JP6559351B2 - 空気調和システム - Google Patents

Description

本発明は、複数台の空気調和機を有する空気調和システムに関する。

１台の室外機に複数台の室内機が接続されていて、室内機および室外機から情報を取得してシステム全体を制御する中央制御装置を設けた空気調和システムについての技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−７９８１２号公報

疑似共振方式のように負荷によってスイッチング周波数が決定される電源回路を備えた複数台の空気調和機が１台の室外機に接続している空気調和機システムにおいて、複数台の空気調和機が同一の運転状態になると、各空気調和機の電源回路の負荷が同等であるため、同じスイッチング周波数で駆動することになる。

その結果、雑音端子電圧を計測した際に、スイッチング周波数の整数倍の周波数帯域といった特定の周波数帯域における雑音端子電圧のレベルが高くなる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、雑音端子電圧のレベルを抑制す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、運転指示内容に従って運転する複数の空気調和機が室外機に接続されている空気調和システムであって、空気調和機毎に設けられ、負荷に基づいて決定されたスイッチング周波数で空気調和機本体を駆動するための電圧を生成する電源回路部を備える。本発明は、さらに運転指示内容が同一の空気調和機においては、負荷が互いに異なるように制御する制御部を備えることを特徴とする。

本発明に係る空気調和システムは、雑音端子電圧のレベルを抑制することが可能になるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる空気調和システムの全体図 実施の形態１にかかる空気調和機および室外機の詳細構成を示す図 実施の形態１における中央制御装置を専用のハードウェアで実現する場合の構成を示す図 実施の形態１における中央制御装置をコンピュータで実現する場合の構成を示す図

以下に、本発明の実施の形態に係る空気調和システム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１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる空気調和システム１００の全体図である。図２は、実施の形態１にかかる空気調和機２および室外機１の詳細構成を示す図である。空気調和システム１００において、室外機１に複数台の空気調和機２が接続されている。

ここでは、一例として、空気調和システム１００においては１台の室外機１に６台の空気調和機２が接続されているとする。複数の空気調和機を区別しないときは空気調和機２と称し、複数の空気調和機を区別するときは、空気調和機２１，２２，２３，２４，２５，２６と称する。ただし、１台の室外機１に接続される空気調和機２の台数に制限はない。

図２は、簡単のため室外機１および室外機１に接続された１台の空気調和機２が示してあり、他の空気調和機２は省いてある。複数の空気調和機２それぞれの基本構成は同じであるとする。

図２を用いて、空気調和機２の基本構成を説明する。空気調和機２は、空気調和機２本体を駆動するための電圧を生成する電源回路部３と、電源回路部３によって生成された電圧に基づいて駆動するアクチュエータ駆動部１６と、電源回路部３の負荷となる負荷抵抗４，５，６，７，８と、負荷制御用のスイッチであるトランジスタ９，１０，１１，１２，１３と、運転指示信号を受信する受信部１５と、室外機１との通信を行う通信部１７と、空気調和機２の制御部である中央制御装置１４と、を備える。電源回路部３は、疑似共振方式のような負荷に基づいて決定されたスイッチング周波数で電圧を生成する。中央制御装置１４は、アクチュエータ駆動部１６、受信部１５、通信部１７およびトランジスタ９，１０，１１，１２，１３を制御する。

ここで、負荷抵抗４，５，６，７，８はすべて同一定数の負荷抵抗であるとする。負荷抵抗４，５，６，７，８それぞれの一端は電源回路部３に接続されており、負荷抵抗４，５，６，７，８それぞれの他端はトランジスタ９，１０，１１，１２，１３に接続されている。中央制御装置１４は、トランジスタ９，１０，１１，１２，１３がそれぞれオン状態またはオフ状態となるように制御する。トランジスタ９がオン状態になると、負荷抵抗４とアースとが接続され、負荷抵抗４に電流が流れて負荷抵抗４が電源回路部３の負荷となる。トランジスタ９がオフ状態になると、負荷抵抗４とアースとは非接続状態になり、負荷抵抗４は電源回路部３の負荷にならない。トランジスタ１０，１１，１２，１３と負荷抵抗５，６，７，８とについても同様である。したがって、トランジスタ９，１０，１１，１２，１３のそれぞれは、負荷抵抗４，５，６，７，８を電源回路部３の負荷とするか否かを定めるスイッチとして機能する。その結果、トランジスタ９，１０，１１，１２，１３それぞれがオン状態またはオフ状態のいずれかになることで電源回路部３に追加される負荷が変化し、電源回路部３のスイッチング周波数が変化することになる。なお、負荷抵抗４，５，６，７，８の定数は、必ずしも同一でなくてもかまわない。

