(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、冷却器と、外部から空気を取り入れる外気取り入れダンパと、室内から空気を取り入れるリターンダンパと、前記室内に前記冷却器を通過した空気を供給するためのダクトと、前記圧縮機、前記外気取り入れダンパ、前記リターンダンパの動作制御を行う制御手段とを有する空気調和機において、前記制御手段は、室内設定温度から外気の温度を引いた値があらかじめ定められた値を超えた場合には、前記圧縮機を稼動させることなく、一定時間毎に、現在の前記リターン温度が一定時間経過前の前記リターン温度よりも高い場合には前記外気取り入れダンパのダンパ開度を大きくすると伴に、前記リターンダンパのダンパ開度を小さくし、現在の前記リターン温度が一定時間経過前の前記リターン温度よりも低い場合には前記外気取り入れダンパのダンパ開度を小さくすると伴に、前記リターンダンパのダンパ開度を大きくする制御を行うことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
制御手段は、外気取り入れダンパのダンパ開度とリターンダンパのダンパ開度との和が一定となるように調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
あらかじめ定められた値は１０℃ｄｅｇであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和機。
【請求項４】
圧縮機と、冷却器と、外部から空気を取り入れる外気取り入れダンパと、室内から空気を取り入れるリターンダンパと、前記室内に前記冷却器を通過した空気を供給するためのダクトと、前記圧縮機、前記外気取り入れダンパ、前記リターンダンパの動作制御を行う制御手段とを有する空気調和機の制御方法において、
前記リターンダンパから取り入れた空気のリターン温度が室内設定温度を超えている場合には、前記室内設定温度から外気の温度を引いた値があらかじめ定められた値を超えているか否かを判定する第１のステップと、
前記第１のステップで予め定められた値を超えていると判定された場合には、圧縮機を動作させることなく前記外気取り入れダンパを開き、前記リターンダンパを開く第２のステップと、
一定時間経過後に、現在の前記リターン温度が一定時間経過前の前記リターン温度よりも高い場合には前記外気取り入れダンパのダンパ開度を大きくすると伴に、前記リターンダンパのダンパ開度を小さくし、現在の前記リターン温度が一定時間経過前の前記リターン温度よりも低い場合には前記外気取り入れダンパのダンパ開度を小さくすると伴に、前記リターンダンパのダンパ開度を大きくする第３のステップとを有することを特徴とする空気調和機の制御方法。
【請求項５】
前記第１のステップで予め定められた値を超えていないと判定された場合には、外気取り入れダンパを全開し、リターンダンパを全閉する第４のステップと、
現在のリターン温度から室内設定温度を引いた値があらかじめ定められた第２の値を超える場合には圧縮機を動作させ、超えない場合には圧縮機を停止させる第５のステップとを有することを特徴とする請求項４に記載の空気調和機の制御方法。
【請求項６】
外気ダンパのダンパ開度とリターンダンパのダンパ開度の和は一定であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の空気調和機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、リターン温度、吹出し温度、室内設定温度、外気温度等を検出し、それに応じて外気取り入れダンパとリタ−ンダンパの開度を変更する空調制御、いわゆるエコノマイザ運転を行う空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエコノマイザ制御としては、例えば、実開平２−６４８４１号公報に記載されたものがある。
