JP6120786B2 - 空気調和機及び制御プログラム - Google Patents

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Description

本発明は、空気調和機及びその制御プログラムに関する。
特許文献1は、室内ユニットと共に電気ヒータを備え、その電気ヒータの運転制御も行う空気調和機を開示している。この空気調和機は、負荷容量値及び外気温度を、あらかじめ定められたヒータ停止条件と比較する。負荷容量値及び外気温度があらかじめ定められたヒータ停止条件を満たす場合、空気調和機は、室内温度にかかわらず、電気ヒータを停止させる。
特開昭62−162840号公報
特許文献1では、電気ヒータを停止させるためのヒータ停止条件が固定されている。従って、地域や環境に依っては、室内ユニットの暖房能力だけで要求を満たすことができる場合であっても、電気ヒータが無駄にONになる可能性がある。このことは、省エネの観点から好ましくない。
本発明の1つの目的は、ヒータの運転制御を行う空気調和機に関して、更なる省エネを実現可能な技術を提供することにある。
本発明の1つの観点において、空気調和機が提供される。その空気調和機は、室内機と、外気温度を検出する室外機と、室内機に搭載され、室内機と共に室内のヒータの運転制御を行う制御装置と、を備える。制御装置は、記憶部と、ヒータ制御判定部と、ヒータ運転制御部と、受信部と、閾値設定部と、を備える。記憶部は、第1閾値及び第2閾値を示す閾値データを記憶する。ヒータ制御判定部は、記憶部から閾値データを読みだし、外気温度が第1閾値以下の場合にヒータの制御を有効化し、外気温度が第2閾値以上の場合にヒータの制御を無効化する。ヒータ運転制御部は、ヒータの制御が無効化されている場合、ヒータの運転を常時OFFし、ヒータの制御が有効化されている場合、室内温度と設定温度との関係に基づいてヒータの運転をON/OFF制御する。受信部は、ユーザによって入力される、第1閾値及び第2閾値の少なくとも一方を指定する閾値指定信号を受け取る。閾値設定部は、受け取った閾値指定信号による指定に基づいて、記憶部に記憶される閾値データを設定する。
本発明の他の観点において、空気調和機の制御プログラムが提供される。空気調和機は、室内機と、外気温度を検出する室外機と、室内機に搭載され、室内機と共に室内のヒータの運転制御を行うコンピュータと、を備える。制御プログラムは、次のステップをコンピュータに実行させる:第1閾値及び第2閾値を示す閾値データを記憶する記憶部からその閾値データを読み出すステップ;外気温度が第1閾値以下の場合にヒータの制御を有効化するステップ;外気温度が第2閾値以上の場合にヒータの制御を無効化するステップ;ヒータの制御が無効化されている場合、ヒータの運転を常時OFFするステップ;ヒータの制御が有効化されている場合、室内温度と設定温度との関係に基づいて、ヒータの運転をON/OFF制御するステップ;ユーザによって入力される、第1閾値及び第2閾値の少なくとも一方を指定する閾値指定信号を受け取るステップ;及び、受け取った閾値指定信号による指定に基づいて、記憶部に記憶される閾値データを設定するステップ。
本発明によれば、ヒータの運転制御を行う空気調和機に関して、更なる省エネを実現可能である。
図1は、本発明の実施の形態1の概要を示すブロック図である。 図2は、本発明の実施の形態1に係る空気調和機におけるヒータ制御の有効化/無効化を説明するための概念図である。 図3は、本発明の実施の形態1に係る空気調和機におけるヒータ運転のON/OFF制御を説明するための概念図である。 図4は、本発明の実施の形態1に係る空気調和機の室内機の構成例を示すブロック図である。 図5は、本発明の実施の形態1に係る空気調和機の機能構成例を示すブロック図である。 図6は、本発明の実施の形態1に係る空気調和機による処理フローを示すフローチャートである。 図7は、本発明の実施の形態1に係る空気調和機による処理フローを示すフローチャートである。 図8は、本発明の実施の形態1に係る空気調和機による処理フローを示すフローチャートである。 図9は、本発明の実施の形態2に係る空気調和機の機能構成例を示すブロック図である。 図10は、本発明の実施の形態2に係る空気調和機による処理フローを示すフローチャートである。 図11は、本発明の実施の形態3に係る空気調和機の機能構成例を示すブロック図である。
添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係る空気調和機を説明する。
実施の形態1.
