JP2892241B2 - 湿度検知方法 - Google Patents

湿度検知方法

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JP2892241B2 JP4331297A JP33129792A JP2892241B2 JP 2892241 B2 JP2892241 B2 JP 2892241B2 JP 4331297 A JP4331297 A JP 4331297A JP 33129792 A JP33129792 A JP 33129792A JP 2892241 B2 JP2892241 B2 JP 2892241B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空気調節装置の蒸発装
置を通過する空気中の相対湿度を測定するものである。
【０００２】
【従来の技術】優良なデザインの空気調節システムは、
以下の目標を達成するものである。
【０００３】 １．温度調節 ２．湿度調節 ３．空気の移動と循環 ４．空気のフィルタリング、クリーニング及び浄化 ほとんどの住宅向き空気調節装置には、優良な工業デザ
インが用いられており、コンプレッサ、熱変換器、ファ
ン膨脹装置及び他の調節を含むシステムを有し、それに
よりセットした所望の温度への正確な温度調節が得られ
る。湿度調節は通常、蒸発装置コイルを通過する内部の
空気の動きにより行われ、湿気を含む空気の温度を少な
くとも露点温度まで低下させ、空気外で湿気を凝縮させ
ていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ユーザ
ーによりセットされる湿度調節又は、除湿の自動調節
は、通常上記のようなシステムには内蔵されていない。
その理由は、正確な湿度センサは非常に高額だからであ
る。コンプレッサ及びファンを作動させる変速モータを
使用した空気調節装置システムの改良により、冷却され
る空気内の相対湿度レベルに応じた様々な動作モードで
の運転が可能となっている。上記のような運転を可能に
するためには、空気調節装置システムのマイクロプロセ
ッサの制御装置に対して、湿度計測装置からの入力が必
要となる。
【０００５】しかし、上記に指摘したように、この様な
装置は非常に高額で、住宅向きや、小さな部屋用の空気
調節装置には経済的に不向きである。
【０００６】そこで、本発明の技術的課題は、欠点に鑑
み、相対湿度を検知するようデザインされた特別なセン
サーを使用せずに、内部空間内の相対湿度を検知する装
置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決する手段】本発明によれば、冷却コイル
（１１）を流通するとともに該冷却コイルで熱交換され
る空気中の相対湿度を検知する方法であって、ａ．温度
と相対湿度とが既知である空気を、所定の運転条件で、
前記冷却コイルを所定時間にわたって流通させるステッ
プと、ｂ．前記所定時間の経過後、前記冷却コイルから
の流出空気の温度を測定するステップと、ｃ．前記既知
の温度から前記流出空気の温度を減算するステップを有
し、これにより予め基準温度差を算出しておく。その
後、ｄ．相対湿度の現在値を測定するために、前記所定
の運転条件で前記所定時間と同じ時間にわたって、冷却
コイルに空気を流通させるステップと、ｅ．前記所定時
間が経過した後、冷却コイルに流入する空気の温度を測
定するステップと、ｆ．前記所定時間が経過した後、冷
却コイルから流出する空気の温度を測定するステップ
と、ｇ．ステップｅにおいて測定された流入温度からス
テップｆにおいて測定された流出温度を減算して、現在
の温度差を算出するステップと、ｈ．前記基準温度差と
ステップｇで算出された温度差とを比較して、後者の方
が小値な場合は、現在の空気は既知の相対湿度より更に
湿度が高く、両者が同値である場合は、相対湿度も同値
であり、又、後者の方が高値である場合は現在の空気中
の湿度は既知の相対湿度よりも低いとする比較ステップ
と、を行うことで、現在の空気の相対湿度を検知する。
【０００８】
【作用】予め、既知の温度及び湿度の空気を、所定の時
