JP2020063863A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機と、熱源側熱交換器と、熱源側ファンと、利用側熱交換器と、利用側ファンと、ケーシングとを備えた空気調和装置において、適切な換気手段を提供する。【解決手段】空気調和装置（１）は、ケーシング（１０）の内部に、圧縮機（２）と、熱源側熱交換器（７）と、熱源側ファン（８）と、利用側熱交換器（４）と、利用側ファン（５）と、ケーシング（１０）とを配置している。ケーシング（１０）の内部には、利用側熱交換器（４）および利用側ファン（５）を通る空気の通路（Ａ）が形成されている。ケーシング（１０）には、利用側空気通路（Ａ）と、ケーシング（１０）の外部とを連通する換気口（６１）が形成されている。【選択図】図２

Description

圧縮機と、熱源側熱交換器と、熱源側ファンと、利用側熱交換器と、利用側ファンと、ケーシングとを備えた空気調和装置。

空気調和装置について、室内の設置を最小限の空気吸込口と吹出し口だけにし、その他の構成要素を室外に配置した空気調和装置が提案されている（たとえば、特許文献１（特開２００３−２１４６４８号公報））。

特許文献１においては、本体内部を上下に仕切る仕切り板１１に、排気用ダンパ１２、給気用ダンパ１３が設けられ、換気が行われる。

従来の空気調和装置においては、室内用空気と室外用空気の仕切に、換気ダンパが取り付けられているため、室内用空気に室外用空気が混じり、両者を独立に制御するのが困難であった。

第１観点の空気調和装置は、圧縮機と、熱源側熱交換器と、熱源側ファンと、利用側熱交換器と、利用側ファンと、ケーシングとを備えている。圧縮機と、熱源側熱交換器と、熱源側ファンと、利用側熱交換器と、利用側ファンとは、ケーシングの内部に配置されている。ケーシングの内部には、利用側熱交換器および利用側ファンを通る空気の通路が形成されている。ケーシングには、利用側空気通路と、ケーシングの外部と、を連通する換気口が形成されている。

第１観点の空気調和装置は、ケーシングに、利用側空気通路とケーシングの外部とを連通する換気口が形成されているために、効率よく空気を換気することができる。

第２観点の空気調和装置は、第１観点の空気調和装置であって、ケーシングの内部には、さらに、熱源側通路が形成されている。熱源側通路は、熱源側熱交換器および熱源側ファンを通る空気の通路である。利用側空気通路と、熱源側空気通路とは、利用側の空気と熱源側の空気とが混ざらないように配置されている。

第２観点の空気調和装置は、利用側の空気と熱源側の空気とが混ざらないように配置されているために、利用側の空気の換気を行っても、効率の低下が少ない。

第３観点の空気調和装置は、第１観点または第２観点の空気調和装置であって、換気口は、利用側空気通路の利用側ファンよりも上流側に配置されている。

第３観点の空気調和装置は、利用側ファンの上流側の負圧を利用して、換気口から外気を導入するので、新たにファンを設ける必要がない。換気にあたって、熱源側ファンを用いる必要も無い。

第４観点の空気調和装置は、第１観点〜第３観点のいずれかの空気調和装置であって、換気口は、利用側空気通路の利用側熱交換器よりも下流側に配置されている。

第４観点の空気調和装置においては、利用側熱交換器で熱交換した後の空気に、換気口より導入した空気が混合される。そのために、換気口より導入した空気による、利用側の空気に対する温度調整機能が大きくなる。

第５観点の空気調和装置は、第１観点〜第３観点のいずれかの空気調和装置であって、換気口は、利用側空気通路の利用側熱交換器よりも上流側に配置されている。

第５観点の空気調和装置においては、利用側熱交換器で熱交換する前の空気に、換気口より導入した空気が混合される。そのために、換気口より導入した空気による、利用側の空気に対する温度調整機能は、第４観点に比べて小さくなる。その代わり、温度変化が小さく、大量の空気の入れ替えが容易になる。

第６観点の空気調和装置は、第１観点〜第５観点のいずれかの空気調和装置であって、ケーシングは、開閉部材を有する。開閉部材は、換気口の開度を変更することができる。

第６観点の空気調和装置は、開閉部材を有しているので、換気口の開度を容易に変更することができる。

第７観点の空気調和装置は、第６観点の空気調和装置であって、さらに、ガスセンサと、制御部と、を有している。ガスセンサは、室内の二酸化炭素の濃度を計測する。制御部は、ガスセンサで計測した二酸化炭素の濃度に基づいて、開閉部材を制御する。

