JP5367801B2 - 空気温調機のファン制御方法及び空気温調機 - Google Patents

Description

本発明は、ファンの回転によって吸引した空気を、熱交換器により熱交換して、室内を含む複数の場所に供給する空気温調機のファン制御方法及び空気温調機に関する。

熱交換器により加熱された空気を室内に供給する空気温調機では、熱交換器が十分に暖まっていない状態でファンを回転すると、室内に居る人に冷風感を与える低温の空気を室内に供給することになる。そこで、空気温調機は、ファンの回転数を落とし、あるいは、ファンを一時的に停止し、熱交換器から多くの熱を奪わないようにして、早期に熱交換器が暖まるようにする熱交換器の昇温制御を行い、熱交換器が十分に暖まった後に、通常の暖房運転を開始する（例えば、特許文献１参照）。

また、導入コスト削減の観点から、暖房を行う室内ごとに空気温調機を設置する代わりに、一台で、複数の室内を暖房する空気温調機が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この空気温調機には、加熱された空気を送る複数の吹出ダクトが接続され、暖房する各室内に吹出ダクトの空気の出口が配置されており、吹出ダクトを経由して暖かい空気が各室内に供給される。なお、吹出ダクトの配置によっては、室内だけに限らず、床下を暖房することも可能である。

特開２００４−２８４２９号公報 特許第３７４４６８４号公報

しかしながら、複数の吹出ダクトが接続された空気温調機に、各吹出ダクトに対応したファンが備えられている場合、熱交換器が十分に暖まるまで、ファンの全部を一様に回転数を落とし、あるいは、一時的に停止して、熱交換器の昇温制御を行うと、吹出ダクトを経由して暖かい空気が供給される室内の全てについて、暖房効果が小さい状態、又は、暖房がなされていない状態となる。

そして、暖房対象となる室内（部屋）は、居住者が長い時間を過ごすリビングや、来客時にのみ利用される客室等、その利用目的は様々であり、一般的に、各室内の利用目的に従って、暖房の優先度も異なるので、全ての室内に対して一律に熱交換器の昇温制御を行うのは、ユーザーへの快適な暖房環境を提供する点で望ましくない。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、熱交換器が所定温度未満のとき、暖房のための優先順位に従って、各ファンの回転制御をする空気温調機のファン制御方法及び空気温調機を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る空気温調機のファン制御方法は、複数の吹出口にそれぞれ対応して、回転により該吹出口から空気を流出させる複数のファンを設け、熱交換器により加熱された空気を、該ファンの回転によって、前記吹出口を介して複数の室内及び床下に送って暖房をする空気温調機のファン制御方法であって、
暖房を行っている最中に前記ファンの回転によって前記熱交換器から熱が奪われ、該熱交換器が所定温度Ｔ１未満になったときは、予め設定された暖房の優先順位に従って、暖房の優先順位が最も高い一部の前記室内に対応する前記ファンを暖房のための通常の速度で回転し、前記一部の室内より暖房の優先順位が低い他の前記室内に対応する前記ファンを暖房のための通常の速度より低い速度で低速回転し、前記他の室内より暖房の優先順位が低い前記床下に対応する前記ファンを停止する制御を行い、前記熱交換器が、前記所定温度Ｔ１以上になったとき、前記一部の室内に対応する前記ファン、前記他の室内に対応する前記ファン及び前記床下に対応する前記ファンを通常の速度で回転する制御を行う。

前記目的に沿う本発明に係る空気温調機は、空気が流入する吸込口、及び空気が流出する複数の吹出口が設けられた筐体内に、前記吸込口から取り込まれた空気を加熱する熱交換器と、該熱交換器の温度を計測する温度センサと、前記複数の吹出口にそれぞれ対応し、回転により、該吹出口に連結された吹出ダクトを経由して、加熱された空気を複数の室内及び床下にそれぞれ送る複数のファンとが配置され、
前記温度センサを介して前記熱交換器の温度を検知すると共に、前記複数のファンの回転を制御し、しかも、暖房のための優先順位を設定可能な制御装置が備えられ、前記制御装置は、暖房を行っている最中に前記ファンの回転によって前記熱交換器から熱が奪われ、該熱交換器が所定温度Ｔ１未満になったときは、予め設定された暖房の優先順位に従って、暖房の優先順位が最も高い一部の前記室内に対応する前記ファンを暖房のための通常の速度で回転し、前記一部の室内より暖房の優先順位が低い他の前記室内に対応する前記ファンを暖房のための通常の速度より低い速度で低速回転し、前記他の室内より暖房の優先順位が低い前記床下に対応する前記ファンを停止する制御を行い、前記熱交換器が、前記所定温度Ｔ１以上になったとき、前記一部の室内に対応する前記ファン、前記他の室内に対応する前記ファン及び前記床下に対応する前記ファンを通常の速度で回転する制御を行う。

