JP7223256B2

JP7223256B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP7223256B2
Application number: JP2018243844A
Authority: JP
Inventors: 祐大久保
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2023-02-16
Anticipated expiration: 2038-12-27
Also published as: JP2020106177A

Description

本発明は、空気調和機に係わり、より詳細には、室外機の送風方向を偏向させる風向ガイドに関する。

従来、室外機に装着される風向ガイドは、例えば図５に示すものが開示されている。（例えば、特許文献１参照。）。この風向ガイド１０４は室外機１０１の前面側の吹出口１０２の前面に装着される。

風向ガイド１０４は上下方向に平行に配置された複数の風向板１０５を備えており、各風向板１０５は室外機１０１の前面から吹き出される風を上方へ偏向させるように角度を付けて固定されている。この風向ガイド１０４を室外機１０１に装着することにより、風向ガイド１０４を未装着の場合に室外機１０１の前面方向に吹出される風を上方へ偏向させる。このため、例えば通勤・通学時間帯に室外機１０１の前面を横切る人に吹出された風が直接吹き付けられて人を不快にさせることがない。この前面方向に吹出される風は、夏は熱風、冬は冷風であり、人にとっては非常に不快な風である。

しかしながら、このような風向ガイドを室外機に装着して吹出し方向を前面から上方に偏向させた場合、送風経路が狭くなるため通風抵抗が増えて送風効率が低下し、結果的に、電気代の増加や空調能力の低下が発生するという問題が有った。

特開平１１－２０１５４２号公報（段落番号０００９～００１２）

本発明は以上述べた問題点を解決し、吹出口から吹出される風の方向を偏向させる風向板を備えた室外機において、平均的な送風効率を改善することを目的とする。

本発明は上述の課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の発明は、吹出口から吹出される風の吹出し方向を偏向させる風向板を備えた室外機を含む空気調和機であって、前記室外機は、前記室外機の前方の人の存在を検知して人検知状態として出力する人検知センサと、前記吹出口から吹出される風を偏向させるために前記風向板を回転させるモータと、入力された前記吹出し方向を表す指示風向に基づいて前記モータを制御する風向板制御部と、指示風向記憶手段と、パラメータ判定手段とを備え、前記指示風向記憶手段は、人が存在するか否かを示す状態条件と前記指示風向を予め対応させて記憶しており、前記パラメータ判定手段は、前記人検知状態が前記状態条件を満足すると判定した時、前記状態条件と対応する前記指示風向を前記指示風向記憶手段から抽出して前記風向板制御部へ出力することを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載の発明は、吹出口から吹出される風の吹出し方向を偏向させる風向板を備えた室外機を含む空気調和機であって、前記室外機は、時刻を出力する時計部と、前記吹出口から吹出される風を偏向させるために前記風向板を回転させるモータと、入力された前記吹出し方向を表す指示風向に基づいて前記モータを制御する風向板制御部と、指示風向記憶手段と、パラメータ判定手段とを備え、前記指示風向記憶手段は、時間帯を示す状態条件と前記指示風向を予め対応させて記憶しており、前記パラメータ判定手段は、前記時刻が前記状態条件を満足すると判定した時、前記状態条件と対応する前記指示風向を前記指示風向記憶手段から抽出して前記風向板制御部へ出力することを特徴とする。

以上の手段を用いることにより、本発明による空気調和機によれば、送風方向を偏向させる風向板を備えた室外機において、室外機に備えられた風向板による送風方向の偏向を予め定めた条件が満たされた時のみ行うことで、平均的な送風効率を改善することができる。

本発明による室外機の実施例を示す外観斜視図である。本発明による空気調和機の制御構成を示すブロック図である。指示風向テーブルの内容を説明する説明図である。人の移動と室外機の風向板の動作との関係を説明する説明図である。従来の室外機を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。なお、本発明に直接関係のない冷媒回路や熱交換器用のファンモータについては図示と説明を省略する。

図１は室外機１の外観斜視図であり、図１（Ａ）は前面方向の斜め右上から見た図、また、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の室外機１の前面に後述する風向ガイド7を装着した場合を示している。なお、室内機については図示を省略する。また、太い矢印で示す方向が室外機１の前面が向かう方向である。

