JP2014156977A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】快適性を維持しつつ、効率の良い省エネルギー運転を行うことができる空気調和機を提供する。
【解決手段】室内温度、室内湿度、及び輻射温度のそれぞれの検知結果と、設定された設定温度とに基づいて制御する空気調和機１であって、空気調和に係る機器を制御する室内機制御部１０２を備え、室内機制御部１０２は、室内温度と、室内湿度とから求めた第１体感温度と、室内温度と、輻射温度とから求めた第２体感温度と、人間の熱放散量の割合が設定された熱放散量割合データと、に基づいて第３体感温度を求め、第３体感温度と、設定温度とに基づいて機器を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気調和機に関する。

従来の空気調和機のうち、検知した室内温度及び検知した室内湿度をミスナールの式に適用することで求めた体感温度を快適性指標とし、室内温度及び室内湿度を制御しているものがあった（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の空気調和機のうち、検知した室内温度及び検知した輻射熱温度を簡易的な作用温度の算出方法に適用することで求めた体感温度を快適性指標とし、空調制御を行っているものがあった（例えば、特許文献２参照）。

また、従来の空気調和機のうち、検知した室内温度と、検知した室内湿度が体感温度に影響する度合いと、検知した輻射熱温度が体感温度に影響する度合いとに基づいて求めた体感温度を利用することで、圧縮機を制御しているものがあった（例えば、特許文献３参照）。

特開２００８−１７００２５号公報（段落［００３８］） 特開２００１−９９４５８号公報（段落［００３７］） 特開昭６４−７５８３７号公報（第４頁）

しかしながら、従来の空気調和機（特許文献１〜３）は、室内温度、室内湿度、及び輻射熱温度に基づいた正確な体感温度を算出していない。よって、従来の空気調和機（特許文献１〜３）は、算出した体感温度に基づいて制御を行ったとしても、快適性を維持しつつ、効率の良い省エネルギー運転を行うことができないという問題点があった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、快適性を維持しつつ、効率の良い省エネルギー運転を行うことができる空気調和機を提供することを目的とするものである。

本発明に係る空気調和機は、室内温度、室内湿度、及び輻射温度のそれぞれの検知結果と、設定された設定温度とに基づいて制御する空気調和機であって、空気調和に係る機器を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記室内温度と、前記室内湿度とから求めた第１体感温度と、前記室内温度と、前記輻射温度とから求めた第２体感温度と、人間の熱放散量の割合が設定された熱放散量割合データと、に基づいて第３体感温度を求め、前記第３体感温度と、前記設定温度とに基づいて前記機器を制御するものである。

本発明は、人間の熱放散量割合を利用することで、室内温度、室内湿度、及び輻射熱温度に基づいた正確な体感温度に基づいて空調制御が行われるため、快適性を維持しつつ、効率の良い省エネルギー運転を行うことができるという効果を有する。

本発明の実施の形態１における空気調和機１の概略構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における冷媒回路３の構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における室内機制御部１０２の機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における体感温度演算部１３１の機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における熱放散量割合の一例を説明する図である。 本発明の実施の形態１における空気調和機１の制御例を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態２における空気調和機５及び空気調和機７の概略構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態２における空気調和機５又は空気調和機７の制御例を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以後の説明で使用する図面及び数値は一例を示すだけであって、特にこれらに限定しない。また、図面に記載される各構成の形状及び大きさは一例を示すだけであって、特にこれらに限定しない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における空気調和機１の概略構成の一例を示す図である。詳細については後述するが、本実施の形態１に係る空気調和機１は、人間の熱放散量割合を利用する。よって、本実施の形態１に係る空気調和機１は、室内温度、室内湿度、及び輻射熱温度に基づいた正確な体感温度に基づいて空調制御を行うため、快適性を維持しつつ、効率の良い省エネルギー運転を行う。

図１に示すように、空気調和機１は、室内機２１及び室外機２３を備える。室内機２１は、例えば、室内４１の天井裏側に設けられる埋込型のものであって、冷媒配管３１を介して室外機２３と接続されている。室内機２１は、空気吸込方向７１及び空気吸込方向７３等から室内４１の空気を吸い込む。室内機２１と室外機２３とで図２で後述する冷媒回路３が形成されており、室内機２１から吸い込んだ空気と、図２で後述する冷媒回路３を循環する冷媒とが熱交換される。室内機２１は、熱交換された空気を空気吹出方向７５及び空気吹出方向７７等に吹き出す。なお、室内４１は、空調対象空間となっている。

室内機２１は、例えば、室内４１の空気の吸込口裏側に温度センサー５１を備える。温度センサー５１は、例えば、複数のサーミスタ等で形成され、室内４１の空気の温度変化に応じて各サーミスタの抵抗値が変動する。この結果、温度センサー５１は、室内４１の空調対象空間となっている空気の温度を検知する。よって、温度センサー５１は、室内４１の空気の温度を測定できる。

室内機２１は、例えば、室内４１の空気の吸込口裏側に湿度センサー５３を備える。湿度センサー５３は、例えば、上部電極と、下部電極と、高分子感湿材とを備えた静電容量式湿度センサーの複数組で形成され、室内４１の空気の湿度変化に応じて上部電極と下部電極との間に設けられた高分子感湿材の静電容量が変動する。この結果、湿度センサー５３は、室内４１の空調対象空間となっている空気の湿度を検知する。よって、湿度センサー５３は、室内４１の空気の湿度を測定できる。

室内機２１は、例えば、室内４１の空気の吸込口表側に輻射センサー５５を備える。輻射センサー５５は、例えば、サーモパイル等で形成され、室内４１から放射される放射エネルギーの入射量に応じてサーモパイルの起電力が変動する。この結果、輻射センサー５５は、室内４１の空調対象空間から輻射される熱を検知する。よって、輻射センサー５５は、室内４１の床及び壁等から放射される放射エネルギーを測定できるので、室内４１の床及び壁等の温度を測定できる。

