JP6418147B2

JP6418147B2 - 空調機

Info

Publication number: JP6418147B2
Application number: JP2015247397A
Authority: JP
Inventors: 遼太須原
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2018-11-07
Anticipated expiration: 2035-12-18
Also published as: JP2017110885A

Description

本発明は空調機に関する。さらに詳しくは、吸込み温度と目標温度との温度差などに基づいて室内ファンなどのモータの回転数制御を行う空調機に関する。

従来、吸込み温度センサの値が設定温度ないし目標温度（以下、「目標温度」で代表させる）に近づくにつれて、室内ファンを駆動するモータの回転数を低くする風量自動制御を行う空調機がある。

かかる風量自動制御を行う空調機によれば、室内の空調負荷に応じて室内に供給する風量を調整することができるため、エネルギー消費を抑えて効率よく室内温度を調整することができる。

しかし、暖気が溜まりやすい空間に空調機の室内機が配設されている場合、暖房運転時に以下のような不具合が発生することがある。

すなわち、暖気が溜まりやすい天井付近の空間に室内機が配設されていると、ユーザーが居住する周辺の部屋の温度が温まっていない状態でも室内機の近傍には暖気が溜まっているので吸込み温度が目標温度に近づいたと判断されて、室内ファンのモータの回転数が低めに設定されてしまう。その結果、室内ファンの送風量が不十分となり、暖房能力が不足して部屋の温度がなかなか温まらず、ユーザーの快適性が損なわれる虞がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、暖房能力が不足するのを防止してユーザーの快適性を向上させることができる空調機を提供することを目的としている。

本発明の第１の観点に係る空調機は、
（１）吸込み温度センサと、室内温度を検知するセンサと、モータの運転を制御する制御部とを備えた空調機であって、
前記制御部は、空調機の運転開始後にサーモオンとなるときの吸込み温度と室内温度との温度差を求め、求めた温度差に基づいて前記モータの最低回転数である下限タップを変化させる。

本発明の第１の観点に係る空調機では、制御部によって、空調機の室内機の吸込み温度と室内温度との温度差に基づいてモータの最低回転数である下限タップを変化させている。したがって、暖気が天井付近にたまり、当該天井付近に配設された室内機の吸込み温度と、ユーザーが居住している領域の温度（室内温度）との温度差が大きい場合に、モータの下限タップが高くなるように変化させることで、吸込み温度と目標温度との温度差に基づいて自動制御を行うに際し、例えば前記モータが室内ファンを駆動させるモータである場合、ある程度の風量を維持することができる。換言すれば、設定された下限タップ以下に室内ファンのモータの回転数が低くなることがないので、暖房能力が不足するのを防止してユーザーの快適性を向上させることができる。

（２）前記（１）の空調機において、前記制御部は、前記温度差が大きいほど前記下限タップを高くするものとすることができる。この場合、吸込み温度と目標温度との温度差に基づいて自動制御を行うに際し、必要以上にモータの回転数が低くなるのを防止して、例えば前記モータが室内ファンを駆動させるモータである場合、ある程度の風量を維持することができる。これにより、暖房能力が不足するのを防止してユーザーの快適性を向上させることができる。

（３）前記（１）又は（２）の空調機において、前記制御部は、モータ起動後の時間経過に伴い前記下限タップを低くするものとすることができる。この場合、モータ起動後に時間が経過するにしたがい、室内温度が徐々に高くなって目標温度に近づくと考えられるので、モータ起動後の時間経過に伴い下限タップを低くすることで、効率よく室内温度を調整することができる。

（４）前記（１）〜（３）の空調機において、前記モータを、室内ファンを駆動させるモータとすることができる。この場合、暖気が天井付近にたまり、当該天井付近に配設された室内機の吸込み温度と、ユーザーが居住している領域の温度（室内温度）との温度差が大きい場合、および、暖気が天井付近にたまり、当該天井付近に配設された室内機の吸込み温度が実際の室内温度よりも早く目標温度に近づく場合でも、室内ファンを駆動させるモータの下限タップが高くなるように変化させることで、吸込み温度と目標温度との温度差に基づいて風量自動制御を行うに際しある程度の風量を維持することができる。換言すれば、設定された下限タップ以下に室内ファンのモータの回転数が低くなることがないので、暖房能力が不足するのを防止してユーザーの快適性を向上させることができる。

