JPS6123455B2

JPS6123455B2 -

Info

Publication number: JPS6123455B2
Application number: JP54055064A
Authority: JP
Inventors: Noboru Kawauchi; Keiki Sakata
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1979-05-04
Filing date: 1979-05-04
Publication date: 1986-06-05
Also published as: JPS55146347A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は空気調和機における温度・湿度制御方
法に関する。

従来の空気調和機（以下空調機という。）で
は、冷房運転を行うに際して一応快適とされた温
度を設定し、これを目標値として保持すべく一定
温度制御（第１図参照）を行うか、または冷房Ａ
と除湿Ｂとの繰返し運転をON−OFF（第２図参
照）により行うことによつて室内雰囲気状態をコ
ントロールするものであつた。したがつて前記従
来の制御法によれば、温度の制御は行われるもの
の湿度に対しては何の制御も行われず、温度と湿
度の双方の相対的な関係によつて決まる人間の快
適条件を満足することはできなかつた。

そこで、本発明は温度のみならず湿度も合わせ
て円滑にしかも室内負荷特性に応じて制御しうる
ように成し、人間の快適条件に適合した空調を行
うことができる温湿度制御方法を提供することを
目的とする。

以下本発明を図示する実施例に基づき詳述す
る。第３図は本発明による温湿度制御装置を用い
た空調システムの概念図である。図中TDはサー
ミスタ等の測温抵抗体を用いた温度センサ、HD
は塩化リチウム等の感湿抵抗体を用いた湿度セン
サで、いずれも負抵抗特性を有する。THCは本
発明にかかる温湿度制御装置、ACMは空調機本
体である。

次に温湿度制御装置THCの運転制御特性を第
４図に示し、空調機ACMがどのようにコントロ
ールされるかをまず述べる。なお、制御に当つ
て、温度には予め設定された温度Tsを基準にそ
の上下の温度すなわち±αの制御温度範囲が設定
されており、湿度に対しては設定湿度Hsと運転
復帰湿度Hs′の間の範囲が設定されている。これ
らの制御範囲は温度と湿度の相対関係により決ま
る人間の快適条件によつて設定される。

空調すべき室内が設定温度Ts、設定湿度Hsよ
りも高温、高湿の状態にあるものとして第４図の
点０から冷房運転に入る。冷房運転により温度が
設定値Tsの点１に達すると除湿運転が開始され
る。

ここで、冷房運転は一旦停止されるが、室内の
断熱構造、空間の大きさ等による室内負荷特性に
よつて、室内温度が設定温度Tsよりさらに低下
する方向に向かう（冷気味）か、あるいは上昇す
る方向に向かう（暖気味）かは定かではなく、空
調すべき空間によつて種々異る。

そこで、いま、室内温度が冷気味であつた場合
には、第４図の点１から下限温度（Ts−α）の
点２に達する。すると除湿運転は停止され、室内
フアンによる送風運転に切換る。このとき、冷房
運転は行われていないから室内温度が自然上昇し
て再び設定温度Tsの点３になると、除湿運転に
切換わる。切換ると除湿運転に伴う冷気が吐出さ
れ室内温度は低下する方向に向かい、下限値
（Ts−α）の点になり、また送風開始…というよ
うに、設定温度Tsと下限温度（Ts−α）との間
で〓除湿″と〓送風″の繰返し運転が行われ、こ
のような制御によつて湿度が設定温度Hsの点５
に達すると、空調機の運転は全面停止となる。以
上の制御運転は空調すべき空間もしくは室内が除
湿運転により第４図の点１から２に向かうような
特性（冷気味）を有する場合に行われる。当然自
動的に制御される。

次に、上述とは逆の場合、すなわち暖気味の場
合には、室内温度は第４図の点１から上限温度
（Ts＋α）の点２′に向かつて自然上昇する。こ
の間点１で開始された除湿運転は続行される。点
２′に達すると、冷房運転に切換えられて室内温
度は再び設定温度Tsに向かつて低下する。これ
が点２′から点３′の過程である。点３′では再び
除湿運転に切換えられ、これに伴う温度上昇によ
り点４′になると、また冷房運転に切換る…とい
うように、設定温度Tsと上限温度（Ts＋α）と
の間で冷房と除湿の繰返し運転が行なわれ、湿度
が設定湿度Hsの点５′に達すると、除湿、冷却運
転は全面停止となる。このような制御運転は室内
が第４図の点１から２′に向うような、たとえば
外気の影響を受けやすいなどの特性を有する場合
に行なわれる。

そして、運転の全停止後、室内状態が再び予め
設定された運転復帰湿度Hs′に達したならば前述
の如き運転が再開される。なお、コンプレツサの
再起動防止時間内はいかなる雰囲気変化を生じて
も運転は開始されない。

