JP2021055906A - 空気調和システム - Google Patents

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脩 三浦
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Abstract

【課題】温度調整及び湿度調整が可能な空気調和システムを容易に導入できるようにする。【解決手段】空気調和システム1は、屋外の空気を加湿して対象空間S1に加湿された空気を放出する加湿ユニット3と、冷媒を循環させて対象空間S1の温度を調整する空気調和装置2と、加湿ユニット3及び空気調和装置2と通信可能な制御部7と、を備える。加湿ユニット3は、屋外から導入して屋外に排出される空気中の水分を吸着し、屋外から導入されて対象空間S1に放出される空気に水分を放出する吸湿材41aを有する。【選択図】図1

Description

本開示は、空気調和システムに関する。
特許文献1には、室内に供給する外気の湿度を調節する換気装置と、室内の温度を調節する空気調和機とを備えた空気調和システムが開示されている。換気装置は、室外から外気を取り入れる給気ファンと、取り入れた外気を加湿する加湿フィルタと、加湿フィルタの加湿に必要な水を貯水する給水タンクと、水道管と給水タンクを接続する給水管とを備えている。
特開2010−65874号公報
温度調整及び湿度調整が必要な環境において、特許文献1に記載された空気調和システムを導入する際には、換気装置により湿度調整を行うために水道管と給水タンクを接続する給水管を設置する必要がある。このため、空気調和システムを容易に導入することができないという問題がある。
本開示は、温度調整及び湿度調整が可能な空気調和システムを容易に導入できるようにすることを目的とする。
(1)本開示の空気調和システムは、
屋外の空気を加湿して対象空間に加湿された空気を放出する加湿ユニットと、
冷媒を循環させて前記対象空間の温度を調整する空気調和装置と、
前記加湿ユニット及び前記空気調和装置と通信可能な制御部と、を備え、
前記加湿ユニットは、屋外から導入して屋外に排出される空気中の水分を吸着し、屋外から導入されて前記対象空間に放出される空気に前記水分を放出する吸湿材を有する。
このように構成された空気調和システムでは、加湿ユニットの吸湿材は、屋外から導入された空気中の水分を吸着するので、加湿ユニットは、従来のように給水タンクや給水管が不要になる。これにより、湿度調整を行う加湿ユニットを容易に設置することができるので、温度調整及び湿度調整が可能な空気調和システムを容易に導入することができる。
(2)本開示の一態様に係る空気調和システムでは、前記空気調和システムは、前記対象空間の湿度を検出する湿度センサをさらに備える。
このような構成によって、制御部は、湿度センサの検出値に基づいて加湿ユニット及び空気調和装置の少なくとも一方を運転させることができる。
(3)本開示の一態様に係る空気調和システムでは、前記加湿ユニットは、前記対象空間の湿度を検出する湿度センサを有し、前記空気調和装置は、前記対象空間の温度を検出する温度センサを有し、前記制御部は、前記加湿ユニットが前記湿度センサの検出値に基づいて運転するように当該加湿ユニットを制御し、前記空気調和装置が前記温度センサの検出値に基づいて運転するように当該空気調和装置を制御する。
このような構成によって、加湿ユニット及び空気調和装置が対象空間の湿度及び温度を個別に調整するので、加湿ユニット及び空気調和装置のいずれか一方が湿度及び温度を制御する場合に比べて、対象空間の湿度及び温度を、使用者の所望の湿度及び温度に早く到達させることができる。
(4)本開示の一態様に係る空気調和システムでは、前記空気調和装置が冷房運転を行う場合、前記加湿ユニットは運転を行わない。
このような構成によって、冷房運転中に加湿ユニットの運転は行われないので、省エネルギー化を図ることができる。
(5)前記空気調和装置が冷房運転を行う場合、前記加湿ユニットは、屋外の空気を加湿せずに前記対象空間に放出する換気運転を行ってもよい。
このような構成によって、対象空間を換気することができるので、冷房運転中に対象空間の空気質を改善することができる。
(6)本開示の一態様に係る空気調和システムでは、前記対象空間の湿度が所定値以上で一定時間維持されている場合、前記加湿ユニットは前記換気運転を停止する。
このような構成によって、加湿ユニットは換気運転を停止させる場合があるので、省エネルギー化を図ることができる。
実施形態に係る空気調和システムの模式図である。 加湿ユニットのケーシング本体の外観斜視図である。 ケーシング本体の天板を取り除いた概略平面図である。 ケーシング本体を前側から見た概略断面図である。 吸湿ロータの平面図である。 ヒータの斜視図である。 制御部及び第1〜3制御装置の内部構成を示すブロック図である。 空気調和システムの暖房運転時の制御例を示すシーケンス図である。 空気調和システムの冷房運転時の制御例を示すシーケンス図である。 通信装置の変形例を示す模式図である。
以下、実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
<空気調和システム>
図1は、実施形態に係る空気調和システムの模式図である。空気調和システム1は、空気調和装置2と加湿ユニット3とを備えている。空気調和装置2は、対象空間S1の温度調整を行い、加湿ユニット3は対象空間S1の加湿及び換気を行う。対象空間S1は、例えば、天井壁4、側壁5、及び図示しない床壁により仕切られた部屋内の空間である。
<加湿ユニット>
加湿ユニット3は、屋外の空気を導入して加湿し、その加湿された空気を対象空間S1に放出する。加湿ユニット3は、吸湿ロータ41と、ヒータ42と、第1ファン43と、第2ファン44と、湿度センサ45と、第1制御装置46と、これらの機器41〜46を収容したケーシング47と、給気ダクト48と、排気ダクト49と、を備える。
ケーシング47は、ケーシング本体50と、パネル51と、給気接続管52と、排気接続管53と、を有する。
