JP2018169079A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】たとえ室内に人が存在しても、その在室者に不快感を与えずに熱交換器を効率的に乾燥することができる空気調和機を提供する。【解決手段】空気調和機の制御部２６は、膨張弁１７および除湿絞り装置２３を調整して圧縮機１５から高圧冷媒を除湿絞り装置２３まで導入し、室内熱交換器１４の第２伝熱ユニット１４ｂおよび第１伝熱ユニット１４ａを冷却しつつ第３伝熱ユニット１４ｃの凝縮熱で第３伝熱ユニット１４ｃを乾燥し、室内ファン２５を回転させて暖気および冷気を混合する気流を生成する第１モードと、室内ファン２５の回転を停止し、第３伝熱ユニット１４ｃの輻射熱で第１伝熱ユニット１４ａを乾燥する第２モードと、送風運転を実施し、第２伝熱ユニット１４ｂを乾燥する第３モードとを順番に切り替える。【選択図】図１

Description

本発明は、乾燥運転を行う空気調和機に関する。

特許文献１は空気調和機を開示する。空気調和機は冷房運転後に熱交換機を乾燥させるため、暖房運転を実施する。暖房運転に先立って除湿運転が実施される。除湿運転で室内の湿度を低下させる。その後、暖房運転が実施されると、熱交換器から結露した水滴が蒸発するものの、予め室内の湿度を低下させるので、湿気に基づく在室者の不快感は抑制される。熱交換器は乾燥するので、雑菌やカビの繁殖は抑制される。

特開２０１６−０６５６８７号公報

特許文献１では暖房運転に先立って除湿運転が実施される。熱交換器に付着している水滴は減少しない。したがって、乾燥運転の時間短縮は行えない。

本発明は、在室者に不快感を与えずに熱交換器を乾燥することができる空気調和機に関して、乾燥運転の時間短縮を行うことを目的とする。

本発明によれば、圧縮機と、室外熱交換器と、室外ファンと、室内ファンと、第１伝熱ユニット、第２伝熱ユニットおよび前記第１伝熱ユニットの風下に配置される第３伝熱ユニットを有する室内熱交換器と、除湿運転時に絞り装置として機能する除湿絞り装置とを備え、冷房運転時に前記圧縮機、前記室外熱交換器、前記第１伝熱ユニット、前記第２伝熱ユニット、前記第３伝熱ユニットの順に接続され、暖房運転時に前記圧縮機、前記第３伝熱ユニット、前記第２伝熱ユニット、前記第１伝熱ユニット、前記室外熱交換器の順に接続され、除湿運転時に前記圧縮機、前記室外熱交換器、前記第３伝熱ユニット、前記除湿絞り装置、前記第２伝熱ユニット、前記第１伝熱ユニットの順に接続される空気調和機において、前記室内ファン、前記圧縮機および前記除湿絞り装置の動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記膨張弁および前記除湿絞り装置を調整して前記圧縮機から高圧冷媒を前記除湿絞り装置まで導入し、前記第２伝熱ユニットおよび前記第１伝熱ユニットを冷却しつつ前記第３伝熱ユニットの凝縮熱で前記第３伝熱ユニットを乾燥し、前記室内ファンを回転させて暖気および冷気を混合する気流を生成する第１モードと、前記室内ファンの回転を停止し、前記第３伝熱ユニットの輻射熱で前記第１伝熱ユニットを乾燥する第２モードと、送風運転を実施し、前記第２伝熱ユニットを乾燥する第３モードとを順番に切り替えて前記室内熱交換器を乾燥させる空気調和機は提供される。

第１モードでは凝縮熱に基づき第３伝熱ユニットは短時間で乾燥する。その一方で、第２伝熱ユニットでは冷媒の蒸発に応じて冷気が生成されるので、吹き出される気流では冷気と暖気とが混合され、室内の温度上昇を回避することができる。その後、第２モードが確立されると、第１伝熱ユニットは第３伝熱ユニットに重ねられるので、第３伝熱ユニットの凝縮熱に基づき第１伝熱ユニットは乾燥する。続いて第３モードが確立されると、送風運転が実施され、送風の働きで第２伝熱ユニットは乾燥する。送風動作では第１伝熱ユニット、第２伝熱ユニットおよび第３伝熱ユニットで熱交換は休止されるので、室内の温度上昇は回避されることができる。こうして室内の温度上昇を回避しながら熱交換器の乾燥は実現される。たとえ室内に人が存在しても、その在室者は不快を感じなくて済む。

