JP7150493B2

JP7150493B2 - 空気調和機

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Publication number: JP7150493B2
Application number: JP2018119277A
Authority: JP
Inventors: 加奈子船見; 豊新木; 一郎吉村; 謙一今関
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2018-06-22
Filing date: 2018-06-22
Publication date: 2022-10-11
Anticipated expiration: 2038-06-22
Also published as: JP2019219155A

Description

本発明は、空気環境を制御する空気調和機に関する。

空気環境を制御する空気調和機として、空気の湿度を調節する加湿器及び除湿機、並びに空気中に浮遊する塵埃、花粉、及びハウスダスト等を除去する空気清浄機等がある。空気清浄機には、イオン及び微小の殺菌剤等の有効成分を噴霧するものがある。

このような空気調和機は、室内の空気を吸い込み、空気調和機によって湿度が制御された空気、又は空気調和機によって清浄化された空気等を吹き出すことにより、室内の空気の湿度の制御、及び空気の清浄化を行うことができる。

特許文献１に開示されている空気調和機では、ルーバーの吹き出し方向を設定することにより、空気（風）の吹き出し方向を一定方向に定める。また、当該空気調和機では、ルーバーを一定の範囲内でスイングさせることにより、除湿運転を効率的に行っている。

特開２００２－３３３１８５号公報

しかしながら、従来の空気調和機では、空気の吹き出し方向を一定方向に定めたり、ルーバーをスイングさせたりすることでは、広い室内に対応しきれない。また、ルーバーをスイングさせる場合、騒音が大きくなる。

一般的には、より広い室内の空気をより早く制御するためには、空気調和機から吹き出される空気の量を多くして空気の循環効率を向上させる手法、又は空気調和機の内部の能力を上げる手法がある。空気調和機の内部の能力を上げる手法としては、空気調和機の加湿能力及び除湿能力を上げる手法、イオン及び殺菌剤等の有効成分を噴霧する量を多くする等の手法がある。

しかし、前述した空気の量を多くする手法では、消費電力が大きくなり、運転時の騒音も大きくなる。また、前述した空気調和機の内部の能力を上げる手法では、空気調和機の内部の機器の能力を上げることにより、空気調和機の製造コストが高くなり、空気調和機の製品価格が高くなる。さらに、水分又は殺菌剤等の供給が必要な場合は、これらの供給を頻繁に行う必要があるため、ユーザの負担が大きくなる。

本発明の一態様は、吹き出した空気を室内全体に効率良く広げることが可能な空気調和機を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る空気調和機は、吹き出し口から吹き出される風の吹き出し方向を複数の方向に設定可能な方向駆動部と、少なくとも、空気調和機と室内の壁面との間の第１の距離、および当該空気調和機と前記室内の天井面との間の第２の距離を計測する計測部と、前記第１の距離および前記第２の距離から、前記空気調和機が設置される床面に対して垂直な方向と、前記空気調和機に対する前記室内の壁面と天井面との境界の方向、との角度を算出し、当該角度に基づいて前記方向駆動部を制御する駆動制御部とを備えることを特徴とする。また、本発明の一態様に係る空気調和機は、吹き出し口から吹き出される風の吹き出し方向を複数の方向に設定可能な方向駆動部と、ユーザの操作によって、少なくとも、空気調和機と室内の壁面との間の第１の距離、および当該空気調和機と前記室内の天井面との間の第２の距離が入力される操作部と、前記第１の距離および前記第２の距離から、前記空気調和機が設置される床面に対して垂直な方向と、前記空気調和機に対する前記室内の壁面と天井面との境界の方向、との角度を算出し、当該角度に基づいて前記方向駆動部を制御する駆動制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、吹き出した空気を室内全体に効率良く広げることが可能な空気調和機を実現することができる。

本発明の実施形態１に係る空気調和機の概略構成を示すブロック図である。図１に示す空気調和機の構成を示す斜視図である。図２に示す空気調和機の内部構成を示す断面図である。（ａ）は、空気調和機の背面側に風を吹き出す場合の方向駆動部の回動状態を示す図であり、（ｂ）は、空気調和機の正面側に風を吹き出す場合の方向駆動部の回動状態を示す図である。（ａ）は、図４の（ａ）に示す方向駆動部の回動状態を示す拡大図であり、（ｂ）は、図４の（ｂ）に示す方向駆動部の回動状態を示す拡大図である。（ａ）は、空気調和機の背面側から風を吹き出す場合において、風の流れを示す図であり、（ｂ）は、空気調和機の正面側から風を吹き出す場合において、風の流れを示す図である。風の吹き出し方向を示す室内の断面図である。正面、真上、背面にそれぞれ一方向のみに風を吹き出した場合の空気調和機の状態を示す図である。（ａ）～（ｄ）は、従来の空気調和機によって除湿が行われた後の室内の結露量を示す図である。（ａ）～（ｇ）は、空気調和機によって除湿が行われた後の室内の結露量を示す図である。結露量が３．０ｇ／ｍ^２以上である壁面の割合を示すグラフである。本発明の実施形態２に係る空気調和機の概略構成を示すブロック図である。

〔実施形態１〕
（空気調和機１０１の概要）
図１は、本発明の実施形態１に係る空気調和機１０１の概略構成を示すブロック図である。図２は、図１に示す空気調和機１０１の構成を示す斜視図である。図３は、図２に示す空気調和機１０１の内部構成を示す断面図である。図２において、空気調和機１０１のフロントカバー１２側を正面、空気調和機１０１のリヤカバー１３側を背面とする。

