JP6116087B2 - 空気調和機および空気調和機の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機および空気調和機の制御方法に関する。

従来、タイマー予約した設定時刻（タイマー設定時刻）に空気調和機に暖房運転を開始させる技術がある。ここで、空気調和機の暖房運転開始時に高温風を短時間に吹き出すため、タイマー設定時刻前に室内機の予熱運転を行う技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１０―４８４９４号公報

この予熱運転は、実際の暖房運転に近づければ近づけるほど暖房運転開始時に空気調和機は室内に高温風を短時間で吹き出せるが、予熱運転中の消費電力が増加してしまうという課題がある。そこで、本発明は、前記した課題を解決し、空気調和機が暖房運転開始時に高温風を短時間で吹き出せるようにしつつ、予熱運転中の消費電力を低減することを目的とする。

前記した課題を解決するため、本発明の空気調和機は、室内の人体を検出する人体検出部と、室内温度を検出する室内温度検出部（例えば、室内温度計１２３）と、外気温度を検出する外気温度検出部（例えば、室外温度計２０６）と、利用者により予め入力されたタイマー設定時刻の第１の所定時間（例えば、図６に示す６０分）前から空気調和機の圧縮機の第１の予熱（例えば、低能力予熱）運転を実行し、前記タイマー設定時刻後の第２の所定時間（例えば、図６に示す３０分）が経過するまでの間に、前記人体検出部が人体を検出したとき、前記第１の予熱運転より前記圧縮機の回転数が高く、かつ、通常暖房運転の上限より前記圧縮機の回転数が低い範囲で第２の予熱（例えば、高能力予熱）運転を実行し、リモコンからの暖房運転開始の指示信号が入力されると前記通常暖房運転に入る駆動制御部とを備え、前記駆動制御部は、前記タイマー設定時刻の第１の所定時間前において、前記室内温度検出部が検出した室内温度が室内の所定値未満であり、かつ、前記外気温度検出部が検出した外気温度が外気の所定値未満であるとき、前記第１の予熱運転を開始することを特徴とする。その他の構成については、実施の形態の項で述べる。

本発明によれば、空気調和機が暖房運転開始時に高温風を短時間で吹き出せるようにしつつ、予熱運転中の消費電力を低減することができる。

本実施形態に係る空気調和機の室内機、室外機およびリモコンの正面図である。 図１の室内機の側断面図である。 図１の空気調和機におけるヒートポンプの構成図である。 図１の空気調和機の機能ブロック図である。 図１の室内機の処理手順を示した図である。 図１の室内機の室内機マイコンの処理手順の具体例を示したタイムチャートである。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

＜空気調和機の構成＞
図１は、本実施形態に係る空気調和機の室内機、室外機およびリモコンの正面図である。図１に示すように、空気調和機Ａは、室内機１００と、室外機２００と、リモコンＲｅと、を備えている。室内機１００と室外機２００とは冷媒配管（図示せず）で接続され、周知の冷媒サイクルによって、室内機１００が設置されている室内を空調する。また、室内機１００と室外機２００とは、通信ケーブル（図示せず）を介して互いに情報を送受信するようになっている。

リモコンＲｅはユーザによって操作され、室内機１００のリモコン受信部Ｑに対して赤外線信号を送信する。当該信号の内容は、運転要求、設定温度の変更、タイマー、運転モードの変更、停止要求等の指令である。空気調和機Ａは、これらの信号に基づいて、冷房モード、暖房モード、除湿モード等の空調運転を行う。
また、室内機１００の前面パネル１０６の左右方向中央の下部には、人体検出センサ１１０が設置されている。この人体検出センサ１１０は、赤外線センサや、音センサ、カメラ等により、室内機１００の設置される室内における人体検出を行うセンサである。ここでは、人体検出センサ１１０がカメラである場合を例に説明する。また、予熱開始を表示する予熱ランプ１２１および運転開始を表示する運転ランプ１２２が設置されている。

