JP2005265401A - 空気調和機 - Google Patents

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Abstract

【課題】 換気動作を行っても、少なくとも室内機の側では結露しないようにする。
【解決手段】 制御装置15により、室温が外気温よりも低い場合の運転中は、室外温度センサ35が計測した屋外空気の温度T2と室外湿度センサ36が計測した屋外空気の湿度H2に基づいて屋外空気の露点温度Tcを求め、次に露点温度Tcと室内温度センサ13が計測した室内空気の温度T1とを比較し、Tc>T1+α(但し、α>0)となるときには、給気しようとしても給気ファン34が起動しないようにし、外気温が室温よりも低い場合の運転中は、室内温度センサ13が計測した室内空気の温度T1と室内湿度センサ14が計測した室内空気の湿度H1とに基づいて室内空気の露点温度Tcを求め、その露点温度Tcと室外温度センサが計測した屋外空気の温度T2とを比較し、Tc>T2+β(但し、β>0)となるときにも給気しようとしても、給気ファンは起動しないように構成した。
【選択図】 図1

Description

本発明は換気装置を備えた空気調和機に関する。
この種の空気調和機としては、例えば図5に示したように、室内機10に排気管20と給気管21とを設け、換気ユニット22に設けた図示しない一方のファンの回転により、室内空気を排気管20とダクト23とを介して例えば屋外に排気すると同時に、図示しない他方のファンの回転により、屋外の空気を給気管21とダクト23とを介して室内に取り込んで、室内の換気を行うように構成した空気調和機が周知である(例えば、特許文献1参照。)。
また、図6に示したように、室内機10に換気用送風機25を設け、ファン26の正逆転切替えにより、1本の換気管27を介して、室内空気を屋外へ排気するとともに、屋外の空気を室内に取り込むことで、室内の換気を行うように構成した空気調和機も周知である(例えば、特許文献2参照。)。なお、図中28と29とは給排気口である。
特許第2629665号公報 特開2000−193269号公報
上記の特許文献1、2などで提案された換気装置付きの空気調和機においては、室内を所望の温度に調節可能であると共に、室内を換気することが可能であるため、窓を定期的に開けるなどをして、室内の換気を行う必要が無いという利点がある。しかしながら、上記した従来構成の換気装置付き空気調和機においては、換気中に室内機側で結露し、その結露が原因でカビが発生して不衛生になる。また、それに起因して異臭が発生する場合もあるなどの欠点があった。
例えば、図5に示した従来の空気調和機では、室温が外気温より低い場合の冷房運転中において、給気管を介して高温多湿の外気を室内に取り込むときには、室内に取り込まれる外気が、室温と略一致する温度になっている給気管の部分を通過する際に露点温度以下にまで冷却されると、屋外空気に含まれる水分が給気管の内部で凝縮して結露し、給気管内でカビや異臭が発生することがあった。
また、外気温が室温より低い場合の暖房運転中において、給気管を介して温度の低い外気を室内に取り込むときには、内部を通る低温外気により給気管が冷却され、その給気管の外表面に触れる室内空気中の水分が凝縮して給気管の外表面で結露し、その結露水が床などの上に滴下することがあった。
そのため、換気動作を行っても、少なくとも室内機側では結露しないようにする必要があり、それが解決すべき課題となっていた。
本発明は上記従来技術の課題を解決するため、室内に設置され、室内空気と熱交換する冷媒が流れる熱交換器を内部に備えた室内機と、室外に設置され、前記室内機と冷媒管を介して接続される室外機とを備え、少なくとも前記室内機が設置された室内空気の室外への排出、室外空気の室内への取り込みの何れかを可能とした換気手段を有する分離型の空気調和機において、室外及び室内の計測温度に基づいて前記換気手段の運転を制限する換気運転制限手段を設けたことを主要な特徴とする。
本発明によれば、室外空気の取り込みによる給気の換気が行えるようにしつつ、室内機側での結露を防止でき、そのため、換気中の結露に起因して水滴が滴下したり、或いはカビが発生したりするなどの不都合が生じないようにできる。
