JP3917319B2 - 空気調和機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、外気を室内に給気し、室内空気を室外に排出する換気装置を備えた空気調和機に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的に、換気装置には、給気だけのものと、排気だけのものと、給気・排気同時のものとがある。給気だけのもの又は排気だけのものは給気・排気のどちらか一方だけとなり用途が限定される。
また、給気・排気同時のものは送風機を2台使用するため構成が複雑かつ装置が大型になる。
この送風機を2台使用した給気・排気同時の換気装置を搭載した空気調和機として、例えば、特開平10−47736号公報に開示されたものがある。これには、空調装置の具体的な構成が明確に記載されていないが、室外機と、室内機と、熱交換器を内蔵し室内の状態量の変動を抑制した給排気による換気を行うことができる熱交換換気装置とを有する空調装置が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、既に述べたように、送風機を2台使用した給気・排気同時の換気装置は、構成が複雑でかつ装置が大型になるという問題点があった。
このような送風機を2台使用した給気・排気同時の換気装置を、単純に空気調和機に組み込むと、空気調和機が複雑かつ大型になると共に、空気調和機用と換気装置用の二つのエアコン専用壁穴が必要になり据え付け工事が煩雑になるという問題点があった。
【0004】
この発明は、かかる問題点を解消するためになされたもので、冷凍サイクルを備えた空気調和機に、給気・排気の切り換え可能な換気用送風機と室内外の環境を検知する手段を設けて、その検知結果に基づき給気又は排気を効率的に行なうことにより新鮮な室外空気を給気して室内汚染空気を低減し、さらに外気冷房、配管の排熱等の利用により、空気調和機の省エネを簡単な構造と安価なコストで達成する事を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る空気調和機は、室内機と室外機とを有する空気調和機本体と、この本体に設けられ、一台の正転・逆転の切り換え可能な電動機で駆動されることにより、一つの通風路で室外空気の給気と室内空気の排気との切り換えが可能な換気用送風機と、この換気用送風機の通風路の一方の開口端が接続され、冷凍サイクルの冷媒配管等と共に、空気調和機が据え付けられる部屋の壁に設けられた壁穴に通される換気用ダクトと、室内および室外の環境を検知する環境検知手段とを備えたものである。
【0006】
また、換気用送風機を室内機に設けたものである。
【0007】
また、換気用送風機を室外機に設けたものである。
【0008】
また、壁穴を一つ設けたものである。
【0009】
また、壁穴を複数設けたものである。
【0010】
また、壁穴としてエアコン専用壁穴である第1の壁穴と、第2の壁穴とを有し、冷媒配管等を第1の壁穴に、換気用ダクトを第2の壁穴又は第1の壁穴及び第2の壁穴に設けたものである。
【0011】
また、環境検知手段を換気用送風機の通風路又は換気用ダクトに設けたものである。
【0012】
また、環境検知手段を室内機及び室外機の少なくとも何れか一方に設けたものである。
【0013】
また、環境検知手段を換気用送風機の通風路又は換気用ダクトと、室内機又は室外機とに設けたものである。
【0014】
また、環境検知手段を室内又は室外の空気温度を検知する温度センサで構成したものである。
【0015】
また、空気調和機の冷房運転時、温度センサで検出した室外温度が室内温度より下がったら換気用送風機の運転を給気に切り換え、さらに室内温度が設定値に近づいたら冷凍サイクルによる冷房運転は停止し、換気用送風機の給気運転のみとする制御手段を備えたものである。
【0016】
また、室内の冷房が必要なシーズンにおける外出時、換気用送風機のみ運転して、外気温が所定値より高い時は排気運転、外気温が所定値より低い時は給気運転運転を行う制御手段を備えたものである。
【0017】
また、環境検知手段を結露を検知する結露センサで構成したものである。
【0018】
また、環境検知手段を室内又は室外の湿度を検知する湿度センサで構成したものである。
【0019】
また、湿度センサを換気用ダクトに設け、湿度センサにより検出した室内外湿度値に応じて、換気用送風機を排気運転とし室内空気を室外に排出するか、又は換気用送風機を停止して、換気用送風機又は換気用ダクトに設けられた空気遮断部材により室内外の連通を遮断する制御手段を備えたものである。
【0020】
