JPS6073349A - 空気調和機用コンビネ−ションセンサ - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は空気調和機制御の基本となる温度および湿度の
センサに係り特に体感的に近い温度と湿度の合成信号を
１個のセンサから得られるようにし快適性、省エネルギ
ーに好適な空気調和機の温湿度複合センサに関するもの
である。

〔発明の背景〕

従来の空気調和機においては温度検出用センサと湿度検
出センサはそれぞれ独立して設けており冷房時の温度設
定を２８℃とか２７℃とか１℃きざみで設定し、また湿
度も６０％Ｒ）Ｉとか６５％ＲＨのようにディジタル式
に設定しており、運転者の操作が複雑になるばかりであ
る。また制御回路においても温度および湿度検出信号毎
に検出回路を設けている。この従来の空気調和機用温度
および湿度のセンシング構成を第１図により説明すると
１は室内温度を検出するサーミスタであり固定抵抗器２
と直列に接続する。３は温度設定用の可変抵抗器であり
、固定抵抗器４と直列に接続する。サーミスタ１と固定
抵抗器２．４および可変抵抗器３でブリッジを構成しそ
れぞれの中点をコンパレータ５に人力させる。６は電気
抵抗式湿度センサであり、有機系電解質の膜を感湿材と
してイ吏用する。７はダイオードブリッジで、このダイ
オードブリッジ７の交流側に、前記電解質膜を有する湿
度センサ６と直流成分をカットするコンデンサ８を直列
に接続する９は湿度センサ６に交流電圧を供給するため
の電源である。１０は半固定抵抗器、１１は固定抵抗器
で、半固定抵抗器ｌＯと固定抵抗器１１は直列に接続し
、ダイオードブリッジ７の直流側に接続する。１２は湿
度設定用の可変抵抗器であり、固定抵抗器１３と直列に
接続して、その中点及び半固定抵抗器１０と固定抵抗器
１１の中点はそれぞれコンパレータ１４の入力側に接続
する１５はコンデンサであり、固定抵抗器１１の端子間
に生じる信号電圧を平滑させる。

１６は空気調和機の制御用マイコンであり、温度信号用
コンパレータ５の出力端子及び湿度信号用コンパレータ
１４の出力端子はそれぞれマイコン１６の入力側に接続
する。１７は空気調和機の運転モード切換スイッチであ
り冷房あるいは暖房の運転モードを選択し入力するスイ
ッチである。以上のよう１こ構成した従来の温度及び湿
度のセンシング構成の動作を説明すると室内温度変化に
応じてサーミスタ１の端子電圧は連続的に変化する。そ
こで温度設定用可変抵抗器３を任意の値にとると。

その設定温度で空気調和機のオン、オフ運転が可能にな
る。また梅雨時に運転するとき空気調和機を除湿機とし
て運転するため室内の湿度を湿度センサ６で検出し、湿
度設置用可変抵抗器１２の設定湿度で空気調和機のオン
、オフ運転をさせる。

この従来の空気調和機用温湿度センシングの構成は温度
センサの信号と湿度センサの信号を別々にとり出し１体
感で快適な状態になるまで空気調和機の運転を制御させ
るため、信号を受ける検出回路が複雑となるばかりでな
く、運転者が設定温度や設定湿度を運転毎に入力しなけ
ればならず操作が難しくなるという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は上記欠点を改良するためになされたものである
。空気調和機運転の基本は体感で快適な状態を作ること
である。温度と湿度は密接な関係がある。そこで１ケの
センサで温度と湿度の信号を複合した信号を得らしるよ
うに構成し、快適性省エネルギー、操作性に優れた空気
調和機用コンビネーションセンサを提供することにした
。

〔発明の概要〕

冷房と暖房を兼用できる空気調和機において。

冷房運転は湿度が高いときは自動的により低温にして快
適性を保ち、湿度が低いときは冷房温度を自動的に高め
て省エネルギーを計ることか理想である。暖房運転も同
様な考えで高湿のときは暖房温度を自動的に下げて省エ
ネルギーを計り、低湿のときは人体から蒸発する熱量か
多くなるから自動化に暖房温度を上げて快適性を保つこ
とが理想である。本発明は上記のセンシングを１ケのセ
ンサで得られるように構成した。