前記第３伝熱ユニットは、内面で前記室内ファンに向き合わせられ、外面で前記第１伝熱ユニットを受け止めればよい。第１モードでは気流は第１伝熱ユニットおよび第３伝熱ユニットを相次いで通過する。第３伝熱ユニットでは凝縮熱および通風の効果で効率的な乾燥は実現される。第２モードでは無風状態であるので、第３伝熱ユニットの輻射熱は第１伝熱ユニットに確実に伝達される。第１伝熱ユニットの乾燥は促進される。

空気調和機において、室内に存在する人を検出する人感センサをさらに備えてもよい。人の存在が検出されると、制御部は第１モード、第２モードおよび第３モードを相次いで確立する。在室者の不快を伴わずに熱交換器の乾燥は実現される。人の存在が検出されなければ、制御部は暖房運転および送風運転を実施すればよい。暖房運転に応じて室内の温度は上昇するものの、短時間で熱交換器の乾燥は実現される。室内に人はいないので、室内の温度が上昇しても不快感は引き起こされない。

以上のように開示の装置によれば、在室者に不快感を与えずに熱交換器を乾燥することができる空気調和機に関して、乾燥運転の時間短縮を行える。

本発明の一実施形態に係る空気調和機の構成を概略的に示す概念図である。 一実施形態に係る室内機の外観を概略的に示す斜視図である。 室内機の本体の拡大垂直断面図である。 処理動作を概略的に示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。

（１）空気調和機の構成
図１は本発明の一実施形態に係る空気調和機１１の構成を概略的に示す。空気調和機１１は室内機１２および室外機１３を備える。室内機１２は例えば建物内の室内空間に設置される。その他、室内機１２は室内空間に相当する空間に設置されればよい。室内機１２には室内熱交換器１４が組み込まれる。室外機１３には圧縮機１５、室外熱交換器１６、膨張弁１７および四方弁１８が組み込まれる。室内熱交換器１４、圧縮機１５、室外熱交換器１６、膨張弁１７および四方弁１８は冷凍回路１９を形成する。室外機１３は、室外空気との熱交換が可能な屋外に設置されればよい。

冷凍回路１９は第１循環経路２１を備える。第１循環経路２１は四方弁１８の第１口１８ａおよび第２口１８ｂを相互に結ぶ。第１循環経路２１には圧縮機１５が配置される。圧縮機１５の吸入管１５ａは四方弁１８の第１口１８ａに冷媒配管を介して接続される。第１口１８ａからガス冷媒は圧縮機１５の吸入管１５ａに供給される。圧縮機１５は低圧のガス冷媒を所定の圧力まで圧縮する。圧縮機１５の吐出管１５ｂは四方弁１８の第２口１８ｂに冷媒配管を介して接続される。圧縮機１５の吐出管１５ｂからガス冷媒は四方弁１８の第２口１８ｂに供給される。冷媒配管は例えば銅管であればよい。

冷凍回路１９は第２循環経路２２をさらに備える。第２循環経路２２は四方弁１８の第３口１８ｃおよび第４口１８ｄを相互に結ぶ。第２循環経路２２には、第３口１８ｃ側から順番に室外熱交換器１６、膨張弁１７および室内熱交換器１４が組み込まれる。室外熱交換器１６は、通過する冷媒と周囲の空気との間で熱エネルギーを交換する。室内熱交換器１４は、通過する冷媒と周囲の空気との間で熱エネルギーを交換する。室内熱交換器１４は、膨張弁１７に接続される第１伝熱ユニット１４ａと、第１伝熱ユニット１４ａと圧縮機１５の間に直列に接続される第２伝熱ユニット１４ｂと、第２伝熱ユニット１４ｂに直列に接続される第３伝熱ユニット１４ｃとを備える。第２伝熱ユニット１４ｂと第３伝熱ユニット１４ｃの間には除湿絞り装置２３が配置される。

室外機１３には送風ファン２４が組み込まれる。送風ファン２４は室外熱交換器１６に通風する。送風ファン２４は例えば羽根車の回転に応じて気流を生成する。送風ファン２４の働きで気流は室外熱交換器１６を通り抜ける。室外の空気は室外熱交換器１６を通り抜け冷媒と熱交換する。熱交換されて生成された冷気または暖気の気流は室外機１３から吹き出される。通り抜ける気流の流量は羽根車の回転数に応じて調整される。

室内機１２には送風ファン２５が組み込まれる。送風ファン２５は羽根車の回転に応じて気流を生成する。送風ファン２５の働きで室内機１２には室内空気が吸い込まれる。室内空気は室内熱交換器１４を通り抜け冷媒と熱交換する。熱交換されて生成された冷気または暖気の気流は室内機１２から吹き出される。通り抜ける気流の流量は羽根車の回転数に応じて調整される。

