JPH04356628A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、室内空気の上方部の
温度と下方部の温度との温度差を少なくする温度差調節
機能を備えた空気調和機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の冷暖房用空気調和装置では、単な
る冷暖房機能を越えて、室内における快適環境形成装置
としての機能が要求されるようになってきている。

【０００３】このような背景の下で従来一般の空気調和
装置の構成を検討した場合、例えば室内の上方部の空気
温度が高くなり足元の暖かさが不足する問題、また温風
が直接頭に当り不快な頭熱感を伴う問題等、いくつかの
解決すべき問題がある。

【０００４】そこで、従来より該問題を解決する手段の
ひとつとして、例えば特公昭６３−１３０９６号公報に
示されているように、床置型の空調機において加熱用お
よび冷却用の２つの熱交換器とそれら熱交換器に対応し
た２つの送風機とを例えば上下２段に組合せて設け、暖
房時には加熱用熱交換器側の送風機の方を高速で運転す
ることにより暖房作用を実現する一方、冷却用熱交換器
側の送風機を低速で運転することにより、室温風を循環
させることによって結局暖房用の温風が部屋全体を循環
するようにし、それによって室内空気の上下方向分布を
均一にするとともに頭熱感を解消するようにしたものが
提案されている。

【０００５】また、同様の目的をもつ第２の従来技術と
して、例えば特開昭５９−１５３０４０号公報に示され
ているように、同じく床置型の空気調和装置において第
１および第２の２組の送風機を設け、先ず第１の送風機
からの室内風を部屋の天井方向に向けて吹出させる一方
、第２の送風機からの温風を同部屋の床面方向に向けて
吹出させ、上記天井面側からの吹出風によって該床面側
からの温風の上昇を押さえることにより室内温度分布の
均一化を計るようにしたものも存在する。

【０００６】さらに、上記と同様の目的をもつ第３の従
来技術として、例えば特開昭６２−１７８８３６号公報
に示されているように壁掛型の空気調和装置において、
空気吹出口を上下２段に隣接して２組設け、上方側第１
の空気吹出口からは熱交換器を介さない室温風を吹出さ
せるとともに下方側第２の空気吹出口からは熱交換器を
介した温風を吹出させ、該下方側第２の空気吹出口側か
ら吹出される温風の上方への浮上りを上記上方側第１の
吹出口から吹出される室温風によって押さえることによ
って室内温度分布の均一化を図るようにしたものも考え
られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、以上の第１〜
第３の従来技術の構成の空気調和装置では、その何れに
あつても一方側室温（低温）風吹出用の送風機は室温風
の吹出専用のものとなっており、２台の送風機を組込ん
だメリットが十分に生かされていない。

【０００８】また、実際に室内居住者が要求する暖房特
性は上述のように単に温度分布が均一であれば良いとい
うような一義的なものではなく、本来室内環境の変化に
応じて変動するファジーなものである。例えば冷間状態
下での暖房開始時においては室内下方に向けて高い温度
の温風を多量に高風速で吹出して室内を速やかに暖める
ことが要求される一方、室内が十分に暖まった後におい
ては、気流によって生じる室内居住者のドラフト感を軽
減する意味から上記温風の吹出風速設定値を低く抑える
必要があり、しかも、その場合において温風の対流浮力
により吹出気流が上方に浮き上り居住者の足元付近の温
度が低くなる恐れがあるので、上述のように冷風を温風
と同方向に又は所定の抑角を有して吹出して温風の浮き
上りを抑制する必要も生じる。

【０００９】即ち、室内環境に応じた真の快適暖房特性
を得るためには、温風及び冷風の吹出し方向、風速及び
風量を運転状態毎の異なる要求特性に応じて高精度に変
化させることが必要となる。

【００１０】特に上記の如き対流浮力による温度分布変
化の問題は、吹出風の温度が高く風速が低い暖房運転状
態時に顕著となる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１および２
記載の発明は、それぞれ上記の問題を解決することを目
的としてなされたものであって、各々次のように構成さ
れている。