本発明に係る空気温調機において、前記制御装置への前記優先順位の設定は、該制御装置と無線による信号の送受信を行うリモコンからの入力によって行われるのが好ましい。

請求項１記載の空気温調機のファン制御方法は、暖房の際、熱交換器が所定温度未満のときには、予め設定された優先順位に従って、複数のファンのうち一部を暖房のための速度で回転すると共に、他のファンを暖房のための速度より低い速度で低速回転にし、又は、停止するので、熱交換器が所定温度以上になるまで、暖房対象の全ての場所を一律に暖房を弱めたり、あるいは、停止したりすることなく、暖房の優先順位の高い場所には通常の暖房を行い、優先順位の低い場所には暖房を弱めたり、あるいは停止したりすることにより熱交換器を早期に所定温度以上にすることができる。

請求項２及び３記載の空気温調機は、制御装置が、熱交換器が所定温度未満であるのを検知したとき、予め設定された優先順位に従って、複数のファンのうち一部を暖房のための速度で回転すると共に、他を低速回転にし、又は、停止するので、優先順位の高い一部の場所に通常の暖房を行いながら、優先順位の低い場所の暖房を弱めたり、あるいは停止したりして、熱交換器を所定温度以上にすることができ、全ての場所の暖房を一律に弱めたり、あるいは、停止したりすることを回避可能である。

請求項３記載の空気温調機は、制御装置への優先順位の設定が、制御装置と無線による信号の送受信を行うリモコンからの入力によって行われるので、空気温調機を設置した後に、リモコンからの入力操作により、容易に優先順位の設定が可能である。また、空気温調機から離れた場所から、実際に室内を含む場所に配置された吹出ダクトから吹出される風量を確認しながら所望の優先順位の設定がなされていることを確認できるので、必要に応じた設定の修正を効率的に行うことができる。

本発明の一実施の形態に係る空気温調機の平断面図である。 同空気温調機を用いる空気温調システムの概略説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る空気温調機１０は、空気が流入する吸込口１１、１２、１３、１４、及び空気が流出する吹出口１５、１６、床下吹出口（吹出口の一例）２７が設けられた箱状の筐体１７内に、吸込口１１、１２、１３、１４から取り込まれた空気を加熱する熱交換器１８と、熱交換器１８の温度を計測する温度センサ（例えばサーミスタ）１９と、吹出口１５、１６及び床下吹出口２７にそれぞれ対応し、回転により、吹出口１５、１６及び床下吹出口２７にそれぞれ連結された吹出ダクト２１、２２、及び床下ダクト（吹出ダクトの一例）２９を経由して、加熱された空気を室内及び床下に送るファンの一例であるシロッコファン２３、２４、及び床下シロッコファン２６とが配置された装置である。
また、空気温調機１０には、温度センサ１９を介して熱交換器１８の温度を検知すると共に、シロッコファン２３、２４、及び床下シロッコファン２６の回転を制御する制御装置２５が備えられている。以下、これらについて詳細に説明する。

吹出口１５、１６、及び床下吹出口２７には、それぞれ、バンド又はアルミテープ等により固定された吹出ダクト２１、２２、及び床下ダクト２９が連結されている。そして、熱交換器１８で熱交換され加熱された空気は、異なる室内（部屋）に空気の出側が配置された吹出ダクト２１、２２を経由して室内に送られ、床下ダクト２９を経由して床下に送られる。
なお、床下ダクト２９には、床下の異なる方向に空気を放出する吹出チャンバ２８が連結されている。

そして、床下シロッコファン２６の回転によって、床下吹出口２７及び床下ダクト２９を経由して吹出チャンバ２８から、熱交換器１８で加熱された空気を床下に送り出すことにより、床下暖房が行われる。
シロッコファン２３、２４及び床下シロッコファン２６は、制御装置２５に接続されており、制御装置２５には、シロッコファン２３、２４及び床下シロッコファン２６を、それぞれ独立して回転制御するプログラムが格納された、例えば、マイクロコンピュータが搭載されている。
なお、吹出口１５、１６、及び床下吹出口２７には、シロッコファン２３、２４及び床下シロッコファン２６のいずれかが停止している時に吹出口１５、１６、及び床下吹出口２７を介して筐体１７の外側から内側に空気が流入するのを防止する開閉機構を設けることができる。