空気調和機１０１は、例えば、除湿機であってもよく、除湿機能（除湿運転モード）及び衣類乾燥機能（衣類乾燥モード）を備えている装置である。除湿運転モードは、周囲の空気を吸い込むと共に、空気に含まれる水分を除去するモードであり、衣類乾燥モードは、除湿した空気（風）を衣類に吹き付けるモードである。

ここで説明する空気調和機１０１は、室内の床面に設置されるが、室内の壁面又は天井面に設置される空気調和機も本発明の一態様の技術的範囲に含まれる。室内とは、空気調和機１０１が設置される部屋の室内である。図１～図３に示すように、空気調和機１０１は、筐体１、送風機２、除湿部５、方向駆動部１４・１９、操作部１８、及び駆動制御部３０を備えている。

筐体１は、空気調和機１０１の外装部材である。筐体１の内部には、送風機２、除湿部５、及び駆動制御部３０が設けられている。図２に示すように、筐体１は、ケース１１、フロントカバー１２、及びリヤカバー１３を備えている。

ケース１１は、内部に空間を有する箱型の部材であり、例えば、板金又は合成樹脂等を用いて形成されるものを挙げることができるが、これに限定されるものではない。ケース１１の正面及び背面には開口（図示せず）が形成されており、ケース１１の正面の開口にフロントカバー１２が着脱可能に取り付けられており、ケース１１の背面の開口にリヤカバー１３が着脱可能に取り付けられている。

図３に示すように、リヤカバー１３には吸い込み口１６が形成され、ケース１１の上面には吹き出し口１５が形成されている。吸い込み口１６から吸い込まれた空気は、除湿部５によって除湿され、吹き出し口１５から吹き出される。

吹き出し口１５には、吹き出される風の吹き出し方向（上下方向）を調整するための方向駆動部１４が設けられている。上下方向とは、空気調和機１０１の下面から上面に向かう方向である。また、吹き出し口１５には、吹き出される風の吹き出し方向（左右方向）を調整するための方向駆動部１９が設けられている。左右方向とは、フロントカバー１２が延伸する方向である。

方向駆動部１４は、吹き出し口１５の上方において回動自在に軸支され、吹き出し口１５から吹き出される風を前後方向に振り分けるようになっている。前後方向とは、空気調和機１０１の正面側から背面側に向かう方向である。

また、ケース１１の上面には、吹き出し口１５の近傍、かつ、空気調和機１０１の背面側に操作部１８が設けられている。なお、リヤカバー１３の内側、かつ、ケース１１の背面の開口に空気清浄フィルタ（図示せず）を配置してもよい。この場合、リヤカバー１３に形成された吸い込み口１６を通過した空気は、空気清浄フィルタを介して除湿部５に吸い込まれる。空気清浄フィルタは、自身を通過する空気から微細塵及び／又は埃等の異物を捕集するフィルタである。空気清浄フィルタとしては、不織布を紙状に形成したＨＥＰＡフィルタ（High Efficiency Particulate Air Filter）を挙げることができるが、これに限定されない。

送風機２は、ファン２１、ファンケース２２、ファンモータ２３、及びダクト２４（送風路）を備えている。ファン２１は、ここでは、遠心方向に空気を排出するファンであり、自身が回転することで、中央部分から空気を吸い込むと共に、外周に向かう気流を発生させる。なお、ファン２１としては、ターボファン又は高圧軸流ファンを用いてもよい。

ファン２１は、ファンケース２２の内部に回転可能に配置されている。ファンケース２２は、ダクト２４と連結されており、ファン２１の周方向に発生した気流をダクト２４に向けて吹き出す構成を有している。

ファン２１は、ファンモータ２３の出力軸に取り付けられている。ファンモータ２３はファンケース２２に固定されており、ファンモータ２３が回転駆動を行うことで、ファン２１が回転する。ダクト２４はファン２１の回転によって発生した気流を吹き出し口１５に導く。

ダクト２４には、気流にイオンを包含させるイオン発生器を配置してもよい。この場合、当該イオン発生器は、大気中で放電してイオンを発生させるものである。前記イオン発生器としては、ｍ、ｎをそれぞれ任意の自然数とする正イオンＨ^＋（Ｈ_２Ｏ）_ｍ、負イオンＯ^２－（Ｈ_２Ｏ）_ｎを発生する構成が好ましい。この場合、空気中の浮遊細菌及び／又はウィルスの表面にこれらの正イオン及び負イオンが付着して反応し、表面で活性種ＯＨラジカル（・ＯＨ）及び過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）が生成されることで、前記イオン発生器は殺菌等の効果を発揮することができる。

除湿部５は、蒸発器（図示せず）、凝縮器（図示せず）、及び除湿タンク５１を備えている。除湿部５は、自身を通過する気流を冷却して空気に含まれる水分を結露させることで、空気に含まれる水分を取り除く（除湿する）。除湿部５は、冷媒を循環させ、冷媒の相変化を利用して、空気を冷却する冷凍サイクル装置を備えている。当該冷凍サイクル装置は、蒸発器及び凝縮器以外にも、圧縮機（図示せず）及び膨張器（図示せず）等を備えている。

