JP6971400B2 - 空調システム、空調方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、空調システム等に関する。

空気調和機による空調に関して、室内空気（空調対象空間）の温度の他に、室内空気の湿度も空調の快適性に影響を及ぼすことが知られている。例えば、特許文献１には、室内機に温湿度センサが設けられた空気調和機について記載されている。

特開２０１７−１５０７６４号公報

特許文献１に記載の技術では、温湿度センサの検出値に基づき、快適性の高い空調を行うことが可能になる。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、温度・湿度のそれぞれを検出するセンサ素子が設けられる分、製造コストの増加を招く。このようなことを考慮して、室内空気の湿度を検出せずに、室内空気の温度のみを検出する構成にすると、空調の快適性が低くなる可能性がある。

そこで、本発明は、快適性が高く、製造コストが安い空調システム等を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、冷媒側熱交換量よりも空気側熱交換量の方が小さい場合、室内熱交換器に向かう空気の温度、前記室内熱交換器で熱交換した空気の温度、前記冷媒側熱交換量、及び前記空気側熱交換量に基づいて、前記室内熱交換器に向かう空気の湿度を制御部が推定し、当該湿度に基づいて空調制御を行うことを特徴とする。

本発明によれば、快適性が高く、製造コストが安い空調システム等を提供できる。

本発明の実施形態に係る空調システムを含む概略的な構成図である。 本発明の実施形態に係る空調システムの空気調和機を含む構成図である。 本発明の実施形態に係る空調システムの空調管理装置の機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る空調システムにおいて、室内熱交換器における空気の熱交換が顕熱負荷のみであるときの冷媒側熱交換量Ｑ_ref及び空気側熱交換量Ｑ_airを示す説明図である。 本発明の実施形態に係る空調システムの空調管理装置が備える制御部の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る空調システムにおいて、室内熱交換器での熱交換に潜熱が含まれる場合の点（Ｑ_ref，Ｑ_air）の例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る空調システムにおいて、比率（Ｑ_air／Ｑ_ref）の時間的推移の例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る空調システムにおいて、室内熱交換器の吸込側・吹出側の空気の温湿度に関する空気線図である。 本発明の変形例に係る空調システムを含む概略的な構成図である。

≪実施形態≫
図１は、実施形態に係る空調システムＷを含む概略的な構成図である。
なお、図１では配管Ｊの図示を簡略化し、室外機Ｕｏから４台の室内機Ｕｉに冷媒を導く配管と、４台の室内機Ｕｉから室外機Ｕｏに冷媒を導く配管と、を共通の実線（配管Ｊ）で図示している。

空調システムＷは、空調を行うためのシステムであり、空気調和機１００と、空調管理装置２００と、を備えている。なお、空調管理装置２００が複数のサーバを含む構成であってもよい。図１に示す携帯端末３００は、空気調和機１００のユーザが所持しているスマートフォン、タブレット、携帯電話等の端末機であり、空調管理装置２００との間でネットワークＮを介して通信可能になっている。

＜空気調和機の構成＞
空気調和機１００は、冷房運転や暖房運転等の空調を行う機器である。図１では、一例として、上吹きタイプの室外機Ｕｏと、天井埋込タイプの４台の室内機Ｕｉと、が配管Ｊを介して接続されたマルチ型の空気調和機１００を図示している。図１に示すように、室外機Ｕｏは、通信線Ｍを介して室内機Ｕｉに接続されるとともに、通信線Ｍを介して空調管理装置２００にも接続されている。

図２は、空気調和機１００の冷媒回路Ｆを含む構成図である。
なお、図２では、４台の室内機Ｕｉ（図１参照）のうち２台を図示し、残りの２台については図示を省略している。また、図２では、室外熱交換器１２や室内熱交換器１６における空気の流れを白抜き矢印で示している。

空気調和機１００は、室外機Ｕｏに設けられる機器として、圧縮機１１と、室外熱交換器１２と、室外ファン１３と、室外膨張弁１４と、四方弁１５と、を備えている。
圧縮機１１は、低温低圧のガス冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒として吐出する機器である。このような圧縮機１１として、例えば、スクロール式圧縮機やロータリ式圧縮機が用いられる。

室外熱交換器１２は、その伝熱管（図示せず）を通流する冷媒と、室外ファン１３から送り込まれる外気と、の間で熱交換が行われる熱交換器である。室外熱交換器１２の一端ｇ１は、四方弁１５の切替えによって、圧縮機１１の吸入側又は吐出側に接続され、他端ｇ２は液側配管Ｊ１に接続されている。

室外ファン１３は、室外熱交換器１２に外気を送り込むファンである。室外ファン１３は、駆動源である室外ファンモータ１３ａを備え、室外熱交換器１２の付近に配置されている。
室外膨張弁１４は、室外熱交換器１２に流れる冷媒の流量を調整したり、室外熱交換器１２を蒸発器として機能させる際に冷媒を減圧したりする電子膨張弁であり、液側配管Ｊ１に設けられている。
四方弁１５は、空調時の運転モードに応じて、冷媒の流路を切り替える弁である。

また、空気調和機１００は、室内機Ｕｉに設けられる機器として、室内熱交換器１６と、室内ファン１７と、エアフィルタ１８と、室内膨張弁１９と、を備えている。
室内熱交換器１６は、その伝熱管（図示せず）を通流する冷媒と、室内ファン１７から送り込まれる室内空気（空調対象空間の空気）と、の間で熱交換が行われる熱交換器である。室内熱交換器１６の一端ｈ１はガス側配管Ｊ２に接続され、他端ｈ２は液側配管Ｊ３に接続されている。

