JP4468682B2 - 空気調和機の節電除湿運転方法 - Google Patents
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Description
同図に示すように、従来の除湿機能付き空気調和機1は、冷媒を圧縮する圧縮部10と、冷媒と室外空気との熱交換が行われるように熱交換器21とファン22が備えられている室外熱交換部20と、第1の熱交換器31と、第2の熱交換器32と、第1の熱交換器31と第2の熱交換器32との間に位置する室内膨張部33、34が具備されている室内熱交換部30と、室外熱交換部20と室内交換部30との間に位置する膨張部40とからなっている。
ここで、四方弁12は、圧縮機11の吸い込み及び吐き出し配管を切り換えることにより、室内を冷却しようとする場合は、室内熱交換部30を蒸発器として動作させ、室内を暖房しようとする場合は、室内熱交換部30を凝縮器として動作させる。
勿論、これに対応して室外熱交換部20は、それぞれ凝縮器、蒸発器として動作する。
なお、除湿機の用途として使用する場合が本説明の主な対象であるため、以下では、室外熱交換部20は凝縮器として、室内熱交換部30は蒸発器として動作するとする。
膨張部40は、室外熱交換部20から出力される中温高圧の液体冷媒を低温低圧の液体冷媒に変換する手段であって、毛細管41からなっており、これと並列に第1の弁42を設け、この第1の弁42により冷媒の毛細管41の通過可否が決まる仕組みとなっている。このように、冷媒の毛細管41の通過を制御するのは、除湿機として使用する場合、膨張部40で膨張プロセスが行われてはならないので、この場合は、第1の弁42を開状態にして冷媒が第1の弁42を通るようにして膨張プロセスが行われないようにするためである。
なお、除湿機としてではなく冷房機器として動作する場合は、膨張部40で膨張プロセスが行われ、第1の熱交換器31も第2の熱交換器32と同様に蒸発器として動作するようになる。勿論、この際は、室内膨張部の第2の弁34を開状態にし、室内膨張器33が動作しないようにする必要がある。
第2の熱交換器32では、冷媒の蒸発により温度が下がることにより周りの水分が結露し、このようにして結露した水分を外部に排水することにより除湿が行われる。勿論、このプロセスで室内の温度も下がり、これを抑えるために第1の熱交換器31を凝縮器として動作するようにし、温度のバランスがとれるようにしている。
しかし、このような従来の技術による空気調和機は、設定湿度と室内湿度との湿度差と室外の負荷(室外環境)に関係することなく除湿運転を実行するために、圧縮機の運転が最適化できないのみならず、空気調和機を駆動するに際して所要電力が無駄遣いになるという大きな問題点がある。
(a)空気調和機に取り付けられた室内湿度の検知センサにより室内の湿度を検知し、前記室内湿度と設定湿度(リモコン等のコントローラにより設定される湿度)とを比較して該室内湿度と設定湿度との湿度差を求めるステップと、
(b)前記(a)ステップで求められた室内湿度と設定湿度との湿度差に基づき、室内ファンの回転速度を設定する室内ファンの速度設定ステップと、
(c)前記(a)ステップで求められた室内湿度と設定湿度との湿度差に基づき、圧縮機の駆動アルゴリズムに基づいて圧縮機の周波数を設定する圧縮機の周波数設定ステップと、
(d)前記(c)ステップで求められた圧縮機の周波数と上記の室内湿度に基づき、室外ファンの駆動アルゴリズムに基づいて室外ファンの回転速度を設定する室外ファンの速度設定ステップ、及び
(e)前記(b)乃至(d)ステップで設定された回転速度及び周波数でそれぞれ室内ファン及び室外ファンと圧縮機を駆動し、ユーザが快適な室内環境を感じられるように快適領域の状態の室内除湿と室内定温を継続して保持できるようにする室内ファン、室外ファン及び圧縮機の駆動ステップと、からなることを特徴とする。
