JPH07117274B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、暖房運転を可能とするヒートポンプ式の空
気調和機に関する。

（従来の技術） 空気調和機にあっては、第10図に示すようなヒートポン
プ式冷凍サイクルを備え、冷房運転は勿論、暖房運転を
可能とするものがある。

第10図において、１は圧縮機で、この圧縮機１に四方弁
２、室外熱交換器３、減圧装置例えば膨脹弁４、室内熱
交換器５等が順次連通され、ヒートポンプ式冷凍サイク
ルが構成され、室外熱交換器３及び室内熱交換器５の近
傍に室外ファン６及び室内ファン７が配設される。

そして、冷房運転時は図示実線矢印の方向に冷媒を流し
て冷房サイクルを形成し、室外熱交換器３を凝縮器、室
内熱交換器５を蒸発器として作用させると共に、室内フ
ァン７の運転により室内熱交換器５を通して室内空気を
循環させ、室内に冷風を吹出すようにしている。

又、暖房運転時は四方弁２の切換作動により図示破線矢
印の方向に冷媒を流して暖房サイクルを形成し、室内熱
交換器５を凝縮器、室外熱交換器３を蒸発器として作用
させると共に、室内ファン７の運転により室内熱交換器
５を通して室内空気を循環させ、室内に温風を吹出すよ
うにしている。

ところで、このような温風による暖房運転は、室内全体
を暖めることに関しては優れている反面、人体に風が当
たる不快感（ドラフト感）を与えるなどの欠点があるう
え、冷たくなった手足を速やかに温めることができる石
油ストーブ等に比べて暖房感が弱いという欠点もある。

そこで、通常の温風暖房に加え、輻射暖房を行うものが
ある。これは、室内ユニットの前面に熱輻射パネルを設
けると共に、その熱輻射パネルを流れる高温冷媒の熱を
熱輻射パネルを介して室内に輻射するもので、熱輻射パ
ネルにかざされる手足を迅速に温めることができるなど
温風暖房にはない格別な暖房効果が得られるものであ
る。

しかしながら、この場合、温風暖房と輻射暖房の適切な
使い分けがなされていないのが実情であり、それぞれの
機能を十分に発揮させることができず、快適性の面で改
善の余地があった。

（発明が解決しようとする課題） この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、温風暖房と輻射暖房の適切な
使い分けを可能とし、その温風暖房及び輻射暖房の機能
をそれぞれ存分に発揮させることができ、これにより快
適性の大幅な向上を可能とする空気調和機を提供するこ
とにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、減圧装置、室内熱交換
器、輻射熱交換器、前記四方弁及び前記圧縮機を順次連
通してなるヒートポンプ式冷凍サイクルと、前記室内熱
交換器、前記室内熱交換器へ室内空気を循環させる室内
ファン、前記輻射熱交換器が取り付けられ室内に露出状
態の熱輻射パネルを備えた室内ユニットと、暖房運転
時、前記室内熱交換器および輻射熱交換器の順に冷媒を
流通させると同時に前記室内ファンをオンもしくはオフ
に制御して温風・輻射暖房もしくは輻射暖房を行うと共
に、輻射暖房時は温風・輻射暖房時よりも前記圧縮機の
能力を低減するよう制御する制御手段とを備える。

（作用） 暖房運転時、室内熱交換器及び輻射熱交換器に冷媒を流
通させると共に室内ファンの運転オンにより、温風・輻
射暖房が行われる。一方、暖房運転時、室内熱交換器及
び輻射熱交換器に冷媒を流通させると共に室内ファンの
運転オフにより、輻射暖房が行われる。そして、この輻
射暖房時は熱輻射パネルの放熱容量が小さいことを考慮
して圧縮機の能力が温風・輻射暖房時よりも低減され
る。

（実施例） 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第３図において、11は能力可変圧縮機で、この圧縮機11
に四方弁12、室外熱交換器13、減圧装置である膨脹弁1
4、室内熱交換器15、輻射熱交換器16が順次連通され、
ヒートポンプ式冷凍サイクルが構成されると共に室外熱
交換器13及び室内熱交換器15の近傍に室外ファン17及び
室内ファン18が配設される。

