(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記制御装置は、暖房運転する場合から冷媒の循環方向を反転させて除霜運転する場合に、前記複数の室内機のうち第3室内機の前記送風機を運転するとともに、前記複数の室内機のうち前記第3室内機よりも下方に配置された第4室内機の前記送風機を停止する、
請求項1に記載の空気調和装置。
前記制御装置は、前記第5室内機の前記温度センサによる検出温度が目標温度に到達した場合に、前記複数の室内機のうち前記第5室内機とは異なる全ての室内機の前記送風機を停止していれば、前記第5室内機を前記サーモオフモードに保持するとともに、前記複数の室内機のうち前記サーモオフモードに保持している室内機の中で最も上方に配置された第7室内機の前記送風機を運転する、
請求項4に記載の空気調和装置。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、実施形態の空気調和装置を、図面を参照して説明する。
【0008】
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態における空気調和装置の概略構成図である。本実施形態における空気調和装置1は、冷凍サイクル装置を備えている。空気調和装置1は、室50の外部に配置される室外機2と、室50の内部に配置される室内機10とを備えている。
【0009】
図2は、第1の実施形態における空気調和装置の回路構成図である。
室外機2は主に、室外熱交換器3と、室外膨張装置4と、圧縮機5と、四方弁9とを備えている。室外熱交換器3には、室内機10の室内膨張装置14から延びる冷媒配管8が室外膨張装置4を介して接続されている。室外膨張装置4は、暖房運転時、冷媒を膨張させる。室外熱交換器3は、内部に流通する冷媒と室外の空気との間で熱交換を行う。室外熱交換器3から延びる冷媒配管は、四方弁9に接続されている。四方弁9は、4本の冷媒配管の連結を切り替える。四方弁9から延びる冷媒配管は、圧縮機5の吸入口に接続されている。圧縮機5は、気化した冷媒を圧縮する。圧縮機5の吐出口から延びる冷媒配管は、四方弁9に接続されている。四方弁9から延びる冷媒配管7は、室内機10に接続されている。
【0010】
室内機10は主に、室内熱交換器13と、室内膨張装置14とを備えている。室内熱交換器13には、室外機2の四方弁9から延びる冷媒配管7が接続されている。室内熱交換器13は、内部に流通する冷媒と室内の空気との間で熱交換を行う。室内熱交換器13から延びる冷媒配管は、室内膨張装置14に接続されている。室内膨張装置14は、冷房運転時、冷媒を膨張させる。室内膨張装置14から延びる冷媒配管8は、室外機2に接続されている。冷媒配管7,8は、室外機2と室内機10との間で冷媒を循環させる。
本実施形態の空気調和装置1は、複数の室内機10(10A,10B,10C,10D)を備えている。複数の室内機10は、室外機2から延びる冷媒配管7,8に対して並列に接続されている。
【0011】
空気調和装置1により室内の暖房運転を行う場合には、四方弁9に接続された4本の冷媒配管を、
図2の四方弁9において実線で示すように連結する。この場合、
図2において実線矢印で示すように冷媒が循環する。室外機2の圧縮機5で高温・高圧に圧縮された冷媒が、室内機10の室内熱交換器13に流入する。冷媒は、室内熱交換器13において室内の空気に放熱して凝縮する。すなわち室内熱交換器13は、放熱器(凝縮器)として機能する。次に冷媒は、室内膨張装置14において冷媒の供給量が調整され、室外膨張装置4において膨張し、室外機2の室外熱交換器3に流入する。冷媒は、室外熱交換器3において室外の空気から吸熱して蒸発する。すなわち室外熱交換器3は、吸熱器(蒸発器)として機能する。気化した冷媒は圧縮機5に流入する。
【0012】
空気調和装置1により室内の冷房運転を行う場合には、四方弁9に接続された4本の冷媒配管を、
図2の四方弁9において破線で示すように連結する。この場合、
図2において破線矢印で示すように冷媒が循環する。室外機2の圧縮機5で高温・高圧に圧縮された冷媒が、室外機2の室外熱交換器3に流入する。冷媒は、室外熱交換器3において室外の空気に放熱して凝縮する。すなわち室外熱交換器3は、放熱器(凝縮器)として機能する。次に冷媒は、室外膨張装置4において冷媒の供給量が調整され、室内膨張装置14において膨張し、室内機10の室内熱交換器13に流入する。冷媒は、室内熱交換器13において室内の空気から吸熱して蒸発する。すなわち室内熱交換器13は、吸熱器(蒸発器)として機能する。気化した冷媒は圧縮機5に流入する。
