JPH06307708A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】冷暖房運転とも、ドレンが生成されない条件下
では、天井面からの輻射放熱を行い、冷房運転で、ドレ
ンが生成される条件下では、天井面からの輻射放熱を中
止した上で、空調作用を継続する、いずれも快適空調を
なす空気調和機を提供する。 【構成】被空調室Ｒの天井面に開口される複数の吹出口
１８，１９をダクト１６で直列的に連通して、利用側熱
交換器９を備えた利用側ユニット３に接続し、このダク
トの一部を、被空調室の天井面から室内へ輻射熱を放出
する天井輻射放熱部１７となし、ダクト内に、上流側の
吹出口を開閉自在であり、かつ下流側の吹出口と上流側
の吹出口との間を遮断自在である開閉ダンパ２０を設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、天井面から輻射熱を放
出可能な構成にした空気調和機に係り、特に、冷房運転
時における結露防止構造と、その制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、１つの被空調室を対象として、１
台の室外ユニットに、複数、たとえば２台の室内ユニッ
トを冷媒管を介して連通する空気調和機が知られてい
る。一方の室内ユニットは、被空調室の壁面等に取付け
られる、通常のユニットである。このユニット内には、
熱交換器および送風機が収容されていて、送風機を駆動
することにより被空調室空気を熱交換器に導びき、熱交
換させて被空調室へ吹出す。すなわち、上記熱交換器
は、対流型熱交換器である。

【０００３】他方の室内ユニットは、被空調室のたとえ
ば天井に取付けられており、ここには、熱交換器が直接
被空調室内へ露出している。冷凍サイクル運転を行う
と、熱交換器は被空調室内へ直接輻射熱を放出する。す
なわち、上記熱交換器は、輻射型熱交換器である。

【０００４】特に、暖房運転時において、輻射型熱交換
器と対流型熱交換器とを同時に熱交換作用させ、放熱を
行わせる。そのため、被空調室内では、床面と天井面と
の温度差が極めて小さくなり、また、中央部と隅部とで
も同様となる。この種の空気調和機によれば、被空調室
の各部位における温度差が抑制され、ムラのない、均一
な暖房作用を得られる利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、輻射型熱交
換器と対流型熱交換器とを備えた空気調和機でありなが
ら、従来は、暖房運転時のみにしか輻射型熱交換器に熱
交換作用を行わせていない。冷房運転時は、対流型熱交
換器の作用のみに限定され、輻射型熱交換器には冷媒を
流さないようにしていた。

【０００６】すなわち、冷房運転時に、各熱交換器に冷
媒を導くと、被空調室空気と熱交換作用をなして冷気に
変えるが、同時に、熱交換器表面に空気中の水分が凝縮
して、結露が生成付着することが避けられない。この結
露は時間の経過とともに肥大化して、ついには流下する
ドレン水となる。

【０００７】上記対流型熱交換器では、この下部に配設
されるドレンパンに全てのドレン水が流下し集溜される
ので、ドレン水の処理については何らの問題もない。こ
れに対して輻射型熱交換器では、熱交換面が被空調室内
に露出しており、そのままの状態ではドレン水が被空調
室内に直接滴下してしまう。

【０００８】したがって、冷房運転時に、各熱交換器を
同時に作用させるためには、別途、除湿機構を備えて、
被空調室内の除湿作用を同時進行させなければならず、
システム的に極めて複雑化する不具合がある。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みなされたもので
あり、その目的とするところは、冷暖房運転とも、ドレ
ンが生成されない条件下では、天井面からの輻射放熱を
行い、熱交換効率の向上を得る。

【００１０】冷房運転で、ドレンが生成される条件下で
は、天井面からの輻射放熱を中止した上で、空調作用を
継続する。天井面からのドレン滴下を阻止して、快適空
調をなす空気調和機を提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、利用側熱
交換器を備えた利用側ユニットと、被空調室の天井面に
開口される、少なくとも複数の吹出口と、これら吹出口
を直列的に連通するとともに上記利用側ユニットに接続
され、利用側ユニットで得られた熱交換空気を順次、上
流側の吹出口から下流側の吹出口へ案内するダクトと、
このダクトの一部であり、被空調室の天井面から室内へ
輻射熱を放出する天井輻射放熱部と、上記ダクト内に設
けられ、上流側の吹出口を開閉自在であり、かつ下流側
の吹出口と上流側の吹出口との間を遮断自在である開閉
ダンパとを具備したことを特徴とする空気調和機であ
る。

