JP2014081122A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】在室者へ与える不快感を必要最低限に抑制しながら自然蒸発式加湿器付き室内機の運転停止時の結露の発生を抑制できるようにする。
【解決手段】冷凍サイクルが暖房運転に設定されているときに自機が停止中であると、当該停止中の室内機５０の冷媒流量制御弁５１を開かせて室内熱交換器１１に冷媒を通過させ、また温度センサー３１の検出温度が予め設定した温度を超えていれば、停止中の室内機５０の風向制御板１４を動作させ、停止中の室内機５０の吹出開口１６を開放させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、自然蒸発式加湿器を風路内にもつ空気調和機、特に１台の室外機に冷媒流量制御弁を持つ複数台の室内機が接続するマルチタイプの空気調和機に関する。

１台の室外機に冷媒流量制御弁を持つ複数台の室内機が接続するマルチタイプの空気調和機においては、室外機が暖房運転をしている時に、停止中の室内機があると、その停止中の室内機の熱交換器に冷媒が滞留するという現象（「液寝込み」とも言われる）が起こる。停止中の室内機の熱交換器への冷媒滞留は、システム運転上、冷媒不足の状態を引き起こし、運転中の室内機に能力不足を生じたり、最悪の場合は冷媒の低圧異常などにより保護装置が動作してシステム全体を停止させるに至ったりすることがある。このような望ましくない事態を回避するために、停止中の室内機の冷媒流量調整弁を、ある一定の周期で一定時間開閉動作させ、それにより、停止中の室内機の熱交換器内に滞留している冷媒を回収する冷媒回収運転が一般に行われている。

また、従来より、例えば天井埋込形の空気調和機において、自然蒸発式加湿ユニットを取り付けたものがある。この自然蒸発式加湿ユニットは、毛細管現象により給水層より供給水を吸い上げた蒸発板を、空気調和機の熱交換器下流側風路内に配置し、蒸発板より供給水を蒸発させ、吹出空気を加湿するものである（例えば、特許文献１参照）。

ところで、このような自然蒸発式加湿器をマルチタイプの空気調和機の室内機の風路内に組み込んだ場合、暖房運転時に停止中の室内機があると、この停止中の室内機の内部は、一定の周期で少量流される高温冷媒による温度の上昇と、自然蒸発式加湿器の残水の蒸発により内部空気が高温高湿となり、室内機外との温度差により、結露が発生する。
そこで、暖房運転時に停止中の室内機を送風運転させ、自然蒸発式加湿器付きの室内機の内部の高温高湿化による結露を防止するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１−１７４８３５号公報（第１図） 特開２００７−３０３７４４号公報（要約、図１）

前述のようにマルチタイプの空気調和機における自然蒸発式加湿器付き室内機では、暖房運転時に停止中の室内機があると、この停止中の室内機の内部空気が高温高湿化するため、室内機内部と外部（室内）との温度差による結露が発生し易い状態となる。

特に自然蒸発式加湿器が設置される熱交換器下流側風路において湿度は高くなる。また、熱交換器下流側風路においては、冷房運転時に風路が冷却されても外郭の結露が発生しないように断熱性が確保されているため、暖房停止時の内部高温高湿化の際も風路内壁面での結露は発生し難い。これに対し、吹出開口周囲においては、結露耐力が低くなっている。

特に、ダクト等を介さず室内に直接空気を吹き出すタイプの室内機においては、吹出開口に設けられた風向制御板を、室内機の停止時に吹出開口を塞ぐような形で収納するものが多く存在している。そして、このようなタイプの室内機においては、断熱性が充分確保されていない風向制御板一枚を隔てて、室内機内の高温高湿空気と機外空気（室内空気）とに分けられることになるため、結露し易い状態となる。

このような問題の対策としては、既述したように停止中の室内機を送風運転させる解決策が提案されている。しかしながら、停止中の室内機より風が吹き出すことで、在室者に冷風感を与えるというユーザーの意図とは異なる運転により混乱を招く、といったデメリットも存在する。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、在室者へ与える不快感を必要最低限に抑制しながら自然蒸発式加湿器付き室内機の運転停止時の結露の発生を抑制できるようにすることを目的としている。

