JP2674359B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、室内の空気調和を行う
空気調和機と、室内から排気される室内空気と屋外から
給気される外気との間で熱交換を行わせつつ換気を行う
熱交換換気機とを備えた空気調和装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、空気調和のエネルギーを低減
するとともに、快適な空気調和を行うために、給気ファ
ンによって屋外から室内へ給気される外気と、排気ファ
ンによって室内から屋外へ排気される室内空気との間で
熱交換を行わせ、温度差を低減した外気を室内へ導くよ
うにした熱交換換気機が用いられている。このような熱
交換換気機において、熱交換換気を行う熱交換換気モー
ドと、このような熱交換を伴わずに換気を行う普通換気
モードとを選択できるものも提供されている。熱交換換
気機は、室内の冷暖房や除湿を行う空気調和機とともに
使用される場合があり、空気調和機に連動して熱交換換
気機を動作させる技術が従来から提案されている。

【０００３】一方、たとえば事務所ビルなどでは、勤務
者が出社してくるたとえば３０分程前から、暖房または
冷房が開始されて室内の空間の温度調整が行われ、勤務
者が出社してくる時刻には、快適な室温とされるのが一
般的である（以下、このような温度調整のことを、「予
熱」または「予冷」という。）。従来から提案されてい
る空気調和機と熱交換換気機とを連動させる技術では、
空気調和の負荷を低減するために、空気調和機により暖
房または冷房が行われるときには、熱交換換気機は熱交
換換気モードで運転させるのが一般的である。したがっ
て、上記の予熱・予冷の際にも給気ファンおよび排気フ
ァンを駆動させて熱交換換気モードによる強制的な換気
が行われることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、室内に
人がいないときには、室内の空気は汚れないので、強制
的な換気を行うことはさほど必要ではない。また、空気
調和を開始した初期には、室内の空気の温度は空気調和
機での設定温度から大きく離れている場合が多く、予熱
・予冷の際に給気ファンおよび排気ファンを駆動して強
制的に換気を行うことは、却って空気調和機の負荷を大
きくすることになるとともに、予熱・予冷の立ち上がり
時間（室温が設定温度に達するまでの時間をいう。）が
長くなるという問題も生じる。

【０００５】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、温度調整の開始初期における空気調和機の
負荷を低減して、空気調和の立ち上がり時間を短縮する
ことができるとともに、空気調和のエネルギーを低減す
ることができるようにした空気調和装置を提供すること
である。

【０００６】上記の目的を達成するための本発明の空気
調和装置は、屋外からの外気を室内に導く給気ファン(1
5)と、室内空気を屋外に排気させる排気ファン(10)と、
屋外からの外気と室内空気との間で熱交換を行わせる熱
交換器(9) とを有し、上記熱交換しつつ換気を行う熱交
換換気モードおよび上記熱交換することなく換気を行う
普通換気モードの間で換気モードが切り換え可能な熱交
換換気機(2) と、室温を設定温度に近づけるべく温度調
整を行う空気調和機(5) と、この空気調和機(5) が温度
調整を行うときに上記熱交換換気機(2) の上記給気ファ
ン(15)および排気ファン(10)を駆動する制御手段(65)
と、上記熱交換換気機(2) の換気モードを判定する手段
(65 ）と、上記空気調和機(5) が温度調整を開始した
後、所定時間が経過する以前の期間においては、上記熱
交換換気機(2) の換気モードが熱交換換気モードと判定
されたならば、上記給気ファン(15)および排気ファン(1
0)を停止状態に保ち、上記熱交換換気機(2) の換気モー
ドが普通換気モードと判定されたならば、上記給気ファ
ン(15)および排気ファン(10)を駆動する手段(65)とを含
むものである。

【０００７】なお、上記所定時間を複数種類に切り換え
て設定する手段をさらに設けてもよい。

【０００８】

【作用】上記の構成によれば、空気調和機が温度調整を
開始した後、所定時間が経過する以前の期間には、熱交
換換気機の換気モードが熱交換換気モードであれば、給
気ファンおよび排気ファンによる強制的な換気が禁止さ
れる。したがって、温度調整開始初期における空気調和
機の負荷が低減されるとともに、室温が設定温度に立ち
上がるまでの立ち上がり時間を短縮することができる。
また、空気調和機が温度調整を開始した後、上記所定時
間が経過する以前の期間であっても、熱交換換気機の換
気モードが普通換気モードであれば、給気ファンおよび
排気ファンが駆動され、強制換気が行われる。これによ
り、外気暖房や外気冷房を適切に行うことができ、新鮮
な外気を室内に導入することができる。