室内ファン１７は、室内熱交換器１６に室内空気を送り込むファンである。室内ファン１７は、駆動源である室内ファンモータ１７ａを有し、室内熱交換器１６の付近に配置されている。
エアフィルタ１８は、室内ファン１７の駆動に伴って室内熱交換器１６に向かう空気から塵埃を捕集するフィルタであり、室内熱交換器１６の付近（空気吸込側）に配置されている。

室内膨張弁１９は、室内熱交換器１６に流れる冷媒の流量を調整したり、室内熱交換器１６を蒸発器として機能させる際に冷媒を減圧したりする電子膨張弁であり、液側配管Ｊ３に設けられている。なお、他の室内機Ｕｉも同様の構成を備えている。

液側接続部Ｋ１は、それぞれの室内機Ｕｉに一対一で接続された複数の液側配管Ｊ３と、室外熱交換器１２の他端ｇ２に接続された液側配管Ｊ１と、を接続するものである。
ガス側接続部Ｋ２は、それぞれの室内機Ｕｉに一対一で接続された複数のガス側配管Ｊ２と、室外機Ｕｏの四方弁１５に接続されたガス側配管Ｊ４と、を接続するものである。

そして、空調時の運転モードに応じて、冷媒回路Ｆにおいて周知のヒートポンプサイクルで冷媒が循環するようになっている。例えば、冷房運転時には、圧縮機１１、室外熱交換器１２（凝縮器）、室外膨張弁１４（膨張弁）、室内膨張弁１９（膨張弁）、及び室内熱交換器１６（蒸発器）を順次に介して冷媒が循環する。
一方、暖房運転時には、圧縮機１１、室内熱交換器１６（凝縮器）、室内膨張弁１９（膨張弁）、室外膨張弁１４（膨張弁）、及び室外熱交換器１２（蒸発器）を順次に介して冷媒が循環する。

すなわち、空調システムＷは、圧縮機１１、「凝縮器」、「膨張弁」、及び「蒸発器」を順次に介して冷媒が循環する冷媒回路Ｆを備え、前記した「凝縮器」及び「蒸発器」の一方は室外熱交換器１２であり、他方は室内熱交換器１６である。

その他、室外機Ｕｏには、吸入圧力センサ２１と、吸入温度センサ２２と、吐出圧力センサ２３と、吐出温度センサ２４と、が設けられている。
吸入圧力センサ２１は、圧縮機１１の吸入側における冷媒の圧力（吸入圧力）を検出するセンサである。吸入温度センサ２２は、圧縮機１１の吸入側における冷媒の温度（吸入温度）を検出するセンサである。

吐出圧力センサ２３は、圧縮機１１の吐出側における冷媒の圧力（吐出圧力）を検出するセンサである。吐出温度センサ２４は、圧縮機１１の吐出側における冷媒の温度（吐出温度）を検出するセンサである。
吸入圧力センサ２１、吸入温度センサ２２、吐出圧力センサ２３、及び吐出温度センサ２４の各検出値は、室外制御回路３１を介して空調管理装置２００に出力される。

一方、室内機Ｕｉには、冷媒温度センサ２５，２６と、吸込空気温度センサ２７と、吹出空気温度センサ２８と、が設けられている。
冷媒温度センサ２５は、室内熱交換器１６の一端ｈ１の付近を通流する冷媒の温度を検出するセンサである。他方の冷媒温度センサ２６は、室内熱交換器１６の他端ｈ２の付近を通流する冷媒の温度を検出するセンサである。

吸込空気温度センサ２７は、室内熱交換器１６の空気吸込側（入口側）における空気の温度を検出するセンサである。吹出空気温度センサ２８は、室内熱交換器１６の空気吹出側（出口側）における空気の温度を検出するセンサである。
冷媒温度センサ２５，２６、吸込空気温度センサ２７、及び吹出空気温度センサ２８の各検出値は、室内制御回路３２を介して室外制御回路３１や空調管理装置２００に出力される。

また、室外機Ｕｏには室外制御回路３１が設けられ、室内機Ｕｉには室内制御回路３２が設けられている。室外制御回路３１や室内制御回路３２は、図示はしないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種インタフェース等の電子回路を含んで構成されている。そして、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、ＣＰＵが各種処理を実行するようになっている。

室外制御回路３１は、各センサの検出値や空調管理装置２００からの指令に基づき、圧縮機１１、室外ファン１３、室外膨張弁１４等を制御し、また、所定の信号を室内制御回路３２に送信する。一方、室内制御回路３２は、室外制御回路３１から受信する信号や空調管理装置２００からの指令に基づき、室内ファン１７や室内膨張弁１９を制御する。

リモコンＲｅは、赤外線通信等によって、室内制御回路３２との間で所定の情報をやり取りする。例えば、空調の運転／停止、運転モードの設定、タイマ、設定温度の変更等に関する信号が、リモコンＲｅから室内制御回路３２に送信される。一方、室内制御回路３２からリモコンＲｅに送信される信号として、例えば、室内空気の温度や湿度に関する情報が挙げられる。

