JP4735385B2

JP4735385B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP4735385B2
Application number: JP2006110665A
Authority: JP
Inventors: 弘志山本; 完爾羽根田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-04-13
Filing date: 2006-04-13
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2026-04-13
Also published as: JP2007285543A

Description

本発明は室内ファン回転数制御手段を有する空気調和機に関するものである。

従来、この種の空気調和機では室内ファンの回転数はファン回転速度が超低速、低速、中速等となるようにステップ制御されており、室内熱交換機温度及び遠隔制御装置にて設定された目標回転数によって制御されていた。具体的には室内熱交換機温度を複数の温度領域に分け、温度領域に応じて室内ファン回転数の最適値と最大値を規制し、温度領域が変化した際には回転数を即時変化していた。また、遠隔制御装置にて設定された目標回転
数と温度領域に応じて設定された室内ファン回転数の最適値が異なる場合には、温度領域に応じて決められた最大値以下になるよう規制していた（例えば、特許文献１参照）。

図５は、従来の室内熱交換器温度と室内ファン回転数との変化を表すタイムチャートである。図５に示すように、縦軸に室内熱交換器温度と室内ファン回転数を、横軸に時間を表し、室内熱交換器温度が上昇し、第１の温度領域から第２の温度領域に変化すると、この温度領域の変化に応じて、室内ファン回転数がＮ１からＮ２へステップ変化する。逆に、室内熱交換器温度が下降し、第２の温度領域から第１の温度領域に変化すると、この温度領域の変化に応じて、室内ファン回転数がＮ２からＮ１へステップ変化する。

また、この構成では、温度領域が変化した際、室内ファン回転数は即時に目標回転数にステップ変化するため、室内熱交換器における放熱量が急激に増減して室内熱交換器温度が急激に変化し、再び温度領域が変化して元に戻るため温度境界前後で室内熱交換器温度がハンチングを起こし、それに伴い室内ファン回転数も安定しないという課題を有しており、この課題を解決する一対策案として、室内熱交換器温度が一定条件の際に室内ファン回転数が急激に変化する場合、回転数変化量やその変更周期を規制し室内熱交換器温度の急激な温度変化を抑え、さらに、室内ファン回転数の変更時の室内熱交換器温度や回転数等の状態により回転数変化量や変更周期を可変とすることにより、温度領域間を頻繁にハンチングする事を抑えて目標回転数まで移行する空気調和機があった。係る先行技術は、非公開自社出願特願２００５−３０６９１５に記載されたもので未だ未公開であり、文献公知発明に係るものではない。
特開２００５−１４７６１４号公報

しかしながら、前記従来の構成では、室内熱交換器温度のみに基づいて室内ファンの回転数変化の所定回転数やその変更の所定時間を規制し室内熱交換器温度の急激な温度変化を抑えたために、周囲の状況によっては必要以上の規制がかかり、室内熱交換器温度がなかなか上がらないという問題が起こる可能性があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、必要最小限の規制で室内熱交換器の急激な温度変化を抑え、室内熱交換器温度を最適に制御する空気調和機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、室内ファン回転数が変化する場合、その時点の室内気温や室外気温により室内ファンの回転数変化の所定回転数やその変更の所定時間を可変とするもので、これによって、必要最小限の規制で、室内ファン回転数が急激に変化することなく目標回転数まで移行し、室内熱交換器の急激な温度変化を抑え、温度領域間を頻繁にハンチングする事を抑えつつ室内熱交換器温度上昇を不必要に妨げずに室内ファン回転数の安定性を向上させ、快適性の向上が可能となる。

本発明の空気調和機は、室内熱交換器温度変化時に温度領域間を頻繁にハンチングする事を抑えつつ室内熱交換器温度上昇を不必要に妨げずに、室内ファン回転数の安定性を向上させ、快適性を向上させることができる。

