JP2007024453A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】 各吹出し口の風向板の独立制御を安価な電気回路で実現することを目的とする。
【解決手段】 この発明に係る空気調和機は、天井等の高所に据え付けられ、室内送風機を有する室内機と、室内機に設けられ、室内送風機からの吹出し空気を吹出す複数の吹出口と、これらの吹出口にそれぞれ設けられ、吹出し空気の風向を制御する風向板と、これらの風向板を個々に駆動する複数のステッピングモータ４ａ〜４ｄと、これらのステッピングモータ４ａ〜４ｄに回転方向及び速度を指令する共通の指令回路６と、ステッピングモータ４ａ〜４ｄのそれぞれに独立して電力を供給する複数の電源回路７ａ〜７ｄとを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

この発明は、複数の吹出し口を有する空気調和機に係り、各吹出し口に設けられる風向板の制御に関するものである。
尚、空気調和機として、天井埋込カセット形空気調和機を用いて説明するが、その他の空気調和機にも本発明は適用可能である。

従来の天井埋込カセット形空気調和機は、室内の天井に装着されて、使用者により設定された設定温度によって室内温度を制御するが、この時、室内機の側面付近の吹出し口に装着された風向板（ベーンとも言う）の開放／閉鎖動作に従って風向が調節されることで、室内温度が制御される。このような空気調和機において、各吹出し口の風向板の回転角度（開度）を夫々独立的に制御して、室内空間の上下側及び左右側の温度差を減らして快適な温度環境及び均一な温度環境を使用者に提供し得る空気調和機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−５６８９７号公報

しかしながら、特許文献１の空気調和機は、以下のような課題があった。
（１）各吹出し口の風向板の回転角度を夫々独立的に制御するためには、吹出し口の風向板を駆動するステッピングモータそれぞれに対し個別に電気回路を持つことになるため、コストが高くなる。
（２）風向板の動きが事前に決められているため、室内の環境に応じた最適な風向板の角度調整を行うことができない。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、各吹出し口の風向板の独立制御を安価な電気回路で実現すること、また輻射センサーを併用し、居住空間の温度差を低減して快適性を向上させることを目的とする。

この発明に係る空気調和機は、天井等の高所に据え付けられ、室内送風機を有する室内機と、室内機に設けられ、室内送風機からの吹出し空気を吹出す複数の吹出口と、これらの吹出口にそれぞれ設けられ、吹出し空気の風向を制御する風向板と、これらの風向板を個々に駆動する複数のモータと、これらのモータに回転方向及び速度を指令する共通の指令回路と、モータのそれぞれに独立して電力を供給する複数の電源回路とを備えたことを特徴とする。

この発明に係る空気調和機の制御方法は、上記構成により、各吹出し口の風向板の独立制御を安価な電気回路で実現することができる。

実施の形態１．
図１乃至９は実施の形態１を示す図で、図１は天井埋込カセット形空気調和機の室内機２０を下から見た平面図、図２は天井埋込カセット形空気調和機の室内機２０の縦断面図、図３は風向板制御装置の電気回路図（（ａ）本実施の形態、（ｂ）は比較例）、図４はステッピングモータ４ａの結線図、図５はステッピングモータ４ａの電源回路７ａオン時の励磁シーケンスを示す図、図６は風向板２ａ〜２ｄの動作（ウェーブフロー）を示す図、図７は風向板２ａ〜２ｄウェーブフロー時の吹出し空気の流れを示す図、図８は風向板２ａ〜２ｄの動作（対向する吹出口の吹出し方向を同じにした場合）、図９は風向板２ａ〜２ｄが図８の動作時の吹出し空気の流れを示す図（（ａ）本実施の形態、（ｂ）は比較例）である。

図１に示すように、天井埋込カセット形空気調和機の室内機２０は、複数の吹出口１ａ〜１ｄを有し、それぞれの吹出口１ａ〜１ｄに吹出し空気の風向を制御する風向板２ａ〜２ｄを備える。風向板２ａ〜２ｄは、駆動部３ａ〜３ｄにより吹出し角度が調整される。駆動部３ａ〜３ｄは、駆動源となるステッピングモータ４ａ〜４ｄ（モータの一例）を備え、このステッピングモータ４ａ〜４ｄを駆動することにより風向板２ａ〜２ｄの角度を調整する。室内機２０の化粧パネル１５には、図１の例では、中央付近に空気の吸込口５があり、その周囲の４カ所に吹出口１ａ〜１ｄが形成されている。但し、吹出口の数は、これに限定されるものではなく、何個でもよい。

