JP2012087998A - 空気調和機 - Google Patents

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Abstract

【課題】減圧機構の制御を容易にする。
【解決手段】空気調和機１は、室内機２と室外機３とを接続する冷媒回路１０を備えている。室内機２は、その内部においてファン２１に対向するように設けられた室内熱交換器２０と、その表面に設けられた輻射パネル２２とを有している。冷媒回路１０は、減圧機構３４、室外熱交換器３２及び圧縮機３０が順に設けられた主流路１１と、暖房運転時、主流路１１の圧縮機３０の下流側に設けられた分岐部１１ａと減圧機構３４の上流側に設けられた合流部１１ｂとを接続すると共に、室内熱交換器２０が設けられた第１流路１２と、暖房運転時、分岐部１１ａと合流部１１ｂとを第１流路１２と並列に接続すると共に、輻射パネル２２が設けられた第２流路１３とを有している。また、第２流路１３には、弁機構２３が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、室内熱交換器と輻射パネルが並列に配置された空気調和機に関するものである。
空気調和機として、室内熱交換器および輻射パネルを有する室内機と、室内熱交換器および輻射パネルに冷媒を循環供給する室外機とを備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。この空気調和機の冷媒回路では、室内熱交換器が設けられた流路と、輻射パネルが設けられた流路が並列になっており、それぞれの流路に、冷媒回路内の圧力を調整するための膨張弁（減圧機構）が設けられている。
特開平５−２８０７６２号公報
この空気調和機では、例えば圧縮機の吐出温度制御を行う場合には、上述した２つの流路に設けられた２つの膨張弁を共に制御する必要があり、制御が複雑であった。そのため、適正な制御を短時間で行うことが困難であった。
そこで、本発明の目的は、容易に制御できる空気調和機を提供することである。
第１の発明に係る空気調和機は、室内機と室外機とを接続する冷媒回路を備えた空気調和機であって、前記室内機が、その内部においてファンに対向するように設けられた室内熱交換器と、その表面に設けられた輻射パネルとを有しており、前記冷媒回路が、減圧機構、室外熱交換器及び圧縮機が順に設けられた主流路と、暖房運転時、前記主流路の前記圧縮機の下流側に設けられた分岐部と前記減圧機構の上流側に設けられた合流部とを接続すると共に、前記室内熱交換器が設けられた第１流路と、暖房運転時、前記分岐部と前記合流部とを前記第１流路と並列に接続すると共に、前記輻射パネルが設けられた第２流路とを有しており、前記第１流路及び前記第２流路のいずれかに、弁機構が設けられていることを特徴とする。
この空気調和機では、主流路に設けられた減圧機構を制御するだけで、冷媒回路内の圧力を減圧できるので、第１流路と第２流路にそれぞれ減圧機構を設ける場合に比べて、制御（例えば、圧縮機の吐出温度に基づく制御など）を容易に行うことができる。また、第１流路および第２流路の一方に弁機構が設けられているため、室内熱交換器または輻射パネルを流れる冷媒の流量を調整することができる。
第２の発明に係る空気調和機は、第１の発明において、前記弁機構が、前記第２流路に設けられていることを特徴とする。
この空気調和機では、弁機構が第２流路に設けられているため、輻射パネルを流れる冷媒の流量を調整することができる。また、弁機構を閉弁することで、輻射パネルに冷媒を流さずに、室内熱交換器にのみ冷媒を流すことができる。
第３の発明に係る空気調和機は、第２の発明において、前記弁機構が、暖房運転時、前記第２流路において前記輻射パネルの下流側に設けられていることを特徴とする。
この空気調和機では、暖房運転時の冷媒の流れ方向に関して輻射パネルの下流側に弁機構を設けているため、輻射パネルの上流側に弁機構を設ける場合よりも、弁機構を通過する冷媒の温度を低くできる。そのため、弁機構の耐久性を向上させることができる。また、弁機構を閉弁して冷房運転を行う際、低温の冷媒が輻射パネルに流れ込むのを完全に遮断できるため、輻射パネルの結露を防止できる。
第４の発明に係る空気調和機は、第１〜第３のいずれかの発明において、前記室外機が、前記圧縮機、前記室外熱交換器及び前記減圧機構を有しており、前記室内機が、前記弁機構を有していることを特徴とする。
この空気調和機では、減圧機構が室外機に設けられているので、減圧機構の切り換えに伴う音は、室内では聞こえない。つまり、減圧機構の切り換え時に、室内での騒音を防止できる。
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