図２は、室内機の側断面図である。筐体ベース１０１は、室内熱交換器１０２、室内ファン１０３、フィルタ１０８等の内部構造体を収容している。
室内熱交換器１０２は複数本の伝熱管１０２ａを有し、室内ファン１０３により室内機１００内に取り込まれた空気を、伝熱管１０２ａを通流する冷媒と熱交換させ、前記空気を加熱又は冷却するように構成されている。なお、伝熱管１０２ａは、前記した冷媒配管（図示せず）に連通し、冷媒サイクルの一部を構成している。

左右風向板１０４は、室内機マイコン（制御手段）１３０（後記する図４参照)からの指示に従い、下部に設けた回動軸（図示せず）を支点にして左右風向板用モータ(図示せず)により回動される。
上下風向板１０５は、室内機マイコン１３０からの指示に従い、両端部に設けた回動軸（図示せず）を支点にして上下風向板用モータ（図示せず）により回動される。
前面パネル１０６は、室内機１００の前面を覆うように設置されており、下端を軸として前面パネル用モータ（図示せず）により回動可能な構成となっている。ちなみに、前面パネル１０６を、下端に固定されるものとして構成してもよい。

図２に示す室内ファン１０３が回転することによって、空気吸込み口１０７およびフィルタ１０８を介して室内空気を取り込み、室内熱交換器１０２で熱交換された空気が吹出し風路１０９ａに導かれる。さらに、吹出し風路１０９ａに導かれた空気は、左右風向板１０４および上下風向板１０５によって風向きを調整され、空気吹出し口１０９ｂから外部に送り出されて室内を空調する。

図３は、図１の空気調和機の冷媒サイクルの構成を示した図である。なお、説明を容易にするため、室内機１００における、室内熱交換器１０２および室内ファン１０３以外の構成は図示を省略している。室外機２００は、圧縮機２０５と、四方弁２０４と、室外熱交換器２０２と、室外ファン２０３と、膨張弁２０１とを備える。室外機２００の圧縮機２０５で圧縮されて高温高圧となったガス冷媒は、四方弁２０４を介して、凝縮器として機能する室内熱交換器１０２に流入する。室内熱交換器１０２を通流する高温高圧のガス冷媒は、室内ファン１０３により送られてくる室内空気と熱交換し、凝縮する。

室内熱交換器１０２から流出した中温高圧の液冷媒は、膨張弁２０１で減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器として機能する室外熱交換器２０２に流入する。室外熱交換器２０２を通流する気液二相冷媒は、室外ファン２０３により送られてくる室外空気と熱交換して蒸発し、低温低圧のガス冷媒（または、若干の液冷媒を含む湿りガス冷媒）となる。室外熱交換器２０２から流入する低温低圧のガス冷媒は、四方弁２０４を介して圧縮機２０５に還流する。

図４は、図１の空気調和機の機能ブロック図である。図４において、室内機１００における、前面パネル１０６、上下風向板１０５、運転ランプ１２２、予熱ランプ１２１、人体検出センサ１１０、室内温度計１２３、室内ファン１０３、室内機マイコン１３０、タイマー１５０以外の構成は図示を省略している。また、室外機２００における室外ファン２０３、圧縮機２０５、室外温度計２０６以外の構成は図示を省略している。

図４に示すように空気調和機Ａは、前面パネル１０６、上下風向板１０５、運転ランプ１２２、予熱ランプ１２１、人体検出センサ１１０、室内温度計１２３、室内ファン１０３、室内機マイコン（制御手段）１３０およびタイマー１５０を備える。室内温度計１２３は室温を室内機マイコン１３０に出力する。室内機マイコン１３０は、空気調和機Ａ全体の制御を司り、駆動制御部１３１、人体検出部１３２および温度判断部１３３を備える。また、室内機マイコン１３０の備える記憶部（図示省略）の所定領域に、設定時刻（タイマー設定時刻）を記憶する。設定時刻は、リモコンＲｅからの操作により入力される低能力予熱（詳細は後記）開始の時刻を算出するための基準の時刻である。