【0013】
図3は、室内機の概略構成図である。室内機(室内ユニット)10は、前述した室内熱交換器13および室内膨張装置14に加えて、筐体12と、送風機16と、ルーバ17と、温度センサ18と、制御部22とを備えている。
筐体12は、略筒状に形成されている。筐体12の両端部のうち、第1端部は空気の吹出口12aであり、第2端部は空気の吸込口12bである。筐体12の内部には、室内熱交換器13、室内膨張装置14および送風機16が配置されている。
【0014】
室内熱交換器13は、熱伝導率の高い金属材料で形成されている。室内熱交換器13の内部には、冷媒が流通する冷媒配管が配置されている。室内熱交換器13の外表面には、フィン等が設けられている。
室内膨張装置14は、ソレノイドバルブ等の電磁弁を備えた電子膨張弁である。室内膨張装置14は、弁開度を調整可能である。室内膨張装置14の弁開度を調整することにより、冷媒の循環量が変化するので、室内熱交換器13への冷媒の供給量を調整することができる。
【0015】
送風機16は、ファンと、ファンを回転駆動するモータとを備えている。送風機16は、筐体12の内部における室内熱交換器13の近傍に配置されている。送風機16は、室内熱交換器13に対して筐体12の吹出口12a側に配置されている。送風機16は、筐体12の吸込口12bから空気を吸い込み、吹出口12aから空気を吹き出す。送風機16は、室内熱交換器13の近傍に配置されているので、室内熱交換器13の周辺の空気を吹出口12aから室内に吹き出す。
【0016】
ルーバ17は、筐体12の吹出口12aに配置されている。ルーバ17は、水平に配置された複数の平板を備えている。複数の平板は、水平方向との成す角度が変化するように、傾斜可能に形成されている。複数の平板の傾斜角度を変更することにより、水平方向に対する風の吹き出し方向を調節することができる。
温度センサ18は、室内機10の近傍に配置されている。温度センサ18は、室内機10の近傍における室内の空気の温度を検出する。温度センサ18は、筐体12の内部に配置されていてもよい。
【0017】
制御部22は、室内膨張装置14、送風機16、ルーバ17および温度センサ18に接続されている。制御部22は、後述する遠隔操作部21(
図1参照)に接続されている。制御部22は、温度センサ18から検出信号を受信する。制御部22は、室内膨張装置14、送風機16およびルーバ17に制御信号を送信する。
【0018】
図1に戻り、本実施形態の空気調和装置1は、複数の室内機10を備えている。前述した室外機は、複数の室内機10を接続可能なマルチタイプの室外機であることが望ましい。以下には、例えば4個の室内機10(10A,10B,10C,10D)を備える場合を例にして説明する。複数の室内機10を備えることにより、大きな空気調和能力を発揮することができる。
【0019】
複数の室内機10は、略鉛直方向に並んで配置されている。複数の室内機10は、室50の柱(不図示)等に固定されている。複数の室内機10を略鉛直方向に並んで配置することにより、水平方向の占有スペースが小さくなり、スペース効率を向上させることができる。本実施形態の空気調和装置1を工場に設置すれば、工場内を十分に空気調和できるとともに、工場内のスペースを有効活用することができる。ただし、本実施形態の空気調和装置1の用途は工場への設置に限られない。
【0020】
空気調和装置1は、遠隔操作部(リモートコントローラ)21を備えている。遠隔操作部21は、室外機2および複数の室内機10の制御部22に接続されている。遠隔操作部21および複数の室内機10の制御部22が全体として、本実施形態の制御装置20を形成している。
【0021】
空気調和装置1を暖房運転する場合の動作について説明する。
制御装置20において、暖房運転開始の指令が受信されるとともに、目標温度が設定される。制御装置20は、目標温度と温度センサ18による検出温度との差が所定値以上の場合に、室外機2および複数の室内機10の暖房運転を開始する。
【0022】
制御装置20は、下方に配置された室内機10B,10C,10Dを暖房運転する。具体的に、制御装置20は、室内機10B,10C,10Dの室内膨張装置14を開弁する。これにより、室内機10B,10C,10Dの室内熱交換器13に冷媒が供給され、室内熱交換器13は周辺の空気に放熱する。制御装置20は、室内機10B,10C,10Dの送風機16を運転するとともに、ルーバ17を水平方向より下向きに設定する。これにより、下方の室内機10B,10C,10Dは、水平方向より下向きに、高温の風30B,30C,30Dを吹き出す。