第１の発明は、室内熱交換器と、室内ファンと、室内熱交換器の温度、室内気温、室外気温を検出する温度検出手段と、遠隔制御装置と、遠隔制御装置にて設定された室内ファ
ン目標回転数と室内熱交換器温度とから室内ファンの回転数を制御する回転数制御手段とを備え、室内熱交換器温度が第１の温度領域から第２の温度領域へ変化する時、室内ファンの回転数を室内ファン目標回転数まで所定の回転数ΔＮずつ所定時間ｔａで変更させ、冷房運転時において室内気温が基準値Ｔｃｓｔｄ以下の場合はΔＮを大きくし、暖房運転時において室内気温が基準値Ｔｈｓｔｄ以上の場合はΔＮを大きくすることで、室内熱交換器温度の変動を抑え室内ファンの安定性を向上させて快適性を向上させることができる。また、室内気温と室内熱交換器温度との差が小さい場合には室内ファン回転数上昇による室内熱交換器温度への影響が小さいので、前記所定回転数ΔＮを大きくするように補正することで、室内熱交換器温度の変動を抑え室内ファンの安定性を向上させて、かつ、より早く目標の回転数に到達させることができる。

第２の発明は、冷房運転時において室内気温が基準値Ｔｃｓｔｄ以下の場合は、所定時間ｔａを小さくし、暖房運転時において室内気温が基準値Ｔｈｓｔｄ以上の場合は、所定時間ｔａを小さくすることで、室内熱交換器温度の変動を抑え室内ファンの安定性を向上させて快適性を向上させることができる。また、室内気温と室内熱交換器温度との差が小さい場合には室内ファン回転数上昇による室内熱交換器温度への影響が小さいので、前記所定時間ｔａを短くするように補正することで、室内熱交換器温度の変動を抑え室内ファンの安定性を向上させて、かつ、より早く目標の回転数に到達させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図２は、本発明の第１の実施の形態における空気調和機の概略の一部破断斜視図を示している。

図２において、空気調和機本体５に吸い込まれた室内空気は、室内熱交換器１を通過する際に冷媒と熱交換されて温度変化し、室内ファン２により、再び室内に吹出される。吹出される風の強さは、温度検出手段３によって検出された室内熱交換器温度等から空気調和機の制御装置（図示せず）によって最適値が指示される他、ユーザが遠隔制御装置４で直接、微風、弱風、強風等、何段階かに分けられた強さの内、好みの強さを指示することもできる。

指示された風の強さに応じて、室内ファン２の目標回転数は、微風であれば超低速回転、弱風であれば低速回転、等のように決められている。

更に具体的には室内熱交換機温度を複数の温度領域に分け、温度領域に応じて室内ファン回転数の最適値と最大値、最小値を定め、温度領域が変化した際には回転数を最適値となるように変化させる。この変化のフローについては後述する。

また、遠隔制御装置４にて設定された目標回転数と温度領域に応じて設定された室内ファン回転数の最適値が異なる場合には、温度領域に応じて決められた最大値以下になるよう規制する。

図１は、本発明の第１の実施の形態における室内配管温度領域が第１の温度領域から第２の温度領域に変化した場合の制御のフローチャートを示している。例えば、第１の温度領域が低温領域で、第２の温度領域が高温領域であれば、室内配管温度が上昇している場合となる。

図１において、室内ファン運転時、ＳＴ１で室内熱交換器温度を計測し、第１の温度領
域のままである場合には、ＳＴ２へ進み室内ファン回転数の最大値規制を行う。

室内熱交換器温度が上昇し、第１の温度領域から第２の温度領域へ入った場合、ＳＴ３へ進む。ＳＴ３では、最大値規制を解除し遠隔制御装置により指定された室内ファン回転数を目標回転数とする。

ＳＴ４で現在の室内ファン回転数と目標回転数を比較し、等しい場合にはＳＴ１１へ進みファン回転数を維持する、一方、異なる場合には、室内ファン回転数変更の所定時間ｔａと所定回転数ΔＮを決定する工程へと進む。

ＳＴ５で室内ファン回転数と目標回転数を比較し、差異が小さい等、所定時間ｔａと回転数ΔＮが可変でない場合は、ＳＴ７へ進み室内ファン回転数を１ステップで変更するよう決定する。即ち、所定時間ｔａ＝０、所定の回転数ΔＮ＝（目標回転数）−（現在の回転数）である。

