JP3239110B2 - 空気調和機の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は室内を冷房する空気
調和機に関するもので、特に室内外の冷房負荷を判別し
て、空気調和機の設定温度と風向及び風量を決定するこ
とにより、快適冷房運転はもちろん、冷房病の原因とな
る過剰冷房を抑制し得る空気調和機の制御方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、空気調和機は冷凍サイクルを備
えている。冷凍サイクルは、図１に示すように、冷媒を
圧縮して高温、高圧となるようにするコンプレッサ１１
と、前記コンプレッサ１１から考究された高温、高圧の
気体冷媒を液化させる凝縮器１２と、前記凝縮器１２か
ら供給された液体冷媒の圧力を降下させて、一部を気化
させる毛細管１３と、前記毛細管１３から供給された冷
媒を気化させて、周囲の空気を冷却させる蒸発器１４と
から構成される。

【０００３】このように構成された冷凍サイクルの動作
は次のようである。コンプレッサ１１で圧縮された冷媒
が凝縮器１２に移動され凝縮され、凝縮器１２では気体
状態の冷媒が液体状態に変化しつつ熱を室外に放出する
こととなる。凝縮器１２から出た冷媒は毛細管１３を通
過しつつ圧力が降下し、圧力降下により、液体冷媒の一
部が気化して、毛細管１３を流れる冷媒の状態は液体と
気体が混合された２相状態となる。圧力の降下された冷
媒は蒸発器１４で気化しつつ熱を吸収することとなる。

【０００４】すなわち、冷媒が液体状態から気体状態に
変化するのに高い蒸発潜熱を必要とするため、蒸発器１
４の表面は冷却され、冷却された蒸発器１４の表面と接
触する空気も冷却される。したがって、室内ファン１５
により、室内の暑い空気が蒸発器１４との熱交換により
冷却されてから吐き出されるので、室内の温度が下降す
る。また、凝縮器１２の一側に設置された室外ファン１
６は空気を凝縮器１２側に送風して、冷媒の液化により
加熱された空気を機器の外部に排出し、新たな空気を供
給して、迅速に凝縮されるようにする。

【０００５】前記冷凍サイクルを用いて室内を冷房させ
る装置が空気調和機である。空気調和機は前記冷凍サイ
クルが一つの装置に入っている一体型空気調和機と、熱
負荷を発生させるコンプレッサと凝縮器は室外側に設置
し、蒸発器のみを室内側に設置した分離型空気調和機と
に区分される。分離型空気調和機は、通常大容量のもの
で、コンプレッサと凝縮器が設置された部分を室外機
と、蒸発器が設置された部分を室内機という。

【０００６】図２は一般的な空気調和機の室内機を示す
もので、ケース２０の下部に形成され、室内空気が流入
される吸入グリル２１と、前記ケース２０の上部に設置
され、冷却された空気を吐き出す吐出グリル２２と、前
記ケース２０の内部に設置され、流入された室内空気を
冷却させる蒸発器２３と、前記蒸発器２３の前面に設置
され、流入される室内空気の温度を感知する温度センサ
ー２４と、前記ケース２０の内部に設置され、室内空気
を流入させ、冷却された空気を吐き出す室内ファン２５
とから構成される。また、前記吐出グリル２２には、吐
き出される空気の吐出方向を調節するための上下風向ベ
ーン２６と左右風向ベーン２７が設置されている。

【０００７】このように構成された室内機は、室内ファ
ンが駆動されるにつれて、室内空気が流入され冷却され
た後、吐出グリルを通じて吐き出されることにより、室
内を冷房することとなる。

【０００８】室内ファン２５が駆動されると、室内空気
が吸入グリル２１を通じてケース２０の内部に流入さ
れ、流入された空気は蒸発器２３を通過しながら冷却さ
れる。冷却された空気は吐出グリル２２を通じて室内に
吐き出され、上下風向ベーン２６と左右風向ベーン２７
を用いて冷気の吐出方向を所望方向に調節することがで
きる。また、前記温度センサー２４は、ケース２０の内
部に流入される室内空気の温度を感知して、前記室内フ
ァン２５の駆動を制御する。

【０００９】一般に、空気調和機を作動させる場合は、
冷却された空気が吐出グリルから水平に吐き出される水
平吐出が用いられる。水平吐出時には、冷房気流が居住
域（空気調和機の前方１．５〜３ｍ）にある着席姿勢の
使用者の頭部又は胸部に吐き出される。したがって、冷
房気流が接触する部分は長時間過冷房され、冷房気流が
接触しない部分は相対的に高温となるなど、局部的な気
流感又は温度感により不快を感ずることとなる。

【００１０】また、夏季には、空気調和機を用いる冷房
頻度が高くなって、冷房病患者が内科患者の２０％ほど
発生し、空気調和機を使用する使用者の約６０％が冷房
病の発生を憂えている。冷房病の発生原因は概して過度
な室内外の温度差、人体に冷たい気流が直接接触する直
接風、及び冷房状態に長時間とどまる場合などである。

【００１１】例えば、室外温度が３５℃までに上昇する
とき、室内で冷房を行う場合は、通常、２５℃を設定温
度として冷房することとなる。したがって、室内外の温
度差が約１０℃に至り、このような過度な温度差は冷房
病を招来する原因となる。

【００１２】日本国の一部会社では、空気調和機の室外
機に温度センサーを装着して室外温度を感知している
が、これは原価上昇の原因となるだけでなく、室外機周
辺の温度が室外温度を代表し得なく、室外温度を誤感知
する場合も発生する。すなわち、室外機は建物の壁又は
屋上などに設置されるので、その周辺の温度が室外温度
を代表するしかなく、住宅の外部に室外機を設置する場
合、隣の室外機から出る暑い風により室外を誤感知する
こともある。

