JP2022081022A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】快適性を維持しつつ、利用者が空気調和装置の故障と誤認識することを抑制することができる空気調和装置を提供することを目的とする。【解決手段】空気と冷媒とを熱交換する熱交換器と、熱交換器により加熱または冷却された空気を空調対象空間に吹出すファンと、空調対象空間へ吹出される空気の角度を変える風向板と、ファンの風量および風向板の角度を制御する制御装置と、を備える空気調和装置において、制御装置は、冷房運転または暖房運転の通常運転を実施中に第１条件を満たした場合、低能力運転を実施し、低能力運転時に、ファンの風量を通常運転時のファンの風量よりも低下させ、風向板を水平方向とする構成とした。【選択図】図１

Description

本開示は、居住空間などの空間の温度を調整する空気調和装置に関するものである。

近年、住宅の高気密および高断熱化が進んでいる。これにより、室内で発生する人体発熱および機器発熱などの内部発熱によって、空気調和装置の負荷が低下する頻度が増えている。具体的には、空気調和装置の負荷が、定格能力に対し半分以下となる低負荷の発生頻度が増えている。空気調和装置の圧縮機の運転周波数には下限がある。そのため、圧縮機が下限周波数以下で運転することになる低負荷の場合には、圧縮機の運転と停止を繰り返す発停運転が発生する。圧縮機が発停運転すると、室内温度の変動による快適性の悪化、または圧縮機の起動時に冷媒状態が安定しないことで発生するロスに起因する省エネ性の悪化が生じる。これらの課題を解決するため、特許文献１では、圧縮機を停止させるサーモオフ状態へ移行する前にサーモオフ猶予制御を行うことで、圧縮機の発停運転を回避する空気調和装置が提案されている。

特開２０１５－１０２２５２号公報

特許文献１に記載されるように、サーモオフ猶予制御を行うことで、圧縮機の発停運転の頻度が低減し、空調対象空間の快適性が維持される。しかしながら、サーモオフ猶予制御などの低能力での運転中は、空気調和装置の吹出し空気温度と室内温度との差が小さくなり、故障の一例である冷媒不足または冷媒漏洩による不冷状態または不暖状態と類似の状態となる。そのため、実際には空気調和装置に故障が発生していないのに、利用者が空気調和装置の故障と誤認識してしまうことがある。

本開示は、上記のような課題を解決するものであり、快適性を維持しつつ、利用者が空気調和装置の故障と誤認識することを抑制することができる空気調和装置を提供することを目的とする。

本開示に係る空気調和装置は、空気と冷媒とを熱交換する熱交換器と、熱交換器により加熱または冷却された空気を空調対象空間に吹出すファンと、空調対象空間へ吹出される空気の角度を変える風向板と、ファンの風量および風向板の角度を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、冷房運転または暖房運転の通常運転を実施中に第１条件を満たした場合、低能力運転を実施し、低能力運転時に、ファンの風量を通常運転時のファンの風量よりも低下させ、風向板を水平方向とするものである。

本開示における空気調和装置によれば、低能力運転を実施することで、快適性を維持しつつ、低能力運転時に風量および風向を制御することで、利用者が空気調和装置の故障と誤認識することを抑制することができる。

実施の形態１に係る空気調和装置の概略構成図である。 実施の形態１に係る空気調和装置の制御ブロック図である。 実施の形態１に係る室内機の冷房運転時の動作を示す図である。 実施の形態１に係る室内機の冷房運転時の空気の状態変化を示す湿り空気線図である。 実施の形態１に係る室内機の暖房運転時の動作を示す図である。 実施の形態１に係る室内機の暖房運転時の空気の状態変化を示す湿り空気線図である。 実施の形態１における通常運転から低能力運転への遷移を示すフローチャートである。 冷房運転時における吹出し空気温度と風量との関係を示すグラフである。 暖房運転時における吹出し空気温度と風量との関係を示すグラフである。 消費電力と風量との関係を示すグラフである。 風量ごとのＣＯＰと空調能力との関係を示すグラフである。 実施の形態１における低能力運転時の吹出し空気の風向を示す模式図である。 実施の形態１における低能力運転からサーモオフ運転または通常運転への遷移を示すフローチャートである。 実施の形態１におけるサーモオフ運転から通常運転への遷移を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る空気調和装置の室内機の斜視図である。 実施の形態３に係る空気調和装置の制御ブロック図である。 実施の形態３における低能力運転時の吹出し空気の風向を示す模式図である。 変形例における暖房低能力運転時の吹出し空気の風向を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本開示の実施の形態について説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には、同一符号を付して、その説明を適宜省略又は簡略化する。また、各図に記載の構成について、その形状、大きさおよび配置等は、本開示の範囲内で適宜変更することができる。