＜空調管理装置の構成＞
図２に示す空調管理装置２００は、空気調和機１００による空調を管理したり、後記するように、各センサの検出値に基づいて、室内空気の湿度を推定したりする機能を有している。空調管理装置２００は、図示はしないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェース等の電子回路を含んで構成され、通信線を介して室外制御回路３１や室内制御回路３２に接続されている。

図３は、空調管理装置２００の機能ブロック図である（適宜、図２を参照）。
図３に示すように、空調管理装置２００は、記憶部２１０と、制御部２２０と、報知部２３０と、を備えている。
記憶部２１０には、所定のプログラムの他、回転速度−設計風量情報２１１と、設計体積効率情報２１２と、顕熱負荷情報２１３と、が格納されている。回転速度−設計風量情報２１１とは、室内ファン１７の回転速度に対応する所定の設計風量を示す情報である。前記した「設計風量」とは、室内ファン１７や室内熱交換器１６の仕様に基づき、事前の実験等で得られる室内機Ｕｉの風量である。

なお、室内ファン１７の回転速度が大きいほど、設計風量も大きくなる。そして、室内ファン１７の回転速度に対応する設計風量を算出するための数式等が、回転速度−設計風量情報２１１として、予め記憶部２１０に格納されている。

図３に示す設計体積効率情報２１２とは、圧縮機１１（図２参照）の設計体積効率を示す情報である。前記した「設計体積効率」とは、圧縮機１１の仕様に基づく体積効率であり、圧縮機１１のモータ（図示せず）の回転速度等に基づいて算出される。
なお、記憶部２１０に格納されている顕熱負荷情報２１３については後記する。

制御部２２０は、各センサの検出値や記憶部２１０のデータ等に基づき、所定の処理を実行する。図３に示すように、制御部２２０は、冷媒側熱交換量推定部２２１と、空気側熱交換量推定部２２２と、学習部２２３と、比較部２２４と、判定部２２５と、湿度推定部２２６と、空調制御部２２７と、を備えている。

冷媒側熱交換量推定部２２１は、冷媒の温度や圧力等の検出値に基づいて、室内熱交換器１６における冷媒側熱交換量Ｑ_refを推定する。この冷媒側熱交換量Ｑ_refの「冷媒側」とは、冷媒の温度や圧力等の検出値に基づいて推定された熱交換量であることを意味している。

空気側熱交換量推定部２２２は、室内熱交換器１６の吸込側・吹出側の空気の温度や、室内ファン１７の回転速度の他、前記した回転速度−設計風量情報２１１に基づいて、室内熱交換器１６における空気側熱交換量Ｑ_airとして推定する。この空気側熱交換量Ｑ_airの「空気側」とは、空気の温度等に基づいて推定された熱交換量であることを意味している。

ところで、室内空気の湿度が高いときに冷房運転が行われると、室内熱交換器１６の伝熱管（図示せず）の温度が露点を下回ることがある。その結果、空気中の水蒸気を水に状態変化させる潜熱負荷が生じる。この潜熱負荷は空気の温度変化に反映されないため、吸込側・吹出側の空気の温度差に基づく空気側熱交換量Ｑ_air（顕熱）が、冷媒側熱交換量Ｑ_ref（全熱）よりも小さくなる。本実施形態では、このような冷媒側熱交換量Ｑ_refと空気側熱交換量Ｑ_airとの大小関係に基づいて、潜熱の有無を判定するようにしている。

図３に示す学習部２２３は、室内熱交換器１６における空気の熱交換に潜熱が含まれていない（顕熱のみである）ことが既知であるときに、冷媒側熱交換量Ｑ_refに対する空気側熱交換量Ｑ_airの比率（Ｑ_air／Ｑ_ref）を学習する。

図４は、室内熱交換器における空気の熱交換が顕熱負荷のみであるときの冷媒側熱交換量Ｑ_ref及び空気側熱交換量Ｑ_airを示す説明図である。
なお、図４の横軸は、冷媒側熱交換量推定部２２１（図３参照）によって推定された冷媒側熱交換量Ｑ_refである。図４の縦軸は、空気側熱交換量推定部２２２（図３参照）によって推定された空気側熱交換量Ｑ_airである。

図４に示す複数の点は、室内熱交換器１６における空気の熱交換が顕熱負荷のみであって、潜熱負荷がほとんどないことが既知の学習期間に得られたデータである。このような学習期間での運転モードとして、例えば、暖房運転の他、設定温度が所定値以上の冷房運転が挙げられる。

学習部２２３（図３参照）は、所定の学習期間に得られた複数の冷媒側熱交換量Ｑ_refや空気側熱交換量Ｑ_airを用いて、例えば、最小二乗法に基づき、図４に示す直線Ｌ１の数式を導く。なお、直線Ｌ１の数式に代えて、時系列的に得られる比率（Ｑ_air／Ｑ_ref）の移動平均を学習部２２３が算出するようにしてもよい。

学習期間においては、前記したように、室内熱交換器１６における空気の熱交換において潜熱がほとんど含まれないため、その全熱が顕熱に略等しくなる。その結果、冷媒側熱交換量Ｑ_ref（全熱）と空気側熱交換量Ｑ_air（顕熱）とが略等しくなり、直線Ｌ１の傾きが“１”に近い値になる。