【００１３】また、一般的な快適制御アルゴリズムで
は、室内温度が一律的に２６℃となるように、空気調和
機を制御しているが、これは人間の温度環境に対する順
応程度を考慮しなかったもので、冷房病の発生原因とな
る。すなわち、人間は同じ２６℃の空間に居住し続けて
も、時間が経過するにつれて、快適程度が変化するが、
既存の快適制御アルゴリズムはこれを考慮しなく一律的
に単に温度のみを制御している。

【００１４】実際に空気調和機を使用する場合、次のよ
うな理由により不満が発生する。すなわち、冷房負荷と
冷房能力の不一致が発生して、使用者の不満を引き起こ
している。

【００１５】一番目、空気調和機の冷房能力と実際設置
場所の冷房負荷が一致しないときに発生する。すなわ
ち、９坪冷房能力の空気調和機を、５坪程度の空間に設
置する場合には過剰冷房の原因となり、１３坪程度の空
間に設置する場合には、室内温度の降下速度が遅くて不
快感を誘発することとなる。

【００１６】二番目、空間の換気有無によって冷房負荷
が変化する。すなわち、５坪型の空気調和機を５坪空間
に設置しても、出入口又は窓が開いている場合には、冷
房が十分にならなくて、涼しさを感じ得ない。

【００１７】三番目、室外気温の変化も冷房負荷の変動
要因となる。空気調和機を主として使用する夏季であっ
ても、室外気温は一定しなく、時間によって変化し、こ
のような室外温度の変化は室内温度にも影響を及ぼすこ
ととなる。夏季の室外温度は朝から上昇し１４時ないし
１５時頃に最高温度となってから、再び下降することと
なる。このような室外温度の変化は住宅の外壁温度に影
響を与え、これが熱伝達により室内壁にも影響を与える
こととなる。室内壁の温度は人間の全身温冷感又は快適
感に影響を与えるだけでなく、輻射により室内温度にも
影響を与えて、冷房負荷として作用することとなる。

【００１８】前記全身温冷感はＰＭＶ（Predicted Mean
Vote；予想平均投票値）ともいい、これはファンガー
（Fanger）教授により提案されたもので、空調環境での
物理的量である温度、気流、湿度、内壁の輻射温度と環
境要因である人間の活動量及び着衣量の６要素によって
決定される。すなわち、ＰＭＶは前記６要素を変化させ
ながら約１３００人に対して実験を行い、それによる投
票値を定型化したものである。ＰＭＶ＝−３である場
合、“非常に寒い”の意味であり、ＰＭＶ＝−２である
場合、“寒い”、ＰＭＶ＝−１は“やや冷たい”、ＰＭ
Ｖ＝０は寒くもなく、暑くもない中立状態を意味する。
また、ＰＭＶ＝１は“やや暑い”、ＰＭＶ＝２は“暑
い”、ＰＭＶ＝３は“非常に暑い”を意味するもので、
みんな７段階で構成される。

【００１９】四番目、空気調和機が設置された住宅の方
位によって冷房負荷が変化する。すなわち、西向き住宅
の場合、北向き住宅に比べ約３倍の冷房負荷が発生し、
住宅の壁厚、アパートの層数によってそれぞれ冷房負荷
が変化する。

【００２０】五番目、在室者の数も冷房負荷に関連す
る。すなわち、通常、自体は１人当たり約１２０kcal/h
の熱量を発生し、５坪型空気調和機の冷房能力が１８０
０kcal/hである点に鑑みると、在室者の数が冷房能力に
大きい影響を与えるものであることが分かる。

【００２１】六番目、空気調和機を稼動する途中に熱器
具又はコンピュータを使用する場合、冷房負荷が上昇す
ることとなる。すなわち、熱器具又はコンピュータを使
用する場合、多量の熱が発生して冷房負荷を増加させ
る。

【００２２】しかし、従来の空気調和機は、冷房負荷の
変動に対応する温度及び気流の制御方法がないので、過
剰冷房による冷房病の発生原因となり、十分に快適な空
調を成し得なくて、不快感を誘発する問題点がある。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明は
前記のような従来技術の問題点を解決するために案出さ
れたもので、冷房負荷の変動に応じて即刻対応し得るよ
うに、設定温度、風向及び風量を制御するとともに、人
体順応度を考慮して寒冷感を感じないように空気調和機
の作動状態を制御することにより、快適性を向上させ、
過剰冷房現象を防止して冷房病を予防し、空気調和機の
稼働エネルギーを節減し得る空気調和機の制御方法を提
供することにその目的がある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明は、一定時間冷房運転を行いながら、コンプレ
ッサがオンされている時間とオフされている時間を感知
し、予め設定された基準時間値と比較して冷房負荷を判
別する冷房負荷判別段階と、前記冷房負荷判別段階で判
別された冷房負荷に応じて、快適冷房運転がなされるよ
うに、空気調和機の室内冷房温度を変化させるとともに
吐出冷気の風向及び風量の少なくとも一方を変化させる
冷房負荷対応段階とを含むことを特徴とする。

【００２５】また、本発明は、空気調和機を作動させて
一定時間冷房運転を行った後、所定の設定温度で空気調
和機が運転される時間を感知する運転時間チェック段階
と、前記運転時間チェック段階で感知された運転時間と
マイコンに記憶された各温度別人体順応度時間とを比較
して、人体の冷房に対する順応度を判別する人体順応度
判別段階と、前記人体順応度判別段階で判別された人体
順応度に応じて空気調和機の冷房温度を変化させるとと
もに吐出冷気の風向及び風量の少なくとも一方を変化さ
せる人体順応度対応段階とを含むことを特徴とする。

