(57)【要約】【課題】新たに下限水位検出手段を追加することなく、ドレンポンプの空運転を防止することで、無駄な電力の消費を抑えるだけでなく、フロートのびびり音発生を防止することができる空気調和機の室内機の排水装置を提供する。【解決手段】筐体内に熱交換器による冷房運転で生じたドレンを排水するためのドレンポンプを含むドレン水排水装置を備えた空気調和機の室内機であって、室内機の冷房運転時にドレンポンプを定格運転よりも低い回転数となる低速運転をさせて空運転の有無を検知し、空運転ありの時はドレンポンプを定格運転に移行させず、空運転無しの時はドレンポンプを定格運転に移行する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内に熱交換器による冷房運転で生じたドレンを排水するためのドレンポンプを含むドレン水排水装置を備えた空気調和機の室内機であって、
前記室内機の冷房運転時に前記ドレンポンプを定格運転よりも低い回転数となる低速運転をさせて前記ドレンポンプの空運転の有無を検知し、空運転ありの時は前記ドレンポンプを定格運転に移行させず、空運転無しの時は前記ドレンポンプを定格運転に移行させることを特徴とする空気調和機の室内機。
【請求項２】
請求項１記載の空気調和機の室内機であって、
前記ドレンポンプの空運転ありの時は、前記ドレンポンプの低速運転を継続実行することを特徴とする空気調和機の室内機。
【請求項３】
請求項１記載の空気調和機の室内機であって、
前記ドレンポンプの空運転ありの時は、前記ドレンポンプを停止し、一定時間経過後に前記ドレンポンプの低速運転を再実行し、再度の低速運転時の前記ドレンポンプの空運転の有無を検知することを特徴とする空気調和機の室内機。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の空気調和機の室内機であって、
低速運転時の前記ドレンポンプの空運転の有無を、前記ドレンポンプの駆動用モータの負荷電流の大きさから検知することを特徴とする空気調和機の室内機。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の空気調和機の室内機であって、
前記ドレンポンプの駆動用モータについて、その回転数をあらかじめ設定された所定の回転数と実際の回転数とを照合して定めた回転数の増減指令により定めるとともに、回転数の増減指令の大きさにより、低速運転時の前記ドレンポンプの空運転の有無を検知することを特徴とする空気調和機の室内機。
【請求項６】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の空気調和機の室内機であって、
低速運転時の前記ドレンポンプの空運転の有無を、前記ドレンポンプの駆動用モータの負荷電流に含まれた脈動電流の大きさから検知することを特徴とする空気調和機の室内機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機の室内機に係り、特に室内機に備えられた排水装置の異音発生防止および省エネ性に優れた空気調和機の室内機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、空気調和機の静音性と省エネ性は、製品の重要なセールスポイントとなっており、各社しのぎを削っている。このような状況の中、送風性能も一昔前とは比べ物にならないほど高性能化し、低騒音化と低消費電力化に大きく寄与している。
【０００３】
これに伴い、これまで全体としての影響割合が小さかったドレン水を排水する排水装置の騒音や消費電力も無視できなくなってきている。このような背景から、これまで使用されてきた交流電源型の排水ポンプから、最近では低振動かつ消費電流の少ない直流低圧電源型の排水ポンプが使用されるケースが増えている。
【０００４】
一方、排水ポンプの故障や室内機の施工不良等、何らかの原因で正常に排水できない事態に陥った場合に備え、多くの室内機にはオーバーフローを防止するための水位検知装置を備えている。万が一、許容上限水位に達した場合には、空調運転自体を停止させることで、オーバーフローを防止している。
【０００５】