（５）前記（１）〜（３）の空調機において、前記モータを、圧縮機を駆動させるモータとすることができる。この場合、暖気が天井付近にたまり、当該天井付近に配設された室内機の吸込み温度と、ユーザーが居住している領域の温度（室内温度）との温度差が大きい場合、および、暖気が天井付近にたまり、当該天井付近に配設された室内機の吸込み温度が実際の室内温度よりも早く目標温度に近づく場合でも、圧縮機を駆動させるモータの下限タップが高くなるように変化させることで、吸込み温度と目標温度との温度差に基づいて圧縮機の運転制御を行うに際しある程度の冷媒供給量を維持することができる。換言すれば、設定された下限タップ以下に冷媒供給量が少なくなることがないので、暖房能力が不足するのを防止してユーザーの快適性を向上させることができる。

本発明の室内機によれば、暖房能力が不足するのを防止してユーザーの快適性を維持することができる空調機を提供する。

本発明の空調機の一実施形態の説明図である。図１に示される空調機の室内機の断面説明図である。空調機の暖房運転時における温度変化の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の空調機の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
図１は、本発明の一実施形態に係る空調機Ａの説明図であり、図２は、図１に示される空調機Ａの室内機１の断面説明図である。

空調機Ａは、室内機１と、運転操作部２と、室外機３とを備えている。本実施形態における室内機１は天井埋め込み型の室内機であり、また、運転操作部２は、室内機１が配設される空調室ないし居室の壁に設置されるタイプの運転操作部である。なお、運転操作部としては、取り外し可能に壁に取り付けられるリモコンタイプの運転操作部とすることもできるし、また、壁などへの取付を想定しない一般的なリモコンタイプの運転操作部とすることもできる。室外機３には、モータ４を内蔵した圧縮機５が配設されている。
本実施形態における運転操作部２は、空調機Ａの運転モード（冷房、暖房および除湿）を切り替えるボタン２ａ、室内ファン１２の風量を調節するボタン２ｂ、目標温度を設定するボタン２ｃ、空調機Ａの設定された運転状態を表示する表示画面２ｄなどが設けられている。運転操作部２と、後述する室内機１の制御部Ｐと、室外機３の制御部（図示せず）とは、通信可能に接続されている。

室内機１は、後述する室内ファンや熱交換器等の各種要素を収容するケーシング６と、化粧パネル７とを備えている。ケーシング６は、下端面が開口された箱状体からなり、図２に示されるように、天井Ｃに形成された開口内に配設される。化粧パネル７は、四角形状の板体からなり、中央に空調室内の空気を吸い込む吸込口８が形成されている。また、調和空気を空調室内に吹出す細長い長方形状の吹出口９が、化粧パネル７の各辺に沿うように前記吸込口８の周囲に形成されている。

各吹出口９には、当該吹出口９から空調室内に吹き出される調和空気の風向を調整するフラップ９ａが配設されている。フラップ９ａは、吹出口９の長手方向に沿った軸回りに回動可能である。フラップ９ａの回動は、図示しないモータにより行うことができる。

化粧パネル７の吸込口８には、室内側から、吸込グリル１０と、吸込口８から吸い込まれる室内空気中の塵埃を除去するためのフィルタ１１とがこの順に配設されている。

ケーシング６の内部には、化粧パネル７の吸込口８から空調室内の空気を吸い込み、当該空気に熱交換を施した後に、化粧パネル７の吹出口９から調和空気を空調室内に吹き出す室内ファン１２と、当該室内ファン１２を囲むように配置された熱交換器１３とが配設されている。室内ファン１２は、モータ１４と、羽根車１５とを有している。また、ケーシング６内には、前記室内ファン１２のモータ１４や圧縮機５のモータ４などの運転を制御する制御部Ｐが配設されている。

熱交換器１３は、室内ファン１２を囲むように曲げられて形成されたクロスフィンチューブ型の熱交換器であり、当該熱交換器１３の下方には、熱交換器１３で熱交換する空気中の水分が凝縮されて生じるドレンを受けるためのドレンパン１６が配設されている。

