JP6071626B2 - 室内機及び空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明はヒートポンプ式の空気調和装置における室内機等に関するものである。

例えば、冷凍サイクルを利用したヒートポンプ式の空気調和装置では、基本的に、圧縮機、凝縮器（熱交換器）、絞り装置（膨張弁）及び蒸発器（熱交換器）が配管接続され、冷媒を循環させる冷媒回路を構成している。そして、冷媒が、蒸発、凝縮時に、熱交換対象となる空気等から吸熱、放熱することを利用し、管内の圧力を変化させながら空調対象空間の空気調和を行っている。例えば通常の暖房運転時には、凝縮器と熱交換した空気を空調対象空間に吹き出す等して暖房を行う。

ここで、例えば、従来のヒートポンプ式の空気調和装置では、暖房運転の起動開始直後（特に室温が低い）の場合、熱負荷が低く空気調和装置の最小能力付近で運転している場合等においては、凝縮温度が低くなる。このため、空気の吹出し温度が低くなり、使用者（室内にいる人）に冷風感を与える場合がある。

そこで、暖房運転中に空気の吹出し温度が所定の温度以下になった場合には、吹出口から吹き出した空気を吸込口に導くショートサイクル（ショートサーキット）を行い、使用者の冷風感を防止している（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−０５２８４８号公報（［０００８］、［００３８］〜［００３９］、第３図）

ただ、ショートサイクルを行うと、使用者（室内にいる人）の冷風感を防ぐことはできるが、その間、空調対象空間の暖房を行うことができなくなってしまう。このため、ショートサイクルを終了する吹出し温度を高く設定すると、通常運転（暖房）を開始するまでの時間が長くなってしまう。一方でショートサイクルを終了する吹出し温度を低く設定すると、使用者に冷風感を与えてしまう可能性があるといった問題点があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ショートサイクルを利用しつつ、通常運転に素早く移行できる室内機等を得ることを目的とする。

本発明に係る室内機は、空調対象空間内の人を検出する人体検出手段と、本体に空気を取り入れる吸込口と、それぞれ異なる位置において、本体からの空気を吹き出す複数の吹出口と、各吹出口に設けられて、吹き出される空気の向きを制御する複数のベーンと、吹出口から吹き出される空気の温度を検出する室内吹出し温度検出手段と、室内吹出し温度検出手段の検出に係る室内吹出し温度と第１の閾値とを比較して、吹出口から吹き出される空気を吸込口に導くショートサイクルを行うかどうかを判断し、ショートサイクルを行うものと判断すると、すべての吹出口において、吹出口に設けられたベーンを制御して、ショートサイクルを行う処理を行い、また、人体検出手段の検出に基づいて判断した吸込口へのショートサイクルを継続する処理をする室内制御部とを備えるものである。

本発明の室内機は、人体検出手段の検出に基づいて、複数の吹出口から、ショートサイクルを行う吹出口を決定するようにしたので、例えば使用者がいない方向に空気を吹き出す吹出口においてショートサイクルを行うようにすることで、使用者に不快感を与えることなく、ショートサイクルを行うことができ、通常運転に素早く移行することができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の全体構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る室内機Ｘの設置例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る室内機Ｘの外観を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る室内機Ｘ内の要部の構成を示す断面図である。 室内機Ｘの吹出口３ａ付近における構成を示す部分拡大断面図である。 本発明の実施の形態１に係るショートサイクルの制御を説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る室内制御部Ｘ１の処理を説明する図である。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の全体構成を示す模式図である。図１において、本実施の形態の空気調和装置は、室内機Ｘ（室内機Ｘ内の機器）と室外機Ｙ（室外機Ｙの機器）とを、液延長配管Ａ及びガス延長配管Ｂで接続して冷媒回路を構成する。空調対象空間外に設置されている室外機Ｙは、例えば圧縮機、室外側熱交換器等を有し、液延長配管Ａ、ガス延長配管Ｂを介して室内機Ｘに熱（温熱、冷熱）の搬送を行う。熱を搬送する媒体は冷媒となる。室内機Ｘは、後述する室内熱交換器８等を有し、空調対象空間となる室内の空気に、冷媒が搬送した熱を熱交換により供給して、室内の暖房又は冷房を行う。室内機Ｘについては後述する。