間、既知の空気調節装置の冷却コイルに通す。所定の時
間の後、冷却コイルより流出される空気の温度が測定さ
れる。このように測定された流入空気の温度から流出空
気の温度を引くことで、基準温度差が算出される。通
常、この基準温度差は、空調システムのマイクロプロセ
ッサ等のメモリに予め格納しておく。 次に、システムを
実際に運転しているときには、相対湿度を検出しようと
する 空気を、同じ所定の時間冷却コイルに流通させる。
所定時間の経過後、冷却コイルに流入する空気の温度、
及び冷却コイルより流出する空気の温度が決定される。
流入時の温度から流出時の温度を引くと、相対湿度が分
からない空気の温度差が算出される。その後、上記基準
温度差と算出された温度差とを比較する。算出された温
度差が基準温度差よりも小さい場合は、システム運転時
における空気内の湿度の現在値は、上記基準温度差を測
定した空気における既知の相対湿度よりも高いというこ
とが分かる。温度差が同じ場合は、相対湿度も同じであ
り、又、温度差が基準温度差よりも大きい場合は、空気
内の湿度は、上記基準温度差を測定した空気における既
知の相対湿度よりも低くなる。
【０００９】
【実施例】次に本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
【００１０】図１では熱ポンプシステム１０が示され、
上記システムは、室内コイル１１、室外コイル１２、コ
ンプレッサ１３及び可逆バルブ１４を有している。膨脹
バルブ１６，１７が前記室内コイル１１と前記室外コイ
ル１２との間のライン１５に設置されており、前記膨脹
バルブは、膨脹装置として作動していない場合は冷却剤
のバイパスとなる。これらの装置は、全て従来の方法で
操作され、空気調節装置モードで操作される場合には冷
房装置となり、熱ポンプモードで操作される場合は暖房
装置となる。
【００１１】図示されているように、熱ポンプシステム
１０には、可変速度コンプレッサが設けられており、コ
ンプレッサは、可変速度モータによって稼働され、前記
可変速度モータには、例えば、電気的に整流されるモー
タ（ＥＣＭ）又は、インバータにより稼働される交流誘
導モータがある。コンプレッサ１３は通常、室外コイル
１２に包囲されて室外に配されている。コンプレッサ速
度調節（制御）装置１８は、コンプレッサとそれに付随
する装置に接続され、その動作を調整する。
【００１２】コンプレッサ速度調節装置１８は、電線１
９によりコンプレッサ１３に、又、電線２２によりユニ
ット調節装置２１に接続されている。ユニット調節装置
２１は更に、電線２０により可逆バルブ１４に、電線２
６により室内コイルファン２４に接続されたマルチ速度
電気モータに接続されている。又、ユニット調節装置２
１は更に、電線２８により室内コイル放電温度センサＴ
２に、電線３０により室内空気又は室内コイル流入空気
温度センサＴ１に接続されている。最終的にユニット調
節装置が適切な電線３２により室内サーモスタットに接
続され、本発明の詳細の目的が達成される。
【００１３】ユーザーがサーモスタットに設定した温度
は、そのままＴにセットされる。ユニット調節装置２１
は、通常他のシステム構成部を調整することにも用いら
れるが、本発明の図面や説明の目的として、本発明の詳
細を簡単にする為に既述の相互接続は図示されていな
い。
【００１４】ユニット調節装置２１は、プログラム可能
なマイクロプロセッサを有しており、マイクロプロセッ
サは、数種のモードで熱ポンプシステムを操作するよう
プログラムされている。これら数種のモードの中には、
“自動”と称されるモードがあり、このモードでは、室
内サーモスタットＴｓｅｔにより設定された温度に室温
を自動的に調節するようセットする。このモードに於い
ては、部屋の状態や温度設定値Ｔｓｅｔに基いて、マイ
クロプロセッサによってシステムが操作される。前記Ｔ
ｓｅｔは、ユーザーによって調節可能である。自動モー
ドでは、システムが暖房モード、オフモード、又は２つ
の冷房モードの内の１つを必要に応じて選択する。一方
の冷房モードは、“通常”冷房モード操作で、室内の湿
度が“通常”と判断されるときにシステムの作動モード
として選択される。他方の冷房モードは“乾燥”モード