駆動制御部１３１は、リモコンＲｅからのリモコン信号や、人体検出部１３２による人体検出結果、温度判断部１３３による温度判断結果に基づき、室内機１００の前面パネル１０６、上下風向板１０５、運転ランプ１２２、予熱ランプ１２１および室内ファン１０３と、室外機２００の室外ファン２０３および圧縮機２０５とを制御し、低能力予熱（第１の予熱）や、高能力予熱（第２の予熱）や、通常暖房への運転切り替えを行う。低能力予熱、高能力予熱、通常暖房の詳細は後記する。

人体検出部１３２は、人体検出センサ１１０から、人体検出信号を受信すると、この信号を駆動制御部１３１へ出力する。また、温度判断部１３３は、室内温度計１２３からの室温測定結果および室外温度計２０６からの外気温測定結果を受信すると、その結果に基づき、低能力予熱を開始するか否かの判断を行う。例えば、温度判断部１３３は、外気温１０℃以上または室温１８℃以上ならば予熱運転を行わないと判断する。

次に、図５および図６を用いて空気調和機Ａの室内機マイコン１３０の処理手順を説明する。まず、図５を用いて、室内機マイコン１３０の処理の概要を説明する。図５は、図１の室内機の処理手順を示した図である。図６は、図１の室内機マイコンの処理手順の具体例を示したタイムチャートである。ここでは既に利用者がリモコンＲｅ等により空気調和機Ａがタイマー設定時刻（設定時刻）の入力を受け付け、室内マイコン１３０の所定領域に記憶されているものとする。また、空気調和機Ａは、このタイマー設定時刻の所定時間前（ここでは６０分前）になると低能力予熱を開始するものとする。

まず、室内機マイコン１３０は、タイマー設定時刻と、タイマー１５０の示す現在時刻とを参照して、現在時刻が（設定時刻―６０分）になったと判断すると（Ｓ１のＹｅｓ）、温度判断部１３３は、室内温度計１２３から取得した室温および室外温度計２０６から取得した室外温度をもとに、予熱温度条件を満たすか否かを判断する（Ｓ２）。一方、まだ現在時刻が（設定時刻―６０分）になっていない場合（Ｓ１のＮｏ）、Ｓ１へ戻る。Ｓ２の予熱温度条件は、例えば、室温が１８℃未満かつ外気温１０℃未満ならば予熱運転を行うという条件である。Ｓ２において温度判断部１３３が予熱温度条件を満たすと判断したとき（Ｓ２のＹｅｓ）、駆動制御部１３１を介して、予熱ランプ１２１を点灯させる（Ｓ３）。そして、Ｓ４へ進む。一方、Ｓ２において、温度判断部１３３が、予熱温度条件を満たさないと判断したとき（Ｓ２のＮｏ）、駆動制御部１３１は予熱を禁止する（Ｓ１６）。つまり、低能力予熱を行わない。そして、処理を終了する。このように、駆動制御部１３１が、予熱条件を満たさないときに低能力予熱を行わないようにすることで、空気調和機Ａの予熱時の消費電力を低減できる。

Ｓ３の後、駆動制御部１３１は、低能力予熱を開始する（Ｓ４）。そして、駆動制御部１３１は、カウントダウンを開始する（Ｓ５）。つまり、駆動制御部１３１はタイマー１５０を参照して、タイマー設定時刻から所定時間（例えば、３０分）後までのカウントダウンを開始する。そして、駆動制御部１３１において、リモコンＲｅからの暖房運転開始のリモコン信号等、暖房運転開始の信号の入力を受け付けると（Ｓ６のＹｅｓ）、駆動制御部１３１は暖房運転を開始する（Ｓ１０）。具体的には、駆動制御部１３１は、通常暖房（詳細は後記）に移行する。

