JP4729874B2

JP4729874B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP4729874B2
Application number: JP2004197553A
Authority: JP
Inventors: 靖人向井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-07-05
Filing date: 2004-07-05
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2024-07-05
Also published as: JP2006017414A

Description

本発明は、輻射及び気流制御により居室内の快適性を向上させる空気調和機に関するものである。

従来のこの種の空気調和機としては、室内ユニット内に輻射パネルを床面方向に向かって配設したものがある（例えば、特許文献１参照）。

図１１は、上記特許文献１に記載された従来の空気調和機を示すもので、室内ユニット２０内に、室内側熱交換器１５、室内ファン１９、可視光及び赤外線を放射する輻射パネル１６が配設されている。輻射パネル１６は、放熱板２４と、放熱板２４の輻射面側にスペーサー２９を介して覆うように装着されたガラス板２８と、放熱板２４の内面側に設けられた冷媒管２５及び断熱材２７から構成されている。
実公平６−１２４２３号公報

しかしながら、前記従来の構成では、天井面の一部において非常に温度の高い輻射体が存在することになる。図１２は、不均一放射に対する不満足者率（ＩＳＯ７７３０）を示したものであり、暖かい天井に対する不均一限界は、５℃以内である。
つまり、居室内の天井に存在する高温の輻射体は、必ずしも居室内の人に対して快適であるとは言えないという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、居室内の人に対する温熱環境快適性に優れた空気調和機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、熱交換器とその下流側に配した横断流送風機で構成される第１の送風回路と、空気調和機本体の背面に設けられ前記空気調和機本体の上方に空気の流れを導く第２の送風回路と、前記第１の送風回路を形成するリアケーシングの一部に設けられ前記第１の送風回路と前記第２の送風回路を連通する連通孔と、前記連通孔の開閉制御を行う連通孔制御装置と、前記第２の送風回路の出口部の前記空気調和機本体前面側に取り付けられ、前記第２の送風回路を通過した空気を天井方向に導くエアガイダを備え、壁面に設置されている空気調和機であって、前記第１の送風回路が前記空気調和機本体の上方または前方から下方へ空気の流れを導き、前記エアガイダは前記空気調和機本体前面側に傾斜しているもので、熱交換器を通過して、暖められた（あるいは、冷やされた）空気は、連通孔より第２の送風回路を介して、エアガイダに沿って、天井方向に吹き出され、コアンダ効果によって天井に沿って、遠くまで到達する空気の流れが生じ、その空気の流れは、天井面との熱の授受を行いながら、天井面に広がり、温（冷）輻射体になるとともに、空気調和機からの熱い（冷たい）気流が直接人にあたることもなくなる。また、第２の送風回路からから吹き出された気流は、天井面での拡散によって流速は低減し、気流感も抑えることができる。これによって、天井面の一部からの輻射ではなく、天井面全体から輻射が得られるとともに、気流感を抑えることができるため、空気調和機による冷暖房時の温熱快適性が大幅に改善される。

本発明の空気調和機は、天井輻射により、周壁温度差及び気流感が少ない快適温熱環境を提供することができる。

第１の発明は、熱交換器とその下流側に配した横断流送風機で構成される第１の送風回路と、空気調和機本体の背面に設けられ前記空気調和機本体の上方に空気の流れを導く第２の送風回路と、前記第１の送風回路を形成するリアケーシングの一部に設けられ前記第１の送風回路と前記第２の送風回路を連通する連通孔と、前記連通孔の開閉制御を行う連通孔制御装置と、前記第２の送風回路の出口部の前記空気調和機本体前面側に取り付けられ、前記第２の送風回路を通過した空気を天井方向に導くエアガイダを備え、壁面に設置されている空気調和機であって、前記第１の送風回路が前記空気調和機本体の上方または前方から下方へ空気の流れを導き、前記エアガイダは前記空気調和機本体前面側に傾斜している空気調和機で、熱交換器を通過して、暖められた（あるいは、冷やされた）空気は、連通孔より第２の送風回路を介して、エアガイダに沿って、天井方向に吹き出され、コアンダ効果によって天井に沿って、遠くまで到達する空気の流れが生じ、その空気の流れは、天井面との熱の授受を行いながら、天井面に広がり、温（冷）輻射体になるとともに、空気調和機からの熱い（冷たい）気流が直接人にあたることもなくなる。また、第２の送風回路からから吹き出された気流は、天井面での拡散によって流速は低減し、気流感も抑えることができる。これによって、天井面の一部からの輻射ではなく、天井面全体から輻射が得られるとともに、気流感を抑えることができるため、空気調和機による冷暖房時の温熱快適性が大幅に改善される。

