JP2016070603A - 空気調和装置の室内ユニット - Google Patents
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Abstract
Description
室外ユニット(10)には、圧縮機(12)、室外熱交換器(13)、室外膨張弁(14)、及び四方切換弁(15)が設けられている。圧縮機(12)は、低圧の冷媒を圧縮し、圧縮後の高圧の冷媒を吐出する。圧縮機(12)では、スクロール式やロータリ式等の圧縮機構が圧縮機モータ(12a)によって駆動される。圧縮機モータ(12a)は、インバータ装置によって、その回転数(運転周波数)が可変に構成されている。
図2〜図5は、室内ユニット(11)の構成例を示している。室内ユニット(11)は、空調対象空間である室内空間(R)の外に設置された室外ユニット(10)と連絡配管(2,3)を介して接続されることによって、室外ユニット(10)とともに空気調和装置(1)を構成している。空気調和装置(1)は、室内空間(R)内の冷房運転および暖房運転を行うものである。この例では、室内ユニット(11)は、天井埋込型に構成されており、室内ケーシング(20)と、室内ファン(31)と、室内熱交換器(32)と、ドレンパン(33)と、ベルマウス(34)とを備えている。室内ケーシング(20)は、室内空間(R)の天井(U)に設置されており、ケーシング本体(21)と化粧パネル(22)とによって構成されている。
ケーシング本体(21)は、室内空間(R)の天井(U)に形成された開口に挿入されて配置されている。ケーシング本体(21)は、下面が開口する略直方体状の箱形に形成され、略正方形板状の天板(21a)と、天板(21a)の周縁部から下方に延びる略矩形板状の4枚の側板(21b)とを有している。また、ケーシング本体(21)は、室内ファン(31)と室内熱交換器(32)とドレンパン(33)とベルマウス(34)とを収容している。さらに、4枚の側板(21b)のうち1枚の側板(21b)には、室内熱交換器(32)と連絡配管(2,3)とを接続するための室内冷媒管(P)を挿通可能な貫通孔(H)が形成されている。
室内ファン(31)は、ケーシング本体(21)の内部中央に配置され、下方から吸い込んだ空気を径方向の外側に向けて吹き出す。この例では、室内ファン(31)は、遠心送風機によって構成され、ケーシング本体(21)の天板(21a)の中央に位置する室内ファンモータ(31a)によって駆動される。
室内熱交換器(32)は、室内ファン(31)の周囲を囲むように冷媒配管(伝熱管)が曲げられて配置され、その内部に設けられた伝熱管(図示を省略)を流れる冷媒とケーシング本体(21)内に吸い込まれた空気とを熱交換させる。例えば、室内熱交換器(32)は、フィン・アンド・チューブ型の熱交換器によって構成されている。また、室内熱交換器(32)は、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能することにより空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器(放熱器)として機能することにより空気を加熱する。
ドレンパン(33)は、上下方向の厚みの薄い略直方体状に形成され、室内熱交換器(32)の下方に配置されている。また、ドレンパン(33)の中央部には、吸込通路(33a)が形成され、ドレンパン(33)の上面には、水受溝(33b)が形成され、ドレンパン(33)の外周部には、4つの第1吹出通路(33c)および4つの第2吹出通路(33d)が形成されている。吸込通路(33a)は、ドレンパン(33)を上下方向に貫通している。水受溝(33b)は、平面視において吸込通路(33a)の周囲を囲うように環状に延びている。4つの第1吹出通路(33c)は、平面視において水受溝(33b)の周囲を囲うようにドレンパン(33)の4つの辺部に沿ってそれぞれ延び、ドレンパン(33)を上下方向に貫通している。4つの第2吹出通路(33d)は、平面視においてドレンパン(33)の4つの角部にそれぞれ位置し、ドレンパン(33)を上下方向に貫通している。
