JP5526070B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は空気調和機に関する。

従来の空気調和機として、同一室内空間に設置された複数の空気調和機が、互いの人検知情報や吸込温度の温度情報や運転情報を把握することで、各空調対象空間の空調負荷や室内空間全体の空調負荷を算出し、その算出結果に基づいて空調空間全体の省電力運転を行うようにしたものが特許文献１に記載されている。

特開２０１０−１５９９０５号公報

上記特許文献１のものは、空気調和機の制御を簡素化することを目的としているが、空気調和機の設置場所によっては、センサーの仕様範囲外になってしまい、上記特許文献１に記載されたものでは、その効果を十分に得ることができない。また、近年は、多くの空気調和機を一括して制御するシステムも増えてきているが、範囲とする空気調和機が多いため、省電力運転するためには顧客の操作も煩雑になるという課題がある。

本発明の目的は、省電力運転制御を簡素化することのできる空気調和機を得ることにある。

上記目的を達成するため、本発明は、空調対象空間における人体動作を検知する人感センサーと、吸込温度を検知する吸込温度センサーと、冷媒の流量を調節する室内膨張弁と、前記人感センサーで検知された検知情報及び前記吸込温度センサーで検知された吸込温度の情報が送信される室内機制御部を備える複数台の室内機と、圧縮機と、該圧縮機を容量制御する室外機制御部を備える室外機と、前記複数台の室内機に設けられた前記室内機制御部の各々と接続され前記空調対象空間の設定温度及び設定風量を設定する複数台のリモコンとを備え、前記リモコンは前記室内機制御部を介して前記室外機制御部と接続されている空気調和機において、前記室内機制御部は、前記検知情報に基づいて前記リモコンで設定された前記設定温度又は前記設定風量を変更し、この変更情報と前記吸込温度とを該室内機制御部から前記室外機制御部に送信し、前記室外機制御部は、前記変更情報と前記吸込温度とに基づいて、前記複数台の室内機の前記空調対象空間の各々の空調負荷、及び前記複数台の室内機の前記空調対象空間の全体の空調負荷を算出し、この算出結果に基づいて前記圧縮機を容量制御すると共に、該室外機制御部から前記室内機制御部を介して前記室内膨張弁の開度制御を行い、前記室内機が高天井設定された場合、前記高天井設定がされていない場合よりも前記人感センサーの感度が高くなるように構成されていることを特徴とする。

ここで、前記検知情報から人の存否割合を算出し、この算出された存否割合に基づいて、前記設定温度と前記設定風量の少なくとも一方を省電力側にシフトさせるようにした省電力運転モードを備えており、前記室内機における前記設定温度と前記設定風量の少なくとも一方を省電力側へシフトさせるようにすると良い。

また、前記室内機の設置場所が高天井等、人感センサーの検知が困難な場合に、前記リモコンからの前記高天井設定をし、自動的に人感センサーの検知感度を変更することで、高天井においても人の活動量を検知可能に構成することができる。

前記複数台の室内機を制御するための集中リモコンを備えるものでは、この集中リモコンより、任意の前記室内機を前記省電力運転モードへシフトさせる運転の制御パターンを変更可能に構成すると良い。

前記室内機が、前記人感センサーによる検知情報に基づいてサーモオフ或いは運転停止する制御を実施している場合、各室内機に接続されている前記リモコン及び前記集中リモコンに人感センサー制御を行っていることを表示することが好ましい。
前記空調機を集中制御する場合、前記室内機の設置環境により、前記集中リモコンにより前記省電力運転モードを変更可能に構成すると良い。
前記室内機がフィルタ自動清掃機構を備えている場合、前記人感センサーが人不在を検知した場合に前記フィルタ自動清掃機構の運転を開始するようにすると良い。

本発明によれば、空気調和機の省電力運転制御を簡素化することができる。

本発明の空気調和機の実施例１を示すサイクル構成図。 本発明の実施例１における空気調和機の制御情報を説明するブロック図。 本発明の実施例１における空気調和機の省電力運転の制御遷移図。 省電力運転制御における各モードを説明する図。 本発明の実施例１における空気調和機の制御情報を説明するブロック図で、図２とは異なる例を示す図。 室内機にフィルタ自動清掃機構を備えている場合の制御例を説明するブロック図。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて説明する。各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。

