JP3948600B2 - 空気調和機の運転制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器、送風機、および加湿器を備えて構成される空気調和機の運転制御装置に係り、特に上記加湿器の汚れを効果的に防ぐことができ、また加湿器のメンテナンスの容易化を図ることのできる機能を備えた空気調和機の運転制御装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
建物（ビル）等に設備される空気調和機（空調機）は、通常、熱媒体と空気との熱交換を行う熱交換器、この熱交換器に空気を通流させて温風や冷風を生成して外部（所定の空調環境）に出力する送風機（ファン）を備えて構成される。そして空気調和機から出力される温風または冷風からなる調和空気を、給気ダクトを介して建物内の各部に送風する如く構成される。またより極め細かい空気調和を実現するべく、上記空気調和機に前記送風機により外部に出力される温風または冷風を加湿する加湿器を組み込み、その湿度を調整することも行われる。
【０００３】
このような空気調和機は、専ら、予め定められた運転スケジュールに従って自動運転制御され、建物内への空調が不要となる夜間や休日には、その運転を停止させることで省エネルギ化が図られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで前述した加湿器は、特に気化式の加湿器は、湿潤性と空気の流通性とを兼ね備えた加湿材（加湿セル）に水を含ませて送風通路内に置き、空気との熱交換により水を気化させることで空気を加湿するものであり、空気中の潜熱（絶対温度）を増加させる作用を呈する。このような気化式の加湿器における上記加湿材（セル）への給水は、当該セルの上部から適量の水滴を滴下して浸透させたり、或いは給水皿に適量の水を供給しながらセルの下端を給水皿中に浸漬し、毛細管現象によりその水分をセルの全体に浸透させて行われる。
【０００５】
しかしながらこのような気化式の加湿器においては、空気調和機の運転を停止しても、セルが多量の水分を含有した状態で放置されることになる。しかも空気調和機の運転停止に伴って送風機も停止するので、上記セルの周囲に空気が滞留し、セルから蒸発した水蒸気が飽和するので、加湿器の周辺を含めて空気調和機本体の内部が湿潤状態となり易い。
【０００６】
このような湿潤環境においては、空気中に浮遊しているカビの胞子や細菌が加湿材（セル）等に付着し易くなり、更にはセルに付着した細菌等が増殖し易くなると言う問題が生じる。また空気調和機の運転を再開した際、セルに付着したカビ等の異臭や胞子によって空気調和機から送風される空気が汚染されることも懸念される。しかしながらこのような不具合を未然に防ぐには、加湿器（セル）をこまめに清掃する等のメンテナンスが必要であり、その設備管理の労力が多大である等の問題がある。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、加湿器の汚れを効果的に防ぐことができ、またそのメンテナンスの容易化を図ることのできる機能を備えた空気調和機の運転制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するべく本発明に係る空気調和機の運転制御装置は、熱媒体と空気との熱交換を行う熱交換器、この熱交換器に空気を通流させて温風または冷風を生成して外部に出力する送風機、およびこの送風機により外部に出力される温風または冷風を加湿する加湿器を備えた空気調和機の運転を制御する運転制御装置であって、
特にその機能として、例えば自動運転制御により前記空気調和機を予め設定された時刻に停止させるに際し、該空気調和機の運転を停止させるまでの残り時間が予め設定された時間に達したとき、前記加湿器への給水を停止して前記空気調和機を乾燥運転する乾燥制御手段を備えることを特徴としている（請求項１）。
【０００９】
即ち、空気調和機の運転を停止する予定の時刻から所定時間前に加湿器への給水を停止させ、送風機だけを上記運転停止の予定時刻まで運転することで加湿器を乾燥させ、これによって空気中に浮遊しているカビの胞子や細菌の加湿器への付着を防止し、またその繁殖を防止することで、加湿器の清掃やそのメンテナンスの負担を軽減することを特徴としている。
【００１０】