このエコノマイザ制御は、ユニットの底部から戻り空気ダンパを通して上向きに戻り空気が供給され、ユニットの側部からエコノマイザダンパを通して周囲空気が供給され、この２つの空気流が混合空気サーモスタットによって空気温度が検出される区域において混合し、室内熱交換器のコイル管の隙間を貫通して室内ファンに流れ、下方から調和された供給空気としてユニットの底部を通して囲い区域に供給されるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のエコノマイザ制御では、両ダンパの開度の選択は定時に修正されるため、一応、初期設定機能はあるものの、その後の負荷変動に対する追従性がなく、圧縮機を運転する時間が多くなって省エネ効果を十分に発揮することができないという問題があった。
【０００４】
この発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、リターン空気の温度を検出し、この値に応じて外気取り入れダンパとリターンダンパとの開度を調整することで、エコノマイザ運転時間を長くし、省エネ効果を増大させることができる空気調和機、及び制御方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明における空気調和機は、圧縮機と、冷却器と、外部から空気を取り入れる外気取り入れダンパと、室内から空気を取り入れるリターンダンパと、室内に冷却器を通過した空気を供給するためのダクトと、圧縮機、外気取り入れダンパ、リターンダンパの動作制御を行う制御手段とを有し、制御手段は、室内設定温度から外気の温度を引いた値があらかじめ定められた値を超えた場合には、圧縮機を稼動させることなく、一定時間毎に外気取り入れダンパのダンパ開度とリターンダンパのダンパ開度との調整を行うものとした。
【０００６】
さらに、制御手段は、外気取り入れダンパのダンパ開度とリターンダンパのダンパ開度との和が一定となるように調整を行うものとした。
【０００７】
さらに、あらかじめ定められた値は１０℃ｄｅｇであるものとした。
【０００８】
また、この発明における、圧縮機と、冷却器と、外部から空気を取り入れる外気取り入れダンパと、室内から空気を取り入れるリターンダンパと、室内に冷却器を通過した空気を供給するためのダクトと、圧縮機、外気取り入れダンパ、リターンダンパの動作制御を行う制御手段とを有する空気調和機の制御方法は、
リターンダンパから取り入れた空気のリターン温度が室内設定温度を超えている場合には、室内設定温度から外気の温度を引いた値があらかじめ定められた値を超えたか否かを判定する第１のステップと、
第１のステップで予め定められた値を超えていると判定された場合には、圧縮機を動作させることなく外気取り入れダンパを開き、リターンダンパを開く第２のステップと、
一定時間経過後に、現在のリターン温度が一定時間経過前のリターン温度よりも高い場合には外気取り入れダンパのダンパ開度を大きくすると伴に、リターンダンパのダンパ開度を小さくし、現在のリターン温度が一定時間経過前のリターン温度よりも低い場合には外気取り入れダンパのダンパ開度を小さくすると伴に、リターンダンパのダンパ開度を大きくする第３のステップとを有するものとした。
【０００９】
さらに、第１のステップで予め定められた値を超えていないと判定された場合には、外気取り入れダンパを全開し、リターンダンパを全閉する第４のステップと、現在のリターン温度から室内設定温度を引いた値があらかじめ定められた第２の値を超える場合には圧縮機を動作させ、超えない場合には圧縮機を停止させる第５のステップとを有するものとした。
【００１０】
さらに、外気ダンパのダンパ開度とリターンダンパのダンパ開度の和は一定であるものとした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における ルーフトップ型空気調和機の構成を示す構成図である。
