(57)【要約】【課題】快適な温度環境を提供する。【解決手段】室内の上部と下部に室内機３、５を配置し、下部の室内機５から吹出される空気の温度ＴＬｏを上部の室内機３から吹出される空気の温度ＴＨｏよりも高く設定することにより、下部の室外機５から横方向に吹出される空気の温度が上部の室外機から横方向に吹出される空気の温度よりも高くなるので、室内１の温度環境を頭寒足熱にして居室者に快適な環境を提供することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内の上部に配置される室内機と、室内の下部に配置される室内機と、これらの室内機に接続される室外機とを備え、前記下部の室内機から吹出す空気の温度を前記上部の室内機から吹出す空気の温度よりも高く設定してなる空気調和機。
【請求項２】
前記上部の室内機を冷房運転し、前記下部の室内機を暖房運転することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
室内の上下に配置される室内機と、これらの室内機に接続される室外機とを備え、前記下の室内機を冷房運転し、前記上の室内機を暖房運転するとともに、前記下の室内機は横方向から吸い込んだ空気を上方向に吹出し、前記上の室内機は下方向から吸い込んだ空気を横方向に吹出すようにしてなる空気調和機。
【請求項４】
室内の上下に配置される室内機に室外機を接続してなり、前記上の室内機は下方向から吸い込んだ空気を横方向に吹出し、前記下の室内機は横方向から吸い込んだ空気を上方向または横方向のいずれかに切替えて吹出す空気調和機であって、
前記下の室内機の吹出し方向、及び前記上下の室内機の冷暖房運転を切替える制御装置を備え、
この制御装置は、前記上の室内機を冷房運転に設定し、前記下の室内機を暖房運転に設定するとともに、前記下の室内機の吹出し方向を横方向にする頭寒足熱モードと、
前記上の室内機を暖房運転に設定し、前記下の室内機を冷房運転に設定するとともに、前記下の室内機の吹出し方向を上方向にする除湿モードとを有してなる空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和機は、室内機及び室外機に格納された熱交換器、減圧弁及び圧縮機を冷媒配管で連結して形成された冷凍サイクルを備え、この室内機で温度を調整した空気を室内に吹出すようになっている。
【０００３】
このような空気調和機において、室内の快適性を向上するため、室内の空気を攪拌する送風機を別途設けて、室内全体を居室者の望む温度に近づけるというものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２４８１４２号公報（第２−３頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、冷房時に吹出される冷気は床付近に滞りがちであるから、従来のように単に室内の空気を攪拌させるだけでは、居室者の足元の温度が下がりがちになる。そのため、一般に快適と言われる頭寒足熱の室内環境を実現することができない。
【０００６】
本発明の課題は、快適な室内環境を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次に述べる手段により、上記課題を解決するものである。すなわち、室内の上部と下部に室内機を配置し、下部の室内機から吹出される空気の温度を上部の室内機から吹出される空気の温度よりも高く設定することを特徴とする。
【０００８】
これにより、下部の室外機から横方向に吹出される空気の温度は、上部の室外機から横方向に吹出される空気の温度よりも高くなるので、室内の温度環境を頭寒足熱にして居室者に快適な環境を提供することができる。
【０００９】
この場合、それぞれの室内機は、暖房運転でも冷房運転でもよいが、特に、下部の室内機を暖房運転とし、上部の室内機を冷房運転とすることが好ましい。これによれば、床付近に滞る冷気を加熱でき、また、天井付近に滞る暖気を冷却できるので、頭寒足熱の温度環境を維持することができる。
【００１０】
ところで、梅雨どきなどの湿度が高い時期は、室内の空気を冷却して空気中の水分を凝縮させることにより除湿を行い、快適性を向上させるようにしている。しかし、この場合、湿度と同時に室温も低下させてしまうことになるので、室温を一定に保持したい要望を満たせない。
【００１１】
そこで、室内の上下に室内機を配置し、下の室内機を冷房運転し、上の室内機を暖房運転するとともに、下の室内機は横方向から吸い込んだ空気を上方向に吹出し、上の室内機は下方向から吸い込んだ空気を横方向に吹出すことにより、室温を一定に保持できる。つまり、冷房運転を行う下の室内機で温度と湿度が低下した空気を上方に吹出して、暖房運転を行う上の室内機に吸い込ませて加熱することで、除湿によって低下した室温を補うようにしたのである。
