(57)【要約】【課題】空気調和機全体の消費電力を精度よく検出することができる空気調和機を提供する。【解決手段】室内機１への入力電流Ｉinを、電流トランス３１により、室内機１の消費電力に適応する細かい分解能で検知する。室外機４０への入力電流Ｉoutを、電流トランス５１により、室外機４０の消費電力に適応する分解能で検知する。これら検知電流Ｉin，Ｉoutから当該空気調和機の総消費電力Ｐを検出する。【選択図】    図１
2010151342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源に接続される室内機および同交流電源に接続される室外機からなる空気調和機において、
前記室内機の消費電流を検知する室内電流検知手段と、
前記室外機の消費電流を検知する室外電流検知手段と、
前記室内電流検知手段の検知電流から前記室内機の消費電力を検出する室内電力検出手段と、
前記室外電流検知手段の検知電流から前記室外機の消費電力を検出する室外電力検出手段と、
これら室内電力検出手段の検出結果および室外電力検出手段の検出結果の総和を当該空気調和機の総消費電力として算出する総電力検出手段と、
を備えることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
さらに、前記交流電源の電圧を検出する電圧検出手段を備え、前記室内電力検出手段は、この電圧検出手段の検出電圧と前記室内電流検知手段の検知電流から前記室内機の消費電力を検出し、前記室外電力検出手段は、前記電圧検出手段の検出電圧と前記室外電流検知手段の検知電流から前記室外機の消費電力を検出することを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
【請求項３】
前記室内機は、室内ファン、この室内ファンを駆動するモータ、前記交流電源の電圧を整流する整流回路、この整流回路の出力電圧をスイッチングにより前記モータ駆動用の所定周波数の交流電圧に変換するスイッチング回路、前記整流回路の出力電圧により動作し前記スイッチング回路を駆動制御する制御手段、前記室内電流検知手段、前記室内電力検出手段、前記室外電力検出手段、前記総電力検出手段を有し、
前記室外機は、前記交流電源の電圧を整流する整流回路、この整流回路の出力電圧をスイッチングによりモータ駆動用の所定周波数の交流電圧に変換するスイッチング回路、前記整流回路の出力電圧により動作し前記スイッチング回路を駆動制御する制御手段、前記室外電流検知手段を有する、ことを特徴とする請求項２記載の空気調和機。
【請求項４】
前記室内機の整流回路または前記室外機の整流回路の出力電圧を検知する直流電圧検知手段をさらに備え、
前記電圧検出手段は、前記直流電圧検知手段の検知電圧から前記交流電源の電圧を算出することを特徴とする請求項３記載の空気調和機。
【請求項５】
前記室内電流検知手段は、前記室内機の消費電力に適応する分解能の電流検知を行い、前記室外電流検知手段は、前記室外機の消費電力に適応する分解能の電流検知を行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、室内機と室外機に分離された空気調和機において、消費電力の検出機能を備えた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の省エネルギーの推進に伴い空気調和機の消費電力や電気代を表示することが求められてきている。このような室内機と室外機に分離された空気調和機において、消費電力を算出するために、室外機内の圧縮機の消費電力を検出し、室内ファンモータや室外ファンモータの消費電力については、モータの回転数から消費電力を推定し、これらを合算する方法が知られている（例えば特許文献１）。  
【特許文献１】特開２００１−４１５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ただし、ファンモータの回転数から消費電力を推定するものでは、ファンモータの回転数が空気抵抗などの負荷に応じて増減するため、適切な推定が困難でという問題がある。
