と、ドレン排出手段３と、室内機熱交換器４と、送風機７と、ドレンパン２の内部上方には水位センサ８ａが設置されている。ドレン排出手段３によって排水されたドレンは、ドレン配管９内を流れ室内機外部に送られる。ドレンパン２内にはドレン５が滞留し、ドレン５は室内熱交換器４から凝縮滴下する凝縮水６の分だけ増加し、ドレン排出手段３による排水分だけ減少する。また、ドレン排出手段３の稼動状態と、水位センサ８ａによって検出された値を測定する測定部１０１が、ドレンパン２の外部に設けられ、測定部のデータより空気調和機のドレンパン内の水位が正常運転状態か異常運転状態かを判定する判定部１０２が設けられている。なお、測定部１０１と判定部１０２を離れた位置に設置し、有線、または無線で接続しても良い。また、データ測定部１０１と判定部１０２とを前記空気調和機に隣接した位置に設置しても良い。
また、判定部１０２は、室内機のマイコンで構成される。

次に、動作の一例について説明する。室内機１が冷房運転を開始し、室内熱交換器４の表面温度が吸込空気の露点温度以下になると、凝縮水６が発生し、ドレンパン２内にドレン５が滞留する。さらに、ドレン５の水位がドレン排出手段３の吸込口以上の高さになると、ドレン５はドレン排出手段３によって排水され、ドレン排水１４の分だけ減少するため、ドレン５の水位が時々刻々変化することになる。図１のように、ドレンパン２の内部上方に非接触式の水位センサ８ａとして、例えば、超音波式の距離センサを設置し、測定部１０１と有線または無線にて接続することにより、凝縮水６とドレン排水１４のバランスによって変化するドレン５の過渡的な水位データを取得することが可能となる。

また、図２のように、水位センサ８ｂとして、例えば、対象物体の静電容量を検出するセンサをドレンパン２の外壁側面に設置し、水と空気の静電容量差からドレン５の水位を測定する方法をとってもよい。この場合、過渡的な水位データを取得できるだけでなく、室内機１の内部を開閉することなく水位センサが設置可能となるため、工事やメンテナンスが容易になる。

次に、本発明の実施の形態１における、水位センサにて検出されるドレンの正常運転状態での水位変化および異常運転状態での水位変化について説明する。

図５は、室内機１の冷房運転もしくは除湿運転時のドレンパン２内の水位の正常運転状態の水位変化（Ｄ１）を示したものである。正常運転時は、室内機１の冷房運転開始時（ｔ０）は、凝縮水６が発生しないため、水位はドレンパン底面の位置Ｈ０からしばらく変化しないが、室内熱交換器４の表面温度が吸込空気の露点温度以下になり凝縮水６が発生すると上昇を開始する（ｔ１）。水位上昇に伴い、ドレン排出手段３の吸込口の位置Ｈ１にドレン５が到達する（ｔ２）。その後、ドレン排出手段３のエア噛みが改善され、水位が上昇から低下に転じ、凝縮水６とドレン排水１４の量とが平衡状態になるため、水位は排水手段３の吸込口の位置Ｈ１から変化しなくなる（ｔ３）。室内機１の運転が停止し（ｔ４）、その後、所定運転時間ドレン排出手段３は稼動しているため水位は変化していないが、ドレン排出手段３が停止すると、ドレン配管９に滞留していたドレンがドレンパン２内に逆流してくるため水位はＨ２の位置まで上昇する（ｔ５）。ここで、ドレン排出手段３停止時の水位変化量をΔＨｂとすると、
ΔＨｂ＝Ｈ２−Ｈ１
となる。また、室内機１が長期間運転を停止して室内機熱交換器４からの凝縮水６の発生がなくなり、ドレンパン２内のドレン５が徐々に蒸発すると、最終的には水位Ｈ０まで低下する。

図６に、室内機１の冷房運転もしくは除湿運転時のドレンパン２内のドレン排出手段３故障時の水位変化（Ｄ２）を示す。このとき、ドレン５の水位Ｈが、ドレン排出手段３の吸込口位置Ｈ１に到達（ｔ２）以降も、水位が上昇し続ける。また、ドレン配管９が詰っている場合も同様の水位変化の傾向となるため、ドレン排出手段が稼動している状態で、ドレン排出手段３の吸込口位置Ｈ１を超えて、現在の水位Ｈが増加する場合は、ドレン排出手段３故障もしくは、ドレン配管詰まりとして異常運転状態を検出・判別することができる。

初期の正常運転状態時に、室内機１が冷房運転もしくは除湿運転にて十分運転され、水位がドレン排出手段の吸込口Ｈ１まで到達し、水位が定常値になったことが確認されれば、その値をＨ１として学習・記憶することで、室内機１の機種、ドレンパン２の構造によらず、ドレン排出手段の吸込口位置を決定することができる。もちろん、ドレンパン底面に対して、ドレン排出手段の吸込口を所定の位置に設置することを規定すれば、Ｈ１は学習・記憶する必要はなくあらかじめ値を記憶保持しておけばよい。