屋外空気(室外空気)の露点温度Tcと室内空気の温度T1とを比較し、例えばTc>T1+α(但し、α>0)となるときの、即ち、室温が外気温より低い場合の冷房運転中と、室内空気の露点温度Tcと屋外空気の温度T2とを比較し、例えばTc>T2+β(但し、β>0)となるときの、即ち、外気温が室温より低い場合の暖房運転中は、給気手段を起動して給気して室内を換気しようとしても、その給気手段が起動しないように、換気手段の運転を制限する換気運転制限手段を備えるように構成したものであり、以下に本発明の実施例を記載する。
以下、本発明の第1の実施例を、図1〜図4に基づいて説明する。なお、理解を容易にするため、これらの図においても、前記図5、図6において説明した部分と同様の機能を有する部分には、同一の符号を付した。
第1の実施例の空気調和機100は、図1に示したように、室内に設置される室内機10と、屋外に設置される室外機30とを備えて構成され、前記室内機10に設けた室内側室内側熱交換器11と、室外機30に設けた圧縮機31、室外側熱交換器32及び四方弁にてなる流路切替弁33とは、建屋の外壁1に開設した壁穴2を介して配管される冷媒管3により接続され、前記流路切替弁33によって流路切替が可能な冷媒の循環路が形成されている。
また、冷媒管3と同様に、建屋の外壁1の壁穴2を介して配管された換気管4により、室内機10に設けた換気用の排気ファン12と、室外機30に設けた換気用の給気ファン34とが連結されている。さらに、室内機10と室外機30とは、壁穴2を介して配線された図示しない制御線により電気的に接続されている。ここで、前記換気用の給気ファン34は、室外機30の内部に設けなくても良く、前記壁穴2と室外機30との中間位置であっても良い。また、換気用の給気ファン34は、排気ファンと同様に、室内機10の内部に設けることも可能である。
そして、上記構成の空気調和機100においては、室外機30の圧縮機31で高温高圧に圧縮した冷媒蒸気が室外側熱交換器32を経由して室内機10の室内側熱交換器11に至り、その後、圧縮機31に戻るように流路切替弁33をセットしたときには、室外側熱交換器32で屋外の空気に放熱して凝縮した冷媒を、前記室内機10の室内側熱交換器11で蒸発させて室内の空気を冷却することができる。また、前記圧縮機31で高温高圧に圧縮した冷媒蒸気を室内側熱交換器11に直接送り、その後、室外側熱交換器32を経由して圧縮機31に戻るように流路切替弁33をセットしたときには、圧縮機31で高温高圧に圧縮した冷媒蒸気が室内側熱交換器11で室内の空気と熱交換して凝縮し、主に冷媒の凝縮熱により室内空気を加熱することができるので、室内機10が設置された室内の冷暖房などが可能である。
また、室内機10の排気ファン12を運転すると、室内の空気が排気ファン12に吸込まれ、換気管4と室外機30の給気ファン34を経由して屋外(室外)に排出され、一方、給気ファン34を運転すると、屋外(室外)の空気が給気ファン34に吸込まれ、換気管4と室内機10の排気ファン12を経由して室内に取り込まれるように構成されている。
したがって、本発明の空気調和機100においては、冷暖房運転が可能であるばかりでなく、排気ファン12、給気ファン34の何れか一方を運転することにより、室内の換気が行われる。すなわち、排気ファン12を運転すると、室内の空気が屋外に排出され、大気圧より低圧になった室内に、新鮮な室外空気が漏れ込んで室内の換気がなされ、給気ファン34を運転すると、新鮮な屋外の空気が室内に取り込まれ、大気圧より高圧になった室内の空気が室外に漏れ出て換気がなされる。
なお、室内機10が気密性の高い室内に設置されているときには、その室内に対する空気の漏れ込み、漏れ出しは少なくなり、特に排気ファン12を運転して室内空気を屋外に排気し、減圧された室内に室外空気を漏れ込まして室内の換気をする際には不利となるので、高気密住宅では、排気ファン12と給気ファン34を交互に運転するのが好ましいが、前記したように何れか一方のみを運転することによっても室内の換気は可能である。
また、室内機10には室内空気の温度(室温)を計測するための室内温度センサ13と、室内空気の湿度(室内湿度)を計測するための室内湿度センサ14とが設置され、一方、室外機30には屋外空気の温度(外気温)を計測するための室外温度センサ35と、屋外空気の湿度(屋外湿度)を計測するための室外湿度センサ36とが設置されている。