室外機１は、空気調和機２と通信を行う通信部１８と、通信部１８の通信内容を把握して通信部１８に指示を出す中央制御装置１９と、を備える。ここで、中央制御装置１９は、空気調和システム１００全体の制御部として機能する。

アクチュエータ駆動部１６の詳細な構成は図２には示していない。アクチュエータ駆動部１６の具体例は、空気調和機２の風向を制御するモータ、室温を検知するサーミスタ、熱交換機の温度を検知する管温サーミスタなどである。アクチュエータ駆動部１６は、空気調和機２の仕様によってさまざまなものが考えられ、上記に限定されない。

受信部１５は、図示していないリモートコントローラといった運転指示信号送信手段から送信された運転指示信号を受信して、中央制御装置１４に送信する。運転指示信号は、冷房または暖房の設定、風向の設定および温度設定を指示する運転指示内容を含んでいる。

通信部１７は、中央制御装置１４を介して受信部１５が受信した運転指示信号を受け取り、室外機１の通信部１８に送信する。さらに、通信部１７は、室外機１の中央制御装置１９から送信されたトランジスタ９，１０，１１，１２，１３を制御する信号を、通信部１８から受信して中央制御装置１４に送る。

中央制御装置１４は、受信部１５が受信した運転指示信号に基づいてアクチュエータ駆動部１６を制御する。さらに、中央制御装置１４は、室外機１が送信したトランジスタ９，１０，１１，１２，１３を制御する信号に基づいて、トランジスタ９，１０，１１，１２，１３を制御する。したがって、中央制御装置１４は電源回路部３の負荷を変更し、電源回路部３の負荷を決定することができる。

室外機１の中央制御装置１９は、室外機１の基本的な制御を実行する。さらに、中央制御装置１９は、室外機１に接続された複数台の各空気調和機２の運転指示内容を通信部１８が受信した運転指示信号から取得し、各空気調和機２に搭載されたトランジスタ９，１０，１１，１２，１３を制御する信号を通信部１８に送信させる。

次に、空気調和システム１００の動作について説明する。

実施の形態１にかかる空気調和システム１００においては、複数台の空気調和機２が運転指示信号によりそれぞれ指示された「冷房，風向自動」といった運転指示内容を空気調和機２から室外機１に送信する。中央制御装置１９は、室外機１が受け取った各空気調和機２の運転指示内容の中に同一の運転状態があるか否かを判定し、同一の運転指示内容が指示された空気調和機２においては、電源回路部３の負荷が互いに異なるような指示を与える。

具体的には、中央制御装置１９は、運転指示内容が同一である各空気調和機２に搭載されたそれぞれのトランジスタ９，１０，１１，１２，１３を制御する信号を通信部１８に送信させ、上記各空気調和機２の電源回路部３の負荷抵抗が互いに異なるように制御する。すなわち、同一の運転指示内容を指示された各空気調和機２に互いに異なる負荷を与える。同一の運転指示内容を指示された各空気調和機２それぞれの電源回路部３にすべて異なる負荷を与えることで、スイッチング周波数が空気調和機２毎に異なる値になる。スイッチング周波数が各空気調和機２の電源回路部３で異なることにより、雑音端子電圧のレベルが高くなる周波数帯域が分散するので、特定の周波数において雑音端子電圧のレベルが高くなることを抑制することが可能となる。

６台の空気調和機２１，２２，２３，２４，２５，２６は、それぞれリモートコントローラといった運転指示信号送信手段から送信された運転指示信号を受信部１５で受信して、受信した運転指示信号が示す運転指示内容に基づいて運転する。具体的には、空気調和機２１，２２，２３，２４，２５，２６のそれぞれが受信部１５で受信した運転指示信号を中央制御装置１４が受け取り、運転指示信号に含まれる「冷房，風向自動」といった運転指示内容に基づいて、中央制御装置１４はアクチュエータ駆動部１６を駆動させる。

さらに、空気調和機２１，２２，２３，２４，２５，２６それぞれの中央制御装置１４は、受け取った運転指示信号を通信部１７から室外機１の通信部１８に送り、室外機１の中央制御装置１９は通信部１８を介して運転指示信号を受け取る。

中央制御装置１９は、各空気調和機２から受け取った運転指示信号に基づいて、空気調和機２１，２２，２３，２４，２５，２６の運転指示内容がすべて「冷房，風向自動」という同一の運転状態を示す場合、空気調和機２１，２２，２３，２４，２５，２６の運転指示内容が同一であると判定する。なお、ここでは、例として冷房または暖房の設定、風向の設定を運転指示内容として同一であるか否かを判定するが、運転指示内容が温度設定を含んでいてもかまわない。

