JP2011069571A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】空気調和機の運転時、コントローラを用いて、使用者が自己の価値観で快適性あるいは省エネルギー優先運転の選択を可能にし、省エネルギー優先運転を選択した場合、この選択に基づき省エネルギー運転させる指標の最大運転制限値の設定を可能にし、かつ使用者が表示装置に表示された指標と最大制限値を認識することで、エネルギー使用量を管理し、省エネルギーの促進を図ることができる空気調和機を提供する。
【解決手段】本空気調和機は、能力可変式の圧縮機と、この圧縮機の運転を制御する制御手段と、この制御手段に運転指令信号を送信するコントローラとを有し、室内機本体およびコントローラの少なくとも一方に、エネルギー消費量に関連する指標を表示する表示部を設けかつ、コントローラは運転指令ボタンを備え、この運転指令ボタンにより、指標値における最大運転制限値を設定するための運転指令信号を発信させ、制御手段により最大運転制限値以下で運転させることを可能にした。
【選択図】 図３

Description

本発明は空気調和機に係り、特に、使用者がコントローラを用いて、エネルギー使用量を容易に管理できる空気調和機に関する。

従来、空気調和機では、リモコンによって冷房、暖房、ドライ、自動運転などの運転モードの設定や風量などの設定、温度設定などが行われている。

自動運転モードは、予め決められた温度などに従って冷房、暖房、ドライ、送風などの運転モードの選択を自動的に行う。

そして、快適性を重視するときには、リモコンの設定を希望に合わせて空気調和機の運転状態を制御している。

しかし、快適性はユーザが直接満足できる形で実現できるが、電気代（消費電力量）は空気調和機の使用時、直接目に見えたり、体感できないため、実際に使用している空気調和機が省エネルギー運転されているのか分からず、使用者を満足させることにはなっていなかった。

そこで、使用者が容易に電気代または消費電力量を確認してその省エネルギー運転状態を実感することができて、使用者が決めた省エネルギーの目標を使用者が意識しなくても達成することができ、快適性だけでなく、電気代あるいは消費電力量の面も含めて効率的な使用方法を選択することができ、使い勝手を向上させることができる空気調和機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２５７７１７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の空気調和機は、リモコンに自動運転停止信号の発信を設定する専用ボタンを設け、運転時、予め設定された電気代または消費電力量の何れかに達したときに、自動的に運転を停止するものであり、使用者が空調機のエネルギー使用量を表示機能によって認識し、コントローラによって表示と同指標によりエネルギー使用量を設定できることにより、使用者がエネルギー使用量を使用者の価値観で簡単に管理できないという問題がある。

また、近年、家屋の断熱性の向上により、圧縮機を定格で運転する場合が少なくなっているが、特許文献１に記載の空気調和機は圧縮機を強制的に定格以下の能力で運転させるようになっておらず、省エネルギー効果が期待できない。

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、空気調和機の運転時、コントローラを用いて、使用者が自己の価値観で快適性あるいは省エネルギー優先運転の選択を可能にし、省エネルギー優先運転を選択した場合、この選択に基づき省エネルギー運転させる指標の最大運転制限値の設定を可能にし、かつ使用者が表示装置に表示された指標と最大制限値を認識することで、エネルギー使用量を管理し、省エネルギーの促進を図ることができる空気調和機を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係る空気調和機は、インバータ制御による能力可変式の圧縮機と、この圧縮機の運転を制御する制御手段と、前記制御手段に運転指令信号を送信するコントローラとを有する空気調和機において、室内機本体および前記コントローラの少なくとも一方に、エネルギー消費量に関連する指標を表示する表示部を設けかつ、前記コントローラは運転指令ボタンを備え、この運転指令ボタンにより、前記指標値における最大運転制限値を設定するための運転指令信号を発信させ、前記制御手段により最大運転制限値以下で運転させることを可能にしたことを特徴とする。

