JP4483944B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機に関する。

従来より、住宅・ビル等に設置され、調和された空気を室内に送風することにより室内の快適性を向上させる空気調和機が知られている。このような空気調和機は、冷風や温風を室内に送風することにより室内の温度を居住者にとって快適な温度に保ち、室内の快適性を向上させている。

このような空気調和機において、空気調和機の稼働により室内温度が目標温度に達した際には、空気調和機がそれ以上稼働する必要がなくなる場合がある。このため、室内温度が目標温度に達した際には、空気調和機は、圧縮機の運転を停止させ、室内に調和された空気を送風するための送風ファンの運転も必要最小限にとどめることが多い（以下、この状態を「サーモオフ」という）。

しかし、例えば冷房時のサーモオフの場合には、圧縮機が停止しているので、空気調和機には温度の低い冷媒が供給されない。また、送風ファンの運転も必要最小限にとどめられているため、空気調和機は室内に冷気をほとんど送風することができない。その結果、在室者などが、不快を感じる場合がある。

本発明の課題は、在室者の快適性が損なわれることが少ない空気調和機を提供することにある。

本発明に係る空気調和機は、調和後の空気を室内に送風する送風部と、その送風部から送風される空気の吹き出し方向を決定するフラップと、そのフラップを不規則にスイングさせる第１制御を行う制御部とを備えている。制御部は、第１制御において、フラップのスイング速度、スイング間隔およびスイング回数を不規則に変更する。制御部は、第１制御において、スイング速度、スイング間隔およびスイング回数の組み合わせである複数のフェーズから、無作為に１つのフェーズを選択し、その選択されたフェーズのスイング速度、スイング間隔およびスイング回数でフラップをスイングさせる、或いは、第１制御において、スイング速度、スイング間隔およびスイング回数の組み合わせである多数のフェーズから、順にフェーズを選択していき、選択されたフェーズのスイング速度、スイング間隔およびスイング回数でフラップをスイングさせる。

一般的に、人間は、室内環境（温度、湿度、風量など）が一定の状態に長時間おかれると、その環境に順応することが知られている。このため、人間は、その環境におかれた当初は快適感を感じていたとしても、時間の経過と共に快適感が徐々に薄れていく。

しかし、本発明によれば、制御部がフラップを不規則にスイングさせるので、送風部による室内への送風が不規則になる。このため、在室者の快適感が低下することを抑制できる。

＜空気調和機の構成＞
図１に本発明の一実施の形態が採用される空気調和機１の外観図を示す。

空気調和機１は、冷暖房や除湿などが行われた調和空気を室内に送風し、室内の空気の調和を行う装置である。この空気調和機１は、室内の壁面上部に取り付けられる室内機２と、室外に設置される室外機３と備えている。室外機３は、室外熱交換器や室外ファンなどを収納する室外空調ユニット５を備えている。

室内機２内には室内熱交換器が収納され、室外空調ユニット５内には室外熱交換器が収納されており、各熱交換器およびこれらの熱交換器を接続する冷媒配管６が、冷媒回路を構成している。

空気調和機１で用いられる冷媒回路の系統図を図２に示す。

室内機２内には、室内熱交換器１１が設けられている。この室内熱交換器１１は、長さ方向両端で複数回折り返されている伝熱管と、伝熱管が挿し通される複数のフィンとから構成される。この室内熱交換器１１は、接触する空気との間で熱交換を行う。

また、室内機２内には、室内空気を吸い込んで室内熱交換器１１との間で熱交換を行った後の空気を室内に吹き出すためのクロスフローファン１２が設けられている。クロスフローファン１２は、円筒形状に構成され、周面には回転軸方向に羽根が設けられている。そして、クロスフローファン１２は、回転軸と交わる方向に空気流を生成する。このクロスフローファン１２は、室内機２内に設けられるファンモータ１３によって回転駆動される。

