JP5084676B2

JP5084676B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP5084676B2
Application number: JP2008233075A
Authority: JP
Inventors: 康雄今城; 辰夫関
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2028-09-11
Also published as: JP2010065937A

Description

この発明は、空気調和機に関するものである。

従来、電気使用量は、家庭内のトータルの使用電気料金が月毎の電力会社からの請求で判るだけであった。したがって、個々の電気機器の電気使用量の把握や、月の途中での使用実績の把握はできず、使用者は電気機器の使用中に電気料金を認識する機会がほとんどなかった。そこで、使用者に対し各電気機器の電気使用量を随時又は常時表示装置で表示し、使用者の省エネルギーに対する意識を高め、過度の電力消費を自粛せしめることで省エネルギーを可能とする電気機器の制御システムを提供するために、電気機器の制御システムは、商用交流電源により稼働し、それぞれの中に消費電力量を検出する手段を有する複数の電気機器群、前記電気機器群から出力される各々の電気機器の前記消費電力量または予め設定されている基準データに基づき電気料金あるいは前記消費電力量を生み出す際に発生する二酸化炭素排出量を常時算出する演算手段、及び前記演算手段の算出した結果を表示する表示手段を具備している。この構成によれば、使用者は表示手段により各電気機器の消費電力量やその消費電力量を生み出す際に発生する二酸化炭素排出量等のデータを随時認識することができる。その結果、使用者の省エネルギーに対する意識を高め、無駄な又は過度の電力消費を自粛することができ、省エネルギーを実現できるという提案がなされている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−４００６５号公報

現在販売されている空気調和機は、省エネ技術の進歩で１０年前の空気調和機に比べて、年間消費電力で約半分の電力消費量で空調できるところまで進歩してきている。各社、その進歩具合を訴求のポイントとしており、一般的に「空気調和機の電気代は高い」との悪いイメージを払拭しようと努力している。

そのために、より省エネとなる使い方について説明、訴求しているが、実際にユーザーがその使い方を実践したときに、どの程度省エネとなったかが判別できないことに課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、空気調和機の電気使用量を表示させるとともに、ユーザーが選択し、空気調和機が自動で行った省エネ運転の効果を電気代節約度、ＣＯ_２排出抑制量の形で表示部に表示することでユーザーの満足度を向上させることができる空気調和機を提供することを目的とする。

この発明に係る空気調和機は、室内温度、室内空気の相対湿度、空調する部屋の床の床温度、前記空調する部屋の正面壁及び左右壁の壁温度、人の活動量のうち、前記室内温度と他の少なくとも一つとを組合せた情報による体感自動モードで運転可能な空気調和機であって、
前記体感自動モード運転により、前記室内温度のみによる制御を行う体感切り運転と比較して節約される電気代またはＣＯ_２排出量を表示する表示部を備えたことを特徴とする。

この発明は、体感自動モード運転により、室内温度のみによる制御を行う体感切り運転と比較して節約される電気代またはＣＯ_２排出量を表示する表示部を備えたことにより、ユーザーが体感自動モード運転でどれくらい省エネ運転できたかを知ることができるため、ユーザーの満足度が向上するという効果を有する。

実施の形態１．
図１乃至図６は実施の形態１を示す図で、図１は空気調和機の室内機１００の正面図、図２は室内機１００に設置された本体表示部５０を示す拡大図、図３は空気調和機のユーザーが使用するリモコン２００を示す平面図、図４は体感温度自動運転での制御ブロック図、図５は体感切り運転での制御ブロック図、図６は体感温度自動運転での節約度表示に関する制御のフローチャートである。

図１に示すように、空気調和機の室内機１００（本体と定義する）は、前面下部に室内機１００の内部の熱交換器（図示せず）で生成される調和空気を吹き出す吹出し口６０を備える。吹出し口６０は、室内機１００を正面から見て左右方向に、室内機１００の左右方向の幅と略同じ長さで延在する。熱交換器では、室内空気が冷凍サイクルの冷媒と熱交換を行うことにより調和空気が生成される。熱交換器で生成される調和空気は、送風機により吹出し口６０から室内へ送出される。

室内機１００の前面部には、吹出し口６０の上に開閉自在な前面パネル６１が設けられる。前面パネル６１は、室内機１００の上部を支点にして、上下方向に回転して開閉される。

