JP6808999B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機に関するものである。

壁掛け型の室内機には、上下の吹き出し方向を調整する風向板が設けられており、この風向板の角度を、暖房時と冷房時とで変化させるものがある。

特開平５−１８７７０９号公報

暑い時期に、冷房運転によって室内の温度を快適に制御しても、上方（天井）からの放射熱があると、人は不快に感じることがある。そのため、天井付近の空気を冷却し天井の温度を低下させることが考えられる。しかし一般的に、壁掛け型の室内機は結露防止のため、冷気を天井に向けて吹き出すことはしない。
本発明の課題は、冷房運転時に上方へ空気を送風することである。

本発明の一態様に係る空気調和機は、壁面に取り付けられ、室内の空気調和を行なう室内機を備える。室内機は、熱交換された空気を吹き出すと共に、吹き出し方向を調整可能な第一のファンと、第一のファンの左右両側に並設され、熱交換されていない空気を吹き出すと共に、吹き出し方向を調整可能な第二のファンと、第一のファンの吹き出し方向、及び第二のファンの吹き出し方向を調整する制御部と、を備える。制御部は、冷房運転時に、第一のファンの吹き出し方向を水平又は水平よりも上向きにし、且つ第二のファンの吹き出し方向を、第一のファンの吹き出し方向よりも上に向ける。

本発明によれば、第二のファンの吹き出し方向を、第一のファンの吹き出し方向よりも上に向けるので、第一のファンから吹き出される冷気が、その吹き出し方向よりも上方へと誘導される。したがって、天井付近の空気を冷却することができる。

空気調和機の構成である。 室内機の機能ブロック図である。 輻射センサの概要を示す図である。 室内機のイメージ図である。 運転制御処理を示すフローチャートである。 天井側を冷やすための運転を示す図である。 一般的な空気調和機の問題点を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

《構成》
図１は、空気調和機の構成図である。
空気調和機１１は、室内１２の壁面に取り付けられた室内機１３と、戸外に設置された室外機１４と、を備える。空気調和機１１は、リモートコントローラ（以下、単にリモコンと称す）１５を介した無線通信により、ユーザによって遠隔操作される。

図２は、室内機の機能ブロック図である。
室内機１３は、輻射センサ２１と、室内機制御部２２と、メインファン２３と、左サイドファンユニット２４と、右サイドファンユニット２５と、を備える。
輻射センサ２１は、室内１２の床面、壁面あるいは天井面の温度を検出する。
室内機制御部２２は、輻射センサ２１からの信号を入力し、室外機１４、メインファン２３、左サイドファンユニット２４、及び右サイドファンユニット２５を駆動制御する。ここで、メインファン２３が「第一のファン」に対応し、左サイドファンユニット２４、及び右サイドファンユニット２５が「第二のファン」に対応する。

室内機１３と室外機１４との間には、冷媒回路が形成されており、この冷媒回路を循環する冷媒と空気との間で熱エネルギーの交換が行われ、室内機１３から冷気や暖気が室内１２へ供給される。室内機制御部２２は、図示しない室外機１４のコンプレッサーや四方弁を駆動制御することにより、冷房／暖房の切り換えや室内機１３から吹き出される冷気や暖気をコントロールする。

図３は、輻射センサの概要を示す図である。
図３の（ａ）は輻射センサ２１の取付状態を側面から見た図である。輻射センサ２１は、室内機１３の正面に設けられ、検出方向が斜め下方を向くように取り付けられている。回動軸２１ａ周りに回動可能に、輻射センサ２１が取り付けられている。輻射センサ２１は、回動軸２１ａの周りに首振りが可能であり、回動軸２１ａは、室内機１３を側方から見て、上方が室内機前方に（下方が室内機後方に）傾いている。したがって、輻射センサ２１が前方を向いているときには、室内１２の主に床面の温度を検出することができ、回動軸２１ａによって輻射センサ２１が回動軸２１ａの周りに回動すると、室内１２の天井面の温度を検出することができる。図３の（ｂ）は輻射センサ２１の検出範囲を示す。

