JP4178427B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
室内からの排気と、屋外からの給気とを換気し、且つ、空気を加湿できる空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述の空気調和装置としては、例えば、室内からの排気と屋外からの給気との間で熱交換する熱交換器と、熱交換器に給気を流す給気風路と、熱交換器に排気を流す排気風路と、給気風路および排気風路に設けられた一対の送風ファンと、給気風路を流れる空気を加湿する加湿ユニットとが備えられている。
【０００３】
加湿ユニットは、例えば、中空箱状のシェルと、このシェル内を挿通する多数の透湿膜製の加湿パイプとを有している。加湿パイプは、両端部がシェル外に開放されている。また、シェル内は、加湿パイプ内の通風路と、シェル内の水溜め空間とに仕切られている。この水溜め空間内に加湿用の水を溜めた状態で、通風路内に、屋外から給気された外気を流して、加湿する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、加湿の負荷は、通常、季節により変動し、例えば、温度が低くて空気が乾燥し易い冬場に負荷が大きくなる傾向にある。このような負荷が大きくなる場合にも、十分な加湿能力を得られる加湿ユニットは大型化する傾向にあるので、空気調和装置全体も大型になっていた。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、効率よく加湿することにより、冬場でも十分な加湿能力を得られて、小型化できる空気調和装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、請求項１記載の発明の空気調和装置は、室内から屋外へ排気が流れる排気風路および屋外から室内へ給気が流れる給気風路を区画するケーシングと、上記給気風路を流れる給気と排気風路を流れる排気との間で熱交換する熱交換器と、熱交換器の下流側の給気風路に設けられて給気を加湿する加湿手段と、上記加湿手段の上流側の給気風路と排気風路とを連通し、排気の一部を加湿手段を介して室内に還流させる連通開口と、この連通開口を開閉する開閉手段と、上記加湿手段によって加湿するときに、開閉手段により連通開口を開閉する開閉制御手段と、上記熱交換器よりも上流側における給気風路の給気の温度を検知する給気温度センサと、上記熱交換器よりも上流側における排気風路の排気の温度を検知する排気温度センサと、を備え、上記連通開口は、熱交換器の上流側の排気風路から、加湿手段と熱交換器との間になる給気風路へ排気を流入させ、上記開閉制御手段は、給気温度センサと排気温度センサとの出力を比較することにより、熱交換前の排気の温度が熱交換後の給気の温度よりも高いか否かを判断し、上記加湿手段によって加湿するときであって熱交換前の排気の温度が熱交換後の給気の温度よりも高いときに、連通開口を開き、上記加湿手段によって加湿するときであって熱交換前の排気の温度が熱交換後の給気の温度よりも低いときに、連通開口を閉じることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、以下の作用を奏する。すなわち、例えば、冬の暖房時等で排気が給気よりも温かい場合には、加湿手段を動作させるときに、開閉手段を開く。これにより、温かい排気の一部を給気に混ぜることができるので、排気の一部を給気に混ぜない場合に比べて、給気の温度を高めつつ給気風量を増すことができる結果、加湿手段により効率よく加湿することができる。
【０００８】
また、給気に排気の一部を混ぜることで、新鮮な空気を換気しつつ効率よく加湿でき、しかも、連通開口に開閉手段を設けた簡素な構造で済む。
【０００９】
また、加湿するときに連通開口を開放し、また、加湿しないときには、連通開口を確実に閉じることが自動的に実行できる。これにより、効率の良い加湿と、確実な換気とを両立できて便利である。また、冬場には、熱交換器で給気を温めて、より一層効率よく加湿できる。熱交換器で効率よく熱交換して温められた給気に、熱交換前の温度の低下していない排気の一部を混ぜて、給気の温度をさらに高めるので、効率よく確実に温めることができる結果、より一層効率よく加湿できる。また、加湿しているときの排気の温度が給気の温度よりも低い場合に、加湿効率の低下を防止することができる。
請求項２記載の発明の空気調和装置は、請求項１に記載の空気調和装置において、上記開閉手段は、連通開口に設けられたダンパを含むことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、ダンパを用いるので、簡素な構造で連通開口の開閉動作を確実に達成することができる。
請求項３記載の発明の空気調和装置は、請求項１または２に記載の空気調和装置において、上記給気風路および排気風路に給気および排気の流れをそれぞれ生成する一対の送風ファンと、連通開口が開けられるときに、連通開口が閉じられているときに比べて、上記一対の送風ファンを大風量で運転する風量制御手段とをさらに備えたことを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、請求項１または２に記載の発明の作用に加えて、送風ファンの大風量により、連通開口を通じて排気を効率よく還流することができるので、より一層効率よく加湿することができる。
請求項４記載の発明の空気調和装置は、請求項３記載の空気調和装置において、上記給気の流れを生成する送風ファンは、連通開口の下流側に設けられたことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、請求項３記載の発明の作用に加えて、送風ファンによる吸込負圧を利用して、排気の一部を連通開口を通じて給気風路に効率よく吸い込むことができるので、より一層効率よく加湿することができる。
請求項５記載の発明の空気調和装置は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の空気調和装置において、上記連通開口の下流側の給気風路に配置され、光の照射を受けて空気中の汚染物質を浄化する光触媒を担持した光触媒担持体をさらに備えたことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、請求項１乃至４の何れか１項に記載の発明の作用に加えて、光触媒は、屋外からの給気に加えて、連通開口を通った排気が混ざった給気をも浄化できるので、排気中の汚染物質が室内に戻ることを防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明のもとになる参考例の空気調和装置を、図１に示す概略構成図を参照しながら説明する。
空気調和装置１は、ケーシング２４内に内部風路を区画しつつ後述する各部を収容する本体２と、この本体２へ屋外に臨む給気口１３からの空気を流すダクト３と、本体２からの吹出空気流を吹出口１４へ流し出すダクト４と、室内に臨む吸込口１５と本体２と接続するダクト５と、本体２と室外に臨む排気口１６とを接続するダクト６とを有している。本体２は、給気風路および排気風路に給気および排気の流れをそれぞれ生成する一対の送風ファン２２ａ，２３ａを含む送風機２２，２３と、給気と排気との間で熱交換する熱交換器２１と、給気を加湿する加湿手段としての加湿エレメント４１と、給気を光触媒による浄化作用で浄化する浄化装置３０と、上述のケーシング２４とを備えている。ケーシング２４内には、互いに区画された一対の内部風路が形成され、ここに上述の各部が配置されるとともに、この一対の内部風路と、上述の各ダクト３〜６とは、互いに接続されて、屋外から室内へ空気流を流す給気風路（この風路での流れを矢印Ｆ１で示す。）と、室内から屋外へ空気流を流す排気風路（この風路での流れを矢印Ｆ０で示す。）とを構成している。
【００１７】
排気風路は、吸込口１５から、ダクト５と、本体２の一方の内部風路（矢印Ｆ０）と、ダクト６とで構成されて、排気口１６へと至っている。
給気風路は、給気口１３から、ダクト３と、本体２の他方の内部風路（矢印Ｆ１）と、ダクト４とで構成されて、吹出口１４へ至っている。
本発明では、加湿エレメント４１の上流側の給気風路と排気風路とを連通する連通開口２７と、この連通開口２７を開閉する開閉手段としてのダンパ２６とが備えられている。このダンパ２６により連通開口２７を開けたときに、この連通開口２７を通じて、排気の一部を加湿エレメント４１を介して室内に還流させている。また、ダンパ２６等の動作を制御する制御部１０が設けられている。
【００１８】
これにより、例えば、冬の暖房時等で排気が給気よりも温かい場合には、加湿エレメント４１で加湿するときに、温かい排気の一部を給気に混ぜることができるので、排気の一部を給気に混ぜない場合に比べて、給気の温度を高めつつ給気風量を増すことができる結果、加湿エレメント４１により効率よく加湿することができる。以下、詳細に説明する。
【００１９】
本体２では、給気風路に、その流れに沿って上流側から、熱交換器２１、給気用送風機２２、加湿エレメント４１、および浄化装置３０が順に配置されている。また、排気風路に、その流れに沿って上流側から、熱交換器２１、排気用送風機２３が配置されている。
