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WO2024176543A1 - 空気調和機及びその制御方法 - Google Patents

空気調和機及びその制御方法 Download PDF

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Publication number
WO2024176543A1
WO2024176543A1 PCT/JP2023/041692 JP2023041692W WO2024176543A1 WO 2024176543 A1 WO2024176543 A1 WO 2024176543A1 JP 2023041692 W JP2023041692 W JP 2023041692W WO 2024176543 A1 WO2024176543 A1 WO 2024176543A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
temperature
air
sensor
air conditioning
correction value
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/041692
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
宏大 増子
雅司 ▲高▼野
好教 布目
誠心 沖野
順道 宇野
臣悟 大野
Original Assignee
三菱重工サーマルシステムズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 filed Critical 三菱重工サーマルシステムズ株式会社
Publication of WO2024176543A1 publication Critical patent/WO2024176543A1/ja

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/62—Control or safety arrangements characterised by the type of control or by internal processing, e.g. using fuzzy logic, adaptive control or estimation of values
    • F24F11/63—Electronic processing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/89—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/48—Thermography; Techniques using wholly visual means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2130/00—Control inputs relating to environmental factors not covered by group F24F2110/00
    • F24F2130/20—Sunlight

Definitions

  • This disclosure relates to an air conditioner and a control method thereof.
  • Air conditioners are generally controlled so that the room temperature is set to a set temperature, which is set using a remote control or the like.
  • air conditioning control is performed that takes into account various temperature control factors to create a more comfortable air-conditioned environment inside the room.
  • Patent Document 1 proposes an air conditioner that corrects the set temperature based on the room humidity, outside air temperature, and floor and wall temperature, and controls the compressor, indoor fan, or expansion valve based on the difference between the corrected set temperature and the room temperature.
  • Patent document 2 discloses a heating and cooling device that infers the user's thermal sensation based on room temperature and other environmental information (floor temperature, wall temperature, etc.) and controls the air conditioning so that this sensation falls within a certain range.
  • This disclosure has been made in consideration of these circumstances, and aims to provide an air conditioner and a control method thereof that can achieve air conditioning control that takes into account floor and wall temperatures without causing damage to the cover, being affected by blown air, or being affected by floor materials.
  • One embodiment of the present disclosure as a reference example is an air conditioner that includes a temperature sensor installed inside the housing of an indoor unit in a position that does not come into contact with the air outside the housing, and a control unit that acquires an air conditioning environment correction value related to the air conditioning environment based on the temperature change detected by the temperature sensor, and performs air conditioning control using the acquired air conditioning environment correction value.
  • One embodiment of the present disclosure as a reference example is a method for controlling an air conditioner in which a temperature sensor is provided inside a housing at a position that does not come into contact with the air outside the housing, and a computer obtains an air conditioning environment correction value related to the air conditioning environment based on the temperature change detected by the temperature sensor, and performs air conditioning control using the obtained air conditioning environment correction value.
  • the air conditioner and control method disclosed herein have the advantage of being able to achieve air conditioning control that takes into account the temperature regulation factors of floor and wall temperature, without being affected by dirt on the cover, blown air, or floor materials.
  • FIG. 1 is a schematic front view showing an indoor unit provided in an air conditioner according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic vertical cross-sectional view of a thermopile infrared sensor and its surroundings in an indoor unit according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is an enlarged view of part A in FIG. 2 .
  • FIG. 2 is a functional block diagram illustrating an example of functions of a controller according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a diagram showing a comparison between the sensor temperature acquired by the thermistor and the floor and wall temperatures in the air-conditioned space during cooling operation. 11 is a diagram illustrating an example of a relationship between a change amount of a sensor temperature and an air conditioning environment correction value according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a schematic front view showing an indoor unit provided in an air conditioner according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic vertical cross-sectional view of a thermopile infrared sensor and its
  • an air conditioner and a control method thereof according to the present disclosure will be described with reference to the drawings.
  • a wall-mounted air conditioner will be described as an example, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention can be similarly applied to any other type of air conditioner, such as a floor-standing type, a ceiling-suspended type, a ceiling-embedded type, a wall-through type, etc.
  • the air conditioner according to this embodiment includes an indoor unit 1 and an outdoor unit (not shown).
  • Figure 1 is a schematic front view of the indoor unit 1 included in the air conditioner according to this embodiment
  • Figure 2 is a schematic vertical cross-sectional view of the thermopile infrared sensor (hereinafter referred to as "thermopile") 10 and its surroundings in the indoor unit 1
  • Figure 3 is an enlarged view of part A in Figure 2.
  • the indoor unit 1 has a housing 2 with an outer surface exposed to the indoor space.
  • the housing 2 has a front panel 3.
  • An air outlet 4 extending left and right is provided below the housing 2.
  • the air outlet 4 has a plurality of louvers (not shown) that are divided left and right and driven to change the air direction left and right, and two flaps (not shown) each on the top and bottom that are divided left and right and driven to change the air direction up and down and can close the air outlet 4.
  • a control box 12 is installed inside the housing 2.
  • the control box 12 houses a control board 14 and other electrical components (e.g., a power switch, etc.) that constitute the controller (control unit) 20 (see FIG. 4), and receives power from the outside.
  • a recess 5 is formed above the air outlet 4 and in the center in the width direction.
