JP5879516B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機の省エネ運転の制御に関する。

従来の空気調和機では、目標設定温度をユーザーが設定した温度よりも省エネ方向に設定して空調運転を行う方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１においては、ユーザーが設定した温度付近で所定時間安定した場合に、冷房運転時には所定温度高くし、暖房運転時には所定温度低くするようにしている。

特開２０１０−１５１３９８号公報

しかしながら、前記従来の技術では、ユーザーが設定した温度を自動的に変更してしまうために、ユーザーによっては、不快に感じてしまうという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ユーザーの快適性を維持しつつ、省エネ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。

前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、室内温度を検出する室内温度検出手段と、室内の湿度を検出する室内湿度検出手段と、人体の動きを検出する人体検出手段と、基準室内設定温度を設定するリモコン装置と、冷媒を圧縮する圧縮機とを備え、室内温度が前記基準室内設定温度となるように空調制御を行う空気調和機であって、冷房運転時に前記人体検出手段で検出する人の動きが小さいときは、前記室内温度が、前記基準室内設定温度を補正した補正室内設定温度となるように空調を行い、前記補正室内設定温度は前記基準室内設定温度よりも高い温度とし、室内の湿度が所定の湿度以上のときは、前記人体検出手段で検出する活動量が所定の活動量以内であっても、室内温度が前記基準室内設定温度となるように空調を行うものであって、前記補正室内設定温度よりも低い状態を継続すると、前記圧縮機を停止させ、前記圧縮機の復帰は、前記基準室内設定温度に基づいて行うことにより、ユーザーの快適性を維持しつつ、省エネ運転を行うことができる。また、圧縮機の復帰のタイミングを早めることができ、ユーザーの快適性を向上させることができる。

本発明は、ユーザーの快適性を維持しつつ、省エネ運転を行うことができる空気調和機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の外観斜視図 同実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクル構成概略図 同実施の形態１における赤外線センサ検知領域図 同実施の形態１におけるリズム温度制御のフローチャート 同実施の形態１におけるリズム温度制御のフローチャート 同実施の形態１における補正値の遷移図 他の実施の形態における補正値の遷移図 本発明の実施の形態１における基準室内設定温度と補正室内設定温度との相関図 同実施の形態１における補正値、室内温度、消費電力の一例を示した図

第１の発明の空気調和機は、室内温度を検出する室内温度検出手段と、室内の湿度を検出する室内湿度検出手段と、人体の動きを検出する人体検出手段と、基準室内設定温度を設定するリモコン装置と、冷媒を圧縮する圧縮機とを備え、室内温度が前記基準室内設定温度となるように空調制御を行う空気調和機であって、冷房運転時に前記人体検出手段で検出する人の動きが小さいときは、前記室内温度が、前記基準室内設定温度を補正した補正室内設定温度となるように空調を行い、前記補正室内設定温度は前記基準室内設定温度よりも高い温度とし、室内の湿度が所定の湿度以上のときは、前記人体検出手段で検出する活動量が所定の活動量以内であっても、室内温度が前記基準室内設定温度となるように空調を行うものであって、前記補正室内設定温度よりも低い状態を継続すると、前記圧縮機を停止させ、前記圧縮機の復帰は、前記基準室内設定温度に基づいて行うことにより、ユーザーの快適性を維持しつつ、省エネ運転を行うことができる。また、圧縮機の復帰のタイミングを早めることができ、ユーザーの快適性を向上させることができる。

また、湿度を考慮することによって、ユーザーの快適性をより快適にすることができる。

第２の発明の空気調和機は、特に第１の発明において、冷房運転のみ補正室内設定温度に基づいて空調運転を行うことにより、ユーザーの快適性を損なうことなく、消費電力を低減することが出来る。

第３の発明の空気調和機は、特に第１または第２の発明において、人体の方向に風向を向けない風除け運転を有し、前記風除け運転時には第１から３の発明の制御は行わないことにより、ユーザーが温度に敏感になっているときにおいて、快適性を維持することができる。

第４の発明の空気調和機は、特に第１から第３の発明において、補正室内設定温度に基づいて強制的に空調運転を行う指示部を、リモコン装置に設けたことにより、ユーザーが省エネ性を望んだ場合は、快適性を損なう可能性があっても、省エネを優先することができる。

