JPH06300343A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は室内の暖房あるいは冷房を行う空気
調和機に関するもので、室内の負荷状況に応じて適切に
運転モード（冷房・暖房・送風）の決定を行ない、エネ
ルギーの浪費を防ぐことを目的とする。 【構成】 運転モードの決定を空気調和機の立ち上がり
時、定常状態になった時、定常状態になった後の３パタ
ーンに分類し、別々の判断で行うことにより適切な運転
モードの決定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、事務所ビルおよび一般
住宅に冷房および暖房をおこなう空気調和機であって、
特に運転モード（冷房・暖房・送風）の決定を行う機能
を備えた空気調和機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、事務所ビルおよび一般住宅の空気
調和に対しては快適性と省エネルギーの観点から高性能
な制御機能を有する空気調和機が求められている。

【０００３】空気調和機の運転モードを決定する機能も
省エネルギーの観点から重要な機能の一つである。従来
この種の運転モードの決定を行う機能を備えた空気調和
機は、特開平２−２１３６３４号公報、特開平３−０２
８６４９号公報および特開平３−１４８５４６号公報に
示すように”室内温度と室内温度設定値を比較して運転
モードを決定する”あるいは、”室内温度の上昇・下降
により運転モード決定する”などの動作を行うものであ
った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の運転モードの決定を行う機能を備えた空気調
和機では、予熱予冷負荷のある空気調和機の立上り時と
予熱予冷負荷のない定常時の両方とも同じ判断で運転モ
ードを決定しているために、特に、定常時に”冷房が必
要なのに暖房を行う”、”暖房が必要なのに冷房を行
う”ということが起こりエネルギーを浪費するという課
題があった。

【０００５】また、近年コンピュータ等のＯＡ機器の増
加により室内に発熱機器が増加し、暖房を行わなくても
室内温度が上昇する状況になっているにもかかわらず、
この点を考慮していないために立上り時に不必要に暖房
を行うという課題があった。

【０００６】また、特性変動および外乱により室内温度
が変動することを考慮せず室内温度と室内温度設定値の
みに着目して運転モードを決定しているために１日で運
転モードが何度も変化し、不必要な冷房エネルギーおよ
び暖房エネルギーを消費するという課題があった。

【０００７】また、空気調和機の給気温度を判断材料と
していないために１日で運転モードが何度も変化し、不
必要な冷房エネルギーおよび暖房エネルギーを消費する
という課題があった。

【０００８】本発明は上記課題を解決するもので、立上
り時と定常時とは異なった判断により運転モードを決定
することにより運転モードの決定および変更を適切に行
ないエネルギーの浪費を防ぐことを第１の目的とする。

【０００９】第２の目的は、立上り時の運転モードに”
送風”を設けることによりエネルギー消費量を低減させ
ることにある。

【００１０】第３の目的は、空気調和機のアクチュエー
タを監視することにより不必要に運転モードを変化させ
ずエネルギーの浪費を防ぐことにある。

【００１１】第４の目的は、給気温度設定値を変更する
ことにより不必要に運転モードを変化させずエネルギー
の浪費を防ぐことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の目的を達
成するための第１の手段は、室内の温度を計測する室内
温度センサと、室内の温度設定値を設定する室温設定値
設定手段と、前記室内温度センサの計測値と前記室温設
定値設定手段に設定された室内温度設定値との偏差を演
算する偏差演算手段と、空気調和機の運転開始を監視す
る運転監視手段と、空気調和機の運転モードを記憶する
運転モード記憶手段と、前記運転監視手段からの信号と
前記偏差演算手段で演算された偏差をもとに空気調和機
の運転モードを決定し前記運転モード記憶手段に出力す
る立上りモード決定手段と、定常モード時の初期の運転
モードを設定する定常モード設定手段と、前記立上りモ
ード決定視手段からの信号と前記偏差演算手段で演算さ
れた偏差と前記定常モード設定手段に設定された運転モ
ードをもとに空気調和機の運転モードを決定し前記運転
モード記憶手段に出力する定常モード決定手段と、空気
調和機の停止を監視する停止監視手段と、前記定常モー
ド決定手段からの信号と前記停止監視手段からの信号と
前記偏差演算手段で演算された偏差とをもとに空気調和
機の運転モードを変更し前記運転モード記憶手段に出力
する定常モード変更手段とから構成されている。

