JPS603144B2 - 空気調和機のための湿度検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は室内熱交換器の吸込空気湿度の決定因子である
袷煤温度の影響を可及的に除いて吸込空気湿度を求め得
る空気調和機のための湿度検出装置に関する。

空気調和機において、その空気調和能力の制御に湿度を
係わらしめてその制御を行っている。

その湿度を検出する方法としては、吸込空気温度、低圧
袷煤温度および吹出空気温度を測定して吸込空気湿度を
検出する方法があるが、その冷線温度は運転条件、封入
冷煤量の多少等により冷却器（蒸発器）全体にわたり著
しく変化（分布）し、検出誤差が大きいため、吸込空気
湿度を精度よく検出し得ないという欠点を有する。また
、他の方法として、冷却器から生じたドレン水を吸込空
気に接触させつつその温度を測定することから吸込空気
湿度を検出する方法もあるが、空気調和機の運転を開始
した後ドレン水がドレン水溜り部分に必要量溜り、測定
が可能になるまで時間がかかる。つまり測定に時間遅れ
が生ずる外、ドレン水溜り部分の汚れ、腐敗空気中ガス
の溶解等が生ずる問題がある。本発明は上述のような従
来技法の有する欠点を鱗決すべく創案されたもので、そ
の目的は吸込空気温度と「室内熱交換器等の低圧袷煤配
管と吸込空気とを熱的に結合する伝熱体の温度と、室内
熱交換器の送風量とから吸込空気の湿度を求めることに
より、室内熱交換器の冷煤温度測定誤差を少くし、また
ドレン水溜り部分のないことからそれに伴なつて生ずる
問題を回避する空気調和機のための湿度検出装置を提供
することにある。

以下「添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明の第１の発明を実施した空気調和機１を
示す。この空気調和機はこれが設置される室２内に設け
られる蒸発器（室内熱交換器）３と、蒸発器３からの冷
嬢を圧縮する圧縮機４と「圧縮機４からの高温高圧の袷
蝶を凝縮する凝縮器５と、凝縮器５からの冷煤に膨脹作
用を与えて低温低圧の袷煤と化してこれを蒸発器３へ供
給する膨脹手段６とから成る従来公知の冷凍サイクルを
有し、この蒸発器（室内熱交換器）３の空気吸込口に吸
込空気温度を検出する吸込空気温度センサー（例えば、
サーミスタ〉？を設け、室内熱交換器３に接続された低
圧の流入玲嬢配管８に前記空気流入口へ延出した伝熱体
９を設けてこれに温度センサー（例えば、サーミスタ）
１０を設けると共に流入袷媒酌管８に冷媒酌管温度セン
サー１１を設け、これらのセンサー７，竃０，竃’の出
力、ならびに送風レベル入力１２を以下に述べるような
演算処理をする演算制御装薄（例えば、マイクロコンピ
ュ、夕１３′を含む装置、以下これについて述べる。）
１３の入力へ接続して成る本発明の湿度検出装贋を有し
てその全体が構成されている。伝熱体９は室内熱交換器
３の管が銅製である場合にはろう付け等の固定を容易に
するため第２図に示すようにＬ字状の銅製フィンを用い
るのがよく、また、熱交換器３の管がアルミ製である場
合にはアルミ製フィンが好ましい。銭熱体９の−側端９
ａは上記第１図のように流入冷煤配管８１こ固定しても
よく第３図に示すように室内熱交換器３の冷媒配管３ａ
の入口側の適宜な銅製ＩＪターンベンド３ｂに固着され
てもよい。さらにその他側端ｇｂは外側へ円形状に折り
返えされ「その中に温度センサー１０が挿入されてねじ
１４にて固定されている。なお、上記冷煤配管温度セン
サー１ １‘よ、６毒熱体９の固着部近傍の上記流入冷
嬢配管８者しくは袷煤配管３ａに設けるのが望ましい。

上述の冷凍・サイクルの蒸発器３および凝縮器５はそれ
ぞれ、送風ファン亀５およびＩＳを備えていることは言
うまでもない。そして、これらの送風ファン１６および
竃６ならびに圧縮機４のモーター５ａ，ＩＳａ，４ａは
第亀図に示すように、マイクロコンピュータ包３′を含
む演算制御装置１３のマイクロコンピュータ１３′で算
出される吸込空気の相対湿度に従って、可変的に制御さ
れ「空気調和機亀の冷房能力が調節されるように構成さ
れている。第亀図において、亀７，１８はスイッチＳ１
，Ｓ２を開閉制御する電磁コイルである。また、亀９ヲ
２８および２川まそれぞれ室内ファンモー夕亀６ａ，
官６ａおよび圧縮機モータ４ａのための出力であり、こ
の出力からの信号によってそれぞれのモータが制御され
る形式は従来公知のものであるということにその説明を
留め、その詳細は省略する。２２は商用電源端子である
。