また、本体は除湿機能を有し、湿度センサを換気用ダクトに設け、湿度センサにより検出した室内外湿度値に応じて、本体による除湿運転と換気用送風機による排気運転とを同時に行うか、又は本体による除湿運転及び換気用送風機の運転を停止して、換気用送風機又は換気用ダクトに設けられた空気遮断部材により室内外の連通を遮断する制御手段を備えたものである。
【0021】
また、環境検知手段をたばこ等の雑ガスを検知する雑ガスセンサで構成したものである。
【0022】
また、環境検知手段をCO2 を検知するCO2 センサで構成したものである。
【0023】
また、環境検知手段をほこり等を検知するほこりセンサで構成したものである。
【0024】
また、環境検知手段を複数のセンサ又は複数の機能を複合させたセンサで構成したものである。
【0025】
また、換気用送風機の通風路又は換気用ダクトに空気清浄用又は脱臭用等のフィルタを設けたものである。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
図1〜3は実施の形態1を示す図で、図1は換気用送風機の分解斜視図、図2は換気用送風機を備えた空気調和機の室内機の斜視図、図3は室内機の換気用送風機部分の断面図である。
図1において、1は換気用送風機、2は複数個のブレード3をその主板4の両端面に立設させたファン5を駆動する電動機とも呼ばれるモータ、6はモータ2の出力軸、7は出力軸6にファン5を固定する固定ナット、8は環状の通風路9を有し、ファン5を収納するケーシング、10はケーシング8の通風路9の始端に開口した換気用送風機1の排気運転時の給気口(給気運転時の排気口)、11は同終端に開口した排気運転時の排気口(給気運転時の給気口)、12はモータ2をケーシング8に固定するモータカバー、13は通風路9途中に設けたフィルタ、14は室内外の温度、湿度、空気汚染度等の環境を検知する環境検知手段として用いられる環境センサである。
【0027】
上記換気用送風機1を、セパレート式の空気調和機に組み込んだ一例を図2,3に示す。この例では、空気調和機の室内機の側部に換気用送風機1の軸方向が室内機15の長手方向になるように取り付けられている。また、排気運転時の給気口10が室内機15の前面下部に、排気運転時の排気口11が室内機15の背面下部に位置している。そして、この排気口11に換気用ダクト21が接続されている。
【0028】
図3において、20は換気用送風機1のフィルタ13近傍に設けられた空気遮断部材の一例である自動的に開閉可能な電動式のシャッタ、21は換気用ダクト、22は冷凍サイクルの冷媒配管、23はドレンホース、24は空気調和機の据付用の壁穴に取り付けるスリーブである。
なお、空気遮断部材はシャッタ20に限られたものではなく、室内外の空気の連通を遮断するものであればどのようなものでもよい。
【0029】
図2,3の例では、換気用送風機1を空気調和機の室内機に設けたものを示したが、これに限られたものではなく、換気用送風機1を空気調和機の室外機に設けても良い。
【0030】
ファン5は渦流ファンで構成され、複数個のブレード3をその主板4の両端面に立設させる事により幅の薄いファンになっている。
なお、室内空気の排気運転時には、モータ2の駆動によりファン5が回動し、給気口10から室内空気が給気されてケーシング8の通風路9に導入され、ファン5のブレード3と通風路9により徐々に昇圧されて排気口11より換気用ダクト21へ放出される。
【0031】
本実施の形態による空気調和機は、換気用送風機1の通風路9途中に設けた環境センサ14にて検知された環境状態に合わせた空調制御を行う。
【0032】
換気用送風機1の通風路9途中に設けた環境センサ14は、室内外の温度、湿度又は結露、雑ガス、CO2 ガス等の環境を検知するセンサである。
【0033】
環境センサ14が温度センサの場合、室内外の温度を検知する温度センサを通風路9途中に設けることにより室内外の温度が検知可能となる。
例えば、冷房時、室温より外気温が下がったら、換気用送風機1の運転を給気に切り換えて省エネ運転を行う。そして室温が設定温度に近づいたら、冷房運転を停止し換気用送風機1の給気運転のみ切り換え室内の冷え過ぎを防止する。
【0034】
また、外出時には冷凍サイクルを利用した冷房運転は行わないで消費電力の少ない換気用送風機1のみ運転する。その場合、日中外気温が高い時は換気用送風機1を排気運転、夕方外気温が低下してきたら換気用送風機1を給気運転に自動的に切り換えることにより、換気用送風機1のみの運転によりある程度の室温上昇の抑制が可能になる。
【0035】
