JPH02203147A - 空気調和機の運転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、空気調和機の運転制御方法、特に快適性制御
方法に関するものである。

（従来の技術） 従来、空気調和機の運転制御方法には安眠制御等いろい
ろあるが、それらは全て人間が作り出した逆自然的なも
のであり、本当の快適性制御か疑問である。

第１０図、第１１図、第１２図に示すように、自然界の
現象は、不思議なことに周波数ｆの１／ｆ則又は１／ｆ
２則のゆらぎパターンであることが分かる。つまり、人
間として生活する上で自然的現象をなるべく入れた環境
を作ることが最も自然的であることが分かる。

（発明が解決しようとする課題） しかし、従来の空気調和機の運転制御方法は、様々と考
えられ実施されてはいるが、必ずしもこれが自然的であ
るとは言えない、特に、冷房時には冷え過ぎ、冷風感等
よく耳にする。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、このゆら
ぎ制御を空気調和機の冷房運転時に取り入れることによ
り、自然現象により近い快適な運転制御方法を提供する
ことを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記の目的を達成するために、能力可変型圧縮
機、室外熱交換器、ＩＩ脹弁、室内熱交換器を順次接続
して形成した冷凍サイクルと、室内熱交換器に送風する
室内送ｍ機と、室内熱交換器から吹出す風向を変向する
グリルとを有する空気調和機の運転制御方法において、
冷房運転時に室内吹出し風速をゆらぎ制御するための周
波数域を、周期が互いに異なるように複数の区分帯域に
分けると共に、室内吹出し風速と関連する被制御対象の
パワースペクトルを上記複数の区分帯域に対し周波数ｆ
の１／ｆ則により関連づけ、被制御対象のパワースペク
トルに対応する区分帯域の周期で上記被制御対象をゆら
ぎ制御し、また、この冷房運転時の設定温度を室内温度
より少し高めに設定するものである。

上記室内吹出し風速と関連する被制御対象としては、具
体的には、室内送風機の回転数又はグリルの角度がある
。前者の場合は、室内吹出し風速と関連する被制御対象
として室内送風機の可変速駆動手段を設け、冷房運転時
に、室内送風機の回転数パワースペクトルに対応する区
分帯域の周期で、上記可変速駆動手段による室内送風機
の回転数をゆらぎ制御する。また、後者の場合には、室
内吹出し風速と関連する被制御対象としてグリルの角度
可変駆動手段を設け、冷房運転時に、グリルの角度パワ
ースペクトルに対応する区分帯域の周期で、上記角度可
変駆動手段によるグリルの角度をゆらぎ制御する。

（作用） 冷房運転時に、室内ファンの回転数ルｊ御又はグリル角
度制御等により、室内吹出し風速をゆらぎ制御するに際
し、ゆらぎ制御される周波数域中の成る区分帯域（ゆら
ぎパターン）が、被制御対象のパワースペクトルにより
特定され、その区分４１２域の周波数の逆数としてゆら
ぎの周期が定まる。

このゆらぎ制御は、自然界にある現象の殆どが１７ｆ又
は１／ｆ２則のゆらぎパターンにあるため、自然現象と
よく似た快適な制御となる。

また、設定温度を室内温度より少し高めに設定するため
、室内吹出し風速がゆらぎ制御されても、そのゆらぎは
室内温度より少し高めの設定温度を中心としてうねるこ
とになる。従って、まずます自然パターンに近くなり、
快適性が向上される。即ち、ゆらぎパターンに乗って冷
気が人間の周囲にくるため、そよ風のような自然現象そ
のま蔦の制御となる。

尚、設定温度は、人が比較的大きな温度差として感じら
れる程度、例えば室内温度より１．５〜０．５℃程度だ
け室内温度より高めであれば足りる。

（実施例） 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図に示すように、本実施例で用いる空気調和機は、
室外ユニットＡ側に圧縮機１．四方弁２、室外熱交換器
３．減圧装置４が、また室内ユニットＢ＠に室内熱交換
器５が設けられ、これらは順に配管接続されて冷凍サイ
クルを構成している。室外熱交換器３の近傍には室外送
風機６を、また室内熱交換器５の近傍には室内送風機７
を配設し、送風を行い熱交換させるようになっている。

