JP6268477B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機に係わり、より詳細には、省エネ運転に係わる運転情報をユーザーに報知する構成に関する。

従来、省エネ運転に関する運転情報をユーザーに報知する機能を備えた空気調和機は、例えば特許文献１に示すものが開示されている。
この空気調和機は、省エネ運転知識がないユーザーにおいても空気調和機の運転を開始する前に、リモコンの表示部に現在の設定で運転を行ったときの単位時間当たりの電気代の予測値を報知することでユーザーの金銭的な負担を明確にし、ユーザーに省エネ運転を実行するための意識付けを行なうための機能を備えている。

この空気調和機は、単位時間当たりの積算電力量の算出と運転中の設定情報の平均値を算出する算出部と、空気調和機の運転開始時、もしくは、運転を停止した直後に、単位時間当たりの積算電力量及び運転中の設定情報平均値をリモコンに送信する送信部とを備えている。

そして、リモコンは空気調和機の運転停止時に、少なくとも現在の設定内容で運転を開始した場合の単位時間当たりの積算電力量の予測値を算出して表示部に表示する。

ところで、家庭内で空気調和機を使用している場合、例えばユーザーがトイレや食事をするために一時的に空気調和機が備えられている部屋を退室する場合や、近所のコンビニに買い物をするために一時的に短時間の外出をする場合などが頻繁に発生する。ユーザーは５〜１０分程度ならば空気調和機の運転を継続したまま部屋を退室すると思われるが、不在の時間がそれ以上になる場合、運転を停止してから退室することが多い。

しかしながら、このようにユーザーが部屋を出て短時間で部屋に帰ってくる場合、空気調和機の運転を停止した場合と運転をそのまま継続した場合とで、どちらが省エネ運転となるのかユーザーは判らない。これはインバータ方式の空気調和機の場合、運転開始時に高能力で運転し、室温が設定温度に達した後は低能力で運転を継続するため、それぞれの運転での消費電力量をユーザーが把握できないためである。このため、運転を停止したからといって必ずしも省エネ運転にならない場合があった。

なお、特許文献１には単位時間当たりの予想電力量をユーザーに報知する機能があるが、その情報からでは空気調和機の運転を停止した場合と、運転をそのまま継続した場合とで、どちらが省エネ運転となるのかユーザーには判断できなかった。

特開２０１２−２１７３３号公報（第６−７頁、図６）

本発明は以上述べた問題点を解決し、ユーザーが一時的に部屋を不在にする場合、運転中の空気調和機を停止した場合と、運転を継続させた場合とでどちらが省エネ運転となるかの分岐点となる分岐点時間（不在時間）をユーザーに報知する機能を備えた空気調和機を提供することを目的とする。

本発明は上述の課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の発明は、圧縮機を駆動するインバータ装置を備えた空気調和機であって、
前記空気調和機は、
前記空気調和機の運転中にユーザーのアドバイス要求の操作を受け付けて、アドバイス要求データを出力するアドバイス要求手段と、
前記ユーザーに報知情報を報知する報知手段と、
前記アドバイス要求データが入力された時、
一旦運転が停止された運転停止時間の後に運転を開始して現在の室温と同じにするための電力量と
現在の運転条件で運転を継続した時の電力量とを
同じにするための前記運転停止時間である分岐点時間を算出して前記報知手段へ出力する分岐点算出手段とを備えたことを特徴とする。

以上の手段を用いることにより、本発明による空気調和機によれば、分岐点算出手段が報知手段を介して、一旦運転が停止された運転停止時間の後に運転を開始して現在の室温と同じにするための電力量と、現在の運転条件で運転を継続した時の電力量とを同じにするための運転停止時間である分岐点時間をユーザーに報知するため、ユーザーが退室から入室までの不在となる予定時間と分岐点時間とを比較することで運転継続か運転停止かのいずれが消費電力量が少ない省エネ運転になるのかを容易に判断できる。

本発明による空気調和機の実施例を示すブロック図である。 本発明による空気調和機の動作を説明する説明図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。

図１は本発明による空気調和機の実施例を示すブロック図である。空気調和機１はこのブロック図に記載されている他に、熱交換器、冷媒回路、送風ファンなどを備えているが、本発明の説明と直接関係がないため図示と説明を省略する。
この空気調和機１は、交流電源２が接続される室内機４と、室外機３と、アドバイス要求手段であるリモコン４１と、室内機４と室外機３との間を接続する通信線５と電源線６とを備えている。

