JP3461760B2 - 空気調和機の風向制御方法 - 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、空気調和機の制御
方法に関し、さらに詳細には、快適性を損なうことなく
室内環境を均一に制御可能な空気調和機の風向制御方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機により室内環境を制御する場
合、居住者に不快感を与えることなく室内環境を均一に
制御することが重要である。例えば、暖房運転時には、
騒音の発生等なく、室内の隅々まで均一に暖めることが
望ましい。また、除湿運転時には、居住者が肌寒さを感
じないように、風速感を与えず均一に除湿できることが
望ましい。

【０００３】従来、室内環境を均一に制御するために、
次のような風向制御方法が用いられていた。図１４は、
従来の空気調和機の室内機を示す断面図である。図１４
において、１は前面カバー、２は空気の吸込口、３は熱
交換器、４は送風ファン、５はリアガイダ、６はスタビ
ライザ、８は空気の吹出口である。

【０００４】送風ファン４により空気吸込口２から導入
された空気が、スタビライザ６とリアガイダ５により形
成された送風路７を介して、空気吹出口８から送出され
る。空気吹出口８近傍に、複数の風向左右羽根１０が左
右方向に回動自在に軸支されており、風の流れを水平に
変化させる。また、空気吹出口８に、風向上下羽根９が
上下方向に回動自在に軸支されており、風の流れを垂直
方向に変化させる。

【０００５】図１５（ａ）及び（ｂ）は、風向左右羽根
１０及び風向上下羽根９の状態を示す概略図である。風
向左右羽根１０は、空気吹出口８の中心を境に両側に分
かれて配設され、区分ごとに連動するように、連結桟１
３によって連結されている。

【０００６】室内を均一に暖房する場合、室内の隅部に
も気流が到達できるように、空気吹出し流を広角にする
ことが必要である。そこで従来、暖房時には、図１５
（ａ）に示すように、風向左右羽根１０の角度を正面上
方より見て風下側が広がるハの字状の位置に設定し、風
向上下羽根９の角度を斜め下向きの位置に設定すること
により、広角な吹出し流を形成していた。

【０００７】また、室内を除湿する場合、居住者が冷風
感を感じないように、居住者に気流を当てないようにす
ることが望ましい。そこで従来、除湿時には、図１５
（ｂ）に示すように、風向左右羽根１０の角度を正面上
方より見て暖房時と同様にハの字状の位置に設定し、風
向上下羽根９の角度を水平向きに設定することにより、
吹出し流を居住者に当てないように風向制御されてい
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技
術においては、次のような問題点があった。まず、暖房
を行う場合については、風向左右羽根１０による吹出し
流の広角化には一定の限界があり、図１６に模式的に示
すように、約１１０度を越える広角化は困難であった。
また、風向左右羽根１０によって吹出し流を広角化した
場合、吹出し流の前方への到達距離が短くなる。このた
め、広い室内を暖房する場合には、図１７に示すよう
に、室内の隅部に低温領域が残留するという問題があっ
た。風量を増大すれば、吹出し流の到達距離を伸ばすこ
とができるが、騒音が大きくなってしまう。

【０００９】一方、除湿を行う場合については、風向左
右羽根１０同士の間から風漏れが発生するために正面方
向への吹出し流が残存し、居住者に与える気流感を十分
に減少することが困難であった。また、残存する正面方
向の吹出し流を、風向上下羽根９等により完全に遮断し
ようとすると、風向上下羽根９等が結露したり、乱流音
（バサバサ音）が発生するといった問題点があった。

