JP2008157563A - 空気調和装置および空気調和装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 より効率的な暖房冷房運転の切り換えを行なう自動運転制御を実現することができる空気調和装置および空気調和装置の制御方法を提供すること。
【解決手段】 冷房運転と暖房運転とを自動的に切り換え制御可能な空気調和装置において室内機の吸込み温度を検出する温度センサと、冷房運転と暖房運転とを切り換える制御部とを備え、該制御部は、暖房運転を一時停止させ、この停止期間中に前記温度センサにより検出された温度が上昇したことを暖房運転から冷房運転へ切り換える条件として使用する。
【選択図】 図１

Description

本発明は空気調和装置に関し、特に冷房運転と暖房運転とを自動的に切り換える制御に関する。

冷房で運転するか暖房で運転するかを自動的に判断する自動運転モードを備えた空気調和装置において，従来では空気調和装置の吸込み口付近に設置された温度センサの温度を監視し、この温度のみに基づいて冷房と暖房とが切り換えられている。（特許文献１〜特許文献５参照）
特開２００１−２１１９６号公報 特開平６−３３１１９９号公報 特開平８−１２８７０２号公報 特開昭６３−１５０５５０号公報 特開２００２−２６７２３９号公報

このとき，空気調和装置の容量に対して室内負荷が小さい場合、わずかな冷房または暖房運転によっても室内が過冷状態または過暖状態になりやすく、このため冷房運転と暖房運転とが頻繁に反転してしまう場合があり、非効率の原因となっていた。このため、このような自動制御において、より効率的な自動運転の実現が求められている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、より効率的な暖房冷房運転の切り換えを行なう自動運転制御を実現することができる空気調和装置および空気調和装置及の制御方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、冷房運転と暖房運転とを自動的に切り換え制御可能な空気調和装置において、室内機の吸込み温度を検出する温度センサと、冷房運転と暖房運転とを切り換える制御部とを備え、該制御部は、暖房運転を一時停止させ、この停止期間中に前記温度センサにより検出された温度が上昇した場合に暖房運転から冷房運転へ切り換える制御を行なうように構成されたことを特徴とする。

本発明によれば、単に室温によって冷房運転に切り換えるのではなく、吸込み空気の温度変化に基づいて切り換えるため、安易に暖房から冷房に切り替わることを抑制できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空気調和装置において、該制御部は、暖房運転時に、室温が所定温度となった場合に暖房運転を休止するサーモオフ制御を行ない、さらに、該サーモオフ時における吸込み温度と、サーモオフ時から所定時間経過後の温度とを比較し、サーモオフ時の吸込み温度＜所定時間経過後の温度の場合に、暖房運転から冷房運転に切り換えることを特徴とする。

この場合、室内に発熱源があり、冷房が必要と考えられることから、暖房運転から冷房運転に切り換える。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の空気調和装置において、冷媒を圧縮するコンプレッサと、室内の空気を取り込んで前記冷媒により冷却または加熱された空調空気室内に吹き出す室内ファンとを備え、前記制御部は、前記一時停止期間の間に、前記コンプレッサを停止させた状態で前記室内ファンを駆動させることを特徴とする。

これにより、室内の空気が均一化され、吸込み温度を室内温度とみなすことができ、より正確な判定が可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに空気調和装置において、前記制御部は、吸込み温度と前記設定温度とを比較し、前記吸込み温度の方が前記設定温度よりも所定の閾値以上高い場合に冷房運転に切り換えることを特徴とする。

これにより、ユーザが設定温度を低く変えた場合等に、適切に冷房運転に切り替えることが可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の空気調和装置において、
前記制御部は、冷房運転時に、外気温度が空調目標温度である設定温度よりも低い場合に吸込み温度と前記設定温度とを比較し、前記吸込み温度の方が前記設定温度よりも所定の閾値以上低ければ暖房運転に切り換えることを特徴とする。