また、通信系機器の接続関係について説明する。室内機Ｘが有する室内制御部Ｘ１と室外機Ｙが有する室外制御部Ｙ１とを通信線Ｃで接続する。また、空調対象空間に設置されたリモートコントローラＺ（以下、リモコンＺという）と室内制御部Ｘ１と通信線Ｃで接続する。このため、リモコンＺ、室内制御部Ｘ１及び室外制御部Ｙ１との間で、各種信号の送受信を行うことができる。ここで、特に限定するものではないが、例えばリモコンＺと室内制御部Ｘ１との間の通信を、通信線Ｃを用いる代わりに無線で行うようにしてもよい。

図２は本発明の実施の形態１に係る室内機Ｘの設置例を示す斜視図である。図２に示すように、本実施の形態の室内機Ｘは、主に建物内（空調対象空間）の例えば天井に形成された天井凹部に埋め込んで取り付け可能な四方向カセット型の室内機であるものとする。

図３は本発明の実施の形態１に係る室内機Ｘの外観を示す斜視図である。図３に示すように、本実施の形態の室内機Ｘは、室内機本体となる矩形状の筐体（箱体）であるキャビネット１が天井凹部に収容される。キャビネット１の下部に設けられ、キャビネット１の下側開口部を覆う略四角形状の化粧パネル２が、室内から見える状態となるように設置される。化粧パネル２の中央付近には、グリル１２で支持されたエアフィルター１１で覆った略四角形の吸込口３ｂが配置されている。また、吸込口３ｂの周囲には、化粧パネル２の各辺（四辺）に沿って吹出口３ａが配置されている。また、各吹出口３ａには調和した空気の吹き出し方向（風向き）を制御するベーン４を設けている。ベーン４の位置制御は室内制御部Ｘ１が行う。室内制御部Ｘ１は各ベーン４の位置及び駆動を独立して制御することができる。また、本実施の形態の室内機Ｘは、例えば人体検出手段となる赤外線センサー５を有している。赤外線センサー５を構成する手段のうち、化粧パネル２には検出のためのセンサー部分を保護するハウジング５ａ及び検出を行うために開口する検知穴５ｄが形成されている。

図４は本発明の実施の形態１に係る室内機Ｘ内の要部の構成を示す断面図である。赤外線センサー５は、センサーケース５ｂ、モーター５ｃ及びセンサー本体部５ｅをさらに有している。センサー本体部５ｅは実際に検出（センシング）を行う部分である。本実施の形態では、温度センサー（赤外線センサー）による検出を行うものとする。ここで、センサー本体部５ｅの温度検出は指向性を有している。モーター５ｃは、温度（人）を検出しようとする範囲にセンサー本体部５ｅを向けるために駆動する。このため、本実施の形態の赤外線センサー５は、例えば運転開始の際に冷風感を与える可能性のある範囲における人の有無を検出することができる。また、センサーケース５ｂはセンサー本体部５ｅを収容する。

また、キャビネット１内にはターボファン７が取り付けられ、ファンモータ６の駆動により、吸込口３ｂから各吹出口３ａに至る空気の流れを形成する。ここで、ターボファン７の空気吸入側には、吸込口３ｂ（エアフィルター１１）を通過した空気を整流してターボファン７に吸入させるためのベルマウス１４が配置されている。ベルマウス１４には、ターボファン７が吸入する温度を検出するための温度センサー１３が取り付けられている。また、吹出口３ａの近傍には、室内熱交換器８を通過して空気調和され、室内に吹き出される空気の温度（室内吹出し温度Ｔａ）を検出する室内吹出し温度検出手段となる温度センサー１５を有している。

そして、キャビネット１内では、ターボファン７を囲むように室内熱交換器８が配置される。また、キャビネット１の内壁側と室内熱交換器８との間の風路となる空間において、キャビネット１の天面及び側面の内側には、室内熱交換器８において熱交換された空気と室外機外部とを断熱するインナーカバー９が配置されている。

さらに、室内熱交換器８の下部には、室内熱交換器８の熱交換により発生する水を受けるドレインパン１０が配置される。そして、ドレインパン１０の下部に、上述した化粧パネル２が設けられる。