【００１３】また、第２の目的を達成するための第２の
手段は、空気調和機の立ち上がり時に暖房を行なう必要
のある上限温度を室内温度設定値との偏差温度として設
定する省エネ温度設定手段を第１の手段に付加し、前記
立上りモード決定手段は前記運転監視手段からの信号と
前記偏差温度設定手段に設定された省エネ温度と前記偏
差演算手段で演算された偏差をもとに空気調和機の運転
モードを決定し前記運転モード記憶手段に出力する構成
としたものである。

【００１４】また、第３の目的を達成するための第３の
手段は、空気調和機のアクチュエータ動作状況を監視す
るアクチュエータ監視手段を付加し、前記定常モード変
更手段は前記定常モード決定手段からの信号と前記停止
監視手段からの信号と前記アクチュエータ監視手段にて
監視された空気調和機のアクチュエータ動作状況と前記
偏差演算手段で演算された偏差とをもとに空気調和機の
運転モードを変更し前記運転モード記憶手段に出力する
構成としたものである。

【００１５】また、第４の目的を達成するための第４の
手段は、空気調和機の給気温度設定値を設定する給気設
定値設定手段と、前記室温設定値設定手段に設定された
室内温度設定値と前記給気設定値設定手段に設定された
給気温度設定値との設定値偏差を演算する設定値偏差演
算手段を付加し、前記定常モード変更手段は前記定常モ
ード決定視手段からの信号と前記停止監視手段からの信
号と前記偏差演算手段で演算された偏差と前記設定値偏
差演算手段で演算された設定値偏差とをもとに空気調和
機の運転モードを変更し前記運転モード記憶手段に出力
するかあるいは前記給気温度設定値を変更し前記給気設
定値設定手段に出力するかのいずれかの動作を行う構成
としたものである。

【００１６】

【作用】本発明は上記した第１の手段の構成により、立
上り時の運転モードは立上りモード決定手段で行い、定
常時の運転モードは定常モード決定手段で行い、また、
定常時の運転モードの変更は定常モード変更手段で行う
ことができる。

【００１７】また、第２の手段の構成により、立上り時
の室内温度が室内温度設定値以下でもその偏差が省エネ
温度設定手段に設定された偏差温度以下のときは送風モ
ードになる。

【００１８】また、第３の手段の構成により、アクチュ
エータ監視手段が空気調和機のアクチュエータ動作状況
を監視し、定常モード変更手段はアクチュエータが動作
している時は運転モードを変更しない。

【００１９】また、第４の手段の構成により、設定値偏
差演算手段が室内温度設定値と給気温度設定値の設定値
偏差を演算し、定常モード演算手段は前記偏差がある場
合は、運転モードの変更を行う代わりに給気温度設定値
を室内温度設定値に近づける。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の第１実施例について、図面を
参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施例の構
成図である。図１に示すように、室内の温度を計測する
室内温度センサ１の計測値と、室内の温度設定値を設定
する室温設定値設定手段２の設定値は、偏差演算手段３
に入力される。偏差演算手段３は、立上りモード決定手
段４、定常モード決定手段５、定常モード変更手段６に
偏差を出力する。運転監視手段７は、空気調和機の運転
開始を監視し起動信号を立上りモード決定手段４に出力
する。立上りモード決定手段４は、運転モードを運転モ
ード記憶手段８に出力するとともに定常モード決定手段
５に起動信号を出力する。定常モード設定手段９には、
定常状態における初期の運転モードが設定されており定
常モード決定手段５に出力する。定常モード決定手段５
は運転モードを運転モード記憶手段８に出力するととも
に定常モード変更手段６に起動信号を出力する。停止監
視手段１０は、空気調和機の停止を監視し停止信号を定
常モード変更手段６に出力する。定常モード変更手段６
は運転モードを運転モード記憶手段８に出力する。