図中、 ルーフトップ型空気調和機１は、中央の仕切り板２によって室外側１０と室内側２０とに区分けされている。室外側１０は、室外熱交換器１１と、第１の圧縮機１２ａ、第２の圧縮機１２ｂと、室外ファンモータ１３と、室外ファンモータ１３によって回転する室外ファン１４とを備えている。
【００１２】
また、室内部２０は、冷却器２１と、室内ファンモータ２２と、室内ファンモータ２２に回転軸が一致するように固定したモータプーリ２３と、室内送風機２４と、室内送風機２４と回転軸が一致するように固定した送風機プーリ２５と、モータプーリ２３と送風機プーリ２５との両方に掛け渡されたベルト２６と、冷却器２１を通過した空気を室内に排出するダクトボックス２７と、室内からのリターン空気を取り入れるために下面に設けられたリターンダンパ２８と、このリターンダンパ２８を駆動するリターンダンパ駆動部２９と、外部からの空気を取り入れるために側面に設けられた外気取り入れダンパ３０と、この外気取り入れダンパ３０を駆動する外気取り入れダンパ駆動部３１と、雨水よけのフード３２とを備えている。さらに、ルーフトップ型空気調和機１は全体の動作制御を行う制御手段を有し、この制御手段は室内に配置されたパラメータ入力手段（図示せず）とケーブルで接続されている。なお、使用者はこのパラメータ入力手段より、室内温度や風向きを設定することが可能である。
【００１３】
このような ルーフトップ型空気調和機１では、リターンダンパ２８と、外気取り入れダンパ３０との両方が開いている状態では、リターンダンパ２８を通して室内からのリターン空気（図１中、Return air）が室内側２０に供給され、外気取り入れダンパ３０から外気（図１中、Fresh air）が室内側２０に供給される。この両方の空気は、混合して冷却器２１を通って室内送風機２４に流れ、ダクトボックス２７を通って吹き出し空気（図１中、Supply air）として室内に供給されることになる。
【００１４】
次に、このルーフトップ型空気調和機１の全体制御を行う制御手段につき、図２の回路構成図に基づいて説明する。
図２中、５０は、マイコンが搭載された制御手段であるマイコン基板である。
マイコン基板５０は、外気温度（Ｔout）を検知する外気温度検知サーミスタ５１と、リターン空気温度（Ｔ0、Ｔ1）を検知するリターン温度検知サーミスタ５２と、吹出し温度（Ｔ2）を検知する吹出し温度検知サーミスタ５３とを有している。
【００１５】
また、マイコン基板５０には、外気取り入れダンパ駆動部３１内に設けられた外気取り入れダンパ駆動モータ３１ａと、リターンダンパ駆動部２９内に設けられたリターンダンパ駆動モータ２９ａとの各々の端子に接続された抵抗５４が設けられおり、また、リターンダンパ駆動モータ２９ａは外気取り入れダンパ駆動モータ３１ａと反転して信号を入手する。なお詳細には、抵抗５４の一方の端部に位置する端子Ａが取り入れダンパ駆動モータ３１ａに、抵抗５４の他方の端部に位置する端子Ｃがリターンダンパ駆動モータ２９ａに、抵抗５６の中間に位置し、左右に移動可能な端子Ｂに取り入れダンパ駆動モータ３１ａとリターンダンパ駆動モータ２９ａとが接続している。この端子Ｂの位置は、外気温度、リターン温度、吹き出し温度に基づき、マイコンが制御している。
【００１６】
なお、ＡＢ間の抵抗値をＲ１、ＢＣ間の抵抗値をＲ２、ＡＣ間の抵抗値をＲとした場合、
Ｒ＝Ｒ１＋Ｒ２
の関係があり、また、ダンパの開度は抵抗値Ｒ１、Ｒ２に比例する。
すなわち、端子Ｂの移動によりＲ１＝Ｒ、Ｒ２＝０の時には、外気取り入れダンパ駆動モータ３１ａは外気取り入れダンパ３０の開度を１００％、リターンダンパ駆動モータ２９ａはリターンダンパ２８の開度を０％にし、また、Ｒ１＝０．３Ｒ、Ｒ２＝０．７Ｒの時には、外気取り入れダンパ駆動モータ３１ａは外気取り入れダンパ３０の開度を３０％、リターンダンパ駆動モータ２９ａはリターンダンパ２８の開度を７０％にする。
