JP5996932B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、設定された時刻に応じて自動的に空調運転を開始する空気調和機に関する。

空気調和機において、予約運転を行うとき、予め設定された時刻に設定温度になるように、設定時刻前に冷房、暖房などの空調運転が開始される。ところで、空調運転が行われる室内は、広さや断熱性、気密性など多様な構造になっており、室内環境が異なる。そのため、設定時刻前の運転開始時間に運転が開始されても、設定時刻になったとき、室温が設定温度に達していない、あるいは設定時刻前に室温が設定温度に達してしまうことがある。

例えば木造の家屋では、断熱性能が低く、鉄筋の家屋では、断熱性能が高いので、運転開始後の室温の変化速度に差がある。いずれか一方の室内の構造に合わせて運転開始時間を決めると、設定時刻での室温が設定温度に達しない、あるいは設定時刻での室温が設定温度を超えてしまうおそれがある。

設定時刻に設定温度になるようにするために、特許文献１に記載の空気調和機では、運転開始時間前に、試験運転を行い、室温の変化に基づいて熱負荷を算出する。そして、設定時刻、設定温度、熱負荷およびその時点の室温から、運転開始時間および運転を開始する際の出力を決定する。特許文献２に記載の空気調和機では、前回の入タイマ設定時刻における室温と設定温度との温度差に基づいて、運転開始時間を補正し、この運転開始時間に運転を開始する。

特開２００２−３１０４８１号公報 特開平１０−６１９９５号公報

しかしながら、上記の空気調和機では、いずれも入タイマによる予約運転が行われるときに、運転開始時間の決定あるいは補正が行われる。空調運転が停止した後、予約運転がしばらく行われず、期間をおいて行われる場合、季節の移り変わりなどにより室内環境が変化する。そのため、前回の運転時に取得した情報に基づいて運転開始時間を補正しても、設定時刻に設定温度にならないおそれがある。たまに予約運転が行われる場合、取得できる情報が少ないので、適正な運転開始時間を決めることができず、無駄な運転が多くなってしまう。

また、予約運転の開始前に試験運転を行う場合、室内環境の変化に対応でき、予約運転時での無駄なエネルギの使用をなくせる。しかし、試験運転のために、エネルギを消費するといった矛盾が生じる。

本発明は、上記に鑑み、余分なエネルギを消費することなく、いつでも適正な運転開始時間に予約運転を行える空気調和機の提供を目的とする。

本発明は、室温を検出する温度検出部と、空調運転停止後の室温の変化に基づいて室内環境に関する室内情報を生成する情報部と、室内情報に基づいて予約運転の運転開始時間を決める運転制御部とを備えたものである。

断熱性能などの室内環境によって、空調運転したときの室温の上昇速度あるいは下降速度が異なる。情報部は、空調運転が停止すると、その後の室温の変化をモニタリングする。室内環境に応じて室温の変化が異なるので、情報部は、室温の変化の状況から室内環境を判断して、判断結果を情報として、室温などの他の情報とともに室内情報を生成して、記憶していく。運転制御部は、室内情報を参照して、室内環境に応じた運転開始時間を決める。

すなわち、温度検出部は、空調運転停止後の室温を検出する。情報部は、空調運転停止後から一定時間における室温の変化速度を算出して、室内環境を判断する。室温の変化速度が小さいとき、断熱性能の高い室内環境であると判断し、室温の変化速度が大きいとき、断熱性能の低い室内環境であると判断して、判断結果から室内情報を生成する。運転制御部は、運転開始時間を決め、断熱性能の低い室内環境における運転開始時間を断熱性能の高い室内環境における運転開始時間よりも早める。

断熱性能の低い室内環境では、室温の変化速度が小さい。そのため、断熱性能の高い室内環境における運転開始時間と同じ時間にすると、設定時刻になったとき、断熱性能の高い室内環境では設定温度に達するが、断熱性能の低い室内環境では、設定温度に達しない。そこで、断熱性能の低い室内環境における運転開始時間を断熱性能の高い室内環境における運転開始時間よりも早くすることにより、設定時刻までの運転時間が長くなり、設定時刻に設定温度にすることができる。

