JPS6158736B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、除湿機能を具備した空気調和機の温
度・湿度制御方法に関するもので、マイクロコン
ピユータを使用して理想的な除湿時の温度および
湿度制御が行なえるよう、かつ消費電力の節減化
をはかることを目的の一つとするものである。

一般に、除湿時、実使用環境で除湿運転を行な
つた場合、文献等によつて紹介され、広く知られ
ているように梅雨時（５月〜７月、相対湿度70〜
90％）に除湿運転を長時間家内で運転したとして
も、ある相対湿度（約50％と云われている）まで
は下降するが、その後運転をつづけても家内の相
対湿度は下降せず相対湿度は約50％近傍で飽和状
態となる。これは文献等には家内の家具、壁、床
等より水分が放出されることに原因があると考え
られる。

ところで従来、除湿運転の温度・湿度制御は、
空気調和機でもつとも消費電力を必要とする圧縮
機（空気調和機全消費電力の約90％）を除湿運転
時は停止せず、空気調和機の室外側送風機の回転
数を制御してその温度、湿度を制御する手段が採
用されていた。

この制御手段は、空気調和の制御から考えると
湿度の制御が行なえず、相対湿度が下降しうる飽
和点までの除湿運転は必要であるが、飽和点以後
の運転は必要以上の消費電力を供給していること
になりエネルギの無駄になり好ましくない。

本発明は、上記従来の空気調和機の温度・湿度
制御にみられる欠点を除去し、人体に対して理想
的な除湿空調運転を行い、しかも無駄なエネルギ
の消費をなくす空気調和機の温度・湿度制御方法
を提供するものである。

以下、本発明をその一実施例を示す添付図面を
参考に説明する。

第１図、第２図は除湿運転実使用状態（６畳、
供試品1HP）における相対湿度の下降状態と除湿
運転停止時の相対湿度上昇を実験値で示すもの
で、運転時の下降状態相対湿度初期値は75％，85
％、乾球24℃で除湿運転を行つた結果である。こ
れによれば、除湿運転を連続しても相対湿度は第
１図のように約50％から下がることはなくほぼ一
定し、また停止すれば第２図のように短時間で復
帰する。

次に、第３図により、本発明における運転制御
装置の概略について説明する。

同図において、１は操作スイツチ、２は室内側
送風機、３は圧縮機、４は速度変換可能な室外側
送風機、５は冷房運転用電磁弁、６は除湿運転用
電磁弁である。ここで前記室内側送風機２、圧縮
機３、室外側送風機４、冷房運転用電磁弁５およ
び除湿運転用電磁弁、６はそれぞれ電源側に並列
に接続され、かつそれぞれにリレー（リレー接
点）R₁，R₂，R₃，R₄，R₅が直列に接続されてい
る。７は前記各リレーR₁，R₂，R₃，R₄，R₅の
ON，OFF動作を行なわしめるマイクロプロセツ
サ（以下LSIと称す）で、除湿運転に必要なプロ
グラムが設定されている。このLSI７とそのプロ
グラムについては後で説明する。８は前記LSI７
の電源となる変圧器で直流化するためにダイオー
ドブリツジ９が接続されている。

ここで本実施例における空気調和機の概略構造
を第４図をもとに説明する。

同図において、ａは室内ユニツトを示し、内部
には室内側熱交換器ｂ、除湿運転時の副凝縮器ｆ
とキヤピラリチユーブ等からなる減圧装置ｃ、冷
房運転用電磁弁５および除湿運転用電磁弁６およ
び室内送風機２がそれぞれ設けられている。ｄは
室内側ユニツトａとともに空気調和機を構成する
室外ユニツトで内部に前記室内側熱交換器ｂとと
もに周知の冷凍サイクルを構成する圧縮機３、室
外側熱交換器ｅ、室外側送風機４がそれぞれ設け
られている。ここで前記室内側熱交換ｂと副凝縮
器ｆは冷房運転用電磁弁５が通電されて開になる
と冷房装置となり、また冷房運転用電磁弁５が閉
となりあわせて除湿運転用電磁弁６が通電されて
開になると除湿装置となる。

上記構成の概略的な動作を説明する。まず操作
スイツチ１をONにすると、プログラムに組まれ
たとおりLSI７が動作し、室内側送風機２、圧縮
機３、室外送風機４、冷房運転用電磁弁５、除湿
運転用電磁弁６の通電制御を行う。この制御は室
内相対湿度変化に応じてその都度LSI７で時間設
定を判断し、各機器の通電制御を行つて常にその
室内相対湿度条件にふさわしい空調状態を保つ。