本発明に係る空気調和機は、冷媒を循環する配管に、圧縮機と室外熱交換器とを有する室外機及び冷媒流量制御弁と室内熱交換器とをそれぞれ有する複数の室内機を接続して冷凍サイクルを形成し、複数の室内機には、室内熱交換器に送風して吹出開口から室内に吹き出させる送風機と、風路における室内熱交換器の下流側に配置された自然蒸発式加湿器と、吹出開口に配置されて該吹出開口を開放又は閉塞させる風向制御板と、室内機内部温度を検出する温度センサーと、温度センサーの検出温度に基づいて冷媒流量制御弁と送風機と風向制御板とを制御する制御装置と、をそれぞれ備え、制御装置は、冷凍サイクルが暖房運転に設定されているときに自機が停止中であると、当該停止中の室内機の冷媒流量制御弁を開かせて室内熱交換器に冷媒を通過させ、また温度センサーの検出温度が予め設定した温度を超えていれば、該停止中の室内機の風向制御板を動作させ、該停止中の室内機の吹出開口を開放させるように制御することを特徴としている。

本発明の空気調和機によれば、冷凍サイクルが暖房運転に設定されているときに自機が停止中であると、当該停止中の室内機の冷媒流量制御弁を開かせて室内熱交換器に冷媒を通過させ、また温度センサーの検出温度が予め設定した温度を超えていれば、停止中の室内機の風向制御板を動作させ、停止中の室内機の吹出開口を開放させるので、停止中の室内機より風が吹き出すことがなく、在室者へ与える不快感を必要最低限に抑制しながら室内機の内部と外部（室内）との間の急激な温度差の発生を防止でき、結露が発生し難くなる。

実施形態１に係る空気調和機の全体構成を模式的に示す図である。 実施形態１に係る空気調和機の室内機である天井埋込型室内機の斜視図である。 実施形態１に係る空気調和機の室内機である天井埋込型室内機の縦断面図である。 実施形態１に係る空気調和機の吹出開口閉塞時の空気温度分布を模式的に示す図である。 実施形態１に係る空気調和機の吹出開口開放時の空気温度分布を模式的に示す図である。 実施形態１に係る空気調和機の制御動作を示すフローチャートである。 実施形態２に係る空気調和機の全体構成を模式的に示す図である。 実施形態２に係る空気調和機の室内機である天井埋込型室内機の斜視図である。 実施形態２に係る空気調和機の制御動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

実施形態１．
図１は実施形態１に係る空気調和機の全体構成を模式的に示す図である。
図１に示すように、実施形態１の空気調和機は、室外機４０と、複数台の室内機５０で構成されている。室外機４０には、圧縮機４１と室外熱交換器４２とが設けられている。各室内機５０には、室内熱交換器１１と、冷媒流量制御弁である膨張弁５１とが設けられている。そして、室外機４０における圧縮機４１と室外熱交換器４２及び各室内機５０における室内熱交換器１１と膨張弁５１は、冷媒配管２０で接続されており、冷凍サイクルを形成している。なお、圧縮機４１の吐出側に冷媒流路を繰り替える四方弁を設けると、冷房・暖房可能となる。

また、各室内機５０には、室内空気を吸込み室内熱交換器１１を介して室内に吹き出す送風機１２と、風路における室内熱交換器１１の下流側に配置された自然蒸発式加湿器２と、室内熱交換器１１に取り付けられて室内熱交換器温度すなわち室内機内部温度を検出する温度センサー３１と、室内機５０の制御を行う制御装置５２とが設けられている。