図７は、室内機１の冷房運転もしくは除湿運転時のドレンパン２内にゴミが堆積し堰が形成されている場合の水位変化（Ｄ３）を示したものである。ドレンパン２内にゴミが堆積している場合には、ドレン排出手段３運転時は、図５の正常運転時の水位変化と変わらないが、室内機１の運転が停止し（ｔ４）、その後、ドレン排出手段３が停止することでドレン配管９に滞留していたドレンが逆流してくる際（ｔ５）のドレン排出手段停止直後の水位変化量ΔＨｂが正常運転状態に比較し大きいという特徴がある。これは、ドレンパン内２にゴミが堆積し、堰が形成されることで、ドレンパン２のドレン５が滞留している占有面積が小さくなるため、ドレン排出手段３停止時に、ドレン配管９より、正常運転状態と同量のドレンが逆流してきた場合、ドレン排出手段３停止直後の水位Ｈ２が正常運転状態でのドレン排出手段３停止直後の水位Ｈ２に対して上昇するためである。また、ドレン配管９が詰っている場合も、ドレン排水手段３によってドレン配管９内に滞留するドレン量が増加するため、同様の水位変化の傾向となるため、ドレン排出手段３停止直後の水位変化量ΔＨｂを正常運転状態の時に学習・記憶しておけば、ΔＨｂが正常運転状態の時のΔＨｂより増加した場合には、ドレンパン２内のゴミ堆積またはドレン配管詰まりとして異常運転状態を検出・判別することができる。

図８は、室内機１の運転停止時において、ドレン配管９の施工不良により、ドレン配管９を共有する他の室内機からのドレンが浸入する場合の水位変化（Ｄ４）を示したものである。この時、ドレン排出手段３が稼動している間は、正常運転時の水位変化（Ｄ１）と同様の変化をするが（ｔ５）、ドレン排出手段３停止後は、ドレン配管９の施工不良により、ドレン配管９を共有する他の室内機からドレンが浸入するため、徐々に水位が上昇してくる。したがって、ドレン排出手段３停止時のドレン５の水位変化を図５の正常時のそれと比較することで、異常運転状態を検出・判別することができる。

以上のように、時系列測定可能な水位センサによって取得された、ドレン５の過渡的な水位データから抽出される、ドレン排出手段３の吸込口到達後の水位定常値Ｈ１、ドレン排出手段３停止直後の水位変化量ΔＨｂ、ドレン排出手段３停止時の水位及び水位変化などの特徴量が各種異常運転状態毎に異なるため、これらの特徴量を、１つないし２つ以上組み合わせ、正常運転状態の値と比較することにより、各種異常運転状態を検出・判別することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態１における、ドレンパン内の異常運転状態を検出するアルゴリズムの概略フローチャートを図１１に示す。装置の構成としては、図１、または図２と同様であり、測定部１０１によって処理されたデータを用いて判定部１０２にて、ドレンパン内の水位変化から各種異常運転状態を特定・判別するものである。

まず、判定部１０２は、水位センサ８ａもしくは８ｂによって測定される水位データ、ドレン排出手段３の稼動状態のデータを取り込む（ＳＴ２）。次に、判定部１０２は、ドレン排出手段３が稼動しているかどうかを判定する（ＳＴ３）。稼動しているならば、水位定常値となる、ドレン排出手段吸込口水位Ｈ１を既に学習・記憶済みであるか否かを判定する（ＳＴ４）。未だ学習・記憶していなければ、ドレン排出手段吸込口水位Ｈ１を水位が定常となった状態で学習・記憶し（ＳＴ５）、分岐（ＳＴ８）に入る、既に学習・記憶していれば、判定部１０２は、現在の水位Ｈがドレン排出手段吸込口水位Ｈ１よりも低い正常水位であるか否かを判定する（ＳＴ６）。ドレン排出手段吸込口水位Ｈ１以下であれば分岐（ＳＴ８）に入り、ドレン排出手段吸込口水位Ｈ１より大きければ、ドレン排出手段３の排出能力が正常状態よりも低下していることを意味するので、判定部１０２は、ドレン排出手段３故障もしくはドレン配管９詰りであると判定し警報手段（図示せず）に警報を発報させる（ＳＴ７）。

また、分岐（ＳＴ３）でドレン排出手段３が稼動していないと判定された場合、判定部１０２は、ドレン排出手段３停止直後の水位変化量ΔＨｂの正常値を既に学習・記憶しているか否かを判定する（ＳＴ１０）。未だ学習・記憶していなければ、判定部１０２は、ドレン排出手段３停止直後の水位変化量ΔＨｂの正常値を学習・記憶し（Ｓ１１）、分岐（ＳＴ１４）に入る。

正常時のΔＨｂを既に学習・記憶していれば、判定部１０２は、現在のドレン排出手段３停止直後の水位変化量ΔＨｂを正常時の値と比較し（ＳＴ１２）、正常値とほぼ同程度もしくはそれ以下であれば正常状態と判定し、分岐（ＳＴ１４）に入り、そうでなければドレンパン内ゴミ堆積、もしくはドレン配管詰りと判定し、警報手段（図示せず）に警報を発報させ（ＳＴ１３）、分岐（ＳＴ１４）に入る。

判定部１０２は、分岐（ＳＴ１４）において、ドレン排出手段が稼動していない状態、つまり冷房や除湿運転により除湿が行われず凝縮水６がほとんどない状態で、水位の上昇が測定されるか否かを判定し、水位の上昇が測定された場合は、ドレン配管を共有する他の室内機からのドレン浸入と判定し警報手段（図示せず）に警報を発報させ（ＳＴ１５）、分岐（ＳＴ８）に入る。

