JP3972723B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内を空気調和する空気調和機装置に係り、特にフィルター目詰まり検知に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の空気調和装置は、フィルターの目詰まり状態を検知する方法として、図6、あるいは図7に示す方法がとられていた。図6は、特開昭57−153139号公報に記載されたフィルターの汚れ検知を示す冷媒サイクルのブロック図であり、空気調和装置の圧縮機51、熱源側熱交換器52、膨張装置54および利用側熱交換器55を順次配管で接続した冷凍サイクルにおいて、利用側熱交換器55の送風機56により通風する入口空気温度を第1感温素子57で検出し、また熱交換した後の出口空気温度を第2感温素子58で検出して、これらの検出温度の差から正常な場合の値と比較してフィルターの目詰まり状態を判定することが開示されています。
【0003】
また、図7は特開昭58−210422号公報に記載された空気調和機のフィルター目詰まり検知装置を示す概略断面図である。吸込口62側にフィルター67を設けるとともに風路64中にプロペラファン式回転数検知器68を配設し、これにより検知された回転数と初期フィルター時の回転数を比較して、一定の割合で回転数が減ったところでフィルターの汚れ状態を判定して警報を発するものが開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図6に示されたフィルター汚れ検知装置では、熱交換器の風路出口側にも温度センサが必要となるためセンサ追加によりコストアップに繋がる。
また図7に示されたフィルター汚れ検知装置を有した空気調和機では、室内の温度によってファンの回転数が異なることへの考慮がされていないため、室内温度の高低によりフィルターの汚れ検知に誤差が生じる可能性がある。
【0005】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、フィルター汚れ検知のために温度センサ等を追加することなくコストを上げずに、また室内温度の高低に関わらず誤差なく、確実にフィルターの汚れ(目詰まり)を検知できる空気調和装置を得ることを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係る空気調和装置は、吸込口から吹出口へ連通する風路の上流側からフィルター、モータにより駆動されるファン及び熱交換器を配設した空気調和装置において、前記熱交換器よりも上流側に設けた吸込み温度センサと、前記モータの回転数を検出するモータ回転数検出手段と、前記モータに駆動電圧を印加するモータ駆動電圧印加手段とを備え、前記吸込み温度センサにより検出される吸込み空気温度と前記モータ回転数検出手段により検出される回転数と前記モータ駆動電圧印加手段からのモータ駆動印加電圧との3要素を用いて、多変量空間における相関を考慮し算出したマハラノビスの距離によりフィルター汚れの正常か異常かで目詰まり状態を判断するフィルター汚れ検知動作を行うものである。
【0007】
本発明の請求項2に係る空気調和装置は、前記フィルターが汚れていない状態の初期学習において、前記モータ駆動印加電圧を複数段階に変化させて測定したモータ回転数および吸込み空気温度からモータ回転数補正量を演算し、このモータ回転数補正量を用いて前記フィルター汚れ検知動作を行うものである。
【0008】
本発明の請求項3に係る空気調和装置は、前記初期学習及びフィルター汚れ推定の際、前記吹出口に設けた風向制御手段を所定の同じ位置に固定すると共に、基準となる所定のモータ駆動印加電圧に設定するものである。
【0009】
本発明の請求項4に係る空気調和装置は、前記空気調和装置の使用者が空調運転をONした後の少なくとも1回は自動的にフィルター汚れ検知動作を行うものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
本発明の実施の形態1について図1〜図5にて説明する。図1は空気調和装置の構成を示す縦断面図、図2は空気調和装置の通風抵抗に対するモータ回転数の変化を示す特性図、図3は空気調和装置による制御ブロック図、図4は空気調和装置の操作部の構成図、図5は空気調和装置のフィルター汚れ検知制御を示すフローチャートである。
【0011】
