JPH01169256A - 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】 産業上の利用分野 本発明は空気調和機、特にその吹出し空気風向の制御方
法に関するものである。

従来の技術 従来の技術について第６図から第８図を用いて説明する
。１は天井埋込型の空気調和機の室内機であり、天壁２
に固定ボルト３により固定され、室内機１の下面は天井
４と略同−面上に開口している。室内機１は外殻６と下
面グリル６とから構成し、その内部には冷却システムの
室内側熱交換器７ａ、７ｂが、またその各々と熱交換可
能な様に送風機８を設置している。

そして下面グリル６の中央部に方形状の吸込口１ｏを設
け、吸込口１０の周囲には吹出しグリル１１ａ、１１ｂ
を設けている。送風機８から吹出した空気の略半分は熱
交換器７ａを通ったのち、吹出しグリル１１ａを通過し
、斜め下前方へと吹き出す。また送風機８から吹出した
残りの空気は熱交換器７ｂを通り、吹出しグリル１″１
ｂを通過し斜め下前方へと吹出す様な構造としている。

また各々の吹出し風向をコントロールするため可動式の
ルーバ１２ａ、１２ｂを設置している。

そして、使用者が任意の室温に設定可能な様にリモコン
タイプの温度設定手段（１００）を設けている。吸込口
１０の内部には、吸込温度センサ１３を固定設置してお
り、吸込温度を測定するとともに温度設定手段（１００
）による設定温度との温度差を検出し、冷却システムを
０Ｎ−ＯＦＦあるいは能力制御を行ない室内を略−様の
温度に保っている。

この様に構成する従来の天井埋込型の空気調和機の動作
について説明する。

一般的に本発明の空気調和機は居室の天井部に設置され
ることが多く、室１４の温度調節を行なう。

室１４は、天井４、側壁１５，１６、及び床１７より構
成している。又、第８図の二点鎖線に囲まれた空間が居
住域であり、ＡＳＨＲＡＥの５ＴＡＮＤＡＲＤでは、高
さ１８００に１以下でかつ側壁から６００ＦＩｎ以上離
れた空間を居住域と定義している。つまり人間はおおむ
ねこの居住域で活動すると定義している。

このときの吹出空気の流線は、第８図の様に、熱交換器
アａ、７ｂにより暖められた（冷房時は冷やされた）空
気が、吹出しグリル１ｔａ、１１ｂから斜め下方に吹出
し、居住域内で大きな弧を描く様に、室１４内を暖め（
冷やし）だのち室内機１の中央の吸込口１０より吸込ま
れる。このとき、各吹出し気流ａ１及びｂは路間−の吹
出し風量。

吹出し方向であり、気流ａ、ｂの流線はいずれも対称的
に略同様の弧を描く。

この様にして吸込まれた空気の温度を吸込温度センサ１
３によシ検知し、冷却システムの能力を制御することに
より、吹出し空気温度を調節し、室１４の居住域内の平
均温度をほぼ設定温度に維持するものであった。

発明が解決しようとする問題点 居室あるいは店舗や事務所の天井は床から２．５〜３ｍ
の高さであり、この位置に室内機が設置されたとき、室
内機から吹出す温調された空気を、居住域内に送り込み
良好な温度分布を維持するには、吹出し風速を非常に大
きくしなければならない。このため吹出し口の真下付近
にいる人は、その吹出し風が頭部や顔面に当り不快感が
発生したり、風のため体感的に寒く感する現象が発生す
るので、レベルの高い快適空間を提供できないという問
題点があった。

また、特に暖房時は空気の比重量の影響で、高温の空気
が天井付近によどみ、人間の活動範囲である居住域より
も上部の天井付近を無駄に暖房してしまうので、非常に
効率の悪い暖房となり、う／ニングコストが高くなると
いう欠点があった。

