JP2023005534A - 換気装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】換気装置の除霜能力を増大させる。【解決手段】換気装置は、第3熱交換器(25)を放熱器として機能させ前記第2熱交換器(83)を蒸発器として機能させる暖房運転と、第2熱交換器(83)を放熱器として機能させ第3熱交換器(25)を蒸発器として機能させるデフロスト運転とを実行するように冷媒回路(R)を制御する制御部(100)と、給気路(13)における第3熱交換器(25)の上流側の流路(40)と、室内空間(5)とを連通する連通路(19)と、連通路(19)を開閉する開閉機構(30)とを備える。制御部(100)は、デフロスト運転において、開閉機構(30)を開状態とする。【選択図】図5

Description

本開示は、換気装置に関する。
特許文献1に開示された換気装置は、全熱交換器と、室内熱交換器とを備える。換気装置は、冷房運転、暖房運転、およびデフロスト運転を行う。
暖房運転では、室内熱交換器が放熱器として機能し、室外熱交換器が蒸発器として機能する。室外空気は、全熱交換器を流れた後、室内熱交換器で加熱される。加熱された空気は室内へ供給される。同時に、室内空気は全熱交換器を流れた後、室外へ排出される。デフロスト運転では、室外熱交換器が放熱器として機能し、室内熱交換器が蒸発器として機能する。室外熱交換器では、その内部を流れる冷媒が霜に放熱することで、この霜が融ける。
特開平5-141747号公報
上述したような換気装置では、デフロスト運転において、除霜能力を増大できることが望まれる。
第1の態様の換気装置は、室外空気を室内に供給する給気路(13)と、室内空間(5)の室内空気を室外に排出する排気路(14)とが形成されるケーシング(12)を備える。換気装置は、前記給気路(13)に配置される給気ファン(22)と、前記排気路(14)に配置される排気ファン(23)と、前記給気路(13)を流れる空気と前記排気路(14)を流れる空気とを熱交換させる第1熱交換器(21)とを備える。換気装置は、圧縮機(82)と、室外熱交換器である第2熱交換器(83)と、前記給気路(13)における前記第1熱交換器(21)の下流側に配置される第3熱交換器(25)とを有する冷媒回路(R)を備える。換気装置は、前記第3熱交換器(25)を放熱器として機能させ前記第2熱交換器(83)を蒸発器として機能させる暖房運転と、前記第2熱交換器(83)を放熱器として機能させ前記第3熱交換器(25)を蒸発器として機能させるデフロスト運転とを実行するように前記冷媒回路(R)を制御する制御部(100)を備える。換気装置は、前記給気路(13)における前記第3熱交換器(25)の上流側の流路(40)と、前記室内空間(5)とを連通する連通路(19)と、該連通路(19)を開閉する開閉機構(30)とを備える。制御部(100)は、デフロスト運転において、前記開閉機構(30)を開状態とする。
第1の態様では、デフロスト運転において、制御部(100)が開閉機構(30)を開状態とする。これにより、連通路(19)が開放され、室内空間(5)の空気が連通路(19)を流れる。この空気は、給気路(13)における第3熱交換器(25)の上流側の流路(40)を介して第3熱交換器(25)を流れる。
デフロスト運転が実行される冬季などには、室内空気の温度が室外空気の温度よりも高くなる。このため、室内空気を第3熱交換器(25)に導入することで、第3熱交換器(25)における冷媒と空気との温度差が大きくなる。これにより、第3熱交換器(25)で冷媒に付与される空気の熱量が多くなる。この結果、第2熱交換器(83)の除霜に利用できる冷媒の熱量が多くなり、除霜能力を増大できる。
第2の態様は、第1の態様において、前記連通路(19)が、前記給気路(13)における前記第1熱交換器(21)と前記第3熱交換器(25)との間の流路(41)と、前記室内空間(5)とを連通する。
第2の態様では、室内空気が、給気路(13)における第1熱交換器(21)と第3熱交換器(25)との間の流路(41)に導入される。したがって、室内空気が第1熱交換器(21)において冷やされることがないため、第3熱交換器(25)を流れる空気の温度を高くできる。
第3の態様は、第1または第2の態様において、前記連通路(19)は、前記給気路(13)と前記排気路(14)とを連通するように該給気路(13)と該排気路(14)を仕切る仕切部(17)に形成される。
第3の態様では、仕切部(17)に連通路(19)を形成することで、給気路(13)と排気路(14)とを連通路(19)を介して互いに連通させることができる。これにより、連通路(19)を形成する構造を簡素化できる。
第4の態様は、第1~第3のいずれか1つの態様において、前記開閉機構は、ダンパ(30)である。
第4の態様では、ダンパ(30)により連通路(19)を開閉できる。
第5の態様は、第1~第4のいずれか1つの態様において、前記制御部(100)は、前記デフロスト運転において、前記第2熱交換器(83)の着霜に関する指標に基づき前記連通路(19)の開度を調節するように前記開閉機構(30)を制御する。
第5の態様では、第2熱交換器(83)の霜が多かったり、霜を融かしにくかったりする状況において、連通路(19)の開度を大きくできる。これにより、連通路(19)を介して第3熱交換器(25)に導入される室内空気の量が多くなるので、第2熱交換器(83)の除霜能力を増大できる。逆に、第2熱交換器(83)の霜が少なかったり、霜を融かしやすかったりする状況において、連通路(19)の開度を小さくできる。これにより、連通路(19)を介して第3熱交換器(25)に導入される室内空気の量が過剰になることを抑制できる。
第6の態様は、第1~第5のいずれか1つの態様において、前記制御部(100)は、前記デフロスト運転において、前記第3熱交換器(25)の冷媒の蒸発温度が低くなるほど、前記連通路(19)の開度を大きくするように前記開閉機構(30)を制御する。
第3熱交換器(25)の蒸発温度が低くなると、冷凍サイクルの低圧および高圧が低くなるため、第3熱交換器(25)の除霜能力が不足しやすい。第6の態様では、第3熱交換器(25)の蒸発温度が低くなるほど、連通路(19)を介して第3熱交換器(25)へ送られる室内空気の量が多くなる。このため、第3熱交換器(25)の除霜能力が不足することを抑制できる。