なお、上記で説明した温度センサー５１、湿度センサー５３、及び輻射センサー５５は、一例を示すだけであり、特にこれらに限定しない。例えば、複数台の温度センサー５１、複数台の湿度センサー５３、及び複数台の輻射センサー５５が設けられてもよい。また、室内機２１の吸い込み口表側に温度センサー５１及び湿度センサー５３が設けられてもよい。また、室内機２１から離れた箇所に温度センサー５１、湿度センサー５３、及び輻射センサー５５が設けられてもよい。また、室内機２１の筐体部分であって、室内４１に面している側に温度センサー５１、湿度センサー５３、及び輻射センサー５５等が設けられてもよい。要するに、室内４１の空調対象空間に該当する空気の温度と、室内４１の空調対象空間に該当する空気の湿度と、室内４１の空調対象空間に該当する床及び壁等の温度とが測定できれば、特に限定しない。

室内機２１は、例えば、室内４１の空気の吸込口裏側に外部信号受信部６１を備える。外部信号受信部６１は、室内機２１に供給される各種信号を受信する。例えば、室内４１に端末装置２５が存在する場合、外部信号受信部６１は、端末装置２５から供給される各種信号を受信する。なお、外部信号受信部６１の設置箇所は特に限定しない。例えば、室内機２１は、室内４１の空気の吸込口表側に外部信号受信部６１を備えてもよい。また、例えば、室内機２１は、熱交換された空気の吹出口裏側に外部信号受信部６１を備えてもよい。また、例えば、室内機２１は、熱交換された空気の吹出口表側に外部信号受信部６１を備えてもよい。また、例えば、室内機２１の筐体部分であって、室内４１に面している側に外部信号受信部６１が設けられてもよい。要するに、室内４１に存在する端末装置２５等から供給される各種信号を受信できれば、その設置箇所については特に限定しない。

なお、端末装置２５は特に限定しない。例えば、端末装置２５が空気調和機１のリモートコントローラーである場合、リモートコントローラーに設けられた各種入力デバイスを介して設定温度が設定されたり、運転モードが選択されたりすることで生じた各種信号が各種出力デバイスを介して外部信号受信部６１に供給される。また、例えば、端末装置２５がスマートフォン等である場合、スマートフォン等に搭載されている各種アプリケーションを介して設定温度が設定されたり、運転モードが選択されたりすることで生じた各種信号が図示しない無線通信回路等を介して外部信号受信部６１に供給される。

次に、室内機２１及び室外機２３を備える空気調和機１の冷媒回路３について説明する。図２は、本発明の実施の形態１における冷媒回路３の構成の一例を示す図である。図２に示すように、冷媒回路３は、室外機２３と、室内機２１とが、冷媒配管３２及び冷媒配管３３で接続されることで構成される。なお、冷媒配管３２及び冷媒配管３３を総称して冷媒配管３１と称する。つまり、図１に示す冷媒配管３１は、図２に示す冷媒配管３２及び冷媒配管３３を省略記載したものである。

室外機２３は、圧縮機９１、四方弁９２、熱源側熱交換器９３、室外絞り装置９６、及びアキュムレータ９５を備え、圧縮機９１、四方弁９２、熱源側熱交換器９３、室外絞り装置９６、及びアキュムレータ９５が各種冷媒配管等を介して接続されている。また、室外機２３は、室外ファン９４を備え、室外ファン９４が熱源側熱交換器９３の側に設けられている。また、室外機２３は、室外機制御部１０１を備え、室外機制御部１０１が圧縮機９１、四方弁９２、室外ファン９４、及び室外絞り装置９６等の駆動を制御したり、後述する室内機制御部１０２と各種信号の送受信を行ったりする。

室内機２１は、負荷側熱交換器９７及び室内絞り装置９９を備える。また、室内機２１は、室内ファン９８を備え、室内ファン９８が負荷側熱交換器９７の側に設けられている。また、室内機２１は、温度センサー５１、湿度センサー５３、輻射センサー５５、外部信号受信部６１、及び送受信部６３を備える。送受信部６３は、各種外部機器と各種信号を送受信する。室内機２１は、室内機制御部１０２を備える。

室内機制御部１０２は、室内ファン９８及び室内絞り装置９９等の駆動を制御する。室内機制御部１０２は、温度センサー５１、湿度センサー５３、輻射センサー５５、及び外部信号受信部６１のそれぞれの検知結果を受信する。室内機制御部１０２は、前述した室外機制御部１０１と各種信号の送受信を行ったり、送受信部６３を介して各種外部機器と各種信号を送受信したりする。室内機制御部１０２は、各種入力に応じて各種演算を実行し、実行結果に基づいて各種制御指令を制御対象機器に供給する。

室外機２３と、室内機２１とは、冷媒配管３２及び冷媒配管３３を用いて、バルブ１２１ａ及びバルブ１２１ｂを介して接続されている。なお、バルブ１２１ａ及びバルブ１２１ｂを特に区別しない場合、バルブ１２１と称する。

冷媒回路３は、圧縮機９１、四方弁９２、熱源側熱交換器９３、室外絞り装置９６、室内絞り装置９９、負荷側熱交換器９７、及びアキュムレータ９５に冷媒を循環させる。冷媒回路３で冷媒が循環される際、アキュムレータ９５は、余剰冷媒を貯留する機能を有する。

上述した熱源側熱交換器９３に設けられている機器の詳細について説明する。熱源側熱交換器９３には、上述したように室外ファン９４が設けられている。室外ファン９４は、例えば、ＤＣモーター（図示せず）で駆動される遠心ファン又は多翼ファン等から構成され、送風量が調整可能である。室外ファン９４は、ＤＣモーターの駆動で遠心ファン又は多翼ファン等が回転されることで、熱源側熱交換器９３に空気を送風する。熱源側熱交換器９３は、室外ファン９４から送風される空気と、熱源側熱交換器９３内部を流通する冷媒とを熱交換させる。

上述した負荷側熱交換器９７に設けられている機器の詳細について説明する。負荷側熱交換器９７には、上述したように室内ファン９８が設けられている。室内ファン９８は、例えば、ＤＣモーター（図示せず）で駆動される遠心ファン又は多翼ファン等から構成され、送風量が調整可能である。室内ファン９８は、ＤＣモーターの駆動で遠心ファン又は多翼ファン等が回転されることで、負荷側熱交換器９７に空気を送風する。負荷側熱交換器９７は、室内ファン９８から送風される空気と、負荷側熱交換器９７内部を流通する冷媒とを熱交換させる。