【００２１】次に、動作を説明する。室内温度センサ１
は室内温度Ｔ_R を計測する。室温設定値設定手段２には
室内温度設定値Ｔ_SET が設定されている。偏差演算手段
３は偏差ｅ_R の演算を一定時間間隔（例えば１分毎）で ｅ_R＝Ｔ_SET−Ｔ_R の演算式に従って行い、ｅ_R を立上りモード決定手段
４、定常モード決定手段５、定常モード変更手段６に出
力する。運転監視手段７は空気調和機がＯＮした時に起
動信号を立上りモード決定手段４に出力する。図２は立
上りモード決定手段４の動作を示すフローチャートであ
る。図２において立上りモード決定手段４は、運転監視
手段７からの信号を受けてｅ_R が０を越える場合に運転
モード記憶手段８に運転モード”暖房”を出力するとと
もに定常モード決定手段５に起動信号を出力し、ｅ_R が
０以下の場合は運転モード記憶手段８に運転モード”冷
房”を出力し動作を終了する。つまり、立上がり時にお
いて運転モードが”暖房”となった場合はその後運転モ
ードが変わることがあるので定常モード決定手段５およ
び定常モード変更手段６を起動し運転モードの決定を行
うが、立上がり時において運転モードが”冷房”となっ
た場合はその後運転モードが変わるはありえないので空
気調和機がＯＦＦになるまで運転モードは”冷房”のま
まで変更しない。定常モード設定手段９には定常状態で
の初期の運転モード（冷房あるいは暖房）がオペレータ
により設定されている。オペレータは室内の状態を見て
コンピュータ等の発熱機器が多く設置されており立上り
時の暖房負荷を除去したら直ちに冷房負荷が発生すると
思われる場合は”冷房”を設定し、逆にコンピュータ等
の発熱機器が少なく立上り時の暖房負荷を除去しても暖
房負荷が残る場合は”暖房”を設定する。図３は定常モ
ード決定手段５の動作を示すフローチャートである。図
３において定常モード決定手段５は、立上りモード決定
手段４からの起動信号を受けてｅ_R が０以下つまり室内
温度が上昇し、室内温度設定値に到達したら定常モード
設定手段９に設定された運転モードを運転モード記憶手
段８に出力するとともに定常モード変更手段６に起動信
号を出力し動作を終了する。停止監視手段１０は空気調
和機がＯＦＦした時に停止信号を定常モード変更手段６
に出力する。図４は定常モード変更手段６の動作を示す
フローチャートである。図４において定常モード変更手
段６は、定常モード決定手段５からの起動信号を受け
て、偏差ｅ_Rの値により、 ｅ_R ＞ ｄｅｌ の時は運転モード記憶手段８に運転モード”暖房”を出
力し、 ｅ_R ＜ −ｄｅｌ の時は運転モード記憶手段８に運転モード”冷房”を出
力する。

【００２２】但し、ここでｄｅｌはオペレータが設定す
る正の定数で、一般に０．５℃から１．０℃の範囲の値
を設定する。そして、停止監視手段１０からの停止信号
を受けるまで運転モードの判定を繰り返す。

【００２３】このように本発明の第１実施例の空気調和
機の運転モードの演算を行う機能を備えた空気調和機に
よれば、空気調和機の運転モードの判定を立上り時は立
上りモード決定手段で行い、定常時は定常モード決定手
段で行い、また、定常時の運転モードの変更は定常モー
ド変更手段で行うので空調負荷に応じた適切な運転モー
ドを決定することができる。

【００２４】つぎに本発明の第２実施例について、図面
を参照しながら説明する。なお、第１実施例と同じもの
は同一の番号を記し説明は省略する。図５は本発明の第
２実施例の構成図である。図５に示すように、省エネ温
度設定手段１１に設定された偏差温度は立上りモード決
定手段１２に出力される。立上りモード決定手段１２
は、運転監視手段７からの起動信号と偏差演算手段３か
ら出力された偏差と省エネ温度設定手段１１に設定され
た偏差温度とから運転モードを運転モード記憶手段８に
出力するとともに定常モード決定手段５に起動信号を出
力する。