第7の態様は、第1~第6のいずれか1つの態様において、前記制御部(100)は、前記暖房運転から前記デフロスト運転に切り換わると、前記給気ファン(22)の風量を小さくする。
第7の態様では、デフロスト運転において、蒸発器として機能する第2熱交換器(83)によって冷やされた空気が、室内空間(5)へ供給される量を減らすことができる。これにより、室内空間(5)の快適性が損なわれることを抑制できる。
第8の態様は、第1~第7のいずれか1つの態様において、前記制御部(100)は、前記デフロスト運転から前記暖房運転が再開されると、前記制御部(100)は、前記デフロスト運転から前記暖房運転が再開されると、前記開閉機構(30)を閉状態とする。
第8の態様では、暖房運転の再開時において、室内空気が第3熱交換器(25)に導入されることを抑制できる。
図1は、実施形態に係る換気装置が設けられる建物の概略の構成図である。 図2は、換気装置の内部構造を示す縦断面図である。 図3は、換気装置の冷媒回路の概略の構成図である。 図4は、換気装置のブロック図である。 図5は、デフロスト運転の空気の流れを示す図2に相当する図である。 図6は、暖房運転およびデフロスト運転の概略のフローチャートである。
《実施形態》
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示される実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想を逸脱しない範囲内で各種の変更が可能である。各図面は、本開示を概念的に説明するためのものであるから、理解の容易のために必要に応じて寸法、比、または数を、誇張あるいは簡略化して表す場合がある。
(1)換気装置の概要
本開示の換気装置(10)は、室内空間(5)を換気する。図1に示すように、換気装置(10)は、一般家屋などの建物の室内空間(5)を換気する。換気装置(10)は、室外空間(6)の室外空気(OA)を供給空気(SA)として室内に供給する。同時に、換気装置(10)は、室内空間(5)の室内空気(RA)を排出空気(EA)として室外に排出する。ここでいう「室内空間」は、居間などの居室と、廊下などの非居室とを含む。換気装置(10)は、室内空間(5)の空気の温度を調節する。換気装置(10)は、冷房運転と暖房運転とを行う。
換気装置(10)は、換気ユニット(11)を有する。換気ユニット(11)は、天井の裏側の第1空間(S1)に配置される。換気ユニット(11)は、ケーシング(12)を有する。図2に示すように、ケーシング(12)には、給気路(13)と排気路(14)が形成される。換気ユニット(11)は、給気ファン(22)、排気ファン(23)、全熱交換器(21)、および利用熱交換器(25)を有する。
図3に示すように、換気装置(10)は、熱源ユニット(80)を有する。熱源ユニット(80)と、利用熱交換器(25)とは、第1連絡配管(86)および第2連絡配管(87)を介して接続される。この配管の接続により、冷媒回路(R)が構成される。冷媒回路(R)には、冷媒が充填される。冷媒は、例えばR32(ジフルオロメタン)である。冷媒回路(R)は、冷媒が循環することで冷凍サイクルを行う。第1連絡配管(86)は、ガス側の連絡配管である。第2連絡配管(87)は、液側の連絡配管である。
(2)ダクト
図1に示すように、換気ユニット(11)には、外気ダクト(D1)、排気ダクト(D2)、および給気ダクト(D3)が接続される。外気ダクト(D1)の流入端は室外空間(6)に繋がる。外気ダクト(D1)の流出端は給気路(13)の流入端に繋がる。排気ダクト(D2)の流入端は排気路(14)の流出端に繋がる。排気ダクト(D2)の流出端は室外空間(6)に繋がる。給気ダクト(D3)の流入端は給気路(13)の流出端に繋がる。給気ダクト(D3)の流出端は室内空間(5)に繋がる。
(3)換気ユニットの詳細構造
(3-1)ケーシング
ケーシング(12)は、第1空間(S1)に配置される。図1および図2に示すように、ケーシング(12)は、直方体状に形成される。ケーシング(12)は天井(7)に沿うように延びている。ケーシング(12)は、上板(12a)と下板(12b)と4つの側板とを有する。4つの側板は、互いに対向する第1側板(12c)と第2側板(12d)を含む。
上板(12a)は、ケーシング(12)の上面を構成する。下板(12b)は、ケーシング(12)の下面を構成する。第1側板(12c)は、ケーシング(12)の長手方向の一端側の側面を構成する。第2側板(12d)は、ケーシング(12)の長手方向の他端側の側面を構成する。
第1側板(12c)には、第1ダクト接続部(C1)および第2ダクト接続部(C2)が設けられる。第1ダクト接続部(C1)および第2ダクト接続部(C2)は筒状に形成される。第1ダクト接続部(C1)および第2ダクト接続部(C2)は、第1側板(12c)の外面から側方に突出する。第1ダクト接続部(C1)には、外気ダクト(D1)の流出端が接続される。第2ダクト接続部(C2)には、排気ダクト(D2)の流入端が接続される。
第2側板(12d)には、第3ダクト接続部(C3)が設けられる。第3ダクト接続部(C3)は筒状に形成される。第3ダクト接続部(C3)は、第2側板(12d)の外面から側方に突出する。第3ダクト接続部(C3)には,給気ダクト(D3)の流入端が接続される。
ケーシング(12)の下板(12b)には、室内パネル(15)が設けられる。図1に模式的に示すように、室内パネル(15)は、天井(7)を貫通する開口(7a)の内部に設けられる。室内パネル(15)は室内空間(5)に面する。室内パネル(15)には、吸込口(15a)が形成される。吸込口(15a)は、室内空間(5)と排気路(14)の流入端とを互いに連通させる。
(3-2)仕切板
図2に示すように、ケーシング(12)の内部には、第1仕切板(16)と第2仕切板(17)とが設けられる。第1仕切板(16)は、第1側板(12c)、上板(12a)、下板(12b)、および全熱交換器(21)の間の空間を、第1流路(P1)と第2流路(P2)とに仕切る。第1流路(P1)は第1ダクト接続部(C1)と連通する。第1流路(P1)は、給気路(13)のうち全熱交換器(21)の上流側の流路を構成する。第2流路(P2)は第2ダクト接続部(C2)と連通する。第2流路(P2)は、排気路(14)のうち全熱交換器(21)の下流側の流路を構成する。