また、可変である場合には、ＳＴ６で領域変更時の室内熱交換器温度の変化率を計測し、ＳＴ７で刻み値である所定回転数ΔＮと所定時間ｔａを決定する。

次からのステップでは、その時点の室内気温と室内熱交換器温度との差が大きい場合には所定回転数ΔＮを小さく、差が小さい場合には所定回転数ΔＮを大きくするように補正する。若しくはその時点の室内気温と室内熱交換器温度との差が大きい場合には所定時間ｔａを長く、差が小さい場合には所定時間ｔａを短くするように補正する。

この際に、空気調和機の運転モードが冷房系運転か暖房運転かを判断し、その時点の室内気温と基準値との比較に応じて、所定回転数ΔＮ若しくは所定時間ｔａの補正をするように簡略化してもよい。室内熱交換器温度は運転モードによってある一定の範囲の温度になるよう制御されており、例えば冷房系運転であれば室内熱交換器温度は低温に制御され、暖房運転であれば高温に制御されているのであるから、その際の室内気温が基準値より高いか低いかによって、室内気温と室内熱交換器温度との差が大きいか低いかを簡易に判断することができるからである。

具体的なステップを以下に記載する。ＳＴ３１で空気調和機の運転モードが冷房系運転か暖房運転か判断し、冷房系運転であればＳＴ３２へ、暖房運転であればＳＴ３３へ進み、室内気温Ｔｉｎを温度検出手段で検出し、室内気温Ｔｉｎと基準値との比較に応じて、ＳＴ３４で所定回転数ΔＮ、所定時間ｔａを補正する。

ＳＴ３２で、室内気温Ｔｉｎが基準値Ｔｃｓｔｄ以下の場合には、室内熱交換器温度が元々低いことから室内気温Ｔｉｎと室内熱交換器温度との差は小さいとみなし得るので室内ファン回転数上昇に伴う室内熱交換器温度への影響は小さいと判断して、ＳＴ３４で所定回転数ΔＮに補正値ΔＮｃを加え、所定時間ｔａから補正値ｔｃを減ずる。

ＳＴ３３で、室内気温Ｔｉｎが基準値Ｔｈｓｔｄ以上の場合には、室内熱交換器温度が元々高いことから室内気温Ｔｉｎと室内熱交換器温度との差は小さいとみなし得るので室内ファン回転数上昇に伴う室内熱交換器温度への影響は小さいと判断して、ＳＴ３４で所定回転数ΔＮに補正値ΔＮｈを加え、所定時間ｔａから補正値ｔｈを減ずる。

一方、ＳＴ３２で室内気温Ｔｉｎが基準値Ｔｃｓｔｄより高い場合、若しくはＳＴ３３で室内気温Ｔｉｎが基準値Ｔｈｓｔｄより低い場合には、室内気温Ｔｉｎと室内熱交換器温度との差は小さくないとみなし得るので室内ファン回転数上昇に伴う室内熱交換器温度への影響は小さくないと判断して、補正を加えずにＳＴ８へ進む。

ＳＴ３４で決定された室内ファン回転数の変更方法により、ＳＴ８で室内ファン回転数の変更を実施する。そして、ＳＴ９で、室内ファン回転数が目標回転数に達した時点でＳＴ１１へ進み、室内ファン回転数を維持する。

ＳＴ９で目標回転数と異なる場合にはＳＴ１０へ進む。ＳＴ１０では、室内熱交換器温度の変化率を測定し、ＳＴ７で決定された室内ファン回転数の変更方法から予測される室内熱交換器温度の予測変化率と同等の場合にはＳＴ８に戻り室内ファン回転数変更を継続する。予測変化率と同等でない場合には、ＳＴ７へ戻り、回転数変更の所定時間ｔａと所定回転数ΔＮを再設定し、再びＳＴ８へ進む。

例えば、測定された室内熱交換器温度の変化率が予測変化率よりも大きい場合、ハンチングが起こる可能性が高いと判断し、室内熱交換器温度の低下を避けるため、ＳＴ７へ戻り室内熱交換器温度の変化率が小さくなるよう回転数変更の所定時間ｔａを長くし、所定回転数ΔＮを小さくするように再設定する。

尚、図１では室内熱交換器温度が上昇し、第１の温度領域から第２の温度領域へ入った場合を説明したが、室内熱交換器温度が下降し、第２の温度領域から第１の温度領域へ入った場合にもフローチャートはほぼ同様となる。