ケーシング２４は、上述の配置を実現すべく、箱状に形成され、その内部を複数の部分に区画されている。例えば、ケーシング２４は、区画部材２５を有しており、この区画部材２５は、熱交換器２１の上流側の排気風路になる内部風路としての空間２４ａと、熱交換器２１の下流側の給気風路になる内部風路としての空間２４ｂとを隣接して区画している。この区画部材２５には、熱交換器２１の近傍部分に、連通開口２７が形成されている。
【００２０】
連通開口２７は、排気風路の熱交換器２１の上流側となる空間２４ａと、給気風路の熱交換器２１の下流側となる空間２４ｂとを連通している。この連通開口２７は、上述のダンパ２６により開閉される。
ダンパ２６は、連通開口２７を塞ぐことのできる板状部材であり、連通開口２７を開閉可能に設けられている。例えば、ダンパ２６は、熱交換器２１寄りの一端縁に回動中心を有し、回動可能に区画部材２５に支持されている。ダンパ２６は、ステッピングモータ２８や連結機構等の駆動手段と駆動連結されており、ダンパ２６の回動中心周りに回動することができ、連通開口２７を開閉することができる。ダンパ２６が閉じたときには（この状態のダンパ２６を図１に一点鎖線で示した。）、区画部材２５に沿って配置される。また、ダンパ２６が開いたときには（この状態のダンパ２６を図１に実線で示した。）、給気風路の空間２４ｂ内に張り出すようにして、連通開口２７を開き、ダンパ２６の板面で、連通開口２７を通る空気流を給気風路の下流側に向けて促すことができる。
【００２１】
なお、連通開口２７を開閉するための構成としては、上述のものに限定されない。例えば、ダンパ２６の駆動はソレノイド等の他の公知の駆動手段を利用できる。また、ダンパ２６は、開いたときに、排気風路の空間２４ａ内に張り出すようにしてもよく、この場合には、ダンパ２６が排気風路内の空気流を効率よく給気風路に促すことができる。また、連通開口２７に設けられたシャッタ部材を区画部材に沿ってスライド移動させることで連通開口２７を開閉してもよく、ダンパ２６以外の公知の他の構成を利用してもよい。要は、連通開口２７を開閉する開閉手段があればよい。
【００２２】
熱交換器２１は、ケーシング２４に取り付けられたときに、上述の一対の内部風路が互いに連通することなく交差して、それぞれの内部風路を流れる空気流の間で熱交換できるように構成されている。熱交換器２１は、例えば、顕熱と潜熱とを同時に熱交換する全熱交換型の直交流形のものである。これは、平板状の多数の伝熱シートをスペーサを挟んで間隔を開けて対向させて積層し、伝熱シート間に一対の内部風路を交互に区画したものである。
【００２３】
送風機２３は、熱交換器２１の下流側の排気風路に配置された上述の送風ファン２３ａを有し、この送風ファン２３ａは、ファンモータ２３ｂで回転駆動される。また、送風機２２は、熱交換器２１の下流側の給気風路に配置された上述の送風ファン２２ａを有し、この送風ファン２２ａは、ファンモータ２２ｂで回転駆動される。両送風機２２，２３は、風量可変とされている。
【００２４】
加湿エレメント４１は、送風機２２の下流側の給気風路となる、ケーシング２４内の内部風路に配置され、この内部風路を流れる空気を加湿することができる。加湿エレメント４１は、例えば、直方体状の中空のシェルに、このシェル外に両端部が開放された状態で多数の加湿パイプが平行に挿通されている。加湿パイプは、透湿膜で形成され、その両端部は、シェルの壁面に水密的に固定されている。シェル内の空間は、加湿パイプ内の通風路と、加湿パイプ外の水溜め空間とに、加湿パイプの周壁面を介して仕切られている。シェル内の水溜め空間に水が溜められている状態で加湿パイプ内に空気を通すことで、加湿することができる。
【００２５】
また、加湿エレメント４１には、上述の水溜め空間内に給水する給水手段と、水溜め空間から排水するための排水手段とが設けられている。
給水手段は、外部の給水設備から加湿エレメント４１に水を導く管４２と、この管４２を開閉する電磁式の第１の弁および第２の弁を含む給水弁４３と、給水弁４３の下流側に設けられた給水タンク（図示せず）とを有している。給水手段は、外部の給水設備から管４２を介して給水タンクに水を導き、この給水タンクに溜めてある水を、管４２を介して加湿エレメント４１に供給する。上述の第１の弁は、加湿運転の稼働と停止に応じて開閉する、いわゆる元栓的なものである。一方、第２の弁は、給水タンクの水位調整のためのものである。給水タンクには、給水タンク内の水位の上限を検出する高位側フロートスイッチと、水位の下限を検出する低位側フロートスイッチとが設けられ、高位側フロートスイッチの検知に応じて第２の弁が停止され、低位側フロートスイッチの検知に応じて第２の弁が開放されるようになっている。これにより、給水タンク内の水位が一定範囲のレベルに保たれる。そして、水位が保たれた給水タンクから加湿エレメント４１へは落差を用いて水が供給される。
【００２６】
排水手段は、加湿エレメント４１のシェル内底部に一端が連通する管４４と、この管４４を開閉する電磁弁からなる排水弁４５とを有している。排水弁４５を閉じると、加湿エレメント４１内に水を溜めることができ、排水弁４５が開かれると、加湿エレメント４１内から管４４を通って水が排出される。
加湿するときには、排水弁４５を閉じておいて、給水弁４３を開いて加湿エレメント４１内に水を溜めておき、この状態で、加湿パイプ内に空気を通す。これにより給気が加湿される。また、加湿を停止するときには、給水弁４３を閉じ、排水弁４５を開けて、加湿エレメント４１内から水を抜くことで、加湿パイプを空気が通る際でも、加湿されないようにできる。
【００２７】
なお、加湿機能の稼動と停止のための構成としては、加湿パイプ内部を回避するバイパス風路を設けて、このバイパス風路と加湿パイプ内部とをダンパによって切り換えて空気が流れるようにしてもよい。また、給気を加湿するための構成は、加湿パイプを用いた方式に限定されず、自然蒸発式の他の公知の加湿手段が、ケーシング２４内に設けられていればよい。
【００２８】
浄化装置３０は、加湿エレメント４１の下流側に配置され、加湿エレメント４１を通過した給気を浄化することができる。浄化装置３０は、光の照射を受けて空気を浄化する光触媒を担持する光触媒担持体３３と、光触媒担持体３３に光を照射する光源３４とを備えている。光触媒担持体３３と光源３４とは、給気風路の内部に設けられ、空気流の流れに沿って上流側から順に並んでいる。
【００２９】
光触媒担持体３３は、通気面と、この通気面と交差する方向に延びる多数の互いに平行な通気孔とを有する、例えば、ハニカム構造体で構成されている。光触媒担持体の通気面と給気風路や排気風路での空気の流れ方向とは、互いに交差させて配置されている。
ハニカム構造体は、例えば、塩化ビニル樹脂で形成された、互いに平行な多数の平板と、隣接する平板間に配置された波形板とを含んでいる。ハニカム構造体は、平板と波形板とを交互に多数積層して、積層する方向に延びた表面および裏面を有する板状に形成され、表面および裏面に開口する多数の通気孔を有している。これら平板および波形板の表面または内部に、光、特に紫外線の照射を受けて臭い成分等を分解する光触媒が担持されている。
【００３０】
光触媒は、紫外線等の光を吸収し、そのエネルギを反応物質に与えて化学反応を起こさせる物質を意味する。この光触媒が有する主な機能としては、▲１▼臭い成分の除去による脱臭機能や、▲２▼臭い成分でない汚染物質を分解する機能や、▲３▼微生物の殺菌やウィルスの不活化を行なう機能（いわゆる殺菌、抗菌機能）等も含まれるが、これらの機能は、何れも光触媒の有する酸化分解機能によって達成されるものである。
【００３１】
ここで、酸化分解機能を有する光触媒としては、アナタース型の結晶構造を持つ酸化チタン（ＴｉＯ2 ）を例示することができる。このアナタース型の結晶構造を持つ酸化チタンであれば、弱い紫外線でも高い浄化能力を発揮できる点で好ましい。また、酸化亜鉛（ＺｎＯ）および酸化タングステン（ＷＯ3 ）等を用いてもよい。
【００３２】
光源３４は、例えば、直管型の冷陰極型蛍光ランプである。光源３４は、波長３２０〜４２０ｎｍの光を発することができ、ＴｉＯ2 、ＺｎＯ等の光触媒を活性化させて効率よく汚染物質を浄化することができる。光源３４は、光触媒担持体３３の全面を照明できるように、光触媒担持体３３の通気面と所定距離を開けて、平行に延びて配置されている。
【００３３】
なお、光触媒担持体３３や光源３４は、上述の構成に限定されない。例えば、光触媒担持体３３は、波形板を用いたものの他、ポリエステル系不織布等の繊維に光触媒をコーティングしたものでもよい。また、光源３４としては、光触媒を励起できる光を発することができるものであればよく、特に、紫外線を照射できるものが、浄化効率を高めるうえで好ましい。また、光触媒担持体３３と光源３４との配置も上述のものに限定されず、例えば、光源３４を空気流の上流に配置したり、光触媒担持体３３を空気流に沿うように配置してもよい。
【００３４】
制御部１０は、上述の空気調和装置１の各部を制御する。制御部１０は、マイクロコンピュータ等により構成されたＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含んでいる。制御部１０は、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムやデータ等に基づいて、空気調和装置１の各部の制御を行なう。また、ＲＡＭにはフラグが設定され、このフラグの内容に基づいて、後述する加湿モードでの運転が行われているか否かが判断される。
