专利汇可以提供Control method of air conditioner专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control method of an air conditioner improving both the upper and lower temperature difference of a room and the plane temperature difference near a floor. SOLUTION: The control method of the air conditioner comprises a first step of measuring the floor temperature of a plurality of areas near the floor of the room by a radiation temperature detecting means; a second step of averaging the measured floor temperature of the plurality of areas to compute an average floor temperature Ta; a third step of computing a room temperature Td from an arithmetic expression Td=(1-α)Tc+αTa when the detected temperature of a suction air temperature sensor is set to Tc and a radiation temperature contribution rate is set to α(0-0.5); a fourth step of comparing the room temperature Td with a set temperature Tb; and a fifth step of controlling the air quantity of an indoor blower or the capacity of a compressor when the room temperature Td does not reach the set temperature Tb. COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT,下面是Control method of air conditioner专利的具体信息内容。
この発明は、可動式の輻射センサーを用いて、ほぼ部屋全体の床温度を検知し、部屋の上下温度差、床平面温度差が少なくなるように、圧縮機の運転周波数、室内機送風機の風量等を制御する空気調和機の制御方法に関するものである。
尚、空気調和機として、天井埋込カセット形空気調和機を用いて説明するが、その他の天井埋込形(ダクト式)、天吊り形等にも本発明は適用可能である。
従来の天井埋込カセット形空気調和機は、室内機の吸込み口に設置されている温度センサーで検知した温度を部屋の温度として、圧縮機の運転周波数、室内機送風機の風量等を制御している。 しかし、空気の温度だけでは日射や床・壁などの輻射熱、機器の発熱等の影響によって、人間が感じる温度を正確に捉えられない。 また、暖房時は空気の比重差で暖かい空気が上方にたまり込むため、天井付近の高い温度を検知し、居住空間の温度とは誤差が生じる。 このように居住空間の温度を正確に捉えられないため、ユーザが適宜、設定温度を変えて、対応していた。 しかし、省エネ管理が厳しく設定温度が変えられない場合は、冷えない/暖まらないなどの課題がある。
そこで、多方向(例えば、2、3あるいは4方向)吹出タイプの空気調和機において、吹出方向に対応する多方向の領域における上下温度分布を赤外線センサー等を用いて検知し、その検知情報に基づいて吹出空気流を制御するようにして、室内温度の均一な快適制御を可能にする空気調和機の吹出空気制御装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来の空気調和機の吹出空気制御装置では、床や壁は熱容量が大きく、空気の温度よりも温度変化が遅いため、床や壁からの輻射温度を大きく見積もると、すでに快適な温度に制御しているにも関わらず、床や壁の温度が変わるまで余分なエネルギーを使ったり、不快感を与える場合があり、単純な平均化処理では快適性を損なう恐れがあった。 また、部屋の上下の温度差はある程度改善されるものの、床付近の平面温度差は改善できないという課題があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、部屋の上下温度差、及び床付近の平面温度差を共に改善できる空気調和機の制御方法を提供することを目的とする。
この発明に係る空気調和機の制御方法は、室内機が天井等の高所に据え付けられ、室内送風機からの吹出し空気を下向きに吹出すように構成され、複数の吹出し口と、空気の吸込み口と、床等の物体が輻射する赤外線を検知して物体の温度を検出し、部屋のほぼ垂直方向にその回転軸が配置されたモータにより駆動され、検知方向が回転軸に対して所定角度傾いて回転軸に取り付けられ、約360゜の範囲で回転して床等の物体の温度を検出する輻射温度検知手段と、冷凍サイクルの圧縮機と、吸込み口に設けられた吸込み空気温度センサーとを備えた空気調和機の制御方法において、輻射温度検知手段により、部屋の床付近の複数のエリアの床温度を測定する第1のステップと、測定した複数のエリアの床温度を平均化して、平均床温度Taを演算する第2のステップと、吸込み空気温度センサーの検知温度をTc、輻射温度寄与率をα(0〜0.5)としたとき、部屋温度Tdを、Td=(1−α)Tc+αTaの演算式から算出する第3のステップと、部屋温度Tdと設定温度Tbとを比較する第4のステップと、部屋温度Tdが設定温度Tbに達しない場合は、室内送風機の風量または圧縮機の能力制御を行う第5のステップとを備えたことを特徴とする。
この発明に係る空気調和機の制御方法は、上記構成により、部屋の上下温度差、及び床付近の平面温度差を共に改善でき、冷えない・暖まらないという快適性に関わる使用者の不満を解消することができる。
実施の形態1.