判定部１０２は、分岐（ＳＴ８）において、ドレンパンの水漏れに至る位置よりも所定量の低い位置に危険水位を設定し、その危険水位と現在の水位を比較し、危険水位に達していたら警報手段（図示せず）に警報を発報させる（ＳＴ９）ことで、各種異常運転状態の検知漏れに対応することができる。

また、上記に示した警報については、その水位のレベル毎に判定閾値を設け、警報の大小により、現在の異常度合いを示す形にしてもよい。

以上のように、時系列測定可能な水位センサによって取得された、ドレン５の過渡的な水位データから抽出される、ドレン排出手段３の吸込口到達後の水位定常値Ｈ１、ドレン排出手段３停止直後の水位変化量ΔＨｂ、ドレン排出手段３停止時の水位が各種異常運転状態において異なるため、判定部１０２は、これらの値を、正常運転状態の値と比較することにより、各種異常運転状態を検出・判別することができ、サービス点検作業の負荷の低減および異常原因を特定することが可能となる。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２における、ドレンパン内の異常運転状態を検出する装置を付加した空気調和機の概略構成図である。室内機１の内部には、ドレンパン２と、ドレン排出手段３と、室内機熱交換器４と、送風機７と、送風機送風量検出手段７ａと、ドレンパン２の内部上方には水位センサ８ａと、室内熱交換器４に流入する吸込空気の温度（以下、吸込空気温度と称する）を検出する吸込空気温度センサ１０と、室内熱交換器４に流入する吸込空気の湿度（以下、吸込空気湿度と称する）を検出する吸込空気湿度センサ１１と、室内熱交換器４を通過した吹出空気の温度（以下、吹出空気温度と称する）を検出する吹出空気温度センサ１２と、室内熱交換器４を通過した吹出空気の湿度（以下、吹出空気湿度と称する）を検出する吹出空気湿度センサ１３が設置されている。ドレン排出手段３によって排水されたドレンは、ドレン配管９内を流れ室内機外部に送られる。ドレンパン２内にはドレン５が滞留し、ドレン５は室内熱交換器４から凝縮滴下する凝縮水６の分だけ増加し、ドレン排出手段３による排水分だけ減少する。また、吸込空気温度センサ１０によって検出された吸込空気温度と、吸込空気湿度センサ１１によって検出された吸込空気湿度と、吹出空気温度センサ１２によって検出された吹出空気温度と、吹出空気湿度センサ１３によって検出された吹出空気湿度と、ドレン排出手段３の稼動状態と、水位センサ８ａによって検出された水位データを処理する測定部１０１が、ドレンパン２の外部に設けられ、測定部１０１のデータより空気調和機のドレンパン内の水位が正常運転状態か異常運転状態かを判定する判定部１０２がドレンパン２の外部に設けられている。なお、測定部１０１と判定部１０２を離れた位置に設置し、有線、または無線で接続しても良い。また、データ測定部１０１と判定部１０２とを前記空気調和機に隣接した位置に設置しても良い。

また、前記送風機風量検出手段７ａは、例えば、送風機７のファン回転数を検出する方法でもよく、風速を検出する風速センサでもよく、室内熱交換器４の空気の流路の前後の差圧を測定し、差圧から風量を推測する方法でもよい。また、前記送付機７の風量が一定である場合または、室内機の運転情報から設定風量が得られる場合には、送風機風量検出手段７ａは必要ないため、コスト低減となる。

正常運転状態と各種異常運転状態での水位変化は、図１に示した構成図での水位変化と同じであるが、室内熱交換器４通過後の空気の状態の変化を測定できるため、より検知精度の高い異常原因の判別が可能となる。以下に、その方法について述べる。

図９は、図５と同様に、室内機１の冷房運転もしくは除湿運転時のドレンパン２内の正常運転状態の水位変化（Ｄ５）を示したものであるが、図９は室内機１の吸込空気の湿度が図５の時の吸込空気の湿度に対して低いため、除湿量が小さい。そのため、図５でのドレンパン底面の位置Ｈ０からドレンポンプ吸込口の水位Ｈ１にいたる過程での水位変化（Ｄ１）より算出される水位上昇速度に対して、図９でのドレンパン底面の位置Ｈ０からドレンポンプ吸込口の水位Ｈ１にいたる過程での水位変化（Ｄ５）より算出される水位上昇速度が小さくなっていることがわかる。

ここで、ドレンパン２内の水位変化と室内機１の除湿量の関係について説明する。室内機１の室内熱交換器４前後での空気の状態変化から求まる除湿量Ｗａ［ｍ³／ｍｉｎ］は、送風機７の風量Ｇａ［ｍ³／ｍｉｎ］と、吸込空気温度センサ１０によって検出される吸込空気温度Ｔａｉ［℃］と、吸込空気湿度センサ１１によって検出される吸込空気湿度ＲＨａｉ［％］によって演算される吸込空気の絶対湿度ｘａｉ［ｋｇ／ｋｇ'］と、吸込空気の密度ρａｉ［ｋｇ／ｍ³］と、吹出空気センサ１２によって検出される吹出温度Ｔａｏ［℃］と、吹出空気湿度センサ１３によって検出される吹出空気湿度ＲＨａｏ［％］より演算される吹出空気の絶対湿度ｘａｏ［ｋｇ／ｋｇ'］と、吹出空気の密度ρａｏ［ｋｇ／ｍ³］と、ドレン５の密度ρｗ［ｋｇ／ｍ³］によって次式より求めることができる。なお、ドレン５の密度はρｗ［ｋｇ／ｍ³］は水であるため一定値の１０００ｋｇ／ｍ³と仮定してよい。