本発明の実施例１を図１〜図６により説明する。図１は、本発明の空気調和機の実施例１を示すサイクル構成図である。
本実施例における空気調和機のサイクル構成は、１台の室外機３０に複数台（本実施例では３台）の室内機１０ａ、１０ｂ、１０ｃが並列に冷媒配管で接続された構成となっている。前記室外機３０の内部には、圧縮機３１、室外熱交換器３２及び室外膨張弁（室外機電子膨張弁）３３などが備えられ、前記３台の室内機１０ａ、１０ｂ、１０ｃ内部には、それぞれ室内熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃと、室内膨張弁（室内機電子膨張弁）１２ａ、１２ｂ、１２ｃなどが備えられている。

なお、前記室内機の台数は３台に限られず複数台であれば良い。また、前記室外膨張弁及び室内膨張弁は必ずしも電子膨張弁でなくても良く、開度制御が可能な膨張弁であれば良い。

実線矢印７０は冷房時の冷媒の流れを示しており、この場合、室外機３０の室外熱交換器３２は凝縮器となり、各室内機１０ａ、１０ｂ、１０ｃの各室内熱交換器１１ａ、１１ｂ、１１ｃは蒸発器となる。破線矢印７１は暖房時の冷媒の流れを示しており、この場合には各室内機の各室内熱交換器は凝縮器となり、また室外機３０の室外熱交換器３２は蒸発器となる。

冷暖房の切換えは四方弁（図示せず）で行なわれ、冷房時は実線矢印７０のように、暖房時は破線矢印７１のように冷媒が流れるように切換えられる。各室内機には室内膨張弁が搭載され、冷媒の流量を各室内機ごとに調節することができるため、各室内機が異なる冷房能力、暖房能力を発揮することができる。また、室内膨張弁の開度を各々調整することができ、全閉も可能であるため、各室内機を個別に運転及び停止するように制御することができる。

図２は本実施例における空気調和機の制御情報を説明するブロック図である。空気調和機は、室外機３０の室外機制御部３４または室内機１０ａ〜１０ｃの室内機制御部１３ａ、１３ｂ、１３ｃを介して、リモコン５０ａ、５０ｂ、５０ｃから、各室内機の各室内膨張弁制御とサーモオン（圧縮機の運転開始）、サーモオフ（圧縮機の運転停止）のタイミングを同じにする設定ができるので、各室内機の個別運転、同時運転を一つの空気調和機で実現できる。

前記個別運転とは、各室内機に室内膨張弁を備えることで、室内膨張弁制御、運転開始・停止制御、サーモオン・サーモオフ制御を各室内機ごとに別々に行うことができる空気調和機の運転状態のことである。

前記同時運転とは、各室内機の室内膨張弁制御は別々に行うが、運転開始・停止制御、サーモオン・サーモオフ制御を１台の室外機に接続された全ての室内機で同時に行うことができる空気調和機の運転状態のことである。

次に、本実施例の空気調和機の制御情報の伝達について説明する。図２は、前記個別運転を行う時の制御情報の伝達を示しており、実線の矢印は設定情報及び検知情報の伝送を示し、破線の矢印は制御指令情報の伝送を示す。

前記各室内機１０ａ〜１０ｃには、空調対象空間における人体動作を検知する人感センサー１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、吸込温度を検知する吸込温度センサー１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、冷媒の流量を調節する室内膨張弁１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、前記室内機制御部１３ａ〜１３ｃ、風量制御のための室内ファン１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、及び風向制御のためのルーバー１７ａ、１７ｂ、１７ｃなどが設けられている。

室外機３０には、前記圧縮機３１と、該圧縮機３１の容量を制御する前記室外機制御部３４が設けられている。前記室内機が複数台接続された場合には、それぞれの室内機を個別運転することも、また同時運転することも可能に構成されており、その運転方式も選択可能になっている。

また、前記室内機側には、設定温度及び設定風量を機器毎に設定できる前記リモコン５０ａ〜５０ｃが備えられている。該リモコン５０ａ〜５０ｃは対となる前記室内機制御部１３ａ〜１３ｃと各々接続され、これらの室内機制御部は室外機制御部３４と接続されている。

