JP2012215355A

JP2012215355A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2012215355A
Application number: JP2011081379A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Yonezawa; 茂米澤
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2011-04-01
Filing date: 2011-04-01
Publication date: 2012-11-08

Abstract

【課題】室内における結露の発生を未然に防ぐことが可能な空気調和機を安価にて提供する。
【解決手段】室内機１００の室内機制御手段５８は、時刻毎の室温及び湿度を記憶手段に逐次記憶するとともに、検出した現在の室温と飽和水蒸気量曲線とを用いて現在の飽和水蒸気量Ｖｓを算出し、当該飽和水蒸気量Ｖｓと現在の湿度とから現在の水蒸気量Ｖを算出し、当該水蒸気量Ｖにおける露点温度Ｔｄを取得し、現在の室温と過去の室温とから将来の室温が露点温度Ｔｄを下回るまでの露点温度到達時間Ｄｔを予測し、当該露点温度到達時間Ｄｔが現在から所定の基準時間内にある場合には、送風ファンを駆動して結露防止運転を行う。これにより、従来室内機１００に備わっている室温センサ３２及び湿度センサ３４を用いて、室内における結露の発生を未然に防ぐことができる。
【選択図】図３

Description

本発明は空気調和機に関し、特に室内における結露の発生を未然に防ぐ技術に関するものである。

一般に、室内温度と外気温度との差が大きくなる冬季や、秋と冬の変わり目などの中間期、又は夜間においては、窓ガラスや壁に結露が発生しやすい。窓ガラスや壁に結露が発生すると、この結露水が床や家具、電気製品等に滴下して、汚れが発生する、電気製品が破損する等の問題を生ずることとなる。

このような室内における結露を防止するために、室内の任意の箇所に結露センサを取り付けて、室内に設置された空気調和機の室内機に配線接続しておき、この結露センサで結露を検出すると、室内機が除湿運転に切り換えるようにした発明が開示されている（例えば特許文献１参照。）。

特許文献１に記載されている空気調和機の室内機によれば、結露が生ずると直ちに除湿運転を実行して結露を取り除くので、カビや悪臭の発生を防ぐことができるとしている。

特開昭６３−１１６０４０号公報

特許文献１に記載されている空気調和機では、室内において結露が発生し、その結露を結露センサで検出してから除湿運転を開始して、室内の結露水を蒸発させている。

従って、空気調和機が除湿運転を開始する時点では、既に室内の壁や窓ガラスに結露が発生しているおそれがあり、除湿運転による結露水の蒸発が間に合わずに結露水が床や家具、電気製品等に滴下して、汚れが発生する、電気製品が破損する等の問題が生ずるおそれがあった。

また、室内機とは別の場所に、新たに結露センサを配置する必要があるとともに、結露センサの配線を室内機まで配設する作業も必要となるため、空気調和機の設置に際してコストアップを招く要因となっていた。

また、結露センサと室内機とを接続する配線の存在により、レイアウトが制限を受けたり、室内の美観が損なわれるという不具合も生ずる。特許文献１には、各結露センサの出力をワイヤレスで室内機に送信することによって、結露センサの取り付けを容易にする構成も提案されているが、ワイヤレス送信を行う場合には、各結露センサに対する電源の供給を、別途行う必要がある。

そこで本発明は、かかる従来の事情に鑑みてなされたものであり、室内における結露の発生を未然に防ぐことが可能な空気調和機を安価にて提供するものである。

本発明の空気調和機は、熱交換器と、送風ファンと、室温を検出する室温センサと、室内の湿度を検出する湿度センサとを室内機側に備えるとともに、各センサの情報を取得して送風ファンの駆動を制御する制御手段と、各種情報を記憶する記憶手段とを備える空気調和機であって、制御手段は、室温及び湿度を取得して記憶手段に逐次記憶するとともに、記憶した室温及び湿度に基づいて露点温度を算出し、現在の室温と過去の室温とから将来の室温が算出した露点温度を下回るまでの露点温度到達時間を予測し、露点温度到達時間が現在から所定の基準時間内にある場合には、結露防止運転に移行することを特徴とする。