  • the recess 5 is formed so as to be retracted from the outer surface of the housing 2. More specifically, the recess 5 is recessed toward the inside of the indoor unit 1 more than front surfaces 6 located on the left and right of the recess 5.
  • a transparent sensor cover 8 is provided on the bottom of the recess 5. As shown in Figures 2 and 3, the sensor cover 8 is attached so as to cover the opening 9.
  • the sensor cover 8 is configured to transmit only infrared light.
  • thermopile 10 is installed inside the control box 12 and inside the sensor cover 8. As shown in Figures 2 and 3, the thermopile 10 rotates left and right around a rotation axis O1 when viewed from the front of the housing 2.
  • the thermopile 10 is configured to be rotatable around the rotation axis O1, for example, but not to move up and down. As shown in FIGS. 1 to 3, the thermopile 10 is disposed in a position where it does not come into contact with the air outside the housing.
  • the thermopile 10 acquires an infrared image of the air-conditioned space using infrared sensors arranged two-dimensionally, and outputs the temperature distribution of the air-conditioned space using a microcomputer built into the sensor.
  • the thermopile 10 has a built-in temperature sensor 31 (see FIG. 4) for detecting its own temperature.
  • An example of the temperature sensor 31 is a thermistor.
  • an air inlet 16 is provided on the left side surface of the housing 2.
  • An indoor temperature sensor 34 (see Fig. 4) for detecting the intake air temperature is provided around the air inlet 16. The intake air temperature detected by the indoor temperature sensor 34 is used as the indoor temperature in the controller 20.
  • FIG. 4 is a functional block diagram showing an example of the functions of the controller 20 according to this embodiment.
  • the controller 20 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit: processor), a main memory, a secondary storage, etc. Furthermore, the controller 20 includes a communication unit for transmitting and receiving information to and from other devices.
  • the main storage device is composed of writable memory such as cache memory and RAM (Random Access Memory), and is used as a working area for reading execution programs of the CPU and writing processing data by the execution programs.
  • the secondary storage device is a non-transitory computer readable storage medium, such as a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, or a semiconductor memory.
  • a series of processes for realizing the functions of each unit described below is stored in the form of a program in a secondary storage device, and the CPU reads this program into the main storage device and executes information processing and arithmetic processing to realize various functions.
  • the program may be pre-installed in the secondary storage device, provided in a state stored in a computer-readable storage medium, or distributed via wired or wireless communication means. Examples of computer-readable storage media include magnetic disks, magneto-optical disks, CD-ROMs, DVD-ROMs, and semiconductor memories.
  • the controller 20 includes, for example, a data acquisition unit 21 , a correction value acquisition unit 22 , a set value correction unit 23 , a command calculation unit 24 , and a transmission unit 25 .
  • the data acquisition unit 21 acquires various data required for controlling the air conditioner from the sensors 30.
  • the sensors 30 include a thermopile 10, a temperature sensor 31, a humidity sensor 32, an outside air temperature sensor 33, and an indoor temperature sensor .
  • the data acquisition unit 21 acquires temperature distribution data relating to the temperature state of the air-conditioned space detected by the thermopile 10, sensor temperature data detected by the temperature sensor 31, humidity data detected by the humidity sensor 32, outdoor air temperature data detected by the outdoor air temperature sensor 33, and indoor temperature data (intake temperature) detected by the indoor temperature sensor 34.
  • the installation locations of the humidity sensor 32 and the outdoor air temperature sensor 33 can be determined appropriately.
  • These detection data are detected repeatedly at predetermined time intervals, for example, and transmitted to the data acquisition unit 21.
  • the data acquisition unit 21 acquires sensor temperature data from the temperature sensor 31 at intervals of several minutes to several tens of minutes.
  • the sensor temperature data may be transmitted to the data acquisition unit 21 wirelessly or via wired communication.
  • the various data acquired by the data acquisition unit 21 are output to the correction value acquisition unit 22.
  • the correction value acquisition unit 22 has information (e.g., arithmetic formulas, map information, table information) for determining correction values from the detection values of the various sensors, and acquires correction values from this information and the various detection values.
  • the correction value acquisition unit 22 calculates the change amount dTself based on the sensor temperature Tself acquired by the temperature sensor 31 at a predetermined measurement interval.
  • FIG. 5 is a diagram showing a comparison between the sensor temperature acquired by the temperature sensor 31 and the floor and wall temperature in the air-conditioned space during cooling operation.
  • the floor and wall temperature is a temperature acquired by a temperature sensor such as a thermocouple. From FIG. 5, it can be seen that there is a strong correlation between the behavior of the temperature acquired by the temperature sensor 31 and the behavior of the floor and wall temperature. From the characteristics shown in FIG.
  • the correction value acquisition unit 22 has, for example, information (for example, a table, a map, or an arithmetic expression) that associates the amount of change in sensor temperature dTself with the air conditioning environment correction value.
  • FIG. 6 shows an example of the relationship between the amount of change in sensor temperature dTself and the air conditioning environment correction value TS3. As shown in FIG. 6, when the amount of change dTself is +b or more, the air conditioning environment correction value is set to +n. When the amount of change dTself is -b or less, the air conditioning environment correction value is set to +n.
  • the air conditioning environment correction value is provided with hysteresis to suppress frequent switching of the correction value.
  • the same information that associates the amount of change in sensor temperature dTself with the air conditioning environment correction value is used for cooling operation and heating operation. This is not limited to the above, and the correction value may be adjusted for heating operation and cooling operation, respectively.