【００２６】また、本発明は、一定時間冷房運転を行い
ながら、コンプレッサがオンされている時間とオフされ
ている時間を感知して冷房負荷を判別する冷房負荷判別
段階と、前記冷房負荷判別段階で判別された冷房負荷に
応じて、空気調和機の室内冷房温度と吐出冷気の風向及
び風量を変化させる冷房負荷対応段階と、前記冷房負荷
対応段階による各温度別運転時間とマイコンに記憶され
た各温度別人体順応度時間とを比較して、人体の冷房に
対する順応度を判別する人体順応度判別段階と、前記人
体順応度判別段階で判別された人体順応度に応じて空気
調和機の冷房温度と吐出冷気の風向及び風量を変化させ
る人体順応度対応段階とから構成されることを特徴とす
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施例を
添付図面に基づいて説明する。

【００２８】本発明による空気調和機の制御方法は、図
３及び図４に示すように、コンプレッサがオンされてい
る時間とオフされている時間を感知して、冷房負荷を判
別する冷房負荷判別段階と、判別された冷房負荷に応じ
て空気調和機の作動状態を制御する冷房負荷対応段階
と、冷房運転中、各温度別運転時間をチェックし、吐き
出される空気に対する人体の順応度を判別する人体順応
度判別段階と、判別された人体順応度に対応して、空気
調和機の作動状態を制御する人体順応度対応段階とから
構成される。

【００２９】前記本発明による空気調和機の制御方法
は、大きく冷房負荷対応制御と人体順応度対応制御とに
区分される。

【００３０】冷房負荷対応制御は、コンプレッサがオン
されている時間とオフされている時間を感知して冷房負
荷を判別する冷房負荷段階と、判別された冷房負荷によ
って空気調和機の作動状態を制御する冷房負荷対応段階
と、冷房時間をチェックして冷房負荷判別時点を決定す
る冷房時間チェック段階とから構成される。もちろん、
前記コンプレッサは、吸入される空気の温度が設定温度
に比べて一定範囲以上の差が生じる場合、オンされるか
オフされるようにする。

【００３１】前記冷房負荷判別段階は、一定設定温度と
風量及び風向で一定期間冷房運転を行った後、コンプレ
ッサがオンされたときの時間と、コンプレッサがオフさ
れたときの時間を感知するオン／オフ時間感知段階と、
前記コンプレッサがオンされている時間及びコンプレッ
サがオフされている時間によって空間負荷を判別する空
間負荷判別段階と、環境負荷を判別する環境負荷判別段
階とから構成される。前記冷房負荷対応段階は、前記冷
房負荷判別段階で決定された冷房負荷によって室内温度
を制御する室内温度対応段階と、前記室内温度対応段階
で制御される設定温度に応じて上下風向を制御する上下
風向対応段階と、前記上下風向対応段階で制御される上
下風向に応じて風量を制御する風量対応段階とから構成
される。

【００３２】この際に、前記室内温度対応段階は、対応
する前記設定温度に上限値と下限値の規制幅を付与し、
前記冷房時間チェック段階は、冷房負荷判別時から時間
をチェックし、一定時間が経過すると、冷房負荷判別段
階を再び開始するようにする。

【００３３】人体順応度対応制御は、空気調和機を作動
させて一定時間冷房運転を実施した後、所定の設定温度
で空気調和機が運転される時間をそれぞれ感知する運転
時間チェック段階と、チェックされた運転時間とマイコ
ンに記憶された各温度別人体順応度時間とを比較して、
人体の冷房に対する順応度を判別する人体順応度判別段
階と、判別された人体順応度に対応して空気調和機の作
動状態を制御する人体順応度対応段階とから構成され
る。

【００３４】前記人体順応度判別段階は、冷房運転中、
判別時点までの各温度別運転時間を合算し、その時間の
なかで少なくとも一つがマイコンに記憶された各温度別
人体順応度時間より大きい場合、“寒冷”と判断し、人
体順応度対応を開始するようにする。この際に、室内温
度が持続的に上昇するときは、判別時点までの各温度別
運転時間のみを合算し、上昇温度以前のデータは無視
し、上昇温度以後の運転時間のみを合算して運転時間を
決定し、室内温度が下降されるときは、判別時間までの
各温度別運転時間をすべて合算して運転時間を決定す
る。

【００３５】前記人体順応度対応段階は、人体に適した
室内温度となるように、設定温度を制御する室内温度対
応段階と、人体が気流感を感じ得ないように、吐き出さ
れる空気の上下風向を一定程度上側に調整する上下風向
対応段階と、吐き出される空気の左右風向を周期的に往
復駆動させる左右風向対応段階と、風量を微風に制御す
る風量対応段階とから構成される。ここで、前記室内温
度対応段階は、対応する設定温度に対して一定範囲の上
限値と下限値の規制幅を備え、上限値に室内温度を制御
するとき、上限値に相当する人体順応度判別時間がマイ
コンでの上限値に相当する人体順応度より大きくなる時
点に、一定時間コンプレッサの作動を中止させることと
なる。

【００３６】このように構成された本発明の空気調和機
の制御方法は、冷房負荷の変動によって空気調和機の作
動状態を制御し、人体順応度を感知して、寒冷感を感じ
ないようにすることで、快適な冷房制御が可能となる。

【００３７】負荷対応運転が開始されると、冷房負荷を
判別するため、設定温度は２６℃、風量は微風、上下風
向は、図７に示すように、（α°＋β°）に向けて初期
冷房運転を実施する。室内温度が設定温度に到達する
と、コンプレッサが最初にオフされ、その時点をｎ０と
する。この時点からコンプレッサが三回目オフされる時
点であるｎ２までを第１冷房負荷判別段階とする。