１０は室内制御装置、２０は室外１ｉｉＩＪ御装置であ
り、それぞれマイコンにより形成されている。

室内１１ｉ１Ｊ御装置１０には、室内熱交換器５の冷房
時の凝縮温度或いは暖房時の蒸発温度Ｔｅを検出する熱
交温度センサ８と、室内温度Ｔａを検出する室内温度セ
ンサ９とが接続されている。

室内制御装置１０は、リモコン１１からのスイッチ入力
と、熱交温度センサ８．室内温度センサ９からの入力に
基づき、室内送風機７の回転速度制御、圧縮ａｌｌの運
転周波数制御及び空気調和機全体の運転制御を行う機能
を持っている。この例では、室内送風１１７のモータ（
コンデンサモータ）１３が可変周波数装置としてのイン
バータ〈可変周波数装置）１２と接続され、このインバ
ータ１２の出力周波数が室内制御装置１０により、後述
する「ゆらぎ制御」される、しかし、別の実施例では、
パルスモータ１４を制御して、室内熱交換器５からの吹
出口に設けである横グリル１５の俯仰角度を、「ゆらぎ
制御」する、更に別の実施例では、室内温度センサ９を
特別の快適センサとして構成し、その見掛上検出される
室内温度Ｔａを「ゆらぎ制御」する。

室外制御装２０は、室内制御装置１０から送られて来る
シリアル運転信号を解読すると共に、この指令内容と、
図示してない電流センサ及び室外熱交温度センサの温度
データとにより、圧縮機１のインバータ（可変周波数装
置）２１の出力周波数を制御し、圧縮機１の回転数を３
０〜１２０Ｈｚで可変速運転する。

次に、第１の実施例を、第２図のフローに従って説明す
る。

まず、リモコン１１の温度設定釦にて、冷房運転開始時
の設定温度Ｔｓが設定され、運転銀をＯＮして立上がり
運転を行う。室内制御装？Ｉ！１０は、その設定温度Ｔ
　ｓと運転開始時の室内温度Ｔａとを比較し、室内温度
ｔａが開始時の設定温度Ｔｓに対して十分高いときには
、その温度差Ｔｓ−Ｔａ　ｌによる通常の冷房運転、つ
まりＴｓ−Ｔａｌにより室内送風機７の回転数１圧縮ｎ
１の回転数の割り付は制御を行う（ステップ■■）、従
って、室内温度Ｔａは比較的迅速に低くなり（立上がり
）、設定温度Ｔｓ付近に近すいて来る。そして、室内温
度Ｔａが設定温度Ｔｓ付近、この例では設定温度Ｔｓよ
り１，５℃程度高めの温度まで下がるとくステップ■）
、室内制御装置１０は、以下の制御を伴う「ゆらぎ運転
冷房」に入る。

このように室内冷房温度の立上りを速めるのは、立上り
時の暑さを防止し、長時間快適な環境を作るためである
。従って、事情によっては、上記ステップ■〜■の処理
を省くこともできる。

先ず、ゆらぎ運転冷房においては、室内制御装置１０は
、上記設定温度Ｔｓを、室内温度Ｔａより１．５〜０．
５℃高め（この例では１．０℃程度高め）の温度Ｔｓ１
に設定変更する（ステップ■）。

従って、室内温度１’ａは設定温度′ｒＳより約１．０
°Ｃぐらい高めに保持されようとする。

次に、室内制御装置１０は、空気調和機の室内吹出し風
速を、第３図に示す周期１／ｆ則に従って変動させる目
的で、第３図の周波数域ｆ＝１０−２〜１０’Ｈｚを個
々の周期（周期Ｔ＝１／ｆ〜１／ｆｎ）が互いに異なる
ように且つ周期が１／ｆ則に従って順次変るように区分
した複数の区分帯域（ゆらぎパターン１〜ｎ）のうち、
どのゆらぎパターンを使用するかを、回転数パワースペ
クトルに従って決定する（ステップ■）、すなわち、室
内制御装置１０のメモリＲＡＭ又はＲＯＭには、第３図
の個々のゆらぎパターン（１〜口）におけるゆらぎ周期
（１／ｆ〜１／ｆｎ）と回転数パワースペクトル（ＩＯ
ｇ＋ｏα）との関係が、それぞれの「ゆらぎパターン」
として予め記憶してあり、室内制御装＝ＩＯは、これら
から１つのゆらぎパターンを選択する。