また、水位Ｈ［ｍｍ］の水位上昇速度Ｖｄ［ｍ／ｍｉｎ］は、ドレン５の所定時間Δｔ［ｍｉｎ］時間での水位変化量ΔＨから、次式にて求めることができる。

ここで、ドレンパン２の底面積をＳｄ［ｍ²］とすると、ドレンパン２の水位上昇速度Ｖｄ［ｍ／ｍｉｎ］より、ドレンパン２の水位変化から求まる除湿量Ｗｄ［ｍ³／ｍｉｎ］は次式にてあらわすことができる。

ドレンパン２の水位Ｈがドレン排出手段３の吸込口の水位Ｈ１に至るまでは、ドレン排出手段３による排水が行われないため、式（１）より求まる除湿量Ｗａ［ｍ³／ｍｉｎ］と式（３）より求まる除湿量Ｗｄ［ｍ³／ｍｉｎ］の値が等しくなる。ドレンパン２の底面積Ｓｄ［ｍ²］は一定であるため、水位上昇速度Ｖｄと除湿量Ｗａの関係は比例関係となるため、除湿量Ｗａ［ｍ³／ｍｉｎ］が小さい場合には、水位上昇速度Ｖｄ［ｍ／ｍｉｎ］も小さくなることがわかる。

また、この時、除湿量Ｗａ［ｍ³／ｍｉｎ］と除湿量Ｗｄ［ｍ³／ｍｉｎ］が等しい関係が成り立つため、式（１）、式（３）よりドレンパンの底面積Ｓｄ［ｍ²］を推測することができる。この推測された底面積Ｓｄ［ｍ²］の値を測定部９に記憶・保持しておけば、水位上昇速度Ｖｄ［ｍ／ｍｉｎ］より除湿量Ｗｄ［ｍ³／ｍｉｎ］が演算可能となる。

これにより、室内機１の機種や空調負荷によらず、ドレンパン２の底面積Ｓｄ［ｍ²］を推測できるため、汎用性が高く、同一機種での個体ばらつきを吸収できるため、精度の高い検知が可能となる。

もちろん、ドレンパン２の底面積Ｓｄ［ｍ²］があらかじめわかっている場合には、室内機１の機種に応じて、測定部９にあらかじめ記憶・保持しておき、除湿量Ｗｄ［ｍ³／ｍｉｎ］を水位上昇速度Ｖｄ［ｍ／ｍｉｎ］より直接求めてもよい。このときも同様の効果を得ることができる。

なお、式（１）において送風機７の風量Ｇａ［ｍ³／ｍｉｎ］の値が不明である場合には、風量と比例関係にある、風速あるいは、室内熱交換器４の前後差圧でもよく、風量との関係を示す比例定数を固定値とすれば、ドレンパン２の底面積Ｓｄ［ｍ²］を正規化できるため、水位上昇速度Ｖａ［ｍ／ｍｉｎ］、水位上昇速度Ｖｄ［ｍ／ｍｉｎ］を演算することが出来る。

ドレンパンの底面積Ｓｄ［ｍ²］が推測できれば、その値を正常運転状態の値として記憶・保持し、室内熱交換器４前後の空気の状態変化より求まる除湿量Ｗａ［ｍ³／ｍｉｎ］より、次の式（４）にてドレンパン２内の水位上昇速度Ｖａ［ｍ／ｍｉｎ］を推測することが可能である。

正常運転状態であれば、式（４）の空気の状態変化から求まる水位上昇速度Ｖａ［ｍ／ｍｉｎ］と、式（２）のドレンパン２内の水位変化から求まる水位上昇速度Ｖｄ［ｍ／ｍｉｎ］の値は常に等しくなるが、ドレン配管９の施工不良により、ドレン配管９を共有する他の室内機からドレンがドレンパン２に浸入する場合や、ドレン配管９に詰りが発生している場合などの異常運転状態では、両者の値が異なるため、両者の大小を比較することで、各種異常運転状態を判定することが可能となる。実施の形態１での特徴量に加え、水位変化速度が求まることで異常運転状態の特定をすることが可能となるため、以下に、その方法について説明する。

図１０に、ドレン配管９の施工不良により、ドレン配管９を共有する他の室内機からドレンがドレンパン２内に浸入する場合の水位変化（Ｄ６）を示す。ドレン配管９の施工不良により、ドレン配管９を共有する他の室内機からドレンがドレンパン２内に浸入する場合、凝縮水６の発生時（ｔ１）以降で水位がドレン排出手段３の吸込口の位置Ｈ１に至るまで（ｔ２）は、室内機１の除湿量Ｗａから推測される水位上昇速度Ｖａよりも、水位センサ８ａまたは水位センサ８ｂの水位データより演算される水位上昇速度Ｖｄが大きくなるため、ドレン配管９の施工不良による、ドレン配管９を共有する他の室内機からドレン浸入の異常運転状態を、水位がドレン排出手段３の吸込口の位置Ｈ１に至る前に検出・判別することができる。