【００３８】第１冷房負荷判別段階は空間負荷判別段階
と環境負荷判別段階とに区分され、これら負荷を判別す
るため、まずコンプレッサの作動時間をチェックする。
すなわち、コンプレッサがオフされるのにかかる時間
｛ｔ１（ｆ）｝及びオンされるのにかかる時間｛ｔ１
（ｎ）｝を測定して計算すると、下記の数学式１のよう
に各々の平均値として導出される。

【００３９】［数学式１］

【００４０】前記数学式１により、コンプレッサがオフ
されるのにかかる時間｛ｔ１（ｆ）｝とコンプレッサが
オンされるのにかかる時間｛ｔ１（ｎ）｝がそれぞれ計
算されると、その時間とマイコンに予め内蔵されたテー
ブル（表１、表２、表３）の時間を比較して、空間負荷
と環境負荷を判別する。

【００４１】下記のテーブルは冷房負荷判別段階の環境
負荷判別表で、表１は過大空間での判別表であり、表２
は標準空間での判別表であり、表３は過小空間での判別
表である。

【００４２】［表１］

【００４３】［表２］

【００４４】［表３］

【００４５】図５は冷房負荷を判別するときに使用でき
る特性図で、設定温度が２６℃となるようにし、冷房運
転を行うときを示す。したがって、コンプレッサがオフ
されるのにかかった時間｛ｔ１（ｆ）｝とコンプレッサ
がオンされるのにかかった時間｛ｔ１（ｎ）｝をそれぞ
れ計算して、過大空間、標準空間、過小空間と空間負荷
を判別し、同時に環境負荷を大領域、中領域、小領域と
判別する。

【００４６】図４に示すように空気調和機が運転される
場合は、ｔ１（ｆ）が、図６に示すように、ｔ２６ｎ〜
ｔ２６ｎｎであり、ｔ１（ｎ）がｔ２６ｑ〜ｔ２６ｑｑ
となるので、空間負荷は“過小空間”と判別し、環境負
荷は“中領域”と判別する。

【００４７】図６に示す特性図に示すように、空気調和
機が設置された空間が一定するとき、環境負荷の大きさ
によってコンプレッサの作動時間が変化する。例えば、
過小空間で設定温度２６℃で運転したら、環境負荷が大
きくなるほどにコンプレッサのオン時間｛ｔ１（ｆ）｝
は大きくなり、コンプレッサのオフ時間｛ｔ１（ｎ）｝
は小さくなる。これは、環境負荷が大きくなると、目的
とする設定温度まで室内温度を低めるための冷房時間が
長くなり、一旦、コンプレッサがオフされる場合、室内
温度がコンプレッサオン条件となるまでは、大きい環境
負荷により室内温度が早く上昇するので、コンプレッサ
がオフされている時間は短くなる。

【００４８】一般に、コンプレッサのオフ条件は設定温
度−０．５℃であり、コンプレッサのオン条件は設定温
度＋０．５℃である。したがって、同一負荷のような環
境負荷であれば、設定温度が低くなるほどにコンプレッ
サのオン時間は長くなる。この際に、コンプレッサのオ
フ時間は、同一空間の場合、ほぼ同一である。

【００４９】すなわち、設定温度が２６℃であると、室
内温度が２５．５℃から２６．５℃となるまで、コンプ
レッサがオフされ、設定温度が２７℃であると、室内温
度が２６．５℃から２７．５℃となるまで、コンプレッ
サがオフされ、設定温度が２８℃であると、室内温度が
２７．５℃から２８．５℃となるまで、コンプレッサが
オフされるので、各々の室内温度の上昇はすべて１℃と
なって、コンプレッサのオフ時間はほぼ同じになる。

【００５０】また、環境負荷及び設定温度が同一である
場合には、空間が大きくなるほどに空間負荷が大きくな
るため、コンプレッサがオンされるのにかかる時間は大
きくなり、コンプレッサがオフされるのにかかる時間は
短くなる。

【００５１】図６に示す特性図を参照すると、ｔ１
（ｆ）がｔ２６ｎ〜ｔ２６ｎｎの範囲にあり、ｔ１
（ｎ）がｔ２６ｑ〜ｔ２６ｑｑの範囲にあるので、空間
負荷は“過小空間”であり、環境負荷は“中領域”と判
別し、これにより、第１冷房負荷対応段階では、下記の
表４及び図７に示すように、対応運転を行うこととな
る。

【００５２】［表４］

【００５３】すなわち、室内温度対応段階により、設定
温度は２７℃に制御され、上下風向対応段階により、上
下風向はα°に制御され、風量対応段階により、風量は
中風に制御されて、対応運転を行う。これは、変動する
冷房負荷に対応するため、つまり快適性を維持するとと
もに空気調和機の消費電力を減らすために対応制御する
ものである。

【００５４】つぎには、同一空間負荷を有する室内で環
境負荷に対する第１冷房負荷対応段階を概略的に紹介す
る。

【００５５】一番目、環境負荷が“小”である場合、設
定温度を２６℃に制御し、上下風向は（α°＋β°）と
し、風量は微風として制御すると、居住領域では気流が
０．２m/sec程度となる。これをＰＭＶ値に計算すると
約“−０．０６”であり、寒くもなく暑くもない状態で
ある快適な状態を意味する。すなわち、環境負荷が小さ
いので、室内設定温度を２６℃として運転し、上下風量
を制御すると、快適な状態を維持することができる。こ
の際に、ＰＭＶのほかの要素である相対湿度は５５％RH
であり、輻射温度は室内温度と同じに２６℃であり、在
室者の活動量は読書状態である１．０Ｍであり、在室者
の着衣量は夏季の平常服状態である０．６cloとして計
算した場合である。