図２により、室内機２０の全体構成を簡単に説明する。室内機２０は、断熱材（図示せず）が内面に施された外箱２６に、化粧パネル１５が当接結合され、図示しない固定ボルトにより取付金具（図示せず）を介して天壁に固定される。外箱２６の内部中央付近に、ターボファン２５ａをファンモーター２５ｂで駆動する室内送風機２５を備えている。室内送風機２５が吸込口５のグリル２１、フィルタ２２及びベルマウス２３を通して室内空気を吸い込み、一次側空間３４に高圧空気を吐き出す。高圧空気は室内熱交換器２４を通り、二次側空間３５に入り、吹出口１ａ〜１ｄ（１ａ、１ｃは図示せず）から室内へ吹出される。吹出口１ａ〜１ｄには、風向板２ａ〜２ｄ（２ａ、２ｃは図示せず）が設けられている。室内熱交換器２４の下方に、ドレンパン２７が設置されている。

図３の風向板制御装置の電気回路図（（ａ）本実施の形態、（ｂ）は比較例）に示すように、比較例（図３（ｂ））では、吹出口１ａ〜１ｄの風向板２ａ〜２ｄをそれぞれ独立して駆動するためには、ステッピングモータ４ａ〜４ｄの指令回路６ａ〜６ｄ（ステッピングモータ４ａ〜４ｄの回転方向（正又は逆）及び速度等の指令を出力する）及び電源回路７ａ〜７ｄをそれぞれ独立して設ける必要があり、コスト高になる。

本実施の形態（図３（ａ））では、ステッピングモータ４ａ〜４ｄの指令回路６を共通化し、電源回路７ａ〜７ｄのみをそれぞれ独立して設ける。指令回路６は、指令回路６−１、指令回路６−２、指令回路６−３、指令回路６−４で構成される。ダイオード３０が、ステッピングモータ４ａ〜４ｄの共通の指令回路６−１〜６−４に設けられる。ダイオード３０は、例えば、電源回路７ａのみをオンしたい場合、電源回路７ａによる電流が他のステッピングモータ４ｂ〜４ｄに回り込み、それらを駆動しないようにするために必要である。指令回路６を共通化したので、ステッピングモータ４ａ〜４ｄの駆動方向、駆動速度の指令は風向板２ａ〜２ｄで同じになるが、風向板制御装置が電源回路７ａ〜７ｄをオン／オフすることにより、それぞれの風向板２ａ〜２ｄを独立して角度調整することができる。

ステッピングモータ４ａを例に、結線方法と、駆動の励磁シーケンスを、図４、５を用いて説明する。
図４に示すように、ステッピングモータ４ａは、電源回路７ａと、指令回路６−１〜６−４との間にそれぞれコイルを持つ。電源回路７ａオンしてステッピングモータ４ａを駆動する場合の励磁シーケンスは図５に示すように、ステップ１で指令回路６−２がオンとなり、電源回路７ａと指令回路６−２との間に電圧（例えば、１２Ｖ）が印加される。ステップ２では、指令回路６−２、６−４がオンとなり、電源回路７ａと指令回路６−２、６−４との間に電圧が印加される。ステップ３では、指令回路６−４がオンとなり、電源回路７ａと指令回路６−４との間に電圧が印加される。ステップ４では、指令回路６−１、６−４がオンとなり、電源回路７ａと指令回路６−１、６−４との間に電圧が印加される。ステップ５では、指令回路６−１がオンとなり、電源回路７ａと指令回路６−１との間に電圧が印加される。ステップ６では、指令回路６−１、６−３がオンとなり、電源回路７ａと指令回路６−１、６−３との間に電圧が印加される。ステップ７では、指令回路６−３がオンとなり、電源回路７ａと指令回路６−３との間に電圧が印加される。ステップ８では、指令回路６−２、６−３がオンとなり、電源回路７ａと指令回路６−２、６−３との間に電圧が印加される。この励磁シーケンスにより、ステッピングモータ４ａは、例えば、約０．１°回転する。この励磁シーケンスを繰返すことにより、所定の角度の回転が可能となる。

