JP2014137217A - 空気調和システム及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】誤設置を防止し、室内機と室外機の間の高低差が大きくても、最適な運転を行わせることが可能な空気調和システムを得ること。
【解決手段】室内機１０１と、室内機１０１と通信可能な構成を有する室外機１０２と、を備える空気調和システムにおいて、室外機１０２は、電動機を含む圧縮機３０１、演算器３０２及び高度センサ２０１Ｂを備え、室内機１０１は、高度センサ２０１Ａを備え、演算器３０２は、高度センサ２０１Ｂと高度センサ２０１Ａの高度情報から室内機１０１と室外機１０２の高低差を算出し、該高低差が制約範囲内であるか否かの判定を行い、制約範囲内でないと判定されると、警告を行い、制約範囲内であると判定されると、該高低差が規定範囲内であるか否かの判定を行い、少なくとも１つの高低差が規定範囲内でないと判定されると、通常運転を行い、すべての高低差が規定範囲内であると判定されると、低消費電力モードで運転する。
【選択図】図３

Description

本発明は、空気調和システム及びその運転方法に関する。

空気調和システムは、圧縮機によって圧縮された高圧冷媒を室内機と室外機の間で循環させて空調運転を行っているが、室内機と室外機の高低差によって高圧冷媒に求められる圧力は異なる。すなわち、室内機と室外機の高低差が大きい場合（例えば、室外機が屋上に設置されている場合）には、室内機と室外機の高低差が小さく、両者が近い距離に設置されている場合と比較して、高圧冷媒の圧力を高くしなければならず、圧縮機に含まれる電動機の回転数を上げ、または冷媒を補充することを要する。

従来の技術として、例えば、特許文献１には、予め複数の回転数指令値を記録しておき、当該複数の回転数指令値のそれぞれに対する補正値が使用環境に応じてリモコン（リモートコントローラ）に入力され、当該補正値は、「冷媒回路の経路が長いほど、若しくは冷媒回路の高低差が大きいほど、当該回転数指令値を増大させる値であることが望ましい」ことが開示されている。

特開２００９−１９８０１８号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、使用者が必要な情報を入力することにより、予め決められた補正値を圧縮機の回転数に反映させるため、使用環境の設定や設置する際の室内機と室外機の接続に誤りがあると、最適な空調運転を行うことができず、快適性を損ない、または必要以上の回転数で電動機を駆動してしまうことで消費電力を増大させてしまうという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、誤設置を防止し、室内機と室外機の間の高低差が大きい場合でも、快適性を損なわず、消費電力を抑え、最適な運転を行わせることが可能な空気調和システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、室内機と、該室内機と通信可能な構成を有する室外機と、を備える空気調和システムにおいて、前記室外機は、電動機を含む圧縮機、演算器及び高度センサを備え、前記室内機は、高度センサを備え、前記演算器は、前記室外機の前記高度センサと前記室内機の前記高度センサの高度情報から前記室内機と前記室外機の高低差を算出し、該高低差が前記室内機と前記室外機の制約範囲内であるか否かの判定を行い、前記高低差が前記制約範囲内でないと判定されると、警告を行い、前記高低差が前記制約範囲内であると判定されると、前記高低差が前記室内機と前記室外機の規定範囲内であるか否かの判定を行い、少なくとも１つの前記高低差が前記規定範囲内でないと判定されると、通常運転を行い、すべての前記高低差が前記規定範囲内であると判定されると、前記圧縮機の前記電動機の回転数を減じて低消費電力モードにて運転することを特徴とする空気調和システムである。

本発明によれば、誤設置を防止し、室内機と室外機の間の高低差が大きい場合でも、快適性を損なわず、消費電力を抑え、最適な運転を行わせることができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態にかかる空気調和システムの設置例を示す図である。 図２は、実施の形態にかかる空気調和システムの構成例を示す図である。 図３は、実施の形態にかかる空気調和システムの、より詳細な構成例を示す図である。 図４は、実施の形態にかかる空気調和システムの動作例を示すフローチャートである。

以下に、本発明にかかる空気調和システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本発明にかかる空気調和システムの実施の形態の設置例を示す図である。図１に示す４階建ての建造物１００の屋上には室外機１０２，１０２ａが設置され、４階には室内機１０１が設置され、３階には室内機１０１ａが設置され、１階には室内機１０１ｂが設置されている。また、室内機１０１は、室外機１０２に接続され、室内機１０１ａ及び室内機１０１ｂは、室外機１０２ａに接続されている。