第７観点の空気調和装置は、ガスセンサの計測に基づいて、換気を制御するので、室内の二酸化炭素濃度を適切に制御できる。

第８観点の空気調和装置は、第６観点の空気調和装置であって、さらに、温度センサと、制御部と、を有している。温度センサは、外気温度を計測する。制御部は、温度センサで計測した外気温度に基づいて、開閉部材を制御する。

第８観点の空気調和装置は、温度センサの計測に基づいて、換気を制御するので、室内の温度を効率よく制御できる。

第１実施形態の空気調和装置１の冷媒回路図である。 第１実施形態の空気調和装置１の概略側面図である。 第１実施形態の空気調和装置１の概略斜視図である 第１実施形態の空気調和装置１のガスセンサ６３による制御を示すフローチャートである。 変形例１Ａの空気調和装置１の温度センサ６４、６５による制御を示すフローチャートである。

＜第１実施形態＞
（１）空気調和装置１の冷媒回路の構成
第１実施形態の空気調和装置１の冷媒回路を図１に、外観の側面図を図２に、外観の斜視図を図３に示す。本実施形態の空気調和装置１は、屋外に配置され、ヒートポンプを用いて、室内の暖房、冷房、除湿などを行う空気調和装置である。空気調和装置１は、冷房、または、除湿のみを行う冷房専用機であってもよい。空気調和装置１は、暖房のみを行う、暖房専用機であってもよい。空気調和装置１は、冷房、除湿に加えて、暖房を行う、空気調和装置であってもよい。

本実施形態の空気調和装置１は、図１に示すような冷媒回路全体を一つのケーシング１０の中に含む。空気調和装置１は、図１に示すように、圧縮機２、アキュムレータ９、四方切換弁３、利用側熱交換器４、膨張弁６、熱源側熱交換器７を備えている。これらの機器は、配管で接続され、冷媒は各機器を循環して、蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。空気調和装置１は、さらに、利用側熱交換器４、熱源側熱交換器７にそれぞれ空気を送る利用側ファン５、熱源側ファン８を備えている。つまり、本実施形態の利用側熱交換器４、熱源側熱交換器７は、ともに、冷媒と空気で熱交換を行う熱交換器である。

冷房、除湿の場合は、利用側熱交換器４、熱源側熱交換器７は、それぞれ冷凍サイクルの蒸発器、凝縮器として機能する。暖房の場合は、利用側熱交換器４、熱源側熱交換器７は、それぞれ凝縮器、蒸発器として機能する。冷房と暖房は、四方切換弁３の切換により冷媒の流れを変更することにより、行われる。空気調和装置１が冷房専用機である場合には、四方切換弁３は不要である。空気調和装置１が暖房専用機である場合には、デフロスト運転のために、四方切換弁３を備えていてもよい。

（２）空気調和装置１の各構成要素の配置と空気の流れについて
本実施形態の空気調和装置１は、図２、３に示すように、ケーシング１０の中に、利用側熱交換器４、利用側ファン５、圧縮機２、アキュムレータ９、熱源側熱交換器７、熱源側ファン８を備えている。なお、本明細書において、ケーシング１０と、その内部の機器を含めて室外ユニットと呼ぶこともある。室外ユニットは、戸外に配置される。

空気調和装置１は、さらに、室内ユニット２０と、吸込みダクト３１、吹出しダクト３２を備える。

室内ユニット２０は、室内５１に配置される。室内ユニット２０には、室内空気の吸込み口２１、吹出し口２２が形成されている。

吸込みダクト３１、吹出しダクト３２は、それぞれ、室内ユニット２０とケーシング１０を接続している。

ケーシング１０は、図３に示すように、天板１１、底板１５、四方の側板を有している。

ケーシングの内部には、上から順に、空間４１、４２、４３、４４が形成されている。

空間４１には、利用側熱交換器４が配置されている。空間４１に吸込みダクト３１が接続されている。また空間４１は、空間４１の下の空間４２と連通している。

空間４２には、利用側ファン５が配置されている。本実施形態においては、利用側ファン５は、シロッコファンである。空間４２には、吹出しダクト３２が接続されている。空間４２と、空間４２の下の空間４３は、仕切り板１３によって、仕切られている。

空間４３には、圧縮機２とアキュムレータ９が配置されている。空間４３は、空間４３の下の空間４４と、仕切り板１４によって、仕切られている。

空間４４には、熱源側熱交換器７と、熱源側ファン８が配置されている。本実施形態においては、熱源側ファン８は、プロペラファンである。熱源側ファン８は、プロペラファン以外の種類のファンであってもよい。例えば、熱源側ファン８は、クロスフローファンであってもよい。なお、熱源側ファン８がクロスフローファンである場合、空間４４のスペースの都合上、クロスフローファンの羽根車の回転軸が上下方向に延びるような姿勢で設置されることが好ましい。