【００３５】
また、制御部１０には、操作スイッチ１０ａが接続されている。この操作スイッチ１０ａを操作することで、空気調和装置１の運転の開始および停止と、運転のモードの選択とを指令することができる。
また、制御部１０は、駆動回路（図示せず）を介して、各送風機２２，２３のファンモータ２２ｂ，２３ｂとそれぞれ接続されている。ファンモータを所定の回転数で駆動することで、予め設定された風量を得ることができる。また、制御部１０には、ダンパ２６を駆動するためのステッピングモータ２８が接続されている。ステッピングモータ２８を予め定める所定の回転位置とすることで、ダンパ２６で連通開口２７を開閉することができる。また、制御部１０には、給水弁４３および排水弁４５が接続され、加湿エレメント４１による加湿機能の稼動と停止が行われる。
【００３６】
次に、本空気調和装置１の制御内容および動作を説明する。
本空気調和装置１では、例えば、操作スイッチ１０ａを操作することにより運転が行われる。本空気調和装置１の運転では、換気しつつ給気を加湿する加湿モードと、換気しつつも加湿を伴わない非加湿モードとのいずれかを選択することができる。
【００３７】
非加湿モードでは、上述のように、シェル内から水が抜かれて加湿エレメント４１の加湿機能が停止される。また、給気用送風機２２および排気用送風機２３が予め定められた風量で運転されて、熱交換器２１で給気と排気との間で熱交換しつつ換気することができる。
加湿モードでは、上述のように加湿エレメント４１内部に水が溜められる。また、給気用送風機２２および排気用送風機２３が運転され、熱交換器２１で給気と排気との間で熱交換しつつ換気し、且つ給気を加湿エレメント４１で加湿することができる。
【００３８】
空気調和装置１の運転中、図２のフローチャートに示すように制御される。
ステップＳ１では、加湿運転中か否かが判断される。制御部１０は、加湿モードであるか否かを示すフラグの内容に基づいて、加湿しているか否かを判断する。なお、ステップＳ１での加湿運転の判断は、上述の判断基準に限定されない。例えば、加湿機能が動作しているか否かの他、操作スイッチ１０ａの信号等、加湿機能の動作を開始させる契機となる信号に基づいてもよい。
【００３９】
加湿モード中は（ステップＳ１でＹＥＳ）、開閉制御処理が行われる。開閉制御処理では、ステッピングモータ２８を開成位置に対応する所定角度位置に回動変位させて、ダンパ２６によって連通開口２７を開放する（ステップＳ２）。
このとき、排気風路を流れる排気の一部は、熱交換器２１に導入される前に連通開口２７を通じて、給気風路に流入する（矢印Ｆ３参照）。連通開口２７を通った空気の流れは、ダンパ２６の表面に沿って給気風路の下流側に促されて、効率よく流入する。流入した排気と、熱交換器２１を出た給気とは、混ざり合い、給気と排気とが混ざった混合流が生成される。
【００４０】
連通開口２７を通り流入する排気の温度は、熱交換器２１を通過した給気の温度よりも高いので、混合流の温度は上がる。また混合流の風量は、排気が混ざることに加えて、後述する風量制御処理により、連通開口２７が閉じられている場合の給気の風量よりも確実に多くなる。この混合流を、加湿エレメント４１で効率よく加湿して、浄化装置３０の光触媒による浄化機能によって浄化した後、吹出口１４から室内に給気する。
【００４１】
また、制御部１０は、連通開口２７が開けられているときに、連通開口２７が閉じられているときに比べて、一対の送風機２２，２３を大風量で運転する風量制御処理を行う（ステップＳ３）。例えば、連通開口２７が閉じている非加湿モード時の送風機２２，２３の風量が中風量である「５００」（相対的な大きさ）に対して、この状態から加湿モードに切り換えて運転されて連通開口２７が開かれると、送風機２２，２３の風量は大風量である「６００」とされる。これにより、吸込口１５で風量「６００」の空気が吸い込まれて、その一部、風量「１００」の空気が連通開口２７を通り給気風路に流入し、その残りの風量「５００」の空気が排気風路を通過して、排気口１６へ至る。また、給気風路では、風量「５００」の空気が熱交換器２１を通り、上述の連通開口２７を通った風量「１００」の空気と混ざり、風量「６００」の空気が、送風機２２、加湿エレメント４２、光触媒担持体３３を通過して、吹出口１４へ至る。このように、排気の一部が、連通開口２７を通って還流する場合であっても、屋外からの給気風量および屋外への排気風量を確保することができる。
【００４２】
非加湿モードでは（ステップＳ１でＮＯ）、ステッピングモータ２８を閉成状態に対応する所定角度位置に回動変位させて、ダンパ２６によって連通開口２７が閉じられる（ステップＳ４）。
ダンパ２６で連通開口２７を閉じた状態では、室内からの排気の全量が、熱交換器２１を通って、屋外へ排気される。また、新鮮な室外の空気が、給気風路に導入される。空気は、熱交換器２１で排気との間で熱交換され、例えば、冷たい給気は温かい排気によって暖められる。その後、空気は、浄化装置３０の光触媒による浄化機能により浄化されて後、吹出口１４から室内に給気される。
【００４３】
このように参考例および後述する実施の形態によれば、加湿エレメント４１の上流側の給気風路と排気風路とを連通する連通開口２７と、この連通開口２７を開閉するダンパ２６とを備えたので、ダンパ２６を開いて、排気の一部を加湿エレメント４１を介して室内に還流させることができる。例えば、通常加湿モードで運転することとなる、冬の暖房時等で排気が給気よりも温かい場合には、加湿エレメント４１を動作させるときに、ダンパ２６を開いて、温かい排気の一部を給気に混ぜることができるので、排気の一部を給気に混ぜない場合に比べて、給気の温度を高めつつ給気風量を増すことができる結果、加湿エレメント４１により効率よく加湿することができる。
【００４４】
また、給気に排気の一部を混ぜることで、新鮮な空気を換気しつつ効率よく加湿でき、しかも、連通開口２７にダンパ２６を設けた簡素な構造で済む。その結果、冬場でも十分な加湿能力を有して小型化できる空気調和装置１を得ることができる。また、より大きな加湿能力の空気調和装置を得ることもできる。
また、加湿エレメント４１で加湿するときにダンパ２６により連通開口２７を開放する開閉制御処理を制御部１０の制御の下で実行するようにしているので、加湿しているときに連通開口２７を確実に開放し、また、加湿しないときに連通開口２７を確実に閉じることが自動的に実行される。その結果、効率の良い加湿と、確実な換気とを両立できて、しかも便利である。
【００４５】
また、連通開口２７を開閉するためにダンパ２６を用いるので、簡素な構造で、連通開口２７の開閉動作を確実に達成することができる。
また、風量制御処理では、連通開口２７が開けられるときに、連通開口２７が閉じられているときに比べて、一対の送風機２２，２３を大風量で運転する。これにより、大風量で連通開口２７を通じて排気を効率よく還流することができるので、より一層効率よく加湿することができる。
【００４６】
また、給気用送風ファン２２ａは、連通開口２７の下流側に設けられたので、送風ファン２２ａによる吸込負圧を利用して、排気の一部を連通開口２７を通じて給気風路に効率よく吸い込むことができる結果、より一層効率よく加湿することができる。
また、光触媒担持体３３が連通開口２７の下流側の給気風路に配置されたので、光触媒は、屋外からの給気を浄化するとともに、連通開口２７を通った排気が混ざった給気をも浄化できる結果、排気中の汚染物質が室内に戻されることを防止することができる。ここで、光触媒担持体３３および光源３４は、本体２に内蔵されたものに限定されず、例えば、本体２とダクトを介して接続されるユニットに設けられたものでもよい。
【００４７】
また、加湿エレメント４１は、熱交換器２１の下流側の給気風路に設けられたので、例えば冬場には、熱交換器２１で給気を温めて、より一層効率よく加湿できる。
また、連通開口２７は、熱交換器２１の上流側の排気風路から、加湿エレメント４１と熱交換器２１との間になる給気風路へ排気を流入させている。これにより、熱交換器２１で効率よく熱交換して温められた給気に、熱交換前の温度の低下していない排気の一部を混ぜて、給気の温度をさらに高めるので、効率よく確実に温めることができる結果、より一層効率よく加湿できる。
【００４８】
次に、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態の趣旨は、以下のとおりである。すなわち、加湿しているときに必ず連通開口２７が開いていると、加湿効率が低下する場合が想定される。というのは、加湿しているときの排気の温度が給気の温度よりも低い場合には、給気に連通開口２７を通る低温の排気が混ざることで、加湿エレメント４１に入る際の給気の温度が、連通開口２７が閉じている場合に比べて低下する結果、加湿効率が低下してしまう。そこで、本実施の形態では、加湿しているときの排気の温度が給気の温度よりも低い場合には、ダンパ２６により連通開口２７を閉じるようにして、上述の加湿効率の低下を防止することができる。
【００４９】