また前記運転制御装置が備える機能として、例えば空気調和機の運転を長期に亘って休止しているような夜間や休日等の空調環境が問題とならない時間帯（期間）において、予め設定された時刻に前記加湿器への給水を開始すると共に、前記送風機を作動させて前記加湿器を洗浄する洗浄制御手段を備え、前記乾燥制御手段は更に、前記洗浄制御手段による前記加湿器の洗浄時間が予め設定された時間に達したとき、前記前記送風機を所定時間に亘って継続運転しながら前記加湿器への供水を停止させて前記空気調和機本体を乾燥させることを特徴としている（請求項２）。
【００１１】
即ち、空気調和機の運転を停止している期間を利用して前記加湿器に強制的に給水し、また送風機を作動させることで該加湿器からの水分の気化作用を積極的に促して加湿器（セル）を自動洗浄し、その後、加湿器への給水を停止させて送風機だけを継続的に作動させることで該加湿器を乾燥させ、これによって加湿器の清掃やそのメンテナンスの負担を軽減することを特徴としている。
【００１２】
尚、前記乾燥制御手段においては、前記送風機を最大能力で作動させて空気調和機を乾燥させることが好ましい。また前記洗浄制御手段においては、前記加湿器への給水量を最大に設定すると共に、前記送風機を最大能力で作動させて前記加湿器を洗浄することが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る空気調和機、特に熱交換器や送風機に加えて加湿器を備えた空気調和機の運転制御装置について説明する。
図１はこの実施形態に係る空気調和システムの要部概略構成図で、１０は空気調和機である。この空気調和機１０は、建物に配管された給気ダクト１に連なる給気室１１と、上記給気ダクト１に並設された還気ダクト２に連なる還気室１２とを備える。そして空気調和機１０は、後述するように給気室１１にて調和された温風または冷風からなる空気を、該給気室１１に組み込まれた送風機（ファン）１３により前記給気ダクト１を介して所定の空調環境（室内等）に送風し、また還気室１２に組み込まれた送風機（ファン）１４を用いて前記還気ダクト２を介して上記空調環境（室内等）からの空気を吸引して該空調環境を空気調和する役割を果たす。
【００１４】
しかして前記給気室１１には、冷熱源３にて除熱されて供給される熱媒体と該給気室１１内に導かれた空気との間で熱交換して冷風を生成する冷却用の熱交換器（冷熱機）１５と、温熱源４にて加熱された熱媒体と該給気室１１内に導かれた空気との間で熱交換して温風を生成する加熱用の熱交換器（温熱機）１６とが設けられている。そしてこれらの熱交換器１５,１６にて選択的に冷却／加熱して生成された冷風または温風を、前記送風機１３により前記給気ダクト１を介して送風するようになっている。また給気室１１には、例えば気化式の加湿器１７が設けられており、加湿器１７にて上記冷風または温風を加湿することでその湿度を調整して空気調和を実現するものとなっている。
【００１５】
ちなみに前記冷熱源３から熱交換器（冷熱機）１５への熱媒体の供給はバルブ１５ａを介して行われ、後述する運転制御装置３０により上記バルブ１５ａの弁開度を調整することで空気との熱交換の度合いが、つまり熱交換器１５を介して生成される冷風の温度が制御される。また温熱源４から熱交換器（温熱機）１６への熱媒体の供給はバルブ１６ａを介して行われ、このバルブ１６ａについても前記運転制御装置３０によりその弁開度を調整することで熱交換器１６を介して生成される温風の温度が制御される。また前記加湿器１７へは、バルブ１７ａを介して水（上水）が供給されるようになっており、運転制御装置３０の制御の下でバルブ１７ａの弁開度を制御し、その給水量を調整することで上記冷風または温風の湿度が調整されるようになっている。
【００１６】
尚、前記給気室１１への外気の導入量は、給気室１１を形成する壁面に設けられた外気導入用ダンパ２１を介して調整され、また前記還気室１２に吸引された空気の外部への排気量は、排気室１２を形成する壁面に設けられた排気用ダンパ２２を介して調整される。また上記前記還気室１２に吸引された空気の一部は、前記給気室１１と還気室１２とを区画する隔壁に設けられた還気用ダンパ２３を介して給気室１１に還流されるようになっている。これらの各ダンパ２１,２２,２３の開度は、前記運転制御装置３０により互いに関連を以てそれぞれ制御される。
【００１７】
ところで前記運転制御装置３０は、概略的には前記送風ダクト１に組み込まれた温度センサ２５と湿度センサ２６によりそれぞれ検出される送風空気（冷風または温風）の温度とその湿度、更には還気ダクト２に組み込まれた湿度センサ２７により検出される還流空気の温湿度とに従い、予め設定された制御条件（設定温度、設定湿度、設定風量等）の下で前記空調環境（室内）に送風する空気の温度とその湿度を調整するように前記空気調和機１０の運転を制御する。