図２は実施形態１に係る空気調和機の室内機である天井埋込型室内機の斜視図である。図３は実施形態１に係る空気調和機の室内機である天井埋込型室内機の縦断面図である。
天井内に設置された室内機５０は、本体１内に、送風機１２、室内熱交換器８、温度センサー３１が収納され、本体１の室内側が化粧パネル１９で覆われて構成されている。そして、自然蒸発式加湿器２が本体１に外付けされ、自然蒸発式加湿器２の蒸発板２１が、風路における室内熱交換器１１の下流側に突き出すように設置されている。自然蒸発式加湿器２は、暖房運転時には蒸発板２１に給水し、室内熱交換器１１を通過した温風が蒸発板２１を通過することで、蒸発板２１上の水分を蒸発させて、空気に加湿する。

化粧パネル１９には、中央部に吸込口１５が設けられ、その周りの４辺の各辺に吹出開口１６が形成され、各吹出開口１６に、それぞれ風向制御板１４が設けられている。風向制御板１４は、室内機５０の運転時には各吹出開口１６を開放させ、室内機５０の停止時には各吹出開口１６を塞ぎ、意匠面をフラットにすることで意匠性を向上させている。

実施形態１に係る空気調和機の室内機すなわち天井内に設置された室内機５０は、送風機１２を運転し、吸込口１５から室内空気を吸い込み、室内熱交換器１１を通過させて室内空気を加熱した後、四方に設けられた吹出開口１６より吹き出す。

暖房運転時には、蒸発板２１に給水し、室内熱交換器１１を通過した温風が蒸発板２１を通過することで、蒸発板上の水分を蒸発させて、空気に加湿する。

マルチタイプの空気調和機においては、室内機５０が停止していても、他の室内機５０が運転し、暖房運転にてシステムが稼動している場合には、既述したように停止中の室内機５０への冷媒の溜り込みを防ぐために停止中の室内機５０の膨張弁（冷媒流量制御弁）５１を、ある一定の周期で一定時間開閉動作させ、それにより、停止中の室内機５０の熱交換器内に滞留している冷媒を回収する冷媒回収運転が行われる。これにより、室内熱交換器１１には、少量の高温冷媒が流れ、室内熱交換器１１が高温に保たれる。
このとき、停止中の室内機５０が暖房運転していた際に蒸発板２１に給水された水分がまだ残留していると、室内熱交換器１１にて暖められた室内機５０内部の空気に蒸発板２１の水分が蒸発していくことで、室内機５０の内部が高温高湿度になる。

図４は実施形態１に係る空気調和機の吹出開口閉塞時の空気温度分布を模式的に示す図であり、室内機の内部が高温高湿度になったときの状態を表している。
図４に示すように風向制御板１４を境に室内機５０内部の空気と室内空気との間で急な温度差がつくことで、吹出開口１６の周囲は非常に結露し易い状態となる。

図５は実施形態１に係る空気調和機の吹出開口開放時の空気温度分布を模式的に示す図である。図５に示すように、運転時と同じように風向制御板１４のみを動作させて吹出開口１６を開放することにより、停止中の室内機５０より風が吹き出すことがなく、在室者へ与える不快感を必要最低限に抑制しながら室内機５０の内部と外部（室内）との間の急激な温度差の発生を防止でき、結露が発生し難くなる。このため、風向制御板１４を境にした急な温度差を緩和することができ、結露を抑制することができる。

ただし、風向制御板１４による吹出開口１６の閉塞を取りやめることで結露し難くすることはできるが、天井埋込型の室内機５０の材料、形状の仕様によっては結露が発生する。もし、天井埋込型の室内機５０がそのような仕様であり、吹出開口１６を開放するだけでは効果が不十分な場合は、室内機５０内部の空気を機外（室内）の空気と入れ替える解決策の採用も可能である。