この直線Ｌ１の傾きをａとすると、学習部２２３は、例えば、傾きが（ａ＋ｂ１）の直線Ｌ１１よりも下側であり、かつ、傾きが（ａ−ｂ１）の直線Ｌ１２よりも上側の所定範囲を学習する。別の観点から説明すると、学習部２２３は、室内熱交換器１６での熱交換がほとんど顕熱のみであるときの比率（Ｑ_air／Ｑ_ref）に関して、（ａ−ｂ１）≦（Ｑ_air／Ｑ_ref）≦（ａ＋ｂ１）の範囲を示す顕熱負荷情報２１３（図３参照）を記憶部２１０に格納する。

図３に示す比較部２２４は、空調運転中に、冷媒側熱交換量Ｑ_refと空気側熱交換量Ｑ_airとの大小を比較する。
判定部２２５は、比較部２２４の比較結果に基づき、室内熱交換器１６での空気の熱交換に関して、潜熱の有無を判定する。

湿度推定部２２６は、室内熱交換器１６での空気の熱交換に潜熱が含まれる場合、室内熱交換器１６に向かう空気の湿度を推定する。
空調制御部２２７は、湿度推定部２２６の推定結果等に基づいて、所定の空調制御を実行する。

報知部２３０は、湿度推定部２２６の推定結果等を報知する。このような報知部２３０として、例えば、ディスプレイが挙げられる。その他、報知部２３０が所定の通信機能を有し、湿度推定部２２６の推定結果等をリモコンＲｅ（図２参照）やユーザの携帯端末３００（図１参照）に報知するようにしてもよい。

＜空調管理装置の処理＞
図５は、空調管理装置２００が備える制御部２２０の処理を示すフローチャートである（適宜、図２、図３を参照）。
なお、図５の「ＳＴＡＲＴ」時には、前記した顕熱負荷情報２１３が既に学習されているものとする。また、図５の処理中、リモコンＲｅからの指令に基づき、空気調和機１００が冷房運転を実行しているものとする。

また、室内空気の湿度を推定する際（つまり、Ｓ１０１〜１０６の処理を行う際）、制御部２２０が、室内熱交換器１６での空気の熱交換に潜熱が含まれる（室内熱交換器１６の温度が露点を下回る）ように、室内熱交換器１６を蒸発器として機能させる処理を行うことが好ましい。例えば、制御部２２０が、リモコンＲｅからの指令に基づく所定温度よりも低い設定温度で冷房運転を開始させてもよい。これによって、後記するように、湿度センサ（図示せず）がなくても、室内空気の湿度を推定できるからである（Ｓ１０６）。

ステップＳ１０１において制御部２２０は、冷媒側熱交換量推定部２２１によって、室内熱交換器１６の冷媒側熱交換量Ｑ_refを推定する（冷媒側熱交換量推定ステップ）。具体的に説明すると、制御部２２０は、まず、吸入圧力センサ２１の検出値と、吸入温度センサ２２の検出値と、圧縮機１１の吸入側の冷媒過熱度と、に基づいて、圧縮機１１の吸入側の冷媒密度を算出する。なお、圧縮機１１の吸入側の冷媒過熱度は、事前の実験に基づき、所定の値が予め記憶されているものとする。

そして、制御部２２０は、圧縮機１１の吸入側の冷媒密度と、圧縮機１１の行程容積と、圧縮機モータ（図示せず）の回転速度と、圧縮機１１の設計体積効率と、に基づいて、冷媒回路Ｆにおける単位時間当たりの冷媒循環量を算出する。なお、圧縮機１１の行程容積は、既知であるものとする。また、圧縮機１１の設計体積効率は、前記した設計体積効率情報２１２（図３参照）に基づいて推定される。

さらに、制御部２２０は、吐出圧力センサ２３の検出値と、冷媒温度センサ２５，２６の検出値と、に基づいて、室内熱交換器１６の一端側・他端側（つまり、入口側・出口側）における冷媒の比エンタルピ差を算出する。

そして、制御部２２０は、室内熱交換器１６の一端側・他端側における冷媒の比エンタルピ差と、前記した冷媒循環量と、に基づいて、室内熱交換器１６の冷媒側熱交換量Ｑ_refを推定する。このように、制御部２２０は、室内熱交換器１６の一端側・他端側の冷媒の温度を含む情報に基づき、室内熱交換器１６における冷媒側熱交換量Ｑ_refを推定する。

次に、ステップＳ１０２において制御部２２０は、空気側熱交換量推定部２２２によって、室内熱交換器１６の空気側熱交換量Ｑ_airを推定する（空気側熱交換量推定ステップ）。具体的に説明すると、制御部２２０は、まず、回転速度−設計風量情報２１１を参照し、室内ファン１７の回転速度に対応する設計風量を算出する。そして、制御部２２０は、前記した設計風量と、吸込空気温度センサ２７の検出値と、吹出空気温度センサ２８の検出値と、に基づいて、室内熱交換器１６の空気側熱交換量Ｑ_airを推定する。

このように、制御部２２０は、室内熱交換器１６に向かう空気の温度、室内熱交換器１６で熱交換した空気の温度、及び、室内ファン１７の回転速度に対応する設計風量に基づいて、室内熱交換器１６における空気側熱交換量Ｑ_airを推定する。