第５の発明の空気調和機は、特に第１から第４の発明において、補正室内設定温度に基づいて空調運転を行っている途中で、人体検出手段で検出する活動量が、所定の活動量よりも大きくなった場合は、補正室内設定温度をステップ状に基準室内設定温度へ変化させることにより、活動量が変化した瞬間に一気に温度シフトを解除してしまうと、圧縮機の回転数が急激に変化し室温が変化し過ぎたり、消費電力が大きくなったりしてしまうこと可能性があるので、そのような状況の発生を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本実施の形態１における室内機の外観斜視図および要部構成図、図２は空気調和機の冷凍サイクルの構成概略図である。

本実施の形態における空気調和機は、室内に設置される室内機１と、室外に設置される
室外機２とを冷媒配管３で接続することによって構成されている。

室内機１には、室内空気と冷媒とが熱交換を行う室内熱交換器５と、室内熱交換器５での熱交換を促進し室内へ送風するための室内送風ファン６を備える。また、室内温度を検出する室内温度検出手段である温度センサ７と、室内湿度を検出する室内湿度検出手段である湿度センサ８とを備える。

室外機２には、室外空気と冷媒とが熱交換を行う室外熱交換器９と、室外熱交換器９での熱交換を促進し送風する室外ファン１０と、冷媒を圧縮し高温冷媒を吐出する圧縮機１１と、冷媒の流路の順逆を切り換える四方弁１２と、冷媒を減圧する減圧装置１３を備える。

そして、冷房運転時には、圧縮機１１、四方弁１２、室外熱交換器９、減圧装置１３、室内熱交換器５、四方弁１２、圧縮機１１の順に冷媒が流れるように冷凍サイクルが構成され、暖房運転時には四方弁１２を切り換えることによって冷媒の流路が逆となる。

また、室内機１の吹き出し口の上部には人体検出手段である赤外線センサ４が配置されており、設置された室内の人の存在の検知や、人の動きの検出を行っている。なお、本実施の形態において赤外線センサ４の配置場所は、吹き出し口の上部としたが、これに限定されことはなく、例えば、正面パネルに設けてもよい。

また、本実施の形態では焦電型の赤外線センサ４を三個使用して室内の人の検知を行っているが、部屋の大きさによっては赤外線センサ４の個数を減らして室内の人の検知を行っても良く、また、逆に赤外線センサ４の個数を増やして室内の人の検知を行っても良いため、例えば、空気調和機の能力の大きさによって赤外線センサ４の個数を変えることが考えられる。また、本実施の形態では赤外線センサ４は固定しているが、左右に駆動されるタイプのものであってもよい。また、焦電型の赤外線センサを用いたが、人の位置や動きを検知できるタイプのセンサであればよく、例えば、サーモパイル型の赤外線センサ等でもよい。

また、室内機１の正面側には空調運転時に開き、空調運転停止時に閉まる正面パネル２０と、室内へ送風を行う吹き出し口２１と、吹き出し口２１からの風の風向を上下に変更させる上下羽根２２と、吹き出し口２１からの風の風向を左右に変更させる左右羽根（図示せず）とを備える。

また、室内機１へ運転指示を行うリモコン装置３０を備え、リモコン装置３０には運転情報やその他情報を表示する表示部３１と、設定の変更や指示を行う操作部３２とを備える。なお、操作部３２は複数のボタンで構成されている。

リモコン装置３０では、冷房運転や暖房運転の指示、基準室内設定温度を設定することができ、通常の空調運転では、基準室内設定温度となるように空調運転が実施される。

以上のように構成された空気調和機において、まずは人体検知について説明する。なお、本実施の形態で説明する人体検知方法は、一実施例を示すだけであり、この人体検知方法に本発明が限定されるものではない。

図３は、赤外線センサで検知可能な領域を示した図である。本実施の形態では、三個の赤外線センサ４を適切な配置とすることで、図３に示すようにａ〜ｇの複数の領域の人体検知を可能にしている。

例えば、赤外線センサ４ａは領域ａ、領域ｂ、領域ｃ、領域ｄを検知可能に構成し、赤外線センサ４ｂは領域ｂ、領域ｃ、領域ｅ、領域ｆを検知可能に構成し、赤外線センサ４ｃは領域ｃ、領域ｄ、領域ｆ、領域ｇを検知可能に構成する。このように構成することによって、赤外線センサ４ａと赤外線センサ４ｂで人体を検知し、赤外線センサ４ｃで人体を検知しない場合、領域ｂに居るとの判断ができる。なお、本実施の形態では赤外線センサ４を用いて検知できる領域を七つとしたが、これに限定されることはない。