【０００４】
この発明は、上記の事情を考慮したもので、その目的は、空気調和機全体の消費電力を精度よく検出することができる空気調和機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明の空気調和機は、交流電源に接続される室内機および同交流電源に接続される室外機からなり、前記室内機の消費電流を検知する室内電流検知手段と、前記室外機の消費電流を検知する室外電流検知手段と、記室内電流検知手段の検知電流から前記室内機の消費電力を検出する室内電力検出手段と、記室外電流検知手段の検知電流から前記室外機の消費電力を検出する室外電力検出手段と、これら室内電力検出手段の検出結果および室外電力検出手段の検出結果の総和を当該空気調和機の総消費電力として算出する総電力検出手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００６】
この発明の空気調和機によれば、空気調和機全体の消費電力を精度よく検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。  
図２において、１は室内機で、前面部１ａの吸込口（可動パネルの背後にあり）と対応する位置に可動パネル２、上面部に吸込口３、前面下部に吹出口４を有し、前面部１ａの吸込口および吸込口３から吹出口４にかけての通風路に室内熱交換器（図示しない）および室内ファン（図示しない）を収容している。吹出口４には、吹出し風を上下方に調節するための上下方向ルーバ５ａ、吹出し風を左右方向に調節するための左右方向ルーバ５ｂが設けられている。
【０００８】
上記可動パネル２は、図示のように前方への突出移動が可能で、その突出移動によって内側の吸込口を開放し、前面部１ａに接する状態に復帰することによって内側の吸込口を閉塞する。また、可動パネル２は、内側に設けられている表示ユニット１０と対応する部位に透過表示部２ａを有する。この透過表示部２ａは、表示ユニット１０と共に表示手段を構成するもので、光を通す部材で形成され、表示ユニット１０の表示を透過する。
【０００９】
表示ユニット１０は、発光ダイオードの７セグメント素子を数桁分有するとともに、小数点［．］、および電力の単位として用いる［ｋ］や［Ｗ］などの表示素子を有する。例えば、消費電力が１００Ｗ未満の場合、仮に５０Ｗであれば「５０Ｗ」のように２桁の数字と［Ｗ］を表示する。消費電力が１００Ｗ〜２ｋＷ未満の場合、仮に１００Ｗであれば「０．１ｋＷ」、５００Ｗであれば「０．５ｋＷ」、１８００Ｗであれば「１．８ｋＷ」というように、有効桁数を上位２桁として２桁の数字と小数点および［ｋ］［Ｗ］を表示する。なお、有効桁数を上位３桁としても良いが、この場合、表示部の拡大や表示素子の追加が必要となる。
【００１０】
この室内機１および室外機４０からなる空気調和機の電気回路を図１に示す。２０は商用交流電源で、この商用交流電源２０に室内機１が接続されるとともに後述するパワーリレー２８の常開接点（以下、リレー接点という）２８ａを介して室外機４０が接続される。すなわち、交流電源は、室内機１内で室内機側と室外機側へと分岐され、室外機４０はパワーリレー２８を介して交流電源に接続される。
【００１１】
室内機１は、商用交流電源２０の電圧を整流する整流回路２１、この整流回路２１の出力電圧を平滑する平滑コンデンサ２２、この平滑コンデンサ２２の電圧をスイッチングによりファンモータ駆動用の所定周波数の交流電圧に変換するスイッチング回路２３、このスイッチング回路２３の出力電圧により動作する室内ファンモータ２４、上記平滑コンデンサ２２の電圧を所定レベルの直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ２５、このＤＣ／ＤＣコンバータ２５の出力電圧により動作する室内制御部３０，表示ユニット１０，駆動部２６、この駆動部２６により駆動される二方弁２７，ルーバモータ５Ｍ，パネルモータ２Ｍ，パワーリレー２８などを有するとともに、当該室内機１への入力電流Ｉinを検知する室内電流検知手段として、例えばリレー接点２８ａの分岐直後の交流電源ラインに設けられている電流トランス３１を有する。二方弁２７は除湿サイクル形成用、ルーバモータ５Ｍは上下方向ルーバ５ａおよび左右方向ルーバ５ｂの駆動用、パネルモータ２Ｍは可動パネル２の駆動用である。リレー接点２８ａは、使用者の各種運転指示の内、室外機４０の運転が必要な冷暖房運転等の指示時に室内制御部３０によってＯＮされる。この結果、室外機４０が商用電源に接続され、室内の冷暖房空調運転が行われる。