次に、ステップＳ１０３において制御部２２０は、比較部２２４によって、冷媒側熱交換量Ｑ_refよりも空気側熱交換量Ｑ_airのほうが小さいか否かを判定する。

図６は、室内熱交換器での熱交換に潜熱が含まれる場合の点（Ｑ_ref，Ｑ_air）の例を示す説明図である。
なお、図６の横軸は冷媒側熱交換量Ｑ_refであり、縦軸は空気側熱交換量Ｑ_airである。また、図６に示す斜線部分は、室内熱交換器１６での空気の熱交換が顕熱負荷のみであると想定される範囲である。

例えば、点Ｐ１に着目すると、冷媒側熱交換量Ｑ１_refよりも空気側熱交換量Ｑ１_airのほうが小さく、さらに、点（Ｑ１_ref，Ｑ１_air）が斜線部分の所定範囲から逸脱している。これは、室内熱交換器１６における空気の熱交換に潜熱が含まれていたからである。つまり、室内機Ｕｉ（図２参照）に吸い込まれた空気に含まれる水蒸気が室内熱交換器１６（図２参照）に結露する際、潜熱が生じたからである。なお、図６に示す他の点についても同様である。

図５のステップＳ１０３において冷媒側熱交換量Ｑ_refよりも空気側熱交換量Ｑ_airのほうが小さい場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、制御部２２０の処理はステップＳ１０４に進む。
ステップＳ１０４において制御部２２０は、比率（Ｑ_air／Ｑ_ref）が所定範囲外であるか否かを判定する。

図７は、比率（Ｑ_air／Ｑ_ref）の時間的推移の例を示す説明図である。
なお、図７の横軸は時刻であり、縦軸は比率（Ｑ_air／Ｑ_ref）である。図７の例では、室内熱交換器１６での空気の熱交換が顕熱負荷のみであるときの比率（Ｑ_air／Ｑ_ref）の範囲として、α≦（Ｑ_air／Ｑ_ref）≦βが設定されている。これが、前記した顕熱負荷情報２１３（図３参照）である。また、図７の例では、時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３のそれぞれにおいて、比率（Ｑ_air／Ｑ_ref）が、所定値αよりも小さくなっている。

なお、時系列的に算出された複数の比率（Ｑ_air／Ｑ_ref）の移動平均を制御部２２０が算出し、この移動平均が所定範囲α≦（Ｑ_air／Ｑ_ref）≦βから外れたか否かを判定するようにしてもよい（Ｓ１０４）。
その他、比率（Ｑ_air／Ｑ_ref）を制御部２２０が算出する際、図６に示す複数の点（Ｑ_ref，Ｑ_air）の近似直線Ｌ２を最小二乗法で算出し、この近似直線Ｌ２の傾きが所定範囲α≦（Ｑ_air／Ｑ_ref）≦βから外れているか否かを判定するようにしてもよい（Ｓ１０４）。

図５のステップＳ１０４において比率（Ｑ_air／Ｑ_ref）が所定範囲外である場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、制御部２２０の処理はステップＳ１０５に進む。
ステップＳ１０５において制御部２２０は、判定部２２５によって、室内熱交換器１６における空気の熱交換に潜熱が含まれている（「潜熱あり」）と判定する。

次に、ステップＳ１０６において制御部２２０は、湿度推定部２２６によって、室内熱交換器１６に向かう空気の湿度を推定する（湿度推定ステップ）。

図８は、室内熱交換器の吸込側・吹出側の空気の温湿度に関する空気線図である。
なお、図８の横軸は、空気の乾球温度であり、縦軸は、空気の絶対湿度である。また、曲線Ｒは、相対湿度が１００［％］の状態を示す曲線である。また、点Ｐ２は、室内熱交換器１６に向かう吸込空気の温湿度の例であり、点Ｐ３は、この吸込空気が室内熱交換器１６で熱交換した後の吹出空気の温湿度を示している。

冷房運転中、室内熱交換器１６での空気の熱交換に潜熱が含まれる場合には、吹出側の空気の温度が露点を下回る。つまり、空気線図上では、吹出空気の状態を示す点Ｐ３が相対湿度１００％の曲線Ｒ上にある。したがって、吹出空気温度センサ２８（図２参照）の検出値（点Ｐ３では、乾球温度１０℃）と、「潜熱あり」との判定結果（Ｓ１０５）と、に基づき、空気線図上での点Ｐ３の位置が確定される。

一方、吸込側の空気に関しては、吸込空気温度センサ２７（図２参照）の検出値（点Ｐ２では、乾球温度が約２７℃）に基づき、点Ｐ２が破線Ｌ３上に存在することが分かる。そこで、制御部２２０は、冷媒側熱交換量Ｑ_ref（全熱：顕熱＋潜熱）に対する空気側熱交換量Ｑ_air（顕熱）の比率（Ｑ_air／Ｑ_ref）に基づいて、吸込空気の湿度（点Ｐ２の位置）を推定する。なお、図８の空気線図に相当するデータが、例えば、データテーブルとして記憶部２１０（図３参照）に予め格納されているものとする。

このように制御部２２０は、室内熱交換器１６における空気の熱交換に潜熱が含まれる場合には（図５のＳ１０５）、室内空気の湿度を推定する（Ｓ１０６）。つまり、制御部２２０は、室内熱交換器１６に向かう空気の温度、室内熱交換器１６で熱交換した空気の温度、冷媒側熱交換量Ｑ_ref、及び空気側熱交換量Ｑ_airに基づいて、室内熱交換器１６に向かう空気の湿度を推定する（Ｓ１０６）。これによって、室内機Ｕｉ（図２参照）に湿度センサが設けられていなくても室内空気の湿度を推定できるため、空気調和機１００の製造コストを削減できる。

