JP2007032933A - 空気調和機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 空気調和機は、吸込口と、熱交換器と、吹出口と、輻射パネルと、吸込空気温度センサと、熱交換器温度センサと、制御部とを備える。熱交換器は、吸込口から吸い込まれた空気の温度調整を行う。吹出口は、熱交換器において温度調整された空気が吹き出されるものである。輻射パネルは、吹出口から吹き出された空気が送られる内部空間を構成し、所定の輻射率を有する繊維系材料で形成され、天井面に設けられる。吸込空気温度センサは、吸込口から吸い込まれた空気の温度を検知する。熱交換器温度センサは、室内熱交換器の温度を検知する。制御部は、吸込空気温度センサが検知した吸込空気温度と熱交換器温度センサが検知した熱交換器温度とから室内の人が天井面から受ける天井面輻射温度を算出し、天井面輻射温度に基づいて空気調和運転の制御を行う。
【選択図】 図1
Description
この空気調和機では、室内の人が室内の側壁から受ける輻射温度が人周囲温度から近似的に算出される。そして、吸込空気温度と熱交換器温度とから算出した天井面輻射温度と合わせることで平均輻射温度を算出することができる。
この空気調和機では、近似的に算出された平均輻射温度を用いることによって、低コストにSET*値を算出し、SET*値に基づいて空気調和運転の制御を行うことができる。このため、SET*値に基づいた快適な空気調和運転の制御を低コストに行うことができる。
この空気調和機では、着衣量が室外温度に基づいて決定される。着衣量は、暑ければ少なく、寒ければ多い傾向があるため、室外温度から精度よく推定することができる。また、室外温度は他の空気調和運転の制御にも利用可能なパラメーターである。このため、この空気調和機では、簡易且つ精度よく着衣量を推定することができる。
第2発明にかかる空気調和機では、室内の人が室内の側壁から受ける輻射温度が人周囲温度から近似的に算出される。そして、吸込空気温度と熱交換器温度とから算出した天井面輻射温度と合わせることで平均輻射温度を算出することができる。
第5発明にかかる空気調和機では、着衣量が室外温度に基づいて決定される。着衣量は、暑ければ少なく、寒ければ多い傾向があるため、室外温度から精度よく推定することができる。また、室外温度は他の空気調和運転の制御にも利用可能なパラメーターである。このため、この空気調和機では、簡易且つ精度よく着衣量を推定することができる。
〈室外機の構成〉
室外機1には、圧縮機10と、圧縮機10の吐出側に接続される四路切換弁11と、圧縮機10の吸入側に接続されるアキュムレータ12と、四路切換弁11に接続された室外熱交換器13と、室外熱交換器13に接続された電動膨張弁14とが設けられている。電動膨張弁14は、冷媒配管81を介して後述する室内熱交換器21(熱交換器)の一端と接続される。また、四路切換弁11は、冷媒配管82を介して室内熱交換器21の他端と接続されている。また、室外機1には、室外熱交換器13での熱交換後の空気を外部に排出するための室外送風機15が設けられている。この室外送風機15は、室外ファン16と、室外ファン16を回転駆動する室外ファンモータ17とを有している。
輻射型室内機2は、図2に示すように、天井面CLに設置されており、輻射と穏やかな空気の吹き出しとによってドラフトによる不快感が抑えられた冷暖運転、暖房運転、除湿運転等の空気調和運転を行うことができる。輻射型室内機2は、図1および図3に示すように、温度調整ユニット20と、輻射パネル22とを有する。
温度調整ユニットケーシング24は、天井裏CSに配置されており、温度調整された空気が吹き出される吹出口27を有する。吹出口27は、天井面CLに穿設された開口98を通って輻射パネル22の内部空間ISと連通しており、室内熱交換器21で温度調整または除湿された空気はこの吹出口27を通って輻射パネル22の内部空間ISへと送られる。
この空気調和機100は、図4に示す制御部4を備えている。制御部4は、室外機1および輻射型室内機2に分散して配置されており、室外機1および輻射型室内機2の制御を行う。具体的には、制御部4は、圧縮機10、電動膨張弁14、四路切換弁11、室外送風機15、送風機23を制御することにより、空気調和機100の運転の制御を行う。
以下、制御部4によって行われる空気調和運転の制御について説明する。制御部4によって行われる空気調和運転には、主として、暖房運転、冷房運転、除湿運転がある。
