JPH07180895A

JPH07180895A - 空気調和機

Info

Publication number: JPH07180895A
Application number: JP5325649A
Authority: JP
Inventors: Akira Yoshida; 陽吉田; Koeda Takagi; 小枝高木; Makoto Ijiri; 良井尻
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1995-07-18

Abstract

(57)【要約】【目的】気流、温度等にゆらぎを取り入れることで順
化を防止し、且つ、その変化幅をユーザーが任意に設定
できるようにする。【構成】冷媒回路Ｒ中の圧縮機１の運転周波数を可変
とするインバータ制御回路１２、室内熱交換器５を通る
気流を起風する室内ファン駆動用のモータ９を制御する
室内ファンモータ制御回路１３及び、ルーバ１１を変角
駆動するモータ１１を制御するルーバモータ制御回路１
４と、ゆらぎ制御のパターンを記憶しているゆらぎ制御
データ記憶演算装置１５と、好みの制御幅を入力するこ
とができるリモートコントローラ１６とを備え、使用者
自らが設定した範囲で室内ファン８、圧縮機１及びルー
バーモータ１１を1/fゆらぎの制御データを基に変化さ
せたゆらぎ運転を可能としたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、温度、気流、輻射温
度、湿度等の環境条件を考慮した運転制御を行うことが
可能な空気調和機、特に、人体の環境に対する慣れを考
慮に入れて運転制御を行うようにした空気調和機に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】冷媒回路を用いた空気調和機の運転制御
手段の先行技術として、例えば特開平３−１３７５１号
公報には、室内の各種環境条件を検出する複数のセンサ
の出力から、メンバシップ関数を用いたファジィ推論に
より、在室者の体感温度を所定値にするための空気調和
機の各種出力量を算出するとともに、算出された出力量
に基づいて空気調和機の各種出力を変更するように構成
し、この構成によって在室者の体感温度を所定値に保つ
ように空気調和機の出力を調整することで、在室者が快
適に感じる空調環境を維持しようとするものが開示され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、空気調和機
の制御に関する課題の重要な点の一つとして、在室者の
順化の問題が挙げられる。即ち、在室者の体感温度は、
室温が一定していても、窓から入射する熱輻射や、気流
の流れによって同じ温度には感じられないことはよく知
られているが、さらに、この点を考慮して室内の体感温
度を一定に保つように空気調和機の制御を行ったとして
も、在室者は時間の経過に連れてその温度環境に慣れて
しまい、必ずしも快適であるとは感じられなくなってし
まうことが往々にしてある。

【０００４】ところが、上記先行技術例によると、在室
者の体感温度を所定の値に保つ目的で空気調和機の各種
出力を制御するようにしているため、前述の人体の順化
の問題に対しては何等の考慮もなされていないことにな
る。このため、人体はその体感温度を保持するための空
気調和機の制御によって設定された室内環境に慣れてし
まい、快適であると思われた環境も、この慣れによって
快適でなくなるという問題点が残る。

【０００５】また、該先行技術例は室外温度などの変化
で、負荷が変化したときに対して所定の体感温度を保つ
ように制御するものであり、積極的に快適な環境を創出
するための制御を行うものではないため、実際の制御に
あたって常に快適な空調空間を創出することは不可能で
あると言える。

【０００６】このような問題点を改善した先行技術とし
て、例えば特開平２−２０３１４７号公報には、ゆらぎ
を取り入れた制御を用いて、圧縮機運転周波数、ファン
回転数、ルーバ傾角を変化させるように構成することに
より、人体の順化を考慮に入れて空気調和機の出力を調
整するようにしたものが開示されている。

【０００７】しかしながら、この後者の先行技術例にお
いては、人体の順化を考慮し、ゆらぎを取り入れた制御
ではあるが、冷媒回路における圧縮機の運転周波数、室
内熱交換器を通る風を起風する室内ファンを駆動するフ
ァンモータ及び、室内熱交換器を通る風の向きを規制す
るルーバの傾角の制御範囲は、全て空気調和機側で設定
されるものであって、在室者が自ら選択できるものでは
ないため、個々に異なる使用者個人の好みに合わせた制
御を行い得るものとは言えない。

【０００８】また、この制御の問題に付加すべき点とし
て、該後者の先行技術例においては、人体の順化を考慮
し、ゆらぎを取り入れた制御を行うにあたって、圧縮機
運転周波数、ファン回転数、ルーバ傾角をどの程度の範
囲でゆらぎ制御を行えば快適になるのかという最も肝心
な点が明瞭に開示されているとは言えない。