ベルマウス(34)は、上端から下端へ向かうに連れて開口面積が拡大する円筒状に形成されている。また、ベルマウス(34)は、その開口上端が室内ファン(31)の吸込口(開口下端)に挿入されてドレンパン(33)の吸込通路(33a)に収容されている。このような構成により、ベルマウス(34)の開口下端から吸い込まれた空気は、室内ファン(31)の吸込口に導かれる。
化粧パネル(22)は、上下方向の厚みの薄い略立方体状に形成されている。また、化粧パネル(22)の中央部には、吸込口(23)が形成され、化粧パネル(22)の外周部には、互いに異なる複数の吹き出し方向へ調和空気を吹き出すための吹出口(26)が形成されている。具体的に化粧パネル(22)には、吹出口(26)として、主吹出口である第1吹出口(24)と、副吹出口である第2吹出口(25)とが4つずつ形成されている。
吸込口(23)は、化粧パネル(22)を上下方向に貫通してベルマウス(34)の内部空間と連通している。吸込口(23)は、4つの第1吹出口(24)に隣接して配置されて室内空気を吸い込むように構成されている。本実施形態では、吸込口(23)は、平面視において略正方形状に形成されている。また、吸込口(23)には、吸込グリル(41)と吸込フィルタ(42)とが設けられている。吸込グリル(41)は、略正方形状に形成され、その中央部に多数の貫通孔が形成されている。そして、吸込グリル(41)は、化粧パネル(22)の吸込口(23)に取り付けられて吸込口(23)を覆っている。吸込フィルタ(42)は、吸込グリル(41)から吸い込んだ空気の中の塵埃を捕捉する。
4つの第1吹出口(24)は、平面視において吸込口(23)の周囲を囲うように化粧パネル(22)の4つの辺部に沿ってそれぞれ延びるまっすぐな吹出口であり、化粧パネル(22)を上下方向に貫通してドレンパン(33)の4つの第1吹出通路(33c)と連通している。本実施形態では、第1吹出口(24)は、平面視において略矩形状に形成されている。4つの第1吹出口(24)は、互いに異なる方向へ調和空気を吹き出すように構成されている。4つの第2吹出口(25)は、平面視において化粧パネル(22)の4つの角部にそれぞれ位置する湾曲した吹出口であり、化粧パネル(22)を上下方向に貫通してドレンパン(33)の4つの第2吹出通路(33d)と連通している。
次に、図4を参照して、室内ユニット(11)内における空気の流れについて説明する。まず、室内ファン(31)が運転状態となると、室内空間(R)から化粧パネル(22)の吸込口(23)に設けられた吸込グリル(41)および吸込フィルタ(42)とベルマウス(34)の内部空間とを順に通過して、室内空気が室内ファン(31)に吸い込まれる。室内ファン(31)に吸い込まれた空気は、室内ファン(31)の側方に吹き出され、室内熱交換器(32)を通過する際に室内熱交換器(32)を流れる冷媒と熱交換する。これにより、室内熱交換器(32)を通過する空気は、室内熱交換器(32)が蒸発器として機能している場合(すなわち、冷房運転の場合)には冷却され、室内熱交換器(32)が凝縮器として機能している場合(すなわち、暖房運転の場合)には加熱されることになる。そして、室内熱交換器(32)を通過した調和空気は、ドレンパン(33)の4つの第1吹出通路(33c)及び4つの第2吹出通路(33d)に分流した後に、化粧パネル(22)の4つの第1吹出口(24)及び4つの第2吹出口(25)から室内空間(R)に吹き出される。