室内機４は、室内機４内の各ブロックに電源を供給する室内機電源部４２と、リモコン４１と電波を用いて通信するリモコン通信部４３と、室内機を制御する室内機制御部４４と、省エネ運転に関するアドバイスが可能か否かを判定するアドバイス可否判定手段４５と、室外機３から送られる単位時間の電力量を記憶する電力量記憶手段４６と、省エネ運転になるか否かの分岐点の時間を算出する分岐点算出手段４７と、省エネ運転に関する情報を報知する報知手段４８とを備えている。なお、本実施例で記載する省エネ運転とは、空気調和機を運転中にユーザーが一時的に部屋を不在とする場合に、空気調和機の運転を停止した場合と、運転をそのまま継続した場合とで、消費するエネルギーが少ない場合の運転を示す。

一方、室外機３は、インバータ装置３６へ電源を供給するインバータ電源部３５と、室外機３を制御する室外機制御部３２と、外気温を検出する外気温検出部３１と、インバータ電源部電源部３５に流れる電流を検出する電流検出手段３４と、電流検出手段３４で検出した電流に基づいて、運転開始から単位時間毎の電力量を算出する電力量算出手段３３と、圧縮機３７と、圧縮機３７を駆動するインバータ装置３６とを備えている。

室内機電源部４２には交流電源２が接続されており、さらに、交流電源２は電源線６を介して電流検出手段３４から室外機電源部３５に接続されている。また、室内機制御部４４と室外機制御部３２とは通信線５で通信接続されている。

室外機制御部３２は外気温検出部３１で検出された外気温のデータが入力され、この外気温のデータを室内機制御部４４を介してアドバイス可否判定手段４５へ送信する。また、室外機制御部３２は電力量算出手段３３が算出した単位時間電力量を室内機制御部４４を介して電力量記憶手段４６へ送信する。

電力量記憶手段４６は、受信した単位時間電力量を２種類に分けて記憶する。１つは運転開始時（起動時）の単位時間電力である起動時電力量と、もう１つは起動時電力量に続けて順次受信する定常時電力量である。なお、電力量記憶手段４６は、定常時電力量を常に最新のデータだけ記憶する。起動時電力量は次に同じ種類のデータが新しく来たときにこの新しいデータのみが保存される。なお、起動時電力量とは空気調和機１が運転を開始し、インバータ装置３６によって圧縮機３７を高速回転させ、室温を急速に設定温度にするときに使用される電力量であり、定常時電力量とは室温が設定温度となった後に、その室温を維持するために必要な電力量である。

一方、室内機４のリモコン４１は室内機制御部４４と双方向通信が可能な無線リモコンであり、液晶表示からなる表示部４１ｂと、図示しない複数の操作キーと共に運転キー４１ａを備えている。表示部４１ｂには設定内容や指定された操作内容が表示されると共に、室内機制御部４４を介して報知手段４８が出力する省エネ運転に関するアドバイス（報知情報）を表示するようになっている。

また、ユーザーが運転キー４１ａを押下する毎にリモコン４１は、運転開始／運転停止の信号をリモコン通信部４３を介して室内機制御部４４へ送信する。さらに、ユーザーが運転キー４１ａを長押しする特定操作を行なうと、リモコン４１は運転開始／運転停止の信号でなく、省エネ運転に関するアドバイスを要求するアドバイス要求のデータをリモコン通信部４３を介して室内機制御部４４へ送信する。

室内機制御部４４はリモコン４１からの指示によって室内機４の運転を制御し、この室内機運転状態のデータ、例えば冷暖房の運転モードや運転開始時間、運転経過時間、を常にアドバイス可否判定手段４５へ出力している。また、室内機制御部４４はリモコン４１から送信されるアドバイス要求のデータを受信すると、このアドバイス要求のデータをアドバイス可否判定手段４５へ出力する。

アドバイス可否判定手段４５は、室内機制御部４４を介して室外機３に対して外気温要求のデータを出力し、これに対応した外気温のデータが室内機制御部４４を介して入力される。また、アドバイス可否判定手段４５は、アドバイス要求のデータが入力された時、室内機制御部４４から出力される室内機運転状態のデータと入力された外気温とから省エネ運転に関するアドバイスが可能か判定する。判定方法については後で詳細に説明する。

アドバイス可否判定手段４５は、省エネ運転に関するアドバイスができない場合、報知手段４８にアドバイス不可の報知情報を出力する。アドバイス可否判定手段４５は、省エネ運転に関するアドバイスが可能な場合、分岐点算出手段４７に分岐点時間の算出指示のデータを出力する。

