WO2021140564A1

WO2021140564A1 - 空気調和機

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Publication number: WO2021140564A1
Application number: PCT/JP2020/000164
Authority: WO
Inventors: 龍一永田; 佐藤　正典; 雄亮田代
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2020-01-07
Filing date: 2020-01-07
Publication date: 2021-07-15
Also published as: EP4089340A1; EP4089340A4; CN114902004A; US11976838B2; JPWO2021140564A1; US20220397301A1

Abstract

空気調和機は、空気を吸い込む吸込口および空気を吹き出す吹出口が形成された筐体と、並列に接続され、吸込口から吸い込まれた空気と冷媒との間で熱交換を行う複数の熱交換器と、複数の熱交換器のそれぞれに対して空気を送る複数の送風機と、複数の送風機をそれぞれ異なる回転数に制御する制御装置とを備える。

Description

空気調和機

　本発明は、室内の空気調和を行う空気調和機に関するものである。

　従来、異なる２つの温度の空気を同時に吹き分けて送り出す二温度空調を行うことができる空気調和機の室内機が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。例えば、特許文献１には、上下に配置された２つの熱交換器と、２つの熱交換器の間に接続された膨張弁と、上側の熱交換器を通過する空気を吹き出す背面側吹出口と、下側の熱交換器を通過する空気を吹き出す前面側吹出口とを備えた室内機が開示されている。この室内機は、膨張弁の開度を調整し、暖房運転時における２つの熱交換器の凝縮温度を変えることにより、背面側吹出口および前面側吹出口から異なる温度の空気が吹き出される。この場合、相対的に温度の低い空気が前面側吹出口から吹き出され、相対的に温度の高い空気が背面側吹出口から吹き出される。

　特許文献２には、左右並列に配置された２つの熱交換器と、２つの熱交換器の分岐箇所に接続された流量調整弁と、一方の熱交換器を通過する空気を吹き出す第１吹出口と、他方の熱交換器を通過する空気を吹き出す第２吹出口とを備えた室内機が開示されている。この室内機は、流量調整弁の開度を調整し、それぞれの熱交換器を流れる冷媒流量を変えることにより、第１吹出口および第２吹出口から異なる温度の空気が吹き出される。

特開２０１８－２５３４４号公報国際公開第２０１８／０６１１８８号

　しかしながら、特許文献１に記載の室内機は、上側の熱交換器と、膨張弁と、下側の熱交換器とが順次接続される構成であることにより、相対的に温度の高い空気を前面側吹出口から吹き出し、相対的に温度の低い空気を背面側吹出口から吹き出すことができない。そのため、空気の吹き分け範囲が制限され、ユーザの快適性が損なわれるという課題がある。

　また、特許文献２に記載の室内機は、二温度空調を実現するために流量調整弁が必要である。そのため、コストが増大するとともに、熱交換器の設置スペースが減少することによって性能が低下するという課題がある。

　本発明は、上記従来の技術における課題に鑑みてなされたものであって、ユーザの快適性を向上させるとともに、性能低下を抑制することができる空気調和機を提供することを目的とする。

　本発明に係る空気調和機は、空気を吸い込む吸込口および前記空気を吹き出す吹出口が形成された筐体と、並列に接続され、前記吸込口から吸い込まれた前記空気と冷媒との間で熱交換を行う複数の熱交換器と、前記複数の熱交換器のそれぞれに対して前記空気を送る複数の送風機と、前記複数の送風機をそれぞれ異なる回転数に制御する制御装置とを備えるものである。

　本発明に係る空気調和機では、複数の熱交換器のそれぞれに対応する複数の送風機が異なる回転数に制御されることにより、異なる温度の空気が吹き出されるため、ユーザの快適性を向上させるとともに、性能低下を抑制することができる。

実施の形態１に係る空気調和機の構成の一例を示す回路図である。実施の形態１に係る空気調和機の室内機の外観の一例を示す斜視図である。実施の形態１に係る室内機の内部構造を模式的に示す側面図である。冷房運転時における室内熱交換器の風量と能力との関係の一例を示すグラフである。冷房運転時における室内熱交換器の風量と能力／風量との関係の一例を示すグラフである。暖房運転時における室内熱交換器の風量と能力との関係の一例を示すグラフである。暖房運転時における室内熱交換器の風量と能力／風量との関係の一例を示すグラフである。実施の形態２に係る空気調和機の室内機の外観の一例を示す斜視図である。実施の形態２に係る制御装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。図９の制御装置の構成の一例を示すハードウェア構成図である。図９の制御装置の構成の他の例を示すハードウェア構成図である。冷房運転時における２台の室内熱交換器の風量比と吹き出し温度差との関係の一例を示すグラフである。暖房運転時における２台の室内熱交換器の風量比と吹き出し温度差との関係の一例を示すグラフである。実施の形態２に係る室内機による二温度空調処理の流れの一例を示すフローチャートである。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本発明は、以下の各実施の形態に示す構成のうち、組合せ可能な構成のあらゆる組合せを含むものである。また、各図に記載の構成について、その形状、大きさ、および配置等は、本発明の範囲内で適宜変更することができる。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。また、温度、圧力等の高低については、特に絶対的な値との関係で高低等が定まっているものではなく、システム、装置等における状態、動作等において相対的に定まるものとする。