また、制御手段は、所定の検出間隔時間毎に室温及び湿度を取得して記憶手段に逐次記憶するとともに、露点温度到達時間が現在から所定の検出間隔時間内にある場合には、結露防止運転に移行することを特徴とする。

さらには、記憶部には飽和水蒸気量曲線が記憶されており、制御手段は、露点温度到達時間を予測するに際し、記憶部に記憶している飽和水蒸気量曲線と、室温と、湿度とから露点温度を算出するとともに、現在の室温と過去の室温とから将来の室温が露点温度を下回るまでの露点温度到達時間を予測することを特徴とする。

以上の構成により、現在の室温及び湿度と、過去の室温とを用いて露点温度到達時間を予測し、当該露点温度到達時間が所定の基準時間内にある場合には、結露防止運転を行うようにしたので、結露発生が危倶される場合には、事前に結露防止運転を行うことで、結露の発生を未然に防ぐことができる。

また、本発明においては、従来空気調和機の室内機に取り付けられている室温センサ及び湿度センサを用いて結露の発生を予測しているので、別途室内に結露センサを設置したり配線作業を行う必要はない。したがって、製品コストを抑えつつ、結露の発生を未然に防ぐことができる。

また、室内における結露の発生を予測するに際し、記憶部に記憶している飽和水蒸気量曲線と、室温と、湿度とから現在の露点温度を算出することによって、複雑な演算を実行することなく結露の発生を予測することができる。

空気調和機における室内機の概略構成図であり、（Ａ）は室内機の正面図、（Ｂ）は、（Ａ）におけるＣ−Ｃ断面を示す断面図である。空気調和機における室内機用の制御部の構成について説明するブロック図である。本発明に係る結露防止運転の運転条件について説明するフローチャートである。

以下、本発明に係る好適な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１（Ａ）は、本発明の一実施の形態として示す空気調和機における室内機の正面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す室内機のＣ−Ｃ断面を示す側面断面図である。図２は、空気調和機における室内機用の制御部の構成について説明するブロック図である。図３は、本発明に係る結露防止運転の運転条件について説明するフローチャートである。

図１（Ａ）に示すように、空気調和機の室内機１００は、外形が横長の略直方体状に形成され、室内機１００の前面を覆う前面カバー１０を備えている。前面カバー１０には、吸込口と吹出口１４とが開口しており、吸込口には吸込グリル１２を配してある。また、吹出口１４には、空気の吹出方向を偏向する上下風向板１６及び左右風向板１８を配置してある。

吸込グリル１２の奥には、冷媒を循環させる配管２２にフィンを取り付けた熱交換器２０を配してある。配管２２の内部を流れる冷媒の流量は、膨張弁２４を用いて制御する。図１（Ａ）に示す実施形態では、室内機１００の内部に、図示しない室外機との間で循環する冷媒の流量を調整する膨張弁２４を配してあるが、膨張弁２４は空気調和機の室外機側に配置することもできる。熱交換器２０における配管２２の一部には、熱交換器２０の温度を検出する熱交温度センサ３０を配置してある。

次に、図１（Ｂ）を用いて室内機１００の内部構成について説明する。なお、図１（Ａ）にて説明した部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。

室内機１００の内部には、吸込グリル１２から吸い込んだ吸入空気に含まれる塵埃を取り除くフィルタ４２と、フィルタ４２が捕獲した塵埃を除去する清掃装置４４と、吸入空気の温度（室温）を検出する室温センサ３２と、吸入空気の湿度を検出する湿度センサ３４と、配管２２内部を流れる冷媒と吸入空気との間で熱交換を行う熱交換器２０と、吸込グリル１２から室内空気を吸い込んで吹出口１４から排出させる送風ファン４６とを配置してある。

室内機１００の熱交換器２０や送風ファン４６、その他の各構成部品は、室内機１００の背面に配したベース４０に取り付けられており、室内機１００はベース４０を介して室内の壁面６０に取り付ける。

送風ファン４６を回転させると、吸込グリル１２から室内空気を吸い込み、吸入空気とともに吸い込んだ塵埃をフィルタ４２で取り除いた後、熱交換器２０を通過して冷媒との間で熱交換を行う。熱交換器２０を通過して冷気あるいは暖気となった吸入空気は、送風ファン４６の回転により吹出口１４から室内に送出される。尚、吹出口１４から室内に送出される空気は、上下風向板１６及び左右風向板１８によって偏向される。また、室温センサ３２及び湿度センサ３４による室温と湿度の検出は、熱交換器２０で冷媒と熱交換が行われる前の吸込空気にて行う。