また、室内機10には制御装置15が設けられ、リモコン5などの操作により、室内機10の室内温度センサ13と室内湿度センサ14とが計測した室内空気の温度T1と湿度H1とに基づく冷暖房および除湿運転と、排気ファン12または給気ファン34を起動しての換気運転とが可能に設けられている。
さらに、本発明の空気調和機100においては、リモコン5などの操作により給気ファン34の起動による給気の換気運転を指示しても、制御装置15の図示しないメモリに格納した換気運転制御プログラムにより、特定条件時には給気ファン34が起動せず、室内機10側で結露することがないように構成されている。
例えば、室温よりも外気温度が高いときの冷房運転中において、前記給気ファン34を運転して換気すると、室内に取り込まれる屋外空気が、室温と略一致する温度になっている換気管4の室内配管部分4Aと排気ファン12の部分を通過する際に、露点温度以下にまで冷却されるため、屋外空気中の水分としての水蒸気が、室内配管部分4Aと排気ファン12の内部で凝縮して結露することがある。
そのため、制御装置15の図示しないメモリに格納した換気運転制御プログラムは、先ず室外温度センサ35が計測した屋外空気の温度T2と、室外湿度センサ36が計測した屋外空気の湿度H2とに基づいて、その空気の露点温度Tcを演算算出し、次に、その露点温度Tcと、室内温度センサ13が計測した室内空気の温度T1とを比較するように構成してある。
なお、換気管4の室内配管部分4Aと排気ファン12の温度は、給気ファン34を運転して室内に取り込む高温の屋外空気が触れると上昇する。そのため、室内に取り込まれている屋外空気が温度T1まで低下することはないので、給気ファン34を運転して室内に取り込んでいる屋外空気の露点温度Tcが、室内温度センサ13が計測した室内空気の温度T1と一致しても、室内に取り込まれている屋外空気に含まれている水蒸気が換気管4の室内配管部分4Aと排気ファン12の部分で結露することはない。
また、屋外空気を室内に取り込む際の換気管4の室内配管部分4Aと排気ファン12の温度上昇幅及び温度上昇速度は、それらを構成している素材の比熱や熱伝導率などの物性、形状、並びに大きさなどにも依存するため、各種実験により定めた補正値αを考慮して、給気ファン34を運転して取り込む屋外空気の露点温度Tcと、室内温度センサ13が計測した室内空気の温度T1とを比較するように換気運転制御プログラムを構成してある。
そして、室温が外気温よりも低い場合の冷房運転中において、例えば、Tc>T1+α(但し、α>0)となるときには、リモコン5などを操作して給気ファン34を起動しようとしても、起動しないように構成してある。したがって、室温が外気温よりも低い場合の運転中に、結露し易い高湿の屋外空気を室内に取り込んで行う換気がなされることはなく、これにより屋外空気に含まれる水蒸気が換気管4の室内配管部分4Aと排気ファン12の内側で凝縮して結露すると云う不都合が起こることはない。
一方、外気温度が室温よりも低い場合の暖房運転中において、給気ファン34を運転し、換気管4と排気ファン12を介して低温の屋外空気を室内に取り込むと、換気管4の室内配管部分4Aと排気ファン12の温度が下がる。そして、換気管4の室内配管部分4Aと排気ファン12の温度の低い部分に触れて室内空気の温度が露点温度以下に低下し、室内配管部分4Aと排気ファン12の外面部分に室内空気中の水蒸気が凝縮して結露することがある。
そのため、制御装置15の図示しないメモリに格納した換気運転制御プログラムは、先ず室内温度センサ13が計測した室内空気の温度T1と、室内湿度センサ14が計測した室内空気の湿度H1とに基づいて室内空気の露点温度Tcを演算算出し、その露点温度Tcと、室外温度センサ35が計測した屋外空気の温度T2とを比較するように構成してある。
