JP3515318B2 - 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】本発明は空気調和機に係り、
特に、通気ダクトの外表面に露が付着しないように空気
調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に空気調和機は能力可変圧縮機、室
外熱交換器、室外送風機、四方切換弁等を備えた室外機
と室内熱交換器、室内送風機、電気制御器等を備えた室
内機とから構成されている。

【０００３】この空気調和機は能力可変圧縮機により圧
縮された冷媒を室外熱交換器を介して室内熱交換器に送
り、この室内熱交換器と空気と熱交換し、交換空気を部
屋に送りこれを冷暖房するものである。

【０００４】このような空気調和機において、近年１台
の空気調和機によって複数の部屋を冷暖房空調できるよ
うに天井裏や床下に設けた室内機に複数の通気ダクトを
取付け、各通気ダクトの先に吹出口を設け、各部屋を冷
暖房するダクト式の空気調和機が使用されるようになっ
てきている。

【０００５】この空気調和機は室内機の冷暖房空気を通
気ダクトを介して各部屋に送り、各部屋を同時あるいは
別々に冷暖房するものである。

【０００６】この空気調和機は１つの室内機から複数の
部屋に冷暖房空気を供給できる利点があるが冷房運転時
に通気ダクトの中を供給される冷気により通風ダクトが
冷却され、場合によっては、室内機および通気ダクトが
設置されている天井裏や床下の空気温度と通気ダクトの
外表面温度との差により通気ダクトの外表面に露が付着
することがある。

【０００７】この露は少量のときはほとんど問題となら
ないが多量に付着すると通気ダクトの外表面から天井、
部屋または床等に落下し、これらを汚すことがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような露を防止す
るため通気ダクトには内外表面の温度差をなくすような
断熱材が設けられている。この断熱材は、普通、露の付
着を防止するために相当の余裕をもった厚さ、材質のも
のが使用される。

【０００９】そのため、厚さが厚くなり通気ダクトの外
径が増し、その施工を困難にすると言う問題があった。

【００１０】また、通気ダクトの外径を小さくするため
材質が良いもの使用しようとするとコストを高めると言
う問題があった。

【００１１】そこで本発明は上記問題を解決するために
通気ダクトに露が付着しないようにした空気調和機を提
供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、能力可変圧縮
機を有する冷凍サイクルの室内機に備えられた室内熱交
換器と室内機に取付けられ室内熱交換器で熱交換された
冷気を端部が部屋の天井の吹き出し口に開口された通気
ダクトを介して部屋内に供給する空気調和機において、
室内機内の空調通路に取付けられ室内機に吸込まれる空
気の温度を検出する温度センサと、室内機内の空調通路
に取付けられ室内機に吸込まれる空気の湿度を検出する
湿度センサと、室内機内の空調通路に取付けられ、室内
熱交換器から通気ダクトまでの間の通風路外表面であっ
て通気ダクトとほぼ同一の性能を備えた部分に設けた通
風路表面温度センサと、これら温度センサ、湿度センサ
および通風路表面温度センサが検出する検出データに基
づき能力可変圧縮機の圧縮能力を制御する圧縮能力制御
手段と、を設けたことを特徴とするものである。

【００１３】

【００１４】

【００１５】また、本発明の圧縮機能力制御手段は温度
センサが検出する検出データと湿度センサが検出する検
出データから露点温度を決め、この露点温度と通風路表
面温度センサが検出する検出データから能力可変圧縮機
の圧縮能力を制御するものであることを特徴とする空気
調和機を提供するものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を分離
形空気調和機について図面を参照しながら説明する。

【００１７】図１にはフロアーＡの左右に部屋Ｂ、Ｃを
設けた建物１０の一例が示されている。この建物１０の
フロアーＡ、部屋Ｂ、Ｃの上部には天井１１ａ、１１
ｂ、１１ｃが設けられ、天井裏の空間部Ｓが形成されて
いる。