除湿部５が備える蒸発器及び凝縮器は、熱交換器であり、例えば、フィンとチューブとを用いた熱交換器を挙げることができるが、これに限定されない。除湿部５は、送風機２に近接しており、送風機２の背面側に配置される。送風機２の駆動によりファンケース２２に空気が吸い込まれてダクト２４から送出されるに伴って、除湿部５の蒸発器及び凝縮器のフィンの隙間を流れる気流が発生する。

蒸発器は、気流つまり空気を冷却し、凝縮器は気流を暖める。このため、除湿部５では、気流の上流側に蒸発器を配置し、気流の下流側に凝縮器を配置する。蒸発器に気流を冷却させ、空気中の水分を結露させる。そして、蒸発器で冷却された気流を凝縮器で暖める。具体的には、凝縮器を用いて、高温の冷媒との熱交換で気流を暖める。また、凝縮器を通過した気流の温度が、蒸発器に流入したときの気流の温度と同一の温度、又は蒸発器に流入したときの気流の温度より高い温度にする。

除湿タンク５１は、蒸発器による結露によって生じた水（ドレイン水）を蓄えるタンクである。除湿タンク５１は、溜まったドレイン水の量又は溜まったドレイン水の水位を検出する構成を有する。空気調和機１０１では、除湿タンク５１に一定量のドレイン水が溜まると、警告を行うようになっていると共に、空気調和機１０１が備える各部構成のうち少なくとも除湿部５を停止する。ユーザが、警告に応じて除湿タンク５１を取り外し、溜まったドレイン水を排水することで、除湿機能を再度利用可能になる。

なお、本発明の一態様では、冷凍サイクルを用いた除湿（コンプレッサ方式）にて除湿を行っているが、これに限定されず、空気中の水分を吸着する乾燥剤等を用いた除湿（デシカント方式）にて除湿を行ってもよい。また、コンプレッサ方式とデシカント方式とを組み合わせたハイブリッド方式にて除湿を行ってもよく、さらに、他の除湿方式にて除湿を行ってもよい。

駆動制御部３０は、筐体１の内部に設けられ、空気調和機１０１の各部の動作を制御するものである。具体的には、駆動制御部３０は、図１に示すように、送風機２、除湿部５、及び方向駆動部１４・１９の動作を制御する。駆動制御部３０は、操作部１８が受け付けたユーザの操作内容に従う制御信号を生成し、生成した制御信号により、各部の動作を制御する。

なお、駆動制御部３０は、ユーザによる指定に応じて、風の吹き出し方向、風が吹き出される状態を継続する時間、及び後述する周期のうち少なくとも１つを変更してもよい。これにより、ユーザは、空気調和機１０１が設置される室内の大きさに応じて、風の吹き出し方向、風が吹き出される状態を継続する時間、及び前記周期のうち少なくとも１つを変更することができる。ユーザによる指定とは、操作部１８が受け付けたユーザの操作内容である。風の吹き出し方向とは、吹き出し口１５から吹き出される風の吹き出し方向である。風が吹き出される状態を継続する時間とは、方向駆動部１４・１９による風の複数の吹き出し方向のそれぞれについて設定される時間である。例えば、ユーザが操作部１８を用いて入力した値から、駆動制御部３０が風の吹き出し方向または前記周期を自動で調節する制御を行ってもよい。また、部屋のサイズが小・中・大といったように段階的に区別され、操作部１８を用いて当該部屋のサイズを選択可能である場合、ユーザに部屋のサイズを選択させることで、駆動制御部３０が風の吹き出し方向または前記周期を段階的に制御してもよい。

図３に示す矢印は、空気調和機１０１における空気の流れを示している。つまり、空気調和機１０１は、送風機２が駆動することで、吸い込み口１６から空気が取り込まれ、その空気が除湿部５を通過する。除湿部５を通過した空気は、ファン２１により吸い込まれ、ダクト２４を介して吹き出し口１５から吹き出される。

空気調和機１０１は、室内全体の除湿を行うための除湿運転モード、及び室内にて吊るされた洗濯後の衣類を乾燥させるための衣類乾燥モードの２種類の運転モードを備えている。ここで、空気調和機１０１に備えられた方向駆動部１４は、前述したように、吹き出し口１５の上方に回動可能に軸支されることで、吹き出し口１５から吹き出される風を前後に振り分けている。つまり、各運転モードに適した方向に乾燥した風が吹き出されるように、方向駆動部１４が回動する。

（除湿運転時の動作）
図４の（ａ）は、空気調和機１０１の背面側に風を吹き出す場合の方向駆動部１４の回動状態を示す図であり、図４の（ｂ）は、空気調和機１０１の正面側に風を吹き出す場合の方向駆動部１４の回動状態を示す図である。図５の（ａ）は、図４の（ａ）に示す方向駆動部１４の回動状態を示す拡大図であり、図５の（ｂ）は、図４の（ｂ）に示す方向駆動部１４の回動状態を示す拡大図である。

空気調和機１０１の背面側を室内の壁面側に近接するように空気調和機１０１を配置し、空気調和機１０１の背面側から風を吹き出す場合を考える。この場合、図４の（ａ）及び図５の（ａ）に示すように、空気調和機１０１の背面側から風を吹き出すように、方向駆動部１４が回動する。つまり、吹き出し口１５のリヤカバー１３側が開口し、かつ、方向駆動部１４がフロントカバー１２側に下がるように、方向駆動部１４を回動させる。