また、図１０に、ドレン配管９の配管詰まり発生時の水位変化（Ｄ７）を示す。ドレン配管９の配管詰まり発生時には、水位がドレン排出手段３の吸込口の位置Ｈ１に到達（ｔ３）以降、室内機１の除湿量Ｗａに対して、ドレン排水１４が小さいため、ドレンパンの水位Ｈが徐々に増加する。このとき、水位データより演算される水位上昇速度Ｖｄは、除湿量Ｗａから推測される水位上昇速度Ｖａよりも小さくなるため、水位上昇速度Ｖｄを水位上昇速度Ｖａと比較することでドレン配管９の配管詰まりとして異常運転状態を検出・判別することができる。

また、水位がドレン排出手段３の吸込口の位置Ｈ１以上となり、水位データより演算される水位上昇速度Ｖｄと、除湿量Ｗａから推測される水位上昇速度Ｖａがほぼ等しければ、ドレン排水手段３が故障として異常運転状態を検出・判別することができる。

以上のように、時系列測定可能な水位センサによって取得された、ドレン５の過渡的な水位データから抽出される、ドレン排出手段３の吸込口到達後の水位定常値Ｈ１、室内機１の除湿量Ｗａより求まる水位上昇速度Ｖａ、ドレンパン２内の水位変化から求まる水位上昇速度Ｖｄが各種異常運転状態において異なるため、これらを正常運転状態の値と比較することにより、各種異常運転状態を検出・判別することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態２における、ドレンパン内の異常運転状態を検出するアルゴリズムの概略フローチャートを図１２に示す。装置の構成としては、図３であり、測定部１０１によって処理されたデータを用いて判定部１０２にて、ドレンパン内の水位変化から各種異常運転状態を特定・判別するものである。

まず、水位センサ８ａもしくは８ｂによって測定される水位データＨ、ドレン排出手段稼動状態検出手段３ａによって検出されるドレン排出手段３の稼動状態、吸込空気温度センサ１０によって測定される吸込空気温度Ｔａｉ、吸込空気湿度センサ１１によって測定される吸込空気湿度ＲＨａｉ、吹出空気温度センサ１２によって測定される吹出空気温度Ｔａｏ、吹出空気湿度センサ１３によって測定される吹出空気湿度ＲＨａｏ、送風機風量検出手段７ａによって検出される送風機風量Ｇａデータを取り込む（Ｓ２）。次に、ドレン排出手段３が稼動しているかどうかを判定し（Ｓ３）、稼動しているならば、冷房やドライといった除湿を伴う運転を行っているので、除湿量Ｗａを算出する（Ｓ４）。

次に、定常水位値となるドレン排出手段吸込口水位Ｈ１を既に学習・記憶済みであるか否かを判定する（Ｓ５）。未だ学習していなければ、ドレン排出手段吸込口水位Ｈ１を学習・記憶し（Ｓ６）分岐（Ｓ１３）に入る、既に学習・記憶していれば、現在の水位がドレン排出手段吸込口水位Ｈ１よりも低い正常水位であるか否かを判定する（Ｓ７）。ドレン排出手段吸込口水位Ｈ１以下であれば分岐（Ｓ１３）に入り、正常なドレン排出手段吸込口水位Ｈ１より大きければ、ドレン排出手段３の排出能力が正常状態よりも低下していることを意味するので、ドレン排出手段故障もしくはドレン配管詰りであると判定する。

この時、除湿量から推測される水位上昇速度Ｖａと水位データから算出される水位上昇速度Ｖｄとの比較から両者を区別できるので、Ｖａを推測するのに必要なドレンパン底面積Ｓｄを既に学習・記憶済みであるか否かを判定する（Ｓ８）。未だドレンパン底面積Ｓｄを学習していなければ両者の区別がつかないので、ドレン排出手段故障もしくはドレン配管詰りと判定して警報手段（図示せず）に警報を発報させ（Ｓ１２）、分岐（Ｓ１３）に入る。既にドレンパン底面積Ｓｄを学習していれば、除湿量から推測される水位上昇速度Ｖａと水位データから算出される水位上昇速度Ｖｄとを比較し、両者が同程度の値であれば（Ｓ９）、ドレン排出手段３がほとんど機能していないことを意味するので、ドレン排出手段故障と判定して警報手段に警報を発報させ（Ｓ１０）、分岐（Ｓ１３）に入る。そうでなければドレン配管９の詰りによってドレン排出手段３の排出能力が制限されていることを意味するので、ドレン配管詰りと判定して警報手段（図示せず）に警報を発報させ（Ｓ１１）、分岐（Ｓ１３）に入る。

