JP6704552B1 - 空気調和機、空気調和機の制御方法およびプログラム - Google Patents

空気調和機、空気調和機の制御方法およびプログラム Download PDF

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Abstract

空気調和機の室外機と、周辺の障害物との位置関係に基づいて室外機を適切に制御できるようにする。そのため、空気調和機(900)の制御部(10)は、物理量(IF,VF)に基づいて、室外機筐体と障害物との間の距離に応じて変化する評価値を算出する周囲環境推定部(14)と、ファン用電動機(966)の回転速度を検出するファン用電動機回転検出部(12)と、評価値に基づいて、電動機駆動部(122)または圧縮機(950)の運転制御を行う運転制御部(16,18,20)と、を備える。

Description

本発明は、空気調和機、空気調和機の制御方法およびプログラムに関する。
本技術分野の背景技術として、下記特許文献1の段落0012,0013には、「…冷房運転時において、定常運転が行われている場合には、冷媒回路(8)を冷媒が循環する一方、熱源側送風機(13)が定常駆動手段(G)によって正転駆動され、熱源側熱交換器(4)で冷媒と空気とが熱交換し、加熱された空気は、外部に排出される。」、「一方、逆風によって熱源側送風機(13)の回転数が低下すると、回転数検出手段(F)からの信号を受け、逆転制御手段(B1)が熱源側送風機(13)の検出回転数が所定の設定値α1より低下すると熱源側送風機(13)の回転を逆回転に切り替える。したがって、外気の風向に合わせて外気を導入することになり、通風量が回復して熱交換が円滑に行われることになる。」
特開平4−332333号公報
しかし、上記特許文献1には、空気調和機の室外機と、周辺の障害物との位置関係に基づいて室外機を適切に制御する点については記載されていない。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、空気調和機の室外機を適切に制御できる空気調和機、空気調和機の制御方法およびプログラムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため本発明の空気調和機は、室外機筐体の内部に設けられ放熱フィンを備え熱交換を行う室外熱交換器と、圧縮機用電動機を備え熱交換のための冷媒を圧縮する圧縮機と、前記室外熱交換器に対して送風する送風ファンと、前記送風ファンを駆動するファン用電動機と、前記ファン用電動機に電力を供給するとともに、前記ファン用電動機における物理量を検出する電動機駆動部と、前記電動機駆動部の制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記物理量に基づいて、前記室外機筐体と障害物との間の距離に応じて変化する評価値を算出する周囲環境推定部と、前記ファン用電動機の回転速度を検出するファン用電動機回転検出部と、前記評価値に基づいて、前記電動機駆動部または前記圧縮機の運転制御を行う運転制御部と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、空気調和機の室外機と、周辺の障害物との位置関係に基づいて室外機を適切に制御できる。
好適な第1実施形態による空気調和機900の冷媒サイクル系統図である。 室外機の設置環境の模式図である。 室外ファンモータが逆方向に回転している際の消費電力と後方距離との関係を示す図である。 室外ファンモータが逆方向に回転している際の消費電力と前方距離との関係を示す図である。 室外ファンモータが正方向に回転している際の消費電力と前方距離との関係を示す図である。 第1実施形態における環境推定ルーチンのフローチャートである。 第3実施形態における環境推定ルーチンのフローチャートである。
[第1実施形態]
〈第1実施形態の構成〉
図1は、好適な第1実施形態による空気調和機900の冷媒サイクル系統図である。
図1に示すように、本実施形態の空気調和機900は、室外機960と、室内機970と、を備えるとともに、両者を接続するガス配管982と、液配管984と、を備えている。
そして、室外機960は、圧縮機950と、四方弁962と、室外熱交換器963と、室外膨張弁964と、室外機制御部10(制御部、コンピュータ)と、を備えている。これらは、配管(符号なし)によって順次接続されている。圧縮機950は、冷媒を圧縮する圧縮機構951と、これを回転駆動する圧縮機モータ952と、を備えている。さらに、室外機960は、室外ファン965(送風ファン)と、室外ファンモータ966(ファン用電動機)と、室外ファンモータ駆動装置122(電動機駆動部)と、圧縮機モータ駆動装置124と、を備えている。室外熱交換器963は放熱フィン(図示せず)を備えている。室外ファン965は、室外ファンモータ966によって回転駆動され、室外熱交換器963を冷却する。
また、室内機970は、室内熱交換器973と、室内膨張弁974と、を備えている。両者は、配管(符号なし)によって相互に接続されている。また、室内機970は、室内ファン975と、室内ファンモータ976と、室内機制御部50と、リモコン60と、を備えている。室内ファン975は室内ファンモータ976によって回転駆動され、室内熱交換器973を冷却する。室外機960に設けられた四方弁962は、冷媒の流れを切り替える弁であり、これにより冷房運転と暖房運転とが切り替わる。室外膨張弁964と室内膨張弁974とは、冷媒を減圧して低温低圧にする。
図1において、ガス配管982、液配管984等の配管に沿って示した実線の矢印は、空気調和機900の冷房運転における冷媒の流れを示している。