更に、前記室内ファンの回転速度は、室内湿度と設定湿度との湿度差が略10%範囲内に入ると弱風とし、前記湿度差が10%範囲を超えると強風とすることを特徴とする。
また、室外の負荷に対応して圧縮機、室内ファン、及び室外ファンを駆動して室内の除湿作用を行うため、従来の空気調和機に比べて消費電力が20〜25%程度軽減する節電運転を行なうことができるという効果を奏する。
図2は、本発明に係る空気調和機の節電除湿運転方法を示すフローチャートである。
本発明に係る空気調和機の節電除湿運転方法は、空気調和機1による室内の除湿運転の際に、
(a)空気調和機に取り付けられた室内湿度の検知センサにより室内湿度を検知し、この室内湿度と設定湿度(リモコン等のコントローラにより設定される湿度)とを比較してその湿度差を求めるステップと、
(b)前記(a)ステップで求められた室内湿度と設定湿度との湿度差に基づき、室内ファンの回転速度を設定する室内ファンの速度設定ステップと、
(c)前記(a)ステップで求められた室内湿度と設定湿度との湿度差に基づき、圧縮機の駆動アルゴリズムによって圧縮機の周波数を設定する圧縮機の周波数設定ステップと、
(d)前記(c)ステップで求められた圧縮機の周波数と室内湿度に基づき、室外ファンの駆動アルゴリズムによって室外ファンの回転速度を設定する室外ファンの速度設定ステップ、及び
(e)前記(b)乃至(d)ステップで設定された回転速度及び周波数で室内ファン、室外ファン及び圧縮機を駆動し、ユーザが快適な室内環境を感じられるように快適領域の状態の室内除湿と室内定温を継続して保持できるようにする室内ファン、室外ファン及び圧縮機の駆動ステップと、からなる。
更に、上記の室内ファンの回転速度は、室内湿度と設定湿度との湿度差が略10%範囲内に入ると弱風とし、前記湿度差が10%範囲を超えると強風とする。
また、室内ファンの回転速度は、ステップS201で求められた室内湿度と設定湿度との湿度差に基づいて設定されるが、上記の湿度差(ΔH)が10%を超えるか否かを判断し(S202)、この湿度差が略10%範囲を超えると、室内機ファンの回転速度を強風に設定し(S203)、湿度差が10%以内の範囲内に入ると室内機ファンの回転速度を弱風に設定する(204)。
また、上記の圧縮機の周波数の設定後、定温性を判断するサブルーチン処理により室外ファン22の回転数を決める(S206)。
上記のステップS202乃至ステップS206でそれぞれ圧縮機11の周波数、室内ファン35及び室外ファン22の回転速度を設定し、この設定した値に基づき、圧縮機11、室内ファン35及び室外ファン22を駆動し、ユーザが快適な室内環境を感じられるように快適領域の状態の室内除湿と室内定温を継続して保持できるようにする(S207)。
しかし、定温を保持していないと判断する場合は、温度が定温を保持するまで再びステップS201乃至S207を繰り返して行なうようになる。
また、湿度が目標値に達しているか否かを判断し(S209)、目標値に達していないと判断する場合も、目標とした湿度に達するまで再びステップS201乃至S207を繰り返して行なうようになる。
ここで、圧縮機の駆動アルゴリズムは、図2及び図3に示すように、空気調和機1に取り付けられた室内湿度の検知センサ(図示せず)により室内湿度を検知し、この検知された室内湿度と設定湿度(リモコン等のコントローラにより設定される湿度)とを比較してその室内湿度と設定湿度との間の湿度差を求めるステップと、この湿度差を求めるステップにより求めた室内湿度と設定湿度との湿度差と空気調和機1に設定された湿度差とを相互に比較し、検知された湿度差が設定された湿度差のどの範囲にあるかを判断する相互比較判断ステップと、この相互比較判断ステップで比較判断された湿度差(設定湿度-室内湿度)の範囲に相応する圧縮機11の周波数を設定するステップと、からなっている。