【００１２】第２の発明は、上記構成の空気調和機であ
り、冷房運転時に、被空調室から利用側ユニットへのリ
ターン空気の温度および湿度を検出する手段と、ここで
検出されたリターン空気の温度と湿度から、そのときの
露点温度Ｔdewを算出する手段と、上記利用側ユニット
からダクトへ吹出される熱交換空気の温度Ｔａを検出す
る手段と、ここで検出された吹出空気温度Ｔａと、上記
露点温度Ｔdew との差ΔＴ（Ｔａ−Ｔdew ）を算出する
手段と、吹出空気温度Ｔａと露点温度Ｔdew との差ΔＴ
と、あらかじめ設定された所定値ΔＴｃとを比較し、Δ
Ｔ≦ΔＴｃがＹｅｓのとき、上記開閉ダンパを、下流側
の吹出口と上流側の吹出口との間を遮断する位置に変位
させ、ΔＴ≦ΔＴｃがＮｏのとき、上記開閉ダンパを、
上流側の吹出口を閉成する位置に変位させるよう制御す
る手段とを具備したことを特徴とする空気調和機であ
る。

【００１３】

【作用】第１の発明のように構成し、第２の発明のよう
に制御することにより、冷房運転時に、天井輻射放熱部
における熱交換空気中の水分の結露が防止され、ここか
らのドレン水滴下がない。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１に示すように、ここでは家屋１の外部に、
熱源側ユニット２と、利用側ユニット３とを、冷媒管４
を介して連通してなる空気調和機が配備される。

【００１５】上記熱源側ユニット２には、内部に熱源側
熱交換器５と送風機６、および図示しない圧縮機等が収
容され、ユニット壁には吸込案内口７や吹出案内口８が
開口する。

【００１６】上記利用側ユニット３には、利用側熱交換
器９と送風機１０とが収容され、これら利用側熱交換器
９および送風機１０と対向するユニット壁には、吹出ダ
クト１１と、吸込ダクト１２が接続する開口部が設けら
れる。

【００１７】一方、家屋１の天井部１３は、天井板１４
と、この天井板１４の上方に所定間隔を存して設けられ
る断熱材１５とから構成される。これら天井板１４と断
熱材１５との間隙は、後述するようにして適宜仕切ら
れ、ここに案内ダクト１６が設けられる。換言すれば、
案内ダクト１６は天井板１４一部をその構成要件とな
し、この部分を天井輻射放熱部１７と呼ぶ。

【００１８】図２にも示すように、上記案内ダクト１６
は、天井板１４に直列的に離間して開口する第１の吹出
口１８と、第２の吹出口１９とを連通している。第１，
第２の吹出口１８，１９は、ここでは３列並行した位置
に設けられており、案内ダクト１６も基端部から３列に
分岐された分岐ダクト部１６ａ…を備え、互いに並行し
て延設される。

【００１９】なお、３列の分岐ダクト部１６ａ…とは直
交する方向に、かつこれらを連通する連通ダクト部１６
ｂを備えており、これにより、先に説明した、天井輻射
放熱部１７の面積を充分に確保できる。

【００２０】案内ダクト１６の基端部は、上記利用側ユ
ニット３から延出される吹出ダクト１１と接続される。
したがって、利用側ユニット３から導かれる熱交換空気
を吹出ダクト１１へ吹出すことにより、案内ダクト１６
に導き、さらに上流側である第１の吹出口１８と、下流
側である第２の吹出口１９から、それぞれ被空調室Ｒ内
へ吹出案内できる。

【００２１】上流側に位置する第１の吹出口１８に、開
閉ダンパ２０が設けられる。なお説明すれば、開閉ダン
パ２０の支軸位置は、第１の吹出口１８の上流側辺部に
沿うよう設定しなければならない。

【００２２】この開閉ダンパ２０は、一端軸部に駆動モ
ータ２１が連結され、他端軸部は軸受け具２２で枢支さ
れる。各駆動モータ２１は、マイクロコンピュータおよ
びその周辺回路からなり、空気調和機の全般に亘る制御
を行う制御部２３に電気的に接続される。各開閉ダンパ
２０は、後述するような条件下で、その位置を選択する
よう制御される。

【００２３】すなわち、図３（Ａ）に示すように、開閉
ダンパ２０が第１の吹出口１８を完全に開放する、ａ位
置に制御される場合がある。この状態で、開閉ダンパ２
０は天井に形成される天井輻射放熱部１７に密接されて
おり、案内ダクト１６および各吹出口１８，１９は完全
に開放される。

