JP2004324896A - 空気調和機 - Google Patents
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Abstract
【課題】換気機能を有する空気調和機において、換気時の廃熱を有効的に利用して効率向上を図り、また、簡単な工事で一般家庭に導入可能とする。
【解決手段】室外機に、室外ファンの上流側に配置される第１開口部１０ａと、室外ファンの下流側に配置される第２開口部１０ｂと、所定の配管を介して室内側に接続される第３開口部１０ｃとをダクトで連結してなるとともに、第３開口部１０ｃと第１開口部１０ａとを通る第１空気通路もしくは第３開口部１０ｃと第２開口部１０ｂとを通る第２空気通路のいずれか一方の空気通路を選択する開閉可能なダンパー１１，１２を含む給排気ユニット１０を設け、ダンパー１１，１２を制御して外気を室内に給気し、もしくは室内空気を室外機側に排気する。
【選択図】 図１
【解決手段】室外機に、室外ファンの上流側に配置される第１開口部１０ａと、室外ファンの下流側に配置される第２開口部１０ｂと、所定の配管を介して室内側に接続される第３開口部１０ｃとをダクトで連結してなるとともに、第３開口部１０ｃと第１開口部１０ａとを通る第１空気通路もしくは第３開口部１０ｃと第２開口部１０ｂとを通る第２空気通路のいずれか一方の空気通路を選択する開閉可能なダンパー１１，１２を含む給排気ユニット１０を設け、ダンパー１１，１２を制御して外気を室内に給気し、もしくは室内空気を室外機側に排気する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に高気密性住宅などの空調に好適な換気機能を備えた空気調和機に関し、さらに詳しく言えば、単に外気−室内空気の給排気を行うだけでなく、外気や室内空気を積極的に空調に利用して空調効率を高める技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和機は、冷凍サイクルに含まれる室内熱交換器および室外熱交換器を備え、外気温が高い夏場においては室内熱交換器を蒸発器，室外熱交換器を凝縮器とし、外気温が低い冬場においては室内熱交換器を凝縮器，室外熱交換器を蒸発器とすることにより、室温コントロールすなわち室内空調を行う。
【０００３】
通常、室内空調は扉や窓などを閉めた状態で行われるが、特に高層共同住宅などの住居では室内の気密性が高いため、その換気機能が重要視されている。換気機能を有する空気調和機はすでに種々の提案がなされているが、その多くは、例えばダクトを用いて単に室内空気を屋外に排気したり、屋外の空気を室内に取り込むだけの機能しか有しておらず、その給排気を空調のアシストして本格的に利用するものでない。
【０００４】
給排気を空調のアシストして利用するものとしては特許文献１がある。すなわち、特許文献１においては、屋外に室外チャンバーというものを設けてその中に室外機を配置し、暖房時には天井付近の暖まった空気を室外チャンバーに送って熱源として利用し、また、冷房時には床下付近の低温空気を室外チャンバーに送って室外機の凝縮効率を補助するようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２０１５８３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来装置にあっては、天井裏や床下などから室外チャンバーに至るダクトを敷設する必要があるため、簡単な工事では済まない。場合によっては、その工事費が空気調和機よりも高くなり、ユーザーにとってはかなりのコスト負担となる。
【０００７】
したがって、本発明の課題は、換気の廃熱を空調に積極的に利用して効率向上を図るとともに、大掛かりなダクト敷設工事などを必要とせずに各住居に導入し得るようにした換気機能を有する空気調和機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、室内熱交換器を有する室内機および室外熱交換器を有する室外機と、上記各熱交換器に冷媒を供給する冷凍サイクルと、これらを制御して室内環境を所定の状態に維持する制御手段とを備えている空気調和機において、上記室外機には、室外ファンの外気吸い込み側（上流側）に配置された第１開口部と、上記室外ファンの外気吹き出し側（下流側）に配置された第２開口部と、所定の配管を介して室内側に接続される第３開口部とをダクトで連結してなるとともに、上記第３開口部と上記第１開口部とを通る第１空気通路もしくは上記第３開口部と上記第２開口部とを通る第２空気通路のいずれか一方の空気通路を選択する開閉可能なダンパーを含む給排気ユニットが設けられており、上記制御手段により上記ダンパーを制御して外気を室内に給気し、もしくは室内空気を室外機側に排気することを特徴としている。
【０００９】
ダンパーは、第１開口部と第２開口部の各々に設けられてもよいし、ダクトがＴ字状の３つの分岐ダクトを有する場合には、その合流箇所に設けられてもよい。ダンパーが合流箇所に設けられる場合、半円柱形あるいは半円柱形の内部を空洞化してその半円の弦の中点で回転し、または板形状としてその端部もしくは中点で回転する回転式ダンパーが好ましく採用される。
【００１０】
ダクトとしては、第３開口部と第１開口部とを結ぶ第１ダクトと、第３開口部と第２開口部とを結ぶ第２ダクトとを２系統として別々に設けてもよいが、構造的およびスペース的にも，また、組み立て作業性の点からしても、Ｔ字状に連結された３つの分岐ダクトを含むダクトが好ましい。
【００１１】
本発明においては、各分岐ダクトの合流箇所から第３開口部に至る分岐ダクト内に、制御手段にて制御される双方向ファンが設けられる。ダクト内に除塵フィルタおよび吸湿手段を設ける場合、その位置は各分岐ダクトの合流箇所と双方向ファンとの間が好ましい。これによれば、双方向ファンを逆回転させて室内空気を外部に排気する際、除塵フィルタに付着している塵埃が外部に吹き飛ばされ、室内に入り込むことはない。
【００１２】
また、室外機の外気吹き出しグリルに、その外気の吹き出し方向を第２開口部側とする風向板を設けることが好ましく、これによれば、室外熱交換器を通って室外機から吹き出される熱交換された空気が第２開口部からスムーズに吸い込まれて室内に送られるため、廃熱の有効利用が図れる。
【００１３】
冷房運転時において外気温度が室温より高い場合には、第３開口部と第１開口部とを通る第１空気通路を選択するとともに、双方向ファンを逆回転して室内空気を上記室外機の吸い込み側の第１開口部から排気することにより、冷房運転で冷やされた室内空気が室外機に吸い込まれるため、室外熱交換器の凝縮性能が向上し、熱変換の効率向上に寄与して冷房能力をアップさせることができる。
【００１４】
冷房運転時において外気温度が室温より低い場合には、第３開口部と第１開口部とを通る第１空気通路を選択するとともに、双方向ファンを正回転して、室外機の吸い込み側の外気を室内に給気することにより、室温より低い外気が室内に送られるため、室内の室温調節をアシストすることができる。
【００１５】
冷房運転時において外気温度が室温より所定値以上低く、かつ、設定温度と室温との差が所定値以下である場合には、冷房運転を停止する。このような条件下では、冷房運転を行うまでもなく、冷えている外気を室内に給気するだけで、室温を設定温度に近づけることができ、また、省エネルギにもなる。
【００１６】
暖房運転時において外気温度が室温より低い場合には、第３開口部と第１開口部とを通る第１空気通路を選択するとともに、双方向ファンを逆回転して室内空気を上記室外機の吸い込み側に排気することにより、暖房運転で暖められた室内空気が室外機に吸い込まれるため、室外熱交換器の蒸発性能が向上し、熱変換の効率向上に寄与して暖房能力をアップさせることができる。
【００１７】
暖房運転時において外気温度が室温より高い場合には、第３開口部と第１開口部とを通る第１空気通路を選択するとともに、双方向ファンを正回転して室外機の吸い込み側の外気を室内に給気することにより、室温より高い外気が室内に送られるため、室内の室温調節をアシストすることができる。
【００１８】
暖房運転時において外気温度が室温より所定値以上高く、かつ、設定温度と室温との差が所定値以上になった場合には、暖房運転を停止する。このような条件下では、暖房運転を行うまでもなく暖かい外気を室内に給気するだけで、室温を設定温度に近づけることができ、省エネルギが図れる。
【００１９】