で、室内が“湿度が高い”と判断されるときにシステム
の作動モードとして選択される。
【００１５】本実施例によれば、ユニット調節装置２１
のマイクロプロセッサは、制御対象となる熱ポンプシス
テムの特殊構成部の性能に関連したデータを用いてプロ
グラ ムされている。このデータにより調節装置は流入空
気温度サーミスタＴ１及び、流出空気温度サーミスタＴ
２から発信されるインプットを処理することが出来る。
上記処理は、システムが供与された状態で操作され、室
内の湿度が高いかどうかを判断し、次にシステムが乾
燥、冷房のどちらで操作するかを判断する際に於いて可
能である。
【００１６】次に、図２に於いては、本実施例の主要部
分が簡素化された湿度測定表を参照して説明されてい
る。湿度測定表とは、蒸気（水蒸気）の温度−圧力関係
を示すグラフである。横軸は、乾燥バルブ温度即ち乾球
温度を゜Ｆにより示している。縦軸は、１ポンドの乾燥
した空気に含まれる湿気をグレイン単位で示している。
１００％の混度線即ち飽和曲線は、符号３４によって示
されている。相対湿度の低いその他の線は、飽和曲線３
４に平行であり、又、飽和曲線３４の右に位置し、これ
らの線の１本だけが記号ＲＨ及び符号３６として図中に
示されている。この線は、図示する為に７０％の相対湿
度線を示している。７０％レベル以上の相対湿度の値が
７０％の線３６の左に位置し、７０％レベル以下の相対
湿度の値が７０％の線３６の右に位置している。
【００１７】本実施例に従うと、特定の空気調節システ
ムに使用するマイクロプロセッサをプログラムする為に
必要なデータは、システムを以下の様に作動させること
により収集される。まず、蒸発装置又は室内コイル１１
に既知の温度と湿度の空気を流通させるように設定した
種々の操作状態でシステムを作動させる。この様な空気
の流れを提供する装置が符号４８で示されている。
【００１８】例えば、図１に示されたタイプの可変速度
コンプレッサが設けられたシステムに於いては、特定コ
ンプレッサ速度と、特定室内ファン速度が設定され、所
定の時間作動される。１つの例としては、システムに於
いて室内ファンが低速に設定され、コンプレッサが４５
ヘルツで設定される。温度計の乾球温度が７０°Ｆで相
対湿度７０％の空気が、室内コイル１１を６分間流通さ
れる。６分間の終りには、サーミスタＴ１により測定さ
れた室温と、サーミスタＴ２により測定された流出空気
温度との間の温度差が算出された。この温度差は、デル
タＴｒｅｆとして示される。
【００１９】図２を参照すると、この情報は湿度測定表
に表示される。７０°Ｆの乾球温度は、横軸に点Ｔｒｅ
ｆで示されている。点Ｔｒｅｆから点線に沿って縦にた
どっていくと７０％の相対湿度線３６と交差するが、こ
の点を“ｒｅｆ”と示す。Ｔｒｅｆは既述の実験でサー
ミスタＴ１により測定された７０゜Ｆの室温を示す。横
軸上の温度Ｔ２は、既述の実験でサーミスタＴ２により
測定された、室内コイル１１から流出する空気の温度を
示す。再び、点線を縦に上向きにたどっていくと、飽和
曲線とぶつかる点があり、この点は点２を、つまり実験
の間室内コイル１１より流出される空気の状態を規定す
る。従って、“ｒｅｆ”と示された点から点２に向かう
経路を追っていくと、“ｒｅｆ”点から、左に、飽和曲
線との交点にかけて全く除湿をすることなしに空気温度
が下降し、飽和曲線との接点からそれに沿って左方向に
進むと、更なる温度の下降と共に、空気中の湿気の量が
下がることが分かる。デルタＴｒｅｆとされた記号は、
乾球温度軸の下に、点“ｒｅｆ”と点２との温度差とし
て示される。記号デルタＴｒｅｆの値が規定されたシス
テムでは、この値はマイクロプロセッサにプログラムさ
れており、操作中にシステムにより調べられ、この値と
実際のデルタＴとを比較する。図２中で、デルタＴ１と
して確認される例に示されているように、実際のデルタ
ＴがデルタＴｒｅｆより低い場合は、点１のデータによ
り確認されるように、室内空気の相対湿度は７０％の相
対湿度よりも高いということが分かる。同様にデルタＴ
１’及び、相対データ点“１’”の例で確認されるよう
に、デルタＴがデルタＴｒｅｆよりも高い場合、デルタ
Ｔｒｅｆとの比較により相対湿度は７０％の相対湿度よ