【００１８】この建物１０には室外機１２と室内機１３
とからなる分離形空気調和機１４が備えられている。室
外機１２には図２に示すようにインバータ装置１５によ
り可変駆動される能力可変圧縮機１６、室外熱交換器１
７、室外送風機１８、四方切換弁１９が設けられ、建物
１０の外側に設けられている。また、室内機１３には室
内熱交換器２０ｂ、２０ｃ、室内送風機２１ｂ、２１
ｃ、制御回路２２等が備えられ、フロアーＡの天井１１
ａに設けられている。

【００１９】この空気調和機１４は室外機１２の能力可
変圧縮機１６からの冷媒を冷媒配管２３を介して室内機
１３の室内熱交換器２０ｂ、２０ｃに送り、この室内機
１３が吸込む空気を室内熱交換器２０ｂ、２０ｃと熱交
換し部屋Ｂ、Ｃを冷暖房空調するものである。

【００２０】この室内機１３の両側には端部が部屋Ｂ、
Ｃの天井１１ｂ、１１ｃの吹出口に開口される通気ダク
ト２４ｂａ、２４ｂｂ、２４ｃａ、２４ｃｂが取り付け
られ、室内熱交換器２０ｂ、２０ｃにより熱交換された
冷暖房空気を部屋Ｂ、Ｃに供給するようになっている。

【００２１】この通気ダクト２４ｂａ等には図示しない
が所定の厚さの断熱材が巻回され、通気ダクト２４ｂａ
等の内部を通る冷暖房空気の冷気あるいは暖気の温度を
外部に逃がさないようにしている。

【００２２】室内機１３の外壁２５は通気ダクト２４ｂ
ａ等とほぼ同様な断熱材で構成され、この外壁２５の内
部には通気ダクト２４ｂａ等とほぼ同様な断熱材で構成
された複数の隔壁２６、２７、２８等が設けられ、これ
を室内熱交換器２０ｂによる空調通路Ｒｂと室内熱交換
器２０ｃによる空調通路Ｒｃを形成するようになってい
る。

【００２３】室内機１３の左右の側壁２５には開口２９
ｂａ、２９ｂｂが開けられ、室内送風機２１ｂにより天
井裏等の空気をこれらの開口２９ｂａ、２９ｂｂから矢
印に示すように吸込み、室内熱交換器２０ｂ、通気ダク
ト２４ｂａ、２４ｂｂを介して部屋Ｂに送り、これを冷
暖房するようになっている。

【００２４】また、室内機１３の左右の側壁２５には開
口２９ｃａ、２９ｃｂが開けられ、室内送風機２１ｃに
より天井裏等の空気をこの開口２９ｃａ、２９ｃｂから
吸込み、室内熱交換器２０ｃ、通気ダクト２４ｃａ、２
４ｃｂを介して部屋Ｃに送り、これらを冷暖房するよう
になっている。

【００２５】この空調通路Ｒｃの開口２９ｃｂの近辺に
は温度センサ３０および湿度センサ３１が取り付けら
れ、室内機１３に吸込む空気の温度Ｔｕ、湿度ＨＵを検
出するようになっている。

【００２６】また、通気ダクト２４ｃａの外表面にはダ
クト外表面温度センサ３２が取り付けられ、通気ダクト
２４ｃａの外表面温度Ｔａを検出するようになってい
る。

【００２７】これら温度センサ３０、湿度センサ３１お
よびダクト外表面温度センサ３２は空調通路Ｒｃの上部
に取り付けた制御回路２２に接続され、図示しない電子
的な演算処理部、記憶部、タイマ部等により演算処理さ
れるようになっている。

【００２８】この演算処理信号は室外機１２の能力可変
圧縮機１６、室外送風機１８等および室内機１３の室内
送風機２１ｂ、２１ｃ等に送られ、これらを制御し通気
ダクト２４ｂａ等に露が付着しないようしている。

【００２９】制御回路２２の記憶部には図５に示す温度
と湿度とから決まる通気ダクト２４ｂａ等の露点対応温
度αを登録した露点対応温度テーブルが記憶され、能力
可変圧縮機１６の制御データとして使用されるようなっ
ている。

【００３０】なお、３３ｂ、３３ｃは部屋Ｂ、Ｃに備え
られ温度センサ等を有するリモートコントローラーであ
って、空気調和機１４の温度を設定制御するものであ
り、３４ｂ、３４ｃは部屋Ｂ、ＣとフロアーＡとの間に
設けられたドアーである。