本発明による空気調和機の室外機１は、図１（Ａ）の外観斜視図で示すように、左右一対の脚体１ａを備え、室外機１の底面を覆う金属製のベース５と、ベース５を覆う外胴（筐体）６とを備えている。外胴６は室外機１の前面に設けられた樹脂製の前面パネル２と、室外機１の左側に設けられた金属製の左側パネル６ｂと、室外機１の右側に設けられた金属製の右側パネル６ａと、これら前面パネル２と右側パネル６ａと左側パネル６ｂの上面を覆う金属製の天板３で形成されている。

なお、室外機１の天板３の右側内部には室外機１を制御し、金属製の箱で覆われた制御ユニット２０が配置されている。また、前面パネル２の中央から左側には通風用のスリットを複数備えたファンガード２ａが設けられている。なお、前面パネル２が配置された側が室外機１の前面（前面側）である。

図１（Ｂ）に示すように風向ガイド７はファンガード２ａの前面側に配置された樹脂製の枠である。また、風向ガイド７の右側内部にはモータ１２が配置されており、このモータ１２の左側は縦方向に仕切板７３が配置されている。一方、風向ガイド７の左側には左側板７１が仕切板７３と平行に設けられている。そして、この左側板７１と仕切板７３との間には複数の上下風向板７２が上下方向に平行に配置されている。

なお、上下風向板７２は左右に長い長方形の板であり、上下風向板７２の左側は左側板７１に、また、上下風向板７２の右側は仕切板７３に、それぞれ軸支されている。そして、これらの上下風向板７２は上下方向に連結されており、モータ１２の回転に連動して上下風向板７２の前方の辺が上下方向に回転するようになっている。この上下風向板７２の回転により、ファンガード２ａから前面側に送風される風を前面側から前面上方の範囲で偏向させる。

一方、風向ガイド７の上面には人検知センサ１１が前面方向に向かって備えられており、風向ガイド７の左右方向で１２０°の範囲で人の存在を検知することができる。このため、風向ガイド７の左右の広い範囲で人検知が可能であり、室外機１は人を検知している間、上下風向板７２を上方に回転させ、人を検知していない間、上下風向板７２を前面側に回転させるようになっている。これについては後で詳細に説明する。

図２は本発明による空気調和機１０の制御ブロック図である。この空気調和機１０は室外機１と、この室外機１と通信接続された室内機４０を備えている。そして、室外機１は室外機1全体を制御する制御ユニット２０と、前述した人検知センサ１１と、上下風向板７２を回転させるモータ１２を備えている。

制御ユニット２０は、時刻を出力する時計部２１と、室外機１の運転状態を取得する運転状態取得部２２と、入力された交流電源を直流電源に変換するコンバータ（電力部）２３と、入力された風の吹出し方向を表す指示風向に基づいてモータ１２を制御する風向板制御部２４と、室外機１の制御状態に応じて風向ガイド７からの送風方向を指示する風向板管理部３０を備えている。なお、コンバータ（電力部）２３はパワー素子２３ａと温度センサ２３ｂを内部に備えている。

そして、時計部２１は時刻を、運転状態取得部２２は急速運転中やサーモオフなどの室外機１における運転状態を、コンバータ２３はパワー素子２３ａの表面温度を温度センサ２３ｂで測定した測定温度であるパワー素子温度を、各状態パラメータとして風向板管理部３０へそれぞれ出力している。また、人検知センサ１１は、状態パラメータの一つである人検知状態を風向板管理部３０へ出力している。なお、コンバータ２３のパワー素子２３ａの代わりに図示しないインバータのパワー素子の温度をパワー素子温度としてもよい。

このように室外機１は、室外機１に関する制御状態のパラメータである状態パラメータを内部で生成する。この状態パラメータは風向板管理部３０のみでなく、従来から制御ユニット２０全体で空調制御のために使用されている。ただし、人検知センサ１１の状態パラメータは本発明にて新規に使用するものである。

風向板管理部３０は前述した各状態パラメータが入力されるパラメータ判定部（パラメータ判定手段）３１と、指示風向記憶部（指示風向記憶手段）３２を備えている。指示風向記憶部３２は、状態パラメータを判断するため条件である状態条件と、状態パラメータが状態条件を満たした時の指示風向（指示された風の吹出し方向）を予め対応させて記憶している。次に状態条件と指示風向について詳細に説明する。