次に、分岐（Ｓ１３）でドレンパン底面積Ｓｄを既に学習しているか否かを判定し（Ｓ１３）、未だ学習していなければドレンパン底面積Ｓｄを除湿量Ｗａと、ドレンパンの水位上昇速度Ｖｄの値より学習・記憶し（Ｓ１４）、分岐（Ｓ２３）に入る。既にドレンパン断面積Ｓｄを学習・記憶していれば、除湿量Ｗａから推測される水位上昇速度Ｖａと水位データから算出される水位上昇速度Ｖｄとを比較し、水位データから算出される水位上昇速度Ｖｄの方が除湿量から推測される水位上昇速度Ｖａよりも一定量以上大きければ（Ｓ１５）、室内機１によって生成される凝縮水６より多くの水がドレンパン内で増加していることを意味するので、ドレン配管を共有する他の室内機からのドレン浸入と判定し警報手段（図示せず）に警報を発報させ（Ｓ１６）、分岐（Ｓ２３）に入る。

分岐（Ｓ３）で、ドレン排出手段が稼動していないと判定された場合、ドレン排出手段停止直後の水位変化量ΔＨｂの正常値を既に学習・記憶しているか否かを判定する（Ｓ１７）。未だ学習・記憶していなければ、ドレン排出手段停止直後の水位変化量ΔＨｂの正常値を学習・記憶し（Ｓ１８）、分岐（Ｓ２１）に入る。既に学習・記憶していれば、現在のドレン排出手段停止直後の水位変化量ΔＨｂを正常時の値と比較し（Ｓ１９）、正常値とほぼ同程度もしくはそれ以下であれば正常と判定し、分岐（Ｓ２１）に入り、そうでなければドレン配管詰り、もしくはドレンパン内ゴミ堆積と判定して警報手段（図示せず）に警報を発報させ（Ｓ２０）、分岐（Ｓ２１）に入る。

分岐Ｓ２１において、ドレン排出手段が稼動していない状態、つまり冷房やドライ運転により除湿が行われず凝縮水６がほとんどない状態で、水位の上昇が測定されるか否かを判定し、水位の上昇が測定された場合は、ドレン配管を共有する他の室内機からのドレン浸入と判定し警報手段（図示せず）に警報を発報させ（Ｓ２２）、分岐（Ｓ２３）に入る。

分岐（Ｓ２３）において、ドレンパンの水漏れに至る位置よりも所定量の低い位置に危険水位を設定し、その危険水位と現在の水位を比較し、危険水位に達していたら警報手段（図示せず）に警報を発報させる（Ｓ２４）ことで、各種異常運転状態の検知漏れに対応することができる。

以上のように、時系列測定可能な水位センサによって取得された、ドレン５の過渡的な水位データから抽出される、ドレン排出手段３の吸込口到達後の水位定常値Ｈ１、除湿量Ｗａから求まる水位上昇速度Ｖａ、水位センサから求まる水位上昇速度Ｖｄ、ドレン排出手段３停止直後の水位変化量ΔＨｂ、ドレン排出手段３停止時の水位が各種異常運転状態において異なるため、これらの値を、正常運転状態の値と比較することにより、各種異常運転状態を検出・判別することができ、判別結果を警報手段（図示せず）に警報として発報させることでサービス点検作業の負荷の低減および異常原因を特定・判別することが可能となる。

また、室内機１の室内熱交換器４での空気湿度変化（エンタルピー効率ε）は、機種によりほぼ決まった値であるため、室内機の機種毎のエンタルピー効率εの値をあらかじめ登録しておけば、前記吸込空気湿度は、吸込空気温度Ｔａｉと、吹出空気温度Ｔａｏと、吹出空気湿度ＲＨａｏと、室内熱交換器４の温度（蒸発温度）から、吸込空気湿度ＲＨａｉを予測可能である。以下にその吸込空気湿度RHaiの予測方法について説明する。

室内熱交換器４でのエンタルピー効率をεとすると、空気の吸込空気エンタルピーをIai［kJ/kg］は、吹出空気エンタルピーをIao［kJ/kg］、室内熱交換器４の温度Te［℃］の飽和空気のエンタルピーをIe［kJ/kg］として、次式で表される。

ここで、Iaoは、吹出空気温度Tao［℃］と、吹出空気湿度RHao［％］より演算可能であり、Ieは、室内熱交換器４の温度Te［℃］で相対湿度を１００％として演算可能であり、εは一定値として仮定すれば、吸込空気のエンタルピーIaiを求めることができる。吸込空気のエンタルピーIaiが求まれば、吸込空気温度Taiより、吸込空気湿度RHaiを推測することができる。ここで、室内熱交換器４の温度は、室内機もしくは室外機の運転情報より得てもよいし、吹出空気温度Taoに対して所定量低い温度と仮定し求めてもよい。したがって、吸込空気湿度センサ１２が不要となるため、コスト削減が図られる。

さらに、前記吹出空気湿度は、冷房運転時もしくは除湿運転時に、室内熱交換器４を通過する吹出空気の相対湿度は通常１００％近く、飽和空気状態に近い状態であるため、吹出空気湿度を１００％と仮定してもよい。したがって、図４に示すように、吹出空気湿度センサ１３も不要となるため、コスト削減が図られる。

電算室やサーバールーム等に設置されている室内機においては、高顕熱比（除湿量が少ない）の室内機が使用され、空調負荷によっては、吹出空気の相対湿度が１００％よりも低い状態で吹出されるため、図３のように吹出空気湿度センサ１３を設けることでより高精度な検知が可能となる。