空気調和機１０１の正面側から風を吹き出す場合、図４の（ｂ）及び図５の（ｂ）に示すように、空気調和機１０１の正面側から風を吹き出すように、方向駆動部１４が回動する。つまり、吹き出し口１５のフロントカバー１２側が開口し、かつ、方向駆動部１４がリヤカバー１３側に下がるように、方向駆動部１４を回動させる。

また、方向駆動部１４・１９は、吹き出し口１５から吹き出される風の吹き出し方向を複数の方向に設定可能なように構成されている。この場合、駆動制御部３０は、複数の吹き出し方向のそれぞれについて風が吹き出される状態を任意の時間だけ継続するように、方向駆動部１４・１９を制御する。

具体的には、駆動制御部３０は、操作部１８が受け付けたユーザの操作内容に従う制御信号を生成し、生成した制御信号により、方向駆動部１４・１９を制御する。つまり、ユーザによって操作部１８が操作されることにより、方向駆動部１４・１９による風の吹き出し方向が複数設定され、設定された風の複数の吹き出し方向のそれぞれについて風が吹き出される状態を継続する時間が設定される。

したがって、空気調和機１０１は、風の吹き出し方向を複数の方向に設定可能であり、複数の吹き出し方向のそれぞれについて風が吹き出される状態を任意の時間だけ継続する。これにより、空気調和機１０１を室内に設置した場合、室内全体にムラなく風を行き渡らせることができる。また、風の吹き出し方向を任意の一方向に設定した場合、及び方向駆動部を任意の範囲でスイングさせる場合と比べて、より広い範囲に、かつ、より早くに、空気調和機１０１から吹き出された空気を室内全体に広げることができる。よって、空気調和機１０１は、吹き出した空気を室内全体に効率良く広げることができる。

また、駆動制御部３０は、風の吹き出し方向が複数の方向に対してそれぞれ順番に切り替えられるように、方向駆動部１４・１９を制御する。具体的には、例えば、駆動制御部３０が、風の吹き出し方向をＡ方向、Ｂ方向、及びＣ方向に切り替えるものとする。

この場合、例えば、駆動制御部３０が風の吹き出し方向をＡ方向、Ｂ方向、及びＣ方向に対して切り替える動作が一周したとき、風の吹き出し方向は、Ａ方向に一回、Ｂ方向に一回、Ｃ方向に一回設定される。また、駆動制御部３０が風の吹き出し方向をＡ方向、Ｂ方向、及びＣ方向に対して切り替える動作が二周したとき、風の吹き出し方向は、Ａ方向に二回、Ｂ方向に二回、Ｃ方向に二回設定される。これにより、空気調和機１０１を室内に設置した場合、空気調和機１０１は、室内に均一に空気を吹き出すことができる。

さらに、方向駆動部１４・１９は、図５の（ａ）に示すように、例えば、風の吹き出し方向を任意の方向に設定可能なルーバーであってもよく、駆動制御部３０は、前記ルーバーの傾斜方向を変更することにより風の吹き出し方向を制御する。これにより、駆動制御部３０は、ルーバーを用いた簡易な構造により、風の吹き出し方向を制御することができるため、風の吹き出し方向の制御を容易に実現することができる。また、方向駆動部１４・１９としては、吹き出し口１５のうちの各領域の開閉を行う複数のシャッター、又は風を一定方向に吹き出させるノズルであってもよい。

（風の吹き出し方向）
風の吹き出し方向は、室内の大きさ及び空気調和機１０１の設置場所によって適宜調節される。ユーザは、操作部１８を操作することにより、室内の大きさを空気調和機１０１に設定してもよい。風の吹き出し方向について、図６及び図７を用いて説明する。

図６の（ａ）は、空気調和機１０１の背面側から風を吹き出す場合において、風の流れを示す図であり、図６の（ｂ）は、空気調和機１０１の正面側から風を吹き出す場合において、風の流れを示す図である。図７は、風の吹き出し方向を示す室内の断面図である。また、図７は、壁面６４・６５と垂直であり、かつ、壁面６２・６３と平行な断面を示す。

図６の（ａ）及び（ｂ）に示す矢印は、風の流れの方向を示している。また、図６の（ａ）及び（ｂ）に示すように、室内は、床面６１、壁面６２・６３・６４・６５、及び天井面６６から構成される長方形からなるものとする。壁面６２・６３・６４・６５は側壁面であり、壁面６４と壁面６５とが互いに対向しており、壁面６２と壁面６３とが互いに対向している。

図６の（ａ）及び（ｂ）では、空気調和機１０１は、空気調和機１０１の背面側を壁面６４側に近接するように配置される。このとき、空気調和機１０１の正面側は室内の壁面６５と対向する。つまり、空気調和機１０１と壁面６４との間の距離が、空気調和機１０１と壁面６５との間の距離より小さくなるように、空気調和機１０１が配置される。

図６の（ａ）に示すように、空気調和機１０１の背面側から風を吹き出す場合、空気調和機１０１から吹き出される風は、空気調和機１０１に近接する壁面６４に当たり、壁面６４に沿って上昇し、天井面６６に当たる。また、その風は、天井面６６に沿って広がり、壁面６２・６３・６５に沿って下降し、床面６１に沿って広がる。

