JP2007303744A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】加湿暖房運転を停止した後の室内ユニット内における結露の発生を抑制する。
【解決手段】冷媒を循環する配管１１に、圧縮機５と室外熱交換器６とを有する室外ユニット２及び膨張弁９と室内熱交換器８とを有する室内ユニット３を接続して冷凍サイクルを形成し、室内ユニット３に、室内熱交換器８に送風して室内に吹き出す送風ファン１３と、室内熱交換器８の下流側に配置され加湿暖房運転時に給水される加湿用エレメント１４と、室内ユニット制御手段１６とを備えた空気調和機において、室内ユニット制御手段１６によって、加湿暖房運転の停止後、送風ファン１３を設定時間運転する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機に係り、特に、室内を暖房及び加湿する加湿暖房運転機能を有する空気調和機に関する。

空気調和機を用いて暖房運転をおこなうと、室内温度の上昇により室内の相対湿度が低下して室内が乾燥しすぎるという問題があり、従来の空気調和機では、加湿暖房運転をおこなっていた。加湿暖房運転としては、室内ユニットの熱交換器で熱交換された空気を室内に吹き出す流路に、加湿暖房運転時に給水される加湿用エレメントを配置し、熱交換器の熱で加湿用エレメントに含まれる水を蒸発させ、蒸発した水分によって加湿された空気を室内に吹き出す方法が知られている。

このような加湿暖房運転において、加湿し過ぎると結露の問題が生じることから、特許文献１では、室内温度、室内湿度、室外温度の検出結果から結露温度を算出し、算出された結露温度と室外温度とを比較して、比較結果に応じて空気調和機の出力を制御するようにしている。これによれば、加湿暖房運転中及び運転停止後に室内に生じる結露を防止することができるとされている。

特許第３２１２８６４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、加湿暖房運転によって室内に生じる結露を防止することは記載されているが、室内ユニット内に生じる結露に対しては配慮されていない。

すなわち、加湿暖房運転を停止すると、加湿用エレメントへの給水は停止されるが、加湿用エレメントには残留水分が残っており、残留水分が熱交換器の余熱によって蒸発するので、室内ユニット内は多湿の空気がこもった状態となる。多湿の空気が冷却された室内ユニットのケーシング内壁にふれて露点まで冷却されると、室内ユニット内に結露が発生し、さらに進行すると空気の吹き出し口から滴下するという問題が生じる。

本発明は、加湿暖房運転を停止した後の室内ユニット内における結露の発生を抑制することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の空気調和機は、冷媒を循環する配管に、圧縮機と室外熱交換器とを有する室外ユニット及び膨張弁と室内熱交換器とを有する室内ユニットを接続して冷凍サイクルを形成し、室内ユニットに、室内熱交換器に送風して室内に吹き出す送風ファンと、室内熱交換器の下流側に配置され加湿暖房運転時に給水される加湿用エレメントと、室内ユニット制御手段とを備え、室内ユニット制御手段は、加湿暖房運転の停止後、送風ファンを設定時間運転することを特徴とする。

すなわち、加湿暖房運転の停止後に送風ファンを運転することにより、室内の空気を吸い込み、加湿用エレメントから蒸発した水分を含む多湿の空気を室内に吹き出すことができる。これにより、室内ユニット内の相対湿度は低下するので、室内ユニット内における結露の発生を抑制することができる。また、室内ユニット内の相対湿度の低下により、加湿用エレメントに残留している水分は蒸発し、加湿用エレメントは乾燥される。このように、結露の原因となる水分を含む加湿用エレメントは乾燥されるので、室内ユニット内における結露の発生を抑制することができる。

特に、天井埋め込み型の室内ユニットの場合は、ケーシングが天井裏の冷気によって速やかに冷却されて低温になるから結露しやすいが、本発明によれば、そのような結露を回避できる。