【００１２】
電流トランス３１は、商用交流電源２０に接続されたパワーリレー２８より下流で、かつ整流回路２１の上流の電源ラインに設けられ、その電源ラインに流れる電流によって生じる磁界から、室内機１の消費電力（数Ｗ〜７０Ｗ程度）に適応する例えば０．０１Ａ単位程度の細かい分解能の電流検知を行う。
【００１３】
一方、室外機４０は、リレー接点２８ａがオンのときに受ける商用交流電源２０の電圧を整流する整流回路４１、この整流回路４１の出力電圧を平滑する平滑コンデンサ４２、この平滑コンデンサ４２の電圧をスイッチングにより圧縮機モータ駆動用の所定周波数の交流電圧に変換するスイッチング回路４３、このスイッチング回路４３の出力電圧により動作する圧縮機モータ４４、上記平滑コンデンサ４２の電圧をスイッチングによりファンモータ駆動用の所定周波数の交流電圧に変換するスイッチング回路４５、このスイッチング回路４５の出力電圧により動作する室外ファンモータ４６、上記平滑コンデンサ２２の電圧により動作する室外制御部５０などを有するとともに、当該室外機４０への入力（消費）電流Ｉoutを検知する室外電流検知手段として例えば電流トランス５１、および整流回路４１の出力電圧（直流電圧）Ｖdcを検知する直流電圧検知手段として電圧センサ５２を有する。電流トランス５１は、室外機４０の交流電源入力の最も入口側で、室外機４０内の各種電気部品全ての消費電流を検出できる位置に設けられている。圧縮機モータ４４は、室外機４０に収納された圧縮機を駆動し、室外ファンモータ４６は同じく室外機４０に収納された室外ファンを駆動する。室内機１と室外機４０は、室外機４０内の圧縮機と室外熱交換器、四方弁と室内機１内の室内熱交換器とが冷媒配管で接続され、冷暖房可能な冷凍サイクルが構成されている。
【００１４】
電流トランス５１は、リレー接点２８ａと整流回路４１との間の電源ラインに設けられ、その電源ラインの磁界から、室外機４０の消費電力（２０Ｗ〜３０００Ｗ程度）に適応する例えば１０Ｗ〜１５Ｗ単位の分解能の電流検知を行う。電圧センサ５２は、整流回路４１の出力端に接続されている。なお、２．８ｋＷの冷房能力を備えた空気調和機の場合には室外機の消費電力は２０Ｗ〜１９５０Ｗ程度であるが、４．２ｋＷ以上の空気調和機の室外機は２０Ｗ〜３０００Ｗとなる。なお、本実施例の空気調和機は室内ファンモータ２４、室外ファンモータ４６及び圧縮機モータ４４のいずれも効率の高い三相直流ブラシレスモータが用いられ、これらのモータはそれぞれスイッチング回路（インバータ回路）２３、４５、４３によって可変速駆動される。これらのモータの速度はそれぞれ空調負荷の状態や各種保護・協調制御等によって室内制御器３０と室外制御器５０において決定される。
【００１５】
そして、室内機１の室内制御部３０と室外機４０の室外制御部５０とが通信ラインにより接続されている。
【００１６】
室外制御部５０は、室内制御部３０からの指令に応じてスイッチング回路４３，４５を制御するとともに、電流トランス５１で検知される入力電流Ｉoutおよび電圧センサ５２で検知される直流電圧Ｖdcのデータを室内制御部３０に送信する。なお、一般的に圧縮機用の直流モータをベクトル制御で駆動する場合には、直流電圧を検出する必要があるため、ベクトル制御用の直流電圧検出センサをこの電圧センサ５２として兼用することが出来る。
【００１７】
室内制御部３０は、スイッチング回路２３、表示ユニット１０、駆動部２６をそれぞれ制御するとともに、主要な機能として、次の（１）〜（５）の手段を有する。  