すなわち、暖房運転にてシステムが稼動している時に天井埋込型の室内機５０が運転を停止してから、内部の空気が高温高湿になるまでに一定の時間がかかる。したがって、一定時間間隔にて送風機１２を運転し、その送風運転時間を「送風運転時間＝機内風路容積÷風量」とすることで、室内機内部の空気を機外（室内）の空気と入れ替える。また、停止中の室内機５０の吹出開口１６を開放させる際、風向制御板１４を暖房運転時よりも吹出開口を小さく開かせる、または吹出開口１６を閉塞した状態のままとする。これにより、運転時間は短く、風量は小さく抑えることが可能となり、停止中の室内機から勢いよく風が吹き出すことがなくなって、在室者に冷風感を与えることがない。そして、結露が発生することを防ぐことができ、かつ在室者へ与える不快感を必要最低限に抑制することができる。

また、このときの送風機１２の運転回転数は、可能な限り小さく抑える。通常の暖房・冷房運転時にて空調システムを安定して運転するためには、ショートサーキット現象の回避、一定の熱交換量の確保を実現するのに一定の風量が必要とされる。しかし、ここでの送風運転においては、そのような制限に従う必要はなく、通常使用しない低回転数域にて運転するようにしてもよい。

次に、この結露抑制策の動作を図６に基づき図１乃至図５を参照しながら説明する。図６は実施形態１に係る空気調和機の制御動作を示すフローチャートである。
先ず、制御装置５２は、暖房運転が行われていると（ステップＳ１０１）、室内機５０が停止中か否かを判断する（ステップＳ１０２）。制御装置５２は、ステップＳ１０２にて室内機５０が停止中でない、つまり稼働中であると判断されれば、なにもせず（結露抑制策を行わず）、処理を終了する。また、制御装置５２は、ステップＳ１０２にて室内機５０が停止中であると判断されれば、冷媒流量制御弁すなわち膨張弁５１を開かせ、停止中の室内機５０の熱交換器１１内に滞留している冷媒を回収させる（ステップＳ１０３）。次いで、室内機５０が停止してから予め設定した時間（例えば２４時間）経過したか否かを判断する（ステップＳ１０４）。

制御装置５２は、ステップＳ１０４にて、室内機５０が停止してから２４時間経過していると判断されれば、蒸発板２１に水分が残留していないものとし、処理を終了する。また、制御装置５２は、ステップＳ１０４にて室内機５０が停止してから２４時間経過していないと判断されれば、蒸発板２１に水分が残留しているものとし、次に室内熱交換器１１の温度すなわち室内機内部温度を検出する（ステップＳ１０５）。そして、室内機内部温度が予め設定した温度（例えば４０℃）を超えたか否かを判断する（ステップＳ１０６）。

制御装置５２は、ステップＳ１０６にて、室内機内部温度が４０℃を超えていないと判断されれば、室内機内部が高温高湿度にならないものとし、処理を終了する。また、制御装置５２は、ステップＳ１０６にて、室内機内部温度が４０℃を超えていると判断されれば、風向制御板１４を動作させて吹出開口１６を開放させ（ステップＳ１０７）、次いで、送風機１２を動作させ、室内機風路内容積分の空気を送風する送風運転を実施させる。すなわち、送風機１２を運転し、その送風運転時間を「送風運転時間＝機内風路容積÷風量」とすることで、室内機内部の空気を機外（室内）の空気と入れ替えさせる（ステップＳ１０８）。

次に、制御装置５２は、暖房運転が終了したか否かをみて（ステップＳ１０９）、暖房運転が終了していなければ、室内機風路内容積分の空気を送風してから予め設定した時間（例えば２０分）経過したか否かを判断する（ステップＳ１１０）し、２０分経過していなければステップＳ１０９に戻り、２０分経過していればステップＳ１０８に戻る。

また、制御装置５２は、ステップＳ１０９にて、暖房運転が終了したと判断されれば、風向制御板１４を動作させて吹出開口１６を閉塞させ（ステップＳ１１１）、次いで、冷媒流量制御弁すなわち膨張弁５１を閉じさせ（ステップＳ１１２）、一連の処理を終了する。

このように、実施形態１の空気調和機は、暖房運転時に停止中の室内機５０の吹出開口１６の開放や、高温高湿空気を排出するための間欠送風運転を、室内熱交換器温度（室内機内部温度）が予め設定した温度（４０℃）以上になった場合のように、結露が発生しやすくなる状況に限定することで、ユーザーの意図した指示と異なる動作を必要最低限に抑制できる。