図４は、室内機のイメージ図である。
メインファン２３の吹出口２３ａは、室内機本体２０に設けられ、冷媒回路を経て供給される冷気や暖気を吹き出す。つまり、熱交換された空気を送風する。メインファン２３の吹出口２３ａより吹き出された空気は、吹出口２３ａに設けられた上下風向板２３ｂ、及び図示しない左右風向板の各々の風向板の向きによって、吹き出し方向を調整できる。ここでは、メインファン２３の吹出口２３ａから吹き出される空気（気流）を、破線で示しており、略水平方向に吹き出している。

左サイドファンユニット２４は、室内機本体２０の左側の側面に設けられ、右サイドファンユニット２５は、室内機本体２０の右側の側面に設けられ、何れも室内の空気を吹き出す。つまり、熱交換されていない空気を送風する。左サイドファンユニット２４、及び右サイドファンユニット２５は、夫々、室内機１３の幅方向と平行な軸周りに回動可能で、自らの回動位置、及び吹出口２４ａ、２５ａに設けられた風向板の向きによって、吹き出し方向を調整できる。ここでは、左サイドファンユニット２４の吹出口２４ａ、及び右サイドファンユニット２５の吹出口２５ａから吹き出す空気（気流）を、点線で示しており、斜め下方向に吹き出している。

次に、室内機制御部２２で実行する運転制御処理について説明する。
ここでは、本発明に係る処理を中心に説明しており、冷媒回路の制御等の一般的な処理は省略する。
図５は、運転制御処理を示すフローチャートである。
運転制御処理は、ユーザが室内機１３に対して運転開始を指示する操作が行われたら開始される。
ステップＳ１０１では、冷房運転であるか否かを判定する。ここで、冷房運転であるときにはステップＳ１０２に移行する。一方、冷房運転ではない、つまり暖房運転、送風運転、除湿運転等である間は、ステップＳ１０６に移行する。

ステップＳ１０２では、輻射センサ２１によって室内１２における天井面と床面との温度差ΔＴを検出する。すなわち、輻射センサ２１が前方に向いている初期位置で、室内１２における床面の温度ＴＬを検出する。また、輻射センサ２１を左右に回動させて、室内１２における天井面の温度ＴＨを検出する。そして、天井面の温度ＴＨと床面の温度ＴＬとの温度差ΔＴ（＝ＴＨ−ＴＬ）を検出する。ここで、ステップＳ１０２の処理が「温度差検出部」の作用に対応する。
続くステップＳ１０３では、温度差ΔＴが予め定めた閾値Ｔ１よりも大きいか否かを判定する。閾値Ｔ１は、天井側を冷却するための運転が必要であるか否かを判断するための値である。ここで、温度差ΔＴが閾値Ｔ１よりも大きいときには、天井側を冷却するための運転が必要であると判断してステップＳ１０４に移行する。一方、温度差ΔＴが閾値Ｔ１以下であるときには、天井側を冷却する必要はないと判断してステップＳ１０５に移行する。

ステップＳ１０４では、天井側を冷却するための運転に設定してからステップＳ１０７に移行する。
図６は、天井側を冷却するための運転を示す図である。
図６の（ａ）は、室内機１３を側方から見た図である。
先ず、メインファン２３の吹出口２３ａに設けられた上下風向板２３ｂの角度を調整することで、メインファン２３の吹出口２３ａから吹き出される空気（気流）を水平又は水平よりも上向きにする。これは上下風向板２３ｂを通常の可動範囲内で最も上向きにすることを意味する。ここでは、メインファン２３の吹出口２３ａから吹き出される冷気２６を、網掛けで示している。また、左サイドファンユニット２４、及び右サイドファンユニット２５の回動位置を調整することで、左サイドファンユニット２４、及び右サイドファンユニット２５の吹き出し方向を、メインファン２３の吹出口２３ａから吹き出される空気（気流）よりも上に向ける。ここでは、左サイドファンユニット２４、及び右サイドファンユニット２５から吹き出す空気２７を、実線の矢印で示している。