次に空気調和装置の動作について説明する。室内制御部Ｘ１は、リモコンＺからの運転指令（冷房運転、暖房運転、除湿運転等）を含む信号を受信すると、その運転指令を室外機Ｙの室外制御部Ｙ１に送信すると共に、ファンモータ６を運転指令に基づいて駆動し、室内の空気調和を開始する。

室外制御部Ｙ１は、リモコンＺから送られる運転指令を含む信号を、室内制御部Ｘ１を介して受信すると、運転指令に応じた運転周波数で圧縮機を制御する。また、室内制御部Ｘ１が圧縮機の運転周波数を指示する場合には、室外制御部Ｙ１は、通信線Ｃを介して室内制御部Ｘ１から送られる信号に含まれる運転周波数の指示に基づいて圧縮機を制御する。運転周波数を高くすると圧縮機の回転数が上がり、運転周波数を低くすると圧縮機の回転数は下がる。

図５は室内機Ｘの吹出口３ａ付近における構成を示す部分拡大断面図である。ここで、図５では、送風路１６を通過した空気が吹出口３ａから通過する。吹出口３ａの外周側枠は送風路外側段部２０で覆っている。また、ベーン４において、外周側の先端部分を外周側先端１８とし、内周側の先端部分を内周側先端１９とする。

次にショートサイクルについて説明する。室内制御部Ｘ１は、例えば暖房運転始動時等において、吹出口３ａから吹き出す空気の温度又は室内熱交換器８が凝縮器として機能する場合には冷媒の凝縮温度が低いかどうかを判断する。低いものと判断すると、ベーン４の外周側先端１８が内周側先端１９より上方となるように傾動して、外周側先端１８を送風路外側段部２０に当接させる又は直近まで近づけるようにする。ベーン４の外周側先端１８が送風路外側段部２０に当接等することで、外周側から出ようとする空気が遮られ、また、内周側に開口部１７が生じる。このため、空気はベーン４の傾斜に沿って、内周側に向かう。本実施の形態の室内機Ｘでは、吹出口３ａの内周側に向かう方向に吸込口３ｂがある。このため、吹出口３ａからの空気が吸込口３ｂ方向に導かれる。ここで、ショートサイクルを行う際、通常運転における風量よりも小さくすることがある。

室内熱交換器８は金属製の構造体自身が熱容量を持っている。そして、始動時（運転開始時）には室温とほぼ同じ温度になっているため、始動後、先ず室内熱交換器８自身を暖めなければならず、これが設定温度到達時間を遅らせる一因になっている。そこで、例えば始動時に、ショートサイクルを行うことにより、暖房運転時に、熱交換により徐々に暖まってくる空気を再循環させることにより、室内熱交換器８をすばやく設定温度まで暖めることができる。

ここで、前述したように室内制御部Ｘ１は各ベーン４の位置及び駆動を独立して制御することができる。そこで、本実施の形態の室内機Ｘが有する４方向の吹出口３ａのうち、一部の吹出口３ａにおいてショートサイクルを行うようにすることができる。そして、残りの吹出口３ａに配置されたベーン４については、通常の暖房運転時と同様に、略真下方向から略水平方向の間で傾動させるようにすることができる。

例えば、室内温度が特に低い場合、吸い込んだ空気の温度が低いため、室内熱交換器８に空気を通過させて熱交換しても空気に与える熱量が足りず、十分に暖かい温度の空気を吹き出すことができない場合がある。このとき、吹出口３ａにおいてショートサイクルを行うようにすることで、室内の空気よりも温度の高い空気を吸い込んで熱交換することができる。このため、暖房時に暖気を再循環することで熱量の不足を補い、例えばほぼ設定温度の空気を室内に供給することができる。

図６は本発明の実施の形態１に係るショートサイクルに係る制御を説明する図である。本実施の形態では、例えば図６に示すように室内機Ｘの周囲を、各吹出口３ａに対応して４エリアに分割し、赤外線センサー５は、各エリアにおける人の有無を検知する。赤外線センサー５は、一定時間毎に水平方向に９０度ずつ駆動し、各エリアにて一定時間、人の有無を検知するための温度検出を行う。そして、室内制御部Ｘ１は、人がいると判断したエリアに対応する吹出口３ａにあるベーン４については、例えば冷風感を与えない空気を吹き出すことができれば、通常の暖房運転時と同様に制御する。一方、人がいないと判断したエリアに対応する吹出口３ａにあるベーン４については、ショートサイクルを行う位置に制御する。室内制御部Ｘ１が、赤外線センサー５の検出による人の有無に基づいて、ショートサイクルを行う吹出口３ａを決定することにより、例えば、ほぼ設定温度の暖かい空気を室内にいる人に供給することができる。