以下の説明では、室内機１０ａを代表して、その操作を説明する。
空気調和機は、１台の室外機３０で複数の室内機の運転状態や発停を個別に制御する個別運転が可能である。リモコン５０ａからの運転開始の情報（例えば設定温度や設定風量）と、人感センサー１５ａにより検知された人の在・不在（存否）若しくは人の活動量の情報とが室内機制御部１３ａに送信され、これらの情報に基づいて、リモコン５０ａで設定された設定温度及び設定風量が、前記室内機制御部１３ａで適切な設定温度及び設定風量の情報に変更される。この変更された情報と室内の吸込温度センサー１４ａで検知された吸込温度の情報とが室内機制御部１３ａから室外機制御部３４に送信される。他の室内機１０ｂ、１０ｃにおいても同様の情報の送受信が行われ、情報は室外機制御部３４に集約される。

各室内機から受信した情報に基づいて、室外機制御部３４は、各室内機それぞれの空調対象空間の空調負荷、及びこれらの空調対象空間に基づく空調空間全体の空調負荷を算出する。この算出結果に基づいて、室外機制御部３４が圧縮機３１を容量制御する。また、流れる冷媒量を室内機毎に調整したり、室内ファン１６ａの回転数やルーバー１７ａの開度及び風向を調整したりするよう室外機制御部３４から室内機制御部１３ａへ情報が送信される。そして、室内機毎に個別に制御されるように室内機制御部１３ａが室内膨張弁１２ａを制御し、変更された設定温度及び設定風量となるように室内機制御部１３ａが室内ファン１６ａ及びルーバー１７を制御する。

空調負荷に応じて圧縮機や室内ファン、ルーバー等の駆動機器を逐次運転制御することで省電力化を図る空気調和機の場合は、空気調和機を構成する機器の間での情報量が多くなり、送受信の形態も複雑になる。しかし、本実施例によれば、リモコン５０ａ、人感センサー１５ａ、吸込温度センサー１４ａから収集した情報が室内機制御部１３ａと室外機制御部３４との間で送受信され室外機制御部３４が空調負荷を演算するものであり、室外機制御部３４が直接または室内機制御部１３ａを介して駆動機器を制御するため、１台の室内機を単独運転する場合も複数台を運転する場合も、空気調和機の制御ルートが同じとなり、制御が簡単になる。

これにより、接続された室内機それぞれの空調対象空間の空調負荷及びこれらの空調対象空間に基づく空調空間全体の空調負荷を室外機制御部３４が算出し、その算出結果に基づいて圧縮機３１を容量制御する際に、室内機同士で制御情報の交換をする必要がない。また、上位制御機器を接続し、上位制御機器へ制御情報を送信する必要もない。

更に、１台の室外機で複数の室内機を個別もしくは同時に運転できるため、室内機を複数台設置し、室外機を室内機と１対１で接続する場合に比べ、室外機の台数が少なくなるため、故障に対する信頼性も増す。

また、１台の室外機で複数の室内機を個別もしくは同時に運転できるため、室内機を複数台設置し、室外機を室内機と１対１で接続する場合に比べ、室外機の設置スペースが小さくなり、室外機の設置環境の自由度も増す。

次に、図３、図４を用いて、空気調和機の省電力運転制御について説明する。図３は制御モードの遷移図を示し、図４は省電力運転制御における各モードについて説明する図である。
運転開始情報がリモコンから室内機制御部に送信され、更に室内機制御部から室外機制御部３４に送信されると、通常の制御状態となる。通常の制御状態とは、リモコンの設定温度を任意に設定された温度のままとし、室内ファンの風量もリモコンで設定された任意の風量のままとする。人感センサーは、所定時間内に人の存否をカウントすることを随時繰り返す。この人感センサーの検知情報が室内機制御部に送信され、室内機制御部は検知情報に基づいて人の存否割合（活動量が大きいほど高く、活動量が小さいほど低い）を算出する。通常の制御状態から、ある一定時間、ある室内機空調対象空間において人が不在、若しくは人の活動量が小さく、空調対象空間における空調負荷が小さいことが人感センサーからの情報により判断されたときには、該空調対象空間の室内機が個別に省電力運転モード１に移行するように、その室内機の室内機制御部により制御される。即ち、通常の制御で運転を続けると電力の無駄になるため、省電力で制御するように切換えられる。上記判断がなされなければ、通常の制御のまま運転は継続される。