別の態様として、室内機側に除湿用開閉弁（減圧器）を有する冷媒配管を介して相互に接続される少なくとも２つの熱交換器を配置し、その除湿用開閉弁を絞り制御しての冷房除湿運転時に外気温度が室温より高い場合には、第３開口部と第１開口部とを通る第１空気通路を選択するとともに、双方向ファンを逆回転して、室内空気を室外機の吸い込み側の第１開口部から排気することにより、冷房運転で冷やされた室内空気が室外機に吸い込まれるため、室外熱交換器の凝縮性能が向上し、熱変換の効率向上に寄与して冷房能力をアップさせることができ、また、室内機の背面側の熱交換器が凝縮器となるため、室温が下がり過ぎることもない。
【００２０】
また、上記冷房除湿運転時に外気温度が室温より低い場合には、第３開口部と第２開口部とを通る第２空気通路を選択するとともに、双方向ファンを正回転して、室外機の吹き出し側の外気を室内に給気することにより、室外熱交換器を通って室外機から吹き出される暖かい空気が第２開口部から吸い込まれて室内に送られるため、室温の低下が抑えられる。
【００２１】
上記除湿用開閉弁を絞り制御しての暖房除湿運転時に外気温度が室温より低い場合には、第３開口部と第１開口部とを通る第１空気通路を選択するとともに、双方向ファンを逆回転して、室内空気を室外機の吸い込み側の第１開口部から排気することにより、暖房運転で暖められた室内空気が室外機に吸い込まれるため、室外熱交換器の蒸発性能が向上し、熱変換の効率向上に寄与して暖房能力をアップさせることができ、また、室内機の背面側の熱交換器が凝縮器となるため、室温が上がり過ぎることもない。
【００２２】
また、上記暖房除湿運転時に外気温度が室温より高い場合には、第３開口部と第１開口部とを通る第１空気通路を選択するとともに、双方向ファンを正回転して、室外機の吸い込み側の外気を室内に給気することにより、室温より暖かい空気が室内に送られるため、暖房がアシストされる。
【００２３】
除塵フィルタの目詰まりを防止するため、双方向ファンを正回転として外気を室内に給気する給気運転時間が所定時間以上となった場合、当該空気調和機の運転を停止した時点で、第３開口部と第２開口部とを通る第２空気通路を選択するとともに、双方向ファンを所定時間逆回転させることが好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、図１ないし図３７を参照して、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２５】
図１は本発明の空気調和機が備える室外機の外観斜視図で、この室外機には図２に示す給排気ユニット１０が設けられている。この給排気ユニット１０は、室外機内の図示しない室外ファンにより外気が吸い込まれる上流側に配置される第１開口部１０ａと、図示しない室外熱交換器で熱交換された空気が吹き出される下流側に配置される第２開口部１０ｂと、図示しない配管を介して室内側と連結される第３開口部１０ｃとを有し、この例において、これらの各開口部１０ａ，１０ｂ，１０ｃはＴ字状に連結された３つの分岐ダクトを有するダクトによって接続されている。
【００２６】
なお、変形例として、第３開口部１０ｃと第１開口部１０ａとを図示しない第１ダクトで接続し、第３開口部１０ｃと第２開口部１０ｂとを図示しない第２ダクトで接続するようにしてもよい。また、この例では、給排気ユニット１０を室外機の上部側に配置しているが、例えば室外機の側部に配置してもよい。
【００２７】
この例において、第１および第２開口部１０ａ，１０ｂには、開閉可能なダンパー１１，１２がそれぞれ備えられている。ダンパー１１を開，ダンパー１２を閉とすることにより、第３開口部１０ｃと第１開口部１０ａとが連通する第１空気通路が形成され、ダンパー１１を閉，ダンパー１２を開とすることにより、第３開口部１０ｃと第２開口部１０ｂとが連通する第２空気通路が形成される。
【００２８】
なお、ダンパー１１，１２はそれぞれモータなどによって開閉する。また、第３開口部１０ｃは例えばホース状のダクトを介して室内に導かれるが、冷媒配管に沿って容易に付設することができる。
【００２９】
このように、２つの開口部１０ａ，１０ｂが室外機の吸い込み側（上流側）と吹き出し側（下流側）にあることから、それら開口部１０ａ，１０ｂにはそれぞれ異なる温度の室外空気を室内に給気することが可能となる。例えば、ダンパー１２を閉状態にするとともに、ダンパー１１を開状態にすれば、室外ファンによって室外機に吸い込まれる外気が第１開口部１０ａと第３開口部１０ｃの間の第１空気通路を介して室内に送られる。
【００３０】
室外機には、その筐体の対向する両面に空気吸い込みグリル（図示しない）と空気吹き出しグリル１３とが設けられているが、図３に示すように、空気吹き出しグリル１３には、室外機から吹き出される熱交換された空気がスムーズに第２開口部１０ｂに取り込まれるようにするため、風向きを上向きとする風向板１３ａが複数枚設けられている。
【００３１】
例えば、ダンパー１１を閉状態にするとともに、ダンパー１２を開状態にすれば、室外機から吹き出された空気が上向きであることから、その空気を含む外気が第２開口部１０ｂに流入して室内に送られる。
【００３２】
図４および図５に示すように、第３開口部１０ｃの分岐ダクト内には、双方向ファン１４が設けられている。この例において、双方向ファン１４の正回転時には外気が室内に向けて送られ、双方向ファン１４の逆回転時には室内の空気が屋外に排気される。
【００３３】
また、第３開口部１０ｃの分岐ダクト内には、除塵フィルタ１５および吸湿剤１６が設けられている。除塵フィルタ１５および吸湿剤１６は、双方向ファン１４の逆回転時にその下流側となる位置に配置されることが好ましい。これによれば、除塵フィルタ１５に付着した塵埃が室内に送り込まれることがないため、室内環境が悪化することもない。
【００３４】
図６に室内機側の室内熱交換器を示す。この例において、室内機側の室内熱交換器として、室内機の空気吸い込み口と空気吹出口との間の空気通路内で筐体背面側から筐体前面側に渡ってラムダ型に配置された複数の熱交換器１７ａ，１７ｂ，１７ｃを備えている。熱交換器１７ａ，１７ｂ，１７ｃによって囲まれる内側には、クロスフローファンからなる室内ファン１８が配置されている。
【００３５】
室内熱交換器１７ａ，１７ｂ，１７ｃはそれぞれ冷媒配管で接続されているが、熱交換器１７ａ，１７ｂ同士が除湿用開閉弁（減圧器）１９を介してそれぞれ二股配管２０，２１で接続されており、熱交換器１７ｂと熱交換器１７ｃとが配管２２で接続され、さらに熱交換器１７ｂおよび熱交換器１７ｃが二股配管２３で冷凍サイクルの四方弁２４に接続されている。
【００３６】
また、四方弁２４には圧縮機２５と室外熱交換器２６とが接続され、室外熱交換器２６は電子膨張弁２８を含む配管２７に接続され、電子膨張弁２８は二股配管２９で熱交換器１７ａに接続され、このようにして冷凍サイクルが構成されている。除湿用開閉弁１９は絞りだけなく、全閉，全開可能な電子膨張弁を用いるかあるいは絞り機能のキャリラリーチューブと開閉の電磁弁とを並列に接続したものを用いてもよい。
【００３７】
なお、この例において、二股配管２０，２１，２３，２９を用いている理由は、図６に示すように、熱交換器１７ａ，１７ｂの容量を大きくし、その内部に通す冷媒配管を二経路構造（２パス構造）として、熱交換効率の向上を図るためである。
【００３８】
室外機には、図６、図７および図８に示すように、室内熱交換器１７ａ，１７ｂ，１７ｃとともに冷凍サイクルを構成する四方弁２４，圧縮機２５，室外熱交換器２６および電子膨張弁２８の他に、室外ファン３４を備えている。
【００３９】
図８において、この空気調和機の制御装置は、室内機側の制御回路３０および室外機側の制御回路３１を備え、リモコン３２からのリモコン信号に応じて必要な制御（冷房や暖房運転など）を行って室温コントロールを実行する。なお、各制御回路３０，３１にはマイクロコンピュータなどが用いられる。
【００４０】
室内機の制御回路３０は、リモコン３２の設定操作に応じて室内ファン１８などを制御し、室温センサ３３による検出室温とリモコン設定温度の差に応じた圧縮機２５の運転コードなどを室外機の制御回路３１に送信するとともに、その制御回路３１との間で室温コントロールに必要な信号（室温も含む）の授受を行い、また除湿用開閉弁１９を制御する機能を備えている。
【００４１】
室外機の制御回路３１は、室内機側からの運転モードなどを判別し、四方弁２４，圧縮機２５，電子膨張弁２８および室外ファン部３４を制御するだけなく、給排気ユニット１０を制御するために、ダンバー１１，１２を開閉駆動し、また、双方向ファン１４を回転制御する機能を備えている。
【００４２】
次に、この空気調和機の各運転モードについて説明する。リモコン３２によって所定設定操作が行われると、その設定操作に応じて室内機制御回路３０および室外機制御回路３１は、設定温度と室温との差により室温コントロールに必要な制御を行い、あるいはその室温コントロールなどのための運転を停止する。
【００４３】
