JP2002277034A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 暖房運転時に吹出し風速を大きくして、上下
温度差の小さい室内環境を創出し、かつ室内ユニットの
吸込み温度を低下させてエネルギー効率の高い空気調和
装置を得ることを目的とする。 【解決手段】 圧縮機、室内熱交換器及び室外熱交換器
を有して冷媒回路を形成し、前記室内熱交換器と送風機
と複数の吹出口を有する室内ユニットを室内高所に配置
した空気調和装置において、暖房運転時に前記送風機の
所定風量において前記複数の吹出口の幾つかを閉じて、
開いている吹出口からの吹出し風速を大きくするように
したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、空気調和装置に
関し、特に暖房時の室内温熱環境の向上に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】空気調和装置の使用目的は、快適に活動
できる室内環境を形成することであり、室内温度は使用
者の好みの温度に制御される必要がある。しかし、この
室内温度は対流により温度ムラが生じる。特に、暖房時
は空気の比重量の関係で高温の空気が天井付近でよど
み、人間の居住域よりも上方の天井付近の温度が高く、
足元付近の温度が低くなり室内の上下温度差が大きく快
適性が損なわれる。また、室内の上下温度差が大きい場
合は、室内ユニットの吸込み温度が高くなるため、所定
の暖房能力を得るためには冷媒の凝縮温度も高くする必
要があり、エネルギー効率が低下してしまう。

【０００３】かかる問題を解決するため、例えば特開昭
６２−１３１１４０号公報に開示されるように、送風温
度または室内温度が所定値に達したときに、圧縮機の回
転数を低くするとともに送風機の回転数を高くし、そし
て、送風方向を下方向へ向けて上下温度差を小さくする
空気調和装置が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような空気調和装置においては、圧縮機の回転数を低く
し、送風機の回転数を高くして送風方向を下方向へ向け
て運転を行っても、室内ユニットが高天井などの室内に
設置されている場合には、吹出し噴流が床面まで届きに
くいため、床温が上がらず浮力が働きやすいので室内の
上下温度差が大きく、また、室内ユニットの吸込み温度
が高くなるためエネルギー効率が低下するという問題が
あった。

【０００５】本発明は、上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、暖房運転時に吹出し風速を大き
くして、上下温度差の小さい室内環境を創出し、かつ室
内ユニットの吸込み温度を低下させてエネルギー効率の
高い空気調和装置を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１記
載の空気調和装置は、圧縮機、室内熱交換器及び室外熱
交換器を有して冷媒回路を形成し、前記室内熱交換器と
送風機と複数の吹出口を有する室内ユニットを室内高所
に配置した空気調和装置において、暖房運転時に前記送
風機の所定風量において前記複数の吹出口のうち幾つか
を閉じて、開いている吹出口からの吹出し風速を大きく
するようにしたものである。

【０００７】また、請求項２記載の空気調和装置は、前
記複数の吹出口のうち閉じている吹出口と開いている吹
出口とを所定時間毎に切り替えるようにしたものであ
る。

【０００８】また、請求項３記載の空気調和装置は、前
記複数の吹出口の内少なくとも隣接する吹出口間を接続
してバイパス風路を設けたものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１における空気調和装置の構成図である。
図において、１は周波数を可変またはＯＮ／ＯＦＦを繰
り返して運転される圧縮機、２は冷房運転と暖房運転で
冷媒の流れる方向を変える四方弁、３は室外側の熱交換
器である。これら圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３
などで主に室外ユニット４を構成している。５は室内側
の熱交換器、６は室内の空気を循環させる送風機、７は
前記送風機６により室内の空気を吸い込む吸込口、８
ａ、８ｂは前記送風機６により室内に空気を吹き出す吹
出口、９ａ、９ｂは前記吹出口８ａ、８ｂにそれぞれ設
けられ、該吹出口８ａ、８ｂからの吹出し方向、あるい
は、吹出口を全閉に制御する風向べーン、１０は室内の
空気温度を検出する例えばサーミスタ等の温度センサで
ある。これら室内熱交換器５、送風機６、吸込口７、吹
出口８ａ、８ｂ、風向べーン９ａ、９ｂ、温度センサ１
０などで室内ユニット１１を構成して、この室内ユニッ
ト１１は被空調室１２の天井に埋設して設置されてい
る。