第2仕切板(17)は、第2側板(12d)、上板(12a)、下板(12b)、および全熱交換器(21)の間の空間を、第3流路(P3)と第4流路(P4)とに仕切る。第3流路(P3)は第3ダクト接続部(C3)と連通する。第3流路(P3)は、給気路(13)のうち全熱交換器(21)の下流側の流路を構成する。第4流路(P4)は、室内パネル(15)の吸込口(15a)と繋がる。第4流路(P4)は、排気路(14)のうち全熱交換器(21)の上流側の流路を構成する。
給気路(13)のうち利用熱交換器(25)の上流側の流路は、上流側給気路(40)を構成する。給気路(13)のうち全熱交換器(21)と利用熱交換器(25)の間の流路は、利用側流路(41)を構成する。
(3-3)全熱交換器
全熱交換器(21)は、本開示の第1熱交換器に対応する。全熱交換器(21)は、給気路(13)を流れる空気と排気路(14)を流れる空気とを熱交換させる。図2において模式的に示すように、全熱交換器(21)の内部には、給気側内部流路(21a)と、排気側内部流路(21b)とが形成される。給気側内部流路(21a)と排気側内部流路(21b)とは、互いに直交する。
給気側内部流路(21a)の流入部は、第1流路(P1)に繋がる。給気側内部流路(21a)の流出部は、第3流路(P3)に繋がる。排気側内部流路(21b)の流入部は、第4流路(P4)に繋がる。排気側内部流路(21b)の流出部は、第2流路(P2)に繋がる。
全熱交換器(21)は、給気側内部流路(21a)の空気と、排気側内部流路(21b)の空気との間で熱を移動させる。全熱交換器(21)は、給気側内部流路(21a)の空気と、排気側内部流路(21b)の空気との間で水分を移動させる。このように、全熱交換器(21)は、給気側内部流路(21a)の空気と、排気側内部流路(21b)の空気との間で、潜熱および顕熱を交換させる。
(3-4)給気ファンおよび排気ファン
給気ファン(22)は、第2流路(P2)に配置される。排気ファン(23)は、第3流路(P3)に配置される。給気ファン(22)は、給気路(13)の空気を搬送する。排気ファン(23)は、排気路(14)の空気を搬送する。給気ファン(22)および排気ファン(23)は、シロッコ型である。給気ファン(22)および排気ファン(23)は、ターボ型やプロペラ型であってもよい。
給気ファン(22)の第1モータ(M1)の回転数は可変である。第1モータ(M1)は、制御回路により回転数が調節されるDCファンモータである。給気ファン(22)は、その風量が可変に構成される。排気ファン(23)の第2モータ(M2)の回転数は可変である。第2モータ(M2)は、制御回路により回転数が調節されるDCファンモータである。排気ファン(23)は、その風量が可変に構成される。
(3-5)フィルタ
換気ユニット(11)は、フィルタ(24)を有する。フィルタ(24)は、第1流路(P1)に配置される。言い換えると、フィルタ(24)は、給気路(13)における全熱交換器(21)の上流側に配置される。フィルタ(24)は、室外空気(OA)中の塵埃を捕集する。
(3-6)利用熱交換器
利用熱交換器(25)は、本開示の第3熱交換器に対応する。利用熱交換器(25)は、第3流路(P3)に配置される。利用熱交換器(25)は、給気路(13)における全熱交換器(21)の下流側に配置される。利用熱交換器(25)は、第3流路(P3)において、給気側内部流路(21a)と給気ファン(22)との間に配置される。
利用熱交換器(25)は、その内部を流れる冷媒と、給気路(13)を流れる空気とを熱交換させる。利用熱交換器(25)は、フィンアンドチューブ式の空気熱交換器である。冷房運転時の利用熱交換器(25)は、蒸発器として機能し、空気を冷却する。暖房運転時の利用熱交換器(25)は、放熱器(厳密には、凝縮器)として機能し、空気を加熱する。
(4)熱源ユニット
図3に示す熱源ユニット(80)は、室外空間(6)に配置される。熱源ユニット(80)は、熱源ファン(81)を有する。熱源ユニット(80)は、冷媒回路(R)の要素として、圧縮機(82)、熱源熱交換器(83)、切換機構(84)、および膨張弁(85)を有する。
圧縮機(82)は、吸入した冷媒を圧縮する。圧縮機(82)は、圧縮した冷媒を吐出する。圧縮機(82)は、揺動ピストン式、ローリングピストン式、スクロール式などの回転式圧縮機である。圧縮機(82)は、インバータ式である。圧縮機(82)の第3モータ(M3)は、制御回路により回転数(運転周波数)が調節される。
熱源熱交換器(83)は、本開示の第2熱交換器に対応する。熱源熱交換器(83)は、フィンアンドチューブ式の空気熱交換器である。熱源熱交換器(83)は、その内部を流れる冷媒と室外空気とを熱交換させる室外熱交換器である。
熱源ファン(81)は、熱源熱交換器(83)の近傍に配置される。本例の熱源ファン(81)は、プロペラファンである。熱源ファン(81)は、熱源熱交換器(83)を通過する空気を搬送する。
切換機構(84)は、冷房サイクルである第1冷凍サイクルと、暖房サイクルである第2冷凍サイクルとを切り換えるように、冷媒回路(R)の流路を変更する。切換機構(84)は、四方切換弁である。切換機構(84)は、第1ポート(84a)、第2ポート(84b)、第3ポート(84c)、および第4ポート(84d)を有する。切換機構(84)の第1ポート(84a)は、圧縮機(82)の吐出部と繋がる。切換機構(84)の第2ポート(84b)は、圧縮機(82)の吸入部と繋がる。切換機構(84)の第3ポート(84c)は、第1連絡配管(86)を介して利用熱交換器(25)のガス側端部と繋がる。切換機構(84)の第4ポート(84d)は、熱源熱交換器(83)のガス側端部と繋がる。
切換機構(84)は、第1状態と第2状態とに切り換わる。第1状態(図3の実線で示す状態)の切換機構(84)は、第1ポート(84a)と第4ポート(84d)とを連通し且つ第2ポート(84b)と第3ポート(84c)とを連通する。第2状態(図3の破線で示す状態)の切換機構(84)は、第1ポート(84a)と第3ポート(84c)とを連通し、第2ポート(84b)と第4ポート(84d)とを連通する。
膨張弁(85)は、一端が熱源熱交換器(83)の液側端部と繋がり、他端が第2連絡配管(87)を介して利用熱交換器(25)の液側端部と繋がる。膨張弁(85)は、その開度が調節可能な電子膨張弁である。
(5)第2仕切板および開閉機構