図５のステップＳ１０７において制御部２２０は、ステップＳ１０６で算出した湿度（例えば、相対湿度）が所定値以上であるか否かを判定する。この所定値は、除湿運転（Ｓ１０８）を行うか否かの判定基準となる閾値であり、予め設定されている。前記した湿度が所定値以上である場合（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、制御部２２０の処理はステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８において制御部２２０は、除湿運転を実行する（空調制御ステップ）。例えば、制御部２２０は、除湿運転を行う際、室内膨張弁１９の開度を小さくする指令信号を生成し、空気調和機１００に送信する。これによって、室内熱交換器１６（蒸発器）に流入する冷媒の蒸発温度が低くなり、この冷媒の過熱度が大きくなるため、除湿運転を行うことができる。

その他、除湿運転を行う際、制御部２２０が、室内ファン１７の回転速度を小さくする指令信号を生成し、空気調和機１００に送信するようにしてもよい。このような制御でも、室内熱交換器１６（蒸発器）に流入する冷媒の過熱度が大きくなるため、除湿運転を行うことができる。なお、除湿運転（Ｓ１０８）を所定時間行った後、制御部２２０が再び冷房運転を行うようにしてもよい。

また、ステップＳ１０７において湿度が所定値未満である場合（Ｓ１０７：Ｎｏ）、制御部２２０は、除湿運転を行うことなく、一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。つまり、制御部２２０は、除湿運転を行わずに、冷房運転を継続する。湿度が低い場合には、除湿運転を行う必要は特にないからである。

また、ステップＳ１０３においてＱ_ref≦Ｑ_airである場合や（Ｓ１０３：Ｎｏ）、ステップＳ１０４において比率（Ｑ_air／Ｑ_ref）が所定範囲内である場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、制御部２２０の処理はステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０９において制御部２２０は、判定部２２５によって、室内熱交換器１６における空気の熱交換に潜熱が含まれていない（「潜熱なし」）と判定する。この場合には、室内空気の湿度がそれほど高くないため、除湿運転を行う必要は特にない。
ステップＳ１０９の処理を行った後、制御部２２０は、一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。

なお、図５では省略しているが、ステップＳ１０６で推定された湿度の履歴情報が記憶部２１０（図３参照）に記憶されるようにしてもよい。そして、記憶部２１０に記憶された湿度の履歴情報を制御部２２０がリモコンＲｅ（図２参照）又は携帯端末３００（端末機：図１参照）に送信するようにすることが好ましい。これによって、室内空気の湿度の時間的な変化をユーザが容易に把握できる。また、制御部２２０が、室内空気の湿度や比率（Ｑ_air／Ｑ_ref）の履歴情報を遠隔監視センタ（図示せず）に送信するようにしてもよい。この遠隔監視センタのコンピュータ（図示せず）も「端末機」に含まれる。

＜効果＞
本実施形態によれば、冷媒側熱交換量Ｑ_refと、空気側熱交換量Ｑ_airと、の大小関係等に基づいて（図５のＳ１０３，Ｓ１０４）、室内熱交換器１６での空気の熱交換に潜熱が含まれているか否かを制御部２２０が判定する（Ｓ１０５，Ｓ１０９）。そして、前記した熱交換に潜熱が含まれると判定した場合（Ｓ１０５）、制御部２２０は、室内空気の湿度を推定する（Ｓ１０６）。

これによって、室内機Ｕｉに湿度センサ（図示せず）が設けられていなくても、室内空気の湿度を正確に推定できるため、空気調和機１００の製造コストを削減できる。また、室内空気の湿度に基づき、制御部２２０が除湿運転を適宜に行うことで（図５のＳ１０８）、快適性の高い空調を行うことができる。特に、高温多湿の地域に空気調和機１００が設けられる場合には、本実施形態の制御が有効である。

≪変形例≫
以上、本発明に係る空調システムＷについて実施形態で説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、実施形態では、冷媒側熱交換量Ｑ_refよりも空気側熱交換量Ｑ_airのほうが小さく（図５のＳ１０３：Ｙｅｓ）、かつ、比率（Ｑ_air／Ｑ_ref）が所定範囲外である場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、制御部２２０が湿度を推定する処理（Ｓ１０６）について説明したが、これに限らない。例えば、ステップＳ１０５の判定処理を省略し、冷媒側熱交換量Ｑ_refよりも空気側熱交換量Ｑ_airの方が小さい場合、室内熱交換器１６に向かう空気の湿度を制御部２２０が推定するようにしてもよい。このような処理でも、室内空気の湿度を適切に算出することが可能である。

また、実施形態では、制御部２２０（図３参照）が学習部２２３（図３参照）を備える構成について説明したが、この学習部２２３を省略してもよい。そして、室内熱交換器１６での空気の熱交換に潜熱が含まれないような運転条件で空調が行われた場合において、比率（Ｑ_air／Ｑ_ref）が“１”に略等しいとき、制御部２２０が、室内空気の湿度を推定するようにしてもよい。具体的には、暖房運転中、又は、設定温度が所定値以上である冷房運転中、冷媒側熱交換量Ｑ_refと空気側熱交換量Ｑ_airとが略等しい場合において、その後に設定温度が前記した所定値未満である冷房運転を行うとき、制御部２２０が、室内空気の湿度を推定する。これによって、室内空気の湿度の推定に関する誤差をさらに小さくすることができる。