<概要>
図1は、本発明の実施の形態1の概要を示すブロック図である。空気調和機1は、室内に設置される室内機10、及び室外に設置される室外機20を備えている。室内には更に、ヒータ30が配置される。このヒータ30は、暖房運転時の補助熱源として使用される。典型的には、ヒータ30は電気ヒータである。尚、ヒータ30は、空気調和機1の構成要素であってもよいし、そうでなくてもよい。
本実施の形態に係る空気調和機1は、室内機10と室外機20に加えてヒータ30の運転制御も行う機能を備えている。より詳細には、室内機10(後述される室内機10の制御装置)が、ヒータ30の運転制御を行う機能を備えている。尚、ヒータ30の運転制御が行われるのは、基本的に、暖房運転時である。以下の説明では、特に断りがない限り、空気調和機1は暖房運転を行っているとする。
ヒータ30の運転制御には、(A)ヒータ30の制御を有効化するか無効化するかの判断、及び(B)ヒータ30の運転のON/OFF制御、が含まれる。
前者の(A)ヒータ30の制御を有効化するか無効化するかの判断は、外気温度XEに基づいて行われる。外気温度XEは室外機20によって検出され、検出された外気温度XEを示す外気温度データDEが、室外機20から室内機10に送られる。また、室内機10は、第1閾値X1及び第2閾値X2を示す閾値データDTを保持している。これら第1閾値X1及び第2閾値X2は、ヒータ30の制御を有効化するか無効化するかの判断に用いられる基準である。
より詳細には、図2に示されるように、外気温度XEが第1閾値X1以下になると、室内機10は、ヒータ30の制御を有効化する。一方、外気温度XEが第2閾値X2以上になると、室内機10は、ヒータ30の制御を無効化する。尚、第1閾値X1と第2閾値X2が等しい場合(X1=X2)、外気温度XEの擾乱により、有効化と無効化との間の切り換えが短時間の間に繰り返し発生する恐れがある。安定した制御の観点から言えば、図2に示されるような、第1閾値X1が第2閾値X2よりも低いヒステリシス特性が好ましい(X1<X2)。但し、本実施の形態は、第1閾値X1と第2閾値X2が等しい場合を排除しない。
次に、図3を参照して、後者の(B)ヒータ30の運転のON/OFF制御について説明する。ヒータ30の制御が無効化されている場合、室内機10は、ヒータ30の運転を常時OFFする。一方、ヒータ30の制御が有効化されている場合、室内機10は、ヒータ30の運転をON/OFF制御する。
より詳細には、室内機10は、室内温度XIと設定温度との関係に基づいて、ヒータ30の運転をON/OFF制御する。例えば、室内温度XIが設定温度よりも低い場合、室内機10は、ヒータ30の運転をONする。一方、室内温度XIが設定温度よりも高い場合、室内機10は、ヒータ30の運転をOFFする。
再度図1を参照して、本実施の形態によれば、閾値データDT、すなわち、第1閾値X1及び第2閾値X2は可変に設定可能である。より詳細には、ユーザから室内機10に、第1閾値X1及び第2閾値X2の少なくとも一方を指定する閾値指定信号STが入力される。典型的には、ユーザは、ワイヤレスリモコンを操作し、閾値指定信号STを室内機10に送信する。但し、閾値指定信号STの入力方法は、ワイヤレスリモコンによる送信に限られない。そして、室内機10は、受け取った閾値指定信号STによる指定に基づいて、閾値データDTの内容を設定(更新)する。
このように、本実施の形態によれば、ヒータ30の制御を有効化するか無効化するかの判断の基準となる閾値データDTは可変である。つまり、空気調和機1が設置される地域や環境に応じて、閾値データDTを自由に設定することが可能である。従って、室内機10の暖房能力だけで要求を満たすことができるにもかかわらずヒータ30が無駄にONする、といった事態を未然に防ぐことが可能となる。すなわち、本実施の形態によれば、更なる省エネを実現可能である。
<室内機10の構成例>
図4は、本実施の形態に係る室内機10の構成例を示すブロック図である。室内機10は、暖房ユニット15と制御装置100を備えている。暖房ユニット15は、室内機10の暖房運転を担うユニットである。制御装置100(コンピュータ)は、暖房ユニット15(つまり、室内機10)の運転制御だけでなく、ヒータ30の運転制御も行う。この制御装置100は、記憶装置101、受信装置102、通信装置103、出力装置104、及び処理装置105を備えている。