次に、環境センサ14として、室内外の湿度を検知する湿度センサを設けた場合を説明する。室内外の湿度を検知する湿度センサを設けることにより、例えば室内湿度が60%以上になったら、自動的に換気用送風機1を排気運転とし室内空気を室外に排出する。また、室外湿度が60%以上の時は自動的に換気用送風機1の換気運転をとめ、シャッタ20を閉じて室内外の空気の流通を遮断する。
【0036】
また、環境センサ14として、湿度センサの代わりに結露センサを設けても良い。結露センサを用いることにより、特に冬場に換気用送風機1の給気運転時に結露しそうになったら結露センサが検知し、自動的に換気用送風機1の排気運転を行い、換気用ダクト21の露付きを抑制することができる。なお、結露センサは換気用ダクト21の外側の結露を検出するために、換気用ダクト21の外側に取り付けられる。
【0037】
また、環境センサ14として、換気用送風機1の通風路9途中に室内外の雑ガス、特にたばこのけむりを検知する雑ガスセンサを設けても良い。雑ガスセンサを設けることにより、たばこのけむりを検知したら自動的に換気用送風機1の排気運転を行う。
【0038】
なお、この雑ガスセンサは、たばこのけむり以外に都市ガス、アルコール、ガソリン、CO、建材等から発生する揮発性有機化合物(VOC)、自動車からの排ガス(NOX)等の室内外汚染物質も検知するが、花粉、CO2 、油煙、ニオイ、砂や綿ぼこり等は一般的に感知しない。
【0039】
また、環境センサ14に、主な室内汚染物質であるCO2 センサを用いても良い。CO2 センサは人の呼吸で排出されるCO2 ガス濃度を検出し、たとえば室内CO2 濃度1500PPM以上になったら自動的に換気用送風機1が排気運転するものである。
ただし、一般的なCO2 センサはCO2 ガス濃度に対してのみ変化するのではなく、温度又は湿度といった外乱の影響を受けたり、時間経過で抵抗値が上下に変動したりするのが一般的である。
【0040】
雑ガスセンサやCO2 センサでは検知しない花粉、油煙、ニオイ、砂や綿ぼこり等のガスを検知するセンサ、例えばほこりセンサでは室内外に浮遊するハウスダスト(アレルゲンを含む)、たばこの煙等を光学的に検知するセンサ、すなわち粒子に当たり反射する光の量を検知するものを用いても良い。
【0041】
上述のセンサは、全て一つの機能を有するセンサについてのみ記述しているが、複数のセンサや複数の機能を複合させたセンサを設けてもよい。複数のセンサや複数の機能を複合させたセンサを用いることにより、例えば温度だけを検知するのではなく、湿度、雑ガス等室内外の複数の環境情報により空気調和機の制御が可能になる。
【0042】
また、本実施の形態による換気機能を備えた空気調和機は、一つの壁穴に換気用ダクト21と、冷凍サイクルの冷媒配管22と、ドレンホース23と、電気配線(図示せず)とを全て収納可能なため、空気調和機の廃棄時のリサイクル性にも優れる。
また、換気用ダクト21にセンサを設置するため室内外に1個ずつセンサが必要なところを1個ですむため、この点でもリサイクル性に優れる。
【0043】
実施の形態2.
図4は実施の形態2を示す図で、空気調和機の室内機が部屋に据え付けられた状態を示す斜視図である。図において、16は換気機能と除湿機能とを有する空気調和機の室内機、17は室内外の空気を入れ替える換気用ダクトと、液管とガス管を含む冷媒配管と、ドレンホースと、電気配線とが一体となるようにテープ仕上げした配管処理部、18はこの配管処理部17を室外に出すための第1の壁穴であるエアコン専用壁穴である。
【0044】
実施の形態1における図1では、環境センサ14に湿度センサを用いて換気のみ制御を行なうものを示したが、本実施の形態は換気だけではなく、換気と除湿を同時にできるものである。換気と除湿を同時に行うことにより、換気単独の場合よりも早く除湿を行うことができる。
【0045】
また、実施の形態1では、換気用ダクト21に環境センサ14を設けているが、室内機16にこのセンサを設けても良い。このセンサが、例えば湿度センサの場合、室内機16の湿度センサにより検出した室内湿度が60%以上になったら自動的に換気用送風機1により排気運転を行う。
【0046】
また、室内機16ではなく、室外機(図示せず)に環境センサ14を設けても良い。このセンサが、例えば湿度センサの場合、室外湿度が60%以上になったら自動的に換気用送風機1による換気運転を停止し、シャッタ20を閉じて室内外の空気の流通を遮断する。
【0047】
また、室内機16と室外機の両方に環境センサ14があっても良いし、換気用ダクト21の環境センサ14と、室内機16の環境センサ14又は室外機の環境センサ14との組合せで空気調和機の制御を行なっても良い。
【0048】
実施の形態3.