リモコン３２によって冷房運転が設定されている場合には、冷凍サイクルの四方弁２４を図９に示すように切り替えて冷媒を循環させる（同図の実線矢印参照）。すなわち、電子膨張弁２８を絞り制御するとともに、除湿用開閉弁１９を全開として室外熱交換器２６を凝縮器にし、室内機の熱交換器１７ａ，１７ｂ，１７ｃを蒸発器として、これら熱交換器１７ａ，１７ｂ，１７ｃによって熱交換した空気（冷風）を室内に吹き出す。
【００４４】
このとき、図１０に示すように、室外機制御回路３１は、外気温度センサ３５による検出外気温度と室内機側からの室温と比較して、外気温度が室温より高い場合には、双方向ファン１４を逆回転とし、第２開口部１０ｂのダンパ１２を閉じ、第１開口部１０ａのダンパー１１を開く。
【００４５】
これにより、室内空気が第３開口部１０ｃから給排気ユニット１０に流入して第１開口部１０ａから室外に吹き出されて、室外機の室外熱交換器２６の上流側に吸い込まれる（図９および図１０の破線矢印参照）。この吸い込まれる室内空気が外気温度よりも低い温度であることから、室外熱交換器２６の凝縮性能が向上し冷房能力が向上することになる。
【００４６】
これに対して、外気温度が室温より低い場合には、図１１に示すように、双方向ファン１４を正回転とし、第２開口部１０ｂのダンパー１２を閉じ、第１開口部１０ａのダンパー１１を開く。冷凍サイクルの四方弁２４は、図１２に示すように、図９と同じ切り替え状態とする。
【００４７】
これにより、図１１および図１２の破線矢印に示すように、室温よりも低い温度の室外空気が第１開口部１０ａから給排気ユニット１０に流入して第３開口部１０ｃを介して室内に送られるため、室内の冷却（冷房運転）をアシストして室温の低下に寄与することになる。特に夏前後の夜間などにおいては、室内の温度が昼間の輻射熱などにより外気温より高めになりやすいため、このようなときこの運転モードが有効となる。
【００４８】
外気温度が室温より所定値以上低く、かつ、設定温度と室温の差が所定値以下である場合には、冷房運転を停止する。このとき省エネルギを重視して、図１３に示すように、室外熱交換器２６および室内機の熱交換器１７ａ，１７ｂ，１７ｃを空として、室外空気を室内に給気する運転のみとする。すなわち、外気温度が室温よりかなり低く、室温が設定温度に近いときには冷房運転を行う必要性もなく、室温より低い外気を室内に給気するだけで、室温が低下して設定温度に近づくからである。
【００４９】
リモコン３２によって暖房運転が設定された場合には、冷凍サイクルの四方弁２４を図１４に示すように切り替えて冷媒を循環させる（同図の実線矢印参照）。すなわち、電子膨張弁２８を絞り制御するとともに、除湿用開閉弁１９を全開として室内機の熱交換器１７ａ，１７ｂ，１７ｃを凝縮器とし、室外熱交換器２６を蒸発器として、室内熱交換器２６１７ａ，１７ｂ，１７ｃによって熱交換した空気（温風）を室内に吹き出す。
【００５０】
このとき、図１５に示すように、室外機制御回路３１は外気温度が室温より低い場合には、双方向ファン１４を逆回転とし、第２開口部１０ｂのダンパ１２を閉じるとともに、第１開口部１０ａのダンパー１１を開く。
【００５１】
これにより、室内空気が、第３開口部１０ｃから給排気ユニット１０に流入して第１開口部１０ａをから室外に吹き出されて室外機の室外熱交換器２６の上流側に吸い込まれる（図１４および図１５の破線矢印参照）。この吸い込まれる空気が外気温度よりも高い温度であることから、室外熱交換器２６の蒸発性能が向上し暖房能力が向上することになる。
【００５２】
これに対して、外気温度が室温より高い場合には、図１６に示すように、双方向ファン１４を正回転とし、第２開口部１０ｂのダンパー１２を閉じるとともに、第１開口部１０ａのダンパー１１を開く。なお、冷凍サイクルは、図１７に示す構成（図１４と同じ）とする。
【００５３】
これにより、室温より高い温度の室外空気が、図１６および図１７の破線矢印に示すように、第１開口部１０ａから給排気ユニット１０に流入して第３開口部１０ｃから室内に送られるため、室内の暖房（暖房運転）をアシストし、特に日当たりの悪い部屋の温度上昇に寄与することになる。この運転モードは、特に冬前後の時期（例えば小春日和の日）において、外気温度は比較的高くなるものの、例えば日当たりの悪い北向きの部屋などでは室温が上昇しにくい場合に有効である。
【００５４】
外気温度が室温より所定値以上高く、かつ、設定温度と室温の差が所定値以上である場合には、暖房運転を停止する。すなわち、省エネルギを重視して、図１８に示すように、室内熱交換器１７ａ，１７ｂ，１７ｃおよび室外熱交換器２６を空にして、室外の空気を室内に給気する運転のみとする。このように、外気温度が室温よりかなり高く、室温が設定温度に近いときには暖房運転を行う必要性がなく、室温より十分暖かい外気を室内に給気するだけで、設定温度にまで室温を上昇させることができる。
【００５５】
次に、上記した冷房運転や暖房運転以外の運転モードについて説明する。その一つとして、リモコン３２によって冷房除湿度運転が設定された場合には、上述した冷房運転時と同様の運転を行うが、この場合には、図１９に示すように、除湿用開閉弁（減圧器）１９を絞り制御して、室外熱交換器２６および室内熱交換器のうちの室内熱交換器１７ａを凝縮器にし、他の室内熱交換器１７ｂ，１７ｃを蒸発器にして弱冷房運転を行う。
【００５６】
この弱冷房運転時に、外気温度が室温より高い場合には、図２０に示すように、双方向ファン１４を逆回転とし、第２開口部１０ｂのダンパ１２を閉じるとともに、第１開口部１０ａのダンパー１１を開く。
【００５７】
これにより、室内空気が第１開口部１０ｃから給排気ユニット１０に流入して第１開口部１０ａより室外に吹き出され、室外機の室外熱交換器２６の上流側に吸い込まれる（図１９および図２０の破線矢印参照）。この吸い込まれる空気が外気温度よりも低い温度であることから、室外熱交換器２６の凝縮性能が向上し冷房（除湿）能力が向上することになる。
【００５８】
これに対して、外気温度が室温より低い場合には、図２１に示すように、双方向ファン１４を正回転とし、第２開口部１０ｂのダンパー１２を開くとともに、第１開口部１０ａのダンパー１１を閉じる。なお、冷凍サイクルは、図２２に示す構成（図１９と同じ）とする。
【００５９】
これにより、室外熱交換器２６によって熱交換された空気（温風）が、図２１および図２２の破線矢印に示すように、第２開口部１０ｂから給排気ユニット１０に流入して第３開口部１０ｃから室内に送られるため、これが室温の低下抑制に寄与することになる。このように、外気温度が低いときに冷房除湿運転を行う場合、室内の除湿とともに室内の温度が低下するが、室外熱交換器２６によって熱交換された暖かい空気を室内に給気することにより、室内の温度低下が抑えられる。
【００６０】
リモコン３２によって暖房除湿運転が設定された場合、図２３に示すように、除湿用開閉弁（減圧器）１９を絞り制御し、室内熱交換器のうちの室内熱交換器１７ｂ，１７ｃを凝縮器とし、残りの室内熱交換器１７ａおよび室外熱交換器２６を蒸発器として弱暖房運転を行う。
【００６１】
この弱暖房運転時に、外気温度が室温より低い場合には、図２４に示すように、双方向ファン１４を逆回転とし、第２開口部１０ｂのダンパ１２を閉じるとともに、第１開口部１０ａのダンパー１１を開く。
【００６２】
これにより、室内空気が第３開口部１０ｃから給排気ユニット１０に流入して第１開口部１０ａより室外に吹き出され、室外機の室外熱交換器の上流側に吸い込まれる（図２３および図２４の破線矢印参照）。この吸い込まれる空気が外気温度よりも高い温度であることから、室外熱交換器２６の蒸発性能が向上し弱暖房（除湿）能力が向上することになる。
【００６３】
これに対して、外気温度が室温より高い場合には、図２５に示すように、双方向ファン１４を正回転とし、第２開口部１０ｂのダンパー１２を閉じるとともに、第１開口部１０ａのダンパー１１を開く。なお、冷凍サイクルは、図２６に示す構成（図２３と同じ）とする。
【００６４】
これにより、室温より高い温度の室外空気が、図２５および図２６の破線矢印に示すように、第１開口部１０ａから給排気ユニット１０に流入して第３開口部１０ｃから室内に送られ室内の弱暖房をアシストし、特に日当たりの悪い部屋の温度上昇に寄与することになる。
【００６５】
ところで、双方向ファン１４を正回転として外気を室内に給気する場合、その外気が集塵フィルタ１５を通るために、双方向ファン１４の正回転での運転積算が長いほど、また、外気の汚れが酷いほど集塵フィルタ１５には大量のホコリが付着する。このような状態を放置すると、集塵フィルタ１５が目詰まり状態となり、室内への給気だけなく換気にも支障を来すようになる。
【００６６】