また、図６の（ｂ）に示すように、空気調和機１０１の正面側から風を吹き出す場合、空気調和機１０１から吹き出される風は、室内を天井面６６の中心に向かって上昇し、天井面６６に当たる。また、その風は、天井面６６に沿って壁面６５に近づくように広がり、壁面６２・６３・６５に沿って下降し、床面６１に沿って広がる。

このとき、図７に示すように、空気調和機１０１の中心から天井面６６に向かう垂直面Ｖ１と空気調和機１０１の背面側から吹き出された風の吹き出し方向Ｄ１とのなす角度をθｂとする。また、垂直面Ｖ１と空気調和機１０１の正面側から吹き出された風の吹き出し方向Ｄ２とのなす角度をθｆとする。なす角度θｂ・θｆにおいて壁面６４に向かう方向をマイナスとし、壁面６５に向かう方向をプラスとする。

さらに、空気調和機１０１の上面と天井面６６との間の距離をＨ１、空気調和機１０１の中心と壁面６５との間の距離をＬｆ、空気調和機１０１の中心と壁面６４との間の距離をＬｂとする。

吹き出し方向Ｄ１で吹き出された風は、壁面６４に当たり、かつ、天井面６６に向かえばよいため、なす角度θｂは、少なくとも０°よりも小さく、－９０°よりも大きければよい。より確実に風を壁面６４から天井面６６に向かわせるためには、なす角度θｂは－８５°以上－５°以下の間であればよい。

さらに除湿効率を高めるためには、壁面６４と天井面６６との間の境界７１に風が当たるようになす角度θｂを設定すればよい。境界７１に風を吹き出すことで、壁面６４及び天井面６６だけでなく、境界７１に沿って壁面６２・６３にも風が広がり易い。ただし、風は広がりを有するため、なす角度θｂは、境界７１に向かう角度±１５°であればよい。つまり、なす角度θｂは、以下に示す式（１）の通りになる。
θｂ＝－ｔａｎ^－１（Ｌｂ／Ｈ１）±１５（－８５≦θｂ≦－５）・・・（１）
吹き出し方向Ｄ２で吹き出された風は、壁面６５に当たり、かつ、天井面６６に向かえばよいため、なす角度θｆは、少なくとも０°よりも大きく、９０°よりも小さければよい。より確実に風を壁面６５から天井面６６に向かわせるためには、なす角度θｆは、５°以上８５°以下の間であればよい。さらに除湿効率を高めるためには、壁面６５と天井面６６との間の境界７２に風が当たるようになす角度θｆを設定すればよい。

境界７２に風を吹き出すことで、壁面６５及び天井面６６だけでなく、境界７２に沿って壁面６２・６３にも風が広がり易い。ただし、風は広がりを有するため、なす角度θｆは、境界７２に向かう角度±１５°であればよい。つまり、なす角度θｆは、以下に示す式（２）の通りになる。
θｆ＝ｔａｎ^－１（Ｌｆ／Ｈ１）±１５（５≦θｆ≦８５）・・・（２）
空気調和機１０１は、室内の壁面から１０ｃｍ以上６０ｃｍ以下の範囲の距離に設置されることが多く、一般的な部屋の床面から天井面までの高さは、和室で２．２ｍ、洋室で２．４ｍ以上２．５ｍ以下程度に設計されることが多い。このとき、境界７１に風が吹き出される場合のなす角度θｂは、－３５°以上－５°以下となる。この場合のなす角度θｆは、２０±１５°となる。

同様に、壁面６５と天井面６６との間の境界７２に風が吹き出される場合のなす角度θｆは、４９°以上８５°以下となる。しかし、空気調和機１０１の正面には人及び／又は家具等が設置されることが多く、なす角度θｆを大きくすると、風が人及び／又は家具に当たって風の流れが阻害されることがある。そこで、なす角度θｆを３５°±２５°の範囲にすれば、人及び／又は家具に風が当たることを避けて、確実に壁面６５まで風を行き渡らせることができる。

（一方向に風が吹き出される時の除湿効率）
除湿運転において、従来は、空気調和機の正面側又は背面側のいずれか一方向のみに風を吹き出す、又は空気調和機の正面側から背面側の範囲内でルーバーをスイングさせることで除湿を行っていた。しかし、従来の方法では、室内で除湿にムラが生じる。これを熱流体シミュレーションによる室内の除湿解析によって明らかにした。

室内の除湿解析にて、床面積が約２５ｍ^２（約１５畳）、かつ、床面から天井面までの高さが２．２ｍである室内において、天井面以外の壁面に５．５ｇ／ｍ^２（約３８０ｇ）の水分を付与して、空気調和機に３０分除湿させた後の壁面の結露量Ｃ１を調べた。結露量Ｃ１が多い部分ほど、除湿されにくい部分となる。

風の吹き出し方法の条件は、正面、真上、背面にそれぞれ一方向のみに風を吹き出した場合、及び正面から背面に連続的にルーバーをスイングさせた場合の４つである。空気調和機は、例えば、空気調和機の中心と壁面６４との間の距離が３０ｃｍになるように設置されている。なす角度θｂを－４５°、０°、４５°に設定した。この状態を図８に示す。図８は、正面、真上、背面にそれぞれ一方向のみに風を吹き出した場合の空気調和機の状態を示す図である。

