JP2011069524A - 空気調和機 - Google Patents

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Motoki Hamazaki
Takechika Mishima
Satoru Okada
毅睦 三島
覚 岡田
元貴 濱崎
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Toshiba Carrier Corp
東芝キヤリア株式会社
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Abstract

【課題】 少ない構成部品で、しかも室内機の大型化を招くことなく、複数の吹出口からそれぞれ温度コントロールした空気を吹出すことができる快適性にすぐれた空気調和機を提供する。
【解決手段】 室内機1に副気流吹出口10および副気流ユニット30を設ける。副気流ユニット30は、室内熱交換器21に入る前の吸込み空気の一部および室内熱交換器21を経た空気の一部を取込んで混合し副気流吹出口10から吹出す機能を有する。
【選択図】図2

Description

この発明は、室内機の吹出し風について考慮した空気調和機に関する。
空気調和機の室内機は、室内空気を吸込口から吸込み、その吸込み空気を室内熱交換器に通し、その室内熱交換器を経た空気を吹出口から室内へ吹出す。吹出口には上下方向ルーバおよび左右方向ルーバが設けられており、これらルーバによって室内への吹出し方向を調節することができる。
一方、室内機に複数の吹出口を設け、これら吹出口から複数の方向へ空気を吹出す構成の空気調和機が知られている(例えば特許文献1)。吹出し風を望みの場所に直接的かつ強制的に供給できるという利点がある。
特開2002−22198号公報
上記の空気調和機では、室内熱交換器を経た空気が各吹出口に分流されるだけで、それぞれの吹出口からの吹出し空気温度は互いに同じである。
各吹出口からの吹出し空気温度をそれぞれコントロールしようとすると、吹出口ごとに室内熱交換器および室内ファンを設けなければならないなど、構成部品が増大してコストが上昇したり、室内機が大型化するなどの問題が生じる。
この発明は、上記の事情を考慮したもので、その目的は、少ない構成部品で、しかも室内機の大型化を招くことなく、複数の吹出口からそれぞれ温度コントロールした空気を吹出すことができる快適性にすぐれた空気調和機を提供することである。
請求項1に係る発明の空気調和機は、室内空気を吸込み、その吸込み空気を室内熱交換器に通して吹出口から吹出す室内機と、この室内機に設けられた副気流吹出口と、前記室内機内に設けられ、前記室内熱交換器に入る前の吸込み空気の一部および前記室内熱交換器を経た空気の一部を取込んで混合し前記副気流吹出口から吹出す副気流ユニットと、を備える。
この発明の空気調和機によれば、少ない構成部品で、しかも室内機の大型化を招くことなく、複数の吹出口からそれぞれ温度コントロールした空気を吹出すことができ、快適性が向上する。
この発明の一実施形態の室内機の外観を示す斜視図。 図1の室内機の内部構成を示す図。 一実施形態の室内機から吹出される副気流と被空調室の様子を示す図。 一実施形態の副気流ユニットの構成とその第1副気流モードを示す図。 図4の副気流ユニットの第2副気流モードを示す図。 図4の副気流ユニットの第3副気流モードを示す図。 一実施形態の冷凍サイクルおよび制御回路の構成を示す図。 一実施形態のリモコンの外観図。 一実施形態の冷房時の動作を説明するためのフローチャート。 一実施形態の冷たい副気流が天井面に届く様子を示す図。 一実施形態の暖房時の動作を説明するためのフローチャート。 一実施形態の暖かい副気流が床面に届く様子を示す図。 一実施形態の変形例における室内機から吹出される副気流が床面と天井面に届く様子を示す図。 図13の変形例における室内機から吹出される副気流が床面と人物に届く様子を示す図。 図13の変形例の動作を説明するためのフローチャート。 一実施形態の他の変形例における輻射温度センサの配置と被空調室の様子を示す図。 図16の変形例の動作を説明するためのフローチャート。
[1]以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1において、1は室内機で、前面パネル2の上部に吸込口2a、下部に吹出口2bを有し、その吹出口2bに2枚の上下ルーバ3,4および2枚の左右ルーバ5,6を有する。前面パネル2における吸込口2aと吹出口2bとの間の位置に、後述の被空調室40内の輻射温度を検知する輻射温度センサ7、および後述のリモコン70から発せられる赤外線光を受光するための受光部8が設けられる。