【００５６】二番目、環境負荷が“中”である設定温度
を２７℃に制御し、上下風向は（α°）とし、風量は中
風として制御すると、居住領域では気流が０．６m/sec
程度となる。これをＰＭＶ値に計算すると約“０．０
５”であり、寒くもなく暑くもない状態である快適な状
態を意味する。すなわち、環境負荷に適合するように、
室内設定温度を２７℃として運転し、上下風向と風量を
制御すると、快適な状態を維持し得るだけでなく、無駄
に室内温度を低下させないので、エネルギーを節減し得
る。

【００５７】三番目、環境負荷が“大”である場合、設
定温度を２８℃に制御し、上下風量は（α°＋β°）と
し、風量は強風として制御すると、居住領域では気流が
１．１m/sec程度となる。これをＰＭＶ値に計算する
と、約“０．３６”であり、寒くもなく暑くもない状態
である快適な状態を意味する。すなわち、環境負荷が大
きいので、室内設定温度を２８℃として運転し、上下風
向と風量を制御すると、快適な状態を維持し得るだけで
なく、無駄に室内温度を低下させないので、エネルギー
を節減し得る。

【００５８】第１冷房負荷対応段階で、空間負荷と環境
負荷に適するように、設定温度、風量を制御運転し、冷
房時間チェック段階では、対応冷房運転をする間、第１
冷房負荷判別段階の第１部であるｔ（ｎ０）地点から一
定時間（ｔａ）となる時間まで冷房運転時間をチェック
する。冷房運転時間が一定時間（ｔａ）が経過すると、
第２冷房負荷判別段階に進行することとなる。

【００５９】第１冷房負荷判別段階と第１冷房負荷対応
段階により冷房運転を行う間、一定時間（ｔａ）が経過
すると、環境負荷を再び判別することとなる。これは、
冷房運転を行う間、環境負荷が変化する場合が発生する
ためであり、この場合、変化した環境負荷に応じて新た
な冷房対応運転が必要となる。この際に、空気調和機の
移動はないので、空間負荷の変化は当然なくなり、空間
負荷は第１冷房負荷判別段階で判別した空間負荷が適用
される。

【００６０】第２冷房負荷判別段階は、図３及び図４に
示すように、所定の冷房時間（ｔａ）が経過した後、最
初コンプレッサがオフされる時点からコンプレッサが二
度オンされ二度オフされるまでの所要時間をそれぞれ測
定し、これら時間値を平均して、コンプレッサがオフさ
れるのにかかる時間とコンプレッサがオンされるのにか
かる時間をマイコンで算出する。

【００６１】例えば、図４において、ｎ５地点前から一
定時間（ｔａ）が経過したものであれば、コンプレッサ
がオフされるのにかかった時間はｆ６とｆ７時間であ
り、コンプレッサがオンされるのにかかった時間はｎ６
とｎ７時間である。したがって、コンプレッサがオフさ
れるのにかかった平均時間ｔ２（ｆ）とコンプレッサが
オンされるのにかかった平均時間ｔ２（ｎ）は下記の数
学式２のようである。

【００６２】［数学式２］

【００６３】前記数学式２により計算されたｔ２（ｆ）
とｔ２（ｎ）時間とマイコンに内装されたテーブル（表
１、表２、表３）を比較して環境負荷を判別する。

【００６４】図４の例に示すように、第１冷房負荷対応
段階では、空間負荷が“過小空間”であり、環境負荷が
“中”であることを確認し、設定温度が２７℃、上下風
向はα°、風量は中風として対応運転を行う。対応運転
を行う途中、冷房遂行時間が一定時間（ｔａ）が経過す
ると、設定温度２７℃として運転しつつ二度目に冷房負
荷判別を行う。

【００６５】冷房運転中、環境負荷が“中”から“大”
に変化したら、第２冷房負荷判別段階で測定したｔ２
（ｆ）とｔ２（ｎ）は、図６に示すように、領域が変化
する。すなわち、過小領域であり、設定温度２７℃で冷
房負荷対応運転を行ったが、環境負荷が“大”領域に変
化する場合、特性度上でその領域が変化することが分か
る。

【００６６】言い換えれば、数学式２により計算された
ｔ２（ｆ）がｔ２７ｏ〜ｔ２７ｏｏの範囲にある値であ
り、ｔ２（ｎ）がｔ２７ｒ〜ｔ２７ｒｒの範囲にある値
となると、過小空間の空間負荷であることに鑑みて表３
を確認すると、環境負荷は“大”と判別される。

【００６７】計算されたｔ２（ｆ）とｔ２（ｎ）によ
り、空間負荷は“過小空間”、環境負荷は“大領域”と
判別されるので、第２冷房負荷対応段階では、表４と図
７に示すように、対応運転を行う。

【００６８】すなわち、室内温度対応段階により、設定
温度は２８℃に制御され、上下風向対応段階により上下
風向は（α°−β°）に制御され、風量対応段階によ
り、風量は強風として対応運転を行うこととなる。これ
は、変動する冷房負荷に対応するため、つまり快適性を
維持するとともに空気調和機の消費電力を減らすために
対応制御するものである。

【００６９】第１冷房負荷対応段階と第２冷房負荷対応
段階により室内が冷房運転される間、室内温度は２６℃
又は２７℃又は２８℃に制御されているので、冷房状態
に相当な時間露出されていた在室者は寒冷感を感じ始め
る。したがって、その間に制御されていた室内温度の時
間をチェックして、人体が寒冷感を感じないようにする
必要がある。