空気調和機１１には、送風ファン２４、２５、膨張弁１７、圧縮機１５および除湿絞り装置２３にそれぞれ信号線で接続される制御部２６が組み込まれる。制御部２６は、送風ファン２４、２５、膨張弁１７、圧縮機１５および除湿絞り装置２３の動作を制御する。

（２）室内機の構成
図２は一実施形態に係る室内機１２の外観を概略的に示す。室内機１２の本体（筐体）２８ａの前面にはアウターパネル２８ｂが配置される。本体２８ａの下面には吹出口２９が形成される。吹出口２９は室内に向けて開口する。本体２８ａは例えば室内の壁面に固定されることができる。室内熱交換器１４で冷気または暖気が生成され、冷気または暖気の気流は吹出口２９から吹き出す。

吹出口２９には前後１対の上下風向板３１ａ、３１ｂが配置される。上下風向板３１ａ、３１ｂはそれぞれ本体の長手方向と平行な回転軸線３２ａ、３２ｂ回りに回転することができる。回転に応じて上下風向板３１ａ、３１ｂは吹出口２９を開閉する。上下風向板３１ａ、３１ｂの角度に応じて、吹き出される気流の方向は変えられる。

空気調和機１１は、室内に存在する人を検出する人感センサ３３を備える。人感センサ３３は例えば物体の輻射熱に応じて人体を特定する。人感センサ３３は本体２８ａの正面下側に配置される。

図３に示されるように、本体２８ａには吸込口３４が形成される。吸込口３４は本体２８ａの正面および上面で開口する。吸込口３４と吹出口２９との間で気流の通路内に送風ファン２５は配置される。室内ファンとしての送風ファン２５は、回転軸線３５回りで回転自在に支持される羽根を有するクロスフローファンで構成される。室内の空気は吸込口３４から本体２８ａ内に取り込まれ、室内熱交換器１４に向けて流れる。

室内熱交換器１４の第１伝熱ユニット１４ａは前方から送風ファン２５に覆い被さる伝熱フィン群３８ａを有する。第２伝熱ユニット１４ｂは後方から送風ファン２５に覆い被さる伝熱フィン群３８ｂを有する。第３伝熱ユニット１４ｃは、第１伝熱ユニット１４ａに重ねられる伝熱フィン群３８ｃを有する。第３伝熱ユニット１４ｃは、内面で送風ファン２５に向き合わせられ、外面で第１伝熱ユニット１４ａと接触して受け止める。少なくとも第１伝熱ユニット１４ａおよび第３伝熱ユニット１４ｃの上半体は後方に倒れる傾斜姿勢で配置される。したがって、少なくとも第１伝熱ユニット１４ａの上半体は第３伝熱ユニット１４ｃの上半体の風上側に接触するように配置される。第１伝熱ユニット１４ａ、第２伝熱ユニット１４ｂおよび第３伝熱ユニット１４ｃは例えば銅やアルミニウムといった熱伝導性の良い金属材料から成形される。

空気調和機１１は第１温度センサ３６および第２温度センサ３７を備える。第１温度センサ３６は第３伝熱ユニット１４ｃの温度Ｔｎを検出する。第１温度センサ３６の検出信号は制御部２６に送信される。第２温度センサ３７は室温Ｔｒを検出する。第２温度センサ３７の検出信号は制御部２６に送信される。

（３）空気調和機の動作
冷凍回路１９で冷房運転が実施される場合には、四方弁１８は第２口１８ｂおよび第３口１８ｃを相互に接続し第１口１８ａおよび第４口１８ｄを相互に接続する。膨張弁１７は冷媒の流量を絞る。除湿絞り装置２３は開放される。除湿絞り装置２３は流量を絞らない。圧縮機１５の吐出管１５ｂから高温高圧の冷媒が室外熱交換器１６に供給される。冷媒は室外熱交換器１６、膨張弁１７および室内熱交換器１４を順番に流通する。室外熱交換器１６では冷媒から外気に放熱する。室内熱交換器１４では、冷媒は順番に第１伝熱ユニット１４ａ、第２伝熱ユニット１４ｂおよび第３伝熱ユニット１４ｃを通過する。膨張弁１７で冷媒は低圧まで減圧される。減圧された冷媒は室内熱交換器１４で周囲の空気から吸熱する。冷気が生成される。冷気は送風ファン２５の働きで室内空間に吹き出される。