記憶装置101は、HDD、RAM、不揮発性メモリ、レジスタ等を含む。この記憶装置101には、設定データCONF、センサデータSENを含む各種データが格納される。
設定データCONFは、第1閾値X1及び第2閾値X2を示す閾値データDT、及び設定温度XSを示す設定温度データDSを含む。これら閾値データDT及び設定温度データDSは、ユーザによって可変に設定可能である。よって、例えば、設定データCONFは、書き換え可能な不揮発性メモリに格納される。
センサデータSENは、外気温度XEを示す外気温度データDE、及び室内温度XIを示す室内温度データDIを含む。これら外気温度データDEや室内温度データDIは、センサによって生成され、制御装置100に送られる。センサデータSENは、例えば、RAMやレジスタに格納される。
受信装置102は、ユーザによって入力される設定信号を受信する。設定信号としては、閾値データDTを設定するための上述の閾値指定信号STや、設定温度データDSを設定するための設定温度指定信号が挙げられる。典型的には、設定信号は、ユーザによってワイヤレスリモコンから送信される。
通信装置103は、室外機20との間のデータ通信を行う。例えば、通信装置103は、室外機20によって検出された外気温度XEを示す外気温度データDEを受け取る。
出力装置104は、表示装置やスピーカを含み、ユーザに対して各種通知を行う。
処理装置105は、各装置の制御及び各種データの演算処理を行う。特に、処理装置105は、制御プログラムPROGを実行することにより、以下に説明されるヒータ30の運転制御を行う。尚、制御プログラムPROGは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。
<ヒータ30の運転制御>
図5は、ヒータ30の運転制御に関連する機能構成(機能ブロック)を示している。室内機10(制御装置100)は、記憶部110、受信部120、受信信号判定部130、閾値設定部140、通信部150、ヒータ制御判定部160、及びヒータ運転制御部170を備えている。
記憶部110は、閾値データDT、設定温度データDS、外気温度データDE、及び室内温度データDIを記憶する。この記憶部110は、記憶装置101により実現される。受信部120は、受信装置102により実現される。通信部150は、通信装置103により実現される。受信信号判定部130、閾値設定部140、ヒータ制御判定部160、及びヒータ運転制御部170は、処理装置105が制御プログラムPROGを実行することにより実現される。
まず、図6を参照して、閾値データDTの設定フローの一例を説明する。
ステップS1:
受信部120は、ユーザによって入力される設定信号を受け取る。設定信号としては、閾値データDTを設定するための閾値指定信号STや、設定温度データDSを設定するための設定温度指定信号が挙げられる。
ステップS2:
受信信号判定部130は、受信部120が受け取った設定信号が閾値指定信号STか否かを判定する。
ステップS3:
受け取った設定信号が設定温度指定信号である場合(ステップS2;No)、その設定温度指定信号に従って、設定温度データDS(つまり設定温度XS)が設定される。
ステップS4:
受け取った設定信号が閾値指定信号STである場合(ステップS2;Yes)、その閾値指定信号STは、第1閾値X1及び第2閾値X2の少なくとも一方を指定している。ここで、閾値設定部140は、その閾値指定信号STの指定内容をチェックする。具体的には、閾値設定部140は、閾値指定信号STの指定に従って閾値データDTを更新した場合に「X1<X2」という関係が満たされるか否かをチェックする。
ステップS5:
「X1<X2」という関係が満たされる場合(ステップS4;Yes)、閾値設定部140は、閾値指定信号STによる指定に基づいて、記憶部110に記憶される閾値データDTを設定(更新)する。
ステップS6:
一方、「X1<X2」という関係が満たされない場合、すなわち、第1閾値X1が第2閾値X2以上となってしまう場合(ステップS4;No)、閾値設定部140は補正処理を行う。具体的には、閾値設定部140は、「X1<X2」という関係が満たされるように指定を補正する。例えば、閾値設定部140は、第1閾値X1の方を、「X1=X2−α(α:正の数)」という関係式に従って補正する。その後、処理はステップS5に進む。この場合、閾値設定部140は、補正後の指定に従って、記憶部110に記憶される閾値データDTを設定(更新)することになる。このような補正処理によって、誤設定を自動的に回避することが可能となる。
尚、ステップS6において、補正処理の代わりに、あるいは、補正処理と共に、閾値設定部140は、出力装置104を用いてアラームを出力してもよい。アラームとしては、表示装置へのエラー表示や、ブザーの鳴動が挙げられる。これにより、ユーザに再設定を促すことが可能となる。
次に、図7及び図8を参照して、ヒータ30の運転制御の一例を説明する。
ステップS10:
室外機20の外気温度取得部210は、外気温度XEを検出し、検出した外気温度XEを示す外気温度データDEを生成する。室外機20の通信部220は、外気温度データDEを室内機10に送信する。室内機10の通信部150は、室外機20から外気温度データDEを受信する。その外気温度データDEは、記憶部110に格納される。
ステップS11:
ヒータ制御判定部160は、記憶部110から、閾値データDT及び外気温度データDEを読みだす。そして、ヒータ制御判定部160は、第1閾値X1及び第2閾値X2と外気温度XEとを比較する。
ステップS13:
外気温度XEが第1閾値X1以下である場合(ステップS12;Yes)、ヒータ制御判定部160は、ヒータ30の制御を有効化する。その後、処理は、ステップS20に進む。
ステップS15:
外気温度XEが第2閾値X2以上である場合(ステップS12;No、ステップS14;Yes)、ヒータ制御判定部160は、ヒータ30の制御を無効化する。その後、処理は、ステップS20に進む。
ステップS16:
外気温度XEが第1閾値X1より高く、第2閾値X2より低い場合(ステップS12;No、ステップS14;No)、ヒータ制御判定部160は、現在の制御状態を維持する。その後、処理は、ステップS20に進む。
ステップS20:
ヒータ運転制御部170は、ヒータ30の制御が有効化されているか無効化されているかチェックする。
ステップS21:
ヒータ30の制御が有効化されている場合(ステップS20;Yes)、ヒータ運転制御部170は、記憶部110から室内温度データDI及び設定温度データDSを読みだす。そして、ヒータ運転制御部170は、室内温度XIと設定温度XSとを比較する。
ステップS22:
室内温度XIが設定温度XSよりも低い場合(ステップS21;Yes)、ヒータ運転制御部170は、ヒータ30の運転をONする。その後、処理はステップS24に進む。
ステップS23:
一方、室内温度XIが設定温度XSよりも高い場合(ステップS21;No)、ヒータ運転制御部170は、ヒータ30の運転をOFFする。また、ヒータ30の制御が無効化されている場合(ステップS20;No)も、ヒータ運転制御部170は、ヒータ30の運転をOFFする。その後、処理はステップS24に進む。
ステップS24:
外気温度XEの取得は、例えば、定期的に実施される。外気温度XEの取得タイミングになると(ステップS24;Yes)、処理はステップS10に戻る。それ以外の場合(ステップS24;No)、処理はステップS20に戻る。外気温度XEが更新されるたびに、上述の処理が実行される。
<効果>
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、ヒータ30の制御を有効化するか無効化するかの判断の基準となる閾値データDTは可変である。つまり、空気調和機1が設置される地域や環境に応じて、閾値データDTを自由に設定することが可能である。従って、室内機10の暖房能力だけで要求を満たすことができるにもかかわらずヒータ30が無駄にONする、といった事態を未然に防ぐことが可能となる。すなわち、本実施の形態によれば、更なる省エネを実現可能である。
実施の形態2.
