JP2005241100A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】 室内環境に応じた富化酸素供給ユニットの最適な運転を可能とし、これにより電力の無駄な消費を解消して省エネルギ効果の向上が図れる空気調和機を提供する。
【解決手段】 室内空気の汚れを検知し、検知した汚れが設定値以上の場合に富化酸素供給ユニット２１を連続運転し、検知した汚れが設定値未満の場合に富化酸素供給ユニット２１を断続運転する。
【選択図】 図７

Description

この発明は、外気から酸素を取込んで室内に供給する富化酸素供給ユニットを備えた空気調和機に関する。

外気から酸素を取込んで室内に供給する富化酸素供給ユニットを備えることにより、室内の酸素濃度を高めて、室内を快適環境に維持する空気調和機がある（例えば特許文献１）。
特開平２−７５８３５号公報

上記の空気調和機では、室内の実際の環境とは無関係に、富化酸素供給ユニットが運転される。たとえば、室内が快適環境にあるにもかかわらず、富化酸素供給ユニットの運転が不要に継続されることがある。この場合、電力の無駄な消費となり、省エネルギ性の面で好ましくない。

この発明は、上記の事情を考慮したもので、室内環境に応じた富化酸素供給ユニットの最適な運転を可能とし、これにより電力の無駄な消費を解消して省エネルギ効果の向上が図れる空気調和機を提供することを目的としている。

請求項１に係る発明の空気調和機は、外気から酸素を取込んで室内に供給する富化酸素供給ユニットを備えたものであって、室内空気の汚れを検知し、検知した汚れが設定値以上の場合に富化酸素供給ユニットを連続運転し、検知した汚れが設定値未満の場合に富化酸素供給ユニットを断続運転する。

請求項２に係る発明の空気調和機は、外気から酸素を取込んで室内に供給する富化酸素供給ユニットを備えたものであて、当該空気調和機における圧縮機駆動用のインバータの周辺温度を検知する周辺温度検知手段、外気温度を検知する外気温度検知手段、室内空気の汚れを検知する汚れ検知手段を備えている。周辺温度検知手段の検知温度が所定値未満で且つ外気温度検知手段の検知温度が設定値未満のとき、汚れ検知手段で検知される汚れに応じて富化酸素供給ユニットの連続運転と断続運転を切換える。周辺温度検知手段の検知温度が所定値未満で且つ外気温度検知手段の検知温度が設定以上のとき、富化酸素供給ユニットを断続運転してその断続運転のオフ時間を外気温度検知手段の検知温度が高いほど長くする。一方、周辺温度検知手段の検知温度が所定値以上になると、富化酸素供給ユニットの運転を禁止する。

この発明によれば、室内環境に応じた富化酸素供給ユニットの最適な運転を可能とし、これにより電力の無駄な消費を解消して省エネルギ効果の向上が図れる空気調和機を提供できる。

以下、この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において、１０は室内ユニットで、建物の壁１の内面に取付けられている。壁１の外には、室内ユニット１と共に空気調和機を構成する室外ユニット２０が設置されている。

室外ユニット２０の上部に富化酸素供給ユニット２１が収容され、その富化酸素供給ユニット２１から室外ユニット１０の内部にかけて酸素供給管２２が配設されている。富化酸素供給ユニット２１は、外気から酸素を取込んで室内に供給するためのものである。酸素供給管２２の先端には、放出口２３が設けられている。

前面パネルが外された室内ユニット１０の構成を図２に示している。前面パネルの空気吸込口と対応する位置に室内熱交換器１１が設けられ、その室内熱交換器１１と前面パネルの空気吸込口との間に空気清浄機（電気集塵機ともいう）１２が設けられている。室内熱交換器１１の内側には室内ファン（図示しない）が配設されており、その室内ファンの運転によって室内空気が前面パネルの空気吸込口、室内熱交換器１１、および空気清浄機１２を通して室内ユニット１０の筐体内に吸込まれる。吸込まれた空気は、筐体内の風路を通って下部の空気吹出口に導かれる。空気吹出口には開閉自在なルーバ１３が設けられており、そのルーバ１３が開くことにより、室内熱交換器１１および空気清浄機１２を経た空調用空気が室内に吹出される。

