JPH0882431A - 空調機の冷暖モード自動切替装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、冷房／暖房が頻繁に繰り返し切り替
えられるのを防止でき、安定した冷暖モードの自動切替
えを実現することを目的とする。 【構成】空調機を冷房運転させる冷房モードと暖房運転
させる暖房モードとを自動的に切替える冷暖モード自動
切替装置において、前記空調機で温度管理している空間
の地中温度を測定する地中温度測定手段１７と、この地
中温度測定手段１７で測定した地中温度に基づいて前記
空調機の冷暖モードを切替える運転モード変更手段１６
とを具備した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、温室（ハウス）等に備
えられる冷暖房用空調機の冷暖モード自動切替装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】温室の冷暖房に用いる空調機は、冷房／
暖房を示す冷暖モードに従って冷房運転または暖房運転
を行うようになっている。従来の空調機は、この冷暖モ
ードをマニュアルで切り替えるものと、環境温度により
自動的に切替えるものとの２つに大別される。

【０００３】図６は、冷暖モードをマニュアルで切り替
える空調機の例が示されている。同図に示すように、利
用者が空調機の運転モード入力部１から空調機を暖房運
転するのか、冷房運転するのかを選択するように構成さ
れている。

【０００４】運転モード入力部１で冷房モードが指定さ
れた場合、冷房条件部２が設定値（ＳＶ）と実際の温度
（Ｔ）の比較により冷房運転の開始／停止を判断する。
この冷房条件部２は設定温度（ＳＶ）に対して実際の温
度（Ｔ）が高い場合に冷房開始信号を冷房運転部３に対
して出力し、実際の温度（Ｔ）が設定温度（ＳＶ）より
も下がった時点で動作停止信号を冷房運転部３に対して
出力する。

【０００５】運転モード入力部１で暖房モードが指定さ
れた場合、暖房条件部４が設定値（ＳＶ）と実際の温度
（Ｔ）の比較により暖房運転の開始／停止を判断する。
すなわち、暖房条件部４は、設定温度（ＳＶ）に対して
実際の温度（Ｔ）が低い場合に暖房開始信号を暖房運転
部５へ出力し、実際の温度（Ｔ）が設定温度（ＳＶ）に
達したところで運転停止信号を出力する。

【０００６】なお、冷房条件部２及び暖房条件部４は、
制御信号が頻繁に出力されるのを防ぐため、一度信号が
出力されると、暖房であれば実測値が設定値より一定の
温度（ヒステリシス）下降するまで暖房運転を継続する
ようになっている。

【０００７】図７は、冷暖モードの自動切替え方式によ
る運転例を示す図である。冷房の場合は、設定値（Ｓ
Ｖ）にヒステリシス大を加えた温度を冷房設定値Ｓａと
し、実測の温度が冷房設定値Ｓａを越えた時に冷房運転
信号を出力し、冷房設定値Ｓａからヒステリシス少を差
し引いた温度Ｓａ′まで冷房運転信号を継続して出力す
る。

【０００８】暖房の場合は、設定値（ＳＶ）からヒステ
リシス大を引いた温度を暖房設定値Ｓｂとし、実測の温
度が暖房設定値Ｓｂより低下したら暖房運転信号を出力
し、暖房設定値Ｓｂからヒステリシス少を差し引いた温
度Ｓｂ′まで暖房運転信号を継続して出力する。

【０００９】ところで、上述したマニュアルで冷暖モー
ドを切り替える方式は、利用者のマニュアル操作により
初めて冷房運転と暖房運転とが切替えられるので、冷房
運転を実施すべき時であっても、運転モードが暖房モー
ドになっていれば冷房が実施されないことになる。逆
に、暖房運転を実施すべき時であっても運転モードが冷
房モードとなっていると、暖房運転が実施されなかった
りする。そのために、利用者がモード切り替えを忘れた
場合や、運転モードの設定を誤った場合には不適切な空
調機の運転が実施される可能性がある。

