JP5520478B2 - Air conditioner - Google Patents
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Description
この発明は、室内機と室外機に分離された空気調和機において、消費電力の検出機能を備えた空気調和機に関する。 The present invention relates to an air conditioner having a power consumption detection function in an air conditioner separated into an indoor unit and an outdoor unit.
近年の省エネルギーの推進に伴い空気調和機の消費電力や電気代を表示することが求められてきている。このような室内機と室外機に分離された空気調和機において、消費電力を算出するために、室外機内の圧縮機の消費電力を検出し、室内ファンモータや室外ファンモータの消費電力については、モータの回転数から消費電力を推定し、これらを合算する方法が知られている(例えば特許文献1)。
ただし、ファンモータの回転数から消費電力を推定するものでは、ファンモータの回転数が空気抵抗などの負荷に応じて増減するため、適切な推定が困難でという問題がある。 However, in the case of estimating the power consumption from the rotational speed of the fan motor, there is a problem that it is difficult to appropriately estimate the rotational speed of the fan motor depending on the load such as air resistance.
この発明は、上記の事情を考慮したもので、その目的は、空気調和機全体の消費電力を精度よく検出することができる空気調和機を提供することである。 The present invention takes the above circumstances into consideration, and an object thereof is to provide an air conditioner capable of accurately detecting the power consumption of the entire air conditioner.
請求項1に係る発明の空気調和機は、交流電源に接続される室内機および同交流電源に接続される室外機からなり、前記室内機の消費電流を前記室内機において検知する室内電流検知手段と、前記室外機の消費電流を前記室外機において検知する室外電流検知手段と、前記交流電源の電圧を前記室外機において整流する整流回路と、この整流回路から出力される直流電圧を前記室外機において検知する直流電圧検知手段と、前記室内機に設けた室内制御部と、前記室外機に設けた室外制御部と、を備える。前記室外制御部は、前記室外電流検知手段で検知される前記室外機の消費電流および前記直流電圧検知手段で検知される直流電圧のデータを前記室内制御部に送信する手段を含む。前記室内制御部は、前記室外制御部から送信される直流電圧のデータに基づき前記交流電源の電圧を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手段の検出電圧と前記室内電流検知手段の検知電流から前記室内機の消費電力を検出する室内電力検出手段と、前記電圧検出手段の検出電圧と前記室外制御部から送信される消費電流のデータから前記室外機の消費電力を検出する室外電力検出手段と、前記室内電力検出手段の検出結果および前記室外電力検出手段の検出結果の総和を当該空気調和機の総消費電力として算出する総電力検出手段と、を含む。 An air conditioner according to a first aspect of the present invention includes an indoor unit connected to an AC power source and an outdoor unit connected to the AC power source, and detects an electric current consumed by the indoor unit in the indoor unit. An outdoor current detecting means for detecting the consumption current of the outdoor unit in the outdoor unit, a rectifying circuit for rectifying the voltage of the AC power source in the outdoor unit, and a DC voltage output from the rectifying circuit for the outdoor unit DC voltage detecting means for detecting in the indoor unit, an indoor control unit provided in the indoor unit, and an outdoor control unit provided in the outdoor unit . The outdoor control unit includes means for transmitting, to the indoor control unit, current consumption of the outdoor unit detected by the outdoor current detection unit and DC voltage data detected by the DC voltage detection unit. The indoor control unit is configured to detect a voltage of the AC power source based on DC voltage data transmitted from the outdoor control unit, a detection voltage of the voltage detection unit, and a detection current of the indoor current detection unit. Indoor power detection means for detecting power consumption of the indoor unit, and outdoor power detection means for detecting power consumption of the outdoor unit from detection voltage of the voltage detection means and current consumption data transmitted from the outdoor control unit; includes a total power detecting means for calculating the sum of the detection result as the total power consumption of the air conditioner of the detection result and the outdoor power detecting means of the indoor power detection means.
この発明の空気調和機によれば、空気調和機全体の消費電力を精度よく検出することができる。 According to the air conditioner of the present invention, the power consumption of the entire air conditioner can be accurately detected.