室外ファン９４及び室内ファン９８以外の駆動可能な機器の一例について説明する。圧縮機９１は、吸入した冷媒を圧縮し、運転周波数に基づいて任意の圧力を加えて吐出する装置である。例えば、圧縮機９１は、運転周波数を任意に変化させることで、単位時間当たりの冷媒を送り出す量を変化させるインバータ回路を用いて運転容量を可変させるインバータ圧縮機から構成される。四方弁９２は、例えば、冷房運転又は暖房運転に応じて、冷媒配管の経路を切り換える弁である。室外絞り装置９６は、室外機制御部１０１の制御信号に基づいて、弁の開度を調整し、冷媒の流量を制御する装置である。室内絞り装置９９は、室内機制御部１０２の制御信号に基づいて、弁の開度を調整し、冷媒の流量を制御する装置である。バルブ１２１は、例えば、ボールバルブ、開閉弁、及び操作弁等の開閉動作が可能な弁で構成される。

なお、冷媒回路３が四方弁９２を設けた場合について説明したが、特にこれに限定しない。冷媒回路３は、例えば、四方弁９２を設けず、暖房運転（送風運転を含む）のみを行うようにしてもよい。また、冷媒回路３は、例えば、四方弁９２を設けず、冷房運転のみを行うようにしてもよい。また、冷媒回路３がアキュムレータ９５を設けた場合について説明したが、特にこれに限定しない。冷媒回路３は、例えば、アキュムレータ９５を設けなくてもよい。また、室外機２３及び室内機２１がそれぞれ１台ずつの場合について説明したが、特にこれに限定しない。

冷媒回路３を循環する冷媒について説明する。冷媒回路３を循環する冷媒の種類は、特に限定せず、任意の冷媒を用いればよい。例えば、二酸化炭素（ＣＯ_２）、炭化水素、及びヘリウム等の自然冷媒、並びにＲ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、及びＲ４０４Ａ等の代替冷媒等の塩素を含まない冷媒を採用すればよい。

冷媒回路３を循環する冷媒と熱交換対象となる流体について説明する。冷媒と熱交換対象となる流体は、例えば、空気であるが、特にこれに限定しない。例えば、冷媒と熱交換対象となる流体は、水、冷媒、及びブライン等であってもよい。なお、水、冷媒、及びブライン等の流体の供給装置は、ポンプ等であってもよい。

次に、室内機制御部１０２の詳細について説明する。図３は、本発明の実施の形態１における室内機制御部１０２の機能構成の一例を示す図である。室内機制御部１０２は、正確な体感温度を求め、求めた体感温度に基づいて圧縮機９１に各種指令を供給することで、圧縮機９１を制御する。

具体的には、室内機制御部１０２には、温度センサー５１の検知結果、湿度センサー５３の検知結果、輻射センサー５５の検知結果、及び外部信号受信部６１の受信結果等が供給される。また、室内機制御部１０２から圧縮機周波数指令データが外部に供給される。例えば、室内機制御部１０２から供給される圧縮機周波数指令データは、室外機制御部１０１に送信されたり、送受信部６３を介して外部に送信されたりする。

更に具体的には、室内機制御部１０２は、体感温度演算部１３１と、圧縮機制御部１３３とを備える。体感温度演算部１３１は、詳細については後述するが、温度センサー５１の検知結果である室内温度データ、湿度センサー５３の検知結果である室内湿度データ、及び輻射センサー５５の検知結果である輻射温度データに基づいて体感温度を求め、求めた体感温度を予め定めた形式の体感温度データに変換し、圧縮機制御部１３３に供給する。

圧縮機制御部１３３は、体感温度データと、外部信号受信部６１の受信結果である設定温度データとに基づいて圧縮機周波数指令データを求める。例えば、圧縮機制御部１３３は、体感温度データと、設定温度データとの差分をゼロにするのに必要な圧縮機９１の回転数を求め、必要な圧縮機９１の回転数に基づいて求めた圧縮機周波数指令データを外部に、例えば、図２に示す室外機制御部１０１に供給する。その結果、図１に示す室外機制御部１０１が、室内機制御部１０２から供給された圧縮機周波数指令データに基づいて図１に示す圧縮機９１を制御する。

次に、本発明の要部構成である体感温度演算部１３１の詳細について説明する。図４は、本発明の実施の形態１における体感温度演算部１３１の機能構成の一例を示す図である。図４に示すように、体感温度演算部１３１は、演算部１４１と、記憶部１４３とを備える。演算部１４１は、詳細については後述するが、室内温度データと、室内湿度データと、輻射温度データと、熱放散量データとに基づいて、体感温度データを演算する。記憶部１４３は、熱放散量割合のデータ集合である熱放散量データを記憶する。なお、熱放散量割合の詳細については後述する。

演算部１４１の詳細について説明する。演算部１４１は、第１体感温度演算部１５１、第２体感温度演算部１５３、及び補正体感温度演算部１５５を備える。第１体感温度演算部１５１では、室内温度データ及び室内湿度データに基づいた体感温度が第１体感温度として演算され、予め定めた形式の第１体感温度データで補正体感温度演算部１５５に供給される。第２体感温度演算部１５３では、室内温度データ及び輻射温度データに基づいた体感温度が第２体感温度として演算され、予め定めた形式の第２体感温度データで補正体感温度演算部１５５に供給される。

補正体感温度演算部１５５は、第１体感温度データと、第２体感温度データと、記憶部１４３に記憶されている熱放散量データとに基づいて、体感温度を演算し、予め定めた形式の体感温度データに変換し、図３に示す圧縮機制御部１３３に供給する。

第１体感温度演算部１５１の詳細について説明する。第１体感温度演算部１５１は、室内温度データと、室内湿度データとを次式に表されたミスナールの式（１）に適用することで第１体感温度を演算する。