【０００９】また、上記所定時間を複数種類に切り換え
て設定可能なようにしておけば、使用者の好みや空気調
和を行うべき室の大小などに応じて上記所定時間を選択
することができる。

【００１０】

【実施例】以下実施例を示す添付図面によって詳細に説
明する。図２は本発明の一実施例の空気調和装置の内部
構成を簡略化して示す断面図である。この空気調和装置
は、室１の換気を熱交換換気機２によって行うととも
に、室内機３および室外機４を有する空気調和機５によ
り、室１内の温度および湿度を調整するようにしたもの
である。室１内の空気は、天井６に設けた表装板７に形
成された排気口７ａからダクト８を介して熱交換換気機
２内に導かれ、内部の熱交換器９を介して排気ファン１
０からダクト１１を経て、ベントキャップ１２から屋外
に排気される。一方、屋外からの外気は、ベントキャッ
プ１３からダクト１４を介して熱交換換気機２内に導か
れ、熱交換器９を介して給気ファン１５からダクト１６
を経て、さらに天井６に設けた表装板１７に形成された
給気口１７ａから室１内に給気される。

【００１１】空気調和機５の室内機３は、室外機４との
間で冷媒が循環される熱交換器２０を備えている。循環
ファン２２によって表装板２６の吸込口２１から熱交換
器２０の一方側の空間に還気されてきた室内の空気は、
この熱交換器２０で加熱または冷却された後に、表装板
２６に形成した吹出口２３から室１内に吹き出される。
吸込口２１からの吸込空気の温度は、サーミスタなどで
構成した室温センサＴｈ１により検出される。

【００１２】室１内の適所には、室内機３の電装箱３１
に接続されて、空気調和機５および熱交換換気機２の動
作を制御するためのリモコンユニット３０が設置されて
いる。リモコンユニット３０には、いわゆるウイークリ
タイマ３７が接続されている。このウイークリタイマ３
７は、たとえば１週間単位で空気調和機５を運転または
停止させる時刻を予め入力することができるものであ
る。事務所ビルなどにおける空気調和機５の一般的な使
用態様では、勤務者の出社時刻のたとえば３０分程度以
前から暖房または冷房を行って室１内の温度調整を行う
予熱または予冷が行われるが、この予熱・予冷は、ウイ
ークリタイマ３７に適当な運転開始時刻を設定すること
によって達成される。

【００１３】室内機３の電装箱３１と熱交換換気機２の
電装箱３２との間はモニタ回線３３を介して接続されて
いる。熱交換換気機２では、モニタ回線３３からのモニ
タ情報に基づいて、その動作が制御される。また、室内
機３の電装箱３１と室外機５の電装箱３４とは回線３５
を介して接続されており、室外機５の動作を制御するた
めの信号や、室外機５に設けられて外気温を検出する外
気温センサＴｈ２の出力に対応した信号の授受が行われ
る。

【００１４】熱交換換気機２の電装箱３２には、給気フ
ァン１５および排気ファン１０による強制的な換気を、
空気調和機５の運転開始から所定時間ｔ１（たとえば３
０分）の期間にわたって禁止するための遅延スイッチ
（図示せず）が設けられている。なお、５７は、熱交換
換気機２を動作させるためのリモコンユニットであり、
空気調和機５を動作させないときでも、熱交換換気機２
を単独で運転させることができ、またその動作を制御で
きるようになっている。

【００１５】熱交換換気機２の詳しい構成は、図３およ
び図４に示されている。ダクト１４からの外気は、給気
通路８１から熱交換器９を通って給気ファン１５に至る
経路８２に従って流通し、給気ファン１５からダクト４
１を介して室内に供給される。ダクト８を介する室１か
らの空気は、ダンパモータＤＭおよび連結ロッド８３に
より駆動されて矢印８４方向に回動されるダンパ８５の
位置により、経路８６，８７のいずれか一方に従って流
通する。すなわち、ダンパ８５が、図３において実線で
示す位置にあるときには、ダクト８からの空気は、熱交
換器９を介して排気通路８８から排気ファン１０に至る
経路８６に従って流通する。一方、ダンパ８５が図３に
おいて二点鎖線で示す位置にあるときには、熱交換器９
を側路したバイパス通路９０を介して排気通路８８から
排気ファン１０に至る経路８７に従って流通する。Ｔｈ
３はダクト１４からの外気の温度を検出する外気温セン
サであり、Ｔｈ４はダクト８からの室内空気の温度を検
出する室温センサである。

