特許 6221580 空気調和機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6221580

(24)【登録日】2017年10月13日

(45)【発行日】2017年11月1日

(54)【発明の名称】空気調和機

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/02 20060101AFI20171023BHJP

【ＦＩ】

   F24F11/02 P

【請求項の数】1

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-203129(P2013-203129)

(22)【出願日】2013年9月30日

(65)【公開番号】特開2015-68563(P2015-68563A)

(43)【公開日】2015年4月13日

【審査請求日】2016年3月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006611

【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル

(72)【発明者】

【氏名】河合 智文

(72)【発明者】

【氏名】徳田 哲

(72)【発明者】

【氏名】岩野 俊

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 秀範

【審査官】 ▲高▼藤 啓

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−０２２１９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１８１６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１３３５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１５５２９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｆ １１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱交換器を通過させた室内空気を送風するメインファンと、熱交換器を通過させない室内空気を送風するサブファンとを有する室内機と、回転数制御可能な圧縮機を有する室外機とを備えた空気調和機であって、
前記室内機に、少なくとも前記サブファンの回転数を制御する室内機制御部を備え、
前記室外機に、少なくとも前記室外機で消費される電流値を検出する電流検出部と、前記電流検出部で検出した電流値を監視し、前記電流値が前記サブファンの回転数に応じて設定された前記室外機の電流制限値を超えないように前記圧縮機の回転数を制御する室外機制御部とを備え、
前記室内機制御部または前記室外機制御部は、前記サブファンの回転数に対する前記室外機の電流制限値を定めたテーブルを備え、
前記室内機制御部または前記室外機制御部は、前記サブファンの回転数の変更が指示された場合、前記テーブルに基づいて前記室外機の電流制限値を設定することを特徴とする空気調和機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の吹出口から吹き出される気流の制御を行う空気調和機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の空気調和機は、クロスフローファンによって左右方向に長い熱交換器を通過させた空気を送風し、その風向を上下、左右に変更するために、吹出口に上下風向板と左右風向板とが設けられている。

【0003】

また、最近の空気調和機では、複数の吹出口を備えたものがある。例えば、空気調和機筐体部から室内に空気を吹き出す主排気口部と副排気口部とを備え、主排気口部に空調に適した空調気流を作る主気流制御手段を設け、副排気口部に空気中の塵埃を回収するための集塵気流を発生させる副気流制御手段を設けて、空調気流と集塵気流とを同時に発生させ、室温の調整と空気の清浄化とを同時に行うものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−１６４２７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の空気調和機は、主排気口部の主気流制御手段は空調に適した空調気流を発生させ、副排気口部の副気流制御手段は空気中の塵埃を回収するための集塵気流を発生させるようになっている。この集塵気流は、送風するファンの回転数によって風量を変えることができるために室内機側で消費する電流値が変動する要因となる。

【0006】

一般に空気調和機は、運転能力に応じて消費電力が変わるため、個々の空気調和機の運転能力に応じて使用する交流電源電圧や消費電流を設定し、それに基づいて使用する電源プラグ、コードを選択する。通常、空気調和機で使用される電源プラグ、コードは、電源電圧が１００ボルトまたは２００ボルトで、最大電流容量が１５アンペアまたは２０アンペアに規定されたものである。従って空気調和機の運転能力がいくら大きくても、空気調和機の消費電流がこの最大電流容量（上限電流値）を超えないようにする必要がある。このために、上限電流値から空気調和機の室内機側で消費される最大電流値を除いた残りの電流値（電流制限値）の範囲内で、室外機側の圧縮機等を動作させている。ここで、副気流制御手段が最大で運転することを前提に電流制限値が設定されていると、例えば、副気流制御手段を停止させているにも関わらず圧縮機に過剰な電流制限値をした状態で運転させることになり、空気調和機の運転能力を高めることができないという課題がある。