これにより、ユーザが設定温度を低く変えた場合等に、適切に冷房運転に切り替えることが可能となる。外気温度が空調目標温度である設定温度よりも高い場合には、暖房が必要となることはないと判断できるため、冷房運転を続けることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の空気調和装置において、前記制御部は、吸込み温度とユーザによって設定された設定温度を比較し、前記設定温度が前記吸込み温度よりも高い場合に、起動時の運転モードとして暖房運転を開始することを特徴とする。

本発明によれば、空気調和装置起動後の１回目の判定として、設定温度と吸込み温度とを比較して暖房運転と冷房運転のいずれかを行なうかを決定する。その後の判定として前述の判定を行なうことで、冷房運転と暖房運転とを切り換え可能となる。

請求項７に記載の発明は、冷房運転と暖房運転とを自動的に切り換え制御可能な空気調和装置において、室内機の吸込み温度を検出する温度センサと、冷房運転と暖房運転とを切り換える制御部とを備え、前記制御部は、冷房運転時に、外気温度が空調目標温度である設定温度よりも低い場合に吸込み温度と前記設定温度とを比較し、前記吸込み温度の方が前記設定温度よりも所定の閾値以上低ければ暖房運転に切り換えることを特徴とする。

これにより、ユーザが設定温度を低く変えた場合等に、適切に冷房運転に切り替えることが可能となる。外気温度が空調目標温度である設定温度よりも高い場合には、暖房が必要となることはないと判断できるため、冷房運転を続けることができる。

請求項８に記載の発明は、冷房運転と暖房運転とを自動的に切り換える空気調和装置の制御方法において、暖房運転中に該暖房運転を一時停止させ、該一時停止中に前記室温の変化を監視し、該温度が上昇した場合に暖房運転から冷房運転に切り換えることを特徴とする。

本発明によれば、単に室温によって冷房運転に切り換えるのではなく、吸込み空気の温度変化に基づいて切り換えるため、安易に暖房から冷房に切り替わることを抑制できる。

請求項９に記載の発明は、冷房運転と暖房運転とを自動的に切り換える空気調和装置の制御方法において、冷房運転時に、外気温度が空調目標温度である設定温度よりも低い場合に吸込み温度と前記設定温度とを比較し、前記吸込み温度の方が前記設定温度よりも所定の閾値以上低ければ暖房運転に切り換えることを特徴とする。

これにより、ユーザが設定温度を低く変えた場合等に、適切に冷房運転に切り替えることが可能となる。外気温度が空調目標温度である設定温度よりも高い場合には、暖房が必要となることはないと判断できるため、冷房運転を続けることができる。

以上のように、本実施形態の空気調和装置およびその制御方法によれば、冷暖の運転モードが頻繁に反転することがなくなり，安定した室温制御を行なうことが可能となる。高顕熱で低外気となるサーバ室のような環境や，空調負荷が小さい中間期での運転に特に有効である。

次に、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る天井埋め込み型空気調和装置による制御方法を示したフロー図であり、図２は同天井埋め込み型空気調和装置の構造図、図３は同空気調和装置の概略ブロック図である。

図２に示すように、空気調和装置１は、天井２に埋設されたケース本体３に、熱交換器４、室内から空気を吸引すると共に室内に空調された空気を吹き出す室内ファン５、室内ファン５を駆動するモータ６、フィルタ７、およびグリル８を備えたものである。ケース本体３内部の吸込口内側には、吸い込んだ空気の温度を検出する温度センサ１０が設けられている。

図３はこのような空気調和装置１のブロック図である。図３に示したように、空気調和装置１は、図２には不図示の制御部１５と、ユーザの操作を受け付ける操作部（リモコンなど）１６と、冷媒を圧縮するコンプレッサ１７と、外気温度を検出する温度センサ１８とをさらに有する。制御部１５は、温度センサ１０，１８、操作部１６等から信号を受けると共に、コンプレッサ１７、モータ６等、空気調和装置１全体を制御する。制御部１５には、操作部１６を介して、ユーザによる運転開始指令、設定温度要求等が入力される。制御部１５には、温度センサ１０により検出された吸込み温度、温度センサ１８により検出された外気温度が入力され、これら等に基づいてコンプレッサ１７および、モータ６等が制御部１５により制御される。