表1は、圧縮機の駆動アルゴリズムに基づき室内湿度と設定湿度(リモコンなどのコントローラにより設定される湿度)とを比較して求められた湿度差(ΔH)に基づいて圧縮機11の周波数(F)が可変制御される状態を示すものであって、ΔHは設定湿度-室内湿度として求めた湿度差であり、Fは圧縮機の回転周波数である。
まず、湿度差、即ち、ΔHが30%以上であるとき、圧縮機11の周波数を圧縮機の第1の周波数(F5)にすることを基準にし、湿度差が25%以上〜29%以下の範囲に属する場合は、圧縮機の上記の第1の周波数(F5)より1段階下の圧縮機の第2の周波数(F4)に設定する。
また、上記の湿度差(ΔH)が20%以上〜24%以下の範囲に属する場合は、圧縮機の上記の第2の周波数(F4)より更に1段階下の、圧縮機の第3の周波数(F3)に設定し、湿度差(ΔH)が10%以上〜19%以下の範囲に属する場合は、圧縮機の上記の第3の周波数(F3)より更に1段階下の、圧縮機の第4の周波数(F2)に設定する。
更に、上記の湿度差(ΔH)が−5%以上〜9%以下の範囲に属する場合は、圧縮機の上記の第4の周波数(F2)より更に1段階下の、圧縮機の第5の周波数(F1)に設定し、湿度差(ΔH)が−6%以下であるときは、圧縮機11の周波数を0(OFF)に設定する。
室外ファンの駆動アルゴリズムは、図2及び図4に示すように、圧縮機の駆動アルゴリズムに基づいて設定され、可変制御された圧縮機の周波数と空気調和機1に取り付けられた室内湿度の検知センサにより検知された室内湿度とを、予め定められたそれぞれの設定値と相互に比較して、圧縮機の周波数がその設定値のどの値に該当し、また、検知された室内湿度がその設定値のどの範囲内にあるかを判断する比較判断ステップと、この比較判断ステップで比較判断された圧縮機の周波数と室内湿度とを用いて、快適な領域の室内除湿が行われるように可変制御された圧縮機の周波数と室内湿度に相応する室外ファン22の回転速度を設定するステップと、からなっている。
表2は、室外ファンの駆動のアルゴリズムによって、表1により設定された圧縮機11の周波数と室内湿度に基づいて室外ファンの回転数が可変制御される状態を示すものであって、Fは圧縮機11の周波数である。
また、室内湿度が65%以上〜74%以下であるときには、表1により設定された圧縮機の周波数がF1であると、室外ファンの回転数は85%であり、圧縮機の周波数がF2であると、室外ファンの回転数は86%であり、圧縮機の周波数がF3であると、室外ファンの回転数は90%であり、圧縮機の周波数がF4であると、室外ファンの回転数は85%であり、圧縮機の周波数がF5であると、室外ファンの回転数は80%である。
更に、室内湿度が45%以上〜54%以下であるときには、表1により設定された圧縮機の周波数がF1であると、室外ファンの回転数は54%であり、圧縮機の周波数がF2であると、室外ファンの回転数は63%であり、圧縮機の周波数がF3であると、室外ファンの回転数は71%であり、圧縮機の周波数がF4であると、室外ファンの回転数は71%であり、圧縮機の周波数がF5であると、室外ファンの回転数は70%である。
ユーザが快適な室内環境を感じられる快適領域の状態の室内除湿を継続して保持できるようにするために、室内湿度と空気調和機1に設定された湿度との差の比較判断、即ち、空気調和機1に取り付けられた室内湿度検知センサ(図示せず)により室内湿度を検知し、この検知した室内湿度と設定湿度(リモコン等のコントローラにより設定される湿度)とを比較してその湿度差を求め、このようにして求められた室内湿度と設定湿度との湿度差に基づいて室内ファン35の回転速度を設定するとともに、圧縮機の駆動アルゴリズムによって上記の室内湿度と設定湿度との湿度差と空気調和機1に設定された湿度差とを互いに比較判断し、この湿度差(設定湿度−室内湿度)に相応する圧縮機11の周波数を設定する。
このように可変制御された圧縮機11の周波数を用いて快適領域の室内除湿を達成できるように室外ファンの駆動アルゴリズムによって可変制御された圧縮機11の周波数と室内湿度に応じて室外ファン22の回転速度を設定する。