上記室内熱交換器１１の下方に、ドレンパン１４が設置されている。このドレンパン１４に、室内熱交換器１１の表面に付着した霜が落下する。

室内熱交換器１１前面の空気清浄機１２下方位置で、かつドレンパン１４の上方に臨むように、上記酸素供給管２２の先端の放出口２３が配置されている。放出口２３から放出される酸素は、室内ファンが運転中であれば室内熱交換器１１側に吸込まれて空気吹出口まで導かれ、そこから室内に吹出される。放出口２３からは酸素の放出に伴って水が落下することがあるが、その落下する水はドレンパン１４で受容される。

また、室内ユニット１０の筐体の前面には、前面カバーが閉じられた状態でも露出する位置に、表示部１５、受光部１６、および汚れ検知手段であるところのガスセンサ１７が取付けられている。ガスセンサ１７は、たばこ煙、アンモニア、二酸化炭素、水蒸気、殺虫剤スプレー粒子、化粧品スプレー粒子などを汚れとして検知する。このガスセンサ１７で検知される汚れの度合が、表示部１５における３つの発光ダイオードによって“汚い”“普通”“きれい”の３段階に表示される。受光部１６は、後述のリモコン５１から発せられる赤外線光を受光する。

一方、室外ユニット２０の外観を図３に示し、室外ユニット２０内の富化酸素供給ユニット２１の外観を図４に示している。また、富化酸素供給ユニット２１の具体的な構成を図５に示している。
図５において、３２は筒状に巻回された酸素富化膜モジュールで、膜ホルダ３１と膜ホルダ３３との間に保持されている。膜ホルダ３１にはファンが収容されており、そのファンの運転によって外気が酸素富化膜モジュール３２の膜ホルダ３２側の吸入口から導入される。

酸素富化膜モジュール３２は、概念を図６に示すように、軸芯部分に円筒管６０を有し、２枚の酸素富化膜６１，６２を互いに離間させた状態で円筒管６０の周りにスパイラル状に巻回し、酸素富化膜６１，６２の相互間にスペーサ（太い破線で示す）６３を挟んで膜間透過領域を確保し、酸素富化膜６１，６２の巻回ごとの相互間にスペーサ（小さい点々で示す）６４を挟んで空気流路を確保している。円筒管６０は、膜ホルダ３１側の一端が閉塞して膜ホルダ３３側の他端が開口するとともに、軸方向に沿って複数の流入孔６０ａを有している。なお、酸素富化膜６１，６２は、展開すると、円筒管６０の流入孔６０ａ部分を開口辺としその他の周縁が封止辺とされた袋形状となっている。

膜ホルダ３１内のファンが運転して外気が酸素富化膜モジュール３２の一端に導入されると、その導入空気が酸素富化膜６１，６２の巻回相互間の空気流路を流れる。このとき、導入空気に含まれている酸素が、矢印で示すように、酸素富化膜６１，６２を透過してその酸素富化膜６１，６２間の膜間透過領域に浸入し、浸入した酸素が膜間透過領域を流れて円筒管６０の各流入孔６０ａから流入する。

円筒管６０内に流入した酸素は、円筒管６０の他端に接続されている吸引管３４、およびその吸引管３４の中途部に接続されている分岐管３５を介して、真空ポンプ３７に吸引される。吸引された酸素は、真空ポンプ３７の吐出口３７ａから吐出される。吐出口３７ａには、後述するマフラ３８を介して、上記酸素供給管２２が接続されている。なお、吸引管３４の先端に、乾燥用二方弁３６が接続されている。この乾燥用二方弁３６を開き、真空ポンプ３７を運転することで真空ポンプ３７側に大気を直接導入し酸素供給管２２に比較的乾燥している空気を供給することで酸素供給管２２内面に付着している水分を室内ユニット１０側に送り出し管内を乾燥させることができる。