本発明に係る空気調和機によれば、空気調和機の運転時、コントローラを用いて、使用者が自己の価値観で快適性あるいは省エネルギー優先運転の選択を可能にし、省エネルギー優先運転を選択した場合、この選択に基づき省エネルギー運転させる指標の最大運転制限値の設定を可能にし、かつ使用者が表示装置に表示された指標と最大制限値を認識することで、エネルギー使用量を管理し、省エネルギーの促進を図ることができる空気調和機を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る空気調和機に用いる室内機の斜視図。 本発明の一実施形態に係る空気調和機の室内機に用いる制御ブロック図。 本発明の一実施形態に係る空気調和機に用いるリモコンの平面図。 本発明の一実施形態に係る空気調和機のＣＯＰと能力の相関線図。

本発明の一実施形態に係る空気調和機について図面を参照して説明する。

本実施形態の空気調和機は、室内機と室外に設置される室外機より構成される。

室内機本体１は、外郭筐体を構成する前面パネル２と、この前面パネル２に覆われ内部に配置される構成部品を取り付ける後本体組立３とから構成され、上下方向に対し幅方向に横長状をなす。

室内機本体１の前面パネル２の前面に前面吸込口５が開口され、この前面吸込口５の前面に開閉駆動機構に支持されて開閉される可動パネル２が装着されている。

室内機本体１の上部には上面吸込口６が設けられる。この上面吸込口６には枠状の桟が嵌め込まれていて、複数の空間部に仕切られている。

すなわち、上面吸込口６は常時、全面的に開口された吸込部となっている。これに対して前面吸込口５は、突出した可動パネル２Ａと前面パネル２前面開口との間に生じる隙間が、実質的な吸込部となる。

また、室内機本体１内には、いずれも図示しない、エアフィルタ、空気清浄ユニット、室内熱交換器、および室内ファンなどが設けられ、可動パネル２Ａには運転表示部４が設けられ、この運転表示部４には、運転状態の情報、エネルギー消費量に関連する指標についての情報を切り換えて表示する。

図２に示すように、室内機本体１の室内機制御装置は、電気部品箱に収容されたメイン基板ＣＢ１、運転表示部４に配置された表示基板ＣＢ２、受光基板ＣＢ３により構成される。

メイン基板ＣＢ１には室内機全体および室外機全体を総括して制御する、例えば室内機のＭＣＵ（マイクロコントローラ・ユニット）１１をはじめ各種の回路が取り付けられ、ＭＣＵ１１は整流器などを備えた電源回路１２を介して電源に接続される。

ＭＣＵ１１はＣＰＵ、メモリなどを備え、ＣＰＵがＲＯＭ及びＲＡＭとデータのやりとりを行いながらＲＯＭに記憶されている制御プログラムを実行する。

また、ＭＣＵ１１はシリアル回路１３が接続され、室外機４０に搭載されたいずれも図示しない圧縮機、室外送風機の運転を制御する室外機制御回路との信号の伝達を行う。

インバータ回路を含む室外機制御回路は整流回路のＤＣ電圧をＰＷＭ制御して、ＤＣをＡＣに変換して圧縮機に内蔵された圧縮機モータを可変速駆動する。

さらに、ＭＣＵ１１は、室内ファンを駆動制御する室内ファンの駆動回路１４が接続され、また、冷凍サイクルにおける室内熱交換器の中間に介在され、除湿弁として機能する二方弁を駆動制御する二方弁の駆動回路１５が接続され、換気機構のファンモータを駆動制御する換気機構の駆動回路１６が接続される。

また、ＭＣＵ１１は、上下風向変更用ルーバー、左右風向変更用ルーバー、吸込口前面に配置され、前後方向に移動される開閉パネル移動機構などの機能部品を駆動制御する駆動モータの駆動回路１７が接続され、さらに、換気機構の通風路切換用のダンパー、室内機本体１に内蔵されたエアフィルタ清掃機構の駆動回路１８が接続される。

このエアフィルタ清掃機構は、例えば、上部と下部に分割したエアフィルタの中間部にフィルタの埃を掻き取る回転ブラシと、この回転ブラシを収納しブラシで除去した埃を収納するダストボックスを配置し、上下各フィルタをこのダストボックス部分に移動させることでフィルタの埃を除去する構成のものが配置される。

ダストボックス内に溜った埃は、一端側を換気機構とダクトで連結して、フィルタの接触部の開口をシール機構で閉塞し、ダクト状としてダンパーを切り換えることで、換気機構を介して吸引排気する構成となっている。