室外空調ユニット５には、圧縮機２１と、四路切換弁２２と、アキュムレータ２３と、室外熱交換器２４と、減圧器２５とが設けられている（図２参照）。四路切替弁２２は、圧縮機２１の吐出側に接続される。アキュムレータ２３は、圧縮機２１の吸入側に接続される。室外熱交換器２４は、四路切換弁２２に接続される。減圧器２５は、室外熱交換器２４に接続された電動膨張弁である。また、減圧器２５は、フィルタ２６および液閉鎖弁２７を介して配管３１に接続されており、配管３１を介して室内熱交換器１１の一端と接続される。さらに、四路切換弁２２は、ガス閉鎖弁２８を介して配管３２に接続されており、この配管３２を介して室内熱交換器１１の他端と接続されている。この配管３１，３２は図１の冷媒配管６に相当する。

室内機２の断面図を図３に示す。前述した室内熱交換器１１とクロスフローファン１２とは、室内機２のケーシング１４内に収容されている。室内熱交換器１１は、クロスフローファン１２の前方、上方および後部上方を取り囲むように取り付けられている。室内熱交換器１１は、クロスフローファン１２の駆動により吸い込み口１４２から吸い込まれた空気をクロスフローファン１２側に通過させ、伝熱管内部を通過する冷媒との間で熱交換を行わせる。

また、室内熱交換器１１の下方には、熱交換時に室内熱交換器１１の表面に発生する水滴を受けるためのドレンパン１４１が設けられている。このドレンパン１４１には、受けた水滴を外部に排出するためのドレンホース（図示せず）が取り付けられている。ドレンパン１４１は、このような水滴を受けて水滴をドレンホースによって排水するように構成されている。

ケーシング１４の上部には、複数のスリット状の開口からなる吸い込み口１４２が設けられている。ケーシング１４の下部には、室内機２の長手方向に長い開口からなる吹き出し口１４３が設けられている。また、吹き出し口１４３には、クロスフローファン１２により室内へと送風される空気の吹き出し方向を決定するための水平フラップ１４４が設けられている。この水平フラップ１４４は、室内機２の長手方向に平行な軸１４５を中心に回動自在に設けられている。水平フラップ１４４は、後述するフラップモータ１４６（図７参照）によって回動されることにより、空気の吹き出し方向を決定することができる。図４に示されるように、水平フラップ１４４の端部１４４ａが略水平方向を向く場合には、調和後の空気は略水平方向に吹き出される。また、図５に示されるように、水平フラップ１４４の端部１４４ａが略鉛直下方向に向く場合には、調和後の空気は略鉛直下方向に吹き出される。さらに、図６に示されるように、空気調和機１の運転停止時には、水平フラップ１４４の端部１４４ａは、ケーシング１４の端部に接する。この場合には、水平フラップ１４４は、吹き出し口１４３をほぼ完全に覆う。

室外空調ユニット５内には、室外熱交換器２４での熱交換後の空気を外部に排出するためのプロペラファン２９が設けられている。このプロペラファン２９は、プロペラファンモータ３０によって回転駆動される。

＜制御部＞
空気調和機１には、さらに、制御部６０が設けられている。この制御部６０は、図７に示すように、圧縮機２１、四路切換弁２２、減圧器２５、ＲＯＭ４１、ＲＡＭ４２、ファンモータ１３、フラップモータ１４６、リモコン４０、温度センサ４３等と接続される。制御部６０は、圧縮機２１、四路切換弁２２、減圧器２５、ファンモータ１３およびフラップモータ１４６の制御を行う。

ＲＯＭ４１には、制御プログラムや各種パラメータが格納される。ＲＯＭ４１には、さらに、設定風量と水平フラップ１４４のスイングモードとが格納されている（図８参照）。

設定風量は、吹き出し口１４３から吹き出される空気の風量を決定する運転風量であり、具体的には、「微」、「弱」、「中」、「強」のいずれかである。「微」が最も風量が小さい運転風量を示し、「強」が最も風量が大きい運転風量を示す。制御部６０は、後述するリモコン４０からの信号を元に設定風量のいずれか一つを選択し、選択された設定風量をＲＡＭ４２に格納する。そして、制御部６０は、選択された設定風量に応じた量の調和後の空気を室内に送風するように、ファンモータ１３を回転させる。