各第1吹出口(24)には、各第1吹出通路(33c)を流れる調和空気の風向を調節するための風向調節羽根(51)が設けられている。風向調節羽根(51)は、化粧パネル(22)の第1吹出口(24)の長手方向の一端から他端に亘って延びる平板状に形成されている。風向調節羽根(51)は、その長手方向に延びる中心軸(53)を軸心として支持部材(52)に支持され、回動自在に構成されている。風向調節羽根(51)は、その横断面(長手方向と直交する断面)の形状が揺動運動の中心軸(53)から遠ざかる方向に凸となる円弧状に形成されている。
室内ユニット(11)には、空調対象空間である室内空間(R)の周縁に存在するペリメータゾーンのうち、暖房運転時の空調負荷が相対的に大きな高負荷エリア(Ac)と、高負荷エリア(Ac)よりも空調負荷が小さな低負荷エリア(Ah)とを調和空気の各吹き出し方向毎に検知する負荷検知部(71)が設けられている。負荷検知部(71)は、図2に示すように、化粧パネル(22)の下面の1カ所に設けられている。負荷検知部(71)は、例えば、赤外線センサなどで室内空間(R)の第1〜第4検知エリア(Sa〜Sd、図9、図11、図13及び図15参照)の表面温度(例えば、床面の温度や、床に置かれた机などの温度)を測定し、所定の閾値温度と比較して、高負荷エリア(Ac)及び低負荷エリア(Ah)を検知する。具体的に、負荷検知部(71)は、センサ部(71a)と、運転制御部(70)に設けられた負荷判定部とを備えている。ここで、センサ部(71a)は、測定した温度を出力する。また、運転制御部(70)の負荷判定部は、センサ部(71a)で測定した温度を所定の閾値温度と比較し、各第1吹出口(24)の吹き出し方向に対応する4つの検知エリア(Sa〜Sd)を高負荷エリア(Ac)と低負荷エリア(Ah)とに区分する。なお、図9、図11、図13及び図15では、高負荷エリア(Ac)を相対的に低密度のドットを付したエリアで示し、低負荷エリア(Ah)を相対的に高密度のドットを付したエリアで示している。
次いで、本実施形態に係る空気調和装置(1)の運転動作について説明する。空気調和装置(1)では、冷房運転と暖房運転とが切り換えて行われる。
冷房運転では、図1に示す四方切換弁(15)が実線で示す状態となり、圧縮機(12)、室内ファン(31)及び室外ファン(16)が運転状態となる。これにより、冷媒回路(C)では、室外熱交換器(13)が凝縮器となり、室内熱交換器(32)が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。
暖房運転では、図1に示す四方切換弁(15)が破線で示す状態となり、圧縮機(12)、室内ファン(31)及び室外ファン(16)が運転状態となる。これにより、冷媒回路(C)では、室内熱交換器(32)が凝縮器となり、室外熱交換器(13)が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。
暖房運転の際には、室内ユニット(11)に設けられた負荷検知部(71)によって、相対的に大きな高負荷エリア(Ac)と、高負荷エリア(Ac)よりも空調負荷が小さな低負荷エリア(Ah)とを調和空気の各吹き出し方向毎に検知して、上述した風量調整運転が行われる。具体的には、以下の4つの場合を想定して、風量調整運転が行われる。ここで、本気流制御の説明では、室内ユニット(11)の4つの第1吹出口(24)を、図10、図12、図14及び図16において、図中上側の第1吹出口(24a)と、図中右側の第1吹出口(24b)と、図中下側の第1吹出口(24c)と、図中左側の第1吹出口(24d)とに区別する。なお、図9、図11、図13及び図15において、第1検知エリア(Sa)には、第1吹出口(24a)からの調和空気が、第2検知エリア(Sb)には、第1吹出口(24b)からの調和空気が、第3検知エリア(Sc)には、第1吹出口(24c)からの調和空気が、第4検知エリア(Sd)には、第1吹出口(24d)からの調和空気がそれぞれ吹き出される。
