JP3219363B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２個の送風機を備
えた空気調和機における冷房運転時の制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般の空気調和機において、冷房
運転をすると、冷風は室内の空気との密度差によって下
降して床面付近に滞留し、足元が冷え過ぎる等の問題が
あった。そこで、このような問題を解決するため、例え
ば特開昭６２−１７８８３６号公報に、メインの第一送
風機のほかに第二送風機を設け、第一送風機からの冷風
と第二送風機からの室温の風により均一な温度分布を得
ることを目的とした空気調和機が開示されている。

【０００３】この空気調和機では、熱交換された第一気
流と、室内空気の第二気流を隣接させて温度の異なる２
層の吹出気流を形成することにより、吹出気流の流量を
増加させて空気調和機から遠方に到達させて室内の温度
を均一化させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の如く
両送風機を常に駆動するだけでは、第一送風機からの冷
風の吹出温度が低すぎると、第二送風機からの風のみで
は冷風の拡散が不十分となり、冷風が下降してしまい床
面付近が冷えすぎるという問題が生じる。しかも、第二
送風機は通常ソフトによって自動運転されるようになっ
ており、使用者が意図的に第二送風機を操作できないた
め、不要な場合でも駆動せざるをえず、空気調和機の機
能を損なうことがある。

【０００５】そこで、本発明は、上記に鑑み、第二送風
機の運転状態に応じて吹出温度を変化させて快適な冷房
を行える空気調和機の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、室内空気を吸い込んで室内熱交換器により熱交換
された空気を第一吹出口から吹き出す第一送風機と、室
内空気を吸い込んで第二吹出口から吹き出す第二送風機
とを備えた空気調和機において、第二送風機の運転状態
に応じて冷風を拡散しながら吹出温度を上昇させるよう
に圧縮機の駆動制御を行うものである。

【０００７】その制御方法としては、第二送風機の運転
時、圧縮機の運転周波数を低下させること、あるいは第
二送風機の運転時、吹出温度検出手段によって検出され
た吹出温度に応じて圧縮機の運転周波数を低下させるこ
とである。このとき、吹出温度に対して、これが所定の
温度より低ければ運転周波数を下げ、所定の温度より高
ければ変化させない。または吹出温度が低くなるにした
がって、運転周波数も下げていく。

【０００８】また、他の課題解決手段は、第二送風機の
運転時、第二送風機の停止時に設定温度と室温とによっ
て決定される圧縮機の運転周波数を冷風を拡散しながら
吹出温度を上昇させるように変化させるものである。

【０００９】すなわち、第二送風機の停止時に設定温度
と室温とによって決定された圧縮機の運転周波数に応じ
て、第二送風機の運転時には決定された運転周波数が中
ぐらいのときに運転周波数を下げ、他の場合には同じま
まにしておくといったように運転周波数を変化させるこ
とである。また、設定温度と室温との差に応じてこの差
が小さいときにのみ運転周波数を下げるといったように
運転周波数を変化させることである。さらに、第一送風
機の風量に応じて風量が低いとき運転周波数を下げ、風
量が高いときは同じままにしておくといったように運転
周波数を変化させることである。

【００１０】上記の如く制御することにより、第二送風
機の風によって第一送風機の冷風が引き上げられて室内
に拡散され、室内の均一化を図ることができるととも
に、圧縮機の運転周波数の変化によって吹出温度が上昇
し、冷気が床面付近にたまりにくくなり、冷え過ぎを防
止できる。

【００１１】そして、使用者が意図的に第二送風機を操
作できるように、第二送風機の運転、停止を任意に切換
えるスイッチ手段として運転切換スイッチを空気調和機
の室内機本体あるいはリモートコントロール装置に設け
ている。したがって、第二送風機の使用を使い分けるこ
とによって、空気調和機の機能拡張を図れる。