【００１０】また、上述した冷暖モードの自動切替え方
式は、ヒステリシスの取り方によって冷房／暖房が頻繁
に繰り返される可能性が高い。例えば、図５において、
ヒステリシス大を小さくとると、冷房設定値Ｓａと暖房
設定値Ｓｂとの設定温度差が小さくなる。実測温度が冷
房設定値Ｓａを越えると冷房運転が開始され、ヒステリ
シス小にて定められる温度Ｓａ′より温度が低下すると
冷房が停止する。しかしながら、冷房が停止しても空調
機の余熱（冷熱）により、更に実測温度が低下して暖房
設定値Ｓｂを下回る可能性がある。このような場合には
今度は暖房が開始される。その結果、実測温度が上昇し
てヒステリシス小を加えた温度Ｓｂ′に達したところで
暖房が停止する。しかしながら、暖房が停止しても空調
機の余熱（温熱）により、更に実測の温度が上昇し、冷
房設定値Ｓａより上昇すると、再度は冷房が開始され
る。

【００１１】このように、ヒステリシスの大きさを小さ
く取ることで、空調機の運転状態が冷房と暖房を交互に
繰り返す事態に陥る可能性がある。このような不具合を
回避するために、ヒステリシス大の大きさを大きくと
り、冷房設定値Ｓａと暖房設定値Ｓｂとの差を大きく取
ることで、冷／暖の切り替えが頻繁に起こらない様にし
ている。しかし、ヒステリシス大を大きくすることは、
設定値ＳＶに対する制御性を低下させることになり好ま
しくない。また、頻繁な冷暖の切り替えは、不安定な冷
媒状態を招き、コンプレッサの故障の原因となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の冷
暖モードの自動切替え装置は、ヒステリシスの取り方に
よって冷房／暖房が頻繁に繰り返される可能性が高く、
不安定な冷媒状態を招きコンプレッサの故障原因となる
などの問題があった。

【００１３】本発明は、以上のような実情に鑑みてなさ
れたもので、冷房／暖房が頻繁に繰り返し切り替えられ
ることなく、安定した冷暖モードの自動切替えを実現で
き、頻繁に冷暖モードが切り替えられることによる空調
機の故障を防止できる空調機の冷暖モード自動切替装置
を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために以下のような手段を講じた。請求項１に対
応する本発明は、空調機を冷房運転させる冷房モードと
暖房運転させる暖房モードとを自動的に切替える冷暖モ
ード自動切替装置において、前記空調機で温度管理して
いる空間の地中温度を測定する地中温度測定手段と、こ
の地中温度測定手段で測定した地中温度に基づいて前記
空調機の冷暖モードを切替える運転モード変更手段とを
具備する構成とした。

【００１５】請求項２に対応する本発明は、空調機を冷
房運転させる冷房モードと暖房運転させる暖房モードと
を自動的に切替える冷暖モード自動切替装置において、
前記空調機で温度管理している空間の地中温度を測定す
る地中温度測定手段と、この地中温度測定手段で測定し
た地中温度と予め求めた地中の年平均温度とを比較して
測定した地中温度が年平均温度を越えると冷房モード信
号を発生し、且つ測定した地中温度が年平均温度を下回
ると暖房モード信号を発生する運転モード変更手段とを
具備する構成とした。

【００１６】請求項３に対応する本発明は、空調機を冷
房運転させる冷房モードと暖房運転させる暖房モードと
を自動的に切替える冷暖モード自動切替装置において、
前記空調機で温度管理している空間の地中温度を深さの
異なる複数点で測定する地中温度測定手段と、この地中
温度測定手段で求めた深さの異なる複数点の地中温度か
ら深さ方向の温度分布を求める温度分布検出手段と、こ
の温度分布検出手段で求めた温度分布の状態に応じて前
記空調機の冷暖モードを切替えるモード判定手段とを具
備する構成とした。

【００１７】

【作用】本発明は、以上のような手段を講じたことによ
り次のような作用を奏する。請求項１に対応する本発明
によれば、例えば温室等の温度管理空間の地中の温度を
測定して、この地中温度に基づいて暖房モードまたは冷
房モードに切替えられる。このように自動的に冷暖モー
ドが切替えられるので、マニュアルでモード切替えを行
う場合に発生した切替え忘れ，誤切替えを防止できる。
また、年間を通して緩やかに変化する地中温度に基づい
て冷暖モードが切替えられるので、気温に基づいて運転
モードを切替えるときに問題となった運転停止直後の余
熱による温度変化の影響を受けることがなく、頻繁な運
転モードの切替えが発生するのを防止できる。