【００１６】このような構成の熱交換換気機２では、ダ
ンパ８５による室内空気の流通経路の切換えによって、
熱交換器９で外気と室内空気との間での熱交換を行いつ
つ換気を行う熱交換換気モードと、室１から排気される
室内空気を熱交換器９をバイパスさせ、熱交換を伴うこ
となく換気を行わせる普通換気モードとを切り換えるこ
とができる。普通換気モードは、たとえば春や秋などの
中間期において、外気を直接室１に給気して、いわゆる
外気冷房または外気暖房を行う際などに選択される。

【００１７】図５は上記の空気調和装置の電気的構成を
示すブロック図である。熱交換換気機２および室内機３
は、それぞれが有する伝送回路５１，５２を介して信号
の伝送を行い、室内機３および室外機４はそれぞれが有
する伝送回路５３，５４を介して制御信号などの授受を
行う。室内機３とリモコンユニット３０との間の信号の
授受は、伝送回路５５，５６を介して達成される。

【００１８】リモコンユニット３０は、空気調和機５の
運転／停止、冷房運転、暖房運転、ドライ運転、送風運
転などの運転モードの設定、温度の設定および風量の設
定などを行うためのスイッチ６０を備え、このスイッチ
６０からの信号をエンコーダで構成した制御回路６１に
入力し、この制御回路６１で操作されたスイッチに対応
した制御信号を作成して伝送回路５６から送信する構成
となっている。

【００１９】一方、室内機３は、リモコンユニット３
０、室外機４および熱交換換気機２からの信号が入力さ
れ、また、これらに各種の制御信号を与える制御回路６
２を備えている。この制御回路６２にはまた循環ファン
２２のモータＭ３を駆動する駆動回路６３が接続され、
上記の室温センサＴｈ１（図２参照）が接続されてい
る。

【００２０】熱交換換気機２には、制御回路６５が設け
られている。この制御回路６５には、室内機３の制御回
路６２から、空気調和機５の運転状態などのモニタ情報
が伝送回路５２，５１およびモニタ回線３３を介して与
えられる。このモニタ情報は、空気調和機５が運転状態
か停止状態かを表す情報と、空気調和機５の運転モード
が暖房、冷房、送風およびドライ運転のいずれの運転モ
ードであるかを表す情報と、リモコンユニット３０から
設定される設定温度、室温センサＴｈ１で検出される室
温および室外機４の外気温センサＴｈ２で検出される外
気温を表す温度情報とを含んでいる。

【００２１】熱交換換気機２の制御回路６５には、上述
の外気温センサＴｈ３および室温センサＴｈ４（図３参
照）が接続されている。さらに、給気ファン１５，排気
ファン１０の各モータＭ１，Ｍ２およびダンパ８５を駆
動するためのダンパモータＤＭをそれぞれ駆動する駆動
回路６６が接続されている。室外機４は、室内機３から
の制御信号を受信するとともに室内機３に各種の信号を
与える制御回路７０を備えている。この制御回路７０
は、外気と冷媒との間の熱交換のためのファンを駆動す
るモータＭ４、圧縮機を駆動するモータＭ５および冷媒
の流れ方向を切り換える４路切換え弁ＥＶを駆動する駆
動回路７１に制御信号を与える。また、外気温センサＴ
ｈ２の出力に対応した温度情報は、伝送回路５４，５３
を介して室内機３の制御回路６２に与えられる。

【００２２】空気調和機５が運転状態にあるときには、
熱交換気機２は、室内機３から与えられる上記のモニタ
情報に基づいて空気調和機５と連動して動作する。本実
施例では、ウイークリタイマ３７における空気調和機５
の運転開始時刻の設定により実現される予熱・予冷時の
空気調和の負荷を軽減するために、空気調和機５の運転
開始初期には、図１に示す制御が、熱交換換気機２の制
御回路６５で行われる。

【００２３】熱交換換気機２では、電源投入によっても
直ちには給気ファン１５および排気ファン１０は駆動さ
れず、一定の処理を経た後にこれらが駆動される。ステ
ップｎ１では、モニタ情報を参照して空気調和機５が運
転状態となるのが待機される。空気調和機５が運転状態
となると、ステップｎ２で上記のモニタ情報から、空気
調和機５の運転モードが判定される。この判定に応じ
て、冷房モードまたは暖房モードと判定されるステップ
ｎ３に処理が移り、それ以外ならステップｎ７に処理が
移る。