【００２５】次に、動作を説明する。省エネ温度設定手
段１１にはオペレータによって偏差温度ｄｓが設定され
ている。この偏差温度ｄｓは空気調和機の立上り時に運
転モードを暖房とする必要のある温度を室内温度設定値
Ｔ_SET からの偏差として設定するもので、一般に１℃か
ら３℃の範囲内の温度である。図６は立上りモード決定
手段１２の動作を示すフローチャートである。図６にお
いて立上りモード決定手段１２は、運転監視手段７から
の起動信号を受けてｅ_R がｄｓを越える場合に運転モー
ド記憶手段８に運転モード”暖房”を出力するとともに
定常モード決定手段５に起動信号を出力し、ｅ_R が０を
越えｄｓ以下の場合に運転モード記憶手段８に運転モー
ド”送風”を出力するとともに定常モード決定手段５に
起動信号を出力し、ｅ_R が０以下の場合は運転モード記
憶手段８に運転モード”冷房”を出力し動作を終了す
る。

【００２６】このように本発明の第２実施例の空気調和
機の運転モードの演算を行う機能を備えた空気調和機に
よれば、省エネ温度設定手段１１で設定された偏差温度
ｄｓにより空気調和機の立上り時に室内温度計測値が室
内温度設定値に比べてｄｓ以下の低さなら運転モードを
送風とするのでその分だけ省エネとなる。

【００２７】つぎに本発明の第３実施例について、図面
を参照しながら説明する。なお、第１実施例と同じもの
は同一の番号を記し説明は省略する。図７は本発明の第
３実施例の構成図である。図７に示すように、アクチュ
エータ監視手段１３は空気調和機のファン回転数やコン
プレッサ出力等のアクチュエータ動作状態を監視し、定
常モード変更手段１４に出力する。定常モード変更手段
１４は定常モード決定手段５からの信号と停止監視手段
１０からのの信号と偏差演算手段３で演算された偏差と
アクチュエータ監視手段１３で監視されたアクチュエー
タ状態により運転モードを運転モード記憶手段８に出力
する。

【００２８】次に動作を説明する。アクチュエータ監視
手段１３は空気調和機のアクチュエータ動作状態（例え
ばファン回転数Ｆ）を監視し定常モード変更手段１４に
出力する。図８は定常モード変更手段１４の動作を示す
フローチャートである。図８において定常モード変更手
段１４は、定常モード決定手段５からの起動信号を受け
て、偏差ｅ_Rの値により、 ｅ_R ＞ ｄｅｌ の条件を満たし、かつ、ファン回転数が最小回転（Ｆ＝
Fmin）である時に運転モード記憶手段８に運転モード”
暖房”を出力し、 ｅ_R ＜ −ｄｅｌ の条件を満たし、かつ、ファン回転数が最小回転（Ｆ＝
Fmin）である時に運転モード記憶手段８に運転モード”
冷房”を出力する。

【００２９】そして、停止監視手段１０からの停止信号
を受けるまで運転モードの判定を繰り返す。

【００３０】このように本発明の第３実施例の空気調和
機の運転モードの演算を行う機能を備えた空気調和機に
よれば、アクチュエータ監視手段１３で空気調和機のア
クチュエータの状況を監視し、アクチュエータの出力が
最小になっていることを必要条件として運転モードの変
更を行うことができる。

【００３１】つぎに本発明の第４実施例について、図面
を参照しながら説明する。なお、第１実施例と同じもの
は同一の番号を記し説明は省略する。図９は本発明の第
４実施例の構成図である。図９に示すように、室温設定
値設定手段１５に設定された室内温度設定値は偏差演算
手段３と設定値偏差演算手段１６に出力される。給気設
定値設定手段１７に設定された空気調和機の給気温度設
定値は設定値偏差演算手段１６に出力される。設定値偏
差演算手段１６は室内温度設定値と給気温度設定値の設
定値偏差を定常モード変更手段に出力する。定常モード
変更手段１８は定常モード決定手段５の信号と停止監視
手段１０の信号と偏差演算手段３で演算された偏差と設
定値偏差演算手段１６で演算された設定値偏差により運
転モードを運転モード記憶手段８に、あるいは、給気温
度設定値を給気設定値設定手段１７に出力する。

