JP2004301382A - 空気調和機器における風向制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空気調和機器２から部屋１内の所望の場所にスポット的に送風できるようにする。
【解決手段】可搬式の温度検出器４を用意し、部屋１内の所望の場所に温度検出器４を設置する。空気調和機器２からの空気の送風方向を連続的に変化させながら、温度検出器４の検出温度データを時系列的に取得し、送風方向の変化と検出温度の変化との対応関係に基づいて温度検出器４の設置場所の方位を計測する。この方位を基準にして空気調和機器２からの空気の送風方向を制御する
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、暖房と冷房の少なくとも一方を行う空気調和機器からの空気の送風方向を制御する風向制御装置に関し、特に、少人数の人が広い部屋にいる場合に好適な風向制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の風向制御装置として、空気調和機器を配置した部屋の四方の壁等に複数の温度センサを分散して取り付け、温度センサの検出温度と設定温度との偏差を複数の温度センサについて比較し、偏差の大きな温度センサの取り付け位置に合致する方向に送風する時間が偏差の小さな温度センサの取付け位置に合致する方向に送風する時間より長くなるように送風方向を制御するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。尚、このものでは、各温度センサを空気調和機器に対する方位が予め定められている既定方位になるように取り付ける必要がある。
【０００３】
【特許文献１】
実開昭５６−３３４４号公報（請求項１２、第２〜第５図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例によれば、各温度センサの取付け位置間の温度差が早期に解消され、室内全体を均一に暖房または冷房できる。
【０００５】
ところで、公民館の集会室といった広い部屋に少人数の人しか居ない場合は、人がいる場所にスポット的に送風した方が効率的である。ここで、上記従来例では、各温度センサにその温度検出の有効、無効を決定するスイッチを設けており、送風を望む場所に取付けた温度センサのみを有効にすることで、送風場所を限定できる。然し、使用者が要望する場所に温度センサが取付けられているとは限らず、送風場所が使用者の要望場所からずれてしまうことがある。
【０００６】
また、リモートコントローラ等の操作で送風方向を設定することも可能であるが、操作が煩わしく、また、設定した送風方向に温度センサが存在しない場合には、設定温度との偏差の減少で風量を減少させる等の温調制御を行うことができず、快適な空調感が得られない。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑み、使用者が要望する場所での快適な空調感を確実に得られるようにした空調機器における風向制御装置を提供することをその課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、暖房と冷房の少なくとも一方を行う空気調和機器を配置した室内の任意の場所に設置可能な可搬式の温度検出器と、 空気調和機器に対する温度検出器の設置場所の方位を計測する計測手段と、計測手段で計測された方位を基準にして空気調和機器からの空気の送風方向を制御する風向制御手段とを備える。
【０００９】
上記の構成によれば、使用者が要望する場所に温度検出器を設置しておくことで、使用者の要望場所の方位を把握できる。そして、この方位を基準にして送風方向を制御することにより、要望場所に確実に送風できる。この場合、温度検出器で要望場所の温度を検出できるから、要望場所の温度を設定温度に維持する温調制御を行うことも可能になる。従って、要望場所での快適な空調感を確実に得られる。
【００１０】