冷房運転において、四方弁962は、実線で示すように、圧縮機950の吐出側と室外熱交換器963とを連通させ、圧縮機950の吸入側とガス配管982とを連通させる。圧縮機950から吐出される冷媒は、高温高圧のガス状であり、四方弁962を通過して、室外熱交換器963に流れる。室外熱交換器963に流入したガス状の冷媒は、室外ファン965によって供給される室外の空気と熱交換して凝縮され、液状の冷媒となる。この液状の冷媒は、全開状態の室外膨張弁964および液配管984を通過して、室内機970に流入する。
室内機970に流入した液状の冷媒は、室内膨張弁974によって減圧され、低温低圧のガス液混合状の冷媒となる。この低温低圧のガス液混合状の冷媒は、室内熱交換器973に流入して、室内ファン975によって供給される室内の空気と熱交換されて蒸発し、ガス状の冷媒となる。この際、室内の空気は、ガス液混合状の冷媒の蒸発潜熱によって冷却され、冷風が部屋内に送られる。その後、室内機970から流出したガス状の冷媒は、ガス配管982を通過し、室外機960に戻される。室外機960に戻されたガス状の冷媒は、四方弁962を通過し、圧縮機950に吸入され、再度ここで圧縮されることによって、一連の冷媒サイクルが形成される。
一方、暖房運転において、四方弁962は、破線で示すように、ガス配管982を介して、圧縮機950の吐出側と室内熱交換器973とを連通させ、圧縮機950の吸入側と室外熱交換器963とを連通させる。圧縮機950から吐出される高温高圧のガス状の冷媒は、四方弁962を通過して、室内熱交換器973に流れる。室内熱交換器973に流入したガス状の冷媒は、室内ファンモータ976によって供給される室内の空気と熱交換して凝縮され、液状の冷媒となる。この液状の冷媒は、室内膨張弁974および液配管984を介して室外機960に流入する。
室外機960に流入した液状の冷媒は、室外膨張弁964によって減圧され、低温低圧のガス液混合状の冷媒となる。この低温低圧のガス液混合状の冷媒は、室外熱交換器963に流入して、室外ファン965によって供給される室外の空気と熱交換されて蒸発し、ガス状の冷媒となる。この際、室外の空気は、ガス液混合状の冷媒の蒸発潜熱によって冷却され、冷風が室外機960から排出される。また、室外熱交換器963から排出されたガス状の冷媒は、四方弁962を通過し、圧縮機950に吸入され、再度ここで圧縮されることによって、一連の冷媒サイクルが形成される。
室外ファンモータ966および圧縮機モータ952は、何れも磁石型三相同期電動機である。そして、室外ファンモータ駆動装置122および圧縮機モータ駆動装置124は、供給された直流電力を任意の周波数の三相交流電力に変換することにより、それぞれ室外ファンモータ966および圧縮機モータ952(圧縮機用電動機)を駆動する。室外ファンモータ駆動装置122が室外ファンモータ966に供給する電流をIF(物理量)と呼び、電圧をVF(物理量)と呼び、消費電力をPFと呼ぶ。また、室外ファンモータ966の回転速度をSFと呼ぶ。室外ファンモータ駆動装置122は、電流IFおよび電圧VFの瞬時値の計測結果を室外機制御部10に供給する。
室外機制御部10および室内機制御部50は、何れもCPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、SSD(Solid State Drive)等、一般的なコンピュータとしてのハードウエアを備えており、SSDには、OS(Operating System)、アプリケーションプログラム、各種データ等が格納されている。OSおよびアプリケーションプログラムは、RAMに展開され、CPUによって実行される。図1において、室外機制御部10の内部は、アプリケーションプログラム等によって実現される機能を、ブロックとして示している。
すなわち、室外機制御部10は、ファン速度検出部12(ファン用電動機回転検出部、ファン用電動機回転手段)と、環境推定部14(周囲環境推定部、周囲環境推定手段)と、通常運転制御部16(運転制御部、運転制御手段)と、ブロー運転制御部18(運転制御部、運転制御手段)と、室外機洗浄運転制御部20(運転制御部、運転制御手段)と、室内機洗浄運転制御部22と、データ記憶部24と、を備えている。なお、室外機制御部10の詳細は後述する。
図2は、室外機960の設置環境200の模式図である。室外機960は、略直方体状の筐体910(室外機筐体)を備え、筐体910は、設置環境200の床面202に設置されている。室外熱交換器963は、筐体910内の後部に配置され、室外ファンモータ966および室外ファン965は室外熱交換器963の前方に配置されている。
筐体910の後方および前方には、通風の障害物となる後壁210(障害物)と前壁212(障害物)が設置されている。また、筐体910の後面から後壁210までの距離を後方距離LRと呼び、また、筐体910の前面から前壁212までの距離を前方距離LFと呼ぶ。また、前方距離LFおよび後方距離LRの推定値(詳細は後述する)を、それぞれ推定前方距離LFH(評価値)および推定後方距離LRH(評価値)と呼ぶ。
また、室外ファン965による風向きが筐体910の後面から前面に流れるとき、図示のように、その風向きを「正方向」と呼ぶ。また、室外ファン965による風向きが筐体910の前面から後面に流れるとき、図示のように、その風向きを「逆方向」と呼ぶ。また、室外ファン965の回転方向も、「正方向」および「逆方向」と呼ぶことがある。すなわち、正方向の風を発生させる回転方向を「正方向」と呼び、逆方向の風を発生させる回転方向を「逆方向」と呼ぶ。
また、本実施形態においては、設置環境200として、「開環境」および「閉環境」という二種類の環境を想定している。「開環境」とは、例えば家屋の庭のように、充分に長い前方距離LFを確保できる環境である。一方、「閉環境」とは、ベランダやバルコニーのように、前方距離LFが比較的短くなる環境である。開環境および閉環境の具体的な区別の仕方や、室外機960の設置条件は、空気調和機900の機種によって様々異なる。