以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図2において、1は室内機で、前面部1aの吸込口(可動パネルの背後にあり)と対応する位置に可動パネル2、上面部に吸込口3、前面下部に吹出口4を有し、前面部1aの吸込口および吸込口3から吹出口4にかけての通風路に室内熱交換器(図示しない)および室内ファン(図示しない)を収容している。吹出口4には、吹出し風を上下方に調節するための上下方向ルーバ5a、吹出し風を左右方向に調節するための左右方向ルーバ5bが設けられている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 2, 1 is an indoor unit, which has a
上記可動パネル2は、図示のように前方への突出移動が可能で、その突出移動によって内側の吸込口を開放し、前面部1aに接する状態に復帰することによって内側の吸込口を閉塞する。また、可動パネル2は、内側に設けられている表示ユニット10と対応する部位に透過表示部2aを有する。この透過表示部2aは、表示ユニット10と共に表示手段を構成するもので、光を通す部材で形成され、表示ユニット10の表示を透過する。
The
表示ユニット10は、発光ダイオードの7セグメント素子を数桁分有するとともに、小数点[.]、および電力の単位として用いる[k]や[W]などの表示素子を有する。例えば、消費電力が100W未満の場合、仮に50Wであれば「50W」のように2桁の数字と[W]を表示する。消費電力が100W〜2kW未満の場合、仮に100Wであれば「0.1kW」、500Wであれば「0.5kW」、1800Wであれば「1.8kW」というように、有効桁数を上位2桁として2桁の数字と小数点および[k][W]を表示する。なお、有効桁数を上位3桁としても良いが、この場合、表示部の拡大や表示素子の追加が必要となる。
The
この室内機1および室外機40からなる空気調和機の電気回路を図1に示す。20は商用交流電源で、この商用交流電源20に室内機1が接続されるとともに後述するパワーリレー28の常開接点(以下、リレー接点という)28aを介して室外機40が接続される。すなわち、交流電源は、室内機1内で室内機側と室外機側へと分岐され、室外機40はパワーリレー28を介して交流電源に接続される。
An electric circuit of an air conditioner including the indoor unit 1 and the
室内機1は、商用交流電源20の電圧を整流する整流回路21、この整流回路21の出力電圧を平滑する平滑コンデンサ22、この平滑コンデンサ22の電圧をスイッチングによりファンモータ駆動用の所定周波数の交流電圧に変換するスイッチング回路23、このスイッチング回路23の出力電圧により動作する室内ファンモータ24、上記平滑コンデンサ22の電圧を所定レベルの直流電圧に変換するDC/DCコンバータ25、このDC/DCコンバータ25の出力電圧により動作する室内制御部30,表示ユニット10,駆動部26、この駆動部26により駆動される二方弁27,ルーバモータ5M,パネルモータ2M,パワーリレー28などを有するとともに、当該室内機1への入力電流Iinを検知する室内電流検知手段として、例えばリレー接点28aの分岐直後の交流電源ラインに設けられている電流トランス31を有する。二方弁27は除湿サイクル形成用、ルーバモータ5Mは上下方向ルーバ5aおよび左右方向ルーバ5bの駆動用、パネルモータ2Mは可動パネル2の駆動用である。リレー接点28aは、使用者の各種運転指示の内、室外機40の運転が必要な冷暖房運転等の指示時に室内制御部30によってONされる。この結果、室外機40が商用電源に接続され、室内の冷暖房空調運転が行われる。
The indoor unit 1 includes a
電流トランス31は、商用交流電源20に接続されたパワーリレー28より下流で、かつ整流回路21の上流の電源ラインに設けられ、その電源ラインに流れる電流によって生じる磁界から、室内機1の消費電力(数W〜70W程度)に適応する例えば0.01A単位程度の細かい分解能の電流検知を行う。
The
一方、室外機40は、リレー接点28aがオンのときに受ける商用交流電源20の電圧を整流する整流回路41、この整流回路41の出力電圧を平滑する平滑コンデンサ42、この平滑コンデンサ42の電圧をスイッチングにより圧縮機モータ駆動用の所定周波数の交流電圧に変換するスイッチング回路43、このスイッチング回路43の出力電圧により動作する圧縮機モータ44、上記平滑コンデンサ42の電圧をスイッチングによりファンモータ駆動用の所定周波数の交流電圧に変換するスイッチング回路45、このスイッチング回路45の出力電圧により動作する室外ファンモータ46、上記平滑コンデンサ22の電圧により動作する室外制御部50などを有するとともに、当該室外機40への入力(消費)電流Ioutを検知する室外電流検知手段として例えば電流トランス51、および整流回路41の出力電圧(直流電圧)Vdcを検知する直流電圧検知手段として電圧センサ52を有する。電流トランス51は、室外機40の交流電源入力の最も入口側で、室外機40内の各種電気部品全ての消費電流を検出できる位置に設けられている。圧縮機モータ44は、室外機40に収納された圧縮機を駆動し、室外ファンモータ46は同じく室外機40に収納された室外ファンを駆動する。室内機1と室外機40は、室外機40内の圧縮機と室外熱交換器、四方弁と室内機1内の室内熱交換器とが冷媒配管で接続され、冷暖房可能な冷凍サイクルが構成されている。
On the other hand, the