ただし、多くの製品では、水位検知には安価なフロートスイッチなどが用いられ、その場合には、単純に許容上限水位に達しているか否かのみを検知する。このような構成でも、オーバーフローの防止は可能であるが、ドレン水の量は検知できないため、ドレン水の有無にかかわらず、冷房運転中は絶えず排水ポンプを運転させる必要があった。特に空運転は無駄な電力を消費するだけでなく、ポンプの故障や、ポンプの振動によるフロート／フロート軸間のびびり音等の問題を生じさせる等の問題があった。
【０００６】
これらの背景技術に関し、特許文献１に示す技術では、フロートを複数個用いることで上限水位の検知だけでなく、下限水位も検知できるため、ドレンポンプの空運転を防止できる。
【０００７】
特許文献２に示す技術では、ドレンポンプを冷房運転開始から所定時間遅延させてから運転を行う。これにより水位を十分上昇させてからポンプを運転させて空運転を防止する。この場合の遅延時間は、室内の温度や湿度、熱交換器温度等から推定することで、フロートスイッチ等の下限水位検知手段を用いなくても空運転を防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１２１８０７号公報
【特許文献２】特開平２００９−２０４２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら特許文献１に示す技術では、フロートスイッチを追加する必要があり、コストの増加を招いてしまう。
【００１０】
また特許文献２に示す技術では、対象となる室内機には湿度センサを備えていない場合が多く、他の運転情報や空気条件等からドレン水の発生量を正確に推定するには限界がある。またドレン水が想定より少なければ空運転してしまうし、多ければオーバーフローする危険がある。また、運転開始前の残留ドレン水が不明なため、推定水位に誤差が発生する。
【００１１】
また特許文献２では空調運転後に所定時間だけドレンポンプを遅延運転させることで残留ドレン水を一定に保つことしているが、適正時間はドレンホースの施工状態（揚てい等）によっても異なるため、遅延運転時間が短いとドレン水が残留してしまうし、遅延運転時間に余裕をもたせて長く設定すると、結局空運転することになり、異音が発生してしまう。更に、室内機には容量毎に、熱交換器面積や風量等の仕様が少しずつ異なるため、仕様毎に適正な所定時間を検討する必要があり、設計・開発工数が増大してしまう。
【００１２】
本発明の目的は、新たに下限水位検出手段を追加することなく、ドレンポンプの空運転を防止することで、無駄な電力の消費を抑えるだけでなく、フロートのびびり音発生を防止することができる空気調和機の室内機の排水装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明は筐体内に熱交換器による冷房運転で生じたドレンを排水するためのドレンポンプを含むドレン水排水装置を備えた空気調和機の室内機であって、室内機の冷房運転時にドレンポンプを定格運転よりも低い回転数となる低速運転をさせて空運転の有無を検知し、空運転ありの時はドレンポンプを定格運転に移行させず、空運転無しの時はドレンポンプを定格運転に移行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様によれば、新たに下限水位検出手段を追加することなく、ドレンポンプの空運転を防止することで、無駄な電力の消費を抑えるだけでなく、フロートのびびり音発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１に係る空気調和機の室内機筺体内の構成を示す縦断面図。
【図２】本発明の実施例１の空気調和機の排水装置の構成を示す図。
【図３】冷房運転開始後の運転態様を示したフロー図。
【図４】空運転検知部の具体的実現手段としてドレンポンプ駆動用モータの負荷電流に着目した例を示す図。
【図５】空運転検知部の具体的実現手段として室内機制御部が与える回転数の増減指令に着目した例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の空気調和機の排水装置の実施例を、図面に基づいて説明する。なお、各図において同一符号を付した部分は同一または相当する部分を示している。
【実施例１】
【００１７】