上述のような空気調和機の能力を調節するのに用いうれ
る吸込空気の湿度は上述した吸込空気温度センサー７の
出力値と６弓熱体９に設けられた伝熱体温度センサーＩ
Ｑの出力値との相関関係から主として求められ、蒸発器
３への送風レベルが可変である場合には、上記相関関係
に蒸発器３への送風レベルを加味して求めることができ
るということが実験的に確認された。また、これらの相
関関係の確認において、低圧袷煤配管温度と吸込空気温
度との相関関係からも吸込空気の相対湿度を求めること
ができることもまた確認されたが、同−の吸込空気の相
対湿度でも、室外温度が変わると、低圧冷嬢配管温度ｔ
ｃもまた伝熱体９先端温度ｔｆも変化し、湿度誤差が出
るが、第６図に示すように伝熱体９先端温度の変化の方
が低圧冷煤配管温度の変化よりも小さく、誤差が少し、
。上述した伝熱体に設けられた温度センサーｉＱの出力
値と吸込空気温度センサー７の出力値との相関関係の例
は第５図に示す。

第５図の縦麹は伝熱体９に設けられた伝熱体温度センサ
ー１０の温度（出力値）ｔｆ（００）を、また横麹は例
えば相対湿度（％）を表わし、グラフ中の直線は吸込空
気温度ｔ，をパラメータとする直線で、Ｌはｔ，＝２４
℃、１２はｔ，＝２７℃、１３はち＝３０午０の場合の
直線である。この第５図は送風レベルが強風の場合のグ
ラフであり、図面を明瞭にするために送風レベルが弱風
、微風については示されないが「送風レベルが黍風、微
風になるにつれてそれらに対応する各直線は強風の場合
よりも機軸の方へ全体的に下がるということだけを述べ
るに留めておく。ここで、第８図のブロック図に基づい
て第１の発明の具体的処理過程を説明する。

まず、マイクロコンピュータ１３′の記憶手段３０‘こ
は上記した第５図に示す相関関係が表形式又は関数形式
の形で予め記憶されている。

第５図の相関関係は、予め実験的に求められたものであ
り、直線をなしていることからこれを関数形式で表わす
には例えばｙェａｘ＋ｂ（ｙ、ｘは変数、ａ、ｂは定数
）などの一次関数として表わすことができ、この一次関
数を記憶させてもよいし、また実験的に求めた値を全て
表の形式で記憶させておいてもよい。マイクロコンピュ
ータ１３′内には、吸込空気温度センサー７からの出力
値Ｌと伝熱体温度センサーからの出力値口とを入力して
、これに対応する相対湿度を前記記憶手段３０から選択
して謙出すための選択手段３１が設けられており、選択
して求めた相対湿度をデータとして出力するようになっ
ている。

また、この選択手段３１には切後スイッチの如き送風レ
ベル指令手段１２からの送風レベルが入力され、このレ
ベルに対応したｔｆ−相対湿度関数特性を選択するよう
になっている。ここで、相対湿度と伝熱体先端温度ｔｆ
とが前述の如き相関関係を示す理由を述べると、まず、
伝熱体９は流入冷媒配管８に直接接触しているため冷却
されており、吸込空気の風速が例えばｏｗノｓのときに
は伝熱体温度ｔｆは冷煤配管８の温度に充分に近づく。
ざて、吸込空気が伝熟体９に接触すると吸込空気に含ま
れる水蒸気が冷却されて伝熱体９の表面で凝縮する傾向
となる。そして、この凝縮した水は吸込空気によって暖
められることになり、このときの温度上昇は吸込空気が
運び込む熱量に関係して吸込空気量が多いときすねわち
吸込空気の風速が大きいときに温度上昇も大きくなる。
ここで、吸込空気の量を一定にすることは、吸込用ファ
ンの回転数を一定にすることにより簡単に実現できる。

そして、数込空気の量を一定にしておき、吸込空気温度
【，、伝熱体温度け及び相対湿度との関係を測定すると
第５図に示す関係を得ることができる。上述した本発明
装置の動作を説明する。