第2仕切板(17)は、本開示の仕切部に対応する。第2仕切板(17)には、連通路(19)が形成される。連通路(19)は、給気路(13)における利用熱交換器(25)の上流側の流路(上流側給気路(40))と、室内空間(5)とを連通させる。具体的には、連通路(19)は、給気路(13)における全熱交換器(21)と利用熱交換器(25)の間の流路(利用側流路(41))と、室内空間(5)とを連通させる。より具体的には、連通路(19)は、利用側流路(41)と、排気路(14)における全熱交換器(21)の上流側の流路(即ち、第4流路(P4))とを連通させる。
第2仕切板(17)には、開閉機構としてのダンパ(30)が設けられる。ダンパ(30)は、連通路(19)を開閉する。換言すると、ダンパ(30)は連通路(19)を開ける開状態と、連通路(19)を閉じる閉状態とに切り換わる。ダンパ(30)は、ダンパ用モータ(31)と、該ダンパ用モータ(31)によって駆動されるダンパ本体(32)とを有する。ダンパ本体(32)は、第2仕切板(17)に沿った板状に形成される。ダンパ本体(32)は、連通路(19)を閉じる第1位置(図2に示す位置)と、連通路(19)を開く第2位置(図5に示す位置)との間を移動する。ダンパ(30)は、連通路(19)の開度を調節可能に構成される。具体的には、ダンパ本体(32)は、連通路(19)の開口面に対する角度が、第1位置と第2位置との間で調節可能に構成される。ダンパ本体(32)における連通路(19)の開口面に対する角度位置が大きくなるほど、連通路(19)の開度が大きくなる。ダンパ本体(32)が第2位置になると、連通路(19)の開度が最大になる。
(6)センサ
換気装置(10)は、複数のセンサを有する。図3に示すように、複数のセンサは、外気温度センサ(111)、外気湿度センサ(112)、内気温度センサ(113)、内気湿度センサ(114)、および冷媒温度センサ(115)を含む。外気温度センサ(111)は、室外空気(OA)の温度を検出する。外気湿度センサ(112)は、室外空気(OA)の湿度(厳密には、相対湿度)を検出する。内気温度センサ(113)は、室内空気(RA)の温度を検出する。内気湿度センサ(114)は、室内空気(RA)の湿度を検出する。冷媒温度センサ(115)は、利用熱交換器(25)に設けられる。冷媒温度センサ(115)は、放熱器として機能する利用熱交換器(25)の凝縮温度を検出する。冷媒温度センサ(115)は、蒸発器として機能する利用熱交換器(25)の蒸発温度を検出する。
(7)制御部
換気装置(10)は、制御部(100)を有する。図3および図4に示すように、制御部(100)は、第1制御装置(101)と第2制御装置(102)とを含む。第1制御装置(101)は、熱源ユニット(80)に設けられる。第2制御装置(102)は、換気ユニット(11)に設けられる。第1制御装置(101)と第2制御装置(102)とは、通信線(W)によって互いに接続される。通信線(W)は有線または無線である。
第1制御装置(101)および第2制御装置(102)のそれぞれは、MCU(Micro Control Unit,マイクロコントローラユニット)、電気回路、電子回路を含む。MCUは、CPU(Central Processing Unit,中央演算処理装置)、メモリ、通信インターフェースを含む。メモリには、CPUが実行するための各種のプログラムが記憶されている。
第1制御装置(101)は、圧縮機(82)、熱源ファン(81)、切換機構(84)、および膨張弁(85)を制御する。
第2制御装置(102)は、給気ファン(22)および排気ファン(23)を制御する。具体的には、本実施形態の第2制御装置(102)は、給気ファン(22)の風量が目標風量になるように、第1モータ(M1)の回転数を制御する。第2制御装置(102)は、排気ファン(23)の風量が目標風量になるように第2モータ(M2)の回転数を制御する。このように、本実施形態の給気ファン(22)および排気ファン(23)は、いわゆる風量一定制御方式によって制御される。
第2制御装置(102)は、ダンパ用モータ(31)を制御する。制御部(100)は、連通路(19)を開閉するようにダンパ用モータ(31)を制御する。制御部(100)は、連通路(19)の開度を調節するようにダンパ用モータ(31)を制御する。
第1制御装置(101)は、外気温度センサ(111)および外気湿度センサ(112)の検出値を受信する。第2制御装置(102)は、内気温度センサ(113)、内気湿度センサ(114)、および冷媒温度センサ(115)の検出値を受信する。
(8)運転動作
換気装置(10)の運転動作について図3を参照しながら説明する。換気装置(10)は、冷房運転と暖房運転とを切り換えて行う。加えて、換気装置(10)は、デフロスト運転を行う。デフロスト運転は、いわゆる逆サイクルデフロスト運転である。冷房運転とデフロスト運転の冷媒の流れは、基本的には同じである。図3では、冷房運転時の冷媒の流れを実線矢印で示し、暖房運転時の冷媒の流れを破線矢印で示している。
(8-1)冷房運転
冷房運転では、第1制御装置(101)が圧縮機(82)および熱源ファン(81)を運転させ、切換機構(84)を第1状態とし、膨張弁(85)の開度を調節する。第2制御装置(102)が給気ファン(22)および排気ファン(23)を運転させる。
冷房運転時の冷媒回路(R)は、第1冷凍サイクルを行う。第1冷凍サイクルでは、熱源熱交換器(83)が放熱器として機能し、利用熱交換器(25)が蒸発器として機能する。
冷房運転時の換気ユニット(11)では、排気ファン(23)の運転に伴い室内空気(RA)が第4流路(P4)に取り込まれる。給気ファン(22)の運転に伴い室外空気(OA)が第1流路(P1)に取り込まれる。第4流路(P4)の空気は、全熱交換器(21)の排気側内部流路(21b)を流れる。第1流路(P1)の空気は、全熱交換器(21)の給気側内部流路(21a)を流れる。
例えば夏季においては、図1に示す他の空気調和装置(A)により室内空間(5)が冷房される。この場合、室内空気(RA)の温度は室外空気(OA)の温度よりも低くなる。加えて、室内空気(RA)の湿度は室外空気(OA)の湿度よりも低くなる。このため、全熱交換器(21)では、給気側内部流路(21a)の空気が排気側内部流路(21b)の空気によって冷却される。同時に、全熱交換器(21)では、給気側内部流路(21a)の空気中の水分が排気側内部流路(21b)の空気へ移動する。