温度検出素子にはサーミスタを用いる。サーミスタは高
温時に低抵抗、低温時に高抵抗となる負特性サーミスタ
である。設定温度は抵抗値で決まるので高温高湿時に設
定温度を自動的に下げるにはサーミスタとヒューミセン
サの合成抵抗を低温側にシフトさせまた高温低湿時には
合成抵抗を高温側にシフトさせればよい。その手段とし
てヒューミセンサは高湿時に低抵抗となり低湿時に高抵
抗となる電気抵抗式ヒューミセンサを用いることにし、
上記合成抵抗が１等られるよう画素子を並列接続に構成
した。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の一実施例を第２図〜第９図により説明す
る。１６はセラミック基板であり、その片面には温度セ
ンサ１７を構成し、他の而１こはヒューミセンサ１８を
構成する。まず第３図により温度センサの構成を説明す
ると１９はチップサーミスタでありその両端には半田付
用のキヤンプ２０ａ、２０ｂをかぶせである。２１ａ、
２１ｂはセラミック基板１６に印刷焼成した電極であり
通常銀パラジウム材を使用する。チップサーミスタ１９
はそのキャップ２０８．２０ｂ部をそれぞれ電極２１ａ
、２１ｂに半田付する。２２ａ、２２ｂはその半田点で
ある。次に第４図によりヒューミセンサの構成を説明す
ると２３８．２３ｂは一対のくし形電極でありセラミッ
ク基板に印刷焼成して成形する。ヒューミセンサは吸湿
、脱湿を繰り返すのでくし形電極材は金ペーストを用い
て財欲性を高める。２４ａ、２４ｂは電極パ・ソドであ
り、それぞれ金電極２３ａ、２４ｂにラップさせて印刷
、焼成する。この電極パッドはセンサのコストを低減さ
せる目的で銀パラジウムを用いる２５ａ、２５ｂはリー
ドであり、その先端部は電極２４ａ、２４ｂと温度セン
サ側の電極２１ａ、２１ｂを挾むように設は温度センサ
側の電極およびヒューミセンサ側の電極に半田付する２
６ａ、２６ｂおよび２７ａ、２７ｂはその半田付である
。

両面半田付はリード側から半田槽にディ・ツブし成形す
ることができる。温度センサおよびヒューミセンサの電
極焼成、リードを組付をした後に部組品を洗浄し、温度
センサ側のチ・ンプサーミスタ周囲を樹脂２８でコート
し耐湿処理を施す。その後ヒューミセンサ側のくし形電
極部に感湿液を塗布し、乾燥させて感湿膜２９を成形す
る。その上をシリコンの保護膜でおおう感湿液は有機高
分子系電解質材料を用いる。感湿膜は吸湿すると膜を構
成する材料中のイオン濃度が増して電気抵抗値が減少し
、逆に脱湿するとイオン濃度が減って電気抵抗値が増加
する特性を有する。

以上のように構成したコンビネーションセンサの動作を
説明すると、空気調和機を冷房運転する場合高温高湿の
ときは設定温度を自動的に下げて快適性を向上させ高温
低湿のときは設定温度を自動的に上げて省エネルギーを
計ることが理想である。この関係を第５図で説明する横
軸に温度、縦軸に湿度をとる。従来の空気調和機用温度
センサのみではＣに示すように湿度に関係なく一定温度
しか設定できないがＤに示すように高湿時は設定温度を
下げ低湿時は設定温度を上げるよう設定値をシフトさせ
れば上記の理想的条件を満たすことができる。また暖房
運転の場合も従来はＨで示すように一定温度であるがＩ
に示すように高湿時は設定温度を下げて省エネルギーを
計るとともに低湿時に設定温度を上げ快適性を向上させ
ることができる。この設定温度を湿度でシフトさせる方
法ハ温度センサの温度−抵抗特性を湿度でシフトさせる
ことにより可能となる。温度センサの温度抵抗特性は第
６図のＡに示すように居住空間の温度範囲においては数
倍の抵抗値の範囲で変化する。