  • the correction value acquisition unit 22 similarly acquires humidity correction values and outside air temperature correction values for other temperature control elements, i.e., temperature distribution data, humidity data, and outside air temperature data, using predetermined calculation formulas, etc.
  • the various correction values acquired by the correction value acquisition unit 22 are output to the setting value correction unit 23 .
  • the set value correcting unit 23 corrects the set values using the various correction values acquired by the correction value acquiring unit 22, and determines the target values for performing air conditioning control. For example, the set value correcting unit 23 sets the target values using the following formula (1).
  • TS is the set value after correction, in other words, the target value for air conditioning control.
  • SP is the set value, which is the set temperature set by the user on a remote control or the like.
  • TS1 is the outside air temperature correction value
  • TS2 is the humidity correction value
  • TS3 is the air conditioning environment correction value.
  • a correction value based on other parameters may be taken into consideration, or only the air conditioning environment correction value TS3 of the above correction values may be adopted, and the target value TS may be calculated using the air conditioning environment correction value TS3 and the set value SP.
  • the target value TS set by the set value correcting section 23 is output to the command calculating section 24 .
  • the command calculation unit 24 calculates the deviation between the target value TS and the indoor temperature detected by the indoor temperature sensor 34, and performs a predetermined calculation process based on this deviation to set control commands for bringing the difference closer to zero, such as a compressor rotation speed command, a fan rotation speed command, and an expansion valve opening command.
  • control commands for bringing the difference closer to zero, such as a compressor rotation speed command, a fan rotation speed command, and an expansion valve opening command.
  • any known method may be appropriately adopted as a calculation method for the various control commands.
  • the various control commands set by the command calculation unit 24 are sent to the compressor, indoor fan, and expansion valve via the transmission unit 25, and each part is controlled based on these control commands. This makes it possible to realize air conditioning control that takes into account temperature control factors such as floor and wall temperature, indoor humidity, and outdoor temperature.
  • the outdoor air temperature correction value TS1, the humidity correction value TS2, and the air conditioning environment correction value TS3 are added to the set value SP to calculate the target value TS.
  • the deviation between the target value TS and the indoor temperature detected by the indoor temperature sensor 34 is calculated, and a predetermined arithmetic process is performed based on this deviation to set control commands for bringing the difference closer to zero, i.e., a compressor frequency command, a fan speed command, and an expansion valve opening command.
  • control commands are then given to the compressor, the indoor fan, and the expansion valve, to carry out air conditioning control.
  • the air conditioner and the method for controlling the air conditioner according to this embodiment include a temperature sensor 31 installed inside the housing 2 of the indoor unit 1 at a position that does not come into contact with the air outside the housing, and a controller 20 that obtains an air conditioning environment correction value TS3 related to the air conditioning environment based on the temperature change detected by the temperature sensor 31, and performs air conditioning control using the obtained air conditioning environment correction value TS3.
  • the behavior of the temperature change detected by the temperature sensor 31 has a strong correlation with the behavior of the temperature change of the floor and wall temperature. Therefore, by setting the air conditioning environment correction value TS3 using the temperature change of the temperature sensor 31 instead of the temperature change of the floor and wall temperature, and performing air conditioning control using this air conditioning environment correction value, it is possible to set a target value that takes into account the floor and wall temperature without being affected by dirt on the cover, the effects of blown air, or the effects of the floor material. This makes it possible to realize air conditioning control that takes into account the radiation effect, making it possible to provide a comfortable air conditioned environment.
  • the temperature sensor 31 may be, for example, a sensor capable of detecting the temperature of the thermopile 10 itself or the environmental temperature of the space in which the thermopile 10 is installed, and there are no particular limitations on the type of sensor or the installation position of the sensor.
  • the case where the set value is corrected using the outside air temperature, indoor humidity, and floor/wall temperature as temperature control elements has been described as an example, but the temperature control elements used to correct the set value can be determined as appropriate.
  • any one of the outside air temperature, indoor humidity, and floor/wall temperature may be used as the temperature control elements, or a correction value according to the air conditioning operation may be included as a temperature control element.
  • a sleep operation correction value, a dry operation correction value, etc. may be included.
  • the air conditioner according to the present disclosure may perform air conditioning control using the air conditioning environment correction value when the automatic operation mode is set.
  • the compressor frequency, fan speed, and expansion valve opening are controlled, but this is not limited to the above.
  • the position of a person may be identified based on the temperature distribution detected by the thermopile 10, and the wind direction may be adjusted so that the wind does not blow directly on the identified person.
  • the tendency of radiant heat may be predicted based on the temperature change detected by the temperature sensor 31, and the wind direction may be controlled according to the predicted tendency of radiant heat.
  • the air conditioner according to the first aspect of the present disclosure includes a temperature sensor (31) installed inside the housing of the indoor unit (1) in a position that does not come into contact with the air outside the housing, and a control unit (20) that obtains an air conditioning environment correction value related to the air conditioning environment based on the temperature change detected by the temperature sensor and performs air conditioning control using the air conditioning environment correction value.