次に第５図に示すタイミングチヤートにもとづ
き、実際の除湿運転について説明する。

通常、冷房運転等では室温のコントロールのた
め、サーモスタツトを用い、そのON点（26℃）
とOFF点（24℃）との間には適当なデイフアレ
ンシヤルをとり、ハンチング現象等を防止してい
る。このON点とOFF点との他に第５図ａに示さ
れる如くOFF点基準で＋１℃（25℃），−１℃
（23℃）のサーモ設定値を設ける。その設定値に
対する各温度領域でのエアコンの運転状態は、
ON点以上のＡ領域では冷房運転を、ON点と＋１
℃（25℃）の間のＢ領域では冷房運転または冷房
気味の除湿運転のいずれかを、＋１℃（25℃）と
OFF点の間のＣ領域では冷房と冷房気味除湿運
転と中間気味除湿運転のいずれかを、さらに
OFF点と−１℃（23℃）の間のＤ領域では中間
気味除湿運転と、暖房気味除湿運転のいずれか
を、また−１℃以下のＥ領域では暖房気味除湿運
転をする如く定め、その温度領域、運転経過運転
時間、停止時間等の信号をLSI７で判断し、次の
運転モードを決定するようにしている。

その運転状態の一例を同図のａ（室外温度が24
〜26℃の場合）に沿つて説明する。

運転開始時は、室内温度がOFF点以上のＢ領
域またはＣ領域であれば、まず冷房運転をする。
そして時間領域１−２において、室内温度が２の
点でOFF点に達すれば、冷房運転は停止する。
停止後T₁分間は運転切換時の音の軽減のためと
圧力バランスをとるために圧縮機を停止する。そ
してT₁時間経過後サーモ設定がON点と＋１℃範
囲すなわちＢ領域にあれば、冷房気味除湿運転、
＋１℃とOFF点の範囲すなわちＣ領域にあれば
中間気味除湿運転を行う。そして室内温度がON
点以上のＡ領域にあれば再び冷房運転を行なうこ
とになる。

除湿運転は第１図からもわかるようにある時間
T₂運転すれば、相対湿度の下降が殆んどなくな
るため、それ以降の運転は不必要となり、圧縮機
を停止して除湿運転をとめる。ただし、冷房運転
後の除湿運転は圧縮機を停止すると室内側熱交換
器の一部が再熱器となり冷房運転で除湿した熱交
換器上の水滴を再び蒸発させるため、若干長い時
間除湿運転をさせる必要がある。停止後ある時間
経過すると、再び相対湿度が上昇し不快感を感ず
る湿度条件になる。したがつてその時点での室温
サーモの状態により再び除湿運転をする。その場
合室内温度が上述したON点と＋１℃のＢ領域で
あれば冷房気味除湿運転を、＋１℃〜−１℃のＣ
領域、Ｄ領域であれば中間気味除湿運転を、ON
点以上のＡ領域であれば冷房運転をすることにな
る。

そして除湿運転を再度行い、ある時間運転をす
れば前述の如く相対湿度の下降がほとんどなくな
るため、除湿運転を停止する。

ここで再度行う除湿運転の時間T₄はその前の
運転も除湿運転であるため、冷房運転後の第１回
目の除湿運転時間（第５図のT₂時間）よりは短
かくてよい。

また除湿運転中に＋１℃（25℃）の点すなわち
Ｂ領域とＣ領域間を上下することがあるがその場
合はエアコンの室外フアンの回転数を変更するこ
とにより、冷房気味除湿運転、中間気味除湿運転
の切換を自動的に行なうように設定している。

また同図のｂには他の例として室外温が27°〜
30℃の場合での実験例を示している。

この場合でも運転開始時はOFF点以上である
ので時間領域１−２の範囲では冷房運転を行う。
そしてこの点でOFF点に達し、時間領域２−３
の範囲では空気調和機は冷房運転を止め機械部の
保護および圧力バランスのためにある時間（２〜
４分間）圧縮機を停止させる。そして３の時点で
室温サーモの設定がON点と＋１℃間すなわちＢ
領域にあるため、冷房気味除湿運転を行う。時間
経過とともに湿度は下降していくがある時間を経
過すると相対湿度がほとんど、下がらなくなるた
め、以後は無用の運転となることから空気調和機
の運転を停止する。またこの冷房気味除湿運転
は、冷房運転後の除湿運転であるため、再発防止
を行うことからその運転時間T₂を若干長くして
いる。そして時間領域４−６においてT₁時間停
止後室温が再びON点以上になると再び冷房運転
をOFF点まで行う。これにより再び空気調和機
の運転は停止するが室温サーモがT₁時間後の室
内温度が＋１℃とOFF点の間すなわちＣ領域に
あることを検出しているため、中間気味除湿運転
を行う。

