JP3187770B2 - 空調システムのための湿度制御サーモスタット及び湿度制御方法 - Google Patents
空調システムのための湿度制御サーモスタット及び湿度制御方法Info
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空調システム及び
冷暖房システム等の環境制御システムに関し、特に閉鎖
空間の湿度を制御するために湿度センサを備えたサーモ
スタットを使用した運転制御方法に関する。
冷暖房システム等の環境制御システムに関し、特に閉鎖
空間の湿度を制御するために湿度センサを備えたサーモ
スタットを使用した運転制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】空調システムまたは冷暖房システム等の
環境制御システムの設計では、一般に、二つまたは三つ
の速度で作動可能な室内送風機が使用される。このよう
なシステムの性能及び効率は、かなり多くの運転条件の
組合せから運転条件を選択することによって最適化され
る。最適な条件及び最適な送風機速度以外でのシステム
性能は、当然最適値よりも低くなってしまうが、経済的
なシステム設計が優先される場合には許容される。顕熱
冷却要求に応答して、サーモスタットを用いてコンプレ
ッサと送風機とを周期的に運転させたり停止させたりす
ることによってシステム制御が行われ、それにより、建
物内の温度が所望のレベルに保たれる。
環境制御システムの設計では、一般に、二つまたは三つ
の速度で作動可能な室内送風機が使用される。このよう
なシステムの性能及び効率は、かなり多くの運転条件の
組合せから運転条件を選択することによって最適化され
る。最適な条件及び最適な送風機速度以外でのシステム
性能は、当然最適値よりも低くなってしまうが、経済的
なシステム設計が優先される場合には許容される。顕熱
冷却要求に応答して、サーモスタットを用いてコンプレ
ッサと送風機とを周期的に運転させたり停止させたりす
ることによってシステム制御が行われ、それにより、建
物内の温度が所望のレベルに保たれる。
【0003】空調システムの湿度制御能力は、総熱容量
に対する顕熱容量の比率として表され、顕熱比率(SH
R)と呼ばれる。このSHRは、蒸発器運転温度、蒸発
器表面積、及び蒸発器へ流入する空気の露点と量との関
数である。一般的なシステム設計に関する一つの問題と
しては、システムの湿度制御能力は、通常、すべての季
節的気象条件での建物の潜熱負荷要件に対して最適化さ
れていないことがある。つまり、空調システムまたは冷
暖房システムが建物の顕熱負荷を十分に制御している場
合であっても、湿度レベルは制御できていない場合がほ
とんどである。実際に、負荷が軽いと見なされる顕熱負
荷状態の室内湿度レベルは、一般的に快適と思われるレ
ベルを大きく上回る。
に対する顕熱容量の比率として表され、顕熱比率(SH
R)と呼ばれる。このSHRは、蒸発器運転温度、蒸発
器表面積、及び蒸発器へ流入する空気の露点と量との関
数である。一般的なシステム設計に関する一つの問題と
しては、システムの湿度制御能力は、通常、すべての季
節的気象条件での建物の潜熱負荷要件に対して最適化さ
れていないことがある。つまり、空調システムまたは冷
暖房システムが建物の顕熱負荷を十分に制御している場
合であっても、湿度レベルは制御できていない場合がほ
とんどである。実際に、負荷が軽いと見なされる顕熱負
荷状態の室内湿度レベルは、一般的に快適と思われるレ
ベルを大きく上回る。
【0004】65°〜85°F(18.3°〜29.4
°C)の範囲の屋外乾球温度では、空調システムは、長
い時間アイドリングされる。つまり、室外の温度が室内
の設定温度に近いかまたはそれよりも低い時には、空調
システムは停止され、冷却または除湿は行われない。こ
れらの屋外温度では、ほぼ必ず除湿の必要があるので、
湿度は許容できないレベルまで上昇して結果としてかび
やダニが繁殖する状態となってしまう。更に、除湿が行
われないと、ビルの構造材料の含水率は上昇して損傷が
引き起こされるおそれがある。湿度が過剰に上昇してし
まうと、内壁に結露が生じて家具が損傷されるおそれも
ある。従って、問題は、冷却システムが停止されている
時に除湿を行い、湿度レベルを十分に低く保ってかびや
ダニの繁殖を押さえ、またビルや家具の損傷を防止する
冷却システム制御を開発することである。
°C)の範囲の屋外乾球温度では、空調システムは、長
い時間アイドリングされる。つまり、室外の温度が室内
の設定温度に近いかまたはそれよりも低い時には、空調
システムは停止され、冷却または除湿は行われない。こ
れらの屋外温度では、ほぼ必ず除湿の必要があるので、
湿度は許容できないレベルまで上昇して結果としてかび
やダニが繁殖する状態となってしまう。更に、除湿が行
われないと、ビルの構造材料の含水率は上昇して損傷が
引き起こされるおそれがある。湿度が過剰に上昇してし
まうと、内壁に結露が生じて家具が損傷されるおそれも
ある。従って、問題は、冷却システムが停止されている
時に除湿を行い、湿度レベルを十分に低く保ってかびや
ダニの繁殖を押さえ、またビルや家具の損傷を防止する
冷却システム制御を開発することである。
【0005】多くの住居及び構造物は、長期にわたって
住人が不在となることがある。これらの長期的な不在期
間によって、除湿に関して特有の問題が発生する。不在
の間この空間を除湿するために、暖房、換気及び空調シ
ステム(HVACシステム)を作動したままにすること
は、上記空間を不要に冷却することになり、エネルギ効