【００１８】
即ち、運転制御装置３０は、例えばマイクロプロセッサやシーケンサ等によって構成されるもので、その基本的な機能として温度制御機能３１、湿度制御機能３２、運転管理機能３３、およびタイマー管理機能３４を備えて構成される。上記温度制御機能３１は、制御目標値である調和空気の設定温度と、前記温度センサ２５により検出される送風空気の温度とに従い、所定の制御アルゴリズムの下で前記バルブ１５ａ,１６ａを択一的に開弁して冷却用の熱交換器（冷熱機）１５または加熱用の熱交換器（温熱機）１６を選択的に作動させる。そして上記バルブ１５ａ,１６ａの弁開度を制御することで熱交換器１５,１６に供給する熱冷媒の熱量を制御し、送風室１１に導入された空気を熱交換して所定温度の冷風または温風を生成する。
【００１９】
また前記湿度制御機能３２は、制御目標値である調和空気の設定湿度と前記湿度センサ２６により検出される送風空気の湿度、更には湿度センサ２７により検出される還流空気の湿度とに従い、所定の制御アルゴリズムの下で前記バルブ１７ａを開弁し、且つその弁開度を調整することで前述した加湿器１７への給水量を制御し、上述した如く温度制御された空気の湿度を調整している。
【００２０】
ちなみに上記温度制御機能３１による熱交換器１５,１６の作動制御、および湿度制御機能３２による加湿器１７の作動制御は、送風機１３,１４による送風量の制御およびダクト２１,２２,２３による外気導入量、排気量、還流空気量の各制御と互いに関連して実行される。尚、これらの各部の制御については種々の制御アルゴリズムを適宜採用可能であるが、例えば実測温度とその制御目標値とに従い、ＰＩＤ制御を用いて前記各バルブ１５ａ,１６ａ,１７ａの弁開度、送風機１１,１２のファン回転数、およびダンパ２１,２２,２３の開き角度に対する各制御値をそれぞれ求めて実行される。
【００２１】
一方、前記運転管理機能３３は、予め設定された運転スケジュールに従い、タイマー管理機能３４と協働して前述した温度制御機能３１および湿度制御機能３２の作動を制御する役割を担う。具体的には運転管理機能３３は、曜日や時間帯等に応じて予め設定された空気調和機の運転時間となったときに空気調和機１０を作動させ、上記運転時間が終了した時点で上記空気長補機本体１０の作動を停止させることで、その自動運転を実現する役割を担う。
【００２２】
ここで本発明に係る空気調和機が特徴とするところは、前記運転制御装置３０が上述した基本機能（温度制御機能３１,湿度制御機能３２,運転管理機能３３,タイマー管理機能３４）に加えて乾燥運転制御機能３５および洗浄運転制御機能３６を備えている点にある。上記乾燥運転制御機能３５は、空気調和機１０の運転を停止する際、前述した加湿器１７に供給した水分の全てを気化させて該加湿器１７を乾燥させる役割を担うものであり、また洗浄運転制御機能３６は、前述した加湿器１７に強制的に水分を供給することで該加湿器１７、特にその加湿材（セル）を洗浄する役割を担う。これらの乾燥運転制御機能３５および洗浄運転制御機能３６は、以下に説明するように所定の条件下において前記バルブ１７ａを制御して空気調和機１０における加湿器１７への給水を制御し、且つ送風機１１の作動を制御することによって達せられる。
【００２３】
この乾燥運転制御機能３５による空気調和機１０の乾燥運転は、例えば図２に示すようにして実行される。即ち、この乾燥運転は、予め加湿器１７を十分に乾燥させるに必要な乾燥運転時間を初期設定することにより、その運転準備が整えられる［ステップＳ１］。このような条件下において、前述した運転管理機能３３の管理の下で空気調和機１０が運転されると、乾燥運転制御機能３５は前記タイマー管理部３４と協働して現在時刻を求め、その運転を停止する予定の時刻までの残り時間を逐次求める。そしてこの運転停止までの残り時間が前述した如く初期設定された乾燥運転時間に至ったか否かを逐次判定し［ステップＳ２］、その残り時間が乾燥運転時間に達したとき、空気調和機１０の運転を継続させながら、前記バルブ１７ａを強制的に全閉状態とすることで加湿器１７への給水を停止させている［ステップＳ３］。つまり送風機１１を作動させて熱交換器１５,１６により熱交換して生成された冷風または温風の送風状態を維持しながら、加湿器１７への給水だけを停止させる。すると加湿器１７に残存している水分は、引き続き加湿器１７を通して送風される空気により気化されて蒸発し、これによって加湿器１７が徐々に乾燥する。
【００２４】