４階に設置された室内機１０１と室外機１０２の高低差Ａを基準とすると、３階に設置された室内機１０１ａと室外機１０２ａの高低差Ｂは、高低差Ａよりも大きい。また、１階に設置された室内機１０１ｂと室外機１０２ａの高低差Ｄは、高低差Ｃのぶんだけ高低差Ｂよりも大きい。このように室内機と室外機の高低差が大きい場合には、高圧冷媒の圧力を高くしなければならず、高圧冷媒の圧力を高くするためには、圧縮機に含まれる電動機の回転数を上げ、または冷媒を補充する必要がある。そのため、３階に設置された室内機１０１ａに接続された室外機１０２ａの圧縮機の電動機では、４階に設置された室内機１０１に接続された室外機１０２の圧縮機の電動機よりも回転数を上げる必要がある。

なお、仮に、高低差が大きいにも関わらず、高圧冷媒の圧力を高くしない場合には、十分な冷媒が送られず、空調能力が低下し、快適性を損なうことになる。また、１階に設置された室内機１０１ｂでは、室内機と室外機の高低差が制限高低差Ｘ（制約範囲）を超えているため、室外機１０２ａの圧縮機の電動機を上げても正常に運転させることができない。本発明では、設置時にこのような異常を検知して設置者に警告を行う。このように警告を行うことで、設置者が異常を認識することができるため、他の室外機に取り替えるなどの適切な対策を施すことができる。

図２は、本発明にかかる空気調和システムの実施の形態の構成例を示す図である。図２に示す空気調和システムは、高度センサ２０１Ａが取付けられた室内機１０１と、高度センサ２０１Ｂが取付けられた室内機１０１に接続された室外機１０２と、室内機１０１に接続され、室内機１０１に運転指令を出すリモコン２０２と、を備える。

なお、本発明においては、室内機１０１と室外機１０２の高低差の測定は必ず行い、且つ高低差の測定は可能な限り高精度に行うため、高度センサ２０１Ａ，２０１Ｂは、取り外し不可または取り外し困難となるように固定されている。または、高度センサ２０１Ａ，２０１Ｂが、室内機１０１または室外機１０２に内蔵されていてもよい。

なお、高度センサ２０１Ａ，２０１Ｂとしては、例えば大気圧を測定する圧力センサが挙げられる。本発明においては、高低差の測定を高精度に行うため、高度センサ２０１Ａ，２０１Ｂの高度分解能は、例えば５０ｃｍ以下とする。また、圧力センサとしては、ピエゾ素子等を用いた圧電方式のセンサを用いてもよいし、ＭＥＭＳセンサ等を用いてもよい。

図３は、本発明にかかる空気調和システムの実施の形態の、より詳細な構成例を示す図である。図３に示す高度センサ２０１Ｂが取付けられた室外機１０２は、圧縮機３０１と、演算器３０２と、通信回路３０３と、を備える。

圧縮機３０１は、電動機を含み、演算器３０２からの指令信号によって該電動機の回転数を変えることが可能な構成を有する。

演算器３０２は、高度センサ２０１Ｂからの出力信号を受信可能な構成を有し、室外機１０２の各種アクチュエータ及び圧縮機３０１を駆動する電動機に指令信号を出力可能な構成を有する。

通信回路３０３は、少なくとも室内機１０１と通信可能な構成を有する。室外機１０２が様々なセンサを備える場合には、このようなセンサからの情報を受信し、室外機１０２の使用環境を室内機１０１に送信する構成が備えられていてもよい。

図３に示す高度センサ２０１Ａが取付けられた室内機１０１は、演算器３１１と、通信回路３１２，３１３と、を備える。演算器３１１は、高度センサ２０１Ａ及び室内機１０１の各種アクチュエータ（センサ）からの情報、並びに通信回路３１２，３１３を介して受信する信号等を集約して室外機１０２への指令信号を生成し、通信回路３１２，３１３に信号を送信可能な構成を有する。通信回路３１２は、少なくとも室外機１０２と通信可能な構成を有する。通信回路３１３は、少なくともリモコン２０２と通信可能な構成を有する。

演算器３１１は、高度センサ２０１Ａが検知した高度情報を受信し、通信回路３１２と通信回路３０３を介して、室外機１０２の演算器３０２に送信する。

演算器３０２は、室内機１０１から受信した高度センサ２０１Ａの高度情報と、高度センサ２０１Ｂが検知した高度情報を比較し、室内機１０１と室外機１０２の高低差を算出する。例えば、高度センサ２０１Ａ，２０１Ｂが圧力センサであり、高度情報が大気圧である場合には、演算器３０２は、大気圧差を算出し、該大気圧差から高低差を算出する。

なお、高度情報の検出と高低差の算出は、室内機１０１及び室外機１０２のそれぞれを設置した後の最初の電源投入時に行い、該高低差を室内機１０１または室外機１０２に搭載する記憶装置（図示しない）に記憶させればよい。