分岐点算出手段４７は、算出指示のデータが入力された場合、電力量記憶手段４６が記憶している起動時電力量と定常時電力量とを読み出して、一旦運転が停止された運転停止時間の後に運転を開始して現在の室温と同じにするための電力量と、現在の運転条件で運転を継続した時の電力量とを同じにするための運転停止時間である分岐点時間を報知情報として報知手段４８へ出力する。

報知手段４８は、この分岐点時間の報知情報、もしくは、アドバイス可否判定手段４５が出力するアドバイス不可の報知情報を報知手段４８が備えている音声合成機能で報知する。また、報知手段４８は、これらの報知情報を室内機制御部４４を介してリモコン４１へ送信し、これを受信したリモコン４１は表示部４１ｂにその報知情報を表示する。

次に室外機３の各ブロックについて説明する。
室外機制御部３２は室内機制御部４４と双方向通信が可能であり、室外機制御部３２は、室内機４の空調運転に関する指示に対応して圧縮機３７をインバータ装置３６を介して制御すると共に、図示しないファンモータや電子膨張弁制御することで室外機３の運転を制御し、この室外機運転状態のデータ、例えば運転開始時間、運転経過時間、を常に電力量算出手段３３へ出力している。また、室外機３は室内機制御部４４が送信する外気温要求のデータを受信すると外気温検出部３１が検出した外気温のデータを返信する。

電力量算出手段３３は、室外機運転状態のデータによって空気調和機１の運転開始を認識すると電流検出手段３４からの消費電流のデータと、予め規定されている交流電源２の電圧及び空気調和機１の力率とから消費電力を算出し、これを単位時間である３０分毎に積算して単位時間電力量を求め、求めた単位時間電力量を単位時間の終了時刻毎に室外機制御部３２と室内機制御部４４とを介して電力量記憶手段４６へ送信する。

なお、この実施例では空気調和機１の消費電力量を算出するため、インバータ装置３６に流れる電流を検出するための電流検出手段３４で検出した消費電流を流用している。このため、インバータ装置３６を除く室外機３のの消費電流や室内機４での消費電流は含まれないため、より正確に消費電力量を求めるために、電力量記憶手段４６で単位時間電力量を記憶する時に予め定めた室内機４の平均的な消費電力量や、インバータ装置３６を除く室外機３の消費電力量を単位時間電力量に加算するようにしてもよい。

以上説明した構成を用いて本発明の動作を説明する。
図２は本発明による空気調和機の動作を説明する説明図である。図２において横軸は時間を示し、縦軸において図２（１）は空気調和機１の運転状態を、図２（２）は電流検出手段３４で検出する消費電流を、図２（３）は電力量算出手段３３で算出する電力量を、図２（４）は室内機制御部４４が出力するアドバイス要求を、図２（５）は電力量算出手段３３が出力する単位時間電力量を、図２（６）は外気温検出部３１が検出する外気温を、図２（７）はアドバイス可否判定手段４５が出力する算出指示を、図２（８）は分岐点算出手段４７が実行する分岐点算出処理を、図２（９）は報知手段４８に入力される報知情報を、それぞれ示している。なお、ｔ１〜ｔ１０は時刻である。また、本実施例における単位時間は３０分であり、空気調和機１が運転を開始してから３０分毎の期間を示す。

まず最初にｔ１において運転停止中の空気調和機１のリモコン４１の運転キー４１ａがユーザーによって押下されると、リモコン４１はこれに対応して室内機制御部４４に運転開始の指示を送信する。これを受信した室内機制御部４４は室内機４を運転開始の動作に移行すると共に、室外機制御部３２に運転開始を指示する。この結果、室内機制御部４４はアドバイス可否判定手段４５へ室内機運転状態（運転開始）のデータを出力し、一方、室外機制御部３２は電力量算出手段３３へ室外機運転状態（運転開始）のデータを出力する。

電力量算出手段３３は室外機運転状態（運転開始）のデータが入力されると、図２（３）に示すようにｔ１から電力量の算出を開始し、図２（５）に示すように単位時間の終了時刻であるｔ３になると算出したｔ１〜ｔ３の期間の単位時間電力量、この実施例では１．０ｋｗＨを電力量記憶手段４６へ送信する。また、電力量算出手段３３は次の単位時間であるｔ３〜ｔ５も同様にして電力量を算出し、ｔ５の時点で単位時間電力量、この実施例では０．５ｋｗＨを電力量記憶手段４６へ送信する。以下同様に運転状態である時はこの処理を繰り返す。