図1において、1は室内空気を空気調和装置内へ吸込む吸込口である吸込みグリル、2は吸込みグリル1の装置内側に設けられ室内空気に浮遊するごみや埃を捕集するフィルター、3は室内空気を空気調和装置内に吸込んで熱交換させた後に再び室内へ吹出し空気を循環させるファン4を回転軸に固定したモータ、5は室内空気と冷凍サイクルを循環する冷媒とを熱交換させて冷風または温風をつくる熱交換器、6は空気調和装置の外郭、7は冷媒と熱交換した空気を室内側へ吹出す吹出し口、8は吸込みグリルの装置内側の風路内に配置され空気調和装置へ流入する室内空気の温度を検出する吸込み温度センサ、9は吹出し口7に設けられ、空気調和装置から室内側へ吹出される熱交換した空気の流出方向を制御する風向制御手段の吹出しベーンである。以上のように、室内空気は吸込口から吹出し口へ連通した風路を流通する際に、まずフィルター2にてゴミや埃等が除去され、その後熱交換器5を通過して温度変化して室内側へ戻り循環しながら、室内空調を行う。
【0012】
モータ3に通電して駆動することでファン4が回転し、それにより吸込みグリル1から室内空気が空気調和装置内側へ吸込まれる。この吸込みグリル1を通過した室内空気はその下流に設けられたフィルター2により空気中に浮遊したごみや埃を取り除き、その後熱交換器5で冷媒と熱交換され、吹出し口7から吹出しベーン9にしたがって風向を調整されて室内側へ放出される。
【0013】
ここで、熱交換器5は冷媒が流通するパイプとそれらが貫通して嵌合され並列に配置した複数枚の平板状のフィンから構成され、このフィンのピッチが1mm程度の非常に小さい間隔で配置されているので、空気中に含まれるごみや埃がこのフィンの表面に付着すると目詰まりを起こしやすく熱交換器性能の悪化を招く原因となる。そのため、熱交換器5よりも風路上流側にフィルター2を配置して、空気中のゴミや埃を取り除いた室内空気を風路内に流すことで熱交換器5の目詰まりを防止する構成になっている。
【0014】
このため空気中のゴミや埃はフィルター2に捕集され蓄積すると、その結果フィルター2が目詰まった状態となり、これにより空気調和装置内風路における通風抵抗が大きくなるので、図2に示すようにファンおよびモータ回転数が増加すると共に空気流量は減少し、空気調和装置の性能悪化につながる。ここで図2は横軸に風路抵抗[mmAq]、縦軸にモータ回転数[rpm]をとり、通風抵抗に対するファンモータ回転数の特性を示した特性図である。この性能悪化を防止して空気調和装置を常に良好な状態で運転させるためには、前記フィルター2の汚れ目詰まり状態を検知して適度にフィルター2の清掃を行うことが必要となる。
【0015】
次に、図3において、8は吸込み温度センサ、12はモータに内蔵されたホールIC(磁電変換スイッチ)を用いて、回転数に対応してマイコンでカウントできる信号を発生させるモータ回転数検出手段、13はモータに駆動電圧を印加するモータ駆動電圧印加手段、10は前記吸込み温度センサ8からの吸込み空気温度のデータとモータ回転数検出手段12からのモータ回転数のデータとモータ駆動電圧印加手段13からのモータ駆動印加電圧のデータによる状態量の情報を受けてフィルター目詰まり検知のための複合変数を演算する演算制御手段、11は演算した複合変数が予め記憶されたしきい値と比較して目詰まり状態を判断し、その結果に応じて目詰まりの情報信号を出す判断手段である。9はフィルター汚れ検知動作時に演算制御装置10から風向を変更の指示を受けて吹出しベーンを制御させる風向変更手段である。
【0016】
また、13は演算制御装置10のフィルター汚れ検知の演算結果を使用者へ知らせるための表示部であり、LEDを用いた点灯表示、液晶表示またはブザー等を用いた音表示がある。14はリセットボタンであり、使用者がフィルターを清掃した後に演算制御装置10への信号を入力するものである。
【0017】
次に図5を用いてフィルター汚れ検知制御のフローチャートを説明する。
まず、初期学習として、空気調和装置のフィルター2が汚れていない状態でのモータ回転数、モータ駆動印加電圧および吸込み空気温度から初期複合変数値F0を演算し(S1)、この値F0からフィルター汚れ推定時のモータ回転数補正量Khを演算する(S2)。前記モータ回転数補正値Khを用いることにより空気調和装置が有す固体ばらつき(例えばファンやモータの特性固体差)を吸収することが可能となり、固体ばらつきによる誤判断を抑え、フィルターの目詰まり検知の精度向上が図れる。
【0018】
ここで、本実施の形態におけるフィルター汚れ検知の判定尺度として、吸込み空気温度とモータ回転数とモータ駆動印加電圧との3要素を用い、予め持っている基準空間とから求まるマハラノビスの距離(上述の複合変数値Fj)を算出し、個々の空気調和装置自体が持つフィルター汚れ(目詰まり)の許容状態で算出されたマハラノビスの距離としてのしきい値Fkと比較してフィルター目詰まりを判定するものである。