ケーシング本体50の大部分は、天井裏空間S2に配置されており、ケーシング本体50の下端部は天井壁4を貫通して配置されている。天井裏空間S2は、天井壁4の上方に形成された空間である。
パネル51は、ケーシング本体50の下面に対して着脱自在に取り付けられ、パネル51の全体が対象空間S1に露出している。パネル51には、ケーシング本体50の内部と対象空間S1とを連通する開口が形成されており、この開口は、ケーシング本体50から対象空間S1に空気を放出するための放出口54とされている。放出口54には、放出口54から放出される空気の温度及び湿度を検出する温湿度センサ60が設けられている。放出口54には、風向きを調整するフラップは設けられていない。
給気接続管52の一端及び排気接続管53の一端はケーシング本体50に設けられている。給気接続管52の他端側の開口は、屋外の空気を吸い込むための給気口55である。排気接続管53の他端側の開口は、屋外に空気を排出するための排気口56である。給気口55及び排気口56は、給気接続管52及び排気接続管53を用いずに、ケーシング本体50に壁面に形成した開口により構成されていてもよい。
ケーシング47は、屋外から導入された空気が流れる第1通風路P1及び第2通風路P2を有している。第1通風路P1は、屋外の空気が給気口55からケーシング本体50内に導入されて排気口56まで流れる通風路である。第2通風路P2は、屋外の空気が給気口55からケーシング本体50内に導入されて放出口54の手前の連通口50a(後述)まで流れる通風路である。ケーシング47は、対象空間S1内の空気を屋外に排出する第3通風路(図示省略)を有する。
給気ダクト48の一端はケーシング47の給気接続管52に接続され、給気ダクト48の他端は側壁5を貫通して屋外と連通している。本実施形態の給気ダクト48は、屋外の空気を給気口55から第1通風路P1に導入するための第1給気ダクト、及び屋外の空気を給気口55から第2通風路P2に導入するための第2給気ダクトを兼ねている。
排気ダクト49の一端はケーシング47の排気接続管53に接続され、排気ダクト49の他端は側壁5を貫通して屋外と連通している。これにより、第1通風路P1を流れる空気は、排気口56から排気ダクト49を介して屋外に排出される。
吸湿ロータ41は、第1通風路P1の途中に配置されるとともに第2通風路P2の途中に配置されている。吸湿ロータ41は、第1通風路P1を流れる空気から水分を奪い、第2通風路P2を流れる空気に前記水分を放出して当該空気を加湿するように構成されている。ヒータ42は、第2通風路P2の途中に設けられ、第2通風路P2を流れる加湿前の空気を温める。吸湿ロータ41及びヒータ42の詳細な構成については後述する。
第1ファン43は、第1通風路P1において排気口56付近に配置されており、第1通風路P1内に空気の流れを発生させる。具体的には、第1ファン43は、屋外の空気を、給気ダクト48を介して第1通風路P1に導入することができる位置に配置されている。また、第1ファン43は、吸湿ロータ41により水分が奪われた空気を、排気ダクト49を介して屋外に排出することができる位置に配置されている。
第2ファン44は、第2通風路P2において放出口54付近に配置されており、第2通風路P2内に空気の流れを発生させる。具体的には、第2ファン44は、屋外の空気を、給気ダクト48を介して第2通風路P2に導入することができる位置に配置されている。また、第2ファン44は、吸湿ロータ41により加湿された空気を放出口54から対象空間S1に放出することができる位置に配置されている。
湿度センサ45は、ケーシング本体50内に設けられ、対象空間S1の湿度を検出する。湿度センサ45の検出値は第1制御装置46に出力される。第1制御装置46は、温度センサ14の検出値等に基づいて、吸湿ロータ41、ヒータ42、第1ファン43、及び第2ファン44を制御する。
加湿ユニット3は、加湿運転及び換気運転を行う。
加湿運転では、第1制御装置46は、吸湿ロータ41、ヒータ42、第1ファン43及び第2ファン44を駆動させる。これにより、屋外の空気は、給気ダクト48を通過してケーシング本体50の第1通風路P1及び第2通風路P2に導入される。第1通風路P1に導入された空気中の水分は吸湿ロータ41に奪われ、水分を奪われた空気は、排気ダクト49を通過して屋外に排出される。一方、第2通風路P2に導入された空気は、吸湿ロータ41により加湿され、加湿された空気は放出口54から対象空間S1に放出される。
換気運転では、第1制御装置46は、吸湿ロータ41及びヒータ42を駆動させずに、第1ファン43及び第2ファン44を駆動させる。これにより、屋外の空気は、給気ダクト48を通過してケーシング本体50の第2通風路P2に導入される。第2通風路P2に導入された空気は、吸湿ロータ41により加湿されることなく、放出口54から対象空間S1に放出される。その際、放出口54から対象空間S1への放出空気の風量は、第3通風路により対象空間S1から屋外への排出空気の風量よりも大きくなるように設定されている。このため、対象空間S1内は、放出口54から放出される空気によって正圧となる。その結果、対象空間S1内の空気が対象空間S1外に漏れ出ることで対象空間S1を換気することができる。
<ケーシング本体>
図2は、加湿ユニット3のケーシング本体50の外観斜視図である。ケーシング本体50の外形は、直方体箱状に形成されている。以下の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「前面」、「背面」は、特にことわりのない限り、図2に示されるケーシング本体50を前方(図面の左斜前側)から見た場合の方向を意味している。
ケーシング本体50の背面には給気接続管52及び排気接続管53が設けられている。ケーシング本体50の下面の一部には、連通口50aが形成されており、この連通口50aは、パネル51の放出口54(図1参照)と連通している。ケーシング本体50は、給気接続管52及び排気接続管53により空気が出入りする方向(前後方向)に対して水平に直交する方向(左右方向)に延びている。ケーシング本体50内には、吸湿ロータ41、第1ファン43、第2ファン44等の機器が左右に振り分けて配置されている(図3参照)。