図9に示すように、室内空間(R)の全ての検知エリア(Sa〜Sd)についてのセンサ部(71a)の温度測定値が閾値温度よりも低い場合は、全ての検知エリア(Sa〜Sd)が高負荷エリア(Ac)となる。この場合には、図10に示すように、吹き出しパターン(I)と、吹き出しパターン(II)とを、例えば、60秒ずつ交互に繰り返す。
図11に示すように、室内空間(R)の第1検知エリア(Sa)についてのセンサ部(71a)の温度測定値が閾値温度よりも高く、第2〜第4検知エリア(Sb〜Sd)についてのセンサ部(71a)の温度測定値が閾値温度よりも低い場合は、第1検知エリア(Sa)が低負荷エリア(Ah)となり、第2〜第4検知エリア(Sb〜Sd)が高負荷エリア(Ac)となる。この場合には、図12に示すように、吹き出しパターン(I)と、吹き出しパターン(II)と、吹き出しパターン(III)とを、例えば、120秒ずつ順に繰り返す。
図13に示すように、室内空間(R)の第1、第2検知エリア(Sa,Sb)についてのセンサ部(71a)の温度測定値が閾値温度よりも高く、第3、第4検知エリア(Sc,Sd)についてのセンサ部(71a)の温度測定値が閾値温度よりも低い場合は、第1、第2検知エリア(Sa,Sb)が低負荷エリア(Ah)となり、第3、第4検知エリア(Sc,Sd)が高負荷エリア(Ac)となる。この場合には、図14に示すように、吹き出しパターン(I)を繰り返す。
図15に示すように、室内空間(R)の第1〜第3検知エリア(Sa〜Sc)についてのセンサ部(71a)の温度測定値が閾値温度よりも高く、第4検知エリア(Sd)についてのセンサ部(71a)の温度測定値が閾値温度よりも低い場合は、第1〜第3検知エリア(Sa〜Sc)が低負荷エリア(Ah)となり、第4検知エリア(Sd)が高負荷エリア(Ac)となる。この場合には、図16に示すように、吹き出しパターン(I)と、吹き出しパターン(II)と、吹き出しパターン(III)とを、例えば、60秒ずつ順に繰り返す。
上記4方向が高負荷エリアの場合を想定して行ったシミュレーションの結果を説明する。ここで、図17は、実施例において、2方向への交互吹き出しを行った場合の室内の温度変化を示すグラフである。また、図18は、比較例において、4方向への同時吹き出しを行った場合の室内の温度変化を示すグラフである。なお、図17及び図18において、太実線aは、床面から高さ0.6mでの平均温度であり、破線bは、床面から高さ0.6mでの最高温度である、破線cは、床面から高さ0.6mでの最低温度であり、細実線dは、室内ユニットの吸い込み温度である。
以上説明したように、本実施形態の空気調和装置(1)の室内ユニット(11)によれば、室内空間(R)の天井(U)に設置される室内ユニット(11)のケーシング(20)には、互いに異なる複数の吹き出し方向へ調和空気を吹き出し可能な吹出口(26)が設けられている。ここで、室内ユニット(11)の運転制御部(70)の気流制御部は、複数の吹き出し方向のうちの一部への調和空気の吹き出しを抑制することによって残りの吹き出し方向への吹き出し風速を高める風量調整運転を行う。この風量調整運転では、調和空気の吹き出しを抑制する吹き出し方向以外の吹き出し方向への吹き出し風速が高まるので、吹出口(26)から吹き出し風速が高まって吹き出される調和空気は、室内空間(R)における到達距離が長くなり、室内空間(R)のペリメータゾーンまで到達し易くなる。また、運転制御部(70)の気流制御部は、風量調整運転を行う際に、調和空気の吹き出しを抑制する吹き出し方向を周期的に変更するので、吹き出し風速が高まって吹き出される吹き出し方向も周期的に変更される。これにより、吹出口(26)から吹き出される調和空気が室内空間(R)のペリメータゾーンまで到達し易くなるので、室内空間(R)の温度ムラを抑制することができる。