暖房運転時には、四路切換弁11が図1の実線で示す状態にされ、冷媒が実線矢印A1の方向に冷媒回路を流れる。この冷媒回路の流れでは、圧縮機10から吐出された冷媒は、冷媒配管82を流れ、輻射型室内機2の室内熱交換器21を流れた後、冷媒配管81を通る。そして、冷媒は、電動膨張弁14を通った後、室外熱交換器13を流れ、その後、圧縮機10へと吸入される。
特に、制御部4は、上記の空気調和運転の制御において輻射温度を考慮した快適性を表現するモデルであるSET*に基づいて快適指数SET*値を算出し、SET*値に基づいて圧縮機10や送風機23の制御を行う。以下、SET*値の算出のフローを図5に基づいて説明する。
ここで、Tr:平均輻射温度、Tha:人周囲温度、Tca:吸込空気温度、Tpa:熱交換器温度、H:室内RSの高さ、L:室内RSの長手側の側壁の長さ、W:室内RSの短手側の側壁長さ、A:輻射パネルの面積、α:実験による補正係数、である。
第23ステップS23では、着衣量が決定される。この着衣量は、室外温度から決定された定数である。着衣量は室外温度の影響を受け易いため、室外温度によって精度よく着衣量を決定することができる。ここでは、室外温度によって夏期か冬季かの判断が行われ、夏期と冬季のそれぞれに対応して定められた着衣量が採用される。なお、夏期と冬季との2つの着衣量だけではなく、その中間期の着衣量がさらに用いられてもよい。
次に、第3ステップS3において、SET*値が算出される。ここでは、人周囲温度、人周囲湿度、風速、平均輻射温度、代謝量、着衣量からSET*値が算出される。
そして、第4ステップS4において、算出されたSET*値(以下、「算出SET*値」という)と、快適SET*範囲とが比較される。快適SET*範囲とは、予め実験的に求められた人が快適感を感じることができるSET*値の範囲である。
算出SET*値が快適SET*範囲内である場合は、第6ステップS6および第7ステップS7に示すように、所定時間Nの経過後に第1ステップS1に戻る。これにより、各種のパラメーターの検知および算出が再び行われ、算出SET*値と快適SET*範囲との比較が行われる。
(1)
この空気調和機100では、輻射パネル22からの輻射温度の算出において、熱交換器温度から輻射温度を算出している。輻射パネル22からの輻射温度は、本来的には輻射パネル22の表面温度に輻射パネル22の面積を乗じることによって算出されるものであるが、輻射パネル22は、室内熱交換器21で温度調整された空気によって温度調整されるため、熱交換器温度を輻射パネル22の表面温度と等しいと見なすことができる。このため、精度よく輻射パネル22からの輻射温度を算出することができる。
(2)
この空気調和機100では、快適指数であるSET*値に基づいて空気調和運転の制御が行われる。これにより、快適な空気調和運転を行うことができる。また、上記のように輻射温度を得るための構成が低コストに実現されているため、快適な空気調和運転の制御を低コストに行うことができる。
(A)
上記の実施形態では、着衣量が室外温度から決定されているが、室外温度ではなく、空気調和機100の起動初期における人周囲温度から着衣量が決定されてもよい。この場合も室外温度と同様に精度よく着衣量を決定することができる。
上記の実施形態では、リモコン装置44に人周囲湿度センサ45が設けられ、人の周囲の相対湿度を直接的に検知することができるが、リモコン装置44に人周囲湿度センサ45が備えられず輻射型室内機2に相対湿度センサが備えられている場合には、演算により間接的に人の周囲の相対湿度が算出されてもよい。具体的には、輻射型室内機2の吸込口25近傍に設けられた相対湿度センサによって検知された吸込空気の相対湿度と、吸込空気温度センサ43によって検知された吸込空気の温度とから吸込空気の絶対湿度が算出され、この絶対湿度と、人周囲温度センサ41によって検知された人周囲温度とから人周囲湿度を算出することができる。
上記の実施形態では、SET*値に基づいて空気調和運転の制御が行われているが、輻射温度が考慮された他の快適指数に基づいて空気調和運転の制御が行われてもよい。また、直接的に輻射温度に基づいて空気調和運転の制御が行われてもよい。この場合も、熱交換器温度から近似的に輻射パネル22からの輻射温度を算出することによって、低コストに輻射温度を求めることができる。