一つの具体例として、800mm以上の前方距離LFが確保できる環境を「開環境」とし、確保できない環境を「閉環境」として定義することができる。そして、「開環境においては50mm以上の後方距離LRと800mm以上の前方距離LFとを確保し、閉環境においては150mm以上の後方距離LRと400mm以上の前方距離LFとを確保する」ということを室外機960の設置条件として定めることができる。上記具体例において、開環境における800mm以上の前方距離LFは、日本国内の一般的な間取りを想定したものである。また、50mm以上の後方距離LRとは、室外機960の一般的な筐体910において、足部分(符号なし)の高さに対応している。また、閉環境における150mm以上の後方距離LRは、ショートサーキットによる性能悪化を防げる距離である。これらの数値は、設置場所や製品仕様に応じて様々変更される数値である。
図1に戻り、ファン速度検出部12は、室外ファンモータ駆動装置122から供給される電流IFおよび電圧VFの計測結果に基づいて、室外ファン965の回転速度SFを検出する。また、室外ファン965は、非駆動時においても、自然風が吹き込む等の理由によって回転する場合がある。室外ファンモータ966は磁石型三相同期電動機であるため、その際には発電機として機能し、電流IFおよび電圧VFを室外ファンモータ駆動装置122に供給する。室外ファンモータ駆動装置122は、この状態においても、室外機制御部10に対して電流IFおよび電圧VFの計測結果を出力する。また、ファン速度検出部12は、電流IFおよび電圧VFに基づいて、自然風等による回転時の回転速度SFを検出する。
環境推定部14は、室外ファン965を正方向および逆回転に回転させ、その際に室外ファンモータ966に供給される消費電力PFに基づいて、設置環境200(図2参照)の内容を推定する。例えば、環境推定部14は、図2に示す推定後方距離LRHおよび推定前方距離LFHを算出する。環境推定部14は、推定結果をデータ記憶部24に記録するとともに、この推定結果に基づいて、通常運転制御部16、後述するブロー運転制御部18、および室外機洗浄運転制御部20における制御パラメータを設定する。
通常運転制御部16は、通常運転の制御を行う。ここで、「通常運転」とは、上述した冷房運転および暖房運転や、除湿運転等を指す。通常運転においては、室外ファンモータ966の回転方向は、正方向である。
ブロー運転制御部18は、所定のブロー運転周期TB毎に、室外機960のブロー運転を行う。ここで、ブロー運転とは、室外熱交換器963に堆積した埃や、室外機960の後方に溜まったゴミを吹き飛ばすための運転である。すなわち、ブロー運転においては、ブロー運転制御部18は、圧縮機950の動作を停止した状態で所定のブロー回転速度SB(回転速度、第2の回転速度)で、所定のブロー回転時間TBA(運転時間)だけ、室外ファン965を逆方向に回転させる。
上述したブロー運転のみでは、室外熱交換器963に付着した汚れを効果的に除去することは難しい。そこで、室外機洗浄運転制御部20は、上記ブロー運転周期TB(所定期間)よりも長い室外機洗浄運転周期TC(所定期間)毎に、室外機洗浄運転を行う。ここで、室外機洗浄運転とは、室外熱交換器963を冷却して着霜させ、その後に室外熱交換器963を加熱して着霜した霜を溶かし、水によって室外熱交換器963を洗浄する運転である。室外機洗浄運転においては、水によって室外熱交換器963を洗浄した後、室外熱交換器963を乾燥させる。
そのため、室外機洗浄運転制御部20は、所定の乾燥運転速度SC(回転速度、第2の回転速度)で、所定の乾燥回転時間TCA(運転時間)だけ、室外ファン965を逆方向に回転させる。室内機洗浄運転制御部22は、所定の室内機洗浄運転周期TI毎に、室内機洗浄運転を行う。ここで、室内機洗浄運転とは、室内熱交換器973を冷却して着霜させ、その後に室内熱交換器973を加熱して着霜した霜を溶かし、水によって室内熱交換器973を洗浄する運転である。
〈第1実施形態のデータ構成〉
データ記憶部24は、室外ファンモータ966の回転方向と、室外ファンモータ966の消費電力PFと、前方距離LFと、後方距離LRと、の関係を表す特性データを記憶している。以下説明する図3〜図5は、それら特性データの例をグラフとして図示したものである。
図3は、室外ファンモータ966が所定の回転速度(以下、テスト時逆回転速度RS10(第1の回転速度)と呼ぶ)で逆方向に回転している際の消費電力PFと後方距離LRとの関係を示す図である。なお、テスト時逆回転速度RS10は、例えば600rpmである。図3に示すように、後方距離LRが大きくなるほど、室外ファンモータ966の消費電力PFが小さくなる。図3の横軸におけるA,B,C,Dは、後方距離LRの代表値である。
代表値A,B,C,Dは、例えば50mm,100mm,150mm,200mmである。図3のグラフによれば、消費電力PFが求まると、後方距離LRを推定することができる。例えば、室外ファンモータ966の消費電力PFが図示のPF2であったとすると、後方距離LRは代表値Cであると推定することができる。
室外機960の設置条件においては、前方距離LF(図2参照)の最低値が規定されている。上述した例では、前方距離LFの最低値は400mmである。このように、前方距離LFが所定の最低値以上であるとき、消費電力PFは、前方距離LFにはほとんど関係しない。従って、前方距離LFを無視して、消費電力PFのみによって後方距離LRを推定することができる。