実施の形態１．
（空気調和装置の構成）
図１は、実施の形態１に係る空気調和装置１００の概略構成図である。図１に示すように、実施の形態１の空気調和装置１００は、空調対象空間の外に配置される室外機１と、空調対象空間内に配置される室内機２とからなる。室外機１と室内機２とは、配管、および電源線または信号線等の配線によって接続されている。室外機１は、圧縮機１１と、流路切替弁１２と、室外熱交換器１３と、膨張弁１４と、室外ファン１５と、を備えている。室内機２は、室内熱交換器２１と、室内ファン２２と、風向板２３と、第１温度センサ３１と、第２温度センサ３２と、第３温度センサ３３と、吸込み温度センサ３４と、吹出し温度センサ３５と、制御装置５と、を備えている。

圧縮機１１、流路切替弁１２、室外熱交換器１３、膨張弁１４、および室内熱交換器２１は、配管により接続され、冷媒回路を構成する。空気調和装置１００の冷媒回路に循環する冷媒は、例えば二酸化炭素、炭化水素もしくはヘリウム等の自然冷媒、ＨＦＣ４１０ＡもしくはＨＦＣ４０７Ｃ等の塩素を含まない冷媒、またはＲ２２もしくはＲ１３４ａ等のフロン系冷媒である。

圧縮機１１は、低圧のガス冷媒を吸入して圧縮し、高圧のガス冷媒として吐出する流体機械である。圧縮機１１としては、例えばレシプロ、ロータリー、スクロールまたはスクリューなどの各種タイプの圧縮機が用いられる。圧縮機１１の運転周波数は、制御装置５によって制御される。

流路切替弁１２は、室外熱交換器１３が凝縮器として機能する冷房運転と、室外熱交換器１３が蒸発器として機能する暖房運転とを切替える四方弁である。流路切替弁１２は、冷房運転時は図１に実線で示されるように、圧縮機１１から吐出される冷媒が室外熱交換器１３に流入するよう切替えられる。流路切替弁１２は、暖房運転時は図１に破線で示されるように、圧縮機１１から吐出される冷媒が室内熱交換器２１に流入するよう切替えられる。

室外熱交換器１３は、例えばプレートフィンチューブ式の熱交換器であり、円管または扁平管の内部を流通する冷媒と、室外ファン１５により供給される空気との熱交換を行う。室外熱交換器１３は、流路切替弁１２と、膨張弁１４との間に配置される。室外熱交換器１３は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能する。

膨張弁１４は、冷媒を減圧させる弁である。膨張弁１４は、制御装置５によって開度を調整可能な電子膨張弁である。膨張弁１４は、室外熱交換器１３と、室内熱交換器２１との間に配置される。なお、図１において、膨張弁１４は室外機１に配置されているが、室内機２に配置されてもよい。

室外ファン１５は、空調対象空間外の空気を吸込み、室外熱交換器１３を通過させて空調対象空間外に吹出す。室外ファン１５は、例えばモータによって駆動されるプロペラファン、シロッコファンまたはクロスフローファンである。室外ファン１５の風量は、制御装置５によって室外ファン１５の回転数が制御されることにより制御される。室外ファン１５のモータがＤＣモータの場合、制御装置５は、電流値を変化させて回転数を制御することで、室外ファン１５の風量を制御する。また、室外ファン１５のモータがＡＣモータの場合、制御装置５は、インバータ制御により電源周波数を変化させて回転数を制御することで、室外ファン１５の風量を制御する。

室内熱交換器２１は、例えばプレートフィンチューブ式の熱交換器であり、円管または扁平管の内部を流通する冷媒と、室内ファン２２により送風される空気との熱交換を行う。室内熱交換器２１は、膨張弁１４と、流路切替弁１２との間に配置される。室内熱交換器２１は、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能する。

室内ファン２２は、空調対象空間内の空気を吸込み、室内熱交換器２１を通過させて空調対象空間内に吹出す。室内ファン２２は、例えばモータによって駆動されるプロペラファン、シロッコファンまたはクロスフローファンである。室内ファン２２の風量は、制御装置５によって室内ファン２２の回転数が制御されることにより制御される。室内ファン２２のモータがＤＣモータの場合、制御装置５は、電流値を変化させて回転数を制御することで、室内ファン２２の風量を制御する。また、室内ファン２２のモータがＡＣモータの場合、制御装置５は、インバータ制御により電源周波数を変化させて回転数を制御することで、室内ファン２２の風量を制御する。

なお、図１では、１つの室内ファン２２が、空気の流れにおいて室内熱交換器２１の上流に配置されているが、目標の風量が得られるのであれば、室内ファン２２の配置および数は図１の例に限定されない。例えば、室内ファン２２は、室内熱交換器２１の下流に配置されてもよいし、複数の室内ファン２２が室内熱交換器２１の上流と下流とにそれぞれ配置されてもよい。

室内機２は、空調対象空間の壁に取り付けられる壁掛け式の室内機である。室内機２の筐体には、吸込口２０ａと吹出口２０ｂとが設けられている。室内ファン２２により、空調対象空間の空気が吸込口２０ａから吸込まれ、室内熱交換器２１によって冷却または加熱されて、吹出口２０ｂから空調対象空間に吹出される。