図９の（ａ）～（ｄ）は、従来の空気調和機によって除湿が行われた後の室内の結露量Ｃ１を示す図である。図９の（ａ）は、なす角度θｆが４５°である場合を示す図であり、図９の（ｂ）は、なす角度θｂが０°である場合を示す図である。図９の（ｃ）は、なす角度θｂが－２０°である場合を示す図であり、図９の（ｄ）は、正面から背面に連続的にルーバーをスイングさせた場合を示す図である。

図９の（ａ）～（ｄ）において、手前の壁面６２の分布は、奥側の壁面６３の分布と同様である。結露量Ｃ１が３．０ｇ／ｍ^２以上の部分は、結露量Ｃ１が２．５ｇ／ｍ^２未満の部分より約２０％も結露量が多い。図９より、なす角度θｆが４５°である場合、壁面６４付近に結露量が多く除湿されにくい。なす角度θｂが０°、－２０°である場合、壁面６５付近に結露量が多く除湿されにくい。正面から背面に連続的にルーバーをスイングさせた場合、壁面６４・６５及び床面６１付近に結露量が多く除湿されにくい。

（本発明の一態様による除湿効率）
本発明の一態様のように、風の複数の吹き出し方向のそれぞれについて風が吹き出される状態を任意の時間だけ継続する場合の除湿効率を、熱流体シミュレーションによる室内の除湿解析により調べた。ここで、風が吹き出される時間の周期を３０秒以上４０分以下とした。

風が吹き出される時間の周期とは、複数の方向に対してそれぞれ一回ずつ風が吹き出される時間の総和である。具体的には、例えば、駆動制御部３０が風の吹き出し方向をＡ方向、Ｂ方向、及びＣ方向に対して切り替える動作が一周したとき、Ａ方向に一回風が１０分、Ｂ方向に一回風が１０分、Ｃ方向に一回風が１０分吹き出される場合を考える。この場合、前記周期は、Ａ方向に１０分、Ｂ方向に１０分、Ｃ方向に１０分だけ風が吹き出され、当該動作が一周したときの時間である。前記周期は、ユーザによって操作部１８が操作されることにより設定される。

例えば、前記周期が１０分である場合、正面側から風が吹き出される状態を５分間継続した後、背面側から風が吹き出される状態を５分間継続する。つまり、正面側から風が吹き出される状態と背面側から風が吹き出される状態とを交互に切り替える。

このとき、正面側から風が吹き出される状態を継続する時間と、背面側から風が吹き出される状態を継続する時間とは必ずしも同一でなくてもよい。床面６１、壁面６２・６３・６４・６５、及び天井面６６のそれぞれと、空気調和機１０１との距離に応じて、前記周期のうちのそれらの時間の割合を適宜決定すればよい。

また、正面側及び背面側から風が吹き出される状態を継続する時間は、除湿運転の段階に合わせて適宜変更されてもよい。例えば、これらの時間は、除湿運転の前半と除湿運転の後半とで異なっていてもよい。

ここで、なす角度θｆを４５°、なす角度θｂを－２０°とする。室内の大きさ、空気調和機１０１の位置、及び初期の壁面に付与した水分量等の設定は、図９の場合と同様である。

図１０の（ａ）～（ｇ）は、空気調和機１０１によって除湿が行われた後の室内の結露量Ｃ１を示す図である。図１０の（ａ）は、前記周期Ｔが３０ｓｅｃである場合を示す図であり、図１０の（ｂ）は、前記周期Ｔが１ｍｉｎである場合を示す図である。

図１０の（ｃ）は、前記周期Ｔが５ｍｉｎである場合を示す図であり、図１０の（ｄ）は、前記周期Ｔが１０ｍｉｎである場合を示す図である。図１０の（ｅ）は、前記周期Ｔが２０ｍｉｎである場合を示す図であり、図１０の（ｆ）は、前記周期Ｔが３０ｍｉｎである場合を示す図である。図１０の（ｇ）は、前記周期Ｔが４０ｍｉｎである場合を示す図である。

図１０の（ａ）～（ｇ）に示すように、図９の（ａ）～（ｄ）の場合と比べて、室内全体において結露量Ｃ１が３．０ｇ／ｍ^２以上の部分が占める割合が減少している。よって、空気調和機１０１は、従来の空気調和機と比べて、室内全体をより除湿することができる。

図１１は、結露量Ｃ１が３．０ｇ／ｍ^２以上である壁面の割合Ｐ％を示すグラフである。割合Ｐが低いほど、除湿ムラが少なく、除湿効率が高いということになる。図１１において、点線ｂ１は、風の吹き出し方向が一方向（真上）のみの場合を示しており、点線ｂ２は、方向駆動部１４・１９を連続的にスイングさせた場合を示している。

また、図１１において、点線ｂ３は、風の吹き出し方向が一方向（背面側）のみの場合を示しており、点線ｂ４は、風の吹き出し方向が一方向（正面側）のみの場合を示している。点線ｂ２においては、なす角度θｂを－２０°以上４５°以下の範囲内で方向駆動部１４・１９を連続的にスイングさせ、スイングの１周期を３０秒とした。線ｄ１は、風の吹き出し方向が二方向である場合を示している。