本発明は、設定温度と室温とから室内の熱負荷量を判定
し、かつ室温の温度変化率の両者を検出し、これらのい
ずれかが、あらかじめ設定された値よりも大きいときに
は室内機の温調された空気の吹出し角度を、斜め下方吹
出しとし、居住域内に直接吹きおろす制御を行ない、ま
た熱負荷量演算結果及び温度変化率演算結果のいずれも
があらかじめ設定された値よりも小さなとき、つまり安
定運転に近づけば、天井面に略水平に吹き出す様な水平
吹出しと、居住域に吹きおろす斜め下方吹出しをタイマ
ー等の時間制御手段により交互にくり返す、くり返しモ
ードになる様制御する様な空気調和機を提供することを
目的とする。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明の空気調和機は、設定
温度検出手段からの設定温度出力と、室内温度検出手段
の温度出力をもとに室内の熱負荷量を判定する熱負荷量
判定手段と、室内温度検出手段と前記室内温度検出手段
が検出した温度の所定時間内での温度変化率を測定する
温反変化率測定手段と、これらの信号に基づき吹出し角
度を判定する吹出角度判定手段と、斜め下方吹出しから
略水平吹出しに切替える吹出角度切替手段と吹出し角度
の時間制御手段を備え、運転開始初期の様に、室内温度
と設定温度との差が大きく、又温度変化率が大きいとき
には、斜め下方吹出しに、−方、安定運転期のようＫ、
室内温度と設定温度との差が小さく、温度変化率が小さ
いときは、天井に略水平に吹出す水平吹出しと、居住域
に吹きおろす斜め下方吹出しを交互にくり返すくり返し
モードとなる吹出し角度の時間制御手段を備えている。

作　　用 本発明は、上記の様な構成により、室内温度と、設定温
度を検出し室内の熱負荷量を判定するとともに、温度変
化率測定手段により、所定時間内での室温の温度変化率
を測定し、熱負荷量及び温度変化率のいずれかが大きい
場合には斜め下方吹出しに、また熱負荷量及び温度変化
率のいずれもが小さい場合には吹出角度切替手段により
、天井面と略水平に吹き出す様に制御することにより、
運転開始初期の様に熱負荷量と温度変化率が大きく、す
ばやく居住領域を冷暖房したいときには斜め前下方に吹
き出し、短時間による温調を行なう。室温か安定してく
れば室内温度と設定温度の差が小さくなるとともに温度
変化率も小さくなり、これらの出力信号に基づき吹出し
角度を天井面に略水平にする水平吹出しと居住域に直接
送風する斜め下方吹出しをくり返す、くり返しモードに
なるので居住域内の人間に長時間強い風が当り不快感が
発生するのを防ぐ。又、水平吹出しでは天井面に沿って
吹出すので、風速は減速しにくく、天井−側壁一床一空
気調和機吸込口という大きなサーキュレーションを発生
させ、室全体を均一に温調する。また、特に暖房運転の
場合には、居住域の上方の天井付近に溜りやすい高温空
気を略水平吹出し流で居住域内へと運び込むことが可能
となる。

実施例 以下本発明の一実施例を第１図から第５図により説明す
る。尚、従来と同一のものについては説明を省略し、異
なる点のみについて述べる。

第１図は本発明の一実施例を示す構成図であり１８は室
内温度設定手段で、１９は吸込口１Ｑの略中央部に設け
られた室内温度検出手段で、室１４の室温を代表的にか
つ所定の時間間隔をおいて検出する。この様にして検出
された温度信号を制御装置２ｏに送る。前記制御装置は
熱負荷量判定手段２１、温度変化率測定手段２２、吹出
角度判定手段２３、吹出角度の時間制御手段２４及び吹
出角度切替手段２５ａ　、２５ｂとから構成している。

前記熱負荷量判定手段２１は室内温度検出手段１９と室
内温度設定手段１８からの温度信号に基づき熱負荷量を
、前記温度変化率測定手段２２は、室内温度検出手段１
９からの温度信号に基づき、室１４の温度変化率を測定
するものである。そして吹出角度判定手段２３は前記熱
負荷量判定手段２１及び前記温度変化率測定手段２２の
出力信号に基づき、吹出し角度を床面１７への下方吹出
し角度にするか、天井４と平行な水平吹出しと下方吹出
しを交互にくり返す、くり返しモードかを判定するもの
である。また吹出角度の時間制御手段２４は水平吹出し
と斜め下方吹出しをくり返す際の各々の吹出しの時間を
コントロールするものである。

