JP7271236B2 - 制御装置、空気調和機、制御方法及びプログラム - Google Patents
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Description
特許文献1には、室内機が備える冷媒の漏洩を検知するセンサについて、周期的に電力供給を行ってセンサを起動することが開示されている。
以下、本発明の第一実施形態による低電力化について図1~図7を参照して説明する。
図1は、本発明の第一実施形態による空気調和機の通信回路の一例を示す概略図である。
空気調和機は、室内機100、室外機200を備える。室外機200の端子207は、室内機100の端子107、20ボルト電源の出力端子それぞれに接続される。室内機100の端子108は、室外機200の端子208に接続される。
図2に示すように空気調和機は、圧縮機1、室外熱交換器2、膨張弁3、室内熱交換器4、四方弁5、それらを接続する冷媒配管6などを含む冷媒回路を備える。
圧縮機1は、冷媒を圧縮し、圧縮後の高温、高圧の冷媒を吐出する。暖房運転では、圧縮機1が吐出した冷媒は、四方弁5を介して室内熱交換器4に供給され、室内の空気へ放熱し、凝縮する。室内熱交換器4で凝縮した液冷媒は、膨張弁3によって減圧され、低圧の冷媒となる。低圧の冷媒は、室外熱交換器2へ供給され、外気から吸熱して気化する。気化した冷媒は、四方弁5を通過して圧縮機1へ吸入される。圧縮機1は低圧の冷媒を圧縮して高圧の冷媒を吐出する。
図3に、温度センサc21の例を示す。温度センサc21は、例えば、抵抗温度センサである。制御装置20は、トランジスタTrのベースに印加してトランジスタTrをONにする。すると、温度センサc21に電流が流れる。抵抗Rの抵抗値は、温度によって変化し、温度ごとの抵抗値は既知である。そこで、温度センサc21に所定の電流を流し、温度センサc21の前後の電圧を検出することにより、制御装置20は、温度センサc21が検出する温度を取得することができる。通常、制御装置20は、常時、トランジスタTrをONとし、抵抗Rの電圧を検出することにより、温度センサc21が検出する温度を常に監視している。つまり、温度センサc21によって室外熱交換器2の温度を検出する場合、温度センサc21に供給する電力を消費することになる。反対にトランジスタTrをOFFとすると、温度センサc21に電流が流れないため温度の監視ができなくなる。しかし、温度センサc21に供給する電力を削減することができる。他の温度センサc22~c24、c11~c13についても同様である。また、湿度センサc14、人感センサc15、日射センサc16についても、制御装置10からの電力供給を停止することにより電力を削減することができる。
室内機100の制御装置10は、データ取得部11と、操作受付部12と、判定部13と、送信部14と、受信部15と、記憶部16と、センサ給電制御部17を備える。
データ取得部11は、温度センサc11~c13、湿度センサc14、人感センサc15、日射センサc16が検出した値を取得する。
操作受付部12は、ユーザが、リモコン等で指示した運転モードや設定温度の設定を受け付ける。
判定部13は、空気調和機が安定運転状態かどうかを判定する。安定運転状態とは、例えば、ユーザが指示した設定温度に変化が無く、各センサc11~c13、c21~c23が検出した値の変動が所定の範囲内で静定していることである。また、判定部13は、室内機100が安定運転状態かどうかを判定する。
送信部14は、データ取得部11が取得した各センサが検出した値や、操作受付部12が取得した設定温度、制御装置20から受信した各センサが検出した値等に基づいて、室外機200に対する運転指令値を算出する。また、送信部14は、フォトカプラ103のON/OFFを制御して、算出した運転指令値を含む制御情報を送信する。
受信部15は、フォトカプラ102を介して制御情報を受信する。受信部15は、受信した制御情報を分析し、温度センサc21~c24が検出した温度などを取り出す。
記憶部16は、データ取得部11が取得した値など種々のデータを記憶する。