率が悪い。HVACシステムが運転されないと、上記空
間には長期にわたって湿気がたまり、かびの繁殖が促進
されてしまう。更に、HVACシステムが長期にわたっ
て運転されないで、HVACシステムに湿気がたまって
しまうと、再度始動された時にその空間を除湿するのに
かなりの時間がかかってしまう。HVACと連動するよ
うに用いられる在宅または不在を検出する制御システム
は従来使用されたことがある。このシステムでは、HV
ACシステムは停止されるか、または高い温度設定に切
換られる。求められているのは、在宅期間と不在期間と
の両方でエネルギ効率よく潜熱を除去するために用いる
ことができるHVACシステムのためのシステム及び制
御方法である。
住人が不在となることがある。これらの長期的な不在期
間によって、除湿に関して特有の問題が発生する。不在
の間この空間を除湿するために、暖房、換気及び空調シ
ステム(HVACシステム)を作動したままにすること
は、上記空間を不要に冷却することになり、エネルギ効
率が悪い。HVACシステムが運転されないと、上記空
間には長期にわたって湿気がたまり、かびの繁殖が促進
されてしまう。更に、HVACシステムが長期にわたっ
て運転されないで、HVACシステムに湿気がたまって
しまうと、再度始動された時にその空間を除湿するのに
かなりの時間がかかってしまう。HVACと連動するよ
うに用いられる在宅または不在を検出する制御システム
は従来使用されたことがある。このシステムでは、HV
ACシステムは停止されるか、または高い温度設定に切
換られる。求められているのは、在宅期間と不在期間と
の両方でエネルギ効率よく潜熱を除去するために用いる
ことができるHVACシステムのためのシステム及び制
御方法である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】閉鎖された空間を効率
的に除湿するために多くの試みが行われてきた。例え
ば、多くの従来システムでは、独立した除湿システムを
従来のHVACシステムに付加している。これらのシス
テムは、米国特許第5,598,715号、第5,57
8,753号、第5,427,175号、第5,30
5,822号、第5,231,845号に開示されてい
る。米国特許第5,544,809号は、閉鎖空間の空
気乾燥を最適化するためにアルゴリズムによる時間調整
を行っている。この方法では、SHRを変動させるため
に空調システムの構成部材の制御は行っていない。その
代わりに、米国特許第5,544,809号のシステム
は、HVACシステムを所定の時間間隔でフル出力で運
転させ、その後所定の時間間隔で停止させる。これらの
時間間隔は、温度及び湿度の測定に基づく。このような
システムは、上記したように潜熱負荷要求、高い室内湿
度、及び低い屋外乾球状態を調和するのに長時間を要す
るおそれがある。更に、米国特許第5,544,809
号は、在宅または不在センサを含む方法を開示してお
り、このセンサによって、閉鎖空間が不在となっている
場合に自動的にシステムサイクルが延長される。
的に除湿するために多くの試みが行われてきた。例え
ば、多くの従来システムでは、独立した除湿システムを
従来のHVACシステムに付加している。これらのシス
テムは、米国特許第5,598,715号、第5,57
8,753号、第5,427,175号、第5,30
5,822号、第5,231,845号に開示されてい
る。米国特許第5,544,809号は、閉鎖空間の空
気乾燥を最適化するためにアルゴリズムによる時間調整
を行っている。この方法では、SHRを変動させるため
に空調システムの構成部材の制御は行っていない。その
代わりに、米国特許第5,544,809号のシステム
は、HVACシステムを所定の時間間隔でフル出力で運
転させ、その後所定の時間間隔で停止させる。これらの
時間間隔は、温度及び湿度の測定に基づく。このような
システムは、上記したように潜熱負荷要求、高い室内湿
度、及び低い屋外乾球状態を調和するのに長時間を要す
るおそれがある。更に、米国特許第5,544,809
号は、在宅または不在センサを含む方法を開示してお
り、このセンサによって、閉鎖空間が不在となっている
場合に自動的にシステムサイクルが延長される。
【0007】本発明の目的は、顕熱負荷が軽い間に室内
空気流及びコンプレッサの運転を制御して除湿能力を向
上させ、負荷が軽い間に湿度が上昇するのを防止するよ
うに空調システムまたは冷暖房システムを制御する装置
及び方法を提供することである。
空気流及びコンプレッサの運転を制御して除湿能力を向
上させ、負荷が軽い間に湿度が上昇するのを防止するよ
うに空調システムまたは冷暖房システムを制御する装置
及び方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本願は、閉鎖空間における環境制御システムを制御す
るための制御装置であって、前記環境制御システムは、
ファンとコンプレッサとを有し、湿度センサを有し、前
記湿度センサは、前記閉鎖空間の湿度を感知して感知さ
れた湿度に対応する信号を提供し、温度センサを有し、
前記温度センサは、前記閉鎖空間の温度を感知して感知
された温度に対応する信号を提供し、マイクロプロセッ
サを有し、該マイクロプロセッサは、前記湿度センサと
温度センサとの信号を受信することができるようにこれ
らのセンサと接続されており、感知された前記温度及び
感知された前記湿度と、予め決定された設定温度及び設
定湿度と、を比較し、この比較に基づいて、冷房モード
と、冷房除湿モードと、除湿モードと、停止状態と、が