【００１０】前記室外ユニット４側と室内ユニット１１
側とは冷媒配管１３で接続されており、全体として冷凍
サイクルを形成する。従って、前記圧縮機１の運転及び
四方弁２の切り換えで前記被空調室１２の冷房または暖
房を行うことができる。１４は前記室外ユニット４や室
内ユニット１１に制御信号を送信したりするために電気
的に接続されている制御装置、１５は例えばリモコンで
前記制御装置１４と接続され、このリモコン１５で使用
者が行う設定操作による信号が、前記制御装置１４へ送
出され、制御装置１４から前記室外ユニット４や室内ユ
ニット１１へ制御信号送出されて、使用者の望む室内の
設定温度などを満足するように空気調和装置の運転が行
われる。

【００１１】図２は本実施の形態における制御ブロック
の概念図を示す。前記リモコン１５は、例えば、室内温
度設定Ｔｒｓ（以下設定温度という）や運転モード（図
示せず）及び吹出し方向や風量などの設定の他に、暖房
運転時に送風機６の所定風量において複数の吹出口のう
ち幾つかを閉じて、開いている吹出口からの吹出し風速
を大きくする高速吹出し設定手段を備え、使用者が設定
することによってリモコン１５から前記制御装置１４に
その設定信号が送出される。また、前記室内ユニット１
１内に設けられた温度センサ１０で被空調室１２の空気
温度Ｔｒｉ（以下室内温度という）が検出され、該検出
信号も制御装置１４に送出される。制御装置１４は、こ
れらの信号を基に、例えば圧縮機１の回転数や風向ベー
ン９ａ、９ｂなどの制御をして空気調和装置の運転を行
う。

【００１２】上記のように構成された空気調和装置の暖
房運転について説明する。高速吹出し設定をしない暖房
運転では、リモコン１５の電源スイッチ（図示せず）を
ＯＮして暖房モードを選択し、例えば設定温度Ｔｒｓ
や、風量及び吹出口８ａ、８ｂからの吹出し方向を下方
向へ向けるような風向ベーン９ａ、９ｂの設定などをす
ると、その設定信号が制御装置１４へ送信され、制御装
置１４から室外ユニット４や室内ユニット１１へ制御信
号が送信され空気調和装置が運転を開始する。例えば、
立上げ時は圧縮機１を定格運転して冷凍サイクルを運転
し、室内ユニット１１の送風機６により吸込口７から吸
込まれた室内空気は、室内熱交換器５との熱交換により
暖められ、吹出口８ａ、８ｂから風向ベーン９ａ、９ｂ
にて設定された吹出し方向に吹出され室内を暖房する。
そして、前記温度センサ１０で検出された室内温度Ｔｒ
ｉが設定温度Ｔｒｓに到達したら、その設定温度を保つ
ように例えば圧縮機の回転数を変化させて容量を制御す
る。尚、冷凍サイクルの冷媒の流れ及び作用等について
は、周知の通りであるので説明を省略する。