【００１８】請求項２に対応する本発明によれば、地中
温度の平年値を基準にして、地中温度が年平均値を上回
った場合に冷房、下回った場合に暖房モードに自動的に
切替えられる。

【００１９】請求項３に対応する本発明によれば、空調
機で温度管理している空間の地中温度が異なる深さで測
定されて温度分布検出手段へ入力される。温度分布検出
手段では異なる深さ位置の地中温度から深さ方向の温度
分布が求められる。この温度分布検出手段で求められる
温度分布は、季節に応じて傾きが変化する。モード判定
手段はこの温度分布の状態に応じて空調機の冷暖モード
を切替える。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。本
発明の第１実施例は、温室の冷暖房に用いる空調機の冷
暖モード自動切替装置の例である。

【００２１】図１は、第１実施例に係る冷暖モード自動
切替装置の構成図である。本実施例の冷暖モード自動切
替装置は、この空調機において冷房運転を行う冷房運転
部１１の運転／停止を冷房条件部１３が制御し、暖房を
運転を行う暖房運転部１２の運転／停止を暖房条件部１
４が制御している。冷房条件部１３は、図７に示すよう
なヒステリシスな冷房運転を実施するために、設定値Ｓ
Ｖ、この設定値ＳＶに対してヒステリシス大を加えた冷
房運転の開始温度である冷房設定値Ｓａ、冷房設定値Ｓ
ａからヒステリシス小を差し引いた冷房運転の停止温度
であるＳａ′が予め設定されている。暖房条件部１４
は、図７に示すようなヒステリシスな暖房運転を実施す
るために、設定値ＳＶ、この設定値ＳＶからヒステリシ
ス大を差し引いた暖房運転の開始温度である暖房設定値
Ｓｂ、暖房設定値Ｓｂに対してヒステリシス小を加えた
暖房運転の停止温度であるＳｂ′が予め設定されてい
る。これら冷房条件部１３及び暖房条件部１４は、温室
に設置された温度センサ１５から測定温度信号が入力さ
れる。また、冷房条件部１３及び暖房条件部１４は、運
転モード変更部１６から与えられるモード切替信号によ
り切替えが行われる。

【００２２】運転モード変更部１６は、温室内の地中に
設置された地中温度センサ１７から入力される地中温度
（Ｔｓ）に基づいて冷暖モードを切替える。具体的に
は、地中温度に対する設定値（ＳＶ′）と、操作温度差
（Ｔａ）とが予め設定されていて、（１）式が成立すれ
ば冷房運転を指示する冷房モード信号を発生し、（２）
式が成立すれば暖房運転を指示する暖房モード信号を発
生する。

【００２３】Ｔａ＞ＳＶ′−Ｔｓ …（１） Ｔａ≦ＳＶ′−Ｔｓ …（２） なお、設定値ＳＶ′は冷房条件部の冷房設定値に対応し
て定めた地中温度の設定値であり、地中の予想最高温度
Ｔmax との差がＴａよりも小さくなるように設定されて
いる。

【００２４】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。一般に、地中温度は７月，８月
頃に最大となり、１月，２月頃に最低となる。そして、
年間を通した地中温度の変化は図４に示すように緩やか
なサインカーブを示す。

【００２５】運転モード変更部１６では、このような安
定した変化を示す地中温度Ｔｓと設定値ＳＶ′との差を
一定の間隔で検出する。両者の差が、別に定めた操作温
度差（Ｔａ）と比較して小さくなった場合には冷房モー
ドを選択する。また、両者の差が、別に定めた操作温度
差（Ｔａ）と比較して大きくなった場合には暖房モード
を選択する。ここで、運転モード変更部１６から出力さ
れる冷房モード信号／暖房モード信号は、温度変化速度
の遅い地中温度Ｔｓに応じて切り替えられるため冷暖モ
ードが頻繁に切り替わる不具合は防止される。

【００２６】運転モード変更部１６から冷房モード信号
が出力されているときは冷房条件部１３が動作して暖房
条件部１４は待機状態となる。また、暖房モード信号が
出力されているときは暖房条件部１４が動作して冷房条
件部１３は待機状態となる。