ケーシング１０の側板には、熱源側熱交換器７側において、給気用の開口が設けられている。また、ケーシング１０の側板は、熱源側ファン８側において、排気用の開口が設けられている。

室内５１の空気は、利用側ファン５の回転によって、室内ユニット２０の吸込み口２１より吸込まれ、吸込みダクト３１内の流路３１ａを経由して、ケーシング１０の中に入る。ケーシング１０の中で、利用側熱交換器４、利用側ファン５（通路Ａ）を通過し、吹出しダクト３２内の流路３２ａを経由し、吹出し口２２より、室内５１に吹出される。この間に、室内５１で吸込まれた空気は、利用側熱交換器４で、加熱または冷却される。

次に、熱源側の空気の流れについて説明する。熱源側ファン８が回転すると、熱源側熱交換器７の前面の空間４４に、室外５２より空気が取り込まれ、熱源側熱交換器７および、熱源側ファン８（空気の通路Ｂ）を経由して、室外５２へ吹出される。この間に空気は、熱源側熱交換器７より、加熱または冷却される。

つまり、本実施形態の空気調和装置１においては、空調運転中で、ファン５、８が空気の通路Ａ、Ｂを形成しているときであっても、通路Ａ、Ｂは、空間４１と４２、または、４４の内部でそれぞれ閉じており、空間４１および空間４２（通路Ａ）、空間４３、空間４４（通路Ｂ）の空気が入り混じることは基本的にない。

（３）空気調和装置１の細部の構成
本実施形態の空気調和装置１には、換気口６１が形成されている。本実施形態の空気調和装置１は、さらに、開閉部材６２、制御部６０、ガスセンサ６３、温度センサ６４を有している。以下、これらについて、詳述する。

（３−１）換気口６１、開閉部材６２
図２、または、図３に示すように、本実施形態の空気調和装置１においては、ケーシング１０に、換気口６１が形成されている。換気口６１は、利用側空気通路Ａに配置されている。また、本実施形態の場合は、利用側空気通路Ａのうち、空間４１に配置されている。さらに、換気口６１の配置位置は、利用側空気通路Ａのうち、利用側熱交換器４よりも下流側であり、かつ、利用側ファン５よりも下流側である。本実施形態の換気口６１は、給気用である。ケーシングの外の空気を利用側空気通路Ａに取り込むことができる。利用側ファン５が回転すると、ファン５の下流側の通路Ａが負圧になり、ケーシング１０の外の空気を取り込むことができるようになる。

また、ケーシング１０は、開閉部材６２を備えている。開閉部材６２は、換気口６１の開度を変更することができる。開閉部材６２は、換気口６１を閉にすることもできる。

（３−２）制御部６０
制御部６０は、空気調和装置１の空調運転を制御する。制御部６０は、圧縮機２、ファン５、８、開閉部材６２を制御する。

本実施形態においては、制御部６０は、圧縮機の配置されている空間４３に配置されている。制御部６０は、ケーシング１０内の別の位置に配置されていても良い。制御部６０は、ケーシング１０外に配置されていても良い。

制御部は、少なくとも、演算部と、メモリとを有している。

（３−３）ガスセンサ６３
ガスセンサ６３は、空気中の二酸化炭素の濃度を測定するセンサである。ガスセンサ６３は、室内ユニット２０に取り付けられている。ガスセンサ６３は、室内５１に配置されていれば、室内ユニット２０と別体でも良い。

ガスセンサ６３は、室内５１の二酸化炭素の濃度を測定する。ガスセンサ６３で測定された測定データは、制御部６０に送られる。制御部では、測定データを下に、開閉部材を制御する。

（３−４）温度センサ６４
温度センサ６４は、空気の温度を測定するセンサである。温度センサ６４は、ケーシング１０に、ケーシングの外部の温度を測定するように取り付けられている。

温度センサ６４は、室外５２の空気の温度を測定する。温度センサ６４で測定された測定データは、制御部６０に送られる。制御部では、測定データを下に、開閉部材を制御する。

（４）センサを用いた換気口６１の制御
本実施形態のガスセンサ６３を用いた換気口６１の制御について、図４のフローチャートを用いて説明する。

本フローがスタートすると、ステップＳ１０１で、ガスセンサ６３は、室内５１の二酸化炭素濃度を測定する。次に、ステップＳ１０２で、ガスセンサ６３による測定データは、制御部６０に送られる。