そして、図2に示すように、室内機1内の吸込口2aから吹出口2bにかけての通風路に、室内熱交換器21および室内ファン22が設けられている。この室内ファン22の動作により、室内空気が吸込口2aを通して室内機1内に吸込まれ、その吸込み空気が上記室内熱交換器21を熱交換しながら通り、その室内熱交換器21を経た空気が左右ルーバ5,6および上下ルーバ3,4を介して吹出口2bから室内に吹出される。この吹出口2bからの吹出し空気を、以下、主流と称す。
また、室内機1の前面パネル2における吹出口2bの隣り位置に、筒状の副気流吹出口(以下、副気流吹出ノズルという)10が設けられる。さらに、室内機1内の室内熱交換器21の横位置に、かつ副気流吹出ノズル10と対応する位置に、副気流ユニット30が設けられる。
副気流ユニット30は、小型ファンを内蔵し、室内熱交換器21を経た空気の一部のみ取込んで副気流吹出ノズル10から吹出す第1副気流モード、室内熱交換器21に入る前の吸込み空気の一部および室内熱交換器21を経た空気の一部を取込んで混合し副気流吹出ノズル10から吹出す第2副気流モード、室内熱交換器21に入る前の吸込み空気の一部のみ取込んで副気流吹出ノズル10から吹出す第3副気流モードを有し、これら副気流モードのいずれかを選択的に設定することができる。
副気流吹出ノズル10は、前面パネル2に取付けられる根元部分に回動機構を有し、回動により、吹出し方向が可変である。この副気流吹出ノズル10からの吹出し空気を、以下、副気流と称す。
このように構成された室内機1が、図3に示すように、被空調室40の壁面40aに取付けられる。吹出口2bから吹出される主流は、被空調室1の内部空間を循環する。副気流吹出ノズル10から吹出される副気流は、被空調室40の壁面40a,40b、床面40c、天井面40d、窓41などに、スポット的に到達する。
上記副気流ユニット30の具体的な構成を図4、図5、図6に示す。すなわち、2点鎖線で示す筐体内に、小型の副気流ファンを内蔵するファンケース31が収容される。このファンケース31の側面に半円状のガイド部材34を介して円盤32が固定され、その円盤32の裏面とファンケース31の側面との間に、かつガイド部材34を下位置にして、厚みのある円盤状の回転部材33が回転可能に軸支される。
円盤32は、中心部を挟んで対称となる位置に通気窓32a,32bを有する。回転部材33は、円盤32と面接触する側面に、かつ回転軸を挟んで対称となる位置に、通気窓33a,33bを有する。さらに、回転部材33は、リング状の周面に通気窓33c,33dを有する。
ファンケース31の底部に駆動モータ(図示しない)が設けられており、その駆動モータの動力により、ファンケース21内の副気流ファンが回転するとともに、回転部材33が図4の第1副気流モード位置、図5の第2副気流モード位置、図6の第3副気流モード位置にそれぞれ選択的に設定される。
図4の第1副気流モード位置が設定されると、回転部材33の通気窓33a,33bが円盤32の通気窓32a,32bに重なる。この状態でファンケース21内の副気流ファンが回転することにより、室内熱交換器21を経た空気の一部のみ通気窓32a,32b,33a,33bを通ってファンケース32に流入し、流入した空気がファンケース32の底部から副気流吹出ノズル10へと導かれる。導かれた空気は、副気流吹出ノズル10から吹出される。
この第1副気流モード位置から回転部材33が半回転すると、図5の第2副気流モード位置が設定され、回転部材33の周面の通気窓33c,33dがガイド部材34から露出して上向き状態になるとともに、回転部材33の通気窓33aが円盤32の通気窓32bに重なり、回転部材33の通気窓33bが円盤32の通気窓32aに重なる。この状態でファンケース21内の副気流ファンが回転することにより、室内熱交換器21に入る前の吸込み空気の一部が通気窓33c,33dを通ってファンケース32に流入するとともに、室内熱交換器21を経た空気の一部が通気窓32a,32b,33a,33bを通ってファンケース32に流入する。流入した空気はファンケース32内で混合され、その混合空気がファンケース32の底部から副気流吹出ノズル10へと導かれる。導かれた空気は、副気流吹出ノズル10から吹出される。
この第2副気流モード位置から回転部材33がさらに所定角度だけ回転すると、図6の第3副気流モード位置が設定され、回転部材33の周面の通気窓33c,33dはガイド部材34から露出する状態を維持しながら、回転部材33の通気窓33a,33bが円盤32の通気窓32a,32bから離れて重ならなくなる。この状態でファンケース21内の副気流ファンが回転することにより、室内熱交換器21に入る前の吸込み空気の一部のみ通気窓33c,33dを通ってファンケース32に流入する。流入した空気はファンケース32の底部から副気流吹出ノズル10へと導かれる。導かれた空気は、副気流吹出ノズル10から吹出される。