【0023】
一方で制御装置20は、上方に配置された室内機10Aを送風運転する。制御装置20は、室内機10Aの室内膨張装置14を閉弁する。これにより、室内機10Aの室内熱交換器13には冷媒が供給されず、室内熱交換器13は周辺の空気に放熱しない。制御装置20は、室内機10Aの送風機16を運転するとともに、ルーバ17を水平方向より下向きに設定する。これにより、上方の室内機10Aは、水平方向より下向きに、室温の風30Aを吹き出す。
【0024】
このように制御装置20は、室内機10Aの室内熱交換器13への冷媒の供給量を、室内機10B,10C,10Dの室内熱交換器13への冷媒の供給量より少なくする。
ここで制御装置20は、室内機10Aの室内膨張装置14を閉弁することなく、微小開度で開弁してもよい。この弁開度は、予め設定された一定の開度である。なお弁開度は、目標温度と検出温度との差に基づいて算出される可変の開度であってもよい。また制御装置20は、微小開度による開弁と閉弁とを繰り返すことで、間欠的に開弁してもよい
室内機10Aの室内膨張装置14を完全に閉弁することなく、微小開度で開弁することにより、室内熱交換器13に微小量の冷媒が供給される。これにより、室内熱交換器13における冷媒の凝縮および滞留が防止できる。したがって、空気調和装置1が冷媒不足の状態で運転されるのを防止できる。
【0025】
ところで、複数の室内機10の全てを暖房運転した場合、上方の室内機10Aからの風30Aは、室50の下方に届きにくい。そのため、上方の室内機10Aは、室50の下方の暖房に対する寄与度が小さい。一方で、下方の室内機10B,10C,10Dからの風30B,30C,30Dは、室50の下方に届きやすい。そのため、下方の室内機10B,10C,10Dは、室50の下方の暖房に対する寄与度が大きい。そこで本実施形態では、主に下方の室内機10B,10C,10Dで暖房運転を行う。これにより、人51が存在する室50の下方における暖房効率を向上させることができる。
【0026】
また本実施形態では、上方の室内機10Aの室内膨張装置14を閉弁する。これにより、上方の室内機10Aの室内熱交換器13に供給されなくなった冷媒は、下方の室内機10B,10C,10Dの室内熱交換器13に供給される。そのため、下方の室内機10B,10C,10Dの暖房能力が向上する。これにより、空気調和装置1の暖房能力が下方の室内機10B,10C,10Dに集中する。したがって、人51が存在する室50の下方における暖房効率を向上させることができる。
【0027】
一般に、気体は温度が高いほど比重が小さい。そのため、下方の室内機10B,10C,10Dから下向きに吹き出された高温の風30B,30C,30Dは、次第に上昇する。これに対して、上方の室内機10Aから下向きに吹き出された室温の風30Aは、上昇せずに直進する。そのため、上方の室内機10Aからの風30Aは、下方の室内機10B,10C,10Dからの風30B,30C,30Dの上昇を妨げる。これにより、高温の風30B,30C,30Dが室50の下方に滞在する時間を長くすることができる。したがって、人51が存在する室50の下方における暖房効率を向上させることができる。
【0028】
以上に詳述したように、本実施形態における空気調和装置の制御装置20は、暖房運転する場合に、複数の室内機10のうち風の吹き出し温度が最も高温となる室内機(下方の室内機10B,10C,10Dのいずれか。以下、第1室内機と言う。)よりも上方に、複数の室内機10のうち第1室内機よりも風の吹き出し温度が低温となる室内機(以下、第2室内機と言う。)10Aが配置されるように、複数の室内機10の動作を制御する。また制御装置20は、第2室内機10Aの室内熱交換器13への冷媒の供給量を、第1室内機の室内熱交換器13への冷媒の供給量よりも少なくすることにより、第2室内機10Aの風の吹き出し温度を第1室内機の風の吹き出し温度よりも低温とする。
【0029】
このように本実施形態では、室50の下方の暖房に対する寄与度が大きい下方の第1室内機を主体として暖房運転を行う。これにより、室50の下方における暖房効率を向上させることができる。
しかも本実施形態では、室内熱交換器への冷媒供給量を調整することで、風の吹き出し温度を調整する。これにより、室内機10の構成を大きく変更することなく、前述した暖房効率の向上を実現できる。
【0030】
なお本実施形態では、上方の室内機10Aを送風運転した。しかし、極めて大きな暖房能力が必要な場合には、全ての室内機10を暖房運転に使用してもよい。また、空気調和装置1を冷房運転する場合には、全ての室内機10を冷房運転に使用する。