ここで、温度検出器が１個であれば、空気調和機器からの空気の送風方向が温度検出器の設置場所の方位に一致するように送風方向を制御すれば良い。然し、人に空気調和機器からの空気が常に当たっていると、不快感を覚える場合もある。これに対し、空気調和機器からの空気の送風方向が温度検出器の設置場所の方位を含む所定範囲で変化し、且つ、温度検出器の設置場所の方位に送風される時間が他の方向に送風される時間よりも長くなるように送風方向を制御すれば、要望場所への送風を優先しつつ送風方向が適度に変化することになり、快適な空調感を得られる。
【００１１】
また、温度検出器を複数用意しておけば、広い部屋に少人数宛互いに離れて人が居る場合、人が居る場所にそれぞれ温度検出器を設置して、これらの場所に送風することもできる。即ち、計測手段で空気調和機器に対する複数の温度検出器の設置場所の方位を計測し、風向制御手段により空気調和機器からの空気の送風方向がこれら温度検出器の設置場所の方位を全て含む所定範囲で変化し、且つ、各温度検出器の設置場所の方位に送風される時間が他の方向に送風される時間よりも長くなるように送風方向を制御することで、複数の要望場所に効率良く送風できる。
【００１２】
この場合、検出温度と設定温度との偏差を前記複数の温度検出器について比較し、偏差の大きな温度検出器の設置場所の方位に送風する時間が偏差の小さな温度検出器の設置場所の方位に送風する時間より長くなるように送風方向を制御すれば、複数の要望場所での温度差を速やかに解消でき、各要望場所で快適な空調感を得られる。
【００１３】
ここで、温度検出器に空気調和機器からの空気が及ぶと、検出温度が空気調和機器からの空気に対応する温度に変化する。従って、上記計測手段は、空気調和機器からの空気の送風方向を連続的に変化させながら、温度検出器の検出温度データを時系列的に取得し、送風方向の変化と検出温度の変化との対応関係に基づいて温度検出器の設置場所の方位を求めるように構成される。
【００１４】
尚、空気調和機器から送風された空気が温度検出器に到達するまでには時間がかかる。この時間をｔとすると、図３に示す如く、温度検出器の検出温度が空気調和機器から送風される空気に対応する温度になった時点ｔ１，ｔ２から時間ｔだけ前の時点における送風方向の方位が温度検出器の設置場所の方位θｓになる。然し、ｔは空気調和機器と温度検出器の設置場所との間の距離によって変化するため未知数になる。
【００１５】
ここで、送風方向の変化の角速度がｋ１である場合、温度検出器の検出温度が空気調和機器から送風される空気に対応する温度になった時点での空気調和機器からの空気の送風方向の方位をθ１として、温度検出器の設置位置の方位θｓは、次式、
θｓ＝θ１−ｋ１×ｔ …（１）
で表され、送風方向の変化の角速度がｋ２（≠ｋ１）である場合、温度検出器の検出温度が空気調和機器から送風される空気に対応する温度になった時点での空気調和機器からの空気の送風方向の方位をθ２として、温度検出器の設置位置の方位θｓは、次式、
θｓ＝θ２−ｋ２×ｔ …（２）
で表される。（１）式と（２）式とからｔを消去してθｓを求めると、
θｓ＝（ｋ２×θ１−ｋ１×θ２）／（ｋ２−ｋ１） …（３）
になる。従って、空気調和機器からの空気の送風方向を連続的に変化させながら、温度検出器の検出温度データを時系列的に取得することを、送風方向の変化の角速度を変えて少なくとも２回行うことにより、上記（３）式から温度検出器の方位θｓを正確に求めることができる。
【００１６】
尚、送風方向の変化角速度が充分に遅ければ、空気調和機器からの空気が温度検出器に到達するまでに掛かる時間ｔの影響は無視でき、温度検出器の検出温度が空気調和機器から送風される空気に対応する温度になった時点での空気調和機器からの空気の送風方向の方位を温度検出器の設置場所の方位としても実質的に問題はない。然し、これでは、温度検出器の設置場所の方位を計測するのに要する時間が長くなる。方位計測に要する時間を短縮するためには、送風方向の変化角速度を速くせざるを得ず、この場合には、上記の如く（３）式から温度検出器の設置場所の方位を求めることが必要になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、１は集会室等の広い部屋を示している。この部屋１には、空気調和機器たる温風暖房機２が配置されている。温風暖房機２は、図示しないが、加温した空気（温風）の送風方向を横方向に変化させるモータ駆動の可変ルーバを備えている。そして、温風暖房機２に内蔵するコントローラ３により、温風の風量と送風方向とを制御し得るようにしている。尚、コントローラ３は、本発明の計測手段および風向制御手段として機能する。