第１の発明では、主流路に設けられた減圧機構を制御するだけで、冷媒回路内の圧力を減圧できるので、第１流路と第２流路にそれぞれ減圧機構を設ける場合に比べて、制御（例えば、圧縮機の吐出温度に基づく制御など）を容易に行うことができる。また、第１流路および第２流路の一方に弁機構が設けられているため、室内熱交換器または輻射パネルを流れる冷媒の流量を調整することができる。
第２の発明では、弁機構が第２流路に設けられているため、輻射パネルを流れる冷媒の流量を調整することができる。また、弁機構を閉弁することで、輻射パネルに冷媒を流さずに、室内熱交換器にのみ冷媒を流すことができる。
第３の発明では、暖房運転時の冷媒の流れ方向に関して輻射パネルの下流側に弁機構を設けているため、輻射パネルの上流側に弁機構を設ける場合よりも、弁機構を通過する冷媒の温度がを低くできる。そのため、弁機構の耐久性を向上させることができる。また、弁機構を閉弁して冷房運転を行う際、低温の冷媒が輻射パネルに流れ込むのを完全に遮断できるため、輻射パネルの結露を防止できる。
第４の発明では、減圧機構が室外機に設けられているので、減圧機構の切り換えに伴う音は、室内では聞こえない。つまり、減圧機構の切り換え時に、室内での騒音を防止できる。
本発明の実施形態に係る空気調和機の概略構成を示す回路図であって、室内電動弁を閉弁して冷房運転または暖房運転を行っているときの冷媒の流れを示す図である。 本発明の実施形態に係る空気調和機の概略構成を示す回路図であって、室内電動弁を開弁して暖房運転を行っているときの冷媒の流れを示す図である。 空気調和機を制御する制御部の概略構成を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態に係る空気調和機の概略構成を示す回路図である。
以下、本発明に係る空気調和機１の実施の形態について説明する。
図１および図２に示すように、本実施形態の空気調和機１は、室内に設置される室内機２と、室外に設置される室外機３と、リモコン４（図３参照）とを備えている。
室内機２は、室内熱交換器２０と、室内熱交換器２０の近傍に配置された室内ファン２１と、輻射パネル２２と、室内電動弁（弁機構）２３と、室内の気温を検出するための室内温度センサ２４とを備えている。また、室外機３は、圧縮機３０と、四路切換弁３１と、室外熱交換器３２と、室外熱交換器３２の近傍に配置された室外ファン３３と、室外電動弁（減圧機構）３４とを備えている。室内機２と室外機３とは環状の冷媒回路１０で接続されている。冷媒回路１０は、主流路１１と第１流路１２と第２流路１３を有している。
主流路１１には、室外電動弁３４、室外熱交換器３２、および圧縮機３０がこの順に設けられている。また、主流路１１には、四路切換弁３１が設けられており、四路切換弁３１を切り換えることにより、圧縮機３０の吐出側と吸入側のいずれかが室外熱交換器３２が接続される。主流路１１における圧縮機３０の吸入側と四路切換弁３１との間にはアキュムレータ３５が設けられており、主流路１１における圧縮機３０の吐出側と四路切換弁３１との間には、吐出温度センサ３６が設けられている。また、室外熱交換器３２には、室外熱交温度センサ２８が付設されている。室外電動弁３４は、その開度を変更可能であって、減圧機構として機能する。また、主流路１１において、圧縮機３０の吸入側が室外熱交換器３２に接続されたとき（図２に示した暖房運転時）に、圧縮機３０の下流側には、分岐部１１ａが設けられており、室外電動弁３４の上流側には、合流部１１ｂが設けられている。
第１流路１２および第２流路１３は、分岐部１１ａと合流部１１ｂとの間に設けられ、並列に接続されている。第１流路１２には、室内熱交換器２０が設けられており、第２流路１３には、分岐部１１ａ側から順に、輻射パネル２２および室内電動弁２３が設けられている。本実施形態では、冷媒回路１０において、第１流路１２及び第２流路１３を除いた流路であって、分岐部１１ａと合流部１１ｂとの間の流路が、主流路となる。
室内熱交換器２０は、室内機２の内部において室内ファン２１と対向するように設けられ、室内ファン２１の風上側に配置されている。したがって、室内機２では、室内熱交換器２０との熱交換により加熱または冷却された空気が、室内ファン２１によって温風または冷風として室内に吹き出されることで、温風暖房または冷房が行われる。また、室内熱交換器２０には、室内熱交温度センサ２７が設けられている。
輻射パネル２２は、室内機２の表面に配置されており、その裏面側には、冷媒が流れる配管が設けられている。したがって、室内機２では、この輻射パネル２２の配管を流れる冷媒の熱が室内に輻射されることで輻射暖房が行われる。また、第２流路１３における輻射パネル２２の両側には、パネル入温度センサ２５と、パネル出温度センサ２６が設けられている。
室内電動弁２３は、輻射パネル２２に供給される冷媒の流量を調整するために設けられている。室内電動弁２３は、後述する輻射暖房運転時および輻射微風暖房運転時の冷媒の流れ方向における輻射パネル２２の下流側に設けられている。