なお、換気管4の室内配管部分4Aと排気ファン12の温度は、給気ファン34を運転して室内に取り込む低温の屋外空気が触れて低下するが、その外面側は屋外空気よりは温度の高い室内空気に触れているため、換気管4の室内配管部分4Aと排気ファン12の外面側の温度が、屋外空気の温度T2まで低下することはない。したがって、室内空気の露点温度Tcが、給気ファン34を運転して室内に取り込んでいる屋外空気の温度T2と一致しても、換気管4の室内配管部分4Aと排気ファン12の外面側で室内空気に含まれる水分としての水蒸気が凝縮して結露することはない。
そして、屋外空気を室内に取り込む際の換気管4の室内配管部分4Aと排気ファン12の温度低下幅及び温度低下速度も、それらを構成している素材の比熱や熱伝導率などの物性、形状、並びに大きさなどにも依存するので、各種実験に基づいて定めた補正値βを考慮して、室内空気の露点温度Tcと、室外温度センサ35が計測した屋外空気の温度T2とを比較するように構成してある。
すなわち、外気温が室温よりも低い場合の冷房運転中において、例えば、Tc>T2+β(但し、β>0)となるときには、リモコン5などを操作して給気ファン34を起動しようとしても、起動しないように構成してある。したがって、室内空気の露点温度が高くなっているような外気温が室温よりも低い場合の運転中において、極端に温度の低い屋外空気を室内に取り込んで行う換気がなされることはなく、これにより室内空気に含まれる水蒸気が、換気管4の室内配管部分4Aと排気ファン12の外側で凝縮して結露すると云う不都合が起こることはない。
本発明の第2の実施例を図2に基づいて説明する。第2の実施例における空気調和機100の室内機10には、空気流路切替用のダンパー16が設けられ、室内機10の室内温度センサ13と室内湿度センサ14とで室内空気の温度と湿度だけでなく、給気ファン34を起動し、換気管4と排気ファン12とを介して取り込んだ屋外空気の温度と湿度とが計測可能に設けられている。そのため、室外機30には温度センサと湿度センサは設けられていない。
すなわち、例えばダンパー16を図2に実線で示す位置に切替たときには、室内側熱交換器11に向かって流れる室内空気が室内温度センサ13と室内湿度センサ14とに向かって流れ、室内温度センサ13と室内湿度センサ14とで室内空気の温度T1と湿度H1とが計測される。ダンパー16を図2に破線で示す位置に切替え、且つ、給気ファン34を運転し換気管4と排気ファン12とを介して屋外から空気を取り込むときには、その取り込まれた屋外空気が室内温度センサ13と室内湿度センサ14とに向かって流れ、室内温度センサ13と室内湿度センサ14とで屋外空気の温度T2と湿度H2とが計測されるように設けられている。
そして、制御装置15の図示しないメモリに格納した換気運転制御プログラムが、室内温度センサ13が計測した室内空気の温度T1、屋外空気の温度T2、室内湿度センサ14が計測した室内空気の湿度H1、屋外空気の湿度H2を用いて、室温が外気温より低い場合の冷房運転時には、屋外空気の露点温度Tc、外気温が室温より低い場合の暖房運転時には、室内空気の露点温度Tcをそれぞれ演算し、この室温が外気温より低い場合の運転時中に、例えば、Tc>T1+α(但し、α>0)となったときには、給気ファン34の運転を停止し、外気温が室温より低い場合の運転中に、例えば、Tc>T2+β(但し、β>0)となったときには、給気ファン34の運転を停止するように設けられている。
したがって、この第2の実施例の空気調和機100においても、室温が外気温よりも低い場合の運転中に、結露し易い高湿の屋外空気を室内に取り込んで行う換気がなされることはないので、換気管4の室内配管部分4Aと排気ファン12の内側で凝縮して結露すると云う不都合が起こることはないし、室内空気の露点温度が高くなっているような外気温が室温よりも低い場合の運転中に、極端に温度の低い屋外空気を室内に取り込んで行う換気がなされることもないので、換気管4の室内配管部分4Aと排気ファン12の外側で凝縮して結露すると云う不都合が起こることもない。
本発明の第3の実施例を図3に基づいて説明する。第3の実施例における空気調和機100の室外機30には、安価な室外温度センサ35は設けられているが、高価な湿度センサは設けられていない。
そして、屋外空気の湿度は、室外温度センサ35が計測した温度T2に基づいて推定し、その推定湿度から屋外空気の露点温度Tcを制御装置15の図示しないメモリに格納した換気運転制御プログラムで演算し、その露点温度Tcと室内温度センサ13が計測した室内空気の温度T1とに基づいて、室温が外気温よりも低い場合の冷房運転時に、屋外から室内に取り込む空気が換気管4の室内配管部分4Aと排気ファン12の内部で凝縮して結露することがないように構成されている。