実施の形態１．
　本実施の形態１に係る空気調和機について説明する。本実施の形態１に係る空気調和機は、空気調和機は、冷媒回路に冷媒を循環させることにより、対象空間の空気調和を行うものである。

［空気調和機１の構成］
　図１は、本実施の形態１に係る空気調和機の構成の一例を示す回路図である。図１に示すように、空気調和機１は、室外機１０、室内機２０および制御装置３０で構成されている。室外機１０および室内機２０は、冷媒配管で接続されている。

　室外機１０は、圧縮機１１、冷媒流路切替装置１２、室外熱交換器１３、膨張弁１４および室外送風機１５を備えている。室内機２０は、室内熱交換器２１ａおよび２１ｂ、ならびに、室内送風機２２ａおよび２２ｂを備えている。空気調和機１では、圧縮機１１、冷媒流路切替装置１２、室外熱交換器１３、膨張弁１４、室内熱交換器２１ａおよび２１ｂが冷媒配管によって順次接続されることにより、冷媒が循環する冷媒回路が形成される。

（室外機１０）
　圧縮機１１は、低温低圧の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して高温高圧の状態にして吐出する。圧縮機１１は、運転周波数を変化させることにより、単位時間あたりの送出量である容量が制御されるインバータ圧縮機からなる。圧縮機１１の運転周波数は、制御装置３０によって制御される。

　冷媒流路切替装置１２は、例えば四方弁であり、冷媒の流れる方向を切り替えることにより、冷房運転および暖房運転の切り替えを行う。冷媒流路切替装置１２は、冷房運転時に、図１の実線で示す状態、すなわち圧縮機１１の吐出側と室外熱交換器１３とが接続されるように切り替わる。また、冷媒流路切替装置１２は、暖房運転時に、図１の破線で示す状態、すなわち圧縮機１１の吸入側と室外熱交換器１３とが接続されるように切り替わる。冷媒流路切替装置１２における流路の切り替えは、制御装置３０によって制御される。

　室外熱交換器１３は、例えば、フィンアンドチューブ型の熱交換器であり、室外送風機１５によって供給される室外空気と冷媒との間で熱交換を行う。室外熱交換器１３は、冷房運転の際に、冷媒の熱を室外空気に放熱して冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。また、室外熱交換器１３は、暖房運転の際に、冷媒を蒸発させ、その際の気化熱により室外空気を冷却する蒸発器として機能する。

　室外送風機１５は、図示しないモータによって駆動され、室外熱交換器１３に対して室外空気を供給する。室外送風機１５の回転数は、制御装置３０によって制御される。回転数が制御されることにより、室外熱交換器１３に対する送風量が調整される。

　膨張弁１４は、冷媒を減圧して膨張させる。膨張弁１４は、例えば、電子式膨張弁等の開度の制御が可能な弁で構成される。膨張弁１４の開度は、制御装置３０によって制御される。

（室内機２０）
　室内熱交換器２１ａおよび２２ｂは、それぞれ、室内送風機２２ａおよび２２ｂによって供給される室内空気と冷媒との間で熱交換を行う。これにより、室内空間に供給される冷房用空気または暖房用空気が生成される。室内熱交換器２１ａおよび２１ｂは、冷房運転の際に蒸発器として機能し、空調対象空間の空気を冷却して冷房を行う。また、室内熱交換器２１ａおよび２１ｂは、暖房運転の際に凝縮器として機能し、空調対象空間の空気を加熱して暖房を行う。本実施の形態１において、室内熱交換器２１ａおよび２１ｂは、並列に接続されている。

　室内送風機２２ａおよび２２ｂは、図示しないモータによって駆動され、それぞれ室内熱交換器２１ａおよび２１ｂに対して空気を供給する。室内送風機２２ａおよび２２ｂの回転数は、制御装置３０によって制御される。回転数が制御されることにより、室内熱交換器２１ａおよび２１ｂに対する送風量が調整される。なお、この例では、２つの室内熱交換器２１ａおよび２１ｂと、これらに対応する２つの室内送風機２２ａおよび２２ｂが設けられているが、これに限られず、それぞれ３つ以上設けられてもよい。

（制御装置３０）
　制御装置３０は、室外機１０および室内機２０に設けられた各部を制御する。特に、本実施の形態１において、制御装置３０は、室内熱交換器２１ａおよび２１ｂに対する風量を異ならせるように、室内送風機２２ａおよび２２ｂを異なる回転数に制御する。

［室内機２０の構造］
　図２は、本実施の形態１に係る空気調和機の室内機の外観の一例を示す斜視図である。図３は、本実施の形態１に係る室内機の内部構造を模式的に示す側面図である。なお、図２において、破線で示す部分は、室内機２０の内部に設けられた室内熱交換器２１ａおよび２１ｂを示す。また、以下の説明で用いる「上」、「下」、「左」、「右」、「前」および「後」等の表現は、特に断らない限り、室内機２０を正面側から見た場合の方向を意味するものとする。

　図２および図３に示すように、室内機２０は、筐体１００と、筐体１００内に配置された２台の室内熱交換器２１ａおよび２１ｂならびに２台の室内送風機２２ａおよび２２ｂとを有し、空調対象空間に設置されている。