【００３１】このように構成された空気調和機１４を冷
房運転したとき、通気ダクト２４ｂａ等の表面に露を付
着させない露点防止制御を図７のフロチャートにより説
明する。

【００３２】空気調和機１４を冷房運転をするにはリモ
ートコントローラー３３ｂあるいは３３ｃの図示しない
冷房運転ボタンを押圧するとともに温度設定ボタンを押
圧する。

【００３３】この押圧により押圧設定信号が制御回路２
２に送られ、これからの冷房信号が発生させる。この冷
房信号を室内送風機２１ｂ、２１ｃが受けると、これを
所定の指令周波数Ｆによる送風運転を行う。この送風運
転により天井裏の空気を矢印により示すように開口２９
ｂａ、２９ｂｂから吸込み室内熱交換器２０ｂ、通風ダ
クト２４ｂａ、２４ｂｂを介して部屋Ｂに送るとともに
開口２９ｃａ、２９ｃｂから吸込み室内熱交換器２０
ｃ、通風ダクト２４ｃａ、２４ｃｂを介して部屋Ｃに送
る。

【００３４】また、制御回路２２から冷房信号および各
部屋Ｂ、Ｃの温度や設定温度に基づく周波数指令Ｆによ
り能力可変圧縮機１６、室外送風機１８、四方切換弁１
９に送る。四方切換弁１９が冷房信号を受けると、空気
調和機１４の冷凍サイクルを冷房サイクルに切り替え、
インバータ装置１５が周波数指令Ｆにより指定された運
転周波数Ｆｎの出力を能力可変圧縮機１６に送りこの能
力可変圧縮機１６をこの運転周波数Ｆｎにより運転し、
室外送風機１８が冷房信号を受けると、これを所定の周
波数指令Ｆにより送風運転を行い室外熱交換器１７を冷
却をする。

【００３５】この運転により室内熱交換器２０ｂ、２０
ｃが能力可変圧縮機１６から送られてくる冷媒の吸熱作
用により冷却され、これを通過する空気と熱交換してこ
れを冷却する。この冷房空気が通気ダクト２４ｂａ等を
介して部屋Ｂ、Ｃに送られ、これを、例えば、２３℃に
冷房する。

【００３６】この冷房運転を行っているとき温度センサ
３０が吸込み空気の温度データＴｕを検出するとともに
湿度センサ３１が吸込み空気の湿度データＨｕを検出
し、これらのデータを制御回路２２の演算処理部に送る
（Ｓ１０１ステップ）。制御回路２２がこれらのデータ
を受けると記憶部からこれらデータに対応した露点対応
温度データαを読込む（Ｓ１０２ステップ）。また、ダ
クト外表面温度センサ３２が通気ダクト２４ｃａのダク
ト外表面の温度データＴａを検出し、この温度データＴ
ａを制御回路２２の演算処理部に送る（Ｓ１０３ステッ
プ）。

【００３７】演算処理部ではこれたデータに基づき現在
結露防止制御が実施されているか否が判断される。すな
わち、結露防止制御中は後述する結露フラッグｆｌａｇ
が１にセットされるためこれを判断する（Ｓ１０４ステ
ップ）。そしてｆｒａｇ＝０、すなわち、結露防止制御
中でなければ通気ダクト２４ｃａ等の温度データＴａが
露点対応温度データαより低いか否かが判断される（Ｓ
１１３ステップ）。この判断で温度データＴａが露点対
応温度データαより低い場合（Ｔａ＜α）、通気ダクト
２４ｂａ等の表面湿度が雰囲気温度・湿度状態に対応し
て低くなり、その表面に結露を生じる恐れが高いと考え
られ、これにつづくステップにて結露防止制御が実施さ
れる。

【００３８】なお、この場合には結露防止制御中を示す
ラッグにｆｌａｇが１にセットされる（ｆｌａｇ＝１）
（Ｓ１１４ステップ）。

【００３９】この結露防止制御は能力可変圧縮機１６の
運転周波数Ｆｎが運転周波数Ｆｎの０．９倍に相当する
結露防止制御周波数Ｆｓに設定されて能力可変圧縮機１
６に供給される（Ｓ１１５ステップ）。