そして、上記のように所定の回転速度及び周波数に設定された室外ファン22及び室内ファン35と圧縮機11を駆動することにより、ユーザが快適な室内環境を感じられる快適領域の状態になるように室内除湿が行なわれ、室内の湿度が快適範囲にあるか否かを継続して判断し、上記のプロセスを繰り返して行なうようになる。
11…圧縮機
22…室外ファン
35…室内ファン
Claims (7)
- 空気調和機による室内の除湿運転の際の節電除湿運転方法であって、
(a)空気調和機に取り付けられた室内湿度の検知センサにより室内湿度を検知し、前記室内湿度とコントローラにより設定される設定湿度とを比較して該室内湿度と設定湿度との湿度差を求めるステップと、
(b)前記(a)のステップで求められた室内湿度と設定湿度との湿度差に基づき、室内ファンの回転速度を設定する室内ファンの速度設定ステップと、
(c)前記(a)のステップで求められた室内湿度と設定湿度との湿度差に基づき、空気調和機の圧縮機の駆動アルゴリズムにより圧縮機の周波数を設定する圧縮機の周波数設定ステップと、
(d)前記(c)のステップで設定された圧縮機の周波数と前記室内湿度に基づき、空気調和機の室外ファンの駆動アルゴリズムにより室外ファンの回転速度を設定する室外ファンの速度設定ステップと、
(e)前記(b)乃至(d)のステップで、前記の設定された回転速度及び周波数でそれぞれ室内ファン及び室外ファンと圧縮機とを駆動し、ユーザが快適な室内環境を感じられるように快適領域の状態の室内除湿と室内定温を継続して保持できるようにする室内ファン、室外ファン及び圧縮機の駆動ステップと、
を含むことを特徴とする空気調和機の節電除湿運転方法。 - 前記快適領域の状態の室内除湿と室内定温を継続して保持できるように、室内の湿度が所定の快適範囲になる目標値に達したか否か及び室内が所定の定温を保持しているか否かを継続して判断し、室内の湿度が前記目標値に達し、かつ室内が前記所定の定温になるまで前記(a)乃至(e)ステップを繰り返して行うフィードバック制御ステップを更に含むことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機の節電除湿運転方法。
- 前記室内ファンの回転速度は、室内湿度と設定湿度との湿度差が10%以内の範囲内に入ると弱風とし、前記湿度差が10%の範囲を超えると強風とすることを特徴とする請求項1に記載の空気調和機の節電除湿運転方法。
- 前記圧縮機の駆動アルゴリズムは、
空気調和機に取り付けられた室内湿度の検知センサにより室内湿度を検知し、前記室内湿度とコントローラにより設定される設定湿度とを比較して該室内湿度と設定湿度との湿度差を検知された湿度差として求めるステップと、
前記湿度差を求めるステップによる室内湿度と設定湿度との間に検知された湿度差と前記空気調和機に設定された湿度差とを相互に比較して、前記検知された湿度差が前記設定された湿度差のどの範囲にあるかを判断する相互比較判断ステップと、
前記相互比較判断ステップで比較判断された湿度差(設定湿度-室内湿度)の範囲に相応する圧縮機の周波数を設定するステップと、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機の節電除湿運転方法。 - 前記圧縮機の駆動アルゴリズムは、
前記検知された湿度差が30%以上であるとき、前記圧縮機の周波数を圧縮機の第1の周波数(F5)にすることを基準にし、
前記検知された湿度差が25%以上〜29%以下の範囲に属する場合は、圧縮機の前記第1の周波数(F5)より1段階下の圧縮機の第2の周波数(F4)に設定し、
前記検知された湿度差が20%以上〜24%以下の範囲に属する場合は、圧縮機の前記第2の周波数(F4)より1段階下の圧縮機の第3の周波数(F3)に設定し、
前記検知された湿度差が10%以上〜19%以下の範囲に属する場合は、圧縮機の前記第3の周波数(F3)より1段階下の圧縮機の第4の周波数(F2)に設定し、