この室内機1および室外機50からなる当該空気調和機のヒートポンプ式冷凍サイクルおよび制御回路を図7に示す。
冷房時、実線矢印で示すように、圧縮機51から吐出される冷媒が四方弁52を介して室外熱交換器53に流れ、その室外熱交換器53から流出する冷媒が膨張弁54、上記室内熱交換器21、および上記四方弁52を通って圧縮機51に吸込まれる。この冷房流路の形成により、室外熱交換器53が凝縮器、室内熱交換器21が蒸発器として機能する。暖房時は、四方弁52が切換作動することにより、破線矢印で示すように、圧縮機51から吐出される冷媒が四方弁52を介して室内熱交換器21に流れ、その室内熱交換器21から流出する冷媒が膨張弁54、室外熱交換器53、および四方弁52を通って圧縮機51に吸込まれる。この暖房流路の形成により、室内熱交換器21が凝縮器、室外熱交換器53が蒸発器として機能する。
上記室外熱交換器53に対し室外ファン56が設けられ、室内熱交換器21に対し上記室内ファン22および室内温度センサ47が設けられる。また、室外機50に室外制御部58が設けられ、室内機1に室内制御部60が設けられ、これら制御部58,60が信号線接続される。
そして、室内制御部60に、上記輻射温度センサ7、受光部8、副気流吹出ノズル10、副気流ユニット30、室内温度センサ57、室内ファン駆動部61、上下ルーバ駆動部62、左右ルーバ駆動部63、制御プログラム記憶用のROM64、データ記憶用のRAM65が接続される。受光部8は、リモートコントロール式の操作器(リモコンという)70から発せられる赤外線光を受光する。
室内ファン駆動部61は、室内ファン21のモータ21Mを駆動する。上下ルーバ駆動部62は、上下ルーバ3,4のモータ3M,4Mを駆動する。左右ルーバ駆動部63は、左右ルーバ5,6のモータ5M,6Mを駆動する。
リモコン70は、図8に示すように、上面に液晶表示部71および操作部101を有する。操作部101には、温度調節釦102、自動釦103、冷房釦104、停止釦105、除湿釦106、暖房釦107、気流釦108、切タイマー釦111、副気流釦112、風向切換釦113、空気清浄釦114、風量釦115、スイング釦116、予熱釦117、タイマー切釦118、タイマー入釦119、予約釦120、メニュー釦121、取消釦122が設けられている。
上記気流釦108は、副気流ユニット30および副気流吹出ノズル10による副気流の使用/不使用を設定することができる。自動釦103は、輻射温度センサ7の検知温度に基づくセンサ自動運転のオン/オフを設定することができる。副気流釦112は、副気流ユニット30の第1、第2、第3副気流モードを押圧ごとに順次に指定することができる。スイング釦116は、副気流吹出ノズル10の吹出し方向を指定することができる。
室内制御部60は、副気流に関する主要な機能として、次の(1)〜(3)の手段を有する。
(1)気流釦108で副気流の使用が設定され、かつ自動釦103でセンサ自動運転がオンされた場合、輻射温度センサ7の検知温度に応じて副気流ユニット30の運転および副気流吹出ノズル10の吹出し方向を制御する制御手段。
(2)気流釦108で副気流の使用が設定され、かつ自動釦103でセンサ自動運転がオフされた場合、副気流マニュアル運転モードとして、風量釦115の操作に応じて副気流ユニット30の風量を設定するとともに、スイング釦116の操作に応じて副気流吹出ノズル10の吹出し方向を設定する制御手段。
(3)副気流ユニット30の運転時、その副気流ユニット30の第1、第2、第3副気流モードを副気流釦112の操作に応じて選択的に設定する制御手段。
つぎに、動作を説明する。
冷房運転時、図9のフローチャートに示すように、副気流の使用が設定され、かつセンサ自動運転がオンされ、かつ吹出し方向として床面が指定されると、床面副気流自動運転モードが設定される。
床面副気流自動運転モードでは、図3に示すように、輻射温度センサ7によって床面40cがエリアごとにセンシングされ、各エリアのうち最も高い温度(最高温度ムラという)ΔTfloorが検出される。この最高温度ムラΔTfloorが規定値ΔTfloor0より高ければ、最高温度ムラΔTfloorを生じているエリアの方向に副気流吹出ノズル10が動くとともに副気流ユニット30が運転され、そのエリアに向けて冷たい副気流(冷風)が吹出される。例えば、窓41からの日差しが強くて窓際のエリアP1からの輻射温度が高いような場合、そのエリアが冷たい副気流によって局所的に冷房される。