　室内機２０の筐体１００は、室内壁面に固定される基台１０１と、基台１０１の前面に取り付けられた意匠パネル１０２とを有している。意匠パネル１０２の上面には、室内空気を内部に吸い込むための吸込口１０３が形成されている。また、意匠パネル１０２の下面には、室内へ空気を吹き出す吹出口１０４が形成されている。

　筐体１００の内部には、左右に並列に配置された室内熱交換器２１ａおよび２１ｂと、各室内熱交換器２１ａおよび２１ｂのそれぞれに対応して並列に配置された室内送風機２２ａおよび２２ｂとが設けられている。また、筐体１００内には、各室内送風機２２ａおよび２２ｂをそれぞれ駆動する図示しないモータが設けられている。

　なお、室内熱交換器２１ａおよび２１ｂならびに室内送風機２２ａおよび２２ｂの配置は、この例に限られない。１つの室内熱交換器に対応する室内送風機が当該室内熱交換器に対して空気を供給することができれば、室内熱交換器２１ａおよび２１ｂならびに室内送風機２２ａおよび２２ｂは、どのように配置されてもよい。

　吹出口１０４には、吹出口１０４を開閉するとともに、吹き出される空気の上下方向の風向を調整する上下風向板としての役割を果たす一対のフラップ１０５ａおよび１０５ｂが開閉自在に設けられている。フラップ１０５ａおよび１０５ｂは、例えば、左右方向が長手方向となる板状部材であり、吹出口１０４の左右に配置されている。フラップ１０５ａは吹出口１０４の左側に配置され、フラップ１０５ｂは吹出口１０４の右側に配置されている。なお、吹出口１０４には、吹き出される左右方向の風向を調整する図示しない左右風向板も、吹出口１０４の左右に分割されて配置されている。

　室内熱交換器２１ａおよび２１ｂは、例えば、間隔を空けて配置された複数のフィンと、複数のフィンを貫通し、内部を冷媒が通過する複数の伝熱管とを備えたフィンアンドチューブ型熱交換器で構成されている。室内熱交換器２１ａおよび２１ｂは、これに限られず、例えばフィンが設けられていない、所謂フィンレス熱交換器であってもよい。

　室内送風機２２ａおよび２２ｂは、吸込口１０３の下流側で、かつ室内熱交換器２１ａおよび２１ｂの上流側に配置されており、例えばプロペラファンまたはクロスフローファン等で構成されている。

　このように構成された室内機２０において、筐体１００の内部には、吸込口１０３から吹出口１０４までの風路として、大まかに右側風路と左側風路とが形成される。左側風路には、室内熱交換器２１ａおよび室内送風機２２ａが配置される。右側風路には、室内熱交換器２１ｂおよび室内送風機２２ｂが配置される。

　したがって、左側風路には、室内送風機２２ａによって吸込口１０３から吸い込まれた空気が流れる。そして、室内送風機２２ａからの空気は、室内熱交換器２１ａを通過し、フラップ１０５ａおよび図示しない左右風向板によって風向制御されて、吹出口１０４から吹き出される。なお、以下の説明において、「左側風路を流れ、室内熱交換器２１ａを通過して吹き出される空気」のことを、「左側の空気」と称する場合がある。

　また、右側風路には、室内送風機２２ｂによって吸込口１０３から吸い込まれた空気が流れる。そして、室内送風機２２ｂからの空気は、室内熱交換器２１ｂを通過し、フラップ１０５ｂおよび図示しない左右風向板によって風向制御されて、吹出口１０４から吹き出される。なお、以下の説明において、「右側風路を流れ、室内熱交換器２１ｂを通過して吹き出される空気」のことを、「右側の空気」と称する場合がある。

［空気調和機１の動作］
　次に、このように構成された空気調和機１の動作について、図１を参照して冷媒の流れとともに説明する。ここでは、空気調和機１が冷房運転および暖房運転を実行する場合の冷媒の流れについて説明する。

（冷房運転時）
　空気調和機１が冷房運転を実行する場合について説明する。冷房運転が実行される場合には、まず、冷媒流路切替装置１２が、制御装置３０の制御により図１の実線で示される状態に切り替えられる。すなわち、冷媒流路切替装置１２は、圧縮機１１の吐出側と室外熱交換器１３とが接続され、圧縮機１１の吸入側と室内熱交換器２１ａおよび２１ｂとが接続されるように切り替えられる。

　圧縮機１１が駆動すると、圧縮機１１から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出される。圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１２を介して、凝縮器として機能する室外熱交換器１３に流れ込む。室外熱交換器１３では、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、室外送風機１５によって供給される室外空気との間で熱交換が行われる。これにより、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒になる。

　室外熱交換器１３から流出した高圧の液冷媒は、膨張弁１４で膨張し、低圧のガス冷媒と低圧の液冷媒とが混合した二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する室内熱交換器２１ａおよび２１ｂにそれぞれ流れ込む。室内熱交換器２１ａでは、流れ込んだ二相状態の冷媒と、室内送風機２２ａによって供給される室内空気との間で熱交換が行われる。また、室内熱交換器２１ｂでは、流れ込んだ二相状態の冷媒と、室内送風機２２ｂによって供給される室内空気との間で熱交換が行われる。これにより、二相状態の冷媒のうちの液冷媒が蒸発して、低圧のガス冷媒になる。