【００４０】この結露防止制御周波数Ｆｓが設定された
らタイマをリセットし、つづいて、タイマの時間カウン
トを再開する。このタイマは結露防止制御によるインバ
ータ装置１５の周波数変更から室内熱交換器２０ｂ、２
０ｃの温度、すなわち、通気ダクト２４ｂａ等の通気空
気温度の変化にいたるまでの時間遅れを考慮するもの
で、通常、２分程度が設定される（Ｓ１１６ステッ
プ）。２分経過すると、実際のインバータ装置１５の出
力数波数Ｆｎが結露防止制御周波数Ｆｓに変更される
（Ｓ１１７ステップ）。これにより能力可変圧縮機１６
の回転数は低下し、室内熱交換器２０ｂ、２０ｃに流れ
る単位時間当たりの冷媒量が減少し、室内熱交換器２０
ｂ、２０ｃの温度が上昇する。この結果各通気ダクト２
４ｂａ、２４ｂの表面温度が低下が少なくなり、表面温
度が上昇する方向に移動し、通風ダクト２４ｂａ、２４
ｂｂ等の表面の結露状態を回避できる。

【００４１】一方、通気ダクト２４ｂａ、２４ｂｂ等の
表面の温度Ｔａが露点温度α以上であれば（Ｓ１１３ス
テップ）、各通気ダクト２４ｂａ、２４ｂｂ等の表面で
の結露のおそれはなく結露防止制御は不要となる。その
ため、結露防止制御中でないことことを示すｆｌａｇに
０がセットされる（Ｓ１０８ステップ）。

【００４２】そして、インバータ装置１５の出力周波数
Ｆｎに通常の空調負荷に基づく指令周波数Ｆが設定され
（Ｓ１０９ステップ）、この出力周波数Ｆｎが最低周波
数Ｆｍｉｎ以上となるようにインバータ装置１５の出力
が制御され能力可変圧縮機１６が駆動される（Ｓ１１０
ステップ〜Ｓ１１２ステップ）。

【００４３】露点防止制御運転中である場合（ｆｌａｇ
＝１）（Ｓ１０４ステップ）、結露防止開始時からの計
時ｔが行われる。この計時時間ｔがタイマにより読み出
され、この時間が設定値ｔｓを越えたか否かが判断され
る（ｔ＞ｔｓ＝２分）（Ｓ１０５ステップ）。ここで、
時間ｔがｔｓ＝２分を越えていれば、結露防止制御が不
要になったかまたはさらなる結露防止のための周波数低
下が必要どうかを判断するための通気ダクト２４ｂａ、
２４ｂｂ等のダクト表面温度Ｔａが露点温度αより１℃
以上高くなったかどうかが判断される（Ｔａ＞α＋１）
（Ｓ１０６ステップ）。

【００４４】ここで、ダクト表面温度Ｔａが露点対応温
度αより１℃以上高くなっていなかった場合（Ｔａ＜α
＋１）、さらなる結露防止のための周波数低下が必要と
なり、図６に示すように再びインバータ装置１５の出力
を現在の周波数Ｆｎを０．９倍した周波数に低下させる
（Ｓ１１５ステップ）。一方、ダクト表面温度Ｔａが露
点対応温度αより１℃以上高くなった場合、すでに、通
気ダクト２４ｂａ、２４ｂｂ等の表面での結露のおそれ
がなくなった場合（Ｓ１０６ステップ）、タイマをリセ
ットしてカウンタを停止し（Ｓ１０７ステップ）、結露
防止フラッグを解除し（ｆｌａｇ＝０）（Ｓ１０８ステ
ップ）、通常の指令周波数Ｆで運転しＳ１０９ステップ
〜Ｓ１１２ステップに移す。