また、通常、前記ドレン排出手段３の稼動状態は、冷房運転もしくは除湿運転であれば稼動しており、それ以外の運転状態であれば停止しているため、吸込空気温度よりも吹出空気温度が所定の値以上低ければ、冷房運転もしくは除湿運転で、ドレン排出手段３が稼動していると判定でき、それ以外であれば、停止、送風、もしくは暖房運転であり、ドレン排出手段３が停止している判定できる。したがって、既設の室内機に組み込む際に、ドレン排出手段３の稼動状態の情報が得られない場合には、吸込空気温度と吹出空気温度の温度差よりドレン稼動状態を推定してもよい。

この発明の実施の形態１における、ドレンパン内の異常運転状態を検出する装置を付加した空気調和機の構成図（水位センサ８ａがドレンパン２の内部上方のドレン排出手段３近傍に設置されている場合）である。 この発明の実施の形態１における、ドレンパン内の異常運転状態を検出する装置を付加した空気調和機の概略構成図（水位センサ８ｂがドレンパン２の外壁側面に設置されている場合）である。 この発明の実施の形態２における、ドレンパン内の異常運転状態を検出する装置を付加した空気調和機の概略構成図である。 この発明の実施の形態３における、ドレンパン内の異常運転状態を検出する装置を付加した空気調和機の概略構成図である。 この発明の実施の形態１における、正常運転時のドレンの水位変化（除湿量が多い場合）を示す図である。 この発明の実施の形態１における、ドレン排出手段故障時の水位変化を示す図である。 この発明の実施の形態１における、ドレンパン内にゴミが堆積し堰が形成されている場合の水位変化を示す図である。 この発明の実施の形態１における、ドレン排出手段が停止時に、ドレン配管９の施工不良により、ドレン配管９を共有する他の室内機からドレンが浸入している場合の水位変化を示す図である。 この発明の実施の形態２における、正常運転時のドレンの水位変化（除湿量が少ない場合）を示す図である。 この発明の実施の形態２における、ドレン排出手段故障時、ドレン配管の施工不良により、ドレン配管９を共有する他の室内機からドレンがドレンパンに浸入する場合の水位変化、およびドレン配管９の配管詰まりが発生した場合の水位変化を示す図である。 この発明の実施の形態１における、各種異常運転状態を検出するアルゴリズムの概略フローチャートである。 この発明の実施の形態２における、各種異常運転状態を検出するアルゴリズムの概略フローチャートである。

符号の説明

１ 室内機、２ ドレンパン、３ ドレン排出手段、３ａ ドレン排出手段制御手段、４ 室内熱交換器、５ ドレン（ドレンパン内滞留）、６ 凝縮水、７ 送風機、７ａ 送風機風量検出手段、８ａ 水位センサ（ドレンパン上方設置）、８ｂ 水位センサ（ドレンパン外壁設置）、９ ドレン配管、１０ 吸込空気温度センサ、１１ 吸込空気湿度センサ、１２ 吹出空気温度センサ、１３ 吹出空気湿度センサ、１４ ドレン排水、１０１ 測定部、１０２ 判定部。

Claims (15)