【００１０】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、快適性を損なうことなく室内環境を均一に制
御可能な空気調和機の風向制御方法を提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に記載の風向制御方法は、室内機
内部に、室内熱交換器と、送風ファンと、空気吹出口に
上下方向に回動可能に軸支され、風向きを垂直方向に変
化させる風向上下羽根と、空気吹出口近傍に左右方向に
回動可能に軸支され、風向きを水平方向に変化させる複
数の風向左右羽根を備え、上記風向上下羽根が、水平方
向に３分割された空気調和機において、上記複数の風向
左右羽根の角度を、送出される風向きが外向きとなる位
置に設定する共に、上記３分割された風向上下羽根の角
度を、水平を０度、垂直下方を９０度として、中央の風
向上下羽根の角度θａが左右の風向上下羽根の角度θｂ
よりも大きくなるように設定することを特徴とする。

【００１２】また、請求項２に記載の風向制御方法は、
暖房運転時に、θａを３０度以上８０度以下とし、θａ
をθｂよりも５度以上大きく設定することを特徴とす
る。

【００１３】さらに、請求項３に記載の風向制御方法
は、暖房運転時に、上記室内熱交換器の温度が低温部又
は高温部にある時は、θａ及びθｂを大略同一に設定す
る一方、上記室内熱交換器の温度が中温部にある時は、
θａをθｂよりも５度以上大きく設定することを特徴と
する。

【００１４】またさらに、請求項４に記載の風向制御方
法は、暖房運転時に、上記室内熱交換器の温度が安定す
る前は、θａ及びθｂを大略同一に設定する一方、上記
室内熱交換器の温度が安定した後は、θａをθｂよりも
５度以上大きく設定することを特徴とする。

【００１５】また、請求項５に記載の風向制御方法は、
除湿運転時に、θａを送風方向が略真下方向となる角度
とし、かつθｂを送風方向が略水平となる角度としたこ
とを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明について図面を参照し
ながら説明する。図１は、本発明の制御方法に係る空気
調和機の室内機を示す斜視図であり、図２は、そのII-I
I線断面図である。図１及び２において、１は前面カバ
ー、２は空気の吸込口、３は室内熱交換器、４は送風フ
ァン、５はリアガイダ、６はスタビライザ、８は空気の
吹出口である。送風ファン４により空気吸込口２から導
入された空気が、スタビライザ６とリアガイダ５により
形成された送風路７を介して、空気吹出口８から送出さ
れる。空気吹出口８近傍に、複数の風向左右羽根２０が
左右方向に回動自在に軸支されており、風の流れを水平
方向（左右方向）に変化させる。これらの風向左右羽根
２０は、ステッピングモータ等にて回動駆動される。ま
た、空気吹出口８に、風向上下羽根１９ａ及び１９ｂが
上下方向に回動自在に軸支されており、風の流れを垂直
方向(上下方向）に変化させる。風向上下羽根は、水平
方向に３分割されており、中央の風向上下羽根（中央風
向上下羽根）１９ａと、左右の風向上下羽根（左右風向
上下羽根）１９ｂから成る。左右風向上下羽根１９ｂは
互いに連動する一方、中央風向上下羽根１９ａは前記左
右風向上下羽根１９ｂと独立して回動する。これらは、
例えばステッピングモータ等にて駆動される。

【００１７】図３は、風向左右羽根２０及び風向上下羽
根１９ａ及び１９ｂを示す上面図である。風向左右羽根
２０は、空気吹出口８の中心を境に両側に分かれて配設
され、区分ごとに連動するように、連結桟２３によって
連結されている。

【００１８】図４は、風向上下羽根１９ａ及び１９ｂの
角度設定を示す概略図である。本発明の風向制御方法
は、風向左右羽根２０の角度を、送出される風向きが外
向きとなる位置に設定すると共に、風向上下羽根１９ａ
及び１９ｂの角度を、水平を０度、垂直下方を９０度と
して、中央の風向上下羽根１９ａの角度θａが左右の風
向上下羽根１９ｂの角度θｂよりも大きくなるように設
定することを特徴とする。かかる角度に風向羽根を制御
することにより、快適性を損なうことなく室内の環境を
均一に制御することができる。