【００２７】例えば、冷房条件部１３から冷房運転信号
を受けた冷房運転部１１による冷房運転により温室内の
気温が低下して温度Ｓａ′となり冷房運転が停止された
とする。冷房運転停止後も空調機の冷熱により温室内の
気温が低下した結果、温室内の気温が暖房設定値Ｓｂに
達したとしても、温室内の地中温度は冷熱による影響は
直接受けないため短時間では低下しない。従って、運転
モード変更部１６では（１）式の条件が成立したままと
なるため冷房モード信号が出力されたままの状態とな
り、暖房条件部１４を動作させる暖房モード信号は発生
されない。

【００２８】また、暖房条件部１４から暖房運転信号を
受けた暖房運転部１２による暖房運転により温室内の気
温が上昇して温度Ｓｂ′となりほ暖房運転が停止された
とする。暖房運転停止後も空調機の温熱により温室内の
気温が上昇した結果、温室内の気温が冷房設定値Ｓａに
達したとしても、温室内の地中温度は温熱による影響を
直接受けないため短時間では上昇しない。従って、運転
モード変更部１６では（２）式の条件が成立したままと
なるため暖房モード信号が出力されたままの状態とな
り、冷房条件部１３を動作させる冷房モード信号は発生
されない。

【００２９】このように本実施例によれば、地中温度Ｔ
ｓと設定値ＳＶ′との温度差を別に定めた操作温度差Ｔ
ａと比べて、その大小により冷暖モードの切替信号を発
生して冷房条件部１３及び暖房条件部１４に与えるよう
にしたので、冷房モードと暖房モードとが頻繁に切り替
わるのを防止することができる。

【００３０】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。図２は、第２実施例に係る冷暖モード自動切替装置
の構成図である。なお、前述した第１実施例と同一機能
を有する部分には同一符号を付して説明の重複を避け
る。

【００３１】本実施例は、運転モード変更部１６′に地
中温度設定器１８から地中温度の平年値（年間の地中温
度平均値ＡＶＴ）を予め設定し、地中温度センサ１７か
ら地中温度信号を入力している。

【００３２】運転モード変更部１６′は、平年値（ＡＶ
Ｔ）と地中温度Ｔｓとを比較して暖暖モードの切替信号
を発生し冷房条件部１３及び暖房条件部１４へ入力す
る。以上のように構成された本実施例では、運転モード
変更部１６′が地中温度センサ１７から地中温度信号を
取り込んで平年値（ＡＶＴ）と地中温度Ｔｓとの比較処
理を実施する。その比較結果に基づいて、図４に示すよ
うに地中温度Ｔｓが平年値（ＡＶＴ）を下回れば暖房モ
ード信号を発生し、逆に地中温度Ｔｓが平年値（ＡＶ
Ｔ）を上回れば冷房モード信号を発生する。

【００３３】冷房条件部１３及び暖房条件部１４では、
運転モード変更部１６′から与えられる暖房モード信
号，冷房モード信号といった冷暖モード切替信号により
前述の第１実施例と同様に動作する。

【００３４】このような本実施例によっても地中温度に
基づいて冷暖モードを切り替えるようにしているので、
第１実施例と同様の作用効果を奏することができる。次
に、本発明の第３実施例について説明する。

【００３５】図３は、第３実施例に係る冷暖モード自動
切替装置の構成図である。なお、前述した第１実施例と
同一機能を有する部分には同一符号を付して説明の重複
を避ける。本実施例では、温室の地中温度の深さ方向の
分布を測定するために、複数の地中温度センサ１７−１
〜１７−ｎを、地中内の異なる深さ位置にそれぞれ設置
している。これら地中温度センサ１７−１〜１７−ｎか
ら出力される信号を運転モード変更部２０に入力してい
る。

【００３６】運転モード変更部２０は、各地中温度セン
サ１７−１〜１７−ｎから入力する信号に基づいて図５
に示すような地中温度の深さ方向の温度分布曲線を検出
する温度分布検出部２１と、この温度分布検出部２１で
検出した温度分布曲線の傾きに応じて冷暖モードの切替
信号を発生する冷暖モード判定部２２とを有する。