　室内熱交換器２１ａおよび２１ｂから流出した低圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１２を介して圧縮機１１に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機１１から吐出される。以下、このサイクルが繰り返される。

（暖房運転時）
　空気調和機１が暖房運転を実行する場合について説明する。暖房運転が実行される場合には、まず、冷媒流路切替装置１２が、制御装置３０の制御により図１の破線で示される状態に切り替えられる。すなわち、冷媒流路切替装置１２は、圧縮機１１の吐出側と室内熱交換器２１ａおよび２１ｂとが接続され、圧縮機１１の吸入側と室外熱交換器１３とが接続されるように切り替えられる。

　圧縮機１１が駆動すると、圧縮機１１から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出される。圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１２を介して、凝縮器として機能する室内熱交換器２１ａおよび２１ｂにそれぞれ流れ込む。室内熱交換器２１ａでは、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、室内送風機２２ａによって供給される室内空気との間で熱交換が行われる。また、室内熱交換器２１ｂでは、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、室内送風機２２ｂによって供給される室内空気との間で熱交換が行われる。これにより、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒になる。

　室内熱交換器２１ａおよび２１ｂから流出した高圧の液冷媒は、膨張弁１４で膨張し、低圧のガス冷媒と低圧の液冷媒とが混合した二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する室外熱交換器１３に流れ込む。室外熱交換器１３では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、室外送風機１５によって供給される室外空気との間で熱交換が行われる。これにより、二相状態の冷媒のうちの液冷媒が蒸発して、低圧のガス冷媒になる。室外熱交換器１３から流出した低圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１２を介して圧縮機１１に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機１１から吐出される。以下、このサイクルが繰り返される。

［二温度空調］
　次に、本実施の形態１に係る空気調和機１による二温度空調について説明する。本実施の形態１に係る空気調和機１は、室内機２０における２台の室内熱交換器２１ａおよび２１ｂを介して吹き出される空気の温度を異ならせるように、二温度空調を実施する。以下では、空気調和機１の室内機２０から吹き出される空気の吹き出し温度の算出方法と、二温度空調の際の吹き出し温度の算出方法とについて説明する。

（空気の吹き出し温度の算出）
　一般に、空気調和機の室内機から吹き出される空気の吹き出し温度は、吸い込み温度Ｔ_{ａｉｒｉｎ}と、室内熱交換器の能力と、室内熱交換器に対する風量とに基づき算出される。具体的には、吹き出し温度Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ}は、式（１）および式（２）に基づき算出される。式（１）は、冷房運転時における吹き出し温度Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ}の演算式を示し、式（２）は、暖房運転時における吹き出し温度Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ}の演算式を示す。なお、式（１）および式（２）において、「Ｑ_ｃ」は冷房運転時の室内熱交換器の能力を示し、「Ｑ_ｈ」は暖房運転時の室内熱交換器の能力を示し、「Ｇａ」は室内熱交換器に対する風量（空気質量流量）、Ｃｐは空気比熱を示す。
　　　Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ}＝Ｔ_{ａｉｒｉｎ}－Ｑ_ｃ／（Ｇａ×Ｃｐ）　　・・・（１）
　　　Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ}＝Ｔ_{ａｉｒｉｎ}＋Ｑ_ｈ／（Ｇａ×Ｃｐ）　　・・・（２）

　式（１）および式（２）に示すように、吹き出し温度Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ}は、風量Ｇａが変化することによって変化する。このときの風量Ｇａは、送風機の回転数を変化させることで変化する。すなわち、送風機の回転数を変化させることにより、吹き出し温度Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ}が変化する。一方、吹き出し温度Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ}は、能力Ｑ_ｃおよびＱ_ｈが変化することによっても変化する。このときの能力Ｑ_ｃおよびＱ_ｈは、風量Ｇａが変化することによって変化する。

　以上のことから、吹き出し温度Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ}は、送風機の回転数を変化させ、風量Ｇａを変化させることによって変化する。

（二温度空調の際の吹き出し温度の算出）
　次に、本実施の形態１に係る空気調和機１の室内機２０による二温度空調の際の吹き出し温度の算出方法について説明する。二温度空調は、１台の室内機から異なる２つの温度の空気を吹き出すものである。本実施の形態１に係る空気調和機１は、室内機２０に設けられた２台の室内熱交換器２１ａおよび２１ｂのそれぞれを通過して吹き出される空気の温度を異ならせることで、二温度空調を行う。

　したがって、室内機２０において二温度空調が行われる場合、２台の室内熱交換器２１ａおよび２１ｂのそれぞれを通過して室内機２０から吹き出される空気の吹き出し温度は、以下のように算出される。なお、室内熱交換器の能力は、一般に、冷房運転時と暖房運転時とで異なるため、吹き出し温度は、運転状態に応じて異なる演算式を用いて算出される。

　室内熱交換器２１ａの吹き出し温度を「Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ１}」とした場合、冷房運転時における吹き出し温度Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ１}は、式（１）に基づき、式（３）で表される。また、室内熱交換器２１ｂの吹き出し温度を「Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ２}」とした場合、冷房運転時における吹き出し温度Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ２}は、式（１）に基づき、式（４）で表される。なお、式（３）および式（４）における各パラメータに付される「１」は、室内熱交換器２１ａに対応するものであることを示し、「２」は、室内熱交換器２１ｂに対応するものであることを示す。
　　　Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ１}＝Ｔ_{ａｉｒｉｎ１}－Ｑ_ｃ１／（Ｇａ_１×Ｃｐ_１）　　・・・（３）
　　　Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ２}＝Ｔ_{ａｉｒｉｎ２}－Ｑ_ｃ２／（Ｇａ_２×Ｃｐ_２）　　・・・（４）