本実施形態の空気調和機１は、冷房運転、温風暖房運転、輻射暖房運転、および輻射微風暖房運転を行うことができる。冷房運転は、輻射パネル２２に冷媒を流さないで室内熱交換器２０に冷媒を流して冷房を行う運転であって、温風暖房運転は、輻射パネル２２に冷媒を流さないで室内熱交換器２０に冷媒を流して温風暖房を行う運転である。輻射暖房運転は、室内熱交換器２０に冷媒を流して温風暖房を行うと共に、輻射パネル２２に冷媒を流して輻射暖房を行う運転である。輻射微風暖房運転は、温風暖房運転時および輻射暖房運転時よりも低風量で且つ一定の風量の温風暖房を行うと共に、輻射パネル２２に冷媒を流して輻射暖房を行う運転である。
各運転時における冷媒回路１０の冷媒の流れについて図１および図２を用いて説明する。
冷房運転時には、室内電動弁２３が閉弁されると共に、四路切換弁３１が図１中破線で示す状態に切り換えられる。そのため、図１中破線の矢印で示すように、圧縮機３０から吐出された高温高圧冷媒は、四路切換弁３１を通って、室外熱交換器３２に流入する。そして、室外熱交換器３２において凝縮した冷媒は、室外電動弁３４で減圧された後、室内熱交換器２０に流入する。そして、室内熱交換器２０において蒸発した冷媒は、四路切換弁３１およびアキュムレータ３５を介して、圧縮機３０に流入する。
温風暖房運転時には、室内電動弁２３が閉弁されると共に、四路切換弁３１が図1中実線で示す状態に切り換えられる。そのため、図１中実線の矢印で示すように、圧縮機３０から吐出された高温高圧冷媒は、四路切換弁３１を通って、室内熱交換器２０に流入する。そして、室内熱交換器２０において凝縮した冷媒は、室外電動弁３４で減圧された後、室外熱交換器３２に流入する。そして、室外熱交換器３２において蒸発した冷媒は、四路切換弁３１およびアキュムレータ３５を介して、圧縮機３０に流入する。
輻射暖房運転時および輻射微風暖房運転時には、室内電動弁２３が開弁されると共に、四路切換弁３１が図２中実線で示す状態に切り換えられる。そのため、図２中実線の矢印で示すように、圧縮機３０から吐出された高温高圧冷媒は、四路切換弁３１を通って、室内熱交換器２０と輻射パネル２２に流入する。そして、室内熱交換器２０と輻射パネル２２において凝縮した冷媒は、室外電動弁３４で減圧された後、室外熱交換器３２に流入する。そして、室外熱交換器３２において蒸発した冷媒は、四路切換弁３１およびアキュムレータ３５を介して、圧縮機３０に流入する。
リモコン４では、ユーザによって、運転の開始／停止の操作、運転モードの設定、室内温度の目標温度（室内設定温度）の設定、吹出風量の設定などが行われる。温風暖房運転時および冷房運転時には、風量設定として「風量自動」または「強」〜「弱」を選択できる。なお、本実施形態では、輻射暖房運転時および輻射微風暖房運転時には、風量は自動的に制御される。
次に、空気調和機１を制御する制御部５について図３を参照しつつ説明する。
図３に示すように、制御部５は、記憶部（記憶手段）５０と、室内電動弁制御部５２と、室内ファン制御部５３と、圧縮機制御部（制御手段）５４と、室外電動弁制御部５５とを有している。
記憶部５０には、空気調和機１に関する種々の運転設定や、制御プログラムや、その制御プログラムの実行に必要なデータテーブルなどが記憶されている。運転設定には、室内温度の目標温度（室内設定温度）のように、ユーザによってリモコン４が操作されることで設定されるものと、空気調和機１に対して予め設定されたものとがある。本実施形態の空気調和機１では、輻射パネル２２の目標温度範囲は、予め所定の温度範囲（例えば５０〜５５℃）に設定されている。なお、リモコン４の操作によって輻射パネル２２の目標温度範囲を設定できるようになっていてもよい。
室内電動弁制御部５２は、室内電動弁２３の開度を制御する。冷房運転時または温風暖房運転時には、室内電動弁制御部５２は、室内電動弁２３を閉弁する。また、輻射暖房運転時または輻射微風暖房運転時には、室内電動弁制御部５２は、輻射パネル２２の温度に基づいて室内電動弁２３の開度を制御する。具体的には、パネル入温度センサ２５およびパネル出温度センサ２６でそれぞれ検出された温度の平均値に基づいて、輻射パネル２２の表面温度（予測値）を算出し、この輻射パネル２２の表面温度の予測値（以下、単に輻射パネル温度という）が、パネル目標温度範囲（例えば５０〜５５℃）となるように、室内電動弁２３の開度を制御する。なお、本実施形態では、輻射パネル温度を算出するために、パネル入温度センサ２５とパネル出温度センサ２６の検出温度の両方を用いているが、パネル入温度センサ２５の検出温度のみを用いてもよく、パネル出温度センサ２６の検出温度のみを用いてもよい。
室内ファン制御部５３は、室内ファン２１の回転数を制御する。