そして吹出角度切替手段２６ａ　、２５ｂは前記吹出角
度判定手段２３から送られてきた吹出角度設定信号及び
吹出角度の時間制御手段２４の信号に基づいてダンパー
３１ａ、３１ｂの角度を変更するものである。

一方２６は下面グリルで、周辺に、天井面４に接し、側
壁１５．１６に向って開口した水平吹出し口２７と、床
面１７に向って開口した斜め下方吹出し口２８を有し、
風路２９と連通している。

又、斜め下方吹出し口２８の一方のエツジ部３゜を支点
とし回転可能なダンパー３１ａ、３１ｂを設置し、風路
２９から流れてくる空気を前記ダンパー３１８，３１ｂ
により、水平吹出しロ２７側と斜め下方吹出口２８側の
いずれかを選択可能としている。

また、吹出角度切替手段２６は、前記ダンパーｓ１ａ、
３１ｂを駆動させるもので、形状記憶合金のコイルから
成り電気通電による温度上昇で第２図の破線の如く、斜
め下方吹出しから水平吹出しへと切替えが可能な構成と
している。

尚、吹出角度切替手段は、ステソビングモータ等の電動
機の駆動であってもよい。

次に上記の様に構成した空気調和機の動作を第３図の７
０−チャートを用いて説明する。

室１４を使用する人が、空気調和機１の電源を投入した
のち、ステップ３２で所望の室温’Ｌｓθｔに温度設定
する。

またステップ３３では吸込口１ｏの略中央部に設けた室
内温度検出手段１９により初期の室温Ｔ０を検出する。

そしてあらかじめ設定された時間θを経過すれば、再び
室内温度検出手段１９により室温Ｔ１　を検出する（ス
テップ３４）。

そしてステップ３５では、室＠Ｔ１と、設定温度Ｔｇｅ
ｔの両者から次式にて熱負荷量Δ丁、を計算する。

ΔＴ　　＝　Ｔｓｅｔ　−Ｔ１ そしてあらかじめ設定された基準熱負荷量Δｔ、と演算
した熱負荷量ΔＴ、７とを比較する。ここで糖負荷量Δ
Ｔｌが基準熱負荷量Δｔ、よりも大きいとき、つまり室
温Ｔ１　が設定温度Ｔｓｅｔ　との差が大きい場合には
Ｎｏの側に進み、ルーパー２８，１２ｂの天井面からの
角度を大きくとり斜め下方吹出しとなる様ルーバーを駆
動する（ステップ３６）。一方室温Ｔ１　　と設定温度
Ｔｓｅｔ　との差が小さいときはＹＥＳの側のステップ
３了へと進む。ステップ３７では、初期の室温Ｔ　と、
一定時間後の室温Ｔ１により温度変化率ΔＴを次式 ％式％ にて演算する。そしてステップ３８ｔ１あらかじめ設定
された基準温度変化率Δｔと前記温度変化率ΔＴとを比
較する。ここで温度変化率ΔＴが、基準温度変化率Δｔ
よりも大きい場合、つまり、立上り運転時の様に室１４
の温度変化が激しく、過渡運転期の場合には、ＮＯの側
に進み、ダンパーｓ１ａ、ｓ１ｂを吹出角度切替手段２
　ｒｓ　ａ、２ｔｓｂにより斜め下方吹出しとなる様に
判定される（ステップ３９）。そして吹出角度切替手段
２５ａ。