【００２４】ステップｎ７では、モータＭ１，Ｍ２が付
勢されて、給気ファン１５および排気ファン１０が駆動
される。さらに、ステップｎ８では、外気温センサＴｈ
３および室温センサＴｈ４の出力に基づいて熱交換換気
モードとするか普通換気モードとするかが判定され、こ
の判定結果に基づいてダンパモータＤＭが制御され、換
気モードの設定が行われる。たとえば、空気調和機５で
暖房運転が行われている場合において、室温ＴＲＡが外
気温ＴＯＡよりも高いときには、熱交換換気モードとす
べきものと判定される。また、室温ＴＲＡが外気温ＴＯ
Ａよりも低いときには、外気を直接室内へ導くことによ
り室温の上昇を達成する外気暖房を行うべく普通換気モ
ードとすべきものと判定される。一方、空気調和機５で
冷房運転が行われているときも同様に、室温ＴＲＡが外
気温ＴＯＡよりも低いときには熱交換換気モードとすべ
きものと判定される。また、室温ＴＲＡが外気温ＴＯＡ
よりも高いときには、外気を直接室内へ導くことにより
室温の降下を達成する外気冷房を行うべく普通換気モー
ドとすべきものと判定される。なお、換気モードの判定
は、設定温度も加味して行わせるようにしてもよい（た
とえば特開平４−２８１１４３号公報参照。）。

【００２５】ステップｎ３では、制御回路６５は、熱交
換換気機３の電装箱３２に設けた上述の遅延スイッチ
（図示せず）の状態を調べる。遅延スイッチがオフされ
ていれば、ステップｎ７に進む。上記の遅延スイッチが
オンされて、空気調和機５による暖房または冷房運転の
開始初期における換気を禁止することとされている場合
には、ステップｎ４において、空気調和機５の室内機３
からのモニタ情報に基づいて、熱交換換気機２の動作モ
ードを熱交換換気モードとすべきか普通換気モードとす
べきかが判定される。この判定は、室内機３の室温セン
サＴｈ１で検出される室温ＴＲＡと、室外機４の外気温
センサＴｈ２で検出される外気温ＴＯＡとに基づき、上
記のステップｎ８における判定と同様にして行われる。
すなわち、給気ファン１５および排気ファン１０を駆動
させる以前には、熱交換換気機２側のセンサＴｈ３，Ｔ
ｈ４には外気または室内空気が導かれていないので、こ
れらのセンサでは正確な外気温または室温を検出できな
い。このため、ステップｎ４では、モニタ情報に基づい
て換気モードの判定を行うこととしているのである。

【００２６】ステップｎ５では、ステップｎ４での判定
の結果が普通換気モードであるかどうかが判断される。
そして、普通換気モードである場合には、ステップｎ９
で給気ファン１５および排気ファン１０が最大風量で駆
動される。一方、熱交換換気モードとすべきであると判
定されているときには、ステップｎ５からステップｎ６
に移り、所定時間ｔ１（たとえば３０分）の経過が待機
される。この所定時間ｔ１の経過後には、ステップｎ７
に進む。したがって、空気調和機５が冷暖房運転を行う
場合であっで、熱交換換気を行うべき場合には、空気調
和機５の運転が開始された後、所定時間ｔ１だけ遅れて
給気ファン１５および排気ファン１０を駆動させて熱交
換換気モードでの強制換気が開始されることになる。

【００２７】このような処理により、空気調和機５の運
転が開始された初期の予熱・予冷のための期間には、強
制的な換気が行われないから、空気調和機５の負荷を軽
減できる。すなわち、予熱・予冷の期間には、室１内に
人がいないのが通常であるから、積極的に換気を行わな
くても室１内の空気が汚れることがなく、また空気調和
機５の運転開始初期には外気温と室温との差があまりな
いと考えられるから、熱交換換気を行わせることはあま
り意味がない。このため、本実施例では、空気調和機５
の運転開始初期には、所定時間ｔ１にわたって、給気フ
ァン１５および排気ファン１０を停止状態に保持して、
強制的な換気を禁止することとして、空気調和の負荷の
低減を図っているのである。

【００２８】また、強制的な換気を行わない時間は、所
定時間ｔ１以内に制限されるから、勤務者が出社してく
る時刻には、強制的な換気を開始させて、室内の二酸化
炭素濃度の増大や塵埃の増大などを抑制して、室内空気
を清浄に保つことができる。さらに、外気暖房や外気冷
房が適当な場合には、上記のような空気調和機５の負荷
の増大を考慮する必要がないので、ステップｎ４，ｎ
５，ｎ９の処理により、空気調和機５の運転開始初期の
段階から室内空気の強制的な換気を行わせることができ
る。