温風暖房運転もしくは冷房運転時の風量自動運転時、または輻射暖房運転時には、室内ファン制御部５３は、室内温度センサ２４で検出される室内温度や室内設定温度等に基づいて、室内ファン２１の回転数を制御する。また、温風暖房運転もしくは冷房運転であって、風量設定として「強」〜「弱」が設定された場合、または輻射微風暖房運転時には、それぞれ予め設定されたファンタップに対応する回転数に室内ファン２１を制御する。
圧縮機制御部５４は、室内温度や室内設定温度、室内熱交温度センサ２７で検出される熱交温度等に基づいて、圧縮機３０の運転周波数を制御する。
室外電動弁制御部５５は、室外電動弁３４の開度を制御する。詳細には、吐出温度センサ３６で検出される温度が、その運転状態での最適温度となるように、室外電動弁３４の開度を制御する。最適温度は、室内熱交温度センサ２７で検出される温度および室外熱交温度センサ２８で検知される温度などに基づいて決定される。
以上説明した本実施形態の空気調和機１によると、主流路１１に設けられた減圧機構（室外電動弁）３４を制御するだけで、冷媒回路１０内の圧力を減圧できるので、第１流路１２と第２流路１３にそれぞれ減圧機構を設ける場合に比べて、制御を容易に行うことができる。
また、本実施形態では、室内電動弁２３が第２流路１３に設けられている。そのため、輻射パネル２２を流れる冷媒の流量を調整することができる。また、室内電動弁２３を閉弁することで、輻射パネル２２に冷媒を流さずに、室内熱交換器２０にのみ冷媒を流すことができる。
また、本実施形態では、輻射暖房運転時および輻射微風暖房運転時の冷媒の流れ方向に関して輻射パネル２２の下流側に、室内電動弁２３を設けている。したがって、輻射パネル２２の上流側に室内電動弁２３を設ける場合よりも、室内電動弁２３を通過する冷媒の温度を低くできる。そのため、室内電動弁２３の耐久性を向上させることができる。また、室内電動弁２３を閉弁して冷房運転を行う際、低温の冷媒が輻射パネル２２に流れ込むのを完全に遮断できるため、輻射パネル２２の結露を防止できる。
また、従来の空気調和機のように、輻射パネルが設けられた流路と室内熱交換器が設けられた流路にそれぞれ減圧機構が配置された構成において、減圧機構が室内機に設けられる場合、減圧機構の切り換えに伴う騒音が室内で発生するという問題が起こる。また、輻射パネルが設けられた流路と室内熱交換器が設けられた流路との合流部を室外機に設けて、減圧機構を室外機に設けることも可能であるが、この場合、室内機と室外機とを接続する配管の数が増えてしまう。
一方、本実施形態では、主流路１１に室外電動弁３４を設けているため、室内機２と室外機３とを接続する配管の数を増やすことなく、室外電動弁３４を室外機３に設けることができる。そのため、室外電動弁３４の切り換えに伴う音は、室内では聞こえない。つまり、室外電動弁３４の切り換え時に、室内での騒音を防止できる。
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
上記実施形態では、室内電動弁２３は、輻射暖房運転時および輻射微風暖房運転時の冷媒の流れ方向において輻射パネル２２の下流側に設けられているが、上流側に設けられていてもよい。
上記実施形態では、空気調和機１が、輻射パネル２２に冷媒を流さないで室内熱交換器２０に冷媒を流して温風暖房を行う温風暖房運転を行うことができるが、この温風暖房運転を行わない場合には、第２流路１３に室内電動弁２３を設ける代わりに、例えば図４に示す空気調和機１０１のように、第１流路１１２に室内電動弁１２３を設けると共に、第２流路１１３における輻射パネル２２と合流部１１ｂとの間に逆止弁１２９を設けてもよい。逆止弁１２９は、第２流路１１３において、輻射パネル２２から合流部１１ｂに向かってだけ冷媒を流し、合流部１１ｂから輻射パネル２２に向かって冷媒を流さないものである。図４中の実線の矢印は、輻射暖房運転時または輻射微風暖房運転時の冷媒の流れを示しており、図４中の破線の矢印は、冷房運転時の冷媒の流れを示している。室内電動弁１２３によって、室内熱交換器２０に供給される冷媒の流量を調整することができる。また、室内電動弁１２３を閉弁することで、室内熱交換器２０に冷媒を流さずに輻射パネル２２にのみ冷媒を流して輻射暖房のみを行うことが可能となる。また、逆止弁１２９によって、冷房運転時に、輻射パネル２２に低温の冷媒が流れるのを防止できる。なお、図４では、室内電動弁１２３を室内熱交換器２０の合流部１１ｂ側に設けているが、分岐部１１ａ側に設けてもよい。
本発明を利用すれば、空気調和機の制御を容易に行うことができる。
１ 空気調和機
２ 室内機
３ 室外機
２０ 室内熱交換器
２２ 輻射パネル
２３ 室内電動弁（弁機構）
３０ 圧縮機
３２ 室外熱交換器
３４ 室外電動弁（減圧機構）
本発明は、室内熱交換器と輻射パネルが並列に配置された空気調和機に関するものである。