図4は、室外ファンモータ966がテスト時逆回転速度RS10で逆方向に回転している際の消費電力PFと前方距離LFとの関係を示す図である。先に図3において説明したように、消費電力PFは、前方距離LFにはほとんど関係しない。従って、図4に示すように、消費電力PFは、前方距離LFが変化したとしても、後方距離LRによって定まる一定値にほぼ等しくなる。
図5は、室外ファンモータ966が正方向に所定の回転速度(以下、テスト時正回転速度RS20(第3の回転速度)という)で回転している際の消費電力PFと前方距離LFとの関係を示す図である。なお、テスト時正回転速度RS20は、例えば600rpmである。消費電力PFと前方距離LFとの関係は、後方距離LRによって様々異なる。そこで、図5においては、後方距離LRの4つの代表値A,B,C,Dについて、特性カーブを示している。例えば、後方距離LRが代表値Cであって、消費電力PFが図示のPF4であれば、前方距離LFは図中のLF6であると推定することができる。また、後方距離LRが代表値Bであって、消費電力PFが図示のPF6であれば、前方距離LFは、図中のLF2,LF4のうち何れかであると推定することができる。
〈第1実施形態の動作〉
(環境推定ルーチンによる動作)
図6は、本実施形態の室外機制御部10において実行される環境推定ルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、例えば、室外機洗浄運転制御部20(図1参照)による室外機洗浄運転が実行された直後、通常運転を30分以上行い室外ファン965が停止した直後等のタイミングで実行することが好ましい。その理由を説明しておく。室外ファンモータ966の消費電力は、巻き線の温度(銅損)による影響を大きく受ける。そのため、環境推定を行う場合には、室外ファンモータ966の温度が概ね同じとなるよう、特定の運転を行った後に行うことが好ましいのである。特に室外機洗浄運転を行った場合、室外ファン965ファンの回転速度や動作時間を変更しない限り、室外ファンモータ966としてはほぼ一定の動作をしていると考えることができる。従って、室外機洗浄運転の直後に環境推定を行うことで、測定条件を比較的均一に揃えやすくなる。また、別案としては、室外機の外気温測定センサ(図示せず)を用いて、環境推定結果を補正する方法が考えられる。
図6において処理が開始されると、ステップS2において、環境推定部14は、室外ファン965を逆方向に、テスト時逆回転速度RS10で回転させる。次に、処理がステップS4に進むと、環境推定部14は、電流IFおよび電圧VF(図1参照)の瞬時値に基づいて、室外ファンモータ966の逆回転における消費電力PFを算出する。次に、処理がステップS6に進むと、環境推定部14は、消費電力PFと、図3に示したグラフとに基づいて、推定後方距離LRHを算出する。次に、処理がステップS8に進むと、環境推定部14は、算出した推定後方距離LRHをデータ記憶部24に記録する。
次に、処理がステップS10に進むと、環境推定部14は、室外ファン965を正方向に、テスト時正回転速度RS20で回転させる。次に、処理がステップS12に進むと、環境推定部14は、電流IFおよび電圧VF(図1参照)の瞬時値に基づいて、室外ファンモータ966の正回転における消費電力PFを算出する。
次に、処理がステップS14に進むと、環境推定部14は、先に求めた推定後方距離LRHに基づいて、代表値A,B,C,Dのうち何れかを、今回適用する代表値として決定する。例えば、各代表値A,B,C,Dと、推定後方距離LRHとの差の絶対値を計算し、差の絶対値が最小である代表値を、今回適用する代表値として決定するとよい。次に、処理がステップS16に進むと、環境推定部14は、今回適用する代表値と、消費電力PFと、図5に示したグラフとに基づいて、推定前方距離LFHを算出する。
次に、処理がステップS18に進むと、環境推定部14は、算出した推定前方距離LFHをデータ記憶部24に記録する。さらに、環境推定部14は、推定前方距離LFHおよび推定後方距離LRHに基づいて、設置環境200(図2参照)の推定環境条件(開環境または閉環境)を求め、その結果をデータ記憶部24に記憶する。次に、処理がステップS20に進むと、通常運転制御部16、ブロー運転制御部18、および室外機洗浄運転制御部20は、推定前方距離LFH、推定後方距離LRHおよび推定環境条件(開環境または閉環境)に基づいて、各種制御パラメータを設定する。以上により、本ルーチンの処理が終了する。
ここで、ステップS20において設定される制御パラメータは、例えば以下の通りである。
まず、通常運転制御部16は、推定前方距離LFHまたは推定後方距離LRHが短くなるほど、同一の熱負荷に対する圧縮機モータ952または室外ファンモータ966の回転速度を高くするように、制御パラメータを設定することが考えられる。これは、推定前方距離LFHまたは推定後方距離LRHが短くなるほど、設置環境200における通風抵抗が高くなると考えられるためである。
また、ブロー運転制御部18は、設置環境200の推定環境条件が閉環境である場合、開環境である場合と比較して、ブロー運転制御部18におけるブロー運転周期TBを短くし、ブロー回転速度SBを高くし、および/またはブロー回転時間TBAを長くするように、制御パラメータを設定する。その理由は、設置環境200が閉環境であるときは、開環境と比較して、室外熱交換器963およびその周辺にゴミや埃が溜まり易くなるためである。
また、室外機洗浄運転制御部20は、設置環境200の推定環境条件が閉環境である場合、開環境である場合と比較して、室外機洗浄運転制御部20における室外機洗浄運転周期TCを短くし、および/または圧縮機モータ952の回転速度を高くする(着霜時の室外熱交換器963の温度を下げる)ように、制御パラメータを設定する。これは、設置環境200が閉環境であるときは、開環境と比較して、室外熱交換器963が汚れやすくなるためである。