りも低いことが分かる。尚、図２においては、デルタＴ
１，デルタＴ’とデルタＴｒｅｆとの値の大きさの比較
を視認できるように、室内コイル１１から流出する空気
の温度Ｔ２をすべて一致させてある。
【００２０】図３のプログラムされた論理と相対して分
かるように、この情報が与えられると、マイクロプロセ
ッサは必要に応じて通常の冷房又は、乾燥モードでシス
テムを操作する。
【００２１】次に図３には、システムが通常冷房で操作
するか、乾燥モードで操作するかを決定する為にマイク
ロプロセッサにプログラムされた論理が示されている。
“スタート”と表示されたブロック４２から始まり、次
のステップ４４はシステムの操作の、現在のモードを確
認するものである。システムの操作が自動又は乾燥モー
ドになっている場合は、システムはステップ４５に移動
する。システムが自動又は乾燥モードではなく暖房又は
停止になっている場合は、何の変化も起きない。ステッ
プ４５では、調節装置が、室内温度（サーミスタＴ１に
より測定されたもの）がＴｓｅｔの設定値より２℃低い
温度よりも暖かいかどうかを確認する。もし、このよう
な条件を満たすのでなければ、そのシステムは、このよ
うな状態に達するまで経路５０を通して比較を続ける。
室内温度がＴｓｅｔの設定値より２℃低い温度よりも暖
かい場合は、システムは経路５２を通ってステップ５４
に進み、マイクロプロセッサ内に設けられたサイクルタ
イマーの状態について照合する。サイクルタイマーが０
でない場合は、サイクルタイマーがタイマー機能を施行
しており、図示されているようにシステムは経路５６を
通りスタート４２に戻る。サイクルタイマーが０の場合
は、システムは次にステップ５８に進み、システムを予
め定められた所定の状態に設定する。この所定の状態と
は、相対湿度を測定するために、現在の状態におけるデ
ルタＴの算出を可能とする状態のことである。即ち、上
述した、温度計の乾球温度が７０゜Ｆで相対湿度７０％
の空気を室内コイル１１に６分間流通させたときの状態
である。従って、ステップ５８では、ファン速度が低速
に設定され、コンプレッサ速度が４５ヘルツに設定され
る。これらが一度設定されると、ステップ６０に表示さ
れているようにサイクルタイマーが所定の６分間に設定
される。システムは次に、サイクルタイマーが０になる
まで、ステップ６２に表示されているように、そのまま
の状態で保持される。
【００２２】６分が過ぎ、システムがかなり安定した状
態になると、システムは、ステップ６４に進み、サーミ
スタＴ１，Ｔ２によって各温度を測定し、測定された温
度の差をデルタＴｄｂとして算出し、この値がマイクロ
コンプレッサに蓄積されたデルタＴｒｅｆと比較され
る。デルタＴｄｂがデルタＴｒｅｆより大きい場合や、
同値の場合は、室内の相対湿度は７０％相対湿度よりも
低く、システムはステップ６６に進み、システムの操作
モードが確認される。システムが自動モードになってい
る場合、ステップ６８の通常冷房に設定され、サイクル
タイマーは、ステップ７０に表示されているように１時
間設定される。この時点で、１時間に１度、設定された
１時間が経過した後、次のコンプレッサの“オン”サイ
クルがスタートすると、ユニットは既述の室内湿度状態
を、通常スタート点４２より再度測定する。ステップ６
６に於いて、システムが乾燥モードで操作されていると
判断されると、システム調節温度は設定されたサーモス
タット設定Ｔｓｅｔに戻る。このステップは、システム
の乾燥モード操作への変換の詳細を読むと更に理解でき
る。
【００２３】次にステップ６４に戻り、デルタＴｄｂが
デルタＴｒｅｆより小さい場合、又同値の場合、システ
ムは室内の相対湿度が７０％の相対湿度より大きいと判
断し、マイクロプロセッサが“ノー”経路７２を通りス
テップ７４に進む。ステップ７４では、システムが自動
操作であるか乾燥モード操作であるかが照会される。シ
ステムが自動モードである場合は、ステップ７６に表示
されるように、即座に乾燥モードに再設定される。この
時点で、通過した経路に関係なくシステムは乾燥モード
にあり、２つのボックスに表示されているように、符号
７８で示された臨時の設定点Ｔｓｅｔが、室内サーモス