【００１２】

【発明の実施の形態】

（第一の実施の形態）本発明の一実施形態の空気調和機
は、図１の如く、室内に配置される室内機１と、室外に
配置される室外機２とが配管３，４を介して接続された
セパレート型の空気調和機とされ、図２に示すような冷
凍サイクルが形成されている。この冷凍サイクルは、圧
縮機５と、四方切換弁６と、室外熱交換器７と、減圧装
置であるキャピラリチューブ８と、室内熱交換器９とか
らなり、それぞれ接続管１０〜１３および配管３，４を
介して連結され、冷媒が循環する。室内機１には室内熱
交換器９が配され、室外機２には、圧縮機５、四方切換
弁６、室外熱交換器７および室外送風機１４が配されて
いる。冷房運転時には、四方切換弁６が図２の破線の位
置に切換わり、冷媒が圧縮機５、接続管１３、四方切換
弁６、接続管１１、室外熱交換器７、接続管１２、キャ
ピラリチューブ８、低圧側配管４、室内熱交換器９、高
圧側配管３および四方切換弁６から接続管１０を経て循
環する。一方、暖房運転時には、四方切換弁６が図２の
実線の位置に切換わり、冷媒が圧縮機５、接続管１３、
四方切換弁６、高圧側配管３、室内熱交換器９、低圧側
配管４、キャピラリチューブ８、接続管１２、室外熱交
換器７、接続管１１および四方切換弁６から接続管１０
を経て循環する。

【００１３】室内機１は、図１のように、室内機本体２
０が壁掛け用の箱型に形成されており、本体前面の中央
から上部にかけて形成されたスリット状の第一吸込口２
１と、本体下部に形成された第一吹出口２２とを備えて
おり、第一吸込口２１から第一吹出口２２へ至る第一空
気流路２３の第一吸込口２１側である上流側に室内熱交
換器９が配置され、室内熱交換器９よりも第一吹出口２
２側の下流側に、第一吸込口２１から吸い込んで室内熱
交換器９により熱交換が行われた室内空気を第一吹出口
２２から吹き出させる第一送風機２４が配置されてい
る。

【００１４】また、室内機本体２０の第一吸込口２１の
下方には、第二吸込口２５が形成され、この第二吸込口
２５の下方で第一吹出口２２よりも上方に第二吹出口２
６が形成されており、第二吸込口２５から第二吹出口２
６へ至る第二空気流路２７に、第二吸込口２５から室内
空気を吸い込み第二吹出口２６から吹き出させる第二送
風機２８が配置されている。なお、第二空気流路２７
は、吸い込んだ室内空気が室内熱交換器９を通らないよ
う第一空気流路２３とは隔離されている。

【００１５】第一送風機２４および第二送風機２８は、
それぞれ半径方向に複数の羽根２４ａ，２８ａが設けら
れたクロスフローファンとされており、それぞれ図示し
ないモータ等により駆動される。

【００１６】室内機１には、室内の温度を検出する室温
検出手段３０と、吹出温度を検出する吹出温度検出手段
３１とが設けられている。室温検出手段３０はサーミス
タからなる室温センサで、室内空気が流れる位置で室内
熱交換器９からの熱に影響を受けない位置、例えば室内
熱交換器９より上流側で第一吸込口２１の近傍に配置さ
れている。また、吹出温度検出手段３１として、室内熱
交換器９の近傍に配置された室内熱交換器９の温度を検
出するサーミスタ３１ａ、あるいは第一空気流路２３の
第一吹出口２２の近傍に配置されたサーミスタ３１ｂを
利用する。なお、図１中、３２，３３は気流の向きを切
換える可変ルーバである。