【００２４】同図（Ｂ）に示すように、開閉ダンパ２０
が第１の吹出口１８を完全に閉成する、ｂ位置に制御さ
れる場合がある。この状態で、案内ダクト１６を開放し
ており、第２の吹出口１９のみの開放がなされる。

【００２５】同図（Ｃ）に示すように、開閉ダンパ２０
が直立保持され、案内ダクト１６を閉塞するｃ位置に制
御される場合がある。したがって、第１の吹出口１８を
開放し、かつ第２の吹出口１９への熱交換空気の導通を
遮断する。

【００２６】再び図１および図２に示すように、上記案
内ダクト１６の基端部には、ここに導かれる吹出熱交換
空気の温度を検知する温度センサ２４が設けられてお
り、上記制御部２３と電気的に接続される。

【００２７】被空調室Ｒの壁面下部には吸込口２５が設
けられていて、ここに上記利用側ユニット３から延出す
る上記吸込ダクト１２が接続される。すなわち、被空調
室Ｒ内の空気は吸込口２５に吸込まれ、リターン空気と
なって吸込ダクト１２を介して利用側ユニット３に導か
れるようになっている。

【００２８】この吸込ダクト１２内には、リターン空気
の温度および湿度を検知する温湿センサ２６が設けられ
ており、上記制御部２３に電気的に接続される。上記制
御部２３は、次の機能手段を備えている。 ［１］熱源側ユニット２の図示しない圧縮機を運転し、
暖房立上り運転を実行する手段および安定運転を実行す
る手段。 ［２］圧縮機を運転し、冷房立上り運転を実行する手段
および安定運転を実行する手段。 ［３］暖，冷房立上り時に、駆動モータ２１を制御し
て、上記開閉ダンパ２０を図３（Ａ）に示す、ａ位置に
選択保持する手段。 ［４］暖房安定運転時に、駆動モータ２１を制御して、
上記開閉ダンパ２０を図３（Ｂ）に示す、ｂ位置に選択
保持させる手段。 ［５］冷房安定運転時に、温湿センサ２６によって検出
されるリターン空気の温度と湿度から、そのときの露点
温度Ｔdew を算出する手段。 ［６］冷房安定運転時に、センサ２４によって検出され
る吹出空気温度Ｔａと、得られた露点温度Ｔdew との差
ΔＴ（Ｔａ−Ｔdew ）を算出する手段。 ［７］冷房安定運転時に、吹出空気温度Ｔａと露点温度
Ｔdew との差ΔＴと、あらかじめ設定された所定値ΔＴ
ｃとを比較する手段。 ［８］冷房安定運転時に、ΔＴ≦ΔＴｃがＹｅｓのと
き、駆動モータ２１を制御して、開閉ダンパ２０を図３
（Ｃ）に示す、ｃ位置に選択保持する手段。 ［９］冷房安定運転時に、ΔＴ≦ΔＴｃがＮｏのとき、
駆動モータ２１を制御して、開閉ダンパ２０を上記ｂ位
置に選択保持する手段。

【００２９】つぎに、このようにして構成される空気調
和機の作用について説明する。暖房運転において、特に
立上り時には、図３（Ａ）に示すように、開閉ダンパ２
０をａ位置に選択保持して、第１の吹出口１８は勿論、
第２の吹出口１９も開放した状態にして、冷凍サイクル
運転をなす。

【００３０】利用側熱交換器９は凝縮熱を放出し、吹出
ダクト１１に暖気が吹出される。第１，第２の吹出口１
８，１９とも開放しているところから、これらから一斉
に暖気が吹出され、被空調室Ｒの室温は早急に上昇す
る。

【００３１】同時に、案内ダクト１６は天井板１４を加
熱し、この天井輻射放熱部１７は、暖気の通過によって
輻射熱を被空調室Ｒ内へ放出する。したがって、被空調
室Ｒの早急な室温上昇化を助成する。

【００３２】被空調室Ｒの室温が設定温度に到達した状
態で、安定運転に換わる。このとき、開閉ダンパ２０
は、図３（Ｂ）に示すように、ｂ位置である第１の吹出
口１８を閉成する位置に選択保持される。

【００３３】案内ダクト１６を導かれる暖気は、第１の
吹出口１８上を通過し、天井輻射放熱部１７に充満し
て、順次、第２の吹出口１９から放出される。これまで
の立上がり運転と比較して、被空調室Ｒに吹出される暖
気の量が半減する一方、天井輻射放熱部１７から充分な
熱量の輻射熱が被空調室Ｒ内へ放出される。