風向板２３は、吹出口２０ｂにおいて、水平方向と平行な回転軸に回動可能に設けられ、室内熱交換器２１によって冷却または加熱された空調空気の吹出し方向を上下方向に調節する。風向板２３の角度は、回転軸に取り付けられた図示しないステッピングモータなどにより調節される。なお、風向板２３の角度は、室内機２が空調対象空間の壁に設置された状態において、鉛直方向を０度とした場合の角度である。

第１温度センサ３１は、室内熱交換器２１と膨張弁１４とを接続する配管に設けられ、冷房運転時において、室内熱交換器２１の入口側の冷媒の温度を検出する。第２温度センサ３２は、室内熱交換器２１と流路切替弁１２とを接続する配管に設けられ、冷房運転時において、室内熱交換器２１の出口側の冷媒の温度を検出する。第３温度センサ３３は、室内熱交換器２１に設けられ、室内熱交換器２１を流れる冷媒の温度を検出する。第１温度センサ３１、第２温度センサ３２および第３温度センサ３３により検出された冷媒温度は、制御装置５に送信される。

吸込み温度センサ３４は、吸込口２０ａの周囲に配置され、空調対象空間から室内機２に吸込まれる空気の温度を検出する。吸込み温度センサ３４により検出された吸込み空気温度Ｔは、制御装置５に送信される。なお、吸込み空気温度Ｔは、空調対象空間の温度、すなわち室内温度である。吹出し温度センサ３５は、吹出口２０ｂの周囲に設けられ、室内機２から空調対象空間に吹き出される空気の温度を検出する。吹出し温度センサ３５により検出された吹出し空気温度Ｔｂは、制御装置５へ送信される。

制御装置５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、およびＩ／Ｏポート等を備えたマイクロコンピュータである。制御装置５は、リモコン等を介して入力される使用者からの指示と、第１温度センサ３１、第２温度センサ３２、第３温度センサ３３、吸込み温度センサ３４および吹出し温度センサ３５の検出結果とに基づいて空気調和装置１００全体の動作を制御する。なお、図１では、制御装置５が室内機２に設けられているが、室外機１に設けられてもよいし、室外機１および室内機２にそれぞれ個別の制御装置５を設け、互いに通信する構成としてもよい。

（空気調和装置の動作）
図２は、実施の形態１に係る空気調和装置１００の制御ブロック図である。図２に示すように、空気調和装置１００の制御装置５は、機能部として、運転制御部５１と、風量制御部５２と、風向制御部５３とを有する。各機能部は、制御装置５がプログラムを実行することにより実現されるか、または専用の処理回路により実現される。

運転制御部５１は、リモコン等を介して入力される設定情報と、第１温度センサ３１、第２温度センサ３２、第３温度センサ３３、吸込み温度センサ３４および吹出し温度センサ３５の検出結果とに基づき、冷房運転および暖房運転を実行する。入力される設定情報は、例えば冷房運転、暖房運転の設定、および設定温度Ｔｓｅｔなどである。運転制御部５１は、設定情報と各温度センサの検出結果に基づき、圧縮機１１の運転周波数、流路切替弁１２の切替え、膨張弁１４の開度、および室外ファン１５の回転数を制御する。

風量制御部５２は、リモコン等を介して入力される設定情報と、吸込み温度センサ３４および吹出し温度センサ３５により検出された温度と、に基づき、室内ファン２２の風量を制御する。風向制御部５３は、リモコン等を介して入力される設定情報に基づき風向板２３の角度を制御する。

（冷房運転）
空気調和装置１００の冷房運転時の動作について説明する。冷房運転時においては、まず、圧縮機１１で圧縮され、高温高圧の気体となった冷媒が凝縮器として機能する室外熱交換器１３に流入する。冷媒は、室外熱交換器１３にて高温高圧の気体から液体に相変化し、室外熱交換器１３を通過する空気を加熱する。その後、冷媒は開度が小さく設定された膨張弁１４にて減圧され、低温低圧の液体と気体が混在した二相状態になり、蒸発器として機能する室内熱交換器２１に流入する。室内熱交換器２１において、冷媒は、液体から気体に相変化し、室内熱交換器２１を通過する空気を冷却する。その後、冷媒は圧縮機１１に流入し、再度、高温高圧の気体となる。

図３は、実施の形態１に係る室内機２の冷房運転時の動作を示す図である。冷房運転時には、制御装置５は、膨張弁１４の開度を小さく設定する。これにより、室内熱交換器２１に流入する冷媒の圧力は低下する。また、制御装置５は、第１温度センサ３１によって検出される冷媒の入口温度と、第２温度センサ３２によって検出される冷媒の出口温度との差から演算される過熱度が所定の値となるように、膨張弁１４の開度を制御する。図３に示されるように、空調対象空間内の空気（Ａ１）は、室内ファン２２により、蒸発器として機能する室内熱交換器２１へ供給される。室内熱交換器２１は通過する空気を冷却する。その後、冷却された空調空気（Ｂ１）が、空調対象空間内に供給される。