以上述べた如く、本発明の制御装置は空調すべ
き空間ないしは室のの特性に応じて２つの制御モ
ードが設けられており、室の特性に左右されるこ
となく運転制御可能である。なお、第４図におい
て最適温湿度は設定温度Ts±αと設定湿度Hs，
Hs′の直線が交わつて形成される領域Ｇであり、
人間が快適と感ずる湿度条件に相当する。

次に、上述の運転制御特性を実行するための温
湿度制御装置の一構成例を第５図、第６図に示
す。第５図は主制御回路で、温度センサTDおよ
び湿度センサHDによる検出信号V₁，V₄に基づい
て動作し、制御信号を出力する。第６図は主制御
回路（第５図）の制御出力を受けて空調機ACM
の各機器を制御する空調機制御回路である。

第５図の主制御回路において、２つのコンパレ
ータIC₁とIC₂は帰還抵抗R₅，R₈帰還ダイオード
D₁，D₂および基準入力電圧により第７図に示す
ようなヒステリシス入出力特性を有している。ま
ず、電源の投入によつて＋V₁の電圧が与えられ
ると、抵抗R₁と温度センサTDで分圧された電圧
V₁が検出信号としてコンパレータIC₁，IC₂の検
出入力端子（端子）に与えられる。このとき、
コンパレータIC₁の基準入力端子（端子）には
基準値Vref₁（設定温度Ts）が与えられており、
かつコンパレータIC₂の基準入力端子には基準値
Vref₂（下限温度設定値Ts−α）が与えられてい
る。基準値Vref₁、基準値Vref₂はそれぞれ可変抵
抗VR₁によつて設定された設定値Vrefを基準と
し、Vref₁は抵抗R₄で分圧された値で、Vref₂は抵
抗R₃，R₇で分圧された値であり、その大小関係
は図からも解るようにVref₁＜Vref₂なる関係を有
する。このときVref₁は設定温度Tsに対応し、
Vref₂は下限温度Ts−αに対応する。この値はヒ
ステリシス特性によつて、後に変更されるが、こ
れについては後述する。

さて、この回路の動作開始時点では室内温度な
らびに湿度が設定値Ts，Hsに比べて高温、高湿
であるとする（第４図との対応）。このとき温度
センサTDのインピーダンスは低く、したがつて
検出信号V₁の電位は低い（Ｌレベル）。よつてコ
ンパレータIC₁の出力V₂の電位は高く（Ｈレベ
ル）、この出力V₂は抵抗R₁₃を通じてトランジス
タスイツチQ₁のベースに与えられるのでQ₁が導
通し、そのコレクタ電流によつてリレーRY₁が付
勢される。リレーRY₁の付勢に連動して空調機制
御回路（第６図）の接点RY₁−ＳがNO側に切換
り、冷房−除湿切換弁の冷房側SV₁が開となつて
冷房運転が開始される（第４図の点０）。一方、
温度センサTDの検出信号V₁はコンパレータIC₂
にも与えられ、IC₁同様Ｈレベルの出力V₃を出力
する。この出力V₃はアンド回路AND₁の一方の端
子に入力される。さらに、高湿状態であるから湿
度センサHDも低インピーダンスであり、発振回
路OSCからの信号が抵抗R₉と湿度センサHDによ
り分圧されて生じる検出信号V₄もＬレベルであ
る。この信号V₄はAC／DO変換回路RECにて直
流化され、信号V₅としてコンパレータIC₃の検出
入力端子（端子）に与えられ、＋V₁の電源から
抵抗R₁₀，R₁₁，VR₂によつて与えられる湿度基準
値Vref₃（設定湿度Hsに対応）と比較される。こ
の場合IC₃の出力V₆はＨレベルとなり、出力バツ
フアBUF₁に与えられるとともにアンド回路
AND₁の他端入力に与えられる。するとAND₁は
条件を満足するからＨレベルの出力を生じてタイ
マー回路TIMに送り、タイマー回路TIMは所定
のタイムラグtd（第８図）の後出力V₇をアンド
回路AND₂に入力させる。このとき、アンド回路
AND₂の入力はV₃，V₆，V₇ともにＨレベルである
から出力V₃を生じ、抵抗R₁₄を通じてトランジス
タスイツチQ₂を導通させリレーRY₂を付勢する。
よつて、その接点RY₂−ＳがONとなり、コンプ
レツサモータCM、室外フアンモータFM₂が駆動
されることになる。また、出力バツフアBUF₁の
出力は抵抗R₁₅を通じてトランジスタスイツチQ₃
を導通させ、リレーRY₃を付勢する。すると、そ
の接点RY₃−ｓがONとなり室内フアンモータが
駆動される。かくして冷房運転が行なわれ、室内
温度は第４図における点０から点１へと向かう。