可動パネル２Ａに設けた運転表示部４を構成する表示基板ＣＢ２が設けられ、ＭＣＵ１１に駆動回路１９を介して接続される。

さらに、室内機本体１の前面に、コントローラ例えばワイヤレスリモコンと、信号のデータの受信送信を行う発信器と、受信器を装着したデータ受送信部とが取り付けられた受光基板ＣＢ３が設けられ、ＭＣＵ１１に駆動回路２０を介して接続される。

またＭＣＵ１１には、室内温度を検出するために、前面吸込口５の近傍に設けた室内温度センサー、湿度センサー、室内空気の汚れ度を検出する空清センサー、前面パネルの開閉状態検知用のマイクロスイッチ、エアフィルタの装着状態検知用のマイクロスイッチなどの電装部品が接続される。

図３に示すように、本空気調和機は、室内の使用者の手元に配置されるリモコン３０を備え、このリモコン３０の操作により、室内機本体１に運転操作信号が送られ、この内容に基づき運転が制御される。

リモコン３０は、上部にリモコン表示部３１が設けられ、このリモコン表示部３１には設定温度、指標値、運転モードが切り換えて表示される。

また、リモコン３０には、設定温度を設定する温度設定ボタン（スクロールボタン）Ｂ１が設けられ、さらに、運転指令ボタンである省エネボタン（スクロールボタン）Ｂ２が設けられている。

省エネボタンＢ２は、エネルギー消費量に関連する指標と指標値を表示し、表示された指標値から使用者が望む最大制限値（閾値）を選択して、決定するためのものである。

ここで、指標としては、エネルギー消費量に直接的あるいは間接的に関連する消費電力（Ｗ）、消費電流（Ａ）、電気代（円／月）、空気調和機の能力（冷房能力あるいは暖房能力）（Ｗ）、圧縮機の能力（Ｗ）、圧縮機の回転数（ｒｐｍ）、ＣＯ_２排出量（ｋｇ／年）などが挙げられるが、絶対的な指標である消費電力、空気調和機の能力を用いるのが好ましい。

例えば、省エネボタンＢ２を押すことで、指標として消費電力が表示され、指標値として、最大（１２００Ｗ）→１０００Ｗ→８００Ｗ→４００Ｗ→２００Ｗ→１００Ｗ→最小（５０Ｗ）が一度に表示される。最大および最小は指標値を併記して、あるいは併記せずに表示される。これにより、最大値と最小値は使用環境や保護制御によって他の制限がかかるため、指標を「最大や最小」等に替えることにより、ユーザの誤認を防ぐことができる。

さらに、省エネボタンＢ２を順次スクロールすることで、表示された指標値の中から最大制限値を選択する。

また、リモコン３０の下部には冷房運転ボタンＢ３、除湿運転ボタンＢ４、暖房運転ボタンＢ５、自動運転ボタンＢ６、停止ボタンＢ７が設けられる。

リモコン２０は内部に時計機能、タイマー機能、表示部制御機能、室内機との制御情報に関する制御機能などのリモコン制御手段として機能するリモコンＭＣＵを含む制御回路を備え、このリモコンＭＣＵには、省エネボタンＢ２、停止ボタンＢ７を含む多数の入力ボタンにより入力されるリモコン側送受信手段が接続され、さらにこのリモコン側送受信手段にはリモコン側送受信回路が接続される。

図４に示すように、本空気調和機の定格とＣＯＰ（機器効率）には、一定の相関関係がある。

定格では能力が最大になるが、ＣＯＰは定格の１／２以下の範囲において、高ＣＯＰを維持し、定格の略１／３で最大になる。

従って、図４に示す「エネルギー使用量制限範囲」内で空気調和機を運転すれば、空気調和機の能力は小さくなるが、ＣＯＰは向上する。

さらに、本空気調和機は、リモコン３０で少なくとも、冷房運転モード、暖房運転モード、自動運転モードが選択可能となっている。

冷房運転モードと暖房運転モードは、使用者が冷房あるいは暖房を要望し、かつ希望の温度を設定して運転するものであり、リモコン３０を用いて、希望する室内温度を設定し、運転スイッチを操作することで室内を冷房あるいは暖房する。この運転は、使用者の寒暑に対する感覚に応じて設定温度を上下調節して好みの温度に調節するもので、使用者の快適性を優先させる運転モードである。