ドレンパン１６には、化粧パネル７の吸込口８に対応する吸込孔１７と、同じく化粧パネル７の吹出口９に対応する吹出孔１８とが形成されている。前記吸込孔１７の内縁には化粧パネル７の吸込口８から吸い込まれる空気を室内ファン１２の羽根車１１５に案内するためのベルマウス１９が取り付けられている。

本実施形態では、化粧パネル７の吸込口８から吸い込まれる空気の温度（室内機付近の、熱交換される前の空気の温度）を検知する吸込み温度センサ２０が前記制御部Ｐに隣接して設けられている。また、化粧パネル７の下面（空調室側の面）７ａには空調室の床面の温度を検知する床温度センサ２１が設けられている。この床温度センサ２１の検出値である「床温度」は、後出する図３に示されるように、ユーザーが居住する領域の温度である、いわゆる「室温」と若干異なってはいるが、本明細書では、かかる床温度センサ２１も「室内温度を検知するセンサ」に含まれるものとする。なお、室内温度を検知するセンサとしては、床温度センサ２１以外に、例えば前記運転操作部２に内蔵されている温度センサ（図示せず）や、空調室内の所望の場所に持ち運び自在のワイヤレス温度センサなどを用いることができる。このワイヤレス温度センサで検知された温度のデータは、室内機１の制御部Ｐに送信される。

本実施形態では、暖房運転時に、目標温度と吸込み温度との温度差に基づいて、室内ファン１２のモータ１４の回転数を変化させる風量自動運転を行う。これにより、室内の空調負荷に応じて室内に供給する風量を調整することができるため、効率よく室内温度を調整することができる。風量自動運転における室内ファン１２のモータ１４の回転数は、例えば以下の表１に示される風量自動制御ファンテーブルに基づいて選定される。補正後の目標温度と、吸込み温度との差であるΔＴに応じて、モータ１４の回転数が選定される。なお、「補正後の目標温度」とは、電装品箱内の熱や、その他発熱部品などの影響を補正した目標温度のことである。

表１に示される例では、冷風によるユーザーの不快感を低減させるために、熱交換器１３の中間部分の温度を室内ファン１２のモータ１４の回転数を選定するためのパラメーターとして追加している。本実施形態では、「Ｈ（Ｈｉｇｈ）」、「Ｍ（Ｍｅｄｉｕｍ）」および「Ｌ（Ｌｏｗ）」の３段階の回転数から回転数を選定するようにしている。モータ１４の回転数は、所定時間毎、例えば９０秒毎に更新することができる。表１において、例えば室内熱交中間温度Ｈｔｈ３が４０℃以上５０℃未満である場合、補正後の目標温度と吸込み温度との差ΔＴが８℃であると、モータ１４の回転数は最上段の「Ｈ」が選定され、所定時間経過後に差ΔＴが３℃になると、モータ１４の回転数は上から３段目の「Ｍ」が選定される。なお、表１に示す例では、３段階の回転数からモータの回転数を選定しているが、例えば５段階など他の複数の段階から回転数を選択することもできる。

暖気が溜まりやすい天井付近の空間に空調機Ａの室内機１が配設されている場合、前述した風量自動運転を行うと、ユーザーが居住する周辺の部屋の温度が温まっていない状態でも室内機１の近傍には暖気が溜まっているので吸込み温度が目標温度に近づいたと判断されて、室内ファン１２のモータ１４の回転数が低めに設定されてしまう。その結果、室内ファン１２の送風量が不十分となり、暖房能力が不足して部屋の温度がなかなか温まらず、ユーザーの快適性が損なわれる虞がある。

図３は、空調機の暖房運転時における温度変化の一例を示す図である。この例は、暖気が溜まりやすい環境下に室内機が配設されている場合の温度変化を示している。運転開始後に吸込み温度が目標温度に達するとサーモオフ（サーモＯＦＦ）となり圧縮機は停止する。ただし、室内ファン１２は、吸込み温度センサ２０を機能させるために当該吸込み温度センサ２０の近傍に風を流しておく必要があることから、完全に停止状態にするのではなく、わずかな空気を吸い込む程度の回転数で運転される。このとき、ユーザーは、ほとんど風を感じない。