省電力運転モード１となった場合、リモコンにより設定された設定温度を通常制御状態よりも、冷房時は高く、暖房時は低くする。同時に、室内ファンの設定風量を通常の制御状態より少なくする。この制御方法の変化により、空気調和機の消費電力は通常制御状態に比べて省電力となる。本実施例では、各省電力制御モードにおいて、設定温度と設定風量の両方を変更しているが、何れか一方を変更するようにしても良く、省電力運転モードに移行することで、省電力にでき且つ空調対象空間を適切な環境にできれば良い。

上記省電力運転モード１に移行する時間よりも更に長い時間、ある室内機空調対象空間において人が不在、若しくは人の活動量が小さく、空調対象空間における空調負荷が更に小さいと前記人感センサーからの情報により判断された場合、該空調対象空間の室内機が個別に省電力運転モード２に移行するように当該室外機の室内機制御部により制御される。

省電力運転モード２となった時には、リモコンにより設定された設定温度を省電力制御モード１よりも、冷房時は高く、暖房時は低くする。同時に、室内ファンの設定風量を省電力制御モード１と同一若しくは小さくする。この制御の変化により、空気調和機の消費電力を、省電力運転モード１に比べて更に省電力にできる。

上記省電力運転モード２に移行する時間より更に長い時間、ある室内機空調対象空間において人が不在、若しくは人の活動量が小さく、空調対象空間における空調負荷が小さいと人感センサーからの情報により判断された場合、該空調対象空間の室内機が個別に省電力運転モード３に移行するように該室内機の室内機制御部により制御される。

省電力運転モード３となった場合、その室内機はサーモオフされ、更に室内ファンは停止されて風量が０になる。この制御の変化により、空気調和機の消費電力は省電力運転モード２に比べて更に省電力にできる。

また、省電力運転モード３となる条件においては、人感センサーにより人の不在の時間が相当に長い状態も考えられ、室内ユニットを切り忘れている可能性がある。従って、省電力運転モード３となる条件となった場合には、室内機の運転を個別に停止させることも可能である。

前記省電力運転モード１、省電力運転モード２、省電力運転モード３から、前記人感センサーにより、各室内機空調対象空間において人を検知した場合、或いは人の活動量が大であることを検知した場合には、該空調対象空間の室内機が通常制御に移行するように当該室内機の室内機制御部により制御される。

前記人感センサー１５ａ〜１５ｃは、検知対象物（人）と該センサーとの距離に限度があり、例えば顧客の要求などにより、室内機が高い天井に設置された場合には、前記人感センサーでの検知が困難になる場合がある。本実施例においては、室内機が高天井に設置された場合には前記リモコン５０ａ〜５０ｃにより、室内機が高天井に設置されたことを設定することができるようになっている。そして、リモコン５０ａ〜５０ｃにより高天井設定がなされた場合には、前記人感センサー１５ａ〜１５ｃの検知感度を変更し、高天井においても人の活動量を検知可能にすることができるようになっている。

図５は、本実施例における空気調和機の制御情報を説明するブロック図で、図２とは異なる例を示す。近年、この図５に示すように、前記室内機及び室外機を複数台備えた空気調和機を中央におき、集中リモコン６０により一括制御するようにした空気調和システム（空気調和機）も増えている。このような空気調和システムにおいては、前記室内機の設置場所が、例えば会議室のように使用頻度少ない場所であれば、集中リモコンから省電力運転モードを３に設定することが可能であり、更に省電力を図れるよう設定変更することが可能となる。

なお、前記空気調和機が、前記人感センサーの制御により、サーモオフしたり運転停止した場合、人感センサーにより制御中であることをリモコン５０ａ〜５０ｃや集中リモコン６０に表示するように構成することにより、ユーザーは人感センサーにより制御中であることを知ることができるので、好ましい。

図６は、室内機にフィルタ自動清掃機構が備えている場合の制御例を説明するブロック図である。
空気調和機の室内機にフィルタ自動清掃機構を備えている場合、従来のものでは一般に、空気調和機を一定時間運転すると、該空気調和機の運転を停止した後、自動的に清掃を開始するように構成している。しかし、フィルタ清掃中は空調運転ができないため、空気調和機の設置場所によっては、顧客側で清掃スケジュールを独自に設定しなくてはならなかった。

