JP2010101522A

JP2010101522A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2010101522A
Application number: JP2008271357A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Tsukahara; 真行塚原; Kinichi Soda; 欣一想田
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2008-10-21
Filing date: 2008-10-21
Publication date: 2010-05-06

Abstract

【課題】簡単な回路構成を用いて、電磁リレースイッチの動作音を発生させることなく、運転待機中の室外機を動作させ、室外機で得られた状態情報を室内機側で検知すること。
【解決手段】電源（１）に接続される室内機２と、室内機２から電源が供給される室外機３と、室内機側に設けられ室外機３への電源の供給をオンオフする電磁リレースイッチ８と、電源に接続され電磁リレースイッチ８の開閉を制御する室内制御部（７）を備える。室内制御部（７）は室外機３の運転待機時に電磁リレースイッチ８を開くようにするものである。室内制御部（７）は、室外機３の運転待機時に、電磁リレースイッチ８に並列接続して設けられた半導体スイッチ（８）を導通させて、室外機３の室外制御部（２１）と通信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、室内機と室外機を備えるセパレート型の空気調和機に係り、特に、室外機への電源の供給をオンオフする電磁リレースイッチを室内機側に備えた空気調和機に関する。

空気調和機においては、室内機と室外機とを備えたセパレート型の空気調和機が広く知られている。このような空気調和機のほとんどは、室内機に交流電源が接続され、室内機を経由して室外機に電源が供給されている。ここで、室内機は、例えば利用者によるリモコン操作などに応答できる状態にしておくため、常時電源が供給されているのに対し、室外機には、例えば冷凍サイクルが動作する冷暖房運転時などを除いて、電源が供給されないようになっている。このように室外機の運転が停止する運転待機時に室外機への電源の供給を停止させることにより、空気調和機の待機電力の消費量を少なくすることができる。

このような空気調和機の室外機への電源供給のオンオフは、電源供給線の片方に設けられる電磁リレースイッチを室内機側で開閉することにより行われている。この電磁リレースイッチは、電磁力の作用により接点を開閉する機械式のリレー構造をなしており、室内機に設けられる制御部からの指令により、その開閉動作が制御されるようになっている。

ところで、従来の空気調和機では、室外機の運転待機時に、定期的に室外機に電源を供給して室外機の制御部を動作させ、室外機で検出した室外温度の情報を室内機の制御部に送信させることが行われていた。これは、外気温度が低くなると圧縮機の運転能力が低下して運転再開後の立ち上がり時間が長くなるため、運転待機時の外気温度の低下を検知し、必要に応じて室外機に設置したヒータ等で圧縮機を温めておくことで、立ち上がり時間を短縮することを狙いとしている。

しかしながら、室外機の運転待機中に外気温度を検知する場合、電磁リレースイッチを開閉させなければならず、開閉のたびに微小な動作音が発生する。運転停止中にこのような動作音が発生すると、夜間などの静かなときには、室内で大きく聞こえ、ユーザーに不安を与えることがある。

これに対し、例えば、室外機の運転待機中、室外機へ交流電源を供給せずに、交流電源の電源供給線の片方とシリアル信号ラインを利用することにより、室外機に設けた温度検出用追加回路を働かせ、外気温度の検出値をシリアル信号伝送回路によって室内機へ送信し、室内機でこれを検知するようにした空気調和機が開示されている（特許文献１参照）。

これによれば、室外機に交流電源が供給されない状態でも、温度検出用追加回路を働かせることにより、動作音を発することなく、室内機側で外気温度を知ることができる。また、室外機で動作している部分は、温度検出用追加回路とシリアル信号伝送回路だけのため、室外機の運転待機時における待機電力を小さくすることができる。

特開平６−１２３４８０号公報

しかしながら、上記特許文献１の構成によれば、室外機に電源が供給されないときだけ動作する温度検出用追加回路を室外機に設けなければならず、また、シリアル伝送回路専用の直流電源を２段階の電圧に切り換える機能を室内機側に持たせなければならない。そのため、回路構成が複雑になり、製造コストが高くなるという問題がある。