【００７０】図９は人体順応度時間を示すもので、室内
温度が２６℃に制御されてきた時間がｔｘ時間となる
か、２７℃に制御されてきた時間がｔｙ時間となると、
人体が寒冷感を感じることを意味する。もちろん、室内
温度が２８℃に制御されてきた時間がｔｚ時間となる
と、人体が寒冷感を感じ始めることは同様であり、ｔ
ｘ、ｔｙ、ｔｚ時間は人体健康な人を対象として寒冷感
を感じる時間に対して実験した結果値である。

【００７１】すなわち、室内温度が２６℃に制御されて
きた時間がｔｘ時間より大きくなるか、２７℃に制御さ
れてきた時間がｔｙ時間より大きくなると、又は室内温
度が２８℃に制御されてきた時間がｔｚ時間より大きく
なると、人体順応度対応段階に進行する。

【００７２】ここで、各温度別人体順応度判別時間であ
るｔ（２６℃）、ｔ（２７℃）、ｔ（２８℃）を計算す
る方法を表５、図８、表６及び図９にそれぞれ示す。人
体順応度判別時間計算方法は大きく二通りに区分され、
冷房負荷対応運転を行う途中に室内温度が上昇した状態
のみある場合と、室内温度が下降した状態にある場合と
に区分される。

【００７３】次の表５と図８は前者の場合であり、表６
と図９は後者の場合を示し、表５は図８の場合に人体順
応度時間を計算した結果であり、表６は図９の場合に人
体順応度時間を計算した結果である。

【００７４】［表５］

【００７５】一度目の冷房制御運転を行う間、室内温度
が上昇した場合のみある場合は図８及び表５を参照して
人体順応度時間を計算する。すなわち、図８に示すよう
に、冷房負荷対応のための制御運転時、環境負荷が変化
しないか上昇したら、人体順応度判別時間であるｔ（２
６℃）、ｔ（２７℃）、ｔ（２８℃）は表５のように計
算される。人体順応度判別時点（Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３）
で、その間に制御運転されていた室内温度をマイコンで
チェックし、室内温度が変化しなかったら、その室内温
度を持続的に合算する。

【００７６】反面、室内温度が上昇したら、上昇前の室
内温度は初期化（Reset）させ、上昇以後の室内温度の
みを合算させながら記憶する。これは冷房負荷対応段階
でも室内温度が上昇すると、室内温度が上昇したため、
上昇前の室内温度により人体に寒冷感を与える影響が減
少し、上昇された室内温度に更に支配的に影響を受ける
ためである。

【００７７】例えば、図８の制御パターン３で冷房対応
運転を行ったら、人体順応度対応段階で人体順応度判別
時点（Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３）での人体順応度判別時間は次
のようである。

【００７８】制御パターン３は、第１冷房負荷判別段階
で設定温度２６℃で運転し、第１冷房負荷対応段階と第
２冷房負荷判別段階で２７℃で運転し、第２冷房負荷対
応段階では２８℃と室内温度が設定されて制御されたこ
とが分かる。したがって、表５に示すように、人体順応
度判別時間が求められる。

【００７９】すなわち、一番目の人体順応度判別時点
（Ｈ１）では、２６℃の人体順応度判別時間ｔ（２６
℃）は“０”であり、２７℃の人体順応度判別時間ｔ
（２７℃）は“０”であり、２８℃の人体順応度判別時
間ｔ（２８℃）は“ｔ３”時間となる。

【００８０】また、二番目の人体順応度判別時点（Ｈ
２）では、２６℃の人体順応度判別時間ｔ（２６℃）は
“０”であり、２７℃の人体順応度判別時間ｔ（２７
℃）は“０”であり、２８℃の人体順応度判別時間ｔ
（２８℃）は“ｔ３＋ｔ４”時間となる。

【００８１】三番目の人体順応度判別時点（Ｈ３）で
は、２６℃の人体順応度判別時間ｔ（２６℃）は“０”
であり、２７℃の人体順応度判別時間ｔ（２７℃）は
“０”であり、２８℃の人体順応度判別時間ｔ（２８
℃）は“ｔ３＋ｔ４＋ｔ５”時間となる。

【００８２】人体順応度判別段階では、マイコンにより
判別する時点、つまり人体順応度判別時点（Ｈ１）で、
ｔ（２６℃）は“０”、ｔ（２７℃）は“０”、ｔ（２
８℃）は“ｔ３”時間で計算されることにより、人体順
応度対応運転を行うか、冷房負荷対応運転を続けること
となる。

【００８３】すなわち、ｔ（２８℃）が２８℃の人体順
応度時間ｔｚより大きいと、人体順応度対応段階に進行
し、人体順応度に適した室内温度、上下風向、左右風
向、風量を制御し、ｔ（２８℃）が２８℃の人体順応度
時間ｔｚより小さいか、同じであると、冷房負荷対応段
階を続けて制御運転することとなる。

【００８４】ほかの人体順応度判別時点（Ｈ２、Ｈ３、
…）でも、停止信号又は負荷対応運転を中止しろという
信号が入力されるまで、同一方法で冷房負荷対応運転又
は人体順応度対応運転を行う。

【００８５】［表６］

【００８６】つぎに、冷房対応運転中、室内温度が下降
された状態が含まれた場合の制御パターンで図９及び表
６を参照して人体順応度判別時間を計算する。

【００８７】言い換えれば、図９のような冷房負荷対応
のための制御運転を行うとき、環境負荷が低下した場合
があれば、人体順応度判別時間であるｔ（２６℃）、ｔ
（２７℃）、ｔ（２８℃）は表６のように計算される。
すなわち、人体順応度判別時点で、その間に制御運転さ
れていた室内温度をマイコンでチェックするとき、室内
温度が変化しなかったら、その室内温度を持続的に合算
を行うが、室内温度が上昇したら、上昇前の室内温度は
リセットさせ、上昇した室内温度のみを合算させ、室内
温度が下降したら、下降前の室内温度はそのまま記憶／
貯蔵し、下降した室内温度も持続的に合算する。

