(57)【要約】【課題】簡単な構成により、コンデンサの許容電圧を超えた場合でもコンデンサや単相モータを保護することのできる空気調和機が望まれていた。【解決手段】この空気調和機は、空気吸込口１および空気吹出口２を有する風路ケーシング３と、風路ケーシング３内に配備された熱交換器５と、風路ケーシング３内で空気を熱交換器５に送風する送風機６と、送風機６を駆動する単相モータＭと、単相モータＭの給電線７，８間に接続されたコンデンサＣとを有し、更に、給電線７，８間のコンデンサ端子間電圧に関する閾値を予め記憶している記憶手段Ｓと、コンデンサ端子間電圧値を検出するコンデンサ端子間電圧検出手段２２と、検出されたコンデンサ端子間電圧値と記憶されている閾値との差に基づいて送風機６の風量を制御する送風機制御手段２５とを具備して成るものである。【選択図】図１
2009228923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気吸込口および空気吹出口を有する風路ケーシングと、前記風路ケーシング内に配備されて空気を冷却または加熱する熱交換器と、前記風路ケーシング内に配備されて前記空気吸込口からの空気を前記熱交換器に送風する送風機と、前記送風機を駆動する単相モータと、前記単相モータの給電線間に接続された単相モータ駆動用のコンデンサとを有する空気調和機において、前記コンデンサが接続された給電線間のコンデンサ端子間電圧に関する閾値を予め記憶している記憶手段と、前記コンデンサ端子間電圧値を検出するコンデンサ端子間電圧検出手段と、前記コンデンサ端子間電圧検出手段により検出されたコンデンサ端子間電圧値と前記記憶手段に記憶されている閾値との差に基づいて前記送風機の風量を制御する送風機制御手段とを具備して成ることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
空気吸込口および空気吹出口を有する風路ケーシングと、前記風路ケーシング内に配備されて空気を冷却または加熱する冷媒回路の熱交換器と、前記風路ケーシング内に配備されて前記空気吸込口からの空気を前記熱交換器に送風する送風機と、前記送風機を駆動する単相モータと、前記単相モータの給電線間に接続された単相モータ駆動用のコンデンサとを有する空気調和機において、前記コンデンサが接続された給電線間のコンデンサ端子間電圧に関する閾値を予め記憶している記憶手段と、前記コンデンサ端子間電圧値を検出するコンデンサ端子間電圧検出手段と、前記コンデンサ端子間電圧検出手段により検出されたコンデンサ端子間電圧値と前記記憶手段に記憶されている閾値との差に基づいて前記冷媒回路の電動絞り弁の弁開度を制御する絞り弁制御手段とを具備して成ることを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
コンデンサ端子間電圧検出手段により検出されたコンデンサ端子間電圧値と記憶手段に記憶されている閾値との差に基づいて、機外静圧に影響を与える空調機構成部品の状態を外部機器に発報出力する発報出力手段を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒圧縮式の冷媒回路または水回路方式の熱交換器システムを有し、冷房または暖房運転等を行う空気調和機の制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の空気調和機としては、例えば下記の特許文献１に記載されたものが知られている。この空気調和機は、ファンを回転駆動する単相または三相の誘導電動機と、入力される電源電圧を位相制御により調整する電圧調整回路と、調整された電圧を直流電圧に変換する整流回路と、この整流回路の出力を交流回路に変換して誘導電動機に印加するインバータ出力回路とを備えており、更に、エアフィルタ清掃時期検知回路が電圧調整回路の調整電圧の任意の値の各電圧での運転時間をそれぞれ積算し、この積算値が、予め設定された設定値に達した場合にフィルタ清掃を促す旨の発報指令を出力するようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−４９８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記文献記載の空気調和機は、エアフィルタの汚染度に適した清掃時期を検知することが可能な点で有用であるが、この目的を達成するためには、演算回路などを含む複雑な検知回路手段を別途設ける必要がある。