電源回路７ａ〜７ｄのオン／オフの位相をずらすことで、例えば、図６に示すようなウェーブフローの風向板２ａ〜２ｄの動作を実現できる。風向板２ａ〜２ｄの動作は、水平と下吹の間を繰り返す動作であるが、図６に示すウェーブフローは、各風向板２ａ〜２ｄの水平と下吹の間を繰り返す動作の位相が異なる。

指令回路６を共通化しているので、ステッピングモータ４ａ〜４ｄを駆動する電気回路のコストは安価である。しかし、電源回路７ａ〜７ｄのオン／オフにより、風向板２ａ〜２ｄ毎に異なったモードで駆動することができる。

図６に示すウェーブフローで風向板２ａ〜２ｄ毎に異なったモードで駆動することにより、図７に示すように、吹出口１ａ〜１ｄそれぞれの風向が異なり、室内空間の空気を攪拌して、居住空間の上下、水平方向の温度差を少なくすることができる。

図９（ｂ）の比較例に示すように、吹出口１ａ〜１ｄの全てが下吹きの場合は、吹出し面積が大きく、吸込み空気が確保しずらい。即ち、吹出し空気を吸い込みやすく、所詮ショートサイクルしやすい。

これに対し、図９（ａ）のように、風向板２ａ〜２ｄの中、対向する二つを下吹き、他の対向する二つを水平吹出しとすることにより、吸い込み空気を確保することができ、使用者に対し、快適な空間を提供できる。
要は、風向板２ａ〜２ｄの中の対向する二つの動作を同じにすることで、上記効果を得ることができる。

上記では、風向板２ａ〜２ｄの中、対向する二つの向きを同じにしたが、必ずしもそれに限られたものではない。風向板２ａ〜２ｄの中の少なくとも一つを水平吹出しにして、他を下吹きにしてもよい。

実施の形態２．
図１０乃至１２は実施の形態２を示す図で、図１０は輻射センサー８による床温測定と風向板２ａ〜２ｄの動作を示す図、図１１は輻射センサー８を用いた風向板制御の一例を示す図、図１２は吹出口１ａ〜１ｄの一部を閉じた場合の吹出し空気を示す図である。

図１０に示すように、室内機２０に駆動部９を設けた、可動式の輻射センサー８（輻射温度検知手段の一例）を搭載して、部屋全体の床温度を測定する。輻射センサー８は、床等の物体が輻射する赤外線を検知して物体の温度を検出し、約３６０゜の範囲で回転して床等の物体の温度を検出する。図１０の例は、床温度測定領域１０ａ〜１０ｆの床温度を、輻射センサー８で測定する。その測定結果により、居住空間の温度状態を把握し、暖房運転ならば床温度測定領域１０ａ〜１０ｆの中の温度の低い領域に、冷房運転ならば床温度測定領域１０ａ〜１０ｆの中の温度の高い領域に向けて、吹出口１ａ〜１ｄの風向板２ａ〜２ｄの角度調整を行うことで、居住空間の温度差を低減でき、使用者に快適な空間を提供できる。尚、床温度測定領域１０ａ〜１０ｆは、一例であり、床温度測定領域の数は任意でよい。

輻射センサー８で測定した床温度測定領域１０ａ〜１０ｆの床温度から、吹出し気流が床まで到達していないと判断した際は、吹出口１ａ〜１ｄの中の幾つかをその風向板で塞ぐことで、吹出口１箇所当たりの風量を増加させ、気流の床への到達性を向上させることができる。

図１１、１２はその一例であり、輻射センサー８の床温度測定結果から、暖まらない（暖房時）又は冷えない（冷房時）と判断した場合は、対向する吹出口１ｂ、１ｄを風向板２ｂ、２ｄで閉じ、吹出口１ａ、１ｃの風量を増加させ、気流の床への到達性を向上させる。