これに対し、自動運転モードは、予め空気調和機自体が、室外の温度や季節などの情報から室内の快適性と省エネ性を考慮して、設定温度を自動的に決めるものである。

除霜運転モードは、室内空気を一度冷却して空気中の水分を結露させて除去し、所望の温度まで加熱する。

次に本空気調和機の動作について説明する。ここでは、冷房運転モードを例にとり説明する。

使用者は図３に示すリモコン３０の冷房運転ボタンＢ３を押して、空気調和機の冷房運転モードを選択し、リモコン３０に記憶する。

続いて、温度設定ボタンＢ１を操作して設定（希望）温度、例えば２７．０℃に設定し、リモコン３０に記憶する。

さらに、使用者は省エネボタンＢ２を押して、図３に示すように、リモコン表示部３１に指標として消費電力、指標値として、最大（１２００Ｗ）→１０００Ｗ→８００Ｗ→４００Ｗ→２００ｗ→１００Ｗ→最小（５０Ｗ）を表示し、最大制限値（閾値）として例えばＣＯＰが最高になる４００Ｗを選択する。

指標として絶対的な指標である消費電力を用いることで、使用者が消費エネルギー量を絶対的感覚で理解し設定することで、使用者の意図通りのエネルギー使用量を管理できる。

指標としては、既に冷房運転モードが選択されているので、冷房運転時のものが表示される。

停止ボタンＢ７を押すことで、冷房運転、設定温度２７．０℃、最大制限値４００Ｗの指令信号が室内機本体１に送信される。

また、リモコン表示部３１には、設定温度２７．０℃、最大制限値４００Ｗが表示され、さらに、冷房運転、設定温度２７．０℃、最大制限値４００ＷはＭＣＵ１１でメモリに記憶され、図１に示すように、最大制限値４００Ｗが運転表示部４にも表示される。

冷房運転開始から設定温度到達まで（プルダウン運転）は家屋などが温まっているため、ＭＣＵ１１は最大制限値４００Ｗより高めに修正あるいは一旦最大制限値を解除して所定温度まで冷却後に、最大制限値４００Ｗに基づき圧縮機を制御するのが好ましい。

室内空気が所定温度２７．０℃まで冷却されると、ＭＣＵ１１は空気調和機を定格運転から最大制限値４００Ｗ運転に切り換える。

なお、最大制限値の高めの修正あるいは一旦最大制限値を解除せず、プルダウン運転から最大制限値４００Ｗ運転を行ってもよい。

室内空気が所定温度２７．０℃まで冷却されると、最大制限値４００Ｗとして圧縮機が運転される。

家屋の断熱性が向上しているため、一旦室内空気が所定温度２７．０℃まで冷却されると、この温度を維持するためには冷房能力は小さくてもよい。このように冷房能力を小さくして高ＣＯＰで空気調和機を運転すると省エネルギー運転になる。

上記のような本空気調和機を用いた冷房運転時、コントローラを用いて、使用者が自己の価値観で快適性あるいは省エネルギー優先運転の選択を可能にし、省エネルギー優先運転を選択した場合、この選択に基づき省エネルギー運転させる指標の最大運転制限値の設定を可能にし、かつ使用者が表示装置に表示された指標と最大制限値を認識することで、エネルギー使用量を管理し、省エネルギーの促進を図ることができる。

なお、暖房運転モードおよび自動運転モードについても、冷房運転モードと同様であるので説明を省略する。

また、本実施形態では、最大制限値への切り換えをプルダウン運転後に行う例で説明したが、暖房運転時、室外機は冷房状態になり、室外機の熱交換が凍結するのを防止するため、一時的に冷房運転（室外機が暖房状態）して凍結を回避する除霜運転時、あるいは圧縮機の停止回数を制限する圧縮機保護運転などで行うようにしてもよい。これにより、空気調和機の運転の信頼性上必要な運転を優先して行うことができる。