【００１２】（１）　　請求項１記載の発明の構成請求
項１記載の発明の空気調和機は、例えば図１〜図６に示
すように、箱形の本体ケーシング１と、該本体ケーシン
グ１の一端側に形成された低温空気吸込口４ｂと、同本
体ケーシング１の他端側に形成された高温空気吸込口４
ａと、同本体ケーシング１の室内側正面に形成された空
気吹出口３０と、上記高温空気吸込口４ａから上記空気
吹出口３０に到る第１の通風路６と、上記低温空気吸込
口４ｂから上記空気吹出口３０に到る第２の通風路７と
、上記第１の通風路６の上流側から下流側にかけて配設
された第１の熱交換器５ａおよび第１のクロスフローフ
ァン８と、上記第２の通風路７の上流側から下流側にか
けて配設された第２の熱交換器５ｂおよび第２のクロス
フローファン９とを備えて構成されている。

【００１３】（２）　　請求項２記載の発明の構成請求
項２記載の発明の空気調和機は、上記請求項１記載の発
明の空気調和機を基本構成とし、同構成における第１の
通風路６の下流と第２の通風路７の下流とを空気吹出口
３０で合流させ、該合流部における第１、第２の各通風
路６，７からの空気流の吹出し状態を風向制御手段１１
，１２，１３によって任意の状態に制御するように構成
している。

【００１４】

【作用】本願の請求項１および２記載の発明の空気調和
機は、以上のように構成されている結果、当該構成に対
応して各々次のような作用を奏する。

【００１５】（１）　　請求項１記載の発明の作用すな
わち、請求項１記載の発明の空気調和機の構成では、上
述のように、空気調和機本体ケーシング１の一端側に例
えば室内天井部側又は室内中央部上方側等の主として高
温域の空気を吸い込む高温空気吸込口４ａを、また他端
側に例えば室内下方側又は室内壁面側等の主として低温
域の空気を吸い込む低温空気吸込口４ｂを設け、温度分
布の異なる各領域の空気を個別に第１、第２の対応する
各通風路６，７に導入するようにしている。

【００１６】そして、該第１、第２の各通風路６，７中
に設けられた第１、第２の対応する熱交換器５ａ，５ｂ
によって上記高温側空気は相対的に低温になるように加
熱度を小さくする一方、他方低温側空気は相対的に高温
になるように大きく加熱昇温した上で第１、第２の各ク
ロスフローファン８，９により正面側空気吹出口３０よ
り合流させて吹出す。

【００１７】この結果、特に室内空気層の低温層の空気
温度が効果的に高められる一方、高温層側の空気は目標
温度を維持し得るレベルでの相対的な低温度に維持され
るようになり、室内空気全体としての温度分布が均一に
なる。

【００１８】（２）　　請求項２記載の発明の作用請求
項２記載の発明の空気調和機の構成では、上記請求項１
記載の発明の空気調和機を基本構成とし、同構成におい
て、第１の通風路６の下流と第２の通風路７の下流とを
相互に空気吹出口３０で合流させ、該合流部における第
１、第２の各通風路６，７からの各空気流の吹出し状態
を風向制御手段１１，１２，１３によって任意の状態に
制御するようになっているから、上記請求項１記載の発
明の空気調和機の温度分布均一化作用を、例えば空調機
の運転状態に応じて、さらに細かくコントロールするこ
とができるようになる。

【００１９】

【発明の効果】従って、本願発明の空気調和機によると
、運転状態に応じて第１、第２の両送風機を低温風、高
温風の両方の送風に有効に利用するようにして温度分布
の均一化を図るようにしているので、コンパクトで快適
性の高い空気調和機を提供し得るようになる。特に、本
願発明の構成では、送風機および送風通路を一端側と他
端側に区分して対称的に配設することにより、壁面又は
天井等取付面方向に重ならないようにしているので、ユ
ニットの顕著な薄形化が可能となる。

【００２０】

【実施例】

１．　　第１実施例 図１〜図６は、本願発明の第１実施例に係る壁掛形空気
調和機の構成および動作を示している。

【００２１】先ず図１は、同空気調和機本体の機械的な
構造および対応する制御回路を示しており、図中符号１
は壁掛用の空気調和機本体の外部ケーシングである。該
外部ケーシング１は、天井３との間に所定の空間を保っ
て壁面２に係止されている。