【００１７】また、室内機１は、図３の如く、操作部
（図示せず）で設定された内容に応じて室内温度が設定
温度になるよう制御する制御回路４０を備えている。こ
の制御回路４０は、第一送風機２４のモータをオンオフ
する第一送風機リレー４１と、第二送風機２８のモータ
をオンオフする第二送風機リレー４２と、四方制御弁６
の切換えを行う四方制御弁リレー４３と、室外送風機１
４を駆動させる室外送風機リレー４４と、圧縮機５をイ
ンバータ駆動するインバータ駆動部４５と、それぞれを
制御するマイコンからなる制御部４６とから構成されて
いる。そして、各リレー４１〜４４はそれぞれ第一送風
機２４のモータ、第二送風機２８のモータ、四方制御弁
６、室外送風機１４に直列に接続され、これらがインバ
ータ駆動部４５、制御部４６とともに電源プラグコード
４７に対して並列に接続されて交流電源が供給される。

【００１８】そして、第二送風機２８の運転、停止を手
動で切換えるスイッチ手段４８が設けられており、この
スイッチ手段４８である運転切換スイッチは、室内機本
体２０側の操作部に配され、制御部４６に接続されてい
るか、あるいは空気調和機のリモートコントロール装置
側の操作部に配されている。

【００１９】制御部４６は、操作部による運転内容およ
び室温センサ３０等からの出力信号に基づいてＲＯＭに
記憶されているプログラムに従って四方切換弁６、室外
送風機１４および第一，第二送風機２４，２８の各リレ
ー、インバータ駆動部４５を作動させて冷房運転あるい
は暖房運転を行う通常運転機能と、冷房運転時において
第二送風機２８が運転されると冷風を拡散しながら吹出
温度を上昇させるように圧縮機５の運転周波数を低下さ
せる機能とを有している。

【００２０】ここで、インバータ方式の容量可変圧縮機
５を備えた空気調和機は、設定温度に対して運転周波数
を決定して圧縮機５の制御を行っている。例えば冷房運
転時、図４に示すように、設定温度と室温の差に応じ
て、例えば０．５℃刻みにＡゾーン〜Ｈゾーンの室内ゾ
ーンを設ける。ここでは、ＥゾーンとＦゾーンの間を設
定温度とする。また、インバータの運転周波数を例えば
７段階に分け、ＦＤコードとして、ＦＤコードに対する
運転周波数を図５のようにする。そこで、初期運転周波
数として図６に示すようにＡゾーン〜Ｈゾーンに対して
ＦＤコードを７〜０に設定する。一般的な制御法とし
て、室温下降方向にゾーンが変わった場合（例えばＡゾ
ーン→Ｂゾーン、Ｂゾーン→Ｃゾーン…）、ＦＤコード
を−１する。逆に、室温上昇方向にゾーンが変わった場
合、ＦＤコードを＋１する。この制御を比例制御とす
る。また、Ａゾーン〜Ｅゾーンのそれぞれで一定時間
（例えば５分間）同一ゾーンにいた場合、ＦＤコードを
＋１する。Ｆゾーンの場合はＦＤコードを変えない。Ｇ
ゾーンでは一定時間（例えば５分間）同一ゾーンにいた
場合、ＦＤコードを−１、Ｈゾーンでは一定時間（例え
ば２分間）同一ゾーンにいた場合、ＦＤコードを−１す
る。この制御を積分制御とする。このような方法によ
り、冷房運転時は室温を設定温度、すなわちＦゾーンに
近づけるように制御を行っている。なお、設定温度が変
わった場合は室温ゾーンが上または下に移行する。

【００２１】次に、使用者が操作部により希望する冷房
運転に設定してスタートボタンを押すと、空気調和機の
冷房運転が開始される。まず制御部４６からの制御信号
により室外送風機リレー４４、四方切換弁リレー４３お
よび第一送風機リレー４１が閉じられ、圧縮機５が駆動
され、室外送風機１４および第一送風機２４が一定回転
速度で駆動されるとともに、四方切換弁６が図２の破線
側に切換えられる。すると、圧縮機５により圧縮されて
気化した高温高圧の冷媒ガスが、四方切換弁６を介して
室外熱交換器７に送られ、室外熱交換器７により凝縮液
化されて室外送風機１４により送風された室外空気に放
熱する。この凝縮された冷媒は、その後キャピラリチュ
ーブ８で減圧され、室内熱交換器９で室内空気と熱交換
して蒸発した後、圧縮機５に戻るといった冷凍サイクル
が繰り返されることにより、冷房運転が行われる。