空気調和機として、室内熱交換器および輻射パネルを有する室内機と、室内熱交換器および輻射パネルに冷媒を循環供給する室外機とを備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。この空気調和機の冷媒回路では、室内熱交換器が設けられた流路と、輻射パネルが設けられた流路が並列になっており、それぞれの流路に、冷媒回路内の圧力を調整するための膨張弁（減圧機構）が設けられている。
特開平５−２８０７６２号公報
この空気調和機では、例えば圧縮機の吐出温度制御を行う場合には、上述した２つの流路に設けられた２つの膨張弁を共に制御する必要があり、制御が複雑であった。そのため、適正な制御を短時間で行うことが困難であった。
そこで、本発明の目的は、容易に制御できる空気調和機を提供することである。
第１の発明に係る空気調和機は、室内機と室外機とを接続する冷媒回路を備えた空気調和機であって、前記室内機が、その内部においてファンに対向するように設けられた室内熱交換器と、その表面に設けられた輻射パネルとを有しており、前記冷媒回路が、減圧機構、室外熱交換器及び圧縮機が順に設けられた主流路と、暖房運転時、前記主流路の前記圧縮機の下流側に設けられた分岐部と前記減圧機構の上流側に設けられた合流部とを接続すると共に、前記室内熱交換器が設けられた第１流路と、暖房運転時、前記分岐部と前記合流部とを前記第１流路と並列に接続すると共に、前記輻射パネルが設けられた第２流路とを有しており、暖房運転時、前記第２流路において前記輻射パネルの下流側に、前記輻射パネルの温度を制御するために前記輻射パネルに供給される冷媒の流量を調整する電動弁が設けられると共に、前記室外機が、前記圧縮機、前記室外熱交換器及び前記減圧機構を有し、前記室内機が、前記電動弁を有していることを特徴とする。
この空気調和機では、主流路に設けられた減圧機構を制御するだけで、冷媒回路内の圧力を減圧できるので、第１流路と第２流路にそれぞれ減圧機構を設ける場合に比べて、制御（例えば、圧縮機の吐出温度に基づく制御など）を容易に行うことができる。また、第１流路および第２流路の一方に弁機構が設けられているため、室内熱交換器または輻射パネルを流れる冷媒の流量を調整することができる。
この空気調和機では、弁機構が第２流路に設けられているため、輻射パネルを流れる冷媒の流量を調整することができる。また、弁機構を閉弁することで、輻射パネルに冷媒を流さずに、室内熱交換器にのみ冷媒を流すことができる。
この空気調和機では、暖房運転時の冷媒の流れ方向に関して輻射パネルの下流側に弁機構を設けているため、輻射パネルの上流側に弁機構を設ける場合よりも、弁機構を通過する冷媒の温度を低くできる。そのため、弁機構の耐久性を向上させることができる。また、弁機構を閉弁して冷房運転を行う際、低温の冷媒が輻射パネルに流れ込むのを完全に遮断できるため、輻射パネルの結露を防止できる。
この空気調和機では、減圧機構が室外機に設けられているので、減圧機構の切り換えに伴う音は、室内では聞こえない。つまり、減圧機構の切り換え時に、室内での騒音を防止できる。
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
第１の発明では、主流路に設けられた減圧機構を制御するだけで、冷媒回路内の圧力を減圧できるので、第１流路と第２流路にそれぞれ減圧機構を設ける場合に比べて、制御（例えば、圧縮機の吐出温度に基づく制御など）を容易に行うことができる。また、第１流路および第２流路の一方に弁機構が設けられているため、室内熱交換器または輻射パネルを流れる冷媒の流量を調整することができる。
第１の発明では、弁機構が第２流路に設けられているため、輻射パネルを流れる冷媒の流量を調整することができる。また、弁機構を閉弁することで、輻射パネルに冷媒を流さずに、室内熱交換器にのみ冷媒を流すことができる。
第１の発明では、暖房運転時の冷媒の流れ方向に関して輻射パネルの下流側に弁機構を設けているため、輻射パネルの上流側に弁機構を設ける場合よりも、弁機構を通過する冷媒の温度がを低くできる。そのため、弁機構の耐久性を向上させることができる。また、弁機構を閉弁して冷房運転を行う際、低温の冷媒が輻射パネルに流れ込むのを完全に遮断できるため、輻射パネルの結露を防止できる。
第１の発明では、減圧機構が室外機に設けられているので、減圧機構の切り換えに伴う音は、室内では聞こえない。つまり、減圧機構の切り換え時に、室内での騒音を防止できる。
本発明の実施形態に係る空気調和機の概略構成を示す回路図であって、室内電動弁を閉弁して冷房運転または暖房運転を行っているときの冷媒の流れを示す図である。 本発明の実施形態に係る空気調和機の概略構成を示す回路図であって、室内電動弁を開弁して暖房運転を行っているときの冷媒の流れを示す図である。 空気調和機を制御する制御部の概略構成を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態に係る空気調和機の概略構成を示す回路図である。