【００４５】一方、タイマの経過時間ｔが設定時間ｔｓ
を越えていない場合（ｔ＜ｔｓ）（Ｓ１０５ステッ
プ）、指令周波数Ｆが露点防止制御周波数Ｆｓより高い
か否かが判断される（Ｓ１１８ステップ）。指令周波数
Ｆが露点防止制御周波数Ｆｓより高い場合（Ｆ＞Ｆｓ）
には運転周波数Ｆｎを露点防止制御周波数Ｆｓに一致さ
せて能力可変圧縮機１６を運転し（Ｓ１１７ステッ
プ）、また、指令周波数Ｆが露点防止制御周波数Ｆｓよ
り低い場合（Ｆ≦Ｆｓ）には能力可変圧縮機１６の運転
周波数Ｆｎを指令周波数Ｆに一致させて能力可変圧縮機
１６を運転するＳ１０９ステップ〜Ｓ１１２ステップに
移す。

【００４６】以上のように本結露防止制では、通気ダク
ト２４ｂａ、２４ｂｂのダクト表面温度Ｔａが結露開始
にいたる結露温度αまで低下すると、インバータ装置１
５の出力周波数、すなわち、能力可変圧縮機１６の回転
数を低下させ、通気ダクト２４ｂａ、２４ｂｂの表面の
結露防止を図る。この能力可変圧縮機１６の低下は、通
気ダクト２４ｂａ、２４ｂｂのダクト表面温度Ｔａが結
露温度α＋１℃まで上昇して結露条件から外るまで繰り
返し実行され、最終的には通気ダクト２４ｂａ、２４ｂ
ｂの表面に結露が生じるのを防止する。

【００４７】なお、本実施例においては４本ある通気ダ
クトの１本の通気ダクト２４ｃａの表面にダクト表面温
度センサ３２を設けたが、各通気ダクト２４ｂａ、２４
ｂｂ等の表面にすべてそれぞれダクト表面温度センサ３
２等を設け、少なくとも１つのダクト表面温度センサ３
２の検出温度が露点対応温度αよりも低下した時点で上
記した結露防止制御を行わせるようにしても良い。

【００４８】また、上記実施例では、通気ダクト２４ｂ
ａ、２４ｂｂ等の表面に直接ダクト表面温度センサ３２
を設けるようにしたが、一般に、この種の空気調和機は
その設置工事において、通気ダクト２４ｂａ、２４ｂｂ
等が室内機１３に接続されるため、通気ダクト２４ｂ
ａ、２４ｂｂ等の表面にダクト表面温度センサ３２を設
ける場合、その施工工事に手間がかかる、また、施工時
に適切な位置にダクト表面温度センサ３２を取り付けな
ければ十分な結露防止効果が期待できないと言う問題が
ある。

【００４９】そこで、ダクト表面温度センサ３２に代わ
り図３、図４に示すように室内熱交換器２０ｂ、２４ｃ
から通気ダクト２４ｂａ、２４ｂｂ等までの間の通風路
外表面であって、通気ダクト２４ｂａ、２４ｂｂ等とほ
ぼ同一の断熱性能を備えた部分に通風路外表面温度セン
サ３５を設け、この通風路外表面温度センサ３５の検出
温度Ｔｂによりダクト表面温度センサ３２の検出温度Ｔ
ａの代用を行わせるおとが可能である。

【００５０】なお、この場合、通風路外表面温度センサ
３５が設けられる通風路外表面は通風ダクト２４ｂａ、
２４ｂｂ等の外表面の雰囲気と同一であることが必要で
ある。

【００５１】このようにすれば施工工事において、都
度、通風路外表面温度センサ３５を取付ける必要がな
く、あらかじめ、室内機１３の製造段階で通風路外表面
温度センサ３５を室内機１３内の適切な位置に取付ける
ことができるのでセンサの取付けにおける失敗が解消で
きる。

【００５２】このように本発明の結露防止制御によれば
室内機１３に吸込まれる空気の温度Ｔｕ、湿度Ｈｕを温
度センサ３０、湿度センサ３１により検出し、これを比
較して露点対応温度αを求め、つぎに、この露点対応温
度αと通気ダクト２４ｂａ等の外表面温度Ｔａとを比較
して通風ダクト２４ｂａ等の外表面に露が付着しないよ
うに能力可変圧縮機１６の圧縮能力が制御されるため、
通気ダクト２４ｂａ等の外表面に露を付着させることが
ない。