本実施形態の空気調和装置１は、冷房運転と暖房運転とを自動的に切り換えて運転を行なうものであり、図１に制御部１５によるこの際の自動運転制御フローを示した。
まずステップＳＴ１で運転開始指令を受けると、ステップＳＴ２で運転モード（冷房運転か暖房運転か）を判断する。ここでは操作部１６により入力されたユーザの要求による設定温度と、温度センサ１０により検出された吸込み温度、すなわち室温の温度とを比較する。設定温度＜吸込み温度の場合、冷房運転を開始する（ステップＳＴ１１）。設定温度≧吸込み温度の場合、暖房運転を開始する（ステップＳＴ３）。

暖房モードの場合、暖房を行なって室温が所定温度まで暖まると、暖房を停止するサーモオフが成立する（ステップＳＴ４）。なお、このとき制御部１５は吸込み温度を記憶しておく。
サーモオフ時には、コンプレッサ１７は制御部１５によって停止され、室内ファン５はウルトラローモードで運転する（ステップＳＴ５）。この状態を３分間（コンプレッサ１７の最短停止時間）維持し（ステップＳＴ６）、運転モードを再度判断する（ステップＳＴ７）。ここでは、サーモオフ時（ステップＳＴ４）での吸込み温度と、現在のサンプリング時における吸込み温度とを比較し、サーモオフ時の吸込み温度＜サンプリング時での吸込み温度が成立する場合、ステップＳＴ１０に進み、冷房サーモオンとし、冷房モード（ステップＳＴ１１）を開始する。すなわち、この場合には暖房運転が停止しているのに室内温度が上昇している場合であり、室内にＯＡ機器等の発熱源があると考えられるため、冷房を行なって室内温度を設定温度に維持する。
ウルトラローモードで運転するのは、室内機の吸込口周りに溜まっている暖気を室内に拡散し、吸込み温度を室内温度に近づけるために行なっている。

サーモオフ時の吸込み温度≧サンプリング時での吸込み温度の場合、さらに、ステップＳＴ８にて運転モードを判断する。
吸込み温度と設定温度との差を比較し、吸込み温度−設定温度＞３℃の場合、ステップＳＴ１０に進み、冷房サーモオンとし、冷房モード（ステップＳＴ１１）を開始する。したがって、ユーザが設定温度を低く変更した場合に、冷房モードに移行することとなる。
吸込み温度−設定温度≦３℃の場合、暖房サーモオンが成立するまで、ステップＳＴ７からの判定を繰返す。（室温が低下して暖房が必要になるまで待つ）（ステップＳＴ９）。暖房サーモオンが成立した場合には、ステップＳＴ３からの暖房運転を繰返す。

ステップＳＴ２において、設定温度＜吸込み温度の場合、冷房モードを開始する（ステップＳＴ１１）。冷房を行なって室温が所定温度まで冷却されると、冷房を停止するサーモオフが成立し（ステップＳＴ１２）運転を停止する。この状態を３分間（コンプレッサ１７の最短停止時間）維持し（ステップＳＴ１３）、その後運転モードを再度判断する（ステップＳＴ１４）。ここでは、温度センサ１８により検出された外気温度と設定温度とを比較し、外気温度＞設定温度が成立する場合、ステップＳＴ１０に進み、冷房サーモオンとし、再び冷房モード（ステップＳＴ１１）を開始する。すなわち、この場合には外気温度により室内温度が上昇しており、また、室温が勝手に冷却されて暖房が必要になることはないため、冷房を続行する。

外気温度≦設定温度の場合、ステップＳＴ１５においてさらに運転モードを判断する。
吸込み温度−設定温度≦−３℃の場合、室内が設定温度よりも低くなっているため、暖房モードとし、ステップＳＴ９に移行する。これにより、冷房でサーモオフし、そのまま温度が下がり冷房サーモオンとならない場合が防止され、また、設定温度が変更された場合に、適切に対応することができる。
吸込み温度−設定温度＞−３℃の場合、冷房サーモオンが成立するまで、ステップＳＴ１４からの判定を繰返す。すなわち、室温が上昇して冷房が必要になるまで待つ。（ステップＳＴ１６）。冷房サーモオンが成立した場合には、ステップＳＴ１１からの冷房運転を繰返す。