【0031】
(第2の実施形態)
図4は、第2の実施形態における空気調和装置の動作を示す図である。第2の実施形態は、空気調和装置1の除霜運転に関するものである。第1の実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
【0032】
空気調和装置1により暖房運転を行う場合には、室外機2の室外熱交換器3に着霜する可能性がある。室外熱交換器3の除霜方式として、冷凍サイクル反転除霜を採用する。冷凍サイクル反転除霜では、冷房運転の場合と同様に四方弁9を設定する。すなわち、暖房運転の場合から冷媒の循環方向を逆転させる。この場合、室内機10の室内熱交換器13が吸熱器として機能し、室外機2の室外熱交換器3が放熱器として機能する。これにより、室外機2の室外熱交換器3を除霜することができる。
【0033】
除霜運転では、室内機10の室内熱交換器13が吸熱器として機能する。この場合に送風機16を運転すると、室内に低温の風30が吹き出される。これにより、暖房を必要としている人51に不快感を与えることになる。しかしながら、送風機16を停止すると、室内熱交換器13の周囲に低温の空気が滞留する。これにより、室内熱交換器13の吸熱効率が低下する。これに伴って、室外機2の室外熱交換器3の放熱効率も低下する。したがって、除霜効率が低下し、除霜に長時間を要することになる。
【0034】
そこで制御装置20は、複数の室内機10のうち、上方に配置された室内機(第3室内機)10Aの送風機16を運転するとともに、室内機10Aよりも下方に配置された室内機(第4室内機)10B,10C,10Dの送風機16を停止する。
この構成によれば、室内機10Aの送風機16を運転するので、室内熱交換器13の吸熱効率の低下を防止できる。これにより、除霜効率の低下が抑制され、除霜時間を短縮することができる。また、上方に配置された室内機10Aから吹き出された風は、室50の下方に届きにくい。そのため、室50の下方に存在する人51に不快感を与えることが少ない。以上により、人51に不快感を与えることなく、除霜時間を短縮することができる。
【0035】
本実施形態では、複数の室内機10のうち上方に配置された1つの室内機10Aのみについて送風機16を運転した。これに対して、複数の室内機10のうち上方に配置された複数の室内機について送風機16を運転してもよい。
【0036】
また制御装置20は、送風機16を運転している室内機(第3室内機)10Aのルーバ17を水平方向よりも上向きに設定する。これにより、室内機10Aからの風30Aの吹き出し方向を水平方向よりも上向きにする。
この構成によれば、室内機10Aから吹き出された低温の風30Aが、室50の下方に届きにくくなる。したがって、室50の下方に存在する人51に不快感を与えることがより少なくなる。
【0037】
本実施形態では、上方に配置された室内機10Aの送風機16を運転し、その室内機10Aのルーバ17を水平方向よりも上向きに設定した。これに対して、複数の室内機10のうち下方に配置された室内機10Dの送風機16を運転し、その室内機10Dのルーバ17を水平方向よりも上向きに設定してもよい。
【0038】
(第3の実施形態)
図5は、第3の実施形態における空気調和装置の斜視図である。
図6は、第3の実施形態における空気調和装置の概略構成図である。なお
図6では、図面を見やすくするため、一部の構成の記載を省略している。第3の実施形態は、複数の室内機10に共通の吸気通路60を備える。第1の実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
【0039】
図5に示すように、第3の実施形態における空気調和装置301は、複数の室内機10の吸気通路60を備えている。
図6に示すように、吸気通路60は、フレーム62とパネル64とを組み合わせて形成されている。吸気通路60は、室50の柱52を覆う筒状に形成されている。吸気通路60の下方には、吸気口66が開口されている。吸気口66には、エアフィルタ67が着脱自在に設けられている。吸気通路60の上方には、複数の室内機10が固定されている。
図6に示すように、室内機10の筐体12の吸込口12bに対向する吸気通路60の外面には、連通口68が形成されている。これにより、吸気通路60は、複数の室内機10に対する共通の吸気通路として機能する。
【0040】
