JPS603134B2 - 空調機器の運転制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は空調機器の運転制御装置に関するもので、詳し
くは不快指数検知素子により検知した不快指数とあらか
じめ設定しておいた不快指数との差を検出して運転の制
御を行なう装置に関するものである。

現在、開発されて市販されている空調機器、特に冷房装
置についてその運転方式を調べてみると、‘１｝ 空調
雰囲気の検知機能がなく、連続運転する方式のもの、‘
２｝ 空調雰囲気の温度、湿度を検知してそれらを制御
しながら運転を行なう方式のもの、に大別される。

また、後者の方式のものの場合は、次のように４つの具
体的な方式に分類される。風 空調雰囲気、例えば居室
内に温度検知センサを設置し、室内温度を検知してあら
かじめ設定した温度との比較で装置のＯＮ−ＯＦＦ運転
するもの、｛Ｂ｝ 風と同じく室内に温度検知センサを
有するが、さらに室外にも温度検知センサを有し、その
両者の差を常に一定に保つように装置のＯＮ−ＯＦＦ運
転するもの、に’コンブレッサーの運転時間を温度に対
して独立に時間設定して除湿効果を上げるもの、■ 空
調雰囲気に温度検知センサおよび湿度検知センサを設置
し、室内温度、湿度を検知してあらかじめ設定した温度
、湿度との比較で装置の運転をするもの、である。

これらの方式の空調機器のうち、■の方式は、現在市販
されている空調機器で最も一般的なものであり、その数
量も多い。

ところが、この方式のものは、いわゆる湿度の制御に対
する配慮が全くなく、特に室内温度と外気温度との差が
大きい時に起こるコンブレッサーの冷霧運転停止時の湿
気の逆流等による雰囲気の高温化を検知し得ず、温度の
みで制御であるので完全な意味での空調にはならない。
また、【Ｂ’のものは、風と同じく温度のみを検知して
運転する方式であるが、室内温度が常に外気温度に対し
て一定温度差に設定しているためＬ温度の下がり過ぎや
、冷房停止時の高湿化等に起因する不快感が風の場合ほ
どではない。

しかし、温度に対する独立制御はされていない。また、
に）の場合、凶、‘Ｂ｝でも述べたが〜 コンブレッサ
ーによる冷房運転のＯＮ−ＯＦＦをする場合、ＯＦＦの
時に、除湿された水分が逆流して装置の送風部に至り、
室内が高温になる。

この場合、温度検知方式の装置の場合、温度が上昇しな
ければ、冷房運転は再開しないわけであるから、室内の
湿度のみがどんどん上昇して不快になる。この方式は「
この欠点を克服するものであり、冷房運転停止後、あ
る設定時間に達すると、室内温度に無関係にコンブレッ
サーが自動的に運転を再開し、高温による不快感をなく
そうとするものである。この方式のものは、桝方式、さ
らにはｔＢＩ方式と比較しても、湿度に対する制御がよ
り高級化されている。しかしながら、時間設定のために
タイマーおよびその周辺回路等の複雑な構成のわりには
、本当の意味での室内湿度制御運転が行なわれているか
否かは疑問である。以上述べた方式のうち前述のように
、風方式のものが現行最も普及しているが、ここ１〜２
年の業界の流れとして、いわゆるマイクロコンピュータ
と絹合せた【Ｂ｝、に）方式の空調機器が多く開発され
市販され始めている。

しかしながら、前述のようにこれらの‘Ｂ｝、（Ｃ｝の
方式のものも、機能的、思想的に考えて真の意味での温
度、湿度空調機器への過渡的なものであると思われる。
ここで、空調における温度、湿度の制御の意味について
若干説明する。

空調、特に人間の居住雰囲気の制御において、まず第１
に温度の制御が重要であることは言うまでもないが、従
釆の空調機器のほとんど全てのものが温度検知センサを
有しており、温度のコントロールはある程度正確なもの
であった。

ところで、人間の体に感じる温度について考えてみると
、人間が特に夏期、室内で暑苦しいと感じる要素として
は、温度が重要な因子であることは勿論ではあるが、湿
度、相対湿度が体感に対して大きな役割をしている。す
なわち、同じ温度２８ｑｏの室内においても、７０％Ｒ
Ｈと４０％ＲＨとでは暑苦しさが全く異なり、同じ温度
でも後者の方が人間にとっては低く感じられ、快感度は
大である。これは、空気中の水蒸気圧と温度とが空気の
熱伝導度等を介して人間の肌に対して微妙に作用し、そ
の結果人間の五感に働きかけるためであると思われる。
この事実を考慮すると、温度のみを独立に制御しても快
感な空調は望めないことになる。従来の方式のように、
例えば２６ｏ０で温度を設定して空調装置を運転しても
、２８℃で湿度さえ下がれば、体感的には快適になるわ
けであり、さらに２６℃ま・で温度を２℃下げる必要も
なく、むしろ節電、経簿節減の観点からすると、大いな
る浪費といることになる。このように、人間の居住空間
の快適空調に対しては、温度だけでなく常に湿度も考慮
に入れなければならないわけであり、温度検知のための
センサおよび湿度検知のためのセンサの両方を用いて室
内雰囲気の温湿度を制御して初めて快適な空調が達成さ
れる。