実施形態２．
図７は実施形態２に係る空気調和機の全体構成を模式的に示す図である。図８は実施形態２に係る空気調和機の室内機である天井埋込型室内機の斜視図である。なお、前述の実施形態１に相当する部分には同一符号を付してある。
図７及び図８に示すように、実施形態２に係る空気調和機は、室内機内の温度上昇の影響を受けないように各室内機５０の外部に、それぞれ室温を検出する室温センサー３２を設けたものである。そして、各制御装置５２は、室内機内部温度が予め設定した温度（４０℃）を超え、更に室内機内部温度と室温センサー３２の検出した室温との差が予め設定した温度差（５deg）を超えていれば、停止中の室内機５０の風向制御板１４を動作させ、停止中の室内機５０の吹出開口１６を開放させるようにした点が、前述の実施形態１のものと異なっており、それ以外の構成は前述の実施形態１のものと同様である。

次に、この結露抑制策の動作を図９に基づき図７及び図８を参照しながら説明する。図９は実施形態２に係る空気調和機の制御動作を示すフローチャートであり、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０６は、前述の図６のステップＳ１０１〜ステップＳ１０６と同じ動作、ステップＳ２０９〜ステップＳ２１４は、前述の図６のステップＳ１０７〜ステップＳ１１２と同じ動作である。
先ず、制御装置５２は、暖房運転が開始されると（ステップＳ２０１）、室内機５０が停止中か否かを判断する（ステップＳ２０２）。制御装置５２は、ステップＳ２０２にて室内機５０が停止中でない、つまり稼働中であると判断されれば、なにもせず（結露抑制策を行わず）、処理を終了する。また、制御装置５２は、ステップＳ２０２にて室内機５０が停止中であると判断されれば、冷媒流量制御弁すなわち膨張弁５１を開かせ、停止中の室内機５０の熱交換器１１内に滞留している冷媒を回収させる（ステップＳ２０３）。次いで、室内機５０が停止してから予め設定した時間（例えば２４時間）経過したか否かを判断する（ステップＳ２０４）。

制御装置５２は、ステップＳ２０４にて、室内機５０が停止してから２４時間経過していると判断されれば、蒸発板２１に水分が残留していないものとし、処理を終了する。また、制御装置５２は、ステップＳ２０４にて室内機５０が停止してから２４時間経過していないと判断されれば、蒸発板２１に水分が残留しているものとし、次に室内熱交換器１１の温度（熱交温度）すなわち室内機内部温度を検出する（ステップＳ２０５）。そして、室内機内部温度が予め設定した温度（例えば４０℃）を超えたか否かを判断する（ステップＳ２０６）。

制御装置５２は、ステップＳ２０６にて、室内機内部温度が４０℃を超えていないと判断されれば、室内機内部が高温高湿度にならないものとし、処理を終了する。また、制御装置５２は、ステップＳ２０６にて、室内機内部温度が４０℃を超えていると判断されれば、次に室温を検出する（ステップＳ２０７）。そして、室内機内部温度（熱交温度）と室内温度との差が５degよりも大きいか否か（室内機内部温度−室内温度）＞５degを判断する（ステップＳ２０８）。

制御装置５２は、ステップＳ２０８にて、温度差が５degよりも小さいと判断されれば、結露が発生し難いものとし、処理を終了する。また、制御装置５２は、ステップＳ２０８にて、温度差が５degよりも大きいと判断されれば、風向制御板１４を動作させて吹出開口１６を開放させ（ステップＳ２０９）、次いで、送風機１２を動作させ、室内機風路内容積分の空気を送風する送風運転を実施させる。すなわち、送風機１２を運転し、その送風運転時間を「送風運転時間＝機内風路容積÷風量」とすることで、室内機内部の空気を機外（室内）の空気と入れ替えさせる（ステップＳ２１０）。