【０００９】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的は人体の生理反応であ
る順化を考慮し、且つ、使用者の好みに合わせた制御範
囲、あるいは被験者実験から得られた実際に即したデー
タに基づく制御範囲で圧縮機運転周波数、ファン回転
数、ルーバ傾角を変化させるように制御することを可能
にして、常に使用者に合わせた快適な空調空間を提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧縮機、室外
熱交換器、膨張弁及び室内熱交換器を有する冷媒回路に
おいて、前記圧縮機はインバータによって運転周波数を
変化させるものであり、また、前記室内熱交換器にはフ
ァンモータによって回転駆動される室内ファンが臨んで
おり、さらに、前記室内ファンの風向はルーバモータに
より変角駆動されるルーバにより規制されるようにした
空気調和機を対象としている。

【００１１】そして、上記目的を達成するために本発明
の第１の構成では、前記インバータ、ファンモータ及び
ルーバモータの出力をそれぞれ周波数ｆの1/fゆらぎの
制御データを基に変化させる制御手段と、前記インバー
タ、ファンモータ及びルーバモータの出力変化幅を任意
に設定して前記制御手段に与える制御操作手段とを具備
するものとしている。

【００１２】また、本発明の第２の構成では、前記イン
バータ、ファンモータ及びルーバモータの出力をそれぞ
れ周波数ｆの1/fゆらぎの制御データを基に変化させ、
且つ、それぞれのゆらぎ範囲を実測データに基づく快適
範囲内で制御する制御手段を具備するものとしている。

【００１３】

【作用】上記本発明の第１の構成によると、圧縮機運転
周波数、ファンモータ、ルーバモータを1/fゆらぎに制
御する制御データに基づいて変化させることにより、1/
fゆらぎで室内温度、気流速度及び風向を変化させるこ
とができる。従って、空気調和機の運転制御を行う際、
人体の生理反応である順化を考慮し、積極的に予め用意
された1/fデータで空調空間の温度、気流速度及び風向
を制御するので、室内にいる人間は周囲環境に順化する
ことがない。

【００１４】また、このときの制御幅については、空気
調和機の使用者自身が制御操作手段を用いて設定するこ
とにより、使用者自身の好みに合わせた運転制御を行う
ことができる。従って、使用者自身が自分に合った制御
範囲で空気調和機を運転できるので、使用者自身の好み
に合った環境を創出することができる。

【００１５】さらに、本発明の第２の構成によると、制
御幅は予め被験者実験により求めた風速、風温の快適範
囲内に常に入るように構成されており、この予め求めら
れた快適範囲内で圧縮機運転周波数、室内ファンモー
タ、風向ルーバモータの制御を行うので、常に人間にと
って快適な環境となる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明に係る空気調和機の実施例を図
面を参照しながら説明する。図１は本実施例の構成を模
式的に示している。この図において、Ｒは冷媒回路であ
って、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、膨張弁４
及び室内熱交換器５を備え、室外熱交換器３、膨張弁
４、室内熱交換器５を経由する管路の両端が圧縮機１と
配管接続された四方弁２に配管接続されて冷凍サイクル
を構成している。

【００１７】この冷媒回路Ｒでは、冷房運転時には実線
矢印で示すように、圧縮機１→四方弁２→室外熱交換器
３→膨張弁４→室内熱交換器５→四方弁２→圧縮機１の
サイクルで冷媒が循環し、逆に暖房運転時においては四
方弁２が切り換えられることにより、破線矢印で示すよ
うに、圧縮機１→四方弁２→室内熱交換器５→膨張弁４
→室外熱交換器３→四方弁２→圧縮機１のサイクルで冷
媒が循環するようになっている。

【００１８】前記圧縮機１はインバータを内蔵してお
り、該インバータによって運転周波数を変化させること
により能力を可変とするものである。また、室外熱交換
器３側には、該室外熱交換器３に臨む室外ファン６及び
これを回転駆動する室外ファンモータ７が設けられてい
る。一方、室内熱交換器５側には、該室内熱交換器５に
臨む室内ファン８及びこれを回転駆動する室内ファンモ
ータ９が設けられているとともに、室内の気流の方向を
変えられるように、ルーバ１０及びこれを変角駆動する
ルーバモータ１１が設けられている。