すなわち、上述した皿の方式を用いれば、最良の空調を
行なうことができるのであるが、血の方式はまだ開発中
であり、実用化できるものはない。本発明はこのような
現状に鑑み成されたものでａ５り、空調雰囲気の不快指
数に応じた運転制御を行ない、居住雰囲気の空調を人間
の体感的に快適にしようとするものでる。

以下、本発明による空調機器の運転制御装置について第
１図〜第７図の図面を用いて説明する。まず、本発明の
制御装置において、重要なポイントとなる検知素子につ
いて説明する。

本発明で用いる検知素子は、タンタル、アルミニウム、
チタンのような弁作用金属の基体に陽極酸化により誘電
体性酸化皮膜を形成し、この酸化皮膜上に二酸化マンガ
ンのような半導体性金属酸化物膜を形成し、さらにこの
酸化物膜上にカーボン、銀ペイント、半田等よりなる導
軍性対向電極を形成したものであり、不快指数に応じて
静電容量が変化するという特性を有している。第１図に
この検知素子の具体的構造を示しており、図において１
は夕ンタル線、２はこのタンタル線１上に形成した酸化
タンタル皮膜、３はこの酸化タンタル皮膜２上の全部ま
たは一部に形成した二酸化マンガン膜、４はこの二酸化
マンガン膜３上の全部または一部に形成したカーボン、
銀ペイント、半田等によって構成される対向電極であり
、これらの要素から構成される素子本体は通気孔５を有
する金属ケース６内に収納されている。７は金属ケース
６に接続した陰極リード、８は前記タンタル線１に接続
した陽極リードである。

第２図にこの検知素子によって得られる特性を示してお
り、第２図に示すように不快指数に比例して静電容量が
変化する。

すなわち、このような特性を有する本発明の検知素子を
用いれば、不快指数に応じて空調機器の運転を制御する
ことが簡単に行なえるのである。第３図に本発明による
空調機器の運転制御装置の基本的構成を示しており、図
において９は上述した検知素子、１０‘ま空調機器の制
御部であり、検知素子９によって不決指数を直接検知し
、制御部１０によりコンブレッサーのＯＮ−ＯＦＦ運転
をするものである。

なお、この場合、破線で示すように温度検知素子１１を
設け、温度によっても制御できるようにしてもよい。第
４図にこの第３図に示す本発明の装置の具体的回路を示
しており、図においてＣｏは上述した検知素子、Ｒはこ
の検知素子Ｃｏの充鰭用抵抗、Ｓ，は検知素子Ｃｏの充
放電用スイッチ、Ａ，は検知素子Ｃｏの端子電圧と基準
電圧用分割抵抗Ｒ，，Ｒ２により得られる基準電圧とを
比較するコンパレータ回路であり、これらの要素により
不快指数検知回路が構成されている。

Ｃは通常の容量素子、Ｒｖはこの容量素子Ｃの充電鬼可
変抵抗、Ｓ２は容量素子Ｃの充放電用スイッチ、Ａ２は
容量素子Ｃの端子電圧と基準電圧とを比較するコンパレ
ータ回路であり、これらの要素により不快指数設定回路
が構成されている。また、前記スイッチＳ，，Ｓ２はコ
ントロール回路んからの出力により開閉され、．検知素
子Ｃｏおよび容量素子Ｃの充放電が切換えられる。Ｓ３
は選択用切換回路、ＤＬＹは遅延回路であり、この選択
用切換回路Ｓ３と遅延回路ＤＬＹとから構成されるパル
ス遅延選択回略には、前記不快指数設定回路のコンパレ
ータ回路Ａ２から出力されるパルス信号が入力される。
Ａ４はＤフリツプフロツプであり、前記不快指数検知回
路のコンパレータ回路Ａ，の出力がＤ入力となり、選択
用切換回路Ｓ３の出力がクロック入力となる。この部分
が時間比較回路となり、ＤフリップフロツプＡ４の出力
により選択用切襖回路Ｓ３の制御が行なわれるとともに
、空調機器の駆動部１２のＡＣ電源のスイッチ部Ｓ４の
制御が行なわれる。このように本発明においては、不快
指数に比例して静鰭容量が変化する検知素子を用い、こ
の検知素子により不快指数を直接検知してあらかじめ設
定しておいて不快指数と比較し、この比較値に応じて空
調機器の駆動部を制御するものであり、検知素子が静電
容量変化型であるため、周辺回路の構成が簡単でよく、
また検知素子が第２図に示すように不挟指数に良好に対
応して静亀容量が変化するものであるため、正確な精度
の高い運転の制御が可能である。ところで、上述した本
発明の検知素子は、不快指数に比例して静電容量が変化
する以外に、この不快指数の場合と同様に相対湿度に比
例して静電容量が変化するという特性を有しており、従
って上述した検知素子とサーミスタ、熱電対等の温度検
知素子とを用いることによっても不快指数に応じた空調
機器の運転の制御を行なうこ．とができる。