前記フィルタの清掃は、人の不在時に行われることが望ましい。そこで、本実施例では、図６に示すように、各室内機に設けられている前記人感センサー１５ａを利用することにより、前記人感センサー１５ａが人不在時を検知した場合に、室内機制御部によりフィルタ自動清掃機構１８の運転を開始し、自動的に清掃を開始するように、予めリモコン５０から設定しておくことができるように構成されている。これにより、顧客の設定の煩雑さを軽減でき、人の不在時に、確実にフィルタの清掃を行うことができる。

１０ａ，１０ｂ，１０ｃ：室内機、
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ：室内熱交換器、
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ：室内膨張弁（電子膨張弁）、
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ：室内機制御部、
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ：吸込温度センサー、
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ：人感センサー、
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ：室内ファン、
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ：ルーバー、
１８：フィルタ自動清掃機構、
３０：室外機、３１：圧縮機、３２：室外熱交換器、
３３：室外膨張弁（電子膨張弁）、３４：室外機制御部、
５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ：リモコン、６０：集中リモコン、
７０：冷房時の冷媒の流れる向きを示す矢印、
７１：暖房時の冷媒の流れる向きを示す矢印。

Claims (7)

1. 空調対象空間における人体動作を検知する人感センサーと、吸込温度を検知する吸込温度センサーと、冷媒の流量を調節する室内膨張弁と、前記人感センサーで検知された検知情報及び前記吸込温度センサーで検知された吸込温度の情報が送信される室内機制御部を備える複数台の室内機と、
   圧縮機と、該圧縮機を容量制御する室外機制御部を備える室外機と、前記複数台の室内機に設けられた前記室内機制御部の各々と接続され前記空調対象空間の設定温度及び設定風量を設定する複数台のリモコンとを備え、前記リモコンは前記室内機制御部を介して前記室外機制御部と接続されている空気調和機において、
   前記室内機制御部は、前記検知情報に基づいて前記リモコンで設定された前記設定温度又は前記設定風量を変更し、この変更情報と前記吸込温度とを該室内機制御部から前記室外機制御部に送信し、前記室外機制御部は、前記変更情報と前記吸込温度とに基づいて、前記複数台の室内機の前記空調対象空間の各々の空調負荷、及び前記複数台の室内機の前記空調対象空間の全体の空調負荷を算出し、この算出結果に基づいて前記圧縮機を容量制御すると共に、該室外機制御部から前記室内機制御部を介して前記室内膨張弁の開度制御を行い、
   前記室内機が高天井設定された場合、前記高天井設定がされていない場合よりも前記人感センサーの感度が高くなるように構成されていることを特徴とする空気調和機。
2. 請求項１において、前記検知情報から人の存否割合を算出し、この算出された存否割合に基づいて、前記設定温度と前記設定風量の少なくとも一方を省電力側にシフトさせるようにした省電力運転モードを備えており、前記室内機における前記設定温度と前記設定風量の少なくとも一方を省電力側へシフトさせることを特徴とする空気調和機。
3. 請求項１において、前記室内機の設置場所が高天井等、人感センサーの検知が困難な場合に、前記リモコンからの前記高天井設定をし、自動的に人感センサーの検知感度を変更することで、高天井においても人の活動量を検知可能としたことを特徴とする空気調和機。
4. 請求項２において、前記複数台の室内機を制御するための集中リモコンを備え、この集中リモコンより、任意の前記室内機を前記省電力運転モードへシフトさせる運転の制御パターンを変更可能に構成していることを特徴とする空気調和機。
5. 請求項４において、前記室内機が、前記人感センサーによる検知情報に基づいてサーモオフ或いは運転停止する制御を実施している場合、各室内機に接続されている前記リモコン及び前記集中リモコンに人感センサー制御を行っていることを表示することを特徴とする空気調和機。
6. 請求項４において、前記空調機を集中制御する場合、前記室内機の設置環境により、前記集中リモコンにより前記省電力運転モードを変更可能に構成したことを特徴とする空気調和機。
7. 請求項１において、前記室内機はフィルタ自動清掃機構を備えており、前記人感センサーが人不在を検知した場合に前記フィルタ自動清掃機構の運転を開始することを特徴とする空気調和機。

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