図9は、本発明の実施の形態2に係る空気調和機1の機能構成例を示すブロック図である。実施の形態1と重複する説明は適宜省略する。
本実施の形態では、ヒータ30と電源40との間にリレー50が介在している。ヒータ運転制御部170は、そのリレー50を開閉することによって、ヒータ30の運転をON/OFF制御する。ここで、リレー50の高頻度な開閉は、溶着の原因となる。よって、本実施の形態では、ヒータ運転制御部170は、リレー50の開閉状態を切り換えた後一定期間、次の切り換えを禁止する。すなわち、ヒータ運転制御部170は、ヒータ30の運転のON/OFFを切り換えた後一定期間、ヒータ30の運転のON/OFF切り換えを禁止する。
図10は、本実施の形態におけるヒータ運転制御部170の動作を示すフローチャートであり、既出の図8に対応している。図8と比較して、ステップS22あるいはS23とステップS24との間に、ステップS30、S31が追加されている。
ステップS30において、ヒータ運転制御部170は、前のステップS22あるいはS23においてヒータ30のON/OFF切り換えが発生したか否かチェックする。ON/OFF切り換えがなかった場合(ステップS30;No)、処理はステップS24に進む。一方、ON/OFF切り換えがあった場合(ステップS30;Yes)、ヒータ運転制御部170は、ヒータ30のON/OFF切り換えを一定期間禁止する。例えば、ヒータ運転制御部170は、制御フローを一定期間停止させる。
本実施の形態によれば、実施の形態1の場合と同じ効果に加え、リレー50の溶着が防止されるという効果が得られる。その結果、製品の品質が向上する。
実施の形態3.
図11は、本発明の実施の形態3に係る空気調和機1の機能構成例を示すブロック図である。実施の形態1と重複する説明は適宜省略する。
本実施の形態では、ヒータ30と共にサーキュレータ60が設けられる。ヒータ運転制御部170は、ヒータ30の運転のON/OFFに連動させて、サーキュレータ60もON/OFF制御する。ヒータ30とサーキュレータ60が連動することにより、暖気を拡散することができ、快適性が向上する。
本実施の形態によれば、実施の形態1の場合と同じ効果に加え、快適性が向上するという効果が得られる。尚、実施の形態2と実施の形態3の組み合わせも可能である。
以上、本発明の実施の形態が添付の図面を参照することにより説明された。但し、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で当業者により適宜変更され得る。
1 空気調和機、10 室内機、15 暖房ユニット、20 室外機、30 ヒータ、40 電源、50 リレー、60 サーキュレータ、100 制御装置、101 記憶装置、102 受信装置、103 通信装置、104 出力装置、105 処理装置、110 記憶部、120 受信部、130 受信信号判定部、140 閾値設定部、150 通信部、160 ヒータ制御判定部、170 ヒータ運転制御部、210 外気温度取得部、220 通信部、CONF 設定データ、DE 外気温度データ、DI 室内温度データ、DS 設定温度データ、DT 閾値データ、PROG 制御プログラム、SEN センサデータ、ST 閾値指定信号、X1 第1閾値、X2 第2閾値、XE 外気温度、XI 室内温度、XS 設定温度。

Claims (8)

  1. 室内機と、
    外気温度を検出する室外機と、
    前記室内機に搭載され、前記室内機と共に室内のヒータの運転制御を行う制御装置と
    を備え、
    前記制御装置は、
    第1閾値及び第2閾値を示す閾値データを記憶する記憶部と、
    前記記憶部から前記閾値データを読みだし、前記外気温度が前記第1閾値以下の場合に前記ヒータの制御を有効化し、前記外気温度が前記第2閾値以上の場合に前記ヒータの制御を無効化するヒータ制御判定部と、