また、赤外線センサ４で出力される信号に基づいて、人体の活動量（動き）の大小を判断している。本実施の形態では人体の活動量の判断は大・中・小の三段階に分けて判断している。なお、活動量が大と判断される場合は、人体の動きが激しい状態であり、活動量が小と判断される場合は、人体の動きが静かな状態であることを意味する。

また、本実施の形態では赤外線センサ４で所定の検出時間（例えば、２分間）に人体検出される回数に応じて活動量を三段階で判断しており、人体検出の回数が所定の回数Ｘよりも少ない場合に活動量が小と判断され、人体検出の回数が所定の回数Ｙよりも多い場合に活動量が大と判断される（所定の回数Ｘ＜所定の回数Ｙとする）。

次に、空調運転の温度制御について説明する。本実施の形態の空気調和機では、通常の空調運転の温度制御と、リズム温度制御を有する。もちろん、これ以外の温度制御を有していても問題は無い。

まず、通常の空調運転の温度制御は、リモコン装置３０で基準室内設定温度を設定し、温度センサ７で検出する室内温度が、設定された基準室内設定温度となるように圧縮機１１や減圧装置１３などの冷凍サイクル構成部品を制御することによって、室内の空調運転を行う。

次に、リズム温度制御について説明する。リズム温度制御は、冷房運転時に基準室内設定温度を補正することにより、空調運転を行う制御である。具体的には、基準室内設定温度に補正値を加えた設定温度を補正室内設定温度とし、補正室内設定温度となるように空調運転を行い、なおかつ、補正室内設定温度が所定の範囲内で上下に変動することで、快適性を損なわず、かつ、省エネの空調運転を行う制御である。

図４は、通常の空調運転の温度制御からリズム温度制御へ切り替わるタイミングを説明したフローチャートである。まず、ステップ４１では通常の空調運転の温度制御、すなわち基準室内設定温度に基づいて空調運転を行っている。

次に、ステップ４２において、赤外線センサ４で活動量が「小」であるかどうかが判断され、「小」すなわち人体の動きが少ないと判断された場合には、ステップ４３へ進み、活動量が「小」以外と判断された場合には、ステップ４１へ戻って通常の空調運転を行う。ここで活動量を判断基準に用いているのは、活動量が「小」の場合は人体の動きが少ないことを意味するので、安静状態であると判断される。よって温度変化に多少の変動があっても感じにくい状態にあるため、ユーザーの快適性を損なわない空調運転を実現することができる。

ステップ４３では、湿度センサ８で検出する湿度が所定の湿度（例えば、６０％ＲＨ）未満かどうかを判断している。湿度が所定の湿度未満である場合はステップ４４へ進みリズム温度制御を開始し、所定の湿度以上である場合にはステップ４１へ戻って通常の空調運転を行う。ここで湿度を判断基準に用いているのは、冷房運転時に湿度が高い状態で設定温度を上げる制御を行うと、人体が感じる不快感が高くなってしまう可能性が高いからである。すなわち、湿度をリズム温度制御の条件とすることによって、ユーザーの快適性
を損なわない空調運転を実現することができる。

なお、ステップ４２の活動量判断と、ステップ４３の湿度判断のフロー順番を逆にしても問題は無い。

次に、リズム温度制御の動作について説明する。図５はリズム温度制御のフローチャートである。

まず、ステップ５１において基準室内設定温度に補正値を加算した補正室内設定温度に基づいて空調運転を実施する。すなわち室内温度が補正室内設定温度となるように冷凍サイクルの構成部品を制御する。図６は、補正値の変化を示した図である。

図６に示すように、補正値は所定のパターンにしたがって変化するようにしている。本実施の形態の場合は、０℃〜１．２℃で補正値をステップ状に変化させており、二つのピーク値を有するパターンＡを一つの周期として繰り返している。パターンの形状は適当な形状に変更可能であり、例えば、図７に示すような一つのピーク値を有するパターンＢを一つの周期として繰り返しても良い。

また、このパターンと時間軸で囲まれる面積を大きくすることによって、省エネ性を向上させることができるため、ステップ状に変化させることによって、この面積を大きくとることができ、省エネ性をより向上させることができる。