中央制御装置１９は、空気調和機２１，２２，２３，２４，２５，２６の運転指示内容が同一である、すなわち指示された運転状態が同一であると判定すると、空気調和機２１，２２，２３，２４，２５，２６の電源回路部３すべてに互いに異なる負荷を与える指示を出す。

具体的には、中央制御装置１９は通信部１８を介して、空気調和機２１の通信部１７にはトランジスタ９のみがオン状態の駆動パターンとなるように制御する信号を送信し、空気調和機２２の通信部１７にはトランジスタ９，１０のみがオン状態の駆動パターンとなるように制御する信号を送信し、空気調和機２３の通信部１７にはトランジスタ９，１０，１１のみがオン状態の駆動パターンとなるように制御する信号を送信し、空気調和機２４の通信部１７にはトランジスタ９，１０，１１，１２のみがオン状態の駆動パターンとなるように制御する信号を送信し、空気調和機２５の通信部１７にはトランジスタ９，１０，１１，１２，１３すべてがオン状態の駆動パターンとなるように制御する信号を送信し、空気調和機２６の通信部１７にはトランジスタ９，１０，１１，１２，１３すべてがオフ状態の駆動パターンとなるように制御する信号を送信する。

空気調和機２１，２２，２３，２４，２５，２６それぞれの通信部１７は、トランジスタ９，１０，１１，１２，１３を上述した駆動パターンとなるように制御する信号を受信して、中央制御装置１４に送る。空気調和機２１，２２，２３，２４，２５，２６それぞれの中央制御装置１４は、この信号に基づいて、トランジスタ９，１０，１１，１２，１３が上述した駆動パターンとなるように制御する。

その結果、空気調和機２１においては負荷抵抗４が電源回路部３の負荷として追加され、空気調和機２２においては負荷抵抗４，５が電源回路部３の負荷として追加され、空気調和機２３においては負荷抵抗４，５，６が電源回路部３の負荷として追加され、空気調和機２４においては負荷抵抗４，５，６，７が電源回路部３の負荷として追加され、空気調和機２５においては負荷抵抗４，５，６，７，８が電源回路部３の負荷として追加され、空気調和機２６においては電源回路部３に負荷は追加されない。

これにより、同一の運転指示内容を指示された各空気調和機２の電源回路部３がすべて異なる負荷で駆動することになり、電源回路部３のスイッチング周波数がすべて異なることになる。空気調和機２１，２２，２３，２４，２５，２６それぞれの電源回路部３のスイッチング周波数がすべて異なると、雑音端子電圧の値が大きくなる周波数帯域を分散することができ、雑音端子電圧のピーク値を低減することが可能となる。

また、空気調和機２１，２２，２３，２４，２５，２６のうち３台だけが同一の運転指示内容を指示され、残りの３台は異なる運転指示内容が指示されている場合について以下で説明する。

例えば、空気調和機２１，２４，２５が同一の運転指示内容を指示され、空気調和機２２，２３，２６が異なる運転指示内容を指示されたとする。この場合、６台の空気調和機２の運転指示内容に基づいて、中央制御装置１９は、同一の運転指示内容が指示された空気調和機２１，２４，２５の電源回路部３に対して、互いに異なる負荷を与える指示を出す。

具体的には、中央制御装置１９は通信部１８を介して、空気調和機２１の通信部１７にはトランジスタ９のみがオン状態の駆動パターンとなるように制御する信号を送信し、空気調和機２４の通信部１７にはトランジスタ９，１０，１１，１２のみがオン状態の駆動パターンとなるように制御する信号を送信し、空気調和機２５の通信部１７にはトランジスタ９，１０，１１，１２，１３すべてがオン状態の駆動パターンとなるように制御する信号を送信する。

空気調和機２１，２４，２５それぞれの通信部１７は、トランジスタ９，１０，１１，１２，１３を上述した駆動パターンとなるように制御する信号を受信して、中央制御装置１４に送る。空気調和機２１，２４，２５それぞれの中央制御装置１４は、この信号に基づいて、トランジスタ９，１０，１１，１２，１３が上述した駆動パターンとなるように制御する。

その結果、空気調和機２１においては負荷抵抗４が電源回路部３の負荷として追加され、空気調和機２４においては負荷抵抗４，５，６，７が電源回路部３の負荷として追加され、空気調和機２５においては負荷抵抗４，５，６，７，８が電源回路部３の負荷として追加される。

これにより、同一の運転指示内容を指示された各空気調和機２１，２４，２５の電源回路部３がすべて異なる負荷で駆動することになり、スイッチング周波数がすべて異なることになる。この結果、空気調和システム１００全体の雑音端子電圧を低減することができる。