以下、本発明に係る空気調和機１の実施の形態について説明する。
図１および図２に示すように、本実施形態の空気調和機１は、室内に設置される室内機２と、室外に設置される室外機３と、リモコン４（図３参照）とを備えている。
室内機２は、室内熱交換器２０と、室内熱交換器２０の近傍に配置された室内ファン２１と、輻射パネル２２と、室内電動弁（弁機構）２３と、室内の気温を検出するための室内温度センサ２４とを備えている。また、室外機３は、圧縮機３０と、四路切換弁３１と、室外熱交換器３２と、室外熱交換器３２の近傍に配置された室外ファン３３と、室外電動弁（減圧機構）３４とを備えている。室内機２と室外機３とは環状の冷媒回路１０で接続されている。冷媒回路１０は、主流路１１と第１流路１２と第２流路１３を有している。
主流路１１には、室外電動弁３４、室外熱交換器３２、および圧縮機３０がこの順に設けられている。また、主流路１１には、四路切換弁３１が設けられており、四路切換弁３１を切り換えることにより、圧縮機３０の吐出側と吸入側のいずれかが室外熱交換器３２が接続される。主流路１１における圧縮機３０の吸入側と四路切換弁３１との間にはアキュムレータ３５が設けられており、主流路１１における圧縮機３０の吐出側と四路切換弁３１との間には、吐出温度センサ３６が設けられている。また、室外熱交換器３２には、室外熱交温度センサ２８が付設されている。室外電動弁３４は、その開度を変更可能であって、減圧機構として機能する。また、主流路１１において、圧縮機３０の吸入側が室外熱交換器３２に接続されたとき（図２に示した暖房運転時）に、圧縮機３０の下流側には、分岐部１１ａが設けられており、室外電動弁３４の上流側には、合流部１１ｂが設けられている。
第１流路１２および第２流路１３は、分岐部１１ａと合流部１１ｂとの間に設けられ、並列に接続されている。第１流路１２には、室内熱交換器２０が設けられており、第２流路１３には、分岐部１１ａ側から順に、輻射パネル２２および室内電動弁２３が設けられている。本実施形態では、冷媒回路１０において、第１流路１２及び第２流路１３を除いた流路であって、分岐部１１ａと合流部１１ｂとの間の流路が、主流路となる。
室内熱交換器２０は、室内機２の内部において室内ファン２１と対向するように設けられ、室内ファン２１の風上側に配置されている。したがって、室内機２では、室内熱交換器２０との熱交換により加熱または冷却された空気が、室内ファン２１によって温風または冷風として室内に吹き出されることで、温風暖房または冷房が行われる。また、室内熱交換器２０には、室内熱交温度センサ２７が設けられている。
輻射パネル２２は、室内機２の表面に配置されており、その裏面側には、冷媒が流れる配管が設けられている。したがって、室内機２では、この輻射パネル２２の配管を流れる冷媒の熱が室内に輻射されることで輻射暖房が行われる。また、第２流路１３における輻射パネル２２の両側には、パネル入温度センサ２５と、パネル出温度センサ２６が設けられている。
室内電動弁２３は、輻射パネル２２に供給される冷媒の流量を調整するために設けられている。室内電動弁２３は、後述する輻射暖房運転時および輻射微風暖房運転時の冷媒の流れ方向における輻射パネル２２の下流側に設けられている。
本実施形態の空気調和機１は、冷房運転、温風暖房運転、輻射暖房運転、および輻射微風暖房運転を行うことができる。冷房運転は、輻射パネル２２に冷媒を流さないで室内熱交換器２０に冷媒を流して冷房を行う運転であって、温風暖房運転は、輻射パネル２２に冷媒を流さないで室内熱交換器２０に冷媒を流して温風暖房を行う運転である。輻射暖房運転は、室内熱交換器２０に冷媒を流して温風暖房を行うと共に、輻射パネル２２に冷媒を流して輻射暖房を行う運転である。輻射微風暖房運転は、温風暖房運転時および輻射暖房運転時よりも低風量で且つ一定の風量の温風暖房を行うと共に、輻射パネル２２に冷媒を流して輻射暖房を行う運転である。
各運転時における冷媒回路１０の冷媒の流れについて図１および図２を用いて説明する。
冷房運転時には、室内電動弁２３が閉弁されると共に、四路切換弁３１が図１中破線で示す状態に切り換えられる。そのため、図１中破線の矢印で示すように、圧縮機３０から吐出された高温高圧冷媒は、四路切換弁３１を通って、室外熱交換器３２に流入する。そして、室外熱交換器３２において凝縮した冷媒は、室外電動弁３４で減圧された後、室内熱交換器２０に流入する。そして、室内熱交換器２０において蒸発した冷媒は、四路切換弁３１およびアキュムレータ３５を介して、圧縮機３０に流入する。