図３は、本発明の第１の実施の形態における室内熱交換器温度と室内ファン回転数との変化を表すタイムチャートを示すものである。

図３に示すように、縦軸に室内熱交換器温度と室内ファン回転数を、横軸に時間を表すもので、室内熱交換器温度が上昇し、第１の温度領域から第２の温度領域に変化すると、この温度領域の変化に応じて、室内ファン回転数が現在の室内ファン回転数Ｎ１から目標回転数Ｎ２へ変化するが、Ｎ１からＮ２へ１ステップで変化するのではなく、領域変更時の室内熱交換器温度の変化率を計測し、所定時間ｔａ内に所定回転数ΔＮずつ室内ファン回転数を増加させ、更に室内気温と室内熱交換器温度との差に応じて所定時間ｔａ、所定回転数ΔＮに補正を加えることでハンチングを防ぎながら、最終的に室内ファン回転数がＮ２となるように変化させている。

以上のように、本実施の形態においては室内熱交換器温度が第１の温度領域から第２の温度領域になった時、室内ファンの回転数を遠隔制御装置にて設定された目標回転数まで所定の回転数ΔＮずつ所定時間ｔａで変更させ、更に室内気温と室内熱交換器温度との差に応じて所定時間ｔａ、所定回転数ΔＮに補正を加えることにより、室内ファン回転数を目標値までに徐々に変化させることで、室内熱交換器温度の急激な変化に伴う室内ファン回転数のハンチングを防ぐとともに必要以上の規制を避け早く目標回転数まで到達することができ、室内ファンの安定性を向上させて快適性を上昇させることができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態における室内配管温度領域が第１の温度領域から第２の温度領域に変化した場合の制御のフローチャートを示している。例えば、第１の温度領域が低温領域で、第２の温度領域が高温領域であれば、室内配管温度が上昇している場合となる。

図４において、ＳＴ１からＳＴ７までは本発明の第１の実施の形態の図１のＳＴ１からＳＴ７までと同じなので、説明を省略する。

次からのステップでは、その時点の室外気温と室内熱交換器温度との差が大きい場合に
は所定回転数ΔＮを小さく、差が小さい場合には所定回転数ΔＮを大きくするように補正する。若しくはその時点の室外気温と室内熱交換器温度との差が大きい場合には所定時間ｔａを長く、差が小さい場合には所定時間ｔａを短くするように補正する。

この際に、空気調和機の運転モードが冷房系運転か暖房運転かを判断し、その時点の室外気温と基準値との比較に応じて、所定回転数ΔＮ若しくは所定時間ｔａの補正をするように簡略化してもよい。室内熱交換器温度は運転モードによってある一定の範囲の温度になるよう制御されており、例えば冷房系運転であれば室内熱交換器温度は低温に制御され、暖房運転であれば高温に制御されているのであるから、その際の室外気温が基準値より高いか低いかによって、室外気温と室内熱交換器温度との差が大きいか低いかを簡易に判断することができるからである。

具体的なステップを以下に記載する。ＳＴ４１で空気調和機の運転モードが冷房系運転か暖房運転か判断し、冷房系運転であればＳＴ４２へ、暖房運転であればＳＴ４３へ進み、室外気温Ｔｏｕｔを温度検出手段で検出し、室外気温Ｔｏｕｔと基準値との比較に応じて、ＳＴ４４で所定回転数ΔＮ、所定時間ｔａを補正する。

ＳＴ４２で、室外気温Ｔｏｕｔが基準値Ｔｃｓｔｄ以上の場合には、室内熱交換器温度が元々低いことから室外気温Ｔｏｕｔと室内熱交換器温度との差は大きいとみなし得、また室外気温Ｔｏｕｔが高く室外熱交換器温度は上昇し、その影響で室内熱交換器温度は上昇傾向にあるため、室内ファン回転数上昇に伴う室内熱交換器温度への影響は大きいと判断して、ＳＴ４４で所定回転数ΔＮから補正値ΔＮｃを減じ、所定時間ｔａに補正値ｔｃを加える。