図3は、ケーシング本体50の天板を取り除いた概略平面図である。図4は、ケーシング本体50を前側から見た概略断面図である。図3及び図4に示すように、ケーシング本体50には、その内部空間を上下に二分割する仕切板61が設けられている。また、ケーシング本体50には、仕切板61より上側の空間を左右に三分割する仕切板62,63と、仕切板61より下側の空間を二分割する仕切板64と、が設けられている。
仕切板63は、平面視において、前後方向(図3の上下方向)に延びる一対の縦板部63a,63cと、これらの縦板部63a,63c同士を接続する傾斜板部63bと、を有している。仕切板64は、平面視において、前後方向に延びる縦板部64a,64c,64eと、縦板部64a,64c同士を接続する横板部64bと、縦板部64c,64e同士を接続する傾斜板部64dと、を有している。
以上の構成により、ケーシング本体50の内部には、仕切板61〜64によって、第1空間R1、第2空間R2、第3空間R3、第4空間R4、及び第5空間R5が形成されている。ケーシング本体50の内部空間を分割する構成は、本実施形態に限定されるものではない。
給気接続管52は、ケーシング本体50の背面において第2空間R2に対応する位置に設けられ、給気接続管52の給気口55は第2空間R2と連通している。排気接続管53は、ケーシング本体50の背面において第4空間R4に対応する位置に設けられ、排気接続管53の排気口56は第4空間R4と連通している。連通口50aは、ケーシング本体50の下面において第5空間R5に対応する位置に形成されている。
第4空間R4には、仕切板61の下面に第1ファン43が設けられている。第1ファン43の下面には空気を吸い込む吸込口43aが形成され、第1ファン43の後側には空気を吹き出す吹出口43bが形成されている。吹出口43bには、排気接続管53が接続されている。第1空間R1には、第1ファン43を回転させる第1モータ57が配置されている。第1モータ57は、仕切板61を貫通して第1ファン43の上側に接続されており、第1ファン43を第2ファン44よりも大きい風量で回転させる。
第5空間R5には、仕切板61に第2ファン44が設けられている。第2ファン44の上面には、空気を吸い込む吸込口44aが形成され、吸込口44aは、仕切板61を貫通して第3空間R3と連通している。第2ファン44の下面には、第2ファン44を回転させる第2モータ58が設けられている。第2ファン44の前側には、空気を吹き出す吹出口44bが形成されている。吹出口44bは、第5空間R5において上下方向に延びて断面が四角形状の放出ダクト59に接続されている。放出ダクト59の上端は塞がれている。放出ダクト59の下端開口は、ケーシング本体50の連通口50aと連通している。
第1ファン43と第2ファン44との間には、吸湿ロータ41が仕切板61を貫通して配置されている。吸湿ロータ41は、平面視において仕切板63の傾斜板部63b及び縦板部63cの下方に配置されている。また、吸湿ロータ41は、平面視において仕切板64の傾斜板部64d及び縦板部64eの上方に配置されている。言い換えれば、吸湿ロータ41は、第2空間R2と第3空間R3を跨いで配置されている。また、吸湿ロータ41は、第4空間R4と第5空間R5を跨いで配置されている。
<吸湿ロータ>
図5は、吸湿ロータ41の平面図である。吸湿ロータ41は、吸湿材41aと、リングギヤ41bと、ピニオンギヤ41cと、支持フレーム41dと、を有している。
吸湿材41aは、環状に形成されたデシカント材である。吸湿材41aは、その温度が低いときには、空気が吸湿材41aを通過する際に当該空気から水分を吸着する。また、吸湿材41aは、その温度が高いときには、空気が吸湿材41aを通過する際に当該空気に前記水分を放出して当該空気を加湿する。
リングギヤ41bは、外歯歯車からなり、その内周に吸湿材41aが嵌め込まれている。これにより、吸湿材41aとリングギヤ41bは一体化されている。吸湿材41a及びリングギヤ41bは、支持フレーム41dに配置され、吸湿材41aの中心軸Cを中心として支持フレーム41dに対して回転可能に支持されている。支持フレーム41dは、ケーシング本体50の仕切板61に固定されている。支持フレーム41dには貫通孔41fが形成されている。
ピニオンギヤ41cは、リングギヤ41bの外周側において支持フレーム41dに対して回転可能に支持されており、リングギヤ41bと噛み合っている。ピニオンギヤ41cは、図示しないモータにより回転される。これにより、ピニオンギヤ41cが回転すると、吸湿材41aがリングギヤ41bと共に中心軸C回りに回転する。本実施形態では、吸湿材41aは、その周方向の一方側(図3の白矢印で示す方向)に回転する。図3における吸湿ロータ41は、吸湿材41aのみを図示している。
図3及び図4に示すように、第5空間R5には、吸湿ロータ41の支持フレーム41dにヒータケース71が設けられている。ヒータケース71は、箱状に形成されており、吸湿ロータ41の下方に配置されている。ヒータケース71の上側の開口は、支持フレーム41dに覆われて密閉されている。ヒータケース71は、平面視において中心軸Cを中心として、縦板部64e(縦板部63c)から傾斜板部64dまでの240°の角度範囲の下方に配置されている。
ヒータケース71内には、傾斜板部63bの下方位置にヒータ42が収容されている。第2通風路P2において、ヒータ42は、第3領域A3(後述)よりも下流側に配置され、第2領域A2(後述)よりも上流側に配置されている。図4では、ヒータ42の図示を省略している。ヒータケース71内において、ヒータ42よりも傾斜板部64d側に形成された空間は、ヒータ42で温められる前の空気が導入されるヒータ前空間71aである。ヒータケース71内において、ヒータ42よりも縦板部64e側に形成された空間は、ヒータ42で温められた後の空気が導入されヒータ後空間71bである。