制御回路の要部を図７に示している。
室外ユニット２０の室外制御部４０と室内ユニット１０の室内制御部５０とが、信号線接続されている。
室外制御部４０には、上記膜ホルダ３１内のファン３１Ｍ、乾燥用二方弁３６、真空ポンプ３７、インバータ４１、速度切換回路４５、外気温度センサ４７、周辺温度センサ４８が接続されている。インバータ４１は、商用交流電源４２の電圧を整流し、整流後の直流電圧を室外制御部４０からの指令に応じた周波数の交流電圧に変換して出力する。この出力により、室外ユニット２０に搭載されている圧縮機のモータ（圧縮機モータ）４４が駆動される。速度切換回路４５は、室外ユニット２０に搭載されている室外ファンのモータ（室外ファンモータ）４６の各速度タップに対する通電切換を行う。外気温度センサ４７は外気温度Ｔｏを検知する。周辺温度センサ４８は、インバータ４１の周辺温度、たとえばインバータ４１が搭載されているプリント配線基板の温度Ｔｘを検知する。

室内制御部５０には、上記表示部１５、受光部１６、ガスセンサ１７のほかに、室内温度センサ１８、室内ファンモータ１９が接続されている。受光部１６は、運転条件設定用のリモートコントロール式の操作器（リモコンという）５１から送出される赤外線光を受光する。室内温度センサ１８は、室内ユニット１０に吸込まれる室内空気の温度Ｔａを検知する。

つぎに、上記の構成の作用を図８のフローチャートを参照しながら説明する。
周辺温度センサ４８の検知温度Ｔｘが所定値たとえば７０℃未満で（ステップ１０１のＹＥＳ）、かつ外気温度センサ４７の検知温度Ｔｏが設定値たとえば５℃未満のとき（ステップ１０２のＹＥＳ）、汚れセンサ１７で検知される汚れに応じて、富化酸素供給ユニット２１の連続運転と断続運転が切換制御される。

具体的には、汚れセンサ１７で検知される汚れが予め定められている設定値以上であれば（ステップ１０３のＹＥＳ）、室内空気が汚れているとの判断の下に（表示部１５の発光ダイオード“汚い”が点灯する）、富化酸素供給ユニット２１のファン３１Ｍおよび真空ポンプ３７が連続運転される（ステップ１０４）。この連続運転により、室内に多量の酸素が送り込まれる。送り込まれた酸素は、吹出口２３から放出され、室内ファンモータ１９が運転中により室内熱交換器１１側に吸込まれて空調用空気と共に室内ユニット１０の下部の吹出口から室内に吹出される。放出口２３からの酸素の放出に伴い、放出口２３から水が流出することがあるが、その流出する水はドレンパン１４に落下する。

汚れセンサ１７で検知される汚れが設定値未満であれば（ステップ１０３のＹＥＳ）、室内空気が汚れていないとの判断の下に（表示部１５の発光ダイオード“普通”または“きれい”が点灯する）、富化酸素供給ユニット２１のファン３１Ｍおよび真空ポンプ３７が断続運転される（ステップ１０５）。この断続運転により、室内に送り込まれる酸素の量は減少するものの、室内空気が汚れていないので室内環境への影響はない。断続運転として、例えば、７分オン・３分オフのパターンが選定される。

このように、汚れセンサ１７で検知される汚れに応じて富化酸素供給ユニット２１の連続運転と断続運転を切換えることにより、室内環境に応じた富化酸素供給ユニット２１の最適な運転が可能となり、断続運転では電力の無駄な消費を解消できて省エネルギ効果の向上が図れる。

ただし、室内空気が汚れている場合でも、外気温度センサ４７の検知温度Ｔｏが５℃以上の条件では、真空ポンプ３７の異常温度上昇による故障を防ぐため、図９に示すように、外気温度Ｔｏが高いほど断続運転のオフ時間を長くするポンプ保護制御が実行される。

すなわち、外気温度Ｔｏが５℃以上、３０℃未満の条件では、パターンＢの断続運転が実行される。パターンＢは、室内空気が汚れていない場合と同じく、７分オン・３分オフの断続運転である。外気温度Ｔｏが３０℃以上、３５℃未満の条件では、パターンＣの断続運転が実行される。パターンＣは、５分オン・５分オフの断続運転である。外気温度Ｔｏが３５℃以上、４５℃未満の条件では、パターンＤの断続運転が実行される。パターンＤは、３分オン・７分オフの断続運転である。外気温度Ｔｏが４５℃以上の条件になると、パターンＥの断続運転が実行される。パターンＥは、０分オン・１０分オフの断続運転、つまり運転停止である。