図４は、実施の形態１に係る室内機２の冷房運転時の空気の状態変化を示す湿り空気線図である。図４の横軸は温度（℃）を表し、縦軸は絶対湿度（ｋｇ／ｋｇ´）を表している。図４中の点Ａ１および点Ｂ１は、図３中の（Ａ１）および（Ｂ１）の位置にそれぞれ対応している。図４に示すように、室内熱交換器２１を通過した空気（Ａ１）は、冷媒との熱交換により冷却除湿され、低温かつ相対湿度の高い状態となった後、絶対湿度が低下した状態（Ｂ１）となって、空調対象空間に給気として供給される。

（暖房運転）
空気調和装置１００の暖房運転時の動作について説明する。暖房運転時においては、圧縮機１１で圧縮され、高温高圧の気体となった冷媒が凝縮器として機能する室内熱交換器２１に流入する。冷媒は、室内熱交換器２１にて高温高圧の気体から液体に相変化し、室内熱交換器２１を通過する空気を加熱する。その後、冷媒は開度を小さく設定された膨張弁１４にて減圧され、低温低圧の液体と気体が混在した二相状態になり、蒸発器として機能する室外熱交換器１３に流入する。室外熱交換器１３において、冷媒は、液体から気体に相変化し、室外熱交換器１３を通過する空気を冷却する。その後、冷媒は圧縮機１１に流入し、再度、高温高圧の気体となる。

図５は、実施の形態１に係る室内機２の暖房運転時の動作を示す図である。暖房運転時には、制御装置５は、膨張弁１４の開度を小さく設定する。これにより、室外熱交換器１３に流入する冷媒の圧力は低下する。また、制御装置５は、第２温度センサ３２によって検出される冷媒の出口温度と、第３温度センサ３３によって検出される冷媒の凝縮温度との差から演算される過冷却度が所定の値となるように、膨張弁１４の開度を制御する。図５に示されるように、空調対象空間内の空気（Ａ２）は、室内ファン２２により、凝縮器として機能する室内熱交換器２１へ供給される。室内熱交換器２１は通過する空気を加熱する。その後、加熱された空調空気（Ｂ２）が、空調対象空間に供給される。

図６は、実施の形態１に係る室内機２の暖房運転時の空気の状態変化を示す湿り空気線図である。図６の横軸は温度（℃）を表し、縦軸は絶対湿度（ｋｇ／ｋｇ´）を表している。図６中の点Ａ２および点Ｂ２は、図５中の（Ａ２）および（Ｂ２）の位置にそれぞれ対応している。図６に示すように、室内熱交換器２１を通過した空気（Ａ２）は、冷媒との熱交換により加熱され高温の状態（Ｂ２）となって、空調対象空間に給気として供給される。

本実施の形態の空気調和装置１００は、冷房運転および暖房運転のそれぞれにおいて、条件に応じて、通常運転と、低能力運転と、サーモオフ運転と、を実施する。図７は、実施の形態１における通常運転から低能力運転への遷移を示すフローチャートである。図７のフローチャートは、制御装置５により実行される。

まず、空気調和装置１００が起動されると、冷房運転または暖房運転の通常運転が実施される。通常運転では、運転制御部５１により、吸込み温度センサ３４で検出される吸込み空気温度Ｔが、設定温度Ｔｓｅｔとなるように圧縮機１１の運転周波数および膨張弁１４の開度が制御される。また、通常運転では、風量制御部５２により、室内ファン２２の風量が、リモコン等を介して利用者により設定された風量、または予め定められた風量（例えば最大風量）となるよう制御される。また、風向制御部５３により、吹出し空気の風向がリモコン等を介して利用者により設定された風向、または予め定められた風向（例えば冷房運転時は水平方向、暖房運転時は下向き）となるよう風向板２３の角度が制御される。

そして、通常運転中に、運転制御部５１により、第１条件が満たされるか否かが判断される（Ｓ１１）。ここで、第１条件は下記の何れかである。
（１）吸込み空気温度Ｔと、設定温度Ｔｓｅｔとの差が第１閾値以下且つ、圧縮機１１の運転周波数Ｆが第１周波数Ｆｓｅｔ以下であること。
（２）吸込み空気温度Ｔと、設定温度Ｔｓｅｔとの差が第１閾値以下且つ、空気調和装置１００の消費電力Ｐが閾値電力Ｐｓｅｔ以下であること。
（３）吸込み空気温度Ｔと、設定温度Ｔｓｅｔとの差が第１閾値以下且つ、吸込み空気温度Ｔと、第３温度センサ３３で検出される室内熱交換器２１の温度Ｔｈとの差が第２閾値以下であること。

なお、「吸込み空気温度Ｔと、設定温度Ｔｓｅｔとの差」は、吸込み空気温度Ｔから設定温度Ｔｓｅｔを減算した値の絶対値とする。同様に、「吸込み空気温度Ｔと、第３温度センサ３３で検出される室内熱交換器２１の温度Ｔｈとの差」は、吸込み空気温度Ｔから第３温度センサ３３で検出される室内熱交換器２１の温度Ｔｈを減算した値の絶対値とする。また、第１閾値は例えば０．５℃であり、第２閾値は例えば５℃である。第１周波数Ｆｓｅｔは、例えば圧縮機１１の下限周波数＋１０Ｈｚであり、閾値電力Ｐｓｅｔは、例えば定格消費電力の３０％である。