また、例えば、室内熱交換器１６やエアフィルタ１８に塵埃が付着していると、室内ファン１７の回転速度に対応する設計風量よりも実際の風量の方が小さくなる。その結果、冷媒側熱交換量Ｑ_refよりも空気側熱交換量Ｑ_airの方が大きくなることがある。
また、圧縮機１１において圧縮室（図示せず）のシール性が低下すると、圧縮室から冷媒が漏れやすくなるため、冷媒側熱交換量Ｑ_refよりも空気側熱交換量Ｑ_airの方が小さくなることもある。
そこで、比率（Ｑ_air／Ｑ_ref）が「所定範囲」内である場合に制御部２２０が室内空気の湿度を推定する処理に関して、さらに次の処理を行うようにしてもよい。すなわち、暖房運転中、又は、設定温度が所定値以上である冷房運転中、冷媒側熱交換量Ｑ_ref及び空気側熱交換量Ｑ_airのうち一方が他方よりも大きい場合、制御部２２０が、前記した「所定範囲」を補正するようにしてもよい。つまり、室内熱交換器１６での空気の熱交換に潜熱が含まれていないと想定されるときの比率（Ｑ_air／Ｑ_ref）に基づき、制御部２２０が「所定範囲」を補正（学習）するようにしてもよい。これによって、室内熱交換器１６等に塵埃が付着していたり、圧縮機１１が劣化したりしても、制御部２２０が、室内空気の湿度を高精度で推定できる。

また、実施形態では、空調管理装置２００が空気調和機１００に指令信号を出力する構成について説明したが、これに限らない。例えば、次に説明するように、空調管理装置２００が、空気調和機１００及び除湿機４００（図９参照）の両方に指令信号を出力する構成であってもよい。

図９は、変形例に係る空調システムＷＡを含む概略的な構成図である。
図９に示すように、空調システムＷＡは、空気調和機１００と、空調管理装置２００と、除湿機４００と、を備えている。空調管理装置２００は、通信線Ｍを介して室外機Ｕｏや室内機Ｕｉに接続されるとともに、通信線Ｍを介して除湿機４００にも接続されている。つまり、室内ファン１７の駆動に伴って空気調和された空気が吹き出される空調対象空間に設けられる除湿機４００と、空調管理装置２００の制御部２２０（図３参照）と、が互いに通信可能になっている。図９に示す除湿機４００は、主に除湿を行う機器である。なお、除湿機４００の構成について周知であるから、詳細な説明を省略する。

このような構成において、空調管理装置２００の制御部２２０（図３参照）は、室内空気の湿度が所定値未満である場合には、除湿運転を行わせる信号を除湿機４００に出力する。このように、室内空気の湿度がそれほど高くない場合には、除湿機４００のみに除湿運転を行わせることで、空調の高効率化を図ることができる。なお、前記した場合において、空気調和機１００は停止状態であってもよいし、また、冷房運転等を行っていてもよい。
一方、室内空気の湿度が前記した所定値以上である場合、制御部２２０は、除湿運転を行わせる信号を除湿機４００に出力するとともに、冷媒回路Ｆ（図２参照）を用いて除湿運転を行う。これによって、除湿機４００では足りない分の除湿を空気調和機１００の運転で補うことができる。

また、空気の熱交換に潜熱が含まれるように室内熱交換器１６を蒸発器として機能させる処理中、室内空気の湿度の履歴情報が記憶部２１０に記憶される場合において、制御部２２０が次の処理を行うようにしてもよい。すなわち、制御部２２０が、室内空気の湿度の履歴情報に基づいて、将来の湿度を予測し、その予測結果に基づいて、前記した処理を将来に行う際の冷房運転の設定温度を決めるようにしてもよい。その一例を挙げると、制御部２２０は、直近の数日間に推定した室内空気の湿度の移動平均を算出し、この移動平均に基づいて、次回に湿度を推定する際の冷房運転時の設定温度を決定する。これによって、湿度を推定する際の冷房運転の設定温度が高すぎたり、また、低すぎたりすることを防止できる。

また、空気の熱交換に潜熱が含まれるように室内熱交換器１６を蒸発器として機能させる処理を行う際、制御部２２０が、通常の冷房運転時よりも風量を小さくするか、又は、室内機Ｕｉ（図２参照）の上下方向の風向を通常の冷房運転時よりも水平に近づけることが好ましい。これによって、室内空気の湿度を推定する際、冷風が下方に吹き降ろされることを抑制し、ひいては、ユーザにとっての快適性を高めることができる。

また、空気の熱交換に潜熱が含まれるように室内熱交換器１６を蒸発器として機能させる処理を行う際、制御部２２０が、室内熱交換器１６を蒸発器として機能させ、この室内熱交換器１６を凍結させることが好ましい。より詳しく説明すると、制御部２２０からの指令に応じて、室外制御回路３１や室内制御回路３２が、圧縮機１１を駆動し、さらに、通常の冷房運転時よりも室内膨張弁１９の開度を小さくする。これによって、低圧で蒸発温度の低い冷媒が室内熱交換器１６に流入するため、空気中の水分が室内熱交換器１６に着霜し、その霜や氷が成長しやすくなる。このとき、室内熱交換器１６での空気の熱交換には潜熱が確実に含まれるため、室内空気の湿度を高精度で推定できる。