本発明は、簡単な回路構成を用いて、電磁リレースイッチの動作音を発生させることなく、運転待機中の室外機の室外制御部を動作させ、室外機で得られた状態情報を室内機側で検知可能にすることを課題とする。

本発明では、上記課題を解決するため、電源に接続される室内機と、この室内機から電源が供給される室外機と、室内機側に設けられ室外機への電源の供給をオンオフする電磁リレースイッチと、電源に接続され電磁リレースイッチの開閉を制御する室内制御部とを有し、室内制御部は室外機の運転待機時に電磁リレースイッチを開くようにしてなる空気調和機において、室内制御部は、室外機の運転待機時に、電磁リレースイッチに並列接続して設けられた半導体スイッチを導通させて、室外機の室外制御部と通信することを特徴とする。

本発明によれば、室外機の運転待機時、つまり電磁リレースイッチが開いているときに、半導体スイッチを導通させることにより、電磁リレースイッチを閉じなくても、室外機に電源を供給することが可能になる。これにより、電磁リレースイッチの動作音を発生させることなく、室外制御部を動作させ、室内制御部と室外制御部の送受信により室外機側で検出した情報を室内機側で検知することが可能となる。また、本発明によれば、半導体スイッチを電磁リレースイッチと並列接続し、この半導体スイッチを所定のタイミングで導通させる構成を追加するだけでよいため、増設に伴う回路構成の複雑化を最小限に抑えることができる。

この場合において、室内制御部は、電磁リレースイッチが開のときに、設定時間毎に半導体スイッチを導通させるようにしてもよい。すなわち、例えば、室内制御部にタイマー機能をもたせることにより、回路構成を複雑にすることなく、半導体スイッチを所定の時間間隔で導通させることが可能になる。

また、室内制御部は、半導体スイッチが導通されて室外機により検出された状態情報を入力し、この入力結果に基づいて電磁リレースイッチの開閉を制御するようにしてもよい。

すなわち、室内制御部は、得られた状態情報の入力結果に基づいて電磁リレースイッチの開閉を判断し、必要と判断された場合には、電磁リレースイッチを開いて室外機に電源を供給するように制御する。これによれば、例えば、室内制御部に、室外機で検出された室外温度や圧縮機温度等の状態情報が入力され、設定温度以下であることが検知された場合、電磁リレースイッチを閉じて室外機に電源を供給することにより、圧縮機を予熱運転させたり、室外機に設けたヒータ等で圧縮機を温めたりすることができるため、運転再開時における冷凍サイクルの立ち上がり時間を短くすることができる。ここで、状態情報とは、室外機側で検出された所定の情報を意味し、室外温度などに限定されるものではない。

本発明によれば、簡単な回路構成を用いて、電磁リレースイッチの動作音を発生させることなく、運転待機中の室外機の室外制御部を動作させ、室外機で得られた状態情報を室内機側で検知することができる。

以下、本発明を適用してなる空気調和機の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明を適用してなる空気調和機の主要部を表す電気ブロック図である。図２は、本発明を適用してなる空気調和機の室内機の処理を示すフローチャートである。図３は、本発明を適用してなる空気調和機の室外機の処理を示すフローチャートである。

図１に示すように、本実施形態の空気調和機は、室内機２と室外機３を備えたセパレート型となっている。室内機２は、室内機２に設けられる電源端子４，５を介して交流電源１と接続されている。室内機２には、端子台１７ａ，１８ａ，１９ａが設けられ、室外機３には、端子台１７ｂ，１８ｂ，１９ｂが設けられている。端子台１７ａと１７ｂは、交流電源１の一方の電源供給線１７によって接続されている。端子台１８ａと１８ｂは、交流電源１の他方の電源供給線１８によって接続されている。端子台１９ａと１９ｂは、後述する室内機２の室内通信回路１０と室外機３の室外通信回路２２とを接続する通信線１９によって接続されている。