次に、室内温度が設定温度Tsに達する（第４
図の点１）と、温度センサTDによる信号V₁が基
準値Vref₁より上昇してＨレベルとなる。すると
コンパレータIC₁の出力はＬレベルに反転し、続
いてトランジスタQ₁がOFF、リレーRY₁が消
勢、その結果接点RY₁−ＳがON側からNC側に自
動的に復帰するので切換弁が除湿側SV₂に切換
り、冷房運転は停止し除湿運転が開始される。ま
た、このときコンパレータIC₁の出力V₂の反転に
よつて帰還ダイオードD₁が順バイアスされるの
でコンパレータIC₁の端子から抵抗R₅，D₁を通
じて出力端子に電流が流れ、抵抗R₅による電圧
降下分（厳密にはダイオードの順方向電圧も含む
が一定として扱う。）だけ端子の電位すなわち
基準値Vref₁が低下する。これをVref₁′とする。
この低下した基準値Vref₁′が上限温度（Ts＋α）
の値に対応する。したがつて、コンパレータIC₁
の出力V₂は検出入力がVref₁′に等しいレベルにな
るまで一定に保持される。一方、コンパレータ
IC₂の出力V₃はコンパレータIC₁の出力V₂が反転
したときの検出信号値V₁では反転しない。つま
り、コンパレータIC₂の基準値Vref₂はVref₁に比
べて高い値に設定されているからである。したが
つて、出力V₃は依然としてＨレベルであり、湿
度も低下していないから接点RY₂−ＳはONを保
持し、コンプレツサモータCMおよび室外フアン
モータFM₂は作動を継続する。

次に、室内負荷特性が冷気味であるものとする
と、除湿運転時に室内温度はさらに低下し、第４
図の点１から点２へと向かう。検出信号V₁はさ
らに高電位となり、そのレベルがVref₂（下限温
度Ts−α）に等しくなる（第４図の点２）と、
今度はコンパレータIC₂の出力V₃が反転する。こ
のとき、帰還ダイオードD₂が順バイアスされる
ので帰還ループに電流が流れ、コンパレータIC₂
の基準値Vref₂は抵抗R₈による電圧降下分でけ低
下した値Vref₂′となる。この値Vref₂′は設定温度
Tsに対応する。また、出力V₃の反転によつてア
ンド回路AND₁の条件が成立しなくなるので、コ
ンプレツサモータCM、室外フアンモータFM₂の
駆動が停止される。この間、コンパレータIC₁の
出力V₂はそのヒステリシス特性によつてＬレベ
ルを保持しており、かつコンパレータIC₂の出力
V₃もＬレベルを保持するため、接点RY₁−Ｓが
NC側の除湿に入つていたとしても接点RY₂−Ｓ
がOFFであるから実質的に除湿運転は行なわれ
ず、したがつて接点RY₃のみがONであるので室
内フアンモータFM₁が駆動される。かくして第４
図の点２では送風運転に切換えられる。

次に、このまま送風運転が続けられると、室内
温度が自然上昇し、温度は第４図点３へと向か
う。すると、温度センサTDによる検出信号V₁
は、コンパレータIC₂の基準値Vref₂′を横切つて
Ｌレベルになるので、出力V₃がＨレベルとな
る。そしてトランジスタQ₂がONとなつて接点
RY₂−ＳがONとなるからコンプレツサモータCM
および室外フアンFM₂が駆動を開始する。このと
き、コンパレータIC₁の出力V₂はＬレベルを保持
しているので接点RY₁−Ｓは除湿のNC側で切換
弁SV₂が開いており、よつて除湿運転が開始され
る。

以下同様にして、設定温度Tsと下限温度Ts−
αとの間で除湿−送風の運転が交互に繰返され、
室内温度が設定湿度Hsに達すると、コンパレー
タIC₃の出力V₆がＬレベルに反転する。この出力
V₆の反転により、トランジスタQ₃がOFF、アン
ド回路AND₁の入力条件不成立によりトランジス
タQ₂がOFFとなり、したがつて全面停止とな
る。なお、出力V₆の反転時にはその帰還ループ
のダイオードD₃が導通してヒステリス特性によ
りコンパレータIC₃の基準値がVref₃（設定湿度
Hs）からVref₃′（運転帰還湿度Hs′）に低下（湿
度では上昇）する。

