JP2002277019A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 経済性を向上させることができる空気調和装
置を提供すること。 【解決手段】 室内の換気を行う換気装置（換気手段）
１３と、室内の気温を検出する内気温センサおよび室内
の湿度を検出する室内湿度センサとしての内気温湿度セ
ンサ１７と、室外の気温を検出する外気温センサ２８と
を備え、さらに、前記内気温湿度センサ１７および外気
温センサ２８の検出出力が入力されると共に、これら検
出出力と設定温度及び設定湿度とに基づいて圧縮機２３
と換気装置１３とを制御する制御手段５０とを備え、制
御手段５０は、室外気温が室内気温より低く、かつ、設
定温度が室内気温より低い場合に、換気装置１３を制御
して室外気を室内に取り入れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、換気機能を備えた
空気調和装置等に関し、特に経済性に優れた空気調和装
置を実現するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的な空気調和装置を図４およ
び図５に示した。空気調和装置は、室内ユニット１０及
び室外ユニット２０から構成されている。これら室内ユ
ニット１０及び室外ユニット２０は、冷媒が導通する冷
媒配管３０ａ、３０ｂや図示しない電気配線等により接
続されている。冷媒は、冷媒配管３０ａ、３０ｂの一方
において室内ユニット１０から室外ユニット２０へ、ま
た他方において室外ユニット２０から室内ユニット１０
へと流れることになる。

【０００３】室内ユニット１０は、室内熱交換器１１
と、ファン１５と、換気装置１３とを備えている。室外
ユニット２０には、室外熱交換器２１、プロペラファン
２２、圧縮機２３、制御部２４、四方弁２５、絞り２６
等が備えられている。室外熱交換器２１は冷媒と室外気
との熱交換を実現するためのものである。プロペラファ
ン２２は、室外熱交換器２１に送風することにより、新
たな空気を導入して熱交換効率の向上を図るために設け
られている。圧縮機２３は、低温低圧の気体冷媒を、高
温高圧の気体冷媒に変換して吐出するものである。制御
部２４は、前記プロペラファン２２、圧縮機２３、その
他室外ユニット２０に備えられた各種機器に関する動作
制御等を行うもので、各種電気回路素子から構成されて
いる。また、２７はアキュムレータであり、圧縮機２３
にガス冷媒のみを送るためのものである。

【０００４】このような空気調和装置において、冷房運
転時には圧縮機２３で高温高圧の気体とされた冷媒が、
冷媒配管を通過して室外熱交換器２１に送られ（図の破
線矢印）、室外気に熱を与えて凝縮液化し高温高圧の液
冷媒となる。この高温高圧の液冷媒は、絞り２６を通過
して低温低圧の液冷媒となり、冷媒配管３０ｂを通り室
内熱交換器１１に送られる。低温低圧の液冷媒は、ここ
で室内気から熱を奪って当該室内気を冷却するととも
に、冷媒自身は蒸発気化して低温低圧の気体冷媒とな
る。これが再び圧縮機２３に戻され、上記過程を繰り返
すことになる。

【０００５】ドライ運転においては冷房運転と同じ方向
に冷媒が流れるが、室内ユニット１０のファン１５は停
止されているか、弱い出力とされている。

【０００６】暖房運転時には、圧縮機２３で高温高圧の
気体とされた冷媒が、冷媒配管３０ａを通過して室内熱
交換器１１に送られ（図の実線矢印）、室内気に対して
放熱することで室内を暖房する。冷媒は凝縮して高温高
圧の液冷媒となり、冷媒配管３０ｂを通って絞り２６で
絞られることにより低温低圧の液体となる。そして室外
熱交換器２１で吸熱することにより低温低圧の気体冷媒
となり、再び圧縮機２３に戻され、上記過程を繰り返す
ことになる。