  • the behavior of the temperature change detected by the temperature sensor 31 has a strong correlation with the behavior of the temperature change in the floor and wall temperature. Therefore, by setting an air conditioning environment correction value using the temperature change of the temperature sensor instead of the temperature change in the floor and wall temperature, and using this air conditioning environment correction value to control the air conditioning, it is possible to set a target value that takes into account the floor and wall temperature without being affected by dirt on the cover, the effects of blown air, or the floor material. This makes it possible to realize air conditioning control that takes into account the radiation effect, and provide a comfortable air conditioned environment.
  • the temperature sensor is disposed in a control box (12) in which a control board is disposed.
  • the temperature sensor is installed inside the control box, making it easy to install the temperature sensor in a position that does not come into contact with the external space.
  • the air conditioner according to the third aspect of the present disclosure is the first or second aspect described above, and is equipped with an infrared sensor (10), and the temperature sensor is a temperature sensor that detects the temperature of the infrared sensor.
  • the infrared sensor is installed inside the indoor unit housing, in a position where it does not come into contact with the air outside the housing.
  • the temperature change of the infrared sensor has a strong correlation with the temperature change of the floor and wall temperature. Therefore, by obtaining the air conditioning environment correction value using the temperature change of the infrared sensor instead of the temperature change of the floor and wall temperature, air conditioning control that takes the radiation effect into account can be achieved.
  • the air conditioner according to the fourth aspect of the present disclosure is the third aspect described above, in which the temperature sensor is a temperature sensor for detecting the self-temperature built into the infrared sensor.
  • a temperature sensor e.g., a thermistor built into the infrared sensor for self-temperature detection is used as the temperature sensor, so there is no need to provide a new temperature sensor, which reduces costs and saves space.
  • the air conditioner according to the fifth aspect of the present disclosure is the first or second aspect described above, and is equipped with an infrared sensor, and the temperature sensor is a temperature sensor that detects the environmental temperature in which the infrared sensor is installed.
  • the infrared sensor is provided inside the housing of the indoor unit at a position where it does not come into contact with the air outside the housing.
  • the infrared sensor is provided inside the housing at a position where it can be seen from the front when the sensor cover is removed. In other words, the infrared sensor is not provided at the back of a sealed area inside the housing.