一方、駆動制御部１３１に暖房運転開始の信号が未入力の場合（Ｓ６のＮｏ）、人体検出部１３２は、人体検出センサ１１０から人体検出信号の入力があるか否かを判断する（Ｓ７）。ここで、人体検出センサ１１０から人体検出信号の入力があった場合（Ｓ７のＹｅｓ）、駆動制御部１３１は、圧縮機２０５を動作させて高能力予熱（詳細は後記）を開始する（Ｓ８）。そして、Ｓ９へ進む。

一方、Ｓ６の後、人体検出部１３２は、人体検出センサ１１０からの人検出の信号の入力がない場合（Ｓ７のＮｏ）、駆動制御部１３１は、タイマー１５０を参照して、Ｓ５のカウントダウン開始からタイムアップしている（タイマー設定時刻から所定時間（例えば、３０分）経過している）か否かを判断する（Ｓ１３）。ここでタイムアップしていなければ（Ｓ１３のＮｏ）、Ｓ６へ戻る。一方、タイムアップしていれば（Ｓ１３のＹｅｓ）、駆動制御部１３１は予熱（Ｓ４で開始した低能力予熱）を停止する（Ｓ１５）。そして、駆動制御部１３１は、予熱ランプ１２１を消灯し、処理を終了する。つまり、タイマー設定時刻から所定時間経過しても、室内に人が入ってこなかった場合、および、タイマー設定時刻から所定時間経過してしまった場合、駆動制御部１３１は、低能力予熱を停止する。これにより、空気調和機Ａの低能力予熱時の消費電力を低減できる。

Ｓ９において、駆動制御部１３１は、リモコンＲｅからの暖房運転開始のリモコン信号等、暖房運転開始の信号の入力を受け付けると（Ｓ９のＹｅｓ）、暖房運転を開始する（Ｓ１０）。また、駆動制御部１３１は運転ランプ１２２を点灯させる。そして、Ｓ１１へ進む。一方、Ｓ９において、駆動制御部１３１は、駆動制御部１３１は、暖房運転開始の信号の入力を受け付けなかったとき（Ｓ９のＮｏ）、Ｓ５のカウントダウン開始からタイムアップしている（タイマー設定時刻から所定時間（例えば、３０分）経過している）か否かを判断し（Ｓ１４）、タイムアップしていなければ（Ｓ１４のＮｏ）、Ｓ９へ戻る。一方、タイムアップしていれば（Ｓ１４のＹｅｓ）、駆動制御部１３１は予熱を停止する（Ｓ１５）。そして、駆動制御部１３１は、予熱ランプ１２１を消灯し、処理を終了する。つまり、室内に人が入って来たが、結局、暖房運転の指示がされなかった場合、駆動制御部１３１は、高能力予熱を停止する。これにより、空気調和機Ａの高能力予熱時の消費電力を低減できる。

Ｓ１１において、駆動制御部１３１は、リモコンＲｅからの暖房停止のリモコン信号等、暖房停止の信号の入力を受け付けると（Ｓ１１のＹｅｓ）、暖房運転を停止する（Ｓ１２）。そして、駆動制御部１３１は、運転ランプ１２２を消灯し、処理を終了する。一方、駆動制御部１３１は、リモコンＲｅからの暖房停止のリモコン信号等、暖房停止の信号の入力がない場合（Ｓ１１のＮｏ）、Ｓ１１へ戻る。

次に、図５を参照しつつ図６を用いて、図４の空気調和機Ａの室内機マイコン１３０の処理手順の例を説明する。なお、このタイムチャートの横軸は時間の流れを示す。また、ここでも、予熱期間の開始時刻はタイマー設定時刻の６０分前からであり、この予熱期間の終了時刻は、最大でタイマー設定時刻＋３０分までである場合を例に説明する。

室内機マイコン１３０の駆動制御部１３１は、タイマー１５０を参照して、設定時刻（タイマー設定時刻）の６０分前になったことを検知し（図５のＳ１のＹｅｓ）、温度判断部１３３により予熱温度条件を満たすことを確認すると（Ｓ２のＹｅｓ）、予熱ランプ１２１を点灯させる（Ｓ３）。なお、この段階では、前面パネル１０６も上下風向板１０５もシャット（閉じた状態）のままとする。