【００１７】
さらに、マイコン基板５０には、室内ファンモータ用電磁接触器６０を起動させる室内ファンモータ用電磁接触器リレー５５と、第１の圧縮機用電磁接触器６１を起動させる第１の圧縮機用電磁接触器リレー５６と、第２の圧縮機用電磁接触器６２を起動させる第２の圧縮機用電磁接触器リレー５７とを有している。
また、５８はルーフトップ形空気調和機１の運転スイッチ、５９はトランスである。
【００１８】
次に、図１および図２に示した構成の ルーフトップ型空気調和機１の動作について、図３のフローチャートに基づいて説明する。
まず、運転スイッチ５８をオンさせることで室内ファンモータ用電磁接触器リレー５５が励磁、ａ接点がオンして室内ファンモータ用電磁接触器６０がオンし、室内送風機２４が回る（ステップ（以下、「Ｓ」とする）１）。
【００１９】
次に、識別子Ａを０にし、Ｒ１＝０、Ｒ２＝Ｒにして、外気取り入れダンパ３０を全閉、リターンダンパ２８を全開する（Ｓ２）。
次に、現在のリターン温度（Ｔ1）が室内設定温度（Ｔs）を超えるか否かを判定する（Ｓ３）。
Ｓ３で、現在のリターン温度（Ｔ1）が室内設定温度（Ｔs）以下と判定した場合には、特に冷房させる必要はないので、第１の圧縮機１２ａ、第２の圧縮機１２ｂをオフにし、外気取り入れダンパ３０を全閉し、リターンダンパ２８を全開にする（Ｓ４）。
【００２０】
また、Ｓ３で、現在のリターン温度（Ｔ1）が室内設定温度（Ｔs）を超えると判定した場合には、室内設定温度（Ｔs）と外気温度(Ｔout)の差が、０以下、０から１０の間、１０以上のいずれに相当するかを判定する（Ｓ５）。なお、室内設定温度（Ｔs）と外気温度(Ｔout)の差が０を超えるのであれば、外気を使用することで冷房効率が良くなる場合である。
Ｓ５で、室内設定温度（Ｔs）と外気温度(Ｔout)の差が１０以上と判定された場合には、識別子Ａが０か否かを判定し（Ｓ６）、０と判定した場合には、外気温度（Ｔout）と現在のリターン温度（Ｔ1）を検出し、必要冷房能力１００％に相当するリターン温度（Ｔ1）と吹き出し温度（図１のSupply airの温度：Ｔ2）との差が１０℃となるように外気取り入れダンパ駆動モータ３１ａ、外気取り入れダンパ駆動モータ２９ａの抵抗値Ｒ１、Ｒ２を調整し（Ｓ７）、その抵抗値Ｒ１、Ｒ２に基づいてダンパ開度ｆ(Xo)、ｇ(Xo)は決定され、リターンダンパ２８と外気取り入れダンパ３０が開く（Ｓ８）。なお、Ｓ６で識別子が０でない、すなわち１と判定した場合には、すでに、リターンダンパ２８と外気取り入れダンパ３０との開度調整をしているので、Ｓ７〜Ｓ８はスキップする。
【００２１】
次に、５分間待った（Ｓ９）後に、現在のリターン温度（Ｔ1）を検出し、５分前のリターン温度(Ｔ0)との差が０を超えるか否かを判定する（Ｓ１０）。Ｓ１０で、差が０を超えると判定した場合とは、リターン温度が５分前より上昇しており、冷房供給が不足していることであるから、外気取り入れダンパ３０をさらにΔＸ分、開度を上げ、リターンダンパ２８をΔＸ分、開度を下げる（Ｓ１１）。
【００２２】
次に、室内設定温度(Ｔs)と現在のリターン温度(Ｔ1)との差が１℃未満か否かを判定し（Ｓ１２）、１℃未満と判定した場合には、５分間経過した（Ｓ１３）後に、再度室内設定温度(Ｔs)と現在のリターン温度(Ｔ1)との差が１℃未満か否かを判定し（Ｓ１４）、１℃未満と判定した場合には、Ｓ１３に戻る。これにより、設定温度に近い状態を保つことが可能になる。
また、Ｓ１２、Ｓ１４で１℃以上と判定した場合には、識別子Ａに１を設定し（Ｓ１５）、Ｓ３に戻る。
【００２３】
Ｓ１０で、差が０以下と判定された場合とは、リターン温度が５分前より下がっており、冷房供給が大きいということであるから、外気取り入れダンパ３０をΔＸ分、開度を下げ、リターンダンパ２８をΔＸ分、開度を上げる（Ｓ１６）。