  • the environmental temperature of the infrared sensor provided at such a position exhibits the same behavior as the temperature change of the floor and wall temperature cooled in the air-conditioned space (for example, see FIG. 5).
  • the infrared sensor is provided instead of the temperature change of the floor and wall temperature, it is possible to realize air-conditioning control that takes the radiation effect into consideration.
  • the infrared sensor is installed in the control box, it is preferable to install the temperature sensor in a location that is not affected by the heat of the control board.
  • control unit corrects the set temperature using the air conditioning environment correction value, and performs air conditioning control using the corrected set temperature.
  • the air conditioning environment correction value is set using the temperature change of the temperature sensor instead of the temperature change of the floor and wall temperature, the set temperature is corrected using this air conditioning environment correction value, and the air conditioning control is performed using the corrected set temperature.
  • the air conditioner control method provides a temperature sensor (31) inside the housing at a position that does not come into contact with the air outside the housing, and a computer obtains an air conditioning environment correction value related to the air conditioning environment based on the temperature change detected by the temperature sensor, and performs air conditioning control using the air conditioning environment correction value.
  • Air unit 2 Housing 3: Front panel 4: Air outlet 8: Sensor cover 10: Thermopile infrared sensor (infrared sensor) 12: Control box 14: Control board 16: Air intake port 20: Controller (control unit) 21: Data acquisition unit 22: Correction value acquisition unit 23: Setting value correction unit 24: Command calculation unit 25: Transmission unit 30: Sensors 31: Temperature sensor 32: Humidity sensor 33: Outside air temperature sensor 34: Indoor temperature sensor

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Abstract

カバーの汚損、吹出し風の影響又は床材の影響を受けることなく、床温度又は壁温度の温調要素を考慮した空調制御を実現することのできる空気調和機及びその制御方法を提供すること。空気調和機は、室内機の筐体内部であって、筐体外部の空気に触れない位置に設置された温度センサ３１と、温度センサ３１によって検出される温度変化に基づいて空調環境に関する空調環境補正値を取得し、取得した空調環境補正値を用いて空調制御を行うコントローラ２０とを具備する。

Description

空気調和機及びその制御方法
　本開示は、空気調和機及びその制御方法に関するものである。
　空気調和機は、一般に室温がリモコンなどで設定された設定温度となるように運転制御される。このような空調運転において、室内をより快適な空調環境とするために、様々な温調要素を加味した空調制御が行われている。例えば、特許文献１には、室温湿度、外気温度、床壁温度に基づいて設定温度を補正し、補正した設定温度と室温との差に基づいて圧縮機、室内ファン、あるいは膨張弁を制御する空気調和機が提案されている。
　特許文献２には、室温と他の環境情報（床温度、壁温度など）に基づいて使用者の温度感覚を推論し、この感覚がある範囲に入るように空調制御を行う冷暖房装置が開示されている。
　近年、赤外線センサを搭載し、赤外線センサによって人、床壁等の温度を検出し、検出した温度に基づいて空調制御を行う空気調和機が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開平９－１５２１６５号公報 特開平６－８２０７５号公報 特開２００１－３０４６５５号公報
　赤外線センサを用いて床壁温度を取得しようとした場合、外的要因によって正確な温度が取得できない場合がある。例えば、赤外線センサの正面には、一般的に、センサを保護するためのカバーを配置する。しかしながら、カバーの汚損や吹出風によるカバーの温度変化等の外的要因によって、正確な床壁温度を取得できない場合がある。床材が想定と異なる場合には、赤外線の放射率が設定放射率と異なることとなり、正確な温度が取得できない場合がある。
　本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、カバーの汚損、吹出し風の影響又は床材の影響を受けることなく、床壁温度を考慮した空調制御を実現することのできる空気調和機及びその制御方法を提供することを目的とする。