ここで、第１条件が満たされない場合は（Ｓ１１：ＮＯ）、通常運転が継続される（Ｓ１２）。一方、第１条件が満たされる場合は（Ｓ１１：ＹＥＳ）、低能力運転が実施される（Ｓ１３）。

低能力運転は、吸込み空気温度Ｔと吹出し空気温度Ｔｂとの差が小さい場合の運転状態であり、機器の動作としては、圧縮機１１の運転周波数Ｆが下限値付近で動作している状態である。具体的には、一般的な空気調和装置の最低空調能力の６００Ｗで運転している場合を低能力運転という。言い換えると、一般的な空気調和装置の定格能力は最低でも２．２ｋＷであるため、低能力運転は定格能力の２７％程度で運転する場合をいう。ここでは、低能力運転とは、冷房能力または暖房能力が６００Ｗ以下もしくは、空気調和装置１００の定格能力に対して約３０％以下の能力で運転している状態をいうものとする。低能力運転を実施することで、低負荷時であっても圧縮機１１の発停運転の頻度を減少させることができる。

ここで、低能力運転時には、室内温度と吹出し空気温度Ｔｂとの差が小さいため、吹出し空気に冷風感または温風感が少なくなる。そのため、利用者が、例えば不冷状態または不暖状態などの空気調和装置１００の故障が発生していると誤認識してしまうことがある。そこで、本実施の形態では、低能力運転において、利用者に吹出し空気が当たらないように、吹出し空気の風量および風向が制御される。

具体的には、風量制御部５２は、低能力運転において、室内ファン２２の風量を通常運転時の風量よりも低下させる。例えば、風量制御部５２は、低能力運転において、室内ファン２２の風量を、通常運転時の５０％以下とする。または、風量制御部５２は、低能力運転において、室内ファン２２の風量を、室内ファン２２の最大風量の５０％以下、または室内ファン２２の最小風量としてもよい。ただし、低能力運転における室内ファン２２の風量は０（ゼロ）ではないものとする。これにより、冷風感または温風感が少ない吹出し空気が、利用者に到達することを抑制できる。

図８は、冷房運転時における吹出し空気温度と風量との関係を示すグラフであり、図９は、暖房運転時における吹出し空気温度と風量との関係を示すグラフである。図８および図９において、実線は吸込み空気温度を示し、点線は空気調和装置１００の空調能力が５．０ｋＷのグラフを示し、一点鎖線は空調能力が２．０ｋＷのグラフを示し、二点鎖線は空調能力が０．５ｋＷのグラフを示す。図８に示すように、冷房運転時においては、風量が大きいほど吹出し空気温度が上昇し、吹出し空気温度と吸込み空気温度との差が小さくなることがわかる。また、図９に示すように、暖房運転時においては、風量が大きいほど吹出し空気温度が低下し、吹出し空気温度と吸込み空気温度との差が小さくなることがわかる。そのため、低能力運転時に風量を低下させることで、吹出し空気温度と室内空気温度との差が大きくなり、風量が大きい場合と比べて、吹出し空気の冷風感または温風感を向上させることができる。その結果、利用者が空気調和装置１００の故障と誤認識する可能性を低減させることができる。

図１０は、消費電力と風量との関係を示すグラフである。図１１は、風量ごとのＣＯＰと空調能力との関係を示すグラフである。図１１の点線は、風量Ａの場合のグラフを示し、実線は風量Ａよりも小さい風量Ｂの場合のグラフを示す。図１０に示すように、消費電力と風量との関係は、三乗則に近い変化を見せる。また、図１１に示すように、風量Ａよりも風量Ｂのほうが、空調能力が低い場合においてＣＯＰが高くなる。そのため、低能力運転時に風量を低下させることで、空気調和装置１００の効率を向上させ、省エネ性も担保できる。

また、風向制御部５３は、低能力運転において、吹出し空気の風向が水平方向となるよう風向板２３の角度を制御する。図１２は、実施の形態１における低能力運転時の吹出し空気の風向を示す模式図である。図１２は、室内機２を側方から見た図である。図１２に示すように、低能力運転において、室内機２の風向板２３の角度は９０°とされ、吹出口２０ｂから水平方向に空気が吹き出される。これにより、利用者に風が当たらないため、利用者が室内空気温度と温度差のない吹出し空気を感じて故障と誤認識する可能性を低減させることができる。また、冷房低能力運転時は、密度差を利用して、空調範囲が拡大するため、空調対象空間内の均温化が可能となり、快適性が向上する。また、暖房低能力運転時には、吹出し空気の利用者の足元への対流を抑制することで、利用者が冷風感を感じることを抑制でき、快適性が向上する。なお、吹出し空気の風向は人に当たらない方向であればよく、「水平方向」は、厳密に水平方向である場合に加え、水平方向に近い方向も含むものとする。