第２の発明は、特に、第１の発明の第２の送風回路に送風機を設けたもので、第１送風回路の横断流送風機の運転状況に関わらず、第２の送風回路の送風機により、第２の送風回路の気流制御を独立して行うことができる。

第３の発明は、特に、第１又は第２の発明の第１の送風回路に前記第２の送風回路から吹き出された空気が上方から吸い込まれることを防止する開口部開閉制御装置を設けたもので、第２の送風回路から吹き出された気流が再び空気調和機内に吸い込まれることがなくなり、第２の送風回路からの気流をより遠くへ到達させたり、上方の開口部を開とした時に比べて、気流の速度をより低く抑えることができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の空気調和機が設置された居室内の又は／および居室内の周壁の温度分布を測定する測定手段を配設し、前記測定手段で測定された温度分布に応じて、前記第１の送風回路と前記第２の送風回路のそれぞれを通過する空気の配分を制御するもので、第１の送風回路のみを用いた通常の運転や第２の送風回路を用いた運転、あるいは、併用運転など居室内の温度や、周壁温度に基づいた気流制御を選択することができる。

第５の発明は、特に、第４の発明の第２の送風回路の出口部に、空気の吹き出し方向を左右方向に偏向する風向制御装置を設けたもので、測定手段によって得られた居室内の温度分布や周壁温度分布に基づいて、第２の送風回路による気流制御が可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における空気調和機の概略断面図、図２は天井輻射面の広がりを示す図である。

図１において、空気調和機本体１内を流れる空気の流れ３１は、横断流送風機３によって、熱交換器２と熱交換器２内を流れる冷媒と熱交換されるように空気調和機１内に吸い込まれ、リアケーシング４に沿って流れ、吹き出し口１４より吹き出される。３２は、吹き出し口１４に設けた上下風向羽根で、居室内への熱交換された空気の吹き出し方向を上下に変えるためののものである。

空気調和機本体１の前面には前面吸込み口１ａ、上面には上面吸込み口１ｂが設けられ、外気が両吸込み口から流入し、空気の流れ３１が形成される。空気の流れ３１を生成する構成要素及び経路を含めて、第１の送風回路２１と称する。２２は、第２の送風回路で、
空気調和機本体１の背面と空気調和機本体１が設置された壁面との間の空間６及び空気調和機本体１の上方に配されたエアガイダ７から構成されている。

第１の送風回路２１と第２の送風回路２２は、リアケーシング４に横断流送風機３の長手方向に設けられた連通孔１７によって、連通されており、連通孔制御装置５により連通孔１７を開成することによって第１の送風回路２１から第２の送風回路２２への空気の流れ８が生じる構成となっている。