【００２２】該外部ケーシング１は、全体として箱形の
カセット構造をなし、その上面部には高温側天井部の空
気を吸い込む第１の空気吸込用グリル４ａが、また下面
部には低温側室内下方の空気を吸い込む第２の空気吸込
用グリル４ｂが、さらに同正面中央部には後述する第１
および第２の２つの通風路６，７の各下流部を合流させ
た空気吹出口３０が各々形成されている。また一方、そ
の内部には、上記空気吹出口３０から上記第１および第
２のグリル４ａ，４ｂに各々連通する第１の通風路６と
第２の通風路７とが隔壁１０によって上下対称に画成さ
れている。そして、先ず上記第１の通風路６には、その
上流側から下流側にかけて順次第１の熱交換器５ａ、第
１のクロスフローファン８、第１の風向変更板１１、第
２の風向変更板１２が配設されている。また、上記第２
の通風路７には、その上流側から下流側ｉかけて第２の
熱交換器５ｂ、第２のクロスフローファン９が配設され
、さらにその下流端側空気吹出口３０部分に位置して上
記隔壁１５に対して基端側を軸着された第３の風向変更
板１３が設けられている。

【００２３】上記第１の風向変更板１１は、第１のモー
タ駆動回路２０によって回転駆動される第１モータＭ１
の回転方向と回転量によって開閉制御されるようになっ
ている。

【００２４】また、上記第２、第３の風向変更板１２，
１３も上記第１の風向変更板１１と同様に各々第２モー
タＭ２、第３モータＭ３によって回転駆動されるように
なっており、第２、第３のモータ駆動回路２１，２２に
よって駆動される各モータＭ２，Ｍ３の回転方向と回転
量に応じて開閉制御されるようになっている。

【００２５】上記第１〜第３の各モータＭ１〜Ｍ３は、
それぞれモータ制御回路１９によって任意に回転方向お
よび回転量が制御され、それによって上記第１〜第３の
風向変更板１１，１２，１３の各開度および位置を変更
する。

【００２６】一方、上記モータ制御回路１９は、例えば
マイクロコンピュータによって構成されており、吹出し
モード設定回路１８で設定された吹出しモード（図３〜
図６参照）に対応して上記第１〜第３のモータ駆動回路
２０〜２２を制御する。上記吹出しモード設定回路１８
には、風速センサ１７および温度センサ１６の各検出信
号が入力されるようになっており、それら各検出値を基
に図２のフローチャートに示すような演算を行って任意
に吹出しモードを設定し、上述した第１〜第３のモータ
Ｍ１〜Ｍ３の駆動制御を行うようになっている。

【００２７】次に図２のフローチャートを参照して上記
モータ制御回路１９による第１〜第３のモータＭ１〜Ｍ
３駆動制御の内容を詳細に説明する。

【００２８】すなわち、先ず最初にステップＳ１で上記
風速センサ１７の検出値Ｖ１と温度センサ１６の検出値
Ｖ２とを各々読み込む。

【００２９】次にステップＳ２で上記風速センサ１７の
検出値Ｖ１から実際の風速値Ｓｐを演算する。また、ス
テップＳ３で上記温度センサ１６の検出値Ｖ２を基に実
際の室内空気温度Ｔｐを演算する。

【００３０】次に、ステップＳ４，Ｓ５に進み、上記各
風速演算値Ｓｐ、温度演算値Ｔｐを各々所定の設定値Ｓ
ｐ１，Ｔｐ１と比較して、それらの間の偏差値ΔＳｐ，
ΔＴｐを求める。

【００３１】そして、更にステップＳ６に進み、上記各
偏差値ΔＳｐ，ΔＴｐに基き、それらの偏差値ΔＳｐ，
ΔＴｐを零にするような上記第１〜第３の風向変更板１
１，１２，１３の各開度θ１，θ２，θ３を所定の制御
マップより読み出して第１〜第３のモータＭ１，Ｍ２，
Ｍ３の制御量を設定し、該制御量に基いて上記第１〜第
３の各モータＭ１〜Ｍ３をフイードバック制御するべく
、第１〜第３のモータ駆動回路２０〜２２に駆動制御信
号を供給する。

【００３２】この結果、上記空気調和機は、例えば図３
〜図６に示すように運転状態に応じて空気吹出し形態が
適切にコントロールされ、同空気調和機が設置された室
内の温度は所望の室温に設定されることになる。また気
流状態も良好になる。

【００３３】今、例えば上記構成の空気調和機の暖房運
転を開始してから、所定室温移行後の室温微調整段階ま
での上記第１〜第３の風向変更板１１，１２，１３の具
体的な制御方法について説明すると、例えば図３〜図６
に示すようになる。