これら室外熱交換器13、室外ファン17、圧縮機11、四方
弁12、膨脹弁14等によって室外ユニットＡが構成され、
室内熱交換器15、室内ファン18、輻射熱交換器16及び熱
交温度センサ21等によって室内ユニットＢが構成され
る。

しかして、冷房運転時は図示実線矢印の方向に冷媒を流
して冷房サイクルを形成し、室外熱交換器13を凝縮器、
室内熱交換器15及び輻射熱交換器16を蒸発器として作用
させ、暖房運転時は四方弁12の切換作動により図示破線
矢印方向に冷媒を流して暖房サイクルを形成し、輻射熱
交換器16及び室内熱交換器15を凝縮器、室外熱交換器13
を蒸発器として作用させる。

一方、第１図及び第２図に示すように、室内ユニットＢ
は室内に露出状態である前面に金属製で空気吸込口兼用
の熱輻射パネル31、下部に空気吹出口32をそれぞれ有
し、これら熱輻射パネル31から空気吹出口32にかけて断
熱材33による通風路34が形成され、この通風路34には熱
輻射パネル31の近傍に室内熱交換器（空気用フィンチュ
ーブ形）15が配設される。

そして、熱輻射パネル31の裏側に輻射熱交換器（冷媒パ
イプ）16及びパネル温度センサ35が取付けられると共
に、通風路34には室内熱交換器15と空気吹出口32との間
に室内ファン18が配設される。なお、15aはドレン受け
である。

又、室内ユニットＢの下部からリモートコントロール式
の運転操作部36が導出され、その運転操作部36には冷・
暖切換スイッチ37及び暖房モード切換スイッチ38が設け
られる。

ここで、暖房モード切換スイッチ38は、温風暖房と輻射
暖房の両方を実行する“ファン・パネル”モード、温風
暖房と輻射暖房とを自動的に切換実行する“自動”モー
ド、輻射暖房を実行する“パネル”モードの各ポジショ
ンを有している。

なお、運転操作部36には図示していないが運転開始スイ
ッチや温度設定つまみも設けられている。

第４図は制御回路であり、図中40は商用交流電源で、こ
の電源40にトランス41を介して制御部42が接続される。

この制御部42はマイクロコンピュータ及びその周辺回路
等からなり、空気調和機全般にわたる制御を行うもの
で、外側に室内温度センサ43、室内熱交換器15に取付け
られた熱交温度センサ21、パネル温度センサ35、室内フ
ァンモータ用電源部44、リレー45、46、47、電源部48等
が接続される。

しかして、電源40には室内ファンモータ18Mに対する通
電及び印加電圧を制御部42の指令に応じて制御する室内
ファンモータ用電源部44、リレー45の接点及びリレー46
の接点を直列に介して室内ファンモータ18Mが接続され
る。

さらに、電源40にはリレー45の接点、リレー46の接点及
びリレー47の接点を直列に介して四方弁12が接続され
る。

又、電源40にはリレー45の接点及びリレー46の接点を直
列に介して電源部48が接続される。

そして、電源40にリレー45の接点、リレー46の接点及び
電源部48を直列に介して室外ファンモータ17Mが接続さ
れる。

ここで電源部48はインバータ回路を内蔵すると共に、シ
リアル信号ライン49を介して制御部42に接続されてお
り、電源40の出力を整流しそれを制御部42からの指令に
応じた周波数及び電圧の三相交流に変換し、圧縮機モー
タ1Mに供給すると共に、室外ファンモータ17Mに対する
通電を制御部42の指令に応じて制御する機能を有してい
る。

次に、上記のような構成において第５図を参照しながら
作用を説明する。

運転操作部36の冷・暖切換スイッチ37で“暖房”モード
及び暖房モード切換スイッチ38で“ファン・パネル”モ
ードを設定すると共に、運転操作部36で所望の室内温度
を設定し、運転開始操作を行う。

すると、リレー45、46、47のすべてが励磁されると共
に、室内ファンモータ用電源部44及び電源部48が駆動さ
れ、圧縮機11、室外ファン17、室内ファン18がそれぞれ
起動し、かつ四方弁12が切換動作する。

