JPH02166338A - 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に
関するものである。

従来の技術 従来の技術について第７図から第９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と路間−面上に開口している。室内機１は外殻５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、γｂ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１ｏの周囲には吹出しグリル１１、ａ、１１
ｂ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
た残シの空気は熱交換器７ｂを通シ、吹出しグリル１１
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なリモコン
タイプの温度設定手段１ｏｏを設けている。

吸込口１０の内部には、吸込温度検出手段１３を固定設
置しておシ、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させ室内を略−様に保っている。

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。

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よ多構
成している。又、第８図の二点鎖線に囲まれた空間が居
住域であシ、ＡＳＨＲＡＥの５ＴＡＮＤＡＲＤでは、高
さ１８００−以下でかつ側壁から６００゜以上離れた空
間を居住域と定義している。つまυ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
ｙａ、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１１ａ、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）たのち室内機１の中央の吸込口１０よシ吸込ま
れる。このとき、各吹出し気流ａ、及びｂは路間−の吹
出し風量。

吹出し方向であシ、気流ａ、ｂの流線はいずれも略同様
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検出手段
１３により検知することにょシ、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課題 店舗や事務所、あるいは居室の天井は床から２．５〜３
胴の高さであり、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り０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シネ快感
が発生したシ、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シ
も上方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、ランニングコストが高くなると
いう問題があった。

本発明は、設定温度と吸込み空気温度とから室内熱負荷
量を演算し、かつ居住域内の床等の輻射温度と輻射温度
検出手段近傍の周囲温度から精度よく居住域内の温度ア
ンバランスを検出し、これらの出力結果に基づき、吹出
角度切替手段、及び吹出風量切替手段により吹出角度及
び吹出風量を自動的に制御する空気調和機を提供するこ
とを目的とする。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するだめに、本発明の空気調和機は、凸
レンズと、凸レンズの焦点近傍に設けた温度検出素子か
ら成る輻射温度検出手段からの床等の輻射温度検出力と
輻射温度検出手段近傍に設けた周囲温度検出手段からの
周囲温度出力の両者からの温度アンバランスを演算し、
又吸込空気温度と設定温度出力から室内の熱負荷量を演
算する室内熱負荷量演算手段を有する。前記温度アンバ
ランスと室内の熱負荷量のいずれもがあらかじめ設定さ
れた値よシも小さい場合のみ、空調機の吹出し空気の吹
出し角度を天井面に略水平とし、それ以外の場合は、居
住域の温度を設定値に近づけるため、上下方向の温度分
布を少なくするため吹出し角度を居住域内に向け、かつ
吹出し風量を増加させる吹出し角度切替手段及び吹出風
量切替手段を有している。

作　　用 本発明は、上記の様な構成により、吸込み空気温度と、
設定温度を検出演算し室内の熱負荷量を判定するととも
に、温度アンバランス検出手段により、居住域の温度と
床面等の温度のアンバランス量を精度良く検出し、熱負
荷量及び温度アンバランスのいずれかが大きい場合には
吹出し角度切番手段により斜め下方に吹出し、かつ吹出
し風量を増加する様に、また熱負荷量及び温度アンバラ
ンスのいずれもが小さい場合には吹出し角度切替手段に
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居住域空気温度と床
面等の温度差が大きく、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大風量を吹き出し、短時間に温
調を行なう。そして室温が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アンバランスも小
さくなシ、吹出し角度を天井面に略水平にするのづ住域
内の人間に強い風が当り不快感が発生するのを防ぐ。又
、このとき吹出風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→床→空気調和機吸効口とい
う室全体の大きなサーキュレーシヨンを発生させ、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。

また、側壁や天井面に対流に障害となる遮へい物（たと
えば書庫、けい光灯等）がある場合、床付近までサーキ
ュレーションされず、床部の温度と設定温度との温度差
が大きくなる様なときでも輻射温度検出手段により、居
住域空気温度と床部温度のアンバランスが大きいことを
精度良く検出するため、大風量で斜め下方吹出しとなシ
、居住域の温度を設定温度近辺に維持できる。