【００２９】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではない。たとえば上記の実施例では、熱交換換気
機２の制御回路６５において、空気調和機５の運転開始
初期における給気ファン１５および排気ファン１０の運
転／停止の判断が行われるようにしているが、このよう
な判断を室内機３の制御回路６２で行わせて、給気ファ
ン１５および排気ファン１６を動作させるかどうかを表
す指令を熱交換換気機２に与えるようにしてもよい。

【００３０】また、上記の実施例では、熱交換換気機２
を個別に制御するためのリモコンユニット５７を設けて
いるが、このようなリモコンユニット５７を設けずに、
熱交換換気機２の動作の制御を空気調和機５側のリモコ
ンユニット３０で統一的に行う構成としてもよい。さら
に、上記の実施例では、遅延スイッチの設定によって、
空気調和機５の運転開始初期に給気ファン１５および排
気ファン１０を所定時間ｔだけ禁止させるかどうかが選
択可能なようにしているが、このような遅延スイッチを
設けずに、所定時間ｔの強制換気の禁止が必ず行われる
ようにしてもよい。さらには、上記の所定時間をたとえ
ば１５分、３０分、４５分、６０分などのように切り換
えて設定するための切換えスイッチを設けてもよい。こ
のようにすれば、使用者の好みや空気調和の対象の室の
大小などに応じて、強制換気の禁止時間を適宜選択でき
る。

【００３１】その他本発明の要旨を変更しない範囲で種
々の設計変更を施すことが可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明の空気調和装置によ
れば、空気調和機が温度調整を開始した初期の期間に
は、熱交換換気機の換気モードが熱交換換気モードであ
れば、給気ファンおよび排気ファンによる強制的な換気
が禁止される。これにより、温度調整開始初期における
空気調和機の負荷が低減されるとともに、室温が設定温
度に立ち上がるまでの立ち上がり時間を短縮することが
できる。しかも、熱交換換気機の換気モードが普通換気
モードのときには、当初から、給気ファンおよび排気フ
ァンが駆動されて、強制的な換気を行うことができるの
で、外気暖房または外気冷房を適切に行うことができる
うえ、新鮮な外気を当初から取り入れることができる。
なお、普通換気が適切な場合には、外気を導入しても空
気調和機の負荷はほとんど増大することはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の空気調和装置において、空
気調和機の運転開始初期の期間に行われる熱交換換気機
の制御動作を説明するためのフローチャートである。

【図２】上記空気調和装置の概略構成を示す簡略化した
断面図である。

【図３】熱交換換気機の内部構成を示す簡略化した断面
図である。

【図４】熱交換換気機の内部構成を示す簡略化した断面
図である。

【図５】上記空気調和装置の電気的構成を示すブロック
図である。

【符号の説明】

２ 熱交換換気機 ３ 室内機 ４ 室外機 ５ 空気調和機 ９ 熱交換器 １０ 排気ファン １５ 給気ファン Ｔｈ１ 室温センサ Ｔｈ２ 外気温センサ Ｔｈ３ 外気温センサ Ｔｈ４ 室温センサ ３３ モニタ回線 ６５ 制御回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】屋外からの外気を室内に導く給気ファン(1
   5)と、室内空気を屋外に排気させる排気ファン(10)と、
   屋外からの外気と室内空気との間で熱交換を行わせる熱
   交換器(9) とを有し、上記熱交換しつつ換気を行う熱交
   換換気モードおよび上記熱交換することなく換気を行う
   普通換気モードの間で換気モードが切り換え可能な熱交
   換換気機(2) と、 室温を設定温度に近づけるべく温度調整を行う空気調和
   機(5) と、 この空気調和機(5) が温度調整を行うときに上記熱交換
   換気機(2) の上記給気ファン(15)および排気ファン(10)
   を駆動する制御手段(65)と、 上記熱交換換気機(2) の換気モードを判定する手段(65
   ）と、 上記空気調和機(5) が温度調整を開始した後、所定時間
   が経過する以前の期間においては、上記熱交換換気機
   (2) の換気モードが熱交換換気モードと判定されたなら
   ば、上記給気ファン(15)および排気ファン(10)を停止状
   態に保ち、上記熱交換換気機(2) の換気モードが普通換
   気モードと判定されたならば、上記給気ファン(15)およ
   び排気ファン(10)を駆動する手段(65)とを含むことを特
   徴とする空気調和装置。