電流トランス51は、リレー接点28aと整流回路41との間の電源ラインに設けられ、その電源ラインの磁界から、室外機40の消費電力(20W〜3000W程度)に適応する例えば10W〜15W単位の分解能の電流検知を行う。電圧センサ52は、整流回路41の出力端に接続されている。なお、2.8kWの冷房能力を備えた空気調和機の場合には室外機の消費電力は20W〜1950W程度であるが、4.2kW以上の空気調和機の室外機は20W〜3000Wとなる。なお、本実施例の空気調和機は室内ファンモータ24、室外ファンモータ46及び圧縮機モータ44のいずれも効率の高い三相直流ブラシレスモータが用いられ、これらのモータはそれぞれスイッチング回路(インバータ回路)23、45、43によって可変速駆動される。これらのモータの速度はそれぞれ空調負荷の状態や各種保護・協調制御等によって室内制御器30と室外制御器50において決定される。
The
そして、室内機1の室内制御部30と室外機40の室外制御部50とが通信ラインにより接続されている。
And the
室外制御部50は、室内制御部30からの指令に応じてスイッチング回路43,45を制御するとともに、電流トランス51で検知される入力電流Ioutおよび電圧センサ52で検知される直流電圧Vdcのデータを室内制御部30に送信する。なお、一般的に圧縮機用の直流モータをベクトル制御で駆動する場合には、直流電圧を検出する必要があるため、ベクトル制御用の直流電圧検出センサをこの電圧センサ52として兼用することが出来る。
The
室内制御部30は、スイッチング回路23、表示ユニット10、駆動部26をそれぞれ制御するとともに、主要な機能として、次の(1)〜(5)の手段を有する。
(1)室外制御部50から送信される直流電圧Vdcのデータに基づく所定の演算により、商用交流電源20の電圧Vacを検出する電圧検出手段。この演算は、圧縮機の運転状況、例えば圧縮機の負荷や回転数などによって直流電圧Vdcが変化するのを補正するものである。すなわち、圧縮機の負荷が重く、消費電流が大きくなると直流ラインに電圧降下が生じて直流電圧Vdcが低下する。一方、圧縮機の負荷が軽く、消費電流が小さいと直流ラインは交流電源電圧を整流した無負荷状態の出力電圧に近づき直流電圧Vdcは高い状態に保持される。このように直流電圧は、交流電源の電圧変動と圧縮機等の負荷側の消費電力すなわち、入力電流Iout、による変動の二つの要因で変動するため、演算によって負荷側の消費電力の変動による変化をキャンセルし、交流電源の電圧変動のみを検出できるようにしている。
The
(1) Voltage detection means for detecting the voltage Vac of the commercial
(2)この電圧検出手段の検出電圧Vacおよび電流トランス31の検知電流Iinに基づく下式の演算により、室内機1の消費電力Pin(W)を検出する室内電力検出手段。
Pin=Vac×Iin
(3)上記電圧検出手段の検出電圧Vacおよび室外制御部50から送信される入力電流Ioutのデータに基づく下式の演算により、室外機40の消費電力Pout(W)を検出する室外電力検出手段。
Pout=Vac×Iout
(4)上記室内電力検出手段の検出結果Pin(W)および室外電力検出手段の検出結果Pout(W)の総和を当該空気調和機の総消費電力P(W)として検出する総電力検出手段。
P=Pin+Pout=Vac×Iin+Vac×Iout=Vac×(Iin+Iout)
(5)この総電力検出手段で検出される総消費電力P(W)を表示ユニット10で表示する表示制御手段。
(2) Indoor power detection means for detecting the power consumption Pin (W) of the indoor unit 1 by the following equation based on the detection voltage Vac of the voltage detection means and the detection current Iin of the
Pin = Vac × Iin
(3) Outdoor power detection means for detecting the power consumption Pout (W) of the
Pout = Vac × Iout
(4) Total power detection means for detecting the sum of the detection result Pin (W) of the indoor power detection means and the detection result Pout (W) of the outdoor power detection means as the total power consumption P (W) of the air conditioner.
P = Pin + Pout = Vac × Iin + Vac × Iout = Vac × (Iin + Iout)
(5) Display control means for displaying the total power consumption P (W) detected by the total power detection means on the
作用を説明する。
商用交流電源20が投入されると、電源電圧が室内機1に供給されるとともに、使用者の運転指示に基づく室内機1の制御によってリレー接点28aがオンされ、室外機40にも電源電圧が供給される。
The operation will be described.