熱交換器１８には、冷媒を高温高圧のガスにして、あるいはガス状の冷媒を凝縮し液状にする室外機３０が、冷媒ガス配管３１及び冷媒液配管３２によって接続されている。
室内を暖房する際、室外機３０によって高温高圧のガスにされた冷媒は、冷媒ガス配管３１を通って熱交換器１８に送られ、熱交換器１８で冷却され液化された後に冷媒液配管３２を通って室外機３０に戻る。そして、この熱交換器１８での冷媒の液化により生じる凝縮熱で空気を加熱して室内に送り室内を暖房することができる。
また、空気温調機１０は、室内の冷房及び除湿をすることもでき、冷房及び除湿の際には液状の冷媒が、冷媒液配管３２を介して室外機３０から熱交換器１８に送られ、熱交換器１８で加熱されガス状にされた後に、冷媒ガス配管３１を介して室外機３０に戻る。そして、この熱交換器１８で冷媒がガス状になる際に生じる蒸発熱で室内の冷房及び除湿を行う。

図２に示すように、室外機３０は、空気温調機１０の制御装置２５に信号接続され、制御装置２５から送信される信号に従って、冷媒を高温高圧のガスにして、又は冷媒を凝縮し液状にして、熱交換器１８へ送る。
また、空気温調機１０の制御装置２５に信号接続され、室内温度の入力等が行われる操作盤３４と、操作盤３４を介して、制御装置２５と無線による信号の送受信を行うリモコン３５とを有して空気温調システム３６が構成されている。なお、リモコン３５でも室内温度の入力等を行うことができ、リモコン３５でなされた入力は、例えば赤外線通信により操作盤３４に設けられた赤外線通信部に送信され、制御装置２５に伝達される。

筐体１７内の熱交換器１８の下側には、室内の冷房及び除湿により熱交換器１８の表面に付着した水滴を受けるドレーン受け３７が設けられ、ドレーン受け３７に溜まった水の水位を計測する水位センサ３８が筐体１７内に固定されている。また、ドレーン受け３７に溜まった水は、筐体１７に取り付けられたドレーン管３９を介して筐体１７の外に排出される。
制御装置２５は、水位センサ３８を介して、ドレーン受け３７に溜まった水の水位を検知でき、ドレーン管３９の詰まり等により、ドレーン受け３７に溜まった水が所定以上の高さになったのを検知した場合には、空気温調機１０の運転を停止し、水漏れの発生を回避する。なお、この水漏れ防止のための制御を行うプログラムは、制御装置２５に搭載された例えばマイクロコンピュータに格納されている。

制御装置２５は、制御装置２５へのほこり等の付着を防止する収納部蓋４０によって覆われ、筐体１７の側壁部に固定されている。
筐体１７は、鉄、アルミ等からなり、外側が図示しない断熱材で覆われているので、筐体１７に内在する空気が、外気によって大きな温度変化を受けるのを防止している。また、筐体１７の下部の四隅には、筐体１７を設置面から所定高さ（例えば１０〜５０ｍｍの高さ）に保持する高さ調整部材４２が装着されており、筐体１７の高さを調整可能である。そして、筐体１７に設けられた吸込口１１、１２、１３、１４には、空気の流入経路である吸込ダクト４３、４４、４５、４６がそれぞれ連結されている。

次に、本発明の一実施の形態に係る空気温調機のファン制御方法について説明する。
制御装置２５には、熱交換器１８の温度がＴ１未満のとき、各室内、及び床下の暖房をする優先順位が設定可能であり、制御装置２５は、暖房（「暖房」とは、室内暖房及び床下暖房のことをいい、以下単に「暖房」と記載した場合は同様とする）の際に、温度センサ１９を介して熱交換器１８の温度、正確には、熱交換器１８の表面温度が予め設定された所定温度Ｔ１（３０〜４０℃の範囲で、例えば３５℃）未満であるのを検知したとき、設定された優先順位に従って、シロッコファン２３、２４、及び床下シロッコファン２６の回転制御をする。
具体的には、制御装置２５は、熱交換器１８の温度がＴ１未満であるのを検知したとき、シロッコファン２３、２４、及び床下シロッコファン２６のうち一部を暖房のための速度（通常の回転速度）で回転すると共に、他のシロッコファンを低速回転にし、又は、停止する。