予約運転に際して、設定時刻が設定され、運転制御部は、設定時刻に設定温度になるように運転開始時間を設定し、設定された運転開始時間を室内情報に基づいて変更する。基準となる室内環境に基づいて運転開始時間が決められ、運転制御部は、最新の室内情報から得られる現状の室内環境と基準の室内環境とを比較して、設定された運転開始時間を早くしたり、あるいは遅くする。すなわち、運転制御部は、断熱性能の低い室内環境における運転開始時間を設定された運転開始時間よりも早い時間に変更する。

情報部は、空調運転が停止するたびに室温の変化をモニタリングして、室内情報を蓄積していく。予約運転が行われる頻度が低くても、蓄積された室内情報を参照することにより、最新の室内環境を認識できるので、室内環境に応じた適正な運転開始時間にすることができる。

本発明によると、室内環境に応じた適正な予約運転の運転開始時間を決定することができるので、無駄にエネルギを消費することなく、予約運転における設定時刻には確実に設定温度にすることができる。

本発明の空気調和機の制御装置のブロック図 （ａ）鉄筋造のような断熱性能の高い室内環境における暖房運転の予約運転時の室温の変化を示す図、（ｂ）木造のような断熱性能の低い室内環境における暖房運転の予約運転時の室温の変化を示す図 木造のような断熱性能の低い室内環境において、運転開始時間を変更しなかった場合の暖房運転の予約運転時の室温の変化を示す図 （ａ）鉄筋造のような断熱性能の高い室内環境における冷房運転の予約運転時の室温の変化を示す図、（ｂ）木造のような断熱性能の低い室内環境における冷房運転の予約運転時の室温の変化を示す図 木造のような断熱性能の低い室内環境において、運転開始時間を変更しなかった場合の冷房運転の予約運転時の室温の変化を示す図

本実施形態の空気調和機は、圧縮機、蒸発器、凝縮器および送風機等から構成される冷凍サイクルを制御して、冷房、暖房、ドライなどの空調運転を行う制御装置を備えている。マイクロコンピュータからなる制御装置は、入タイマによる予約運転が設定されると、設定時刻に設定温度になるように、暖房、冷房、ドライなどの指定された空調運転を行う。

予約運転では、設定時刻よりも前の運転開始時間になると、空調運転が開始される。運転開始時間は、予め決められている。ところで、空調運転が行われる室内は、家屋の構造や広さ、季節などによって、環境が異なる。このような室内環境に対して、運転開始時間を一律に設定することは、無駄な運転の一因となる。そこで、制御装置は、室内環境に応じて予約運転の運転開始時間を決める。

図１に示すように、制御装置は、室温および室外の温度を検出する温度検出部１と、予約運転を設定するための設定部２と、室温から室内環境に関する室内情報を生成する情報部３と、空調運転を制御する運転制御部４と、冷凍サイクルの圧縮機、送風機などを駆動制御する駆動部５とを備えている。

温度検出部１は、室温を検出する室温検出器および室外温度を検出する室外温度検出器を有する。温度検出部１は、検出された室温および室外温度を運転制御部４に出力する。設定部２は、リモコンからの信号を受信する機能を有する。設定部２は、リモコンから予約運転に関する信号を受信すると、この信号に基づいて設定時刻、設定温度、運転モードなどの予約設定情報をメモリ６に記憶する。なお、設定部２は、インターネットなどのネットワークを通じて、ユーザが操作可能な端末機器と通信可能であってもよい。端末機器からの指示により、予約運転の設定が行われる。

運転制御部４は、設定部２を通じてリモコンなどから運転の指示を受けると、指示に応じて駆動部５を作動させる。駆動部５は、指示された空調運転に応じて圧縮機、送風機などを駆動する。運転制御部４は、予約運転が設定されているとき、設定時刻より前の運転開始時間になると、空調運転を開始するように駆動部５を制御する。

情報部３は、空調運転停止後の室温の変化に基づいて室内情報を生成する。温度検出部１は、空調運転中だけでなく、運転停止後も室温および外気温を検出する。情報部３は、空調運転停止後から一定時間の室温をモニタリングし、この間における室温の変化速度を算出して、室内の断熱性能に関する室内環境を判断する。室温の変化速度が基準値以下のとき、断熱性能が高い室内環境であると判断し、室温の変化速度が基準値より大きいとき、断熱性能が低い室内環境であると判断する。そして、情報部３は、この判断結果と室温、外気温、日時などの情報を含む室内情報を生成し、室内情報をメモリ６に記憶する。また、情報部３は、空調運転が終了するたびに、モニタリングされた室温に基づいて室内環境を判断して、室内情報を生成し、室内情報を蓄積していく。