選択され、各モードに対応して、前記ファンと前記コン
プレッサとにそれぞれ独立した運転信号が送信され、前
記除湿モードは、前記設定温度から該設定温度よりも低
い下限温度までの領域に設定されており、さらに、在宅
及び不在を設定する手段を有し、不在が設定されたとき
には、前記設定温度が高くなる一方、この設定温度から
除湿モードの下限までの温度領域が在宅時よりも拡大す
ることを特徴とする。
に本願は、閉鎖空間における環境制御システムを制御す
るための制御装置であって、前記環境制御システムは、
ファンとコンプレッサとを有し、湿度センサを有し、前
記湿度センサは、前記閉鎖空間の湿度を感知して感知さ
れた湿度に対応する信号を提供し、温度センサを有し、
前記温度センサは、前記閉鎖空間の温度を感知して感知
された温度に対応する信号を提供し、マイクロプロセッ
サを有し、該マイクロプロセッサは、前記湿度センサと
温度センサとの信号を受信することができるようにこれ
らのセンサと接続されており、感知された前記温度及び
感知された前記湿度と、予め決定された設定温度及び設
定湿度と、を比較し、この比較に基づいて、冷房モード
と、冷房除湿モードと、除湿モードと、停止状態と、が
選択され、各モードに対応して、前記ファンと前記コン
プレッサとにそれぞれ独立した運転信号が送信され、前
記除湿モードは、前記設定温度から該設定温度よりも低
い下限温度までの領域に設定されており、さらに、在宅
及び不在を設定する手段を有し、不在が設定されたとき
には、前記設定温度が高くなる一方、この設定温度から
除湿モードの下限までの温度領域が在宅時よりも拡大す
ることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】以下で詳しく説明するように、本
発明は、閉鎖空間の湿度を制御する空調システムの制御
方法を提供する。しかし、当業者には明らかなように、
本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、潜
熱を除去する必要がある他のシステムで使用することも
できる。
発明は、閉鎖空間の湿度を制御する空調システムの制御
方法を提供する。しかし、当業者には明らかなように、
本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、潜
熱を除去する必要がある他のシステムで使用することも
できる。
【0010】図1を参照すると、本発明に係る一般的な
運転モードマップ1が示されている。在宅または不在モ
ードの設定(図示省略)とともに温度2及び湿度3の設
定は、ユーザによって選択される。この図で示される運
転モードでは、在宅または不在モードは、在宅モードに
設定される。温度設定点は、矢印2によって示され、例
えば77°F(25°C)の一般的な設定を表す。同様
に、湿度設定点は、矢印3によって示され、例えば55
%RH(相対湿度)を表す。これらの設定は、通常、使
用中の閉鎖空間においてユーザに選択されるものであ
る。
運転モードマップ1が示されている。在宅または不在モ
ードの設定(図示省略)とともに温度2及び湿度3の設
定は、ユーザによって選択される。この図で示される運
転モードでは、在宅または不在モードは、在宅モードに
設定される。温度設定点は、矢印2によって示され、例
えば77°F(25°C)の一般的な設定を表す。同様
に、湿度設定点は、矢印3によって示され、例えば55
%RH(相対湿度)を表す。これらの設定は、通常、使
用中の閉鎖空間においてユーザに選択されるものであ
る。
【0011】図1のモードマップで示された領域は、H
VACシステムの異なる運転モードに対応する。領域I
は、全般的に、閉鎖空間の温度が設定温度よりも高く、
閉鎖空間の湿度が設定湿度よりも低い状態に対応する。
領域IIは、閉鎖空間の温度と湿度が共にそれぞれの設
定値よりも高い状態に対応する。同様に、領域III
は、閉鎖空間の温度が設定温度よりも低く、閉鎖空間の
湿度が湿度設定の上下で変動する状態に対応する。領域
IVは、閉鎖空間の温度が設定温度よりも低く、閉鎖空
間の湿度が設定湿度よりも高い、不連続的な条件の集合
に対応する。これらの領域は、冷却システムの通常運転
領域であり、本発明の運転を説明するために役立つ。
VACシステムの異なる運転モードに対応する。領域I
は、全般的に、閉鎖空間の温度が設定温度よりも高く、
閉鎖空間の湿度が設定湿度よりも低い状態に対応する。
領域IIは、閉鎖空間の温度と湿度が共にそれぞれの設
定値よりも高い状態に対応する。同様に、領域III
は、閉鎖空間の温度が設定温度よりも低く、閉鎖空間の
湿度が湿度設定の上下で変動する状態に対応する。領域
IVは、閉鎖空間の温度が設定温度よりも低く、閉鎖空
間の湿度が設定湿度よりも高い、不連続的な条件の集合
に対応する。これらの領域は、冷却システムの通常運転
領域であり、本発明の運転を説明するために役立つ。
【0012】領域Iでは、顕熱冷却のみが要求される。
顕熱要求を満たすように空調システムまたは冷暖房シス
テムに指令が出され、同時にそのシステムのSHRの限
度まで除湿が行われる。このことによって、室内空気が
乾燥し過ぎてユーザが設定温度よりも涼しく感じること
がある。領域IIは、冷却と除湿の両方の要求がある点
に特徴がある。一般に、全ての空調システム及び冷暖房
システムは、この領域での冷却要求を満たすことができ
るが、湿度が設定値を数パーセントよりも大きく越えて
しまうと、除湿の要求を満たすことができない。設定温