【0019】
初期学習は「初期学習モード」に入ったときに行われる。この時、吹出しベーン9は水平吹出し位置に固定される。また、モータ駆動印加電圧を、所定の基準電圧から複数段階に変化させ、それぞれのモータ回転数および吸込み空気温度を測定する。その結果から、基準となるモータ駆動印加電圧の初期複合変数値F0を演算する。このようにモータ駆動印加電圧を変化させて繰り返し3回測定することで、モータ回転数補正量Khの計算精度を高めることが可能となり、それ以後のフィルター汚れ推定の精度向上につながる。
【0020】
次に、フィルター2の「汚れ検知モード」に入ると(S3)、フィルター汚れ推定(S4)にて、その状態での複合変数Fjを演算するが、その際にモータ回転数はモータ回転数補正量Khで補正される。このフィルター汚れ検知モードにおいても吹出しベーン9は水平吹き位置に固定となり、所定のモータ駆動印加電圧におけるモータ回転数と吸込み空気温度を測定する。ここで、測定されたモータ回転数をモータ回転数補正量Khで補正した後、マハラノビスの距離である複合変数値Fjを演算し(S4)、このFj値が予め記憶されたしきい値Fkを超えたときにフィルター2が汚れて目詰まりを起こしていると判断されが、その際の条件として、このFj>Fkの状態が3回連続で続いたときに(S5)、フィルター汚れと判断検知される。それが3回未満の時は「汚れ検知モード」(S3)へもどり繰り返す。このような構成により、空気調和装置に通常備えられた吸込み温度センサやモータ回転数検出手段を使用し、他のデータ検知手段を追加することなくコストアップせずに、フィルターの汚れ(目詰まり)状態を正確に検知することが可能となるとともに、検知データの誤差や外乱等による空調条件の急な変化が原因となるフィルター汚れの誤検知をなくし、検知精度の向上が図れる。
【0021】
そして、フィルター2が汚れていると検知されると、空気調和装置の運転情報を入出力するリモートコントローラ等の操作部17上のフィルターチェック表示部14にチェックサイン16が、例えば「フィルター清掃」と表示される(S6)。
また、使用者がフィルター2の清掃を行った後は、操作部17に設けられたリセットボタン15を2度押しして入力することによりチェックサイン16をリセットする(S7)ことができ、リセットした後は再び初期学習を実施して、フィルター汚れ検知を行うことになる。その結果、使用者にフィルター清掃時期を適切に知らせ、空気調和装置を常に良好な状態で運転させるとともに、フィルター清掃回数を必要最小限に抑えることができる。
【0022】
また、フィルター汚れ検知を行う際に、上述では吹出しベーン9を水平位置に固定するようにしているが、水平位置に限定するものではなく、初期複合変数値F0の演算時とフィルター汚れ検知モードでの複合変数値Fj演算時における吹出しベーン9の制御位置を同じ位置に設定すると良い。これにより、風路抵抗を同じにして、風路抵抗によるモータ回転数の増減変化を抑え、フィルター汚れ(目詰まり)推定の精度向上が図れる。
【0023】
また、空気調和装置の通常使用時における「フィルター汚れ検知モード」は、使用者が1日の内で、空調運転するためにリモートコントローラをONした後の少なくとも1回、自動的に行うよう制御される。これにより、空気調和装置を使用する日毎に自動的にフィルター汚れ検知の判定を行うので、フィルターが極端に汚れてかなりきつい目詰まりを起こす以前に、フィルター清掃を使用者に促すことができ、空気調和装置の信頼性を向上させることができる。また、必要に応じては、フィルター汚れ検知動作を指示入力するフィルター汚れ検知動作指示手段をさらに空気調和装置に設けてもよく、同様に信頼性を向上できる効果がある。
【0024】
【発明の効果】
本発明の請求項1に係る空気調和装置は、吸込口から吹出口へ連通する風路の上流側からフィルター、モータにより駆動されるファン及び熱交換器を配設した空気調和装置において、前記熱交換器よりも上流側に設けた吸込み温度センサと、前記モータの回転数を検出するモータ回転数検出手段と、前記モータに駆動電圧を印加するモータ駆動電圧印加手段とを備え、前記吸込み温度センサにより検出される吸込み空気温度と前記モータ回転数検出手段により検出される回転数と前記モータ駆動電圧印加手段からのモータ駆動印加電圧との3要素を用いて、多変量空間における相関を考慮し算出したマハラノビスの距離によりフィルター汚れの正常か異常かで目詰まり状態を判断するフィルター汚れ検知動作を行うので、空気調和装置に通常備えられた運転状態を表す検出情報を使用し、他のデータ検知手段を追加することなくコストアップせずに、フィルターの目詰まり状態を正確に検知することが可能となる効果がある。