Ｔ１＝Ｔ０−１／２．３×（Ｔ０−１０）×（０．８−Ｈ／１００） （１）

ここで、Ｔ１は第１体感温度℃、Ｔ０は室内温度℃、Ｈは室内相対湿度％ＲＨをそれぞれ表すものとする。例えば、式（１）において、Ｔ０には室内温度データが適用され、Ｈには室内湿度データが適用された場合、第１体感温度Ｔ１が演算される。

第２体感温度演算部１５３の詳細について説明する。第２体感温度演算部１５３は、室内温度データと、輻射温度データとを次式に表された輻射熱をパラメータとした体感温度の一般的な算出式である式（２）に適用することで第２体感温度を演算する。

Ｔ２＝（Ｔ０＋Ｔｒ）／２ （２）

ここで、Ｔ２は第２体感温度℃、Ｔ０は上述したように室内温度℃、Ｔｒは輻射温度℃をそれぞれ表すものとする。例えば、式（２）において、Ｔ０には室内温度データが適用され、Ｔｒには輻射温度データが適用された場合、第２体感温度Ｔ２が演算される。

補正体感温度演算部１５５の詳細について説明する。補正体感温度演算部１５５は、第１体感温度データと、第２体感温度データと、熱放散量データとを次式に表された重み付け演算の式（３−１）又は式（３−２）に適用することで体感温度を演算する。なお、式（３−１）は、第１体感温度Ｔ１が第２体感温度Ｔ２と比べて大きい場合に適用される演算式である。また、式（３−２）は、第２体感温度Ｔ２が第１体感温度Ｔ１と比べて大きい場合に適用される演算式である。

Ｔ＝（｜Ｔ１−Ｔ２｜×（Ｈ１／（Ｈ０＋Ｈ１）））＋Ｔ２ （３−１）

Ｔ＝（｜Ｔ２−Ｔ１｜×（Ｈ０／（Ｈ０＋Ｈ１）））＋Ｔ１ （３−２）

ここで、Ｔは体感温度℃、Ｔ１は上述したように第１体感温度℃、Ｔ２は上述したように第２体感温度℃、Ｈ０は輻射に関する熱放散量の割合、Ｈ１は湿度に関する熱放散量の割合をそれぞれ表すものとする。例えば、式（３−１）及び式（３−２）において、Ｔ１には第１体感温度データが適用され、Ｔ２には第２体感温度データが適用され、Ｈ０には熱放散量データに含まれる輻射に関する熱放散量の割合が適用され、Ｈ１には熱放散量データに含まれる湿度に関する熱放散量の割合が適用された場合、体感温度Ｔが演算される。

ここで、体感温度Ｔは、第１体感温度Ｔ１と、第２体感温度Ｔ２との間の範囲に存在すると想定されている。また、第１体感温度Ｔ１は、室内温度及び室内湿度をパラメータとしている。第２体感温度Ｔ２は、室内温度及び輻射温度をパラメータとしている。よって、体感温度Ｔは、室内湿度が体感温度に与える影響と、輻射温度が体感温度に与える影響とが考慮されている。そこで、輻射温度の影響度合いを体感温度Ｔに含めるために輻射に関する熱放散量の割合Ｈ０が考慮され、室内湿度の影響度合いを体感温度Ｔに含めるために湿度に関する熱放散量の割合Ｈ１が考慮される。

具体的には、第１体感温度Ｔ１と第２体感温度Ｔ２とに対し、輻射に関する熱放散量の割合Ｈ０と、湿度に関する熱放散量の割合Ｈ１とが上述した式（３−１）及び式（３−２）に示すように重み付け演算される。

より具体的には、式（３−１）においては、上述したように、第１体感温度Ｔ１が第２体感温度Ｔ２と比べて大きい場合を想定している。よって、第２体感温度Ｔ２＜体感温度Ｔ＜第１体感温度Ｔ１の大小関係が成立する。したがって、式（３−１）の場合には、第２体感温度Ｔ２と、（｜Ｔ１−Ｔ２｜×（Ｈ１／（Ｈ０＋Ｈ１）））とが加算された式となる。

また、式（３−２）においては、上述したように、第２体感温度Ｔ２が第１体感温度Ｔ１と比べて大きい場合を想定している。よって、第１体感温度Ｔ１＜体感温度Ｔ＜第２体感温度Ｔ２の大小関係が成立する。したがって、式（３−２）の場合には、第１体感温度Ｔ１と、（｜Ｔ２−Ｔ１｜×（Ｈ０／（Ｈ０＋Ｈ１）））とが加算された式となる。

なお、式（３−１）及び式（３−２）を総称する場合、式（３）と称する。

なお、式（３）で求めた体感温度Ｔは、本発明における第３体感温度に相当する。また、上述した式（１）〜式（３）は一例を示し、特にこれに限定しない。例えば、湿度の代わりに風速が検知されていれば、式（４）で表されるリンケの式で第１体感温度Ｔ１が演算されてもよい。

Ｔ１＝Ｔ０−４×√ｖ （４）

ここで、Ｔ１は上述したように第１体感温度℃、Ｔ０は上述したように室内温度℃、ｖは風速ｍ／ｓをそれぞれ表すものとする。

また、例えば、風速もパラメータとして使用可能であり、輻射温度の測定にグローブ温度計が用いられれば、式（５）で表される平均放射温度を求める式で第２体感温度Ｔ２が演算されてもよい。

Ｔ２＝Ｔｇ＋２．３７×√ｖ（Ｔｇ−Ｔ０） （５）

ここで、Ｔ２は上述したように第２体感温度℃、Ｔｇはグローブ温度計の検知結果、ｖは上述したように風速ｍ／ｓ、Ｔ０は上述したように室内温度℃をそれぞれ表すものとする。

また、例えば、第１体感温度Ｔ１に、湿度に関する熱放散量の割合Ｈ１を掛け合わせたものと、第２体感温度Ｔ２に、輻射に関する熱放散量の割合Ｈ０を掛け合わせたものとを可算することで体感温度Ｔが演算されてもよい。

また、各種演算が実行される代わりに、各種演算に必要なパラメータと、その演算結果とが関連付けて記憶されている場合には、その対応関係に基づいた写像で演算結果に相当する値が求められてもよい。この場合、直接該当する値が存在しないときには、補間処理をすることで、値が求められればよい。