サーモオフから所定時間経過して、吸込み温度が目標温度よりも所定温度だけ低下すると、サーモオン（サーモＯＮ）となり圧縮機が運転を再開する。このとき、室内機１が配設された天井付近に暖気が溜まりやすい状況であると、図３において符号ａで示される温度差（目標温度−吸込み温度）がつきにくく、床温度が低い、すなわち暖房が不十分であるにも拘らず、表１にしたがって選定される室内ファンのモータの回転数は小さくなってしまい、暖房能力が不足して部屋の温度がなかなか温まらず、ユーザーの快適性が損なわれる。

そこで、本実施形態では、前記風量自動運転を行うに際し、制御部Ｐは、吸込み温度と室内温度としての床温度との温度差に基づいてモータ１４の最低回転数である下限タップを変化させている。

表２は、下限タップを決定するためのテーブルの一例を示している。この例では、吸込み温度と床温度との差ΔＴｍｕｒａ、および、サーモオンからの経過時間Ｔｔｈｅｒｍｏｎをパラメーターとして下限タップを決定している。具体的に、空調機の運転開始（運転ＯＮ）後にサーモオンとなるときの吸込み温度と床温度との差（図３において符号ｂで示される温度差）に基づいて室内ファン１２のモータ１４の下限タップを決定している。例えば、図３において符号ｂで示される温度差が１１℃であったとすると、このときＴｔｈｅｒｍｏｎは「０」であるので、表２において最も左の列であり且つ最も上の行の「Ｈ」が下限タップとして決定される。したがって、図３において符号ａで示される温度差が３℃であるとすると、表１にしたがう風量自動運転では、モータ１４の回転数として「Ｍ」が選定されるが、表２にしたがい決定される下限タップが「Ｈ」であるので、本実施形態では、この「Ｈ」よりも室内ファン１２のモータ１４の回転数が低下することはない。したがって、暖房能力が不足するのを防止してユーザーの快適性を維持することができる。風量自動運転では、定期的に表１にしたがってモータ１４の回転数が選定されるが、この選定された回転数が表２で決定された下限タップよりも低い場合、選定されたにもかかわらずモータ１４は下限タップで運転される。すなわち、表２で決定される下限タップが、表１で選定される回転数よりも優先して採用される。

表２よりわかるように、本実施形態では、前記ΔＴｍｕｒａが大きいほど下限タップを高くしている。これにより、吸込み温度と目標温度との温度差に基づいて自動制御を行うに際し、必要以上にモータ１４の回転数が低くなるのを防止して、ある程度の風量を維持することができる。その結果、暖房能力が不足するのを防止してユーザーの快適性を向上させることができる。

また、本実施形態では、モータ１４起動後の時間経過に伴い前記下限タップを低くするものとすることができる。例えば、ΔＴｍｕｒａが８℃以上の場合、下限タップは時間の経過に伴い、「Ｈ」から「Ｍ」に低くしている。この場合、モータ１４の起動後に時間が経過するにしたがい、室内温度が徐々に高くなって目標温度に近づくと考えられるので、モータ１４の起動後の時間経過に伴い下限タップを低くすることで、エネルギー消費を抑えて効率よく室内温度を調整することができる。

〔他の実施形態〕
前述した実施形態では、空調機Ａの運転開始後にサーモオンとなるときの吸込み温度と室内温度としての床温度との温度差に基づいて室内ファン１２のモータ１４の下限タップを変化させているが、空調機Ａの運転開始時の吸込み温度と室内の目標温度との温度差に基づいて当該モータ１４の下限タップを変化させることもできる。この場合も、制御部Ｐによって前記モータ１４の下限タップを変化させる。

本実施形態では、空調機Ａの室内機１が暖気が溜まりやすい天井付近に配設されている場合において、暖気が天井付近にたまり、当該天井付近に配設された室内機１の吸込み温度が実際の室内温度よりも早く目標温度に近づいたときでも、モータ１４の下限タップが高くなるように変化させることで、吸込み温度と目標温度との温度差に基づいて風量自動制御を行うに際し、ある程度の風量を維持することができる。換言すれば、設定された下限タップ以下に室内ファン１２のモータ１４の回転数が低くなることがないので、暖房能力が不足するのを防止してユーザーの快適性を向上させることができる。

