(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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。
【図１】
0003972723.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003972723.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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