【００１２】
また、本発明は、頭寒足熱の温度環境を実現するものと、除湿による室温の低下を抑制するものを兼ね備えた構成にすることもできる。すなわち、室内の上下に配置される室内機に室外機を接続してなり、上の室内機は下方向から吸い込んだ空気を横方向に吹出し、下の室内機は横方向から吸い込んだ空気を上方向または横方向のいずれかに切替えて吹出すとともに、下の室内機の吹出し方向、及び上下の室内機の冷暖房運転を切替える制御装置を備えた構成とする。この制御装置は、上の室内機を冷房運転に設定し、下の室内機を暖房運転に設定するとともに、下の室内機の吹出し方向を横方向にする頭寒足熱モードと、上の室内機を暖房運転に設定し、下の室内機を冷房運転に設定するとともに、下の室内機の吹出し方向を上方向にする除湿モードとを有することを特徴とする。これにより、状況に応じて頭寒足熱モードと除湿モードを切替えて運転することができ、より快適な環境を提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の空気調和機の一実施の形態について、図１を用いて説明する。図１は、本発明を適用してなる空気調和機の概略構成を示した断面図である。
【００１４】
本実施形態の空気調和機は、例えば、学校の教室や事務室などの比較的広い室内１の上下に配置された室内機３、５と、これらの室内機３、５に接続された室外機７とを備えている。
【００１５】
室内機３は、室内１の天井部分に配置され、筐体９内に格納された室内熱交換器１１と、この室内熱交換器１１と筐体９の室内１に臨む側面１２との間に配置された例えばシロッコファンなどの送風機１３を備えている。筐体９の側面１２にはルーバが設けられた吹出口１５が形成され、送風機１３によって送られた空気を横方向に吹出すようになっている。側面１２に対向する筐体９の側面１４と室内熱交換器１１との間に位置する筐体９の底面には吸込口１６が形成され、送風機１３によって室内１の空気が吸い込まれるようになっている。室内熱交換器１１の一端と他端には冷媒配管が連結され、冷凍サイクルに接続されている。また、吹出口１５部分には、温度計１８が設けられ、室内機３から吹出される空気の温度を検出するようになっている。検出した空気温度は図示していない制御装置に入力されるようになっている。
【００１６】
室内機５は、室内機３の下方の床部分に配置され、筐体１７内に格納された室内熱交換器１９と、この室内熱交換器１９と筐体１７の底面との間に配置された例えばプロペラファンなどの送風機２１を備えている。筐体１７の室内１に臨む側面２３の上部には、ルーバが設けられた吹出口２５が形成され、送風機２１によって送られた空気を横方向に吹出すようになっている。側面２３の下部のうち送風機２１と筐体９の底面との間に位置する部分にも吸込口２６が形成され、送風機２１によって室内１の空気が吸い込まれるようになっている。筐体１７の上面にも吹出口２７が形成されている。吹出口２５部分には、温度計２８が設けられ、室内機５から吹出される空気の温度を検出するようになっていて、ここで検出した温度は制御装置に入力されるようになっている。また、室内機５は、吹出口２７から吹出される空気が室内機３の吸込口１６に流入するように配置されている。
【００１７】
風向板３０は、筐体１７内に設けられている。風向板３０は、板３１と、板３１の一辺に設けられた軸３２とで形成され、軸３２は、筐体１７の上面と側面２３が形成する角部に、軸心をこの角の辺に沿う方向に向けて回動可能に取り付けられている。すなわち、板３１は、軸３２から筐体１７内に突き出され、軸３２とともに回動可能になっている。板３１は、軸３２の回動により吹出口２５または吹出口２７を塞ぐことが可能な大きさ、形状に形成されている。軸３２は、図示していないモータの回転軸に連結され、モータの駆動により回動するようになっている。このモータの回転軸は制御装置からの指令によって紙面に向かって時計回り、または反時計回りに回動し、あるいは停止するように制御される。
【００１８】
室外機７は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機３５、室外熱交換器３７及び減圧弁３９を備えている。圧縮機３５の吐出側は分岐し、分岐した一方は室外熱交換器３７のガス側に連結され、分岐した他方はさらに分岐器４１を介して分岐して切替器６と８に連結されている。室外熱交換器３７の液側には、減圧弁３９が連結され、その先は分岐器４２を介して分岐して切替器６と８に連結されている。圧縮機３５の吸引側は、分岐器４３を介して分岐して切替器６と８に連結されている。
【００１９】