従って、暖房サイクルが形成されて室内熱交換器15及び
輻射熱交換器16が凝縮器として作用し、室内ファン18の
運転オンにより室内空気が熱輻射パネル31の隙間を通し
て室内ユニットＢ内に吸込まれ、それが室内熱交換器15
から熱を奪って温度上昇し、温風となって空気吹出口32
から室内に吹出される。

同時に、輻射熱交換器16を通る高温冷媒の熱が熱輻射パ
ネル31に伝わり、それが熱輻射パネル31から室内に輻射
される。

なお、室内熱交換器15の放熱量は3000〜4500Kcal/h程
度、熱輻射パネル31の放熱量は500〜1200Kcal/h程度で
ある。

このように、温風暖房と輻射暖房を同時に行うことによ
り、室内の全体を効率よく暖めることができ、しかも熱
輻射パネル31にかざされる手足を石油ストーブ等を同様
に速やかに温めることができる。

そして、この温風・輻射暖房時、制御部42は室内温度セ
ンサ43の検知温度を取込み、その検知温度と設定温度と
の差に応じて電源部48のインバータ回路の出力周波数
（以下、運転周波数と称す）を制御し、これにより圧縮
機１の能力を制御する。

この場合、検知温度と設定温度との差と運転周波数は比
例させ、検知温度と設定温度との差が大きければ運転周
波数を高め、その差が小さければ運転周波数を低める制
御を行って、第５図に示すように凝縮温度（圧縮機の吐
出ガス圧力）が変化するが、熱交温度センサ21により凝
縮温度を検知し、高くなり過ぎて圧縮機11が故障しない
ように、又低くなり過ぎて暖房感が損なわれないよう
に、例えば40〜60℃の範囲に入るように運転周波数の微
調整を行う。

さらに、熱交温度センサ21は室内ファン18を熱交温度が
低い時低速、熱交温度が高いとき高速にする速度自動切
換にも使用される。

一方、運転操作部36の冷・暖房切換スイッチ37で“暖
房”モード及び暖房モード切換スイッチ38で“パネル”
モードを設定し、かつ運転開始操作を行う。

すると、リレー45、46、47の全てが励磁されると共に、
電源部48が駆動されるが、室内ファンモータ用電源部44
は駆動されず、圧縮機11及び室外ファン17がそれぞれ起
動し、かつ四方弁12が切換作動する。

従って、暖房サイクルが形成されて室内熱交換器15及び
輻射熱交換器16が凝縮器として作用するが、室内ファン
18が運転オフ状態であることにより温風の吹出しはなさ
れず、熱輻射パネルからの熱輻射のみが行われる。

この輻射暖房時、熱輻射パネル31の放熱量が小さいこと
を考慮し、運転周波数30〜40Hz程度に低められ、圧縮機
11の能力が低減される。

これは、電力の無駄な消費を防ぐと共に、負荷に見合う
冷凍サイクルの安定運転を行わせるためのものである。

同時に、制御部42はパネル温度センサ35の検知温度を取
込み、その検知温度が設定値（40〜60℃）一定となるよ
うに運転周波数を制御し、検知温度が設定値以上となっ
たら圧縮機11の保護のため、圧縮機11のオン、オフ運転
制御に移行する。

但し、輻射暖房の開始時、制御部42は熱輻射パネル31の
温度が速やかに設定値に達するよう、例えば設定値が60
℃である場合、パネル温度センサ35の検知温度が設定値
に近い50℃となるまで運転周波数を通常よりも高める制
御を行う。

但し、運転周波数があまり高くても圧縮機11の発生する
エネルギー効率が低下するだけなので、運転周波数は60
〜80Hzに選定される。

この輻射暖房は、手足を迅速に温めることができること
は勿論、人体に対するドラフト感や送風音の全くない穏
やかな暖房であり、夜間の就寝や机上勤務（受験勉強）
に際して最適である。しかも、この輻射暖房は上述した
ように圧縮機11の運転周波数を低減して不要な電力の消
費を防ぐものであるから、極めて経済的である。

又、暖房モード切換スイッチ38で“自動”モードが設定
された場合、制御部42は上述した温風・輻射暖房運転と
輻射暖房運転とを例えばタイマの時間経過に応じて、又
は室内温度センサ43の検知温度と設定温度との差に応じ
て、例えば、室内温度が設定温度に達したら輻射暖房の
み、室内温度が設定温度以下の時は温風・輻射暖房に自
動的に切換える。