図１１に示すように、１分以上４０分以下の間で、風の吹き出し方向が一方向のみの場合よりも二方向の場合の方が、除湿効率が高い。特に、前記周期が２．５分以上で３０分以下の間では、結露量が３．０ｇ／ｍ^２以上である壁面の割合Ｐが５０％以上も低減しており、除湿効率が良くなっている。つまり、方向駆動部１４・１９を連続的にスイングさせるよりも、２．５分以上の前記周期で風の吹き出し方向を正面側と背面側とに一定時間ずつ切り替えた方が、除湿効率が高くなる。

これは、一定時間、一定方向に風を吹き出した方が、壁面を伝わり室内全体に行き渡りやすいためである。つまり、背面側に吹き出した風が壁面６５に伝わるまで、又は正面側に吹き出した風が壁面６２・６３に伝わるまで、ある程度の時間を要する。このため、その時間だけ一方向に風を吹き出す状態を継続した方がより遠くまで風が行き渡ることになり、より広い空間を効率良く除湿することができる。

また、前記周期は除湿時間以下であることが好ましい。例えば、除湿時間が３０分である場合、前記周期を４０分とするよりも３０分以下とした方が、正面側と背面側とにバランス良く風が行き渡るため、除湿効率を高くすることができる。

以上により、駆動制御部３０は、前記周期内で風の吹き出し方向が切り替えられるように、方向駆動部１４・１９を制御する。これにより、空気調和機１０１は、１つの周期で、複数の方向に対してそれぞれ一回ずつ風を吹き出すことができる。よって、空気調和機１０１は、吹き出した空気を室内全体に効率良く広げることができる。

（切り替えのタイミング）
風の吹き出し方向の切り替えのタイミングは、部屋の大きさ及び風量等によって適宜調節すればよい。例えば、風量が４．５ｍ^３／ｍｉｎ、部屋の容量が５５ｍ^３（床面積２５ｍ^２×高さ２．２ｍ）である場合、前記周期を２．５分以上にすればよい。前記周期をＴ（ｍｉｎ）、風量をＱ（ｍ^３／ｍｉｎ）、部屋の容量をＶ（ｍ^３）とすると、前記周期は以下に示す式（３）の通りになる。
Ｔ≧０．２０×Ｖ／Ｑ・・・（３）
一般的には、空気調和機１０１は、３０畳以内の室内で使用されることが多く、風量が３．５ｍ^３／ｍｉｎ以上であることが多い。そのため、前記周期は２．５分以上とすればよい。除湿時間は、例えば、ユーザの要望から３０分以上２時間以下であることが求められることが多い。除湿時間内に前記周期が１周期分あれば、室内を確実に除湿することができる。よって、前記周期は、除湿時間が３０分である場合は３０分以内、除湿時間が２時間である場合は２時間以内で設定されることが好ましい。以上により、前記周期は２．５分以上２時間以下であればよい。なお、前記周期は２．５分以上６０分以下であってもよい。

〔実施形態２〕
図１２は、本発明の実施形態２に係る空気調和機１０２の概略構成を示すブロック図である。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

空気調和機１０２は、図１２に示すように、空気調和機１０１と比べて、計測部４０を備えている点が異なる。計測部４０は、駆動制御部３０から、空気調和機１０１が設置される室内の大きさを計測するように指示されると、当該室内の大きさを計測する。計測部４０は、計測したデータを駆動制御部３０に供給する。

計測部４０は、例えば、空気調和機１０２と、室内の壁面、床面、及び天井面のうち少なくとも１つとの間の距離を測定する距離センサであってもよい。この距離センサとしては、例えば、赤外線センサ又はレーザーを用いてもよい。

計測部４０として、例えば、赤外線センサ又はレーザーを用いることにより、非接触で安全に室内の大きさを計測することができる。また、計測部４０は、空気調和機１０２に複数設けられていてもよい。例えば、空気調和機１０２に３つの計測部４０が設けられている場合を考える。この場合、３つの計測部４０を用いて、例えば、空気調和機１０２と天井面６６との間の距離、空気調和機１０２と壁面６５との間の距離、及び空気調和機１０２と壁面６４との間の距離をそれぞれ測定する。

なお、計測部４０として、１つの赤外線センサ又はレーザーを用いて、これらの距離を測定してもよい。この場合、赤外線センサ又はレーザーの位置を変更する駆動機構（図示せず）によって、赤外線センサ又はレーザーの位置を変更することにより、赤外線センサ又はレーザーの照射角度を変更する。赤外線センサ又はレーザーの照射角度を変更してこれらの距離を測定する。また、赤外線センサ又はレーザーを用いて、空気調和機１０２と壁面６２との間の距離、及び空気調和機１０２と壁面６３との間の距離をそれぞれ測定してもよい。

これにより、前述した距離Ｈ１・Ｌｆ・Ｌｂをそれぞれ測定することができる。よって、なす角度θｂ・θｆをより正確に求めることができるため、より効率良く除湿を行うことができる。

また、空気調和機１０２は、計測部４０によって測定された距離が所定閾値以下である場合、エラーを表示してもよい。これにより、例えば、計測部４０が空気調和機１０２と、人及び／又は家具との距離を測定してしまう場合を除くことができる。

以上により、空気調和機１０２は、室内の大きさを計測する計測部４０を備える。これにより、例えば、空気調和機１０２は、計測した室内の大きさに基づいて、風の吹き出し方向を制御することができる。よって、空気調和機１０２は、様々な大きさの室内に対して、吹き出した空気を室内全体に効率良く広げることができる。