本発明の実施例について、天井埋め込みタイプの室内機に適用した例で説明する。図１は、本発明の実施例１に係る空気調和機の筺体内の構成を示す縦断面図である。
【００１８】
図１によれば、室内機１００は天井より吊り棒２６によって天井面（図示せず）に面して設置されている。室内機１００の筐体２１の概ね中央に配設され、ファンモータ２３により回転駆動されるターボファン２４によって、室内空気９０は吸込口２５から筐体内に吸い込まれ、熱交換器２０で熱交換された後、筐体の吹出口２８より室内へ吹出される。冷房運転時には、室内空気９０が熱交換器２０で冷やされる際、ドレン水９１が発生し、熱交換器２０の下端に配設されたドレンパン１１に蓄積される。なお２２は、図２において説明する室内機制御部５３やモータ制御部５２などの電気品を収納している電気品箱である。
【００１９】
ドレンパン１１に蓄積されたドレン水９１を排水するための排水装置５０について図２を用いて説明する。排水装置５０は、ドレンポンプ１０、排水ホース１５、水位検出手段５１およびモータ制御部５２で構成されている。ドレンパン１１内のドレン水９１はドレンポンプ１０によって汲み上げられ、排水ホース１５を伝って排水される。
【００２０】
一方、ドレンポンプ１０の故障や、排水ホース１５の詰まりや勾配等、何らかの理由により排水がうまく機能しなかった場合、そのまま冷房運転を続けると、最終的にはドレン水９１がドレンパン１１からオーバーフローしてしまう。そこで、オーバーフローを防ぐための水位検知手段５１を備えている。水位検知手段５１には、比較的安価なマグネット式のフロートスイッチ１２が多く用いられる。フロートスイッチ１２は、許容水位以下では通電状態にあるが、フロートが許容水位以上になると通電が解除され、これを検知して室内機制御部５３は冷房運転を停止させる。
【００２１】
このような水位検出手段５１の構成の場合、許容上限水位のみの検知となるため、従来では、ドレン水９１の有無にかかわらず、冷房運転の開始とともにドレンポンプ１０を運転させていた。この結果、無駄な電力を消費することになるし、ドレンポンプ１０の運転音も不必要に発生する。特にドレン水９１が殆ど無い状態では、フロート１２はフロート軸１３の下端にあるストッパー１４上に乗っているだけの状態となるため、ドレンポンプ１０の運転振動によって、フロート１２とフロート軸１３、ストッパー１４との接触面でびびり音が発生しやすい。そこで、本発明の第１の実施例では、ドレンポンプ１０の空運転を防止するための空運転検知部５４を備えている。
【００２２】
本発明の実施例１においては、空運転検知部５４とモータ制御部５２と室内機制御部５３により、冷房運転開始後の運転を以下のように実施する。図３は、冷房運転開始後の運転態様を示したフロー図である。
【００２３】
このフローにおいて最初の処理ステップＳ１００では、室内機制御部５３が冷房運転開始指令を受けて冷房運転を起動する。また次の処理ステップＳ１０１では、室内機制御部５３はドレンポンプ１０のモータ制御部５２に対してドレンポンプ１０の低速運転を指示する。この低速運転とは、定格運転よりも低い回転数で運転される運転であり、例えば定格回転数の１０〜３０％で設定し、以降の実施例では２０％程度での運転を行うよう指示するものとする。
【００２４】
さらに室内機制御部５３は、処理ステップＳ１０２において空運転検知部５４の検知信号を用いてドレンポンプ１０の空運転の有無を判断し、空運転有の場合、処理ステップＳ１０３の処理に移り、空運転無しの場合、処理ステップＳ１０４の処理に移る。
【００２５】
空運転無しの場合、ドレン水９１は十分なレベル以上あると考えられることから、室内機制御部５３は処理ステップＳ１０４において今までの低速運転をやめて定格運転に移行する。処理ステップＳ１０５では、以後定格運転を継続する。
【００２６】
空運転有の場合、ドレン水９１は十分なレベル以下であると考えられる。この場合の処理として処理ステップＳ１０３の処理はいくつかのものがある。その一つは、処理ステップＳ１０３Ａに示すようにドレンポンプ１０の低速運転を継続することである。この場合に、室内機としては冷房運転を継続実施しているので、室内空気９０が熱交換器２０で冷やされる際のドレン水９１が時間の経過とともにドレンパン１１に蓄積され、この結果としていずれ図３のフローの処理ステップＳ１０２の判断においてドレンポンプ１０が定格運転に戻ることを期待した処理である。なおドレンポンプ１０の低速運転継続期間中は、低速運転ゆえにフロートのびびり音発生を防止することができている。