また、左サイドファンユニット２４、及び右サイドファンユニット２５の内部の図示しない送風機の回転数を調整することで、左サイドファンユニット２４、及び右サイドファンユニット２５から吹き出す第一の風速を、メインファン２３の吹出口２３ａから吹き出される第二の風速よりも大きくする。
図６の（ｂ）は室内機１３を上方から見た図である。
ここでは、左サイドファンユニット２４の吹出口２４ａ、及び右サイドファンユニット２５の吹出口２５ａに設けられた左右風向板を調整することで、左サイドファンユニット２４、及び右サイドファンユニット２５の吹き出し方向を、夫々、メインファン２３の吹出口２３ａから吹出される空気（気流）の側に向ける。ここでも、メインファン２３の吹出口２３ａから吹き出される冷気２６を、網掛けで示し、左サイドファンユニット２４、及び右サイドファンユニット２５から吹き出す空気２７を、実線の矢印で示している。
上記が天井側を冷却するための運転である。

ステップＳ１０５では、通常の冷房運転を実行しステップＳ１０７に移行する。
例えば、図４に示すように、メインファン２３の吹出口２３ａからは冷気が水平方向に吹き出され、左サイドファンユニット２４、及び右サイドファンユニット２５からは斜め下方向に室内空気が吹き出される。このようにして、冷気が直接身体に当たらないようにしつつも、快適な温度の送風をユーザが浴びられるようにすることで、控えめな冷房運転でも自然な涼しさを感じることができる。
ステップＳ１０６では、冷房以外の運転、つまり暖房運転、送風運転、除湿運転等を実行しステップＳ１０７に移行する。
ステップＳ１０７では、例えばユーザが室内機１３に対して運転停止を指示するなど、運転停止要求があるか否かを判定する。ここで、運転停止要求があるときには、運転を停止して運転制御処理を終了する。一方、運転停止要求がないときにはステップＳ１０１に戻る。
上記が運転制御処理である。

《作用効果》
次に、作用効果について説明する。
暑い時期に、冷房運転によって室内の温度を快適に制御しても、天井付近の温度が高いと放射熱を受け、人は不快に感じることがある。一般に、壁掛け型の室内機は、冷気を天井に向けて吹き出せる構造にはなっていない。

そこで、熱交換された空気が吹き出されるメインファン２３の吹出口２３ａとは別に、このメインファン２３の吹出口２３ａの左右両側に並設され、熱交換されていない空気を吹き出す左サイドファンユニット２４、及び右サイドファンユニット２５を設ける。そして、冷房運転時（ステップＳ１０１の判定が“Yes”で、ステップＳ１０３の判定が“Yes”）、左サイドファンユニット２４、及び右サイドファンユニット２５を活用し、天井を冷却するための運転に切り替える（ステップＳ１０４）。
すなわち、図６（ａ）に示すように、メインファン２３の吹出口２３ａからの冷気の吹き出し方向を水平又は水平よりも上向きにし、左サイドファンユニット２４、及び右サイドファンユニット２５からの室内空気の吹き出し方向を、メインファン２３の吹出口２３ａからの冷気の吹き出し方向よりも上に向ける。これにより、メインファン２３の吹出口２３ａから吹き出される冷気が、その吹き出し方向よりも上方へと誘導される。したがって、天井付近の空気を冷却することができ、天井からの放射熱を抑制することができる。

また、左サイドファンユニット２４、及び右サイドファンユニット２５から吹き出す室内空気の風速を、メインファン２３の吹出口２３ａから吹き出される冷気の風速よりも大きくする。風速の小さい側は、風速の大きい側へと誘引されるため、メインファン２３の吹出口２３ａから吹き出される冷気が上方へと誘導される。したがって、天井付近を冷却することができる。
さらに、図６（ｂ）に示すように、左サイドファンユニット２４、及び右サイドファンユニット２５の吹き出し方向を、夫々、メインファン２３の吹出口２３ａから吹出される冷気の側に向ける。このように、メインファン２３の吹出口２３ａから吹き出される冷気に対して、左サイドファンユニット２４、及び右サイドファンユニット２５から吹き出す室内空気を干渉させる。これにより、メインファン２３の吹出口２３ａから吹き出される冷気が拡散することなく上方へと誘導される。したがって、天井付近を冷却することができる。