1. 少なくとも１台の室内機と、少なくとも１台の室外機からなり、
   前記室内機は、
   熱交換器と、
   この熱交換器に空気を送り熱交換させるための送風手段と、
   前記熱交換器から生成されるドレンを受けるためのドレンパンと、
   前記ドレンパンに滞留したドレンを室内機外部へ排出するためのドレン排出手段と、
   前記ドレン排出手段によって排出されたドレンを室外に運ぶドレン配管と、
   前記ドレンの水位の連続的な変化を検出する水位検出手段と、
   この水位検出手段の検出結果と、前記ドレン排出手段の稼動状態とを取り込む測定部と、
   この測定部から出力された前記ドレン水位および前記ドレン排出手段の稼動状態と、学習・記憶済みの正常運転状態でのドレン水位および前記ドレン排出手段の稼動状態とに基づいて少なくとも１種類の異常運転状態を判定する判定部と、
   を備えたことを特徴とする空気調和機。
2. 前記送風手段の送風量を検出する送風機送風量検出手段と、
   前記熱交換器に流入する吸込空気の温度を検出する吸込空気温度センサと、
   前記熱交換器に流入する吸込空気の湿度を検出する吸込空気湿度センサと、
   前記熱交換器を通過した吹出空気の吹出空気温度を検出する吹出空気温度センサと、
   前記熱交換器を通過した吹出空気の湿度を検出する吹出空気湿度センサを備え、
   前記測定部の代わりに、前記送風機送風量検出手段によって検出された前記送風手段の送風量と、前記吸込空気温度センサによって検出された熱交換器への吸込空気の温度と、前記吸込空気湿度センサによって検出された熱交換器への吸込空気の湿度と、前記吹出空気温度センサによって検出された熱交換器からの吹出空気の温度と、前記吹出空気湿度センサによって検出された熱交換器からの吹出空気の湿度と、ドレン排出手段の稼動状態と、前記水位センサによって検出された水位データを取り込む測定部を備え、
   前記判定部の代わりに、前記測定部から出力された前記熱交換器への吸込空気の温度と、前記熱交換器への吸込空気の湿度と、前記熱交換器からの吹出空気の温度と、前記熱交換器からの吹出空気の湿度と、前記ドレン水位および前記ドレン排出手段の稼動状態と、学習・記憶済みの正常運転状態での前記熱交換器への吸込空気の温度と、前記熱交換器への吸込空気の湿度と、前記熱交換器からの吹出空気の温度と、前記熱交換器からの吹出空気の湿度と、前記ドレン水位および前記ドレン排出手段の稼動状態と、前記ドレン水位および前記ドレン排出手段の稼動状態とに基づいて少なくとも１種類の異常運転状態を判定する判定部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記判定部は、前記水位データから抽出される、水位定常値、水位変化速度、水位変化量、前記ドレン排出手段の稼動状態、の各特徴量のうち、少なくとも水位定常値と、水位変化量と、前記ドレン排出手段の稼動状態とを含む特徴量を組み合わせて、前記異常運転状態の判定に用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和機。
4. 前記判定部は、前記水位データから抽出される、水位定常値、水位変化速度、水位変化量、の各特徴量のうち、少なくとも水位定常値と、水位変化量を含む正常運転状態の特徴量を学習・記憶し、この正常運転状態の各特徴量を前記異常運転状態の判定に用いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の空気調和機。
5. 前記判定部は、ドレン排出手段故障、ドレン配管詰り、ドレンパン内ゴミ堆積、ドレン配管を共有する他の室内機からのドレン浸入発生時の各異常運転状態毎に特徴パターンを予め登録し、このパターンの少なくとも１つの組み合わせを前記異常運転状態の特定に用いることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の空気調和機。
6. 警告手段を備え、
   前記判定部は、前記判定された異常運転状態のうち、水漏れの危険性の危険度合いによって前記警告手段への警告方法を変更することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の空気調和機。
7. 前記水位検出手段は、前記ドレンパンの外壁側面に設置し、前記ドレンパンの壁を介して前記ドレンパン内の水位変化を検出することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の空気調和機。
8. 前記水位検出手段は、検出範囲における静電容量の空間分布を測定し、対象物であるドレンの占有範囲から、前記ドレンパン内の水位を検出する静電容量方式であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の空気調和機。
9. 前記水位検出手段は、前記ドレンパンの上方に設けられて超音波を発振し、対象物であるドレンパン水面からの反射波の到達時間から、前記ドレンパン内の水位変化を検出することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の空気調和機。
10. 前記データ測定部と、前記判定部とを離れた位置に設置し、有線、または無線で接続したことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の空気調和機。
11. 前記データ測定部と、前記判定部とを前記空気調和機に隣接した位置に設置していることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の空気調和機。
12. 吸込空気の温度を検出する吸込空気温度検出手段と、
    前記熱交換器からの吹出空気の温度を検出する吹出空気温度検出手段と、を備え、
    前記判定部は、前記吸込空気温度検出手段によって検出される吸込空気の温度と、前記吹出空気温度検出手段によって検出される吹出空気の温度とを前記異常運転状態の判定に用いることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
13. 前記判定部は、前記測定部から出力された前記ドレン排出手段の稼動状態を取得する代わりに、
    前記吸込空気温度検出手段によって検出される前記熱交換器の吸込空気温度と、前記吹出空気温度検出手段によって検出される吹出空気温度とに基づいて前記ドレン排出手段の稼働状態を推定することを特徴とする請求項１２記載の空気調和機。
14. 前記判定部は、前記送風機の風量Ｇａ［ｍ³／ｍｉｎ］と、吸込空気温度センサによって検出される前記熱交換機への吸込空気温度Ｔａｉ［℃］と、前記熱交換機への吸込空気湿度センサによって検出される吸込空気の湿度ＲＨａｉ［％］によって演算される吸込空気の絶対湿度ｘａｉ［ｋｇ／ｋｇ'］と、吸込空気の密度ρａｉ［ｋｇ／ｍ³］と、前記吹出空気センサによって検出される吹出温度Ｔａｏ［℃］と、吹出空気湿度センサによって検出される吹出空気湿度ＲＨａｏ［％］より演算される吹出空気の絶対湿度ｘａｏ［ｋｇ／ｋｇ'］と、吹出空気の密度ρａｏ［ｋｇ／ｍ³］と、前記ドレンの密度ρｗ［ｋｇ／ｍ³］と、次式より、前記熱交換器前後での空気の状態変化から求まる除湿量Ｗａ［ｍ³／ｍｉｎ］を求め、
    

    

    底面積Ｓｄ［ｍ²］と水位上昇速度Ｖｄ［ｍ／ｍｉｎ］より除湿量Ｗｄ［ｍ³／ｍｉｎ］を算出する関係式
    Ｗｄ＝Ｖｄ×Ｓｄ
    および、前記ドレンパンの水位がドレン排出手段の吸込口の水位に至るまでの間、前記除湿量Ｗａ［ｍ³／ｍｉｎ］と前記除湿量Ｗｄ［ｍ³／ｍｉｎ］との間で成り立つ関係式
    Ｗａ＝Ｗｄ
    より前記ドレンパンの底面積を推測し、この推測された底面積の値を前記測定部に記憶しておき、水位上昇速度と前記記憶した底面積とより除湿量を算出することを特徴とする請求項２記載の空気調和機。
15. 前記判定部は、前記ドレンパンの底面積があらかじめわかっている場合には、前記室内機の機種に応じて、前記測定部にあらかじめ記憶・保持しておき、除湿量を水位上昇速度より直接求めることを特徴とする請求項２記載の空気調和機。

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