以上のように構成された空気調和機について、以下その動作、作用を説明する。

空気調和機は、運転開始後、強力な暖房（あるいは、冷房）を継続した後、リモコンなどにより設定された設定温度に対する吸込み温度制御が行われる。これは、空気調和機１からみた熱負荷が、空気のみでなく、壁や天井などの熱容量や外部からの侵入なども含むため、空気に比べて応答性の遅い、壁や天井などの周壁温度をある程度上昇させ、周壁からの放射を改善し、快適性を実現することを目的として行われる。
まず、本発明の空気調和機も運転開始後は、上記と同様の動作を行い、その後、空気温度及び周壁温度が安定したと判断した時に、連通孔制御装置５により連通孔１７を開口し、第１の送風回路２１から第２の送風回路２２へ空気の流れを引き込む。第２の送風回路２２に引き込まれた空気８は、図１に示されるように、空気調和機本体１の背面に配された第２の送風回路２２を構成する空間６を通り、空気調和機本体１の上方に配されたエアガイダ７に沿って移動し、天井に向かって吹き出される。天井面に向かって吹き出された気流８は、コアンダ効果により天井面に沿って拡散し、図２のように居室天井面３０に暖かい（又は冷たい）輻射面１３が形成される。
また、第１の送風回路２１の上下風向羽根３２を閉めることにより、第２の送風回路２２への空気の流れが増し、図２のように天井面３０に暖かい（冷たい）輻射面１３が拡大する。

以上のように、本実施の形態によれば、空気調和機の吹き出し流れを第２の送風回路２２に引き込み、空気調和機本体１の上方に配されたエアガイダ７に沿って吹き出すことにより、居室内の室温と大きな温度差のない輻射面１３が天井面３０に大きく形成され、居室内の人に対して、暑すぎない暖房（或いは寒すぎない冷房）を実現することができる。

また、本実施の形態では空気調和機から天井方向に吹き出された空気８は、直接的に人にあたることはないため、気流感を直接感じることがなくなるため、快適性の向上が図れる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における空気調和機の概略断面図である。なお、上記実施の形態と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態は、図３に示すように、第２の送風回路２２に送風機９を配したものであり、他の構成は、第１の実施の形態における空気調和機と同一である。なお、送風機９は、横断流送風機でもシロッコファンでも構わない。

送風機９の運転制御により、第１の送風回路２１の状態に関わらず、第２の送風回路２２における気流の速度制御を行うことができる。即ち、第２の送風回路２２から天井面３０に吹き出す空気の流れ８の速さを制御することが可能となり、天井輻射面の大きさや流速の制御により居室の周壁温度を改善することができる。

（実施の形態３）
図４は、本発明の第３の実施の形態における空気調和機の概略断面図である。なお、上記実施の形態と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態は、図４に示すように、空気調和機本体１の第１の送風回路２１に流入する気流３１の内、上方からの空気の吸い込みを制限する開口部開閉制御装置１０を設けたものであり、１１は、前記開口部開閉制御装置１０により駆動される閉成体で、シートやフィルム等から形成され、第２の送風回路２２を用いて、天井輻射を行う場合に、空気調和機１の上面の上面吸込み口１ｂを塞ぐものである。

近年の空気調和機では、上面からの吸込みを重視しており、上面からの空気の吸込み量が大きいため、図５に示すように、第２の送風回路２２から吹き出された気流８の一部は、空気調和機本体１に向かって降下することになり、天井面方向に拡散する力が阻害される。

しかしながら、本実施の形態によれば、図６に示すように、第１の送風回路２１に上方からの空気の吸い込みを開口部開閉制御装置１０により閉成制御することにより、第２の送風回路２２の吹き出し流れの拡散を妨害されることがなくなり、流速が遅くても、天井輻射面を拡大することができる。これにより、効果的に天井輻射面の大きさや流速の制御により居室の周壁温度を改善できるとともに、第２の送風回路２２からの流速を抑えることにより気流感のない快適温熱環境を提供することができる。

（実施の形態４）
図７は、本発明の第４の実施の形態における空気調和機の概略断面図である。なお、上記実施の形態と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態は、空気調和機本体１の前部に、居室内の温度分布又は／及び周壁の温度分布を測定する測定手段として赤外線センサ１２も設けたものである。