このような室内ユニットの制御は、１台の室外ユニット対して、複数台の室内ユニットが接続されてなる、いわゆるマルチタイプの空気調和機に適用することが望ましい。

これは、結露及び結露に伴う滴下の問題は、マルチタイプの空気調和機において顕著となるためである。すなわち、マルチタイプの空気調和機は、複数の室内ユニットのうち例えば１台が加湿暖房運転を停止したとしてもその他の室内ユニットが運転されていれば圧縮機は運転を継続し、その他の室内ユニットに高温ガス冷媒を循環させる。この状態で加湿暖房運転を停止した室内ユニットの膨張弁を完全に閉じると、室内ユニットの熱交換器には冷媒及び冷凍機油などが溜まりこむので、膨張弁を微小に開け、高温ガス冷媒を循環し続けている。すると、熱交換器は高温を保ち続けるので、加湿用エレメントからの残留水分の蒸発は活発となり、結露や滴下の問題も顕著となる。

マルチタイプの空気調和機に対しても、本発明を適用することにより、室内ユニット内の相対湿度を低下させ、加湿用エレメントを乾燥させることができ、その結果、加湿暖房運転を停止した室内ユニット内における結露の発生を抑制することができる。

この場合において、室内ユニット制御手段は、加湿暖房運転の停止信号に基づいて、送風ファンを設定風量で運転するとともに、膨張弁の開度を設定開度に制御することが望ましい。

これによれば、加湿暖房運転停止後に送風ファンを運転するだけではなく、膨張弁の開度を設定開度に制御するので室内ユニットの熱交換器を通過する高温ガス冷媒の流量を制御することができる。高温ガス冷媒流量の制御によって、加湿用エレメントの残留水分を蒸発させるための熱エネルギーを制御することとなり、加湿用エレメントを効率よく乾燥させることが可能となる。

また、このような膨張弁の開度の制御については、加湿暖房運転の停止後に、加湿暖房運転時の膨張弁開度よりも小さな第１の設定開度とし、その後、第１の設定開度よりも小さな第２の設定開度とすることが望ましい。

これによれば、膨張弁の開度を、まずは積極的に加湿用エレメントを乾燥させるための膨張弁開度として、加湿用エレメントを効率よく乾燥する。その後、熱交換器に冷媒などが溜まりこむのを防止するための膨張弁開度とすることで、加湿暖房運転を継続している他の室内ユニットに高温ガス冷媒を効率よく供給しつつ、加湿暖房運転を停止した室内ユニットにおいては、送風運転により結露の発生を抑制できる。

本発明によれば、加湿暖房運転を停止した後の室内ユニット内における結露の発生を抑制することができる。

以下、本発明を適用してなる空気調和機の実施形態を、図１〜図３を用いて説明する。本実施形態は、１台の室外ユニットに対して複数台の室内ユニットが接続され、各室内ユニットが天井内に設置される空気調和機を例に説明するが、これに限らず、本発明は、１台の室外ユニットに１台の室内ユニットが接続される空気調和機にも適用可能である。なお、以下の説明では、同一機能部品については同一符号を付して重複説明を省略する。

図１は、本実施形態の空気調和機の全体構成を模式的に示す図である。図１に示すように、本実施形態の空気調和機１は、室外ユニット２と、複数台の室内ユニット３で構成されている。室外ユニット２には、圧縮機５と室外熱交換器６が設けられており、各室内ユニット３には、室内熱交換器８、膨張弁９が設けられている。そして、室外ユニット２における圧縮機５と室外熱交換器６及び各室内ユニット３における室内熱交換器８と膨張弁９は、冷媒配管１１で接続されており、冷凍サイクルを形成している。

また、各室内ユニット３には、室内空気を吸込み室内熱交換器８を介して室内に吹き出す送風ファン１３と、室内熱交換器８の近傍であって、室内熱交換器８によって熱交換された空気の吹き出し側に配置された加湿用エレメント１４と、室内ユニット３の制御をおこなう室内ユニット制御手段１６が設けられている。

図２は、室内ユニット３の詳細を説明する横断面図である。天井内に設置された室内ユニット３は、板金表面に発泡スチロ−ルを一体成形した室内ユニットキャビネット１８内に、送風ファン１３、送風ファン１３を駆動する送風ファン用電動機１９、室内熱交換器８、加湿用エレメント１４、ドレンパン２０などが収納され、室内ユニットキャビネット１８の室内側が化粧パネル２１で覆われて構成されている。そして、加湿用エレメント１４に給水をおこなう加湿器２２が室内ユニットキャビネット１８に外付けされている。