２５ｂにより各ダンパー３１　ａ　、３１ｂを天井面か
らの角度を大きくとる位置に設定する。この結果、運転
開始初期の様な立上り運転時あるいけ、外気温と室温と
の差が非常に大きい様な高負荷がかかる運転時には吹出
角度切替手段２５＆、２５ｂのコイルに通電されず、コ
イルはちぢんだ状態となり第２図実線の位置に風路２９
ａと斜め下方吹出し口２８ａが連通ずるため、第４図の
様に温調された空気を直接居住域内に吹き出すことが可
能であり、居住域をすばやく設定温度に近づけることが
できる。そして室１４の温度がほぼ設定温度に近づくと
熱負荷量バ、及び温度変化率ΔＴはだんだんと小さくな
り、熱負荷量ΔＴ、は基準熱負荷量Δｔ、よりも小さく
、温度変化率ΔＴは基準温度変化率Δｔよりも小さくな
る。この結果、ステップ３８でＹＥＳの側に進み通電可
能な形状記憶合金でできたコイルからなる吹出角度切替
手段２５ａ。

２６ｂに通電され温度上昇に伴ないコイルが第２図破線
の如く伸びるためダンパー３１ａ、３１ｂは、斜め下方
吹出し口２８ａ　、２８ｂを遮へいする。従って熱交換
した空気は、水平吹出し口２７ａ。

２ｙｂを通り、天井面に略水平に天井面に沿って吹き出
される（ステップ４０）。そしてタイマーから成る吹出
角度の時間積算手段２４によりあらかじめ設定された一
定時間だけ水平吹出し状態をキープする。このため吹出
した空気は第５図の保に天井４に沿って流れ、対向する
側壁１５．１６の上部にぶつかる。このためぶつかった
流れは下方の流れに変化し、側壁１５，１θに沿って下
方に流れていく。そして床１７に到達したのち床１７を
広がりながら、室内機１の吸込口１０から吸込まれてい
き、室１４内全体に大きなサーキュレーションを発生さ
せる。このため居住域には強風が発生せず、室１４の周
囲からソフトな温調が可能となる。そして一定時間が経
過すれば、吹出角度切替手段２５ａ　、２ｅ；ｂのコイ
ルへの通電は停止し、水平吹出し口２７ａは遮へいされ
る。このため吹出しの方向は、斜め下方吹出しと変化し
居住域へ直接温調された空気を送りこむ。そしてこの斜
め下方吹出状態を一定時間維持する。一定時間経過後、
再び室内温度変化率及び熱負荷量を判定しこれらのいず
れもが小さければ、前述の様に水平吹出しと斜め下方吹
出しを交互にくり返す。このため、室１４の周囲からソ
フトに温調しながら、居住域を直接冷暖房も行なうので
、より高い快適空間が得られる。

上記実施例によれば、室温と設定温度の差が大きく、か
つ室内温度変化率が大きい場合、つまり運転開始初期の
様な場合には、吹出し方向を斜め下方の床面に向けてや
り、居住域内に温調された空気をどんどん送り込み素早
く所望の温度に到達する様に制御する。一方、室１４の
温度が設定温度に近づき、熱負荷量ΔＴ、及び温度変化
率ΔＴのいずれもが基準値よりも小さくなれば、吹出す
方向を、天井に水平な吹出しと斜め下方吹出しを交互に
くり返す様に吹出しを制御する。一定時間だけ天井面に
沿った流れを発生させると吹出し空気は、天井面に沿っ
て流れるので、風速は減少しにくく、天井面を温調しな
がら、側壁１５．１６に到達したのち側壁１５．１６に
沿って下方に流れていき床面１７をへて、室内機１の吸
込口１０に吸込まれていく。この結果、室１４には壁面
に沿った大きなサーキュレーションが発生する。つまり
室１４がほぼ安定した温度に到達すれば、吹出しを居住
域外の天井付近とし、居住域を外側から温調することに
なる。このため、居住域に強い風が到達することがなく
なり、風が当ることによる不快感をなくする。又、壁に
沿った流れであり、気流は減速しに＜＜、確実にサーキ
ュレーションする。

特に暖房時には天井４付近に高温空気が滞留しやすいが
頭よりずっと上方を無駄に温めていた。

この様な高温空気を、水平吹出し流により吹きとばすこ
とにより、居住域内に運び込むことが可能となる。

そして一定時間経過後は、吹出しを斜め下方吹出しとし
、居住域内を直接温調することにより、室内機の真下付
近の居住者も充分に温調を行なうので、非常に質の高い
快適空間を提供できる。