【００３２】次に動作を説明する。設定値偏差演算手段
１６は室温設定値設定手段１５に設定されている室内温
度設定値Ｔ_SET と給気設定値設定手段１７に設定されて
いる給気温度設定値ＴＳ_SET との設定値偏差ｅ_s の演算
を一定時間間隔（例えば１分毎）で ｅ_s＝Ｔ_SET−ＴＳ_SET の演算式に従って行い、ｅ_s を定常モード変更手段１８
に出力する。図１０は定常モード変更手段１８の動作を
示すフローチャートである。図１０において定常モード
変更手段１８は、定常モード決定手段５からの起動信号
を受けて、偏差ｅ _Rの値と設定値偏差ｅ_s の値により、 １．ｅ_R ＞ｄｅｌ かつ ｅ_s ＝０を満たす場合は運転
モード記憶手段８に運転モード”暖房”を出力する。

【００３３】２．ｅ_R ＞ｄｅｌ かつ ｅ_s ≠０を満た
す場合は給気温度設定値ＴＳ_SETをｄＴだけ上げて室内
温度設定値Ｔ_SET に近づける。

【００３４】３．ｅ_R ＜−ｄｅｌ かつ ｅ_s ＝０を満
たす場合は運転モード記憶手段８に運転モード”冷房”
を出力する。

【００３５】４．ｅ_R ＜−ｄｅｌ かつ ｅ_s ≠０を満
たす場合は給気温度設定値ＴＳ_SETをｄＴだけ下げて室
内温度設定値Ｔ_SET に近づける。

【００３６】但し、ここでｄＴはオペレータが設定する
正の定数である。の動作を行う。そして、停止監視手段
１０からの停止信号を受けるまで上記動作を繰り返す。

【００３７】このように本発明の第４実施例の空気調和
機の運転モードの演算を行う機能を備えた空気調和機に
よれば、設定値偏差演算手段１６で室内温度設定値と給
気温度設定値の設定値偏差を演算し、定常モード変更手
段１８では、前記設定値偏差がある場合はまず給気温度
設定値を室内温度設定値に近づけ前記設定値偏差がゼロ
になった時に運転モードの変更を行うこととなる。

【００３８】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明によれば予熱予冷負荷のある立上り時と予熱予冷負荷
のない定常時の運転モードの決定をそれぞれ別々の判断
にて行うので運転モードを適切に決定し、エネルギーの
浪費を防ぐことのできる効果のある空気調和機の運転モ
ードの演算を行う機能を備えた空気調和機が提供でき
る。

【００３９】また、立上り時に室内温度が室内温度設定
値よりも低い場合でもその差があらかじめ定めた温度以
下であれば運転モードは”暖房”ではなく”送風”とな
るのでその分省エネになる効果のある空気調和機の運転
モードの演算を行う機能を備えた空気調和機が提供でき
る。

【００４０】また、空気調和機のアクチュエータ動作状
況を監視し、室内温度が室内温度設定値からずれていて
もアクチュエータが動作中の場合は、特性変動および外
乱によるずれと判断し運転モードの変更を行わないので
不必要に運転モードを変更せずエネルギーの浪費を防ぐ
ことのできる効果のある空気調和機の運転モードの演算
を行う機能を備えた空気調和機が提供できる。

【００４１】また、室内温度設定値と給気温度設定値を
比較し、その差がある場合は、室内温度が室内温度設定
値からずれていてもまず給気温度設定値を室内温度設定
値に近づけ運転モードの変更を行わないので不必要に運
転モードを変更せずエネルギーの浪費を防ぐことのでき
る効果のある空気調和機の運転モードの演算を行う機能
を備えた空気調和機が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の空気調和機の運転モード
の演算機能の構成図