図6は、ヒータ42の斜視図である。ヒータ42は、例えば金属により断面が四角形状に形成されている。ヒータ42は、その内部を通過する空気との接触面積を増加させるために格子状の枠体42aを有している。ヒータ42の一方の開放端は空気の入口42bであり、ヒータ42の他方の開放端は空気の出口42cである。
ヒータ42は、入口42bをヒータ前空間71aに向け、出口42cをヒータ後空間71bに向けて配置されている。ヒータ前空間71aの空気は、入口42bから加熱したヒータ42内に導入され、ヒータ42の内部を通過するときに枠体42a等に接触して温められる。温められた空気は、ヒータ42の出口42cからヒータ後空間71bに移動し、ヒータ後空間71bの上方に位置する吸湿材41aを温める(図3参照)。
ヒータ42は、空気を温める替わりに、吸湿材41aを直接温めてもよい。その場合、例えばヒータ42を吸湿材41aの上方に配置し、ヒータ42の輻射熱によって吸湿材41aを温めればよい。
図3に示すように、吸湿ロータ41は、平面視において第1領域A1、第2領域A2、及び第3領域A3に分かれている。第1領域A1は、第2領域A2及び第3領域A3と隣接している。第2領域A2は、第1領域A1及び第3領域A3と隣接している。第3領域A3は、第1領域A1及び第2領域A2と隣接している。吸湿材41aは、第1領域A1から第2領域A2に向かって回転する。より具体的には、吸湿材41aは、第1領域A1から第2領域A2、第3領域A3の順に通過して第1領域A1に戻るように回転する。
第1領域A1は、仕切板63の縦板部63cから仕切板64の傾斜板部64dまでの120°の角度範囲に形成されている。これにより、第1領域A1は、第2空間R2と第4空間R4との間に介在している。屋外の冷たい空気が給気口55から第2空間R2内に導入されると、その空気の一部は、第1領域A1の吸湿材41aを通過して第4空間R4に移動する。その際、第1領域A1の吸湿材41aは、空気により冷却されて吸湿材41aが降温するので、吸湿材41aを通過する空気中の水分を吸着する。第1領域A1の吸湿材41aは、空気中の水分を吸着した後に、第1領域A1に隣接する第2領域A2へ移るように回転する。
第2領域A2は、仕切板63の縦板部63cから傾斜板部63bまでの120°の角度範囲に形成されている。これにより、第2領域A2は、第2空間R2とヒータケース71のヒータ後空間71bとの間に介在している。ヒータケース71内においてヒータ42で温められた空気は、ヒータ後空間71bから第2領域A2の吸湿材41aを通過して第2空間R2に移動する。その際、第2領域A2の吸湿材41aは、空気により温められて昇温するので、吸湿材41aを通過する空気に水分を放出して当該空気を加湿する。
第3領域A3は、仕切板63の傾斜板部63bから仕切板64の傾斜板部64dまでの120°の角度範囲に形成されている。これにより、第3領域A3は、第2空間R2とヒータケース71のヒータ前空間71aとの間に介在している。屋外の冷たい空気が給気口55から第2空間R2内に導入されると、その空気の一部は、第3領域A3の吸湿材41aを通過してヒータ前空間71aに移動する。その際、第3領域A3の吸湿材41aは冷たい空気によって予備的に冷却される。また、冷たい空気は吸湿材41aによって予備的に温められる。吸湿ロータ41には、必ずしも第3領域A3を形成する必要はない。
<通風路>
図3及び図4に示すように、第1ファン43を駆動させると、屋外の空気は、給気接続管52の給気口55からケーシング本体50の第2空間R2に導入される。第2空間R2に導入された空気は、吸湿ロータ41の第1領域A1を通過して第2下側空間UR2に移動し、第1ファン43によって排気接続管53の排気口56から屋外へ排出される。
したがって、本実施形態では、給気接続管52の管内空間、第2空間R2、第2下側空間UR2、及び排気接続管53の管内空間は、給気口55から排気口56まで空気が流れる第1通風路P1を構成している。そして、第1通風路P1の途中に、吸湿ロータ41の第1領域A1及び第1ファン43が配置されている。吸湿ロータ41の吸湿材41aは、第1領域A1において第1通風路P1を流れる空気中の水分を吸着する。
加湿運転時に第2ファン44を駆動させると、屋外の空気は、給気接続管52の給気口55からケーシング本体50の第2空間R2に導入され、吸湿ロータ41の第3領域A3を通過してヒータケース71のヒータ前空間71aに移動する。ヒータ前空間71aに移動した空気は、ヒータケース71内においてヒータ42で温められてヒータ後空間71bに移動し、吸湿ロータ41の第2領域A2を通過して第3空間R3に移動する。第3空間R3に移動した空気は、第2ファン44によって放出ダクト59を通過して連通口50aに移動し、パネル51の放出口54から対象空間S1に放出される。
したがって、本実施形態では、給気接続管52の管内空間、第2空間R2、ヒータ前空間71a、ヒータ後空間71b、第3空間R3、及び放出ダクト59の内部空間は、給気口55から連通口50aまで空気が流れる第2通風路P2を構成している。そして、第2通風路P2の途中に、吸湿ロータ41の第3領域A3及び第2領域A2、ヒータ42、第2ファン44が配置されている。
第2通風路P2では、吸湿ロータ41の吸湿材41aは、第3領域A3においてヒータ42で温められる前の空気が吸湿材41aを通過することで予備的に冷却される。また、吸湿材41aは、第2領域A2においてヒータ42で温められた空気が吸湿材41aを通過することで当該空気に水分を放出する。これにより、第2領域A2で吸湿材41aを通過する空気は加湿される。
加湿運転時に、第1通風路P1を流れる空気、及び第2通風路P2を流れる空気は、いずれも同じ空間である第2空間R2を通過するが、これらの両空気を振り分けるための仕切板は、第2空間R2には設けられていない。その理由は以下の通りである。上述のように第1ファン43を第2ファン44よりも大きい風量で駆動させるので、第1ファン43と第2ファン44との間で空気の吸引力に差が生じる。その吸引力の差によって第1通風路P1と第2通風路P2とに空気が振り分けられるからである。