ここで、断熱性能は、断熱性、気密性、広さなどが関係し、家屋の構造によって異なる。例えば、木造の家屋の場合、断熱性能は低く、室温の変化が大きくなる。鉄骨・鉄筋造の家屋の場合、断熱性能は高く、室温の変化が小さくなる。さらには、部屋の扉の開閉に応じて、室内の広さが変わる。扉や窓の開閉によって、気密性が変わる。このような場合でも、断熱性能が変わる。したがって、空調運転のたびに室内情報を生成することにより、最新の室内情報を利用できる。

また、室内にある電気製品などの発熱体の存在により、室内環境が変わる。すなわち、電気製品からの発熱によって、室温は影響を受ける。暖房運転が行われていた場合、運転停止後、室温は下がる。発熱体が存在していると、室温の低下は緩やかになり、室温の変化速度が小さくなる。冷房運転が行われていた場合、運転停止後、室温は上がる。発熱体が存在していると、室温は急速に上昇し、室温の変化速度が大きくなる。

このように、発熱体があると、温まりやすく、冷えにくい室内環境となる。したがって、室温の変化する方向、すなわち上昇、下降によって室温の変化が異なる。暖房運転を行う場合、断熱性能の高い室内環境となるが、冷房運転を行う場合、断熱性能の低い室内環境となる。同じ室内環境であっても、空調運転に応じて異なった断熱性能になる。また、室内と室外の温度差も室温の変化に影響する。そこで、室温変化のそれぞれの方向に応じた断熱性能を判別できるように、室温の変化に対する基準値を異ならせてもよい。例えば室温が低下するときの基準値は、室温が上昇するときの基準値よりも高くする。情報部３は、空調運転停止後の室温が上昇するか下降するかを監視して、基準値を選択する。季節によって、室温の変化する方向は決まるので、運転制御部４あるいはリモコンが有する日時情報に基づいて基準値を選択してもよい。そして、情報部３は、選択された基準値に基づいて室内環境を判断する。これによって、実状に応じた室内情報を生成することができ、詳細な室内情報を蓄積していくことができる。

運転制御部４は、予約運転が設定されているとき、室内情報に基づいて予約運転の運転開始時間を決める。すなわち、設定時刻よりも一定時間前の算出時間になると、運転制御部４は、設定時刻に設定温度になるように、室温、外気温および設定温度に基づいて運転開始時間を決める。算出時間は、最も早い運転開始時間よりも前になるように予め決められている。

このとき、運転制御部４は、メモリ６に記憶されている室内情報を参照して、断熱性能を確認し、断熱性能の低い室内環境における運転開始時間を断熱性能の高い室内環境における運転開始時間よりも早くなるように、運転開始時間を決める。

例えば、設定時刻が午前７時、設定温度が２４℃の暖房運転が予約されている場合、図２（ａ）に示すように、運転制御部４は、鉄筋造のように断熱性能の高い室内環境であると確認すると、運転開始時間として、１時間前の午前６時に決める。図２（ｂ）に示すように、木造のように断熱性能の低い室内環境である場合、運転制御部４は、運転開始時間として、１時間３０分前の午前５時半に決める。

制御装置に内蔵されたタイマが、決められた運転開始時間に対応する時刻を計時したとき、運転制御部４は、駆動部５を制御して、暖房運転を開始する。暖房運転により、室温が上昇し、設定時刻になると、室温は設定温度に達する。このように、断熱性能に応じて運転開始時間を決めることにより、室内環境にかかわらず、設定時刻に設定温度にすることができ、快適な室内空間を提供することができる。

ここで、断熱性能の高低に関係なく、運転開始時間がいずれかの室内環境に応じて決められている場合、例えば運転開始時間が設定時刻の１時間前とする。図３に示すように、運転開始時間になると、暖房運転が開始され、室温が上がっていく。しかし、断熱性能の低い室内環境である場合、室温の上昇速度は遅いので、設定時刻になっても、室温は設定温度に達しない。この場合、快適性が損なわれる。逆に、運転開始時間が早い時間に決められている場合、断熱性能の高い室内環境である場合、室温の上昇速度が速いので、設定時刻前に設定温度に達する。設定温度を維持するために、不要な運転が行われ、消費電力が増えてしまう。