【００８８】これは、室内温度が下降したら、下降した
室内温度が人体に寒冷感を与えることは当然であり、下
降前の室内温度も人体に寒冷感度を与えたが、つぎの段
階で補償し得なかったので、人体順応度判別時間に合算
／記憶する。

【００８９】例えば、図９の制御パターン７で冷房対応
運転を行ったら、人体順応度対応段階で、人体順応度判
別時点（Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３）での人体順応度判別時間は
表６のように計算される。

【００９０】制御パターン７は、図９に示すように、第
１冷房負荷判別段階で２６℃で運転され、第１冷房負荷
対応段階と第２冷房負荷判別段階では２７℃で運転さ
れ、第２冷房負荷対応段階では２６℃で運転されたこと
が分かる。

【００９１】したがって、一番目の人体順応度判別時点
（Ｈ１）では、ｔ（２６℃）は“ｔ３”時間、ｔ（２７
℃）は“ｔ２”時間、ｔ（２８℃）は“０”時間とな
る。また、二番目の人体順応度判別時点（Ｈ２）では、
ｔ（２６℃）は“０”時間、ｔ（２７℃）は“ｔ２＋ｔ
４”時間、ｔ（２８℃）は“０”時間となる。三番目の
人体順応度判別時点（Ｈ３）では、ｔ（２６℃）は
“０”時間、ｔ（２７℃）は“０”、ｔ（２８℃）は
“ｔ５”時間となる。

【００９２】人体順応度判別段階においては、マイコン
により判別する時点に、つまり一番目の人体順応度判別
時点（Ｈ１）で、ｔ（２６℃）は“ｔ３”時間、ｔ（２
７℃）は“ｔ２”時間、ｔ（２８℃）は“０”時間で計
算されたので、“ｔ３”時間が２６℃の人体順応度時間
ｔｘより大きいと、人体順応度対応段階に進行し、人体
順応度に適した室内温度、上下風向、左右風向、風量を
制御し、“ｔ３”時間がｔｘより小さいか、同じである
と、冷房負荷対応段階を続けて制御運転することとな
る。

【００９３】ここで、２７℃の人体順応度判別時間ｔ
（２７℃）である“ｔ２”は人体順応度時間ｔｙよりい
つでも小さくなるように、冷房時間を制御するため、
“ｔ３”時間がｔｘより大きくなる場合と“ｔ２”時間
がｔｙより大きくなる場合が同時に発生することはな
い。

【００９４】ほかの人体順応度判別時点（Ｈ２、Ｈ３、
…）においても、停止信号又は負荷対応運転を中止しろ
という信号が入力されるまで、同一方法で冷房負荷対応
運転又は人体順応度対応運転を行う。

【００９５】冷房負荷対応段階と人体順応度判別段階に
おいて、ｔ（２６℃）＞ｔｘ又はｔ（２７℃）＞ｔｙ又
はｔ（２８℃）＞ｔｚであると、人体順応度対応段階を
下記の表７のように実行する。

【００９６】すなわち、室内温度が２６℃で制御運転さ
れる間、ｔ（２６℃）がｔｘより大きくなった時点では
室内温度対応段階にしたがい、設定温度を１℃上昇させ
て設定温度を２７℃で制御運転し、上下風向対応ステッ
プにしたがい、上下風向は（α°＋β°）に制御し、左
右風向対応段階にしたがい、左右風向は一定角度だけ左
右回転するように制御し、風量対応ステップにしたが
い、風量は微風に制御運転する。

【００９７】［表７］

【００９８】また、室内温度が２７℃で制御運転される
間、ｔ（２７℃）がｔｙより大きくなった時点では設定
温度を１℃上昇させて設定温度を２８℃で制御運転し、
上下風向は（α°＋β°）とし、左右風向は左右回転と
し、風量は微風として制御運転する。そして、室内温度
が２８℃で制御運転される間、ｔ（２８℃）がｔｚより
大きくなった時点では、所定時間（time(h)）コンプレ
ッサを停止させた後、設定温度を２８℃で制御運転し、
上下風向は（α°＋β°）とし、左右風向は左右回転と
し、風量は微風として制御運転する。これは、停止信号
又は負荷対応運転を中止しろという信号が入力されるま
で同一方法で制御運転される。

【００９９】図１１は本発明に用いられる空気調和機の
ブロック図で、室内温度センサー部５１が温度センサー
を用いて、吸入される室内空気の温度を測定した後、マ
イコン５０に伝達し、コンプレッサ作動時間感知部５３
はコンプレッサ６０が稼動されるオン時間とコンプレッ
サ６０が稼動されないオフ時間を感知し、冷房時間チェ
ック部５４は冷房時間をチェックしマイコン５０に伝達
する。また、人体順応度判別時間チェック部５２は人体
順応度判別時間をチェックしマイコン５０に伝達して、
マイコン５０が人体順応度対応運転を行えるようにす
る。

【０１００】室内ファン駆動部５５はマイコン５０の制
御にしたがって室内ファン５６の出力を制御して風量を
調節し、上下風向駆動部５７は上下風向ベーン５７‘を
制御して上下風向を調節し、左右風向駆動部５８は左右
風向ベーン５８’を制御して左右風向を調節する。ま
た、コンプレッサ駆動部５９はマイコン５０が指示した
設定温度となるようにコンプレッサ６０の動作を制御す
る。