　また、暖房運転時における室内熱交換器２１ａの吹き出し温度Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ１}は、式（２）に基づき、式（５）で表される。暖房運転時における室内熱交換器２１ｂの吹き出し温度Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ２}は、式（２）に基づき、式（６）で表される。
　　　Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ１}＝Ｔ_{ａｉｒｉｎ１}＋Ｑ_ｈ１／（Ｇａ_１×Ｃｐ_１）　　・・・（５）
　　　Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ２}＝Ｔ_{ａｉｒｉｎ２}＋Ｑ_ｈ２／（Ｇａ_２×Ｃｐ_２）　　・・・（６）

　式（３）～式（６）に示すように、吹き出し温度Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ}は、吸い込み温度Ｔ_{ａｉｒｉｎ}を、能力、風量および比熱に基づいて得られる値だけ増減させることによって決定される。したがって、二温度空調によって２つの異なる温度の空気を吹き出す場合には、能力、風量および比熱に基づいて得られる値をそれぞれ異ならせるようにすればよい。具体的には、制御装置３０は、室内熱交換器２１ａおよび２１ｂのそれぞれについての能力、風量および比熱に基づいて得られる値が異なるように、室内送風機２２ａおよび２２ｂの回転数を制御する。

　図４は、冷房運転時における室内熱交換器の風量と能力との関係の一例を示すグラフである。図５は、冷房運転時における室内熱交換器の風量と能力／風量との関係の一例を示すグラフである。図６は、暖房運転時における室内熱交換器の風量と能力との関係の一例を示すグラフである。図７は、暖房運転時における室内熱交換器の風量と能力／風量との関係の一例を示すグラフである。

　図４および図６において、横軸は室内熱交換器２１ａおよび２１ｂのそれぞれの風量Ｇａ_１およびＧａ_２［ｍ^３／ｍｉｎ］を示す。縦軸は室内熱交換器２１ａおよび２１ｂのそれぞれの能力Ｑ_ｃ１およびＱ_ｃ２［ｋＷ］を示す。図５および図７において、横軸は室内熱交換器２１ａおよび２１ｂのそれぞれの風量Ｇａ_１およびＧａ_２［ｍ^３／ｍｉｎ］を示す。縦軸は室内熱交換器２１ａおよび２１ｂのそれぞれの能力／風量であるＱ_ｃ１／Ｇａ_１およびＱ_ｃ２／Ｇａ_２［ｋＷ／（ｍ^３／ｍｉｎ）］を示す。

　また、図４～図７に示す例は、説明を容易とするため、室内熱交換器２１ａおよび２１ｂの合計の能力が一定であり、室内熱交換器２１ｂの風量Ｇａ_２が固定された場合を示す。なお、このように室内熱交換器２１ａおよび２１ｂのいずれかの風量Ｇａ_１またはＧａ_２を固定すると、一方の室内熱交換器の風量のみを制御するだけで二温度空調が行われるため、二温度空調時の風量制御が容易になり好ましい。

　冷房運転時においては、図４に示すように、室内熱交換器２１ａの風量Ｇａ_１が低下すると、能力Ｑ_ｃ１が低下する。このとき、室内熱交換器２１ｂの能力Ｑ_ｃ２は、風量Ｇａ_２が固定された状態であっても上昇する。これは、室内熱交換器２１ａの風量Ｇａ１が変化することによって室内熱交換器２１ｂに対する冷媒流量が増加するためである。

　具体的には、室内送風機２２ａから供給される風量Ｇａ_１が低下した場合には、室内熱交換器２１ａの熱交換量が低下する。室内熱交換器２１ａの熱交換量が低下すると、室内熱交換器２１ａを流れる冷媒の出口過冷却度または出口過熱度などの出口状態が変化する。

　ここで、室内熱交換器２１ａおよび２１ｂにおける冷媒の入口状態が同じであると仮定した場合、室内機２０では冷媒の出口状態が変化するので、室内熱交換器２１ａおよび２１ｂを流れる冷媒の圧力損失が瞬時的に変化する。そして、冷媒の圧力損失が変化すると、室内機２０では、入口および出口での圧力損失が等しくなるように、冷媒が流れる。

　その結果、室内熱交換器２１ａおよび２１ｂを流れる冷媒流量が変化し、風量固定の室内熱交換器２１ｂにおいても、熱交換量が変化する。したがって、冷房運転時において、室内熱交換器２１ａの風量Ｇａ_１が低下した場合には、室内熱交換器２１ａの能力Ｑ_ｃ１が低下するとともに、室内熱交換器２１ｂの能力Ｑ_ｃ２が上昇する。

　また、図５に示すように、室内熱交換器２１ａの風量Ｇａ_１が低下すると、能力／風量であるＱ_ｃ１／Ｇａ_１が上昇する。一方、室内熱交換器２１ｂの能力／風量であるＱ_ｃ２／Ｇａ_２は、ほとんど変化しない。