【0007】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のファンを用いて複数の吹出口から吹き出される異なる気流を組み合わせて空調を制御する空気調和機において、過電流を防止しつつ、特定のファンの運転状況に応じて、室内機側で消費しない電流分を室外機側の運転に使用できる様にすることで、運転能力を高めることが可能な空気調和機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は上述の課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の発明は、熱交換器を通過させた室内空気を送風するメインファンと、熱交換器を通過させない室内空気を送風するサブファンとを有する室内機と、回転数制御可能な圧縮機を有する室外機とを備えた空気調和機であって、前記室内機に、少なくとも前記サブファンの回転数を制御する室内機制御部を備え、前記室外機に、少なくとも前記室外機で消費される電流値を検出する電流検出部と、前記電流検出部で検出した電流値を監視し、前記電流値が前記サブファンの回転数に応じて設定された前記室外機の電流制限値を超えないように前記圧縮機の回転数を制御する室外機制御部とを備え、前記室内機制御部または前記室外機制御部は、前記サブファンの回転数に対する前記室外機の電流制限値を定めたテーブルを備え、前記室内機制御部または前記室外機制御部は、前記サブファンの回転数の変更が指示された場合、前記テーブルに基づいて前記室外機の電流制限値を設定することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

以上の手段を用いることにより、本発明による空気調和機によれば、熱交換器を通過させない室内空気を送風するサブファンの回転数に応じて、室外機の電流制限値を調整することで、過電流を生じさせることなく空気調和機の運転能力を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明による室内機の外観斜視図である。

【図2】本発明による室内機および室外機の概略構成を示すブロック図である。

【図3】本発明による空気調和機の制御系の概略構成を示すブロック図である。

【図4】本発明によるサイドファン回転数に応じた室内機の消費電流値テーブルの一例を示す説明図である。

【図5】本発明による室内機制御部の電流制限値に係る処理を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

【0013】

図１は、本発明による室内機の外観斜視図であり、図２は、室内機および室外機の概略構成を示すブロック図である。

【0014】

図１に示すように、空気調和機の室内機２０は、本体ユニット２６３とその両側に左ファンユニット２６１と右ファンユニット２６２とを備える。室内機２０の本体ユニット２６３は、主筐体２７を備える。主筐体２７では、筐体本体２８に外装パネル２９が覆い被さる。筐体本体２８には、中央吹出口３０が形成される。外装パネル２９の上部には、図示しない吸込口が形成される。中央吹出口３０は、下向きに開口している。このような筐体本体２８は、例えば室内の壁面に固定することができる。その際、中央吹出口３０の前端３０ａは、後端３０ｂと比べると上方の位置に配置される。その結果、中央吹出口３０は、所定の傾斜角αで前上がりの姿勢に形成される。このような傾斜角αの働きで、気流は中央吹出口３０から床面に向かって下向きに吹き出すことができるだけでなく、床面に対して平行（水平方向）に吹き出すこともできる。

【0015】

そして、中央吹出口３０には、メイン風向変更手段として前後一対の上下風向板３１ａ、３１ｂが配置される。上下風向板３１ａ、３１ｂは、それぞれ水平軸線３２ａ、３２ｂ回りで回転することができる。回転に応じて上下風向板３１ａ、３１ｂは、中央吹出口３０を開閉することができる。