前面パネル６１の下部に、本体表示部５０が設けられる。図２は本体表示部５０を拡大して示している。

本体表示部５０の略中央部に、後述する赤外線センサ３００を備える。

表示部４１は、体感温度、設定体感温度などの温度、空気調和機の電力使用量に対する電気代、ＣＯ_２排出量を表示する。ＣＯ_２排出量とは、産業分野を問わず主なエネルギー源として利用される電力の精製過程で排出されるＣＯ_２の排出量のことである。近年、地球温暖化問題がクローズアップされてきており、ＣＯ_２が地球温暖化の主たる要因として判明している。しかし、電気代に対する意識は高いものの、家庭あるいは工場等で消費している電力の精製に要したＣＯ_２の排出に関する意識は、一般的に低い傾向にある。

クリーンランプ４２は、以下の表示を行う。
（１）脱臭空気清浄運転の表示。
（２）フィルタ清掃の表示：フィルタ清掃は、空気調和機の運転の積算時間により自動で行われる自動清掃と、リモコン２００（図３）の操作による手動清掃とがある。
（３）内部クリーンの表示：内部クリーンとは、空気調和機の停止中に、ファンを所定時間停止後、ファンを１５分間運転し、弱暖房運転を最大１０分間行い、熱交換器の水分を乾燥させる運転をいう。

ＥＣＯモニター４３は、葉っぱの数（３段階）で省エネの程度を表す。葉っぱの数が多いほど省エネの程度が大きい。後述する省エネ運転（１）〜（４）に対して、
葉っぱ１枚：省エネ運転（１）〜（４）のいずれか一つ。
葉っぱ２枚：省エネ効果（１）と（２）、または（１）と（３）。
葉っぱ３枚：省エネ効果（１）と（２）と（３）、または（１）と（２）と（４）。

エリアモニター４４は、床における人の位置を表示する。

透明な前面パネル６１は、背面が白色等の明るい色に塗装されている。表示部４１、クリーンランプ４２、ＥＣＯモニター４３、及びエリアモニター４４は、室内機１００の本体部分に設けられる、夫々ＬＥＤランプを持ち、且つ其々の形を持つ表示装置からの光が前面パネル６１に照射されて、例えば、図１、図２に示すような形態で表示される。前面パネル６１にＬＥＤランプの光が照射されて表示されるので、本体表示部５０の各表示が目立つように大きく表示される。

図３は空気調和機のユーザーが使用するリモコン２００を示す。リモコン２００は、以下に示す各種ボタンを備える。
（１）空気調和機の運転を入／切する運転入／切ボタン５１；
（２）室内温度の設定温度を調節する温度調節ボタン５２；
（３）冷房運転を選択する冷房運転選択ボタン５３；
（４）除湿運転を選択する除湿運転選択ボタン５４；
（５）暖房運転を選択する暖房運転選択ボタン５５；
（６）電気代を表示させる電気代表示ボタン５６；
（７）ＣＯ_２排出量を表示させるＣＯ_２排出量表示ボタン５７；
（８）体感自動モード運転により、体感切り運転と比較して節約される電気代、ＣＯ_２排出量を表示することを選択する節約度表示選択ボタン５８。

ここで、「体感切り運転」とは、室内温度が温度調節ボタン５２で設定される設定温度になるように室温のみによる温度制御を行う運転である。「体感切り運転」は、リモコン２００で選択できる。リモコン２００で「体感切り運転」を選択せずに運転入／切ボタン５１を押して空気調和機の運転を開始する場合は、体感自動モードで運転される。

（１）〜（５）に示すボタンは、従来から用いられているボタンである。今回、（６）〜（８）のボタンを新たに追加した。

以下で説明する動作は、空気調和機が備える制御部（マイクロコンピュータ、図示せず）に組込まれたプログラムを実行することにより行われる。従って、動作の主語は制御部である。各動作において、一々「制御部が」という記載は省く。

次に動作について説明する。
上記のように構成された空気調和機において、まず、図３に示すリモコン２００で、例えば運転入／切ボタン５１を押して、「体感自動モード」にて冷房運転を開始したとする。

図４に示すように、「体感自動モード運転」では、体感温度算出手段２５により、現在ユーザーの感じている体感温度を以下の情報により算出する。
（１）室内温度検出手段２０が検出する室内温度（吸い込み空気温度）；
（２）湿度検出手段２１が検出する室内の相対湿度；
（３）床温度検出手段２２が検出する室内の床の床温度；
（４）壁温度検出手段２３が検出する室内の正面壁及び左右壁の壁温度；
（５）人体の活動量検出手段２４が検出する人の活動量。