スイングモードは、水平フラップ１４４のスイングを行うか否か、もしくは、いかなるスイングを行うかを決定するためのものである。スイングモードには、定速モード、固定モードおよび不規則スイングモードの３つのモードがある。定速モードは、水平フラップ１４４を一定の速度で断続的にスイングさせるモードである。固定モードは、水平フラップ１４４をスイング途中のある一点で停止させ、その一点に固定させるモードである。不規則スイングモードは、水平フラップ１４４を不規則にスイングさせるモードである。上記３つのモードは、後述するように、リモコン４０を介して在室者の要望するモードが制御部６０に送信される。制御部６０は、送信されたモードで水平フラップ１４４のスイングを制御する。

上記構成に加えて、ＲＯＭ４１には、不規則モードにおいて水平フラップ１４４を不規則にスイングさせるための８つのフェーズが格納されている（図８参照）。これらのフェーズは、水平フラップ１４４のスイング特性を含む。図９に示されるように、スイング特性としては、スイング速度とスイング回数とスイング間隔とがある。スイング速度は、水平フラップ１４４のスイング速度を決定するものであり、具体的には、「低速」、「中速」、「高速」のいずれかである。「低速」が最も遅いスイング速度を示し、「高速」が最も速いスイング速度を示す。スイング間隔は、水平フラップ１４４のスイング一往復が終了した時点から次のスイングが開始されるまでの時間の間隔であり、具体的には、５ｓ、１５ｓ、２０ｓ、３０ｓ、３５ｓの任意の値である。スイング回数は、１フェーズあたりの水平フラップ１４４のスイング回数を決定するスイング回数であり、具体的には、１回もしくは２回である。

制御部６０は、８つのフェーズのいずれかを無作為に選択し、そのフェーズに含まれるスイング特性を元にフラップモータ１４６を制御する。例えば、制御部６０が図８のフェーズＡを選択した場合には、スイング速度が「中速」、スイング回数が２回、スイング間隔が５ｓとなるように、制御部６０が水平フラップ１４４をスイングさせる。

リモコン４０は、在室者の指示を空気調和機１に伝え空気調和機１を在室者の要望に応じて稼働させるための操作装置である。在室者は、リモコン４０を用いて、室温の設定、水平フラップ１４４のスイング機能のＯＮ／ＯＦＦおよびスイングモードの選択を行うことができる。これらの指示は、リモコン４０から制御部６０に対して送信され、各構成の制御に用いられる。また、これらの指示は、制御部６０からＲＡＭ４２に対して送信され、ＲＡＭ４２に格納される。さらに、リモコン４０を用いて、在室者は、空気調和機１の稼働による目標温度Ｔを設定することができる。この目標温度Ｔは、リモコン４０から制御部６０に対して送信され、各構成の制御に用いられる。また、この目標温度Ｔは、制御部６０からＲＡＭ４２に対して送られ、ＲＡＭ４２に格納される。室温が目標温度Ｔより所定の温度（ｔ１）以上下回った場合には、制御部６０は、空気調和機１の消費エネルギを抑制するために圧縮機２１の運転を停止させる（以下、この状態を「サーモオフ」という）。圧縮機２１の停止により、室温が目標温度Ｔを所定の温度ｔ２以上上回った場合には、制御部６０は、再度、圧縮機２１を運転させる。