そして、駆動制御部１３１は、低能力予熱を開始する（Ｓ４）。具体的には、駆動制御部１３１は、まず圧縮機２０５を始動させ、予め設定された低能力予熱の回転数（例えば、図６に示す予熱下限１の回転数〜予熱上限１の回転数）で回転させる。また、駆動制御部１３１は、室内ファン１０３を予熱専用回転数で回転させる。さらに、駆動制御部１３１は、室外ファン２０３の回転数を予熱専用回転数で回転させる。

そして、駆動制御部１３１、タイマー１５０およびタイマー設定時刻を参照しながら、タイマー設定時刻＋３０分までのカウントダウンを開始する（Ｓ５）。そして、設定時刻＋３０分までの間に、人体検出部１３２が人を検出すると（Ｓ６のＹｅｓ→Ｓ７のＹｅｓ）、駆動制御部１３１は高能力予熱を開始する（Ｓ８）。つまり、駆動制御部１３１は、圧縮機２０５の回転数を高能力予熱の回転数まで上昇させる。例えば、駆動制御部１３１は、圧縮機２０５の回転数を、図６に示す予熱上限２の回転数まで上昇させる。なお、このときの圧縮機２０５の回転数の下限値は、例えば、図６に示す予熱下限の値とする。

その後、駆動制御部１３１はリモコンＲｅから暖房運転開始の信号の入力を受け付けると（Ｓ９のＹｅｓ）、暖房運転を開始する（Ｓ１０）。駆動制御部１３１は、まず、前面パネル１０６をオープンの状態にし、また、駆動制御部１３１は運転ランプ１２２を点灯させ、

上下風向板１０５を暖房イニシャル位置（通常暖房のときの位置）まで移動させ、圧縮機２０５の回転数を通常暖房の回転数（図６に示すＭＡＸ回転数〜暖房の下限）で回転させる。また、駆動制御部１３１は、室内ファン１０３については通常制御とし、室外ファン２０３については通常制御とする。

なお、前記したとおり、駆動制御部１３１がリモコンＲｅにより運転停止信号が入力されると、運転を停止させる。また、駆動制御部１３１は、タイマー設定時間から３０分経過しても、つまり、延長運転時間が経過しても、リモコンＲｅによる運転開始信号が入力されなかったとき、予熱（低能力予熱または高能力予熱）を停止する。

このようにすることで、空気調和機Ａは、低能力予熱を開始後、室内に利用者（人体）が居ることを検出してから高能力予熱を開始する。よって、空気調和機Ａが暖房運転開始時に高温風を短時間で吹き出せるようにしつつ、予熱運転中の消費電力を低減することができる。

なお、室内機１００が室内に人体がいることを確実に検知できるよう、室内機１００の人体検出センサ１１０として、カメラおよび明るさセンサ（図示省略）を用いるようにしてもよい。この場合、カメラが室内に人体がいることを検出しやすくするため、レンズ部分の首振り機能を備えていてもよい。そして、駆動制御部１３１は、明るさセンサにより、室内が所定の明るさ以上になったことを検知すると、カメラの首振り機能を動作させ、カメラによる撮像を開始させる。その後、人体検出部１３２はカメラからの画像により室内に人体がいると判断すると、駆動制御部１３１は、前記した高能力予熱を開始する。なお、駆動制御部１３１は、人体検出部１３２において室内に人体がいると判断されたとき、カメラの首振りを停止させる。このように、人体検出センサ１１０に首振り機能付きのカメラを用いる場合、明るさセンサを併用することで、室内に人体がいる可能性が高いときにカメラの首振りを行わせることができる。また、明るさをカメラの画像から検出することで明るさセンサを搭載することなく同様の機能を実現することができる。