次に、ステップＳ１０３で、制御部６０の演算部は、測定データが所定値を越えているかどうかを判断する。ここで、所定値とは、室内５１の二酸化炭素の濃度が、好ましいと考えられる値の範囲の上限値である。所定値は、あらかじめ検討されて、制御部６０のメモリに格納されている。つまり、制御部６０の演算部は、メモリに格納されている所定値を読み出して、ガスセンサ６３による測定データと比較する。

測定データが所定値より小さいときは、制御を終了する。測定値が、所定値以上であるときは、ステップＳ１０４にすすむ。ステップＳ１０４で、制御部６０は、開閉部材６２を動かし、換気口６１を開ける。

以上のようにして、室内の二酸化炭素の濃度が高いときに、換気をする制御について説明した。

以上の制御では、換気口６１の開閉を制御することについて説明したが、さらに、二酸化炭素濃度が上昇するに伴い、換気口６１の開度を大きくする制御を行っても良い。
また、以上では、ファン５が運転中であることを前提に説明した。しかし、ファンが停止中であっても良い。空調運転が停止中であっても良い。この場合に換気を実行するためには、ファン５を運転する必要がある。

（５）特徴
（５−１）
本実施形態の空気調和装置１は、ケーシング１０の中に、利用側熱交換器４、利用側ファン、圧縮機２、熱源側熱交換器７、熱源側ファン８が配置されている。ケーシング１０は、室外５２に配置される。ケーシング１０の内部には、利用側熱交換器４および利用側ファン５を通る空気の通路Ａが形成されている。ケーシング１０には、利用側空気通路Ａと、ケーシング１０の外部と、を連通する換気口６１が形成されている。

本実施形態の空気調和装置１は、ケーシング１０に、利用側空気通路Ａとケーシング１０の外部とを連通する換気口６１が形成されているために、効率よく空気を換気することができる。

従来技術は、利用側空気通路Ａに、熱源側の空気の通路Ｂより、空気を取り込むものが多かった。このような場合には、たとえば、冷房または暖房運転停止中に換気を行おうとすれば、利用側ファン５だけでなく、熱源側ファン８も運転する必要がある。これに対して、本実施形態の空気調和装置の場合は、利用側ファン５だけを運転すれば、換気を行うことができる。

さらに、上記の従来技術の構成では、熱源側熱交換器で加熱または冷却された空気が利用側空気通路に取り込まれて、効率を落とす可能性がある。

これに対して、本実施形態の空気調和装置１は、利用側の空気と熱源側の空気とが混ざらないように配置されているために、利用側の空気の換気を行っても、効率の低下が少ない。

（５−２）
本実施形態の空気調和装置１においては、換気口６１は、利用側空気通路Ａの利用側ファン５よりも上流側に配置されている。

本実施形態の空気調和装置１は、利用側ファン５の上流側の負圧を利用して、換気口から外気を導入するので、新たに換気のためのファンを設ける必要がない。また、換気にあたって、熱源側ファンを用いる必要も無い。

（５−３）
本実施形態の空気調和装置１において、換気口６１は、利用側空気通路Ａの利用側熱交換器４よりも下流側に配置されている。

本実施形態の空気調和装置１は、利用側熱交換器４で熱交換した後の空気に、換気口６１より導入した空気が混合される。そのために、換気口より導入した空気による、利用側の空気に対する温度調整機能が大きい。

（５−４）
本実施形態の空気調和装置１は、ケーシング１０に、開閉部材６２を有する。開閉部材６２は、換気口６１の開度を変更することができる。

本実施形態の空気調和装置１は、開閉部材６２を有しているので、換気口６１の開度を容易に変更することができる。また、換気口６１を閉にすることもできる。

（５−５）
本実施形態の空気調和装置１は、さらに、ガスセンサ６３と、制御部６０と、を有している。ガスセンサ６３は、室内の二酸化炭素の濃度を計測する。制御部６０は、ガスセンサ６３で計測した二酸化炭素の濃度に基づいて、開閉部材６２を制御する。

本実施形態の空気調和装置１は、ガスセンサの計測に基づいて、換気を制御するので、室内の二酸化炭素濃度を適切に制御できる。

（６）変形例
（６−１）変形例１Ａ
第１実施形態の空気調和装置１においては、換気口６１は、利用側空気通路Ａにおいて、利用側熱交換器４の下流側に配置されていた。変形例１Ａの空気調和装置においては、換気口６１は、利用側空気通路Ａにおいて、利用側熱交換器４の上流側に配置されている。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

変形例１Ａの空気調和装置においては、換気口６１より、利用側空気通路Ａに取り込んだ空気についても、加熱または冷却した上で、室内に供給することができる。そのため、冷房または暖房の能力をそれほど落とさないまま、同時に換気することが可能になる。