図1乃至7は実施の形態1を示す図で、図1は天井埋込カセット形空気調和機の室内機1の側面図と平面図、図2は天井埋込カセット形空気調和機の室内機1の縦断面図、図3は輻射センサー2を示す図、図4は天井埋込カセット形空気調和機の冷媒回路図、図5は輻射センサー2を回転させて測定する部屋の8箇所の領域(a1〜a8)を示す図、図6は輻射センサー2の測定結果に基づく部屋の温度制御のフローチャート、図7は天井埋込カセット形空気調和機の室内機1の吹出し口付近の拡大図である。
図1に示すように、天井埋込カセット形空気調和機の室内機1は、外箱11の下面にパネル20が当接結合されている。 パネル20は、中央部に位置する空気の吸込み口3と、この吸込み口3を囲む4個の吹出し口4とを備えている。 吹出し口4は、ここでは4方向であるが、多方向(例えば、2、3・・・方向)の吹出タイプでもよい。
また、吸込みと吹出しの空気の抵抗にならないパネル20のコーナー部に、床等の物体が輻射する赤外線を検知して物体の温度を検出する輻射センサー2(輻射温度検知手段の一例)が設置されている。 さらに、パネル20の中央部に位置する吸込み口3付近には、吸込み空気の温度を検出する吸込み空気温度センサー6が設置されている。
図2により、天井埋込カセット形空気調和機の室内機1の全体構成を簡単に説明する。 室内機1は、断熱材14が内面に施された外箱11に、パネル20が当接結合され、図示しない固定ボルトにより取付金具18を介して天壁に固定される。 外箱11の内部中央付近に、ファン12bをファンモータ12aで駆動する室内送風機12を備えている。 室内送風機12が吸込み口3のグリル23、フィルタ22及びベルマウス17を通して室内空気を吸い込み、一次側空間24に高圧空気を吐き出す。 高圧空気は室内熱交換器15を通り、二次側空間25に入り、吹出し口4から室内へ吹出される。 室内熱交換器15の下方に、ドレンパン16が設置されている。 輻射センサー2は、パネル20のコーナー部に別部品として取り付けられるコーナーパネル21(4個)のいずれかに設けられる。
図3に示すように、コーナーパネル21に設置される輻射センサー2は、輻射センサー2の検知方向が部屋の垂直方向に対して所定角度(例えば、30゜)傾くように取り付けられ、回転軸5aが部屋の垂直方向に向いたモータ5(例えば、ステッピングモータ)によって約360゜回転する。 例えば、時計方向に約360゜回転して、床が輻射する赤外線を検知して床の温度を検出し、次は反時計方向に約360゜回転して床温を検出する。 この往復動作を繰り返す。
図4により、天井埋込カセット形空気調和機の冷媒回路について簡単に説明する。
天井埋込カセット形空気調和機は、室内機1と室外機60とを備えている。 室内機1と、室外機60とは接続配管35及び接続配管37により接続されている。 室内機1は、図2に示した室内熱交換器15と、室内送風機12と、室内送風機12等を制御する室内制御部46とを有する。 室内制御部46には、使用者が操作するリモコン47が有線で接続されている。
室外機60は、室内制御部46と信号線で接続された室外制御部44で制御されるインバータ回路45で周波数可変に駆動される圧縮機31と、冷媒の流れる方向を切り替える四方弁32と、減圧装置である電子膨張弁34と、室外熱交換器33と、室外送風機40と、アキュムレータ38とを有する。
そして、例えば、冷房運転時には、圧縮機31、四方弁32、室外熱交換器33、電子膨張弁34、室内熱交換器15、四方弁32、アキュムレータ38、圧縮機31の順に接続して、冷媒回路を構成する。
室内機1の冷房又は暖房能力を制御する場合は、室内送風機12の回転数を変化させるか、又は圧縮機31を駆動するインバータ回路45の周波数を変化させる。 但し、圧縮機31の能力制御には、インバータ回路45の周波数を変える方法以外に、室外送風機40の回転数を変化させる方法等がある。
次に輻射センサー2を用いて部屋の温度を制御する動作を、図5、図6により説明する。 図5に示すように、部屋の床を8つのエリア(a1〜a8)に分けてそれぞれの床温を測定する。 まず、予め決めた基準位置からa1、a2・・・a8と順に時計周りに輻射センサー2をモータ5により回転させる。 それぞれの位置で5秒間停止し、床の輻射温度T1、T2・・・T8(a1、a2・・・a8に対応する)を測定する(図6のS1(第1のステップ))。 この動作は、例えば1分毎に行うが、輻射センサー2の回転方向は、時計方向、反時計方向を繰り返す。
輻射センサー2で測定したデータを平均化する(図6のS2(第2のステップ))。 この場合の演算式は、
Ta=(ΣTn)/8・・・(1)
ここで、Taは平均床温度、Tn(n=1〜8)
は、各エリア(a1〜a8)の床温度である。
人の体感温度は、空気温度、輻射温度、湿度、気流に影響され、その中でも空気温度、輻射温度の占める割合が大きい。 一般的に空気温度に対して輻射温度の割合は50%以下である。 そこで、次式により、部屋温度Tdを算出する(図6のS3(第3のステップ))。