図１３は、実施の形態１における低能力運転からサーモオフ運転または通常運転への遷移を示すフローチャートである。図１３のフローチャートは、制御装置５により実施される。まず、運転制御部５１により、低能力運転時に第２条件が満たされるかが判断される（Ｓ２１）。第２条件は、冷房運転時には、設定温度Ｔｓｅｔから吸込み空気温度Ｔを減算した値が第３閾値より大きく、且つ圧縮機１１の運転周波数Ｆが、第２周波数Ｆｓｔｏｐ以下であることであり、暖房運転時には、吸込み空気温度Ｔから設定温度Ｔｓｅｔを減算した値が第３閾値より大きく、且つ圧縮機１１の運転周波数Ｆが、第２周波数Ｆｓｔｏｐ以下であることである。なお、第３閾値は、サーモオフ閾値であり、例えば１℃である。第２周波数Ｆｓｔｏｐは、圧縮機１１の下限周波数＋５Ｈｚである。

そして、第２条件が満たされる場合は（Ｓ２１：ＹＥＳ）、サーモオフ運転が実施される（Ｓ２２）。サーモオフ運転では、運転制御部５１により圧縮機１１が停止される。また、風量制御部５２および風向制御部５３は、低能力運転時と同様に風量および風向を制御する。言い換えると、低能力運転では、風量および風向がサーモオフ運転時と同様に制御される。具体的には、風量制御部５２は、室内ファン２２の風量を通常運転時よりも低下させた状態を維持し、風向制御部５３は、吹出し空気の風向が水平方向となるように風向板２３の角度を制御する。

そして、第２条件が満たされない場合は（Ｓ２１：ＮＯ）、第３条件が満たされるか否かが判断される（Ｓ２３）。第３条件は、下記の何れかである。
（１）吸込み空気温度Ｔと、設定温度Ｔｓｅｔとの差が第４閾値より大きいこと。
（２）利用者からリモコン操作などにより風量の増加指示があったこと。
なお、第４閾値は、例えば１℃である。

そして、第３条件が満たされる場合は（Ｓ２３：ＹＥＳ）、通常運転が実施される（Ｓ２４）。低能力運転から通常運転に遷移した場合、風量制御部５２は、吹出し空気の風量が、低能力運転を実施する前の通常運転時の風量よりも大きくなるよう室内ファン２２の風量を制御する。これにより、一時的に吹出し空気の風量が増加し、空調対象空間内を均温化することができる。その結果、室内温度の検出精度が高くなり、制御性が向上する。風向制御部５３は、吹出し空気の風向がリモコン等を介して利用者により設定された風向、または予め定められた風向となるよう風向板２３の角度を制御する。一方、第３条件が満たされない場合は（Ｓ２３：ＮＯ）、低能力運転が継続される（Ｓ２５）。

図１４は、実施の形態１におけるサーモオフ運転から通常運転への遷移を示すフローチャートである。図１４のフローチャートは、制御装置５により実施される。まず、サーモオフ運転時に、第４条件が満たされるかが判断される（Ｓ３１）。第４条件は、吸込み空気温度Ｔと、設定温度Ｔｓｅｔとの差が、第５閾値よりも大きいことである。なお、第５閾値は、例えば０．５℃である。そして、第４条件が満たされない場合は（Ｓ３１：ＮＯ）、サーモオフ運転が継続される（Ｓ３２）。一方、第４条件が満たされる場合は（Ｓ３１：ＹＥＳ）、通常運転が実施される（Ｓ３３）。サーモオフ運転から通常運転に遷移した場合も、風量制御部５２は、吹出し空気の風量が、低能力運転を実施する前の通常運転時の風量よりも大きくなるよう室内ファン２２の風量を制御してもよい。

上記のとおり、本実施の形態の空気調和装置１００では、第１条件を満たす場合に通常運転から低能力運転に移行することで、圧縮機１１の発停運転による室内温度の変動を抑制し、快適性を維持することができる。また、低能力運転時には、吹出し空気の風量を低下させ、風向を水平方向にすることで、利用者が吹出し空気を感じにくくすることができ、利用者が空気調和装置１００の故障と誤認識することを抑制することができる。

実施の形態２．
実施の形態２の空気調和装置１００Ａは、低能力運転を実施していることを通知する通知手段を備える点で、実施の形態１と相違する。以下に説明する以外の空気調和装置１００Ａの構成および制御は、実施の形態１と同様である。

図１５は、実施の形態２に係る空気調和装置１００Ａの室内機２Ａの斜視図である。図１５に示すように、本実施の形態の空気調和装置１００Ａは、室内機２Ａの筐体の正面に通知手段６を備える。通知手段６は、ＬＥＤなどの発光装置で構成され、空気調和装置１００Ａの運転状態に応じて異なる表示を行う。例えば、通知手段６は、通常運転、低能力運転、およびサーモ運転において、それぞれ異なる色で発光する。

なお、通知手段６は、図１５に示す構成に限定されるものではない。例えば、通知手段６は、空気調和装置１００Ａのリモコンであってもよい。この場合は、リモコンの画面に通常運転、低能力運転、およびサーモ運転の何れを実施中であるかを文字またはアイコンで表示してもよい。または、リモコンに発光装置を設け、通常運転、低能力運転、およびサーモ運転において、それぞれ異なる色で発光してもよい。