また、輻射センサ２１を首振り構造とすることで、室内１２における天井面と床面との温度差ΔＴを検出する。そして、温度差ΔＴが閾値Ｔ１よりも大きいときに（ステップＳ１０３の判定が“Yes”）、天井側を冷却するための運転に切り替える（ステップＳ１０４）。また、温度差ΔＴが閾値Ｔ１以下であるときには（ステップＳ１０３の判定が“No”）、通常の冷房運転を行なう（ステップＳ１０５）。このように、室内１２における天井面と床面との温度差ΔＴに応じて、運転形態を切り替えるため、ユーザにとって快適な環境を実現することができる。すなわち、一日中、同じ設定温度で運転を続けているとしても、外気温の変化に伴って、室内１２における天井面と床面との温度差ΔＴは変動する。したがって、運転開始時だけではなく、随時、温度差ΔＴに応じて運転形態を調整することで、快適な環境を実現することができる。

ここで、比較例について説明する。
図７は、一般的な空気調和機の問題点を示す図である。
図７の（ａ）は、メインファン２３の吹出口２３ａに設けてある上下風向板２３ｂを、水平位置よりも上に向けている状態を示す。これは上下風向板２３ｂを通常の可動範囲を超えて上向きにしている状態である。このような角度にすれば、ある程度は天井に近い側に冷気を吹き出せるが、室内機本体２０の吹出口２３ａ付近が冷やされ、結露が生じると考えられる。
図７の（ｂ）は、メインファン２３の吹出口２３ａに設けてある上下風向板２３ｂを水平にしている状態を示す。このようにすれば、上記のような結露を抑制できるが、天井に近い側に冷気を吹き出すことができない。また、風速が小さいと、冷気が居住空間に落ちやすいため、快適性を欠くこともある。
本実施形態によれば、室内機本体２０の吹出口２３ａ付近に結露が生じることや、冷気が居住空間に落ちることを防ぎつつ、天井からの放射熱を抑制することができる。

《変形例》
本実施形態では、メインファン２３の吹出口２３ａからの冷気の吹き出し方向を水平にしているが、これに限定されるものではない。すなわち、メインファン２３の吹出口２３ａからの冷気の吹き出し方向を、水平位置よりもやや下方に向けていても、左サイドファンユニット２４、及び右サイドファンユニット２５との吹き出し角度差や、風速差によっては、メインファン２３の吹出口２３ａから吹き出される冷気を上方へと誘導できる。したがって、左サイドファンユニット２４、及び右サイドファンユニット２５からの室内空気の吹き出し方向を、少なくともメインファン２３の吹出口２３ａからの冷気の吹き出し方向よりも上に向けることができればよい。

以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。

１１ 空気調和機
１２ 室内
１３ 室内機
１４ 室外機
１５ リモコン
２０ 室内機本体
２１ 輻射センサ
２２ 室内機制御部
２３ メインファン
２３ａ 吹出口
２３ｂ 上下風向板
２４ 左サイドファンユニット
２４ａ 吹出口
２５ 右サイドファンユニット
２５ａ 吹出口

Claims (3)

1. 壁面に取り付けられ、室内の空気調和を行なう室内機を備え、
   前記室内機は、
   熱交換された空気を吹き出すと共に、吹き出し方向を調整可能な第一のファンと、
   前記第一のファンの左右両側に並設され、熱交換されていない空気を吹き出すと共に、吹き出し方向を調整可能な第二のファンと、
   前記第一のファンの吹き出し方向、及び前記第二のファンの吹き出し方向を調整する制御部と、
   室内における天井面側と床面側との温度差を検出可能な温度差検出部と、を備え、
   前記制御部は、
   冷房運転時に、前記温度差検出部で検出した温度差が、予め定めた閾値よりも大きいときに、前記第一のファンの吹き出し方向を水平よりも上向きにし、且つ前記第二のファンの吹き出し方向を、前記第一のファンの吹き出し方向よりも上に向けることを特徴とする空気調和機。
2. 前記制御部は、前記第二のファンから吹き出す第一の風速を、前記第一のファンから吹き出す第二の風速よりも大きくすることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記制御部は、前記第二のファンの吹き出し方向を、夫々、前記第一のファンの側に向けることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和機。

Images