換気運転時に第2ファン44を駆動させると、屋外の空気は、加湿運転時と同様に第2通風路P2を流れる。しかし、第1ファン43、吸湿ロータ41、及びヒータ42は駆動されないので、第2通風路P2を流れる空気は、吸湿ロータ41の吸湿材41aで加湿されることなく、パネル51の放出口54から対象空間S1に放出される。
<空気調和装置>
空気調和装置2は、室内ユニット10と室外ユニット20とを備えている。室内ユニット10は、冷媒を減圧する室内膨張弁11と、室内熱交換器12と、室内ファン13と、温度センサ14と、第2制御装置15と、これらの機器11〜15を収容した筐体16と、リモートコントローラ17と、を備えている。
筐体16の大部分は、天井裏空間S2に配置されている。筐体16は天井裏空間S2の上壁に吊り下げられている。筐体16の下側のパネル16aは、対象空間S1に露出している。パネル16aには、対象空間S1から空気を吸い込む吸込口16bと、対象空間S1に空気を吹き出す吹出口16cと、が形成されている。
リモートコントローラ17は、例えば、対象空間S1に面する側壁5などの壁面に設置されている。リモートコントローラ17は、空気調和装置2の暖房運転及び冷房運転をそれぞれオンオフしたり、対象空間S1の温度を設定したりする複数の操作スイッチを有する入力部17aを備えている。また、リモートコントローラ17は、設定された温度や運転モードなどを表示する表示部17bを備えている。リモートコントローラ17は、空気調和装置2に設けられているが、加湿ユニット3に設けられていてもよいし、空気調和装置2及び加湿ユニット3とは別に設けられていてもよい。
温度センサ14は、筐体16内の吸込口16b付近に設けられ、対象空間S1の温度を検出する。温度センサ14の検出値は、第2制御装置15に出力される。第2制御装置15は、リモートコントローラ17により設定された設定温度や、温度センサ14の検出値に基づいて、室内膨張弁11及び室内ファン13を制御する。
室外ユニット20は、冷媒を圧縮する圧縮機21と、室外熱交換器22と、室外ファン23と、流路切換弁24と、第3制御装置25と、室外膨張弁26と、これらの機器21〜26を収容した筐体27と、を備えている。
室内膨張弁11、室内熱交換器12、流路切換弁24、圧縮機21、室外熱交換器22、及び室外膨張弁26は、それぞれ冷媒配管31により接続され、これらの冷媒配管31と共に冷媒回路を構成する。第3制御装置25は、リモートコントローラ17により設定された設定温度や、温度センサ14の検出値に基づいて、圧縮機21、室外ファン23、及び室外膨張弁26を制御する。また、第3制御装置25は、流路切換弁24を制御する。
空気調和装置2は、冷房運転及び暖房運転を行う。
冷房運転では、室内熱交換器12を蒸発器として作用させ、室外熱交換器22を凝縮器として作用させる。具体的には、第3制御装置25は、流路切換弁24を切り換えることで、圧縮機21、室外熱交換器22、室外膨張弁24、室内膨張弁11、室内熱交換器12の順に冷媒を循環させる。図1において流路切換弁24を示す部分の実線は、冷房運転における配管接続状態を示す。
暖房運転では、室内熱交換器12を凝縮器として作用させ、室外熱交換器22を蒸発器として作用させる。具体的には、第3制御装置25は、流路切換弁24を切り換えることで、圧縮機21、室内熱交換器12、室内膨張弁11、室外膨張弁24、室外熱交換器22の順に冷媒を循環させる。図1において流路切換弁24を示す部分の破線は、暖房運転における配管接続状態を示す。
<空気調和システムの通信装置>
図1に示すように、空気調和システム1は、空気調和装置2及び加湿ユニット3と通信を行う通信装置6を備えている。通信装置6は、通信を制御する制御部7と、第1通信回線8Aと、第2通信回線8Bと、第3通信回線8Cとを備えている。
制御部7は、例えばリモートコントローラ17に設けられている。第1通信回線8A及び第2通信回線8Bは、空気調和装置2に予め備えられた通信回線である。第1通信回線8Aは、制御部7と第2制御装置15とを通信可能に接続している。第2通信回線8Bは、第2制御装置15と第3制御装置25とを通信可能に接続している。第3通信回線8Cは、第2制御装置15と第1制御装置46とを通信可能に接続している。図1では、第1〜第3通信回線8A,8B,8Cを有線で示しているが、第1〜第3通信回線8A〜8Cの少なくとも1つの通信回線を無線で構成してもよい。
制御部7は、第1通信回線8Aを介して第2制御装置15と通信可能であり、第1通信回線8A、第2制御装置15及び第2通信回線8Bを介して第3制御装置25と通信可能である。また、制御部7は、第1通信回線8A、第2制御装置15及び第3通信回線8Cを介して、第1制御装置46とも通信可能である。
制御部7は、加湿ユニット3が湿度センサ45の検出値に基づいて運転するように加湿ユニット3を制御する。具体的には、制御部7は、加湿ユニット3の運転に関する指令信号を、加湿ユニット3の第1制御装置46に送信する。第1制御装置46は、制御部7から指令信号を受信すると、湿度センサ45の検出値に基づいて加湿ユニット3の運転を行う。
制御部7は、空気調和装置2が温度センサ14の検出値に基づいて運転するように空気調和装置2を制御する。具体的には、制御部7は、空気調和装置2の運転に関する指令信号を、空気調和装置2の第2制御装置15及び第3制御装置25に送信する。第2制御装置15及び第3制御装置25は、制御部7から指令信号を受信すると、温度センサ14の検出値に基づいて空気調和装置2の運転を行う。
図7は、制御部7及び第1〜3制御装置46,15,25の内部構成を示すブロック図である。制御部7及び第1〜3制御装置46,15,25のそれぞれは、CPU、記憶装置等を有する。制御部7及び第1〜3制御装置46,15,25の各機能は、対応する記憶装置に記憶された制御プログラムがCPUにより実行されることで発揮される。
リモートコントローラ17内の制御部7は、指令部7aを有する。指令部7aは、入力部17a及び表示部17bに接続されている。
入力部17aは、リモートコントローラ17の操作スイッチ等によりユーザが入力を行う手段であり、入力信号を指令部7aに渡す。