【００１９】Ｍは制御手段であって、圧縮機１のインバ
ータ、室内ファンモータ９及びルーバモータ１１の各出
力をそれぞれ周波数ｆの1/fゆらぎの制御データを基に
変化させるもので、具体的には圧縮機運転周波数を可変
とするインバータ制御回路１２、室内ファンモータ９を
制御する室内ファンモータ制御回路１３、ルーバモータ
１１を制御するルーバモータ制御回路１４及び、1/fゆ
らぎ制御のパターンを記憶しているマイクロコンピュー
タからなるゆらぎ制御データ記憶演算装置１５により構
成されている。

【００２０】１６は制御操作手段としてのリモートコン
トローラであって、圧縮機１のインバータ、室内ファン
モータ９及びルーバモータ１１の出力変化幅を任意に設
定して制御手段に与えるもので、使用者が操作すること
により、好みの制御幅を入力することができるものであ
る。

【００２１】本実施例の空気調和機の基本動作を、冷房
運転を行っているときを例に挙げて説明する。通常冷房
時は前述の実線矢印で示す経路を経て、圧縮機１より高
温高圧力で吐出された冷媒は四方弁２を通り、室外熱交
換器３に至る。ここで冷媒は室外ファン６の駆動により
起風された空気に熱を放出して熱交換を行い、膨張弁４
に至る。冷媒は該膨張弁４で減圧されて、低温低圧力と
なり、室内熱交換器５に至る。該室内熱交換器５では室
内ファン８の駆動により起風された室内空気から熱を吸
収し熱交換を行う。室内熱交換器５を出た冷媒は四方弁
２を通り、圧縮機１へ戻り、以下、そのサイクルを繰り
返す。

【００２２】この冷房運転時においては、室内ファン８
によって起風された室内空気は熱を吸収されるので、低
温の空気となって室内に放出され、室内温度を低下させ
ることができる。このとき制御手段Ｍにおいて、インバ
ータ制御回路１２を用いて圧縮機１の運転周波数を増加
させることによって、室内空気との熱交換量を増加さ
せ、室内温度を低下させることができる。

【００２３】また、室内ファンモータ９の回転数を室内
ファンモータ制御回路１３を用いて制御することによっ
て、空気調和機から吹出される風速を変化させることが
できる。さらに、空気調和機吹出口に設けられたルーバ
１０の角度をルーバモータ制御回路１４を用いて、ルー
バモータ１１を駆動することによって風向を可変とする
ことができる。

【００２４】このように構成された本実施例の空気調和
機においては、リモートコントローラ１６を用い、使用
者がゆらぎ運転ボタンを押したときにゆらぎ運転が有効
となる。即ち、図２はリモートコントローラ１６の操作
部の詳細を示しており、この図において、１７はゆらぎ
運転ボタン、１８は通常運転ボタン、１９は温度表示
部、２０は風速表示部、２１は風向表示部である。

【００２５】使用者がリモートコントローラ１６で温度
の制御範囲を例えば、温度表示部１９においてＡ〜Ｂに
設定し、風速の制御範囲を風向表示部２０においてＣ〜
Ｄに設定し、風向の制御範囲を風向表示部２１において
Ｅ〜Ｆに設定した上で、ゆらぎ運転ボタン１７を押す
と、リモートコントローラ１６からは設定した温度、風
速、風向の制御範囲を与える信号がゆらぎ制御データ記
憶演算装置１５に送信される。

【００２６】ゆらぎ制御データ記憶演算装置１５には、
ゆらぎ制御の基本パターンが例えば図３に示すような最
大５段階の振幅を有する時系列データで記憶されてい
る。このパターンに基づき圧縮機運転周波数、室内ファ
ン回転数、ルーバモータ回転角を制御することによって
1/fゆらぎをもった制御を行うことができる。

【００２７】次に、風速を決定する室内ファン回転数を
例に挙げて、その動作範囲決定方法を説明すると、図３
に示すように、該室内ファン回転数は最大800〜1200rpm
の５段階の制御範囲を有しているとする。これを使用者
が1000〜1200rpmの３段階の制御範囲に設定したとき、
ゆらぎ制御データ記憶演算装置１５では、最大風速を
「３」、中段の風速を「２」、最小風速を「１」と表示
したとき、「３」を1200rpm、「２」を1100rpm、「１」
を1000rpmに振り分ける。

【００２８】そして、以下に掲げる(１)式に基づいて、
時系列のゆらぎ制御データの演算を行う。生成段数＝{(設定範囲の最大段数)/(基本制御データの最大段数)} ×制御データ＋0.4………………………………………………(１)

【００２９】図３において、L1の区間では制御データは
「５」であるので、生成段数は(１)式より3.4の値にな
る。この数値について四捨五入を行うと、３となり、こ
れにより実際の制御段数は３と決定される。従って、室
内ファン回転数は1200rpmとなり、この値が室内ファン
モータ制御回路１３に送信され、これによって室内ファ
ンが運転されることになる。