When the commercial
室内機1における室内ファンモータ24の消費電力は約10W〜50W、二方弁27、ルーバモータ5M、パネルモータ2Mなどの消費電力は約0.1W〜1W程度である。この室内機1の動作に伴う入力電流Iinが、電流トランス31により、1Wオーダーの比較的細かい分解能で検知される。
The power consumption of the
室外機40における圧縮機モータ44の消費電力は約30W〜1500W、室外ファンモータ46の消費電力は約15W〜80Wである。この室外機40の動作に伴う入力電流Ioutが、電流トランス51により、10W〜15Wオーダーの分解能で検知される。この電流トランス51の検知データが室内制御部30に送信される。
The power consumption of the
また、室外機40では、整流回路41から出力される直流電圧Vdcが電圧センサ52によって検知されており、その検知データが室内制御部30に送信される。
In the
室内制御部30は、室外機40から知らされる直流電圧Vdcに基づく所定の演算によって商用交流電源20の電圧Vacを検出し、その検出電圧Vacおよび電流トランス31の検知電流Iinに基づく演算(Pin=Vac×Iin)により、室内機1の消費電力Pin(W)を求める。また、室内制御部30は、室外機40から知らされる検出電圧Vacおよび入力電流Ioutに基づく演算(Pout=Vac×Iout)により、室外機40の消費電力Pout(W)を求める。
そして、室内制御部30は、求めた消費電力Pin(W)と消費電力Pout(W)の総和を当該空気調和機の総消費電力P(W)として求め、その総消費電力P(W)を表示ユニット10で表示する。
The
And the
室内のユーザは、表示ユニット10の表示を見ることにより、運転中の空気調和機の消費電力の変化をリアルタイムで的確に把握することができる。
The user in the room can accurately grasp the change in power consumption of the operating air conditioner in real time by looking at the display on the
ところで、パワーリレー接点28aよりも上流の商用交流電源20側に1つの電流トランスを設け、その1つの電流トランスによって室内機1および室外機40への入力電流を総合的に検知し、その検知電流から総消費電力Pを求めることも技術的に可能ではある。しかしながら、一般的に使用される電流トランスは、図3に示すように検出対象の電流値とトランスの出力電圧値が直線性を保てる領域が所定の範囲に限られ、電流値の低い側ほど出力の直線性が低下するとともに同図中斜線の領域に示すように素子ごとの出力のばらつきが拡大する特性がある。このため、1Wレベルの室内機1の消費電力Pinと数十W以上室外機40の消費電力Poutの消費電力を精度良く検出することは非常に難しく、このような幅広い精度を備えた電流センサは非常に高価なものになってしまう。空気調和機の場合、消費電力が数十W以上の圧縮機及び室内・外ファンのすべてを運転する冷暖房運転のほかに室内ファンのみを運転する送風運転及び空気清浄運転等の10W以下の極めて消費電力の小さい運転が存在する。このため、1つの電流トランスによって室内機1および室外機40への入力電流を総合的に検知し、これを有効桁数上位2または3桁で表示する場合には、求めた総消費電力Pには大きな誤差が含まれてしまう。
By the way, one current transformer is provided on the commercial
これに対し、本実施形態では、室内機1への入力電流Iinについては、電流トランス31により、室内機1の消費電力に適応する例えば1W単位の細かい分解能の検知を行い、一方の室外機40への入力電流Ioutについては、電流トランス51により、室外機40の消費電力に適応する例えば10W〜15W単位の分解能の検知を行うので、室内機1の消費電力Pinおよび室外機40の消費電力Poutをそれぞれ的確に検出することができる。ひいては、表示のための空気調和機の総消費電力Pを精度よく検出することができる。
On the other hand, in this embodiment, the input current Iin to the indoor unit 1 is detected by the
なお、本実施形態においては、室外制御部50から送信される直流電圧Vdcのデータに基づき室内制御部30で所定の演算を行なって商用交流電源20の電圧Vacを検出すようにしたが、これらの演算処理を室外制御部50で行なうようにして、室外制御部50から室内制御部30に対して演算処理の結果データである商用交流電源20の電圧Vacデータを送信するようにしても良い。すなわち、この場合には、室外制御器50は、電流トランス51で検知される入力電流Ioutおよび商用電源電圧Vacの2つのデータを室内制御部30に送信する。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、室外機40における整流回路41の出力端に電圧センサ52を接続し、その電圧センサ52の検知電圧Vdcのデータを室外機11の室外制御部50から室内機1の室内制御部30に送り、その室内制御部30の演算により商用交流電源20の電圧Vacを検出する構成としたが、例えば、新たに直流電圧センサを室内機1における整流回路21の出力端に接続し、その電圧センサの検知電圧を室内制御部30に取り込んで商用交流電源20の電圧Vacを検出する構成としてもよい。さらには、直流電圧を検出するのではなく、商用電源の交流電圧そのものを室外機又は室内機において検出するようにしても良い。
その他、この発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
In the present embodiment, the
In addition, this invention is not limited to each said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible in the range which does not change a summary.