　本開示の参考例としての一態様は、室内機の筐体内部であって、筐体外部の空気に触れない位置に設置された温度センサと、前記温度センサによって検出される温度変化に基づいて空調環境に関する空調環境補正値を取得し、取得した前記空調環境補正値を用いて空調制御を行う制御部とを具備する空気調和機である。
　本開示の参考例としての一態様は、筐体内部であって、筐体外部の空気に触れない位置に温度センサを設け、コンピュータが、前記温度センサによって検出される温度変化に基づいて空調環境に関する空調環境補正値を取得し、取得した前記空調環境補正値を用いて空調制御を行う空気調和機の制御方法である。
　本開示の空気調和機及びその制御方法によれば、カバーの汚損、吹出し風の影響又は床材の影響を受けることなく、床壁温度の温調要素を考慮した空調制御を実現することができるという効果を奏する。
本開示の一実施形態に係る空気調和機が備える室内機を示した概略正面図である。 本開示の一実施形態に係る室内機のサーモパイル赤外線センサ周りの概略縦断面図である。 図２のＡ部拡大図である。 本開示の一実施形態に係るコントローラが備える機能の一例を示した機能ブロック図である。 冷房運転時において、サーミスタによって取得されたセンサ温度と、空調空間の床壁温度とを比較して示した図である。 本開示の一実施形態に係るセンサ温度の変化量と空調環境補正値との関係の一例を示した図である。
　以下に、本開示に係る空気調和機及びその制御方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態では、壁掛型の空気調和機を例示して説明するが、これに限られない。例えば、床置き型、天吊り型、天埋め型、ウォールスルー型等、他のあらゆる型式の空気調和機にも同様に適用することができる。
　本実施形態にかかる空気調和機は、室内機１と室外機（図示略）を備えている。図１は、本実施形態に係る空気調和機が備える室内機１の概略正面図、図２は室内機１のサーモパイル赤外線センサ（以下「サーモパイル」という。）１０周りの概略縦断面図、図３は図２のＡ部拡大図である。
　図１に示すように、室内機１は、室内空間に露出した外表面を有する筐体２を備えている。筐体２は前面パネル３を備えている。筐体２の下方には左右に延在する吹出口４が設けられている。吹出口４には、風向を左右方向に変更する左右に分割されて駆動される各複数枚のルーバ（図示略）と、風向を上下方向に変更するとともに、吹出口４を閉鎖可能な左右に分割されて駆動される上下各２枚のフラップ（図示略）が設けられている。
　筐体２の内部には、コントロールボックス１２が設置されている。コントロールボックス１２には、コントローラ（制御部）２０（図４参照）を構成する制御基板１４及びその他の電気部品（例えば、電源開閉器等）が収容され、外部から電源が供給される。
　吹出口４の上方でかつ幅方向における中央には、凹部５が形成されている。凹部５は、筐体２の外表面から退避するように形成されている。より具体的には、凹部５は、凹部５の左右に位置する前面６よりも室内機１の内部側に凹んだ形状とされている。
　凹部５の底部には、透明なセンサカバー８が設けられている。図２及び図３に示すように、センサカバー８は、開口９を覆うように取り付けられている。センサカバー８は、赤外線のみを透過する構成とされている。
　コントロールボックス１２内であって、センサカバー８の内側には、サーモパイル１０が設置されている。図２及び図３に示すように、サーモパイル１０は、筐体２の正面から見て回転軸Ｏ１回りに左右に回転するようになっている。サーモパイル１０は、例えば、回転軸Ｏ１を中心に回転可能とされ、上下には移動しない構成とされている。
　図１～図３に示すように、サーモパイル１０は、筐体外部の空気に触れない位置に設置されている。
　サーモパイル１０は、例えば、二次元に配置された赤外線センサによって空調空間の赤外線画像を取得し、センサに内蔵されるマイコンによって空調空間の温度分布を出力するものである。サーモパイル１０は、自己温度検出のための温度センサ３１（図４参照）を内蔵している。温度センサ３１の一例としてサーミスタが挙げられる。
　図１に示すように、筐体２の左側面には、空気吸込口１６が設けられている。空気吸込口１６の周辺には、空気吸込温度を検出するための室内温度センサ３４（図４参照）が設けられている。室内温度センサ３４によって検出された空気吸込温度は、コントローラ２０において室内温度として用いられる。
　次に、本実施形態に係る空気調和機の制御方法について説明する。空気調和機は、コントローラ２０によって制御される。図４は、本実施形態に係るコントローラ２０が備える機能の一例を示した機能ブロック図である。
　コントローラ２０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ：プロセッサ）、主記憶装置（Ｍａｉｎ　Ｍｅｍｏｒｙ）、二次記憶装置（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｓｔｏｒａｇｅ：メモリ）等を備えている。更に、コントローラ２０は、他の装置と情報の送受信を行うための通信部を備えている。
　主記憶装置は、例えば、キャッシュメモリ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）等の書き込み可能なメモリで構成され、ＣＰＵの実行プログラムの読み出し、実行プログラムによる処理データの書き込み等を行う作業領域として利用される。
　二次記憶装置は、非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｒｅａｄａｂｌｅ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｍｅｄｉｕｍ）である。二次記憶装置は、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリなどである。
　後述する各部の機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で二次記憶装置に記憶されており、このプログラムをＣＰＵが主記憶装置に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。プログラムは、二次記憶装置に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
　図４に示すように、コントローラ２０は、例えば、データ取得部２１、補正値取得部２２、設定値補正部２３、指令演算部２４、及び送信部２５を備えている。
　データ取得部２１は、センサ類３０から空気調和機の制御に必要となる各種データを取得する。例えば、センサ類３０は、サーモパイル１０、温度センサ３１、湿度センサ３２、外気温センサ３３、及び室内温度センサ３４を備えている。
　データ取得部２１は、サーモパイル１０によって検出された空調空間の温度状況に関する温度分布データ、温度センサ３１によって検出されたセンサ温度データ、湿度センサ３２によって検出された湿度データ、外気温センサ３３によって検出された外気温データ、室内温度センサ３４によって検出された室内温度データ（吸込み温度）を取得する。湿度センサ３２、外気温センサ３３の設置場所については適宜決定することが可能である。これらの検出データは、例えば、所定の時間間隔で繰り返し検出され、データ取得部２１に送信される。例えば、データ取得部２１は、数分から十数分の間隔で温度センサ３１からセンサ温度データを取得する。