空気調和機１の運転開始時には、冷媒の流れが充分でな
く、従って冷却器（室内熱交換器）入口側温度つまり低
圧冷煤配管温度センサー１１によって検出される温度ｔ
ｃは低いが、或る時間経過後の１００％ガス冷媒になる
と、加熱城となるため温度ｔｃは著しく高くなる。

このような温度変化の立上り時間は一般に、５〜２０分
である。このように温度ｔｃは変化するため平均的な温
度ｔｃを求めることは極めて困難である。そこで、圧縮
機運転開始後一定時間経過、または温度ｔｃの安定後ま
でセンサー７，１０の出力値を無効にした後、以下に述
べるようにして吸込空気の相対湿度を求めつつ空気調和
機の能力の調節に入る。上述のごとくして空気調和機１
が定常運転状態に入っており、その時の吸込空気温度ｔ
，が吸込空気センサー７にて測定され、穂熱体９の温度
ｔｆ力ミ６毒熱体センサー１川こて測定される。

第８図に示す如くこれら両センサー７，１０の出力値は
マイクロコンピュータ１３′内の選択手段３１へ入力さ
れる。また、演算制御装遭１３によって制御される送風
ファン１５の送風レベルが空気調和機の送風レベル指令
手段１２からマイクロコンピューター３′へ入力される
。マイクロコンピュータ１３′において選択手段３１が
、これに入力された伝熱体温度ｔｆと吸込空気温度ｔ，
とに基づいて、これに対応する相対湿度を記憶手段３０
１こ記憶されているデータから選択して議出し、相対湿
度を求める。例えば、第５図において具体的数値をとる
ならば、伝熱体温度ｔｆが約２０℃で吸込空気温度ｔ，
が約３０℃（１３の直線に相当する）ならば相対湿度は
約７０％が選択されることになる。この求められた相対
湿度が演算制御装置１３で用いられ、その制御信号が出
力１９，２０，２１へ発生され、空気調和機１の能力の
調節に供される。

上述したように、吸込空気の相対湿度を求めるために用
いられる吸込空気温度センサー及び５毒熱体に設けられ
た温度センサーはいずれも冷却器等の低圧配管まわりに
設置されているから相対湿度の誤差は小さい。

また、運転開始から低圧冷煤配管温度が安定するのでセ
ンサー出力値を無効とすることにより、誤差がない。更
に、ドレン水を溜める必要がないから、鰹挨による汚れ
、腐敗の問題は除去出釆る。次に、第１図乃至第４図及
び第７図を参照して本発明の第２の発明を実施した空気
調和機を説明する。

この第２の発明の実施例は第１図及び第４図に示される
第１の発明実施例の構成要素の内の低圧袷煤配管温度セ
ンサー１ １の出力値が、後述の遜り、吸込空気の相対
湿度を求めるために用いられるように礎成されることを
除いて、第１の発明実施例の各構成要素が用いられる。

この第２の発明実施例において、低圧冷煤配管温度セン
サー１１の出力値は吸込空気の相対湿度を求めるために
次のように関係している。上述のように低圧の冷煤配管
８に設けられた伝熱体９の先端温度は伝熱体温度センサ
ー１０１こよって測定されるが、その温度比（００）は
伝熱方程式を解くことによりｔｆ＝ｔ′（ｔ・‐ｔＣ）
（ＣＯＳｈ熱前Ｌ）−，で表わされる。

但し、ｔ，は吸込空気温度（℃）、ｔｃは低圧冷煤配管
温度（℃）「 ｈは伝熟体９から吸込空気への熱電達率
（ｋｃａｌ／〆ｈ℃）「 ｋは伝熱体の熱伝導率（ｋｃ
ａｌ′凧ｈｑＣ）、Ｄは伝熱体９の厚さ肋「 Ｌは伝熱
体９の長さ肋である。上記式において、ｔｃとｈとが吸
込空気の湿度によって変化する値である。

上記式を変形すると 生ぞ＝１‐（ＣＯＳｈ厩鰐Ｌ）−・ となる。

ここで、（ｔｆ−ｔｃ）／（ｔ，一ｔｃ）の値と相対湿
度との関係を実験的に調べると、第７図に示すごとき１
次関数としての相関関係が得られる。

第７図において、（ｔｆ−ｔｃ）／（ち−ｔｃ）の値は
縦軸に、相対湿度（％）が横軸にとられており、図中の
直線は送風レベルをパラメータとする直線であり、直線
Ｌ，，Ｌ２，Ｌ３はそれぞれ、室内熱交換器３のための
送風ファン１５の送風レベルの各々則ち、強風、弱風、
微風を表わす。ここで、第９図のブロック図に基づいて
第２の発明の具体的処理過程を説明する。