【００３４】結局、被空調室Ｒの室温は、設定温度もし
くは設定温度を基準にした範囲内に、安定した状態に制
御保持されることとなる。冷房運転では、図４に示すよ
うな、フローチャートに沿って制御される。

【００３５】ステップ１で、上記制御部２３は立上がり
運転か否かを判断する。立上がり運転の際は、ステップ
２に移って、暖房運転と同様、開閉ダンパ２０をａ位置
に設定して、冷気を第１，第２の吹出口１８，１９から
被空調室Ｒ内へ一斉に吹出させる。天井輻射放熱部１７
からの輻射熱放出の助成もあって、被空調室Ｒの室温は
早急に設定温度まで低下する。

【００３６】室温が設定温度もしくはその所定温度範囲
内にあれば、ステップ３になって、立上がり運転から安
定運転に移行する。すなわち、吸込ダクト１２に備えら
れる温湿センサ２６が被空調室Ｒから利用側ユニット３
に戻るリターン空気の温度と湿度を検出し、その検出信
号を制御部２３へ送る。

【００３７】ステップ４で、制御部２３は、検出された
リターン空気の温度と湿度から、そのときの露点温度Ｔ
dew を算出する。ステップ５で、案内ダクト１６に備え
られる温度センサ２４が吹出空気の温度Ｔａを検出し
て、その検出信号を制御部２３へ送る。

【００３８】ステップ６で、制御部２３は、検出された
吹出空気温度Ｔａと、上記露点温度Ｔdew との差ΔＴ
（Ｔａ−Ｔdew ）を算出する。ステップ７で、吹出空気
温度Ｔａと露点温度Ｔdew との差ΔＴと、あらかじめ設
定された所定値ΔＴｃとを比較する。上記所定値ΔＴｃ
は、２〜５deg に設定することが望ましい。

【００３９】ΔＴ≦ΔＴｃがＮｏのとき、すなわち吹出
空気温度Ｔａと露点温度Ｔdew との差ΔＴが、あらかじ
め設定された所定値ΔＴｃよりも高い状態は、天井輻射
放熱部１７に露付きの虞れがないとの判断がなされ、ス
テップ８に移って開閉ダンパ２０をｂ位置に選択保持す
る。

【００４０】案内ダクト１６を導かれる冷気は、第１の
吹出口１８上を通過し、天井輻射放熱部１７に充満し
て、順次、第２の吹出口１９から放出される。これまで
の立上がり運転と比較して、被空調室に吹出される冷気
の量が半減する一方、天井輻射放熱部１７から充分な熱
量の輻射熱が被空調室Ｒ内へ放出される。

【００４１】結局、被空調室Ｒの室温は、設定温度もし
くは設定温度を基準とした所定範囲内に、安定した状態
に制御保持されることとなる。この状態の最中でも、各
センサ２６，２４は制御部２３へ検出信号を送り、ここ
では必要な計数値の算出をなす。

【００４２】ΔＴ≦ΔＴｃがＹｅｓに変ったとき、すな
わち吹出空気温度Ｔａと露点温度Ｔdew との差ΔＴが、
あらかじめ設定された所定値ΔＴｃよりも低い状態で
は、天井輻射放熱部１７に露付きの虞れがあるとの判断
がなされ、ステップ９へ移って、開閉ダンパ２０をｃ位
置に変位保持する。

【００４３】上記開閉ダンパ２０は、上流側の第１の吹
出口１８を開放し、かつ案内ダクト１６を閉塞して、下
流側である第２の吹出口１９へ流れる冷気を遮断する。
冷気の吹出量が半減した状態となるとともに、天井輻射
放熱部１７からの輻射熱の放出が中止される。

【００４４】したがって、吹出空気温度Ｔａと露点温度
Ｔdew との差ΔＴが、あらかじめ設定された所定値ΔＴ
ｃよりも低い状態にありながら、天井輻射放熱部１７に
おける露付きがなく、ドレン水が被空調室Ｒ内へ滴下す
る虞れもない。同時に、このときの条件下に最適の、安
定した冷房運転が継続される。

【００４５】なお、上記実施例においては、熱源側ユニ
ット２ばかりでなく、利用側ユニット３まで家屋１外部
に配置して、ダクト１１，１２を介して被空調室Ｒ内と
連通するようにしたが、これに限定されるものではな
く、通常の壁掛け型室内ユニットに換えてもよい。この
場合においても、ユニットと、吹出口１８，１９および
天井輻射放熱部１７とは、ダクトを介して接続しなけれ
ばならない。