度を無視してヒューミディスタット等の機構でこの要求
を満たそうとすると、第二のサーモスタット又は他の装
置が冷え過ぎを防ぐために使用されない限り室内は冷え
過ぎてしまう。本発明によると、一つのサーモスタット
が使用され、このサーモスタットは、室内送風機とコン
プレッサとを制御して潜熱がより効率的に除去されるよ
うに温度と共に湿度を監視する。本発明は、図1の領域
IVで示される必要とされる設定温度を超過させ、以下
に示す第二の温度範囲までシステムの除湿動作を広げる
ことによってシステムの湿度制御を改善する。領域Iで
は、空調システムまたは冷暖房システムは、通常のシス
テムとして制御され、室内送風機からの空気流は通常ど
おりであり、コンプレッサ及び送風機は、顕熱要求を満
たすように周期的に運転及び停止される。領域IIで
は、コンプレッサは通常どおり運転されるが、室内送風
機によって送風される空気流は調整される。一つの実施
形態では、送風される空気量は、通常の空気流の70〜
80%とされて、蒸発器コイルの運転温度を下げて蒸発
器の潜熱除去性能を向上させるために使用され、それに
より、SHRが低減される。領域IVで示されるよう
に、調和される空間の相対湿度が高く、空調システムま
たは冷暖房システムが除湿要求を満たす前に設定温度が
達成された場合、システムは、閉鎖空間を除湿するため
に引き続き運転される。本発明の一つの実施形態では、
HVACシステムの運転の領域IVにおける温度及び湿
度は、以下のように限定される。
顕熱要求を満たすように空調システムまたは冷暖房シス
テムに指令が出され、同時にそのシステムのSHRの限
度まで除湿が行われる。このことによって、室内空気が
乾燥し過ぎてユーザが設定温度よりも涼しく感じること
がある。領域IIは、冷却と除湿の両方の要求がある点
に特徴がある。一般に、全ての空調システム及び冷暖房
システムは、この領域での冷却要求を満たすことができ
るが、湿度が設定値を数パーセントよりも大きく越えて
しまうと、除湿の要求を満たすことができない。設定温
度を無視してヒューミディスタット等の機構でこの要求
を満たそうとすると、第二のサーモスタット又は他の装
置が冷え過ぎを防ぐために使用されない限り室内は冷え
過ぎてしまう。本発明によると、一つのサーモスタット
が使用され、このサーモスタットは、室内送風機とコン
プレッサとを制御して潜熱がより効率的に除去されるよ
うに温度と共に湿度を監視する。本発明は、図1の領域
IVで示される必要とされる設定温度を超過させ、以下
に示す第二の温度範囲までシステムの除湿動作を広げる
ことによってシステムの湿度制御を改善する。領域Iで
は、空調システムまたは冷暖房システムは、通常のシス
テムとして制御され、室内送風機からの空気流は通常ど
おりであり、コンプレッサ及び送風機は、顕熱要求を満
たすように周期的に運転及び停止される。領域IIで
は、コンプレッサは通常どおり運転されるが、室内送風
機によって送風される空気流は調整される。一つの実施
形態では、送風される空気量は、通常の空気流の70〜
80%とされて、蒸発器コイルの運転温度を下げて蒸発
器の潜熱除去性能を向上させるために使用され、それに
より、SHRが低減される。領域IVで示されるよう
に、調和される空間の相対湿度が高く、空調システムま
たは冷暖房システムが除湿要求を満たす前に設定温度が
達成された場合、システムは、閉鎖空間を除湿するため
に引き続き運転される。本発明の一つの実施形態では、
HVACシステムの運転の領域IVにおける温度及び湿
度は、以下のように限定される。
【0013】1.設定湿度は満たされ、温度は、以下の
2及び3で説明される範囲よりも高い。
2及び3で説明される範囲よりも高い。
【0014】2.湿度は、設定を少なくとも6%上回る
が、温度は、設定温度を少なくとも3°F(1.7°
C)下回る。
が、温度は、設定温度を少なくとも3°F(1.7°
C)下回る。
【0015】3.湿度は、設定よりも0〜6%高く、温
度は、湿度設定点からの2%RHのエラーごとに、温度
設定点から温度が少なくとも1°F(0.6°C)下が
った時(図1の傾斜部分)。
度は、湿度設定点からの2%RHのエラーごとに、温度
設定点から温度が少なくとも1°F(0.6°C)下が
った時(図1の傾斜部分)。
【0016】領域IVでのHVACシステムの運転にお
いて、室内空気流は、冷媒の逆流または蒸発器コイルの
凍結によってコンプレッサまたは他のシステム構成部材
が損傷されることなくシステムが運転されることができ
る最も低いレベルに調整される。一般的なシステムで
は、蒸発器を通る通常の空気流は、冷却能力1トン(c
fm/ton)につき毎分400平方フィート(37.
2平方メートル)である。領域IVでは、コンプレッサ
も負荷要求を満たすのに必要な割合で周期的に運転され
たり停止されたりする。この運転は、最大運転周期また
はデューティーサイクルを越えない範囲内である。本発
明の一つの実施形態では、コンプレッサは10分の最大
運転時間の間運転され、この時のデューティーサイクル
は50%である。上記の制御動作は共に空調システムま
たは冷暖房システムの潜熱除去能力を向上させると共に
顕熱容量を最小にし、それにより、システムの除湿制御
特性を向上させる。
いて、室内空気流は、冷媒の逆流または蒸発器コイルの
凍結によってコンプレッサまたは他のシステム構成部材
が損傷されることなくシステムが運転されることができ
る最も低いレベルに調整される。一般的なシステムで
は、蒸発器を通る通常の空気流は、冷却能力1トン(c
fm/ton)につき毎分400平方フィート(37.