切替器６、８は、室内機３、５の冷房運転、暖房運転を切替えるものであり、室内熱交換器１１、１９に通流する冷媒の循環方向を切替え、室内熱交換器１１、１９内における冷媒の凝縮、蒸発を切替えるようになっている。具体的に切替器６、８は、それぞれ高圧側電磁弁４５、４８、低圧側電磁弁４７、５０及び液冷媒管４６、４９を備えている。高圧側電磁弁４５、４８の一端はそれぞれ分岐器４１に接続され、他端は室内熱交換器１１、１９のガス側に連結されている。低圧側電磁弁４７、５０の一端はそれぞれ分岐器４３に連結され、他端は高圧側電磁弁４５、４８と室内熱交換器１１、１９のガス側とを連結する冷媒配管に連結されている。液冷媒管４６、４９の一端はそれぞれ分岐器４２に連結され、他端は室内熱交換器１１、１９の液側に連結されている。このような構成として、高圧側電磁弁４５、４８または低圧側電磁弁４７、５０の一方を開、他方を閉とすることで、後述するように冷媒の循環方向を切替えることができる。また、高圧側電磁弁４５、４８、低圧側電磁弁４７、５０は、制御装置からの指令で開度または開閉が制御されるようになっている。
【００２０】
次に、本実施形態の空気調和機の運転方法を実現する制御装置の構成及び動作について図２を参照して説明する。図２は、本発明を適用してなる空気調和機の運転モードの切替え制御を示したフローチャートである。まず、制御装置は、空気調和機に要求されている運転モードを取り込み（ステップＳ１）、頭寒足熱モードか除湿モードかを判断する（ステップＳ２）。
【００２１】
ここで、ステップＳ２の結果、頭寒足熱モードである場合について図３を参照して説明する。図３は、図１に示した空気調和機の頭寒足熱モードの動作を説明する断面図である。ステップＳ２において頭寒足熱モードであるとき、制御装置は、風向板３０を回動させるモータに紙面に向かって反時計回りに回動させる指令を出力し（ステップＳ３）、図３に示すように、下方の室内機５の横方向への吹出し口である吹出口２５を開き、上方向への吹出し口である吹出口２７を閉じる。そして、高圧側電磁弁４５を閉、低圧側電磁弁４７を開、高圧側電磁弁４８を開、低圧側電磁弁５０を閉とする指令を出力してステップＳ５に進む（ステップＳ４）。
【００２２】
このステップ４によって、室内機３の室内熱交換器１１は、圧縮機３５の吸引側と室外交換器３７の液側とに連通し、室内機３は冷房運転になる。また、室内機５の室内熱交換器１９は、圧縮機３５の吐出側と室外交換器３７の液側とに連通し、室内機５は暖房運転になる。すなわち、図３に示すように、圧縮機３５から吐出されたガス冷媒の一方（符号５１の矢印）は、室外熱交換器３７で凝縮されて液冷媒となり減圧弁３９で減圧され分岐器４２、液冷媒管４６を介して室内熱交換器１１の液側に流入する。そして、室内機３内を通流する空気の熱を奪って室内熱交換器１１内で蒸発し、低圧側電磁弁４７、分岐器４３を介して圧縮機３５の吸引側に戻される冷房サイクルになる。また、圧縮機３５から吐出されたガス冷媒の他方（符号５２の矢印）は、分岐器４１、高圧側電磁弁４８を介して室内熱交換器１９のガス側に流入し、室内機５内を通流する空気で冷却されて凝縮して分岐器４２に戻される暖房サイクルになる。
【００２３】
そして、制御装置は、居室者によって、例えばリモコンなどから入力された室温の設定温度Ｔｏ、及び温度計１８、２８の検出温度ＴＨ、ＴＬを取り込み（ステップＳ５）、Ｔｏに対応する室外機３、５の設定吹出し温度ＴＨｏ（ＴＨｏ＝Ｔｏ−３℃）、ＴＬｏ（ＴＬｏ＝Ｔｏ＋３℃）を取り込み（ステップＳ６）、ＴＨ、ＴＬがＴＨｏ、ＴＬｏになるように、一般の空気調和機と同様、圧縮機３５の冷媒容量（運転周波数）や、低圧側電磁弁４７及び高圧側電磁弁４８の開度などを適宜調整する（ステップＳ７）。このような頭寒足熱モードで運転することによって、室内１の天井部分に配置された室内機３から横方向に冷気が吹出し、室内機３の下方に配置された室外機５から横方向に暖気が吹出される。したがって、室内１の上方の温度が低く、下方の温度が高くなり、いわゆる頭寒足熱の温度環境を提供することができる。
【００２４】
また、ステップＳ２の運転モード判定の結果、除湿モードである場合について図４を参照して説明する。図４は、図１に示した空気調和機の除湿モードの動作を説明する断面図である。ステップＳ２において除湿モードであるとき、制御装置は、風向板３０を回動させるモータに紙面に向かって時計回りに回動させる指令を出力し（ステップＳ８）、図４に示すように、下方の室内機５の横方向への吹出し口である吹出口２５を閉じ、上方向への吹出し口である吹出口２７を開く。そして、高圧側電磁弁４５を開、低圧側電磁弁４７を閉、高圧側電磁弁４８を閉、低圧側電磁弁５０を開とする指令を出力してステップＳ１０に進む（ステップＳ９）。
【００２５】