〔その他の変形例〕
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、前述した実施形態では、室内機として天井埋め込み型のものを例示しているが、暖気が溜まりやすい環境下に配設される室内機であるかぎり、例えば天吊り型の室内機や、壁掛け型の室内機などを備えた空調機に対しても本発明を適用することができる。

また、前述した実施形態では、下限タップを決定するモータとして、室内機１の室内ファン１２のモータ１４を採用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、空調機Ａの暖房能力に関与する圧縮機５のモータ４の下限タップを変化させることもできる。すなわち、吸込み温度と目標温度との温度差に基づいて圧縮機５の運転制御を行うに際し圧縮機５のモータ４の下限タップを変化させることで、ある程度の冷媒供給量を維持することができる。具体的に、暖気が天井付近にたまり、当該天井付近に配設された室内機１の吸込み温度と、ユーザーが居住している領域の温度（室内温度）との温度差が大きい場合、および、暖気が天井付近にたまり、当該天井付近に配設された室内機１の吸込み温度が実際の室内温度よりも早く目標温度に近づく場合でも、制御部Ｐによって、圧縮機５を駆動させるモータ４の下限タップが高くなるように変化させることで、ある程度の冷媒供給量を維持することができる。換言すれば、設定された下限タップ以下に冷媒供給量が少なくなることがないので、暖房能力が不足するのを防止してユーザーの快適性を向上させることができる。

また、前述した実施形態では、下限タップを「Ｈ」〜「Ｌ」までの３種類の中から決定しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、下限タップの種類は適宜選定することができる。
また、前述した実施形態では、空調機Ａの運転開始後に最初にサーモオンしたときに下限タップを決定する場合について説明しているが、下限タップの決定は、空調機Ａの運転開示後の２回目以降のサーモオン時にも行うことができる。

また、前述した実施形態では、サーモオンした後の時間経過に伴い下限タップを低くするに際し、１０分または２０分経過を区切りとして下限タップの値を低くしているが、この「１０分」又は「２０分」という区切りは適宜変更することができる。同様に、表２では、ΔＴｍｕｒａの値を（i）〜（iv）の４つの場合に分けて下限タップを決定しているが、３つの場合に分けてもよいし、５つ以上の場合に分けて下限タップを決定することもできる。
また、前述した実施形態では、暖房運転時の空調機を対象として説明しているが、本発明は、暖房運転時に限定されることなく冷房運転時にも適用するこができる。例えば、底面付近に吸込口を設けた床置型の室内機の場合、冷気は下方に溜まり込み易いため前記暖気が上方に溜まるのと同様のことが起こり得るが、この場合も本発明を適用することでユーザーの快適性を維持することができる。

１：室内機
２：運転操作部
３：室外機
４：モータ
５：圧縮機
６：ケーシング
７：化粧パネル
７ａ：下面
８：吸込口
９：吹出口
９ａ：フラップ
１０：吸込グリル
１１：フィルタ
１２：室内ファン
１３：熱交換器
１４：モータ
１５：羽根車
１６：ドレンパン
１７：吸込孔
１８：吹出孔
１９：ベルマウス
２０：吸込み温度センサ
２１：床温度センサ
Ａ：空調機
Ｃ；天井
Ｐ：制御部

Claims

吸込み温度センサ（２０）と、室内温度を検知するセンサ（２１）と、モータ（４，１４）の運転を制御する制御部（Ｐ）とを備えた空調機（Ａ）であって、
前記制御部（Ｐ）は、空調機（Ａ）の運転開始後にサーモオンとなるときの吸込み温度と室内温度との温度差を求め、求めた温度差に基づいて前記モータ（４，１４）の最低回転数である下限タップを変化させる、空調機（Ａ）。
前記制御部（Ｐ）は、前記温度差が大きいほど前記下限タップを高くする、請求項１に記載の空調機（Ａ）。
前記制御部（Ｐ）は、モータ（４，１４）起動後の時間経過に伴い前記下限タップを低くする、請求項１又は請求項２に記載の空調機（Ａ）。
前記モータは、室内ファン（１２）を駆動させるモータ（１４）である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の空調機（Ａ）。
前記モータは、圧縮機（５）を駆動させるモータ（４）である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の空調機（Ａ）。