指令部7aは、入力部17aから受け取った入力信号に基づいて操作情報及び設定値情報を認識する。操作情報は、空気調和装置2及び加湿ユニット3の各運転のオン操作やオフ操作などを示す情報である。設定値情報は、使用者が入力した設定温度や設定湿度などの設定値を示す情報である。表示部17bは、指令部7aからの出力指令により、前記操作情報や設定値情報などを表示する。
指令部7aは、第1制御装置46に対して加湿ユニット3の運転に関する指令信号を送信する。この指令信号には、加湿ユニット3の運転モード(加湿運転又は換気運転)を示す信号、及び運転のオンオフを示す信号が含まれる。
指令部7aは、第2制御装置15及び第3制御装置25に対して空気調和装置2の運転に関する指令信号を送信する。この指令信号には、空気調和装置2の運転モード(暖房運転又は冷房運転)を示す信号、運転のオンオフを示す信号、及び前記設定温度や設定湿度などの設定値を示す信号が含まれる。本実施形態では、第3制御装置25への指令信号は、指令部7aから第2制御装置15を経由して第3制御装置25に送信される。このため、第2制御装置15への指令信号、及び第3制御装置25への指令信号には、これらの指令信号を区別するための信号も含まれる。
加湿ユニット3の第1制御装置46は、取得部46a及び駆動制御部46bを有する。
取得部46aは、所定時間毎に湿度センサ45の検出値を取得する。駆動制御部46bは、リモートコントローラ17からの指令信号を受け取るほか、取得部46aが取得した湿度センサ45の検出値を受け取る。
駆動制御部46bは、リモートコントローラ17からの指令信号、及び湿度センサ45の検出値に基づいて、吸湿ロータ41、ヒータ42、第1ファン43、及び第2ファン44の各駆動を制御する。駆動制御部46bは、後述する加湿運転時に用いる所定湿度(セット値)を設定する。
室内ユニット10の第2制御装置15は、取得部15a及び駆動制御部15bを有する。
取得部15aは、所定時間毎に温度センサ14の検出値を取得する。駆動制御部15bは、リモートコントローラ17からの指令信号を受け取るほか、取得部15aが取得した温度センサ14の検出値を受け取る。
駆動制御部15bは、受け取った指令信号が第3制御装置25への指令信号であれば、その指令信号を第3制御装置25に送信する。
駆動制御部15bは、受け取った指令信号が第2制御装置15への指令信号であれば、その指令信号、及び温度センサ14の検出値に基づいて、室内膨張弁11及び室内ファン13の各駆動を制御する。
室外ユニット20の第3制御装置25は、駆動制御部25bを有する。
駆動制御部25bは、リモートコントローラ17からの指令信号を受け取る。駆動制御部25bは、リモートコントローラ17からの指令信号、及び温度センサ14の検出値に基づいて、圧縮機21、室外ファン23、及び室外膨張弁26の各駆動を制御する。また、駆動制御部25bは、リモートコントローラ17からの指令信号に基づいて、流路切換弁24の駆動を制御する。
<暖房運転の制御>
図8は、空気調和システム1の暖房運転時の制御例を示すシーケンス図である。
制御部7は、リモートコントローラ17により暖房運転のオン操作がなされると(ステップST1で「Yes」の場合)、第2制御装置15及び第3制御装置25に対して温度センサ14に基づく暖房運転を開始させる指令信号を送信する(ステップST2)。また、制御部7は、第1制御装置46に対して湿度センサ45に基づく加湿運転を開始させる指令信号を送信する(ステップST3)。
第2制御装置15及び第3制御装置25は、制御部7からステップST2の指令信号を受信すると暖房運転を開始する(ステップST4)。暖房運転中において、第2制御装置15は、温度センサ14の検出値がリモートコントローラ17で設定された設定温度に近づくように、室内ユニット10の各機器11,13を制御する。また、第3制御装置25は、温度センサ14の検出値がリモートコントローラ17で設定された設定温度に近づくように、室外ユニット20の各機器21,23,26を制御する。
具体的には、第2制御装置15は、暖房運転中に温度センサ14の検出値が設定温度を超えているか否かを判定する(ステップST5)。温度センサ14の検出値が設定温度を超えている場合、第2制御装置15及び第3制御装置25は暖房運転を停止する(ステップST6)。一方、温度センサ14の検出値が設定温度以下である場合、第2制御装置15及び第3制御装置25は、後述するステップST17に移行する。
第2制御装置15は、暖房運転の停止後に温度センサ14の検出値が設定温度以下であるか否かを判定する(ステップST7)。温度センサ14の検出値が設定温度以下である場合、第2制御装置15及び第3制御装置25は暖房運転を再開する(ステップST8)。一方、温度センサ14の検出値が設定温度を超えている場合、第2制御装置15及び第3制御装置25は後述するステップST17に移行する。
第1制御装置46は、制御部7からステップST3の指令信号を受信すると加湿運転を開始する(ステップST9)。加湿運転中において、第1制御装置46は、湿度センサ45の検出値が第1制御装置46に予め設定されている所定湿度に近づくように、加湿ユニット3の各機器41〜44を制御する。所定湿度は、例えばアプリケーションソフトで設定されるセット値である。所定湿度は、リモートコントローラ17により設定されてもよい。
第1制御装置46は、加湿運転中に湿度センサ45の検出値が所定湿度を超えているか否かを判定する(ステップST10)。湿度センサ45の検出値が所定湿度を超えている場合、第1制御装置46は加湿運転を停止する(ステップST11)。一方、湿度センサ45の検出値が所定湿度以下である場合、第1制御装置46は後述するステップST19に移行する。
第1制御装置46は、加湿運転の停止後に湿度センサ45の検出値が所定湿度以下であるか否かを判定する(ステップST12)。湿度センサ45の検出値が所定湿度以下である場合、第1制御装置46は加湿運転を再開する(ステップST13)。一方、湿度センサ45の検出値が所定湿度を超えている場合、第1制御装置46は後述するステップST19に移行する。