このステップ９によって、室内機３の室内熱交換器１１は、圧縮機３５の吐出側と室外交換器３７の液側とに連通し、室内機５は暖房運転になる。また、室内機５の室内熱交換器１９は、圧縮機３５の吸引側と室外交換器３７の液側とに連通し、室内機３は冷房運転になる。すなわち、図４に示すように、圧縮機３５から吐出されたガス冷媒の一方（符号５３の矢印）は、分岐器４１、高圧側電磁弁４５を介して室内熱交換器１１のガス側に流入し、室内機３内を通流する空気により冷却されて凝縮して分岐器４２に戻される暖房サイクルになる。また、圧縮機３５から吐出されたガス冷媒の他方（符号５４の矢印）は、室外熱交換器３７で凝縮されて液冷媒となり減圧弁３９で減圧され分岐器４２、液冷媒管４９を介して室内熱交換器１９の液側に流入する。そして、室内機５内を通流する空気の熱を奪って室内熱交換器１９内で蒸発し、低圧側電磁弁５０、分岐器４３を介して圧縮機３５の吸引側に戻される冷房サイクルになる。
【００２６】
そして、制御装置は、居室者によって入力された室温の設定温度Ｔｏ、温度計１８の検出温度ＴＨを取り込み（ステップＳ１０）、ＴＨがＴＨｏになるように、一般の空気調和機と同様、圧縮機３５の冷媒容量を適宜調整する（ステップＳ１１）。このような除湿モードで運転することによって、室内１の空気は、吸込口２６から室内機５内に導かれ、室内熱交換器１９で冷却されるとともに、空気中の水分が凝縮されて回収される。そして、この温度と湿度が低下した空気が吹出口２７から上方に吹出され、吸込口１６から室内機３に流入し、室内熱交換器１１によって加熱されて吹出口１５から室内１に供給される。これにより、室内機５における除湿で低下した空気の温度を補うことができ、湿度のみを下げることができる。したがって、除湿によって居室者の希望する温度環境が損なわれることを回避することができる。
【００２７】
このように本実施形態によれば、頭寒足熱モードにおいて、室内１の上部に吹出される空気の温度ＴＨｏを下部に吹出される空気の温度ＴＬｏよりも低く設定することで、室内１の上部の温度を低く、室内１の下部の温度を高くでき、室内の温度環境を頭寒足熱にして居室者に快適な環境を提供することができる。また、室内の上部に空気を吹出す室内機３を冷房運転とし、下部に空気を吹出す室内機５を暖房運転とすることにより、室内１下部の温度低下及び室内上部の温度上昇を抑制できるので、頭寒足熱の温度環境を維持することができる。また、除湿モードにおいて、室内機３を冷房運転し、室内機５を暖房運転するとともに、室内機５の空気の吹出し方向を上に向けることにより、室内機５での除湿により下がった空気の温度を室内機３で補って、除湿による室温の低下を抑制できる。
【００２８】
また、本実施形態では、設定吹出し温度ＴＨｏ、ＴＬｏはそれぞれＴｏ−３℃、Ｔｏ＋３℃に設定したが、事前試験やシミュレーションなどの結果に基づいて適宜設定できる。また、例えば、夏季にＴｏ±３℃、冬季にＴｏ±１℃というように、期間別にＴＨｏとＴＬｏの温度差を変えることもできる。また、吹出し設定温度のいずれか一方、例えば、ＴＨｏを基準にＴｏとし、ＴＬｏをＴｏ＋６℃とすることもできる。
【００２９】
また、本実施形態では、室内の上下に１台づつ室内機を配置したが、これに限らず、上下に複数台配置することができる。さらに、室内機３、５は、１台の室外機７に接続しているが、室内機３、５に別個の室外機を接続するようにしてもよい。また、本実施形態では、上の室内機３を冷房、下の室内機５を暖房としたが、例えば、上下の室内機を冷房とし、上の室内機の吹出し温度を下の室内機の吹出し温度よりも低くするように運転しても頭寒足熱の温度環境を提供することができる。これは、暖房においても同様である。
【００３０】
また、本実施形態では、下の室内機の吹出し方向を上方向と横方向に変更するために、吹出口２５、２７及び風向板３０を用いたが、これに限らず、風向を切替える周知の手段を用いることができる。
【００３１】
さらに、除湿モードが不要で頭寒足熱モードのみが要求される場合は、風向板３０を含む吹出方向の切替え手段を省略することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、快適な温度環境を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用してなる空気調和機の一実施形態の断面図である。
【図２】本発明を適用してなる空気調和機の一実施形態の制御を示したフローチャートである。
【図３】頭寒足熱モード時の空気調和機の動作を示した断面図である。
【図４】除湿モード時の空気調和機の動作を示した断面図である。
【符号の説明】
３、５  室内機
７  室外機
１１、１９  室内熱交換器
３０  風向板
３１  板
３２  軸
【図１】
2005009809.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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