このリズム温度制御について、例を挙げて説明する。例えば、ユーザーがリモコン装置３０で冷房運転の設定温度（基準室内設定温度）を２５℃に設定したとする。通常の空調運転では設定温度が２５℃に設定しているので、室内温度が２５℃となるように空調運転を行う。

そして、このような設定においてリズム温度制御の開始条件を満たし、リズム温度制御による空調運転が開始されると、室内温度が、基準室内設定温度にパターンＡにしたがって決定される補正値が加算された補正室内設定温度となるように空調運転が行われる。

図８は、基準室内設定温度と補正値と補正室内設定温度の相関関係を示した図である。図８に示すような補正室内設定温度を目標設定温度として空調運転を実施するため、このような目標設定温度を狙って制御した場合、圧縮機１１の周波数が落とされる場合がある。その結果、目標設定温度を変化させない場合に比べて省エネ運転となる可能性が高くなる上に、快適性を損なうことがない。

また、図８に示すように、本実施の形態では補正室内設定温度は、基準室内設定温度よりも高い温度としており、低くなることは無い。これは基準室内設定温度を基準に上下に目標温度を変化させた場合、省エネ運転になる確実性が低くなってしまうため、本実施の形態における補正値は、冷房運転の場合はプラスの値もしくはゼロとしている。なお、補正値の値は、本実施の形態に限定されるものではなく適宜変更可能である。

次に、ステップ５２において活動量が「小」であるかどうかを判断する。活動量が「小」である場合は、ステップ５３へ進み、活動量が「小」よりも大きくなった場合は、ステップ５２−１へ進む。

次に、ステップ５３において室内湿度が所定の湿度未満であるかどうかを判断する。このときの所定の湿度とは、リズム温度制御の開始条件の所定の湿度と同じとしている。なお、この所定の湿度は設定温度に応じて最適な湿度が設定される。室内の湿度が所定の湿
度未満である場合はステップ５４へ進み、室内の湿度が所定の湿度以上である場合はステップ５２−１へ進む。

次に、ステップ５４において圧縮機を停止する条件を満足したかどうかを判断する。これは室内温度と目標設定温度（リズム温度制御の場合は補正室内設定温度であり、通常の空調運転の温度制御の場合は基準室内設定温度である）との温度差が所定の温度差となり、その状態が所定時間継続した場合は、圧縮機を停止している。

ここではリズム温度制御を行っているため、目標設定温度が補正室内設定温度となり、補正室内設定温度と室内温度との温度差に基づいて圧縮機が停止される。もし圧縮機の停止条件を満足している場合はステップ５４−１へ進み、圧縮機の停止条件を満足してなければステップ５１へ戻りリズム温度制御を継続する。

次に、ステップ５２−１ではリズム温度制御は解除せずに補正室内設定温度を目標設定温度として空調運転を行うが、パターンＡに基づいて補正値を決定するのではなく、ステップ状に補正値を下げていく制御を行う。これは一気に温度シフトを解除（補正値をゼロとする）してしまうと、圧縮機の回転数が急激に変化し室温が変化し過ぎたり、消費電力が大きくなったりしてしまうこと可能性があるので、そのような状況の発生を抑制するためである。

ステップ５２−２では補正値がゼロとなったかどうかを確認し、補正値がゼロでなければステップ５２−１へ戻り、補正値がゼロとなっていればステップ５２−３へ進む。ステップ５２−３ではリズム温度制御を解除し、ステップ５５へ進んで通常の空調運転の温度制御に変わる。

一方、ステップ５４−１では圧縮機１１の運転を停止し、ステップ５４−２でリズム温度制御を解除する。この場合、圧縮機１１を既に停止しているので一気にリズム温度制御を解除しても問題はない。

そして、ステップ５４−３において圧縮機１１の運転の復帰条件が満足したかどうかを判断する。このとき、圧縮機１１の運転の復帰は、リズム温度制御をしていたかどうかに関わらず、基準室内設定温度に基づいて判断される。

圧縮機１１の運転の復帰は、室内温度と目標設定温度との温度差が、所定の温度差ついた時点で復帰するため、冷房運転の場合、補正室内設定温度と室内温度との温度差を判断するよりも、基準室内設定温度と室内温度との温度差で判断した方が、より温度差が付く方向なので圧縮機１１の運転の復帰を早めることができ、その結果、室内環境を損なうことを防ぐことができる。なお、圧縮機１１の運転停止時条件の室内温度と目標設定温度との温度差と、圧縮機１１の運転復帰時条件の室内温度と目標設定温度との温度差は、同じ値としてもよいし、異なる値としてもよい。