制御装置２５は、操作盤３４又はリモコン３５で暖房を開始する入力が行われたのを検知したとき、室外機３０を運転させ、熱交換器１８にガス状の高温高圧の冷媒を送らせると共に、温度センサ１９を介して、熱交換器１８の表面温度値を取得する。
そして、熱交換器１８の表面温度がＴ１未満の場合には、熱交換器１８がＴ１以上の温度になるまで、シロッコファン２３、２４、及び床下シロッコファン２６のうち一部を暖房のための通常の回転速度で回転すると共に、その他のシロッコファンを暖房のための通常の回転速度より低い速度で低速回転し、又は、回転を停止する制御を行う。
ここで、暖房のための通常の回転速度とは、操作盤３４、リモコン３５からの入力により制御装置２５に設定された室内、及び床下の設定温度、及び設定風量等に応じて予め定められた値である。

その後、制御装置２５は、熱交換器１８の温度がＴ１以上になったのを検知したとき、低速回転、又は回転停止の制御を行っていたシロッコファン２３、２４、及び床下シロッコファン２６を室内暖房、及び床下暖房のための通常の回転速度で回転させる。
また、制御装置２５は、室内暖房を行っている（室内暖房と共に床下暖房を行っている場合を含む）最中に、熱交換器１８の温度が下がって、Ｔ１未満になったのを検知した場合、熱交換器１８がＴ１以上の温度になるまで、シロッコファン２３、２４、及び床下シロッコファン２６のうち一部を低速回転にし、又は、回転を停止する制御を行う。

この制御装置２５の制御は、熱交換器１８がＴ１未満の温度の場合に、シロッコファン２３、２４、及び床下シロッコファン２６の回転により、熱交換器１８に供給する空気の量を制限して、熱交換器１８から奪う熱を抑制するので、熱交換器１８を早期にＴ１以上の温度にすることができる。従って、熱交換器１８がＴ１未満の温度で、吹出ダクト２１、２２を経由して、室内に加熱が十分でない（例えば２０℃）空気が供給される時間を短縮することが可能である。

なお、室内暖房の開始直後で、室外機３０から冷媒ガス配管３１を介して空気温調機１０の熱交換器１８に送られるガス状の冷媒が低温の場合や、室内暖房中にシロッコファン２３、２４、及び床下シロッコファン２６の回転により熱交換器１８に多くの空気が供給されて、熱交換器１８から大量の熱が奪われた場合等に、熱交換器１８の温度はＴ１未満となる。

ここで、例えば、制御装置２５に設定された室内及び床下の優先順位により、暖房のための通常の回転速度を最も優先されるのがシロッコファン２３であり、次に優先されるのがシロッコファン２４であり、優先順位の最も低いのが床下シロッコファン２６の場合、制御装置２５は、熱交換器１８がＴ１未満の温度であるのを検知したとき、シロッコファン２３を室内暖房のために必要とされる通常の回転速度で回転させ、シロッコファン２４を低速回転（例えば、通常の室内暖房の３０％（２０〜５０％の範囲が好ましい）の回転速度）にし、床下シロッコファン２６を回転停止の状態にする。

この制御によって、熱交換器１８がＴ１未満の温度のとき、シロッコファン２３の回転により空気が送られる室内、例えばリビングは、通常の暖房が行われ、シロッコファン２４の回転により空気が送られる室内、例えば客室は、弱風による暖房が行われ、床下暖房は停止された状態となる。従って、暖房対象の室内及び床下を全て一律に、暖房を弱め、あるいは、停止することなく、暖房を優先する室内と、暖房を弱め、又は暖房を停止する室内（又は床下）とを分けた制御ができ、熱交換器１８の早期の温度上昇と共に、室内によっては、通常の室内暖房を行うことを可能にしている。

また、制御装置２５には、Ｔ１に加えて、Ｔ１より低温の温度Ｔ２（例えば、３０℃）を設定可能とし、制御装置２５が温度センサ１９を介して、熱交換器１８の温度がＴ２未満であるのを検知したとき、シロッコファン２３を室内暖房のための通常の回転速度に対して８０％の低速回転にし、シロッコファン２４、及び床下シロッコファン２６を回転停止するようにしてもよい。
そして、制御装置２５は、熱交換器１８がＴ１未満Ｔ２以上の範囲内の温度になったのを検知したとき、シロッコファン２３を室内暖房のための通常の回転速度で回転させ、シロッコファン２４を低速回転にし、床下シロッコファン２６を回転停止させ、熱交換器１８の温度に応じて、各シロッコファンの回転速度を段階的に制御することもできる。