次に、空気調和機の室内機１００の制御部５０の構成について、図２を用いて説明する。

室内機１００の制御部５０には、熱交温度センサ３０、室温センサ３２、湿度センサ３４及びリモコン等の運転指示入力手段３６からの信号を入力して、熱交温度、室温、湿度の各検出値、及び運転指示等の各情報に変換して後述する室内機制御手段５８に出力する入力部５２と、室内機制御手段５８が実行するプログラムや各種定数、飽和水蒸気量曲線、及び各センサの検出値等の各種情報を記憶するとともに、室内機制御手段５８が処理を実行する際のワークエリアとなる記憶部５４と、室外機側の制御部と各種情報の送受信を行う通信部５６とが備えられている。飽和水蒸気量曲線は、室温と飽和水蒸気量Ｖｓとの関係をテーブル等を用いて記憶している。

また、制御部５０には、入力部５２等から入力した各種情報に基づいて、記憶部５４、通信部５６、膨張弁２４、送風ファン４６といった各種周辺機器を制御することが可能な室内機制御手段５８が備えられている。制御部５０は、室内機１００の内部に配置するのが一般的であるが、室外機側に配置することもできる。

次に、本発明に係る結露防止運転の運転条件について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。ここで、結露防止運転とは、結露防止運転の運転条件が成立した時に行う、送風運転や除湿運転等の室内湿度を低下させるための運転のことである。

図３に示す処理は、室内機１００が稼働中又は停止中に制御部５０の室内機制御手段５８が実行する処理の一部であり、その他の一般的な空調制御に関する説明は省略してある。ここで、室内機１００が停止中の状態とは、送風ファン４６が停止し、上下風向板１６が閉じている状態である。

先ず、室内機制御手段５８は、所定の検出間隔時間Ｓｔ（例えば、５分間隔）毎に、室温センサ３２及び湿度センサ３４で検出した検出値を、入力部５２を介して取り込む処理を行う（ＳＴ１）。そして、取り込んだ室温及び湿度を、記憶部５４に記憶する。

次に、室内機制御手段５８は、取り込んだ室温を用い、記憶部５４に記憶している飽和水蒸気量曲線を参照して現在の飽和水蒸気量Ｖｓを取得する。そして、取り込んだ湿度を乗算して、現在の水蒸気量Ｖを算出する（ＳＴ２）。

次に、室内機制御手段５８は、上述の（ＳＴ２）にて算出した現在の水蒸気量Ｖを用い、記憶部５４に記憶している飽和水蒸気量曲線を参照して、現在の水蒸気量Ｖにおける現在の露点温度Ｔｄを取得する（ＳＴ３）。

次に、室内機制御手段５８は、記憶部５４に記憶されている現在の室温と過去の室温とから温度の変化率Ｔｒを算出して、将来の室温が露点温度Ｔｄを下回るまでの露点温度到達時間Ｄｔを予測する（ＳＴ４）。

次に、室内機制御手段５８は、予測した露点温度到達時間Ｄｔが検出間隔時間Ｓｔ以上であるか否かを判断する（ＳＴ５）。ここで、上述の（ＳＴ４）にて算出した露点温度到達時間Ｄｔと検出間隔時間Ｓｔとを比較して、露点温度到達時間Ｄｔが検出間隔時間Ｓｔ以上の場合には（ＳＴ５−Ｙｅｓ）、処理を（ＳＴ１）に戻す。他方、露点温度到達時間Ｄｔが検出間隔時間Ｓｔ以上でない場合には（ＳＴ５−Ｎｏ）、室内機制御手段５８が実行する処理は次の（ＳＴ６）の処理に進む。

次の（ＳＴ６）にて室内機制御手段５８は、結露防止運転を開始する（ＳＴ６）。ここで、送風ファン４６を所定の回転数（例えば、最大回転数）で回転する指令を出力するなどして、除湿運転や送風運転の効果を高める制御を行うことも可能である。