複数台の空気調和機２が同一の運転指示内容を指示された場合において、同一の運転指示内容を指示された空気調和機２に中央制御装置１９が指示するトランジスタ９，１０，１１，１２，１３の駆動パターンは、空気調和機２１はトランジスタ９のみがオン状態、空気調和機２２はトランジスタ９，１０のみがオン状態、空気調和機２３はトランジスタ９，１０，１１のみがオン状態、空気調和機２４はトランジスタ９，１０，１１，１２のみがオン状態、空気調和機２５はトランジスタ９，１０，１１，１２，１３すべてがオン状態、空気調和機２６はトランジスタ９，１０，１１，１２，１３すべてがオフ状態、といったように空気調和機２ごとに予め定めておいてよい。しかし、上記のように駆動パターンを各空気調和機２に固定的に割当てないで、複数の空気調和機２が同一の運転指示内容を指示されていると中央制御装置１９が判断したときに、同一の運転指示内容が指示されている空気調和機２ごとに異なる駆動パターンを新たに決定して割当てるようにしてもかまわない。

以上説明したように、実施の形態１にかかる空気調和システム１００においては、複数台の空気調和機２に同一の運転指示内容が指示された場合に、同一の運転指示内容が指示された空気調和機２の電源回路部３に異なる負荷を与えることにより、電源回路部３のスイッチング周波数がすべて異なるように制御する。これにより、雑音端子電圧のレベルの改善が可能となり、雑音端子電圧を低減するための部品の追加が不要になるというメリットが得られる。

なお、上記説明においては、空気調和システム１００全体の制御部の機能は、室外機１の中央制御装置１９が有しているとして、空気調和システム１００全体の制御部は室外機１に備えられているとして説明した。しかし、空気調和システム１００が備える複数の空気調和機２全ての運転指示内容を把握して当該運転指示内容に基づいて、複数の空気調和機２の各中央制御装置１４に電源回路部３に与える負荷について指示できるのであれば、空気調和システム１００全体の制御部は室外機１に備えられていなくても構わない。例えば、いずれかの空気調和機２の中央制御装置１４が複数の空気調和機２全ての運転指示内容を把握するような構成になっているのであれば、当該中央制御装置１４が空気調和システム１００全体の制御部を兼用していてもかまわない。

図３は、実施の形態１における中央制御装置１４，１９を専用のハードウェアで実現する場合の構成を示す図である。この場合、中央制御装置１４および中央制御装置１９のそれぞれは、図３に示すように専用のハードウェアである処理回路５０で構成される。処理回路５０は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサー、並列プログラム化したプロセッサー、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。また、中央制御装置１４または中央制御装置１９の複数の機能それぞれを別々の複数の処理回路５０で実現してもよい。

図４は、実施の形態１における中央制御装置１４，１９をコンピュータで実現する場合の構成を示す図である。この場合、中央制御装置１４または中央制御装置１９は、空気調和機２または室外機１に設けられた図４に示すようなＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５１およびメモリ５２により実現される。すなわち、中央制御装置１４または中央制御装置１９の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ５２に格納される。ＣＰＵ５１は、メモリ５２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、中央制御装置１４または中央制御装置１９の機能を実現する。すなわち、空気調和機２または室外機１は、中央制御装置１４または中央制御装置１９の機能がコンピュータにより実行されるときに、中央制御装置１４または中央制御装置１９による動作を実施するステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ５２を備える。また、これらのプログラムは、中央制御装置１４または中央制御装置１９の手順または方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。

ここで、メモリ５２とは、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）といった不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）が該当する。

また、中央制御装置１４，１９の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように中央制御装置１４，１９は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述した各機能を実現することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 室外機、２，２１，２２，２３，２４，２５，２６ 空気調和機、３ 電源回路部、４，５，６，７，８ 負荷抵抗、９，１０，１１，１２，１３ トランジスタ、１４，１９ 中央制御装置、１５ 受信部、１６ アクチュエータ駆動部、１７，１８ 通信部、５０ 処理回路、５１ ＣＰＵ、５２ メモリ、１００ 空気調和システム。

Claims (3)

1. 運転指示内容に従って運転する複数の空気調和機が室外機に接続されている空気調和システムであって、
   前記空気調和機毎に設けられ、負荷に基づいて決定されたスイッチング周波数で前記空気調和機本体を駆動するための電圧を生成する電源回路部と、
   前記運転指示内容が同一の前記空気調和機においては、前記負荷が互いに異なるように制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする空気調和システム。
2. 前記室外機が前記制御部を備える
   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. 前記空気調和機は、複数の負荷抵抗と、前記負荷抵抗を前記負荷とするか否かを定めるスイッチである複数のトランジスタと、を備える
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和システム。

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