このゆらぎパターン選択の基準は、実際に回転する室内
送風機７の回転数の検出信号を高速フーリエ変換して求
めた回転数バワースベクＩ−ルから決定することらでき
るが、ここでは簡単にするなめ、リモコン１１で指定さ
れた風速（強風９弱風、Ｗｉ風。超１ｉｆ＆風等）に応
じて決定する。いずれにせよ、ゆらぎパターンは、比教
的大きな回転数パワースペクトルのｆｉｌ域（パターン
ｎ＝１）に近いほど、ゆらぎ周波数は小さくなる。しか
し、回転数パワースペクトルが大きいため、送風１１７
の回転数のゆらぎ周期（’Ｔ’　＝　１　／　ｆ　ｎ　
）が比教的長めでも、大きな変動として感じられる結果
となる。

上記ゆらぎパターンの選択に次いで、室内制御装置１０
は、このゆらぎ運転冷房時における熱交温度（蒸発温度
）Ｔｅを、送風機７の回転数に応じて、通常冷房運転時
の熱交温度Ｔｃ　　（例えば約１２℃）より２〜３℃低
くなるようにする（ステップ■）、即ち、室外制御装！
２０にインバータ２１の出力周波数を高める指令を送り
、このときの圧縮機１の回転数を若干高める。

次いで、上記選択されたゆらぎパターン、例えばｎ＝１
（周期Ｔ”＝１／ｆ１）における回転数パワースペクト
ルの１／ｆ則（周期Ｔ）の線上に乗せて、室内送風機７
の回転数又は回転数差を、ゆらぎ制御させる（ステップ
■）。

このようにすることにより、室温１゛ａがや藁高め（’
１”ａ＝Ｔｓ＋Ｌ５℃）でも、蒸発温度Ｔｅを通常より
２〜３℃低目に設定した温度の低い空気が、ゆらぎパタ
ーンに乗って人間の周囲に来るため、そよ風のような自
然現象そのま−の制御を行うことができ、快適な冷房運
転が可能となる。

上記処理（ステップ■〜■）は、室内温度Ｔ　ａ　ｌｉ
＜設定温度Ｔｓｌになるまで行われる（ステップ■■）
、従って、回転数パワースペクトルが変動しなければゆ
らぎパターンｎ＝１（区分帯域ｆｌ）のままで、風！設
定が変更されれば、それに応じたゆらぎパターンで、送
風機７の回転数がゆらぎ制御される。

室内温度Ｔａが設定温度Ｔｓｌになった後は、設定温度
ＴｓｉをＴｓに戻して（ステップ■）、−旦このゆらぎ
運転冷房のルーチンを抜ける。そして、プログラムは冷
房運転が停止されない限り再びこのルーチンのステップ
■に戻って来る。冷房温度は既に立上がっているなめ、
上記ステップ■から直接に■へ進み、再び上記ゆらぎ運
転冷房処理（ステップ■〜■）が繰返される。従って、
ステップ■で選択されるゆらぎパターンは前回と同一と
は限らず、その時点における回転数パワースペクトルに
よって決定される。

上記第２図の実施例によれば、自然現象と同様の冷房運
転が可能となる。また、冷房運転で室内吹出し風速をゆ
らぎパターンとするに際し、蒸発温度Ｔｅを低くし、室
内温度Ｔａを少し上げたことにより、まずます自然パタ
ーンに近くなり快適性を向上させることが可能となる。

更に、冷房立ち上がりは、従来のＩＴｓ−Ｔａｌによる
ファン回転数コンプレッサ回転数割付は制御とし、１゛
ａ≦′ｒＳ±−１１５℃位になったら本パターンに入る
制御としているので、暑さも防止でき、長時間快適な環
境を作ることが可能となる。

第４図に他の実施例のフローを示す。

この実施例は、室内吹出し風速を１／ｆ（周期１゛）則
のゆらぎパターンにするため、室内送風機７の回転数を
一定として、吹出口の横グリル１５の角度を変化させ（
風速を変化させる）ものである。ここで、横グリル１５
の角度というのは、第６図に示すように、２枚の横グリ
ル１５Ａ。