実施例 以下本発明の一実施例を第１図から第６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シ１８は室
内温度設定手段で、１９は吸込グリル１０内部に設けら
れた吸込み空気温度検出手段で、室１４上部の吸込み空
気の温度を検出する。

また２ｏは輻射温度検出手段であり、下方に開口した円
筒状の外殻２１の下面に凸レンズ２２ががん合されてお
り、前記凸レンズ２２の焦点付近に温度検出素子２３を
設けた構成である。また、前記輻射温度検出手段２０内
部には、周囲温度検出手段２４を設置しておシ、前記凸
レンズの焦点付近には設置してはならない。

この結果、凸レンズ２２により集熱され、床等の輻射の
影響を増幅検出可能である輻射温度検出手段２ｏにより
床温や、居住域内に配置した机等の表面温度の影響を受
けた温度を精度よく検出するとともに、周囲温度検出手
段２４により輻射温度検出手段２０周辺の温度を検出す
る。

この様にして検出された温度信号を制御装置２６に送る
。前記制御装置は熱負荷量演算手段２６゜温度アンパラ
ンヌ検出手段２７．吹出し角度判定手段２８．吹出し角
度切替手段２ｇａ、２ｇｂとから構成している。前記熱
負荷量演算手段２６は吸込み空気温度検出手段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
演算し、前記温度アンバランス検出手段２７は、輻射温
度検出手段２ｏからの温度信号と周囲温度検出手段２４
からの温度信号に基づき、床部と居住域の温度のアンバ
ランスを検出するものである。そして吹出し角度判定手
段２８及び吹出風量判定手段３０は前記熱負荷量演算手
段２６及び前記温度アンバランス検出手段２７の出力信
号に基づき、吹出し角度及び吹出し風量を判定するもの
である。

そして吹出し角度切替手段２９＆、２９ｂは前記吹出し
角度判定手段２８から送られてきた吹出し角度設定信号
に基づいてルーパ１２ａ、１２ｂの角度を変更するもの
である。

また吹出風量切替手段３１は前記吹出風量判定手段３ｏ
から送られてきた吹出風量設定信号に基づいて吹出風量
を変更するものである。

前記吹出し角度切替手段２９＆は第３図の如く先端部に
メネジを切ったモータシャフト３２ａ付のパルスモータ
３３ａと、一端をルーパ１２ａの先端部に枢支し、他端
はオネジを切ったルーパ駆動シャフト３２ａとより成シ
、モータシャフト３２ａのメネジに、〃−パの駆動シャ
ツ）３２ａのオネジを螺合する構成である。

次に上記の様に構成した空気調和機の動作を第４図のフ
ロー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３６で所望の室温Ｔａｅｔに温度設定し
、空調機の運転を開始する。

またステップ３ｅでは吸込みグリル１ｏの略中央部内側
に設けた吸込み空気温度検出手段１３により吸込み空気
温度Ｔ０を検出する。そしてステップ３７では輻射温度
検出手段２０により、室内機本体１下方の床や机等の輻
射温度Ｔｒを検出する。又、同時に輻射温度検出手段２
ｏの周辺の温度Ｔａを周囲温度検出手段２４により検出
する。