（１）室外制御部５０から送信される直流電圧Ｖdcのデータに基づく所定の演算により、商用交流電源２０の電圧Ｖacを検出する電圧検出手段。この演算は、圧縮機の運転状況、例えば圧縮機の負荷や回転数などによって直流電圧Ｖdcが変化するのを補正するものである。すなわち、圧縮機の負荷が重く、消費電流が大きくなると直流ラインに電圧降下が生じて直流電圧Ｖdcが低下する。一方、圧縮機の負荷が軽く、消費電流が小さいと直流ラインは交流電源電圧を整流した無負荷状態の出力電圧に近づき直流電圧Ｖdcは高い状態に保持される。このように直流電圧は、交流電源の電圧変動と圧縮機等の負荷側の消費電力すなわち、入力電流Ｉout、による変動の二つの要因で変動するため、演算によって負荷側の消費電力の変動による変化をキャンセルし、交流電源の電圧変動のみを検出できるようにしている。
【００１８】
（２）この電圧検出手段の検出電圧Ｖacおよび電流トランス３１の検知電流Ｉinに基づく下式の演算により、室内機１の消費電力Ｐin（Ｗ）を検出する室内電力検出手段。  
Ｐin＝Ｖac×Ｉin
（３）上記電圧検出手段の検出電圧Ｖacおよび室外制御部５０から送信される入力電流Ｉoutのデータに基づく下式の演算により、室外機４０の消費電力Ｐout（Ｗ）を検出する室外電力検出手段。  
Ｐout＝Ｖac×Ｉout
（４）上記室内電力検出手段の検出結果Ｐin（Ｗ）および室外電力検出手段の検出結果Ｐout（Ｗ）の総和を当該空気調和機の総消費電力Ｐ（Ｗ）として検出する総電力検出手段。  
Ｐ＝Ｐin＋Ｐout＝Ｖac×Ｉin＋Ｖac×Ｉout＝Ｖac×（Ｉin＋Ｉout）
（５）この総電力検出手段で検出される総消費電力Ｐ（Ｗ）を表示ユニット１０で表示する表示制御手段。
【００１９】
作用を説明する。  
商用交流電源２０が投入されると、電源電圧が室内機１に供給されるとともに、使用者の運転指示に基づく室内機１の制御によってリレー接点２８ａがオンされ、室外機４０にも電源電圧が供給される。
【００２０】
室内機１における室内ファンモータ２４の消費電力は約１０Ｗ〜５０Ｗ、二方弁２７、ルーバモータ５Ｍ、パネルモータ２Ｍなどの消費電力は約０．１Ｗ〜１Ｗ程度である。この室内機１の動作に伴う入力電流Ｉinが、電流トランス３１により、１Ｗオーダーの比較的細かい分解能で検知される。
【００２１】
室外機４０における圧縮機モータ４４の消費電力は約３０Ｗ〜１５００Ｗ、室外ファンモータ４６の消費電力は約１５Ｗ〜８０Ｗである。この室外機４０の動作に伴う入力電流Ｉoutが、電流トランス５１により、１０Ｗ〜１５Ｗオーダーの分解能で検知される。この電流トランス５１の検知データが室内制御部３０に送信される。
【００２２】
また、室外機４０では、整流回路４１から出力される直流電圧Ｖdcが電圧センサ５２によって検知されており、その検知データが室内制御部３０に送信される。
【００２３】
室内制御部３０は、室外機４０から知らされる直流電圧Ｖdcに基づく所定の演算によって商用交流電源２０の電圧Ｖacを検出し、その検出電圧Ｖacおよび電流トランス３１の検知電流Ｉinに基づく演算（Ｐin＝Ｖac×Ｉin）により、室内機１の消費電力Ｐin（Ｗ）を求める。また、室内制御部３０は、室外機４０から知らされる検出電圧Ｖacおよび入力電流Ｉoutに基づく演算（Ｐout＝Ｖac×Ｉout）により、室外機４０の消費電力Ｐout（Ｗ）を求める。  
そして、室内制御部３０は、求めた消費電力Ｐin（Ｗ）と消費電力Ｐout（Ｗ）の総和を当該空気調和機の総消費電力Ｐ（Ｗ）として求め、その総消費電力Ｐ（Ｗ）を表示ユニット１０で表示する。
【００２４】
室内のユーザは、表示ユニット１０の表示を見ることにより、運転中の空気調和機の消費電力の変化をリアルタイムで的確に把握することができる。
【００２５】