すなわち、乾球温度、湿球温度、相対湿度は、第５図に
示すような相関関係があり、この３つの数値のうちいず
れか２つの値が判れば、不快指数を演算によって算出す
ることができ、従って第６図に示すように検知素子９に
よって相対湿度を検知し、また温度検知素子１１によっ
て温度を検知し、そして演算回路１３によって相対湿度
と温度とから不快指数を算出し、制御部１０によりコン
ブレッサーをＯＮ−ＯＦＦすることもできる。次に、こ
のように不快指数により空調機器の運転の制御を行なっ
た場合の優位性について説明する。表１に示すように、
２０ｑｏ、２５午０、３ぴ１０それぞれにおける不快指
数が約７０の時の相対湿度は１００％ＲＨ〜１５％ＲＨ
までまちまちである。

表１ ところで、いずれの場合も不快指数が同じ値の約７０で
あるので、これらの温度、湿度雰囲気では、人間の体感
的には、ほぼ同じ不快感、快適感であると考えてよい。

この結果、温度、湿度を独立に検知し制御するよりは、
温度「湿度両者を総合的に考慮した指数、すなわち不快
指数により制御した方がより効果的に空調効果が得られ
る。第７図に第３図に示す方式に空調機器を用いて制御
した室内の不′挟指数変化と、従来の温度のみの制御機
能しか有さない空調機器を用いて制御した室内の不快指
数変化とを比較して示している。また、表２に両者の制
御温度、湿度の上下限の一例を示している。表 ２ この表２からも明らかなように本発明、従釆例ともに、
温度の変動幅がほぼ等しいが、本発明においては相対湿
度の変動幅が５％ＲＨであるのに対し、従来のものでは
、２０％ＲＨであり、この縞果不快指数の変動幅に第７
図に示すような差が生じ、本発明によれば、高度な空調
制御を行なうことができるのが判る。

以上のように本発明による空調機器の運転制御袋贋は、
不快指数により空調機器の運転を制御するものであり、
従来のように温度のみ、あるいは湿度のみにより制御す
るのに比べ、真に人間の体感にあったきめ細かい空調制
御が可能となり、また周辺の回路穣成が従来のような複
雑なマイコン回路を使用しなくてもよい簡単なものとな
る等の技術的に全く新しいものである。

図面の簡単な試験 第１図は本発明による空調機器の運転制御装置に用いる
検知素子の具体的構成の一例を示す断面図、第２図は同
素子の不快指数に対する静電容量の変化を示す特性図、
第３図は本発明の制御装置の基本機成の一例を示すブロ
ック図、第４図はその第３図に示すブロックの具体的構
成の一例を示す電気回路図、第５図は滋球温度、湿球温
度、相対湿度の関係を示す湿り空気線図、第６図は本発
明の制御装置の基本構成の他の例を示すブロック図、第
７図は本発明による制御装置を用いた場合と従来の制御
装置を用いた場合の空調制御の一例を比較して示す図で
ある。

１…・・・タンタル線、２……酸化タンタル皮膜、３・
・・・・・二酸化マンガン膜、４・…・・対向電極、９
・・・…検知素子、１０・・…・制御部、１１・・・・
・・温度検知素子、１３…・・・演算回路。

第１図 第２図 第３図 第４図 第６図 第５図 第？図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弁作用金属の基体上に形成した誘電体性酸化皮膜と
   この酸化皮膜上に形成した半導体性金属酸化物膜とこの
   酸化物膜上に形成した導電性対向電極とからなりかつ不
   快指数および相対湿度に応じて静電容量が変化する検知
   素子を有し、この検知素子により検知した不快指数とあ
   らかじめ設定しておいた不快指数とを比較し、この比較
   値により空調機器の運転を制御することを特徴とする空
   調機器の運転制御装置。 ２ 不快指数および相対湿度に応じて静電容量が変化す
   る検知素子により検知した相対湿度と温度検知素子によ
   り検知した温度とを演算することにより不快指数を求め
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の空調
   機器の運転制御装置。