１５Ｂの軸１６を中心とする相互の回転角度のことであ
り、図では、実線で基準角度θ＝９０°の位＝を、これ
からΔθ＝θ−θ１だけ回転変位した位置を点線で示し
である。第５図は、縦軸にこの吹出口の横グリル１５Ａ
、１５Ｂの角度変化（パワースペクトル） ｃｉＢ＝ｔｏ（ｌ□。Δθ／θ　　θ；基準角度を取り
、横軸にそのゆらぎ周波数ｆｎ（１−１ｚ）をとって示
したものである。

第４図のゆらぎ運転冷房処理（ステップ■〜■）におい
て、ステップ■で設定温度１゛Ｓを室内温度′ｒａより
１．５〜０．５℃高めの温度Ｔ’ｓｌに変更し、ステッ
プ■で、対応する通常の冷房運転時より蒸発温度ＴＯが
２〜３℃低めになるように、圧１Ｉｌｉ５ｉｎｉの回転
数Ｈｚを変えることも同じである。

しかし、第２図とはステップ■■において異なる。

すなわち、室内制御装置ｆ１０のメモリＲＡＭ又はＲＯ
Ｍには、第５図のゆらぎパターンの区分帯域＜ｆｌ〜ｆ
ｎ）と横グリル１５の角度パワースペクトル（ｄＢ・ｌ
ｏｇ　１０Δθ／θ）との関係が、それぞれの「ゆらぎ
パターン」として予め記憶してあり、室内制御装置１０
は、これらのうちから１つのゆらぎパターンを選択する
くステップ■）。

このゆらぎパターン選択の基準は、目的とす、る室内吹
出し風速に応じて、例えばリモコン１１で指定された風
速（強風２弱風、微風、超微風等）に応じて決定される
。圧縮機１の回転数Ｈ２は、この時の蒸発温度Ｔｅが対
応する通常冷房運転時の蒸発温度より２〜３℃マイナス
になるように制御される。

上記選択されたゆらぎパターンにおける角度パワースペ
クトルの１／ｆ（周期１゛）則の線上に乗せて、吹出口
の横グリル１５の角度を変化させる。室内送風１１７の
回転数は一定であるが、これにより室内吹出し風速が変
わり、ゆらぎ制御になる（ステップ■）。

このようにすることにより、第２図の実施例と同様に、
室温Ｔ”　ａかや＼高めでも、温度の低い空気がゆらぎ
パターンに乗って人間の周囲に来るため、そよ風のよう
な自然現象そのま１の制御を行うことができる。

第７図に他の実施例のフローを示す。

この実施例は、冷房又は暖房時の室内温度Ｔａを１／ｆ
のゆらぎパターンで緩やかに変化させるものである。

室内温度１゛ａを室内制御装置１０側から変化させる手
段として、室内温度センサ９の代りに、第９図に示す快
適センサが用いられる。この快適センサは、半導体１７
．触媒１８．ヒータ１９から成り、ヒータ１９に加える
電圧■を可変することにより、触媒１８を介して半導体
１７から成るセンサ部が加温され、見掛上の室内温度１
゛ａが変化するものである。

第７図における制御の仕方は、冷房と暖房とで本質的な
違いはなので、ここでは冷房を例にして説明する。

冷房温度の立ち上げ時に於いては、室内温度ｔａと設定
温度Ｔｓとの差ＩＴｓ−Ｔａｌによる通常の冷房運転制
御を行う（ステップ■■）。そして、室内温度Ｔａが設
定温度Ｔｓ付近、この例では設定温度Ｔｓより１．０℃
程度高めの温度まで下がると（ステップ■）、室内制御
装置１０は以下の「ゆらぎ運転冷房」に入る。これは、
より自然的な制御とするためである。

先ず、ステップ■において、ゆらぎパターン選択がなさ
れる。即ち、第８図に示す室内パワースペクトルと区分
帯域で１〜ｆｎ（ゆらぎパターン）との関係が、予めメ
モリに記憶されており、ここでの各区分帯域の周期（１
／ｆ１〜１／ｆｎ）は自然的にするために長めとされて
いる。ここで、第８図の縦軸は、 ｄＢ・ｌｏｇ　ｌ。ΔＴ／Ｔｓ　　Ｔｓ　：設定温度で
ある。これら「ゆらぎパターン」のうちから、１つのゆ
らぎパターンが選択される。ゆらぎパターンの選択の基
準は、設定温度１゛Ｓで決定される。