上記ステップST10〜ST13において、第1制御装置46は、加湿運転中に湿度センサ45の検出値が所定湿度を超えたときに、加湿運転を停止させてから換気運転を開始してもよい。その場合、第1制御装置46は、換気運転中に湿度センサ45の検出値が所定湿度以下になると、換気運転を停止させてから加湿運転を再開する。
制御部7は、リモートコントローラ17により暖房運転のオフ操作がなされると(ステップST14で「Yes」の場合)、第2制御装置15及び第3制御装置25に対して暖房運転を停止させる指令信号を送信する(ステップST15)。また、制御部7は、第1制御装置46に対して加湿運転を停止させる指令信号を送信する(ステップST16)。
第2制御装置15及び第3制御装置25は、制御部7からステップST15の指令信号を受信しているか否かを判定する(ステップST17)。第2制御装置15及び第3制御装置25は、ステップST15の指令信号を受信していれば、暖房運転を停止する(ステップST18)。一方、第2制御装置15及び第3制御装置25は、ステップST15の指令信号を受信していなければステップST5に戻る。
第1制御装置46は、制御部7からステップST16の指令信号を受信しているか否かを判定する(ステップST19)。第1制御装置46は、ステップST16の指令信号を受信していれば加湿運転を停止する(ステップST20)。一方、第1制御装置46は、ステップST16の指令信号を受信していなければステップST10に戻る。
<冷房運転の制御>
図9は、空気調和システム1の冷房運転時の制御例を示すシーケンス図である。
制御部7は、リモートコントローラ17により冷房運転のオン操作がなされると(ステップST31で「Yes」の場合)、第2制御装置15及び第3制御装置25に対して温度センサ14に基づく冷房運転を開始させる指令信号を送信する(ステップST32)。また、制御部7は、第1制御装置46に対して湿度センサ45に基づく換気運転を開始させる指令信号を送信する(ステップST33)。
制御部7は、冷房運転のオン操作がなされたときに、第1制御装置46に対して換気運転を開始させる指令信号を送信しなくてもよい。その場合、冷房運転中に加湿ユニット3の運転(加湿運転及び換気運転)が行われることはない。
第2制御装置15及び第3制御装置25は、制御部7からステップST32の指令信号を受信すると冷房運転を開始する(ステップST34)。冷房運転中において、第2制御装置15は、温度センサ14の検出値がリモートコントローラ17で設定された設定温度に近づくように、室内ユニット10の各機器11,13を制御する。また、第3制御装置25は、温度センサ14の検出値がリモートコントローラ17で設定された設定温度に近づくように、室外ユニット20の各機器21,23,26を制御する。
具体的には、第2制御装置15は、冷房運転中に温度センサ14の検出値が設定温度未満であるか否かを判定する(ステップST35)。温度センサ14の検出値が設定温度未満である場合、第2制御装置15及び第3制御装置25は冷房運転を停止する(ステップST36)。一方、温度センサ14の検出値が設定温度以上である場合、第2制御装置15及び第3制御装置25は、後述するステップST47に移行する。
第2制御装置15は、冷房運転の停止後に温度センサ14の検出値が設定温度以上であるか否かを判定する(ステップST37)。温度センサ14の検出値が設定温度以上である場合、第2制御装置15及び第3制御装置25は冷房運転を再開する(ステップST38)。一方、温度センサ14の検出値が設定温度未満である場合、第2制御装置15及び第3制御装置25は後述するステップST47に移行する。
第1制御装置46は、制御部7からステップST33の指令信号を受信すると換気運転を開始する(ステップST39)。第1制御装置46は、加湿運転中に湿度センサ45の検出値が、第1制御装置46に予め設定されている所定値以上で一定時間維持されているか否かを判定する(ステップST40)。前記所定値は、リモートコントローラ17により設定されてもよい。
湿度センサ45の検出値が所定値以上で一定時間維持している場合、第1制御装置46は換気運転を停止する(ステップST41)。一方、湿度センサ45の検出値が所定値以上で一定時間維持していない場合、第1制御装置46は後述するステップST49に移行する。
第1制御装置46は、換気運転の停止後に湿度センサ45の検出値が、所定値未満で一定時間維持されているか否かを判定する(ステップST42)。湿度センサ45の検出値が所定値未満で一定時間維持している場合、第1制御装置46は換気運転を再開する(ステップST43)。一方、湿度センサ45の検出値が所定値未満で一定時間維持していない場合、第1制御装置46は後述するステップST49に移行する。
制御部7は、リモートコントローラ17により冷房運転のオフ操作がなされると(ステップST44で「Yes」の場合)、第2制御装置15及び第3制御装置25に対して冷房運転を停止させる指令信号を送信する(ステップST45)。また、制御部7は、第1制御装置46に対して換気運転を停止させる指令信号を送信する(ステップST46)。
第2制御装置15及び第3制御装置25は、制御部7からステップST45の指令信号を受信しているか否かを判定する(ステップST47)。第2制御装置15及び第3制御装置25は、ステップST45の指令信号を受信していれば、冷房運転を停止する(ステップST48)。一方、第2制御装置15及び第3制御装置25は、ステップST45の指令信号を受信していなければステップST35に戻る。
第1制御装置46は、制御部7からステップST46の指令信号を受信しているか否かを判定する(ステップST49)。第1制御装置46は、ステップST46の指令信号を受信していれば換気運転を停止する(ステップST50)。一方、第1制御装置46は、ステップST46の指令信号を受信していなければステップST40に戻る。
<実施形態の作用効果>
本実施形態の空気調和システム1によれば、加湿ユニット3の吸湿材41aは、屋外から導入された空気中の水分を吸着するので、加湿ユニット3は、従来のように給水タンクや給水管が不要になる。これにより、湿度調整を行う加湿ユニット3を容易に設置することができるので、温度調整及び湿度調整が可能な空気調和システム1を容易に導入することができる。