次に、室内機制御手段５８は結露防止運転を開始してから所定時間（例えば１０分）経過したか否かを判断する（ＳＴ７）。ここで、結露防止運転を開始してから所定時間経過していないと判断した場合には（ＳＴ７−Ｎｏ）、処理を（ＳＴ７）に戻して結露防止運転を続行する。また、結露防止運転を開始してから所定時間経過したと判断した場合には（ＳＴ７−Ｙｅｓ）、次の（ＳＴ８）の処理に進む。

次の（ＳＴ８）にて室内機制御手段５８は、結露防止運転を停止して、処理を（ＳＴ１）に戻す。

次に、図３に示す結露防止運転のフローチャートを用い、結露防止運転を行う条件（１）と、結露防止運転を行わない条件（２）の演算例について説明する。

［結露防止運転を行う条件（１）の場合］
図３に示す（ＳＴ１）にて取り込んだ現在の室温が１０℃、湿度が８０％、前回（例えば５分前）取り込んだ室温が１５℃、湿度が６３％であった場合の実施例について、説明する。

先ず、室内機制御手段５８は（ＳＴ２）にて、現在の室温１０℃における飽和水蒸気量曲線を参照することにより、現在の飽和水蒸気量Ｖｓ＝９．４（ｇ／ｍ³）を得る。そして、この現在の飽和水蒸気量Ｖｓに、現在の湿度８０％を乗算することによって、現在の水蒸気量Ｖ（１）＝７．５（ｇ／ｍ³）を算出する。

次に、室内機制御手段５８は（ＳＴ３）にて、現在の水蒸気量Ｖ（１）＝７．５（ｇ／ｍ³）を用い、飽和水蒸気量曲線を参照することによって露点温度Ｔｄ（１）＝６．６℃を取得する。

次に、室内機制御手段５８は（ＳＴ４）にて、現在の室温１０℃から過去の室温１５℃を減算し、この温度差を所定の検出間隔時間Ｓｔ（例えば５分）で除算することによって、温度の変化率Ｔｒ（１）＝−１（℃／ｍｉｎ）を算出する。そして、露点温度到達時間Ｄｔ＝（露点温度Ｔｄ−現在の室温）／温度の変化率Ｔｒを計算して、露点温度到達時間Ｄｔ＝３．４分を得る。この場合、露点温度到達時間≧検出間隔時間の条件を満たさないので（ＳＴ５−Ｎｏ）、次の検出間隔時間Ｓｔまでに室内において結露を生ずる可能性が高い。この場合には、室内機制御手段５８が実行する処理は、次の（ＳＴ６）の処理に進み、結露防止運転を開始する。結露防止運転を開始することによって、室内の水蒸気量Ｖを減少させることができるので、結露の発生を未然に防ぐことができる。

［結露防止運転を行なわない条件（２）の場合］
次に、図３に示す（ＳＴ１）にて取り込んだ現在の室温が１３℃、湿度が６３％、前回（例えば５分前）取り込んだ室温が１５℃、湿度が６３％であった場合の実施例について、説明する。

先ず室内機制御手段５８は（ＳＴ２）にて、現在の室温１３℃における飽和水蒸気量曲線を参照することにより、現在の飽和水蒸気量Ｖｓ＝１１．４（ｇ／ｍ³）を得る。そして、この現在の飽和水蒸気量Ｖｓに、現在の湿度６３％を乗算することによって、現在の水蒸気量Ｖ（２）＝７．２（ｇ／ｍ³）を算出する。

次に、室内機制御手段５８は（ＳＴ３）にて、現在の水蒸気量Ｖ（２）＝７．２（ｇ／ｍ³）を用い、飽和水蒸気量曲線を参照することによって露点温度Ｔｄ（２）＝６℃を取得する。