ここで、例えばすべてのエリアに人がいる場合には、各吹出口３ａを順次ローテーションしてショートサイクルを行うようにしてもよい。

また、４つの吹出口３ａを２つずつペアにし、二対の吹出口３ａを順次ローテーションしてショートサイクルを行うようにしてもよい。

図７は本発明の実施の形態１に係る室内機Ｘにおける室内制御部Ｘ１の処理を説明する図である。図７に基づいて、室内制御部Ｘ１の暖房時における処理について説明する。

まず、リモコンＺからの運転指令に基づいて室内制御部Ｘ１は通常暖房運転の制御を行う（ステップＳ１０）。

次に、温度センサー１５の検出に係る温度に基づいて室内吹出し温度Ｔａが閾値Ｔ１より小さいか否かを判断する（ステップＳ１１）。室内吹出し温度Ｔａが閾値Ｔ１（例えば３３℃）より小さくない（室内吹出し温度Ｔａが閾値Ｔ１以上）であると判断すると、すべての吹出口３ａのベーン４を通常運転時の位置に制御する（ステップＳ１８）。

一方、室内吹出し温度Ｔａが閾値Ｔ１より小さいと判断すると、吹き出される空気に対して使用者が寒く感じる可能性があるとして、すべての吹出口３ａのベーン４をショートサイクルの位置に制御してショートサイクルを行う（ステップＳ１２）。これにより室内熱交換器８における凝縮温度（冷媒が通過する温度）を高めるようにする。

次に、室内吹出し温度ＴａがＴ２（例えば３９℃）よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１３）。室内吹出し温度Ｔａが閾値Ｔ２よりも低いと判断すると、Ｓ１２に戻り、ショートサイクルを継続する。

室内吹出し温度Ｔａが閾値Ｔ２以上であると判断すると、赤外線センサー５の検出に基づいて、前述した各エリアにおける人の有無を判断する（ステップＳ１４）。そして、人がいるエリアが２箇所以下であるかどうかを判断する（ステップＳ１５）。３箇所以上のエリアに人がいるものと判断すると、ショートサイクルを継続する。これは、例えば３箇所以上に対応する吹出口３ａから空気を吹き出すには、室内熱交換器８において空気に供給できる熱量が不足し、使用者に冷風感を与える可能性があるからである。

一方、人がいるエリアが２箇所以下であるものと判断すると、凝縮温度の低下が少なく、冷風感を与えずに空気を送れるとして、人がいると判断したエリアに対応する吹出口３ａのベーン４のみを通常運転と同様に制御する（ステップＳ１６）。

また、室内吹出し温度Ｔａが閾値Ｔ３（例えば４２℃）よりも高いか否かを判断する（ステップＳ１７）。室内吹出し温度Ｔａが閾値Ｔ３よりも高いと判断すると、凝縮温度が十分に高いとして、すべての吹出口３ａのベーン４を通常運転時と同様に制御して（ステップＳ１８）、処理を終了する。室内吹出し温度Ｔａが閾値Ｔ３よりも高くない（室内吹出し温度Ｔａが閾値Ｔ３以下である）と判断すると、Ｓ１４に戻り、処理を継続する。

以上のように、本実施の形態の室内機Ｘでは、室内制御部Ｘ１が、赤外線センサー５の検知に基づいて、室内における使用者の分布を判断し、人がいる方向にのみベーン４を通常方向に設定するようにしているので、室外機Ｙが搭載している圧縮機を起動させた直後等、凝縮温度が低いときでも寒いと感じさせることなく暖かい風を使用者に届けることができ、快適な空間を素早く提供することができる。

実施の形態２．
上述の実施の形態１においては、３箇所以上のエリアに人がいた場合、全方向でのショートサイクルを実施するとしたが、２方向のみの吹出しをローテーションにて実施することとしてもよい。