2平方メートル)である。領域IVでは、コンプレッサ
も負荷要求を満たすのに必要な割合で周期的に運転され
たり停止されたりする。この運転は、最大運転周期また
はデューティーサイクルを越えない範囲内である。本発
明の一つの実施形態では、コンプレッサは10分の最大
運転時間の間運転され、この時のデューティーサイクル
は50%である。上記の制御動作は共に空調システムま
たは冷暖房システムの潜熱除去能力を向上させると共に
顕熱容量を最小にし、それにより、システムの除湿制御
特性を向上させる。
【0017】対照的に、出願人が共通である米国特許第
4,003,729号には、ファンの速度を変化させる
ことによって蒸発器を通る空気流量が減少され、蒸発器
での冷媒が所定レベルに保たれるという除湿方法が開示
されている。この特許では、冷媒温度を監視する必要が
あり、蒸発器のファン速度と連動するようにコンプレッ
サの周期を変動させることによる潜熱除去の最適化は行
われていない。
4,003,729号には、ファンの速度を変化させる
ことによって蒸発器を通る空気流量が減少され、蒸発器
での冷媒が所定レベルに保たれるという除湿方法が開示
されている。この特許では、冷媒温度を監視する必要が
あり、蒸発器のファン速度と連動するようにコンプレッ
サの周期を変動させることによる潜熱除去の最適化は行
われていない。
【0018】図2を参照すると、住人の在宅または不在
モードが不在モードに設定されている本発明に係る第二
のモードマップが示されている。温度設定点は、矢印2
によって示され、例えば85°F(29.4°C)の一
般的な設定を表す。同様に、湿度設定点は、矢印3によ
って示され、例えば55%RH(相対湿度)を表す。こ
れらの設定は、自宅またはビルを長期的に不在にする場
合にユーザが不使用の閉鎖空間に対して望む一般的な選
択である。全ての領域における運転は、以下で述べる範
囲限定の変更の他は、図1に示される上記で説明した在
宅モードと同様である。
モードが不在モードに設定されている本発明に係る第二
のモードマップが示されている。温度設定点は、矢印2
によって示され、例えば85°F(29.4°C)の一
般的な設定を表す。同様に、湿度設定点は、矢印3によ
って示され、例えば55%RH(相対湿度)を表す。こ
れらの設定は、自宅またはビルを長期的に不在にする場
合にユーザが不使用の閉鎖空間に対して望む一般的な選
択である。全ての領域における運転は、以下で述べる範
囲限定の変更の他は、図1に示される上記で説明した在
宅モードと同様である。
【0019】領域IIでの運転は、上述したものと同様
であるが、ユーザによって選択される設定温度は、通
常、上述したものより高い。本発明の一つの実施形態で
は、サーモスタットは、休暇ボタン機構を一つ有する。
このボタンが選択されると、設定温度は、85°F(2
9.4°C)に設定され、設定湿度は、在宅モードの設
定に保たれる。
であるが、ユーザによって選択される設定温度は、通
常、上述したものより高い。本発明の一つの実施形態で
は、サーモスタットは、休暇ボタン機構を一つ有する。
このボタンが選択されると、設定温度は、85°F(2
9.4°C)に設定され、設定湿度は、在宅モードの設
定に保たれる。
【0020】HVACシステムの運転の領域IVにおけ
る温度及び湿度は、以下のように限定される。
る温度及び湿度は、以下のように限定される。
【0021】1.設定湿度は満たされ、温度は、以下の
2及び3で説明される範囲よりも高い。
2及び3で説明される範囲よりも高い。
【0022】2.湿度は、設定を少なくとも6%上回る
が、温度は、70°F(21.1°C)よりも低い。
が、温度は、70°F(21.1°C)よりも低い。
【0023】3.湿度は、設定よりも0〜6%高く、温
度は、湿度設定点からの1%RHのエラーごとに、76
°F(24.4°C)から温度が少なくとも1°F
(0.6°C)下がった時(図2の傾斜部分)。
度は、湿度設定点からの1%RHのエラーごとに、76
°F(24.4°C)から温度が少なくとも1°F
(0.6°C)下がった時(図2の傾斜部分)。
【0024】本発明の他の実施形態は、多速度または可
変速度のコンプレッサを使用する。この実施形態では、
可能な限り遅いコンプレッサ速度が領域IVで使用さ
れ、これにより、システムの顕熱容量は更に制限され、
システムの潜熱容量は最大にされる。
変速度のコンプレッサを使用する。この実施形態では、
可能な限り遅いコンプレッサ速度が領域IVで使用さ
れ、これにより、システムの顕熱容量は更に制限され、
システムの潜熱容量は最大にされる。
【0025】図3を参照すると、本発明に係る制御装置
及び制御方法を含むHVAC環境制御システム10が示
されている。このシステムには、サーモスタット20、
中央制御装置30、コンデンサファン31、コンプレッ
サ32、室内送風機ファン33、コンデンサ34、蒸発
器35、絞り弁36、閉冷媒流路37、及び蒸発器排水
パン38が含まれている。
及び制御方法を含むHVAC環境制御システム10が示
されている。このシステムには、サーモスタット20、
中央制御装置30、コンデンサファン31、コンプレッ
サ32、室内送風機ファン33、コンデンサ34、蒸発
器35、絞り弁36、閉冷媒流路37、及び蒸発器排水
パン38が含まれている。
【0026】サーモスタット20は、ユーザ温度設定装
置21、温度センサ22、ユーザ湿度設定装置23、及
び湿度センサ24を含む。サーモスタット20は、更に
ユーザが選択できる在宅または不在スイッチ25と、マ
イクロプロセッサ26と、を含む。ユーザは、所望の温
度及び湿度の設定をそれぞれ装置21及び装置23で選
択する。これらの設定は、デジタル信号に変換され、マ