この副気流は室内熱交換器21を経た冷房用空気の一部が副気流ユニット30に取込まれて副気流吹出ノズル10から吹出されるものであり、副気流ユニット30に取込まれなかった残りの冷房用空気は主流として室内機1の吹出口2bから吹出され、被空調室40の全体を冷房する。最高温度ムラΔTfloorが規定値ΔTfloor0以下に下がると、副気流ユニット30の運転が停止され、副気流の吹出しが終了となる。
副気流の温度に関しては、副気流釦112の操作により副気流ユニット30を図4の第1副気流モードに設定することで、最も低い値(温度室内熱交換器21を経た冷房用空気の温度と同じ値)となる。副気流ユニット30を図5の第2副気流モードに設定すれば、熱交換前の空気が混じる分だけ、副気流の温度が少し上がる。副気流ユニット30を図6の第3副気流モードに設定すれば、副気流はその全てが熱交換前の空気となり、通常の送風運転と同じ温度となる。
また、冷房運転時、副気流の使用が設定され、かつセンサ自動運転がオンされ、かつ吹出し方向として天上面が指定された場合は、天井面副気流自動運転モードが設定される。この天井副気流自動運転モードでは、図10に示すように、輻射温度センサ7によって天井面40dがエリアごとにセンシングされ、各エリアのうち最も高い温度(最高温度ムラという)ΔTceilが検出される。この最高温度ムラΔTceilが規定値ΔTceil0より高ければ、最高温度ムラΔTceilを生じているエリアの方向に副気流吹出ノズル10が動とともに副気流ユニット30が運転され、そのエリアに向けて冷たい副気流(冷風)が吹出される。例えば、テレビ43からの排熱でテレビ43の真上のエリアP3からの輻射温度が高いような場合、そのエリアが冷たい副気流によって局所的に冷房される。最高温度ムラΔTceilが規定値ΔTceil0以下に下がると、副気流ユニット30の運転が停止され、副気流の吹出しが終了となる。
一方、暖房運転時、図11のフローチャートに示すように、副気流の使用が設定され、かつセンサ自動運転がオンされ、かつ吹出し方向として床面が指定されると、床面副気流自動運転モードが設定される。この床面副気流自動運転モードでは、図12に示すように、輻射温度センサ7によって床面40cがエリアごとにセンシングされ、各エリアのうち最も低い温度(最低温度ムラという)ΔTfloorが検出される。この最低温度ムラΔTfloorが規定値ΔTfloor0より高ければ、最低温度ムラΔTfloorを生じているエリアの方向に副気流吹出ノズル10が動くとともに副気流ユニット30が運転され、そのエリアに向けて暖かい副気流(温風)が吹出される。例えば、窓41からの冷気がカーテン42に沿って下降し、窓際のエリアP2からの輻射温度が低いような場合、そのエリアが暖かい副気流によって局所的に暖房される。
この副気流は室内熱交換器21を経た暖房用空気の一部が副気流ユニット30に取込まれて副気流吹出ノズル10から吹出されるものであり、副気流ユニット30に取込まれなかった残りの暖房用空気は主流として室内機1の吹出口2bから吹出され、被空調室40の全体を暖房する。最高温度ムラΔTfloorが規定値ΔTfloor0以上に上がると、副気流ユニット30の運転が停止され、副気流の吹出しが終了となる。
副気流の温度に関しては、副気流釦112の操作により副気流ユニット30を図4の第1副気流モードに設定することで、最も高い値(温度室内熱交換器21を経た暖房用空気の温度と同じ値)となる。副気流ユニット30を図5の第2副気流モードに設定すれば、熱交換前の空気が混じる分だけ、副気流の温度が少し下がる。副気流ユニット30を図6の第3副気流モードに設定すれば、副気流はその全てが熱交換前の空気となり、通常の送風運転と同じ温度となる。
以上のように、副気流吹出ノズル10および副気流ユニット30を室内機1に設けることにより、吹出口2aからだけでなく、副気流吹出ノズル10からのそれぞれ独立的に温度コントロールした空気を吹出すことができる。室内熱交換器を増やす必要がなく、室内機1の大型化を招くこともない。とくに、副気流吹出ノズル10から吹出される副気流は、床面40cや天井面40dに直接的かつスポット的に到達するので、被空調室40の局所的な空調が可能になる。吹出口2aからの主流による循環空調と合わせ、被空調室40内の環境に合わせたより快適な空調を行うことができる。
[2]第1の変形例
上記実施形態では、室内機1に1つの副気流吹出ノズル10を設けたが、図13に示すように、もう1つの副気流吹出ノズル11を設けてもよい。例えば、吹出口2bを両側から挟む位置に、副気流吹出ノズル10,11が配置される。
図13は、輻射温度センサ7の検知によって床面40cの窓側のエリアP1および天井面40dの任意のエリアP4がそれぞれ空調対象として選定され、副気流吹出ノズル10から吹出される副気流がエリアP1に届き、副気流吹出ノズル11から吹出される副気流がエリアP4に届く様子を示している。