【００３７】図５は、一般的な地中の温度分布を示す。
地中の温度分布は、地中１ｍでは年間を通して１５度で
一定で、地表に近づくにつれて変化する。図中の（ａ）
が夏の温度分布、（ｂ）が冬の温度分布、（ｃ）が春の
温度分布、（ｄ）が秋の温度分布を示している。この温
度分布（ａ）〜（ｃ）が示すように、地表から地中への
温度分布の傾きが、右側に大きくなれば温度が高くな
り、左側に大きくなれば温度が低くなる。

【００３８】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。本実施例では、運転モード変更
部２０の温度分布検出部２１に各地中温度センサ１７−
１〜１７−ｎから信号が入力する。温度分布検出部２１
は各地中温度センサ１７−１〜１７−ｎからの信号を、
縦軸に深さ、横軸に温度をとって温度分布曲線を作成す
る。このようにして作成した温度分布曲線の傾きを冷暖
モード判定部２２が検出して傾きに応じて冷暖モードの
切り替えを行う。例えば、温度分布曲線の傾きが図５の
（ａ），（ｃ）に近ければ冷房モード信号を発生し、ま
た温度分布曲線の傾きが図５の（ｂ），（ｄ）に近けれ
ば暖房モード信号を発生する。

【００３９】このようにして発生した冷暖モードの切替
信号を受けた冷房条件部１３及び暖房条件部１４では、
前述した第１実施例と同様に動作して冷房運転または暖
房運転を実施する。

【００４０】このように本実施例によれば、地中の温度
分布曲線を求め、その傾きに基づいて冷暖モードを切り
替えるようにしたので、冷房モードと暖房モードとが頻
繁に切り替わるのを防止することができる。本発明は上
記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸
脱しない範囲内で種々変形実施可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、冷
房／暖房が頻繁に繰り返し切り替えられることなく、安
定した冷暖モードの自動切替えを実現でき、頻繁に冷暖
モードが切り替えられることによる空調機の故障を防止
することのできる空調機の冷暖モード自動切替装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る冷暖モード自動切替
装置の機能ブロック図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る冷暖モード自動切替
装置の機能ブロック図である。

【図３】本発明の第３実施例に係る冷暖モード自動切替
装置の機能ブロック図である。

【図４】地中温度の経年変化のモデル図である。

【図５】地中温度の深さ方向の温度分布図である。

【図６】従来のマニュアル方式の冷暖モード切替装置の
構成図である。

【図７】空調機の運転にヒステリシスを持たせ運転例を
示す図である。

【符号の説明】

１１…冷房運転部、１２…暖房運転部、１３…冷房条件
部、１４…暖房条件部、１５…温度センサ、１６…運転
モード変更部、１７…地中温度センサ、１８…地中温度
設定器、２１…温度分布検出部、２２…冷暖モード判定
部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空調機を冷房運転する冷房モードと暖房
   運転する暖房モードとを自動的に切替える冷暖モード自
   動切替装置において、 前記空調機で温度管理している空間の地中温度を測定す
   る地中温度測定手段と、この地中温度測定手段で測定し
   た地中温度に基づいて前記空調機の冷暖モードを切替え
   る運転モード変更手段とを具備したことを特徴とする空
   調機の冷暖モード自動切替装置。
2. 【請求項２】 空調機を冷房運転する冷房モードと暖房
   運転する暖房モードとを自動的に切替える冷暖モード自
   動切替装置において、 前記空調機で温度管理している空間の地中温度を測定す
   る地中温度測定手段と、この地中温度測定手段で測定し
   た地中温度と予め求めた地中の年平均温度とを比較して
   測定した地中温度が年平均温度を越えると冷房モード信
   号を発生し、且つ測定した地中温度が年平均温度を下回
   ると暖房モード信号を発生する運転モード変更手段とを
   具備したことを特徴とする空調機の冷暖モード自動切替
   装置。
3. 【請求項３】 空調機を冷房運転する冷房モードと暖房
   運転する暖房モードとを自動的に切替える冷暖モード自
   動切替装置において、 前記空調機で温度管理している空間の地中温度を深さの
   異なる複数点で測定する地中温度測定手段と、この地中
   温度測定手段で求めた深さの異なる複数点の地中温度か
   ら深さ方向の温度分布を求める温度分布検出手段と、こ
   の温度分布検出手段で求めた温度分布の状態に応じて前
   記空調機の冷暖モードを切替えるモード判定手段とを具
   備したことを特徴とする空調機の冷暖モード自動切替装
   置。