温度センサ４３は、室内機２に設けられ、室内温度を計測する。温度センサ４３は、計測した室温を制御部６０に対して送信する。

＜空気調和機１の運転＞
以下に、冷房運転および除湿運転時における空気調和機１の運転について説明する。

まず、冷房運転および除湿運転におけるサーモオフ時の制御について説明する（図１０参照）。在室者の指示などにより空気調和機１の運転が開始される（ステップＳ２０１）。そして、制御部６０により通常の冷房運転もしくは除湿運転が行われる（ステップＳ２０２）。その後、制御部６０は、空気調和機１の運転により室内温度が目標温度Ｔより室温が所定の温度ｔ１以上下回っているか否かを判断する（ステップＳ２０３）。室内温度が目標温度Ｔより室温が所定の温度ｔ１以上下回っていない場合には、制御部６０は、通常の冷房運転もしくは除湿運転を継続する。また、室内温度が目標温度Ｔより室温が所定の温度ｔ１以上下回っている場合には、制御部６０は、圧縮機２１の運転を停止させる（ステップＳ２０４）。圧縮機２１の運転停止と同時に、制御部６０は、設定風量を「弱」に設定する（ステップＳ２０５）。その後、在室者はリモコン４０を用いて、設定風量を「弱」以外の「微」、「中」および「強」に設定することもできる。そして、制御部６０は、室温が目標温度Ｔを所定の温度ｔ２以上上回っているか否かを判断する（ステップＳ２０６）。室温が目標温度Ｔを所定の温度ｔ２以上上回っている場合には、制御部６０は、再度、圧縮機２１を運転させ、制御部６０は、通常の冷房運転もしくは除湿運転を行う。室温が目標温度Ｔを所定の温度ｔ２以上上回っていない場合には、制御部６０は、再度、室温が目標温度Ｔを所定の温度ｔ２以上上回っているか否かを判断する。

次に、水平フラップ１４４のスイング制御について説明する（図１１参照）。在室者の指示などにより空気調和機１の運転が開始される（ステップＳ３０１）。そして、制御部６０により通常の冷房運転もしくは除湿運転が行われる（ステップＳ３０２）。そして、制御部６０は、在室者によりいずれのスイングモードが選択されているかを確認する（ステップＳ３０３）。固定モードが選択される場合には、制御部６０は、水平フラップ１４４をスイングさせない（ステップＳ３０４）。定速モードが選択される場合には、制御部６０は、水平フラップ１４４が一定の速度で常にスイングするように、フラップモータ１４６の駆動を制御する（ステップＳ３０５）。不規則モードが選択される場合には、制御部６０は、８つのフェーズのいずれかを１つを選択し（ステップＳ３０６）、選択したフェーズのスイング特性に基づいて水平フラップ１４４をスイングさせる（ステップＳ３０７）。

＜本空気調和機の特徴＞
（１）
従来の空気調和機では、サーモオフ時には、設定風量は「微」に設定されている。このため、プロペラファン２９による室内への送風は大変弱いものである。つまり、従来の空気調和機では、サーモオフ時に室内の空気の流れが停滞し、在室者が不快感を感じることがある。

しかし、この空気調和機１では、サーモオフ時に設定風量を「微」よりも風量が大きい「弱」に変更する。このため、サーモオフ時であっても、室内の空気が十分に循環し、室内の環境を良好に保つことができる。その結果、この空気調和機では、在室者の快適性が向上される。

また、このため、冷房または除湿運転時において、在室者は、空気調和機１の設定温度を多少高めに設定しても、従来の空気調和機と同様の快適感が得られる。その結果、単位時間あたりの消費電力を低減することができる。

（２）
この空気調和機１では、サーモオフ時において、制御部６０が一旦設定風量を「弱」とした後、在室者が、リモコン４０を用いて設定風量を「弱」以外の「微」、「中」および「強」に変更することができる。すなわち、在室者にとって「弱」の風量では暑い場合には、在室者は、設定風量を「中」または「強」に変更することができる。また、在室者にとって「弱」の風量では寒い場合には、在室者は、設定風量を「微」に変更することができる。このため、この空気調和機では、在室者の要望に応じて送風量を変更することができる。その結果、在室者の快適感が向上する。

（３）
この空気調和機１では、水平フラップ１４４が不規則にスイングされる。このため、調和後の空気が空気調和機１から不規則な方向に送風される。このため、在室者は、空気調和機１からの送風を不規則に受ける。その結果、在室者の快適感が損なわれることなく保たれる。

（４）
この空気調和機１では、水平フラップ１４４をスイングさせない固定モードを選択することも可能である。このため、調和後の空気の吹き出し方向を一定にすることができる。その結果、調和後の空気を不規則な方向に吹き出したり一定の方向に吹き出したりすることができるので、空気調和機１の有用性が高まる。

（５）
この空気調和機１では、水平フラップ１４４が上下方向にスイングされる。このため、水平フラップ１４４が上方向にスイングした場合には、在室者に送風が当たりにくい。また、水平フラップ１４４が下方向にスイングする場合には、在室者に送風が当たりやすくなる。その結果、室内機２が在室者の頭上（天井、側壁の上部など）に設けられる場合であっても、在室者に送風が当たる確実性が向上する。