このように、外気温度Ｔｏが高いほど断続運転のオフ時間を長くすることにより、外気温度Ｔｏに基づく真空ポンプ３７の異常温度上昇を回避することができ、安全である。

なお、ポンプ保護制御では、富化酸素供給ユニット２１の運転開始に際し、パターンＢでは１２０分間の連続運転、パターンＣでは２０分間の連続運転、パターンＤでは３分間の連続運転が先ず実行される。

また、断続運転のオフタイミングにおいて、図１０の乾燥運転条件に示すように、外気温度Ｔｏが−５℃≦Ｔｏ＜５℃の場合に、乾燥用二方弁３６が６０秒間だけ開放される。この大気開放により、真空ポンプ３７につながる吸引管３４内の水分が乾燥する。断続運転中だけでなく、真空ポンプ３７の起動時にも、Ｔｏ＜５℃の場合には１５分間、Ｔｏ≧５℃の場合には１０秒間、乾燥用二方弁３６が開放される。

一方、インバータ４１や圧縮機モータ４４の異常によって周辺温度センサ４８の検知温度Ｔｘが７０℃以上まで上昇した場合には（ステップ１０１のＹＥＳ）、富化酸素供給ユニット２１の運転が禁止される（ステップ１０７）。この禁止により、たとえ外気温度センサ４７に不具合が発生して図９のポンプ保護制御が働かない場合でも、真空ポンプ３７の異常温度上昇を確実に回避することができ、安全である。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

この発明の一実施形態の全体的な構成の概要を示す図。 同実施形態における室内ユニットの構成を示す斜視図。 同実施形態における室外ユニットの外観斜視図。 同実施形態における室外ユニット内の富化酸素供給ユニットの外観を示す斜視図。 同実施形態における富化酸素供給ユニットの具体的な構成を示す斜視図。 同実施形態における酸素富化膜モジュールの概念を示す図。 同実施形態における制御回路の要部のブロック図。 同実施形態の作用を説明するためのフローチャート。 同実施形態のポンプ保護制御を説明するための図。 同実施形態の乾燥運転条件を示す図。

符号の説明

１０…室内ユニット、１１…室内熱交換器、１２…空気清浄機、１３…ルーバ、１４…ドレンパン、１５…表示部、１６…受光部、１７…ガスセンサ（汚れ検知手段）、２０…室外ユニット、２１…富化酸素供給ユニット、２２…酸素供給管、２３…放出口、３１，３３…膜ホルダ、３２…酸素富化膜モジュール、３４…吸引パイプ、３５…分岐パイプ、３６…乾燥用二方弁、３７…真空ポンプ、３７ａ…吐出口、４０…室外制御部、４１…インバータ、４７…外気温度センサ、４８…周辺温度センサ（周辺温度検知手段）、５０…室内制御部、６０…円筒パイプ、６０ａ…流入孔、６１，６２…酸素富化膜、６３，６４…スペーサ

Claims (2)

1. 外気から酸素を取込んで室内に供給する富化酸素供給ユニットを備えた空気調和機において、室内空気の汚れを検知する汚れ検知手段と、この汚れ検知手段で検知される汚れが設定値以上の場合に前記富化酸素供給ユニットを連続運転し、前記汚れ検知手段で検知される汚れが前記設定値未満の場合に前記富化酸素供給ユニットを断続運転する制御手段と、を備えていることを特徴とする空気調和機。
2. 外気から酸素を取込んで室内に供給する富化酸素供給ユニットを備えた空気調和機において、
   当該空気調和機における圧縮機駆動用のインバータの周辺温度を検知する周辺温度検知手段と、外気温度を検知する外気温度検知手段と、室内空気の汚れを検知する汚れ検知手段と、前記周辺温度検知手段の検知温度が所定値未満で且つ前記外気温度検知手段の検知温度が設定値未満のとき、前記汚れ検知手段で検知される汚れに応じて前記富化酸素供給ユニットの連続運転と断続運転を切換える制御手段と、前記周辺温度検知手段の検知温度が所定値未満で且つ前記外気温度検知手段の検知温度が設定以上のとき、前記富化酸素供給ユニットを断続運転してその断続運転のオフ時間を前記外気温度検知手段の検知温度が高いほど長くする制御手段と、前記周辺温度検知手段の検知温度が所定値以上のとき前記富化酸素供給ユニットの運転を禁止する制御手段と、
   を備えていることを特徴とする空気調和機。

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