または、空気調和装置１００Ａは、利用者の携帯端末などの外部機器と無線通信可能な通信部を備え、当該通信部を通知手段６としてもよい。この場合は、空気調和装置１００が、通常運転、低能力運転、およびサーモ運転の何れを実施中であるかを示す情報を通信部から外部機器に送信し、外部機器の表示部に文字またはアイコンで表示させる。

本実施の形態によると、通知手段６を備えることで、空気調和装置１００Ａが低能力運転を実施していることを利用者が目視で確認することができ、故障と誤認識することをさらに抑制できる。

実施の形態３．
実施の形態３の空気調和装置１００Ｂは、空調対象空間内の人の位置を検出し、低能力運転時において、人の位置に基づく風向制御を行う点で、実施の形態１と相違する。以下に説明する以外の空気調和装置１００Ｂの構成および制御は、実施の形態１と同様である。

図１６は、実施の形態３に係る空気調和装置１００Ｂの制御ブロック図である。図１６に示すように、本実施の形態の空気調和装置１００Ｂは、人検出センサ３６と、上下風向板２３１と、左右風向板２３２とを備える。また、制御装置５は、機能部として位置検出部５４を有する。

人検出センサ３６は、例えば赤外線センサである。人検出センサ３６は、室内機２の筐体の下面から下方に突出して設けられ、空調対象空間を走査して空調対象空間の温度を測定し、熱画像を生成する。人検出センサ３６で生成された熱画像は、制御装置５に送信される。

制御装置５の位置検出部５４は、人検出センサ３６から受信した熱画像から、所定の温度範囲および所定のサイズの物体を人として検出する。詳しくは、位置検出部５４は、人と推定される温度範囲とサイズとが対応付けられたテーブルを有し、テーブルに基づいて、人を検出する。また、位置検出部５４は、熱画像を複数のエリアに分割し、同じく複数のエリアに分割された空調対象空間と対応付けることで、熱画像において人を検出した位置から、空調対象空間における人の位置を検出する。

なお、人検出センサ３６は、赤外線センサに限定されるものではなく、可視画像を取得するカメラなどであってもよい。この場合、位置検出部５４は、可視画像の色などに基づき人の位置を検出する。また、空調対象空間における人の位置の検出方法は、上記に限定されるものではなく、その他の既知の方法を用いてもよい。

上下風向板２３１は、室内機２の吹出口２０ｂにおいて、水平方向と平行な回転軸に回動可能に設けられ、空調空気の吹出し方向を上下方向に調節する。上下風向板２３１の角度は、回転軸に取り付けられた図示しないステッピングモータなどにより調節される。

左右風向板２３２は、室内機２の吹出口２０ｂにおいて、鉛直方向と平行な回転軸に回動可能に設けられ、空調空気の吹出し方向を左右方向に調節する。左右風向板２３２は、室内機２の長手方向に間隔を空けて配置される複数の板からなり、複数の板の各々が回動可能となっている。左右風向板２３２の角度は、回転軸に取り付けられた図示しないステッピングモータなどにより調節される。左右風向板２３２の複数の板は同じ角度になるように調節されてもよいし、複数の板の各々が異なる角度となるように調節されてもよい。

本実施の形態の風量制御部５２は、低能力運転において、実施の形態１と同じ風量制御を行う。具体的には、風量制御部５２は、低能力運転において、室内ファン２２の風量を通常運転時よりも低下させる。一方、風向制御部５３は、低能力運転において、位置検出部５４で検出された人の位置を避けるように、上下風向板２３１および左右風向板２３２の角度を制御する。

図１７は、実施の形態３における低能力運転時の吹出し空気の風向を示す模式図である。図１７は、室内機２を上方から見た図である。図１７に示すように、風向制御部５３は、低能力運転時において、吹出し空気が位置検出部５４で検出された人の位置Ｐを避けるように左右風向板２３２の角度を制御する。このとき、上下風向板２３１については、実施の形態１と同様に、吹出し空気の風向が水平方向となるよう制御される。これにより、利用者に風が当たらないため、利用者が室内空気温度と温度差のない吹出し空気を感じて故障と誤認識する可能性を低減させることができる。

本実施の形態によると、空調対象空間内の人の位置を検出し、人の位置に応じて吹出し空気の風向制御を行うことで、利用者が空気調和装置１００の故障と誤認識することをさらに抑制することができる。特に暖房低能力運転時には、体温よりも低い温度の空気が吹出されることで、冷房運転に比べて利用者の快適性が低下する。これに対し、本実施の形態のように、人の位置に基づき風向制御を行うことで、空調対象空間内の人の周辺の温度調整を高精度に実現でき、利用者の快適性を担保することができる。

以上が実施の形態の説明であるが、上記の実施の形態は変形および組み合わせることが可能である。例えば、上記実施の形態では、冷房低能力運転時と、暖房低能力運転時とで、同様の風量制御および風向制御を行うこととしたが、冷房低能力運転時と、暖房低能力運転時とで、異なる風量制御および風向制御を行ってもよい。