室内機２には、直流電源回路６、室内制御回路７、電磁リレースイッチ８、電磁リレー駆動回路９、室内通信回路１０、室内ファンモータ駆動回路１１、ファンモータ１２、トライアック１３、半導体リレー駆動回路１５などが設けられている。室外機３には、直流電源回路２０、室外制御回路２１、室外通信回路２２、インバータ電源回路２３、インバータ駆動回路２４、ファンモータ駆動回路２５、圧縮機モータ２６、ファンモータ２７、外気温センサ２８などが設けられている。

直流電源回路６は、交流電源１から常時電源の供給を受け、室内制御回路７をはじめとする室内機２に設けられる複数の回路に直流電源を供給し、これらの回路を動作させるためのものである。室内制御回路７は、例えば電磁リレー駆動回路９，室内ファンモータ駆動回路１１，半導体リレー駆動回路１５などにそれぞれ所定の指令を出力するようになっている。

電磁リレースイッチ８は、室外機３への交流電源の供給をオンオフするためのものであり、電源端子４と端子台１７ａとを結ぶ電源供給線の途中に設けられている。電源リレースイッチ８は、電磁力の作用により接点を開閉する機械式のリレー構造をなしている。電磁リレー駆動回路９は、室内制御回路７からの指令を受け、電磁リレースイッチ８のオンオフを制御するためのものである。

室内通信回路１０は、電源端子５と端子台１８ａとを結ぶ電源供給線と通信線１９とを利用して、室内機２と室外機３を通信させるためのものである。室内ファンモータ駆動回路１１は、室内制御回路７からの指令を受け、ファンモータ１２の回転数を制御するためのものである。

トライアック１３は、電源リレースイッチ８と並列に接続されている。トライアック１３は、２個のサイリスタを逆並列に接続し、双方向に電流を流せるようにした双方向サイリスタ（いわゆるトライアック：ＴＲＩＡＣ）のことであり、交流のスイッチング回路として利用されるものである。トライアック１３には、トライアック１３を駆動するためのフォトトライアック１４と、トライアック１３のゲート電流を抑制するための抵抗１６が、それぞれ電気的に接続されて構成され、このようなトライアック構造は一般にフォトトライアックと称して半導体スイッチとしては周知のものとなっている。半導体リレー駆動回路１５は、室内制御回路７からの指令を受け、フォトトライアック１４経由でトライアック１３の動作を制御するためのものである。

直流電源回路２０は、室外機３において端子台１７ｂ，１８ｂとそれぞれ接続される電源供給線から交流電源の供給を受け、室外制御回路２１をはじめとする室外機３に設けられる複数の回路に直流電源を供給し、これらの回路を動作させるためのものである。室外制御回路２１は、例えば室外通信回路２２，インバータ電源回路２３，インバータ駆動回路２４，ファンモータ駆動回路２５，外気温センサ２８などにそれぞれ所定の指令を出力するようになっている。

室外通信回路２２は、端子台１８ｂに接続される室外機３側の電源供給線と通信線１９とを利用して、室内機２と室外機３を通信させるためのものである。インバータ駆動回路２４は、室外制御回路２１からの指令を受け、圧縮機モータ２６の回転数を制御するためのものである。インバータ電源回路２３は、インバータ駆動回路２４に供給する電力を作り出すものである。

ファンモータ駆動回路２５は、室外制御回路２１からの指令を受け、ファンモータ２７の回転数を制御するためのものである。外気温センサ２８は、室外温度を検知するためのものである。

次に、このようにして構成される空気調和機の動作について説明する。

本実施形態の空気調和機は、例えば冷暖房運転を行うときには、室内制御回路７からの指令により電磁リレースイッチ８が閉じられ、室外機３に電源が供給される。これにより、直流電源回路２０が動作し、続いて室外制御回路２１が動作する。そして、室内制御回路７からの指令は、室内通信回路１０、通信線１９、室外通信回路２２を経由して室外制御回路２１に入力され、ここにおいて入力された信号の内容が解読される。その結果、室外制御回路２１は、インバータ電源回路２３，インバータ駆動回路２４を介して圧縮機モータ２６を駆動させるとともに、ファンモータ駆動回路２５を介してファンモータ２７を駆動させることにより、冷房運転や暖房運転を行う。