【０００５】
一方で、エアフィルタが目詰まりすると単相モータ駆動用のコンデンサ端子間電圧の値が上昇し、コンデンサの許容電圧を超えることがある。このようにコンデンサをその許容電圧を超えた状態で使用し続けると、コンデンサが破損するおそれがあるが、このようにコンデンサの許容電圧を超えている状態を検知する手段はなく、つまり各種電気部品の経年劣化に伴う状態を把握する手段を有していなかったのである。
【０００６】
さらには、前述のようにコンデンサに負荷が生じている場合に空気調和機の制御を変更するというような、製品安全性を考慮した空調機保護の制御機能も有していなかった。
この発明は上記した課題を解決するためになされたものであって、コンデンサの許容電圧を超えた場合でもコンデンサや単相モータを保護することのできる空気調和機の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る空気調和機は、空気吸込口および空気吹出口を有する風路ケーシングと、風路ケーシング内に配備されて空気を冷却または加熱する熱交換器と、風路ケーシング内に配備されて空気吸込口からの空気を熱交換器に送風する送風機と、送風機を駆動する単相モータと、単相モータの給電線間に接続された単相モータ駆動用のコンデンサとを有する空気調和機において、コンデンサが接続された給電線間のコンデンサ端子間電圧に関する閾値を予め記憶している記憶手段と、コンデンサ端子間電圧値を検出するコンデンサ端子間電圧検出手段と、コンデンサ端子間電圧検出手段により検出されたコンデンサ端子間電圧値と記憶手段に記憶されている閾値との差に基づいて送風機の風量を制御する送風機制御手段とを具備して成るものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の空気調和機は、コンデンサ端子間電圧検出手段により検出されたコンデンサ端子間電圧値と、記憶手段に記憶されている閾値との差に基づいて送風機の風量を制御するように構成されているので、エアフィルタの目詰まりやその他の要因により、機外静圧（風路抵抗に相当）が使用開始当初より上昇することに伴ってコンデンサ端子間電圧値が閾値を超えた場合、例えばコンデンサの許容電圧を超える状態で使用している場合であっても、送風機の風速を高速から中速や低速に強制的に変更することができる。これにより、メンテンナンスが実施されるまでの間、コンデンサの寿命低下や破損などを防止できる。ひいては、エアフィルタやコンデンサの残容量など各種部品のメンテンス時期が近づいている旨をリモコンなどに表示させるといった応用も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態1．
図1はこの発明の実施の形態１における空気調和機を示す構成図、図２はこの発明の実施の形態１における空気調和機の室内機を示す分解斜視図である。
各図において、この実施形態の空気調和機は、例えば室内の冷暖房を行なう天井埋込み設置型の室内機９と、熱源側となる室外機１０とから構成されている。前記した室外機１０は、冷媒を圧送する圧縮機１３と、冷暖房運転に応じて冷媒流路を切り換える四方切換弁１４と、室外空気と冷媒の熱交換を行なう熱源側熱交換器１５と、圧縮機１３の吸込み側に配備されるアキュムレータ１７とを備えている。
【００１０】
前記した室内機９は、空気吸込口１および空気吹出口２を有する風路ケーシング３と、風路ケーシング３内に配備されて流通空気を冷却または加熱する利用側熱交換器５（熱交換器の例）と、風路ケーシング３内に配備されて空気吸込口１からの空気を利用側熱交換器５に送風するシロッコファンなどの送風機６と、送風機６を回転駆動する単相モータＭと、冷媒回路４の電動絞り弁１６とを有している。すなわち、圧縮機１３、四方切換弁１４、熱源側熱交換器１５、電動絞り弁１６、およびアキュムレータ１７が冷媒配管１８で連結されて、冷媒圧縮式の冷媒回路４を構成している。