図３はこの状態条件と指示風向を格納した指示風向テーブルの内容を説明する説明図である。なお、室外機１は通勤・通学による人の往来がある歩道の脇に設置されている。このため、室外機１は室外機１の前面側で人を検知している間、上下風向板７２を上方に回転させ、人を検知していない間、上下風向板７２を前面側に回転させる。このようにすることで不快な吹き出し風を人に直接当てないようにしている。これを実現する指示風向テーブルを説明する。
この指示風向テーブルは、テーブルの左から右に向かって状態条件による判定の順序を示す１～５の値からなる判定順序の項目があり、この各判定順序の値に対応して状態条件の項目と指示風向の項目の各内容がテーブルとして格納されている。

具体的に判定順序が１～５に対応した順に状態条件は、「パワー素子温度は１２０℃以上」、「運転状態は急速運転中」、「時刻は通勤時間帯（８：０００～１０：００及び１７：００～２０：００）」、「人が存在する」、「人が存在しない」となっており、判定順序が１～５に対応した順に指示風向は、「前面」、「前面」、「上方」、「上方」、「前面」となっている。なお、背景技術で説明したように、吹出し方向を前面から上方に偏向させた場合、送風経路が狭くなるため通風抵抗が増えて送風効率が低下するデメリットがあるが、どうしても室外機１の前面側に存在する人に風を当てたくない場合にやむなく風向ガイドを装着する。つまり、平均的な送風効率を改善するためには、上下風向板７２が前面側を向く期間を出来るだけ長くするとよい。

そして、パラメータ判定部３１は指示風向記憶部３２から指示風向テーブルの内容を入力し、この状態条件と、前述した状態パラメータ（パワー素子温度、運転状態、時刻、人検知状態）を判定順序に従って判定する。パラメータ判定部３１は判定順序に従って判定し、ある状態条件を満たした場合、この状態条件と対応する指示風向を用いて風向制御を行う。その後、一定時間（例えば1秒後）の経過後に、再度、判定順序１から順に判定を実行し、状態パラメータの変化に対応して風向制御する。つまり、パラメータ判定部３１は常に状態パラメータを監視し、状態条件に従って風向を制御している。

パラメータ判定部３１は判定順序１で、入力されたパワー素子温度が状態条件「パワー素子温度は１２０℃以上」を満たすか否かを判定し、条件を満たした場合、判定順序１と対応する指示風向「前面」を指示風向テーブルから抽出し、これを風向板指示信号として風向板制御部２４へ出力する。風向板制御部２４はこれに対応して風向板駆動信号をモータ１２へ出力する。この結果、風向ガイド７の上下風向板７２が前面方向に回転し、吹出し方向は室外機１の前面方向になる。

このように、パワー素子温度が１２０℃以上の場合はスイッチング素子にかなり熱負担がかかるため、パラメータ判定部３１は風向ガイド７の上下風向板７２を前面方向に回転させ、上下風向板７２が上方に向いている場合に比較して制御ユニット２０を冷却しやすくする。また、パラメータ判定部３１は上下風向板７２を前面方向に回転させることで送風量を増加させ、図示しない熱交換器の熱交換能力を増大させて図示しない圧縮機の負担を軽減することで圧縮機に供給される電流を低減させる。これにより圧縮機に電源を供給するコンバータ２３のパワー素子２３ａに流れる電流を低減させて発熱を低下させる。
つまり、室外機１は、パワー素子２３ａの発熱が小さい時のみ、上下風向板７２を上方に向け、パワー素子２３ａの発熱が大きい時のみ上下風向板７２を前方に向けることで平均的な送風効率を改善する。

次にパラメータ判定部３１は判定順序１で、入力されたパワー素子温度が状態条件「パワー素子温度は１２０℃以上」を満たさない場合、次に判定順序２で、入力された運転状態が状態条件「運転状態は急速運転中」を満たすか否かを判定する。そしてパラメータ判定部３１はこの状態条件を満たした場合、判定順序２と対応する指示風向「前面」を指示風向テーブルから抽出し、これを風向板指示信号として風向板制御部２４へ出力する。その後の処理は判定項番１と同じである。「運転状態は急速運転中」の状態条件が満たされる場合は運転開始時など、設定温度と室温が大きく乖離している場合であり、このような急速運転中は上下風向板７２による風向を前方にしている。これは仕様の一例であり、急速運転中の条件を判定しない場合は判定順序２を省略するとよい。