排気側内部流路(21b)から第2流路(P2)へ流出した空気は、排気ダクト(D2)を流れ、排出空気(EA)として室外空間(6)へ排出される。
給気側内部流路(21a)において冷却および除湿された空気は、第3流路(P3)に流出する。この空気は、利用熱交換器(25)によって冷却される。冷却された空気は、給気ダクト(D3)を流れ、供給空気(SA)として室内空間(5)へ供給される。
(8-2)暖房運転
暖房運転では、第1制御装置(101)が圧縮機(82)および熱源ファン(81)を運転させ、切換機構(84)を第2状態とし、膨張弁(85)の開度を調節する。第2制御装置(102)が給気ファン(22)および排気ファン(23)を運転させる。
暖房運転時の冷媒回路(R)は、第2冷凍サイクルを行う。第2冷凍サイクルでは、利用熱交換器(25)が放熱器として機能し、熱源熱交換器(83)が蒸発器として機能する。
例えば冬季においては、図1に示す他の空気調和装置(A)により室内空間(5)が暖房される。この場合、室内空気(RA)の温度は室外空気(OA)の温度よりも高くなる。加えて、室内空気(RA)の湿度は室外空気(OA)の湿度よりも高くなる。このため、全熱交換器(21)では、給気側内部流路(21a)の空気が排気側内部流路(21b)の空気によって加熱される。同時に、全熱交換器(21)では、排気側内部流路(21b)の空気中の水分が給気側内部流路(21a)の空気へ移動する。
排気側内部流路(21b)から第2流路(P2)へ流出した空気は、排気ダクト(D2)を流れ、排出空気(EA)として室外空間(6)へ排出される。
給気側内部流路(21a)において加熱および加湿された空気は、第3流路(P3)に流出する。この空気は、利用熱交換器(25)によって加熱される。加熱された空気は、給気ダクト(D3)を流れ、供給空気(SA)として室内空間(5)へ供給される。
(8-3)デフロスト運転の概要
換気装置(10)は、主として冬季にデフロスト運転を行う。換気装置(10)は、暖房運転中に所定の第1条件が成立すると、デフロスト運転を行う。第1条件は、熱源熱交換器(83)に霜が付着したことを示す条件である。
デフロスト運転では、第1制御装置(101)が圧縮機(82)および熱源ファン(81)を運転させ、切換機構(84)を第1状態とし、膨張弁(85)の開度を調節する。第2制御装置(102)が給気ファン(22)および排気ファン(23)を運転させる。
デフロスト運転時の冷媒回路(R)は、第1冷凍サイクルを行う。第1冷凍サイクルでは、熱源熱交換器(83)が放熱器として機能し、利用熱交換器(25)が蒸発器として機能する。熱源熱交換器(83)の表面には、霜が付着している。熱源熱交換器(83)では、冷媒が霜に放熱する。冷媒の熱により霜が融ける。熱源熱交換器(83)で凝縮した冷媒は、膨張弁(85)で減圧された後、利用熱交換器(25)を流れる。利用熱交換器(25)では、冷媒が給気路(13)の空気から吸熱して蒸発する。利用熱交換器(25)で蒸発した冷媒は、圧縮機(82)に吸入される。
(9)デフロスト運転に関する制御の詳細
デフロスト運転に関する制御の詳細について、図6のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。
ステップS11において、制御部(100)は暖房運転を実行させる。ステップS12において、所定の第1条件が成立すると(ステップS12のYES)、制御部(100)はデフロスト運転を実行させる(ステップS13)。第1条件は、熱源熱交換器(83)が着霜していることを示す条件である。具体的には、第1条件は、暖房運転を開始してから所定時間が経過したこと、熱源熱交換器(83)の表面温度が所定温度以下であること、熱源熱交換器(83)の冷媒の凝縮温度が所定温度以下であること、などが挙げられる。
デフロスト運転が開始すると、制御部(100)は、ステップS14、S15、S16に係る動作を実行させる。これらの動作は同時に行われてもよいし、異なる順序で行われてもよい。
本例では、ステップS14において、制御部(100)が給気ファン(22)の風量を下げる。具体的には、制御部(100)は、デフロスト運転における給気ファン(22)の風量を、暖房運転の終了時の給気ファン(22)の第1風量よりも小さい第2風量とする。これにより、蒸発器として機能する利用熱交換器(25)で冷却された空気が室内空間(5)へ供給される量を減らすことができる。この結果、室内空間(5)の快適性が損なわれてしまうことを抑制できる。
ステップS15において、制御部(100)は排気ファン(23)の風量を下げる。具体的には、制御部(100)は、デフロスト運転における排気ファン(23)の風量を、暖房運転の終了時の排気ファン(23)の第3風量よりも小さい第4風量とする。第4風量と第2風量とは同じであることが好ましい。こうすると、室内空間(5)の圧力と室外空間(6)の圧力との差を小さくできる。
ステップS16において、制御部(100)はダンパ(30)を開状態とする。具体的には、制御部(100)は、ダンパ(30)が連通路(19)を開放する所定の位置とする。図5に示すように、連通路(19)が開放されると、室内空気(RA)が給気路(13)に導入される。
具体的には、第4流路(P4)に取り込まれた室内空気(RA)の一部は、連通路(19)を通過し、利用側流路(41)に流入する。利用側流路(41)では、全熱交換器(21)を通過した空気と、連通路(19)を通過した空気とが混合する。室内空気(RA)の温度は、室外空気(OA)の温度よりも高い。このため、室内空気(RA)を連通路(19)を介して利用側流路(41)に導入することで、利用側流路(41)の空気の温度を上昇させることができる。
利用側流路(41)で温度が上昇した空気は、蒸発器として機能する利用熱交換器(25)を流れる。利用熱交換器(25)では、空気と冷媒の温度差が大きくなるため、冷媒に移動する空気の熱量が大きくなる。この結果、放熱器として機能する熱源熱交換器(83)では、除霜に利用される冷媒の熱量が大きくなるので、除霜に要する時間を短縮できる。
ステップS17において、制御部(100)は連通路(19)の開度を調節するようにダンパ(30)を制御する。なお、制御部(100)は、ステップS16の動作を省略し、ステップS17に係る動作を実行してもよい。本例の制御部(100)は、利用熱交換器(25)の冷媒の蒸発温度に基づいてダンパ(30)を制御する。ここで、冷媒の蒸発温度Teは、冷媒温度センサ(115)によって検出される。なお、冷媒の蒸発温度Teは、例えば低圧側(吸入側)の圧力センサで検出した圧力に相当する飽和温度によって取得してもよい。