体感温度の算出には、（１）の室内温度は必須であるが、その他の（２）〜（５）は必須ではない。従って、室内温度とその他の（２）〜（５）の少なくとも一つとを組合せた情報により体感温度を算出する。

ここで、室内温度検出手段２０は、例えば、室内機１００の吸い込み口付近に設けられるサーミスタ等である。

湿度検出手段２１は、室内空気の相対湿度を検出する湿度センサーを使用する。湿度センサーは、室内機１００の所定の位置に設けられる。

床温度検出手段２２、壁温度検出手段２３、及び人体の活動量検出手段２４は、例えば、部屋の温度検出対象範囲を左右に走査しながら温度検出対象の温度を検出する赤外線センサ３００（図１、図２参照）を利用する。

赤外線センサ３００は、例えば、金属缶内部に複数個の受光素子を縦方向に一列に配列している。金属缶の上面には、受光素子に赤外線を通すためのレンズ製の窓が設けられている。各受光素子は、所定の配光視野角（縦方向、横方向）を備える。赤外線センサ３００は、筐体内に収納されている。そして、筐体の上方に赤外線センサ３００を駆動するステッピングモーターが設けられる。筐体と一体の取付部が室内機１００の前面下部に固定されることにより、赤外線センサ３００が空気調和機に取り付けられる。赤外線センサ３００が室内機１００に取り付けられた状態では、ステッピングモーターと筐体は垂直である。そして、筐体の内部で赤外線センサ３００が、所定の俯角で下向きに取り付けられている。

赤外線センサ３００は、ステッピングモーターにより左右方向に所定角度範囲を回転駆動するが、右端端部から中央部を経由して左端端部まで可動し、左端端部に来ると逆方向に反転して可動する。この動作を繰り返す。赤外線センサ３００は、部屋の温度検出対象範囲を左右に走査しながら温度検出対象の温度を検出する。

次に体感温度が設定体感温度になっているかどうかを温度差検出手段２７により検出する。温度差検出手段２７は、体感温度算出手段２５と、設定体感温度を設定する体感温度設定手段２６との情報により、体感温度が設定体感温度になっているか判断する。

温度差検出手段２７の検出結果に基づき、圧縮機目標回転数算出手段２８にて、圧縮機の目標回転数を算出し、圧縮機制御手段２９により圧縮機の回転数を変更し、目標体感温度に到達させる。

ここで、圧縮機とは、空気調和機の冷凍サイクルに使用される主要な構成部品であり、冷媒を圧縮する機能を有する。

リモコン２００で体感切り運転を選択して体感切り運転を行う場合は、図５に示すように、室内温度検出手段２０によって検出された室温と、室内温度設定手段３０によって設定されたリモコン設定温度との温度差を温度差検出手段２７にて検出する。

その後は、体感自動モード運転と同じように、圧縮機目標回転数算出手段２８にて、圧縮機の目標回転数を算出し、圧縮機制御手段２９により圧縮機の回転数を変更し、目標体感温度に到達させる。

上記の体感自動モード運転を行うことで、以下のような省エネ運転が実現できる。

（１）室内の床温度を検出することで体感切り運転と比較して約３０％の省エネ効果がある。体感温度を基に制御する体感自動モード運転の省エネ効果は、環境試験室にて同一環境条件で体感自動モード運転と体感切り運転を行い、運転開始から、同一体感温度になるために必要な消費電力量を求めた。これにより、体感自動モード運転を行うことで体感切り運転と比較して約３０％の省エネ効果があることが実証された。

（２）人の居場所がわかるため、人の居るエリアを主に空調することにより、部屋全体をくまなく空調するのと比較して、部屋の一ヶ所だけを空調する方が約１０％の省エネ効果がある。環境試験室にて同一環境条件で体感自動モード運転と体感切り運転を行い、運転開始から同一体感温度になるために必要な消費電力量を求めた結果、体感自動モード運転を行うことで体感切り運転と比較して約１０％の省エネ効果があることが実証された。

（３）人の活動量の大小を検知することで、活動量が大きい場合は人の体感温度は上がり、活動量が小さくなると、体感温度も下がる。これにより、例えば、暖房運転で運転中に、人の活動量が大きくなると、体感温度が上がり、目標とする設定体感温度により速く近づく。そのため、活動量が大きいと認識できれば、自動的に能力を下げ、体感切り運転と比較しても同一快適性が得られることが実証された。