タット４６の実際の設定点から２℃引くことで得られ
る。これにより室内空気より過剰な湿気を除去する為
に、設定点温度に達してからもシステムは引き続き乾燥
モードで作動できる。従って、この臨時調節設定点は、
サーモスタット設定点の代わりに作動するものである。
室内コイル１１と関係する室内空気の滞留時間を延長す
るために、一般の乾燥モード操作中は室内ファン速度が
減速され、それにより、空気中の湿気の凝縮を促進す
る。
【００２４】臨時設定点の設定を追っていくと、サイク
ルタイマーが再び１時間に設定され、システムが臨時設
定点で乾燥モード操作をすることが分かる。これに追随
して、１時間に１度、設定された１時間が経過した後、
次のコンプレッサの“オン”サイクルがスタートする
と、ユニットは既述の室内湿度状態を、通常スタート点
４２より再度測定する。
【００２５】
【発明の効果】上記の説明の通り、本発明によれば、ユ
ーザーによりセットされる湿度調節及び除湿の自動調節
がシステムに内蔵されており、コンプレッサ及びファン
を作動させる変速モータを使用した空気調節装置システ
ムの改良により様々な操作が可能であり、一般住宅や小
さな部屋用の空気調節装置に向いた、室内湿度の検知装
置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の機能を有する熱ポンプシステムのブロ
ック図である。
【図２】本発明の主要概念を示す相関図である。
【図３】図１に示した熱ポンプシステムのマイクロプロ
セッサにプログラムされた論理を示すフローチャートで
ある。
【符号の説明】
１…データ点 ２…点 １０…熱ポンプシステム １１…室内コイル １２…室外コイル １３…コンプレッサ １４…可逆バルブ １５…電線 １６，１７…膨脹バルブ １８…コンプレッサ速度調節装置 １９，２０…電線 ２１…ユニット調節装置 ２２…電線 ２４…室内コイルファン ２６，２８，３０，３２…電線 ３４…飽和曲線 ３６…湿度７０％ライン ４６…Ｔ ｓｅｔ ４８…空気供給装置 ４２，４４，４５，５４，５８，６０，６２，６４，６
６，６８，７０，７１，７４，７６，７８…ボックス ５０，５２，５６，７２…経路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F24F 11/02 G01N 25/64

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 冷却コイル（１１）を流通するとともに
    該冷却コイルで熱交換される空気中の相対湿度を、所定
    の相対湿度と比較するための方法であって、 ａ．温度と相対湿度とが既知である空気を、所定の運転
    条件で、前記冷却コイルを所定時間にわたって流通させ
    るステップと、 ｂ．前記所定時間の経過後、前記冷却コイルからの流出
    空気の温度を測定するステップと、 ｃ．前記既知の温度から前記流出空気の温度を減算し、
    これにより予め基準温度差を算出しておくステップと、 ｄ．相対湿度を測定するために、前記所定の運転条件と
    同一の運転条件で、前記所定時間と同じ時間にわたっ
    て、冷却コイルに空気を流通させるステップと、 ｅ．前記所定時間が経過した後、冷却コイルに流入する
    空気の温度を測定するステップと、 ｆ．前記所定時間が経過した後、冷却コイルから流出す
    る空気の温度を測定するステップと、 ｇ．ステップｅにおいて測定された流入温度からステッ
    プｆにおいて測定された流出温度を減算して、温度差を
    算出するステップと、 ｈ．前記基準温度差とステップｇで算出された温度差と
    を比較して、後者の方が小値な場合は、相対湿度の測定
    対象とした空気は、前記ステップａにおける既知の相対
    湿度より更に湿度が高く、両者が同値である場合は、相
    対湿度も同値であり、又、後者の方が高値である場合
    は、測定対象の空気中の湿度は既知の相対湿度よりも低
    いとする比較ステップと、 を有することを特徴とする方法。
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