【図２】同演算機能の立上りモード決定手段の動作を示
すフローチャート

【図３】同演算機能の定常モード決定手段の動作を示す
フローチャート

【図４】同演算機能の定常モード変更手段の動作を示す
フローチャート

【図５】同第２実施例の同演算機能の構成図

【図６】同演算機能の立上りモード決定手段の動作を示
すフローチャート

【図７】同第３実施例の同演算機能の構成図

【図８】同演算機能の定常モード変更手段の動作を示す
フローチャート

【図９】同第４実施例の同演算機能の構成図

【図１０】同演算機能の定常モード変更手段の動作を示
すフローチャート

【符号の説明】 １ 室内温度センサ ２ 室温設定値設定手段 ３ 偏差演算手段 ４ 立上りモード決定手段 ５ 定常モード決定手段 ６ 定常モード変更手段 ７ 運転監視手段 ８ 運転モード記憶手段 ９ 定常モード設定手段 １０ 停止監視手段 １１ 省エネ温度設定手段 １２ 立上りモード決定手段 １３ アクチュエータ監視手段 １４ 定常モード変更手段 １５ 室温設定値設定手段 １６ 設定値偏差演算手段 １７ 給気設定値設定手段 １８ 定常モード変更手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 濱崎 省吾 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】室内の温度を計測する室内温度センサと、
   室内の温度設定値を設定する室温設定値設定手段と、前
   記室内温度センサの計測値と前記室温設定値設定手段に
   設定された室内温度設定値との偏差を演算する偏差演算
   手段と、空気調和機の運転開始を監視する運転監視手段
   と、空気調和機の運転モードを記憶する運転モード記憶
   手段と、前記運転監視手段からの信号と前記偏差演算手
   段で演算された偏差をもとに空気調和機の運転モードを
   決定し前記運転モード記憶手段に出力する立上りモード
   決定手段と、定常モード時の初期の運転モードを設定す
   る定常モード設定手段と、前記立上りモード決定視手段
   からの信号と前記偏差演算手段で演算された偏差と前記
   定常モード設定手段に設定された運転モードをもとに空
   気調和機の運転モードを決定し前記運転モード記憶手段
   に出力する定常モード決定手段と、空気調和機の停止を
   監視する停止監視手段と、前記定常モード決定手段から
   の信号と前記停止監視手段からの信号と前記偏差演算手
   段で演算された偏差とをもとに空気調和機の運転モード
   を変更し前記運転モード記憶手段に出力する定常モード
   変更手段とから構成され運転モードの演算を行う機能を
   備えた空気調和機。
2. 【請求項２】空気調和機の立ち上がり時に暖房を行なう
   必要のある上限温度を室内温度設定値との偏差温度とし
   て設定する省エネ温度設定手段を付加し、前記立上りモ
   ード決定手段は前記運転監視手段からの信号と前記省エ
   ネ温度設定手段に設定された偏差温度と前記偏差演算手
   段で演算された偏差をもとに空気調和機の運転モードを
   決定し前記運転モード記憶手段に出力することを特徴と
   する請求項１記載の空気調和機。
3. 【請求項３】空気調和機のアクチュエータ動作状況を監
   視するアクチュエータ監視手段を付加し、前記定常モー
   ド変更手段は前記定常モード決定手段からの信号と前記
   停止監視手段からの信号と前記アクチュエータ監視手段
   にて監視された空気調和機のアクチュエータ動作状況と
   前記偏差演算手段で演算された偏差とをもとに空気調和
   機の運転モードを変更し前記運転モード記憶手段に出力
   することを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
4. 【請求項４】空気調和機の給気温度設定値を設定する給
   気設定値設定手段と、前記室温設定値設定手段に設定さ
   れた室内温度設定値と前記給気設定値設定手段に設定さ
   れた給気温度設定値との設定値偏差を演算する設定値偏
   差演算手段を付加し、前記定常モード変更手段は前記定
   常モード決定視手段からの信号と前記停止監視手段から
   の信号と前記偏差演算手段で演算された偏差と前記設定
   値偏差演算手段で演算された設定値偏差とをもとに空気
   調和機の運転モードを変更し前記運転モード記憶手段に
   出力するかあるいは前記給気温度設定値を変更し前記給
   気設定値設定手段に出力するかのいずれかの動作を行う
   ことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。