上記の実施形態では、平均輻射温度の算出の際に、補正係数αが乗じられているが、補正係数βが加算されることによって、補正が行われてもよい。
また、Tha+γ1、Tca+γ2、Tpa+γ3 のように各温度が補正されてもよい。
21 室内熱交換器(熱交換器)
22 輻射パネル
25 吸込口
27 吹出口
41 人周囲温度センサ
42 熱交換器温度センサ
43 吸込空気温度センサ
45 人周囲湿度センサ(人周囲湿度検知部)
46 室外温度センサ
100 空気調和機
CL 天井面
IS 内部空間
S5 制御ステップ
S11 吸込空気温度検知ステップ
S12 熱交換器温度検知ステップ
S22 天井面輻射温度算出ステップ
Claims (6)
- 天井面(CL)に設けられ室内(RS)の空気が吸い込まれる吸込口(25)と、
前記吸込口(25)から吸い込まれた前記空気の温度調整を行う熱交換器(21)と、
前記熱交換器(21)において温度調整された前記空気が吹き出される吹出口(27)と、
前記吹出口(27)から吹き出された前記空気が送られる内部空間(IS)を構成し、所定の輻射率を有する繊維系材料で形成され、前記天井面(CL)に設けられる輻射パネル(22)と、
前記吸込口(25)から吸い込まれた前記空気の温度を検知する吸込空気温度センサ(43)と、
前記熱交換器(21)の温度を検知する熱交換器温度センサ(42)と、
前記吸込空気温度センサ(43)が検知した吸込空気温度と前記熱交換器温度センサ(42)が検知した熱交換器温度とから前記室内(RS)の人が前記天井面(CL)から受ける天井面輻射温度を算出し、前記天井面輻射温度に基づいて空気調和運転の制御を行う制御部(4)と、
を備える空気調和機(100)。 - 前記室内(RS)の人の周囲温度を検知する人周囲温度センサ(41)をさらに備え、
前記制御部(4)は、前記吸込空気温度と、前記熱交換器温度と、前記人周囲温度センサ(41)が検知した人周囲温度とから前記室内(RS)の人が受ける平均輻射温度を算出し、前記平均輻射温度に基づいて前記空気調和運転の制御を行う、
請求項1に記載の空気調和機(100)。 - 前記吸込口(25)から吸い込まれ前記熱交換器(21)を通り前記吹出口(27)から吹き出される前記空気の流れを生成する送風機(23)と、
前記室内(RS)の人の周囲湿度を検知する人周囲湿度検知部(45)と、
をさらに備え、
前記制御部(4)は、前記送風機(23)の出力値から前記室内(RS)の人の周囲を流れる空気の風速を算出し、少なくとも前記風速と前記平均輻射温度と前記人周囲湿度検知部(45)が検知した人周囲湿度と前記人周囲温度とを含むパラメーターに基づいて所定の快適指数を算出し、前記快適指数に基づいて前記空気調和運転の制御を行う、
請求項2に記載の - 前記制御部(4)は、前記風速と、前記平均輻射温度と、前記人周囲湿度と、前記人周囲温度と、前記室内(RS)の人の代謝量と、着衣量とに基づいてSET*値を算出し、前記SET*値に基づいて前記空気調和運転の制御を行う、
請求項3に記載の空気調和機(100)。 - 室外の温度を検知する室外温度センサ(46)をさらに備え、
前記着衣量は前記室外温度センサ(46)が検知した室外温度に基づいて決定される、
請求項4に記載の空気調和機(100)。 - 天井面(CL)に設けられ室内(RS)の空気が吸い込まれる吸込口(25)と、前記吸込口(25)から吸い込まれた前記空気の温度調整を行う熱交換器(21)と、前記熱交換器(21)において温度調整された前記空気が吹き出される吹出口(27)と、前記吹出口(27)から吹き出された前記空気が送られる内部空間(IS)を構成し所定の輻射率を有する繊維系材料で形成され前記天井面(CL)に設けられる輻射パネル(22)とを備える空気調和機(100)の制御方法であって、
前記吸込口(25)から吸い込まれた前記室内(RS)の空気の温度である吸込空気温度が検知される吸込空気温度検知ステップ(S11)と、
前記熱交換器(21)の温度である熱交換器温度が検知される熱交換器温度検知ステップ(S12)と、
前記吸込空気温度と前記熱交換器温度とから前記室内(RS)の人が前記天井面(CL)から受ける天井面輻射温度が算出される天井面輻射温度算出ステップ(S22)と、
前記天井面輻射温度に基づいて空気調和運転の制御が行われる制御ステップ(S5)と、
を備える空気調和機(100)の制御方法。
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