冷媒の蒸発温度Teが低いと、冷凍サイクルの低圧および高圧が低くなる傾向にある。このため、このような条件下では、デフロスト運転において、熱源熱交換器(83)の霜が融けにくくなる。よって、冷媒の蒸発温度Teは、熱源熱交換器(83)の着霜に関する指標となる。
そこで、制御部(100)は、蒸発温度Teが小さくなるほど、連通路(19)の開度を大きくするようにダンパ(30)を制御する。これにより、除霜能力が小さくなり易い条件下において、利用熱交換器(25)の空気の温度を高くでき、熱源熱交換器(83)の除霜能力を増大できる。
制御部(100)は、蒸発温度Teが大きくなるほど、連通路(19)の開度を小さくするようにダンパ(30)を制御する。これにより、利用熱交換器(25)に過剰の室内空気(RA)が供給されることを抑制できる。この結果、室内空間(5)へ供給される室外空気(OA)の量が減ってしまうことを抑制でき、室内空間(5)の換気が損なわれることを抑制できる。
デフロスト運転において、所定の第2条件が成立すると(ステップS18のYES)、ステップS19において、制御部(100)は暖房運転を再開させる。第2条件は、熱源熱交換器(83)の除霜が完了したことを示す条件である。具体的には、第2条件は、熱源熱交換器(83)の表面温度が所定温度以上であること、熱源熱交換器(83)の冷媒の凝縮温度が所定温度以上であること、などが挙げられる。
デフロスト運転から暖房運転に切り換わると、制御部(100)は、ステップS20、S21、S22に係る動作を実行させる。これらの動作は同時に行われてもよいし、異なる順序で行われてもよい。
本例では、ステップS20において、制御部(100)が給気ファン(22)の風量を上げる。具体的には、制御部(100)は、給気ファン(22)の風量を第1風量に戻す。ステップS21において、制御部(100)は排気ファン(23)の風量を上げる。具体的には、制御部(100)は、排気ファン(23)の風量を第3風量に戻す。第1風量と第3風量とは同じであることが好ましい。こうすると、室内空間(5)の圧力と室外空間(6)の圧力との差を小さくできる。
ステップS22において、制御部(100)はダンパ(30)を閉状態とする。具体的には、制御部(100)は、ダンパ(30)が連通路(19)を閉じる第1位置とする。これにより、図2に示すように、暖房運転時において、室内空気(RA)が給気路(13)へ導入されることはない。
(10)特徴
(10-1)換気装置(10)は、給気路(13)における利用熱交換器(25)の上流側の流路(上流側給気路(41))と、前記室内空間(5)とを連通する連通路(19)と、連通路(19)を開閉する開閉機構(30)とを備える。制御部(100)は、デフロスト運転において、ダンパ(30)を開状態とする。
デフロスト運転においてダンパ(30)を開状態とすることで、室内空気を連通路(19)を介して利用熱交換器(25)に導入できる。これにより、利用熱交換器(25)における冷媒と空気との温度差を増大できるので、熱源熱交換器(83)の除霜能力を増大できる。この結果、デフロスト運転の時間を短くできる。
デフロスト運転の時間が短くなると、暖房運転の時間を長くできる。このため、室内空間(5)の快適性を向上できる。加えて、室内空間(5)を換気する運転時間も長くできるため、デフロスト運転に起因して室内空間(5)の換気が損なわれることを抑制できる。
加えて、デフロスト運転では、利用熱交換器(25)で冷却された空気が室内空間(5)へ供給されることで、室内空間(5)の快適性が損なわれてしまう。これに対し、室内空気を利用熱交換器(25)に導入することで、給気路(13)から室内空間(5)へ供給される空気の温度を上昇できる。この結果、デフロスト運転において、室内空間(5)の快適性が損なわれることを抑制できる。
(10-2)
連通路(19)は、給気路(13)における全熱交換器(21)と利用熱交換器(25)との間の流路(利用側流路(41))と、室内空間(5)とを連通する。このため、室内空気が全熱交換器(21)で冷やされることがないので、利用熱交換器(25)を流れる空気の温度を高くできる。その結果、熱源熱交換器(83)の除霜能力をさらに増大できる。
(10-3)
連通路(19)は、給気路(13)と排気路(14)とを連通するように給気路(13)と排気路(14)を仕切る第2仕切板(17)に形成される。これにより、連通路(19)を形成するための構造を簡素化できる。連通路(19)を短くできるので、連通路(19)の流路抵抗も低減できる。
(10-4)
開閉機構は、ダンパ(30)である。これにより、比較的単純な構成により、連通路(19)を開閉できる。ダンパ(30)角度位置に応じて連通路(19)の開度を調節できる。これにより、利用熱交換器(25)に導入される室内空気の温度を細かく調節できる。
(10-5)
制御部(100)は、デフロスト運転において、第2熱交換器(83)の着霜に関する指標に基づき連通路(19)の開度を調節するように開閉機構(30)を制御する。
熱源熱交換器(83)の霜が多かったり、霜を融かしにくかったりする状況において、連通路(19)の開度を大きくできる。これにより、連通路(19)を介して利用熱交換器(25)に導入される室内空気の量を増大できるので、熱源熱交換器(83)の除霜能力を増大できる。
逆に、熱源熱交換器(83)の霜が少なかったり、霜を融かしやすかったりする状況において、連通路(19)の開度を小さくできる。これにより、連通路(19)を介して利用熱交換器(25)に導入される室内空気の量が過剰になることを抑制できる。室内空気の量が過剰になることに起因して、室内空間(5)に供給される室外空気の量が減ることを抑制できる。この結果、室内空間(5)の換気が損なわれることを抑制できる。
(10-6)
制御部(100)は、デフロスト運転において、利用熱交換器(25)の冷媒の蒸発温度が低くなるほど、連通路(19)の開度を大きくするように開閉機構(30)を制御する。このため、蒸発温度が低く熱源熱交換器(83)の除霜能力が不足しやすい条件下において、熱源熱交換器(83)の除霜能力を増大できる。その結果、デフロスト運転の時間が長くなることを未然に回避できる。