ステップ３８では、まず、前記吸込空気温度Ｔ０と設定
温度Ｔｓｅｔの両者から次式にて熱負荷量ΔＴｔを計算
する。

ΔＴｌ　＝　ｌ　Ｔｏ−Ｔｓａｔ　ｌ そしてあらかじめ設定された基準熱負荷量ΔＴｔ（ここ
では仮にΔｔｔ＝６°Ｃとする）と演算した熱負荷量Δ
Ｔｔとを比較する（ステップ３９）。ここで熱負荷量Δ
Ｔｔが基準熱負荷量Δｔｔ＝ｓ℃よりも大きいとき、つ
まシ吸込空気温度Ｔ０と設定温度Ｔｓｅｔとの差の絶対
値が５°Ｃ以上ある場合、つまシ室内が設定温度からか
けはなれているときにはＮｏの側に進み、ルーバ１２ａ
、１２ｂの天井面からの角度を゛大きくとシ、かっ吹出
風量を大きくする様に判定され（ステップ４０）大風量
で斜め下方の吹出し状態となる。一方吸込み空気温度Ｔ
０と設定温度Ｔｓｅｔ　との差ΔＴｔが基準熱負荷量Δ
Ｔｔ＝６°Ｃよシも小さいときはＹＥＳの側のステップ
４１へと進む。ステップ４１では、ステップ３７で検出
した輻射温度Ｔｒと周囲温度Ｔａにょシ温度アンバラン
ス　ΔＴａを次式 ３式％ にて演算する。そしてステップ４２では、あらかじめ設
定された基準温度アンバランスΔｔａ（ここでは仮にΔ
ｔａ＝８°Ｃとする）と前記温度アンバランス　ΔＴａ
とを比較する。ここで温度アンバランス　Δτ＆が、基
準温度アンバランスΔｔａよシモ大きい場合、つまシ、
立上シ運転時の様に床面の温度が居住域の温度に比べ大
きく異なる場合には、Ｎｏの側に進み、ルーバ１２ａ、
１２ｂの天井面からの角度を大きくとシ斜め下方吹出し
となる様に又、吹出風量を大きくする様に判定される（
ステップ４０）。この結果、運転開始初期の様な立上シ
運転時あるいは、障害物等にょシ床面の温度と居住域の
温度との差が非常に大きい様な高負荷がかかる運転時に
はルーバ１２ａ、１２ｂの角度をよシ大きくとシ、かつ
吹出風量を大きくするだめ、第６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ΔＴｔ及
び温度アンバランス　ΔＴａはだんだんと小さくなシ、
熱負荷量ΔＴｔは基準熱負荷量Δ１１よシも小さく床面
も温調された結果温度アンバランス７ｆＩ′ａは基準温
度アンバランスΔｔａよりも小さくなる。この結果、ス
テップ４２でＹＥＳの側に進みルーバ１２＆、１２ｂの
角度を小さくとる様に判定される（ステップ４３）。そ
してステップ４２に進み、吹出し角度切替手段２９ａ、
２９ｂにより各ルーパ１２ａ、１２ｂを駆動させ、吹出
し方向を天井面に略水平になる様にまた吹出し風量が小
さくなる様に設定する。。このため吹出した空気は第６
図の様に天井４に沿って流れ、対向する側壁１５．１６
の上部にぶつかる。そしてぶつかった流れは、下方の流
れに変化し、側壁１５．１６に沿って下方に流れていく
。そして床１７に到達したのち床面１７を広がりながら
、室内機１の吸込口１ｏから吸込まれて騒き、室１４内
全体に大きなサーキュレーシヨンを発生させる。このた
め居住域には強風が発生せず、室１４の壁に近い外殻か
らソフトに温調が可能となる。

上記実施例によれば、熱負荷量が大きい場合、あるいは
温度アンバランスが大きい場合、っまシ運転開始初期の
様な場合には、吹出方向を前方床面に向けるとともに吹
出風量を大きくするコントロールを行ない居住域内に温
調された空気をどんどんと送シこんでやシ早く所望の温
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ΔＴｔ及び温度アンバランスΔ
Ｔａのいずれもが基準値よシも小さく々れば、吹出す方
向を、天井に水平な吹出しとしまた吹出風量も少なくし
、天井面に沿った流れを発生させる。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
を沿いながら、側壁１５．１６上端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１ｏに吸込まれていく。この結果室１
４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、居住域を外殻から温調
することになる。このため、居住域に強い風が到達する
ことがなくなシ、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シ、気流は減速しにくく、確
実にサーキュレーションするので室内はより均一な温度
分布にすることが可能である。

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
頭よシずつ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し、
居住域内へと運ぶので、効率の良い暖房を可能とする。

また万一側壁１６付近に書庫等の障害物を設置した際に
は前記サーキュレーションが発生しにくくなシ、床１７
付近の温度は設定温度Ｔｔｅｔと大きくかけはなれた温
度となる。つまシ床１７面の温度を輻射温度検出手段に
より検出し温度アンバランスが大きくなったことを判定
しくステップ４１）斜め下方吹出しに切替えるため、居
住域を所望の温度に維持できる。