ＳＴ４３で、室外気温Ｔｏｕｔが基準値Ｔｈｓｔｄ以下の場合には、室内熱交換器温度が元々高いことから室外気温Ｔｏｕｔと室内熱交換器温度との差は大きいとみなし得、また室外気温Ｔｏｕｔが低く室外熱交換器温度は低下し、その影響で室内熱交換器温度は低下傾向になるため、室内ファン回転数上昇に伴う室内熱交換器温度への影響は大きいと判断して、ＳＴ４４で所定回転数ΔＮから補正値ΔＮｈを減じ、所定時間ｔａに補正値ｔｃを加える。

一方、ＳＴ４２で室外気温Ｔｏｕｔが基準値Ｔｃｓｔｄより低い場合、若しくはＳＴ４３で室外気温Ｔｏｕｔが基準値Ｔｈｓｔｄより高い場合には、室外気温Ｔｏｕｔと室内熱交換器温度との差は大きくないとみなし得るので室内ファン回転数上昇に伴う室内熱交換器温度への影響は大きくないと判断して、補正を加えずにＳＴ８へ進む。

ＳＴ４４で決定された室内ファン回転数の変更方法により、ＳＴ８で室内ファン回転数の変更を実施する。そして、ＳＴ９で、室内ファン回転数が目標回転数に達した時点でＳＴ１１へ進み、室内ファン回転数を維持する。

ＳＴ９以降も本発明の第１の実施の形態の図１のＳＴ９以降と同じなので、説明を省略する。

尚、図４では室内熱交換器温度が上昇し、第１の温度領域から第２の温度領域へ入った場合を説明したが、室内熱交換器温度が下降し、第２の温度領域から第１の温度領域へ入った場合にもフローチャートはほぼ同様となる。

以上のように、本実施の形態においては室内熱交換器温度が第１の温度領域から第２の温度領域になった時、室内ファンの回転数を遠隔制御装置にて設定された目標回転数まで所定の回転数ΔＮずつ所定時間ｔａで変更させ、更に室外気温と室内熱交換器温度との差
に応じて所定時間ｔａ、所定回転数ΔＮに補正を加えることにより、室内ファン回転数を目標値までに徐々に変化させることで、室内熱交換器温度の急激な変化に伴うハンチングを防ぐことができ、室内ファン回転数のハンチングを防ぐとともに必要以上の規制を避け早く目標回転数まで到達することができ、室内ファンの安定性を向上させて快適性を上昇させることができる。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、熱源と送風ファンを有する機器のファンの安定性を向上させるので、ファンヒーター等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における室内配管温度領域が第１の温度領域から第２の温度領域に変化した場合の制御のフローチャート本発明の実施の形態１における空気調和機の概略の一部破断斜視図本発明の実施の形態１における室内熱交換器温度と室内ファン回転数との変化を表すタイムチャート本発明の実施の形態２における室内配管温度領域が第１の温度領域から第２の温度領域に変化した場合の制御のフローチャート従来の室内熱交換器温度と室内ファン回転数との変化を表すタイムチャート

１室内熱交換器
２室内ファン
３温度検出手段
４遠隔制御装置
５空気調和機本体

Claims

室内熱交換器と、室内ファンと、前記室内熱交換器の温度、室内気温、室外気温を検出する温度検出手段と、遠隔制御装置と、前記遠隔制御装置にて設定された室内ファン目標回転数と前記室内熱交換器温度とから前記室内ファンの回転数を制御する回転数制御手段とを備え、前記室内熱交換器温度が第１の温度領域から第２の温度領域へ変化する時、前記室内ファンの回転数を前記室内ファン目標回転数まで所定の回転数ΔＮずつ所定時間ｔａで変更させ、冷房運転時において室内気温が基準値Ｔｃｓｔｄ以下の場合はΔＮを大きくし、暖房運転時において室内気温が基準値Ｔｈｓｔｄ以上の場合はΔＮを大きくすることを特徴とする空気調和機。
冷房運転時において室内気温が基準値Ｔｃｓｔｄ以下の場合は、所定時間ｔａを小さくし、暖房運転時において室内気温が基準値Ｔｈｓｔｄ以上の場合は、所定時間ｔａを小さくすることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。