温風暖房運転時には、室内電動弁２３が閉弁されると共に、四路切換弁３１が図1中実線で示す状態に切り換えられる。そのため、図１中実線の矢印で示すように、圧縮機３０から吐出された高温高圧冷媒は、四路切換弁３１を通って、室内熱交換器２０に流入する。そして、室内熱交換器２０において凝縮した冷媒は、室外電動弁３４で減圧された後、室外熱交換器３２に流入する。そして、室外熱交換器３２において蒸発した冷媒は、四路切換弁３１およびアキュムレータ３５を介して、圧縮機３０に流入する。
輻射暖房運転時および輻射微風暖房運転時には、室内電動弁２３が開弁されると共に、四路切換弁３１が図２中実線で示す状態に切り換えられる。そのため、図２中実線の矢印で示すように、圧縮機３０から吐出された高温高圧冷媒は、四路切換弁３１を通って、室内熱交換器２０と輻射パネル２２に流入する。そして、室内熱交換器２０と輻射パネル２２において凝縮した冷媒は、室外電動弁３４で減圧された後、室外熱交換器３２に流入する。そして、室外熱交換器３２において蒸発した冷媒は、四路切換弁３１およびアキュムレータ３５を介して、圧縮機３０に流入する。
リモコン４では、ユーザによって、運転の開始／停止の操作、運転モードの設定、室内温度の目標温度（室内設定温度）の設定、吹出風量の設定などが行われる。温風暖房運転時および冷房運転時には、風量設定として「風量自動」または「強」〜「弱」を選択できる。なお、本実施形態では、輻射暖房運転時および輻射微風暖房運転時には、風量は自動的に制御される。
次に、空気調和機１を制御する制御部５について図３を参照しつつ説明する。
図３に示すように、制御部５は、記憶部（記憶手段）５０と、室内電動弁制御部５２と、室内ファン制御部５３と、圧縮機制御部（制御手段）５４と、室外電動弁制御部５５とを有している。
記憶部５０には、空気調和機１に関する種々の運転設定や、制御プログラムや、その制御プログラムの実行に必要なデータテーブルなどが記憶されている。運転設定には、室内温度の目標温度（室内設定温度）のように、ユーザによってリモコン４が操作されることで設定されるものと、空気調和機１に対して予め設定されたものとがある。本実施形態の空気調和機１では、輻射パネル２２の目標温度範囲は、予め所定の温度範囲（例えば５０〜５５℃）に設定されている。なお、リモコン４の操作によって輻射パネル２２の目標温度範囲を設定できるようになっていてもよい。
室内電動弁制御部５２は、室内電動弁２３の開度を制御する。冷房運転時または温風暖房運転時には、室内電動弁制御部５２は、室内電動弁２３を閉弁する。また、輻射暖房運転時または輻射微風暖房運転時には、室内電動弁制御部５２は、輻射パネル２２の温度に基づいて室内電動弁２３の開度を制御する。具体的には、パネル入温度センサ２５およびパネル出温度センサ２６でそれぞれ検出された温度の平均値に基づいて、輻射パネル２２の表面温度（予測値）を算出し、この輻射パネル２２の表面温度の予測値（以下、単に輻射パネル温度という）が、パネル目標温度範囲（例えば５０〜５５℃）となるように、室内電動弁２３の開度を制御する。なお、本実施形態では、輻射パネル温度を算出するために、パネル入温度センサ２５とパネル出温度センサ２６の検出温度の両方を用いているが、パネル入温度センサ２５の検出温度のみを用いてもよく、パネル出温度センサ２６の検出温度のみを用いてもよい。
室内ファン制御部５３は、室内ファン２１の回転数を制御する。
温風暖房運転もしくは冷房運転時の風量自動運転時、または輻射暖房運転時には、室内ファン制御部５３は、室内温度センサ２４で検出される室内温度や室内設定温度等に基づいて、室内ファン２１の回転数を制御する。また、温風暖房運転もしくは冷房運転であって、風量設定として「強」〜「弱」が設定された場合、または輻射微風暖房運転時には、それぞれ予め設定されたファンタップに対応する回転数に室内ファン２１を制御する。
圧縮機制御部５４は、室内温度や室内設定温度、室内熱交温度センサ２７で検出される熱交温度等に基づいて、圧縮機３０の運転周波数を制御する。
室外電動弁制御部５５は、室外電動弁３４の開度を制御する。詳細には、吐出温度センサ３６で検出される温度が、その運転状態での最適温度となるように、室外電動弁３４の開度を制御する。最適温度は、室内熱交温度センサ２７で検出される温度および室外熱交温度センサ２８で検知される温度などに基づいて決定される。
以上説明した本実施形態の空気調和機１によると、主流路１１に設けられた減圧機構（室外電動弁）３４を制御するだけで、冷媒回路１０内の圧力を減圧できるので、第１流路１２と第２流路１３にそれぞれ減圧機構を設ける場合に比べて、制御を容易に行うことができる。
また、本実施形態では、室内電動弁２３が第２流路１３に設けられている。そのため、輻射パネル２２を流れる冷媒の流量を調整することができる。また、室内電動弁２３を閉弁することで、輻射パネル２２に冷媒を流さずに、室内熱交換器２０にのみ冷媒を流すことができる。