１００ 室内機
１０１ 筐体ベース
１０２ 室内熱交換器
１０２ａ 伝熱管
１０３ 室内ファン
１０４ 左右風向板
１０５ 上下風向板
１０６ 前面パネル
１０７ 空気吸込み口
１０８ フィルタ
１０９ａ 吹出し風路
１０９ｂ 空気吹出し口
１１０ 人体検出センサ
１２１ 予熱ランプ
１２２ 運転ランプ
１２３ 室内温度計
１３０ 室内機マイコン（制御手段）
１３１ 駆動制御部
１３２ 人体検出部
１３３ 温度判断部
１５０ タイマー
２００ 室外機
２０１ 膨張弁
２０２ 室外熱交換器
２０３ 室外ファン
２０４ 四方弁
２０５ 圧縮機
２０６ 室外温度計
Ａ 空気調和機
Ｑ リモコン受信部
Ｒｅ リモコン

Claims (6)

1. 室内の人体を検出する人体検出部と、
   室内温度を検出する室内温度検出部と、
   外気温度を検出する外気温度検出部と、
   利用者により予め入力されたタイマー設定時刻の第１の所定時間前から空気調和機の圧縮機の第１の予熱運転を実行し、前記タイマー設定時刻後の第２の所定時間が経過するまでの間に、前記人体検出部が人体を検出したとき、前記第１の予熱運転より前記圧縮機の回転数が高く、かつ、通常暖房運転の上限より前記圧縮機の回転数が低い範囲で第２の予熱運転を実行し、リモコンから暖房運転開始の指示信号が入力されると前記通常暖房運転に入る駆動制御部とを備え、
   前記駆動制御部は、前記タイマー設定時刻の前記第１の所定時間前において、前記室内温度検出部が検出した室内温度が室内の所定値未満であり、かつ、前記外気温度検出部が検出した外気温度が外気の所定値未満であるとき、前記第１の予熱運転を開始する
   ことを特徴とする空気調和機。
2. 前記駆動制御部は、
   前記第１の予熱運転の実行を始めた後、前記タイマー設定時刻後の前記第２の所定時間経過するまでの間に前記人体検出部が人体を検出しなかったとき、および、前記タイマー設定時刻後の前記第２の所定時間が経過したとき、前記第１の予熱運転を停止する
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記駆動制御部は、
   前記第２の予熱運転の実行を始めた後、前記第２の所定時間経過するまでの間に暖房運転開始の指示信号が入力されなかったとき、および、前記第２の予熱運転の実行を始めた後、前記第２の所定時間が経過したとき、前記第２の予熱運転を停止する
   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. 前記人体検出部は、
   前記室内を撮像するカメラおよび前記室内の明るさを検出する明るさセンサを有し、
   前記駆動制御部は、
   前記明るさセンサが所定値以上の明るさを検知すると、前記カメラの首振り機能を動作させ、前記カメラによる撮像を開始させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
5. 前記人体検出部は、
   前記室内を撮像するカメラを有し、
   前記駆動制御部は、
   前記カメラが所定値以上の明るさを検知すると、前記カメラの首振り機能を動作させ、前記カメラによる撮像を開始させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
6. 室内の人体を検出する人体検出部と、室内温度を検出する室内温度検出部と、外気温度を検出する外気温度検出部とを備える空気調和機が、
   利用者により予め入力されたタイマー設定時刻の第１の所定時間前から空気調和機の圧縮機の予熱運転を実行した後、前記タイマー設定時刻後の第２の所定時間が経過するまでの間に、前記人体検出部が人体を検出したとき、前記圧縮機の回転数を通常暖房運転の上限より低い範囲で上昇させ、リモコンから暖房運転開始の指示信号が入力されると前記通常暖房運転に入る空気調和機の制御方法であって、
   前記タイマー設定時刻の前記第１の所定時間前において、前記室内温度検出部が検出した室内温度が室内の所定値未満であり、かつ、前記外気温度検出部が検出した外気温度が外気の所定値未満であるとき、前記予熱運転を開始する
   ことを特徴とする空気調和機の制御方法。

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