【００３０】時間が経過し、L2の区間に至ったとき、生
成段数は1.6であり、四捨五入によって制御段数は２と
なり、室内ファンモータ制御回路１３に1100rpmが送信
され、室内ファン回転数は1100rpmで運転される。

【００３１】以上の(１)式による演算例を数式で表せ
ば、次のようになる。四捨五入 3 ←−− 3.4＝(3/5)×5＋0.4 2 ←−− 1.6＝(3/5)×2＋0.4

【００３２】なお、上記の例は５段階のものについて行
ったが、これに限定するものではない。また、圧縮機運
転周波数、ルーバ角度についても、上記例と同様にし
て、そのとき使用者が設定した範囲に適応した制御範囲
が決定され、インバータ制御回路１２、ルーバモータ制
御回路１４にゆらぎ制御データ記憶演算装置１５で決定
したデータに基づいて運転が行われる。以上、冷房運転
時を例に挙げて説明したが、暖房運転時では、前述のよ
うに四方弁２を切換えることによって同様の制御を実施
することができる。

【００３３】次に、本発明に係る空気調和機の他の実施
例について説明する。なお、本実施例の空気調和機の基
本的構成及び作用は、図１に示した前記実施例のそれと
共通しているので、重複を避けるためにその説明を省略
する。

【００３４】本実施例においては、制御手段Ｍはインバ
ータ、室内ファンモータ９及びルーバモータ１１の各出
力をそれぞれ周波数ｆの1/fゆらぎの制御データを基に
変化させ、且つ、そのゆらぎ範囲を実測データに基づく
快適範囲内で制御するように動作するもので、前記実施
例と共用する図１に示すように、インバータ制御回路１
２、室内ファンモータ制御回路１３、ルーバモータ制御
回路１４及びゆらぎ制御データ記憶演算装置１５から構
成されている。

【００３５】ゆらぎ制御データ記憶演算装置１５には、
ゆらぎ制御の基本パターンが例えば前記実施例と共用す
る図３に示すように、最大５段階の振幅を有する時系列
データで記憶されている。このパターンに基づき圧縮機
運転周波数、室内ファン回転数、ルーバモータ回転角を
制御することによって1/fゆらぎをもった制御を行うこ
とができる。また、リモートコントローラ１６を用い、
使用者がゆらぎ運転ボタンを押したときにゆらぎ運転が
有効となる。

【００３６】以下、冷房運転時を例に挙げて説明する。
即ち、使用者がゆらぎ運転ボタンを押したとき、ゆらぎ
運転開始の信号がリモートコントローラ１６からゆらぎ
制御データ記憶演算装置１５に送信される。ここで、ゆ
らぎ制御データ記憶演算装置１５はゆらぎ運転ボタンを
押したときの室内温度あるいは圧縮機運転周波数、ファ
ンモータ回転数、ルーバ傾角を基準に図３のゆらぎ制御
データを基に制御を行う。

【００３７】このとき、ゆらぎ制御データ記憶演算装置
１５には、予め被験者実験によって求められた快適範囲
が記憶されており、該演算装置１５は、圧縮機運転周波
数、ファンモータ回転数、ルーバ傾角をどの程度変化さ
せれば、この快適範囲でのゆらぎ運転になるかを演算
し、演算で求められた圧縮機運転周波数、ファンモータ
回転数、ルーバ傾角の値をインバータ制御回路１２、室
内ファンモータ制御回路１３、ルーバモータ制御回路１
４に送信し、各制御回路１２〜１４では、この値によっ
て圧縮機１、室内ファンモータ９、ルーバモータ１１を
制御することにより、快適範囲でゆらぎ運転を行うこと
ができる。

【００３８】図４は上記した被験者実験によって求めら
れた快適範囲を示し、(Ａ)は室温23℃、(Ｂ)は室温27
℃、(Ｃ)は室温32℃における快適領域をそれぞれ示して
いる。なお、図４(Ａ)〜(Ｃ)では、上記３つの室温のみ
のデータを例示しているが、実際には室温１８℃〜３２
℃まで１℃毎に同様のデータを有している。