【００１３】図３は、上記の暖房運転における運転開始
から室内温度Ｔｒｉが設定温度Ｔｒｓに到達するまでの
室内温度推移を模擬的に表した図である。図の縦軸が温
度で、横軸が時間経過である。運転開始当初は、室内温
度Ｔｒｉは設定温度Ｔｒｓよりも低いため、圧縮機１が
例えば定格運転することで室内温度Ｔｒｉが時間の経過
とともに上昇していく。室内温度Ｔｒｉが設定温度Ｔｒ
ｓに到達すると、制御装置１４は室内温度Ｔｒｉが設定
温度Ｔｒｓに対して、例えば＋０．５〜−１．０（℃）
の温度幅内で推移するように例えば圧縮機１の容量等を
可変制御する。従って、室内温度Ｔｒｉはほぼ設定温度
Ｔｒｓに保たれる。しかしながら、室内温度Ｔｒｉを検
出している温度センサ１０は、天井に埋設して設置され
ている室内ユニット１１に設けられており、そして、暖
房時の高温の空気は比重量が小さいため上方に停滞し、
空間の高さ方向で上下温度差が生じていることを考慮す
ると、温度センサ１０で検出される室内温度Ｔｒｉと使
用者が居る床付近の温度には隔たりが生じる。

【００１４】図４は、例えば４つの吹出口を持つ室内ユ
ニットで、４つの吹出口全てから吹出し風速２．０ｍ／
ｓで暖房運転したときの、空間の高さ方向の温度分布を
示す図である。図の縦軸が床からの高さ（ｍ）で、横軸
が温度（℃）である。図より、天井高さ２．７（ｍ）で
ある場合、天井付近と床面付近とでは約９℃の温度差が
ついており、温熱環境として好ましくないことがわか
る。また、上下温度差が大きい場合は室内ユニット１１
の吸込み温度が高くなるため冷媒の凝縮温度が高くな
り、エネルギー効率の点からも好ましくない。

【００１５】図５は、上記図４のときと送風量および暖
房能力を同じくして、４つの吹出口のうち２つを閉じて
吹出し風速を４．０ｍ／ｓとして暖房運転したときの、
空間の高さ方向の温度分布を示す図である。図の縦軸が
床からの高さ（ｍ）で、横軸が温度（℃）である。図よ
り、吹出し風速を大きくして浮力を働きにくくして暖房
運転を行うと、天井付近と床面付近とでは上下温度差が
３℃に低減することがわかる。また、上下温度差が小さ
い場合は室内ユニット１１の吸込み温度が低くなり、冷
媒の凝縮温度も低くなるため、所定の暖房能力を得るた
めに必要な動力を低減することができる。

【００１６】したがって、本実施の形態においてはリモ
コン１５で、暖房運転時に吹出し風速を大きくする高速
吹出し設定をして、暖房運転を行うようにする。この高
速吹出しの設定をすると、その設定信号が前記制御装置
１４へ送出され、該設定信号に基づいて、制御装置１４
から室内ユニット１１の吹出口８ａまたは８ｂの風向ベ
ーン９ａまたは９ｂに制御信号が送出されて、この場合
吹出口８ａ、８ｂのいずれかの吹出口を全閉するように
制御する。このとき、開いている方の吹出口の風向ベー
ンは、例えば吹出し方向を下方向へ向けるよう制御され
る。このように、送風機６の所定風量において風向ベー
ン９ａまたは９ｂで吹出口８ａまたは８ｂのいずれかを
閉じて、開いている吹出口からの吹出し風速を大きくし
て暖房運転をすることによって、暖房時における室内の
上下温度差を小さくする。

【００１７】以上のように、複数の吹出口を有する空気
調和装置において、暖房運転時の所定風量において高速
吹出し設定をすることによって、複数の吹出口のうちい
くつかを風向ベーンの制御により閉じて、開いている吹
出口からの吹出し風速を大きくして暖房運転することに
より、室内の上下温度差の小さい室内環境を創出するこ
とができ、また、上下温度差が小さくなると室内ユニッ
トの吸込み温度が低下するので所定の暖房能力を得るの
に必要な動力を低減することのできる空気調和装置が得
られる。