このような加湿器１７への無給水状態による運転を、前述したタイマー管理部３４により管理されている空気調和機１０の運転停止時刻まで実行し［ステップＳ４］、運転停止時刻に至った時点で送風機１１を停止させ［ステップＳ５］、更に空気調和機１０の運転の全てを停止させることで、該空気調和機１０の乾燥運転も終了させる。
【００２５】
かくして上述した如くして空気調和機１０を所定の運転スケジュールに従って運転するに際し、その運転停止までの残り時間が前述した如く設定された乾燥運転時間に達したとき、乾燥運転制御機能３５の制御の下でバルブ１７ａを強制的に閉じて加湿器１７への給水を停止する乾燥運転モードを備えた空気調和機によれば、空気調和機１０の運転を停止させるに先立って必ず所定の時間に亘って加湿器１７およびを空気調和機１０の内部を効果的に乾燥させることができる。従って空気中に浮遊するカビの胞子や細菌等の加湿器１７における加湿材（セル）等への付着を効果的に防止し、また細菌等の増殖を効果的に防ぐことが可能となる。そして二次的には、空気調和機の運転を再開した際に、セルに付着したカビ等の異臭や胞子によって空気調和機から送風される空気が汚染されるような不具合を未然に防ぐことが可能となる。
【００２６】
特に運転停止までの残り時間が乾燥運転時間に達したとき、加湿器１７への給水を停止させると言う簡単な制御だけで乾燥運転を実行することができるので、予め設定された運転スケジュールの下で空気調和機を自動運転するような場合であっても、その運転停止時に必ず加湿器１７等を乾燥させることができ、その制御自体も容易である等の利点がある。
【００２７】
一方、前述した洗浄運転制御機能３６による空気調和機１０の洗浄運転は、例えば図３に示すようにして実行される。この洗浄運転は、例えば空気調和機を停止させている休日や夜間等の、空気調和環境に悪影響を及ぼすことのない時間帯を利用して実行される。即ち、この洗浄運転は、先ず洗浄運転の開始時刻と乾燥運転の開始時刻、および乾燥運転の停止時刻をそれぞれ初期設定することでその準備が整えられる［ステップＳ１１］。尚、上記乾燥運転の開始・停止時刻の設定に代えて、洗浄運転の継続時間と乾燥運転の継続時間を初期設定することも可能である。
【００２８】
また上記洗浄運転と乾燥運転については、通常時における空気調和機１０の運転制御と異なり、オープンループ制御により簡易に実行するべく、これらの洗浄運転および乾燥運転時における送風機１１の運転条件（ファン回転数）を初期設定する［ステップＳ１２］。この送風機１１の運転条件（ファン回転数）については、該送風機１１の最大能力を引き出すべく、一般的には最大ファン回転数に設定すれば十分である。
【００２９】
以上のようにして初期設定が完了したならば、前記タイマー管理機能３４の管理の下で現在時刻と上記洗浄運転開始時刻とを比較し、洗浄運転を実行する時刻が到来したか否かを判定する［ステップＳ１３］。そして所定の洗浄運転開始時刻になったならば、先ず送風機１１を起動し、同時にバルブ１７ａを全開にして加湿器１７に対する給水量を最大とし、むしろ加湿器１７にとって過剰となるように給水する［ステップＳ１４］。すると加湿器１７においては、その加湿材（セル）に浸透した水分が最大風量で通過する空気に触れて気化される一方、その余剰水分が加湿材から流れ出る。この際、加湿材（セル）の表面に付着しているカビの胞子や細菌等が上記余剰水分によって洗い流され、これによって加湿器１７が洗浄される。尚、カビの胞子や細菌等を洗い流した余剰水は、空気調和機１０に設けられた所定のドレインから外部に排出される。
【００３０】
しかして上述したようにして洗浄運転を実行している際、現在時刻が前述した乾燥運転開始時刻に達すると［ステップＳ１５］、前述したバルブ１７ａが閉じられ、加湿器１７への給水が停止される［ステップＳ１６］。但し、この場合においても前記送風機１１は運転状態のままに保たれ、これによって前述したように加湿器１７の乾燥運転モードが設定される。そしてこの間乾燥運転が所定時間に亘って継続し、現在時刻が前述した乾燥運転停止時刻に達したとき［ステップＳ１７］、送風機１１の運転を停止させることでその乾燥運転を停止させる［ステップＳ１８］。
【００３１】
このようにして空気調和機１０の運転が停止している期間を利用して、バルブ１７ａを全開にして前記加湿器１７に過剰となる水分を供給しながら送風機１１を作動させることで、加湿材から流れ出る余剰水を用いて該加湿材に付着したカビの胞子や細菌等を効果的に洗い流すことが可能となる。しかも加湿材から流れ出る余剰水を該加湿材を通過する空気によって吹き飛ばすことによって、加湿材に付着したカビの胞子や細菌等を強制的に洗い流すことが可能となる。