制御装置２５への各室内及び床下の暖房を優先する優先順位の設定は、操作盤３４及びリモコン３５からの入力によって行われることができる。
従って、吹出ダクト２１、２２、及び床下ダクト２９の空気の出側を配置する室内及び床下の場所を決定した後に、操作盤３４、又はリモコン３５からの入力操作により制御装置２５へ優先順位を設定できるので、操作盤３４、又はリモコン３５からの入力操作による暖房の開始、停止等の動作確認と共に優先順位の設定、及びその確認ができ、空気温調システム３６の設定、動作確認作業を効率的に短時間で完了することが可能である。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、吹出ダクトを途中で分岐させ、一の吹出口から出た空気を複数の室内に送るようにすることもでき、この場合には、各吹出口に対応した複数の室内のグループごとに優先順位を設定することができる。
更に、室内や床下に空気を送るファンとして、シロッコファンでなく、ターボファンや、斜流ファン等を採用することも可能である。
そして、リモコンは、操作盤を介することなく、直接空気温調機と無線による信号の送受信をするようにしてもよい。また、前記実施の形態では、優先順位に従って、通常の速度、低速度及び停止の３つの段階にファンの回転を制御したが、低速回転を更に複数の段階に分けて制御することもできる。

１０：空気温調機、１１、１２、１３、１４：吸込口、１５、１６：吹出口、１７：筐体、１８：熱交換器、１９：温度センサ、２１、２２：吹出ダクト、２３、２４：シロッコファン、２５：制御装置、２６：床下シロッコファン、２７：床下吹出口、２８：吹出チャンバ、２９：床下ダクト、３０：室外機、３１：冷媒ガス配管、３２：冷媒液配管、３４：操作盤、３５：リモコン、３６：空気温調システム、３７：ドレーン受け、３８：水位センサ、３９：ドレーン管、４０：収納部蓋、４２：高さ調整部材、４３、４４、４５、４６：吸込ダクト

Claims (3)

1. 複数の吹出口にそれぞれ対応して、回転により該吹出口から空気を流出させる複数のファンを設け、熱交換器により加熱された空気を、該ファンの回転によって、前記吹出口を介して複数の室内及び床下に送って暖房をする空気温調機のファン制御方法であって、
   暖房を行っている最中に前記ファンの回転によって前記熱交換器から熱が奪われ、該熱交換器が所定温度Ｔ１未満になったときは、予め設定された暖房の優先順位に従って、暖房の優先順位が最も高い一部の前記室内に対応する前記ファンを暖房のための通常の速度で回転し、前記一部の室内より暖房の優先順位が低い他の前記室内に対応する前記ファンを暖房のための通常の速度より低い速度で低速回転し、前記他の室内より暖房の優先順位が低い前記床下に対応する前記ファンを停止する制御を行い、前記熱交換器が、前記所定温度Ｔ１以上になったとき、前記一部の室内に対応する前記ファン、前記他の室内に対応する前記ファン及び前記床下に対応する前記ファンを通常の速度で回転する制御を行うことを特徴とする空気温調機のファン制御方法。
2. 空気が流入する吸込口、及び空気が流出する複数の吹出口が設けられた筐体内に、前記吸込口から取り込まれた空気を加熱する熱交換器と、該熱交換器の温度を計測する温度センサと、前記複数の吹出口にそれぞれ対応し、回転により、該吹出口に連結された吹出ダクトを経由して、加熱された空気を複数の室内及び床下にそれぞれ送る複数のファンとが配置され、
   前記温度センサを介して前記熱交換器の温度を検知すると共に、前記複数のファンの回転を制御し、しかも、暖房のための優先順位を設定可能な制御装置が備えられ、前記制御装置は、暖房を行っている最中に前記ファンの回転によって前記熱交換器から熱が奪われ、該熱交換器が所定温度Ｔ１未満になったときは、予め設定された暖房の優先順位に従って、暖房の優先順位が最も高い一部の前記室内に対応する前記ファンを暖房のための通常の速度で回転し、前記一部の室内より暖房の優先順位が低い他の前記室内に対応する前記ファンを暖房のための通常の速度より低い速度で低速回転し、前記他の室内より暖房の優先順位が低い前記床下に対応する前記ファンを停止する制御を行い、前記熱交換器が、前記所定温度Ｔ１以上になったとき、前記一部の室内に対応する前記ファン、前記他の室内に対応する前記ファン及び前記床下に対応する前記ファンを通常の速度で回転する制御を行うことを特徴とする空気温調機。
3. 請求項２記載の空気温調機において、前記制御装置への前記優先順位の設定は、該制御装置と無線による信号の送受信を行うリモコンからの入力によって行われることを特徴とする空気温調機。

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