さらに、室外機洗浄運転制御部20は、推定後方距離LRHが短くなるほど、乾燥運転速度SCを高くし、および/または乾燥回転時間TCAを長くするよう制御パラメータを設定してもよい。これは、推定後方距離LRHが短くなるほど、逆方向の通風抵抗が高くなるため、室外熱交換器963の乾燥を一層促すことが好ましいためである。
(ファンの非駆動時における動作)
上述したように、室外ファンモータ駆動装置122は、自然風等によって室外ファン965が回転した場合にも電流IFおよび電圧VFの検出結果を出力し、ファン速度検出部12は、これらに基づいて回転速度SFを検出する。その際、環境推定部14は、電流IFと、電圧VFと、回転速度SFと、に基づいて、室外ファンモータ966の発電効率を計算する。
室外ファンモータ966の発電効率は、室外ファンモータ966が電動機として機能する際の駆動効率に対応する。そして、発電効率および駆動効率は、経年劣化により、年々低下してゆく。そこで、環境推定部14は、計算した発電効率に基づいて、推定前方距離LFHおよび推定後方距離LRHの算出結果を校正する。また、強い自然風が空気調和機900に吹き込んでいる状態で環境推定ルーチン(図6)を実行すると、推定前方距離LFH、推定後方距離LRHまたは推定環境条件に誤差が生じる。従って、非駆動時における室外ファンモータ966の回転速度が所定値以下であることを条件として、環境推定ルーチン(図6)を実行するとよい。
〈第1実施形態の効果〉
以上のように本実施形態によれば、制御部(10)は、物理量(IF,VF)に基づいて、室外機筐体(910)と障害物(210,212)との間の距離に応じて変化する評価値(LRH,LFH)を算出する周囲環境推定部(12)と、ファン用電動機(966)の回転速度を検出するファン用電動機回転検出部(12)と、評価値(LRH,LFH)に基づいて、電動機駆動部(122)または圧縮機(950)の運転制御を行う運転制御部(16,18,20)と、を備える。これにより、空気調和機の室外機と、周辺の障害物との位置関係に基づいて室外機を適切に制御できる。
また、周囲環境推定部(12)は、送風ファン(965)を逆方向に所定の第1の回転速度(RS10)で回転させた際の物理量(IF,VF)に基づいて、評価値(LRH,LFH)を算出するものであり、運転制御部(16,18,20)は、評価値(LRH,LFH)に基づいて、送風ファン(965)の回転速度(SB,SC)、送風ファン(965)の運転時間(TBA,TCA)、または、圧縮機(950)の回転速度を設定する。これにより、運転制御部(16,18,20)は、送風ファン(965)の回転速度(SB,SC)、送風ファン(965)の運転時間(TBA,TCA)、または、圧縮機(950)の回転速度を適切に設定することができる。
また、運転制御部(16,18,20)は、所定期間(TB,TC)毎に送風ファン(965)を逆方向に回転させ、評価値(LRH,LFH)に基づいて、所定期間(TB,TC)の長さを設定する。このように、送風ファン(965)を逆方向に回転させることにより、精度の高い評価値(LRH,LFH)を取得することができる。
また、運転制御部(16,18,20)は、所定期間(TB,TC)毎に送風ファン(965)を逆方向に所定の第2の回転速度(SB,SC)で回転させ、評価値(LRH,LFH)に基づいて、第2の回転速度(SB,SC)を設定する。これにより、ブロー運転や室外機洗浄運転等を行う場合に、評価値(LRH,LFH)に応じた適切な第2の回転速度(SB,SC)を設定することができる。
また、周囲環境推定部(12)は、送風ファン(965)を逆方向に第1の回転速度(RS10)で回転させた際の物理量(IF,VF)に加えて、送風ファン(965)を正方向に所定の第3の回転速度(RS20)で回転させた際の物理量(IF,VF)に基づいて、評価値(LRH,LFH)を算出する。これにより、正方向および逆方向における物理量(IF,VF)に基づいて、適切な評価値(LRH,LFH)を算出することができる。
また、ファン用電動機回転検出部(12)は、送風ファン(965)の非駆動時に送風ファン(965)が回転する際の回転速度(SF)を検出するものであり、周囲環境推定部(14)は、送風ファン(965)の非駆動時に送風ファン(965)が回転する際の物理量(IF,VF)を検出し、検出した回転速度(SF)と物理量(IF,VF)とに基づいて、評価値(LRH,LFH)を算出する。これにより、ファン用電動機(966)等の経年劣化に対応した評価値(LRH,LFH)を算出することができる。
[第2実施形態]
〈第2実施形態の構成および動作〉
次に、好適な第2実施形態による空気調和機について説明する。
第2実施形態による空気調和機のハードウエア構成は、第1実施形態のもの(図1、図2参照)と同様である。但し、データ構成および環境推定ルーチンの内容は、以下説明するように、第1実施形態のもの(図3〜図6)とは異なる。
まず、上述した第1実施形態において、データ記憶部24は、テスト時逆回転速度RS10(例えば600rpm)およびテスト時正回転速度RS20(例えば600rpm)に対応する特性データ(図3〜図6)を記憶していた。一方、本実施形態において、データ記憶部24は、第1実施形態と同様の特性データ(図3〜図6)に加え、他のテスト時逆回転速度RS12(第4の回転速度)およびテスト時正回転速度RS22(第5の回転速度)に対応する特性データも記憶している。ここで、テスト時逆回転速度RS12はテスト時逆回転速度RS10よりも低い回転速度であり、例えば300rpmである。また、テスト時正回転速度RS22はテスト時正回転速度RS20よりも低い回転速度であり、例えば300rpmである。