【００２２】そして、第一送風機２４により第一吸込口
２１から吸い込まれた室内空気は、室内熱交換器９を通
過することにより冷却され、第一空気流路２３を介して
第一吹出口２２から冷風が吹き出される。冷風は、室内
の暖かい空気との密度差によって鉛直下向きに力を受け
て下降し、床面付近に滞留する。

【００２３】そこで、第二送風機２８の運転切換スイッ
チをオンすれば、制御部４６により第二送風機リレー４
２を閉路する。すると、第二送風機２８が運転を開始し
て、第二吸込口２５から室内空気を吸い込み第二吹出口
２６から吹き出す。これによって、第一吹出口２２から
吹き出される冷風は上方に誘引されて、下向きの力が打
ち消されるかまたは減少され、下降しにくくなる。ま
た、両送風機２４，２８によって風が吹き出されるの
で、風量が増加することになり、冷風は拡散されながら
室内の遠くまで到達する。したがって、室温が均一化し
て局所的な冷え過ぎが防止される。

【００２４】しかしながら、時間の経過とともに冷気は
下降してきて床面付近に滞留するようになり、空気調和
機はちょうど設定温度になるように運転しているが、床
面付近では冷え過ぎといった状況となる。そこで、これ
を防ぐために、第二送風機２８の運転開始とともに圧縮
機５の運転周波数を下げる。例えばＦＤコードを室温に
かかわらず一律に−１する。すると、空気調和機の冷房
能力が低下するため、吹出温度が上昇し、上記のような
制御を行わない場合に比べて温度の高い冷気が滞留する
ことになり、冷風が拡散されて室温が均一化されること
と相俟って床面付近の冷え過ぎが解消され、快適な冷房
を実現できる。

【００２５】（第二の実施の形態）ここでは、第二送風
機２８の運転時、吹出温度検出手段３１によって検出さ
れた吹出温度に応じて圧縮機５の運転周波数を低下させ
るように制御している。すなわち、図７の如く、吹出温
度（ＴＡ）がある温度Ｔ０（例えば１０℃）以上であれ
ば、圧縮機５の運転周波数はそのときの設定温度と室温
により決定されるＦＤコードで運転し、Ｔ０以下であれ
ばＦＤコードを−２して、冷房能力を低下させて運転す
る。

【００２６】また、吹出温度を利用した他の方法とし
て、吹出温度から図８に示すようにＦＤコード変化量を
決定し、設定温度と室温によって決定されたＦＤコード
から変化量分だけ引いたＦＤコードに基づいて実際の圧
縮機５の運転周波数を決定する。これは上記の方法をき
め細かくしたものである。

【００２７】したがって、第二送風機２８の停止時に吹
出温度が低いときは冷風も下降しやすく床面付近の温度
が低くなっていると推定されるので、第二送風機２８の
運転時に吹出温度に応じて圧縮機５の運転周波数を低下
させることにより、吹出温度が低くて床面付近が冷え過
ぎていても、第二送風機２８が運転されると吹出温度が
上昇し、冷気がたまらなくなり、すばやく床面付近の温
度が上昇して冷え過ぎを防止できる。なお、吹出温度が
高いときは、床面付近には冷気がそれほど滞留していな
いので、このような制御は不要である。