上記実施形態では、調和空気を吹き出す4つの吹き出し方向のうち、2つの吹き出し方向への調和空気の吹き出しを抑制する室内ユニット(11)を例示したが、本発明は、調和空気を吹き出す4つの吹き出し方向のうち、1つ又は3つの吹き出し方向への調和空気の吹き出しを抑制する室内ユニットにも適用することができる。
U 天井
1 空気調和装置
11 室内ユニット
20 ケーシング
23 吸込口
24 第1吹出口(主吹出口)
26 吹出口
70 運転制御部
71 負荷検知部
Claims (6)
- 空調対象空間(R)の天井(U)に設置されるケーシング(20)を備え、該ケーシング(20)に互いに異なる複数の吹き出し方向へ調和空気を吹き出し可能な吹出口(26)が設けられた空気調和装置の室内ユニットであって、
空調対象空間(R)のペリメータゾーンのうち、空調負荷が相対的に大きな高負荷エリアと、該高負荷エリアよりも空調負荷が小さな低負荷エリアとを上記各吹き出し方向毎に検知する負荷検知部(71)と、
上記複数の吹き出し方向のうちの一部への調和空気の吹き出しを抑制することによって残りの吹き出し方向への吹き出し風速を高める風量調整運転を、上記高負荷エリアへの吹き出し風量の所定の基準時間当たりの積算値が上記低負荷エリアへの吹き出し風量の上記基準時間当たりの積算値よりも大きくなるように、上記調和空気の吹き出しを抑制する吹き出し方向を周期的に変更しながら行うための運転制御部(70)とを備えていることを特徴とする空気調和装置の室内ユニット。 - 請求項1において、
上記運転制御部(70)は、上記風量調整運転によって吹き出し風速が高くなる吹き出し方向へ調和空気が水平吹き出しモードで吹き出されるように、該調和空気の流れを制御することを特徴とする空気調和装置の室内ユニット。 - 請求項1又は2において、
90°ずつ異なる4つの吹き出し方向に調和空気を吹き出し可能に構成され、
上記運転制御部(70)は、上記風量調整運転において上記4つの吹き出し方向のうち2つの吹き出し方向への調和空気の吹き出しを抑制することによって残りの2つの吹き出し方向への吹き出し風速を高めることを特徴とする空気調和装置の室内ユニット。 - 請求項3において、
上記運転制御部(70)は、上記低負荷エリアが1つであって上記高負荷エリアが3つである場合に、上記風量調整運転において上記1つの低負荷エリアと上記3つの高負荷エリアのうちの1つとへの調和空気の吹き出しを抑制すると共に、上記1つの低負荷エリアへの調和空気の吹き出しを常に抑制し且つ上記3つの高負荷エリアのうち調和空気の吹き出しが抑制される吹き出し方向を周期的に変更しながら上記風量調整運転を行うことを特徴とする空気調和装置の室内ユニット。 - 請求項3において、
上記運転制御部(70)は、上記低負荷エリアが3つであって上記高負荷エリアが1つである場合に、上記風量調整運転において上記3つの低負荷エリアのうちの2つへの調和空気の吹き出しを抑制すると共に、上記3つの低負荷エリアのうち調和空気の吹き出しが抑制される吹き出し方向を周期的に変更しながら上記風量調整運転を行うことによって、上記高負荷エリアへの吹き出し風速を常に高く保つことを特徴とする空気調和装置の室内ユニット。 - 請求項1〜5の何れか1つにおいて、
上記吹出口(26)は、互いに異なる方向へ調和空気を吹き出す複数の主吹出口(24)を備え、
上記ケーシング(20)には、上記複数の主吹出口(24)に隣接して配置されて室内空気を吸い込む吸込口(23)が設けられ、
上記運転制御部(70)は、上記風量調整運転において調和空気の吹き出しを抑制する吹き出し方向に対応する主吹出口(24)から吹き出される調和空気の流れを、該調和空気が上記吸込口(23)へ向かって吹き出され該吸込口(23)へ吸い込まれるように制御することを特徴とする空気調和装置の室内ユニット。
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