そして、室外制御回路３１や室内制御回路３２は、室内熱交換器１６を凍結させた後、室内熱交換器１６を解凍する。例えば、圧縮機１１や室内ファン１７が停止状態にされることで、室内熱交換器１６の霜や氷が室温で自然解凍され、室内熱交換器１６のフィン（図示せず）を伝って多量の水が流れ落ちる。その結果、室内熱交換器１６の塵埃が洗い流される。このような室内熱交換器１６の洗浄方法を「凍結洗浄」という。
なお、前記した「凍結洗浄」に代えて、室内熱交換器１６を蒸発器として機能させ、この室内熱交換器１６を結露させてもよい。このような「結露洗浄」によっても、室内熱交換器１６の塵埃が洗い流される。また、「結露洗浄」を行っているときに制御部２２０が室内空気の湿度を推定することが好ましい。このような方法でも、室内空気の湿度を高精度で推定できる。

また、リモコンＲｅや携帯端末３００の指令に応じて、制御部２２０が、室内空気の湿度を推定する処理を開始するようにしてもよい。これによって、空気調和機１００の湿度をユーザが確かめたいとき、室内空気の湿度の推定結果をリモコンＲｅ等に表示させることができる。

また、各実施形態では、空調システムＷ（図２参照）が空調管理装置２００を備える構成について説明したが、これに限らない。例えば、空調管理装置２００を省略し、湿度の推定に関する一連の処理を室外制御回路３１（制御部）や室内制御回路３２（制御部）が行うようにしてもよい。

また、各実施形態では、複数の室内機Ｕｉ（図１参照）が設けられるマルチ型の空気調和機１００について説明したが、これに限らない。例えば、室内機と室外機とが一台ずつ設けられた壁掛型の空気調和機（図示せず）の他、さまざまな種類の空気調和機に各実施形態を適用可能である。

なお、湿度の推定等の処理（図５参照）をコンピュータに実行させるためのプログラムを通信回線を介して提供することが可能であり、また、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に書き込んで配布することも可能である。

また、各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。

１１ 圧縮機
１２ 室外熱交換器（凝縮器／蒸発器）
１３ 室外ファン
１４ 室外膨張弁（膨張弁）
１５ 四方弁
１６ 室内熱交換器（蒸発器／凝縮器）
１７ 室内ファン
１８ エアフィルタ
１９ 室内膨張弁（膨張弁）
３１ 室外制御回路（制御部）
３２ 室内制御回路（制御部）
５３ フィルタ清掃部
１００ 空気調和機
２００ 空調管理装置
２１０ 記憶部
２２０ 制御部
２３０ 報知部
３００ 携帯端末（端末機）
４００ 除湿機
Ｆ 冷媒回路
Ｒｅ リモコン
Ｗ，ＷＡ 空調システム

Claims (4)

1. 圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を順次に介して冷媒が循環する冷媒回路を備え、
   前記凝縮器及び前記蒸発器の一方は室外熱交換器であり、他方は室内熱交換器であり、
   前記室内熱交換器の付近に配置される室内ファンと、
   前記室内ファンの回転速度に対応する所定の設計風量が記憶されている記憶部と、
   空調制御を行う制御部と、をさらに備え、
   前記制御部は、
   前記室内熱交換器の一端側・他端側の冷媒の温度を含む情報に基づき、前記室内熱交換器における冷媒側熱交換量を推定するとともに、
   前記室内熱交換器に向かう空気の温度、前記室内熱交換器で熱交換した空気の温度、及び、前記室内ファンの回転速度に対応する前記設計風量に基づいて、前記室内熱交換器における空気側熱交換量を推定し、
   前記冷媒側熱交換量よりも前記空気側熱交換量の方が小さい場合、前記室内熱交換器に向かう空気の温度、前記室内熱交換器で熱交換した空気の温度、前記冷媒側熱交換量、及び前記空気側熱交換量に基づいて、前記室内熱交換器に向かう空気の湿度を推定し、当該湿度に基づいて空調制御を行う空調システム。
2. 前記制御部は、前記湿度を推定する際、前記室内熱交換器での空気の熱交換に潜熱が含まれるように、前記室内熱交換器を前記蒸発器として機能させる処理を行うこと
   を特徴とする請求項１に記載の空調システム。
3. 空気調和機の室内熱交換器の一端側・他端側の冷媒の温度を含む情報に基づき、前記室内熱交換器における冷媒側熱交換量を制御部が推定する冷媒側熱交換量推定ステップと、
   前記室内熱交換器に向かう空気の温度、前記室内熱交換器で熱交換した空気の温度、及び、前記室内熱交換器の付近に配置された室内ファンの回転速度に対応する所定の設計風量に基づいて、前記室内熱交換器における空気側熱交換量を前記制御部が推定する空気側熱交換量推定ステップと、
   前記冷媒側熱交換量よりも前記空気側熱交換量の方が小さい場合、前記室内熱交換器に向かう空気の温度、前記室内熱交換器で熱交換した空気の温度、前記冷媒側熱交換量、及び前記空気側熱交換量に基づいて、前記室内熱交換器に向かう空気の湿度を前記制御部が推定する湿度推定ステップと、
   前記湿度に基づいて、前記制御部が空調制御を行う空調制御ステップと、を含む空調方法。
4. 請求項３に記載の空調方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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