【００５３】このような露点防止回転制御を行うことに
より通風ダクト１９ｂａ等の断熱材の厚さ等を過度に行
うことがなくなり所定の厚さ、すなわち、薄くできる。

【００５４】そのため、通風ダクト１９ｂａ等の径を大
きくさせないから施工が容易にできるばかりかそのコス
トを低減することができる。

【００５５】また、通風ダクト１９ｂａ等に露の付着す
るのを防止できるようになったから天井１１ａ、１１
ｂ、１１ｃ、床、絨毬等を露により汚すこともない。

【００５６】

【発明の効果】本発明は能力可変圧縮機を有する冷凍サ
イクルの室内機に備えられた室内熱交換器と熱交換され
た冷気を通気ダクトを介して部屋内に供給する空気調和
機において、室内機に吸込まれる空気の温度を検出する
温度センサと、室内機に吸込まれる空気の湿度を検出す
る湿度センサと、室内熱交換器から通気ダクトまでの間
であって通気ダクトとほぼ同一の性能を備えた部分に設
けた通風路表面温度センサと、これら温度センサ、湿度
センサおよび通風路表面温度センサが検出する検出デー
タに基づき能力可変圧縮機の圧縮能力を制御する圧縮能
力制御手段とを設けたから、通気ダクトの外表面に露が
付着しないようにすることができる。

【００５７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気調和機を建物に取り付けた場合の
概要を示す説明図。

【図２】本発明の空気調和機を冷凍サイクルの概要を示
す説明図。

【図３】図１の室内機の側面図。

【図４】図３をＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断し矢印方
向に見た断面図。

【図５】吸込み温度に対する吸込み湿度の通風ダクトに
おける露点対応温度表の一例を示す図。

【図６】本発明の空気調和機の結露防止制御例を示す説
明図。

【図７】本発明の空気調和機の動作を説明するフロチャ
ート。

【符号の説明】

１０ 建物 １２ 室外機 １３ 室内機 １４ 空気調和機 １５ インバータ装置 １６ 能力可変圧縮機 ２０ｂ、２０ｃ 室内熱交換器 ２１ｂ、２１ｃ 室内送風機 ２２ 制御器 ２３ 冷媒配管 ２４ｂａ、２４ｂｂ、２４ｃａ、２４ｃｂ 通気ダクト ２５ 外壁 ２６、２７、２８ 隔壁 ２９ｂａ、２９ｂ、２９ｃａ、２９ｂｂ 開口 ３０ 温度センサ ３１ 湿度センサ ３２ ダクト外表面温度センサ ３５ 通風路外表面温度センサ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−152185（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−241533（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−109305（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−79649（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−203742（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−56632（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 11/02 102

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】能力可変圧縮機を有する冷凍サイクルの室
   内機に備えられた室内熱交換器と室内機に取付けられ室
   内熱交換器で熱交換された冷気を端部が部屋の天井の吹
   き出し口に開口された通気ダクトを介して部屋内に供給
   する空気調和機において、室内機内の空調通路に取付けられ 室内機に吸込まれる空
   気の温度を検出する温度センサと、室内機内の空調通路に取付けられ 室内機に吸込まれる空
   気の湿度を検出する湿度センサと、室内機内の空調通路に取付けられ 、室内熱交換器から通
   気ダクトまでの間の通風路外表面であって通気ダクトと
   ほぼ同一の性能を備えた部分に設けた通風路表面温度セ
   ンサと、 これら温度センサ、湿度センサおよび通風路表面温度セ
   ンサが検出する検出データに基づき能力可変圧縮機の圧
   縮能力を制御する圧縮能力制御手段と、 を設けたことを特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】圧縮機能力制御手段は温度センサが検出す
   る検出データと湿度センサが検出する検出データから露
   点温度を決め、この露点温度と通風路表面温度センサが
   検出する検出データから能力可変圧縮機の圧縮能力を制
   御するものであることを特徴とする請求項１に記載の空
   気調和機。