イクロプロセッサ26に伝達される。一つの実施形態で
は、これらの装置は、デジタルタッチパッドである。ユ
ーザは、また、閉鎖空間に人が居住するか否かによって
在宅または不在モードをスイッチ25で選択し、対応す
る信号は、マイクロプロセッサ26に伝達される。温度
センサ22及び湿度センサ24は、閉鎖空間における温
度及び湿度に対応するデジタル信号を生成する。これら
の信号もマイクロプロセッサ26に伝達される。
置21、温度センサ22、ユーザ湿度設定装置23、及
び湿度センサ24を含む。サーモスタット20は、更に
ユーザが選択できる在宅または不在スイッチ25と、マ
イクロプロセッサ26と、を含む。ユーザは、所望の温
度及び湿度の設定をそれぞれ装置21及び装置23で選
択する。これらの設定は、デジタル信号に変換され、マ
イクロプロセッサ26に伝達される。一つの実施形態で
は、これらの装置は、デジタルタッチパッドである。ユ
ーザは、また、閉鎖空間に人が居住するか否かによって
在宅または不在モードをスイッチ25で選択し、対応す
る信号は、マイクロプロセッサ26に伝達される。温度
センサ22及び湿度センサ24は、閉鎖空間における温
度及び湿度に対応するデジタル信号を生成する。これら
の信号もマイクロプロセッサ26に伝達される。
【0027】マイクロプロセッサは、温度センサからの
信号を対応するユーザ設定と比較し、また、湿度センサ
からの信号を対応するユーザ設定と比較して、これらの
差異に対応するエラー信号を生成する。マイクロプロセ
ッサは、在宅または不在モードの設定及びこれらのエラ
ー信号と、上述した限定に基づくアルゴリズムを使用し
て、室内送風機ファン指令及びコンプレッサの指令に対
応する低電圧の信号を生成する。これらの低電圧信号
は、サーモスタットから直接HVACシステムに伝達さ
れる。このことは、従来技術に比較すると大きな違いで
ある。本発明のサーモスタットは、内蔵(self-containe
d)されており、単速度及び可変速度のHVACシステム
を直接制御することができる。例えば、米国特許第5,
062,276号は、可変速度システムを制御するため
の分離されたシステム制御装置を開示している。しか
し、この特許では、システム制御装置から分離されて独
立したサーモスタット及びヒューミディスタットを必要
とし、また、単速度システムに適用することはできな
い。
信号を対応するユーザ設定と比較し、また、湿度センサ
からの信号を対応するユーザ設定と比較して、これらの
差異に対応するエラー信号を生成する。マイクロプロセ
ッサは、在宅または不在モードの設定及びこれらのエラ
ー信号と、上述した限定に基づくアルゴリズムを使用し
て、室内送風機ファン指令及びコンプレッサの指令に対
応する低電圧の信号を生成する。これらの低電圧信号
は、サーモスタットから直接HVACシステムに伝達さ
れる。このことは、従来技術に比較すると大きな違いで
ある。本発明のサーモスタットは、内蔵(self-containe
d)されており、単速度及び可変速度のHVACシステム
を直接制御することができる。例えば、米国特許第5,
062,276号は、可変速度システムを制御するため
の分離されたシステム制御装置を開示している。しか
し、この特許では、システム制御装置から分離されて独
立したサーモスタット及びヒューミディスタットを必要
とし、また、単速度システムに適用することはできな
い。
【0028】湿度が高い状態における空調システムまた
は冷暖房システムの周期的な運転では、排水パン38と
蒸発器コイル表面35とに残る水分が再蒸発しないよう
に、コンプレッサが停止されている時には、室内送風機
の運転も停止される必要がある。この再蒸発は、運転状
態によっては、一般の装置による除湿を無効にしてしま
う。本発明のサーモスタットは、湿度が設定湿度よりも
高い状態において、コンプレッサの停止直後に室内送風
機の運転を5分間停止させる。これにより、蒸発器コイ
ルと排水パンとの内部に蓄積された水分が乾燥して再蒸
発が制限される。本発明の一つの実施形態は、ファンス
イッチを含み、このスイッチによって、上述したような
制限が適用されるHVACシステム本体とは独立して室
内送風機ファンが連続して運転されることができる。
は冷暖房システムの周期的な運転では、排水パン38と
蒸発器コイル表面35とに残る水分が再蒸発しないよう
に、コンプレッサが停止されている時には、室内送風機
の運転も停止される必要がある。この再蒸発は、運転状
態によっては、一般の装置による除湿を無効にしてしま
う。本発明のサーモスタットは、湿度が設定湿度よりも
高い状態において、コンプレッサの停止直後に室内送風
機の運転を5分間停止させる。これにより、蒸発器コイ
ルと排水パンとの内部に蓄積された水分が乾燥して再蒸
発が制限される。本発明の一つの実施形態は、ファンス
イッチを含み、このスイッチによって、上述したような
制限が適用されるHVACシステム本体とは独立して室
内送風機ファンが連続して運転されることができる。
【0029】図4を参照すると、上述した在宅設定にお
ける本発明に係る一つの実施例のマイクロプロセッサの
アルゴリズム論理に対応する機能のフローチャートが示
されている。本発明の論理は、四つの異なる応答動作4
1、42、43及び44を導く。これらの応答動作は、
異なる温度及び湿度の設定、検出される温度及び湿度の
状態、及び在宅または不在ステータスによって決定され
る。
ける本発明に係る一つの実施例のマイクロプロセッサの
アルゴリズム論理に対応する機能のフローチャートが示
されている。本発明の論理は、四つの異なる応答動作4
1、42、43及び44を導く。これらの応答動作は、