また、本実施形態の環境推定ルーチン(図6)において、ステップS2では、環境推定部14は、室外ファン965を逆方向にテスト時逆回転速度RS10で回転させ、その際の電流IFおよび電圧VFを記憶する。その後、環境推定部14は、室外ファン965を逆方向にテスト時逆回転速度RS12で回転させ、その際の電流IFおよび電圧VFを記憶する。
また、ステップS4では、環境推定部14は、テスト時逆回転速度RS10における室外ファンモータ966の消費電力PF(RS10)を算出し、テスト時逆回転速度RS12における消費電力PF(RS12)を算出する。そして、環境推定部14は、消費電力PF(RS12)に基づいて消費電力PF(RS10)を校正し、その校正結果をステップS6で適用する逆回転時の消費電力PFとして採用する。
ここで、ステップS4において、消費電力PF(RS12)に基づいて消費電力PF(RS10)を校正する理由について説明しておく。逆回転時の消費電力PF(RS10)は、室外機960の経年劣化、気圧、周囲温度、湿度、室外機960に吹き込む自然風等に影響され、図3に示した典型的な特性に変化が生じる場合がある。この消費電力PF(RS10)に生じた変化は、消費電力PF(RS10)のみから検出することは困難である。一方、経年劣化、気圧、周囲温度、湿度、自然風等に基づく変化は、異なるテスト時逆回転速度RS12における消費電力PF(RS12)にも現れる。そこで、消費電力PF(RS12)に基づいて消費電力PF(RS10)を校正することにより、ステップS6では、一層正確な推定後方距離LRHが算出できる。
また、ステップS10では、環境推定部14は、室外ファン965を正方向にテスト時正回転速度RS20で回転させ、その際の電流IFおよび電圧VFを記憶する。その後、環境推定部14は、室外ファン965を正方向にテスト時正回転速度RS22で回転させ、その際の電流IFおよび電圧VFを記憶する。
また、ステップS12では、環境推定部14は、テスト時正回転速度RS20における室外ファンモータ966の消費電力PF(RS20)を算出し、テスト時正回転速度RS22における消費電力PF(RS22)を算出する。そして、環境推定部14は、消費電力PF(RS22)に基づいて消費電力PF(RS20)を校正し、その校正結果をステップS16で適用する正回転時の消費電力PFとして採用する。
ステップS12において消費電力PF(RS22)に基づいて消費電力PF(RS20)を校正する理由は、ステップS4について述べた理由と同様である。すなわち、本実施形態によれば、経年劣化、気圧、周囲温度、自然風等に基づいて、図5に示した典型的な特性に変化が生じる場合であっても、一層正確な推定前方距離LFHを算出することができる。
〈第2実施形態の効果〉
以上のように本実施形態によれば、周囲環境推定部(12)は、送風ファン(965)を逆方向に第1の回転速度(RS10)で回転させた際の物理量(IF,VF)に加えて、送風ファン(965)を逆方向に、第1の回転速度(RS10)よりも遅い第4の第の回転速度(RS12)で回転させた際の物理量(IF,VF)に基づいて、評価値(LRH,LFH)を算出する。これにより、経年劣化、気圧、周囲温度、自然風等に基づく影響を抑制し、正確な評価値(LRH,LFH)を算出することができる。
さらに、周囲環境推定部(12)は、送風ファン(965)を正方向に所定の第3の回転速度(RS20)で回転させた際の物理量(IF,VF)と、送風ファン(965)を、正方向に第3の回転速度(RS20)よりも遅い第5の回転速度(RS22)で回転させた際の物理量(IF,VF)と、に基づいて、評価値(LRH,LFH)を算出するものであり、運転制御部(16,18,20)は、評価値(LRH,LFH)に基づいて、送風ファン(965)の回転速度、送風ファン(965)の運転時間、または、圧縮機(950)の回転速度を設定する。これによっても、経年劣化、気圧、周囲温度、自然風等に基づく影響を抑制し、正確な評価値(LRH,LFH)を算出することができ、送風ファン(965)の回転速度、送風ファン(965)の運転時間、または、圧縮機(950)の回転速度を一層適切に設定することができる。
[第3実施形態]
〈第3実施形態の構成および動作〉
次に、好適な第3実施形態による空気調和機について説明する。
第3実施形態による空気調和機のハードウエア構成およびデータ構成は第1実施形態のもの(図1〜図5参照)と同様である。また、本実施形態において、代表値A,B,C,Dは第1実施形態において例示した通りの値すなわち50mm,100mm,150mm,200mmであることとする。また、本実施形態において、室外機960の設置条件は、第1実施形態において例示した通りの内容すなわち「開環境においては50mm以上の後方距離LRと800mm以上の前方距離LFとを確保し、閉環境においては150mm以上の後方距離LRと400mm以上の前方距離LFとを確保する」というものである。
図7は、本実施形態の室外機制御部10において実行される環境推定ルーチンのフローチャートである。すなわち、本実施形態においては、図6のものに代えて、図7に示す環境推定ルーチンが適用される。
図7において処理が開始されると、ステップS32において、環境推定部14は、室外ファン965を逆方向に、テスト時逆回転速度RS10で回転させる。次に、処理がステップS34に進むと、環境推定部14は、電流IFおよび電圧VF(図1参照)の瞬時値に基づいて、室外ファンモータ966の逆回転時の消費電力PFを算出する。
次に、処理がステップS36に進むと、消費電力PFと、所定の消費電力PF2とが「PF≦PF2」の関係を満たすか否かが判定される。ここで、上述した「所定の消費電力PF2」とは、図3に示した消費電力PF2であり、後方距離LRの代表値C(=150mm)に対応する消費電力である。従って、ステップS36では、閉環境に必要な最短の後方距離LR(=150mm)が確保されているか否かを判定している。