【００３４】（１）　　第１の制御モード（暖房開始時
）すなわち、先ず暖房運転開始時は、できるだけ早く室
温を高める必要があることから、図３に示すように上記
第１、第２、第３の各風向変更板１１，１２，１３を各
々最大開度θ１，θ２，θ３＝ＭＡＸ度に開制御し、可
能な限り多量の空気を上記空気吸込口である第１および
第２の両空気吸込用グリル４ａ，４ｂから吸込んで上記
各熱交換器５ａ，５ｂに供給し、当該熱交換後の昇温空
気を高温側空気流路である第１の通風路６と低温側空気
流路である第２の通風路７から上記第１、第２のクロス
フローファン８，９の両方の送風力を十分に活用して上
記空気吹出口３０から効率良く室内に吹出す。従って、
この時は、上記第１、第２、第３の各風向変更板１１，
１２，１３は、何れも図に示す如く空気流に平行な状態
となるように制御され、整流板としての機能を果たす。

【００３５】この結果、能率の良い急速暖房が可能とな
る。

【００３６】なお、この暖房運転開始時（暖房スイッチ
ＯＮ時）の室内空気の実温度Ｔｐは例えばＴｐ＝５℃、
風速ＳｐはＳｐ＝０ｍ／ｓであり、運転に際して設定さ
れた設定風速Ｓｐ１はＳｐ１＝０．５ｍ／ｓｅｃ、所望
設定温度Ｔ１はＴ１＝２０℃であったと仮定する。

【００３７】（２）　　第２の制御モード（室温Ｔｐが
上記設定値Ｔｐ＝Ｔ１＝２０℃付近に達した場合）次に
、上記図３の状態の急速暖房運転が所定時間継続すると
、やがて室温Ｔｐは上記設定温度Ｔ１＝２０℃に達する
。そして実際の室温Ｔｐが当該設定温度Ｔ１＝２０℃に
なったこと（Ｔｐ＝Ｔ１＝２０℃）が、上記温度センサ
１６によって検出されると、上記モータ制御回路１９は
該事実を判定して、以後は図４に示すように、第１の熱
交換器５ａの能力を低下させる。

【００３８】これにより高温空気吸込口側第１の空気吸
込用グリル４ａより第１の熱交換器５ａを介さないのに
近い室温状態のままの空気を吸込んで上記第１のクロス
フローファン８により空気吹出口３０上部より第２の通
風路７側の温風と略平行で、かつ室温空気が上方側に位
置する状態で吹出す。これにより、温風の浮上りが防止
される。そして、該状態では、設定風速Ｓｐ＝０．３ｍ
／ｓｅｃ、設定温度Ｔｐ１＝１８℃程度に制御すること
で、略所望の定常空調条件に維持することができる。

【００３９】（３）　　第３の制御モード（調整モード
）ところで、今例えば上記図４の状態で実際に検出判定
された室内風速ＳｐがＳｐ＝０．５ｍ／ｓｅｃ、同室内
温度ＴｐがＴｐ＝２０℃であるとすると、結局、室内実
温度Ｔｐ＝２０℃は上記図４の時の設定温度Ｔｐ＝１８
℃に対してＴｐ−Ｔｐ１＝ΔＴｐ＝２０−１８＝２（℃
）の温度偏差を、また室内風速Ｓｐ＝０．５ｍ／ｓｅｃ
は設定風速Ｓｐ１＝０．３ｍ／ｓｅｃに対してＳｐ−Ｓ
ｐ１＝ΔＰ＝０．３−０．５＝−０．２（ｍ／ｓｅｃ）
の風速偏差（不足）を有していることになる。

【００４０】従って、該場合には、さらに例えば図５に
示すように、第１の風向変更板１１の開度θ１を小さく
して、垂直に下げ、第１の通風路６側からの吹出流の流
れを下方に向け、また第２の風向変更板１２も少し下方
側に下げる一方、他方上記第３の風向変更板１３は、そ
のままとすることにより上記室温程度の低温の空気を相
対的に温度が高い上記第２の通風路７側からの吹出温風
中に効果的に吹き込ませるようにして両空気のミックス
度を向上させるとともに若干流速を低下させ、温度分布
の均一化を図りながら効果的に風速および室温を低下さ
せ、上記本来の設定風速Ｓｐ＝０．３ｍ／ｓｅｃ、設定
温度Ｔｐ１＝１８℃への収束を図る。