そして、風路ケーシング３の空気吸込口１にはエアフィルタ１１が配備され、風路ケーシング３内で利用側熱交換器５の下方位置にはドレンパン１２が配備されている。風路ケーシング３の底面開口は、ドレンパン１２その他の空調機部品のメンテナンスや修理時に開閉されるメンテナンス用底板３２，３２で蓋止される。風路ケーシング３の側面には制御品箱３３が配備されている。この制御品箱３３には、マイコン２０を搭載した回路基板１９、電圧計であるコンデンサ端子間電圧検出手段２２、キーボードやディップスイッチである外部入力手段２３、および、単相モータ駆動用のコンデンサＣが収容されている。前記のコンデンサＣは単相モータＭに電力を供給する給電線７，８間に接続されている。
【００１１】
前記のコンデンサ端子間電圧検出手段２２および外部入力手段２３は、回路基板１９のデータバス２１を介して、前記のマイコン２０、および、ＲＡＭである記憶手段Ｓと通信接続されている。また、データバス２１のデータ出力側には、単相モータＭのドライバ（図示省略）、電動絞り弁１６のドライバ（図示省略）、および外部機器２４の送受信手段２８が通信接続されている。マイコン２０は、後で詳述する、送風機制御手段２５、絞り弁制御手段２６、発報出力手段３１、および送受信手段２７の機能を実行するソフトウェアを備えている。回路基板１９は単相モータＭの回転速度を、高速・中速・低速の３速に切り替えるタップを有している。
【００１２】
そして、図３に示すようなデータテーブルの内容が、外部入力手段２３または外部機器２４によって予め外部から設定入力され、回路基板１９の記憶手段Ｓに記憶されている。図３のデータテーブルは、この例では室内機４機種分の、「室内機機種」、「モータ機種」、「定格電圧」、「電源周波数」、「コンデンサ容量」、「コンデンサ耐電圧」、「タップの選定速度」、「静圧条件」、「コンデンサ端子間電圧」のデータをそれぞれ示している。例えば、データテーブル中で１番上の行のデータを例示すると、室内機機種がＡであり、モータ機種がＮｏ．１であり、電源電圧が２００Ｖであり、電源周波数が５０Ｈｚであり、コンデンサ容量が８μＦであり、コンデンサ耐電圧が４００Ｖであり、通常運転時のタップの選定速度が高速であり、機外静圧が１００Ｐａのときにコンデンサ端子間電圧が４１３Ｖであり、機外静圧が１５０Ｐａのときにコンデンサ端子間電圧が４５２Ｖであることを示している。
【００１３】
図３のデータテーブル中に示した静圧条件とコンデンサ端子間電圧については、図４に示すように、更に細分化されたデータが予め外部から設定入力され記憶手段Ｓに記憶されている。図４のデータテーブルは、コンデンサ耐電圧が４００Ｖである室内機機種Ａの静圧条件とコンデンサ端子間電圧との関係データを示している。このデータテーブルの内容は、空調機運転時の種々の要因による機外静圧の上昇により、コンデンサ端子間電圧が上昇した場合の実例を表わしている。また、機外静圧以外の原因によるコンデンサの端子間電圧の上昇も想定されるが、その場合も含めて、使用しているコンデンサの耐電圧や耐電圧の何倍かの値を閾値ＳＲとして設定してある。この場合、コンデンサ端子間電圧に関する閾値ＳＲは、コンデンサ耐電圧（４００Ｖ）に所定倍率（この例では１．１倍）を乗じて得た値（４４０Ｖ）が設定されている。この閾値ＳＲも予め外部から設定入力されて記憶手段Ｓに記憶されている。
【００１４】
ここで、室内機９の単相モータＭの回転数に対するモータ負荷およびコンデンサ端子間電圧の関係を図５に示す。図５より、エアフィルタ１１の目詰まりなどにより機外静圧が上昇した場合に、コンデンサＣの端子間電圧も上昇していくことがわかる。これらの相関関係は図３のデータテーブルに示したように各機種の構造、仕様により異なるが、開発試験時に機種特有の相関関係が把握され、図４に示したような詳細なデータテーブルとして予め設定入力されている。
【００１５】
次に、単相モータ駆動用のコンデンサＣについて説明する。一般に、コンデンサラン形のインダクションモータは、二相交流を作り出すためにコンデンサを併用している。このコンデンサ容量は単相モータによって適切な値が決められている。例えば、容量の大きなコンデンサを使用すると単相モータのトルクは大きくなるが、損失が増大するため温度上昇が著しくなる、一方、容量の小さなコンデンサを使用すると単相モータのトルクは小さくなる。また、コンデンサには許容電圧が定められており、コンデンサ端子間電圧がそのコンデンサの許容電圧を越えた状態で使用し続けると、図６に示すように、コンデンサの容量低下の加速を招き、寿命を著しく縮めることになる。