ステップS36で「No」と判定されると、後方距離LRは、閉環境における最低値(=150mm)よりも短いと推定されるため、設置環境200は開環境であると推定され、処理はステップS46に進む。ステップS46においては、通常運転制御部16、ブロー運転制御部18、および室外機洗浄運転制御部20は、「開環境」に応じた制御パラメータを設定し、本ルーチンの処理が終了する。なお、制御パラメータの具体的な設定内容は、第1実施形態において「開環境」について述べた設定内容と同様である。
一方、図7のステップS36において「Yes」と判定されると、処理はステップS38に進み、環境推定部14は、室外ファン965を正方向に、テスト時正回転速度RS20で回転させる。次に、処理がステップS40に進むと、環境推定部14は、電流IFおよび電圧VF(図1参照)の瞬時値に基づいて、室外ファンモータ966の正回転時の消費電力PFを算出する。
次に、処理がステップS42に進むと、消費電力PFと、所定の消費電力PF4とが「PF≧PF4」の関係を満たすか否かが判定される。ここで、上述した「所定の消費電力PF4」とは、図5に示した消費電力PF4であり、「後方距離LRが代表値Cであると仮定したときに前方距離LFがLF6になる消費電力」である。そして、前方距離LF6は、開環境において確保すべき最短の前方距離LFすなわち「800mm」に対応する。
従って、ステップS42では、「後方距離LRが代表値C(=150mm)であると仮定したときに前方距離LFが800mmより短い」という条件を満たすか否かを判定することになる。ステップS42において「Yes」と判定されると、処理はステップS44に進み、通常運転制御部16、ブロー運転制御部18、および室外機洗浄運転制御部20は、「閉環境」に応じた制御パラメータを設定し、本ルーチンの処理が終了する。なお、制御パラメータの具体的な設定内容は、第1実施形態において「閉環境」について述べた設定内容と同様である。一方、ステップS42において「No」と判定されると、処理はステップS46に進み、「開環境」に応じた制御パラメータが設定される。
〈第3実施形態の効果〉
以上のように本実施形態によれば、第1実施形態と同様に、開環境または閉環境の推定環境条件に応じて、制御パラメータを設定することができる。さらに、本実施形態の環境推定ルーチン(図7)によれば、第1実施形態のもの(図6)と比較して、より簡単な処理で推定環境条件を求めることができる。
[変形例]
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、もしくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。また、図中に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上で必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。
(1)上記各実施形態における室外機制御部10のハードウエアは一般的なコンピュータによって実現できるため、図6、図7に示したフローチャート、その他上述した各種処理を実行するプログラム等を記憶媒体に格納し、または伝送路を介して頒布してもよい。
(2)図6、図7に示した処理、その他上述した各処理は、上記実施形態ではプログラムを用いたソフトウエア的な処理として説明したが、その一部または全部をASIC(Application Specific Integrated Circuit;特定用途向けIC)、あるいはFPGA(Field Programmable Gate Array)等を用いたハードウエア的な処理に置き換えてもよい。
(3)上記第3実施形態においては、室外ファン965を逆方向にテスト時逆回転速度RS10で回転させ、正方向にテスト時正回転速度RS20で回転させて逆回転時および正回転時の消費電力PFを求めた。しかし、第2実施形態と同様に、室外ファン965を逆方向にテスト時逆回転速度RS10,RS12で回転させ、正方向にテスト時正回転速度RS20,RS22で回転させて逆回転時および正回転時の消費電力PFを求めてもよい。
10 室外機制御部(制御部、コンピュータ)
12 ファン速度検出部(ファン用電動機回転検出部、ファン用電動機回転手段)
14 環境推定部(周囲環境推定部、周囲環境推定手段)
16 通常運転制御部(運転制御部、運転制御手段)
18 ブロー運転制御部(運転制御部、運転制御手段)
20 室外機洗浄運転制御部(運転制御部、運転制御手段)
122 室外ファンモータ駆動装置(電動機駆動部)
210 後壁(障害物)
212 前壁(障害物)
900 空気調和機
910 筐体(室外機筐体)
950 圧縮機
952 圧縮機モータ(圧縮機用電動機)
963 室外熱交換器
965 室外ファン(送風ファン)
966 室外ファンモータ(ファン用電動機)
IF 電流(物理量)
SB ブロー回転速度(回転速度、第2の回転速度)
SC 乾燥運転速度(回転速度、第2の回転速度)
SF 回転速度
TB ブロー運転周期(所定期間)
TC 室外機洗浄運転周期(所定期間)
VF 電圧(物理量)
LFH 推定前方距離(評価値)
LRH 推定後方距離(評価値)
TBA ブロー回転時間(運転時間)
TCA 乾燥回転時間(運転時間)
RS10 テスト時逆回転速度(第1の回転速度)
RS12 テスト時逆回転速度(第4の回転速度)
RS20 テスト時正回転速度(第3の回転速度)
RS22 テスト時正回転速度(第5の回転速度)

Claims (10)

  1. 室外機筐体の内部に設けられ放熱フィンを備え熱交換を行う室外熱交換器と、
    圧縮機用電動機を備え熱交換のための冷媒を圧縮する圧縮機と、
    前記室外熱交換器に対して送風する送風ファンと、