【００３２】
その後、加湿器１７への給水を停止し、送風機１１による空気流によって加湿器１７を乾燥させるので、加湿器１７を、特にその加湿材（セル）をクリーンな状態に効果的に保つことが可能となる。従って前述した乾燥運転だけでは加湿器１７へのカビ等の付着を完全に防止することができないような場合であっても、上述した洗浄運転により加湿器１７に付着したカビ等を効果的に排除することが可能となる。
【００３３】
従って上述した如き乾燥運転機能３５、更には洗浄運転機能３６を備えた空気調和機によれば、一般的にカビ等の付着により汚れ易い加湿器１７を常にクリーンな状態に保つことができ、加湿器１７の清掃等のメンテナンスの容易化を図ることが可能となる。しかも加湿器１７の汚れを効果的に防ぎ得るので、空気調和機から送風される空気がカビ等により汚染されたり、カビに起因する異臭が発生するような不具合を未然に防ぐことが可能となる。また上述したように乾燥運転や洗浄運転の制御が観点であり、運転管理スケジュールの中に簡易に組み込む実とが可能であるので、乾燥／洗浄運転を含む空気調和機の自動運転制御を簡単に実現できる等の利点がある。
【００３４】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば洗浄運転後の乾燥運転時に加熱用の熱交換器１６を作動させ、高温の温風によりカビや細菌を滅菌処理するようにしても良い。またこのようにして高温の温風を加湿器１７に通流させるようにすれば、その乾燥所要時間を短縮することができる等の効果が奏せられる。またここでは気化式の加湿器１７を組み込んだ空気調和機を例について説明したが、蒸気式の加湿器や水噴霧式の加湿器を組み込んだ空気調和機においても同様な運転制御を実施することが可能である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、予め設定された時刻に空気調和機を停止するに際して前記空気調和機の運転停止に先立って、所定時間に亘って加湿器への給水を停止させて空気調和機を乾燥させる乾燥運転モード、また空気調和機の運転休止時に加湿器に対して強制的に給水し、且つ送風機を作動させて加湿器を洗浄する洗浄運転モードを備えるので、空気中に浮遊するカビの胞子や細菌の付着による汚れを効果的に防止し、空気調和機が送風する空気を常に清浄な状態に保つことができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。しかも簡単な制御により空気調和機を清浄に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る空気調和システムの要部概略構成図。
【図２】本発明に係る空気調和機の運転制御装置における乾燥運転の制御手順の一例を示す図。
【図３】本発明に係る空気調和機の運転制御装置における洗浄運転の制御手順の一例を示す図。
【符号の説明】
１０ 空気調和機
１１ 送風機
１５ 熱交換器
１６ 熱交換器
１７ 加湿器
１７ａ バルブ
３０ 運転制御装置
３３ 運転管理機能
３４ タイマー管理機能
３５ 乾燥運転制御機能
３６ 洗浄運転制御機能

Claims (2)

1. 熱媒体と空気との熱交換を行う熱交換器、この熱交換器に空気を通流させて温風または冷風を生成して外部に出力する送風機、およびこの送風機により外部に出力される温風または冷風を加湿する加湿器を備えた空気調和機の運転を制御する運転制御装置であって、
   予め設定された時刻に前記空気調和機を停止するに際し、前記空気調和機の運転を停止しようとする時刻までの残り時間が予め設定された時間に達したとき、前記加湿器への給水を停止して前記加湿器を乾燥運転する乾燥制御手段を備えることを特徴とする空気調和機の運転制御装置。
2. 予め設定された時刻に前記加湿器への給水を開始すると共に、前記送風機を作動させて前記加湿器を洗浄する洗浄制御手段を備え、
   前記乾燥制御手段は更に、前記洗浄制御手段による前記加湿器の洗浄時間が予め設定された時間に達したとき、前記送風機を所定時間に亘って継続運転しながら前記加湿器への供水を停止させて前記加湿器を乾燥させることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の運転制御装置。

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