この場合も、吹出口１ａ〜１ｄの少なくとも一つをその風向板で塞ぎ、他の吹出口からの風量を増加させるようにしてもよい。

このように、風向板２ａ〜２ｄの独立駆動と輻射センサー８を組み合わせることで、室内居住空間の温度環境に応じた最適な風向板制御が可能となる。

実施の形態１を示す図で、天井埋込カセット形空気調和機の室内機２０を下から見た平面図である。 実施の形態１を示す図で、天井埋込カセット形空気調和機の室内機２０の縦断面図である。 実施の形態１を示す図で、風向板制御装置の電気回路図（（ａ）本実施の形態、（ｂ）は比較例）である。 実施の形態１を示す図で、ステッピングモータ４ａの結線図である。 実施の形態１を示す図で、ステッピングモータ４ａの電源回路７ａオン時の励磁シーケンスを示す図である。 実施の形態１を示す図で、風向板２ａ〜２ｄの動作（ウェーブフロー）を示す図である。 実施の形態１を示す図で、風向板２ａ〜２ｄウェーブフロー時の吹出し空気の流れを示す図である。 実施の形態１を示す図で、風向板２ａ〜２ｄの動作（対向する吹出口の吹出し方向を同じにした場合）を示す図である。 実施の形態１を示す図で、風向板２ａ〜２ｄが図６の動作時の吹出し空気の流れを示す図（（ａ）本実施の形態、（ｂ）は比較例）である。 実施の形態２を示す図で、輻射センサー８による床温測定と風向板２ａ〜２ｄの動作を示す図である。 実施の形態２を示す図で、輻射センサー８を用いた風向板制御の一例を示す図である。 実施の形態２を示す図で、吹出口１ａ〜１ｄの一部を閉じた場合の吹出し空気を示す図である。

符号の説明

１ａ〜１ｄ 吹出口、２ａ〜２ｄ 風向板、３ａ〜３ｄ 駆動部、４ａ〜４ｄ ステッピングモータ、５ 吸込口、６，６ａ〜６ｄ 指令回路、７ａ〜７ｄ 電源回路、８ 輻射センサー、９ 駆動部、１０ａ〜１０ｄ 床温度測定領域、１５ 化粧パネル、２０ 室内機、２１ グリル、２２ フィルタ、２３ ベルマウス、２４ 室内熱交換器、２５
室内送風機、２５ａ ターボファン、２５ｂ ファンモーター、２６ 外箱、２７ ドレンパン、３０ ダイオード、３４ 一次側空間、３５ 二次側空間。

Claims (6)

1. 天井等の高所に据え付けられ、室内送風機を有する室内機と、
   前記室内機に設けられ、前記室内送風機からの吹出し空気を吹出す複数の吹出口と、
   これらの吹出口にそれぞれ設けられ、吹出し空気の風向を制御する風向板と、
   これらの風向板を個々に駆動する複数のモータと、
   これらのモータに回転方向及び速度を指令する共通の指令回路と、
   前記モータのそれぞれに独立して電力を供給する複数の電源回路とを備えたことを特徴とする空気調和機。
2. 前記電源回路のオン／オフの位相をずらすことにより、前記風向板を独立して制御することを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 前記風向板の中、対向する二つの風向板が同じ動作を行うことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
4. 天井等の高所に据え付けられ、室内送風機を有する室内機と、
   前記室内機に設けられ、前記室内送風機からの吹出し空気を吹出す複数の吹出口と、
   これらの吹出口にそれぞれ設けられ、吹出し空気の風向を制御する風向板と、
   これらの風向板を個々に駆動する複数のモータと、
   前記室内機又は室内の高所に設けられ、床等の物体が輻射する赤外線を検知して物体の温度を検出し、回転して床等の物体の温度を検出する輻射温度検知手段とを備えたことを特徴とする空気調和機。
5. 前記輻射温度検知手段により複数領域の床温度を測定し、暖房運転時暖まらない又は冷房運転時冷えない領域に向け、前記風向板の角度調整を行うことを特徴とする請求項４記載の空気調和機。
6. 前記輻射温度検知手段により複数領域の床温度を測定し、気流が床まで到達していないと判断した場合、前記吹出口の少なくとも一つは、前記風向板で塞ぐことを特徴とする請求項４記載の空気調和機。

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