なお、熱放散量データが記憶部１４３から供給される一例について説明したが、特にこれに限定しない。例えば、図２に示す送受信部６３から室内機制御部１０２に供給されてもよい。また、例えば、熱放散量データが図示しない半導体メモリ等の記憶媒体に記憶され、そのような記憶媒体から供給されてもよい。また、例えば、熱放散量データが図１に示す端末装置２５を介して入力され、入力された熱放散量データが端末装置２５から室内機制御部１０２に送信されることで供給されてもよい。要するに、体感温度の演算時に熱放散量データが利用可能な状況であればよい。

なお、室内機制御部１０２の各機能をハードウェアで実現するか、ソフトウェアで実現するかは問わない。つまり、本実施の形態で説明される各ブロック図は、ハードウェアのブロック図と考えても、ソフトウェアの機能ブロック図と考えてもよい。例えば、各ブロック図は、回路デバイス等のハードウェアで実現されてもよく、プロセッサ等の演算装置上で実行されるソフトウェアで実現されてもよい。

なお、室内機２１の室内機制御部１０２が制御主体となる一例について説明しているが、室内機２１の室内機制御部１０２はセンシング範囲で必要なパラメータを取得させるだけにし、室外機２３の室外機制御部１０１が制御主体となってもよい。室外機２３の室外機制御部１０１が制御主体となる場合には、体感温度演算部１３１及び圧縮機制御部１３３は、室外機制御部１０１に組み込まれればよい。また、室内機制御部１０２には体感温度演算部１３１が組み込まれ、室外機制御部１０１には圧縮機制御部１３３が組み込まれてもよい。

次に、熱放散量の割合の詳細について説明する。図５は、本発明の実施の形態１における熱放散量割合の一例を説明する図である。図５に示すように、熱が放散する要因と、熱放散量とが対となった熱放散量データが設定されている。図５に示す熱放散量割合は、全て、人間の熱放散量である。なお、熱放散量データは、本発明における熱放散量割合データに相当する。

例えば、放射の場合、熱放散量が４３．７％となっている。また、例えば、伝導及び対流の場合、熱放散量が３０．９％となっている。また、例えば、蒸発の場合、熱放散量が２０．７％となっている。その他の場合、熱放散量が４．７％となっている。

ここで、放射に起因する熱放散量は、放射エネルギーに起因して熱が放散することを意味するため、上述した輻射に関する熱放散量の場合に相当する。また、伝導及び対流に起因する熱放散量は、室内４１の空気が伝導及び対流していくことを意味するため、上述した室内温度に関する熱放散量の場合に相当する。また、蒸発に起因する熱放散量は、室内４１の空気が蒸発していくことを意味するため、上述した室内湿度に関する熱放散量の場合に相当する。そして、輻射に関する熱放散量の割合と、温度に関する熱放散量の割合と、湿度に関する熱放散量の割合と、その他に関する熱放散量の割合とが可算されたものは、１００．０％となっている。

次に、上記の構成を前提として、本発明の要部である体感温度演算処理と、体感温度演算処理で求めた体感温度を用いた圧縮機制御処理について説明する。図６は、本発明の実施の形態１における空気調和機１の制御例を説明するフローチャートである。なお、ステップＳ１１〜ステップＳ１７の処理は、体感温度演算処理に相当し、ステップＳ１８〜ステップＳ２１の処理は、圧縮機制御処理に相当する。

ステップＳ１１において、空気調和機１は、室内温度データを取得する。例えば、体感温度演算部１３１が温度センサー５１から室内温度データを取得する。

ステップＳ１２において、空気調和機１は、室内湿度データを取得する。例えば、体感温度演算部１３１が湿度センサー５３から室内湿度データを取得する。

ステップＳ１３において、空気調和機１は、輻射温度データを取得する。例えば、体感温度演算部１３１が輻射センサー５５から輻射温度データを取得する。

ステップＳ１４において、空気調和機１は、室内温度データと室内湿度データとに基づいて第１体感温度データを求める。例えば、第１体感温度演算部１５１は、室内温度データ及び室内湿度データをミスナールの式（１）に適用することで第１体感温度Ｔ１を演算する。

ステップＳ１５において、空気調和機１は、室内温度データと輻射温度データとに基づいて第２体感温度データを求める。例えば、第２体感温度演算部１５３は、室内温度データ及び輻射温度データを式（２）に適用することで第２体感温度Ｔ２を演算する。

ステップＳ１６において、空気調和機１は、熱放散量データを取得する。例えば、補正体感温度演算部１５５は、記憶部１４３に記憶されている熱放散量データを取得する。具体的には、補正体感温度演算部１５５は、熱放散量データに含まれる輻射に関する熱放散量の割合と、熱放散量データに含まれる湿度に関する熱放散量の割合とを取得する。

ステップＳ１７において、空気調和機１は、第１体感温度データと第２体感温度データと熱放散量データとに基づいて体感温度データを求める。例えば、補正体感温度演算部１５５は、第１体感温度Ｔ１及び第２体感温度Ｔ２に対し、輻射に関する熱放散量の割合Ｈ０及び湿度に関する熱放散量の割合Ｈ１を用いて重み付け演算を行うことで、人間の熱放散量が考慮された体感温度Ｔを求める。

上記で説明したように、ステップＳ１１〜ステップＳ１７の処理が実行されることで、室内温度と、室内湿度と、輻射温度と、人間の熱放散量の割合が設定された熱放散量割合データとに基づいて、正確な体感温度Ｔが演算される。

ステップＳ１８において、空気調和機１は、体感温度データを取得する。例えば、圧縮機制御部１３３は、体感温度演算部１３１から体感温度データを取得する。

ステップＳ１９において、空気調和機１は、設定温度データを取得する。例えば、圧縮機制御部１３３は、外部信号受信部６１から設定温度データを取得する。

ステップＳ２０において、空気調和機１は、体感温度データと設定温度データとに基づいて圧縮機周波数指令データを求める。例えば、圧縮機制御部１３３は、体感温度データと、設定温度データとの差分から圧縮機周波数指令データを求める。