【０００７】また、上記各運転において、換気装置１３
を駆動することにより、室内の空気が室外に放出される
と共に室外の新鮮な空気が室内に取り入れられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の空気
調和装置は、例えば外出中に閉め切った部屋で冷房運転
を行う場合、日中は外気が高温となるから冷房を行うこ
とで室温を外気温より下げることができる。しかし、夏
の夕方等急激に外気温が下がる場合、室温と外気温との
逆転が起こってしまう場合がある。このような場合で
も、室温を下げるために冷房運転を行ってしまうため、
経済性が悪いという問題があった。また、ドライ運転を
換気運転と同時に行う場合、例えば外気湿度が高い場合
や降雨時など、室内の湿度が上昇してしまうという問題
がある。したがって経済性が悪化してしまうという問題
があった。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みて成されたもので
あり、経済性を向上させることができる空気調和装置を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の空気調
和装置は、室外ユニットと、該室外ユニットとの間で冷
媒が循環される室内ユニットと、冷媒を圧縮する圧縮機
と、室内の換気を行う換気手段と、室内の気温を検出す
る内気温センサと、室内の湿度を検出する室内湿度セン
サと、室外の気温を検出する外気温センサとを備え、さ
らに、前記内気温センサ、室内湿度センサおよび外気温
センサの検出出力が入力されると共に、これら検出出力
と設定温度及び設定湿度とに基づいて前記圧縮機と換気
手段とを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、
室外気温が室内気温より低く、かつ、設定温度が室内気
温より低い場合に、前記換気手段を制御して室外気を室
内に取り入れることを特徴とする。

【００１１】この発明においては、室外気を室内に取り
入れることにより、室内の気温を低下させる。このとき
は冷房運転が不要となる。室外気を取り入れても室内気
が設定温度および設定湿度に達しない場合には、必要に
応じて冷房運転またはドライ運転を行う。

【００１２】請求項２に記載の空気調和装置は、請求項
１に記載の空気調和装置において、前記制御手段は、前
記設定温度が室内気温と室外気温との間の値である場合
に、前記換気手段を制御して室外気を室内に取り入れる
制御とドライ運転とを併用して室内温度及び湿度が前記
設定温度及び湿度となるように制御することを特徴とす
る。

【００１３】この発明においては、室温が設定温度とな
るまで換気を行い、その後にドライ運転を行って室内の
湿度を設定湿度にまで低下させる。

【００１４】請求項３に記載の空気調和装置は、室外ユ
ニットと、該室外ユニットとの間で冷媒が循環される室
内ユニットと、冷媒を圧縮する圧縮機と、室内の換気を
行う換気手段と、室内の気温を検出する内気温センサ
と、室内の湿度を検出する室内湿度センサと、室外の気
温を検出する外気温センサとを備え、さらに、前記内気
温センサ、室内湿度センサおよび外気温センサの検出出
力が入力されると共に、これら検出出力と設定温度及び
設定相対湿度とに基づいて前記圧縮機と換気手段とを制
御する制御手段とを備え、室外気温をＴ０とおくと、前
記制御手段は、気温Ｔ０で相対湿度が１００％の状態の
絶対湿度と、気温Ｔ０＋ΔＴで相対湿度が前記設定相対
湿度である絶対湿度とが等しくなるΔＴを求め、室温が
Ｔ０＋ΔＴより高く、かつ、室内の相対湿度が設定相対
湿度より高い場合に、前記換気手段を駆動して室外気を
室内に取り入れる制御を行うことを特徴とする。

【００１５】この発明においては、換気を行うことで室
内の絶対湿度を低下させることができる場合に、換気手
段を駆動して室外気を室内に取り入れる。換気を行うと
室内の絶対湿度を上昇させてしまうことがある場合に
は、換気は行わないこととする。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は本発明に係る空気
調和装置の全体構成を示す冷媒回路図である。空気調和
装置は、室内ユニット１０及び室外ユニット２０から構
成されている。これら室内ユニット１０及び室外ユニッ
ト２０は、冷媒が導通する冷媒配管３０や図示しない電
気配線等により接続されている。冷媒配管３０は３０ａ
および３０ｂからなり、冷媒は、その一方において室内
ユニット１０から室外ユニット２０へ、また他方におい
て室外ユニット２０から室内ユニット１０へと流れるこ
とになる。