【００１６】
また、コンデンサ端子間電圧は、図７に示すように、単相モータに入力される主巻電圧と補助巻電圧とのベクトル差になるため、定格電圧の２〜２．５倍の値となる。また、無負荷状態では主巻電圧と補助巻電圧との位相差が大きいため、コンデンサ端子間電圧が大きくなる。この原理は前述の図５に示してある。つまり、エアフィルタの目詰まりなどにより機外静圧が上昇した場合、単相モータの負荷曲線が無負荷側へ移動し、主巻電圧と補助巻電圧との位相差が変ってコンデンサ端子間電圧が大きくなるのである。
【００１７】
他方、リモコンや集中管理装置に代表される外部機器２４は、室内機９におけるマイコン２０の送受信手段２７との間で所要データの送受信を行なう送受信手段２８と、送信用および受信後のデータ内容を表示するＬＣＤなどの表示手段２９と、警告内容を表す音声や警報を発するスピーカなどの音声出力手段３０とを備えている。前記の表示手段２９は警告表示も行なえるようになっている。
【００１８】
そこで、上記した構成の空気調和機においては、図８のフローチャートに示すように、冷媒回路４の運転中に室内機９のコンデンサ端子間電圧検出手段２２がコンデンサ端子間電圧を定期的に検出し（ステップＳ１）、検出したコンデンサ端子間電圧値を回路基板１９のマイコン２０に出力する。すると、マイコン２０は、検出されたコンデンサ端子間電圧値と、記憶手段Ｓに格納されている閾値ＳＲとを比較する（ステップＳ２）。そして、コンデンサ端子間電圧値が閾値ＳＲよりも小さい場合（ステップＳ２のＮｏ）、マイコン２０は室内機９の現状運転を継続させる（ステップＳ３）。一方、コンデンサ端子間電圧値が閾値ＳＲよりも大きい場合（ステップＳ２のＹｅｓ）、マイコン２０の送風機制御手段２５は送風機６の設定風量を強制的に制御する。すなわち、送風機制御手段２５は、単相モータＭの回転数を下げるか、またはタップの切替風速を低速または中速のままにして高速に入らないように制御する（ステップＳ４）。これにより、送風機６の風量はそれ以上に上げられないか、または下げられる方向に制御されるのである。
【００１９】
このように、送風機６の風量を強制的に低下させ単相モータＭの入力を低下させることで、コンデンサ端子間電圧を許容電圧以下に抑えることが可能となり、コンデンサＣの寿命低下およびパンクなどによる破損の可能性を低く抑えることができる。送風機６の風量可変方式は方式を問わず、上記したタップ切替方式以外に、入力される電源電圧を位相制御により調整する方式や、その他の方式の送風機６を使用できる。いずれにしても、送風機６の風量を強制的に低下させて単相モータＭの入力を低下させることで、コンデンサ端子間電圧を許容電圧以下に抑えることができる。また、複雑な制御回路を採用することなく、利用が容易なコンデンサ端子間電圧をトリガにして、製品の寿命低下の防止、および故障の可能性を低減化することなどが可能となる。
【００２０】
実施の形態２．
上記した実施の形態１ではマイコン２０の送風機制御手段２５の機能を制御に利用したが、この実施の形態２はマイコン２０の絞り弁制御手段２６の機能を制御に利用したものである。すなわち、図８のフローチャートのステップＳ２においてコンデンサ端子間電圧値が閾値ＳＲよりも大きい場合に（Ｙｅｓ）、絞り弁制御手段２６が冷媒回路４の電動絞り弁１６の弁開度を開くように制御する（ステップＳ５）。
【００２１】
この場合、コンデンサ端子間電圧の上昇を回避するために送風機６の風量を抑えているので冷暖房能力の低下につながっているが、上記のように電動絞り弁１６を制御することにより冷暖房能力の低下を抑えることができる。例えば、冷房能力を維持するために、電動絞り弁１６の開度を開くなどのＳＨ（スーパーヒート）制御に連動させるなどして、冷房能力の低下を抑えるといった冷媒制御システムとの連動が可能になる。
【００２２】
実施の形態３．