以下、上述の参考例と異なる点を中心に、図３の概略構成図と図４のフローチャートとを参照して説明する。なお、図３および図４には、図１および図２と同様の部分については、同じ符号を付している。
制御部１０には、給気風路内の給気の温度を検知する給気温度センサ５１と、排気風路での排気の温度を検知する排気温度センサ５２とが接続されている。給気温度センサ５１は、例えばサーミスタであり、熱交換器２１の上流側の給気風路であって、ケーシング２４内に設けられている。また、排気温度センサ５２は、例えばサーミスタであり、熱交換器２１の上流側の排気風路であって、ケーシング２４内に設けられている。これらの給気温度センサ５１および排気温度センサ５２は、熱交換しつつ換気する空気調和装置に通常設けられているものである。というのは、このような空気調和装置では、通常、給気および排気を熱交換器２１に通して換気する熱交換換気モードと、給気および排気を熱交換器２１を通さずに換気する普通換気モードとを、上述の両温度センサの検知結果に基づいて切り換えるようにしているからである。
【００５０】
また、制御部１０は、加湿しているときには、排気温度が給気温度よりも高いときにだけ、ダンパ２６で連通開口２７を開けるようにしている。
加湿モードでは（ステップＳ１でＹＥＳ）、まず、ステップＳ１１で、熱交換器２１の通過前の排気の温度が、熱交換器２１の通過後の給気の温度以上であるか否かを判断する。すなわち、排気温度センサ５２で検知した排気の温度と、給気温度センサ５１で検知した給気の温度とを比較し、両温度の温度差が、予め定める所定値以上であるか否かを判断する。温度差が所定値以上であれば、排気温度センサ５２で検知された排気の温度が、給気温度センサ５１で検知された給気の温度よりも上述の所定値以上高くなるので、排気温度は熱交換後の給気温度よりも高くなると判断できる。ここで、予め定める所定値は、給気が熱交換器２１を通過して温度が上昇することを見越して設定された値である。
【００５１】
上述の温度差が所定値以上である場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）には、排気温度が熱交換後の給気温度よりも高くなると判断できる。この場合、ダンパ２６をステッピングモータ２８で駆動して、連通開口２７が開かれる（ステップＳ２）。また、送風機２２，２３は、後述するようにダンパ２６で連通開口２７が閉じられた状態の加湿モードで運転する場合に比べて大風量で運転される（ステップＳ３）。上述のように、連通開口２７を通った排気と、熱交換器２１を通った給気とは、混ざり合い、空気の温度が上昇しつつ風量も増す。空気は、加湿エレメント４１で効率よく加湿され、浄化装置３０の光触媒による浄化機能によって浄化された後、吹出口１４から室内に給気される。また、熱交換前の排気温度が熱交換後の給気温度と同じになる場合には、連通開口２７を開けることで、給気の風量を増すことができるので、加湿エレメント４１で効率よく加湿することができる。
【００５２】
また、加湿モードとされた場合であっても（ステップＳ１でＹＥＳ）、上述の温度差が所定値よりも少ない場合には（ステップＳ１１でＮＯ）、排気温度が熱交換後の給気温度よりも低くなると判断できるので、ダンパ２６をステッピングモータ２８で駆動して、連通開口２７を閉じる（ステップＳ４）。この状態で、送風機２２，２３が運転されて、加湿エレメント４１で給気を加湿する。
【００５３】
また、非加湿モードでは（ステップＳ１でＮＯ）、第１の実施の形態と同様に、ダンパ２６で連通開口２７を閉じて、送風機２２，２３は予め定められた風量で運転される（ステップＳ４）。
このように本実施の形態によれば、参考例での作用効果に加えて、以下の作用効果を得ることができる。すなわち、熱交換後の給気温度が熱交換前の排気温度よりも高くなる場合に、加湿しているときは、ダンパ２６で連通開口２７を閉じるようにしているので、加湿効率を高めることができる場合にだけ連通開口２７を開くことができる結果、冬場の暖房時以外に加湿することが想定される場合であっても、加湿効率を確実に高くすることができる。
【００５４】
しかも、このために、熱交換しつつ換気する空気調和装置に通常設けられている温度センサ５１，５２を利用できるので、構造が複雑化することも防止できる。
なお、上述の参考例および実施の形態では、ダンパ２６の動作は、制御部１０の制御の下で行われていたが、これには限定されない。例えば、ダンパ２６を、ユーザによって操作される操作スイッチからの信号で動作させてもよい。要は、上述の連通開口２７を開閉するダンパ２６が設けられていればよく、このダンパ２６を、加湿しているときに開くことができればよい。
【００５５】
また、上述の参考例および実施の形態では、空気調和装置１は、本体２に送風機２２，２３を備えていたが、これには限定されない。例えば、上述の本体２から送風機２２，２３を省いて構成し、この送風機２２，２３の省かれた本体に別途設けられた送風機を組み合わせてもよい。
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。
【００５６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、以下の効果を奏する。すなわち、冬場に給気を加湿するときに、連通開口を通じて温かい排気の一部を給気に混ぜることで、給気の温度を高めつつ給気風量を増すことができるので、給気を効率よく加湿することができる。また、新鮮な空気を換気しつつ効率よく加湿でき、しかも、連通開口に開閉手段を設けた簡素な構造で済む。その結果、冬場でも十分な加湿能力を有して小型化できる空気調和装置を得ることができる。
【００５７】
また、加湿するときに開閉手段により連通開口を開放する開閉制御手段が備えられたので、効率の良い加湿と、確実な換気とを自動的に両立できて便利である。また、加湿手段を熱交換器の下流となる給気風路に設けたので、熱交換器で給気を温めて、より一層効率よく加湿できる。熱交換前の排気の一部を、熱交換後の給気に混ぜて、加湿手段に供給するので、より一層効率よく加湿できる。また、加湿しているときの排気の温度が給気の温度よりも低い場合に、加湿効率の低下を防止することができる。
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、ダンパは、確実に動作できて、簡素な構造にできる。
【００５８】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明の効果に加えて、送風ファンを大風量にすることで、排気を効率よく還流させて、より一層効率よく加湿することができる。
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の発明の効果に加えて、連通開口の下流側にある給気用の送風ファンは、吸込負圧を利用できるので、排気の一部を効率よく吸い込むことができる結果、より一層効率よく加湿することができる。
【００５９】
請求項５記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れか１項に記載の発明の効果に加えて、連通開口の下流側の給気風路に光触媒担持体を設けたので、屋外からの給気を浄化できるとともに、連通開口を通る排気中の汚染物質が室内に戻されることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例の空気調和装置の概略構成図である。
【図２】 図１に示す空気調和装置の制御内容のフローチャートである。
【図３】 本発明の実施の形態の空気調和装置の概略構成図である。
【図４】 図３に示す空気調和装置の制御内容のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 空気調和装置
１０ 制御部（開閉制御手段、風量制御手段）
２１ 熱交換器
２４ ケーシング
２６ ダンパ（開閉手段）
２７ 連通開口
３３ 光触媒担持体
４１ 加湿エレメント（加湿手段）
５１ 給気温度センサ
５２ 排気温度センサ
Ｆ０ 排気風路
Ｆ１ 給気風路
【発明の属する技術分野】
室内からの排気と、屋外からの給気とを換気し、且つ、空気を加湿できる空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述の空気調和装置としては、例えば、室内からの排気と屋外からの給気との間で熱交換する熱交換器と、熱交換器に給気を流す給気風路と、熱交換器に排気を流す排気風路と、給気風路および排気風路に設けられた一対の送風ファンと、給気風路を流れる空気を加湿する加湿ユニットとが備えられている。
【０００３】