【００１８】
また、可搬式の温度検出器４を用意し、この温度検出器４を室内の任意の場所に設置し得るようにしている。図１では、１個の温度検出器４が室内に設置されている状態を示している。温度検出器４は、図示省略するが、通気孔を形成した自立可能な小型ケース内にサーミスタ等の温度検出素子と、検出温度データを電波や光等で無線送信する送信機と、電源電池とを収納して成るもので、温風暖房機２のコントローラ３に温度検出器４の検出温度データが送信される。
【００１９】
温風暖房機２は、暖房運転モードの一つとして、温度検出器４の設置場所の方位を計測するための方位計測モードを選択できるようになっている。方位計測モードでは、図２に示す如く、温風の送風方向を可変範囲の一端側から他端側に所定の第１の角速度ｋ１で連続的に変化させ（Ｓ１）、その間に温度検出器４から送信される検出温度Ｔｓのデータをコントローラ３に時系列的に記憶させる（Ｓ２）。尚、送風方向の変化の角速度は、送風方向が可変範囲の一端側から他端側に変化する場合に正値、可変範囲の他端側から一端側に変化する場合に負値になるベクトル量とする。
【００２０】
ここで、温度検出器４の検出温度Ｔｓは、図３（ａ）に示す如く、温風暖房機２から送風された温風の方向が温度検出器４の設置場所の方位に近づくにつれて上昇し、一致したときにピーク（温風に対応する温度）になる。そこで、検出温度Ｔｓの時系列データから検出温度Ｔｓがピークになった時点ｔ１を求め、この時点ｔ１における温風暖房機２からの温風の送風方向の方位θ１を算出する（Ｓ３）。但し、温風暖房機２から送風された温風が温度検出器４に到達するまでには時間がかかり、この時間をｔとすると、図３（ｂ）に示す如く、時点ｔ１よりｔだけ前の時点における温風暖房機２からの温風の送風方向の方位が温度検出器４の設置場所の方位θｓに合致する。尚、図３でθＲは送風方向の可変範囲一端の方位、θＬは送風方向の可変範囲他端の方位を示している。
【００２１】
次に、温風の送風方向を可変範囲の他端側から一端側に第１の角速度ｋ１とは異なる第２の角速度ｋ２で連続的に変化させ（Ｓ４）、その間に温度検出器４から送信される検出温度Ｔｓのデータをコントローラ３に時系列的に記憶させる（Ｓ５）。次いで、検出温度Ｔｓの時系列データから検出温度Ｔｓがピークになった時点ｔ２を求め、この時点ｔ２における温風暖房機２からの温風の送風方向の方位θ２を算出する（Ｓ６）。最後に、課題を解決する手段の項で説明した上記（３）式にｋ１，ｋ２，θ１，θ２を代入して、温度検出器４の設置場所の方位θｓを算出する（Ｓ７）。
【００２２】
尚、温度検出器４の設置場所の方位θｓの計測精度を高めるために、送風方向を変化させて検出温度の時系列データを採取する作業を複数回行い、各回毎に算出されるθ１，θ２の平均値を（３）式に代入して、温度検出器４の設置場所の方位θｓを求めても良い。
【００２３】
以上のようにして温度検出器４の設置場所の方位θｓを計測すると、コントローラ３は、図４に示す如く、温風の送風方向がθｓ±Δθの所定範囲で変化するように送風方向を制御する。この場合、θｓを含むその近傍領域では送風方向の変化の角速度を遅くし、温度検出器４の設置場所の方位θｓに送風される時間が他の方向に送風される時間よりも長くなるようにする。かくして、部屋１に少人数で居る場合、人の居る場所に温度検出器４を設置しておくことにより、この場所に効率良く温風を供給することができる。
【００２４】
また、温度検出器４の検出温度と設定温度との偏差が減少したときは、温風の風量を減少させて、温度検出器４の設置場所の温度が設定温度に維持されるように温調制御を行う。
【００２５】
尚、温風の送風方向を温度検出器４の設置場所の方位θｓに維持することも可能であるが、温風を継続して受けると、人によっては不快感を覚えることがあるため、上記の如く温度検出器４の設置場所の方位θｓを含む所定範囲で送風方向を変化させることが望ましい。