図5は実施の形態3を示す図で、空気調和機の室内機が部屋に据え付けられた状態を示す斜視図である。実施の形態1においては、換気用ダクト21を空気調和機を据え付ける際に設けた一つの壁穴に収納したが、本実施の形態では、図5に示すようにこの第1の壁穴であるエアコン専用壁穴の他にさらにもう一つ第2の壁穴を設け、二つの壁穴を利用して換気用ダクト21を設けるようにして換気量を2倍以上にしたものである。
【0049】
図5において、25は換気機能を備えた空気調和機、17は室内外の空気を入れ替える換気用ダクトと、液管とガス管を含む冷媒配管と、ドレンホースと、電気配線とが一体となるようにテープ仕上げした配管処理部、18はエアコン専用壁穴、19は追加した第2の壁穴で、この第2の壁穴19にも換気用ダクト21が設けられている。
具体的には、例えば換気用ダクト21を第2の壁穴19に設け、その他の冷媒配管22等をエアコン専用壁穴18に設ける方法や、換気用ダクト21を途中から分岐させて主たる部分を第2の壁穴19に設け、他の部分を冷媒配管22等と共にエアコン専用壁穴18に設ける方法等が考えられる。
【0050】
エアコン専用壁穴18(例えば、φ65又はφ75)一つだけでは換気量を多くすることが難しいが、もう一つの第2の壁穴19を設ければ、換気量を2倍以上に増やすことが可能になり、騒音値についても裕度が生じることから、空気清浄フィルタや脱臭フィルタ等のフィルタを換気用ダクト21内に設置しても低騒音に抑えることが可能になる。
特にLDK(リビングダイニングキッチン)クラス以上の大きな部屋では換気量や騒音値が重要視されるので、本実施の形態のように二つの壁穴を有するものがそのような用途に適する。
【0051】
なお、空気清浄フィルタは低圧損の虫よけフィルタでもよいし、静電フィルタ、脱臭フィルタ、室外の排ガス等の捕集するNOXフィルタのようなものでも良い。これにより室内外のほこり、花粉、NOX等の汚染物質を除去できる。
【0052】
また、空気調和機を据え付ける際に部屋の壁に設ける壁穴は、二つの壁穴でなくてもよく、複数の壁穴を使用してもよい。
【0053】
【発明の効果】
この発明に係る空気調和機は、一台の正転・逆転の切り換え可能な電動機で駆動されることにより、一つの通風路で室外空気の給気と室内空気の排気との切り換えが可能な換気用送風機が小型であるから、換気用送風機を組み込んでも空気調和機が大型にならずコンパクトな換気機能を備えた空気調和機を提供できると共に、環境検知手段を備えたことにより迅速な換気用送風機の給気・排気の切り換え、省電力化、室内空気の汚染等の抑制が可能となる。
【0054】
また、換気用送風機は、室内機又は室外機のどちらか都合の良い方に取付可能である。
【0055】
また、換気用送風機の換気用ダクトを一つにできるので、換気用ダクトと空気調和機の冷媒配管等とを一つの壁穴に通すことができ、新たに他の壁穴を空ける必要がなく、換気機能付き空気調和機の据付性が向上する。
【0056】
また、換気用送風機の換気用ダクトを複数にもできるので、換気量を2倍以上に増やすことが可能になり、騒音値についても裕度が生じる。
【0057】
また、環境検知手段を換気用送風機の通風路又は換気用ダクトに設けたので、一つの環境検知手段で室内外の環境を検知することができる。
【0058】
また、冷房運転時、室外温度が室内温度より下がったら換気用送風機の運転を給気に切り換え、さらに室内温度が設定値に近づいたら冷凍サイクルによる冷房運転は停止し換気用送風機の給気運転のみとすることにより、省電力化が図れる。
【0059】
また、室内の冷房が必要なシーズンにおける外出時、換気用送風機のみ運転して、外気温が所定値より高い時は排気運転、外気温が所定値より低い時は給気運転運転を行うことにより、自動的に室内温度の上昇を抑制する。
【0060】
また、湿度センサを換気用ダクトに設け、湿度センサにより検出した室内外湿度値に応じて、換気用送風機を排気運転とし室内空気を室外に排出するか、又は換気用送風機を停止して、換気用送風機又は換気用ダクトに設けられた空気遮断部材により室内外の連通を遮断するので、室内湿度を所定値以下にすることができ、快適な生活空間が得られる。