【００４６】また、案内ダクト１６の形状構造も上記実
施例に限定されるものではなく、要は、直列的に配した
複数の吹出口１８，１９を連通して、上流側の吹出口１
８と、下流側の吹出口１９との位置付けができればよ
い。さらに、本発明の要旨を越えない範囲内で種々の変
形実施が可能なことは、勿論である。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
空調室の天井面に開口される複数の吹出口をダクトで直
列的に連通して、利用側熱交換器を備えた利用側ユニッ
トに接続し、このダクトの一部を、被空調室の天井面か
ら室内へ輻射熱を放出する輻射放熱部となし、ダクト内
に、上流側の吹出口を開閉自在であり、かつ下流側の吹
出口と上流側の吹出口との間を遮断自在である開閉ダン
パを設けたから、冷暖房運転とも、ドレンが生成されな
い条件下では、各吹出口から被空調室への熱交換空気吹
出とともに天井面からの輻射放熱を行い、熱交換効率の
向上を図り、温度ムラの少ない快適空調をなす。

【００４８】冷房運転で、ドレンが生成される条件下で
は、天井面からの輻射放熱を中止した上で、空調作用を
継続する。ドレン水が滴下することがなく、いずれの条
件下でも快適空調をなすという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、家屋に備えられる空
気調和機の概略構成図。

【図２】同実施例の、ダクトと、制御部の構成を概略に
説明する図。

【図３】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、同実施例の、ダク
トと吹出口に対する開閉ダンパの、互いに異なる状態を
説明する図。

【図４】同実施例の、冷房運転を説明するフローチャー
ト図。

【符号の説明】

９…利用側熱交換器、３…利用側ユニット、Ｒ…被空調
室、１４…天井板、１８…第１の吹出口、１９…第２の
吹出口、１１…吹出ダクト、１６…案内ダクト、１２…
吸込ダクト、１７…天井輻射放熱部、２０…開閉ダン
パ、２３…制御部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２４Ｆ 13/068 Ｂ 7616−3Ｌ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】利用側熱交換器を備えた利用側ユニット
   と、 被空調室の天井面に開口される、少なくとも複数の吹出
   口と、 これら吹出口を直列的に連通するとともに上記利用側ユ
   ニットに接続され、利用側ユニットで得られた熱交換空
   気を順次、上流側の吹出口から下流側の吹出口へ案内す
   るダクトと、 このダクトの一部であり、被空調室の天井面から室内へ
   輻射熱を放出する天井輻射放熱部と、 上記ダクト内に設けられ、上流側の吹出口を開閉自在で
   あり、かつ下流側の吹出口と上流側の吹出口との間を遮
   断自在である開閉ダンパとを具備したことを特徴とする
   空気調和機。
2. 【請求項２】利用側熱交換器を備えた利用側ユニット
   と、 被空調室の天井面に開口される、少なくとも複数の吹出
   口と、 これら吹出口を直列的に連通するとともに上記利用側ユ
   ニットに接続され、利用側ユニットで得られた熱交換空
   気を順次、上流側の吹出口から下流側の吹出口へ案内す
   るダクトと、 このダクトの一部であり、被空調室の天井面から室内へ
   輻射熱を放出する天井輻射放熱部と、 上記ダクト内に設けられ、上流側の吹出口を開閉自在で
   あり、かつ下流側の吹出口と上流側の吹出口との間を遮
   断自在である開閉ダンパとを具備した空気調和機であ
   り、 冷房運転時に、 被空調室から利用側ユニットへのリターン空気の温度お
   よび湿度を検出する手段と、 ここで検出されたリターン空気の温度と湿度から、その
   ときの露点温度Ｔｄｅｗを算出する手段と、 上記利用側ユニットからダクトへ吹出される熱交換空気
   の温度Ｔａを検出する手段と、 ここで検出された吹出空気温度Ｔａと、上記露点温度Ｔ
   ｄｅｗ との差ΔＴ（Ｔａ−Ｔdew ）を算出する手段
   と、 吹出空気温度Ｔａと露点温度Ｔdew との差ΔＴと、あら
   かじめ設定された所定値ΔＴｃとを比較し、ΔＴ≦ΔＴ
   ｃがＹｅｓのとき、上記開閉ダンパを、下流側の吹出口
   と上流側の吹出口との間を遮断する位置に変位させ、Δ
   Ｔ≦ΔＴｃがＮｏのとき、上記開閉ダンパを、上流側の
   吹出口を閉成する位置に変位させるよう制御する手段と
   を具備したことを特徴とする空気調和機。