ところで、パワーリレー接点２８ａよりも上流の商用交流電源２０側に１つの電流トランスを設け、その１つの電流トランスによって室内機１および室外機４０への入力電流を総合的に検知し、その検知電流から総消費電力Ｐを求めることも技術的に可能ではある。しかしながら、一般的に使用される電流トランスは、図３に示すように検出対象の電流値とトランスの出力電圧値が直線性を保てる領域が所定の範囲に限られ、電流値の低い側ほど出力の直線性が低下するとともに同図中斜線の領域に示すように素子ごとの出力のばらつきが拡大する特性がある。このため、１Ｗレベルの室内機１の消費電力Ｐinと数十Ｗ以上室外機４０の消費電力Ｐoutの消費電力を精度良く検出することは非常に難しく、このような幅広い精度を備えた電流センサは非常に高価なものになってしまう。空気調和機の場合、消費電力が数十Ｗ以上の圧縮機及び室内・外ファンのすべてを運転する冷暖房運転のほかに室内ファンのみを運転する送風運転及び空気清浄運転等の１０Ｗ以下の極めて消費電力の小さい運転が存在する。このため、１つの電流トランスによって室内機１および室外機４０への入力電流を総合的に検知し、これを有効桁数上位２または３桁で表示する場合には、求めた総消費電力Ｐには大きな誤差が含まれてしまう。
【００２６】
これに対し、本実施形態では、室内機１への入力電流Ｉinについては、電流トランス３１により、室内機１の消費電力に適応する例えば１Ｗ単位の細かい分解能の検知を行い、一方の室外機４０への入力電流Ｉoutについては、電流トランス５１により、室外機４０の消費電力に適応する例えば１０Ｗ〜１５Ｗ単位の分解能の検知を行うので、室内機１の消費電力Ｐinおよび室外機４０の消費電力Ｐoutをそれぞれ的確に検出することができる。ひいては、表示のための空気調和機の総消費電力Ｐを精度よく検出することができる。
【００２７】
なお、本実施形態においては、室外制御部５０から送信される直流電圧Ｖdcのデータに基づき室内制御部３０で所定の演算を行なって商用交流電源２０の電圧Ｖacを検出すようにしたが、これらの演算処理を室外制御部５０で行なうようにして、室外制御部５０から室内制御部３０に対して演算処理の結果データである商用交流電源２０の電圧Ｖacデータを送信するようにしても良い。すなわち、この場合には、室外制御器５０は、電流トランス５１で検知される入力電流Ｉoutおよび商用電源電圧Ｖacの２つのデータを室内制御部３０に送信する。
【００２８】
また、本実施形態では、室外機４０における整流回路４１の出力端に電圧センサ５２を接続し、その電圧センサ５２の検知電圧Ｖdcのデータを室外機１１の室外制御部５０から室内機１の室内制御部３０に送り、その室内制御部３０の演算により商用交流電源２０の電圧Ｖacを検出する構成としたが、例えば、新たに直流電圧センサを室内機１における整流回路２１の出力端に接続し、その電圧センサの検知電圧を室内制御部３０に取り込んで商用交流電源２０の電圧Ｖacを検出する構成としてもよい。さらには、直流電圧を検出するのではなく、商用電源の交流電圧そのものを室外機又は室内機において検出するようにしても良い。  
その他、この発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の一実施形態の電気回路を示すブロック図。
【図２】一実施形態における室内機の外観を示す斜視図。
【図３】電流トランスの検出特性の概要を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３０】
１…室内機、２…可動パネル、３…吸込口、４…吹出口、５ａ…上下方向ルーバ、５ｂ…左右方向ルーバ、１０…表示ユニット、２１…整流回路、２３…スイッチング回路、２５…ＤＣ／ＤＣコンバータ、２６…駆動部、２８…パワーリレー、２８ａ…リレー接点（常開接点）、３０…室内制御部、３１…電流トランス（室内電流検知手段）、４０…室外機、４１…整流回路、４３…スイッチング回路、４４…圧縮機モータ、４５…スイッチング回路、４６…室外ファンモータ、５０…室外制御部、５１…電流トランス（室外電流検知手段）
【図１】
2010151342.tif 000003
【図２】
2010151342.tif 000004
【図３】
2010151342.tif 000005