なお、上記実施例では室内ユニットＢが壁掛けタイプの
場合について説明したが、第６図乃至第９図に示すよう
に室内ユニットＢが床置タイプである場合についても同
様に実施可能である。

第６図乃至第９図において、室内ユニットＢは前面に金
属製の熱輻射パネル51及び運転操作部52、前面下部に空
気吸込口51、両側面下部にそれぞれ空気吸込口54、上面
に空気吹出口55を有し、これら空気吸込口53、54、54か
ら空気吹出口55にかけて断熱材56による通風路57が形成
される。

通風路57には熱輻射パネル51に離間対向するように室内
熱交換器15が配設され、室内熱交換器15と空気吹出口55
との間に室内ファン18が配設されると共に、熱輻射パネ
ル51の裏側に輻射熱交換器16及びパネル温度センサ35が
取付けられる。なお、58はドレン受け、59は電気回路ボ
ックスである。

この場合、室内空気が下部から吸込まれ、温風が上部か
ら吹出される他は上記実施例と同様の作用が行われる。

又、上記実施例では、輻射暖房の開始時、パネル温度セ
ンサ35の検知温度が設定値よりも少し低い値に達するま
で運転周波数を通常よりも高めたが、圧縮機11の吐出冷
媒温度を検知する温度センサを設け、その検知温度が所
定値に達するまで運転周波数を高めるようにしても良
い。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明によれば、圧縮機、四方弁、
室外熱交換器、減圧装置、室内熱交換器、輻射熱交換
器、前記四方弁及び前記圧縮機を順次連通してなるヒー
トポンプ式冷凍サイクルと、前記室内熱交換器、前記室
内熱交換器へ室内空気を循環させる室内ファン、前記輻
射熱交換器が取り付けられ室内に露出状態の熱輻射パネ
ルを備えた室内ユニットと、暖房運転時、前記室内熱交
換器および輻射熱交換器の順に冷媒を流通させると同時
に前記室内ファンをオンもしくはオフに制御して温風・
輻射暖房もしくは輻射暖房を行うと共に、輻射暖房時は
温風・輻射暖房時よりも前記圧縮機の能力を低減するよ
う制御する制御手段とを備えたので、温風暖房と輻射暖
房の適切な使い分けを可能とし、その温風暖房及び輻射
暖房の機能をそれぞれ存分に発揮させることができ、こ
れにより快適性の大幅な向上を可能とする空気調和機を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における室内ユニットの内
部の構成を示す図、第２図は同実施例の外観斜視図、第
３図は同実施例における冷凍サイクルの構成を示す図、
第４図は同実施例における制御回路の構成を示す図、第
５図は同実施例の作用を説明するための図、第６図はこ
の発明の他の実施例における室内ユニットの外観斜視
図、第７図は第６図の内部を側方から見た図、第８図は
第６図の内部を上方から見た図、第９図は第６図の内部
を正面から見た図、第10図は従来の空気調和機における
冷凍サイクルの構成を示す図である。 Ｂ……室内ユニット、11……能力可変圧縮機、15……室
内熱交換器、16……輻射熱交換器、18……室内ファン、
31……熱輻射パネル、42……制御部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、四方弁、室外熱交換器、減圧装
   置、室内熱交換器、輻射熱交換器、前記四方弁及び前記
   圧縮機を順次連通してなるヒートポンプ式冷凍サイクル
   と、 前記室内熱交換器、前記室内熱交換器へ室内空気を循環
   させる室内ファン、前記輻射熱交換器が取り付けられ室
   内に露出状態の熱輻射パネルを備えた室内ユニットと、 暖房運転時、前記室内熱交換器および輻射熱交換器の順
   に冷媒を流通させると同時に前記室内ファンをオンもし
   くはオフに制御して温風・輻射暖房もしくは輻射暖房を
   行うと共に、輻射暖房時は温風・輻射暖房時よりも前記
   圧縮機の能力を低減するよう制御する制御手段とを具備
   したことを特徴とする空気調和機。