【００２７】
空運転有、ドレン水９１が十分なレベル以下であるときの他の処理は、処理ステップＳ１０３Ｂに示すようにドレンポンプ１０の低速運転を停止し、所定時間後に低速運転を再開することである。この場合の処理も、室内機の冷房運転継続実施によるドレン水９１の蓄積を期待したものであり、一定時間経過までの期間はドレンポンプ１０を停止したものである。この場合にはドレンポンプ１０停止のため、フロートのびびり音は生じない。
【００２８】
処理ステップＳ１０３のいくつかの方式は、要するに室内機の冷房運転継続実施によるドレン水９１の蓄積を待って、定格運転に移行させたものである。
【００２９】
本発明の実施例１によれば、新たに下限水位検出手段を追加することなく、ドレンポンプの空運転を防止することで、無駄な電力の消費を抑えるだけでなく、フロートのびびり音発生を防止することができる。
【００３０】
本発明の場合に空運転検知用の回転数は、空運転を検知するのに必要な最低限でよいため、びびり音防止や消費電力低減に効果があるものの、僅かながらの電力を消費している。一方、空運転の状態、すなわちドレン水９１が非常に少量の状態から満水状態になるには、ドレンパン１１の保水量とドレン水の発生量にもよるが、通常は１０分以上必要である。
【００３１】
この点について、処理ステップＳ１０３Ｂの方式を採用する場合、排水装置５０における空運転検知用の運転を、間欠的に行うことになる。この空運転が検知され続けている場合においては、間欠的に検知運転を行うことで、空運転の検知に必要な消費電力を、更に抑えることが可能となる。このような構成でも空運転を防止可能な排水装置を提供できる。
【００３２】
また、本実施例では、低速運転時に空運転の有無を検知しているが、定格運転に移行して空運転の有無を検知し、空運転有りの場合は低速運転に戻し（または停止）、空運転無しの場合はそのまま定格運転を継続するようにしても良い。
【実施例２】
【００３３】
実施例２では、図２における空運転検知部５４の具体的実現手段の一例について説明する。図４に示す実施例２では、ドレンポンプ１０の駆動用モータの負荷に流れる電流に着目した。
【００３４】
ドレンポンプ１０の駆動には、消費電力を抑えるために、直流低電圧型のモータ１５を用いている。直流モータ１５は、室内機制御部５３からの電圧（または電流）指令を受けたモータ制御部５２により駆動され、モータ制御部５２では直流モータの負荷に流れる電流を検出する電流検出手段５５や、直流モータの回転数を検出する回転数検出手段５６からの情報を帰還信号とし、その目標設定信号との差信号に基づく調節演算により、直流モータが所定の回転数になるように制御している。
【００３５】
例えば、冷房運転起動後のドレンポンプ低速運転の状態では、室内機制御部５３からの電圧（または電流）指令は、定格運転時の例えば２０％程度であり、この結果直流モータの負荷に流れる電流や、直流モータの回転数などの帰還信号もまたその定格値の２０％程度の値を保持しているはずである。
【００３６】
この時、空運転、すなわち無負荷で運転された場合、電流検出手段５５で検出される電流値は、負荷のある状態に比べ、極端に小さい。本来は低速運転にみあう２０％程度の値を保持すべきであるが、この値に比較して極端に小さな値が検出される。実施例２では、計測した電流Ｉが低速運転時の電流ＩＬよりも小さいことをもって空運転と判断する。
【００３７】
従って、電流検出手段５５で検出される電流値を用いれば、空運転自体は容易に検知可能であるが、検知するためには、やはりドレン水９１の有無にかかわらず、モータを駆動させる必要がある。
【００３８】
そこで、本発明における実施例２では、実際の排水運転を行う前に、空運転検知のための低回転運転を行い、所定の電流値以上となった場合のみ、通常運転、すなわち排水運転を行うことを特徴とする。図３の例のフローでは、起動直後に低回転運転をモータ制御部に指示し、かつ処理ステップＳ１０２の処理では電流検出手段５５の検知した電流を起動直後の一定時間監視し、検出した電流から空運転検知（所定の電流値ＩＬ以下）した場合には排水運転の停止（処理ステップＳ１０３：ドレンポンプ１０停止）を指示し、空運転を検知しない（所定の電流値ＩＬ以上）場合には排水運転の本格開始（処理ステップＳ１０４：ドレンポンプ１０の低回転運転中止及び定格運転）を指示する。このような構成とすることにより、空運転を防止可能な排水装置を提供できる。