【００１９】実施の形態１ まず、暖房運転を行う場合について説明する。暖房運転
を行う場合、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、風向
左右羽根２０を所定の外向きの角度（例えば外向き約１
５度）に設定すると共に、中央風向上下羽根１９ａの角
度θａを、３０度以上８０度以下とし、中央風向上下羽
根１９ａの角度θａが左右風向上下羽根１９ｂの角度θ
ｂよりも５度以上大きくなるように設定する。

【００２０】図６は、かかる風向羽根の角度設定によ
り、得られる吹出し流を示す模式図である。吹出し流の
主流は、風向左右羽根２０を通過する際に左右に約９０
°広がる。また風向上下羽根１９ａの風向上下羽根１９
ｂ近傍及び風向上下羽根１９ｂを通過する吹出し流は伏
流となり、さらに約３０度左右に広がる。したがって伏
流は、吹出し流の左右への広がり角を、約１2０度にま
で広角化することができる。風向上下羽根１９ａの風向
上下羽根１９ｂ近傍及び風向上下羽根１９ｂを通過する
際に吹出し流が左右に広がるのは、中央風向上下羽根１
９ａの左右風向上下羽根１９ｂ近傍の下面に沿って流れ
る気流が、左右風向上下羽根１９ｂの下面に沿って流れ
る気流の誘引作用により外向きに引き寄せられるからで
ある。

【００２１】また、図７に模式的に示すように、空気調
和機２５の中央部からの吹出し流（主流）は、従来の風
向制御方法と同様に床面に向かったり、従来の風向制御
方法よりも遠くまで到達できる。また、空気調和機２５
の左右部分からの吹出し流（伏流）は、中央部分よりも
左右方向に送出し広角化を行う。したがって、吹出し流
の広角化と、空気調和機の吹出し流の到達距離増大によ
り、広い室内を略均一に暖房することが可能となる。

【００２２】図８は、左右風向上下羽根１９ｂの角度θ
ｂと、床面温度分布領域比の関係を示すグラフである。
ここで、床面温度分布領域比とは、室内全体の床面面積
に対する所定の設定温度以上（ここでは２６℃以上）と
なっている床面面積の比率であり、室内温度の均一性を
示す指標である。図８において、グラフ２６は、中央風
向上下羽根１９ａの角度θａを５５度に固定し、左右風
向上下羽根１９ｂを独立に動かした場合の床面温度分布
領域比を示す。グラフ２７は、左右風向上下羽根１９ｂ
と中央風向上下羽根１９ａを同じ角度設定（θａ＝θ
ｂ）で動かした場合、即ち従来と同様の風向制御を行っ
た場合の床面温度分布領域比を示す。図８よりわかるよ
うに、θｂ＜５５度の範囲、即ち、中央風向上下羽根の
角度θａ（＝５５度）が左右風向上下羽根の角度θｂよ
りも大きくなる範囲において、従来の風向制御方法より
も室内温度分布の均一性が向上する。また、室内温度分
布の均一性を向上するためには、中央風向上下羽根の角
度θａと左右風向上下羽根の角度θｂとの差（θａ-θ
ｂ）を５度以上、より好ましくは５度以上４５度以下、
さらに好ましくは１０度以上３０度以下とすることが望
ましい。

【００２３】図９（ａ）及び（ｂ）は、従来の風向制御
方法及び本発明の風向制御方法を用いて暖房を行った時
の床面温度分布の一例を示す温度分布図である。図９
（ａ）は、θａ＝θｂ＝３４度の場合、即ち、従来の風
向制御を行った場合の床面温度分布を示す。図９（ｂ）
は、θａ＝５５度、θｂ＝３４度の場合、即ち、本発明
に係る風向制御を行った場合の床面温度分布を示す。図
９（ａ）及び（ｂ）よりわかるように、本発明の風向制
御方法を行うことにより、室内の隅部の低温領域を減少
して、室内を均一に暖めることができる。