【0016】

また、筐体本体２８の両側面には、個別に左ファンユニット２６１と右ファンユニット２６２が配置される。つまり、左ファンユニット２６１と右ファンユニット２６２は、筐体本体２８の側壁の外側に配置される。左ファンユニット２６１は、左サイドファン筐体３３１を備えており、左サイドファン筐体３３１には左吹出口３４１が形成され、サイド風向変更手段としてサイドファンの風向を左右に変える左右風向板３４１ａが配置されている。右ファンユニット２６２は、右サイドファン筐体３３２を備えており、右サイドファン筐体３３２には右吹出口３４２が形成され、サイド風向変更手段としての左右風向板３４２ａが配置されている。この左吹出口３４１と右吹出口３４２は、不図示の駆動機構によって水平軸線３５回りでそれぞれ回転させることで、サイド風向変更手段としてサイドファンの風向を上下に変えられる。上記した水平軸線３２ａ、３２ｂと水平軸線３５とは、図１に示すように、相互に平行に延びている。左サイドファン筐体３３１と右サイドファン筐体３３２の側面には、それぞれ側面吸込口３７が形成される。側面吸込口３７は、図１に示すように、例えばスリット状の小開口を集合させている。また、サイドパネル３６は、側面吸込口３７への空気の吸込みと、サイドファン筐体の回転を妨げないように左サイドファン筐体３３１と右サイドファン筐体３３２にそれぞれ覆い被さる。

【0017】

なお、本実施例にかかる空気調和機は、上記した室内機２０との間で無線による双方向通信により遠隔から運転操作が行えるリモコン１０を備えている。

【0018】

本実施例にかかる空気調和機の室内機２０および室外機４０は、図２に示すように構成されている。上記した室内機２０の本体ユニット２６３内には、室内熱交換器２６４およびメインファン２６５が組み込まれる。メインファン２６５はクロスフローファンであって、回転によって気流を生成する。本体ユニット２６３には、メインファン２６５の働きにより室内空気が吸い込まれる。吸い込まれた室内空気は室内熱交換器２６４を通過することで冷媒と熱交換され、冷気または暖気が生成される。この室内熱交換器２６４を通り抜けた後の冷気または暖気の気流は、本体ユニット２６３の中央吹出口３０から吹き出され、メインファン気流３０１となる。また、室内熱交換器２６４を通り抜けた気流の流量は、メインファン２６５の回転数によって調整される。

【0019】

室外機４０の冷凍回路４１は、図２に示すように、四方弁４２、圧縮機４３、室外熱交換器４４、室外ファン４４ａ、膨張弁４５、および冷媒管５０などで構成されている。例えば、冷凍回路４１で冷房運転が設定されると、四方弁４２は、第２口４２ｂおよび第３口４２ｃを相互に接続し、第１口４２ａおよび第４口４２ｄを相互に接続する。これにより、圧縮機４３の吐出管４３ｂから高温高圧の冷媒が室外熱交換器４４に供給される。冷媒は、室外熱交換器４４、膨張弁４５および室内熱交換器２６４を順番に流通する。室外熱交換器４４では、冷媒の熱エネルギーが外気に放出される。冷媒は、膨張弁４５で低圧まで減圧され、室内熱交換器２６４において周囲の空気から吸熱する。これにより生成された冷気は、メインファン２６５の働きで室内空間に吹き出される。室内熱交換器２６４で吸熱した冷媒は、四方弁４２を介して圧縮機４３に戻される。

【0020】

また、冷凍回路４１で暖房運転が設定されると、四方弁４２は、第２口４２ｂおよび第４口４２ｄを相互に接続し、第１口４２ａおよび第３口４２ｃを相互に接続する。これにより、圧縮機４３の吐出管４３ｂから高温高圧の冷媒が室内熱交換器２６４に供給される。冷媒は、室内熱交換器２６４、膨張弁４５および室外熱交換器４４を順番に流通する。室内熱交換器２６４では、冷媒の熱エネルギーが周囲の空気に放出され、暖気が生成される。暖気は、メインファン２６５の働きで室内空間に吹き出される。冷媒は、膨張弁４５で低圧まで減圧され、室外熱交換器４４において周囲の空気から吸熱する。その後、冷媒は圧縮機４３に戻される。