また、コンパレータIC₂の出力側に挿入された
タイマー回路TIMはアンド回路AND₁の出力時点
から所定時間tdだけ遅れて出力V₇を出力し、コ
ンプレツサCMの反復起動時に急に駆動されるこ
とを防止するためのものである。

次に、室内負荷特性が暖気味である場合、第４
図の点１で除湿運転が開始されると、室内温度は
点１から点２′に向かつて自然上昇する。ここ
で、コンパレータIC₁の基準値はVref₁から
Vref₁′に変更されていることは先にも述べた通り
である。Vref₁′に対応する設定温度は上限温度Ts
＋αである。さて、室内温度が上限値Ts＋αの
点２′に達すると、コンパレータV₂はＨレベルと
なり、トランジスタQ₁がONとなるので接点RY₁
−ＳがNO側の冷房側に切換り、かつトランジス
タQ₂，Q₃もONであるから冷房運転に切換えられ
ることとなる。

冷房運転によつて室内温度が再び設定温度Ts
の点３′に達すると、検出信号V₁はＨレベルとな
り、出力V₂はＬレベルに反転する。よつてトラ
ンジスタQ₁がOFFとなつて切換弁が除湿側SV₂
に切換り、除湿運転となる。

以下同様にして、設定温度Tsと上限温度Ts＋
αとの間で除湿−冷房の運転が交互に繰返され、
湿度が設定値Hsに達すると前述と同様コンパレ
ータIC₃の出力V₆がＬレベルに反転し、これによ
つて制御回路は全て動作を停止する。

このようにして、室内負荷特性が冷気味、暖気
味のいずれの場合であつても、最適な温度、湿度
に制御することができる。なお、一旦最適温湿度
に調整されたのち湿度が運転復帰湿度Hs′に上昇
した場合にはコンパレータIC₃の出力V₆が再びＨ
レベルとなるので制御回路は前述の動作を繰返す
ことになる。また、このとき出力V₆がＨレベル
に反転すると帰還ダイオードD₃が逆バイアスさ
れるのでコンパレータIC₃の基準値はVref₃′から
Vref₃に復帰し、つまり設定温度Tsに再設定され
る。

以上説明した通り、本発明に係る空気調和機の
温湿度制御方法によれば、調節すべき室内の目標
設定温度を適当な変動許容範囲を有して設定する
と共に、この温度許容範囲内において快適条件を
満足する温湿度関係で決まる目標湿度範囲を設定
し、まず、室内温度を前記目標設定温度の変動許
容範囲内に制御し、以後、空調すべき室内の負荷
特性による温度変化の勾配の向きに応じて、冷房
と除湿の交互運転、または送風と除湿の交互運転
の一対の組み合わせのいずれかを選択して空気調
和機を繰り返し運転させることにより、室内温度
を前記目標設定温度の変動範囲内に維持すると共
に、室内湿度を前記目標湿度範囲内に制御するよ
うにしたため、対象となる室内負荷特性の如何に
かかわらず、人間の快適条件を満足する温度と湿
度に簡易的確に制御することができ、したがつて
省エネルギー化も可能となる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の温度制御方法を示す説明図、第
２図は従来の温湿度制御方法を示す説明図、第３
図は本発明にかかる温湿度制御を行なう空調シス
テムの概念図、第４図は本発明による制御方法の
実施例を示す説明図、第５図、第６図は前記実施
例における温湿度制御装置の構成を示す回路図、
第７図はコンパレータの動作特性図、第８図はタ
イマー回路の動作特性図である。Ａ…冷房運転、Ｂ…除湿運転、TD…温度セン
サ、HD…湿度センサ、THC…温湿度制御装置、
ACM…空調機本体、Ts…設定温度、Ts±α…上
下限温度、Hs…設定湿度、Hs′…運転復帰湿度、
Ｇ…快適条件領域。

Claims

【特許請求の範囲】

１調節すべき室内の目標設定温度を適当な変動
許容範囲を有して設定すると共にこの温度許容範
囲において快適条件を満足する温湿度関係で決ま
る目標湿度範囲を設定し、室内温度および室内湿
度を検出し、まず、室内温度を前記目標設定温度
の変動許容範囲に制御し、以後、空調すべき室内
の負荷特性による温度変化の勾配の向きに応じ
て、冷房と除湿の交互運転、または送風と除湿の
交互運転の一対の組み合わせのいずれかを選択し
た空気調和機を繰り返し運転させることにより、
室内温度を前記目標設定温度の変動範囲内に維持
すると共に、室内温度を前記目標湿度範囲内に制
御し、また室内湿度が前記目標湿度よりも低下し
たときは前記空気調和機の運転を停止させること
を特徴とする空気調和機の温湿度制御方法。