そこで、室内への給気を行っている時間（給気運転の積算時間）が所定値以上行われた場合、空気調和機の運転停止時点において、図２７に示すように、第２開口部１０ｂのダンパー１２を開くとともに、第１開口部１０ａのダンパー１１を閉じて双方向ファン１４を逆回転させる。これにより、集塵フィルタ１５に付着しているホコリが第２開口部１０ｂから外部に吹き出されるため、集塵フィルタ１５の目詰まりを解消することができる。
【００６７】
図２８は給排気ユニット１０の変形例を示す概略的構成図である。なお、図中、図４と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。この変形例では、上記ダンパー１１，１２に代えて、Ｔ字状に連結されている３つの分岐ダクトの合流箇所に、ほぼ半円柱形の回転式ダンパー４０を用いる。
【００６８】
この回転式ダンパー４０は、ステッピングモータなどにより駆動され、例えば第１開口部１０ａを介して流入した空気を室内へ給気する場合や、室内の空気を第１開口部１０ａから排気する場合には、回転式ダンパー４０を半時計方向に回転して図２８に示す位置とする。
【００６９】
また、第２開口部１０ｂを介して流入した空気を室内に給気する場合や、室内の空気を開口第２部１０ｂから排気する場合には、図２９に示すように、回転式ダンパー４０を時計方向に回転する。なお、回転式ダンパー４０は半円柱形であるが、図２９の破線に示すように、その内部を曲線的に空洞として空気がスムーズに流れるようにするとよい。
【００７０】
図３０に示すように、上記回転式ダンパー４０に代えて、給排気ユニット１０のダクトの断面に合わせた長方形の板形状ダンパー４１を用いてもよい。その場合、板形状ダンパー４１はその端部をモータの回転軸４１ａに連結されて、第３開口部１０ｃを第１開口部１０ａもしくは第２開口部１０ｂのいずれかに接続する。
【００７１】
図３１に示すように、上記板形状ダンパー４１に代えて、同様の板形状ダンパー４２を用い、この板形状ダンパー４２の中央部分にモータの回転軸４２ａに連結するようにしてもよい。なお、板形状ダンパ４２は曲線（ほぼ半円形状）であってもよい。これらの変形例によれば、２つのダンパー１１，１２を用いる場合に比べて、１つのダンパー，１つのモータで済ませられ低コスト化が図れる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、室外機に、室外ファンの上流側に配置される第１開口部と、室外ファンの下流側に配置される第２開口部と、所定の配管を介して室内側に接続される第３開口部とをダクトで連結してなるとともに、第３開口部と第１開口部とを通る第１空気通路もしくは第３開口部と第２開口部とを通る第２空気通路のいずれか一方の空気通路を選択する開閉可能なダンパーを含む給排気ユニットを設け、ダンパーを制御して外気を室内に給気し、もしくは室内空気を室外機側に排気するようにしたことにより、換気時の廃熱を有効的に利用することができ、また、配管工事にしても例えばフレキシブルダクトを室内機と室外機との間の冷媒配管などに沿わせて配管すればよく、住宅などの改造や大掛かりな設備投資を必要とすることなく、換気機能を有する省エネルギタイプの空気調和機を一般家庭にも導入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気調和機が備える室外機の外観を示す概略的斜視図。
【図２】上記室外機に搭載される給排気ユニットを示す概略的平面図。
【図３】上記室外機の空気吹き出しグリルに含まれる風向板を示す模式的断面図。
【図４】上記給排気ユニットの内部構造を説明する模式的な平面図。
【図５】図４に示す給排気ユニットを備えた室外機を示す概略的斜視図。
【図６】本発明の空気調和機の冷凍サイクルを示す模式図。
【図７】上記冷凍サイクルの冷媒回路図。
【図８】本発明の空気調和機が備える制御装置を示す概略的ブロック図。
【図９】冷房運転時の冷凍サイクル図。
【図１０】外気温が室温よりも高い場合の冷房運転時の給排気ユニットの作用を説明する概略的斜視図。
【図１１】外気温が室温よりも低い場合の冷房運転時における給排気ユニットの作用を説明する概略的斜視図。
【図１２】図１１における冷房運転時の冷凍サイクル図。
【図１３】冷房運転停止時（送風運転時）の冷凍サイクル図。
【図１４】暖房運転時の冷凍サイクル図。
【図１５】外気温が室温よりも低い場合における暖房運転時の給排気ユニットの作用を説明する概略的斜視図。
【図１６】外気温が室温よりも高い場合における暖房運転時の給排気ユニットの作用を説明する概略的斜視図。
【図１７】図１６における暖房運転時の冷凍サイクル図。
【図１８】暖房運転停止時（送風運転時）の冷凍サイクル図。
【図１９】冷房除湿運転時の冷凍サイクル図。
【図２０】冷房除湿運転時で、外気温が室温よりも高い場合における給排気ユニットの作用を説明する概略的斜視図。
【図２１】冷房除湿運転時で、外気温が室温よりも低い場合における給排気ユニットの作用を説明する概略的斜視図。
【図２２】図２１における冷房除湿運転時の冷凍サイクル図。
【図２３】暖房除湿運転時の冷凍サイクル図。
【図２４】暖房除湿運転時で、外気温が室温よりも低い場合における給排気ユニットの作用を説明する概略的斜視図。
【図２５】暖房除湿運転で、外気温が室温よりも高い場合における給排気ユニットの作用を説明する概略的斜視図。
【図２６】図２５における暖房除湿運転時の冷凍サイクル図。
【図２７】上記給排気ユニットの除塵フィルタ清掃時の動作を説明する概略的平面図。
【図２８】上記給排気ユニットの変形例を説明する概略的平面図。
【図２９】図２８に示す給排気ユニットの動作を説明する概略的平面図。
【図３０】上記給排気ユニットの他の変形実施例を説明する概略的平面図。
【図３１】上記給排気ユニットのさらに別の変形実施例を説明する概略的平面図。
【符号の説明】
１０ 給排気ユニット
１０ａ 第１開口部
１０ｂ 第２開口部
１０ｃ 第３開口部
１１，１２ ダンパー
１３ 空気吹き出しグリル
１３ａ 風向板
１４ 双方向ファン
１５ 除塵フィルタ
１６ 吸湿剤
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ 室内熱交換器
１９ 除湿用開閉弁（減圧器）
２４ 四方弁
２５ 圧縮機
２６ 室外熱交換器
２８ 電子膨張弁
３０ 室内機制御回路
３１ 室外機制御回路
３２ リモコン
３３ 室温センサ
３４ 室外ファン
３５ 外気温度センサ
４０ 回転式ダンパー
４１，４２ 板形状ダンパー
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に高気密性住宅などの空調に好適な換気機能を備えた空気調和機に関し、さらに詳しく言えば、単に外気−室内空気の給排気を行うだけでなく、外気や室内空気を積極的に空調に利用して空調効率を高める技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和機は、冷凍サイクルに含まれる室内熱交換器および室外熱交換器を備え、外気温が高い夏場においては室内熱交換器を蒸発器，室外熱交換器を凝縮器とし、外気温が低い冬場においては室内熱交換器を凝縮器，室外熱交換器を蒸発器とすることにより、室温コントロールすなわち室内空調を行う。
【０００３】
通常、室内空調は扉や窓などを閉めた状態で行われるが、特に高層共同住宅などの住居では室内の気密性が高いため、その換気機能が重要視されている。換気機能を有する空気調和機はすでに種々の提案がなされているが、その多くは、例えばダクトを用いて単に室内空気を屋外に排気したり、屋外の空気を室内に取り込むだけの機能しか有しておらず、その給排気を空調のアシストして本格的に利用するものでない。
【０００４】
給排気を空調のアシストして利用するものとしては特許文献１がある。すなわち、特許文献１においては、屋外に室外チャンバーというものを設けてその中に室外機を配置し、暖房時には天井付近の暖まった空気を室外チャンバーに送って熱源として利用し、また、冷房時には床下付近の低温空気を室外チャンバーに送って室外機の凝縮効率を補助するようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２０１５８３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来装置にあっては、天井裏や床下などから室外チャンバーに至るダクトを敷設する必要があるため、簡単な工事では済まない。場合によっては、その工事費が空気調和機よりも高くなり、ユーザーにとってはかなりのコスト負担となる。
【０００７】