なお、高度センサ２０１Ａ，２０１Ｂが圧力センサであり、検出される高度情報が大気圧である場合には、天候の変化に伴う気圧の変動によって正確な高度の算出は困難である。しかしながら、本発明においては、室内機１０１に高度センサ２０１Ａが搭載され、室外機１０２に高度センサ２０１Ｂが搭載されており、これらの相対的な高度差である高低差を算出するため、天候の変化に伴う気圧の変動が生じても、正確に高度差を算出することができる。

なお、演算器３０２は、使用環境や運転状態に応じて、圧縮機が含む電動機の回転数を算出して決定する。ここで、演算器３０２は、室内機１０１と室外機１０２の高低差が大きい場合には、冷媒の流量の不足分を補うために電動機の回転数を増大させ、室内機１０１と室外機１０２の高低差が小さい場合には、冷媒の流量が過剰となることを抑制するために電動機の回転数を減少させるように回転数を決定する。

なお、高低差には上限（制約範囲）が設定されている。算出した高低差が制約範囲を超えているか否かの判定を行い、算出した高低差が制約範囲を超えている場合には、リモコン２０２にこの旨を警告として表示する。このように警告表示を行うと、基準を満たしていない空気調和システムの設置を抑止することができる。また、この高低差の制約範囲が冷媒量によって決定される場合には、冷媒量を補充すべきとの警告表示を行う構成としてもよい。いずれの場合であっても、高低差に制約範囲を設定することで、快適性を確保できない環境に空気調和システムが設置されることを抑止することができる。

なお、このような警告は、リモコンの表示部に警告表示を行う形態に限定されず、警告音を発することで警告を行ってもよい。リモコンの表示部に警告表示を行いつつ、警告音を発すると、設置時に設置者への警告を確実に行うことができる。

このようにリモコンが警告を行うことで、設置者は、制約範囲が大きい室外機への取り替えを行い、または冷媒の補充を行うなどの対策を施すことができる。また、高低差が制約範囲内である場合には、さらに規定範囲内であるか否かによって、運転モードの切り替えを行ってもよい。

図４は、本発明にかかる空気調和システムの実施の形態の動作例を示すフローチャートである。図４に示すフローチャートには、室内機と室外機の高低差の算出及び算出した高低差に基づいて行う室外機１０２、室内機１０１及びリモコン２０２の動作例が示されている。

まず、室外機１０２、室内機１０１及びリモコン２０２の電源が投入される（ステップＳ１１ａ〜Ｓ１１ｃ）。

次に、室内機１０１及び室外機１０２においてそれぞれの高度を検出し、室内機１０１の高度情報及び室外機１０２の高度情報を取得する（ステップＳ１２ａ，Ｓ１２ｂ）。

次に、室内機１０１が、ステップＳ１２ｂで検出した高度情報を室外機１０２に送信する（ステップＳ１３）。室外機１０２は、送信された室内機１０１の高度情報を受信する（ステップＳ１４）。

次に、室内機１０１の高度情報と室外機１０２の高度情報から両者の高低差を算出する（ステップＳ１５）。

次に、室内機１０１と室外機１０２の高低差が制約範囲内であるか否かの判定を行う（ステップＳ１６）。

ステップＳ１６の判定の結果、室内機１０１と室外機１０２の高低差が制約範囲内でない場合には、設置環境が異常であると判定して室内機１０１に警告を送信し、室内機１０１は該警告を受信してリモコン２０２に送信し（ステップＳ１７）、リモコン２０２によって警告を行う（ステップＳ１８）。このように警告が行われることで、設置者は、制約範囲がより広い室外機への取り替えを行い、または冷媒の補充を行うなどの対策を施すことができる。

ステップＳ１６の判定の結果、室内機１０１と室外機１０２の高低差が制約範囲内である場合には、算出した高低差が規定範囲内であるか否かの判定を行う（ステップＳ１９）。

ステップＳ１９の判定の結果、室内機１０１と室外機１０２の高低差が規定範囲内である場合には、低消費電力モードとする（ステップＳ２０）。なお、１つの室外機に対して複数の室内機が備えられている場合には、すべての高低差が規定範囲内である場合にのみ、低消費電力モードとする。

ステップＳ１９の判定の結果、室内機１０１と室外機１０２の高低差が規定範囲内でない場合には、通常運転モードとする（ステップＳ２１）。なお、１つの室外機に対して複数の室内機が備えられている場合には、少なくとも１つの高低差が規定範囲内でない場合には、通常運転モードとする。