冷凍回路１９で暖房運転が実施される場合には、四方弁１８は第２口１８ｂおよび第４口１８ｄを相互に接続し第１口１８ａおよび第３口１８ｃを相互に接続する。膨張弁１７は冷媒の流量を絞る。除湿絞り装置２３は開放される。除湿絞り装置２３は流量を絞らない。圧縮機１５から高温高圧の冷媒が室内熱交換器１４に供給される。冷媒は室内熱交換器１４、膨張弁１７および室外熱交換器１６を順番に流通する。室内熱交換器１４では、冷媒は順番に第３伝熱ユニット１４ｃ、第２伝熱ユニット１４ｂおよび第１伝熱ユニット１４ａを通過する。室内熱交換器１４は冷媒から周囲の空気に放熱する。暖気が生成される。暖気は送風ファン２５の働きで室内空間に吹き出される。膨張弁１７で冷媒は低圧まで減圧される。減圧された冷媒は室外熱交換器１６で周囲の空気から吸熱する。その後、冷媒は圧縮機１５に戻る。

冷凍回路１９で暖房サイクルでの再熱除湿運転が実施される場合には、暖房運転時と同様に、四方弁１８は第２口１８ｂおよび第４口１８ｄを相互に接続し第１口１８ａおよび第３口１８ｃを相互に接続する。膨張弁１７は開放される。除湿絞り装置２３の流量は絞られる。圧縮機１５の吐出管１５ｂから高温高圧の冷媒が室内熱交換器１４に供給される。冷媒は第３伝熱ユニット１４ｃ、除湿絞り装置２３、第２伝熱ユニット１４ｂ、第１伝熱ユニット１４ａおよび室外熱交換器１６を順番に流通する。第３伝熱ユニット１４ｃでは冷媒から外気に放熱する。除湿絞り装置２３で冷媒は低圧まで減圧される。減圧された冷媒は第１伝熱ユニット１４ａ、第２伝熱ユニット１４ｂおよび室外熱交換器１６で周囲の空気から吸熱する。第１伝熱ユニット１４ａおよび第２伝熱ユニット１４ｂが冷却されるものの、第３伝熱ユニット１４ｃが加熱されることから、吹き出される気流では冷気および暖気は混合され、室内の温度低下は回避されることができる。

次に図４を基に乾燥運転の動作を説明する。制御部２６は、ステップＳ１で人感センサ３３の出力を確認する。室内に人がいれば（Ｓ１−ＹＥＳ）、制御部２６はステップＳ２で暖房サイクルでの再熱除湿運転となる第１モードを確立する。第１モードの確立にあたって制御部２６は、暖房運転時と同様に、四方弁１８で第２口１８ｂおよび第４口１８ｄを相互に接続し第１口１８ａおよび第３口１８ｃを相互に接続する。膨張弁１７を開放する。除湿絞り装置２３で冷媒の流量を絞る。こうした調整に基づき圧縮機１５から高圧冷媒は除湿絞り装置２３まで導入される。第３伝熱ユニット１４ｃは冷媒の凝縮熱に基づき加熱する。第３伝熱ユニット１４ｃの熱で第３伝熱ユニット１４ｃは短時間で乾燥する。気流は第１伝熱ユニット１４ａおよび第３伝熱ユニット１４ｃを相次いで通過することから、第３伝熱ユニット１４ｃでは凝縮熱および通風の効果で効率的な乾燥は実現される。その一方で、第２伝熱ユニット１４ｂおよび第１伝熱ユニット１４ａで冷媒の蒸発に応じて冷気が生成されるので、吹き出される気流では冷気と暖気とが混合される。室内の温度上昇は回避される。

ステップＳ３で第３伝熱ユニット１４ｃの乾燥が判定される。判定にあたって第１モードの持続時間が計測される。持続時間が、第３伝熱ユニット１４ｃが乾燥するために必要な時間として予め定めた第一の時間を経過すると、制御部２６はステップＳ４で室内ファンを停止して第３伝熱ユニット１４ｃの輻射熱を利用する第２モードを確立する。制御部２６は圧縮機１５の運転と室内ファンである送風ファン２５の回転を停止する。第３伝熱ユニット１４ｃの輻射熱で第１伝熱ユニット１４ａは乾燥する。第１伝熱ユニット１４ａは第３伝熱ユニット１４ｃに重ねられるので、第３伝熱ユニット１４ｃの熱に基づき第１伝熱ユニット１４ａは乾燥する。無風状態であるので、第３伝熱ユニットの輻射熱は第１伝熱ユニットに確実に伝達される。第１伝熱ユニットの乾燥は促進される。特に、第１伝熱ユニット１４ａの上半体は第３伝熱ユニット１４ｃの上半体の風上側に接触するように配置されるので、自然な対流で第３伝熱ユニット１４ｃの熱は第１伝熱ユニット１４ａに作用することができる。