したがって、本発明の課題は、換気の廃熱を空調に積極的に利用して効率向上を図るとともに、大掛かりなダクト敷設工事などを必要とせずに各住居に導入し得るようにした換気機能を有する空気調和機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、室内熱交換器を有する室内機および室外熱交換器を有する室外機と、上記各熱交換器に冷媒を供給する冷凍サイクルと、これらを制御して室内環境を所定の状態に維持する制御手段とを備えている空気調和機において、上記室外機には、室外ファンの外気吸い込み側（上流側）に配置された第１開口部と、上記室外ファンの外気吹き出し側（下流側）に配置された第２開口部と、所定の配管を介して室内側に接続される第３開口部とをダクトで連結してなるとともに、上記第３開口部と上記第１開口部とを通る第１空気通路もしくは上記第３開口部と上記第２開口部とを通る第２空気通路のいずれか一方の空気通路を選択する開閉可能なダンパーを含む給排気ユニットが設けられており、上記制御手段により上記ダンパーを制御して外気を室内に給気し、もしくは室内空気を室外機側に排気することを特徴としている。
【０００９】
ダンパーは、第１開口部と第２開口部の各々に設けられてもよいし、ダクトがＴ字状の３つの分岐ダクトを有する場合には、その合流箇所に設けられてもよい。ダンパーが合流箇所に設けられる場合、半円柱形あるいは半円柱形の内部を空洞化してその半円の弦の中点で回転し、または板形状としてその端部もしくは中点で回転する回転式ダンパーが好ましく採用される。
【００１０】
ダクトとしては、第３開口部と第１開口部とを結ぶ第１ダクトと、第３開口部と第２開口部とを結ぶ第２ダクトとを２系統として別々に設けてもよいが、構造的およびスペース的にも，また、組み立て作業性の点からしても、Ｔ字状に連結された３つの分岐ダクトを含むダクトが好ましい。
【００１１】
本発明においては、各分岐ダクトの合流箇所から第３開口部に至る分岐ダクト内に、制御手段にて制御される双方向ファンが設けられる。ダクト内に除塵フィルタおよび吸湿手段を設ける場合、その位置は各分岐ダクトの合流箇所と双方向ファンとの間が好ましい。これによれば、双方向ファンを逆回転させて室内空気を外部に排気する際、除塵フィルタに付着している塵埃が外部に吹き飛ばされ、室内に入り込むことはない。
【００１２】
また、室外機の外気吹き出しグリルに、その外気の吹き出し方向を第２開口部側とする風向板を設けることが好ましく、これによれば、室外熱交換器を通って室外機から吹き出される熱交換された空気が第２開口部からスムーズに吸い込まれて室内に送られるため、廃熱の有効利用が図れる。
【００１３】
冷房運転時において外気温度が室温より高い場合には、第３開口部と第１開口部とを通る第１空気通路を選択するとともに、双方向ファンを逆回転して室内空気を上記室外機の吸い込み側の第１開口部から排気することにより、冷房運転で冷やされた室内空気が室外機に吸い込まれるため、室外熱交換器の凝縮性能が向上し、熱変換の効率向上に寄与して冷房能力をアップさせることができる。
【００１４】
冷房運転時において外気温度が室温より低い場合には、第３開口部と第１開口部とを通る第１空気通路を選択するとともに、双方向ファンを正回転して、室外機の吸い込み側の外気を室内に給気することにより、室温より低い外気が室内に送られるため、室内の室温調節をアシストすることができる。
【００１５】
冷房運転時において外気温度が室温より所定値以上低く、かつ、設定温度と室温との差が所定値以下である場合には、冷房運転を停止する。このような条件下では、冷房運転を行うまでもなく、冷えている外気を室内に給気するだけで、室温を設定温度に近づけることができ、また、省エネルギにもなる。
【００１６】
暖房運転時において外気温度が室温より低い場合には、第３開口部と第１開口部とを通る第１空気通路を選択するとともに、双方向ファンを逆回転して室内空気を上記室外機の吸い込み側に排気することにより、暖房運転で暖められた室内空気が室外機に吸い込まれるため、室外熱交換器の蒸発性能が向上し、熱変換の効率向上に寄与して暖房能力をアップさせることができる。
【００１７】
暖房運転時において外気温度が室温より高い場合には、第３開口部と第１開口部とを通る第１空気通路を選択するとともに、双方向ファンを正回転して室外機の吸い込み側の外気を室内に給気することにより、室温より高い外気が室内に送られるため、室内の室温調節をアシストすることができる。
【００１８】
暖房運転時において外気温度が室温より所定値以上高く、かつ、設定温度と室温との差が所定値以上になった場合には、暖房運転を停止する。このような条件下では、暖房運転を行うまでもなく暖かい外気を室内に給気するだけで、室温を設定温度に近づけることができ、省エネルギが図れる。
【００１９】
別の態様として、室内機側に除湿用開閉弁（減圧器）を有する冷媒配管を介して相互に接続される少なくとも２つの熱交換器を配置し、その除湿用開閉弁を絞り制御しての冷房除湿運転時に外気温度が室温より高い場合には、第３開口部と第１開口部とを通る第１空気通路を選択するとともに、双方向ファンを逆回転して、室内空気を室外機の吸い込み側の第１開口部から排気することにより、冷房運転で冷やされた室内空気が室外機に吸い込まれるため、室外熱交換器の凝縮性能が向上し、熱変換の効率向上に寄与して冷房能力をアップさせることができ、また、室内機の背面側の熱交換器が凝縮器となるため、室温が下がり過ぎることもない。
【００２０】
また、上記冷房除湿運転時に外気温度が室温より低い場合には、第３開口部と第２開口部とを通る第２空気通路を選択するとともに、双方向ファンを正回転して、室外機の吹き出し側の外気を室内に給気することにより、室外熱交換器を通って室外機から吹き出される暖かい空気が第２開口部から吸い込まれて室内に送られるため、室温の低下が抑えられる。
【００２１】
上記除湿用開閉弁を絞り制御しての暖房除湿運転時に外気温度が室温より低い場合には、第３開口部と第１開口部とを通る第１空気通路を選択するとともに、双方向ファンを逆回転して、室内空気を室外機の吸い込み側の第１開口部から排気することにより、暖房運転で暖められた室内空気が室外機に吸い込まれるため、室外熱交換器の蒸発性能が向上し、熱変換の効率向上に寄与して暖房能力をアップさせることができ、また、室内機の背面側の熱交換器が凝縮器となるため、室温が上がり過ぎることもない。
【００２２】
また、上記暖房除湿運転時に外気温度が室温より高い場合には、第３開口部と第１開口部とを通る第１空気通路を選択するとともに、双方向ファンを正回転して、室外機の吸い込み側の外気を室内に給気することにより、室温より暖かい空気が室内に送られるため、暖房がアシストされる。
【００２３】
除塵フィルタの目詰まりを防止するため、双方向ファンを正回転として外気を室内に給気する給気運転時間が所定時間以上となった場合、当該空気調和機の運転を停止した時点で、第３開口部と第２開口部とを通る第２空気通路を選択するとともに、双方向ファンを所定時間逆回転させることが好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、図１ないし図３７を参照して、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２５】
図１は本発明の空気調和機が備える室外機の外観斜視図で、この室外機には図２に示す給排気ユニット１０が設けられている。この給排気ユニット１０は、室外機内の図示しない室外ファンにより外気が吸い込まれる上流側に配置される第１開口部１０ａと、図示しない室外熱交換器で熱交換された空気が吹き出される下流側に配置される第２開口部１０ｂと、図示しない配管を介して室内側と連結される第３開口部１０ｃとを有し、この例において、これらの各開口部１０ａ，１０ｂ，１０ｃはＴ字状に連結された３つの分岐ダクトを有するダクトによって接続されている。
【００２６】
なお、変形例として、第３開口部１０ｃと第１開口部１０ａとを図示しない第１ダクトで接続し、第３開口部１０ｃと第２開口部１０ｂとを図示しない第２ダクトで接続するようにしてもよい。また、この例では、給排気ユニット１０を室外機の上部側に配置しているが、例えば室外機の側部に配置してもよい。
【００２７】
この例において、第１および第２開口部１０ａ，１０ｂには、開閉可能なダンパー１１，１２がそれぞれ備えられている。ダンパー１１を開，ダンパー１２を閉とすることにより、第３開口部１０ｃと第１開口部１０ａとが連通する第１空気通路が形成され、ダンパー１１を閉，ダンパー１２を開とすることにより、第３開口部１０ｃと第２開口部１０ｂとが連通する第２空気通路が形成される。
【００２８】
なお、ダンパー１１，１２はそれぞれモータなどによって開閉する。また、第３開口部１０ｃは例えばホース状のダクトを介して室内に導かれるが、冷媒配管に沿って容易に付設することができる。
【００２９】