そして、圧縮機１１の運転復帰後は、ステップ５５にて通常の空調運転の温度制御を行う。なお、ステップ５５にて通常の空調運転を行っている最中に、図４のフローチャートにてリズム温度制御を開始させる条件を満足した場合には、リズム温度制御に移行して空調運転を行う。また、ステップ５２の活動量判断と、ステップ５３の湿度判断と、ステップ５４の圧縮機の停止判断の順序はこれに限定されるものではなく、適宜入れ替えることは可能である。

図９は本発明を実施した場合の室内温度、消費電力および補正値の時間変化の一例を示した図である。図９に示すように、本発明を実施することによって室内温度は略一定に推
移するが、消費電力が下がっていることが分かる。このように本発明を実施することによって、省エネに有効であることが分かる。

また、本実施の形態では、赤外線センサ４で人体が存在する領域を検出している。そのため、人体に向けて送風する風あて運転や人体を避けて送風する風除け運転を行うことができる。風あて運転の場合は、上下羽根および左右羽根を駆動することによって人体方向に風向を向け、風除け運転の場合は、上下羽根および左右羽根を駆動することによって人体方向を下げて風向を向ける運転である。

このような運転に対して、風あて運転であれば風の影響により人体は室内温度の変化を感じ難いのに対し、風除け運転をしている場合、人体方向へ風を避ける運転をしているので、人体は室内温度の変化を敏感に感じ取ってしまう。

そのため、本実施の形態では風除け運転が選択されている場合には、リズム温度制御を実施しないようにしている。このようにすることでユーザーの快適性を損なわないような空調運転を実現することができる。なお、風除け運転とは人体方向を避けて風を送る運転のことである。

また、本実施の形態で説明したリズム温度制御は、人体が温度変化を感じ取り難いときに行っているが、ユーザーによっては強制的にリズム温度制御を行い、省エネ運転をしたいという場合もある。そのため、リモコン装置３０にリズム温度制御を強制的に行うようなボタンを設けておき、ユーザーはそのボタンを押すことによってリズム温度制御を開始するようにしてもよい。

その場合、ユーザーがリズム温度制御を強制的に行っているので、通常の空調運転に戻らないようにしている。

以上のように、本実施の形態の空気調和機は、ユーザーの快適性を維持しつつ、省エネ運転を実現することができる。

以上のように本発明は、１台の室外機に１台の室内機が接続される空気調和機だけではなく、１台の室外機に複数台の室内機が接続されるマルチ型の空気調和機であっても適用することができる。

１ 室内機
２ 室外機
７ 温度センサ
８ 湿度センサ
１１ 圧縮機
３０ リモコン装置

Claims (5)

1. 室内温度を検出する室内温度検出手段と、室内の湿度を検出する室内湿度検出手段と、人体の動きを検出する人体検出手段と、基準室内設定温度を設定するリモコン装置と、冷媒を圧縮する圧縮機とを備え、室内温度が前記基準室内設定温度となるように空調制御を行う空気調和機であって、冷房運転時に前記人体検出手段で検出する人の動きが小さいときは、前記室内温度が、前記基準室内設定温度を補正した補正室内設定温度となるように空調を行い、前記補正室内設定温度は前記基準室内設定温度よりも高い温度とし、室内の湿度が所定の湿度以上のときは、前記人体検出手段で検出する活動量が所定の活動量以内であっても、室内温度が前記基準室内設定温度となるように空調を行うものであって、前記補正室内設定温度よりも低い状態を継続すると、前記圧縮機を停止させ、前記圧縮機の復帰は、前記基準室内設定温度に基づいて行う空気調和機。
2. 冷房運転のみ前記補正室内設定温度に基づいて空調運転を行うことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 人体の方向に風向を向けない風除け運転を有し、前記風除け運転時には請求項１または２に記載の制御は行わないことを特徴とする空気調和機。
4. 前記補正室内設定温度に基づいて強制的に空調運転を行う指示部を、前記リモコン装置に設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の空気調和機。
5. 前記補正室内設定温度に基づいて空調運転を行っている途中で、前記人体検出手段で検出する活動量が、前記所定の活動量よりも大きくなった場合は、前記補正室内設定温度をステップ状に前記基準室内設定温度へ変化させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和機。