【００１８】尚、上記実施の形態においては、吹出口が
２つのものについて説明したが、吹出口の個数はこの限
りではない。例として図６には、４つの吹出口８ａ´、
８ｂ´、８ｃ´、８ｄ´を有する室内ユニットで、例え
ば対向する吹出口８ｂ´、８ｄ´を全閉にして、他方の
対向する吹出口８ａ´、８ｃ´からの吹出し風速を大き
くする場合について示す。尚、図６において風向ベーン
は図示せず。

【００１９】また、上記図６においては、対向する２つ
の吹出口を閉じ、他方の対向する吹出口を開く例を示し
たが、これに限られるものではない。

【００２０】また、上記実施の形態においては、複数の
吹出口のうちいくつかを風向ベーンの制御により閉じ
て、開いている方の吹出口の風向ベーンは、例えば吹出
し方向を下方向へ向けるよう制御して固定しているが、
風向ベーンを自動的に動かして吹出し方向をスイングさ
せるようにしてもよい。これによって、床面のより広い
範囲に暖気を行き届かせ、上下温度差の小さい温熱環境
を創出する。

【００２１】実施の形態２．図７は、本実施の形態にお
ける、例えば４つの吹出口を有する室内ユニットの高速
吹出し設定時の吹出口の切り替え動作を表した図であ
る。尚、本実施の形態の空気調和装置の構成図は図１と
同様であるため、ここでの図示及び説明を省略する。ま
た、図７において実施の形態１と同一又は相当部分には
同一符号を付し説明を省略する。図７において、８ａ
´、８ｂ´、８ｃ´、８ｄ´は吹出口である。

【００２２】まず、図８は、例えば４つの吹出口を有す
る室内ユニットで、暖房運転時に４つの吹出口全てから
吹出し風速２．０ｍ／ｓで送風したときの、床上４０、
１００、１６０ｃｍの絶対風速分布を表したものであ
り、図９は、上記図８のときと送風量を同じくして、暖
房運転時に４つの吹出口のうち２つを閉じて、吹出し風
速を４．０ｍ／ｓと大きくして送風したときの、床上４
０、１００、１６０ｃｍの絶対風速分布を表したもので
ある。尚、図８、図９は室内の１／４の分布図を表して
いる。図８より、４つの吹出口全てから吹出し風速２．
０ｍ／ｓで吹出して暖房運転したとき、吹出し噴流は下
方向へ吹出されるが、床上４０ｃｍでは絶対風速がどの
領域においても０．１ｍ／ｓ以下であり、浮力が大きい
ため床面に届く前に舞い上がってしまう。そのため、上
下温度差が生じやすく、居住域（例えば床上０〜１６０
ｃｍ）において床面に近づくほど温度が低くなってしま
う。一方、吹出口のうち２つを閉じて吹出し風速を４．
０ｍ／ｓに大きくして運転した場合は、図９に示すよう
に吹出し噴流の主流は居住域において最大約１．０ｍ／
ｓと大きくなり、床に届いた後、床面に沿って流れて床
面付近も暖められ、上下温度差が小さくなる。

【００２３】したがって、本実施の形態においては、暖
房運転時の高速吹出し設定時において、４つの吹出口の
うち図７に示すように、風向ベーン（図示せず）を制御
して、例えば対向する２つの吹出口８ａ´、８ｃ´を閉
じ、他方の対向する吹出し口８ｂ´、８ｄ´を開いて、
該開いている吹出口８ｂ´、８ｄ´からの吹出し風速を
大きくし、ある所定時間が経ったら次は、該対向する吹
出口８ｂ´、８ｄ´を閉じ、他方の対向する吹出口８ａ
´、８ｃ´を開いて、該吹出口８ａ´、８ｃ´からの吹
出し風速を大きくするというように、閉じている吹出口
と開いている吹出口とを、ある所定時間毎に切り替えて
制御して暖房運転を行うようにする。このとき、開いて
いる方の吹出口の風向ベーンは、上記実施の形態１と同
様に、例えば吹出し方向を下方向へ向けるよう制御され
る。このように、高速吹出し設定時において複数の吹出
口のうち閉じている吹出口と開いている吹出口とを風向
ベーンを制御して、ある所定時間毎に切り替えて暖房運
転することによって、吹出し噴流の主流域を分散し、被
空調室の床面全体をより均等に暖め、上下温度差の小さ
い温熱環境を創出する。