加湿暖房運転時には、加湿用エレメント１４には加湿器２２から一定圧力で給水がなされ、室内熱交換器８の熱によって加湿用エレメント１４から水分は蒸発し、蒸発水分によって加湿された空気が送風ファン１３によって室内に吹き出される。また、加湿用エレメント１４に含みきれなくなり滴下する水は、加湿用エレメント１４の下方に設けられたドレンパン２０で捕水されて外部へ排出される。なお、本実施形態では、加湿用エレメント１４は、室内ユニットキャビネット１８内の１箇所に設けられているが、これに限らず例えば室内ユニットキャビネット１８内の対向する位置に１対に設けてもよい。

次に、本発明の特徴部である室内ユニット制御手段１６について説明する。本実施形態においては、室外ユニット２に接続された複数台の室内ユニット３が加湿暖房運転をおこなっており、その後、複数台の室内ユニット３のうちの任意の１台が加湿暖房運転を停止し、その他の室内ユニット３は加湿暖房運転を継続している場合を例に説明する。

加湿暖房運転が停止されると、室内ユニット制御手段１６は、加湿用エレメント１４に対する給水を停止し、かつ、加湿用エレメント１４に残留する水分を除去するために、まず図３に示すように膨張弁９の開度をＸ１（％）に制御するとともに、送風ファン１３の風量設定をＡ（モ−ド）でＴ１（分）運転する。

ここで、膨張弁開度Ｘ１（％）は、大きくしすぎると高温ガス冷媒の循環量が多くなるため吹き出し温度が上がり、加湿暖房運転停止後にもかかわらず室内が暖まりすぎとなるので、加湿暖房運転時よりも小さく、例えば２０〜３０（％）程度とするのが好ましい。また、送風運転時間Ｔ１（分）は、例えば６０〜９０分位に設定し、なるべく大きくとらないようにするが、膨張弁開度Ｘ１（％）とは逆比例の組合せで設定することが理想的である。風量設定Ａは微風、弱風、強風、急風などの風量タップの中から、例えば弱風などに設定するのが好ましい。

このように、加湿暖房運転を停止した後に送風運転をすることにより、室内熱交換器８の熱によって加湿用エレメント１４から蒸発した水分を含む湿った空気を室内に吹き出すことができる。これにより、室内ユニット３内の相対湿度は低下するので、結露の発生を抑制することができる。また、室内ユニット３内の相対湿度の低下に加えて、膨張弁９の開度を２０〜３０（％）と比較的大きくして高温のガス冷媒を室内熱交換器８に積極的に流しているため、加湿用エレメント１４の残留水の蒸発は促進される。その結果、結露の原因となる水分を含む加湿用エレメントを効率よく乾燥することができるので、室内ユニット内における結露の発生を抑制し、空気吹き出し口からの滴下を防止することができる。

さらに、室内ユニット３内を、常に結露の生じない相対湿度の低い状態に保つことにより、雑菌等の繁殖を防ぎ異臭の要因増加を抑制することができる。

ここで、結露の発生の原因となる加湿用エレメント１４の残留水が完全に、もしくは室内ユニット３内に結露が発生し得ない程度に蒸発すれば、次回の加湿暖房運転がなされるまでは結露の恐れはなくなる。しかし、残留水を完全に、もしくは室内ユニット３内に結露が発生し得ない程度に蒸発させるためには相当な長時間の送風運転が必要となる場合がある。そこで、本実施形態では、上述した送風運転をおこなった後に、以下の送風運転をおこなう。

室内ユニット制御手段１６は、Ｔ１（分）が経過した後、図３に示すように膨張弁９の開度をＸ２（％）に制御するとともに、送風ファン１３の風量設定をＡ（モ−ド）でＴ２（分）運転する。