一方、電力量記憶手段４６は、電力量算出手段３３から単位時間電力量を受信すると、これを記憶する。ただし、運転開始から最初に受信した単位時間電力量を起動時電力量として記憶し、それ以降に受信した単位時間電力量を定常時電力量として記憶する。なお、電力量記憶手段４６は、定常時電力量に関して常に最新の単位時間における電力量だけを記憶している。

ところで、本実施例による空気調和機１はインバータ制御方式を用いている。インバータ制御方式の特長は起動運転、つまり、空調運転開始から室温を設定温度にするまでの運転時間が早いことと、室温が設定温度になってから、室温を維持する定常運転では温度を細かく制御できることである。このため室外機制御部３２は、起動運転時に室外機３の圧縮機３７を高回転で運転し、定常運転時は室温を維持できるだけの低速回転で圧縮機３７を運転する。

このため、図２（２）に示すように起動運転をしているｔ１〜ｔ３の単位時間における消費電流が、定常運転時をしているｔ３〜ｔ５の単位時間における消費電流よりも大きくなっている。そして空気調和機１は一旦、定常運転に入ると外気温が大きく変化しない限り消費電流も大きく変化することがない。

従って、空気調和機１は定常運転をしている空気調和機１が消費する次の単位時間以降における電力量を電力量記憶手段４６が記憶している最新の定常時電力量に基づいて推測することが可能である。このため、起動時電力量と同じ電力量を次回の運転開始時に消費すると考えて、運転を継続して消費する定常時電力量と次回の運転開始時に消費する起動時電力量とが同じになる時間を算出する。そして、運転継続か一旦、運転停止かを判断するための省エネ運転に関する分岐点の時間を求めてユーザーに報知する。そしてユーザーは一旦、不在としてから戻って来る予定時間と、この報知された分岐点時間とを比較し、運転継続か、一旦運転を停止するかを判断する。つまり、ユーザーは、この分岐点時間以前に戻ってくるならこのまま運転を継続した方が省エネ運転となると判断することができる。

具体的には、ユーザーがｔ６の時点で空気調和機１の運転継続／停止のアドバイスを求める場合、ユーザーはリモコン４１の運転キー４１ａを長押しする。この操作を受け付けたリモコン４１は、リモコン通信部４３と室内機制御部４４とを介してアドバイス要求のデータをアドバイス可否判定手段４５へ送信する。

このアドバイス要求のデータが入力されたアドバイス可否判定手段４５は、分岐点算出処理に必要なデータが揃っていれば分岐点算出手段４７に算出指示のデータを出力する。分岐点算出手段４７は以下の式を用いて省エネ運転に関する分岐点の時間を算出する。

分岐点時間＝（起動時電力量／定常時電力量）＊単位時間−単位時間・・・・式１

式１で単位時間を減算する理由は、運転を継続して消費する定常時電力量の積算結果と次回の運転開始時に消費する起動時電力量とが同じになる単位時間を求めた後、その単位時間の開始時間（運転を再開する時間）を求めるためである。

なお、ここでは起動時電力量と定常時電力量との測定期間は単位時間の期間であり、この実施例では単位時間を３０分としている。インバータ制御方式の場合、外気温や部屋の広さにもよるが、一般的に１５〜２０分程度で設定温度に到達して定常運転に移行するため、余裕を見込んで単位時間を３０分としている。

図２（５）に示すように、ｔ１〜ｔ３の起動時電力量（１．０キロワットアワー）と、ｔ３〜ｔ５の定常時電力量（０．５キロワットアワー）とが電力量記憶手段４６に記憶されているため、分岐点算出手段４７は算出指示のデータが入力された場合、式１を用いて分岐点時間＝（１．０／０．５）＊３０分−３０分＝３０分を算出する。

つまり、ユーザーが空気調和機１の運転継続／停止のアドバイスを求めたｔ６の時点から３０分後に運転再開するか否かが省エネ運転か否かの分岐点の時間となる。この『分岐点時間は３０分』の情報を報知手段４８を介して受け取ったユーザーは、自分が部屋に帰って来る予定時間が３０分より長ければ運転を停止したほうが良いと判断し、自分が部屋に帰って来る予定時間が３０分より短ければそのまま運転を継続した方が良いと判断できる。なお、分岐点時間と自分が部屋に帰って来る予定時間とが同じ場合はどちらでも良いことになるが、運転継続の方が部屋が適温となっているためより快適である。

前述したように、分岐点時間を正確に算出するためには条件が揃っている必要がある。この条件とは、起動時電力量と定常時電力量とはそれぞれ測定して電力量記憶手段４６に記憶済である必要がある。つまり、運転開始から単位時間の２倍の時間が経過している必要がある。また、外気温は起動時と運転継続／停止のアドバイスを受け付けた時とで大きく変化してないことも必要である。この実施例ではこの温度差を所定温度差として５℃以内の場合をアドバイス可能としている。このため、アドバイス可否判定手段４５は、以下の処理を実行する。