これに対し、最近実用化できた有機高分子系電解質膜を
用いたヒューミセンサの湿度抵抗特性はＢに示すように
居住空間の湿度範囲で２桁の抵抗値範囲で変化する。温
度−抵抗特性値を湿度でシフトさせるためにはＢに示す
ように居住空間での抵抗値を温度センサの抵抗値Ａより
大きくとり１画素子の並列合成抵抗で信号をとり出すこ
とが必要であり湿度−抵抗特性の大きいことが望ましい
。

合成抵抗の値を詳細に説明すると、まず冷房運転のとき
の合成抵抗を第７図に示す。Ａは温度センサの抵抗値、
Ｂはヒューミセンサの抵抗値、ＣはＡとＢの並列合成抵
抗値を示す。第７図の（ａ）は高温中温域（ｂ）は高温
高湿域（ｃ）は高温低湿域を示す。イニシャルセットを
（ａ）に示すように例えば６にΩ　とすれば高温中温時
の動作温度は２８℃となる。この状態から高温になると
ヒューミセンサの抵抗値Ｂは下がるから合成抵抗Ｃも下
がり、最初にセットした６にΩになる温度は（ｂ）に示
すように２３℃まで下がる。空気調和機を運転しながら
次第に低湿になるとヒューミセンサの抵抗値は高くなり
１合成抵抗も大きくなるから最初にセットした６にΩに
なる温度は（Ｃ）に示すように３１℃となる。これら合
成抵抗の変化を連続的に得るようにすることにより、高
温高湿時は設定温度を低目にまた高温低湿時には設定温
度を高めに自動シフトできるコンビネーションセンサを
得ることができる。次に暖房運転時の合成抵抗の変化を
第８図に示す。（ａ）は低温中温域（ｂ）は低温高湿域
、（Ｃ）は低温低湿域を示す。

暖房運転のイニシャルセ・ソトを（ａ）ｉこ示すように
例えば５にΩとすれば低温中温時の動作温度１ま１８℃
となる。この状態から高湿３こなるとヒューミセンサの
抵抗値Ｂは下がるから合成抵抗も下刃Ｓす、最初にセッ
トした５にΩになる温度は（ｂ）に示すように１５℃ま
で下がる。湿度が下刃３つだ場合は（Ｃ）に示すように
最初セ・ソトした５にΩになる温度は２４℃まで上がる
。この合成抵抗の変化は連続的に得らｎるようにしたの
で暖房運転の場合も冷房運転時と同様、湿度変化により
設定温度を自動的にシフトできるコンビネーションセン
サを得ることができる。本発明によるコンビネーション
センサを用いることにより温度と湿度の複合的運転信号
を得ることができるわけである。

本発明によるコンビネーションセンサの電気口ｍ図を第
９図に示す。コンビネーションセンサ３０と直列にコン
デンサ３１を接続し、交流側憂こ設け。

直流側に設けた抵抗器１１の端子電圧の変化力）ら温湿
度によって変化する運転信すをｉ％ることかできる。温
度及び湿度の変化によって変化する信号電圧（固定抵抗
器１１の端子電圧）をコンパレータ３２に入力し、さら
にコンパレータ３２の出力信号を空気調和機用マイコン
１６に入力させる。

イニシャルセットは可変抵抗器３を操作することにより
セットできる。第９図中従来と同一番号のものは従来と
同様の作用を成すものである。本実施例によれば１個の
コンビネーションセンサにより空気調和機制御の基本と
なる温度と湿度の運転信号を得ることができ、センシン
グ回路が簡易化できるばかりでなく冷房運転時において
は高温高湿時に設定温度をセンサ自身により自動的に低
温側にシフトでき快適性が得られ、また高温低湿時には
設定温度を自動的に高温側にシフトできるので省エネル
ギーの効果がある。さらに冷房設定温度２８℃とか２７
℃にするといった１℃きざみの設定をしなくても冷房中
間温度、高め、低め程度の設定であとは自動的に快適性
と省エネルギーを満足できる空気調和機にとって理想的
なセンサを提供でき、操作を簡単にできる効果が大きい
。