【００１７】図に示すように、室内ユニット１０はプレ
ートフィンチューブ型の室内熱交換器１１と、室内熱交
換器１１に送風するファン１５と、室内の空気を室外に
排出する換気装置（換気手段）１３とを備えている。室
内熱交換器１１にはその流路両端に冷媒配管３０ａ、３
０ｂが接続されている。さらに、室内ユニット１０には
室内気温・湿度を検出する内気温湿度センサ（内気温セ
ンサ、室内湿度センサ）１７が設けられ、該内気温湿度
センサ１７の検出出力が入力されるとともにファン１５
および換気装置１３を制御する室内機側制御部１８が設
けられている。

【００１８】室外ユニット２０には、室外熱交換器２
１、プロペラファン２２、圧縮機２３、室外機側制御部
２４、四方弁２５、絞り２６、アキュムレータ２７等が
備えられている。室外熱交換器２１はプレートフィンチ
ューブ型熱交換器であり、冷媒と室外気との熱交換を実
現するためのものである。プロペラファン２２は、室外
熱交換器２１に送風することにより、新たな空気を導入
して熱交換効率の向上を図るために設けられている。ま
た、室外気温を検出する外気温センサ２８が設けられて
いる。

【００１９】圧縮機２３は、低温低圧の気体冷媒を、高
温高圧の気体冷媒に変換して吐出するものであり、冷媒
回路を構成する部品の中では最も中心的な働きを担うも
のである。ちなみに冷媒回路とは、この圧縮機２３に加
えて、上記した室内熱交換器１１、室外熱交換器２１、
冷媒配管３０、絞り２６、及び冷媒の流れ方向を規定す
る四方弁２５等から概略構成され、冷媒を室内ユニット
１０と室外ユニット２０との間で循環させる回路であ
る。

【００２０】室外機側制御部２４は、外気温センサ２８
の検出出力が入力されるとともに、前記プロペラファン
２２、圧縮機２３、その他室外ユニット２０に備えられ
た各種機器に関する動作制御等を行うもので、各種電気
回路素子から構成されているものである。なお、室外機
側制御部２４および室内機側制御部１８により制御手段
５０が構成されている。

【００２１】以下では、これらの構成となる空気調和装
置の作用について各運転モードのそれぞれの場合に分け
て説明する。なお、これらの運転は、室内ユニット１０
内に収められた室内機側制御部１８及び室外ユニット２
０内に収められた室外機側制御部２４が協動することに
よって制御される。まず、暖房運転時には、図１の実線
矢印で示すように、圧縮機２３で高温高圧の気体とされ
た冷媒は冷媒配管３０ａを通り室内ユニット１０の室内
熱交換器１１に送られる。室内ユニット１０内では、フ
ァン１５により取り込まれた室内気に対して、室内熱交
換器１１を通過する高温高圧の気体冷媒から熱が与えら
れる。このことにより、室内ユニット１０からは温風が
吹き出されることになる。また同時に、高温高圧の気体
冷媒は室内熱交換器１１において凝縮液化して高温高圧
の液冷媒となる。

【００２２】この高温高圧の液冷媒は、冷媒配管３０ｂ
を通って室外ユニット２０に送られる。室内ユニット２
０では絞り２６を通過することにより低温低圧の液体冷
媒となり、室外熱交換器２１においてプロペラファン２
２から送風された外気によって加熱されて蒸発し、低温
低圧の気体冷媒となる。これが再び圧縮機２３に送出さ
れ、上記過程を繰り返すことになる。