【００２４】以上のように、暖房運転の高速吹出し設定
時に、複数の吹出口のうち閉じている吹出口と開いてい
る吹出口とを風向ベーンを制御して、ある所定時間毎に
切り替えて運転することにより、吹出し噴流の主流域を
分散することができ、被空調室の床面全体をより均等に
暖め、上下温度差の小さい温熱環境を創出することがで
きる。

【００２５】尚、上記実施の形態においては、吹出口が
４つのものについて説明したが、実施の形態１同様、吹
出口の個数はこの限りではない。

【００２６】また、上記実施の形態においては、４つの
吹出口のうち所定時間毎の吹出口の切り替えを、対向す
るそれぞれ２つの吹出口で行っているが、これに限られ
るものではない。

【００２７】実施の形態３．図１０は、本実施の形態に
おける、例えば４つの吹出口を有する室内ユニットを取
付け面からみた要部概略平面図であり、図１１は、図１
０のＡ−Ｂ要部概略斜視図ある。尚、本実施の形態の空
気調和装置の構成図は図１と同様であるため、ここでの
図示及び説明を省略する。また、図１０、図１１におい
て実施の形態１、２と同一又は相当部分には同一符号を
付し説明を省略する。また、図において風向ベーンは省
略してある。図１０、図１１において、１６は吹出口８
ａ´、８ｂ´、８ｃ´、８ｄ´の長手方向端部側の四隅
に設けられる、例えば発砲スチロール（図示せず）など
に風路穴を形成して、隣接する吹出し口間の長手方向端
部で接続されるように設けられたバイパス風路である。
尚、図１１の矢印は吹出し方向を示している。

【００２８】送風機６により誘引された被空調室１２の
空気は、吸込口７より室内ユニット１１に流入し、熱交
換器５を通過することにより暖められ、各々の吹出口８
ａ´、８ｂ´、８ｃ´、８ｄ´より被空調室１２へ吹出
される。しかしながら、高速吹出し設定時に吹出口８ａ
´、８ｂ´、８ｃ´、８ｄ´のうち幾つかを閉じている
場合、閉じている吹出口から吹出されるべき空気は、開
いている吹出口へは流れにくくなり、被空調室１２への
送風量が低下してしまう。そのため、熱交換器５と空気
との熱交換量が低下し、冷媒の凝縮温度が上がる。そし
て、凝縮温度が上がると吹出し温度が上がり室内の上下
温度差がつきやすく、エネルギー効率も低下してしま
う。

【００２９】したがって、本実施の形態においては、吹
出口８ａ´、８ｂ´、８ｃ´、８ｄ´のうち隣接する吹
出口間の長手方向端部で接続して形成されるバイパス風
路１６を設け、高速吹出し設定時に吹出口８ａ´、８ｂ
´、８ｃ´、８ｄ´のうち幾つかを閉じている場合に、
空気をバイパス風路１６を通して開いている吹出口へ流
れやすくして、これにより、被空調室１２への送風量の
低下防止を図り、熱交換器５と空気との熱交換量の低
下、冷媒の凝縮温度上昇、被空調室１２の上下温度差増
大を防ぐようにする。

【００３０】以上のように、複数の吹出口を有する室内
ユニットにおいて、隣接する吹出口間の長手方向端部で
接続して形成されるバイパス風路を設け、高速吹出し設
定時に複数の吹出口のうち幾つかを閉じている場合に、
空気をバイパス風路を通して開いている吹出口へ流れや
すくして、被空調室への送風量の低下を防止するように
したので、熱交換量の低下、冷媒の凝縮温度上昇、被空
調室の上下温度差増大を防ぐことができる。