また、実施の形態１では室内吹出し温度Ｔａに基づいてショートサイクルを行うかどうかを判断するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、室内熱交換器８における凝縮温度に基づいて判断するようにしてもよい。

さらに、上述した実施の形態１では四方向カセット型の室内機Ｘについて説明したが、実施の形態１で説明した制御等を行うことができれば、室内機Ｘの形状が四方向カセット型であることに限定するものではない。また、室内機Ｘと室外機Ｙとを一体化した構成の空気調和装置においても適用することができる。

Ｘ 室内機、Ｘ１ 室内制御部、Ｙ 室外機、Ｙ１ 室外制御部、Ｚ リモコン、Ａ 液延長配管、Ｂ ガス延長配管、Ｃ 通信線、１ キャビネット、２ 化粧パネル、３ａ 吹出口、３ｂ 吸込口、４ ベーン、５ 赤外線センサー、５ａ ハウジング、５ｂ センサーケース、５ｃ モーター、５ｄ 検知穴、５ｅ センサー本体部、６ ファンモータ、７ ターボファン、８ 室内熱交換器、９ インナーカバー、１０ ドレインパン、１１ エアフィルター、１２ グリル、１３ 温度センサー、１４ ベルマウス、１５ 温度センサー、１６ 送風路、１７ 開口部、１８ 外周側先端、１９ 内周側先端、２０ 送風路外側段部。

Claims (6)

1. 空調対象空間内の人を検出する人体検出手段と、
   本体に空気を取り入れる吸込口と、
   それぞれ異なる位置において、前記本体からの空気を吹き出す複数の吹出口と、
   各吹出口に設けられて、吹き出される空気の向きを制御する複数のベーンと、
   前記吹出口から吹き出される空気の温度を検出する室内吹出し温度検出手段と、
   前記室内吹出し温度検出手段の検出に係る室内吹出し温度と第１の閾値とを比較して、前記吹出口から吹き出される空気を前記吸込口に導くショートサイクルを行うかどうかを判断し、前記ショートサイクルを行うものと判断すると、すべての前記吹出口において、前記吹出口に設けられた前記ベーンを制御して、前記ショートサイクルを行う処理を行い、また、前記人体検出手段の検出に基づいて判断した前記吸込口への前記ショートサイクルを継続する処理をする室内制御部と
   を備えることを特徴とする室内機。
2. 前記吹出口に対応して前記空調対象空間を複数のエリアに分け、
   前記室内制御部は、前記室内吹出し温度が、前記第１の閾値よりも低い第２の閾値より高い温度であると判断すると、前記人体検出手段の検出に基づいて、人がいないと判断した前記エリアに対応する前記吹出口を、前記ショートサイクルを行う吹出口とすることを特徴とする請求項１に記載の室内機。
3. 空調対象空間内の人を検出する人体検出手段と、
   本体に空気を取り入れる吸込口と、
   それぞれ異なる位置において、前記本体からの空気を吹き出す複数の吹出口と、
   各吹出口に設けられて、吹き出される空気の向きを制御する複数のベーンと、
   前記人体検出手段の検出に基づいて判断した前記吹出口に設けられた前記ベーンを制御して、前記判断した吹出口から吹き出される空気を前記吸込口に導くショートサイクルを行う処理をする室内制御部と
   を備え、
   前記吹出口に対応して前記空調対象空間を複数のエリアに分け、
   前記室内制御部は、前記人体検出手段の検出に基づいて、人がいないと判断した前記エリアに対応する前記吹出口を、前記ショートサイクルを行う吹出口とすることを特徴とする室内機。
4. 前記吹出口から吹き出される空気の温度を検出する室内吹出し温度検出手段をさらに備え、
   前記室内制御部は、前記室内吹出し温度検出手段の検出に係る温度に基づいて、ショートサイクルを行うかどうかを判断することを特徴とする請求項３に記載の室内機。
5. 冷媒と空気との熱交換を行う熱交換器を前記本体内に備え、
   前記室内制御部は、前記熱交換における冷媒の凝縮温度に基づいて、ショートサイクルを行うかどうかを判断することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の室内機。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の室内機と、
   該室内機と配管接続して冷媒を循環させる冷媒回路を構成する室外機と
   を備えることを特徴とする空気調和装置。

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