【００２３】冷房運転時には、冷媒は上記とは逆方向に
冷媒回路中を流れる。まず、圧縮機２３で高温高圧の気
体とされた冷媒が室外熱交換器２１に送られ（図１中破
線矢印）、室外気に熱を与えて凝縮液化し高温高圧の液
冷媒となる。この高温高圧の液冷媒は、電子膨張弁２６
を通過して低温低圧の液冷媒となり、冷媒配管３０ｂを
通り室内熱交換器１１に送られる。低温低圧の液冷媒
は、ここで室内気から熱を奪って当該室内気を冷却する
とともに、冷媒自身は蒸発気化して低温低圧の気体冷媒
となる。これが再び圧縮機２３に送出され、上記過程を
繰り返すことになる。

【００２４】ドライ運転は、冷房運転と同じ方向に冷媒
が流れるが、室内ユニット１０のファン１５は停止され
ているか、弱い出力とされている。また、上記各運転に
おいて、換気装置１３を駆動することにより、室内の空
気が室外に放出されると共に室外の新鮮な空気が室内に
取り入れられる。

【００２５】さて、外出中に閉め切った部屋で冷房運転
を行う場合、外気温や湿度の変化により、室温よりも外
気の方が気温の低い場合がある。これは、例えば夏場の
夕方以降など、外気温が急激に低下する場合に起こりう
る。この場合、制御手段５０が換気装置１３を作動して
室内に外気を取り入れることで、室温を下げる。以下、
具体的に説明する。図２に示す空気線図において、ｈ１
〜ｈ３は等相対湿度線である。点Ａは現在の室内空気の
状態、点Ｂは外気状態、点Ｃが目標温度・湿度を示して
いる。このように、この状態においては室温は外気温よ
り高くなっている。この状態の場合、まず換気装置１３
を駆動させて、室温を低下させて点Ａから点Ｄの状態と
する。そして、ドライ運転を行って点Ｄから目標状態で
ある点Ｃの状態とする。このように、室外気を室内に取
り入れることにより、室内の気温を低下させることがで
きるため、冷房運転に費やすエネルギーを減少させるこ
とができ、経済性を向上させることができる。なお、目
標温度・湿度Ｃが外気温より低い場合（点Ｃが点Ｂより
左に位置している場合）は、室内気温及び湿度が室外気
温及び湿度と等しくなるまで換気を行い、その後、続い
て冷房運転またはドライ運転を行う。

【００２６】次に、ドライ運転時の換気について説明す
る。図３に示した空気線図において、ｈ４〜ｈ６は等相
対湿度線であり、ｈ４は１００％、ｈ５は設定相対湿度
である。室外温度がＴ０の時、ドライ運転の目標相対湿
度と室外空気の絶対湿度との交点での温度をＴ０＋ΔＴ
とする。なお、本例においては室外気の湿度を検出する
センサを設けていないため、室外の湿度は最悪状態（１
００％）であると仮定している。今、点Ｅで示される室
内空気状態がαの範囲にあるとき、すなわち、室温がＴ
０＋ΔＴより高く、かつ、設定相対湿度以上である場
合、換気装置１３を駆動して室外気を室内に導入するこ
とで絶対湿度をある程度（点Ｆ）にまで低下させる。そ
してドライ運転を併用することにより、室内の湿度を目
標相対湿度（点Ｇ）に下げる。点Ｈで示される室内空気
状態がβの範囲にあるとき、すなわち、室温がＴ０＋Δ
Ｔより低い場合は、室内の相対湿度（これは内気温湿度
センサ１７によって測定される）の値によっては、室内
が設定湿度以上であっても、室内の絶対湿度が室外の絶
対湿度よりも低い場合があるため、換気は行わない。こ
の場合には、ドライ運転のみによって室内の湿度を低下
させる。