　すなわち、冷房運転時においては、風量が低下すると、能力および能力／風量が上昇する。したがって、冷房運転時に吹き出し温度を低下させる場合には、式（３）および式（４）に基づき、能力／風量を上昇させるように制御すればよいので、風量が低下するように室内送風機の回転数を低下させればよい。

　暖房運転時においては、図６に示すように、冷房運転時と同様に、室内熱交換器２１ａの風量Ｇａ_１が低下すると、能力Ｑ_ｃ１が低下する。このとき、室内熱交換器２１ｂの能力Ｑ_ｃ２は、風量Ｇａ_２が固定された状態であっても上昇する。

　また、図７に示すように、室内熱交換器２１ａの風量Ｇａ_１が低下すると、能力／風量であるＱ_ｃ１／Ｇａ_１が上昇する。一方、室内熱交換器２１ｂの能力／風量であるＱ_ｃ２／Ｇａ_２は、室内熱交換器２１ｂの風量Ｇａ_２が低下することによってわずかに上昇するが、室内熱交換器２１ａの能力／風量であるＱ_ｃ１／Ｇａ_１ほどの上昇量を有していない。

　すなわち、暖房運転時においては、冷房運転時と同様に、風量が低下すると、能力および能力／風量が上昇する。したがって、暖房運転時に吹き出し温度を上昇させる場合には、式（３）および式（４）に基づき、能力／風量を上昇させるように制御すればよいので、風量が低下するように室内送風機の回転数を低下させればよい。

　次に、二温度空調の具体例について説明する。ここでは、例えば冷房運転において、左側の空気の吹き出し温度Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ１}と、右側の空気の吹き出し温度Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ２}との関係が「Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ１}＜Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ２}」となるように、室内熱交換器２１ａおよび２１ｂに対する風量Ｇａ_１およびＧａ_２を決定する場合について考える。

　この場合、「Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ１}＜Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ２}」となるように、式（３）および式（４）における各パラメータが決定される。式（３）および式（４）において、吸い込み温度Ｔ_{ａｉｒｉｎ１}およびＴ_{ａｉｒｉｎ２}は、同一の吸込口１０３から吸い込まれる空気の温度であるため、同一の値として扱うことができる。また、比熱Ｃ_ｐ１およびＣ_ｐ２も同様に、略同一の値として扱うことができる。

　したがって、冷房運転時において、「Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ１}＜Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ２}」とするためには、式（３）および式（４）に基づき、式（７）の関係が導出される。
　　　Ｑ_ｃ１／Ｇａ_１＞Ｑ_ｃ２／Ｇａ_１　　・・・（７）

　ここで、図４から、室内熱交換器２１ａの風量Ｇａ_１は、２台の室内熱交換器２１ａおよび２１ｂに対する風量Ｇａ_１およびＧａ_２が同一になる場合よりも小さければ、式（７）の関係が満たされることがわかる。一方、この例では、室内熱交換器２１ｂに対する風量Ｇａ_２を固定としている。そのため、室内熱交換器２１ａの風量Ｇａ_１は、室内熱交換器２１ｂの風量Ｇａ_２よりも小さければよい。したがって、冷房運転時において、「Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ１}＜Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ２}」とするためには、制御装置３０は、「Ｇａ_１＜Ｇａ_２」となるように室内送風機２２ａおよび２２ｂの回転数を制御すればよい。

　なお、「Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ１}＜Ｔ_{ａｉｒｏｕｔ２}」となるように室内送風機２２ａおよび２２ｂの回転数を制御した場合、相対的に温度が低い左側の風量Ｇａ_２は、相対的に温度が高い右側の風量Ｇａ_１よりも小さい。そこで、制御装置３０は、吹出口１０４に設けられた左側のフラップ１０５ａを制御し、空気を縮流して風速を上げると好ましい。これは、冷たく勢いのある空気をユーザに到達させるためである。

　以上のように、本実施の形態１に係る空気調和機１では、室内熱交換器２１ａおよび２１ｂのそれぞれに対応する室内送風機２２ａおよび２２ｂが異なる回転数に制御されることにより、異なる温度の空気が吹き出される。そのため、ユーザの快適性を向上させるとともに、性能低下を抑制することができる。

　また、従来は、二温度空調を実現するために並列に接続された複数の室内熱交換器の分岐箇所に流量調整弁を設ける必要があったが、本実施の形態１に係る空気調和機１では、流量調整弁が不要となる。そのため、コストを抑制しながら適切に二温度空調を実現することができる。

　また、このとき、空気調和機１では、空調対象空間に存在する複数の人の表面温度差が１℃以上である場合に、吹出口１０４から吹き出される空気の風量を異ならせるように、室内送風機２２ａおよび２２ｂの回転数を制御するとよい。さらに、この場合、風量比が０．８以下となるように、室内送風機２２ａおよび２２ｂの回転数が制御されるとよい。

　空気調和機１では、室内送風機２２ａおよび２２ｂのいずれか一方の室内送風機の回転数が固定される。これにより、一方の室内熱交換器の風量のみを制御するだけで二温度空調が行われるため、二温度空調時において風量を容易に制御することができる。

実施の形態２．
　次に、本実施の形態２について説明する。本実施の形態２では、実施の形態１で説明した二温度空調を、空調対象空間の状態に応じて自動的に実行する場合について説明する。なお、本実施の形態２において、実施の形態１と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