【実施例３】
【００３９】
実施例３では、図２における空運転検知部５４の具体的実現手段の一例について説明する。図５に示す実施例３では、室内機制御部５３が与える回転数の増減指令に着目した。
【００４０】
図５において室内機制御部５３は、回転数検知手段５６で得られた回転数情報５７ａを受信し、あらかじめ設定された所定の回転数５７ｃと実際の回転数５７ａとを照合し、回転数の増減指令５７ｂをモータ制御部５２へフィードバックさせることで、所定の回転数となるように制御している。
【００４１】
室内機制御部５３の処理では、回転数情報５７ａはパルス波を、回転数の増減指令５７ｂには電圧値（ここでは速度指令電圧と称す）が多く用いられる。このような構成の場合、同一回転数では、負荷が大きいほど速度指令電圧は大きくなる。例えば、冷房運転起動後のドレンポンプ低速運転の状態では、室内機制御部５３における所定の回転数５７ｃは、定格運転時の例えば２０％程度である。
【００４２】
これに対し、空運転、すなわち無負荷で運転された場合、回転数としては２０％程度であるが、負荷が小さいためにモータ制御部５２へフィードバックさせる速度指令電圧は小さい値になっている。すなわち、回転数の増減指令情報５７ｂを用いても、空運転を検知できる。
【００４３】
図５の実施例３によれば、空運転検知部５４を排水装置５０の外側、すなわち室内機制御部５３側に設けることも容易である。多くの場合、排水装置５０は外注品であるため、モータ制御部５２の仕様確定後の設計変更が難しい場合がある。この点、通常は室内機制御部５３は自社設計品であるため、空運転検知用の回転数や空運転判定用閾値の変更が容易にできるという利点がある。このような構成でも空運転を防止可能な排水装置を提供できる。
【実施例４】
【００４４】
実施例４では、図２における空運転検知部５４の具体的実現手段の一例について説明する。図６に示す実施例２では、ドレンポンプ１０の駆動用モータの負荷に流れる電流の電流波形に着目した。
【００４５】
本発明の実施例４では、電流検出手段５５で得られた電流波形から、電流の乱れ（脈動値）を算出する脈動電流算出部を設け、算出した脈動量から空運転の判定を行う。電流波形に含まれる脈動成分は、空運転、すなわち無負荷の状態では空気を撹拌しているだけであるため、有負荷時に比べ電流の脈動が非常に小さいという特徴がある。この方式は特に、単純な平均的な電流の大きさで判断（図４の実施例２）するよりも、負荷の有無による差が大きい場合に好適である。
【００４６】
更には、電流の大きさ（平均値）と脈動量の２変数を組み合わせて負荷の有無を判断すれば、より精度よく判定が可能である。例えば、２変数を組み合わせた判別法としては、マハラノビス距離を用いたＲＴ法等がよく知られている。
【００４７】
また、脈動量の算出方法には、単純に所定時間における最大値と最小値の差から求める方法や、ポンプの回転数もしくは回転数×羽枚数から求まる回転周波数成分に対するバンドパスフィルタ等を用いて抽出する方法が挙げられる。このような構成でも空運転を防止可能な排水装置を提供できる。
【符号の説明】
【００４８】
１０：ドレンポンプ
１１：ドレンパン
１２：フロートスイッチ
１３：フロート軸
１４：ストッパー
１５：排水ホース
１６：取り付け板
２０：熱交換器
２１：筐体
２２：電気品箱
２３：ファンモータ
２４：ターボファン
２５：吸込口
２６：吊り棒
２８：吹出口
５０：排水装置
５１：水位検知手段
５２：モータ制御部
５３：室内機制御部
５４：空運転検知部
５５：電流検出手段
５６：回転数検出手段
５７ａ：回転数情報
５７ｂ：回転速度指令電圧
９１：ドレン水
２７：パネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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