【００２７】このように、本例では換気を行うと室内の
湿度が上昇する場合には換気をオフとすることで室内の
湿度上昇を防止することができる。一方、換気を行うこ
とで室内の絶対湿度を低下させることができる場合に
は、ドライ運転と併用して換気運転を行う。これによ
り、室内に新鮮な空気を導入することができるととも
に、消費エネルギーを減少させることができるために経
済性を向上させることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の空気調和
装置においては、以下の効果を得ることができる。請求
項１に記載の発明によれば、室外気を室内に取り入れる
ことにより、室内の気温を低下させることができるた
め、冷房運転に費やすエネルギーを減少させることがで
き、経済性を向上させることができる。請求項２に記載
の発明によれば、室温が設定温度となるまで換気を行
い、その後にドライ運転を行って室内の湿度を設定湿度
にまで低下させる。したがって、経済性を向上させるこ
とができる。請求項３に記載の発明によれば、換気を行
うことで室内の絶対湿度を低下させることができる場合
に、換気手段を駆動して室外気を室内に取り入れる。こ
のように、本発明によれば消費エネルギーを減少させる
ことができるために経済性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に空気調和装置の冷媒回
路構成である。

【図２】 同空気調和装置により空調を行う際の室内気
の状態変化を示す空気線図である。

【図３】 同空気調和装置により空調を行う際の室内気
の状態変化を示す空気線図である。

【図４】 空気調和装置の全体構成を示す斜視図であ
る。

【図５】 従来の空気調和装置を示す冷媒回路構成であ
る。。

【符号の説明】

１３ 換気装置（換気手段） １７ 内気温湿度センサ（内気温センサ、室内湿度セン
サ） ２３ 圧縮機 ２８ 外気温センサ ５０ 制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 喜啓 愛知県西春日井郡西枇杷島町旭町３丁目１ 番地 三菱重工業株式会社冷熱事業本部内 Ｆターム(参考） 3L056 BD02 BD03 3L060 AA03 CC02 CC03 CC07 DD07 EE01 EE45

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室外ユニットと、該室外ユニットとの間
   で冷媒が循環される室内ユニットと、冷媒を圧縮する圧
   縮機と、室内の換気を行う換気手段と、室内の気温を検
   出する内気温センサと、室内の湿度を検出する室内湿度
   センサと、室外の気温を検出する外気温センサとを備
   え、さらに、前記内気温センサ、室内湿度センサおよび
   外気温センサの検出出力が入力されると共に、これら検
   出出力と設定温度及び設定湿度とに基づいて前記圧縮機
   と換気手段とを制御する制御手段とを備え、 前記制御手段は、室外気温が室内気温より低く、かつ、
   設定温度が室内気温より低い場合に、前記換気手段を制
   御して室外気を室内に取り入れることを特徴とする空気
   調和装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の空気調和装置におい
   て、 前記制御手段は、前記設定温度が室内気温と室外気温と
   の間の値である場合に、前記換気手段を制御して室外気
   を室内に取り入れる制御とドライ運転とを併用して室内
   温度及び湿度が前記設定温度及び湿度となるように制御
   することを特徴とする空気調和装置。
3. 【請求項３】 室外ユニットと、該室外ユニットとの間
   で冷媒が循環される室内ユニットと、冷媒を圧縮する圧
   縮機と、室内の換気を行う換気手段と、室内の気温を検
   出する内気温センサと、室内の湿度を検出する室内湿度
   センサと、室外の気温を検出する外気温センサとを備
   え、さらに、前記内気温センサ、室内湿度センサおよび
   外気温センサの検出出力が入力されると共に、これら検
   出出力と設定温度及び設定相対湿度とに基づいて前記圧
   縮機と換気手段とを制御する制御手段とを備え、 室外気温をＴ０とおくと、前記制御手段は、気温Ｔ０で
   相対湿度が１００％の状態の絶対湿度と、気温Ｔ０＋Δ
   Ｔで相対湿度が前記設定相対湿度である絶対湿度とが等
   しくなるΔＴを求め、室温がＴ０＋ΔＴより高く、か
   つ、室内の相対湿度が設定相対湿度より高い場合に、前
   記換気手段を駆動して室外気を室内に取り入れる制御を
   行うことを特徴とする空気調和装置。