【００３９】即ち、図４に示す被験者実験は、室内温度
１８℃〜３２℃まで１℃毎に設定し、その設定した実験
室内に被験者を入れ、該被験者を身体全体に風が当たる
風洞の前に立たせた上で、被験者に当たる風速を0〜1.2
m/sまで変化させ、それぞれの風速において、風温を１
８℃〜３２℃まで変化させる。このとき被験者は風が当
たってから５分毎に快適満足度の申告を表１を用いて行
う。なお、この実験に際する申告は１時間程度続けて行
われる。表１は風速、風温についての快適満足度のアン
ケートである。

【００４０】

【表１】

【００４１】この表１に書き込まれた申告結果と、その
ときの風速、風温の対応をとるために風速、風温を説明
変数とし、申告結果を目的変数として重回帰式等で定式
化を行って求めることができる。即ち、図４に示す風速
の快適領域Ｇ〜Ｈと、風温の快適領域Ｉ〜Ｊを得て、こ
れら風速、風温の両方を満足する快適領域としてハッチ
ングで囲まれた範囲を求めることができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
よるときは、使用者が任意に選択した範囲に適応したゆ
らぎ制御データを生成し、この制御データに基づいて、
圧縮機のインバータ、室内ファンを回転駆動するファン
モータ及びルーバを変角駆動するルーバモータの各出力
を制御することによって使用者の好みに合わせた範囲で
運転することが可能となる。

【００４３】即ち、従来技術の項で示した特開平２−２
０３１４７号公報に開示されたものでは、冷房運転時の
設定温度を室内温度より２℃程度高く設定して、ゆらぎ
の制御パターンに基づいて制御を行ったとしても、使用
者が求めている範囲でのゆらぎとは限らず、不必要な範
囲まで変化させている可能性があり、無駄な電力を消費
していることもある。また、使用者に合った快適な環境
を創出しているとは言えない。これに対し、本発明のよ
うに使用者自らが制御範囲を決定し、それに基づいてゆ
らぎ運転を行うことで、不必要な範囲まで変化させるこ
とはなく、使用者に合った範囲で運転が行われるので、
使用者にとって快適な空調空間を実現することができ
る。

【００４４】請求項２によるときは、インバータ、ファ
ンモータ及びルーバモータの各出力をそれぞれ周波数ｆ
の1/fゆらぎの制御データを基に変化させ、且つ、その
ゆらぎ範囲を実測データに基づく快適範囲内で制御する
ようにしているので、常に快適範囲内でゆらぎ制御デー
タを生成し、この制御データに基づいて制御することに
よって常に快適範囲内で運転することが可能となる。

【００４５】即ち、予め求めた快適範囲内で制御を行う
ことによって、不必要な範囲まで変化させることはな
く、常に快適な範囲内での制御運転が行われるので、使
用者にとって快適な空調空間を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を概略的に示す構成図。

【図２】リモートコントローラの拡大詳細図。

【図３】基本ゆらぎ制御データを示す線図。

【図４】本発明の他の実施例における被験者実験によ
って求めた快適範囲を示す線図。

【符号の説明】

１圧縮機２四方弁３室外熱交換器４膨張弁５室内熱交換器８室内ファン９室内ファンモータ１０ルーバ１１ルーバモータ１２とインバータ制御回路１３室内ファンモータ制御回路１４ルーバモータ制御回路１５ゆらぎ制御データ記憶演算装置１６リモートコントローラＭ制御手段Ｒ冷媒回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機、室外熱交換器、膨張弁及び室内
熱交換器を有する冷媒回路と、前記圧縮機の運転周波数
を変化させるインバータと、前記室内熱交換器に臨む室
内ファン及びこれを回転駆動するファンモータと、前記
室内ファンの風向を変化させるルーバ及びこれを変角駆
動するルーバモータと、前記インバータ、ファンモータ
及びルーバモータの各出力をそれぞれ周波数ｆの1/fゆ
らぎの制御データを基に変化させる制御手段と、前記イ
ンバータ、ファンモータ及びルーバモータの出力変化幅
を任意に設定して前記制御手段に与える制御操作手段と
を具備することを特徴とする空気調和機。
【請求項２】圧縮機、室外熱交換器、膨張弁及び室内
熱交換器を有する冷媒回路と、前記圧縮機の運転周波数
を変化させるインバータと、前記室内熱交換器に臨む室
内ファン及びこれを回転駆動するファンモータと、前記
室内ファンの風向を変化させるルーバ及びこれを変角駆
動するルーバモータと、前記インバータ、ファンモータ
及びルーバモータの各出力をそれぞれ周波数ｆの1/fゆ
らぎの制御データを基に変化させ、且つ、そのゆらぎ範
囲を実測データに基づく快適範囲内で制御する制御手段
とを具備することを特徴とする空気調和機。