また、計測部４０は、空気調和機１０２と、室内の壁面、床面、及び天井面のうち少なくとも１つとの間の距離を測定する距離センサであるため、室内の大きさを容易に計測することができる。よって、空気調和機１０２は、様々な大きさの室内に対して、吹き出した空気を室内全体に効率良く、かつ、容易に広げることができる。

〔ソフトウェアによる実現例〕
空気調和機１０１・１０２の制御ブロック（特に駆動制御部３０）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、空気調和機１０１・１０２は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば少なくとも１つのプロセッサ（制御装置）を備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な少なくとも１つの記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る空気調和機は、吹き出し口から吹き出される風の吹き出し方向を複数の方向に設定可能な方向駆動部と、複数の前記吹き出し方向のそれぞれについて風が吹き出される状態を任意の時間だけ継続するように、前記方向駆動部を制御する駆動制御部とを備える構成である。

本発明の態様２に係る空気調和機は、上記の態様１において、前記駆動制御部は、前記吹き出し方向が複数の方向に対してそれぞれ順番に切り替えられるように、前記方向駆動部を制御する構成としてもよい。

本発明の態様３に係る空気調和機は、上記の態様２において、風が吹き出される時間の周期は、複数の方向に対してそれぞれ一回ずつ風が吹き出される時間の総和であり、前記駆動制御部は、前記周期内で前記吹き出し方向が切り替えられるように、前記方向駆動部を制御する構成としてもよい。

本発明の態様４に係る空気調和機は、上記の態様１から３のいずれかにおいて、前記空気調和機が設置される室内の大きさを計測する計測部をさらに備える構成としてもよい。

本発明の態様５に係る空気調和機は、上記の態様４において、前記計測部は、前記空気調和機と、前記室内の壁面、床面、及び天井面のうち少なくとも１つとの間の距離を測定する距離センサである構成としてもよい。

本発明の態様６に係る空気調和機は、上記の態様１から５のいずれかにおいて、前記方向駆動部は、前記吹き出し方向を任意の方向に設定可能なルーバーであり、前記駆動制御部は、前記ルーバーの傾斜方向を変更することにより前記吹き出し方向を制御する構成としてもよい。

本発明の態様７に係る空気調和機は、上記の態様３において、前記駆動制御部は、ユーザによる指定に応じて、前記吹き出し方向、前記風が吹き出される状態を継続する時間、及び前記周期のうち少なくとも１つを変更する構成としてもよい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１筐体
２送風機
５除湿部
１１ケース
１２フロントカバー
１３リヤカバー
１４、１９方向駆動部
１８操作部
２１ファン
２２ファンケース
２３ファンモータ
２４ダクト
３０駆動制御部
４０計測部
５１除湿タンク
６１床面
６２、６３、６４、６５壁面
６６天井面
７１、７２境界
１０１、１０２空気調和機
Ｄ１、Ｄ２吹き出し方向
Ｈ１、Ｌｂ、Ｌｆ距離
Ｖ１垂直面
θｂ、θｆなす角度

Claims

吹き出し口から吹き出される風の吹き出し方向を複数の方向に設定可能な方向駆動部と、
少なくとも、空気調和機と室内の壁面との間の第１の距離、および当該空気調和機と前記室内の天井面との間の第２の距離を計測する計測部と、
前記第１の距離および前記第２の距離から、前記空気調和機が設置される床面に対して垂直な方向と、前記空気調和機に対する前記室内の壁面と天井面との境界の方向と、の角度を算出し、当該角度に基づいて前記方向駆動部を制御する駆動制御部と、を備えることを特徴とする空気調和機。
吹き出し口から吹き出される風の吹き出し方向を複数の方向に設定可能な方向駆動部と、
ユーザの操作によって、少なくとも、空気調和機と室内の壁面との間の第１の距離、および当該空気調和機と前記室内の天井面との間の第２の距離が入力される操作部と、
前記第１の距離および前記第２の距離から、前記空気調和機が設置される床面に対して垂直な方向と、前記空気調和機に対する前記室内の壁面と天井面との境界の方向、との角度を算出し、当該角度に基づいて前記方向駆動部を制御する駆動制御部と、を備えることを特徴とする空気調和機。
前記駆動制御部は、複数の前記吹き出し方向のそれぞれについて風が吹き出される状態を任意の時間だけ継続するように、前記方向駆動部を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。
前記駆動制御部は、前記吹き出し方向が複数の方向に対してそれぞれ順番に切り替えられるように、前記方向駆動部を制御することを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
風が吹き出される時間の周期は、複数の方向に対してそれぞれ一回ずつ風が吹き出される時間の総和であり、
前記駆動制御部は、前記周期内で前記吹き出し方向が切り替えられるように、前記方向駆動部を制御することを特徴とする請求項４に記載の空気調和機。
前記方向駆動部は、前記吹き出し方向を任意の方向に設定可能なルーバーであり、
前記駆動制御部は、前記ルーバーの傾斜方向を変更することにより前記吹き出し方向を制御することを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の空気調和機。
前記駆動制御部は、ユーザによる指定に応じて、前記吹き出し方向、前記風が吹き出される状態を継続する時間、及び前記周期のうち少なくとも１つを変更することを特徴とする請求項５に記載の空気調和機。