【００２４】
次に、室内設定温度(Ｔs)と現在のリターン温度(Ｔ1)との差が１℃未満か否かを判定し（Ｓ１７）、１℃未満と判定した場合には、５分間経過した（Ｓ１８）後に、再度室内設定温度(Ｔs)と現在のリターン温度(Ｔ1)との差が１℃未満か否かを判定し（Ｓ１９）、１℃未満と判定した場合には、Ｓ１８に戻る。
また、Ｓ１７、Ｓ１９で１℃以上と判定した場合には、識別子Ａに１を設定し（Ｓ１５）、Ｓ３に戻る。
【００２５】
また、Ｓ５で、室内設定温度（Ｔs）と外気温度(Ｔout)の差が０から１０の間と判定した場合には、外気取り入れダンパ３０を全開にし、リターンダンパ２８を全閉にする（Ｓ２０）。次に、現在のリターン温度(Ｔ1）が設定温度(Ｔs)に２℃を加えた値を超えるか否かを判定し（Ｓ２１）、超えると判定した場合には、外気だけでは十分な冷房ができないとして、第１の圧縮機１２ａを起動させる（Ｓ２２）。なお、Ｓ２１で、超えないと判定した場合には、外気だけで十分な冷房ができるとして、第１の圧縮機１２ａを停止させる（Ｓ２３）。
【００２６】
また、Ｓ５で、室内設定温度（Ｔs）と外気温度(Ｔout)の差が０以下と判定した場合には、まず、外気ダンパを全閉、リターンダンパを全開にし（Ｓ２４）、第２の圧縮機１２ｂを起動させる（Ｓ２５）。次に、現在のリターン温度(Ｔ1）が設定温度(Ｔs)に２℃を加えた値を超えるか否かを判定し（Ｓ２６）、超えると判定した場合には、第２の圧縮機１２ｂだけでは十分な冷房ができないとして、第１の圧縮機１２ａを起動させる（Ｓ２７）。
【００２７】
なお、Ｓ４、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２６を実行した場合、およびＳ２５で超えないと判定された場合には、識別子Ａを０にし（Ｓ２８）、Ｓ３に戻る。
【００２８】
次に、図３のフローチャートに従った場合の一例として、外気温度と外気導入率との関係を図４に、外気温度と第１の圧縮機、第２の圧縮機の動作の関係を図５に示す。
なお、ここでは設定温度が２５℃としている。
外気温度が１５℃以下の場合には、Ｓ６以降を実施することになるので、第１の圧縮機１２ａ、第２の圧縮機１２ｂを動作させることなく、外気取り入れダンパ３０およびリターンダンパ２８の開度を負荷に追随させて細かく制御することにより、冷房を行うことになる。
【００２９】
外気温度が１５℃から２５℃の間では、Ｓ２０以降を実施することになるので、外気取り入れダンパ３０を全開にし、負荷に応じて第１の圧縮機を動作させて併用運転を行うことになる。
【００３０】
また、外気温度が２５℃以上の場合には、Ｓ２４以降を実施することになるので、外気取り入れダンパ３０は全閉とし、リターンダンパ２８を全開にして、第２の圧縮機１２ｂを動作させ、さらに、負荷に応じて第１の圧縮機も動作させることになる。
【００３１】
このように、この実施の形態では、外気温度が設定温度と比較して著しく低い場合には、圧縮機を動作させず、外気取り入れダンパとリターンダンパとを細かく制御して運転し、その差があまり大きくない場合には、圧縮機を動作させる等の木目細かい制御を行うので、大幅に省エネ効果を上げることが可能となる。
【００３２】
また、圧縮機を起動させるか否かの判定を、室内設定温度と外気温度との差が１０℃程度を目安にすることで、最適な調整が可能となる。
なお、この実施の形態では、Ｓ２４で、外気取り入れダンパ３０を全閉、リターンダンパ２８を全開にしたが、必ずこのようにしなければならないということはなく、外気取り入れダンパ３０の開度を最小にする構成であってもよい。
【００３３】
実施の形態２．
実施の形態１では、圧縮機を２台としたが、圧縮機が１台の場合でも同様の効果を有することは可能である。