次に、室内機制御手段５８は（ＳＴ４）にて、現在の室温１３℃から過去の室温１５℃を減算し、この温度差を所定の検出間隔時間Ｓｔ（例えば５分）で除算することによって、温度の変化率Ｔｒ（２）＝−０．４（℃／ｍｉｎ）を算出する。そして、露点温度到達時間Ｄｔ＝（露点温度Ｔｄ−現在の室温）／温度の変化率Ｔｒを計算して、露点温度到達時間Ｄｔ＝１７．５分を得る。この場合、露点温度到達時間≧検出間隔時間の条件を満たすので（ＳＴ５−Ｎｏ）、次の検出間隔時間Ｓｔまでに室内において結露を生ずる可能性は低い。この場合には、室内機制御手段５８が実行する処理は、結露防止運転を行わずに（ＳＴ１）の処理に戻る。この場合には、結露防止運転を行わないので、空気調和機の消費電力を低減することができる。

上記の実施形態では、（ＳＴ５）にて露点温度到達時間≧検出間隔時間の条件に基づいて結露防止運転を行うか否かの判断を行っているが、（ＳＴ１）にて室温及び湿度を所定の検出間隔時間Ｓｔよりも短い間隔で取り込んでいる場合には、（ＳＴ５）における判断基準として検出間隔時間Ｓｔを用いる代わりに、所定の基準時間（例えば６分）を用いることができる。

また、上記の実施形態では、結露防止運転の終了条件として、所定時間の経過（ＳＴ７）を用いているが、本発明はこれに限定するものではなく、算出した露点温度到達時間Ｄｔが所定時間（例えば１０分）を上回ることを結露防止運転の終了条件として用いるようにしても、本発明の目的を達成することができる。

上記の実施形態では、飽和水蒸気量曲線を参照して現在の水蒸気量Ｖ及び露点温度Ｔｄを取得しているが、本発明はこれに限定するものではない。例えば、室内機制御手段５８の処理に余裕がある場合には、記憶部５４に飽和水蒸気圧を求めるためのＴｅｔｅｎｓ(１９３０）の近似式と、水蒸気の状態方程式とを予め記憶しておき、演算によって現在の水蒸気量Ｖ及び露点温度Ｔｄを取得することもできる。また、取得した値よりも露点温度Ｔｄを高めに設定することにより、早めに結露防止運転を開始して、室内に発生する結露を未然に防ぐこともできる。

本発明に係る結露防止運転の運転条件は、一つの室外機に対して一つの室内機を接続する一対一型の空気調和機のみならず、一つの室外機に対して複数の室内機を接続する多室型空気調和機にも適用することが可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１０前面カバー
１２吸込グリル
１４吹出口
１６上下風向板
１８左右風向板
２０熱交換器
２２配管
２４膨張弁
３０熱交温度センサ
３２室温センサ
３４湿度センサ
３６運転指示入力手段
４０ベース
４２フィルタ
４４清掃装置
４６送風ファン
５０制御部
５２入力部
５４記憶部
５６通信部
５８室内機制御手段
６０壁面
１００室内機
Ｄｔ露点温度到達時間
Ｓｔ検出間隔時間
Ｔｄ露点温度
Ｖｓ飽和水蒸気量
Ｖ水蒸気量

Claims

熱交換器と、送風ファンと、室温を検出する室温センサと、室内の湿度を検出する湿度センサとを室内機側に備えるとともに、前記各センサの情報を取得して前記送風ファンの駆動を制御する制御手段と、各種情報を記憶する記憶手段とを備える空気調和機であって、
前記制御手段は、前記室温センサで検出した室温及び前記湿度センサで検出した湿度を取得して前記記憶手段に逐次記憶するとともに、前記室温及び前記湿度に基づいて露点温度を算出し、現在の室温と過去の室温とから将来の室温が前記露点温度を下回るまでの露点温度到達時間を予測し、同露点温度到達時間が現在から所定の基準時間内にある場合には、結露防止運転に移行することを特徴とする空気調和機。
前記制御手段は、所定の検出間隔時間毎に前記室温及び前記湿度を取得して前記記憶手段に逐次記憶するとともに、前記露点温度到達時間が現在から前記所定の検出間隔時間内にある場合には、結露防止運転に移行することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
前記記憶部には飽和水蒸気量曲線が記憶されており、
前記制御手段は、前記露点温度到達時間を予測するに際し、前記記憶部に記憶している前記飽和水蒸気量曲線と、前記室温と、前記湿度とから前記露点温度を算出するとともに、現在の室温と過去の室温とから将来の室温が前記露点温度を下回るまでの前記露点温度到達時間を予測することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和機。