センサ給電制御部17は、制御装置10が備える温度センサc11~c13、湿度センサc14、人感センサc15、日射センサc16への給電のON/OFFを制御する。例えば、空気調和機が安定運転状態のときには、センサ給電制御部17は、温度センサc11~c13等への給電が所定の周期で断続的に行われるよう制御する。また、センサ給電制御部17は、それ以外の運転状態のときに温度センサc11~c13等への給電を常時に行うよう制御する。
データ取得部21は、温度センサc21~c24が検出した値を取得する。
受信部22は、フォトカプラ203を介して制御情報を受信する。受信部22は、受信した制御情報を分析し、運転指令値を取り出す。
送信部23は、フォトカプラ204のON/OFFを制御して、各センサc21~c24が検出した値を含む制御情報を送信する。
記憶部24は、データ取得部21が取得した値など種々のデータを記憶する。
センサ給電制御部25は、温度センサc21~c24への給電のON/OFFを制御する。例えば、安定運転状態のときには、センサ給電制御部25は、温度センサc21~c24への給電が所定の周期で断続的に行われるよう制御する。また、センサ給電制御部25は、それ以外の運転状態のときに、温度センサc21~c24への給電が常時に行われるように制御する。
制御装置10、20は上記した機能以外にも種々の機能を有するが、本実施形態に関係のない機能の説明は省略する。例えば、制御装置20は、制御装置10から受信した運転指令値に基づいて、圧縮機1を制御する。
前提として、制御装置10と制御装置20は、毎秒1回、制御情報の送受信を行っている。まず、室内機100の制御装置10が、センサの検出値を取得する(ステップS11)。具体的には、データ取得部11が、温度センサc11~c13、湿度センサc14、人感センサc15などが検出した値を取得し、これらを判定部13へ出力する。また、室外機200では、データ取得部21が、温度センサc21~c24の検出値を取得し、これらを送信部23へ出力する。送信部23は、これらの値を含んだ制御情報を生成し、室内機100へ送信する。室内機100では、受信部15が、制御情報を受信する。受信部15は、制御情報を分析して、各温度センサc21~c24が検出した温度を判定部13へ出力する。
例えば、判定部13は、各センサの検出値について、前回の検出値と今回の検出値を比較し、その差が閾値以上であれば、安定運転状態ではないと判定する。判定部13は、判定の結果を送信部14とセンサ給電制御部17へ出力する。
図6の表の1行目を例に説明する。室内機100の「吸込温度」は、温度センサc13が検出する値である。「吸込温度」に対する「安全性」欄の「小」と「快適性」欄の「大」は、「吸込温度」は、安全性の観点からは検出を休止させても影響が小さいが、快適性の観点からは影響が大きいことを示している。快適性への影響は大きいものの、安定運転状態となった後に温度センサc13が検出する室内温度が短時間で急激に変化することは少ないと考えられる。「1サイクル」欄に矢印で示す区間は、1サイクル(例えば、10秒間)にうちの一部の時間(例えば、1秒間)だけ、給電を行って温度センサc13を起動し、吸込温度を検出可能な状態とすることを示している。
2行目の「熱交換器温度」については、安全性への影響が大きいため、1サイクルの全区間にわたって継続的に給電を行い熱交換器の温度を検出可能な状態とすることを示している。図2の例では、温度センサc11,c12に常時、給電を行う。
3行目の「湿度」については、安全性への影響が小さく、快適性への影響が中程度のため1サイクルのうちの一部の時間(例えば、1秒間)だけ、給電を行って湿度センサc14を起動することを示している。
4行目の「人感センサ」については、安全性への影響は小さいが、快適性への影響が大きい。「1サイクル」欄の矢印は、人感センサc15は、人の出入りを速やかに検出することが望まれるため、常時検出可能な状態に維持しておくことを示している。
また、ステップS15では、判定部13は、各センサがそれぞれの周期で検出した値の経時的変動に基づいて、安定運転状態か否かを判定する。
また、ステップS16では、センサ給電制御部17は、温度センサc13と湿度センサc14については、常時給電されるように制御を切り替える。また、センサ給電制御部25は、温度センサc21,c22,c24の給電が常時行われるよう制御する。