【0021】

また、本実施例にかかる空気調和機の左ファンユニット２６１および右ファンユニット２６２は、本体ユニット２６３とは独立して設けられ、両ファンユニットの内部に遠心送風機からなる図１のサイドファン２６６（サブファン）と、サイドファン２６６から送出される気流を吹き出す図１の左吹出口３４１および右吹出口３４２をそれぞれ備え、図１で説明した駆動機構により水平軸線３５回りに回転させると共に、左吹出口３４１および右吹出口３４２の左右風向板３４１ａ、３４２ａにより各吹出口から吹き出される空気の風向・風量を個別に制御することが可能となる。左吹出口３４１および右吹出口３４２から吹き出される左サイドファン気流３４１１と右サイドファン気流３４２１は、それぞれの側面吸込口３７から吸い込んだ室内空気をそのまま吹き出した気流である。

【0022】

図３は、本発明による空気調和機の制御系の概略構成を示すブロック図である。本実施例にかかる空気調和機は、図３に示すように、室内機２０と室外機４０とリモコン１０で構成されている。

【0023】

室内機２０は、ＡＣ電源８０から供給される交流電圧を室内機２０で使用するＤＣ電源電圧に変換する室内機電源部２４と、メインファン２６５を含む本体ユニット２６３と、サイドファン２６６と、室外機４０との間で空調運転制御に関する情報を通信する室内機通信部２２と、リモコン１０との間で双方向通信を行うリモコン送受信部２５と、室内機２０を制御するプログラムおよび電流制限値、後述するサイドファン回転数に応じた室内機の消費電流値テーブルを記憶する記憶部２３と、これら室内機各部を制御する室内機制御部２１とを備えている。なお、室内機電源部２４は、供給される交流電圧を分岐して室外機４０の整流回路４９４へ電源ライン６１、６２を介して供給する。

【0024】

また、室外機４０は、圧縮機４３と、室内機電源部２４から電源ライン６１、６２を介して供給される交流電圧を圧縮機４３など室外機４０で使用する電源電圧に変換する室外機電源部４９と、室内機２０の室内制御部２１との間で室内機通信部２２を介して空調運転制御に関する情報を通信する室外機通信部４７と、室外機４０を制御するプログラムを記憶する記憶部４８と、これら室外機各部を制御する室外機制御部４６とを備えている。なお、室外機電源部４９は、インバータ４９１、平滑コンデンサ４９２、電流検出部としての電流検出部４９３、および、整流回路４９４とを備えている。

【0025】

整流回路４９４は、室内機２０側のＡＣ電源８０から供給される交流電圧を整流して直流電圧として出力する回路であり、ブリッジダイオード等で構成されている。整流回路４９４で整流された脈流電圧は、平滑コンデンサ４９２により平滑化されて、直流電圧になる。

【0026】

インバータ４９１は、整流回路４９４で整流され平滑コンデンサ４９２により平滑化された直流電圧を再び交流電圧に変換して圧縮機４３に備えられた図示しないモータ（ブラシレスＤＣモータ等）を駆動する回路であり、複数のパワートランジスタ等のスイッチング素子や、スイッチング素子を保護するための複数のフライバックダイオードで構成されている。

【0027】

電流検出部４９３は、室外機４０で最も電力を要する圧縮機４３に消費される電流を検出するために平滑コンデンサ４９２とインバータ４９１との間に設けられている。この電流検出部４９３は、図示しない内部の電流検出抵抗の両端の電圧値を検出し、検出した電圧値を室外機制御部４６に出力する。なお、室外機全体の消費電流を検出する場合には、整流回路４９４の入力側の電源ライン６１にＣＴ（Current Transformer）等の電流検出素子を挿入して検出するようにしてもよい。

【0028】

室外機制御部４６は、電流検出部４９３で検出した入力電流値が後述する電流制限値を超えないように監視するとともに、インバータ４９１経由で圧縮機４３の回転数制御を行っている。また、室外機制御部４６は、室外機通信部４７から信号ライン６０と室内機通信部２２とを介し、室内機２０の室内機制御部２１と空調制御に関する運転情報を通信している。さらに、室外機制御部４６は、図２に示す四方弁４２や膨張弁４５の開閉制御や室外ファン４４ａなども制御する。