異なる温度及び湿度の設定、検出される温度及び湿度の
状態、及び在宅または不在ステータスによって決定され
る。
【0030】図1を参照すると、領域Iは、応答動作
“通常”モード41に対応し、領域IIは、応答動作
“冷却及び除湿”モード42に対応し、領域IIIは、
HVACシステム停止モード43に対応し、領域IV
は、“除湿のための冷却”モード44に対応する。ま
ず、部屋Tの気温が測定され、設定温度Tspと比較され
る。部屋の温度が設定温度を少なくとも3°F(1.7
°C)下回っていれば、応答動作43の指令が出されて
HVACシステムが停止される。続いて、湿度が測定さ
れ、温度データと組み合わされる。例えば、図4を参照
すると、部屋Tの温度が設定温度Tsp以下で、かつ、設
定温度を3%より多く下回っていなければ、運転モード
は、湿度に基づいて決定される。部屋で検出された湿度
RHが設定湿度Hspよりも低ければ,応答動作43が再
び指令され、HVACシステムは引き続き停止される。
感知される湿度が設定湿度を6%よりも大きく上回る場
合には、運転モード44が指令され、HVACシステム
は、室内送風機を周期的に運転するか、またはその速度
を落としてコンプレッサのデューティーサイクルを減少
させることによって、室内の潜熱を除去するように指令
される。
“通常”モード41に対応し、領域IIは、応答動作
“冷却及び除湿”モード42に対応し、領域IIIは、
HVACシステム停止モード43に対応し、領域IV
は、“除湿のための冷却”モード44に対応する。ま
ず、部屋Tの気温が測定され、設定温度Tspと比較され
る。部屋の温度が設定温度を少なくとも3°F(1.7
°C)下回っていれば、応答動作43の指令が出されて
HVACシステムが停止される。続いて、湿度が測定さ
れ、温度データと組み合わされる。例えば、図4を参照
すると、部屋Tの温度が設定温度Tsp以下で、かつ、設
定温度を3%より多く下回っていなければ、運転モード
は、湿度に基づいて決定される。部屋で検出された湿度
RHが設定湿度Hspよりも低ければ,応答動作43が再
び指令され、HVACシステムは引き続き停止される。
感知される湿度が設定湿度を6%よりも大きく上回る場
合には、運転モード44が指令され、HVACシステム
は、室内送風機を周期的に運転するか、またはその速度
を落としてコンプレッサのデューティーサイクルを減少
させることによって、室内の潜熱を除去するように指令
される。
【0031】領域IVの傾斜部分は、部屋の感知湿度が
設定湿度よりも大きいが、設定湿度を越える分は、その
6%よりも少ない状態に対応している。この状態では、
空間を“冷やし過ぎる”ことが必要なほど湿度は高くな
い。感知される部屋の温度と設定温度との差異1°F
(0.6°C)に対して、部屋の感知湿度が設定湿度を
少なくとも2%上回れば、応答動作44が再度指令され
る。部屋の感知温度が設定温度よりも高ければ、所定の
レベルの顕熱冷却が要求される。部屋の感知湿度が設定
湿度よりも低ければ、運転モード41が指令され、顕熱
を減少させるために“通常”モードで運転される。部屋
で感知される湿度が設定湿度よりも高ければ、運転モー
ド42が指令され、室内送風機は周期的に運転及び停止
されるか、または、速度が落とされて、システムの潜熱
除去が改善される。同様の機能的フローチャートは、上
述した法則に従って、システムの不在設定にも適用され
る。
設定湿度よりも大きいが、設定湿度を越える分は、その
6%よりも少ない状態に対応している。この状態では、
空間を“冷やし過ぎる”ことが必要なほど湿度は高くな
い。感知される部屋の温度と設定温度との差異1°F
(0.6°C)に対して、部屋の感知湿度が設定湿度を
少なくとも2%上回れば、応答動作44が再度指令され
る。部屋の感知温度が設定温度よりも高ければ、所定の
レベルの顕熱冷却が要求される。部屋の感知湿度が設定
湿度よりも低ければ、運転モード41が指令され、顕熱
を減少させるために“通常”モードで運転される。部屋
で感知される湿度が設定湿度よりも高ければ、運転モー
ド42が指令され、室内送風機は周期的に運転及び停止
されるか、または、速度が落とされて、システムの潜熱
除去が改善される。同様の機能的フローチャートは、上
述した法則に従って、システムの不在設定にも適用され
る。
【0032】本発明を要約すると、空調システムまたは
冷暖房システムは、サーモスタットを使用した制御装置
を備え、この装置は、温度センサと、湿度センサと、室
内送風機セクション及びコンプレッサへの低電圧信号を
制御して上記送風機セクション及びコンプレッサをそれ
ぞれ室内温度と湿度との状態及び所望の温度と湿度との
設定に応答するように運転させるアルゴリズムと、を有
する。
冷暖房システムは、サーモスタットを使用した制御装置
を備え、この装置は、温度センサと、湿度センサと、室
内送風機セクション及びコンプレッサへの低電圧信号を
制御して上記送風機セクション及びコンプレッサをそれ
ぞれ室内温度と湿度との状態及び所望の温度と湿度との
設定に応答するように運転させるアルゴリズムと、を有
する。
【図1】本発明に係る制御方法の第一モードによって運
転される空調システムを使用した閉鎖空間における温度
と湿度とのグラフである。
転される空調システムを使用した閉鎖空間における温度
と湿度とのグラフである。
【図2】本発明に係る制御方法の第二モードによって運
転される空調システムを使用した閉鎖空間における温度
と湿度とのグラフである。
転される空調システムを使用した閉鎖空間における温度
と湿度とのグラフである。
【図3】本発明に係る制御装置の一実施例を使用した空
調システムの説明図である。
調システムの説明図である。