    前記ヒータの制御が無効化されている場合、前記ヒータの運転を常時OFFし、前記ヒータの制御が有効化されている場合、室内温度と設定温度との関係に基づいて前記ヒータの運転をON/OFF制御するヒータ運転制御部と、
    ユーザによって入力される、前記第1閾値及び前記第2閾値の少なくとも一方を指定する閾値指定信号を受け取る受信部と、
    前記受け取った閾値指定信号による指定に基づいて、前記記憶部に記憶される前記閾値データを設定する閾値設定部と
    を備える
    ことを特徴とする空気調和機。
  2. 前記第1閾値は前記第2閾値よりも低い
    ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。
  3. 前記受け取った閾値指定信号による指定の結果、前記第1閾値が前記第2閾値以上となる場合、前記閾値設定部は、前記第1閾値が前記第2閾値よりも低くなるように前記指定を補正し、補正後の前記指定に従って前記記憶部に記憶される前記閾値データを設定する
    ことを特徴とする請求項2に記載の空気調和機。
  4. 前記受け取った閾値指定信号による指定の結果、前記第1閾値が前記第2閾値以上となる場合、前記閾値設定部は、アラームを出力する
    ことを特徴とする請求項2に記載の空気調和機。
  5. 前記ヒータの制御が有効化されているとき、前記ヒータ運転制御部は、前記室内温度が前記設定温度よりも低い場合に前記ヒータの運転をONし、前記室内温度が前記設定温度よりも高い場合に前記ヒータの運転をOFFする
    ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の空気調和機。
  6. 前記ヒータ運転制御部は、前記ヒータと電源との間に介在するリレーを開閉することによって、前記ヒータの運転をON/OFF制御し、
    前記ヒータ運転制御部は、前記ヒータの運転のON/OFFを切り換えた後一定時間、前記ヒータの運転のON/OFF切り換えを禁止する
    ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の空気調和機。
  7. 前記ヒータ運転制御部は、前記ヒータの運転のON/OFFに連動させてサーキュレータをON/OFF制御する
    ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の空気調和機。
  8. 空気調和機の制御プログラムであって、
    前記空気調和機は、
    室内機と、
    外気温度を検出する室外機と、
    前記室内機に搭載され、前記室内機と共に室内のヒータの運転制御を行うコンピュータと
    を備え、
    前記制御プログラムは、
    第1閾値及び第2閾値を示す閾値データを記憶する記憶部から前記閾値データを読み出すステップと、
    前記外気温度が前記第1閾値以下の場合に前記ヒータの制御を有効化するステップと、
    前記外気温度が前記第2閾値以上の場合に前記ヒータの制御を無効化するステップと、
    前記ヒータの制御が無効化されている場合、前記ヒータの運転を常時OFFするステップと、
    前記ヒータの制御が有効化されている場合、室内温度と設定温度との関係に基づいて、前記ヒータの運転をON/OFF制御するステップと、
    ユーザによって入力される、前記第1閾値及び前記第2閾値の少なくとも一方を指定する閾値指定信号を受け取るステップと、
    前記受け取った閾値指定信号による指定に基づいて、前記記憶部に記憶される前記閾値データを設定するステップと
    を前記コンピュータに実行させることを特徴とする
    制御プログラム。
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