また、本実施形態では、輻射暖房運転時および輻射微風暖房運転時の冷媒の流れ方向に関して輻射パネル２２の下流側に、室内電動弁２３を設けている。したがって、輻射パネル２２の上流側に室内電動弁２３を設ける場合よりも、室内電動弁２３を通過する冷媒の温度を低くできる。そのため、室内電動弁２３の耐久性を向上させることができる。また、室内電動弁２３を閉弁して冷房運転を行う際、低温の冷媒が輻射パネル２２に流れ込むのを完全に遮断できるため、輻射パネル２２の結露を防止できる。
また、従来の空気調和機のように、輻射パネルが設けられた流路と室内熱交換器が設けられた流路にそれぞれ減圧機構が配置された構成において、減圧機構が室内機に設けられる場合、減圧機構の切り換えに伴う騒音が室内で発生するという問題が起こる。また、輻射パネルが設けられた流路と室内熱交換器が設けられた流路との合流部を室外機に設けて、減圧機構を室外機に設けることも可能であるが、この場合、室内機と室外機とを接続する配管の数が増えてしまう。
一方、本実施形態では、主流路１１に室外電動弁３４を設けているため、室内機２と室外機３とを接続する配管の数を増やすことなく、室外電動弁３４を室外機３に設けることができる。そのため、室外電動弁３４の切り換えに伴う音は、室内では聞こえない。つまり、室外電動弁３４の切り換え時に、室内での騒音を防止できる。
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
上記実施形態では、室内電動弁２３は、輻射暖房運転時および輻射微風暖房運転時の冷媒の流れ方向において輻射パネル２２の下流側に設けられているが、上流側に設けられていてもよい。
上記実施形態では、空気調和機１が、輻射パネル２２に冷媒を流さないで室内熱交換器２０に冷媒を流して温風暖房を行う温風暖房運転を行うことができるが、この温風暖房運転を行わない場合には、第２流路１３に室内電動弁２３を設ける代わりに、例えば図４に示す空気調和機１０１のように、第１流路１１２に室内電動弁１２３を設けると共に、第２流路１１３における輻射パネル２２と合流部１１ｂとの間に逆止弁１２９を設けてもよい。逆止弁１２９は、第２流路１１３において、輻射パネル２２から合流部１１ｂに向かってだけ冷媒を流し、合流部１１ｂから輻射パネル２２に向かって冷媒を流さないものである。図４中の実線の矢印は、輻射暖房運転時または輻射微風暖房運転時の冷媒の流れを示しており、図４中の破線の矢印は、冷房運転時の冷媒の流れを示している。室内電動弁１２３によって、室内熱交換器２０に供給される冷媒の流量を調整することができる。また、室内電動弁１２３を閉弁することで、室内熱交換器２０に冷媒を流さずに輻射パネル２２にのみ冷媒を流して輻射暖房のみを行うことが可能となる。また、逆止弁１２９によって、冷房運転時に、輻射パネル２２に低温の冷媒が流れるのを防止できる。なお、図４では、室内電動弁１２３を室内熱交換器２０の合流部１１ｂ側に設けているが、分岐部１１ａ側に設けてもよい。
本発明を利用すれば、空気調和機の制御を容易に行うことができる。
１ 空気調和機
２ 室内機
３ 室外機
２０ 室内熱交換器
２２ 輻射パネル
２３ 室内電動弁（弁機構）
３０ 圧縮機
３２ 室外熱交換器
３４ 室外電動弁（減圧機構）

Claims (4)

  1. 室内機と室外機とを接続する冷媒回路を備えた空気調和機であって、
    前記室内機が、その内部においてファンに対向するように設けられた室内熱交換器と、その表面に設けられた輻射パネルとを有しており、
    前記冷媒回路が、
    減圧機構、室外熱交換器及び圧縮機が順に設けられた主流路と、
    暖房運転時、前記主流路の前記圧縮機の下流側に設けられた分岐部と前記減圧機構の上流側に設けられた合流部とを接続すると共に、前記室内熱交換器が設けられた第１流路と、
    暖房運転時、前記分岐部と前記合流部とを前記第１流路と並列に接続すると共に、前記輻射パネルが設けられた第２流路とを有しており、
    前記第１流路及び前記第２流路のいずれかに、弁機構が設けられていることを特徴とする空気調和機。
  2. 前記弁機構が、前記第２流路に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
  3. 前記弁機構が、暖房運転時、前記第２流路において前記輻射パネルの下流側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の空気調和機。
  4. 前記室外機が、前記圧縮機、前記室外熱交換器及び前記減圧機構を有しており、
    前記室内機が、前記弁機構を有してい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。
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