図６は圧縮機１台の場合での、ルーフトップ型空気調和機の動作を示すフローチャートである。なお、 ルーフトップ型空気調和機の構成については、図１に示した ルーフトップ型空気調和機のうち、圧縮機が１台になっただけなので、説明を省略する。
【００３４】
図６において、図３と異なる点は、Ｓ５で、室内設定温度（Ｔs）と外気温度(Ｔout)の差が１０未満であった場合の動作が異なるという点である。
まず、室内設定温度（Ｔs）と外気温度(Ｔout)の差が０から１０の間と判定した場合には、外気取り入れダンパ３０を全開にし、リターンダンパ２８を全閉にする（Ｓ２０）。次に、現在のリターン温度(Ｔ1）が設定温度(Ｔs)に２℃を加えた値を超えるか否かを判定し（Ｓ２１）、超えると判定した場合には、外気だけでは十分な冷房ができないとして、圧縮機を起動させる（Ｓ３０）。なお、Ｓ３０で、超えないと判定した場合には、外気だけで十分な冷房ができるとして、第１の圧縮機を停止させる（Ｓ３１）
【００３５】
また、Ｓ５で、室内設定温度（Ｔs）と外気温度(Ｔout)の差が０以下と判定した場合には、まず、外気取り入れダンパ３０を全閉にし、リターンダンパ２８を全開にし（Ｓ２４）、圧縮機を起動させる（Ｓ３２）。
このように、圧縮機を１台にした場合でも、実施の形態１に示した場合と同様に、大幅に省エネ効果を上げることが可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
このように、この発明では、圧縮機を動作させずに外気取り入れダンパとリターンダンパとを細かく制御する運転や、圧縮機を動作させる運転を、外気温度に応じて木目細かく制御するので、大幅に省エネ効果を上げることができる。
さらに、圧縮機を起動させるか否かの判定を、室内設定温度と外気温度との差が１０℃程度を目安にすることで、最適な調整が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１における ルーフトップ型空気調和機の構成を示す構成図である。
【図２】  回路構成図である。
【図３】  実施の形態１における ルーフトップ型空気調和機の動作を示すフローチャートである。
【図４】  外気温度と外気導入率との関係を示す関係図である。
【図５】  外気温度の第１の圧縮機、第２の圧縮機の動作の関係を示す関係図である。
【図６】  実施の形態２における ルーフトップ型空気調和機の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  ルーフトップ型空気調和機、  ２  仕切り板、  １０  室外側、
１１  室外熱交換器、  １２ａ  第１の圧縮機  、  １２ｂ  第２の圧縮機、
１３  室外ファンモータ、  １４  室外ファン、  ２０  室内側、
２１  冷却器、  ２２  室内ファンモータ、  ２３  モータプーリ、
２４  室内送風機、  ２５  送風機プーリ、  ２６  ベルト、
２７  ダクトボックス、  ２８  リターンダンパ、
２９  リターンダンパ駆動部、  ２９ａ  リターンダンパ駆動モータ、
３０  外気取り入れダンパ、  ３１  外気取り入れダンパ駆動部、
３１ａ  外気取り入れダンパ駆動モータ、  ３２  フード、
５０  マイコン基板、  ５１  外気温度検知サーミスタ、
５２  リターン温度検知サーミスタ、  ５３  吹き出し温度検知サーミスタ、
５４  抵抗、  ５５  室内ファンモータ用電磁接触器リレー、
５６  第１の圧縮機用電磁接触器リレー、
５７  第２の圧縮機用電磁接触器リレー、  ５８  運転スイッチ、
５９  トランス、  ６０  室内ファンモータ用電磁接触器、
６１  第１の圧縮機用電磁接触器、  ６２  の圧縮機用電磁接触器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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