【0025】
本発明の請求項2に係る空気調和装置は、前記フィルターが汚れていない状態の初期学習において、前記モータ駆動印加電圧を複数段階に変化させて測定したモータ回転数および吸込み空気温度からモータ回転数補正量を演算し、このモータ回転数補正量を用いて前記フィルター汚れ検知動作を行うので、固体ばらつきによる誤判断を抑え、フィルター目詰まり検知の精度向上が図れる効果がある。
【0026】
本発明の請求項3に係る空気調和装置は、前記初期学習及びフィルター汚れ推定の際、前記吹出口に設けた風向制御手段を所定の同じ位置に固定すると共に、基準となる所定のモータ駆動印加電圧に設定するので、フィルター汚れ推定の精度向上が図れる効果がある。
【0027】
本発明の請求項4に係る空気調和装置は、前記空気調和装置の使用者が空調運転をONした後の少なくとも1回は自動的にフィルター汚れ検知動作を行うので、フィルターが極端に汚れてかなりきつい目詰まりを起す以前に、フィルター清掃を使用者に促すことができ、空気調和装置の信頼性を向上させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1における空気調和装置の構成を示す縦断面図である。
【図2】 本発明の実施の形態1に係わる空気調和装置の通風抵抗に対するモータ回転数の変化を示す特性図である。
【図3】 本発明の実施の形態1に係わる空気調和装置の制御ブロック図である。
【図4】 本発明の実施の形態1に係わる空気調和装置の操作部の構成図である。
【図5】 本発明の実施の形態1に係わる空気調和装置のフィルター汚れ検知制御を示すフローチャートである。
【図6】 従来の空気調和装置のフィルターの汚れ検知を示す冷媒サイクルのブロック図である。
【図7】 従来の空気調和機のフィルター目詰まり検知装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
1 吸込みグリル、 2 フィルター、 3 モータ、 4 ファン、 5 熱交換器、 6 外郭、 7 吹出し口、 8 吸込み温度センサ、 9 吹出しベーン、 10 演算制御手段、 11 判断手段 12 モータ回転数検出手段、 13 モータ駆動電圧印加手段、14 表示部、 15 リセットボタン、 16 チェックサイン、 17 操作部、 51 圧縮機、 52 熱源側熱交換器、 53 送風機、 54 膨張装置、 55 利用側熱交換器、 56 送風機、 57 第1感温素子、 58 第2感温素子、 61 本体、62 吸込口、 63 吹出口、 64 風路、 65 熱交換器、 66 ファン、 67 フィルター、 68 プロペラファン式回転数検知器、 F0フィルターが汚れていない状態での初期複合変数値、 Fj フィルター汚れ推定時の複合変数値、 Fk フィルター汚れ検知の複合変数しきい値、 Kh
F0から計算されるモータ回転数補正量。
Claims (4)
- 吸込口から吹出口へ連通する風路の上流側からフィルター、モータにより駆動されるファン及び熱交換器を配設した空気調和装置において、前記熱交換器よりも上流側に設けた吸込み温度センサと、前記モータの回転数を検出するモータ回転数検出手段と、前記モータに駆動電圧を印加するモータ駆動電圧印加手段とを備え、前記吸込み温度センサにより検出される吸込み空気温度と前記モータ回転数検出手段により検出される回転数と前記モータ駆動電圧印加手段からのモータ駆動印加電圧との3要素を用いて、多変量空間における相関を考慮し算出したマハラノビスの距離によりフィルター汚れの正常か異常かで目詰まり状態を判断するフィルター汚れ検知動作を行うことを特徴とする空気調和装置。
- 前記フィルターが汚れていない状態の初期学習において、前記モータ駆動印加電圧を複数段階に変化させて測定したモータ回転数および吸込み空気温度からモータ回転数補正量を演算し、このモータ回転数補正量を用いて前記フィルター汚れ検知動作を行うことを特徴とする請求項1記載の空気調和装置。
- 前記初期学習及びフィルター汚れ推定の際、空気調和装置の吹出口に設けた風向制御手段を所定の同じ位置に固定すると共に、基準となる所定のモータ駆動印加電圧に設定することを特徴とする請求項2記載の空気調和装置。
- 前記空気調和装置の使用者が空調運転をONした後の少なくとも1回は自動的にフィルター汚れ検知動作を行うことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の空気調和装置。
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