    前記送風ファンを駆動するファン用電動機と、
    前記ファン用電動機に電力を供給するとともに、前記ファン用電動機における物理量を検出する電動機駆動部と、
    前記電動機駆動部の制御を行う制御部と、
    を備え、前記制御部は、
    前記物理量に基づいて、前記室外機筐体と障害物との間の距離に応じて変化する評価値を算出する周囲環境推定部と、
    前記ファン用電動機の回転速度を検出するファン用電動機回転検出部と、
    前記評価値に基づいて、前記電動機駆動部または前記圧縮機の運転制御を行う運転制御部と、を備える
    ことを特徴とする空気調和機。
  2. 前記ファン用電動機は、前記室外熱交換器から前記送風ファンに風が向かう正方向、または、前記送風ファンから前記室外熱交換器に風が向かう逆方向のうち何れかの方向に前記送風ファンを駆動するものであり、
    前記周囲環境推定部は、前記送風ファンを逆方向に所定の第1の回転速度で回転させた際の前記物理量に基づいて、前記評価値を算出するものであり、
    前記運転制御部は、前記評価値に基づいて、前記送風ファンの回転速度、前記送風ファンの運転時間、または、前記圧縮機の回転速度を設定する
    ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。
  3. 前記運転制御部は、
    所定期間毎に前記送風ファンを逆方向に所定の第2の回転速度で回転させ、
    前記評価値に基づいて、前記所定期間の長さを設定する
    ことを特徴とする請求項2に記載の空気調和機。
  4. 前記運転制御部は、
    所定期間毎に前記送風ファンを逆方向に所定の第2の回転速度で回転させ、
    前記評価値に基づいて、前記第2の回転速度を設定する
    ことを特徴とする請求項2に記載の空気調和機。
  5. 前記周囲環境推定部は、前記送風ファンを逆方向に前記第1の回転速度で回転させた際の前記物理量に加えて、前記送風ファンを正方向に所定の第3の回転速度で回転させた際の前記物理量に基づいて、前記評価値を算出する
    ことを特徴とする請求項2に記載の空気調和機。
  6. 前記周囲環境推定部は、前記送風ファンを逆方向に前記第1の回転速度で回転させた際の前記物理量に加えて、前記送風ファンを逆方向に、第1の回転速度よりも遅い第4の回転速度で回転させた際の前記物理量に基づいて、前記評価値を算出する
    ことを特徴とする請求項2に記載の空気調和機。
  7. 前記ファン用電動機は、前記室外熱交換器から前記送風ファンに風が向かう正方向、または、前記送風ファンから前記室外熱交換器に風が向かう逆方向のうち何れかの方向に前記送風ファンを駆動するものであり、
    前記周囲環境推定部は、前記送風ファンを正方向に所定の第3の回転速度で回転させた際の前記物理量と、前記送風ファンを、正方向に前記第3の回転速度よりも遅い第5の回転速度で回転させた際の前記物理量と、に基づいて、前記評価値を算出するものであり、
    前記運転制御部は、前記評価値に基づいて、前記送風ファンの回転速度、前記送風ファンの運転時間、または、前記圧縮機の回転速度を設定する
    ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。
  8. 前記ファン用電動機回転検出部は、前記送風ファンの非駆動時に前記送風ファンが回転する際の前記回転速度を検出するものであり、
    前記周囲環境推定部は、前記送風ファンの非駆動時に前記送風ファンが回転する際の前記物理量を検出し、検出した前記回転速度と前記物理量とに基づいて、前記評価値を算出する
    ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。
  9. 室外機筐体の内部に設けられ放熱フィンを備え熱交換を行う室外熱交換器と、
    圧縮機用電動機を備え熱交換のための冷媒を圧縮する圧縮機と、
    前記室外熱交換器に対して送風する送風ファンと、
    前記送風ファンを駆動するファン用電動機と、
    前記ファン用電動機に電力を供給するとともに、前記ファン用電動機における物理量を検出する電動機駆動部と、
    前記電動機駆動部の制御を行う制御部と、を備える空気調和機に適用される空気調和機の制御方法であって、
    前記制御部が、前記物理量に基づいて、前記室外機筐体と障害物との間の距離に応じて変化する評価値を算出する過程と、
    前記制御部が、前記ファン用電動機の回転速度を検出する過程と、
    前記制御部が、前記評価値に基づいて、前記電動機駆動部または前記圧縮機の運転制御を行う過程と、
    を有することを特徴とする空気調和機の制御方法。
  10. 室外機筐体の内部に設けられ放熱フィンを備え熱交換を行う室外熱交換器と、
    圧縮機用電動機を備え熱交換のための冷媒を圧縮する圧縮機と、
    前記室外熱交換器に対して送風する送風ファンと、
    前記送風ファンを駆動するファン用電動機と、
    前記ファン用電動機に電力を供給するとともに、前記ファン用電動機における物理量を検出する電動機駆動部と、
    前記電動機駆動部の制御を行うコンピュータと、
    を備える空気調和機に適用されるプログラムであって、
    前記コンピュータを、
    前記物理量に基づいて、前記室外機筐体と障害物との間の距離に応じて変化する評価値を算出する周囲環境推定手段、
    前記ファン用電動機の回転速度を検出するファン用電動機回転検出手段、
    前記評価値に基づいて、前記電動機駆動部または前記圧縮機の運転制御を行う運転制御手段、
    として機能させるためのプログラム。
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