以上のように、本実施形態の空気調和装置およびその制御方法によれば、冷暖の運転モードが頻繁に反転することがなくなり，安定した室温制御を行なうことが可能となる。高顕熱で低外気となるサーバ室のような環境や，空調負荷が小さい中間期での運転に特に有効である。

なお、上記の実施形態において用いた閾値（３℃）は一例であり、種々の値に変更しても良いのは言うまでもない。また、閾値をゼロとしても良い。

本発明の一実施形態に係る空気調和装置による制御方法を示したフロー図である。 同空気調和装置の室内機概略図である。 同空気調和装置の概略ブロック図である。

符号の説明

１ 空気調和装置
５ 室内ファン
１０ 温度センサ
１５ 制御部
１６ 操作部(リモコンなど)
１７ コンプレッサ
１８ 温度センサ

Claims (9)

1. 冷房運転と暖房運転とを自動的に切り換え制御可能な空気調和装置において、
   室内機の吸込み温度を検出する温度センサと、冷房運転と暖房運転とを切り換える制御部とを備え、
   該制御部は、暖房運転を一時停止させ、この停止期間中に前記温度センサにより検出された温度が上昇した場合に暖房運転から冷房運転へ切り換える制御を行なうように構成された、空気調和装置。
2. 該制御部は、暖房運転時に、室温が所定温度となった場合に暖房運転を一時停止するサーモオフ制御を行ない、さらに、該サーモオフ時における吸込み温度と、サーモオフ時から所定時間経過後の温度とを比較し、
   サーモオフ時の吸込み温度＜所定時間経過後の温度
   の場合に、暖房運転から冷房運転に切り換える、請求項１に記載の空気調和装置。
3. 冷媒を圧縮するコンプレッサと、室内の空気を取り込んで前記冷媒により冷却または加熱された空調空気を室内に吹き出す室内ファンとを備え、
   前記制御部は、前記一時停止期間の間に、前記コンプレッサを停止させた状態で前記室内ファンを駆動させる、請求項１または２に記載の空気調和装置。
4. 前記制御部は、前記吸込み温度と空調目標値である設定温度とを比較し、前記吸込み温度の方が前記設定温度よりも所定の閾値以上高い場合に冷房運転に切り換える、請求項１から３のいずれかに空気調和装置。
5. 前記制御部は、冷房運転時に、外気温度が空調目標温度である設定温度よりも低い場合に前記吸込み温度と前記設定温度とを比較し、前記吸込み温度の方が前記設定温度よりも所定の閾値以上低ければ暖房運転に切り換える、請求項１から４のいずれかに記載の空気調和装置。
6. 前記制御部は、吸込み温度と空調目標値である設定温度を比較し、前記設定温度が前記吸込み温度よりも高い場合に、起動時の運転モードとして暖房運転を開始する、請求項１から５のいずれかに記載の空気調和装置。
7. 冷房運転と暖房運転とを自動的に切り換え制御可能な空気調和装置において、
   室内機の吸込み温度を検出する温度センサと、冷房運転と暖房運転とを切り換える制御部とを備え、
   前記制御部は、冷房運転時に、外気温度が空調目標温度である設定温度よりも低い場合に吸込み温度と前記設定温度とを比較し、前記吸込み温度の方が前記設定温度よりも所定の閾値以上低ければ暖房運転に切り換える、空気調和装置。
8. 冷房運転と暖房運転とを自動的に切り換える空気調和装置の制御方法において、
   暖房運転中に該暖房運転を一時停止させ、該一時停止中に前記室温の変化を監視し、該温度が上昇した場合に暖房運転から冷房運転に切り換える、空気調和装置の制御方法。
9. 冷房運転と暖房運転とを自動的に切り換える空気調和装置の制御方法において、
   冷房運転時に、外気温度が空調目標温度である設定温度よりも低い場合に吸込み温度と前記設定温度とを比較し、前記吸込み温度の方が前記設定温度よりも所定の閾値以上低ければ暖房運転に切り換える、空気調和装置の制御方法。
   

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