加湿ユニットは、例えば、中空箱状のシェルと、このシェル内を挿通する多数の透湿膜製の加湿パイプとを有している。加湿パイプは、両端部がシェル外に開放されている。また、シェル内は、加湿パイプ内の通風路と、シェル内の水溜め空間とに仕切られている。この水溜め空間内に加湿用の水を溜めた状態で、通風路内に、屋外から給気された外気を流して、加湿する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、加湿の負荷は、通常、季節により変動し、例えば、温度が低くて空気が乾燥し易い冬場に負荷が大きくなる傾向にある。このような負荷が大きくなる場合にも、十分な加湿能力を得られる加湿ユニットは大型化する傾向にあるので、空気調和装置全体も大型になっていた。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、効率よく加湿することにより、冬場でも十分な加湿能力を得られて、小型化できる空気調和装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、請求項１記載の発明の空気調和装置は、室内から屋外へ排気が流れる排気風路および屋外から室内へ給気が流れる給気風路を区画するケーシングと、上記給気風路を流れる給気と排気風路を流れる排気との間で熱交換する熱交換器と、熱交換器の下流側の給気風路に設けられて給気を加湿する加湿手段と、上記加湿手段の上流側の給気風路と排気風路とを連通し、排気の一部を加湿手段を介して室内に還流させる連通開口と、この連通開口を開閉する開閉手段と、上記加湿手段によって加湿するときに、開閉手段により連通開口を開閉する開閉制御手段と、上記熱交換器よりも上流側における給気風路の給気の温度を検知する給気温度センサと、上記熱交換器よりも上流側における排気風路の排気の温度を検知する排気温度センサと、を備え、上記連通開口は、熱交換器の上流側の排気風路から、加湿手段と熱交換器との間になる給気風路へ排気を流入させ、上記開閉制御手段は、給気温度センサと排気温度センサとの出力を比較することにより、熱交換前の排気の温度が熱交換後の給気の温度よりも高いか否かを判断し、上記加湿手段によって加湿するときであって熱交換前の排気の温度が熱交換後の給気の温度よりも高いときに、連通開口を開き、上記加湿手段によって加湿するときであって熱交換前の排気の温度が熱交換後の給気の温度よりも低いときに、連通開口を閉じることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、以下の作用を奏する。すなわち、例えば、冬の暖房時等で排気が給気よりも温かい場合には、加湿手段を動作させるときに、開閉手段を開く。これにより、温かい排気の一部を給気に混ぜることができるので、排気の一部を給気に混ぜない場合に比べて、給気の温度を高めつつ給気風量を増すことができる結果、加湿手段により効率よく加湿することができる。
【０００８】
また、給気に排気の一部を混ぜることで、新鮮な空気を換気しつつ効率よく加湿でき、しかも、連通開口に開閉手段を設けた簡素な構造で済む。
【０００９】
また、加湿するときに連通開口を開放し、また、加湿しないときには、連通開口を確実に閉じることが自動的に実行できる。これにより、効率の良い加湿と、確実な換気とを両立できて便利である。また、冬場には、熱交換器で給気を温めて、より一層効率よく加湿できる。熱交換器で効率よく熱交換して温められた給気に、熱交換前の温度の低下していない排気の一部を混ぜて、給気の温度をさらに高めるので、効率よく確実に温めることができる結果、より一層効率よく加湿できる。また、加湿しているときの排気の温度が給気の温度よりも低い場合に、加湿効率の低下を防止することができる。
請求項２記載の発明の空気調和装置は、請求項１に記載の空気調和装置において、上記開閉手段は、連通開口に設けられたダンパを含むことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、ダンパを用いるので、簡素な構造で連通開口の開閉動作を確実に達成することができる。
請求項３記載の発明の空気調和装置は、請求項１または２に記載の空気調和装置において、上記給気風路および排気風路に給気および排気の流れをそれぞれ生成する一対の送風ファンと、連通開口が開けられるときに、連通開口が閉じられているときに比べて、上記一対の送風ファンを大風量で運転する風量制御手段とをさらに備えたことを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、請求項１または２に記載の発明の作用に加えて、送風ファンの大風量により、連通開口を通じて排気を効率よく還流することができるので、より一層効率よく加湿することができる。
請求項４記載の発明の空気調和装置は、請求項３記載の空気調和装置において、上記給気の流れを生成する送風ファンは、連通開口の下流側に設けられたことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、請求項３記載の発明の作用に加えて、送風ファンによる吸込負圧を利用して、排気の一部を連通開口を通じて給気風路に効率よく吸い込むことができるので、より一層効率よく加湿することができる。
請求項５記載の発明の空気調和装置は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の空気調和装置において、上記連通開口の下流側の給気風路に配置され、光の照射を受けて空気中の汚染物質を浄化する光触媒を担持した光触媒担持体をさらに備えたことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、請求項１乃至４の何れか１項に記載の発明の作用に加えて、光触媒は、屋外からの給気に加えて、連通開口を通った排気が混ざった給気をも浄化できるので、排気中の汚染物質が室内に戻ることを防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明のもとになる参考例の空気調和装置を、図１に示す概略構成図を参照しながら説明する。
空気調和装置１は、ケーシング２４内に内部風路を区画しつつ後述する各部を収容する本体２と、この本体２へ屋外に臨む給気口１３からの空気を流すダクト３と、本体２からの吹出空気流を吹出口１４へ流し出すダクト４と、室内に臨む吸込口１５と本体２と接続するダクト５と、本体２と室外に臨む排気口１６とを接続するダクト６とを有している。本体２は、給気風路および排気風路に給気および排気の流れをそれぞれ生成する一対の送風ファン２２ａ，２３ａを含む送風機２２，２３と、給気と排気との間で熱交換する熱交換器２１と、給気を加湿する加湿手段としての加湿エレメント４１と、給気を光触媒による浄化作用で浄化する浄化装置３０と、上述のケーシング２４とを備えている。ケーシング２４内には、互いに区画された一対の内部風路が形成され、ここに上述の各部が配置されるとともに、この一対の内部風路と、上述の各ダクト３〜６とは、互いに接続されて、屋外から室内へ空気流を流す給気風路（この風路での流れを矢印Ｆ１で示す。）と、室内から屋外へ空気流を流す排気風路（この風路での流れを矢印Ｆ０で示す。）とを構成している。
【００１７】
排気風路は、吸込口１５から、ダクト５と、本体２の一方の内部風路（矢印Ｆ０）と、ダクト６とで構成されて、排気口１６へと至っている。
給気風路は、給気口１３から、ダクト３と、本体２の他方の内部風路（矢印Ｆ１）と、ダクト４とで構成されて、吹出口１４へ至っている。
本発明では、加湿エレメント４１の上流側の給気風路と排気風路とを連通する連通開口２７と、この連通開口２７を開閉する開閉手段としてのダンパ２６とが備えられている。このダンパ２６により連通開口２７を開けたときに、この連通開口２７を通じて、排気の一部を加湿エレメント４１を介して室内に還流させている。また、ダンパ２６等の動作を制御する制御部１０が設けられている。
【００１８】
これにより、例えば、冬の暖房時等で排気が給気よりも温かい場合には、加湿エレメント４１で加湿するときに、温かい排気の一部を給気に混ぜることができるので、排気の一部を給気に混ぜない場合に比べて、給気の温度を高めつつ給気風量を増すことができる結果、加湿エレメント４１により効率よく加湿することができる。以下、詳細に説明する。
【００１９】
本体２では、給気風路に、その流れに沿って上流側から、熱交換器２１、給気用送風機２２、加湿エレメント４１、および浄化装置３０が順に配置されている。また、排気風路に、その流れに沿って上流側から、熱交換器２１、排気用送風機２３が配置されている。
ケーシング２４は、上述の配置を実現すべく、箱状に形成され、その内部を複数の部分に区画されている。例えば、ケーシング２４は、区画部材２５を有しており、この区画部材２５は、熱交換器２１の上流側の排気風路になる内部風路としての空間２４ａと、熱交換器２１の下流側の給気風路になる内部風路としての空間２４ｂとを隣接して区画している。この区画部材２５には、熱交換器２１の近傍部分に、連通開口２７が形成されている。
【００２０】
連通開口２７は、排気風路の熱交換器２１の上流側となる空間２４ａと、給気風路の熱交換器２１の下流側となる空間２４ｂとを連通している。この連通開口２７は、上述のダンパ２６により開閉される。
ダンパ２６は、連通開口２７を塞ぐことのできる板状部材であり、連通開口２７を開閉可能に設けられている。例えば、ダンパ２６は、熱交換器２１寄りの一端縁に回動中心を有し、回動可能に区画部材２５に支持されている。ダンパ２６は、ステッピングモータ２８や連結機構等の駆動手段と駆動連結されており、ダンパ２６の回動中心周りに回動することができ、連通開口２７を開閉することができる。ダンパ２６が閉じたときには（この状態のダンパ２６を図１に一点鎖線で示した。）、区画部材２５に沿って配置される。また、ダンパ２６が開いたときには（この状態のダンパ２６を図１に実線で示した。）、給気風路の空間２４ｂ内に張り出すようにして、連通開口２７を開き、ダンパ２６の板面で、連通開口２７を通る空気流を給気風路の下流側に向けて促すことができる。