しかしながらT₂時間経過しても室内温度がON
点と＋１℃間のＢ領域にあるため、LSI７はさら
に除湿運転が必要と判断し、時間領域６−７にお
いて冷房運転後の除湿運転時間と同じT₂時間ま
で運転を続け、そこで空気調和機の運転を停止す
る。そして時間領域７−８においてT₃時間後湿
度が再び上昇すると、再度除湿運転する。その後
は上記説明した動作の繰り返しとなる。

さらに同図のｃには外気温度が比較的低い20〜
23℃の場合での実験例を示している。

この場合、運転開始時は室温サーモ設定の
OFF点以下すなわちＥ領域のため、暖房気味除
湿運転をする。運転とともに湿度をとりつつ室温
は若干上昇していき、設定値のOFF点に達す
る。OFF点に達すると、除湿運転が自動的に室
外フアンを変速し、中間気味除湿運転に切換り、
更に除湿運転を続けるとともに、室温も下がりは
じめ、１℃の点すなわちＤ領域に達する。この点
で中間気味除湿運転から再び暖房気味除湿運転に
切換わり、室温が上昇し始める。この間除湿を続
ける。そして再び設定のOFF点に達すると、LSI
７がOFF点に達した回数を記憶し、二度目であ
るため充分なる除湿を行つたと判断し、空気調和
機をT₃時間停止させる。T₃時間経過後、再び湿
度が上昇するため、T₃時間でのサーモ設定領域
を判断し、OFF点と−１℃の範囲すなわち室内
温度がＤ領域であることから暖房気味除湿運転を
始める。再び前回と同じようにOFF点に二回達
すると除湿運転は停止される。再度T₃時間経過
後再び除湿運転を始め、室内温度がOFF点と１
℃の範囲すなわちＤ領域で安定した時は上述の如
くT₄時間経過後除湿運転を停止する。

次に同図のｄは外気温が31〜34℃の比較的高い
時に除湿運転をした場合の実験例を示している。

この場合、運転開始時は、室内温度がサーモ設
定のOFF点以上のＡ領域にあるため、時間領域
１−２の範囲で冷房運転を行う。そして室温が
OFF点に達した後空気調和機はT₁時間停止す
る。T₁時間経過後の時間領域２−４においてサ
ーモ設定がON点と＋１℃の範囲のＢ領域である
ため、冷房気味除湿運転を行うが、室温は下がら
ずサーモ設定ON点以上になり、その時点すなわ
ち時間領域４−６において冷房運転に切換る。た
だし、除湿運転から冷房運転への切換時は、上述
と同様機器の保護、騒音の軽減等からT₁時間運
転を停止させている。そして冷房運転を行ない室
内温度がOFF点に達したら空気調和機の運転は
停止する。その後は上記動作を繰り返し運転を行
う。

以上の制御は、種々の信号を受けてLSI７が制
御信号を発するものである。

次に、上記空気調和機の各機器が制御される回
路を第６図にもとづいて説明する。

同図において、１１は空気調和機の吸込温度を
検知するサーミスタ、１２は基本的な室内温度を
決定する手動式のスライドボリユーム、１３，１
４，１５，１６は除湿運転時のOFF点を基準に
して新たなサーモ設定値をつくるための抵抗であ
る。サーミスタからの出力信号はLSI７に入力さ
れ、前記説明した各種運転制御方法、時間、回路
等のプログラムを内蔵したマイコン内で演算、判
断され、その出力信号が出力ポートＡからは室外
フアン４の運転信号が、また出力ポートＢ，Ｃか
らは冷房運転、除湿運転を行なうための冷凍サイ
クル切換信号が、さらに出力ポートＤからは圧縮
機のON，OFF信号がそれぞれ出力される。

したがつて、室外温度変化にもとづいた冷房運
転、除湿運転を行うため、快適な空気調和が行
え、また、温度の上昇率、下降率に応じて冷房、
冷房ぎみの除湿、冷房と冷房ぎみの除湿の中間、
暖房ぎみの除湿というように多段にわたる除湿運
転を行なうため、一度低下した相対湿度を上昇さ
せることなくほぼ安定した状態に保ち、不快感の
ないより快適な空気調和効果が得られる。