すなわち、室外温度センサ35が計測した屋外空気の温度T2が、例えば28℃未満のときは湿度80%、28℃以上のときは湿度70%と想定して、制御装置15の図示しないメモリに記憶しておき、制御装置15の図示しないメモリに格納した換気運転制御プログラムにより、室外温度センサ35が計測した屋外空気の温度T2に基づいてその屋外空気の露点温度Tcを決定し、その露点温度Tcと室内温度センサ13が計測した室内空気の温度T1とに基づいて、室温が外気温よりも低い場合の運転時に、屋外から室内に取り込む空気が換気管4の室内配管部分4Aと排気ファン12の内部で凝縮して結露することがないように、例えば、Tc>T1+α(但し、α>0)となったときには給気ファン34の運転を停止して構成されている。
したがって、この第3の実施例の空気調和機100においても、室温が外気温よりも低い場合の運転中に、結露し易い高湿の屋外空気を室内に取り込んで行う換気がなされることはないので、換気管4の室内配管部分4Aと排気ファン12の内側で、屋外空気に含まれる水分としての水蒸気が凝縮して結露すると云う不都合が起こることはない。
また、屋外空気の温度と湿度との関係をテーブルにして制御装置15の図示しないメモリに記憶しておき、そのテーブルと室外温度センサ35が計測した屋外空気の温度T2からその屋外空気の湿度を推定する構成とすることも可能である。また、制御装置15には時計回路を設け、室外温度センサ35が計測した屋外空気の温度T2に季節と時刻を加味して屋外空気の湿度を推定する構成としても良い。
なお、この第3の実施例の空気調和機100においては、外気温が室温よりも低い場合の暖房運転時に、前記第1の実施例の空気調和機100などと同様に、制御装置15の図示しないメモリに格納した換気運転制御プログラムが、室内温度センサ13が計測した室内空気の温度T1及び室内湿度センサ14が計測した室内空気の湿度H1に基づいて、室内空気の露点温度Tcを演算して求め、その露点温度Tcと室外温度センサ35が計測した屋外空気の温度T2とを比較し、例えば、Tc>T2+β(但し、β>0)となったときには給気ファン34の運転を停止して、換気管4の室内配管部分4Aと排気ファン12の外側で室内空気が凝縮して結露すると云う不都合が起こらないようにも構成されている。
本発明の第4の実施例を、図4に基づいて説明する。この第4の実施例における空気調和機100においては、換気管4の室内配管部分4Aの開口端側内側と、換気管4の室内配管部分4Aの外側とに、それぞれ結露センサ6A、6Bが設けられている。
そして、室温が外気温よりも低い場合の冷房運転中に、給気ファン34を運転して、温度の高い屋外空気を換気管4と排気ファン12とを介して室内に取り込んでいるときに、換気管4の内部に設けた結露センサ6Aの表面で結露があり、結露センサ6Aが所定の信号を出力したときには、給気ファン34の運転を直ちに停止し、また、外気温が室温よりも低い場合の暖房運転中に、給気ファン34を運転して、温度の低い屋外空気を換気管4と排気ファン12とを介して室内に取り込んでいるときに、排気管4の外部に設けた結露センサ6Bの表面で結露があり、結露センサ6Bが所定の信号を出力したときにも、給気ファン34の運転を直ちに停止するように、制御装置15の図示しないメモリに格納した換気運転制御プログラムが構成されている。
したがって、この第4の実施例の空気調和機100においては、換気運転中に結露があると、換気運転は直ちに停止されるので、結露水は結露部のその後の温度上昇により蒸発し、結露は解消される。
なお、制御装置15の図示しないメモリに格納する換気運転制御プログラムとしては、冷房運転中などの前記換気時に結露センサ6Aが所定の信号を出力して給気ファン34の運転を停止すると、その後の所定時間、例えば、1〜5分間程度は、排気ファン12を運転するように構成することも可能である。
制御装置15の換気運転制御プログラムを上記のように構成すると、結露が瞬間的に生じた換気管4と排気ファン12の内部に、温度が露点温度以上である室内空気を強制的に送ることができるので、結露水のより速やかな蒸発が可能となる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