【００３１】尚、上記実施の形態においては、吹出口が
４つのものについて説明したが、実施の形態１、２同
様、吹出口の個数はこの限りではない。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明に係る請求項１の空
気調和装置は、複数の吹出口を有する空気調和装置にお
いて、暖房運転時に送風機の所定風量において複数の吹
出口のうちいくつかを風向ベーンの制御により閉じて、
開いている吹出口からの吹出し風速を大きくして暖房運
転することにより、室内の上下温度差の小さい室内環境
を創出することができ、また、上下温度差が小さくなる
と室内ユニットの吸込み温度が低下するので、所定の暖
房能力を得るのに必要な動力を低減することのできる空
気調和装置が得られる。

【００３３】また、請求項２の空気調和装置は、複数の
吹出口のうち閉じている吹出口と開いている吹出口とを
風向ベーンを制御して、ある所定時間毎に切り替えて運
転することにより、吹出し噴流の主流域を分散すること
ができ、被空調室の床面全体をより均等に暖め、上下温
度差の小さい温熱環境を創出することができる。

【００３４】また、請求項３の空気調和装置は、複数の
吹出口のうち少なくとも隣接する吹出口間を接続して形
成されるバイパス風路を設け、複数の吹出口のうち幾つ
かを閉じている場合に、空気をバイパス風路を通して開
いている吹出口へ流れやすくして、被空調室への送風量
の低下を防止するようにしたので、熱交換量の低下、冷
媒の凝縮温度上昇、被空調室の上下温度差増大を防ぐこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１における空気調和装
置の構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態１における制御ブロッ
クの概念図である。

【図３】 この発明の実施の形態１に係る暖房時の室内
温度推移を模擬的に表した図である。

【図４】 この発明の実施の形態１に係る暖房時の室内
温度分布図である。

【図５】 この発明の実施の形態１に係る暖房時の室内
温度分布図である。

【図６】 この発明の実施の形態１に係る高速吹出し設
定時の動作例を表した図である。

【図７】 この発明の実施の形態２における高速吹出し
設定時の吹出口の切り替え動作を表した図である。

【図８】 この発明の実施の形態２に係る暖房時の絶対
風速分布を表した図である。

【図９】 この発明の実施の形態２に係る暖房時の絶対
風速分布を表した図である。

【図１０】 この発明の実施の形態３における室内ユニ
ットを取付け面からみた要部概略平面図である。

【図１１】 図１０のＡ−Ｂ要部概略斜視図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機、 ２ 四方弁、 ３ 室外側熱交換器、
４ 室外ユニット、５ 室内側熱交換器、 ６ 送風
機、 ７ 吸込口、 ８ａ、８ｂ、８ａ´、８ｂ´、８
ｃ´、８ｄ´ 吹出口、 ９ａ、９ｂ 風向ベーン、
１０ 温度センサ、 １１ 室外ユニット、 １２ 被
空調室、 １３ 冷媒配管、 １４ 制御装置、 １５
リモコン、 １６ バイパス風路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、室内熱交換器及び室外熱交換器
   を有して冷媒回路を形成し、前記室内熱交換器と送風機
   と複数の吹出口を有する室内ユニットを室内高所に配置
   した空気調和装置において、暖房運転時に前記送風機の
   所定風量において前記複数の吹出口のうち幾つかを閉じ
   て、開いている吹出口からの吹出し風速を大きくしたこ
   とを特徴とする空気調和装置。
2. 【請求項２】 前記複数の吹出口のうち閉じている吹出
   口と開いている吹出口とを所定時間毎に切り替えるよう
   にしたことを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
3. 【請求項３】 前記複数の吹出口の内少なくとも隣接す
   る吹出口間を接続してバイパス風路を設けたことを特徴
   とする請求項１記載の空気調和装置。