【０１０１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の空気調和
機の制御方法は、冷房負荷の変動に即刻対応し得るよう
に、設定温度、風向及び風量を制御することにより、快
適感を維持しながらもエネルギーを節減し、過剰冷房を
防止して冷房病を予防し得る利点を提供する。

【０１０２】すなわち、本発明は、負荷が高くなると、
ＰＭＶを寒くもなく暑くもない状態−０．５〜＋０．５
の範囲に制御して、風量と風向を調節するとともに、設
定温度を上昇させることで、無理に低温で運転すること
を防止して消費電力を節減する。反面、負荷が低くなっ
ても、ＰＭＶが−０．５〜＋０．５の範囲で制御される
ように、風量及び風向を調節するとともに設定温度は低
い負荷に適するように設定して制御することにより、快
適性を向上させ、過剰冷房を防止して、過剰冷房による
冷房病を予防し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な冷凍サイクルを示す概略図である。

【図２】一般的な空気調和機の室内機を示す概略断面図
である。

【図３】本発明による空気調和機の制御方法を示すフロ
ーチャートである。

【図４】本発明による空気調和機の制御方法の実施例を
示す図である。

【図５】本発明の空気調和機の制御方法を適用する場
合、コンプレッサのオン／オフまでの所要時間を示す図
である。

【図６】本発明の冷房負荷判別段階を示す特性図であ
る。

【図７】上下風向対応方法を示す図である。

【図８】室内温度が上昇する場合の人体順応度制御パタ
ーンを示す図である。

【図９】室内温度が下降する場合を含むときの人体順応
度制御パターンを示す図である。

【図１０】室内温度別人体順応度時間基準を示すグラフ
である。

【図１１】本発明に用いられる空気調和機のブロック構
成図である。

【符号の説明】

５０ マイコン ５１ 室内温度センサー部 ５２ 人体順応度判別時間チェック部 ５３ コンプレッサオン／オフ時間感知部 ５４ 冷房時間チェック部 ５５ 室内ファン駆動部 ５６ 室内ファン ５７ 上下風向駆動部 ５８ 左右風向駆動部 ５９ コンプレッサ駆動部 ６０ コンプレッサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 咸 成 勳 大韓民国ソウル特別市道峰区道峰洞 韓 新アパート 111洞1008號 (56)参考文献 特開 平６−307693（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−174395（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−261538（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−60362（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−303840（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−210424（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−186340（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−185537（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 11/02 102 F24F 11/02

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空気調和機を作動させて一定時間冷房運転
   を行った後、所定の設定温度で空気調和機が運転される
   時間を感知する運転時間チェック段階と、前記運転時間
   チェック段階で感知された運転時間とマイコンに記憶さ
   れた各温度別人体順応度時間とを比較して、人体の冷房
   に対する順応度を判別する人体順応度判別段階と、前記
   人体順応度判別段階で判別された人体順応度に応じて空
   気調和機の冷房温度を変化させるとともに吐出冷気の風
   向及び風量の少なくとも一方を変化させる人体順応度対
   応段階とを含む空気調和機の制御方法であって、 前記人体順応度判別段階は、冷気運転中、判別時点まで
   の各温度別運転時間を合算し、その時間の中で少なくと
   も一つがマイコンに記憶された各温度別人体順応度時間
   より大きい場合、”寒冷”と判断し、人体順応度対応を
   開始することを特徴とする空気調和機の制御方法。
2. 【請求項２】前記人体順応度判別段階は、室内温度が持
   続的に上昇する時は、上昇温度以後から判別時点までの
   各温度別運転時間のみを合算して運転時間を決定し、室
   内温度が降下するときは、判別時間までの各温度別運転
   時間をすべて合算して運転時間を決定することを特徴と
   する請求項１記載の空気調和機の制御方法。
3. 【請求項３】前記人体順応度対応段階は、人体に適した
   室内温度となるように、設定温度を変化させる室内温度
   対応段階と、人体が気流感を感じ得ないように、吐出冷
   気の上下風向を一定程度上側に調整する上下風向対応段
   階と、吐出冷気の左右風向を周期的に往復運動させる左
   右風向対応段階と、風量を微風に制御する風量対応段階
   とから構成されることを特徴とする請求項１記載の空気
   調和機の制御方法。
4. 【請求項４】前記室内温度対応段階は、前記室内冷房設
   定温度が一定範囲の上限値と下限値の規制幅を有するこ
   とを特徴とする請求項３記載の空気調和機の制御方法。
5. 【請求項５】前記室内温度対応段階において、上限値に
   室内温度を制御するとき、上限値に相当する人体順応度
   判別時間がマイコンでの上限値に相当する人体順応度よ
   り大きくなる時点に、一定時間コンプレッサの作動を中
   止させるこ とを特徴とする請求項４記載の空気調和機の
   制御方法。
6. 【請求項６】一定時間冷房運転を行いながら、コンプレ
   ッサがオンされている時間とオフされている時間を感知
   して冷房負荷を判断する冷房負荷判別段階と、 前記冷房負荷判別段階で判別された冷房負荷に応じて、
   空気調和機の室内冷房温度と吐出冷気の風向及び風量を
   変化させる冷房負荷対応段階と、 前記冷房負荷対応段階による各温度別運転時間とマイコ
   ンに記憶された各温度別人体順応度時間とを比較して、
   人体の冷房に対する順応度を判別する人体順応度判別段
   階と、 前記人体順応度判別段階で判別された人体順応度に応じ
   て空気調和機の冷房温度と、人体が気流感を感じ得ない
   ように吐出冷気の風向及び風量を変化させる人体順応度
   対応段階とから構成されることを特徴とする空気調和機
   の制御方法。