【0029】

図４は、本発明によるサイドファン回転数に応じた室内機の消費電流値テーブルの一例を示す説明図である。このテーブルは、室内機制御部２１がサイドファン２６６の回転数に応じて室内機２０で消費される電流値を参照し、参照した電流値から室外機４０へ指示する電流制限値を算出するために用いるものであり、記憶部２３に予め記憶されサイドファン２６６へ新たな動作指示がある度に参照される。

【0030】

消費電流値テーブルの項目は、縦軸に左ファンユニット２６１への風量設定（例えば、強風、弱風、微風、静音、停止など）毎にそのファンモータに指示される１６００ｒｐｍ〜０ｒｐｍの「左サイドファンモータ回転数」と、横軸に右ファンユニット２６２への風量設定毎にそのファンモータに指示される１６００ｒｐｍ〜０ｒｐｍの「右サイドファンモータ回転数」とが記憶されている。

【0031】

また、縦軸と横軸の左右のサイドファンモータ回転数の行と列が交差する位置に、左右のサイドファンモータ回転数の組み合わせに応じて室内機２０で消費される電流値が記憶されている。なお、空気調和機は機種によって上限電流値が異なるが、図４のテーブルの値は上限電流値が１５．０Ａの機種の一例を示している。

【0032】

室内機制御部２１は例えばリモコン１０から左ファンユニット２６１を強風に、右ファンユニット２６２を弱風に設定する操作を受付けた場合、記憶部２３の図４のテーブルから、強風に該当する縦軸の左サイドファンモータ回転数１６００ｒｐｍと、弱風に該当する横軸の右サイドファンモータ回転数１３００ｒｐｍとが交差する位置に記憶された室内機２０の消費電流値１．４５Ａを参照する。そして、当該空気調和機の上限電流値１５．０Ａから参照した室内機２０の消費電流値１．４５Ａを減じた値１３．５５Ａを算出し、室外機４０の電流制限値として室内機通信部２２を介して室外機４０へ送信する。

【0033】

また、室内機制御部２１は例えばリモコン１０から左ファンユニット２６１を強風から微風に、右ファンユニット２６２を弱風から停止に設定する操作を受付けた場合、記憶部２３の図４のテーブルから、微風に該当する縦軸の左サイドファンモータ回転数１０００ｒｐｍと、停止に該当する横軸の右サイドファンモータ回転数０ｒｐｍとが交差する位置に記憶された室内機２０の消費電流値１．１５Ａを参照する。そして、当該空気調和機の上限電流値１５．０Ａから参照した室内機２０の消費電流値１．１５Ａを減じた値１３．８５Ａを算出し、室外機４０の新たな電流制限値として室内機通信部２２を介して室外機４０へ送信する。

【0034】

なお、図４で説明したテーブルは、室外機４０の記憶部４８に予め記憶するようにしても良い。また、テーブルの値は室内機２０の消費電流値に代えて、同消費電流値と当該空気調和機の上限電流値を用いて予め算出した室外機４０の電流制限値としても良い。また、テーブルの参照や電流制限値の算出は、室外機制御部４６で行うようにしても良い。

【0035】

図４で説明したテーブルを利用することにより、本実施例にかかる空気調和機は、過電流の発生を未然に防止しつつ、各サイドファンの回転数に応じて、室内機側で消費しない電流分を室外機側の運転に使用できるようにすることで、空気調和機の運転能力を高めることが可能となる。

【0036】

図５は、本発明による室内機制御部２１の電流制限値に係る処理を説明するフローチャートである。なお、処理が開始される前提条件として、例えばリモコン１０などから空気調和機の運転を開始する指示を受付けたものとする。また、図５のフローチャートに記載のＳＴはステップを表し、これに続く数字はステップ番号を表している。