［室内機２０の構造］
　図８は、本実施の形態２に係る空気調和機の室内機の外観の一例を示す斜視図である。なお、図８において、破線で示す部分は、室内機２０の内部に設けられた室内熱交換器２１ａおよび２１ｂを示す。

　図８に示すように、本実施の形態２に係る室内機２０は、実施の形態１と同様に、筐体１００と、筐体１００内に配置された２台の室内熱交換器２１ａおよび２１ｂならびに２台の室内送風機２２ａおよび２２ｂとを有し、空調対象空間に設置されている。

　また、本実施の形態２において、室内機２０は、空間温度センサ１１０を有している。空間温度センサ１１０は、例えば、意匠パネル１０２下面から突出するように設けられており、空調対象空間の内部に存在する人の表面温度を検出する。空間温度センサ１１０として、例えば、空調対象空間内の温度分布を検出できる赤外線センサ等が用いられる。

［空気調和機１の構成］
　本実施の形態２に係る制御装置３０は、空間温度センサ１１０で検出された人の表面温度に基づき、二温度空調を行うように、室内送風機２２ａおよび２２ｂを異なる回転数に制御する。

　図９は、本実施の形態２に係る制御装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。図９に示すように、制御装置３０は、情報取得部３１、人体検出部３２、温度差算出部３３、温度差比較部３４、機器制御部３５および記憶部３６を備えている。制御装置３０は、ソフトウェアを実行することにより各種機能を実現するマイクロコンピュータなどの演算装置、もしくは各種機能に対応する回路デバイスなどのハードウェア等で構成されている。なお、図９では、本実施の形態２に関連する機能についての構成のみを図示し、それ以外の構成については図示を省略する。

　情報取得部３１は、空間温度センサ１１０で検出された空間温度を取得する。空間温度は、空調対象空間全体の温度を示す。人体検出部３２は、空間温度に基づき、空調対象空間内の人を検出する。人体検出部３２による人の検出は、例えば従来から用いられている方法によって検出される。温度差算出部３３は、室内熱交換器２１ａおよび２１ｂのそれぞれを通過して吹き出される空気の温度差を算出する。

　温度差比較部３４は、温度差算出部３３で算出された温度差と、記憶部３６に記憶された設定温度とを比較する。また、温度差比較部３４は、比較によって温度差が設定温度以上であるか否かを判断する。機器制御部３５は、温度差比較部３４の比較結果に基づき、室内送風機２２ａおよび２２ｂの回転数を制御する。記憶部３６は、制御装置３０の各部で用いられる各種の情報を記憶する。本実施の形態２において、記憶部３６は、温度差比較部３４で用いられる設定温度を予め記憶している。

　図１０は、図９の制御装置の構成の一例を示すハードウェア構成図である。制御装置３０の各種機能がハードウェアで実行される場合、図９の制御装置３０は、図１０に示すように、処理回路４１で構成される。図９の制御装置３０において、情報取得部３１、人体検出部３２、温度差算出部３３、温度差比較部３４、機器制御部３５および記憶部３６の各機能は、処理回路４１により実現される。

　各機能がハードウェアで実行される場合、処理回路４１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。制御装置３０は、情報取得部３１、人体検出部３２、温度差算出部３３、温度差比較部３４、機器制御部３５および記憶部３６の各部の機能それぞれを処理回路４１で実現してもよいし、各部の機能を１つの処理回路４１で実現してもよい。

　図１１は、図９の制御装置の構成の他の例を示すハードウェア構成図である。制御装置３０の各種機能がソフトウェアで実行される場合、図９の制御装置３０は、図１１に示すように、プロセッサ５１およびメモリ５２で構成される。制御装置３０において、情報取得部３１、人体検出部３２、温度差算出部３３、温度差比較部３４、機器制御部３５および記憶部３６の各機能は、プロセッサ５１およびメモリ５２により実現される。

　各機能がソフトウェアで実行される場合、制御装置３０において、情報取得部３１、人体検出部３２、温度差算出部３３、温度差比較部３４、機器制御部３５および記憶部３６の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ５２に格納される。プロセッサ５１は、メモリ５２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。

　メモリ５２として、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable and Programmable ROM）およびＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable ROM）等の不揮発性または揮発性の半導体メモリ等が用いられる。また、メモリ５２として、例えば、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（Mini Disc）およびＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の着脱可能な記録媒体が用いられてもよい。

［二温度空調］
　次に、本実施の形態２に係る空気調和機１による二温度空調について説明する。例えば、部屋などの空調対象空間に予め人が存在する場合に、外部から他の人が入室すると、空調対象空間に予め存在していた人と、外部から入ってきた人とでは、表面温度が異なるため、異なる吹き出し温度の空気を所望することが考えられる。このような場合に同一の温度で空調が行われると、一方の人は快適であっても、他方の人は不快に感じる可能性がある。

　そこで、本実施の形態２では、空調対象空間内の対象である人の表面温度に基づき、それぞれの人に対して適切な吹き出し温度の空気を提供するように、二温度空調を行う。

　この場合、室内機２０では、空調対象空間内の人の有無が検出され、空調対象空間内に複数の人の存在が検出された場合に、それぞれの人の表面温度が検出される。そして、それぞれの人の表面温度差が設定温度以上である場合に、二温度空調が行われる。設定温度は、例えば１℃に設定される。