【図4】本発明に係る図3に示した制御装置のマイクロ
プロセッサによって使用されるアルゴリズム論理を示し
たフローチャートである。
プロセッサによって使用されるアルゴリズム論理を示し
たフローチャートである。
10…HVAC環境制御システム 20…サーモスタット 21…ユーザ温度設定装置 22…温度センサ 23…ユーザ湿度設定装置 24…湿度センサ 25…在宅または不在状況スイッチ 26…マイクロプロセッサ 31…コンデンサファン 32…コンプレッサ 33…室内送風機ファン 34…コンデンサ 35…蒸発器 36…絞り弁 37…閉冷媒流路 38…蒸発器排水パン
フロントページの続き (72)発明者 ユージーン エル.ミルズ,ジュニア アメリカ合衆国,インディアナ,プレイ ンフィールド,セダー ドライヴ 7883 (56)参考文献 特開 昭51−128141(JP,A) 特開 昭60−169039(JP,A) 特開 昭61−223444(JP,A) 特開 昭63−41755(JP,A) 特開 平1−291040(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F24F 11/02 102 F24F 11/02
Claims (2)
- 【請求項1】 閉鎖空間における環境制御システムを制
御するための制御装置であって、前記環境制御システム
は、ファンとコンプレッサとを有し、 湿度センサを有し、前記湿度センサは、前記閉鎖空間の
湿度を感知して、感知された湿度に対応する信号を提供
し、 温度センサを有し、前記温度センサは、前記閉鎖空間の
温度を感知して、感知された温度に対応する信号を提供
し、 マイクロプロセッサを有し、該マイクロプロセッサは、
前記湿度センサと温度センサとの信号を受信することが
できるようにこれらのセンサと接続されており、感知さ
れた前記温度及び感知された前記湿度と、予め決定され
た設定温度及び設定湿度と、を比較し、この比較に基づいて、冷房モードと、冷房除湿モード
と、除湿モードと、停止状態と、が選択され、 各モードに対応して、前記ファンと前記コンプレッサと
にそれぞれ独立した運転信号が送信され、 前記除湿モードは、前記設定温度から該設定温度よりも
低い下限温度までの領域に設定されており、 さらに、在宅及び不在を設定する手段を有し、 不在が設定されたときには、前記設定温度が高くなる一
方、この設定温度から除湿モードの下限までの温度領域
が在宅時よりも拡大する ことを特徴とする制御装置。 - 【請求項2】 閉鎖空間における環境制御システムを制
御するための方法であって、前記環境制御システムは、
ファンとコンプレッサとを有し、 前記閉鎖空間における湿度を感知し、 前記閉鎖空間における温度を感知し、 前記感知された温度及び前記感知された湿度と、予め決
定された設定温度及び設定湿度と、を比較し、この比較に基づいて、冷房モードと、冷房除湿モード
と、除湿モードと、停止状態と、を選択し、 各モードに対応して、前記ファンと前記コンプレッサと
にそれぞれ独立した運転信号を送信し、 ここで、前記除湿モードは、前記設定温度から該設定温
度よりも低い下限温度までの領域に設定されており、 さらに、在宅及び不在の設定を判別し、 不在が設定されたときには、前記設定温度が高くなる一
方、この設定温度から除湿モードの下限までの温度領域
が在宅時よりも拡大することを特徴とする環境制御シス
テムを制御するための方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/880852 | 1997-06-23 | ||
US08/880,852 US6070110A (en) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | Humidity control thermostat and method for an air conditioning system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1183119A JPH1183119A (ja) | 1999-03-26 |
JP3187770B2 true JP3187770B2 (ja) | 2001-07-11 |
Family
ID=25377265
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17562698A Expired - Fee Related JP3187770B2 (ja) | 1997-06-23 | 1998-06-23 | 空調システムのための湿度制御サーモスタット及び湿度制御方法 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6070110A (ja) |
EP (1) | EP0893657B1 (ja) |
JP (1) | JP3187770B2 (ja) |
KR (1) | KR100309976B1 (ja) |
CN (1) | CN1108489C (ja) |
AU (1) | AU736309B2 (ja) |
BR (1) | BR9802195A (ja) |
ES (1) | ES2193497T3 (ja) |
SG (1) | SG72824A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103557558A (zh) * | 2013-10-28 | 2014-02-05 | 杭州上岛电器有限公司 | 降膜恒温恒湿*** |
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