【００２４】次に、本発明の風向制御方法を用いて暖房
運転する時の、風向制御の一例について説明する。図１
０は、風向制御を行う制御系を示すブロック図である。
制御部３５には、風向設定入力手段３０、室内温度設定
入力手段３２、室内温度検知手段３３、室内配管温度検
知手段３４、および、それぞれステッピングモータを駆
動源とする中央風向上下羽根角度変更手段３６、左右風
向上下羽根角度変更手段３７、風向左右羽根角度変更手
段４０が電気的に接続している。

【００２５】図１１及び１２は、暖房運転時の制御部３
５による風向制御を示すフローチャートである。ユーザ
ーの設定、室内温度等により、中央風向上下羽根１９ａ
と左右風向上下羽根１９ｂを段違いに駆動して広角な吹
出し流を送出する「ワイド駆動」を行うか、中央風向上下
羽根１９ａと左右風向上下羽根１９ｂを同じ角度で駆動
する「通常駆動」を行うかを決定する。まず、ステップＳ
１において、ユーザがリモートコントローラ等により設
定した風向設定の入力値、室内温度設定の入力値（ｔ_r0
（℃））が更新される。風向設定は、ユーザの望む吹出
し流の方向を設定するものであり、「自動」と「手動」に分
けられる。

【００２６】次に、ステップＳ２において、風向設定が
「自動」でない場合には、ステップＳ６に移行して通常駆
動を行う一方、風向設定が「自動」である場合には、ステ
ップＳ３に移行する。

【００２７】次に、ステップＳ３において、室内温度ｔ
_r（℃）を検知した後、ステップＳ４に移行し、室内温
度ｔ_rと室内温度設定入力値ｔ_r0の差に基づいて、５分
間連続して（ｔ_r-ｔ_r0）＞−２．０（℃）が成立するか
を判断し、成立しない時はステップＳ６に移行して通常
駆動を行う一方、成立する時はステップＳ５に移行して
ワイド駆動を行う。

【００２８】尚、ステップＳ４は、室内温度が安定した
か否かの判断を行うものであり、室内温度が安定するま
ではワイド駆動を行わないようにするものである。ワイ
ド駆動においては、送風量が制限されて空気調和機の暖
房能力が低下するため、室内温度安定前にワイド駆動を
行っては空気吹出口８下部付近の室内温度が上昇しにく
くなるからである。

【００２９】ステップＳ５のワイド駆動及びステップＳ
６の通常駆動においては、図１２に示す室内配管温度
（＝室内熱交換器温度）の領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅごと
に決められた設定に基づいて、中央風向上下羽根１９
ａ、左右風向上下羽根１９ｂ、風向左右羽根２０の角度
を設定する。室内配管温度の高低は、吹出し流の温度の
高低と相関がある。尚、ハンチング防止のため、温度上
昇時と温度下降時とで各領域の境界温度に３〜４℃の差
温を持たせている。

【００３０】ステップＳ５においてワイド駆動を行う時
の、各温度領域における風向羽根の角度設定は表１の通
りである。

【表１】

【００３１】表１に示すように、室内配管温度ｔ
_p（℃）が低温域（領域Ａ、Ｂ又はＣ）にある時は、中
央風向上下羽根の角度θａを左右風向上下羽根の角度θ
ｂと同一とする。領域Ａにおいて、風向上下羽根を上向
き（θａ＝θｂ＝１０°）に設定するのは、吹出し流の
温度が低いため、居住者に吹出し流が当たらないように
するためである。領域Ｃにおいては、吹出し流の温度が
適度に上昇しているため、居住空間に向けて吹出し流を
送出する。室内配管温度が中温域（領域Ｄ）にある時に
は、中央風向上下羽根の角度θａを左右風向上下羽根の
角度θｂよりも大きく設定し、室内全体を均一に暖め
る。室内配管温度がさらに上昇して高温域（領域Ｅ）に
入ると、再び中央風向上下羽根の角度θａを左右風向上
下羽根の角度θｂと同一とする。これは、高温域におい
て風向上下羽根を段違いに駆動すると、風量が制限され
ているため冷凍サイクルが過負荷となり易いからであ
る。