図１８は、変形例における暖房低能力運転時の吹出し空気の風向を示す模式図である。図１８は、室内機２を側方からみた図である。暖房運転の場合は、吹出し空気温度Ｔｂは室内温度よりも高い。そのため暖房運転時に吹出口２０ｂから吹出される空気の密度は周囲に比べて低くなり、吹出し空気の風向は上昇方向に変化する。そこで、風向制御部５３は、暖房運転の低能力運転時に吹出し空気の風向が下向きとなるよう、風向板２３または上下風向板２３１の角度を４５°以下に制御してもよい。または、実施の形態３のように、空調対象空間内の人の位置が検知される場合は、風向制御部５３は、暖房運転の低能力運転時に、検出された人の位置の足元に吹出し空気を供給するように、上下風向板２３１の角度を制御してもよい。

また、暖房低能力運転時には、冷房低能力運転時と同様に、風量制御部５２により、室内ファン２２の風量を通常運転時の風量よりも低下させる。ここで、暖房運転時には、室外機１における着霜を回避するため、室外熱交換器１３における冷媒の蒸発温度を上げる必要がある。そして、そのためには、室内ファン２２の風量を増加させる必要がある。そこで、風量制御部５２は、暖房低能力運転時における室内ファン２２の風量を、冷房低能力運転時の室内ファン２２の風量以上としてもよい。これにより、暖房低能力運転時における快適性および省エネ性を向上させることができる。また、暖房低能力運転時の風量を大きくすることで、吹出し空気を床面に到達させることができる。

また、暖房運転においては、体温よりも高い空気を吹出さないと、利用者に冷風感が発生するため、多くの暖房能力が必要となる。したがって、暖房運転時における低能力運転への遷移を判断する第１条件の各閾値を、冷房運転時の第１条件の各閾値よりも高く設定してもよい。

さらに、上記実施の形態では、冷房低能力運転時と、暖房低能力運転時とにおける室内ファン２２の風量制御について説明したが、室外ファン１５の風量も同様に制御してもよい。

１ 室外機、２、２Ａ 室内機、５ 制御装置、６ 通知手段、１１ 圧縮機、１２ 流路切替弁、１３ 室外熱交換器、１４ 膨張弁、１５ 室外ファン、２０ａ 吸込口、２０ｂ 吹出口、２１ 室内熱交換器、２２ 室内ファン、２３ 風向板、３１ 第１温度センサ、３２ 第２温度センサ、３３ 第３温度センサ、３４ 吸込み温度センサ、３５ 吹出し温度センサ、３６ 人検出センサ、５１ 運転制御部、５２ 風量制御部、５３ 風向制御部、５４ 位置検出部、１００、１００Ａ、１００Ｂ 空気調和装置、２３１ 上下風向板、２３２ 左右風向板。

Claims (8)

1. 空気と冷媒とを熱交換する熱交換器と、
   前記熱交換器により加熱または冷却された空気を空調対象空間に吹出すファンと、
   前記空調対象空間へ吹出される空気の角度を変える風向板と、
   前記ファンの風量および前記風向板の角度を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   冷房運転または暖房運転の通常運転を実施中に第１条件を満たした場合、低能力運転を実施し、
   前記低能力運転時に、前記ファンの風量を前記通常運転時の前記ファンの風量よりも低下させ、前記風向板を水平方向とする空気調和装置。
2. 前記第１条件は、
   吸込み空気温度と、設定温度との差が第１閾値以下且つ、前記熱交換器に接続された圧縮機の運転周波数が第１周波数以下であること、
   前記吸込み空気温度と、前記設定温度との差が前記第１閾値以下且つ、消費電力が閾値電力以下であること、または
   前記吸込み空気温度と、前記設定温度との差が前記第１閾値以下且つ、前記吸込み空気温度と前記熱交換器の温度との差が第２閾値以下であること、の何れかである請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記低能力運転時における冷房能力または暖房能力が６００Ｗ以下である、または定格能力の３０％以下である請求項１または２に記載の空気調和装置。
4. 前記制御装置は、前記低能力運転時に、前記ファンの風量を前記通常運転時の風量の５０％以下、もしくは最大風量の５０％以下とする、または前記ファンの風量を最小風量とする請求項１～３の何れか一項に記載の空気調和装置。
5. 前記制御装置は、前記暖房運転の前記低能力運転時における前記ファンの風量を、前記冷房運転の前記低能力運転時における前記ファンの風量以上とする請求項１～４の何れか一項に記載の空気調和装置。
6. 前記低能力運転を実施中であることを通知する通知手段をさらに備える請求項１～５の何れか一項に記載の空気調和装置。
7. 前記通知手段は、
   前記熱交換器と、前記ファンと、前記風向板と、を備える室内機の筐体に設けられた発光装置、
   前記制御装置への設定情報が入力されるリモコン、または、
   外部機器に前記低能力運転を実施中であることを通知する情報を送信する通信部である請求項６に記載の空気調和装置。
8. 前記制御装置は、
   前記空調対象空間の人の位置を検出し、
   前記低能力運転時に、前記人の位置を避けるように前記風向板の角度を制御する請求項１～７の何れか一項に記載の空気調和装置。

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