【００２１】
なお、連通開口２７を開閉するための構成としては、上述のものに限定されない。例えば、ダンパ２６の駆動はソレノイド等の他の公知の駆動手段を利用できる。また、ダンパ２６は、開いたときに、排気風路の空間２４ａ内に張り出すようにしてもよく、この場合には、ダンパ２６が排気風路内の空気流を効率よく給気風路に促すことができる。また、連通開口２７に設けられたシャッタ部材を区画部材に沿ってスライド移動させることで連通開口２７を開閉してもよく、ダンパ２６以外の公知の他の構成を利用してもよい。要は、連通開口２７を開閉する開閉手段があればよい。
【００２２】
熱交換器２１は、ケーシング２４に取り付けられたときに、上述の一対の内部風路が互いに連通することなく交差して、それぞれの内部風路を流れる空気流の間で熱交換できるように構成されている。熱交換器２１は、例えば、顕熱と潜熱とを同時に熱交換する全熱交換型の直交流形のものである。これは、平板状の多数の伝熱シートをスペーサを挟んで間隔を開けて対向させて積層し、伝熱シート間に一対の内部風路を交互に区画したものである。
【００２３】
送風機２３は、熱交換器２１の下流側の排気風路に配置された上述の送風ファン２３ａを有し、この送風ファン２３ａは、ファンモータ２３ｂで回転駆動される。また、送風機２２は、熱交換器２１の下流側の給気風路に配置された上述の送風ファン２２ａを有し、この送風ファン２２ａは、ファンモータ２２ｂで回転駆動される。両送風機２２，２３は、風量可変とされている。
【００２４】
加湿エレメント４１は、送風機２２の下流側の給気風路となる、ケーシング２４内の内部風路に配置され、この内部風路を流れる空気を加湿することができる。加湿エレメント４１は、例えば、直方体状の中空のシェルに、このシェル外に両端部が開放された状態で多数の加湿パイプが平行に挿通されている。加湿パイプは、透湿膜で形成され、その両端部は、シェルの壁面に水密的に固定されている。シェル内の空間は、加湿パイプ内の通風路と、加湿パイプ外の水溜め空間とに、加湿パイプの周壁面を介して仕切られている。シェル内の水溜め空間に水が溜められている状態で加湿パイプ内に空気を通すことで、加湿することができる。
【００２５】
また、加湿エレメント４１には、上述の水溜め空間内に給水する給水手段と、水溜め空間から排水するための排水手段とが設けられている。
給水手段は、外部の給水設備から加湿エレメント４１に水を導く管４２と、この管４２を開閉する電磁式の第１の弁および第２の弁を含む給水弁４３と、給水弁４３の下流側に設けられた給水タンク（図示せず）とを有している。給水手段は、外部の給水設備から管４２を介して給水タンクに水を導き、この給水タンクに溜めてある水を、管４２を介して加湿エレメント４１に供給する。上述の第１の弁は、加湿運転の稼働と停止に応じて開閉する、いわゆる元栓的なものである。一方、第２の弁は、給水タンクの水位調整のためのものである。給水タンクには、給水タンク内の水位の上限を検出する高位側フロートスイッチと、水位の下限を検出する低位側フロートスイッチとが設けられ、高位側フロートスイッチの検知に応じて第２の弁が停止され、低位側フロートスイッチの検知に応じて第２の弁が開放されるようになっている。これにより、給水タンク内の水位が一定範囲のレベルに保たれる。そして、水位が保たれた給水タンクから加湿エレメント４１へは落差を用いて水が供給される。
【００２６】
排水手段は、加湿エレメント４１のシェル内底部に一端が連通する管４４と、この管４４を開閉する電磁弁からなる排水弁４５とを有している。排水弁４５を閉じると、加湿エレメント４１内に水を溜めることができ、排水弁４５が開かれると、加湿エレメント４１内から管４４を通って水が排出される。
加湿するときには、排水弁４５を閉じておいて、給水弁４３を開いて加湿エレメント４１内に水を溜めておき、この状態で、加湿パイプ内に空気を通す。これにより給気が加湿される。また、加湿を停止するときには、給水弁４３を閉じ、排水弁４５を開けて、加湿エレメント４１内から水を抜くことで、加湿パイプを空気が通る際でも、加湿されないようにできる。
【００２７】
なお、加湿機能の稼動と停止のための構成としては、加湿パイプ内部を回避するバイパス風路を設けて、このバイパス風路と加湿パイプ内部とをダンパによって切り換えて空気が流れるようにしてもよい。また、給気を加湿するための構成は、加湿パイプを用いた方式に限定されず、自然蒸発式の他の公知の加湿手段が、ケーシング２４内に設けられていればよい。
【００２８】
浄化装置３０は、加湿エレメント４１の下流側に配置され、加湿エレメント４１を通過した給気を浄化することができる。浄化装置３０は、光の照射を受けて空気を浄化する光触媒を担持する光触媒担持体３３と、光触媒担持体３３に光を照射する光源３４とを備えている。光触媒担持体３３と光源３４とは、給気風路の内部に設けられ、空気流の流れに沿って上流側から順に並んでいる。
【００２９】
光触媒担持体３３は、通気面と、この通気面と交差する方向に延びる多数の互いに平行な通気孔とを有する、例えば、ハニカム構造体で構成されている。光触媒担持体の通気面と給気風路や排気風路での空気の流れ方向とは、互いに交差させて配置されている。
ハニカム構造体は、例えば、塩化ビニル樹脂で形成された、互いに平行な多数の平板と、隣接する平板間に配置された波形板とを含んでいる。ハニカム構造体は、平板と波形板とを交互に多数積層して、積層する方向に延びた表面および裏面を有する板状に形成され、表面および裏面に開口する多数の通気孔を有している。これら平板および波形板の表面または内部に、光、特に紫外線の照射を受けて臭い成分等を分解する光触媒が担持されている。
【００３０】
光触媒は、紫外線等の光を吸収し、そのエネルギを反応物質に与えて化学反応を起こさせる物質を意味する。この光触媒が有する主な機能としては、▲１▼臭い成分の除去による脱臭機能や、▲２▼臭い成分でない汚染物質を分解する機能や、▲３▼微生物の殺菌やウィルスの不活化を行なう機能（いわゆる殺菌、抗菌機能）等も含まれるが、これらの機能は、何れも光触媒の有する酸化分解機能によって達成されるものである。
【００３１】
ここで、酸化分解機能を有する光触媒としては、アナタース型の結晶構造を持つ酸化チタン（ＴｉＯ2 ）を例示することができる。このアナタース型の結晶構造を持つ酸化チタンであれば、弱い紫外線でも高い浄化能力を発揮できる点で好ましい。また、酸化亜鉛（ＺｎＯ）および酸化タングステン（ＷＯ3 ）等を用いてもよい。
【００３２】
光源３４は、例えば、直管型の冷陰極型蛍光ランプである。光源３４は、波長３２０〜４２０ｎｍの光を発することができ、ＴｉＯ2 、ＺｎＯ等の光触媒を活性化させて効率よく汚染物質を浄化することができる。光源３４は、光触媒担持体３３の全面を照明できるように、光触媒担持体３３の通気面と所定距離を開けて、平行に延びて配置されている。
【００３３】
なお、光触媒担持体３３や光源３４は、上述の構成に限定されない。例えば、光触媒担持体３３は、波形板を用いたものの他、ポリエステル系不織布等の繊維に光触媒をコーティングしたものでもよい。また、光源３４としては、光触媒を励起できる光を発することができるものであればよく、特に、紫外線を照射できるものが、浄化効率を高めるうえで好ましい。また、光触媒担持体３３と光源３４との配置も上述のものに限定されず、例えば、光源３４を空気流の上流に配置したり、光触媒担持体３３を空気流に沿うように配置してもよい。
【００３４】
制御部１０は、上述の空気調和装置１の各部を制御する。制御部１０は、マイクロコンピュータ等により構成されたＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含んでいる。制御部１０は、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムやデータ等に基づいて、空気調和装置１の各部の制御を行なう。また、ＲＡＭにはフラグが設定され、このフラグの内容に基づいて、後述する加湿モードでの運転が行われているか否かが判断される。
【００３５】
また、制御部１０には、操作スイッチ１０ａが接続されている。この操作スイッチ１０ａを操作することで、空気調和装置１の運転の開始および停止と、運転のモードの選択とを指令することができる。
また、制御部１０は、駆動回路（図示せず）を介して、各送風機２２，２３のファンモータ２２ｂ，２３ｂとそれぞれ接続されている。ファンモータを所定の回転数で駆動することで、予め設定された風量を得ることができる。また、制御部１０には、ダンパ２６を駆動するためのステッピングモータ２８が接続されている。ステッピングモータ２８を予め定める所定の回転位置とすることで、ダンパ２６で連通開口２７を開閉することができる。また、制御部１０には、給水弁４３および排水弁４５が接続され、加湿エレメント４１による加湿機能の稼動と停止が行われる。
【００３６】
次に、本空気調和装置１の制御内容および動作を説明する。
本空気調和装置１では、例えば、操作スイッチ１０ａを操作することにより運転が行われる。本空気調和装置１の運転では、換気しつつ給気を加湿する加湿モードと、換気しつつも加湿を伴わない非加湿モードとのいずれかを選択することができる。