【００３２】ステップＳ６において通常駆動を行う時
の、各温度領域における風向羽根の角度設定は表２の通
りである。

【表２】

【００３３】実施の形態２ 次に、除湿運転を行う場合について説明する。除湿を行
う場合には、前述の通り、室内の居住者が肌寒さを感じ
ないように、居住者に気流感を与えないことが望まし
い。また、吹出し流による空気の対流がなくても、室内
の湿度は水分の拡散現象によって均一化される。したが
って、除湿時には、吹出し流は無気流に近いことが望ま
しい。しかし、吹出し流を無気流化するために、風向左
右羽根及び風向上下羽根によって空気吹出口を単純に閉
塞すると、風向上下羽根等に結露を生じたり、送風ファ
ンによる乱流音（バサバサ音）が発生するといった問題
がある。

【００３４】そこで、本発明においては、次のような角
度に風向羽根を設定する。まず、風向左右羽根２０は、
図１３（ａ）に示すように、正面方向への吹出し流を減
少させるように、所定の外向きの角度（例えば外向き４
０度前後）に設定する。風向上下羽根１９ａ及び１９ｂ
は、図１３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、中央風向上
下羽根１９ａの角度θａを送風方向が略真下方向となる
よう９０度以上として空気吹出口の閉塞位置（θａ＝１
４０度）近傍に設定する一方、左右風向上下羽根１９ｂ
の角度θｂを０度以下に設定して、空気吹出口８の左右
部から吹出し流を略水平もしくは水平上方に逃がす。か
かる風向羽根の設定により、結露や乱流音の問題を発生
させることなく、居住者に向かう気流を殆どなくすこと
ができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、下記の効果を奏する。本発明の請求項１に
記載の風向制御方法によれば、複数の風向左右羽根の角
度を、送出される風向きが外向きとなる位置に設定する
共に、中央の風向上下羽根の角度θａを、左右の風向上
下羽根の角度θｂよりも大きくなるように設定するた
め、居住者に不快感を与えることなく室内環境を均一に
制御可能である。

【００３６】また、請求項２に記載の風向制御方法によ
れば、暖房運転時に、θａを３０度以上８０度以下と
し、θａをθｂよりも５度以上大きく設定するため、吹
出し流を広角化すると共に到達距離を長くし、室内の隅
部まで均一に暖房することができる。

【００３７】さらに、請求項３に記載の風向制御方法に
よれば、暖房運転時に、上記室内熱交換器の温度が低温
部又は高温部にある時は、θａ及びθｂを大略同一に設
定する一方、上記室内熱交換器の温度が中温部にある時
は、θａをθｂよりも５度以上大きく設定するため、空
気調和機の過負荷等の問題を回避することができる。

【００３８】またさらに、請求項４に記載の風向制御方
法によれば、暖房運転時に、上記室内熱交換器の温度が
安定する前は、θａ及びθｂを大略同一に設定する一
方、上記室内熱交換器の温度が安定した後は、θａをθ
ｂよりも５度以上大きく設定するため、室内の温度を希
望温度まで円滑に上昇させることができる。

【００３９】また、請求項５に記載の風向制御方法は、
除湿運転時に、θａを送風方向が略真下方向となる角度
とし、かつθｂを送風方向が略水平となる角度とするた
め、居住者に気流感を与えることなく室内を均一に除湿
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明の風向制御方法に係る空気調
和機の室内機を示す斜視図である。