ステップＳ２１において、空気調和機１は、圧縮機周波数指令データに基づいて図２に示す圧縮機９１を制御し、処理を終了する。

上記で説明したように、ステップＳ１８〜ステップＳ２１の処理が実行されることで、正確な体感温度Ｔと、設定温度とに基づいて図２に示す圧縮機９１が制御される。

よって、ステップＳ１１〜ステップＳ２１の処理では、室内４１に存在する人間の正確な体感温度が制御パラメータに含まれる。したがって、空気調和機１は、人間にとって快適な温度で空気調和機１の運転を行うことができる。また、正確な体感温度Ｔと、設定温度とに基づいた制御であるため、空気調和機１が室内４１を冷やしすぎることも暖めすぎることもなくなる。したがって、空気調和機１は、効率の良い省エネルギー運転を行うことができる。この結果、空気調和機１は、快適性を維持しつつ、効率の良い省エネルギー運転を行うことができる。

なお、本発明の実施の形態１の動作を行うプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含む。

以上の説明から、本実施の形態１において、室内温度、室内湿度、及び輻射温度のそれぞれの検知結果と、設定された設定温度とに基づいて制御する空気調和機１であって、空気調和に係る機器を制御する室内機制御部１０２を備え、室内機制御部１０２は、室内温度と、室内湿度とから求めた第１体感温度と、室内温度と、輻射温度とから求めた第２体感温度と、人間の熱放散量の割合が設定された熱放散量割合データと、に基づいて第３体感温度を求め、第３体感温度と、設定温度とに基づいて機器を制御する空気調和機１が構成される。

上記構成のため、人間の熱放散量割合を利用することで、室内温度、室内湿度、及び輻射熱温度に基づいた正確な体感温度に基づいて空調制御が行われるため、空気調和機１は、快適性を維持しつつ、効率の良い省エネルギー運転を行うことができる。

また、本実施の形態１において、熱放散量割合データは、少なくとも、輻射に関する熱放散量の割合である第１熱放散量と、湿度に関する熱放散量の割合である第２熱放散量とを含む。そして、本実施の形態１において、室内機制御部１０２は、第１体感温度と、第２体感温度との差分に対し、第１熱放散量及び第２熱放散量に基づいて重み付け演算することで第３体感温度を求め、第３体感温度と、設定温度との差分に基づいて、機器のうち、圧縮機９１の周波数を制御する。したがって、空気調和機１は、快適性を維持しつつ、効率の良い省エネルギー運転を特に顕著に行うことができる。

実施の形態２．
実施の形態１との相違点は、室内機２１と、室外機２３とが複数台設けられ、それぞれが協調制御される点である。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能及び構成については同一の符号を用いて述べることとする。また、本実施の形態２において、実施の形態１と同様の機能及び構成についてはその詳細な説明を省略する。

図７は、本発明の実施の形態２における空気調和機５及び空気調和機７の概略構成の一例を示す図である。図７に示すように、空気調和機５は、室内機２１−１及び室外機２３−１を備える。空気調和機７は、室内機２１−２及び室外機２３−２を備える。空気調和機５において、室内機２１−１と、室外機２３−１とは冷媒配管３１−１を介して接続されている。空気調和機７において、室内機２１−２と、室外機２３−２とは冷媒配管３１−２を介して接続されている。

室内機２１−１は、温度センサー５１−１、湿度センサー５３−１、輻射センサー５５−１、及び外部信号受信部６１−１を備える。外部信号受信部６１−１は、室内４１に存在する端末装置２５−１と各種信号を送受信する。なお、輻射センサー５５−１の検知範囲は、センサー検知範囲８１−１となっている。つまり、室内機２１−１で正確な体感温度を求めるときに利用されるセンシング範囲は、センサー検知範囲８１−１となっている。また、室内機２１−１は、図示は省略するが、送受信部６３−１を備える。

室内機２１−２は、温度センサー５１−２、湿度センサー５３−２、輻射センサー５５−２、及び外部信号受信部６１−２を備える。外部信号受信部６１−２は、室内４１に存在する端末装置２５−２と各種信号を送受信する。なお、輻射センサー５５−２の検知範囲は、センサー検知範囲８１−２となっている。つまり、室内機２１−２で正確な体感温度を求めるときに利用されるセンシング範囲は、センサー検知範囲８１−２となっている。また、室内機２１−２は、図示は省略するが、送受信部６３−２を備える。

なお、センサー検知範囲８１−１と、センサー検知範囲８１−２とを特に区別しない場合、センサー検知範囲８１と称する。

室内機２１−１及び室内機２１−２、温度センサー５１−１及び温度センサー５１−２、湿度センサー５３−１及び湿度センサー５３−２、輻射センサー５５−１及び輻射センサー５５−２、外部信号受信部６１−１及び外部信号受信部６１−２、並びに送受信部６３−１及び送受信部６３−２のそれぞれは、実施の形態１における室内機２１、実施の形態１における温度センサー５１、実施の形態１における湿度センサー５３、実施の形態１における輻射センサー５５、実施の形態１における外部信号受信部６１、実施の形態１における送受信部６３とそれぞれ同様の機能及び構成を備える。

なお、室内機２１−１の室内機制御部１０２及び室内機２１−２の室内機制御部１０２は、例えば、それぞれが送受信部６３−１及び送受信部６３−２を介して各種信号を送受信しつつ、以降で説明する協調制御が実行される。また、室内機２１−１と、室内機２１−２とを特に区別しない場合、室内機２１と称する。また、室外機２３−１と、室外機２３−２とを特に区別しない場合、室外機２３と称する。また、温度センサー５１−１と、温度センサー５１−２とを特に区別しない場合、温度センサー５１と称する。また、湿度センサー５３−１と、湿度センサー５３−２とを特に区別しない場合、湿度センサー５３と称する。また、輻射センサー５５−１と、輻射センサー５５−２とを特に区別しない場合、輻射センサー５５と称する。

なお、図７においては、室内機２１が２台、室外機２３が２台それぞれ設けられる一例について説明したが、設置台数は特に限定しない。また、温度センサー５１、湿度センサー５３、及び輻射センサー５５の設置台数も特に限定しない。