次いで、ステップ■において、室内制御装置１ｏは、上
記選択されたゆらぎパターンにおける室内温度に対応す
るように、快適センサのヒータ１９に加える電圧■を可
変させる。即ち、室内パワースペクトルの１／ｆ（周期
１゛）則の線上に乗せて、見掛上の室内温度Ｔａを設定
温度ＴＳに対しゆらぎ制御させる。

このように、冷置所条件で設定温度に近づいてから、緩
やかなゆらぎ制御を行うことにより、自然現象に近い冷
暖房運転の制御が可能であり、より快適な居住環境が作
られる。また、立上り時は、設定１ｉｉＴｓとの温度差
による運転を行い、Ｔ’ｓに近付いたら本制御に入るよ
うにして〜旭るので、より自然的になる制御となる。更
に、快適センサのヒータ出力をゆらぎ制御しているため
、室内温度Ｔａを緩やかにゆらぎ制御させることができ
る。

以上好ましい実施例について述べたか、本発明はこれら
の実施例に限定されるものではない。

例えば、第２図、第４図１第７図において、冷房又は暖
房の運転初期から上記ゆらぎパターンによる制御に入る
ようにすることができる。

第２図、第４図において、更に吹出口の縦グリルをゆら
ぎ制御するようにすることもできる。

第７図において、快適センサのヒータ１９を、人間の体
温を想定し加味したヒータ出力となるように制御して、
室温をコントロールすることもできる。

［発明の効果コ 以上述べたように本発明は構成されているので、次のよ
うな優れた効果を奏する。

１）自然現象と同様の冷房運転が可能となる。

２）冷房運転で室内吹出し風速をゆらぎパターンとする
に際し、室内温度を少し上げたことにより、まずまず自
然パターンに近くなり快適性が向上される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する空気調和機の構成図、
第２図は本発明の実施例を示す制御フロー図、第３図は
その制御のゆらぎパターンを示す図、第４図は本発明の
他の実施例を示す制御フロー図、第５図はその制御のゆ
らぎパターンを示す図、第６図は横グリルが角度変位す
る状態の説明図、第７図は本発明の更に他の実施例を示
すフロー図、第８図はその制御のゆらぎパターンを示す
図、第９図は室内温度センサとしての快適センサの構成
図、第１０図〜第１２図はそれぞれ一般的な自然界での
ゆらぎ例を示す図である。 図中、１は圧縮器、２は四方弁、３は室外熱交換器、４
は膨脹弁、５は室内熱交換器、６は室外送風機、７は室
内送風機、８は室内熱交センサ、９は室内温度センサ、
１０は室内制御装置、１１はリモコン、１２はインバー
タ、１３は室内送風機モータ、１４はパルスモータ、１
５は横グリル、２０は室外制御装置、２１はインバータ
を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、能力可変型圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、室内熱
   交換器を順次接続して形成した冷凍サイクルと、室内熱
   交換器に送風する室内送風機と、室内熱交換器から吹出
   す風向を変向するグリルとを有する空気調和機の運転制
   御方法において、冷房運転時に室内吹出し風速をゆらぎ
   制御するための周波数域を、周期が互いに異なるように
   複数の区分帯域に分けると共に、室内吹出し風速と関連
   する被制御対象のパワースペクトルを上記複数の区分帯
   域に対し周波数ｆの１／ｆ則により関連づけ、被制御対
   象のパワースペクトルに対応する区分帯域の周期で上記
   被制御対象をゆらぎ制御し、また、この冷房運転時の設
   定温度を室内温度より少し高めに設定することを特徴と
   する空気調和機の運転制御方法。 ２、上記室内吹出し風速と関連する被制御対象として室
   内送風機の可変速駆動手段を設け、冷房運転時に、室内
   送風機の回転数パワースペクトルに対応する区分帯域の
   周期で、上記可変速駆動手段による室内送風機の回転数
   をゆらぎ制御することを特徴とする請求項１記載の空気
   調和機の運転制御方法。 ３、上記室内吹出し風速と関連する被制御対象としてグ
   リルの角度可変駆動手段を設け、冷房運転時に、グリル
   の角度パワースペクトルに対応する区分帯域の周期で、
   上記角度可変駆動手段によるグリルの角度をゆらぎ制御
   することを特徴とする請求項１記載の空気調和機の運転
   制御方法。