前記検知された湿度差が−5%以上〜9%以下の範囲に属する場合は、圧縮機の前記第4の周波数(F2)より1段階下の圧縮機の第5の周波数(F1)に設定し、
前記検知された湿度差が−6%以下である時は、前記圧縮機の周波数を0(OFF)に設定することを特徴とする請求項1に記載の空気調和機の節電除湿運転方法。 - 前記室外ファンの駆動アルゴリズムは、
前記圧縮機の駆動アルゴリズムによって設定された圧縮機の周波数が予め定められた設定値のどの値であり、前記空気調和機に取り付けられた室内湿度の検知センサにより検知された室内湿度が予め定められた設定値のどの範囲にあるかを前記の周波数及び室内湿度のそれぞれについて相互に比較して判断する相互比較判断ステップと、
前記相互比較判断ステップで比較判断された前記設定された圧縮機の周波数と前記室内湿度とを用いて快適な領域の室内除湿が行われるように前記設定された圧縮機の周波数と 前記室内湿度とに相応する室外ファンの回転速度を設定するステップと、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機の節電除湿運転方法。 - 前記室外ファンの駆動アルゴリズムは、
前記室内湿度が75%以上で、前記設定された圧縮機の周波数がF1であるとき、室外ファンの回転数を100%とすることを基準にし、
前記室内湿度が75%以上であるときは、前記圧縮機の周波数がF2であると、室外ファンの回転数は98%であり、前記圧縮機の周波数がF3であると、室外ファンの回転数は96%であり、前記圧縮機の周波数がF4であると、室外ファンの回転数は92%であり、前記圧縮機の周波数がF5であると、室外ファンの回転数は86%であり、
前記室内湿度が65%以上 〜74%以下であるときは、前記圧縮機の周波数がF1であると、前記室外ファンの回転数は85%であり、前記圧縮機の周波数がF2であると、 前記室外ファンの回転数は86%であり、前記圧縮機の周波数がF3であると、前記室外ファンの回転数は90%であり、前記圧縮機の周波数がF4であると、前記室外ファンの回転数は85%であり、前記圧縮機の周波数がF5であると、前記室外ファンの回転数は80%であり、
前記室内湿度が55%以上 〜64%以下であるときは、前記圧縮機の周波数がF1であると、前記室外ファンの回転数は70%であり、前記圧縮機の周波数がF2であると、前記室外ファンの回転数は76%であり、前記圧縮機の周波数がF3であると、前記室外ファンの回転数は81%であり、前記圧縮機の周波数がF4であると、前記室外ファンの回転数は78%であり、前記圧縮機の周波数がF5であると、前記室外ファンの回転数は75%であり、
前記室内湿度が45%以上 〜54%以下であるときは、前記圧縮機の周波数がF1であると、前記室外ファンの回転数は54%であり、前記圧縮機の周波数がF2であると、前記室外ファンの回転数は63%であり、前記圧縮機の周波数がF3であると、前記室外ファンの回転数は71%であり、前記圧縮機の周波数がF4であると、前記室外ファンの回転数は71%であり、前記圧縮機の周波数がF5であると、前記室外ファンの回転数は70%であり、
前記室内湿度が44%以下であるときは、前記圧縮機の周波数がF1であると、前記室外ファンの回転数は39%であり、前記圧縮機の周波数がF2であると、前記室外ファンの回転数は51%であり、前記圧縮機の周波数がF3であると、前記室外ファンの回転数は63%であり、前記圧縮機の周波数がF4であると、前記室外ファンの回転数は63%であり、前記圧縮機の周波数がF5であると、前記室外ファンの回転数は63%であって、
前記圧縮機の周波数は前記湿度差の範囲に相応して設定され、前記圧縮機の周波数と室内湿度とに応じて別々の室外ファンの回転数が設定されることを特徴とする請求項1に記載の空気調和機の節電除湿運転方法。
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