以上説明した本実施の形態の空気調和システムの運転方法は、室外機、室内機及びリモコンの電源が投入され、前記室内機及び前記室外機が前記室内機及び前記室外機の高度を検出して高度情報を取得するステップと、前記室内機が取得した前記高度情報を前記室外機に送信し、前記室外機が前記室内機の前記高度情報を受信するステップと、前記室外機が、前記室内機の前記高度情報と前記室外機の前記高度情報から前記室内機と前記室外機との高低差を算出するステップと、前記室外機が、算出された前記室内機と前記室外機との前記高低差が制約範囲内であるか否かの判定を行うステップと、前記制約範囲内であるか否かの判定の結果、前記室内機と前記室外機の前記高低差が前記制約範囲内でない場合には、前記室外機は、設置環境が異常であると判定して前記室内機に警告を送信し、前記室内機は受信した前記警告をリモコンに送信し、前記リモコンが警告を行うステップと、前記制約範囲内であるか否かの判定の結果、前記室内機と前記室外機の前記高低差が前記制約範囲内である場合には、前記室外機は、算出した前記高低差が規定範囲内であるか否かの判定を行うステップと、前記規定範囲内であるか否かの判定の結果、前記室内機のすべてと前記室外機の前記高低差が前記規定範囲内である場合には、前記室外機は、低消費電力モードとなるステップと、前記規定範囲内であるか否かの判定の結果、前記室内機の少なくとも１つと前記室外機の前記高低差が前記規定範囲内でない場合には、前記室外機は通常運転モードとなるステップと、を含むことを特徴とする。

このように、制約範囲内である場合においても、高低差が規定範囲内であるか否かの判定を行い、高低差が規定範囲内である場合には低消費電力モードとすることで、消費電力を抑えることができる。

以上、本実施の形態にて説明したように、本発明によれば、誤設置を防止し、室内機と室外機の間の高低差が大きくても、快適性を損なわず、消費電力を抑え、最適な運転を行わせることができる。

以上のように、本発明にかかる空気調和システムは、室内機と室外機の高低差が大きい場合に有用である。

１００ 建造物、１０１，１０１ａ，１０１ｂ 室内機、１０２，１０２ａ 室外機、２０１Ａ，２０１Ｂ 高度センサ、２０２ リモコン、３０１ 圧縮機、３０２，３１１ 演算器、３０３，３１２，３１３ 通信回路、Ｓ１１ａ〜Ｓ２１ ステップ。

Claims (3)

1. 室内機と、該室内機と通信可能な構成を有する室外機と、を備える空気調和システムにおいて、
   前記室外機は、電動機を含む圧縮機、演算器及び高度センサを備え、
   前記室内機は、高度センサを備え、
   前記演算器は、
   前記室外機の前記高度センサと前記室内機の前記高度センサの高度情報から前記室内機と前記室外機の高低差を算出し、
   該高低差が前記室内機と前記室外機の制約範囲内であるか否かの判定を行い、
   前記高低差が前記制約範囲内でないと判定されると、警告を行い、
   前記高低差が前記制約範囲内であると判定されると、前記高低差が前記室内機と前記室外機の規定範囲内であるか否かの判定を行い、
   少なくとも１つの前記高低差が前記規定範囲内でないと判定されると、通常運転を行い、
   すべての前記高低差が前記規定範囲内であると判定されると、前記圧縮機の前記電動機の回転数を減じて低消費電力モードにて運転することを特徴とする空気調和システム。
2. 前記警告は、前記室内機に接続されたリモコンの表示部に前記警告を表示しつつ、警告音を発することによって行われることを特徴とする請求項１に記載の空気調和システム。
3. 室外機、室内機及びリモコンの電源が投入され、前記室内機及び前記室外機が前記室内機及び前記室外機の高度を検出して高度情報を取得するステップと、
   前記室内機が取得した前記高度情報を前記室外機に送信し、前記室外機が前記室内機の前記高度情報を受信するステップと、
   前記室外機が、前記室内機の前記高度情報と前記室外機の前記高度情報から前記室内機と前記室外機との高低差を算出するステップと、
   前記室外機が、算出された前記室内機と前記室外機との前記高低差が制約範囲内であるか否かの判定を行うステップと、
   前記制約範囲内であるか否かの判定の結果、前記室内機と前記室外機の前記高低差が前記制約範囲内でない場合には、前記室外機は、設置環境が異常であると判定して前記室内機に警告を送信し、前記室内機は受信した前記警告をリモコンに送信し、前記リモコンが警告を行うステップと、
   前記制約範囲内であるか否かの判定の結果、前記室内機と前記室外機の前記高低差が前記制約範囲内である場合には、前記室外機は、算出した前記高低差が規定範囲内であるか否かの判定を行うステップと、
   前記規定範囲内であるか否かの判定の結果、前記室内機と前記室外機の前記高低差のすべてが前記規定範囲内である場合には、前記室外機は、低消費電力モードとなるステップと、
   前記規定範囲内であるか否かの判定の結果、前記室内機の少なくとも１つと前記室外機の前記高低差が前記規定範囲内でない場合には、前記室外機は通常運転モードとなるステップと、を含むことを特徴とする空気調和システムの運転方法。