尚、本実施例では、ル−バ１２ａ、１２ｂの駆動をモー
タ３３ａ、３３ｂを用いて行なっているが、形状記憶合
金等を用いて、ル−バ１２ａ、１２ｂを駆動させること
も充分に可能である。

発明の効果 以上実施例から明らかな様に本発明は、吸込み空気温度
検出手段と設定温度検出手段により室内の熱負荷量を演
算する熱負荷量演算手段と、凸レンズと凸レンズの焦点
近傍に設けた温度検出素子より成り床面付近の輻射温度
を検出する輻射温度検出手段により、床面や机等の表面
温度とともに輻射温度検出手段近傍の周囲温度を高精度
に検出し、この両者から温度アンバランスを検出する。

そしてこれら熱負荷量及び温度アンバランスのいずれも
があらかじめ設定された値よりも小さい値のときには吹
出し角度切替手段により、天井面に略水平に吹き出す様
に制御しかつ吹出し風量を小さくコントロールする。又
いずれも、あるいはいずれかが大きいときは斜め下方吹
出し、かつ吹出し風量を大きくする様コントロールする
ので、室内温度と設定温度との差が大きいか、床面と室
内のアンバランスが大きい様な運転開始初期の様な場合
には、温調された空気を居住域内にどんどん送シこんで
やシ、早く所望の温度に到達させることになる。そして
、運転が安定し設定温度に近づき、かつ温度アンバラン
スが小さくなれば、非居住域に水平吹出し流を発生させ
、天井面に沿った室内全体の大きな対流を発生させる。

このため居住域内に居る人間には吹出し気流が直接光ら
ないので気流による不快感は発生しない。

また、天井面に沿って気流が流れるので、風速の低下が
おこシにくく、室全体のサーキュレーションはよシ確実
なものとなり、室内温度分布も大幅に向上する。

また天井面、側壁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は減少する。

特に暖房時には高温の空気が天井付近にたまシやすいが
、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アシ、より効率の高い暖房が可能で
ある。

また万一側壁付近、天井付近に書庫やけい光灯などの障
害物がある場合サーキュレーションがおこシにくく、居
住域の下部の床付近まで温調しにくくなシ床面の温度が
設定値よシもかけはなれた温度となるが、この場合には
、温度アンバランスが大きくなるので、水平吹出し状態
を下吹出し状態に変更し、居住域を所望の温度になる機
制御する。

【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図及び第
３図は本実施例の要部拡大図、第４図は吹出し角度判定
のためのプログラムの一例を示すフローチャート図、第
５図は立上シ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７図は
従来の空気調和機の底面図、第８図は上記空気調和機の
中央断面図、第９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・・・・・・
吹出し空気温度検出手段、２０・・・・・・輻射温度検
出手段、２３・・・・・・温度検出素子、２４・・・・
・・周囲温度検出手段、２５・・・・・・制御装置、２
６・・・・・・熱負荷量演算手段、２７・・・・・・温
度アンバランス検出手段、２８・・・・・・吹出し角度
判定手段、２９ａ、２９ｂ・・・・・・吹出し角度切替
手段、３ｏ・・・・−・吹出風量判定手段、３１・・・
・・・吹出風量切替手段。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名図 第 図 捲 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 凸レンズと、凸レンズの焦点近傍に設けた温度検出素子
   と、この温度検出素子の信号により居住域内の床等の輻
   射温度を検出する輻射温度検出手段からの輻射温度出力
   と輻射温度検出手段近傍に設けた周囲温度検出手段から
   の周囲温度出力により室内と床面等の温度のアンバラン
   スを検出する温度アンバランス検出手段と、設定温度検
   出手段と吸込空気温度検出手段からの両出力をもとに室
   内の熱負荷量を演算する室内熱負荷量演算手段と、温度
   アンバランス検出手段及び室内熱負荷量演算手段の両出
   力信号に基づき吹出し角度を任意にかえる吹出し角度切
   替手段及び吹出風量切替手段を備えたことを特徴とする
   空気調和機。