図８は、本発明の実施の形態２における空気調和機５又は空気調和機７の制御例を説明するフローチャートである。なお、ステップＳ５１〜ステップＳ５９の処理が不快判定処理に対応し、ステップＳ６０〜ステップＳ６５の処理が消費電力低減処理に対応する。

不快判定処理は、体感温度と、設定温度との差が予め定めた不快判定閾値以上である場合に、空調対象空間である室内４１が不快な状態であると判定する処理である。不快判定処理は、室内機のそれぞれが管理している空調対象空間毎に実行される。よって、各室内機２１のセンシング範囲における空調対象空間の状態が判定される。

消費電力低減処理は、空調対象空間の状態が不快な状態であると判定された場合、複数の室内機２１のうち、負荷が小さい方の室内機２１を稼働させて、空調対象空間の状態を不快な状態から快適な状態に遷移させる。よって、消費電力低減処理が実行されると、負荷の小さい室内機２１に処理を代替わりさせる。

なお、図７に示す構成において、不快判定処理は、複数の室内機２１のうちの何れか１台が実行すればよい。例えば、室内機２１−１が、室内機２１−１に係る体感温度データと、設定温度データと、不快判定閾値とを取得して不快判定を行い、室内機２１−２に係る体感温度データと、設定温度データと、不快判定閾値とを取得して不快判定を行えばよい。また、室内機２１−２が、室内機２１−２に係る体感温度データと、設定温度データと、不快判定閾値とを取得して不快判定を行い、室内機２１−１に係る体感温度データと、設定温度データと、不快判定閾値とを取得して不快判定を行ってもよい。いずれにおいても、体感温度データを求める体感温度演算処理自体は、各室内機２１で実行されればよい。

また、図７に示す構成において、消費電力低減処理は、複数の室内機２１のうちの何れか１台が実行することで、該当する圧縮機９１を制御すればよい。例えば、室内機２１−１が消費電力低減処理を行い、室内機２１−１に不快判定フラグが設定されている場合、室外機２３−１が備える圧縮機９１に制御指令が送信されればよい。また、例えば、室内機２１−１が消費電力低減処理を行い、室内機２１−２に不快判定フラグが設定されている場合、室外機２３−２が備える圧縮機９１に、室内機２１−２を介して制御指令が送信されればよい。

また、図７に示す構成において、不快判定処理は、各種演算を行って不快判定フラグを設定する処理であるため、複数の室内機２１のうち、サイクリックに不快判定処理を実行する室内機２１が設定されてもよい。

また、図７に示す構成において、消費電力低減処理は、各種演算を行って圧縮機に制御指令を送信する処理であるため、複数の室内機２１のうち、サイクリックに消費電力低減処理を実行する室内機２１が設定されてもよい。

換言すれば、複数の室内機２１が存在する場合には、各室内機２１のセンシング範囲ごとに必要なパラメータが取得できれば、その後の各種処理はどの機器が主体となってもよい。なお、室内機２１が制御主体となる一例について説明しているが、室内機２１はセンシング範囲で必要なパラメータを取得させるだけにし、室外機２３の室外機制御部１０１が不快判定処理及び消費電力低減処理を実行してもよい。

ステップＳ５１において、空気調和機５又は空気調和機７は、室内機２１が複数存在するか否かを判定する。空気調和機５又は空気調和機７は、室内機２１が複数存在する場合、ステップＳ５２に進む。一方、空気調和機５又は空気調和機７は、室内機２１が複数存在しない場合、処理を終了する。

ステップＳ５２において、空気調和機５又は空気調和機７は、体感温度演算処理を実行する。体感温度演算処理は、図６の説明で上述したステップＳ１１〜ステップＳ１７の処理である。

ステップＳ５３において、空気調和機５又は空気調和機７は、体感温度データを取得する。

ステップＳ５４において、空気調和機５又は空気調和機７は、設定温度データを取得する。

ステップＳ５５において、空気調和機５又は空気調和機７は、不快判定閾値を取得する。不快判定閾値は、不快判定処理の前には予め設定される閾値である。

ステップＳ５６において、空気調和機５又は空気調和機７は、体感温度と設定温度との差を求める。

ステップＳ５７において、空気調和機５又は空気調和機７は、体感温度と設定温度との差が不快判定閾値以上であるか否かを判定する。空気調和機５又は空気調和機７は、体感温度と設定温度との差が不快判定閾値以上である場合、ステップＳ５８に進む。一方、空気調和機５又は空気調和機７は、体感温度と設定温度との差が不快判定閾値以上でない場合、ステップＳ５９に進む。

ステップＳ５８において、空気調和機５又は空気調和機７は、該当する室内機２１の不快判定フラグを１に設定する。

ステップＳ５９において、空気調和機５又は空気調和機７は、体感温度と設定温度との差を求めていない室内機２１が存在するか否かを判定する。空気調和機５又は空気調和機７は、体感温度と設定温度との差を求めていない室内機２１が存在する場合、ステップＳ５２に戻る。一方、空気調和機５又は空気調和機７は、体感温度と設定温度との差を求めていない室内機２１が存在しない場合、ステップＳ６０に進む。

上記で説明したように、ステップＳ５１〜ステップＳ５９の処理が実行された結果、制御対象となっている空調対象空間が不快な状態である室内機２１を識別することができる。

ステップＳ６０において、空気調和機５又は空気調和機７は、複数の不快判定フラグの論理和が１であるか否かを判定する。空気調和機５又は空気調和機７は、複数の不快判定フラグの論理和が１である場合、ステップＳ６１に進む。一方、空気調和機５又は空気調和機７は、複数の不快判定フラグの論理和が１でない場合、処理を終了する。

ステップＳ６１において、空気調和機５又は空気調和機７は、各空気調和機の負荷を求める。例えば、図７に示す場合、空気調和機５の負荷と、空気調和機７の負荷とが演算される。

ステップＳ６２において、空気調和機５又は空気調和機７は、各空気調和機を負荷で順位付けする。例えば、空気調和機５の負荷の方が、空気調和機７の負荷と比較して大きい場合、空気調和機５が１位に設定され、空気調和機７が２位に設定される。