アドバイス可否判定手段４５は、ｔ１において室内機制御部４４から出力される室内機運転状態のデータによって運転開始を認識すると、室内機制御部４４へ外気温要求のデータを出力し、これと対応する外気温のデータを室内機制御部４４から受け取る。アドバイス可否判定手段４５は、この受け取ったデータを運転開始外気温として自身に記憶する。また、アドバイス可否判定手段４５は運転開始を認識すると単位時間の経過回数のカウントを開始する。

そして、アドバイス可否判定手段４５は、アドバイス要求のデータが入力された時、室内機制御部４４へ外気温要求のデータを出力し、これと対応する外気温のデータを室内機制御部４４から受け取る。アドバイス可否判定手段４５は、この受け取ったデータを現在外気温として自身に記憶する。そして、アドバイス可否判定手段４５は、運転開始外気温と現在の外気温との差を算出する。

アドバイス可否判定手段４５は、この温度差が予め定めた所定温度差（５℃）よりも大きい時、もしくは、図２（４）のｔ２やｔ４に示すように、アドバイス要求がされた時に運転開始からの単位時間の経過回数が２未満（６０分未満）の時、アドバイス要求に対応できる条件が揃わないとして、図２（９）のｔ２やｔ４に示すように、報知手段４８に『アドバイス不可』の報知情報を出力する。

一方、アドバイス可否判定手段４５は、アドバイス要求のデータが入力された時、運転開始外気温と現在の外気温との差を算出し、この温度差が予め定めた所定温度差（５℃）以下の時で、かつ、運転開始からの単位時間の経過回数が２以上の時、アドバイス要求に対応できる条件が揃ったとして、分岐点算出手段４７に算出指示のデータを出力する。

なお、アドバイス可否判定手段４５は、条件が揃わない場合、アドバイスを実行しないようにしているが、これに限るものでなく、条件が揃わない場合は分岐点算出に使用する電力量データを補正するようにしてもよい。例えば、運転開始外気温と現在の外気温との差が所定温度差よりも大きい時に分岐点算出手段４７が、この算出した温度差に比例して起動時電力量の値を増加させるようにしてもよい。

また、他の方法として、電力量データとして実測値を用いないで、外気温と、設定温度と室温との温度差との組み合わせに対応して、標準的な起動時電力量と定常時電力量とを予めテーブル化して分岐点算出手段４７に記憶しておき、分岐点算出手段４７が実際の外気温と設定温度と室温との温度差とにより、このテーブルから電力量データを抽出して分岐点時間を算出するようにしてもよい。

以上説明したように、分岐点算出手段４７が報知手段４８を介して、一旦運転が停止された運転停止時間の後に運転を開始して現在の室温と同じにするための電力量と、現在の運転条件で運転を継続した時の電力量とを同じにするための運転停止時間である分岐点時間をユーザーに報知するため、ユーザーが退室から入室までの不在となる予定時間と分岐点時間とを比較することで運転継続か運転停止かのいずれが消費電力量が少ない省エネ運転になるのかを容易に判断できる。

１ 空気調和機
２ 交流電源
３ 室外機
４ 室内機
５ 通信線
６ 電源線
３１ 外気温検出部
３２ 室外機制御部
３３ 電力量算出手段
３４ 電流検出手段
３５ インバータ電源部
４１ リモコン（アドバイス要求手段）
４１ａ 運転キー
４１ｂ 表示部
４２ 室内機電源部
４３ リモコン通信部
４４ 室内機制御部
４５ アドバイス可否判定手段
４６ 電力量記憶手段
４７ 分岐点算出手段
４８ 報知手段

Claims (1)

1. 圧縮機を駆動するインバータ装置を備えた空気調和機であって、
   前記空気調和機は、
   前記空気調和機の運転中にユーザーのアドバイス要求の操作を受け付けて、アドバイス要求データを出力するアドバイス要求手段と、
   前記ユーザーに報知情報を報知する報知手段と、
   前記アドバイス要求データが入力された時、
   一旦運転が停止された運転停止時間の後に運転を開始して現在の室温と同じにするための電力量と
   現在の運転条件で運転を継続した時の電力量とを
   同じにするための前記運転停止時間である分岐点時間を算出して前記報知手段へ出力する分岐点算出手段とを備えたことを特徴とする空気調和機。

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