JP2011069524A - 空気調和機 - Google Patents

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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