第９図中１３′はマイクロコンピュータを示し、この中
にはまず伝熱体温度ｔｆと冷煤配管温度ｔｃとの第１の
差（“一に）を求める第１の差温検出手段３２と、吸込
空気温度ｔ，と冷煤配管温度にとの第２の差（ち−広）
を求める第２の差温検出手段３３とを有しており、それ
ぞれの出力は演算手段３４へ入力される。

この演算手段３４は上記第１の差と第２の差との比（ｔ
ｆ−ｔｃ／ｔ，一ｔｃ）を求めるものであり、この結果
は選択手段３５へ入力される。一方、記憶手段３６には
第７図に示す相関関係が表形式または例えばｙ＝ａｘ＋
ｂ（ｙ、ｘは変数「 ａ、ｂは定数）などの１次関数と
しての関数形式で記憶されている。

そして、上記選択手段３５はこれに入力された上記比と
送風レベル指令手段１２より入力される送風レベルとに
基づいて、上註記億手段３６から対応する相対湿度を選
択して求めるようになっている。次に、本発明実施例装
置の動作を説明する。

空気調和機１の運転開始時には、冷媒の流れが充分でな
く、従って、冷却器（室内熱交換器）等の低圧配管に設
けられた袷煤配管温度センサーによって検出される温度
ｔｃが低いが、或る時間経過後の１００％ガス冷煤にな
ると、加熱城となるため温度ｔｃは著しく高くなる。こ
のような温度変化の立上り時間は一般に、５〜２０分で
ある。このように温度ｔｃは変化するため、平均的な温
度ｔｃを求めることは極めて困難である。そこで、圧縮
機運転開始後一定時間、または低圧冷煤配管温度の安定
後までセンサー７，１０の出力値を無効にした後、以下
に述べるようにして吸込空気の相対湿度を算定して空気
調和機の能力の調節に入る。また、上述したと同じ現象
つまり冷却器等の低圧袷媒配管温度ｔｃの不安定性が冷
媒封入量の過少の場合にも生ずるが、この場合における
その不安定性は上述した本発明装置において可及的に解
決出来た。これを以下に述べる。上述したようにして、
空気調和機１が定常運転状態に入っており、その時の吸
込空気温度らが吸込空気温度センサー７にて検出され、
感熱体９の温度ｔｆが伝熱体温度センサー１０‘こて検
出され、低圧冷煤配管温度が冷媒酌管温度センサー１１
にて検出される。

第９図に示す如くこれら３個のセンサー７，１０，１１
の出力値はマイクロコンピュータ１３′へ入力される。
また、演算制御袋贋１３によって制御される送風ファン
１５の送風レベルが空気調和機の切換スイッチ等の如き
送鼠レベル指令手段１２からマイクロコンピュータ１３
′へ入力される。まず、マイクロコンピューター３′内
の第１の差温検出手段３２においては、伝熱体温度ぱと
冷煤配管温度ｔｃとの第１の差（ｔｆ−に）が、第２の
差温検出手段３３においては、吸込空気温度ｔ，と冷煤
配管温度にとの第２の差（ち−ｔｃ）がそれぞれ求めら
れ、これらの値をそれぞれ演算手段３４に向けて出力す
る。

演算手段３４においては、入力されたこれら第１の差と
第２の差との比（ｔｆ−ｔｃ／し−ｔｃ）が求められ、
この結果を選択手段３５に向けて出力する。選択手段３
５においては、これに入力された上記比と、送風レベル
指令手段１２から信号として入力された送風レベルに基
づいて、これに対応する相対湿度を記憶手段３６に記憶
されているデータから選択して議出し、相対湿度が求め
られる。例えば、第７図において、比（ｔｆ−ｔｃ／ら
一に）が０．５で送風レベルが弱脇−の場合には、相対
湿度として５０％が求められることになる。上述したよ
うに、吸込空気の相対湿度を求めるために使用される吸
込空気温度センサー、冷却器等の低圧冷媒酌管温度セン
サー、及び６毒熱体に設けられた温度センサーはいずれ
も冷却器を含むその配管まわりに設置され、それぞれの
出力値が得られるから相対湿度の誤差が小さい。