このように、２つの開口部１０ａ，１０ｂが室外機の吸い込み側（上流側）と吹き出し側（下流側）にあることから、それら開口部１０ａ，１０ｂにはそれぞれ異なる温度の室外空気を室内に給気することが可能となる。例えば、ダンパー１２を閉状態にするとともに、ダンパー１１を開状態にすれば、室外ファンによって室外機に吸い込まれる外気が第１開口部１０ａと第３開口部１０ｃの間の第１空気通路を介して室内に送られる。
【００３０】
室外機には、その筐体の対向する両面に空気吸い込みグリル（図示しない）と空気吹き出しグリル１３とが設けられているが、図３に示すように、空気吹き出しグリル１３には、室外機から吹き出される熱交換された空気がスムーズに第２開口部１０ｂに取り込まれるようにするため、風向きを上向きとする風向板１３ａが複数枚設けられている。
【００３１】
例えば、ダンパー１１を閉状態にするとともに、ダンパー１２を開状態にすれば、室外機から吹き出された空気が上向きであることから、その空気を含む外気が第２開口部１０ｂに流入して室内に送られる。
【００３２】
図４および図５に示すように、第３開口部１０ｃの分岐ダクト内には、双方向ファン１４が設けられている。この例において、双方向ファン１４の正回転時には外気が室内に向けて送られ、双方向ファン１４の逆回転時には室内の空気が屋外に排気される。
【００３３】
また、第３開口部１０ｃの分岐ダクト内には、除塵フィルタ１５および吸湿剤１６が設けられている。除塵フィルタ１５および吸湿剤１６は、双方向ファン１４の逆回転時にその下流側となる位置に配置されることが好ましい。これによれば、除塵フィルタ１５に付着した塵埃が室内に送り込まれることがないため、室内環境が悪化することもない。
【００３４】
図６に室内機側の室内熱交換器を示す。この例において、室内機側の室内熱交換器として、室内機の空気吸い込み口と空気吹出口との間の空気通路内で筐体背面側から筐体前面側に渡ってラムダ型に配置された複数の熱交換器１７ａ，１７ｂ，１７ｃを備えている。熱交換器１７ａ，１７ｂ，１７ｃによって囲まれる内側には、クロスフローファンからなる室内ファン１８が配置されている。
【００３５】
室内熱交換器１７ａ，１７ｂ，１７ｃはそれぞれ冷媒配管で接続されているが、熱交換器１７ａ，１７ｂ同士が除湿用開閉弁（減圧器）１９を介してそれぞれ二股配管２０，２１で接続されており、熱交換器１７ｂと熱交換器１７ｃとが配管２２で接続され、さらに熱交換器１７ｂおよび熱交換器１７ｃが二股配管２３で冷凍サイクルの四方弁２４に接続されている。
【００３６】
また、四方弁２４には圧縮機２５と室外熱交換器２６とが接続され、室外熱交換器２６は電子膨張弁２８を含む配管２７に接続され、電子膨張弁２８は二股配管２９で熱交換器１７ａに接続され、このようにして冷凍サイクルが構成されている。除湿用開閉弁１９は絞りだけなく、全閉，全開可能な電子膨張弁を用いるかあるいは絞り機能のキャリラリーチューブと開閉の電磁弁とを並列に接続したものを用いてもよい。
【００３７】
なお、この例において、二股配管２０，２１，２３，２９を用いている理由は、図６に示すように、熱交換器１７ａ，１７ｂの容量を大きくし、その内部に通す冷媒配管を二経路構造（２パス構造）として、熱交換効率の向上を図るためである。
【００３８】
室外機には、図６、図７および図８に示すように、室内熱交換器１７ａ，１７ｂ，１７ｃとともに冷凍サイクルを構成する四方弁２４，圧縮機２５，室外熱交換器２６および電子膨張弁２８の他に、室外ファン３４を備えている。
【００３９】
図８において、この空気調和機の制御装置は、室内機側の制御回路３０および室外機側の制御回路３１を備え、リモコン３２からのリモコン信号に応じて必要な制御（冷房や暖房運転など）を行って室温コントロールを実行する。なお、各制御回路３０，３１にはマイクロコンピュータなどが用いられる。
【００４０】
室内機の制御回路３０は、リモコン３２の設定操作に応じて室内ファン１８などを制御し、室温センサ３３による検出室温とリモコン設定温度の差に応じた圧縮機２５の運転コードなどを室外機の制御回路３１に送信するとともに、その制御回路３１との間で室温コントロールに必要な信号（室温も含む）の授受を行い、また除湿用開閉弁１９を制御する機能を備えている。
【００４１】
室外機の制御回路３１は、室内機側からの運転モードなどを判別し、四方弁２４，圧縮機２５，電子膨張弁２８および室外ファン部３４を制御するだけなく、給排気ユニット１０を制御するために、ダンバー１１，１２を開閉駆動し、また、双方向ファン１４を回転制御する機能を備えている。
【００４２】
次に、この空気調和機の各運転モードについて説明する。リモコン３２によって所定設定操作が行われると、その設定操作に応じて室内機制御回路３０および室外機制御回路３１は、設定温度と室温との差により室温コントロールに必要な制御を行い、あるいはその室温コントロールなどのための運転を停止する。
【００４３】
リモコン３２によって冷房運転が設定されている場合には、冷凍サイクルの四方弁２４を図９に示すように切り替えて冷媒を循環させる（同図の実線矢印参照）。すなわち、電子膨張弁２８を絞り制御するとともに、除湿用開閉弁１９を全開として室外熱交換器２６を凝縮器にし、室内機の熱交換器１７ａ，１７ｂ，１７ｃを蒸発器として、これら熱交換器１７ａ，１７ｂ，１７ｃによって熱交換した空気（冷風）を室内に吹き出す。
【００４４】
このとき、図１０に示すように、室外機制御回路３１は、外気温度センサ３５による検出外気温度と室内機側からの室温と比較して、外気温度が室温より高い場合には、双方向ファン１４を逆回転とし、第２開口部１０ｂのダンパ１２を閉じ、第１開口部１０ａのダンパー１１を開く。
【００４５】
これにより、室内空気が第３開口部１０ｃから給排気ユニット１０に流入して第１開口部１０ａから室外に吹き出されて、室外機の室外熱交換器２６の上流側に吸い込まれる（図９および図１０の破線矢印参照）。この吸い込まれる室内空気が外気温度よりも低い温度であることから、室外熱交換器２６の凝縮性能が向上し冷房能力が向上することになる。
【００４６】
これに対して、外気温度が室温より低い場合には、図１１に示すように、双方向ファン１４を正回転とし、第２開口部１０ｂのダンパー１２を閉じ、第１開口部１０ａのダンパー１１を開く。冷凍サイクルの四方弁２４は、図１２に示すように、図９と同じ切り替え状態とする。
【００４７】
これにより、図１１および図１２の破線矢印に示すように、室温よりも低い温度の室外空気が第１開口部１０ａから給排気ユニット１０に流入して第３開口部１０ｃを介して室内に送られるため、室内の冷却（冷房運転）をアシストして室温の低下に寄与することになる。特に夏前後の夜間などにおいては、室内の温度が昼間の輻射熱などにより外気温より高めになりやすいため、このようなときこの運転モードが有効となる。
【００４８】
外気温度が室温より所定値以上低く、かつ、設定温度と室温の差が所定値以下である場合には、冷房運転を停止する。このとき省エネルギを重視して、図１３に示すように、室外熱交換器２６および室内機の熱交換器１７ａ，１７ｂ，１７ｃを空として、室外空気を室内に給気する運転のみとする。すなわち、外気温度が室温よりかなり低く、室温が設定温度に近いときには冷房運転を行う必要性もなく、室温より低い外気を室内に給気するだけで、室温が低下して設定温度に近づくからである。
【００４９】
リモコン３２によって暖房運転が設定された場合には、冷凍サイクルの四方弁２４を図１４に示すように切り替えて冷媒を循環させる（同図の実線矢印参照）。すなわち、電子膨張弁２８を絞り制御するとともに、除湿用開閉弁１９を全開として室内機の熱交換器１７ａ，１７ｂ，１７ｃを凝縮器とし、室外熱交換器２６を蒸発器として、室内熱交換器２６１７ａ，１７ｂ，１７ｃによって熱交換した空気（温風）を室内に吹き出す。
【００５０】
このとき、図１５に示すように、室外機制御回路３１は外気温度が室温より低い場合には、双方向ファン１４を逆回転とし、第２開口部１０ｂのダンパ１２を閉じるとともに、第１開口部１０ａのダンパー１１を開く。
【００５１】
これにより、室内空気が、第３開口部１０ｃから給排気ユニット１０に流入して第１開口部１０ａをから室外に吹き出されて室外機の室外熱交換器２６の上流側に吸い込まれる（図１４および図１５の破線矢印参照）。この吸い込まれる空気が外気温度よりも高い温度であることから、室外熱交換器２６の蒸発性能が向上し暖房能力が向上することになる。
【００５２】
これに対して、外気温度が室温より高い場合には、図１６に示すように、双方向ファン１４を正回転とし、第２開口部１０ｂのダンパー１２を閉じるとともに、第１開口部１０ａのダンパー１１を開く。なお、冷凍サイクルは、図１７に示す構成（図１４と同じ）とする。
【００５３】
これにより、室温より高い温度の室外空気が、図１６および図１７の破線矢印に示すように、第１開口部１０ａから給排気ユニット１０に流入して第３開口部１０ｃから室内に送られるため、室内の暖房（暖房運転）をアシストし、特に日当たりの悪い部屋の温度上昇に寄与することになる。この運転モードは、特に冬前後の時期（例えば小春日和の日）において、外気温度は比較的高くなるものの、例えば日当たりの悪い北向きの部屋などでは室温が上昇しにくい場合に有効である。