また、コントローラであるリモコンは、設定期間のエネルギー許容使用量を設定できる機能を設け、空気調和機のエネルギー使用実績に応じて、それ以降の単位時間当たりのエネルギー使用量の最大値を自動コントロールする。そして、設定期間（例えば１ケ月）のエネルギー使用量をエネルギー許容使用量に向けてコントロールできるようにしてもよい。

例えば、１ヶ月の電気代を３０００円に設定すると、１日当たりの平均電気代は１００円となる。１日目の実績が２００円であった場合、残りの電気代は２９日で２８００円となり、明日以降の１日当たり平均電気代は９７円となる。そこで、前日までの平均実績が２００円、明日以降が９７円であり、明日以降のエネルギー使用量の最大値を９７／２００＝前日の４９％に制限する。これを繰り返すことにより、１ヶ月後の電気代を３０００円に収束させる。

これにより、設定期間のエネルギー許容使用量を設定するだけで、空気調和機のエネルギー使用量を設定通りに容易に管理できる。

また、コントローラに、他機種の空気調和機の消費電力あるいは能力情報を記憶させておく。

例えば、機種情報別エネルギー使用量最大値制限設定内容は次の通りとする。

７１クラス：最大〜８０円／ｈ〜５円／ｈ〜最小（２００Ｖ２０Ａ機種）
４０クラス：最大〜６０円／ｈ〜２円／ｈ〜最小（２００Ｖ１５Ａ機種）
２２クラス：最大〜３０円／ｈ〜２円／ｈ〜最小（１００Ｖ１５Ａ機種）
これにより、共用のコントローラでも、個々の機種の空気調和機に適したエネルギー使用量の最大値を設定できる。

上記のように本実施形態の空気調和機によれば、空気調和機の運転時、コントローラを用いて、使用者が自己の価値観で快適性あるいは省エネルギー優先運転の選択を可能にし、省エネルギー優先運転を選択した場合、この選択に基づき省エネルギー運転させる指標の最大運転制限値の設定を可能にし、かつ使用者が表示装置に表示された指標と最大制限値を認識することで、エネルギー使用量を管理し、省エネルギーの促進を図ることができる空気調和機が実現される。

１…室内機本体、２…前面パネル、２Ａ…可動パネル、３…後本体組立、４…運転表示部、５…前面吸込口、６…上面吸込口、１１…ＭＣＵ、１２…電源回路、１３…シリアル回路、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０…駆動回路、ＣＢ１…メイン基板、ＣＢ２…表示基板、ＣＢ３…受光基板、３０…リモコン、３１…リモコン表示部、Ｂ１…温度設定ボタン、Ｂ２…省エネボタン、Ｂ３…冷房運転ボタン、Ｂ４…除湿運転ボタン、Ｂ５…暖房運転ボタン、Ｂ６…自動運転ボタン、Ｂ７…停止ボタン、４０…室外機。

Claims (6)

1. インバータ制御による能力可変式の圧縮機と、
   この圧縮機の運転を制御する制御手段と、
   前記制御手段に運転指令信号を送信するコントローラとを有する空気調和機において、
   室内機本体および前記コントローラの少なくとも一方に、エネルギー消費量に関連する指標値を表示する表示部を設けかつ、
   前記コントローラは運転指令ボタンを備え、
   この運転指令ボタンにより、前記指標値における最大運転制限値を設定するための運転指令信号を発信させ、前記制御手段により最大運転制限値以下で運転させることを可能にしたことを特徴とする空気調和機。
2. 前記指標値は、空気調和機の消費電力あるいは能力であることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 空気調和機のプルダウン運転、除霜運転、あるいは圧縮機保護運転時には、最大制限値をより高めに修正するか、一旦最大制限値を解除することを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。
4. 前記最大制限値は、空気調和機の定格の１／２以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の空気調和機。
5. 前記コントローラは、設定期間のエネルギー許容使用量を設定できる機能を備え、空気調和機のエネルギー使用実績に応じて、それ以降の単位時間当たりのエネルギー使用量の最大値を自動コントロールして、設定期間のエネルギー使用量をエネルギー許容使用量に向けてコントロールする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の空気調和機。
6. 前記コントローラは、他機種の空気調和機の消費電力あるいは能力情報が記憶されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の空気調和機。

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