【００２８】（第三の実施の形態）ここでは、第二送風
機２８の停止時に決定された圧縮機５の運転周波数に対
して、第二送風機２８の運転時には運転周波数を変化さ
せるように制御している。すなわち、図９に示すよう
に、停止時の運転周波数が高いとき（例えばＦＤコード
が７）は、大きな冷房能力が必要なため運転周波数を下
げることはできないので、運転時の運転周波数を変化さ
せない。停止時の運転周波数が中ぐらいのとき（例えば
ＦＤコードが６〜２）は運転時の運転周波数を下げる。
停止時の運転周波数が低いとき（例えばＦＤコードが
１）は、吹出温度が高いため運転時の運転周波数を変化
させない。

【００２９】これにより、通常長い運転時間となる中能
力、低能力が必要なときは、第二送風機２８の運転によ
る冷風の拡散とともに吹出温度を上げて、冷気が床面付
近にたまらなくして、冷え過ぎを防いでいる。また、大
きな冷房能力が必要なときは吹出温度を下げられないた
め、急速冷房を行い、設定温度に近づくにつれて圧縮機
５の運転周波数を低下させ、徐々に床面付近の冷え過ぎ
を解消していく。

【００３０】（第四の実施の形態）ここでは、第二送風
機２８の停止時に決定された圧縮機５の運転周波数に対
して、第二送風機２８の運転時に室温と設定温度との差
に応じて運転周波数を変化させるように制御している。
すなわち、図１０に示すように、室温が設定温度より離
れているときは運転時の運転周波数は停止時の運転周波
数から変化させず、室温が設定温度近くでは運転時の運
転周波数を下げる。

【００３１】これにより、室温が設定温度より高く離れ
ているときは、吹出温度を低下させないので、大きな冷
房能力が得られ、室温を均一にしながらすばやく設定温
度に近づけることができる。室温が設定温度に近づけば
第二送風機２８の運転による冷風の拡散と吹出温度上昇
によって、冷気がたまらなくなり床面付近の冷え過ぎが
解消される。また、室温が設定温度より低く離れている
ときは、もともと運転周波数が低いので吹出温度が高
く、床面付近の冷え過ぎは生じていない。

【００３２】（第五の実施の形態）ここでは、第一送風
機２４が変速可能とされており、図１１の如く、第一送
風機２４をオンオフさせる第一送風機リレーとして、ロ
ー用リレー５０およびハイ用リレー５１が並列に配置さ
れている。ロー用リレー５０が閉じたときには第一送風
機２４を低速回転させ、ハイ用リレー５１が閉じたとき
には第一送風機２４を高速回転させるものである。

【００３３】そして、第二送風機２８の停止時に決定さ
れた圧縮機５の運転周波数に対して、第二送風機２８の
運転時に第一送風機２４の風量に応じて運転周波数を変
化させるように制御している。すなわち、風量が高いと
きは停止時の運転周波数に対して運転時の運転周波数を
変化させず、風量が低いときは停止時の運転周波数に対
して運転時の運転周波数を下げる。なお、第一送風機２
４の風量を２段階に可変する代わりに、サイリスタ等の
半導体素子を利用して第一送風機２４の回転速度を連続
的に可変させてもよく、これに対応させて停止時の運転
周波数に対して運転時の運転周波数を徐々に下げていけ
ばよい。

【００３４】これにより、風量が高いときは冷風に対し
て下降させる力よりも水平方向に働く力のほうが大きい
ので、冷風は拡散されて冷気が床面にたまらない。風量
が低くなると、冷風に対して下降させる力が水平方向に
働く力よりも大きいので、冷気がたまりやすくなるが、
運転周波数を下げることにより吹出温度はあまり低くな
っていないので、第二送風機２８の運転による冷風の拡
散とによって床面付近の冷え過ぎを防止できる。

【００３５】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることは勿論である。上記の
制御はそれぞれ単独で行われていたが、これらを組み合
わせた制御を行ってもよく、室温、吹出温度、設定温度
に応じてきめ細かな圧縮機の駆動制御を行なうことがで
き、より快適な環境を生み出せる。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、第二送風機を運転させることにより第一送風機
からの冷風が第二送風機からの室内の風によって引き上
げられて拡散され、室温が均一化されるとともに、さら
にそのとき圧縮機の運転周波数を変化させることにより
吹出温度を上昇させることができる。これによって、冷
風が床面付近に滞留することがなくなって冷え過ぎを解
消でき、快適な冷房運転を行うことができる。