図6の設定例は、安定運転状態の間、どのセンサについても最低限、所定の時間間隔で検出値を監視できるようにする設定例である。これに対し、図7に例示するのは、安定運転状態時には、人感センサc15の検出値と圧縮機1の吐出管温度だけを常に監視し、それ以外のセンサについては、完全に給電を停止する設定例である。
また、ステップS15では、判定部13は、人感センサc15および温度センサc23が検出した値の経時的変動に基づいて、安定運転状態か否かを判定する。例えば、人感センサc15が人を検出しない状態から人を検出する状態に変化すると、判定部13は、安定運転状態ではないと判定する。例えば、温度センサc23が検出する温度が所定の範囲以上に変動する場合や、所定の閾値を上回るような場合、判定部13は、安定運転状態ではないと判定する。
また、ステップS16では、センサ給電制御部17およびセンサ給電制御部25は、ステップS13で給電を停止した各センサに対して、常時給電が行われるよう制御を切り替える。図7の設定例によれば、必要最低限のセンサのみ給電を行い、他のセンサへの給電を停止するので、さらなる低電力化の効果が得られる。
以下、本発明の第二実施形態による低電力化について図8~図9を参照して説明する。
第二実施形態では、日射センサ16cが検出するデータを利用して、安定運転を継続できなくなるタイミングを予測し、先行的にセンサへの給電が継続的に行われるよう制御を行う。以下、本発明の第二実施形態に係る構成のうち、本発明の第一実施形態と同じ構成、処理には同じ符号を付し、それらの説明を省略する。
制御装置10は、第一実施形態の構成に加え、予測部18を備えている。
予測部18は、日射センサ16cの検出値を用いて、近い未来に安定運転状態でなくなることを予測する。例えば、予測部18は、日射センサ16cが検出する日射量の変化を熱量に換算し、換算した熱量が室内の温度に与える影響を、所定の予測式から算出し、その影響が閾値より大きい場合、安定運転状態でなくなると予測する。予測部18は、予測結果を送信部14、センサ給電制御部17へ出力する。
制御装置10と制御装置20は、毎秒1回の通信を行っている。制御装置10は、センサの検出値を取得する(ステップS11)。次に判定部13は、空気調和機の運転が安定運転状態か否かを判定する(ステップS12)。安定運転状態ではないと判定した場合(ステップS12;No)、ステップS11以降の処理を繰り返す。送信部14は、運転指令値を含む制御情報を送信する。
判定部13が安定運転状態と判定した場合、センサ給電制御部17およびセンサ給電制御部25が、全センサを10秒ごとに1秒だけ起動し、他の時間は停止させるとする。その場合、送信部14と送信部23が1秒ごとの通信を維持する必要性は低下する。従って、例えば、全センサが起動して、それぞれが検出すべきデータを検出した後にそれらのデータを送信するために10秒ごとに1回のみ制御信号の送受信を行ってもよい。例えば、制御装置10と制御装置20は、9秒間通信を停止し、次の1秒間で1回の送受信を行う。
このように通信回路300の遮断と組み合わせることにより、安定運転状態における低電力化を効果的に行うことができる。
コンピュータ900は、CPU901、主記憶装置902、補助記憶装置903、入出力インタフェース904、通信インタフェース905を備える。コンピュータ900は、CPU901に代えて、MPU(Micro Processing Unit)などのプロセッサを備えていてもよい。
上述の制御装置10、制御装置20は、コンピュータ900に実装される。そして、上述した各機能は、プログラムの形式で補助記憶装置903に記憶されている。CPU901は、プログラムを補助記憶装置903から読み出して主記憶装置902に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、CPU901は、プログラムに従って、記憶領域を主記憶装置902に確保する。また、CPU901は、プログラムに従って、処理中のデータを記憶する記憶領域を補助記憶装置903に確保する。
なお、送信部14、送信部23は、通信制御部の一例である。
2・・・室外熱交換器
3・・・膨張弁
4・・・室内熱交換器