Td=(1−α)Tc+αTa・・・(2)
ここで、Tcは吸込み空気温度センサー6の検知温度、αは輻射温度寄与率(0〜0.5)である。
部屋温度Tdと、室温の設定温度Tbとを比較する(図6のS4(第4のステップ))。 冷房運転時はTd≦Tb、暖房運転時はTd≧Tbを満たさない場合は、室内送風機12の風量制御または圧縮機31の能力制御を行う(図6のS5(第5のステップ))。
次に、冷房運転時は、各エリア(a1〜a8)の個々の床温Tn(n=1〜8)の中で最も高い温度Tnmaxを算出する。 暖房運転時は、各エリア(a1〜a8)の個々の床温Tn(n=1〜8)の中で最も低い温度Tnminを算出する。 そして、冷房時と暖房時の局所的な部屋温度Td'を次式で算出する(図6のS6(第6のステップ))。
冷房時 局所的な部屋温度Td'=(1−α)Tc+αTnmax・・・(3)
暖房時 局所的な部屋温度Td'=(1−α)Tc+αTnmin・・・(4)
局所的な部屋温度Td'が、冷房運転時には設定温度Tbより高いか、また暖房時には設定温度Tbより低いかを判定する(図6のS7(第7のステップ))。 局所的な部屋温度Td'が、冷房運転時には設定温度Tbより低く、また暖房時には設定温度Tbより高い場合は、S1に戻る。
冷房運転時、局所的な部屋温度Td'が設定温度Tbより高いとき、または暖房運転時、局所的な部屋温度Td'より低いときは、その局所的な部屋温度Td'と設定温度Tbとの差を所定値c(例えば、2℃)と比較する(図6のS8(第8のステップ))。 その局所的な部屋温度Td'と設定温度Tbとの差がcより小さい場合は、ハンチングを避けるためS1に戻る。
局所的な部屋温度Td'と設定温度Tbとの差がcより大きい場合は、室内送風機12の風量制御または圧縮機31の能力制御を行う(図6のS9(第9のステップ))。 そして、S1と同様の方法により、床の輻射温度T1、T2・・・T8(a1、a2・・・a8に対応する)を測定する(図6のS10(第10のステップ))。 また、S2と同様の方法により、輻射センサー2で測定したデータを平均化して、平均床温度Taを演算する(図6のS11(第11のステップ))。 さらに、S3と同様の方法により、部屋温度Tdを算出する(図6のS12(第12のステップ))。
部屋温度Tdと設定温度Tbとの差の絶対値を所定値d(例えば、2℃)と比較する(図6のS13(第13のステップ))。 |Td−Tb|≦dの場合は、S9に戻り、室内送風機12の風量制御または圧縮機31の能力制御を続行する。
|Td−Tb|≧dの場合は、部屋全体の温度と設定温度Tbとの差が大きくなりすぎ故、S1に戻る。
以上のように、部屋の温度を輻射温度で補正する制御を行うことにより、部屋全体の温度を設定温度Tbに近づけることができるので、冷えない・暖まらないという快適性に関わる使用者の不満を解消し、さらに、冷しすぎ・暖めすぎを防止できるので、省エネを向上させることができる。
輻射センサー2による各エリア(a1〜a8)の温度測定において、部屋温度Tdが設定温度Tbに達したときは、平均床温度Taに近い床温度のエリアに輻射センサー2が向いた状態で、輻射センサー2を静止させる。 そして、この状態をそのエリアの床温度と設定温度Tbとの差が所定値(例えば、2℃)以上になるまで維持する。 即ち、その間は、輻射センサー2を回転させない。 これにより、輻射センサー2を駆動するモータ5の動作時間を減らすことができ、モータ5の寿命を延ばすことができる。
また、特に部屋の一部分(接客コーナー等)を重点的に空調する場合は、使用者が輻射センサー2の向きをその部屋の一部分に固定してもよい。 この動作は、使用者が操作するリモコン又は手動により行われる。 これにより、重点的に空調したい部分を効果的に空調することが可能になる。
また、図7に示すように、吹出し口4にダンパー回転軸48aを中心にして回動するダンパー48(風量調整機構の一例)を設け、各エリア(a1〜a8)で設定温度Tbとの差に応じて、吹出し口4毎にダンパーにより風量を調整してエリア間の床温度差を減らすことができる。
1 室内機、2 輻射センサー、3 吸込み口、4 吹出し口、5 モータ、6 吸込み空気温度センサー、11 外箱、12 室内送風機、12a ファンモータ、12b ファン、14 断熱材、15 室内熱交換器、16 ドレンパン、17 ベルマウス、18 取付金具、20 パネル、21 コーナーパネル、22 フィルタ、23 グリル、24 一次側空間、25 二次側空間、31 圧縮機、32 四方弁、33 室外熱交換器、34 電子膨張弁、35 接続配管、37 接続配管、38 アキュムレータ、40 室外送風機、44 室外制御部、45 インバータ回路、46 室内制御部、47 リモコン、48 ダンパー、48a ダンパー回転軸、60 室外機。
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