上記実施例より明らかなように、本発明の空気
調和機の運転制御方法は、室内温度を所望の値に
設定するサーモスタツトの動作においてON点と
OFF点を設定し、前記ON点を基準にON点以上
の温度の場合の運転領域Ａと、ON点以下の温度
の場合の運転領域Ｂを設け、また前記OFF点を
基準にOFF点と運転領域Ｂの間の温度の場合の
運転領域Ｃと、さらに前記OFF点以下にある温
度の場合の運転領域Ｄを設け、前記各運転領域
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの温度を記憶手段に記憶し、この
記憶手段によつて室内温度と記憶された各運転領
域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの温度とを比較して現在の運転
領域を判断し、この判断によつて運転領域Ａでは
冷房運転、運転領域Ｂでは冷房ぎみの除湿運転、
運転領域Ｃでは冷房ぎみの除湿運転または温度変
化の少ない除湿運転、運転領域Ｄでは暖房ぎみの
除湿運転または温度変化の少ない除湿運転とし、
また除湿運転時において圧縮機を断続運転するよ
うにしたもので、運転開始時の室内温度がサーモ
スタツトのOFF点より高ければまず冷房運転を
行い、その後除湿運転を行い、また運転開始時の
室内温度が前記OFF点より低ければまず暖房ぎ
みの除湿運転を行い、その後連続して温度変化の
少ない除湿運転を行うため、室温を迅速に所望す
る設定値に制御し、その後除湿を行う。したがつ
て優先して室温が設定値に制御され、その後も除
湿を行いながら室温をサーモスタツトの設定値に
保つことができ快適な空気調和となる。また前記
OFF点到達後の室内温度の上昇率、下降率に応
じて冷房、冷房ぎみの除湿、温度変化の少ない除
湿、暖房ぎみの除湿というように多段にわたる除
湿運転を行うため、一度低下した相対湿度を上昇
させるることなく、湿度、室温をともにほぼ安定
した状態に保ち、不快感のないより快適な空気調
和効果が得られる。しかも、除湿運転時は、圧縮
機を所定の周期で断続運転するため、従来の如く
連続して圧縮機を運転する場合に比較してその消
費電力の削減化がはかれ、無駄のない除湿運転と
なり、効率の向上がはかれる。さらに所定時間定
められた運転を行い停止するため、吹出し時のヒ
ートシヨツクの発生もなく、不快感をともなうこ
ともないなど、種々の利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はそれぞれ除湿サイクルの運転
と停止による相対湿度の下降状態と上昇状態を示
す特性図、第３図は本発明の一実施例における運
転制御を行うための概略電気回路図、第４図は同
運転制御を行うための冷凍サイクル図、第５図ａ
〜ｄはそれぞれ同運転制御にもとづく異なる条件
の湿度の変化状態および圧縮機の作動状態を示す
特性図、第６図は同運転制御を行うための制御部
の電気回路図である。 ３……圧縮機、７……マイクロプロセツサ（記
憶手段）、ｂ……室内側熱交換器、ｅ……室外側
熱交換器、ｆ……副凝縮器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 室内温度を所望の値に設定するサーモスタツ
   トの動作においてON点とOFF点を設定し、前記
   ON点を基準にON点以上の温度の場合の運転領域
   Ａと、ON点以下の温度の場合の運転領域Ｂを設
   け、また前記OFF点を基準にOFF点と運転領域
   Ｂの間の温度の場合の運転領域Ｃと、さらに前記
   OFF点以下にある温度の場合の運転領域Ｄを設
   け、前記各運転領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの温度を記憶
   手段に記憶し、この記憶手段によつて室内温度と
   記憶された各運転領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの温度とを
   比較して現在の運転領域を判断し、この判断によ
   つて運転領域Ａでは冷房運転、運転領域Ｂでは冷
   房ぎみの除湿運転、運転領域Ｃでは冷房ぎみの除
   湿運転または温度変化の少ない除湿運転、運転領
   域Ｄでは暖房ぎみの除湿運転または温度変化の少
   ない除湿運転とし、さらに運転開始時において、
   室温が前記OFF点以上のときは運転開始モード
   を冷房運転モードとし、また室温がOFF点以下
   のときは運転開始モードを暖房ぎみ除湿運転モー
   ドとし、前記運転開始モードで室温が前記OFF
   点に到達するまで圧縮機を運転し、その後運転モ
   ードを、運転開始モードが冷房運転モードであつ
   たときは、室温がOFF点に到達したときに所定
   時間圧縮機を停止し、その所定時間経過後の室温
   の運転領域に応じた運転モードとし、また運転開
   始モードが除湿運転モードであつたときは、室温
   がOFF点に到達したときの運転領域に応じたモ
   ードに切換え、さらに前記OFF点到達後の室温
   が除湿運転モードを行う運転領域であれば、圧縮
   機を所定の周期で断続運転するようにした空気調
   和機の運転制御方法。