例えば、給気ファン34は、換気管4の配管距離を短縮するために、室外機30にではなく、壁穴2に近い外壁1の外壁面に設置するように構成しても良い。このように、給気ファン34を外壁1の外壁面に設置するときには、室外温度センサ35と室外湿度センサ36は、給気ファン34に近接して設置しても良いし、室外機30に設置することも可能である。
また、排気ファン12と給気ファン34に変えて、正転/逆転の切替が可能な一つのファンを換気管4に設けるようにしても良い。
さらに、特許文献1に記載されているように、換気管4に変えて、屋外の空気を室内に取り込むための給気管と、室内の空気を屋外などの室外に排出するための排気管とを設け、それぞれに専用のファンを設けるように構成することも可能である。
また、制御装置15の図示しないメモリに格納する換気運転制御プログラムとしては、室内機1の側で結露の恐れがあるとき、あるいは結露センサにより結露が確認されたときに、給気ファン34の運転を停止するのではなく、給気ファン34の回転速度を定格速度以下、例えば定格速度の30%(ダクトの熱伝導率、比熱、太さ、長さ、形状などにより変更し得る。)に抑えて、少量の換気を継続するように構成することも可能である。
このような、制御を行うと、結露する量が減少するので、換気を停止したときに結露水の蒸発が早く完了するので、カビや異臭の発生を抑制する効果が期待できる。
第1の実施例における空気調和機の説明図である。 第2の実施例における空気調和機の説明図である。 第3の実施例における空気調和機の説明図である。 第4の実施例における空気調和機の説明図である。 従来技術の説明図である。 他の従来技術の説明図である。
符号の説明
1 外壁
2 壁穴
3 冷媒管
4 換気管
4A 室内配管部分
5 リモコン
6A、6B 結露センサ
10 室内機
11 室内側熱交換器(熱交換器)
12 排気ファン
13 室内温度センサ(温度センサ)
14 室内湿度センサ(湿度センサ)
15 制御装置
20 排気管
21 給気管
22 換気ユニット
23 ダクト
25 換気用送風機
26 ファン
27 換気管
28、29 給排気口
30 室外機
31 圧縮機
32 室外側熱交換器
33 流路切替弁
34 給気ファン
35 室外温度センサ(温度センサ)
36 室外湿度センサ(湿度センサ)

Claims (5)

  1. 室内に設置され、室内空気と熱交換する冷媒が流れる熱交換器を内部に備えた室内機と、室外に設置され、前記室内機と冷媒管を介して接続される室外機とを備え、少なくとも前記室内機が設置された室内空気の室外への排出、室外空気の室内への取り込みの何れかを可能とした換気手段を有する分離型の空気調和機において、室外及び室内の計測温度に基づいて前記換気手段の運転を制限する換気運転制限手段を設けたことを特徴とする空気調和機。
  2. 前記室外空気の室内への取り込みによる給気の換気運転が、室外及び室内の計測温度に基づいて換気運転制限手段により制限されることを特徴とする請求項1記載の空気調和機。
  3. 前記換気運転制限手段による換気手段の運転制限が、前記室内機に設けられた湿度センサが計測した湿度データを加味してなされることを特徴とする請求項1又は2に記載の空気調和機。
  4. 室内に設置され、室内空気と熱交換する冷媒が流れる熱交換器を内部に備えた室内機と、室外に設置され、前記室内機と冷媒管を介して接続される室外機とを備え、少なくとも前記室内機が設置された室内空気の室外への排出、室外空気の室内への取り込みの何れかを可能とした換気手段を有する分離型の空気調和機において、前記換気手段の換気路に結露センサを設け、この結露センサが出力する信号に基づいて前記換気手段の運転を制限する換気運転制限手段を設けたことを特徴とする空気調和機。
  5. 前記結露センサが、室外空気を室内に取り込む給気管の内側と、この給気管における室内側の外面の双方に設けられていることを特徴とする請求項4に記載の空気調和機。
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