次に、制御装置５２は、暖房運転が終了したか否かをみて（ステップＳ２１１）、暖房運転が終了していなければ、室内機風路内容積分の空気を送風してから予め設定した時間（例えば２０分）経過したか否かを判断する（ステップＳ２１２）し、２０分経過していなければステップＳ２１１に戻り、２０分経過していればステップＳ２１０に戻る。

また、制御装置５２は、ステップＳ２１１にて、暖房運転が終了したと判断されれば、風向制御板１４を動作させて吹出開口１６を閉塞させ（ステップＳ２１３）、次いで、冷媒流量制御弁すなわち膨張弁５１を閉じさせ（ステップＳ２１４）、一連の処理を終了する。

このように、実施形態２の空気調和機は、暖房運転時に停止中の室内機５０の吹出開口１６の開放や、高温高湿空気を排出するための間欠送風運転を、室内熱交換器温度（室内機内部温度）が予め設定した温度（４０℃）以上になり、かつ室内機内部温度と室温との温度差が予め設定した温度差（５deg）を超えた場合のように、結露が発生しやすくなる状況に限定することで、ユーザーの意図した指示と異なる動作を必要最低限に抑制できる。

なお、結露抑制策の制御には前述のようにデメリットも伴うことから、室内機５０にスイッチなどの選択機能を設け、ユーザーの選択により有効無効を設定できるようにしてよい。

１ 本体、２ 自然蒸発式加湿器、８ 室内熱交換器、１１ 室内熱交換器、１２ 送風機、１４ 風向制御板、１５ 吸込口、１６ 吹出開口、１９ 化粧パネル、２０ 冷媒配管、２１ 蒸発板、３１ 温度センサー、３２ 室温センサー、４０ 室外機、４１ 圧縮機、４２ 室外熱交換器、５０ 室内機、５１ 膨張弁（冷媒流量制御弁）、５２ 制御装置。

Claims (5)

1. 冷媒を循環する配管に、圧縮機と室外熱交換器とを有する室外機及び冷媒流量制御弁と室内熱交換器とをそれぞれ有する複数の室内機を接続して冷凍サイクルを形成し、
   前記複数の室内機には、前記室内熱交換器に送風して吹出開口から室内に吹き出させる送風機と、風路における前記室内熱交換器の下流側に配置された自然蒸発式加湿器と、前記吹出開口に配置されて該吹出開口を開放又は閉塞させる風向制御板と、室内機内部温度を検出する温度センサーと、前記温度センサーの検出温度に基づいて前記冷媒流量制御弁と前記送風機と前記風向制御板とを制御する制御装置と、をそれぞれ備え、
   前記制御装置は、前記冷凍サイクルが暖房運転に設定されているときに自機が停止中であると、当該停止中の室内機の前記冷媒流量制御弁を開かせて前記室内熱交換器に冷媒を通過させ、また前記温度センサーの検出温度が予め設定した温度を超えていれば、該停止中の室内機の前記風向制御板を動作させ、該停止中の室内機の前記吹出開口を開放させるように制御することを特徴とする空気調和機。
2. 室温を検出する室温センサーを更に備え、
   前記制御装置は、前記温度センサーの検出温度が前記予め設定した温度を超え、かつ該温度センサーが検出した室内機内部温度と前記室温センサーの検出した室温との差が予め設定した温度差を超えていれば、前記停止中の室内機の前記風向制御板を動作させ、該停止中の室内機の前記吹出開口を開放させるように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. 前記制御装置は、前記停止中の室内機の前記吹出開口を開放させた後に、定期的に前記送風機を動作させ、室内機風路内容積分の空気を送風する送風運転を実施させることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の空気調和機。
4. 前記制御装置は、前記停止中の室内機の前記吹出開口を開放させる際、前記風向制御板を暖房運転時よりも該吹出開口を小さく開かせることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の空気調和機。
5. 室内機内部温度を検出する温度センサーは、前記室内熱交換器に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の空気調和機。

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