また、冷房運転の場合も同様である。設定時刻が午前７時、設定温度が２８℃の冷房運転が予約されている場合、図４（ａ）に示すように、運転制御部４は、鉄筋造のように断熱性能の高い室内環境であると確認すると、運転開始時間として、１時間前の午前６時に決める。図４（ｂ）に示すように、木造のように断熱性能の低い室内環境である場合、運転制御部４は、運転開始時間として、１時間３０分前の午前５時半に決める。

図５に示すように、木造のように断熱性能の低い室内環境において、運転開始時間を変更しない場合、冷房運転が開始されると、室温が下がっていく。しかし、断熱性能の低い室内環境である場合、室温の下降速度は遅いので、設定時刻になったとき、室温は設定温度よりも高く、ユーザの望む快適な室内空間が得られない。

また、予約運転の有無に関係なく、空調運転が停止するたびに室温の変化速度が算出されて、室内情報が生成される。そのため、季節毎に室内情報が蓄積される。そこで、運転制御部４は、外気温に基づいて季節を判断し、季節に応じた室内情報を参照して、運転開始時間を決める。これにより、室内環境だけでなく周囲の環境も考慮した最適な運転開始時間を決定できる。したがって、確実に設定時刻に設定温度にすることができるので、効率のよい予約運転を実現でき、無駄な運転がなくなって、省エネルギに寄与できる。

室内環境において、木造、鉄筋造といった室内の構造は変化しない。そのため、室内環境は大きく変わらないが、窓や扉の開閉などによって気密性は変わる。そこで、空調運転が行われるたびに室内情報が蓄積されるので、運転制御部４は、直近に生成された室内情報と蓄積された室内情報とを比較する。これにより、室内環境の細かな変化を認識できる。したがって、運転制御部４は現状の室内環境に対応した運転開始時間を決めることができ、設定時刻には確実に設定温度となることを実現できる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。室内環境における断熱性能の判断基準を細分化して、室内の実情に応じた室内情報を生成してもよい。また、運転開始時間の決定において、室温、外気温および設定温度に応じて、基準の運転開始時間を決め、室内環境に応じて運転開始時間を変更してもよい。例えば、断熱性能が高い室内環境の場合、基準の運転開始時間よりも遅くする。断熱性能が低い室内環境の場合、基準の運転開始時間よりも早くする。断熱性能が中の室内環境の場合、基準の運転開始時間のままにする。

１ 温度検出部
２ 設定部
３ 情報部
４ 運転制御部
５ 駆動部
６ メモリ

Claims (5)

1. 室温を検出する温度検出部と、空調運転停止後の室温の変化に基づいて室内環境に関する室内情報を生成して蓄積する情報部と、室内情報に基づいて予約運転の運転開始時間を決める運転制御部とを備え、情報部は、室内情報に基づいて断熱性能に関する室内環境を判断し、運転制御部は、断熱性能の低い室内環境における運転開始時間を断熱性能の高い室内環境における運転開始時間よりも早めることを特徴とする空気調和機。
   を特徴とする空気調和機。
2. 温度検出部は、空調運転停止後の室温を検出し、情報部は、空調運転停止後から一定時間における室温の変化速度を算出して、室温の変化速度が基準値以下のとき、断熱性能の高い室内環境であると判断し、室温の変化速度が基準値より大きいとき、断熱性能の低い室内環境であると判断して、判断結果から室内情報を生成することを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 予約運転に際して、設定時刻が設定され、運転制御部は、設定時刻に設定温度になるように運転開始時間を設定し、設定された運転開始時間を室内情報に基づいて変更することを特徴とする請求項１または２記載の空気調和機。
4. 運転制御部は、断熱性能の低い室内環境における運転開始時間を設定された運転開始時間よりも早い時間に変更することを特徴とする請求項３記載の空気調和機。
5. 情報部は、空調運転が停止するたびに室温の変化をモニタリングして、室内情報を蓄積していき、運転制御部は、現状の室内環境に対応した運転開始時間を決めることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気調和機。

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