ところで、空気調和装置301の暖房運転を継続すると、室内機10の温度センサ18による検出温度が目標温度に到達する。この場合には、当該室内機10の室内膨張装置14を閉弁して、室内熱交換器13への冷媒供給を停止する(第1サーモオフモード)。ただし、筐体12の内部に高温の空気が滞留すると、温度センサ18により室内の空気の温度を正確に検出できなくなる。そのため第1サーモオフモードでは、室内機10の送風機16を運転して、筐体12の内部に室内の空気を取り込む。しかしながら、第1サーモオフモードの室内機について送風機を運転すると、目標温度よりも低い風が室内に吹き出され、人51に不快感を与えることになる。また、送風機の運転台数が多くなり、エネルギー消費量が増大する。
【0041】
いま、複数の室内機10のうち、例えば室内機(第5室内機)10Bの温度センサ18による検出温度が目標温度に到達した場合を考える。ここで、複数の室内機10のうち当該室内機10Bとは異なる室内機(第6室内機)(例えば室内機10A)の送風機16を運転している場合がある。例えば、室内機10Aが未だ暖房運転を行っている場合などである。この場合に、本実施形態では、室内機10Bの室内熱交換器13への冷媒の供給を停止するとともに、室内機10Bの送風機16を停止する(第2サーモオフモード)。
【0042】
本実施形態の空気調和装置301は、複数の室内機10に共通の吸気通路60を備えている。この場合、複数の室内機10のうちいずれかの室内機10Aの送風機16を運転していれば、吸気通路60が負圧になる。この負圧により、送風機16を運転していない室内機10Bの筐体12の吹出口12aから、筐体12の内部に室内の空気が取り込まれる。これにより、筐体12の内部および吸気通路60に気流が発生するので、温度センサ18により室内の空気の温度を正確に検出でき、送風機16を運転する必要がなくなる。そのため、第1サーモオフモードにある室内機10Bの送風機16を停止して、室内機10Bを第2サーモオフモードに保持できる。したがって、目標温度よりも低い風が室内に吹き出されなくなり、人51に不快感を与えることがなくなる。また、送風機の運転台数が少なくなり、エネルギー消費量を低減することができる。
【0043】
再び、室内機(第5室内機)10Bの温度センサ18による検出温度が目標温度に到達した場合を考える。ここで、複数の室内機10のうち当該室内機10Bの他の全ての室内機10A,10C,10Dの送風機16を停止している場合がある。例えば、他の全ての室内機10A,10C,10Dを第2サーモオフモードに保持している場合などである。この場合に、本実施形態では、室内機10Bを第2サーモオフモードに保持する。さらに、複数の室内機10のうち第2サーモオフモードに保持している室内機10A,10B,10C,10Dの中で、最も上方に配置された室内機(第7室内機)10Aの送風機16を運転する。すなわち、室内機10Aを第1サーモオフモードに変更する。
【0044】
第1サーモオフモードでは、目標温度よりも低い風が吹き出して人51に不快感を与える。そこで、第2サーモオフモードに保持している室内機10A,10B,10C,10Dの中で、最も上方に配置された室内機10Aだけを第1サーモオフモードに変更して、送風機16を運転する。上方の室内機10Aから吹き出された風30Aは、室50の下方に届きにくい。そのため、室50の下方に存在する人51に不快感を与えることが少なくなる。
【0045】
また制御装置20は、送風機16を運転している室内機10Aからの風30Aの吹き出し方向が水平方向よりも上方となるように、ルーバ17を設定することが望ましい。
この構成によれば、室内機10Aから吹き出された風30Aが、室50の下方に届きにくくなる。したがって、室50の下方に存在する人51に不快感を与えることがより少なくなる。
【0046】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、暖房運転する場合に、複数の室内機10のうち吹き出し温度が最も高温となる第1室内機(下方の室内機10B,10C,10Dのいずれか)よりも上方に、複数の室内機10のうち第1室内機よりも吹き出し温度が低温となる第2室内機10Aが配置されるように、複数の室内機10の動作を制御する制御装置20を持つ。また制御装置20は、単位時間における第2室内機10Aの室内熱交換器13への冷媒の供給量を、単位時間における第1室内機の室内熱交換器13への冷媒の供給量よりも少なくすることにより、第2室内機10Aの吹き出し温度を第1室内機の吹き出し温度よりも低温とする。これにより、室50の下方における暖房効率を向上させることができる。
【0047】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。