【0061】
また、本体は除湿機能を有し、湿度センサを換気用ダクトに設け、湿度センサにより検出した室内外湿度値に応じて、本体による除湿運転と換気用送風機による排気運転とを同時に行うか、又は本体による除湿運転及び換気用送風機の運転を停止して、換気用送風機又は換気用ダクトに設けられた空気遮断部材により室内外の連通を遮断するので、換気のみの場合よりも早く除湿できる。
【0062】
また、たばこ等の雑ガスを検知する雑ガスセンサを換気用送風機の通風路又は換気用ダクトに設けることにより、たばこ等の汚染物質を検知し、自動的に排気運転を行うことができる。
【0063】
また、CO2 を検知するCO2 センサを換気用送風機の通風路又は換気用ダクトに設けることにより、室内のCO2 濃度を減少させることができる。
【0064】
また、環境検知手段を複数のセンサ又は複数の機能を複合させたセンサで構成することにより、例えば温度だけを検知するのではなく、湿度、雑ガス等室内外の複数の環境情報により空気調和機の制御が可能になる。
【0065】
また、換気用送風機の換気用ダクトを複数設けて、空気清浄フィルタや脱臭フィルタ等のフィルタを換気用ダクト内に設置すれば、空気調和機の騒音を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1を示す図で、換気用送風機の分解斜視図である。
【図2】 実施の形態1を示す図で、換気用送風機を備えた空気調和機の室内機の斜視図である。
【図3】 実施の形態1を示す図で、室内機の換気用送風機部分の断面図である。
【図4】 実施の形態2を示す図で、空気調和機の室内機が部屋に据え付けられた状態を示す斜視図である。
【図5】 実施の形態3を示す図で、空気調和機の室内機が部屋に据え付けられた状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 換気用送風機、2 モータ、3 ブレード、4 主板、5 ファン、6 出力軸、7 固定ナット、 8 ケーシング、9 通風路、10 給気口、11排気口、12 モータ−カバー、13 フィルタ、14 環境センサ、15 室内機、16 換気機能と除湿機能とを有する空気調和機の室内機、17 配管処理部、18 エアコン専用壁穴(第1の壁穴)、19 第2の壁穴。
Claims (3)
- 室内機と室外機とを有する空気調和機本体と、
この本体に設けられ、一台の正転・逆転の切り換え可能な電動機で駆動されることにより、一つの環状の通風路で室外空気の給気と室内空気の排気との切り換えが可能な換気用送風機と、
この換気用送風機の通風路の一方の開口端が接続され、冷凍サイクルの冷媒配管等と共に、空気調和機が据え付けられる部屋の壁に設けられた一つの壁穴に通される換気用ダクトと、
室内又は室外の湿度を検知する湿度センサで構成された環境検知手段と、
前記換気用送風機の通風路又は前記換気用ダクトに設けた空気清浄用又は脱臭用等のフィルタと、
前記換気用送風機又は前記換気用ダクトに設けられ室内外の連通を遮断する空気遮断部材と、
を備え、前記本体は除湿機能を有し、前記湿度センサを前記換気用ダクトに設け、前記湿度センサにより検出した室内外湿度値に応じて、室内湿度が60%になったら前記本体による除湿運転と前記換気用送風機による排気運転とを同時に行うか、又は室外湿度が60%以上の時は前記本体による除湿運転及び前記換気用送風機の運転を停止して、前記空気遮断部材により室内外の連通を遮断する制御手段を備えたことを特徴とする空気調和機。 - 前記換気用送風機を前記室内機に設けたことを特徴とする請求項1記載の空気調和機。
- 前記換気用送風機を前記室外機に設けたことを特徴とする請求項1記載の空気調和機。
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