加えて、利用熱交換器(25)の冷媒の蒸発温度が低くなると、過剰に冷えた空気が室内空間(5)に供給されてしまう。このような条件下において、連通路(19)の開度を大きくすると、供給空気(SA)の温度を上昇できる。その結果、室内空間(5)の快適性が損なわれることを抑制できる。また、暖房運転の前段階において、利用熱交換器(25)の温度を上げることができるので、暖房運転の再開時において、暖房能力を速やかに発揮できる。
(10-7)
制御部(100)は、暖房運転からデフロスト運転に切り換わると、給気ファン(22)の風量を小さくする。これにより、デフロスト運転において、蒸発器として機能する第2熱交換器(83)によって冷やされた空気が、室内空間(5)へ供給される量を減らすことができる。これにより、室内空間(5)の快適性が損なわれることを抑制できる。
(10-8)
制御部(100)は、デフロスト運転から暖房運転が再開されると、開閉機構(30)を閉状態とする。このため、暖房運転において、室内空間(5)の給気量と排気量とを十分に確保でき、室内空間(5)を十分に換気できる。
(11)変形例
上記実施形態については以下のような変形例としてもよい。なお、以下の説明では、原則として実施形態と異なる点について説明する。
(11-1)変形例1:連通路
連通路(19)は、室内空間(5)と給気路(13)における全熱交換器(21)の上流側の流路(第1流路(P1))とを連通させてもよい。
連通路(19)は、室内空間(5)と給気路(13)とを直に連通する構成であってもよい。
連通路(19)は、仕切部(17)に形成されていなくてもよく、ダクト、ホース、配管、チューブなどの内部に形成されてもよい。
(11-2)変形例2:開閉機構
開閉機構は、バルブやシャッタであってもよい。
開閉機構は、ダクト、ホース、配管、チューブなどに設けられてもよい。
開閉機構は、連通路(19)の開度を細かく調節できなくてもよく、連通路(19)を開閉するように開状態と閉状態とに切り換わる構成であってもよい。
(11-3)変形例3:連通路の開度を調節する制御
制御部(100)は、デフロスト運転において、連通路(19)の開度を以下の指標に基づいて制御してもよい。
(11-3-1)変形例3A:外気温度
制御部(100)は、デフロスト運転において、外気温度に基づいて連通路(19)の開度を調節してもよい。外気温度は、外気温度センサ(111)によって検出される。外気温度が低いと、熱源熱交換器(83)に霜が付きやすい。したがって、外気温度は、熱源熱交換器(83)の着霜に関する指標になる。
制御部(100)は、外気温度が低いほど、連通路(19)の開度を大きくするように開閉機構(30)を制御する。これにより、熱源熱交換器(83)に霜が付きやすい条件下において、利用熱交換器(25)へ導入される室内空気の量を増大できる。この結果、熱源熱交換器(83)の除霜能力を増大できるので、デフロスト運転の時間が長くなったり、霜を十分に融かせなくなったりすることを回避できる。
制御部(100)は、外気温度が高いほど、連通路(19)の開度を小さくするように開閉機構(30)を制御する。これにより、利用熱交換器(25)に過剰の室内空気が導入されることを抑制できる。
(11-3-2)変形例3B:外気湿度
制御部(100)は、デフロスト運転において、外気湿度に基づいて連通路(19)の開度を調節してもよい。外気湿度は、外気湿度センサ(112)によって検出される。外気湿度が高いと、熱源熱交換器(83)に霜が付きやすい。したがって、外気湿度は、熱源熱交換器(83)の着霜に関する指標になる。
制御部(100)は、外気湿度が高いほど、連通路(19)の開度を大きくするように開閉機構(30)を制御する。これにより、熱源熱交換器(83)に霜が付きやすい条件下において、利用熱交換器(25)へ導入される室内空気の量を増大できる。この結果、熱源熱交換器(83)の除霜能力を増大できるので、デフロスト運転の時間が長くなったり、霜を十分に融かせなくなったりすることを回避できる。
制御部(100)は、外気湿度が低いほど、連通路(19)の開度を小さくするように開閉機構(30)を制御する。これにより、利用熱交換器(25)に過剰の室内空気が導入されることを抑制できる。
(11-3-3)変形例3C:内気温度と外気温度との差
制御部(100)は、デフロスト運転において、内気温度と外気温度との差ΔTに基づいて連通路(19)の開度を調節してもよい。内気温度は、内気温度センサ(113)によって検出される。外気温度は、外気温度センサ(111)によって検出される。内気温度と外気温度との差ΔTが大きい場合、外気温度も低くなるため、熱源熱交換器(83)に霜が付きやすい。したがって、ΔTは、熱源熱交換器(83)の着霜に関する指標になる。
制御部(100)は、ΔTが大きいほど、連通路(19)の開度を大きくするように開閉機構(30)を制御する。これにより、熱源熱交換器(83)に霜が付きやすい条件下において、利用熱交換器(25)へ導入される室内空気の量を増大できる。この結果、熱源熱交換器(83)の除霜能力を増大できるので、デフロスト運転の時間が長くなったり、霜を十分に融かせなくなったりすることを回避できる。
制御部(100)は、ΔTが小さいほど、連通路(19)の開度を小さくするように開閉機構(30)を制御する。これにより、利用熱交換器(25)に過剰の室内空気が導入されることを抑制できる。
(11-3-4)変形例3D:供給空気の温度
制御部(100)は、デフロスト運転において、供給空気(SA)の温度に基づいて連通路(19)の開度を調節してもよい。供給空気(SA)の温度は、例えば給気ダクト(D3)内に設けた空気温度センサによって検出される。内気温度は、内気温度センサ(113)によって検出される。
制御部(100)は、供給空気(SA)の温度が低いほど、連通路(19)の開度を大きくするように開閉機構(30)を制御する。これにより、供給空気(SA)の温度が過剰に低くなることを抑制できるので、室内空間(5)の快適性が損なわれることを抑制できる。
制御部(100)は、供給空気(SA)の温度が高いほど、連通路(19)の開度を小さくするように開閉機構(30)を制御する。これにより、利用熱交換器(25)に過剰の室内空気が導入されることを抑制できる。
(11-4)変形例4:開閉機構を開状態とするタイミング
制御部(100)は、暖房運転からデフロスト運転に切り換わる直前に開閉機構(30)を開状態としてもよい。この場合には、デフロスト運転の開始時から連通路(19)を開放させることができ、速やかに除霜能力を増大できる。