ステップＳ５で第１伝熱ユニット１４ａの乾燥は判定される。判定にあたって第３伝熱ユニット１４ｃの温度Ｔｎおよび室温Ｔｒは検出される。温度の検出にあたって制御部２６は第１温度センサ３６および第２温度センサ３７から検出信号を取得する。室温Ｔｒと第３伝熱ユニット１４ｃの温度Ｔｎとの差が２度以下に縮小されると、制御部２６はステップＳ６で第３モードを確立する。制御部２６は、送風ファン２５を回転させ室内熱交換器１４に通風させる送風運転を実施し、第２伝熱ユニット１４ｂを乾燥する。送風運転では、圧縮機１５の運転と室外機１３の送風ファン２４は停止する。送風の働きで第２伝熱ユニット１４ｂは乾燥する。送風動作では第１伝熱ユニット１４ａ、第２伝熱ユニット１４ｂおよび第３伝熱ユニット１４ｃで熱交換は休止されるので、室内の温度上昇は回避されることができる。

ステップＳ７で第２伝熱ユニット１４ｂの乾燥は判定される。判定にあたって第３モードの持続時間は計測される。持続時間が、第２伝熱ユニット１４ｂが乾燥するために必要な時間として予め定めた第二の時間を経過すると、制御部２６は第３モードを終了する。こうして乾燥運転は終了する。室内の温度上昇を回避しながら熱交換器１４の乾燥は実現される。たとえ室内に人が存在しても、その在室者は不快を感じなくて済む。

ステップＳ１で人の存在が検出されなければ（Ｓ１−ＮＯ）、制御部２６はステップＳ８で暖房運転および送風運転による内部クリーン運転を実施する。暖房運転に応じて室内の温度は上昇するものの、短時間で室内熱交換器１４の乾燥は実現される。室内に人はいないので、室内の温度が上昇しても不快感は引き起こされない。

１１…空気調和機、１４…熱交換器（室内熱交換器）、１４ａ…第１伝熱ユニット、１４ｂ…第２伝熱ユニット、１４ｃ…第３伝熱ユニット、２３…除湿絞り装置、２５…送風ファン（クロスフローファン）、２６…制御部、３３…人感センサ、３８ａ…伝熱フィン群、３８ｂ…伝熱フィン群、３８ｃ…伝熱フィン群。

Claims (2)

1. 圧縮機と、室外熱交換器と、室外ファンと、室内ファンと、第１伝熱ユニット、第２伝熱ユニットおよび前記第１伝熱ユニットの風下に配置される第３伝熱ユニットを有する室内熱交換器と、除湿運転時に絞り装置として機能する除湿絞り装置とを備え、
   冷房運転時に前記圧縮機、前記室外熱交換器、前記第１伝熱ユニット、前記第２伝熱ユニット、前記第３伝熱ユニットの順に接続され、
   暖房運転時に前記圧縮機、前記第３伝熱ユニット、前記第２伝熱ユニット、前記第１伝熱ユニット、前記室外熱交換器の順に接続され、
   除湿運転時に前記圧縮機、前記室外熱交換器、前記第３伝熱ユニット、前記除湿絞り装置、前記第２伝熱ユニット、前記第１伝熱ユニットの順に接続される空気調和機において、
   前記室内ファン、前記圧縮機および前記除湿絞り装置の動作を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記除湿絞り装置を調整して前記第２伝熱ユニットおよび前記第１伝熱ユニットを冷却しつつ前記第３伝熱ユニットの凝縮熱で前記第３伝熱ユニットを乾燥し、前記室内ファンを回転させて暖気および冷気を混合する気流を生成する第１モードと、
   前記室内ファンの回転を停止し、前記第３伝熱ユニットの輻射熱で前記第１伝熱ユニットを乾燥する第２モードと、
   送風運転を実施し、前記第２伝熱ユニットを乾燥する第３モードとを順番に切り替える
   ことを特徴とする空気調和機。
2. 請求項１に記載の空気調和機において、室内に存在する人を検出する人感センサをさらに備え、
   前記制御部は、人が検出された場合には、前記第１モード、前記第２モード、前記第３モードを順番に切り替え、人が検出されない場合には、少なくとも前記第１モードを行わないことを特徴とする空気調和機。