1…室内機、2…可動パネル、3…吸込口、4…吹出口、5a…上下方向ルーバ、5b…左右方向ルーバ、10…表示ユニット、21…整流回路、23…スイッチング回路、25…DC/DCコンバータ、26…駆動部、28…パワーリレー、28a…リレー接点(常開接点)、30…室内制御部、31…電流トランス(室内電流検知手段)、40…室外機、41…整流回路、43…スイッチング回路、44…圧縮機モータ、45…スイッチング回路、46…室外ファンモータ、50…室外制御部、51…電流トランス(室外電流検知手段) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Indoor unit, 2 ... Movable panel, 3 ... Suction inlet, 4 ... Air outlet, 5a ... Up-down direction louver, 5b ... Left-right direction louver, 10 ... Display unit, 21 ... Rectifier circuit, 23 ... Switching circuit, 25 ... DC / DC converter, 26 ... drive unit, 28 ... power relay, 28a ... relay contact (normally open contact), 30 ... indoor control unit, 31 ... current transformer (indoor current detection means), 40 ... outdoor unit, 41 ... rectifier circuit , 43 ... switching circuit, 44 ... compressor motor, 45 ... switching circuit, 46 ... outdoor fan motor, 50 ... outdoor control unit, 51 ... current transformer (outdoor current detection means)
Claims (1)
前記室内機の消費電流を前記室内機において検知する室内電流検知手段と、
前記室外機の消費電流を前記室外機において検知する室外電流検知手段と、
前記交流電源の電圧を前記室外機において整流する整流回路と、
前記整流回路から出力される直流電圧を前記室外機において検知する直流電圧検知手段と、
前記室内機に設けた室内制御部と、
前記室外機に設けた室外制御部と、
を備え、
前記室外制御部は、
前記室外電流検知手段で検知される前記室外機の消費電流および前記直流電圧検知手段で検知される直流電圧のデータを前記室内制御部に送信する手段を含み、
前記室内制御部は、
前記室外制御部から送信される直流電圧のデータに基づき前記交流電源の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段の検出電圧と前記室内電流検知手段の検知電流から前記室内機の消費電力を検出する室内電力検出手段と、
前記電圧検出手段の検出電圧と前記室外制御部から送信される消費電流のデータから前記室外機の消費電力を検出する室外電力検出手段と、
前記室内電力検出手段の検出結果および前記室外電力検出手段の検出結果の総和を当該空気調和機の総消費電力として算出する総電力検出手段と、を含む、
ことを特徴とする空気調和機。 In an air conditioner consisting of an indoor unit connected to an AC power source and an outdoor unit connected to the AC power source,
Indoor current detection means for detecting current consumption of the indoor unit in the indoor unit;
Outdoor current detection means for detecting current consumption of the outdoor unit in the outdoor unit;
A rectifier circuit for rectifying the voltage of the AC power supply in the outdoor unit;
DC voltage detection means for detecting the DC voltage output from the rectifier circuit in the outdoor unit;
An indoor control unit provided in the indoor unit;
An outdoor control unit provided in the outdoor unit;
With
The outdoor control unit is
Means for transmitting to the indoor control unit data on current consumption of the outdoor unit detected by the outdoor current detection means and DC voltage detected by the DC voltage detection means;
The indoor control unit
Voltage detection means for detecting the voltage of the AC power supply based on DC voltage data transmitted from the outdoor control unit;
Indoor power detection means for detecting power consumption of the indoor unit from the detection voltage of the voltage detection means and the detection current of the indoor current detection means;
Outdoor power detection means for detecting power consumption of the outdoor unit from detection voltage of the voltage detection means and data of current consumption transmitted from the outdoor control unit ;
Containing a total power detecting means for calculating the sum of the detection result as the total power consumption of the air conditioner of the detection result and the outdoor power detecting means of the indoor power detection means,
An air conditioner characterized by that .
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