【0037】

室内機制御部２１は、空気調和機の運転が開始されると、例えばリモコン１０の操作などにより、サイドファンの回転数変更の指示があるか否かを確認する（ＳＴ１）。回転数変更の指示が無い場合（ＳＴ１−Ｎｏ）、例えばリモコン１０の操作などにより、運転停止の指示があるか否かを確認する（ＳＴ２）。運転停止の指示がある場合（ＳＴ２−Ｙｅｓ）、処理を終了する。一方、運転停止の指示が無い場合（ＳＴ２−Ｎｏ）、ＳＴ１へ戻る。

【0038】

なお、空気調和機は、サイドファンの風量設定に自動が選択されている場合、空調運転の状況に応じてサイドファンの回転数を自ら変更するための指示を行う。また、運転開始からサイドファンの回転数変更の指示を受付けるまでは、前回運転時のサイドファンの回転数及び室外機４０の電流制限値で運転することとなる。

【0039】

室内機制御部２１はＳＴ１において、サイドファンの回転数変更の指示がある場合（ＳＴ１−Ｙｅｓ）、記憶部２３の図４で説明した消費電流値テーブルを参照し、指示されたサイドファンの回転数から室外機４０へ指示する電流制限値を算出する（ＳＴ３）。続いて、算出した電流制限値が現在の電流制限値と同じであるか否かを確認する（ＳＴ４）。電流制限値が異なる場合（ＳＴ４−Ｎｏ）、算出した電流制限値が現在の電流制限値よりも低いか否かを確認する（ＳＴ５）。算出した電流制限値が低い場合（ＳＴ５−Ｙｅｓ）、室内機通信部２２を介して算出した電流制限値を室外機４０へ送信する（ＳＴ６）。続いて、回転数変更の指示に従いサイドファンの回転数を変更する（ＳＴ７）。そしてＳＴ１へ戻る。

【0040】

室内機制御部２１はＳＴ４において、算出した電流制限値が現在の電流制限値と同じ場合（ＳＴ４−Ｙｅｓ）、ＳＴ７へ移行する。また、ＳＴ５において、算出した電流制限値が現在の電流制限値よりも高い場合（ＳＴ５−Ｎｏ）、回転数変更の指示に従いサイドファンの回転数を変更する（ＳＴ８）。続いて、室内機通信部２２を介して算出した電流制限値を室外機４０へ送信する（ＳＴ９）。そしてＳＴ１へ戻る。

【符号の説明】

【0041】

１０ リモコン
２０ 室内機
２１ 室内機制御部
２２ 室内機通信部
２３ 記憶部
２４ 室内機電源部
２５ リモコン送受信部
２７ 主筐体
２８ 筐体本体
２９ 外装パネル
３０ 中央吹出口
３０１ メインファン気流
３０ａ 前端
３０ｂ 後端
３１ａ、３１ｂ 上下風向板
３２ａ、３２ｂ、３５ 水平軸線
３６ サイドパネル
３７ 側面吸込口
４０ 室外機
４１ 冷凍回路
４２ 四方弁
４２ａ 第１口
４２ｂ 第２口
４２ｃ 第３口
４２ｄ 第４口
４３ 圧縮機
４３ａ、４３ｂ 吐出管
４４ 室外熱交換器
４４ａ 室外ファン
４５ 膨張弁
４６ 室外機制御部
４７ 室外機通信部
４８ 記憶部
４９ 室外機電源部
５０ 冷媒管
６０ 信号ライン
６１、６２ 電源ライン
８０ ＡＣ電源
２６１ 左ファンユニット
２６２ 右ファンユニット
２６３ 本体ユニット
２６４ 室内熱交換器
２６５ メインファン
２６６ サイドファン（サブファン）
３３１ 左サイドファン筐体
３３２ 右サイドファン筐体
３４１ 左吹出口
３４１ａ 左右風向板
３４２ 右吹出口
３４２ａ 左右風向板
４９１ インバータ
４９２ 平滑コンデンサ
４９３ 電流検出部
４９４ 整流回路
３４１１ 左サイドファン気流
３４２１ 右サイドファン気流

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】