【００３７】
非加湿モードでは、上述のように、シェル内から水が抜かれて加湿エレメント４１の加湿機能が停止される。また、給気用送風機２２および排気用送風機２３が予め定められた風量で運転されて、熱交換器２１で給気と排気との間で熱交換しつつ換気することができる。
加湿モードでは、上述のように加湿エレメント４１内部に水が溜められる。また、給気用送風機２２および排気用送風機２３が運転され、熱交換器２１で給気と排気との間で熱交換しつつ換気し、且つ給気を加湿エレメント４１で加湿することができる。
【００３８】
空気調和装置１の運転中、図２のフローチャートに示すように制御される。
ステップＳ１では、加湿運転中か否かが判断される。制御部１０は、加湿モードであるか否かを示すフラグの内容に基づいて、加湿しているか否かを判断する。なお、ステップＳ１での加湿運転の判断は、上述の判断基準に限定されない。例えば、加湿機能が動作しているか否かの他、操作スイッチ１０ａの信号等、加湿機能の動作を開始させる契機となる信号に基づいてもよい。
【００３９】
加湿モード中は（ステップＳ１でＹＥＳ）、開閉制御処理が行われる。開閉制御処理では、ステッピングモータ２８を開成位置に対応する所定角度位置に回動変位させて、ダンパ２６によって連通開口２７を開放する（ステップＳ２）。
このとき、排気風路を流れる排気の一部は、熱交換器２１に導入される前に連通開口２７を通じて、給気風路に流入する（矢印Ｆ３参照）。連通開口２７を通った空気の流れは、ダンパ２６の表面に沿って給気風路の下流側に促されて、効率よく流入する。流入した排気と、熱交換器２１を出た給気とは、混ざり合い、給気と排気とが混ざった混合流が生成される。
【００４０】
連通開口２７を通り流入する排気の温度は、熱交換器２１を通過した給気の温度よりも高いので、混合流の温度は上がる。また混合流の風量は、排気が混ざることに加えて、後述する風量制御処理により、連通開口２７が閉じられている場合の給気の風量よりも確実に多くなる。この混合流を、加湿エレメント４１で効率よく加湿して、浄化装置３０の光触媒による浄化機能によって浄化した後、吹出口１４から室内に給気する。
【００４１】
また、制御部１０は、連通開口２７が開けられているときに、連通開口２７が閉じられているときに比べて、一対の送風機２２，２３を大風量で運転する風量制御処理を行う（ステップＳ３）。例えば、連通開口２７が閉じている非加湿モード時の送風機２２，２３の風量が中風量である「５００」（相対的な大きさ）に対して、この状態から加湿モードに切り換えて運転されて連通開口２７が開かれると、送風機２２，２３の風量は大風量である「６００」とされる。これにより、吸込口１５で風量「６００」の空気が吸い込まれて、その一部、風量「１００」の空気が連通開口２７を通り給気風路に流入し、その残りの風量「５００」の空気が排気風路を通過して、排気口１６へ至る。また、給気風路では、風量「５００」の空気が熱交換器２１を通り、上述の連通開口２７を通った風量「１００」の空気と混ざり、風量「６００」の空気が、送風機２２、加湿エレメント４２、光触媒担持体３３を通過して、吹出口１４へ至る。このように、排気の一部が、連通開口２７を通って還流する場合であっても、屋外からの給気風量および屋外への排気風量を確保することができる。
【００４２】
非加湿モードでは（ステップＳ１でＮＯ）、ステッピングモータ２８を閉成状態に対応する所定角度位置に回動変位させて、ダンパ２６によって連通開口２７が閉じられる（ステップＳ４）。
ダンパ２６で連通開口２７を閉じた状態では、室内からの排気の全量が、熱交換器２１を通って、屋外へ排気される。また、新鮮な室外の空気が、給気風路に導入される。空気は、熱交換器２１で排気との間で熱交換され、例えば、冷たい給気は温かい排気によって暖められる。その後、空気は、浄化装置３０の光触媒による浄化機能により浄化されて後、吹出口１４から室内に給気される。
【００４３】
このように参考例および後述する実施の形態によれば、加湿エレメント４１の上流側の給気風路と排気風路とを連通する連通開口２７と、この連通開口２７を開閉するダンパ２６とを備えたので、ダンパ２６を開いて、排気の一部を加湿エレメント４１を介して室内に還流させることができる。例えば、通常加湿モードで運転することとなる、冬の暖房時等で排気が給気よりも温かい場合には、加湿エレメント４１を動作させるときに、ダンパ２６を開いて、温かい排気の一部を給気に混ぜることができるので、排気の一部を給気に混ぜない場合に比べて、給気の温度を高めつつ給気風量を増すことができる結果、加湿エレメント４１により効率よく加湿することができる。
【００４４】
また、給気に排気の一部を混ぜることで、新鮮な空気を換気しつつ効率よく加湿でき、しかも、連通開口２７にダンパ２６を設けた簡素な構造で済む。その結果、冬場でも十分な加湿能力を有して小型化できる空気調和装置１を得ることができる。また、より大きな加湿能力の空気調和装置を得ることもできる。
また、加湿エレメント４１で加湿するときにダンパ２６により連通開口２７を開放する開閉制御処理を制御部１０の制御の下で実行するようにしているので、加湿しているときに連通開口２７を確実に開放し、また、加湿しないときに連通開口２７を確実に閉じることが自動的に実行される。その結果、効率の良い加湿と、確実な換気とを両立できて、しかも便利である。
【００４５】
また、連通開口２７を開閉するためにダンパ２６を用いるので、簡素な構造で、連通開口２７の開閉動作を確実に達成することができる。
また、風量制御処理では、連通開口２７が開けられるときに、連通開口２７が閉じられているときに比べて、一対の送風機２２，２３を大風量で運転する。これにより、大風量で連通開口２７を通じて排気を効率よく還流することができるので、より一層効率よく加湿することができる。
【００４６】
また、給気用送風ファン２２ａは、連通開口２７の下流側に設けられたので、送風ファン２２ａによる吸込負圧を利用して、排気の一部を連通開口２７を通じて給気風路に効率よく吸い込むことができる結果、より一層効率よく加湿することができる。
また、光触媒担持体３３が連通開口２７の下流側の給気風路に配置されたので、光触媒は、屋外からの給気を浄化するとともに、連通開口２７を通った排気が混ざった給気をも浄化できる結果、排気中の汚染物質が室内に戻されることを防止することができる。ここで、光触媒担持体３３および光源３４は、本体２に内蔵されたものに限定されず、例えば、本体２とダクトを介して接続されるユニットに設けられたものでもよい。
【００４７】
また、加湿エレメント４１は、熱交換器２１の下流側の給気風路に設けられたので、例えば冬場には、熱交換器２１で給気を温めて、より一層効率よく加湿できる。
また、連通開口２７は、熱交換器２１の上流側の排気風路から、加湿エレメント４１と熱交換器２１との間になる給気風路へ排気を流入させている。これにより、熱交換器２１で効率よく熱交換して温められた給気に、熱交換前の温度の低下していない排気の一部を混ぜて、給気の温度をさらに高めるので、効率よく確実に温めることができる結果、より一層効率よく加湿できる。
【００４８】
次に、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態の趣旨は、以下のとおりである。すなわち、加湿しているときに必ず連通開口２７が開いていると、加湿効率が低下する場合が想定される。というのは、加湿しているときの排気の温度が給気の温度よりも低い場合には、給気に連通開口２７を通る低温の排気が混ざることで、加湿エレメント４１に入る際の給気の温度が、連通開口２７が閉じている場合に比べて低下する結果、加湿効率が低下してしまう。そこで、本実施の形態では、加湿しているときの排気の温度が給気の温度よりも低い場合には、ダンパ２６により連通開口２７を閉じるようにして、上述の加湿効率の低下を防止することができる。
【００４９】
以下、上述の参考例と異なる点を中心に、図３の概略構成図と図４のフローチャートとを参照して説明する。なお、図３および図４には、図１および図２と同様の部分については、同じ符号を付している。
制御部１０には、給気風路内の給気の温度を検知する給気温度センサ５１と、排気風路での排気の温度を検知する排気温度センサ５２とが接続されている。給気温度センサ５１は、例えばサーミスタであり、熱交換器２１の上流側の給気風路であって、ケーシング２４内に設けられている。また、排気温度センサ５２は、例えばサーミスタであり、熱交換器２１の上流側の排気風路であって、ケーシング２４内に設けられている。これらの給気温度センサ５１および排気温度センサ５２は、熱交換しつつ換気する空気調和装置に通常設けられているものである。というのは、このような空気調和装置では、通常、給気および排気を熱交換器２１に通して換気する熱交換換気モードと、給気および排気を熱交換器２１を通さずに換気する普通換気モードとを、上述の両温度センサの検知結果に基づいて切り換えるようにしているからである。
【００５０】
また、制御部１０は、加湿しているときには、排気温度が給気温度よりも高いときにだけ、ダンパ２６で連通開口２７を開けるようにしている。