一方、冷暖房運転を行わないとき、或いは、これらの運転中において冷凍サイクルを動作させないとき、つまり室外機３の運転待機時には、電磁リレースイッチ８が開いた状態となり、室外機３には電源が供給されないようになっている。このため、通常、室外機３の運転待機時には、外気温度などの状態情報を室内機側で検知することができない。

本実施形態では、このような室外機３の運転待機時に、室内制御回路７が半導体リレー制御回路１５を経由してフォトトライアック１４をオン（導通）させ、トライアック１３を導通状態とさせている。これにより室外機３には、トライアック１３を経由して交流電源が供給される。この電源の供給により、室外制御回路２１は、外気温センサ２８が検知した状態情報を読み込み、この読み込んだ状態情報を、室外通信回路２２、室内通信回路１０を経由して室内制御回路７へ送信する。これにより、室内制御回路７では、外気温を検知することができる。

そして、室内制御回路７は必要な情報が得られた後、半導体リレー駆動回路１５を経由してフォトトライアック１４をオフ（非導通）にする。このように室外機３への電源の供給が停止されることにより、空気調和機の待機電力を抑えることができる。なお、トライアック１３を導通させる頻度は、室外機３からの状態情報を知る必要がある時間幅によって異なる。

本実施形態では、トライアック１３は、室外機３の直流電源回路２０、室外制御回路２１、外気温センサ２８、室外通信回路２２などが動作する程度の電流を流すことができればよいため、比較的小さな電流容量で構成することができる。

また、トライアック１３をオンにして状態情報を得た結果を室内制御回路７で判定した結果、室外機３の運転、例えば圧縮機の予熱運転が必要となる場合、電磁リレースイッチ８を閉じてトライアック１３をオフとし、圧縮機モータ２６を駆動させるようにしてもよい。また、図示しない室外機３に設置されたヒータを加熱して、圧縮機モータ２６を所定温度まで温めるようにしてもよい。このようにすれば、再起動時における立ち上がり時間の短縮をはかることができる。また、室内制御回路７による判定は、例えば状態情報ごとに閾値などを予め定めておくことにより、室外機３への電源供給のタイミングを判定することができる。

次に、図２を用いて空気調和機の室内機２の室内制御回路７の処理について詳細に説明する。まず、空気調和機の室外機３が運転待機状態となり冷凍サイクルが運転停止の状態となる（ステップ１０１）。すると、室内機２では、室内制御回路７からの指令により、電磁リレースイッチ８の接点が開となる（ステップ１０２）。

続いて、電磁リレースイッチ８が開の状態において、室内制御回路７は、例えば利用者の操作により運転操作信号が入力されたか否かを判断する（ステップ１０３）。ここで、運転操作信号が入力されたことが判断されると、電磁リレースイッチ８を閉とし（ステップ１０４）、運転中のプログラムを実行する。

一方、ステップ１０３において、運転操作信号の入力がない場合、運転停止中のプログラムを実行し（ステップ１０５）、電磁リレースイッチ８が最後に開放され、或いは、トライアック１３が最後にオフとなってから、設定時間経過したか否かを判断する（ステップ１０６）。ここで、設定時間が経過していなければ、ステップ１０３に戻り、経過していれば、トライアック１３をオンにして（ステップ１０７）、室外機３との通信を行う（ステップ１０８）。

次に、室内機２は、室外機３との通信が終了したか否かを判断する（ステップ１０９）。この判断は、例えば室内制御回路７に入力された信号の長さ、データ量、終了信号の有無などにより判断することができる。ここで、通信が終了したことが判断されると、室内制御回路７において通信結果が解読される（ステップ１１０）。なお、通信が終了していなければ、ステップ１０８に戻り、上記の動作を繰り返す。

続いて、通信結果を解読した結果、電磁リレースイッチ８を閉にする必要があるか否かを判断する（ステップ１１１）。ここで、電磁リレースイッチ８を閉にして室外機３を動作させる必要があると判断したときには、電磁リレースイッチ８を閉じ（ステップ１１２）、トライアック１３をオフの状態とし（ステップ１１３）、必要な処理のプログラムを実行する。一方、ステップ１１１の判定で、電磁リレースイッチ８を閉にする必要性がないと判断したときには、トライアック１３をオフの状態とし（ステップ１１４）、ステップ１０３に戻って、上記の動作を繰り返す。