　センサ温度データは、無線によってデータ取得部２１に送信されてもよいし、有線による通信によって送信されてもよい。
　データ取得部２１によって取得された各種データは、補正値取得部２２に出力される。補正値取得部２２は、各種センサの検出値から補正値を決定するための情報（例えば、演算式、マップ情報、テーブル情報）を有しており、これらの情報と各種検出値とから補正値を取得する。
　例えば、補正値取得部２２は、図５に示すように、温度センサ３１によって所定の測定間隔で取得されたセンサ温度Ｔｓｅｌｆに基づいて変化量ｄＴｓｅｌｆを算出する。図５は、冷房運転時において、温度センサ３１によって取得されたセンサ温度と、空調空間における床壁温度とを比較して示した図である。床壁温度は、例えば、熱電対などの温度センサによって取得された温度である。図５から、温度センサ３１によって取得された温度の挙動と、床壁温度の挙動とは強い相関関係を有していることがわかる。図５に示される特性から、冷房運転による冷風の対流により壁床が冷やされて温度が低下する速度と、同じく冷房運転によって冷やされた空気により筐体２に設けられたセンサカバー８が冷やされることにより、筐体内部の空気も冷やされ、サーモパイル１０自身の温度が低下する速度とが、ほぼ同じであると推測される。
　したがって、床壁温度の温度変化を用いることに代えて、床壁温度に強い相関関係を有するセンサ温度の温度変化を使用すれば、カバーの汚損、吹出し風の影響又は床材の影響を受けることなく、床壁温度を推定することができ、更に、床壁温度の温調要素を考慮した空調制御を実現することが可能となる。
　補正値取得部２２は、例えば、センサ温度の変化量ｄＴｓｅｌｆと空調環境補正値とが関連付けられた情報（例えば、テーブル、マップ、又は演算式等）を有している。図６に、センサ温度の変化量ｄＴｓｅｌｆと空調環境補正値ＴＳ３との関係の一例を示す。図６に示すように、変化量ｄＴｓｅｌｆが＋ｂ以上のときに空調環境補正値は＋ｎに設定される。変化量ｄＴｓｅｌｆが－ｂ以下のときに空調環境補正値は＋ｎに設定される。空調環境補正値には、頻繁な補正値の切り替えを抑制するために、ヒステリシスが設けられている。本実施形態において、センサ温度の変化量ｄＴｓｅｌｆと空調環境補正値とが関連付けられた情報は、冷房運転及び暖房運転で同じものを用いる。これに限られず、暖房運転と冷房運転とで補正値をそれぞれ調整することとしてもよい。
　補正値取得部２２は、他の温調要素、すなわち、温度分布データ、湿度データ、外気温データについても同様に予め設定された演算式等を用いて湿度補正値、外気温補正値を取得する。
　補正値取得部２２によって取得された各種補正値は、設定値補正部２３に出力される。
　設定値補正部２３は、補正値取得部２２によって取得された各種補正値を用いて設定値を補正し、空調制御を行う上での目標値を決定する。例えば、設定値補正部２３は、以下の（１）式を用いて目標値を設定する。
　ＴＳ＝ＳＰ＋ＴＳ１＋ＴＳ２＋ＴＳ３　　　（１）
　上記（１）式において、ＴＳは補正後の設定値、換言すると、空調制御を行う上での目標値である。ＳＰは設定値であり、リモコンなどにおいてユーザによって設定された設定温度である。ＴＳ１は、外気温度補正値、ＴＳ２は湿度補正値、ＴＳ３は空調環境補正値である。本実施形態では、上記（１）式を用いて目標値ＴＳを算出する場合を例示して説明するが、この例に限られない。例えば、他のパラメータに基づく補正値を考慮してもよいし、上記補正値のうちの空調環境補正値ＴＳ３のみを採用し、空調環境補正値ＴＳ３と設定値ＳＰとを用いて目標値ＴＳを算出することとしてもよい。
　設定値補正部２３によって設定された目標値ＴＳは、指令演算部２４に出力される。
　指令演算部２４は、目標値ＴＳと室内温度センサ３４によって検出された室内温度との偏差を算出し、この偏差に基づいて所定の演算処理を行うことにより、差分をゼロに近づけるための制御指令、例えば、圧縮機回転数指令、ファン回転数指令、膨張弁開度指令を設定する。ここで、各種制御指令の算出手法については公知の手法を適宜採用すればよい。
　指令演算部２４によって設定された各種制御指令は、送信部２５を介して圧縮機、室内ファン、膨張弁に与えられ、この制御指令に基づいて各部が制御される。これにより、床壁温度、室内湿度、外気温度などの温調要素を加味した空調制御を実現することが可能となる。
　次に、本実施形態に係る空気調和機の制御方法について説明する。
　まず、所定の測定間隔で、センサ類３０から温度分布データ、センサ温度データ、湿度データ、外気温データ、室内温度データを取得し、これらの各種データに基づいて各温調要素の補正値、すなわち、外気温度補正値ＴＳ１、湿度補正値ＴＳ２、空調環境補正値ＴＳ３が取得される。
　続いて、外気温度補正値ＴＳ１、湿度補正値ＴＳ２、空調環境補正値ＴＳ３が設定値ＳＰに加算されることにより、目標値ＴＳが算出される。続いて、目標値ＴＳと室内温度センサ３４によって検出された室内温度との偏差を算出し、この偏差に基づいて所定の演算処理を行うことにより、差分をゼロに近づけるための制御指令、すなわち、圧縮機周波数指令、ファン回転数指令、膨張弁開度指令が設定される。そして、これらの各種制御指令が圧縮機、室内ファン、膨張弁に与えられることにより、空調制御が実施される。
　以上説明してきたように、本実施形態に係る空気調和機及び空気調和機の制御方法によれば、室内機１の筐体２の内部であって、筐体外部の空気に触れない位置に設置された温度センサ３１と、温度センサ３１によって検出される温度変化に基づいて空調環境に関する空調環境補正値ＴＳ３を取得し、取得した空調環境補正値ＴＳ３を用いて空調制御を行うコントローラ２０とを備えている。
　ここで、図５に示すように、温度センサ３１によって検出される温度変化の挙動は、床壁温度の温度変化の挙動と強い相関関係を有している。したがって、床壁温度の温度変化に代えて温度センサ３１の温度変化を用いて空調環境補正値ＴＳ３を設定し、この空調環境補正値を用いて空調制御を行うことで、カバーの汚損、吹出し風の影響又は床材の影響を受けることなく、床壁温度を考慮した目標値を設定することができる。これにより、輻射効果を考慮した空調制御を実現でき、快適な空調環境を提供することが可能となる。
　以上、本開示について実施形態を用いて説明したが、本開示の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本開示の技術的範囲に含まれる。上記実施形態を適宜組み合わせてもよい。
　上記実施形態で説明した処理の流れも一例であり、本開示の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。
　上記実施形態では、サーモパイル１０が内蔵するサーミスタを温度センサ３１として用いる場合を例示して説明したがこれに限られない。温度センサ３１は、例えば、サーモパイル１０自身の温度またはサーモパイル１０が設置された空間の環境温度を検出可能なセンサであればよく、センサ種類やセンサの設置位置は特に限定されない。