空気調和システム1は、対象空間S1の湿度を検出する湿度センサ45を備えているので、制御部7は、湿度センサ45の検出値に基づいて加湿ユニット3を運転させることができる。
制御部7は、加湿ユニット3が湿度センサ45の検出値に基づいて運転するように加湿ユニット3を制御し、空気調和装置2が温度センサ14の検出値に基づいて運転するように空気調和装置2を制御する。制御部7がこのように制御することで、空気調和装置2及び加湿ユニット3は、対象空間S1の温度及び湿度を個別に調整することができる。これにより、空気調和装置2が温度及び湿度を制御し、加湿ユニット3が湿度を制御する場合に比べて、対象空間S1の温度及び湿度を、使用者の所望の温度及び湿度に早く到達させることができる。
空気調和装置2が冷房運転を行う場合、加湿ユニット3は換気運転を行うので、対象空間S1を換気することができる。これにより、冷房運転中に対象空間S1の空気質を改善することができる。
空気調和装置2が冷房運転を行うときに加湿ユニット3が運転を行わない場合には、省エネルギー化を図ることができる。
加湿ユニット3は、換気運転中に対象空間S1の湿度が所定値以上で一定時間維持されている場合に換気運転を停止させるので、省エネルギー化を図ることができる。
通信装置6の第1通信回線8A及び第2通信回線8Bは、空気調和装置2に予め備えられた通信回線であり、制御部7は空気調和装置2に予め備えられたリモートコントローラ17に設けられている。このため、空気調和システム1は、既設の空気調和装置2の通信回線とリモートコントローラ17を用いることができるので、汎用性が高い。
<変形例>
図10は、通信装置6の変形例を示す模式図である。本変形例の通信装置6は、上記実施形態の第3通信回線8Cの替わりに、第3通信回線8C’を備えている。第3通信回線8C’は、制御部7と第1制御装置46とを通信可能に接続している。制御部7は、第3通信回線8C’を介して、第1制御装置46と直接通信可能である。図1では第3通信回線8C’を有線で示しているが、無線で構成してもよい。
本変形例の通信装置6においても、第1通信回線8A及び第2通信回線8Bは、空気調和装置2に予め備えられた通信回線であり、制御部7は空気調和装置2に予め備えられたリモートコントローラ17に設けられている。このため、空気調和システム1は、既設の空気調和装置2の通信回線とリモートコントローラ17を用いることができるので、汎用性が高い。また、天井裏空間S2において第1制御装置46と第2制御装置15とを通信回線で接続する作業が不要になるため、通信回線の取り回しが容易となる。
<その他の変形例>
本開示は、以上の例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
上記実施形態では、制御部7をリモートコントローラ17に設けているが、加湿ユニット3、室内ユニット10、及び室外ユニット20のいずれかに設けてもよいし、これらのユニット3,10,20とは別に設けてもよい。
上記実施形態では、制御部7は、空気調和装置2を温度センサ14の検出に基づいて運転させ、加湿ユニット3を湿度センサ45の検出値に基づいて運転させているが、これに限定されるものではない。例えば、制御部7は、空気調和装置2及び加湿ユニット3を温度センサ14の検出に基づいて運転させてもよいし、空気調和装置2及び加湿ユニット3を湿度センサ45の検出値に基づいて運転させてもよい。
上記実施形態では、湿度センサ45を加湿ユニット3に設けているが、例えば対象空間S1に面する側壁5の壁面など、加湿ユニット3以外に設けられていてもよい。また、温度センサ14を空気調和装置2に設けているが、例えば対象空間S1に面する側壁5の壁面など、空気調和装置2以外に設けられていてもよい。
1 空気調和システム
2 空気調和装置
3 加湿ユニット
7 制御部
14 温度センサ
41a 吸湿材
45 湿度センサ
S1 対象空間

Claims (6)

  1. 屋外の空気を加湿して対象空間(S1)に加湿された空気を放出する加湿ユニット(3)と、
    冷媒を循環させて前記対象空間(S1)の温度を調整する空気調和装置(2)と、
    前記加湿ユニット(3)及び前記空気調和装置(2)と通信可能な制御部(7)と、を備え、
    前記加湿ユニット(3)は、屋外から導入して屋外に排出される空気中の水分を吸着し、屋外から導入されて前記対象空間(S1)に放出される空気に前記水分を放出する吸湿材(41a)を有する、空気調和システム。
  2. 前記対象空間(S1)の湿度を検出する湿度センサ(45)をさらに備える請求項1に記載の空気調和システム。
  3. 前記加湿ユニット(3)は、前記対象空間(S1)の湿度を検出する湿度センサ(45)を有し、
    前記空気調和装置(2)は、前記対象空間(S1)の温度を検出する温度センサ(14)を有し、
    前記制御部(7)は、前記加湿ユニット(3)が前記湿度センサ(45)の検出値に基づいて運転するように当該加湿ユニット(3)を制御し、前記空気調和装置(2)が前記温度センサ(14)の検出値に基づいて運転するように当該空気調和装置(2)を制御する、請求項1又は請求項2に記載の空気調和システム。
  4. 前記空気調和装置(2)が冷房運転を行う場合、前記加湿ユニット(3)は運転を行わない、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の空気調和システム。
  5. 前記空気調和装置(2)が冷房運転を行う場合、前記加湿ユニット(3)は、屋外の空気を加湿せずに前記対象空間(S1)に放出する換気運転を行う、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の空気調和システム。
  6. 前記対象空間(S1)の湿度が所定値以上で一定時間維持されている場合、前記加湿ユニット(3)は前記換気運転を停止する、請求項5に記載の空気調和システム。
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