（４）壁温度を認識し、人の位置と壁からの距離により、人が壁からの影響を受ける輻射温度を算出し、これにより人の体感温度が上下する。壁に窓がある場合、冷房モードで運転中に、太陽光が窓から入射しているとき、窓にカーテンをすることで自動的に体感温度が下がり、能力が抑えられ、目標温度に自動的に近づき、体感切り運転と比較して、省エネの効果が確認された。

上記のような体感自動モード運転での省エネ運転効果結果を基に、体感自動モード運転時の省エネ効果を算出する。省エネ効果は体感自動モード運転時の体感切り運転に対する効果であるが、同一条件で体感自動モード運転と体感切り運転を実使用で実際には比較できないため、上記検証結果を基に算出する。

上記４つの省エネ効果について、実運転でのそれぞれの各効果が発生している時間帯のみ、各省エネ項目に対して節約度の計算を行う。例えば１０秒間隔で積算している電力量に対し、発生している各省エネ項目を足し合わせた総省エネ比率を求め、下式に従って積算してメモリーしていく。
節約された消費電力量＝（体感自動モード運転での消費電力量）×（省エネ比率の総和）／（１−（省エネ比率の総和））（Ａ）式

例えば、（１）の床温度を検出することによる省エネ比率を０．３とする。また、（２）の人の居場所の一ヶ所だけを空調することによる省エネ比率を０．１とする。さらに、体感自動モード運転での消費電力量を０．４ｋＷｈとする。これらの数値を（Ａ）式に代入して、節約された消費電力量を求めると、０．２７ｋＷｈになる。

体感自動モード運転で、体感切り運転と比較して、どれくらい省エネ効果があったかを積算していく。

ここで、「体感自動モード運転での消費電力量」とは、運転開始から運転停止までの運転で消費された電力量を示す。

また、「省エネ比率の総和」とは、体感自動モード運転で、上述した４つの省エネ運転の省エネ比率の総和を示す。「省エネ比率の総和」は、１未満の実数である。

次に、図６を参照しながら、体感温度自動運転での節約度表示に関する制御について説明する。

図３のリモコン２００の運転入／切ボタン５１を押し、体感自動モードで冷房運転を開始したとする（Ｓ１）。

Ｓ２で、リモコン２００の節約度表示選択ボタン５８を選択した場合に、運転中にリモコン２００の電気代表示ボタン５６を押すと（Ｓ３）、運転開始から現在までの間で、上述の省エネ運転効果の運転比率の総和に基づき、体感切り運転と比較して上記（Ａ）式にしたがって節約された電力量を求め、電気代単価（例えば、２２円／ｋＷｈ）を掛けて、節約された電気代を、室内機の表示部４１に表示することができる（Ｓ４）。

また、もう一度、電気代表示ボタン５６を押すと（Ｓ５）、例えば、直近の１ヶ月（３１日）間での体感切り運転と比較した電気代節約度が表示される（Ｓ６）。今回は冷房運転についての表示方法を記述したが、他の各運転モード（暖房運転、除湿運転）でも表示可能である。但し、直近の１ヶ月（３１日）に限定されるものではなく、任意の１ヶ月（３１日）でもよい。

制御部にカレンダー機能を搭載することにより、電気代請求の単位の１ヶ月の電気代節約度を表示も可能である。

また、昨年、一昨年といったように過去の同時期と比較することも可能である。これは、体感自動モード同士の比較である。

Ｓ２でリモコン２００の節約度表示選択ボタン５８が選択されない場合に、運転中にリモコン２００の電気代表示ボタン５６を押すと（Ｓ７）、電気代絶対値（電気代そのもの）を表示部４１に表示する（Ｓ８）。もう一度、電気代表示ボタン５６を押すと（Ｓ１１）、直近の１ヶ月間の積算された電気代絶対値を表示部４１に表示する（Ｓ１２）。

Ｓ２でリモコン２００の節約度表示選択ボタン５８が選択されない場合に、運転中にリモコン２００のＣＯ_２排出量表示ボタン５７を押すと（Ｓ９）、ＣＯ_２排出量絶対値（ＣＯ_２排出量そのもの）を表示部４１に表示する（Ｓ１０）。もう一度、ＣＯ_２排出量表示ボタン５７を押すと（Ｓ１３）、直近の１ヶ月間の積算されたＣＯ_２排出量絶対値を表示部４１に表示する（Ｓ１４）。

図６では、節約度表示選択ボタン５８が選択された場合の電気代表示ボタン５６を押したときの動作について述べたが、ＣＯ_２排出量表示ボタン５７を押したときも同様の動作を行う。ＣＯ_２排出量は、電力使用量にＣＯ_２排出係数（例えば、０．４ｋｇ／ｋＷｈ）を掛け合わせることによって、同様に求めることができる。