【００５４】
外気温度が室温より所定値以上高く、かつ、設定温度と室温の差が所定値以上である場合には、暖房運転を停止する。すなわち、省エネルギを重視して、図１８に示すように、室内熱交換器１７ａ，１７ｂ，１７ｃおよび室外熱交換器２６を空にして、室外の空気を室内に給気する運転のみとする。このように、外気温度が室温よりかなり高く、室温が設定温度に近いときには暖房運転を行う必要性がなく、室温より十分暖かい外気を室内に給気するだけで、設定温度にまで室温を上昇させることができる。
【００５５】
次に、上記した冷房運転や暖房運転以外の運転モードについて説明する。その一つとして、リモコン３２によって冷房除湿度運転が設定された場合には、上述した冷房運転時と同様の運転を行うが、この場合には、図１９に示すように、除湿用開閉弁（減圧器）１９を絞り制御して、室外熱交換器２６および室内熱交換器のうちの室内熱交換器１７ａを凝縮器にし、他の室内熱交換器１７ｂ，１７ｃを蒸発器にして弱冷房運転を行う。
【００５６】
この弱冷房運転時に、外気温度が室温より高い場合には、図２０に示すように、双方向ファン１４を逆回転とし、第２開口部１０ｂのダンパ１２を閉じるとともに、第１開口部１０ａのダンパー１１を開く。
【００５７】
これにより、室内空気が第１開口部１０ｃから給排気ユニット１０に流入して第１開口部１０ａより室外に吹き出され、室外機の室外熱交換器２６の上流側に吸い込まれる（図１９および図２０の破線矢印参照）。この吸い込まれる空気が外気温度よりも低い温度であることから、室外熱交換器２６の凝縮性能が向上し冷房（除湿）能力が向上することになる。
【００５８】
これに対して、外気温度が室温より低い場合には、図２１に示すように、双方向ファン１４を正回転とし、第２開口部１０ｂのダンパー１２を開くとともに、第１開口部１０ａのダンパー１１を閉じる。なお、冷凍サイクルは、図２２に示す構成（図１９と同じ）とする。
【００５９】
これにより、室外熱交換器２６によって熱交換された空気（温風）が、図２１および図２２の破線矢印に示すように、第２開口部１０ｂから給排気ユニット１０に流入して第３開口部１０ｃから室内に送られるため、これが室温の低下抑制に寄与することになる。このように、外気温度が低いときに冷房除湿運転を行う場合、室内の除湿とともに室内の温度が低下するが、室外熱交換器２６によって熱交換された暖かい空気を室内に給気することにより、室内の温度低下が抑えられる。
【００６０】
リモコン３２によって暖房除湿運転が設定された場合、図２３に示すように、除湿用開閉弁（減圧器）１９を絞り制御し、室内熱交換器のうちの室内熱交換器１７ｂ，１７ｃを凝縮器とし、残りの室内熱交換器１７ａおよび室外熱交換器２６を蒸発器として弱暖房運転を行う。
【００６１】
この弱暖房運転時に、外気温度が室温より低い場合には、図２４に示すように、双方向ファン１４を逆回転とし、第２開口部１０ｂのダンパ１２を閉じるとともに、第１開口部１０ａのダンパー１１を開く。
【００６２】
これにより、室内空気が第３開口部１０ｃから給排気ユニット１０に流入して第１開口部１０ａより室外に吹き出され、室外機の室外熱交換器の上流側に吸い込まれる（図２３および図２４の破線矢印参照）。この吸い込まれる空気が外気温度よりも高い温度であることから、室外熱交換器２６の蒸発性能が向上し弱暖房（除湿）能力が向上することになる。
【００６３】
これに対して、外気温度が室温より高い場合には、図２５に示すように、双方向ファン１４を正回転とし、第２開口部１０ｂのダンパー１２を閉じるとともに、第１開口部１０ａのダンパー１１を開く。なお、冷凍サイクルは、図２６に示す構成（図２３と同じ）とする。
【００６４】
これにより、室温より高い温度の室外空気が、図２５および図２６の破線矢印に示すように、第１開口部１０ａから給排気ユニット１０に流入して第３開口部１０ｃから室内に送られ室内の弱暖房をアシストし、特に日当たりの悪い部屋の温度上昇に寄与することになる。
【００６５】
ところで、双方向ファン１４を正回転として外気を室内に給気する場合、その外気が集塵フィルタ１５を通るために、双方向ファン１４の正回転での運転積算が長いほど、また、外気の汚れが酷いほど集塵フィルタ１５には大量のホコリが付着する。このような状態を放置すると、集塵フィルタ１５が目詰まり状態となり、室内への給気だけなく換気にも支障を来すようになる。
【００６６】
そこで、室内への給気を行っている時間（給気運転の積算時間）が所定値以上行われた場合、空気調和機の運転停止時点において、図２７に示すように、第２開口部１０ｂのダンパー１２を開くとともに、第１開口部１０ａのダンパー１１を閉じて双方向ファン１４を逆回転させる。これにより、集塵フィルタ１５に付着しているホコリが第２開口部１０ｂから外部に吹き出されるため、集塵フィルタ１５の目詰まりを解消することができる。
【００６７】
図２８は給排気ユニット１０の変形例を示す概略的構成図である。なお、図中、図４と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。この変形例では、上記ダンパー１１，１２に代えて、Ｔ字状に連結されている３つの分岐ダクトの合流箇所に、ほぼ半円柱形の回転式ダンパー４０を用いる。
【００６８】
この回転式ダンパー４０は、ステッピングモータなどにより駆動され、例えば第１開口部１０ａを介して流入した空気を室内へ給気する場合や、室内の空気を第１開口部１０ａから排気する場合には、回転式ダンパー４０を半時計方向に回転して図２８に示す位置とする。
【００６９】
また、第２開口部１０ｂを介して流入した空気を室内に給気する場合や、室内の空気を開口第２部１０ｂから排気する場合には、図２９に示すように、回転式ダンパー４０を時計方向に回転する。なお、回転式ダンパー４０は半円柱形であるが、図２９の破線に示すように、その内部を曲線的に空洞として空気がスムーズに流れるようにするとよい。
【００７０】
図３０に示すように、上記回転式ダンパー４０に代えて、給排気ユニット１０のダクトの断面に合わせた長方形の板形状ダンパー４１を用いてもよい。その場合、板形状ダンパー４１はその端部をモータの回転軸４１ａに連結されて、第３開口部１０ｃを第１開口部１０ａもしくは第２開口部１０ｂのいずれかに接続する。
【００７１】
図３１に示すように、上記板形状ダンパー４１に代えて、同様の板形状ダンパー４２を用い、この板形状ダンパー４２の中央部分にモータの回転軸４２ａに連結するようにしてもよい。なお、板形状ダンパ４２は曲線（ほぼ半円形状）であってもよい。これらの変形例によれば、２つのダンパー１１，１２を用いる場合に比べて、１つのダンパー，１つのモータで済ませられ低コスト化が図れる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、室外機に、室外ファンの上流側に配置される第１開口部と、室外ファンの下流側に配置される第２開口部と、所定の配管を介して室内側に接続される第３開口部とをダクトで連結してなるとともに、第３開口部と第１開口部とを通る第１空気通路もしくは第３開口部と第２開口部とを通る第２空気通路のいずれか一方の空気通路を選択する開閉可能なダンパーを含む給排気ユニットを設け、ダンパーを制御して外気を室内に給気し、もしくは室内空気を室外機側に排気するようにしたことにより、換気時の廃熱を有効的に利用することができ、また、配管工事にしても例えばフレキシブルダクトを室内機と室外機との間の冷媒配管などに沿わせて配管すればよく、住宅などの改造や大掛かりな設備投資を必要とすることなく、換気機能を有する省エネルギタイプの空気調和機を一般家庭にも導入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気調和機が備える室外機の外観を示す概略的斜視図。
【図２】上記室外機に搭載される給排気ユニットを示す概略的平面図。
【図３】上記室外機の空気吹き出しグリルに含まれる風向板を示す模式的断面図。
【図４】上記給排気ユニットの内部構造を説明する模式的な平面図。
【図５】図４に示す給排気ユニットを備えた室外機を示す概略的斜視図。
【図６】本発明の空気調和機の冷凍サイクルを示す模式図。
【図７】上記冷凍サイクルの冷媒回路図。
【図８】本発明の空気調和機が備える制御装置を示す概略的ブロック図。
【図９】冷房運転時の冷凍サイクル図。
【図１０】外気温が室温よりも高い場合の冷房運転時の給排気ユニットの作用を説明する概略的斜視図。
【図１１】外気温が室温よりも低い場合の冷房運転時における給排気ユニットの作用を説明する概略的斜視図。