【００４１】（４）　　第４の制御モード（冷房運転時
の場合） 更に、又上記空気調和機は、例えば冷房運転時には図６
に示すように制御される。

【００４２】すなわち、該冷房運転時には、天井付近の
室内空気上層部に効果的に冷風を送るのが良いから、先
ず第１、第２の熱交換器５ａ，５ｂを介して冷却された
冷風を第１、第２の両クロスフローファン８，９によっ
て効率良く上記空気吹出口３０部分に供給する一方、当
該空気吹出口３０の各風向変更板１１，１２，１３を図
示の如く水平状態に近く制御して吹出される冷風が、で
きるだけ部屋全体の上層部に拡がるように水平方向に吹
出させるように制御する。この結果、温度分布が均一で
、しかも効果的に冷房状態の実現が図れる。

【００４３】２．　　第２実施例 次に図７は、本願発明の第２実施例に係る空気調和機の
構成を示している。

【００４４】該第２実施例の空気調和機の構成では、上
記第１実施例の空気調和機の構成を基本構成とし、同構
成における外部ケーシング１の構造を天吊型のものに構
成したことを特徴とするものである。その他の構成は、
上記第１実施例のものと全く同様である。

【００４５】該構成の空気調和機においても、各風向変
更板１１，１２，１３を例えば上述の図３〜図６の場合
と同様に制御するようにすれば同様の作用を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本願発明の第１実施例に係る空気調和
機の構造を示す断面図である。

【図２】図２は、同空気調和機のモータ制御回路部の制
御動作を示すフローチャートである。

【図３】図３は、同空気調和機の第１の制御モードにお
ける各部の動作状態を示す断面図である。

【図４】図４は、同空気調和機の第２の制御モードにお
ける各部の動作状態を示す断面図である。

【図５】図５は、同空気調和機の第３の制御モードにお
ける各部の動作状態を示す断面図である。

【図６】図６は、同空気調和機の第４の制御モードにお
ける各部の動作状態を示す断面図である。

【図７】図７は、本願発明の第２実施例に係る空気調和
機の構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１は外部ケーシング、２は壁面、３は天井面、４ａは第
１の空気吸込用グリル、４ｂは第２の空気吸込用グリル
、５ａ，５ｂは第１、第２の熱交換器、６は第１の通風
路、７は第２の通風路、８は第１のクロスフローファン
、９は第２のクロスフローファン、１０は隔壁、１１は
第１の風向変更板、１２は第２の風向変更板、１３は第
３の風向変更板、１９はモータ制御回路、２０は第１の
モータ駆動回路、２１は第２のモータ駆動回路、２２は
第３のモータ駆動回路、３０は空気吹出口、Ｍ１は第１
モータ、Ｍ２は第２モータ、Ｍ３は第３モータである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　箱形の本体ケーシング（１）と、該本
   体ケーシング（１）の一端側に形成された低温空気吸込
   口（４ｂ）と、同本体ケーシング（１）の他端側に形成
   された高温空気吸込口（４ａ）と、同本体ケーシング（
   １）の室内側正面に形成された空気吹出口（３０）と、
   上記高温空気吸込口（４ａ）から上記空気吹出口（３０
   ）に到る第１の通風路（６）と、上記低温空気吸込口（
   ４ｂ）から上記空気吹出口（３０）に到る第２の通風路
   （７）と、上記第１の通風路（６）の上流側から下流側
   にかけて配設された第１の熱交換器（５ａ）および第１
   のクロスフローファン（８）と、上記第２の通風路（７
   ）の上流側から下流側にかけて配設された第２の熱交換
   器（５ｂ）および第２のクロスフローファン（９）とを
   備えてなる空気調和機。
2. 【請求項２】　　第１の通風路（６）の下流と第２の通
   風路（７）の下流とは空気吹出口（３０）で合流し、該
   合流部における第１、第２の各通風路（６），（７）か
   らの空気流の吹出し状態が風向制御手段（１１），（１
   ２），（１３）によって任意の状態に制御されるように
   なっていることを特徴とする請求項１記載の空気調和機
   。