【００２６】
また、可搬式の温度検出器４を複数用意しておけば、部屋１に少人数宛互いに離れて人が居る場合、人が居る場所にそれぞれ温度検出器４を設置できる。図５は、Ａ，Ｂ，Ｃ３個の温度検出器４が室内に設置されている状態を示している。この場合も、方位計測モードでの暖房運転により上記と同様の処理で各温度検出器４の設置場所の方位を計測する。
【００２７】
そして、方位を計測した後は、図６に示す如く、温風の送風方向がＡの温度検出器４の設置場所の方位θＡｓと、Ｂの温度検出器４の設置場所の方位θＢｓと、Ｃの温度検出器４の設置場所の方位θＣｓとを含む所定範囲で変化するように送風方向を制御する。この場合、各温度検出器４の設置場所の方位θＡｓ，θＢｓ，θＣｓの近傍領域では、送風方向の変化角速度を遅くし、各温度検出器４の設置場所の方位θＡｓ，θＢｓ，θＣｓに送風される時間が他の方向に送風される時間よりも長くなるようにする。尚、送風方向の可変範囲の一端寄りに位置するＡの温度検出器４に対応する方位から中間のＢの温度検出器４に対応する方位を経由して他端寄りのＣの温度検出器４に対応する方位まで送風方向を変化させた後は、送風方向をＡの温度検出器４に対応する方位に速やかに戻し、Ａの温度検出器４の設置場所への送風停止時間が長引かないようにする。
【００２８】
また、図７（ａ）に示す如く、Ａ，Ｂ，Ｃ３個の温度検出器４の検出温度ＴＡｓ，ＴＢｓ，ＴＣｓ（平均温度）にばらつきを生じたときは、これら各温度検出器４の検出温度ＴＡｓ，ＴＢｓ，ＴＣｓと設定温度ＹＴとの偏差を比較し、図７（ｂ）に示す如く、各温度検出器４の設置場所の方位θＡｓ，θＢｓ，θＣｓの近傍領域における送風方向の変化角速度を偏差の大きな温度検出器４程遅くなるように制御する。図示例では、検出温度と設定温度との偏差がＡの温度検出器４，Ｃの温度検出器４，Ｂの温度検出器４の順に大きくなっており、送風方向の変化角速度もＡの温度検出器４，Ｃの温度検出器４，Ｂの温度検出器４の順に遅くなっている。これにより、検出温度と設定温度との偏差の大きな温度検出器４の設置場所の方位に送風する時間が偏差の小さな温度検出器４の設置場所の方位に送風する時間より長くなり、複数の温度検出器４の設置場所での温度差を速やかに解消でき、各温度検出器４の設置場所で快適な暖房感を得られる。
【００２９】
尚、上記実施形態の温風暖房機２は、温風の送風方向を横方向にのみ可変するものであるが、上下にも可変できるものでは、温度検出器４の設置場所の方位を上下方向を含めて三次元的に計測し、温風の送風方向を三次元的に制御することが可能である。温度検出器４の設置場所の方位を三次元的に計測するには、温風の送風方向を横方向に変化させて採取した検出温度の時系列データから温度検出器４の設置場所の横方向方位を求めた後、温風の送風方向を、横方向において温度検出器４の設置場所の横方向方位に合わせた状態で、上下方向に変化させて、温度検出器４の検出温度の時系列データを採取し、このデータから温度検出器４の設置場所の上下方向方位を求めれば良い。また、温風の送風方向を横方向に変化させつつ上下方向に比較的速い角速度で変化させて、温度検出器４の検出温度の時系列データを採取し、このデータから温度検出器４の設置場所の横方向方位と上下方向方位とを同時に求めることも可能である。
【００３０】
また、上記実施形態では、温度検出器４の検出温度データを温風暖房機２のコントローラ３に送信しているが、方位計測用の制御サーバを別途設け、この制御サーバに温度検出器４の検出温度データと温風暖房機２の送風方向データとを送信して、制御サーバで温度検出器４の設置場所の方位を計測し、この方位を温風暖房機２のコントローラ３に送信するようにしても良い。
【００３１】
以上、温風暖房機２における送風方向の制御装置に本発明を適用した実施形態について説明したが、冷房用や冷暖房用の空気調和機器における送風方向の制御装置としても同様に本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置における温度検出器の設置例を示す平面図。
【図２】温度検出器の設置場所の方位を計測するための処理を示すフロー図。