5・・・四方弁
6・・・冷媒配管
10、20・・・制御装置
11、21・・・データ取得部
12・・・操作受付部
13・・・判定部
14、23・・・送信部
15、22・・・受信部
16、24・・・記憶部
17、25・・・センサ給電制御部
18・・・予測部
100・・・室内機
200・・・室外機
107、108、207、208・・・端子
102、103、203、204・・・フォトカプラ
101、104、106、201、202、206・・・抵抗
105、205・・・トランジスタ
300・・・通信回路
301、302・・・接続線
c11、c12、c13、c21、c22、c23、c24・・・温度センサ
c14・・・湿度センサ
c15・・・人感センサ
c16・・・日射センサ
900・・・コンピュータ
901・・・CPU、
902・・・主記憶装置、
903・・・補助記憶装置、
904・・・入出力インタフェース
905・・・通信インタフェース
Claims (11)
- 空気調和機の制御装置であって、
空気調和機が安定運転状態にあることを判定する判定部と、
前記判定部が、安定運転状態にあると判定すると、室内機および室外機が備えるセンサが検出する値の安全性と快適性への影響度の設定に基づいて、前記センサのうち前記安全性又は前記快適性への影響度が大きいと設定されている前記センサへは給電を継続し、それ以外の前記センサへの給電を停止するセンサ給電制御部と、
を備える制御装置。 - 前記センサ給電制御部は、前記給電の停止後に、所定の時間が経過すると、前記給電を再開する、
請求項1に記載の制御装置。 - 前記判定部が、安定運転状態にあると判定すると、前記センサ給電制御部は、前記センサへの給電を所定の時間間隔で行う、
請求項1に記載の制御装置。 - 前記センサ給電制御部は、前記センサ別に異なる時間間隔で給電を行う、
請求項3に記載の制御装置。 - 前記センサ給電制御部は、前記室外機が備える圧縮機の吐出側のセンサへの給電を停止しない、
請求項1から請求項4の何れか1項に記載の制御装置。 - 前記判定部が、安定運転状態であると判定した後に、前記空気調和機が安定運転状態ではなくなったと判定すると、
前記センサ給電制御部は、前記センサへ継続的に給電を行う、
請求項1から請求項5の何れか1項に記載の制御装置。 - 前記センサ給電制御部が前記センサへの給電を停止した後に、前記室内機に設けられた日射センサが検出する日射量に基づいて、室内の温度に与える影響度を算出し、前記影響度が閾値より大きい場合、安定運転状態でなくなると予測する予測部、をさらに備え、
前記予測部が安定運転状態でなくなると予測すると、前記センサ給電制御部は、給電を停止した前記センサへ常時給電が行われるよう制御する、
請求項1から請求項6の何れか1項に記載の制御装置。 - 空気調和機の制御装置であって、
前記空気調和機の運転中に安定運転状態となると、冷媒回路の運転状態を検出する複数のセンサの少なくとも一部について、前記センサ別の安全性と快適性への影響度の設定に基づいて給電を停止するセンサ給電制御部
を備える制御装置。 - 室内機と、室外機と、
請求項1から請求項8の何れか1項に記載の制御装置と、
を備える空気調和機。 - 空気調和機の制御方法であって、
空気調和機が安定運転状態にあることを判定するステップと、
前記判定するステップで安定運転状態にあると判定すると、室内機および室外機が備えるセンサが検出する値の安全性と快適性への影響度の設定に基づいて、前記センサのうち前記安全性又は前記快適性への影響度が大きいと設定されている前記センサへは給電を継続し、それ以外の前記センサへの給電を停止するステップと、
を有する制御方法。 - コンピュータを、
空気調和機が安定運転状態にあることを判定する手段、
前記判定する手段が安定運転状態にあると判定すると、室内機および室外機が備えるセンサが検出する値の安全性と快適性への影響度の設定に基づいて、前記センサのうち前記安全性又は前記快適性への影響度が大きいと設定される前記センサへは給電を継続し、それ以外の前記センサへの給電を停止する手段、
として機能させるためのプログラム。
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