膨張弁開度Ｘ２（％）は、上述した膨張弁開度Ｘ１（％）よりも小さくするが、室内ユニット３の室内熱交換器８内に冷媒や冷凍機油が溜まり込まない値にしなければならず、経験的に例えば５〜１０（％）程度が好ましい。また、送風ファン１３の運転時間Ｔ２（分）は例えば２０〜３０分位に設定すればよい。ただし、上述した膨張弁開度Ｘ１（％）でＴ１（分）間の送風運転をおこなった後の加湿用エレメント１４の乾燥状態に応じて、Ｔ２（分）は増減することができる。また、送風ファン１３の設定はこれに限らず、例えば、風量設定を弱風より弱い微風にしてもよいし、次回の加湿暖房運転が開始されるまでは、例えば１時間ごとに３０秒間だけ微風で運転させるような間欠運転パタ−ンとしてもよい。

このように、Ｔ１（分）が経過した後の運転は、膨張弁９の開度を小さくして、室内熱交換器８の冷媒の溜まり込みなどを防止するための必要最小限の高温ガス冷媒を循環している。一方、送風ファン１３の運転によって、室内熱交換器８や室内ユニット３内に溜まった余熱を除去しつつ、多湿の空気を室内に吹き出している。これにより、高温ガス冷媒を、加湿暖房運転を継続しているその他の室内ユニット３で有効に利用することができ、かつ、加湿暖房運転を停止した室内ユニット３内の結露の発生を抑制することができる。

なお、加湿暖房運転を停止した後は、加湿暖房運転としては停止している状態であるが、送風ファン１３が回転して送風運転を実施しているため、室内ユニット３の運転用リモコンスイッチの表示部分に「室内ユニット除湿運転中」などの表示をして、室内ユニット内の結露の発生を抑制する運転を実施していることを表すことが好ましい。

また、本発明の室内ユニット制御手段１６による送風ファン１３の風量設定及び膨張弁９の開度設定などの仕様は、室内ユニット３の運転用リモコンスイッチのオプション設定又は室内ユニット３の制御基板上の切換スイッチなどによりユーザーが設定できるようにするのが好ましい。

以上述べたように、本実施形態の空気調和機によれば、加湿暖房運転を停止した室内ユニット内の結露の発生を抑制することができ、空気吹き出し口からの滴下を防止することができる。特に、本実施形態のような天井埋め込み型の室内ユニットの場合は、ケーシングが天井裏の冷気によって速やかに冷却されて低温になり結露しやすいが、本発明によれば、そのような結露の発生を抑制し、滴下を防止することができる。

本実施形態の空気調和機の全体構成を模式的に示す図である。 室内ユニットの詳細を説明する横断面図である。 室内ユニット制御手段による膨張弁及び送風ファンの制御例を示す図である。

符号の説明

１ 空気調和機
２ 室外ユニット
３ 室内ユニット
５ 圧縮機
６ 室外熱交換器
８ 室内熱交換器
９ 膨張弁
１１ 冷媒配管
１３ 送風ファン
１４ 加湿用エレメント
１６ 室内ユニット制御手段

Claims (5)

1. 冷媒を循環する配管に、圧縮機と室外熱交換器とを有する室外ユニット及び膨張弁と室内熱交換器とを有する室内ユニットを接続して冷凍サイクルを形成してなり、前記室内ユニットは、前記室内熱交換器を通して室内に空気を吹き出す送風ファンと、前記室内熱交換器の空気の下流側に配置され加湿暖房運転時に給水される加湿用エレメントと、室内ユニット制御手段とを備えた空気調和機において、
   前記室内ユニット制御手段は、前記加湿暖房運転の停止後、前記送風ファンを設定時間運転することを特徴とする空気調和機。
2. １台の前記室外ユニット対して、複数台の前記室内ユニットが接続されてなることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記室内ユニット制御手段は、前記加湿暖房運転の停止信号に基づいて、前記送風ファンを設定風量で運転するとともに、前記膨張弁の開度を設定開度に制御することを特徴とする請求項２に記載の空気調和機。
4. 前記室内ユニット制御手段は、前記膨張弁の設定開度を、加湿暖房運転時の膨張弁開度よりも小さな第１の設定開度に制御し、その後、前記第１の設定開度よりも小さな第２の設定開度に制御することを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
5. 前記室内ユニット制御手段は、前記設定風量の運転を、間欠運転とすることを特徴とする請求項３又は４に記載の空気調和機。

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