（６）
この空気調和機１では、水平フラップ１４４のスイング速度が不規則に変更される。このため、１スイングあたりの在室者に送風が当たる時間が不規則に変化する。その結果、在室者の快適感が向上される。

（７）
この空気調和機１では、水平フラップ１４４のスイング間隔が不規則に変更される。このため、在室者に送風が当たるタイミングが不規則に変化する。その結果、在室者の快適感が向上される。

（８）
この空気調和機１では、１フェーズあたりの水平フラップ１４４のスイング回数が不規則に変更される。このため、１フェーズあたりの在室者に送風が当たる回数が不規則に変化する。その結果、在室者の快適感が向上される。

＜他の実施の形態＞
（ａ）
上記実施の形態では、制御部６０が無作為にフェーズを選択しフェーズの内容に応じて水平フラップ１４４を不規則にスイングさせている。これに代えて、制御部６０が、不規則に水平フラップ１４４のスイング速度、スイング回数およびスイング間隔を選択し、水平フラップ１４４を不規則にスイングさせてもよい。

（ｂ）
上記実施の形態では、制御部６０が無作為にフェーズを選択している。これに代えて、制御部６０が、フェーズＡからフェーズＨを順に選択するようにしてもよい。

この場合、制御部６０に選択されるフェーズがそれぞれ異なる複数のフェーズであり、水平フラップ１４４のスイングは擬似的に不規則となる。

本発明の一実施形態が採用される空気調和機の外観図。 冷媒回路の概略図。 室内機のＡ−Ａ断面図。 フラップ水平時のＢ部拡大図。 フラップ下向き時のＢ部拡大図。 運転停止時のＢ部拡大図。 制御部の概略構成図。 ＲＯＭの概略構成図。 フェーズの内容を示す図。 冷房運転および除湿運転におけるサーモオフ時の制御フロー図。 冷房運転および除湿運転における水平フラップのスイング制御フロー図。

１ 空気調和機
１２ クロスフローファン（送風部）
１３ ファンモータ（送風部）
６０ 制御部
１４４ 水平フラップ（フラップ）

Claims (5)

1. 調和後の空気を室内に送風する送風部（１２，１３）と、
   前記送風部から送風される空気の吹き出し方向を決定するフラップ（１４４）と、
   前記フラップのスイング速度、スイング間隔およびスイング回数を不規則に変更することで前記フラップを不規則にスイングさせる第１制御、を行う制御部（６０）と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記フラップのスイング速度、スイング間隔およびスイング回数を、それぞれ２以上のレベルから１つ選択することができ、
   前記第１制御において、スイング速度、スイング間隔およびスイング回数の組み合わせである多数のフェーズから、順にフェーズを選択していき、選択されたフェーズのスイング速度、スイング間隔およびスイング回数で前記フラップをスイングさせる、
   空気調和機（１）。
2. 調和後の空気を室内に送風する送風部（１２，１３）と、
   前記送風部から送風される空気の吹き出し方向を決定するフラップ（１４４）と、
   前記フラップのスイング速度、スイング間隔およびスイング回数を不規則に変更することで前記フラップを不規則にスイングさせる第１制御、を行う制御部（６０）と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記フラップのスイング速度、スイング間隔およびスイング回数を、それぞれ２以上のレベルから１つ選択することができ、
   前記第１制御において、スイング速度、スイング間隔およびスイング回数の組み合わせである複数のフェーズから、無作為に１つのフェーズを選択し、その選択されたフェーズのスイング速度、スイング間隔およびスイング回数で前記フラップをスイングさせる、
   空気調和機（１）。
3. 前記制御部は、前記第１制御に代えて、前記フラップをスイングさせない第２制御を行うことが可能であり、
   前記第１制御と前記第２制御とのいずれか一方を選択する選択手段（６０）をさらに備える、
   請求項１又は２に記載の空気調和機。
4. 前記制御部は、前記フラップを上下方向にスイングさせる、
   請求項１から３のいずれかに記載の空気調和機。
5. 前記制御部は、サーモオフ時にも、前記第１制御を適用する、
   請求項１から４のいずれかに記載の空気調和機。
   

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