【００３７】また、第二送風機の運転、停止を任意に切
換え可能とすることにより、使用者が意図的に操作で
き、空気調和機の機能を拡張することになり、使用者の
好みに応じて多様な室内環境を創造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気調和機の構成図

【図２】冷凍サイクル図

【図３】空気調和機の電気回路図

【図４】設定温度に対する室温ゾーンを示す図

【図５】ＦＤコードと運転周波数の関係を示す図

【図６】運転開始時の室温ゾーンとＦＤコードの関係を
示す図

【図７】吹出温度に応じて圧縮機を駆動制御させるとき
のフローチャート

【図８】吹出温度とＦＤコード変化量の関係を示す図

【図９】第二送風機の停止時および運転時におけるＦＤ
コードを示す図

【図１０】室温ゾーンとＦＤコード変化量の関係を示す
図

【図１１】他の実施形態の空気調和機の電気回路図

【符号の説明】

５ 圧縮機 ２４ 第一送風機 ２８ 第二送風機 ３１ 吹出温度検出手段 ４６ 制御部 ４８ スイッチ手段

フロントページの続き (72)発明者 石風呂 佳代子 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 小林 雅子 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−178836（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−136841（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 11/02 102

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器、
   四方切換弁を有し、室内空気を吸い込んで前記室内熱交
   換器により熱交換された空気を第一吹出口から吹き出す
   第一送風機と、室内空気を吸い込んで第二吹出口から吹
   き出す第二送風機とを備えた空気調和機において、前記
   第一吹出口からの吹出温度を検出する吹出温度検出手段
   と、前記第二送風機の運転時に検出された吹出温度に応
   じて冷風を拡散しながら吹出温度を上昇させるように前
   記圧縮機の駆動制御を行う制御手段とが設けられ、該制
   御手段は、吹出温度が所定の温度より低ければ前記圧縮
   機の運転周波数を下げ、吹出温度が所定の温度より高け
   れば前記圧縮機の運転周波数を変化させないことを特徴
   とする空気調和機。
2. 【請求項２】 制御手段は、吹出温度が所定の温度より
   低くなるにしたがって圧縮機の運転周波数を低下させて
   いくことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 【請求項３】 圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器、
   四方切換弁を有し、室内空気を吸い込んで前記室内熱交
   換器により熱交換された空気を第一吹出口から吹き出す
   第一送風機と、室内空気を吸い込んで第二吹出口から吹
   き出す第二送風機とを備えた空気調和機において、前記
   第二送風機を運転するとき、冷風を拡散しながら吹出温
   度を上昇させるように前記第二送風機の停止時に設定温
   度と室温とによって決定された前記圧縮機の運転周波数
   を低下させる制御手段が設けられたことを特徴とする空
   気調和機。
4. 【請求項４】 制御手段は、第二送風機の運転時に、決
   定された圧縮機の運転周波数が中ぐらいのときに下げ、
   他の場合には変化させないことを特徴とする請求項３記
   載の空気調和機。
5. 【請求項５】 制御手段は、設定温度と室温との差が小
   さいときにのみ圧縮機の運転周波数を下げ、差が大きい
   ときには変化させないことを特徴とする請求項３記載の
   空気調和機。
6. 【請求項６】 制御手段は、第一送風機の風量が低いと
   きには圧縮機の運転周波数を下げ、風量が高いときには
   変化させないことを特徴とする請求項３記載の空気調和
   機。
7. 【請求項７】 第二送風機の運転、停止を任意に切換え
   るスイッチ手段が設けられたことを特徴とする請求項１
   〜６のいずれかに記載の空気調和機。