室内機２では、このような処理を行うことにより、電磁リレースイッチ８の接点を動作させることなく、一定時間毎に室外機３からの状態情報を室内機２側で得ることができる。

次に、図３を用いて空気調和機の室外機２の室外制御回路２１の処理について詳細に説明する。まず、空気調和機の室内機２においてトライアック１３がオンとなり室外機３に電源が供給される（ステップ２０１）と、室外制御回路２１において、初期化処理を行う（ステップ２０２）。

続いて、室外制御回路２１には、外気温センサ２８で検出された結果が入力される（ステップ２０３）。そして、室内制御回路７と室外制御回路２１が通信を開始（ステップ２０４）し、通信が終了したか否かが判断される（ステップ２０５）。ここで、通信が終了したことが判断されると、室内制御回路７において通信結果が解読される（ステップ２０６）。なお、通信が終了していなければ、ステップ２０４に戻り、上記の動作を繰り返す。

続いて、ステップ２０６において通信結果を解読し、室外機３において何らかの新たな動作が必要か否かが判断される（ステップ２０７）。そして、新たな動作が必要と判断されたときは、その新たな動作が行われる。ここで、新たな動作とは、例えば圧縮機の駆動やファンモータの駆動を指す。なお、新たな動作が必要ないと判断されたときは、ステップ２０３に戻り、上記の動作を繰り返す。

このように、室外機３の運転待機時において、図２のステップ１０７でトライアック１３がオンされると、図２のステップ１０８、１０９の処理と図３のステップ２０４、２０５の処理により、室内機２と室外機３が通信を行うため、室外機３で得られた状態情報を室内機２側で検知することが可能になる。また、電磁リレースイッチ８の開閉に伴う動作音を発生させることなく、必要なときだけ室外機３を導通させて状態情報を得ることができるため、利用者の快適性を高めることができ、かつ省エネを実現することができる。また、このような動作を実現するための構成として、トライアックと、これをオンオフさせる構成を加えるだけでよいため、回路構成が簡単になり、安価に製造することができる。

また、本実施形態では、室外機３から得られる状態情報として、外気温度を検出する例を説明したが、これに限られるものではなく、例えば、圧縮機の温度や熱交換器の温度などを検出するようにしても、上記と同じ構成により、同じ効果を実現することができる。

また、本実施形態では、電磁リレースイッチ８と並列接続される半導体スイッチとしてトライアック１３を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、２つの単方向サイリスタを反対方向に並列されて設ける構造としてもよいし、その他の半導体スイッチを用いるようにしてもよい。

本発明を適用してなる空気調和機の主要部を表す電気ブロック図である。本発明を適用してなる空気調和機の室内機の処理を示すフローチャートである。本発明を適用してなる空気調和機の室外機の処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１交流電源
２室内機
３室外機
８電磁リレースイッチ
９電磁リレー駆動回路
１０室内通信回路
１３トライアック
２１室外制御回路
２２室外通信回路
２８外気温センサ

Claims

電源に接続される室内機と、該室内機から電源が供給される室外機と、前記室内機側に設けられ前記室外機への電源の供給をオンオフする電磁リレースイッチと、前記電源に接続され前記電磁リレースイッチの開閉を制御する室内制御部とを有し、前記室内制御部は前記室外機の運転待機時に前記電磁リレースイッチを開くようにしてなる空気調和機において、
前記室内制御部は、前記室外機の運転待機時に、前記電磁リレースイッチに並列接続して設けられた半導体スイッチを導通させて、前記室外機の室外制御部と通信することを特徴とする空気調和機。
前記室内制御部は、前記電磁リレースイッチが開のときに、設定時間毎に前記半導体スイッチを導通させることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
前記室内制御部は、前記半導体スイッチが導通されて前記室外機により検出された状態情報を入力し、この入力結果に基づいて前記電磁リレースイッチの開閉を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和機。