また本実施例では、天井埋込型の空気調和機により説明
しているが、本発明は、居住域高さ１．８ｍ以上に室内
機をとり付ける空気調和機、つまり天吊型、壁掛型の空
気調和機に対しても同様の効果が得られる。

発明の効果 以上実施例から明らかな様に本発明は、室内温度検出手
段と設定温度検出手段により室内の熱負荷量を判定する
熱負荷量判定手段と、前記室内温度検出手段により、所
定の時間間隔で室内温度を検出し、温度変化率測定手段
により室の温度変化率を測定する。これら熱負荷量及び
温度変化率のいずれもがあらかじめ設定された値よりも
大きいときには吹出角度切替手段により、斜め下方吹出
しに制御するので、室内温度と設定温度との差が大きい
か、温度変化率が大きい様な運転開始の様な場合には、
温調された空気を居住域内にどんどん送りこんでやり、
早く所望の温度に到達させる。

そして室温が安定し、設定温度に近づき、かつ温度変化
率が小さくなれば、天井面に沿った水平吹出しと、斜め
下方吹出しを一定時間交互にくり返す。水平吹出しの状
態になれば、天井面に沿った吹出しとなり、天井付近の
非居住域に水平吹出し流を発生させ、室内の天井壁、床
に沿った大きな対流を発生させる。このため居住域内に
いる人間には吹出し気流が直接当らないので気流による
不快感が全くなくなる。このとき、天井、壁、床も同時
に温調されるのでこれらの面からの冷輻射。

暖輻射による不快感も減少する。また、暖房時には天井
付近に高温空気がたまりやすいが、水平吹出しによって
上部の高温空気を居住域内に運び込むことが可能であり
、より効果の高い暖房を可能とする。

そして一定時間後、吹出しの方向が斜め下方に切替わり
、居住域内を直接温風するので居住域を確実に設定温度
に維持できる。また水平吹出しと斜め下方吹出しを交互
にくり返すので居住域内にいる人間にとっても断続的に
風を感じ、自然の風て近い感覚で温調されるので快適な
冷暖房を可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本実
施例の要部拡大図、第３図は吹出角度判定のためのプロ
グラムの一例を示すフローチャート図、第４図は立上り
運転時の室内気流を示す図、第６図は安定運転時（水平
吹出し時）の室内気流を示す図、第６図は従来の空気調
和機の底面図、第７図は上記空気調和機の中央断面図、
第８図は従来例における室内気流を示す図である。 １８・・・・・・室内温度設定手段、１９・・・・・・
室内温度検出手段、２０・・・・・・制御装置、２１・
・・・・・熱負荷量判定手段、２２・・・・・温度変化
率測定手段、２３・・・・・・吹出角度判定手段、２４
・・・・・時間制御手段、２６ａ　、ｓｂ・・・・・・
吹出角度切替手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 ｚｔ　　　３０６　　２３（を 第３図 第４図 第６図 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）室内温度検出手段の温度出力と、設定温度検出手
   段からの温度出力をもとに、室内の熱負荷量を判定する
   熱負荷量判定手段と、前記室内温度検出手段及び前記温
   度検出手段が検出した温度を入力信号として室内温度の
   変化量を測定する温度変化率測定手段と、前記温度変化
   率測定手段及び熱負荷量判定手段の両者の出力信号に基
   づき吹出し角度を判定する吹出角度判定手段と、吹出し
   角度を任意に切替える吹出角度切替手段と、吹出し角度
   の時間制御手段を備えたことを特徴とする空気調和機。
2. （２）前記温度変化率測定手段からの出力信号及び熱負
   荷量判定手段からの出力信号のいずれもがあらかじめ設
   定された値よりも小さいときのみ時間積算手段及び吹出
   角度切替手段により吹出角度を天井面に沿う略水平吹出
   しと、斜め下方吹出しを交互にくり返す吹出角度の時間
   制御手段を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の空気調和機。