また、図14は、輻射温度センサ7の検知によって床面40cの窓側のエリアP1および床面40c上の椅子43に座る人物がそれぞれ空調対象として選定され、副気流吹出ノズル10から吹出される副気流がエリアP1に届き、副気流吹出ノズル11から吹出される副気流が人物に届く様子を示している。
この変形例では、副気流ユニット30の空気を副気流吹出ノズル10,11の両方に導く構成としてもよいし、副気流ユニット30の空気は副気流吹出ノズル10のみに導き、副気流吹出ノズル11に対してはもう1つの副気流ユニットを追加してその副気流ユニットから空気を導く構成としてもよい。
この変形例の動作例を図15のフローチャートに示す。この動作は、副気流吹出ノズル10,11のいずれか一方をリモコン操作などで予め選択させておき、選択された1つの副気流吹出ノズルを使用する例である。動作例としては、これに限らず、2つの副気流吹出ノズルを同時に使用することももちろん可能である。
[3]第2の変形例
上記実施形態では、輻射温度センサ7を室内機1に設けたが、図16に示すように、輻射温度センサ7を床面40cに置き、その輻射温度センサ7の検知温度データを室内機1に無線送信する構成としてもよい。無線送信の方法としては、室内機1と輻射温度センサ7との間の電波による直接的な送受信、あるいは無線LANを介しての送受信などが考えられる。
図16は、輻射温度センサ7の検知によって天井面40dがエリアごとにセンシングされ、エリアP5が空調対象として選定され、副気流吹出ノズル10から吹出される副気流がエリアP5に届く様子を示している。
この変形例の動作例を図17のフローチャートに示す。この動作は、上記実施形態の天井面副気流自動運転モードと基本的に同じである。
[4]その他、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態および各変形例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、各変形例の構成要素を適宜組み合わせてもよい。
1…室内機、2a…吸込口、2b…吹出口、7…輻射温度センサ、8…受光部、10,11…副気流吹出ノズル(副気流吹出口)、21…室内熱交換器、22…室内ファン、30…副気流ユニット、31…ファンケース、32…円盤、33…回転部材、32a,32b,33a,33b…通気窓、34…ガイド部材、40…被空調室、40a,40b…壁面、40c…床面、40d…天井面、41…窓、50…室外機、51…圧縮機、53…室外熱交換器、60…室内制御部、70…リモコン

Claims (6)

  1. 室内空気を吸込み、その吸込み空気を室内熱交換器に通して吹出口から吹出す室内機と、
    この室内機に設けられた副気流吹出口と、
    前記室内機内に設けられ、前記室内熱交換器に入る前の吸込み空気の一部および前記室内熱交換器を経た空気の一部を取込んで混合し前記副気流吹出口から吹出す副気流ユニットと、
    を備えることを特徴とする空気調和機。
  2. 前記副気流ユニットは、前記室内熱交換器を経た空気の一部のみ取込んで前記副気流吹出口から吹出す第1副気流モード、前記室内熱交換器に入る前の吸込み空気の一部および前記室内熱交換器を経た空気の一部を取込んで混合し前記副気流吹出口から吹出す第2副気流モード、前記室内熱交換器に入る前の前記吸込み空気の一部のみ取込んで前記副気流吹出口から吹出す第3副気流モードを有することを特徴とする請求項1記載の空気調和機。
  3. 前記副気流吹出口は、前記室内機の前面に回動自在に設けられ、回動により吹出し方向が可変であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の空気調和機。
  4. 被空調室内の輻射温度を検知する輻射温度センサと、
    この輻射温度センサの検知温度に応じて前記副気流ユニットの運転および前記副気流吹出口の吹出し方向を制御する制御手段と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項3記載の空気調和機。
  5. 前記輻射温度センサは、前記室内機または被空調室内に設けられることを特徴とする請求項4記載の空気調和機。
  6. 前記副気流吹出口は、前記室内機の複数個所に設けられ、
    前記副気流ユニットは、前記各副気流吹出口ごとに設けられている、
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか記載の空気調和機。
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