次にパラメータ判定部３１は判定順序２で、入力された運転状態が状態条件「運転状態は急速運転中」を満たさない場合、次に判定順序３で、入力された時刻が状態条件「時刻は通勤時間帯」を満たすか否かを判定する。そしてパラメータ判定部３１はこの状態条件を満たした場合、判定順序３と対応する指示風向「上方」を指示風向テーブルから抽出し、これを風向板指示信号として風向板制御部２４へ出力する。風向板制御部２４はこれに対応して風向板駆動信号をモータ１２へ出力する。この結果、風向ガイド７の上下風向板７２が上方に回転し、吹出し方向は室外機１の前面上方になる。

通勤時間帯、例えば８：００～１０：００や１７：００～２０：００の間は通勤・通学で室外機１の前を左右に移動するする人が多いと考えられる。こため、後述する人検知センサ１１による風向制御では人の存在に過剰に反応して上下風向板７２が無駄な上下回転を行う可能性が有るため、この時間帯は連続して送風方向が上方となるように上下風向板７２の方向を固定している。このようにパラメータ判定部３１はこれらの人に熱交換された不快な空気を直接吹き付けしないように、風向を上方にすることで不快な空気が通行人に直接当たらないようにしている。

次にパラメータ判定部３１は判定順序３で、入力された運転状態が状態条件「時刻は通勤時間帯」を満たさない場合、次に判定順序４で、入力された人検知状態が状態条件「人が存在する」を満たすか否かを判定する。そしてパラメータ判定部３１はこの状態条件を満たした場合、判定順序４と対応する指示風向「上方」を指示風向テーブルから抽出し、これを風向板指示信号として風向板制御部２４へ出力する。その後の処理は判定項番３と同じである。

一方、パラメータ判定部３１は判定順序４で、入力された人検知状態が状態条件「人が存在する」を満たさない場合、次に判定順序５で、入力された人検知状態が状態条件「人が存在しない」を満たすか否かを判定する。そしてパラメータ判定部３１はこの状態条件を満たした場合、判定順序５と対応する指示風向「前面」を指示風向テーブルから抽出し、これを風向板指示信号として風向板制御部２４へ出力する。その後の処理は判定項番１と同じである。なお、パラメータ判定部３１は状態条件「人が存在しない」を満たさない場合、何らかの状態パラメータの入力ミス、例えばノイズなどであるとして、状態パラメータを入力しなおして再度、状態パラメータの判定をやり直す。

パラメータ判定部３１は入力された人検知状態を用いて人の存在を認識したら上下風向板７２を上方に、人の存在を認識できない場合は上下風向板７２を前面にしている。この制御を詳しく説明する。
図４は歩道の脇に設置された室外機１の前を人８０が左から右に通過する場合に人検知センサ１１が検出した結果に基づいて上下風向板７２が回転する様子を説明する説明図である。

なお、破線で示す範囲内は人検知センサ１１で人８０を検知可能な検知範囲８１を示している。また、図４（Ａ）は人８０が検知範囲８１に入る直前を、図４（Ｂ）は人８０が検知範囲８１に入っている状態を、図４（Ｃ）は人８０が検知範囲８１から出た直後を、それぞれ示している。なお、パワー素子温度は１００℃、運転状態はサーモオフ状態、時刻は１２：００である。従ってパラメータ判定部３１は、判定順序１～３まで状態条件を満たさないと判定したものとする。

図４（Ａ）に示すように人８０は検知範囲８１の外から室外機１の前に向かっている。このため、パラメータ判定部３１は判定順序５で人が存在しない判定し、上下風向板７２を前面にしている。次に図４（Ｂ）に示すように人８０がさらに室外機１の前面に接近して、検知範囲８１に入った場合、パラメータ判定部３１は判定順序４で人が存在すると判定し、上下風向板７２を上方に回転させる。

なお、前述したように人検知センサ１１は左右方向に１２０°の範囲の検知が可能である。例えば室外機１の左右方向の幅が１００センチメートルとした場合、この範囲で人検知可能とするためには風向ガイド７の前面から２８センチメートル離れる必要がある。これは架空の直角三角形を考えた場合、人検知センサ１１から前面側に室外機１から直角に離れる長さを底辺とし、高さが１００センチメートルの半分で斜辺と底辺の角度が１２０°の半分からなる直角三角形における底辺の長さ（風向ガイド７の前面からの距離）で求めることができる。