　上記実施形態では、外気温度、室内湿度、床壁温度を温調要素として用いて設定値を補正する場合を例示して説明したが、設定値を補正するために用いる温調要素は、適宜決定することが可能である。例えば、外気温度、室内湿度、及び床壁温度を温調要素のうちのいずれか一つを用いてもよいし、温調要素として空調運転に応じた補正値を含めることとしてもよい。例えば、スリープ運転補正値、ドライ運転補正値などが挙げられる。
　本開示に係る空気調和機は、自動運転モードが設定されている場合に、空調環境補正値を用いた空調制御を行うこととしてもよい。
　上記実施形態では、圧縮機周波数、ファン回転数、膨張弁開度を制御する場合について説明したが、これに限られない。例えば、サーモパイル１０によって検出された温度分布に基づいて人の位置を特定し、特定した人に直接風が当たらないように風向を調整することとしてもよい。例えば、温度センサ３１によって検出された温度変化に基づいて輻射熱の傾向を予測し、予測した輻射熱の傾向に応じて風向制御を行うこととしてもよい。
〈付記〉
　以上説明した実施形態に記載の空気調和機及びその制御方法は、例えば以下のように把握される。
　本開示の第１態様に係る空気調和機は、室内機（１）の筐体内部であって、筐体外部の空気に触れない位置に設置された温度センサ（３１）と、前記温度センサによって検出される温度変化に基づいて空調環境に関する空調環境補正値を取得し、前記空調環境補正値を用いて空調制御を行う制御部（２０）とを備えている。
　温度センサ３１によって検出される温度変化の挙動は、床壁温度の温度変化の挙動と強い相関関係を有している。したがって、床壁温度の温度変化に代えて温度センサの温度変化を用いて空調環境補正値を設定し、この空調環境補正値を用いて空調制御を行うことで、カバーの汚損、吹出し風の影響又は床材の影響を受けることなく、床壁温度を考慮した目標値を設定することができる。これにより、輻射効果を考慮した空調制御を実現でき、快適な空調環境を提供することが可能となる。
　本開示の第２態様に係る空気調和機は、上記第１態様において、前記温度センサは、制御基板が配置されるコントロールボックス（１２）に配置されている。
　上記態様によれば、温度センサがコントロールボックス内に設置されているので、外部空間に触れない位置に容易に温度センサを設置することが可能となる。
　本開示の第３態様に係る空気調和機は、上記第１態様又は第２態様において、赤外線センサ（１０）を備え、前記温度センサは、前記赤外線センサの温度を検出する温度センサである。
　赤外線センサは、室内機の筐体内部であって筐体外部の空気に触れない位置に設けられている。図５に示すように、赤外線センサの温度変化は、床壁温度の温度変化と強い相関関係を有している。したがって、床壁温度の温度変化に代えて赤外線センサの温度変化を用いて空調環境補正値を取得することにより、輻射効果を考慮した空調制御を実現できる。
　本開示の第４態様に係る空気調和機は、上記第３態様において、前記温度センサは、前記赤外線センサが内蔵する自己温度検出のための温度センサである。
　上記態様によれば、温度センサとして、赤外線センサが内蔵する自己温度検出のための温度センサ（例えば、サーミスタ）を使用するので、新たに温度センサを設ける必要がなく、コストの低減及び省スペース化を図ることが可能となる。
　本開示の第５態様に係る空気調和機は、上記第１態様又は第２態様において、赤外線センサを備え、前記温度センサは、前記赤外線センサが設置された環境温度を検出する温度センサである。
　上記態様によれば、赤外線センサは、室内機の筐体内部であって筐体外部の空気に触れない位置に設けられている。赤外線センサは、筐体内部においてセンサカバーを外せば正面から見える位置に設置されている。すなわち、赤外線センサは、筐体内部の密閉されたエリアの奥の方に設置されているわけではない。このような位置に設置された赤外線センサの環境温度は、空調空間において冷やされる床壁温度の温度変化と同じ挙動を示すこととなる（例えば、図５参照）。したがって、床壁温度の温度変化に代えて赤外線センサが設置された環境温度の変化を用いて空調環境補正値を取得することにより、輻射効果を考慮した空調制御を実現することが可能となる。
　赤外線センサをコントロールボックスに設置する場合には、温度センサは、制御基板の熱の影響を受けない場所に設置することが好ましい。
　本開示の第６態様に係る空気調和機は、上記第１態様から第５態様のいずれかにおいて、前記制御部は、前記空調環境補正値を用いて設定温度を補正し、補正後の設定温度を用いて空調制御を行う。
　上記態様によれば、床壁温度の温度変化に代えて温度センサの温度変化を用いて空調環境補正値を設定し、この空調環境補正値を用いて設定温度を補正し、補正した設定温度を用いて空調制御を行う。これにより、カバーの汚損、吹出し風の影響又は床材の影響を受けることなく、床壁温度を考慮した設定温度（補正後の設定値、目標値）を設定することができる。
　本開示の第７態様に係る空気調和機の制御方法は、筐体内部であって、筐体外部の空気に触れない位置に温度センサ（３１）を設け、コンピュータが、前記温度センサによって検出される温度変化に基づいて空調環境に関する空調環境補正値を取得し、前記空調環境補正値を用いて空調制御を行う。
１　　　　　：室内機
２　　　　　：筐体
３　　　　　：前面パネル
４　　　　　：吹出口
８　　　　　：センサカバー
１０　　　　：サーモパイル赤外線センサ（赤外線センサ）
１２　　　　：コントロールボックス
１４　　　　：制御基板
１６　　　　：空気吸込口
２０　　　　：コントローラ（制御部）
２１　　　　：データ取得部
２２　　　　：補正値取得部
２３　　　　：設定値補正部
２４　　　　：指令演算部
２５　　　　：送信部
３０　　　　：センサ類
３１　　　　：温度センサ
３２　　　　：湿度センサ
３３　　　　：外気温センサ
３４　　　　：室内温度センサ
 

Claims (7)

  1. 　室内機の筐体内部であって、筐体外部の空気に触れない位置に設置された温度センサと、
    　前記温度センサによって検出される温度変化に基づいて空調環境に関する空調環境補正値を取得し、取得した前記空調環境補正値を用いて空調制御を行う制御部と
    を具備する空気調和機。
  2. 　前記温度センサは、制御基板が配置されるコントロールボックスに配置されている請求項１に記載の空気調和機。
  3. 　赤外線センサを備え、
    　前記温度センサは、前記赤外線センサの温度を検出する温度センサである請求項１に記載の空気調和機。
  4. 　前記温度センサは、前記赤外線センサが内蔵する自己温度検出のための温度センサである請求項３に記載の空気調和機。
  5. 　赤外線センサを備え、
    　前記温度センサは、前記赤外線センサが設置された環境温度を検出する温度センサである請求項１に記載の空気調和機。
  6. 　前記制御部は、前記空調環境補正値を用いて設定温度を補正し、補正後の設定温度を用いて空調制御を行う請求項１に記載の空気調和機。
  7. 　筐体内部であって、筐体外部の空気に触れない位置に温度センサを設け、
    　コンピュータが、前記温度センサによって検出される温度変化に基づいて空調環境に関する空調環境補正値を取得し、取得した前記空調環境補正値を用いて空調制御を行う空気調和機の制御方法。
     
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