上記した実施の形態１と実施の形態２においてコンデンサ端子間電圧値が閾値ＳＲを超えた場合に、マイコン２０の発報出力手段３１の機能を利用することも可能である。すなわち、図８のフローチャートのステップＳ２においてコンデンサ端子間電圧値が閾値ＳＲよりも大きい場合に（Ｙｅｓ）、発報出力手段３１は、機外静圧に影響を与えるエアフィルタ（空調機構成部品の例）１１の目詰り（状態の例）を外部機器２４に発報出力する（ステップＳ６）。外部機器２４では、送受信手段２８がマイコン２０の送受信手段２７から送られた発報信号を受信すると、表示手段２９が例えば「エアフィルタ清掃を促す」旨の画像を表示する。あるいは、音声出力手段３０が「エアフィルタを掃除してください。」などの音声を出力したり警報を鳴らすのである。
【００２３】
既述したように、コンデンサ端子間電圧が上昇した原因として、エアフィルタ１１の目詰まりが原因の一つとして考えられる。そこで、例えばコンデンサＣのメンテナンスや点検が必要の旨を外部機器２４に表示させることにより、エアフィルタ１１の目詰り具合やコンデンサＣの残容量など各種構成部品のメンテンス時期が近づいている旨を利用者に報知することができる。また、送風機制御手段２５により送風機６の風量が高速に入らない制御にされているために、冷房能力または暖房能力が低下することになるから、その旨の表示や音声出力を外部機器２４で実行させるとよい。その結果、フィルタメンテナンスによりコンデンサ端子間電圧が通常の状態に戻れば良いし、そうでない場合は単相モータＭやコンデンサＣの交換の必要性を知ることができる。
【００２４】
尚、上記の各実施形態では、空調機構成部品として「エアフィルタ」を、その状態として「目詰り」を例示したが、本発明はそれに限るものでない。例えば、「吸込側ダクトや吹出側ダクト」の「汚れ」などでもよい。更には、現地でのダクト施工の設計違い（想定していた機外静圧と異なる状態）のダクトも検知可能である。
また、上記では冷媒圧縮式の冷媒回路を例示したが、本発明を水回路方式による熱交換器システムに適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の実施の形態１における空気調和機を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１における空気調和機の室内機を示す分解斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１における空気調和機の室内機の機種別データのデータテーブルを示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１における空気調和機の室内機の機外静圧とコンデンサ端子間電圧の関係のデータテーブルを示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１における空気調和機の室内機のモータ回転数に対するモータ負荷およびコンデンサ端子間電圧の関係を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１における空気調和機の室内機のコンデンサ端子間電圧と寿命の関係を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１における空気調和機の室内機のコンデンサ原理を説明するための図である。
【図８】この発明の実施の形態１における空気調和機の動作の処理手順を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  空気吸込口
２  空気吹出口
３  風路ケーシング
４  冷媒回路
５  利用側熱交換器（熱交換器）
６  送風機
７  給電線
８  給電線
１１  エアフィルタ（空調機構成部品）
２０  マイコン
２２  コンデンサ端子間電圧検出手段
２３  外部入力手段
２４  外部機器
２５  送風機制御手段
２６  絞り弁制御手段
３１  発報出力手段
Ｃ    コンデンサ
Ｍ    単相モータ
Ｓ    記憶手段
ＳＲ  閾値
【図１】
2009228923.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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