制御フローの図示はしないが、空気調和機の運転停止中に電気代表示ボタン５６を押すと、前回の１回の運転での電気代節約度が室内機の表示部４１に表示される。

さらに、もう一度電気代表示ボタン５６を押すと、１ヶ月間での体感切り運転と比較した電気代節約度が室内機１００の表示部４１に表示される。

また、空気調和機を運転停止したときに、自動的に電気代を表示する機能も有する。これは自動で電気代、ＣＯ_２排出量を表示するか否かを選択できるボタン(図示せず)を有し、このボタンを選択することで、運転停止時に自動的に電気代、ＣＯ_２排出量を表示する機能である。今回、節約度表示選択ボタン５８を選択していると、運転停止時に自動的に今回の運転で節約できた電気代、ＣＯ_２排出量を表示することができる。

尚、以上の説明では、節約された電気代、ＣＯ_２排出量等の表示を、室内機１００の本体表示部５０の表示部４１に表示するようにしたが、リモコン２００に表示してもよい。リモコン２００に表示することにより、ユーザーは手元で節約された電気代、ＣＯ_２排出量等を見ることができる。

以上のように、体感自動モード運転を実施することで、電気代使用量、ＣＯ_２排出量がわかる以外に、体感切り運転と比較して、省エネ運転の効果を節約度として室内機１００の表示部４１またはリモコン２００に表示するようにしているので、ユーザーがこまめに節約度合いを確認することができ、いままで知りえなかった省エネ自動運転での節約度を実感し、満足度が向上できるようになった。

実施の形態１を示す図で、空気調和機の室内機１００の正面図。実施の形態１を示す図で、室内機１００に設置された本体表示部５０を示す拡大図。実施の形態１を示す図で、空気調和機のユーザーが使用するリモコン２００を示す平面図。実施の形態１を示す図で、体感温度自動運転での制御ブロック図。実施の形態１を示す図で、体感切り運転での制御ブロック図。実施の形態１を示す図で、体感温度自動運転での節約度表示に関する制御のフローチャート図。

符号の説明

２０室内温度検出手段、２１室内空気の相対湿度検出手段、２２床温度検出手段、２３壁温度検出手段、２４人体の活動量検出手段、２５体感温度算出手段、２６体感温度設定手段、２７温度差検出手段、２８圧縮機目標回転数算出手段、２９圧縮機制御手段、３０室内温度設定手段、４１表示部、４２クリーンランプ、４３ＥＣＯモニター、４４エリアモニター、５０本体表示部、５１運転入／切ボタン、５２温度調節ボタン、５３冷房運転選択ボタン、５４除湿運転選択ボタン、５５暖房運転選択ボタン、５６電気代表示ボタン、５７ＣＯ_２排出量表示ボタン、５８節約度表示選択ボタン、６０吹出し口、６１前面パネル、１００室内機、２００リモコン、３００赤外線センサ。

Claims

空調する部屋の室内温度を検出する室内温度検出手段と、
前記空調する部屋の床の床温度、前記空調する部屋の壁温度、及び人の活動量を検出する赤外線センサと
を備え、
前記赤外線センサが検出した前記床温度、前記壁温度、前記人の活動量の各検出値のうちの少なくともいずれかの検出値と、前記室内温度検出手段が検出した前記室内温度とを組み合わせた情報を使用する体感自動モード運転と、前記室内温度検出手段が検出した前記室内温度のみを情報として使用する体感切り運転との両方の運転の可能な空気調和機であって、
前記組み合わせた情報に前記床温度を使用する場合の省エネ比率、前記壁温度を使用する場合の省エネ比率、前記人の活動量を使用する場合の省エネ比率のそれぞれの省エネ比率を予め保有し、前記体感自動モード運転が行われると、前記体感自動モード運転の前記情報として使用された前記検出値の前記省エネ比率に基づいて前記体感切り運転と比較して節約される消費電力量を算出し、算出した前記節約される消費電力量から、前記節約される消費電力量に相当する電気代と、前記節約される消費電力量に相当するＣＯ _２排出量との少なくともいずれかを算出値として算出する制御部と、
前記制御部が算出した前記算出値を表示する表示部と
を備えたことを特徴とする空気調和機。
前記表示部は、当該空気調和機の本体に設けることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
使用者が操作するリモコンを備え、前記表示部が、前記リモコンに設けられることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。