ステップＳ６３において、空気調和機５又は空気調和機７は、負荷が最大の空気調和機と比較して負荷が小さい空気調和機を選択する。例えば、上述した場合、負荷が最大の空気調和機は空気調和機５である。空気調和機５と比較して負荷が小さい空気調和機は、空気調和機７である。よって、空気調和機７が選択される。

ステップＳ６４において、空気調和機５又は空気調和機７は、不快判定フラグに該当する側の体感温度と設定温度との差に基づいて圧縮機周波数指令データを求める。例えば、空気調和機５又は空気調和機７は、不快判定フラグが室内機２１−１に設定されている場合、室内機２１−１が保有する体感温度データと設定温度データとの差に基づいて圧縮機周波数指令データが演算される。

ステップＳ６５において、空気調和機５又は空気調和機７は、圧縮機周波数指令データに基づいて選択した空気調和機の圧縮機９１を制御し、処理を終了する。例えば、上述した一例では、空気調和機７が選択されているため、空気調和機７が備える圧縮機９１が制御される。

上記で説明したように、ステップＳ６０〜ステップＳ６５が実行されることで、負荷が小さい側の空気調和機に処理を分担させることができる。

なお、本発明の実施の形態２の動作を行うプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含む。また、上述した処理において、不快判定フラグは、空調対象空間が不快な状態であると判定された側の室内機２１を識別する一例として説明しただけであり、特にこれに限定しない。

以上の説明から、本実施の形態２において、室外機２３及び室内機２１を複数備え、室内機２１のそれぞれは、割り当てられている空調対象空間に係る室内温度、室内湿度、輻射温度のそれぞれの検知結果を取得し、室内機制御部１０２は、空調対象空間のそれぞれが不快な状態であるか否かを判定する不快判定閾値が予め設定され、空調対象空間ごとに、第３体感温度と、設定温度との差分が、不快判定閾値以上の場合、空調対象空間が不快な状態であると判定し、圧縮機９１の周波数を制御する空気調和機５又は空気調和機７が構成される。また、本実施の形態２において、室内機制御部１０２は、空調対象空間が不快な状態である場合、室内機２１のそれぞれの中から、負荷が小さい室内機２１を選択し、選択した室内機２１に対応する室外機２３が備える圧縮機９１の周波数を上げる。そして、本実施の形態２において、室内機制御部１０２は、負荷が小さい室内機２１から順に選択する。したがって、全体として消費電力を特に顕著に低減させることができる。

１、５、７ 空気調和機、３ 冷媒回路、２１、２１−１、２１−２ 室内機、２３、２３−１、２３−２ 室外機、２５、２５−１、２５−２ 端末装置、３１、３１−１、３１−２、３２、３３ 冷媒配管、４１ 室内、５１、５１−１、５１−２ 温度センサー、５３、５３−１、５３−２ 湿度センサー、５５、５５−１、５５−２ 輻射センサー、６１、６１−１、６１−２ 外部信号受信部、６３、６３−１、６３−２ 送受信部、７１、７１−１、７１−２、７３、７３−１、７３−２ 空気吸込方向、７５、７５−１、７５−２、７７、７７−１、７７−２ 空気吹出方向、８１、８１−１、８１−２ センサー検知範囲、９１ 圧縮機、９２ 四方弁、９３ 熱源側熱交換器、９４ 室外ファン、９５ アキュムレータ、９６ 室外絞り装置、９７ 負荷側熱交換器、９８ 室内ファン、９９ 室内絞り装置、１０１ 室外機制御部、１０２ 室内機制御部、１２１、１２１ａ、１２１ｂ バルブ、１３１ 体感温度演算部、１３３ 圧縮機制御部、１４１ 演算部、１４３ 記憶部、１５１ 第１体感温度演算部、１５３ 第２体感温度演算部、１５５ 補正体感温度演算部。

Claims (6)

1. 室内温度、室内湿度、及び輻射温度のそれぞれの検知結果と、設定された設定温度とに基づいて制御する空気調和機であって、
   空気調和に係る機器を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、
   前記室内温度と、前記室内湿度とから求めた第１体感温度と、
   前記室内温度と、前記輻射温度とから求めた第２体感温度と、
   人間の熱放散量の割合が設定された熱放散量割合データと、に基づいて第３体感温度を求め、
   前記第３体感温度と、前記設定温度とに基づいて前記機器を制御する
   ことを特徴とする空気調和機。
2. 前記熱放散量割合データは、
   少なくとも、輻射に関する熱放散量の割合である第１熱放散量と、湿度に関する熱放散量の割合である第２熱放散量とを含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記制御部は、
   前記第１体感温度と、前記第２体感温度との差分に対し、前記第１熱放散量及び前記第２熱放散量に基づいて重み付け演算することで前記第３体感温度を求め、
   前記第３体感温度と、前記設定温度との差分に基づいて、前記機器のうち、圧縮機の周波数を制御する
   ことを特徴とする請求項２に記載の空気調和機。
4. 室外機及び室内機を複数備え、
   前記室内機のそれぞれは、割り当てられている空調対象空間に係る前記室内温度、前記室内湿度、及び前記輻射温度のそれぞれの検知結果を取得し、
   前記制御部は、
   前記空調対象空間のそれぞれが不快な状態であるか否かを判定する不快判定閾値が予め設定され、
   前記空調対象空間ごとに、前記第３体感温度と、前記設定温度との差分が、前記不快判定閾値以上の場合、前記空調対象空間が不快な状態であると判定し、前記圧縮機の周波数を制御する
   ことを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
5. 前記制御部は、
   前記空調対象空間が不快な状態である場合、前記室内機のそれぞれの中から、負荷が小さい前記室内機を選択し、選択した前記室内機に対応する前記室外機が備える前記圧縮機の周波数を上げる
   ことを特徴とする請求項４に記載の空気調和機。
6. 前記制御部は、
   前記室内機のそれぞれの負荷を順位付けし、負荷が小さい前記室内機から順に選択する
   ことを特徴とする請求項５に記載の空気調和機。

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