制御部(100)は、デフロスト運転の開始と同時に開閉機構(30)を開状態としてもよい。制御部(100)は、デフロスト運転の開始より所定時間が経過したときに、開閉機構(30)を開状態としてもよい。
(11-5)変形例5:開閉機構を閉状態とするタイミング
制御部(100)は、デフロスト運転から暖房運転に切り換わる直前に開閉機構(30)を閉状態としてもよい。この場合には、暖房運転の開始時から連通路(19)を閉じることができ、室内空気が放熱器として機能する利用熱交換器(25)に導入されることを確実に回避できる。
制御部(100)は、暖房運転の開始と同時に開閉機構(30)を閉状態としてもよい。制御部(100)は、暖房運転の開始より所定時間が経過したときに、開閉機構(30)を閉状態としてもよい。
《その他の実施形態》
上述した実施形態、およびその変形例においては、以下の構成としてもよい。
第1熱交換器(21)は、給気路(13)を流れる空気と、排気路(14)を流れる空気の顕熱のみを交換する顕熱交換器であってもよい。
切換機構(84)は、四方切換弁でなくてもよい。切換機構(84)は、4つの流路とこれらを開閉する開閉弁を組み合わせた構成であってもよいし、2つの三方弁を組み合わせた構成であってもよい。
膨張弁(85)は、電子膨張弁でなくてもよく、感温式の膨張弁や、回転式の膨張機構であってもよい。
複数の給気ダクト(D3)を給気路(13)に接続してもよい。この場合、複数の給気路(13)のそれぞれの流出端が、1つの室内空間(5)または複数の室内空間(5)に繋がる。給気ダクト(D3)は、給気路(13)に繋がる1つの主管と、該主管から分岐する複数の分岐管を有してもよい。この場合、各分岐管の流出端が、1つの室内空間(5)または複数の室内空間(5)に繋がる。
第2制御装置(102)は、給気ファン(22)の回転数が目標回転数になるように、第1モータ(M1)の回転数を制御してもよい。第2制御装置(102)は、排気ファン(23)の回転数が目標回転数になるように、第2モータ(M2)の回転数を制御してもよい。言い換えると、給気ファン(22)や排気ファン(23)は、いわゆる回転数一定制御方式によって制御されてもよい。
以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨およ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。また、以上の実施形態、変形例、その他の実施形態は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。
以上に述べた「第1」、「第2」、「第3」…という記載は、これらの記載が付与された語句を区別するために用いられており、その語句の数や順序までも限定するものではない。
以上に説明したように、本開示は、換気装置について有用である。
5 室内空間
10 換気装置
12 ケーシング
13 給気路
14 排気路
17 仕切部
19 連通路
21 全熱交換器(第1熱交換器)
22 給気ファン
23 排気ファン
25 利用熱交換器(第3熱交換器)
30 ダンパ(開閉機構)
40 上流側給気路(流路)
41 利用側流路(流路)
82 圧縮機
83 熱源熱交換器(第2熱交換器)
100 制御部

Claims (8)

  1. 室外空気を室内に供給する給気路(13)と、室内空間(5)の室内空気を室外に排出する排気路(14)とが形成されるケーシング(12)と、
    前記給気路(13)に配置される給気ファン(22)と、
    前記排気路(14)に配置される排気ファン(23)と、
    前記給気路(13)を流れる空気と前記排気路(14)を流れる空気とを熱交換させる第1熱交換器(21)と、
    圧縮機(82)と、室外熱交換器である第2熱交換器(83)と、前記給気路(13)における前記第1熱交換器(21)の下流側に配置される第3熱交換器(25)とを有する冷媒回路(R)と、
    前記第3熱交換器(25)を放熱器として機能させ前記第2熱交換器(83)を蒸発器として機能させる暖房運転と、前記第2熱交換器(83)を放熱器として機能させ前記第3熱交換器(25)を蒸発器として機能させるデフロスト運転とを実行するように前記冷媒回路(R)を制御する制御部(100)と、
    前記給気路(13)における前記第3熱交換器(25)の上流側の流路(40)と、前記室内空間(5)とを連通する連通路(19)と、
    前記連通路(19)を開閉する開閉機構(30)とを備え、
    前記制御部(100)は、デフロスト運転において、開閉機構(30)を開状態とする換気装置。
  2. 前記連通路(19)は、前記給気路(13)における前記第1熱交換器(21)と前記第3熱交換器(25)との間の流路(41)と、前記室内空間(5)とを連通する
    請求項1に記載の換気装置。
  3. 前記連通路(19)は、前記給気路(13)と前記排気路(14)とを連通するように該給気路(13)と該排気路(14)を仕切る仕切部(17)に形成される
    請求項1または2に記載の換気装置。
  4. 前記開閉機構は、ダンパ(30)である
    請求項1~3のいずれか1つに記載の換気装置。
  5. 前記制御部(100)は、前記デフロスト運転において、前記第2熱交換器(83)の着霜に関する指標に基づき前記連通路(19)の開度を調節するように前記開閉機構(30)を制御する
    請求項1~4のいずれか1つに記載の換気装置。
  6. 前記制御部(100)は、前記デフロスト運転において、前記第3熱交換器(25)の冷媒の蒸発温度が低くなるほど、前記連通路(19)の開度を大きくするように前記開閉機構(30)を制御する
    請求項1~5のいずれか1つに記載の換気装置。
  7. 前記制御部(100)は、前記暖房運転から前記デフロスト運転に切り換わると、前記給気ファン(22)の風量を小さくする
    請求項1~6のいずれか1つに記載の換気装置。
  8. 前記制御部(100)は、前記デフロスト運転から前記暖房運転が再開されると、前記開閉機構(30)を閉状態とする
    請求項1~7のいずれか1つに記載の換気装置。
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