この距離（２８センチメートル）以上を保った状態で人８０の一部が検知範囲８１に入った時、つまり、人８０が室外機１の左端に到達する前にパラメータ判定部３１は判定順序４で人が存在すると判定し、上下風向板７２を上方に回転させる。
さらに、人８０が室外機１の前面を通り過ぎて、図４（Ｃ）に示すように検知範囲８１から出た場合、パラメータ判定部３１は判定順序５で人が存在しないと判定し、上下風向板７２を前面に回転させる。

以上説明したように、送風方向を偏向させる上下風向板７２を備えた室外機１において、パラメータ判定部３１は状態パラメータが状態条件を満足すると判定した時、状態条件と対応する指示風向を指示風向記憶部３２から抽出して風向板制御部２４へ指示する。このため、指示風向記憶部３２に予め状態条件と対応する指示風向を記憶させておくことで室外機１が予め記憶している状態条件になった時、吹出し方向を偏向させることができる。

例えば状態条件を、「パワー素子温度は１２０℃以上」の温度範囲、「運転状態は急速運転中」、「時刻は通勤時間帯」、「人が存在する」、「人が存在しない」と予め決定し、これに対応する吹出し方向を決定して記憶させておくことにより、室外機１の状態条件に対応する風向に制御することができる。このため、背景技術で説明した吹出し方向が上方に固定された風向ガイドに比較して、室外機１の送風効率が低下する期間、つまり上下風向板７２が上方を向いている期間を短縮し、平均的な送風効率を改善することができる。

なお、本実施例ではパラメータ判定部３１や指示風向記憶部３２をハードウェアとして記載しているが、これに限るものでなく、ソフトウェアを利用したものであってもよい。
また、本実施例では人検知センサ１１を用いているが、これに限るものでなく、人検知センサ１１を省略して時間帯によってのみ上下風向板７２の方向を制御するようにしてもよい。
また、本実施例では吹出し方向を前面から上方に偏向させる例を説明しているが、これに限るものでなく、前面から下方やその他の任意の方向に偏向させてもよい。

１室外機
１ａ脚体
２前面パネル
２ａファンガード
３天板
５ベース
６外胴
６ａ右側パネル
６ｂ左側パネル
７風向ガイド
７１左側板
７２上下風向板
７３仕切板
１０空気調和機
１１人検知センサ
１２モータ
２０制御ユニット
２１時計部
２２運転状態取得部
２３コンバータ（電力部）
２３ａパワー素子
２３ｂ温度センサ
２４風向板制御部
３０風向板管理部
３１パラメータ判定部（パラメータ判定手段）
３２指示風向記憶部（指示風向記憶手段）
４０室内機

Claims

吹出口から吹出される風の吹出し方向を偏向させる風向板を備えた室外機を含む空気調和機であって、
前記室外機は、
パワー素子と、前記パワー素子の温度を測定する温度センサを有し、前記温度センサが測定した温度であるパワー素子温度を出力する電力部と、
前記室外機の前方の人の存在を検知して人検知状態として出力する人検知センサと、
前記吹出口から吹出される風を偏向させるために前記風向板を回転させるモータと、
入力された前記吹出し方向を表す指示風向に基づいて前記モータを制御する風向板制御部と、
指示風向記憶手段と、パラメータ判定手段とを備え、
前記指示風向記憶手段は、状態条件と前記指示風向を予め対応させて記憶しており、
前記状態条件のうち、
第１状態条件は、前記パワー素子温度が所定温度以上であることであり、
第２状態条件は、前記室外機の前方に人が存在することであり、
前記パラメータ判定手段は、判定順序に従って、前記状態条件が満たされているか否かを判定し、いずれかの前記状態条件が満たされたと判定した時、満たされた前記状態条件と対応する前記指示風向を前記指示風向記憶手段から抽出して前記風向板制御部へ出力し、
前記判定順序は、前記第２状態条件よりも前記第１状態条件の方が早い順序に設定されている
ことを特徴とする空気調和機。
前記状態条件のうち、第３状態条件は、運転状態が急速運転中であることであり、
前記判定順序は、前記第１状態条件、前記第３状態条件、前記第２状態条件の順である
ことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。