この利点は冷媒封入量の過少時にも得られる。また、運
転開始から低圧冷煤配管温度の安定までセンサー出力値
を無効とすることにより、誤差がない。更には、本発明
によれば、ドレン水を溜める必要性がないから、塵挨に
よる汚れ、腐敗の問題は除去できる。以上の説明から明
らかなように、本発明によれば、■ 屍熱体を用い、吸
込空気の湿度を決定する各温度センサーを冷却器を含む
その低圧配管まわりに設置しているので、低圧冷媒温度
の変化に基づく誤差を小さくして精度良く吸込空気温度
を検出することができる。

■ 運転開始後、冷却器等の低圧袷煤配管温度が安定す
るまで検出を無効にするので誤差がない。

■ 水溜め部分がなく、豊挨による汚れ、腐敗の問題が
生じない。

■ 伝熱体を用いて温度検出をしているので、精度を低
くして吸込空気の湿度を求めてもよい場合には冷却器等
の低圧冷嫌配管温度センサーを省くことが出釆る。

それだけ装置の簡易化が達成でき、コストダウンに資す
る等の優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は本発明を
実施した空気調和器の構成を示す図、第２図は伝熱体の
斜視図、第３図は伝熱体を室内熱交換器に取付けた状態
の斜視図、第４図は本発明を実施した空気調和機の電気
回路図、第５図は送鼠レベルを強に一定としかつ吸込空
気温度をパラメータとした、ｔｆ−相対湿度曲線図、第
６図は低圧袷煤配管温度および伝熱体先端温度−室外温
度曲線図、第７図は送風レベルをパラメータとした、（
ｔｆ−ｔｃ）／（ｔ，一ｔｃ）−相対湿度曲線図、第８
図は第１の発明を説明するためのブロック図、第９図は
第２の発明を説明するためのブロック図である。 図中、１は空気調和機、３，４，５および６はそれぞれ
冷凍サイクルを構成する室内熱交換器（蒸発器）、圧縮
機、凝縮器及び膨脹手段、７は吸込空気温度センサー、
９は伝熱体、１０は伝熱体温度センサー、１１は冷煤配
管温度センサー、１２は送風レベル指令手段、１３′は
マイクロコンピュータ、１３は演算制御装置、３０，３
６は記憶手段、３１，３５は選択手段、３２は第１の差
温検出手段、３３は第２の差溢検出手段、３５は演算手
段である。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 空気調和機の室内熱交換器の空気吸込口に設けた吸
   込空気温度センサーと、上記室内熱交換器の低圧冷媒配
   管に設けられ上記空気吸込口へ延出された伝熱体と、該
   伝熱体に設けられた伝熱体温度センサーと、吸込空気温
   度をパラメータとして伝熱体温度と相対湿度との関係を
   表わした情報を予め記憶する記憶手段と上記吸込空気温
   度センサーと伝熱体温度センサーとからのそれぞれの出
   力値に基づいてこれに対応する相対湿度を上記記憶手段
   から選択する選択手段とを備えたことを特徴とする空気
   調和機のための湿度検出装置。 ２ 空気調和機の室内熱交換器の空気吸込口に設けた吸
   込空気温度センサーと、上記室内熱交換器の低圧冷媒配
   管に設けられた冷媒配管温度センサーと、上記低圧冷媒
   配管に設けられ上記空気吸込口へ延出された伝熱体と、
   該伝熱体に設けられた伝熱体温度センサーと、該伝熱体
   温度センサーの出力値と上記冷媒配管温度センサーの出
   力値との第１の差を求める第１の差温検出手段と、上記
   吸込温度センサーの出力値と上記冷媒配管温度センサー
   の出力値との第２の差を求める第２の差温検出手段と、
   上記第１の差と第２の差との比を求める演算手段と、上
   記室内熱交換器への送風レベルを指令する送風レベル指
   令手段と、送風レベルをパラメータとして上記比と相対
   湿度との関係を表わした情報を予め記憶する記憶手段と
   、上記演算手段で求めた比と上記送風レベル指令手段か
   らの出力値とに基づいてこれに対応する相対湿度を上記
   記憶手段から選択する選択手段とを備えたことを特徴と
   する空気調和機のための湿度検出装置。 ３ 前記室内熱交換器への送風レベルが可変であること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の空気調和機の
   ための湿度検出装置。