（６−１−１）温度センサ６４を用いた開閉部材６２の制御例
変形例１Ａの空気調和装置１は、室外５２の空気の温度を測定する温度センサ６４に加えて、室内５１の空気の温度を測定する温度センサ６５も有している。

空気調和装置１が冷房運転中に、室外と室内の温度センサ６４、６５を用いて、換気口６１の開閉部材６２を制御する例について、図５を用いて、説明する。

まず、ステップＳ２０１で、室外と室内の温度センサ６４、６５は、空気の温度を測定する。

次に、ステップＳ２０２で、それぞれの温度センサ６４、６５は、測定データを制御部６０へ送る。

次に、ステップＳ２０３で、制御部６０は、室外の温度センサ６４で測定した測定データ（室外温度）と、室内の温度センサ６５で測定した測定データ（室内温度）とを比較する。室外温度が室内温度より高いときは、制御を終了する。

室外温度が室内温度以下のとき、ステップＳ２０４で、制御部６０は、開閉部材６２を動かして、換気口６１を開ける。

このような制御を行えば、室外５２の空気の温度が下がっているときには、室外５２の空気の冷熱を利用して、効率の良い冷房運転が実施できるとともに、換気も行うことができる。逆に、室外５２の温度が室内５１の温度より高いときには、換気口６１を閉として、冷房の効率を低下させないで済む。

変形例１Ａでは、換気口６１が、利用側空気通路Ａにおいて、利用側熱交換器４の上流側に配置されている場合に、温度センサにより、換気口６１を制御する場合について、説明した。換気口６１が、利用側空気通路Ａにおいて、利用側熱交換器４の下流側に配置されている場合も、本開示は有効である。

また、第１実施形態では、ガスセンサにより換気口６１を制御する場合、変形例１Ａでは、温度センサにより換気口６１を制御する場合について説明したが、組み合わせて制御を行っても良い。

以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

１ 空気調和装置
２ 圧縮機
３ 四方切換弁
４ 利用側熱交換器
５ 利用側ファン
６ 膨張弁
７ 熱源側熱交換器
８ 熱源側ファン
９ アキュムレータ
１０ ケーシング
２０ 室内ユニット
３１ 吸入ダクト
３２ 吹出しダクト
６０ 制御部
６１ 換気口
６２ 開閉部材
６３ ガスセンサ
６４、６５ 温度センサ

特開２００３−２１４６４８号公報

Claims (8)

1. 圧縮機（２）と、熱源側熱交換器（７）と、熱源側ファン（８）と、利用側熱交換器（４）と、利用側ファン（５）と、ケーシング（１０）とを備えた空気調和装置（１）であって、
   前記圧縮機と、前記熱源側熱交換器と、前記熱源側ファンと、前記利用側熱交換器と、前記利用側ファンとは、前記ケーシングの内部に配置され、
   前記ケーシングの内部には、
   前記利用側熱交換器および前記利用側ファンを空気が通る利用側空気通路（Ａ）
   が形成され、
   前記ケーシングには、
   前記利用側空気通路と、前記ケーシングの外部と、を連通する換気口（６１）
   が形成されている、
   空気調和装置。
2. 前記ケーシングの内部には、さらに、
   前記熱源側熱交換器および前記熱源側ファンを空気が通る熱源側空気通路（Ｂ）
   が形成され、
   前記利用側空気通路と、前記熱源側空気通路とは、利用側の空気と熱源側の空気とが混ざらないように配置されている、
   請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記換気口は、前記利用側空気通路の前記利用側ファンよりも上流側に配置されている、
   請求項１または２に記載の空気調和装置。
4. 前記換気口は、前記利用側空気通路の前記利用側熱交換器よりも下流側に配置されている、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
5. 前記換気口は、前記利用側空気通路の前記利用側熱交換器よりも上流側に配置されている、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
6. 前記ケーシングは、
   前記換気口の開度を変更することができる開閉部材（６２）
   を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気調和装置。
7. 前記空気調和装置は、さらに、
   室内の二酸化炭素の濃度を計測するガスセンサ（６３）と、
   前記ガスセンサで計測した二酸化炭素の濃度に基づいて、前記開閉部材を制御する制御部（６０）と、
   を備える請求項６に記載の空気調和装置。
8. 前記空気調和装置は、さらに、
   外気温度を計測する温度センサ（６４）と、
   前記温度センサで計測した外気温度に基づいて、前記開閉部材を制御する制御部と、
   を備える請求項６に記載の空気調和装置。

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