【図１２】図１１における冷房運転時の冷凍サイクル図。
【図１３】冷房運転停止時（送風運転時）の冷凍サイクル図。
【図１４】暖房運転時の冷凍サイクル図。
【図１５】外気温が室温よりも低い場合における暖房運転時の給排気ユニットの作用を説明する概略的斜視図。
【図１６】外気温が室温よりも高い場合における暖房運転時の給排気ユニットの作用を説明する概略的斜視図。
【図１７】図１６における暖房運転時の冷凍サイクル図。
【図１８】暖房運転停止時（送風運転時）の冷凍サイクル図。
【図１９】冷房除湿運転時の冷凍サイクル図。
【図２０】冷房除湿運転時で、外気温が室温よりも高い場合における給排気ユニットの作用を説明する概略的斜視図。
【図２１】冷房除湿運転時で、外気温が室温よりも低い場合における給排気ユニットの作用を説明する概略的斜視図。
【図２２】図２１における冷房除湿運転時の冷凍サイクル図。
【図２３】暖房除湿運転時の冷凍サイクル図。
【図２４】暖房除湿運転時で、外気温が室温よりも低い場合における給排気ユニットの作用を説明する概略的斜視図。
【図２５】暖房除湿運転で、外気温が室温よりも高い場合における給排気ユニットの作用を説明する概略的斜視図。
【図２６】図２５における暖房除湿運転時の冷凍サイクル図。
【図２７】上記給排気ユニットの除塵フィルタ清掃時の動作を説明する概略的平面図。
【図２８】上記給排気ユニットの変形例を説明する概略的平面図。
【図２９】図２８に示す給排気ユニットの動作を説明する概略的平面図。
【図３０】上記給排気ユニットの他の変形実施例を説明する概略的平面図。
【図３１】上記給排気ユニットのさらに別の変形実施例を説明する概略的平面図。
【符号の説明】
１０ 給排気ユニット
１０ａ 第１開口部
１０ｂ 第２開口部
１０ｃ 第３開口部
１１，１２ ダンパー
１３ 空気吹き出しグリル
１３ａ 風向板
１４ 双方向ファン
１５ 除塵フィルタ
１６ 吸湿剤
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ 室内熱交換器
１９ 除湿用開閉弁（減圧器）
２４ 四方弁
２５ 圧縮機
２６ 室外熱交換器
２８ 電子膨張弁
３０ 室内機制御回路
３１ 室外機制御回路
３２ リモコン
３３ 室温センサ
３４ 室外ファン
３５ 外気温度センサ
４０ 回転式ダンパー
４１，４２ 板形状ダンパー
Claims (18)
- 室内熱交換器を有する室内機および室外熱交換器を有する室外機と、上記各熱交換器に冷媒を供給する冷凍サイクルと、これらを制御して室内環境を所定の状態に維持する制御手段とを備えている空気調和機において、
上記室外機には、室外ファンの外気吸い込み側（上流側）に配置された第１開口部と、上記室外ファンの外気吹き出し側（下流側）に配置された第２開口部と、所定の配管を介して室内側に接続される第３開口部とをダクトで連結してなるとともに、上記第３開口部と上記第１開口部とを通る第１空気通路もしくは上記第３開口部と上記第２開口部とを通る第２空気通路のいずれか一方の空気通路を選択する開閉可能なダンパーを含む給排気ユニットが設けられており、上記制御手段により上記ダンパーを制御して外気を室内に給気し、もしくは室内空気を室外機側に排気することを特徴とする空気調和機。 - 上記ダンパーが、上記第１開口部と上記第２開口部の各々に設けられている請求項１に記載の空気調和機。
- 上記ダクトにはＴ字状の３つの分岐ダクトが含まれており、上記ダンパーが上記分岐ダクトの合流箇所に設けられている請求項１に記載の空気調和機。
- 上記ダンパーが、半円柱形あるいは半円柱形の内部を空洞化してその半円の弦の中点で回転し、または板形状としてその端部もしくは中点で回転する回転式ダンパーからなる請求項３に記載の空気調和機。
- 上記ダクトにはＴ字状の３つの分岐ダクトが含まれており、その合流箇所から上記第３開口部に至る上記分岐ダクト内に、上記制御手段にて制御される双方向ファンが設けられている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の空気調和機。
- 上記第３開口部を含む分岐ダクト内の上記合流箇所と上記双方向ファンとの間に、除塵フィルタおよび吸湿手段が設けられている請求項５項に記載の空気調和機。
- 上記室外機の外気吹き出しグリルには、その外気の吹き出し方向を上記第２開口部側とする風向板が含まれている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の空気調和機。
- 上記制御手段は、冷房運転時において外気温度が室温より高い場合には、上記第３開口部と上記第１開口部とを通る第１空気通路を選択するとともに、上記双方向ファンを逆回転して室内空気を上記室外機の吸い込み側の上記第１開口部から排気する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の空気調和機。
- 上記制御手段は、冷房運転時において外気温度が室温より低い場合には、上記第３開口部と上記第１開口部とを通る第１空気通路を選択するとともに、上記双方向ファンを正回転して、上記室外機の吸い込み側の外気を室内に給気する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の空気調和機。
- 上記制御手段は、冷房運転時において外気温度が室温より所定値以上低く、かつ、設定温度と室温との差が所定値以下である場合には、冷房運転を停止する請求項９に記載の空気調和機。
- 上記制御手段は、暖房運転時において外気温度が室温より低い場合には、上記第３開口部と上記第１開口部とを通る第１空気通路を選択するとともに、上記双方向ファンを逆回転して室内空気を上記室外機の吸い込み側に排気する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の空気調和機。
- 上記制御手段は、暖房運転時において外気温度が室温より高い場合には、上記第３開口部と上記第１開口部とを通る第１空気通路を選択するとともに、上記双方向ファンを正回転して上記室外機の吸い込み側の外気を室内に給気する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の空気調和機。
- 上記制御手段は、暖房運転時において外気温度が室温より所定値以上高く、かつ、設定温度と室温との差が所定値以上になった場合には、暖房運転を停止する請求項１２に記載の空気調和機。
- 上記室内機の室内熱交換器には、除湿用開閉弁（減圧器）を有する冷媒配管を介して相互に接続される少なくとも２つの熱交換器が含まれており、上記制御手段は、上記除湿用開閉弁を絞り制御しての冷房除湿運転時に外気温度が室温より高い場合には、上記第３開口部と上記第１開口部とを通る第１空気通路を選択するとともに、上記双方向ファンを逆回転して、室内空気を上記室外機の吸い込み側の上記第１開口部から排気する請求項１ないし７に記載の空気調和機。
- 上記室内機の室内熱交換器には、除湿用開閉弁（減圧器）を有する冷媒配管を介して相互に接続される少なくとも２つの熱交換器が含まれており、上記制御手段は、上記除湿用開閉弁を絞り制御しての冷房除湿運転時に外気温度が室温より低い場合には、上記第３開口部と上記第２開口部とを通る第２空気通路を選択するとともに、上記双方向ファンを正回転して、上記室外機の吹き出し側の外気を室内に給気する請求項１ないし７に記載の空気調和機。
- 上記室内機の室内熱交換器には、除湿用開閉弁（減圧器）を有する冷媒配管を介して相互に接続される少なくとも２つの熱交換器が含まれており、上記制御手段は、上記除湿用開閉弁を絞り制御しての暖房除湿運転時に外気温度が室温より低い場合には、上記第３開口部と上記第１開口部とを通る第１空気通路を選択するとともに、上記双方向ファンを逆回転して、室内空気を上記室外機の吸い込み側の上記第１開口部から排気する請求項１ないし７に記載の空気調和機。
- 上記室内機の室内熱交換器には、除湿用開閉弁（減圧器）を有する冷媒配管を介して相互に接続される少なくとも２つの熱交換器が含まれており、上記制御手段は、上記除湿用開閉弁を絞り制御しての暖房除湿運転時に外気温度が室温より高い場合には、上記第３開口部と上記第１開口部とを通る第１空気通路を選択するとともに、上記双方向ファンを正回転して、上記室外機の吸い込み側の外気を室内に給気する請求項１ないし７に記載の空気調和機。
- 上記制御手段は、上記双方向ファンを正回転として外気を室内に給気する給気運転時間が所定時間以上となった場合、当該空気調和機の運転を停止した時点で、上記第３開口部と上記第２開口部とを通る第２空気通路を選択するとともに、上記双方向ファンを所定時間逆回転させる請求項６に記載の空気調和機。
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