　図１２は、冷房運転時における２台の室内熱交換器の風量比と吹き出し温度差との関係の一例を示すグラフである。図１３は、暖房運転時における２台の室内熱交換器の風量比と吹き出し温度差との関係の一例を示すグラフである。

　図１２および図１３において、横軸は室内熱交換器２１ａおよび２１ｂのそれぞれの風量の比である風量比［－］を示す。縦軸は室内熱交換器２１ａおよび２１ｂのそれぞれの吹き出し温度差［℃］を示す。また、図１２および図１３に示す例は、室内熱交換器２１ａおよび２１ｂの合計の能力が一定であり、室内熱交換器２１ｂの風量Ｇａ_２が固定された場合を示す。

　図１２および図１３に示すように、冷房運転時および暖房運転時のいずれにおいても、室内熱交換器２１ａおよび２１ｂの風量比が小さくなると、吹き出し温度差が上昇する。また、冷房運転時および暖房運転時のいずれにおいても、吹き出し温度差が１℃となるのは、風量比が０．８の場合である。

　したがって、例えば、設定温度を１℃とし、空調対象空間内に存在する人の表面温度差が設定温度である１℃以上となった場合、制御装置３０は、風量比が０．８以下となるように、室内送風機２２ａおよび２２ｂの回転数を制御する。ここで、風量比が０．８以下となるように室内送風機２２ａおよび２２ｂの回転数を制御するのは、室内熱交換器２１ａおよび２１ｂからの吹き出し温度差が１℃以上となるようにするためである。また、吹き出し温度差を１℃以上とするのは、温度差がある状態で吹き出し空気を人に到達させるためである。

［二温度空調処理］
　次に、本実施の形態２に係る空気調和機１による二温度空調処理について説明する。図１４は、本実施の形態２に係る室内機による二温度空調処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１において、制御装置３０の情報取得部３１は、空間温度センサ１１０で検出された空調対象空間の空間温度を取得する。

　ステップＳ２において、人体検出部３２は、ステップＳ１で取得された空間温度に基づき、空調対象空間に複数の人が存在するか否かを判断する。複数の人が存在すると判断した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、温度差算出部３３は、ステップＳ３において、吹き出し温度差を算出する。一方、複数の人が存在しないと判断した場合（ステップＳ２：ＮＯ）には、処理がステップＳ１に戻る。

　ステップＳ４において、温度差比較部３４は、算出された温度差と、記憶部３６に記憶された設定温度とを比較する。比較の結果、温度差が設定温度以上である場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、機器制御部３５は、室内送風機２２ａおよび２２ｂの回転数を制御し、二温度空調を行う。一方、温度差が設定温度未満である場合（ステップＳ４：ＮＯ）には、処理がステップＳ１に戻る。

　以上のように、本実施の形態２に係る空気調和機１では、空間温度を検出する空間温度センサ１１０で計測された空間温度に基づき、吹出口１０４から吹き出される空気の風量を異ならせるように、室内送風機２２ａおよび２２ｂの回転数が制御される。これにより、空調対象空間内の対象である複数の人それぞれの温度状態に応じた空気が吹き出されるため、複数の人それぞれに対して適切な温度の空気を供給することができる。

　１　空気調和機、１０　室外機、１１　圧縮機、１２　冷媒流路切替装置、１３　室外熱交換器、１４　膨張弁、１５　室外送風機、２０　室内機、２１ａ、２１ｂ　室内熱交換器、２２ａ、２２ｂ　室内送風機、３０　制御装置、３１　情報取得部、３２　人体検出部、３３　温度差算出部、３４　温度差比較部、３５　機器制御部、３６　記憶部、４１　処理回路、５１　プロセッサ、５２　メモリ、１００　筐体、１０１　基台、１０２　意匠パネル、１０３　吸込口、１０４　吹出口、１０５ａ、１０５ｂ　フラップ、１１０　空間温度センサ。

Claims

　空気を吸い込む吸込口および前記空気を吹き出す吹出口が形成された筐体と、
　並列に接続され、前記吸込口から吸い込まれた前記空気と冷媒との間で熱交換を行う複数の熱交換器と、
　前記複数の熱交換器のそれぞれに対して前記空気を送る複数の送風機と、
　前記複数の送風機をそれぞれ異なる回転数に制御する制御装置と
を備える空気調和機。
　空間温度を計測する空間温度センサをさらに備え、
　前記制御装置は、
　前記空間温度センサで計測された前記空間温度に基づき、前記吹出口から吹き出される前記空気の風量を異ならせるように、前記複数の送風機のそれぞれの回転数を制御する
請求項１に記載の空気調和機。
　前記制御装置は、
　空調対象空間に存在する複数の対象の表面温度差が１℃以上である場合に、前記吹出口から吹き出される前記空気の風量を異ならせるように、前記複数の送風機のそれぞれの回転数を制御する
請求項２に記載の空気調和機。
　前記制御装置は、
　前記複数の送風機による風量比が０．８以下となるように、前記複数の送風機のそれぞれの回転数を制御する
請求項１～３のいずれか一項に記載の空気調和機。
　前記制御装置は、
　前記複数の送風機のいずれか一つの送風機の回転数を固定する
請求項１～４のいずれか一項に記載の空気調和機。
　前記吹出口に設けられ、吹き出される空気を縮流するフラップをさらに備える
請求項１～５のいずれか一項に記載の空気調和機。