【図２】 図２は、図１に示す空気調和機のII−II線断
面図である。

【図３】 図３は、本発明の風向制御方法に係る空気調
和機の風向左右羽根の配置を示す概略図である。

【図４】 図４は、本発明の風向制御方法における風向
上下羽根の角度設定を示す模式図である。

【図５】 図５（ａ）及び（ｂ）は、暖房時における風
向左右羽根及び風向上下羽根の角度設定を示す概略図で
ある。

【図６】 図６は、暖房時における吹き出し流の様子を
示す模式図である。

【図７】 図７は、暖房時における吹き出し流の様子を
示す模式図である。

【図８】 図８は、暖房時における、左右風向上下羽根
の角度θｂと、床面温度分布領域比の関係を示すグラフ
である。

【図９】 図９（ａ）は、従来の風向制御方法により暖
房を行った場合、図９（ｂ）は、本発明の風向制御方法
により暖房を行った場合の室内温度分布を示す温度分布
図である。

【図１０】 図１０は、本発明の風向制御方法における
風向制御の制御系を示すブロック図である。

【図１１】 図１１は、本発明の風向制御方法により暖
房を行う場合の、風向制御の一例を示すフローチャート
である。

【図１２】 図１２は、室内配管温度領域の区分を示す
概略図である。

【図１３】 図１３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、本発
明の風向制御方法により除湿を行う場合の、風向左右羽
根及び風向上下羽根の角度設定を示す概略図である。

【図１４】 図１４は、従来の風向制御方法に係る空気
調和機を示す断面図である。

【図１５】 図１５（ａ）及び（ｂ）は、従来の風向制
御方法に係る風向左右羽根及び風向上下羽根の角度設定
を示す概略図である。

【図１６】 図１６は、従来の風向制御方法による吹出
し流の様子を示す模式図である。

【図１７】 図１７は、従来の風向制御方法による吹出
し流の様子を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 前面カバー、 ２ 空気吸込口、 ３ 室内熱交換器、 ４ 送風ファン、 ５ リアガイダ、 ６ スタビライザ、 ７ 送風路、 ８ 空気吹出口、 １９ａ 中央風向上下羽根、 １９ｂ 左右風向上下羽根、 ２０ 風向左右羽根、 ２５ 空気調和機。

フロントページの続き (72)発明者 平谷 壽士 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−79690（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−54600（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−57850（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 13/08 - 13/18

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室内機内部に、室内熱交換器と、送風フ
   ァンと、空気吹出口に上下方向に回動可能に軸支され、
   風向きを垂直方向に変化させる風向上下羽根と、空気吹
   出口近傍に左右方向に回動可能に軸支され、風向きを水
   平方向に変化させる複数の風向左右羽根を備え、上記風
   向上下羽根が、水平方向に３分割された空気調和機にお
   いて、 上記複数の風向左右羽根の角度を、送出される風向きが
   外向きとなる位置に設定する共に、 上記３分割された風向上下羽根の角度を、水平を０度、
   垂直下方を９０度として、中央の風向上下羽根の角度θ
   ａが左右の風向上下羽根の角度θｂよりも大きくなるよ
   うに設定する空気調和機の風向制御方法。
2. 【請求項２】 暖房運転時に、上記θａを３０度以上８
   ０度以下とし、上記θａを上記θｂよりも５度以上大き
   く設定する請求項１記載の風向制御方法。
3. 【請求項３】 上記室内熱交換器の温度が低温部又は高
   温部にある時は、上記θａ及び上記θｂを大略同一に設
   定する一方、上記室内熱交換器の温度が中温部にある時
   は、上記θａを上記θｂよりも５度以上大きく設定する
   請求項２記載の風向制御方法。
4. 【請求項４】 上記室内熱交換器の温度が安定する前
   は、上記θａ及び上記θｂを大略同一に設定する一方、
   上記室内熱交換器の温度が安定した後は、上記θａを上
   記θｂよりも５度以上大きく設定する請求項２記載の風
   向制御方法。
5. 【請求項５】 除湿運転時に、上記θａを送風方向が略
   真下方向となる角度とし、かつ上記θｂを送風方向が略
   水平となる角度とした請求項１記載の風向制御方法。