図８は、室内空気温度と周壁温度から快適性のダイアグラムを示したものである。斜線の部分が室内空気温度及び周壁の温度に対し、居室内の人が快適に感じる領域であり、斜線部より下は、寒すぎる領域、斜線部より上は、暑すぎる領域である。つまり、人の快適性に関しては、周壁温度が大きく関わっている。

本実施の形態は、上記観点から、赤外線センサ１２により居室内又は／およびその周壁の温度分布を検出して、その検出結果に応じて第１の送風回路２１、第２の送風回路２２及び冷凍サイクルを制御しながら空気調和機の運転を行うもので、快適な居室の温熱環境を実現することができる。

（実施の形態５）
図９は、本発明の第５の実施の形態における空気調和機の概略断面図である。なお、上記実施の形態と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態は、図９に示すように、第２の送風回路２２の吹き出し出口２２ａに、吹き出し風を左右方向に偏向する左右風向羽根１６を配したもので、第２の送風回路２２か
ら吹き出された空気の流れが偏向され、図１０のように空気調和機１に対して、右方向あるいは、左方向に輻射面１３が形成される。赤外線センサ１２により得られた居室内の温度分布により周壁温度が低い（あるいは高い）ところに向かって第２の送風回路２２の吹き出し流れを形成することにより、快適な温熱環境を形成することができる。
また、赤外線センサ１２による居室内の周壁の温度分布とともに、人体位置を検出して、天井輻射面制御を行うようにすれば、より快適な温熱環境を提供することができる。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、気流感がなく、居室内の周壁温度差が抑制された快適な室内温熱環境を提供することが可能となるので、車室内空調やビル空調の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の概略断面図同空気調和機使用時の天井輻射面の広がりを示す説明図本発明の実施の形態２における空気調和機の概略断面図本発明の実施の形態３における空気調和機の概略断面図空気の流れを示す参考図本実施の形態における空気の流れを示す説明図本発明の実施の形態４における空気調和機の概略断面図室内空気温度及び周壁温度と快適性のダイアグラムの説明図本発明の実施の形態５における空気調和機の概略断面図同空気調和機使用時の天井輻射面の広がりを示す説明図従来の空気調和機の断面図不均一放射に対する不満足者率を示す説明図

１空気調和機本体
２熱交換器
３横断流送風機
４リアケーシング
５連通孔制御装置
６空間
７エアガイダ
９送風機
１２赤外線センサ（測定手段）
１７連通孔
２１第１の送風回路
２２第２の送風回路
３０天井面

Claims

熱交換器とその下流側に配した横断流送風機で構成される第１の送風回路と、空気調和機本体の背面に設けられ前記空気調和機本体の上方に空気の流れを導く第２の送風回路と、前記第１の送風回路を形成するリアケーシングの一部に設けられ前記第１の送風回路と前記第２の送風回路を連通する連通孔と、前記連通孔の開閉制御を行う連通孔制御装置と、前記第２の送風回路の出口部の前記空気調和機本体前面側に取り付けられ、前記第２の送風回路を通過した空気を天井方向に導くエアガイダを備え、壁面に設置されている空気調和機であって、
前記第１の送風回路が前記空気調和機本体の上方または前方から下方へ空気の流れを導き、前記エアガイダは前記空気調和機本体前面側に傾斜している空気調和機。
第２の送風回路に送風機を設けたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
前記第２の送風回路から吹き出された空気が上方から第１の送風回路に吸い込まれることを防止する開口部開閉制御装置を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和機。
空気調和機が設置された居室内の又は／および居室内の周壁の温度分布を測定する測定手段を配設し、前記測定手段で測定された温度分布に応じて、前記第１の送風回路と前記第２の送風回路のそれぞれを通過する空気の配分を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和機。
第２の送風回路の出口部に、空気の吹き出し方向を左右方向に偏向する風向制御装置を設けたことを特徴とする請求項４記載の空気調和機。