【図３】（ａ）温度検出器の設置場所の方位計測工程での温度検出器の検出温度の変化を示すグラフ、（ｂ）温度検出器の設置場所の方位計測工程での送風方向の変化を示すグラフ。
【図４】方位計測後の暖房時における送風方向の変化を示すグラフ。
【図５】本発明装置における温度検出器の他の設置例を示す平面図。
【図６】方位計測後の暖房時における送風方向の変化を示すグラフ。
【図７】（ａ）方位計測後の暖房時における各温度検出器の検出温度のばらつきを示すグラフ、（ｂ）図７（ａ）の温度のばらつきを生じたときの送風方向の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
１…部屋 ２…温風暖房機 ３…コントローラ（計測手段、風向制御手段） ４…温度検出器

Claims (6)

1. 暖房と冷房の少なくとも一方を行う空気調和機器を配置した室内の任意の場所に設置可能な可搬式の温度検出器と、
   空気調和機器に対する温度検出器の設置場所の方位を計測する計測手段と、
   計測手段で計測された方位を基準にして空気調和機器からの空気の送風方向を制御する風向制御手段とを備え、
   計測手段は、空気調和機器からの空気の送風方向を連続的に変化させながら、温度検出器の検出温度データを時系列的に取得し、送風方向の変化と検出温度の変化との対応関係に基づいて温度検出器の設置場所の方位を求めることを特徴とする空気調和機器における風向制御装置。
2. 前記計測手段は、空気調和機器からの空気の送風方向を連続的に変化させながら、前記温度検出器の検出温度データを時系列的に取得することを、送風方向の変化の角速度を変えて少なくとも２回行い、送風方向の変化の角速度の一方の値をｋ１、他方の値をｋ２、送風方向の変化の角速度をｋ１にした状態で計測された、温度検出器の検出温度が空気調和機器から送風される空気に対応する温度になった時点での空気調和機器からの空気の送風方向の方位をθ１、送風方向の変化の角速度をｋ２にした状態で計測された、温度検出器の検出温度が空気調和機器から送風される空気に対応する温度になった時点での空気調和機器からの空気の送風方向の方位をθ２として、温度検出器の設置場所の方位θｓを次式、
   θｓ＝（ｋ２×θ１−ｋ１×θ２）／（ｋ２−ｋ１）
   で求めることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機器における風向制御装置。
3. 前記温度検出器が１個である場合、前記風向制御手段は、空気調和機器からの空気の送風方向が前記温度検出器の設置場所の方位に一致するように送風方向を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機器における風向制御装置。
4. 前記温度検出器が１個である場合、前記風向制御手段は、空気調和機器からの空気の送風方向が前記温度検出器の設置場所の方位を含む所定範囲で変化し、且つ、温度検出器の設置場所の方位に送風される時間が他の方向に送風される時間よりも長くなるように送風方向を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機器における風向制御装置。
5. 前記温度検出器が複数個である場合は、前記計測手段で空気調和機器に対するこれら各温度検出器の設置場所の方位を計測し、前記風向制御手段は、空気調和機器からの空気の送風方向がこれら温度検出器の設置場所の方位を全て含む所定範囲で変化し、且つ、各温度検出器の設置場所の方位に送風される時間が他の方向に送風される時間よりも長くなるように送風方向を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機器における風向制御装置。
6. 前記風向制御手段は、検出温度と設定温度との偏差を前記複数の温度検出器について比較し、偏差の大きな温度検出器の設置場所の方位に送風する時間が偏差の小さな温度検出器の設置場所の方位に送風する時間より長くなるように送風方向を制御することを特徴とする請求項５に記載の空気調和機器における風向制御装置。

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