〔発明の効果〕

本発明によれば空気調和機の基本となる室内温度および
湿度を検出するセンサにおいて一枚の七ラミック基板の
片面に電気抵抗式温度検出素子を構成し、池の面に電気
抵抗式湿度検出素子を構成させて１通常の居住空間温度
（０〜３５℃）および湿度（２０〜９０％ＲＨ）の範囲
Ｉこおいて湿度検出素子の抵抗値を温度検出素子の抵抗
値より大きくとりセラミック基板を挾むように設けたり
−ドにより前記２つの検出素子の電気抵抗値の変化を並
列合成抵抗値の変化として検出させるようにしたので冷
房運転の場合は高温時に設定温度が低目になるよう、セ
ンサの複合検出信号で自動的にシフトできる。また低湿
になると設定温度か高目になるようにセンサからの複合
検出信号がでるので、快適性と省エネルギーの効果か得
られる。さらに設定温度の自動シフトができるので、い
ちいち７ｔ、５房設定温度をセットするわずられしさも
なくなり、操作が容易になる効果がある。さらに実施例
で詳細に記したとうり、本発明によるコンビネーション
センサは一枚のセラミック基板に両センサ素子の電極を
印刷、焼成して作るので両電極の焼成が同時にでき量産
上の効果が大である。また両センサのリードも半減する
ばかりでなく、実装上のスペースも半減し、センサ収納
ケースも小形化できるなど実用上の効果が大である。冷
房の効果を先に記したが暖房時も冷房と同様に高湿時に
設定温度を自動的に低目にシフトさせることかで＠２低
湿時に設定温度をやはり自動的に高めにシフトできるの
で、省エネルギー快適性および操作を簡易化させる効果
がある。本発明によるコンビネーションセンサを使いる
ことによりセンシング回路のコンパレータは一個となり
センシング回路を簡易化でき、コスト低減の効果も生じ
る他５画素子を交流回路で動作させるので銀電極のマイ
グレーションを防止できる信頼性の高いコンビネーショ
ンセンサとする効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の空気調和機用温湿度センシング回路図、
第２図は米発明蚤こよるコンビネーションセンサの縦断
面図、第３図は第２図の右側面図、第４図は第２図の左
側面図、第５図は本発明の原理説明図、第６図は本発明
に使いた個々のセンサの特性図、第７図および第８図は
本発明の動作説明図、第９図は本発明による空気調和機
用コンビネーションセンサを使いたセンシング回路図で
ある。 １６・・・セラミック基板、１７・・・ｉ度−１＝７＋
、１８・・・ヒューミセンサ、１９・・・チップサーミ
スタ。 ２１ａ、２１ｂ−・・電極、２３ａ、２３　ｂ−＜　Ｌ
形電極、２８・・・樹脂、２９・・・感湿膜、３０・・
・コンビネーションセンサ、３１・・・コンデンサ、７
・・・ダイオードブリッジ、３２・・・コンパレータ、
２５ａ。 ２５ｂ・・・リード。 懐　ｌ　囚 第　２　図 第　３　図 第　４図 第５図 箒　６図 ２０　４５　７０　９５温度（’／、ＲＨ）隼７図　第
８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １８　空気調和機制御の基本となる室内温度および湿度
   を検出するセンサにおいて１枚のセラミック基板の片面
   に電気抵抗式温度検出素子を構成し、他の面に電気抵抗
   式湿度検出素子を構成させ１通常の居住空間温度（０〜
   ３５℃）および湿度（２０〜９０９６ＲＨ）の範囲にお
   いて湿度検出素子の抵抗値を温度、検出素子の抵抗値よ
   り大きく設定し、セラミック基板をはさむように設けた
   リード（２５）により前記２つの素子の電気抵抗値の変
   化を並列合成抵抗値の変化として検出させることを特徴
   とする空気調和機用コンビネーションセンサ。 ２　温度検出素子（１７）および湿度検出素子（１８）
   の電極を厚膜１ｊＡ料を使って印刷焼成して構成させる
   特許請求の範囲第１項記載の空気調和機用コンビネーシ
   ョンセンサ。 ３、居住空間温度および湿度の変化を上記２つの検出素
   子の並列合成抵抗値の変化に換え、その検出信号を１ケ
   のコンパレータ（３２）に人力させて空気調和機の冷房
   、暖房の運転信号を得る特許請求の範囲第１項記載の空
   気調和（成用コンビネーションセンサ。