加湿モードでは（ステップＳ１でＹＥＳ）、まず、ステップＳ１１で、熱交換器２１の通過前の排気の温度が、熱交換器２１の通過後の給気の温度以上であるか否かを判断する。すなわち、排気温度センサ５２で検知した排気の温度と、給気温度センサ５１で検知した給気の温度とを比較し、両温度の温度差が、予め定める所定値以上であるか否かを判断する。温度差が所定値以上であれば、排気温度センサ５２で検知された排気の温度が、給気温度センサ５１で検知された給気の温度よりも上述の所定値以上高くなるので、排気温度は熱交換後の給気温度よりも高くなると判断できる。ここで、予め定める所定値は、給気が熱交換器２１を通過して温度が上昇することを見越して設定された値である。
【００５１】
上述の温度差が所定値以上である場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）には、排気温度が熱交換後の給気温度よりも高くなると判断できる。この場合、ダンパ２６をステッピングモータ２８で駆動して、連通開口２７が開かれる（ステップＳ２）。また、送風機２２，２３は、後述するようにダンパ２６で連通開口２７が閉じられた状態の加湿モードで運転する場合に比べて大風量で運転される（ステップＳ３）。上述のように、連通開口２７を通った排気と、熱交換器２１を通った給気とは、混ざり合い、空気の温度が上昇しつつ風量も増す。空気は、加湿エレメント４１で効率よく加湿され、浄化装置３０の光触媒による浄化機能によって浄化された後、吹出口１４から室内に給気される。また、熱交換前の排気温度が熱交換後の給気温度と同じになる場合には、連通開口２７を開けることで、給気の風量を増すことができるので、加湿エレメント４１で効率よく加湿することができる。
【００５２】
また、加湿モードとされた場合であっても（ステップＳ１でＹＥＳ）、上述の温度差が所定値よりも少ない場合には（ステップＳ１１でＮＯ）、排気温度が熱交換後の給気温度よりも低くなると判断できるので、ダンパ２６をステッピングモータ２８で駆動して、連通開口２７を閉じる（ステップＳ４）。この状態で、送風機２２，２３が運転されて、加湿エレメント４１で給気を加湿する。
【００５３】
また、非加湿モードでは（ステップＳ１でＮＯ）、第１の実施の形態と同様に、ダンパ２６で連通開口２７を閉じて、送風機２２，２３は予め定められた風量で運転される（ステップＳ４）。
このように本実施の形態によれば、参考例での作用効果に加えて、以下の作用効果を得ることができる。すなわち、熱交換後の給気温度が熱交換前の排気温度よりも高くなる場合に、加湿しているときは、ダンパ２６で連通開口２７を閉じるようにしているので、加湿効率を高めることができる場合にだけ連通開口２７を開くことができる結果、冬場の暖房時以外に加湿することが想定される場合であっても、加湿効率を確実に高くすることができる。
【００５４】
しかも、このために、熱交換しつつ換気する空気調和装置に通常設けられている温度センサ５１，５２を利用できるので、構造が複雑化することも防止できる。
なお、上述の参考例および実施の形態では、ダンパ２６の動作は、制御部１０の制御の下で行われていたが、これには限定されない。例えば、ダンパ２６を、ユーザによって操作される操作スイッチからの信号で動作させてもよい。要は、上述の連通開口２７を開閉するダンパ２６が設けられていればよく、このダンパ２６を、加湿しているときに開くことができればよい。
【００５５】
また、上述の参考例および実施の形態では、空気調和装置１は、本体２に送風機２２，２３を備えていたが、これには限定されない。例えば、上述の本体２から送風機２２，２３を省いて構成し、この送風機２２，２３の省かれた本体に別途設けられた送風機を組み合わせてもよい。
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。
【００５６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、以下の効果を奏する。すなわち、冬場に給気を加湿するときに、連通開口を通じて温かい排気の一部を給気に混ぜることで、給気の温度を高めつつ給気風量を増すことができるので、給気を効率よく加湿することができる。また、新鮮な空気を換気しつつ効率よく加湿でき、しかも、連通開口に開閉手段を設けた簡素な構造で済む。その結果、冬場でも十分な加湿能力を有して小型化できる空気調和装置を得ることができる。
【００５７】
また、加湿するときに開閉手段により連通開口を開放する開閉制御手段が備えられたので、効率の良い加湿と、確実な換気とを自動的に両立できて便利である。また、加湿手段を熱交換器の下流となる給気風路に設けたので、熱交換器で給気を温めて、より一層効率よく加湿できる。熱交換前の排気の一部を、熱交換後の給気に混ぜて、加湿手段に供給するので、より一層効率よく加湿できる。また、加湿しているときの排気の温度が給気の温度よりも低い場合に、加湿効率の低下を防止することができる。
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、ダンパは、確実に動作できて、簡素な構造にできる。
【００５８】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明の効果に加えて、送風ファンを大風量にすることで、排気を効率よく還流させて、より一層効率よく加湿することができる。
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の発明の効果に加えて、連通開口の下流側にある給気用の送風ファンは、吸込負圧を利用できるので、排気の一部を効率よく吸い込むことができる結果、より一層効率よく加湿することができる。
【００５９】
請求項５記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れか１項に記載の発明の効果に加えて、連通開口の下流側の給気風路に光触媒担持体を設けたので、屋外からの給気を浄化できるとともに、連通開口を通る排気中の汚染物質が室内に戻されることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例の空気調和装置の概略構成図である。
【図２】 図１に示す空気調和装置の制御内容のフローチャートである。
【図３】 本発明の実施の形態の空気調和装置の概略構成図である。
【図４】 図３に示す空気調和装置の制御内容のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 空気調和装置
１０ 制御部（開閉制御手段、風量制御手段）
２１ 熱交換器
２４ ケーシング
２６ ダンパ（開閉手段）
２７ 連通開口
３３ 光触媒担持体
４１ 加湿エレメント（加湿手段）
５１ 給気温度センサ
５２ 排気温度センサ
Ｆ０ 排気風路
Ｆ１ 給気風路
Claims (5)
- 室内から屋外へ排気が流れる排気風路(F0)および屋外から室内へ給気が流れる給気風路(F1)を区画するケーシング(24)と、
上記給気風路 (F1) を流れる給気と排気風路 (F0) を流れる排気との間で熱交換する熱交換器 (21) と、
熱交換器 (21) の下流側の給気風路 (F1) に設けられて給気を加湿する加湿手段(41)と、
上記加湿手段(41)の上流側の給気風路(F1)と排気風路(F0)とを連通し、排気の一部を加湿手段(41)を介して室内に還流させる連通開口(27)と、
この連通開口(27)を開閉する開閉手段(26)と、
上記加湿手段 (41) によって加湿するときに、開閉手段 (26) により連通開口 (27) を開閉する開閉制御手段 (10) と、
上記熱交換器 (21) よりも上流側における給気風路 (F1) の給気の温度を検知する給気温度センサ (51) と、
上記熱交換器 (21) よりも上流側における排気風路 (24a) の排気の温度を検知する排気温度センサ (52) と、を備え、
上記連通開口 (27) は、熱交換器 (21) の上流側の排気風路 (24a) から、加湿手段 (41) と熱交換器 (21) との間になる給気風路 (24b) へ排気を流入させ、
上記開閉制御手段 (10) は、
給気温度センサ (51) と排気温度センサ (52) との出力を比較することにより、熱交換前の排気の温度が熱交換後の給気の温度よりも高いか否かを判断し、
上記加湿手段 (41) によって加湿するときであって熱交換前の排気の温度が熱交換後の給気の温度よりも高いときに、連通開口 (27) を開き、上記加湿手段 (41) によって加湿するときであって熱交換前の排気の温度が熱交換後の給気の温度よりも低いときに、連通開口 (27) を閉じることを特徴とする空気調和装置。 - 請求項１記載の空気調和装置(1) において、
上記開閉手段は、連通開口(27)に設けられたダンパ(26)を含むことを特徴とする空気調和装置。 - 請求項１または２に記載の空気調和装置(1) において、
上記給気風路(F1)および排気風路(F0)に給気および排気の流れをそれぞれ生成する一対の送風ファン(22a,23a) と、
連通開口(27)が開けられるときに、連通開口(27)が閉じられているときに比べて、上記一対の送風ファン(22a,23a) を大風量で運転する風量制御手段(10)とをさらに備えたことを特徴とする空気調和装置。 - 請求項３記載の空気調和装置(1) において、
上記給気の流れを生成する送風ファン(22a) は、連通開口(27)の下流側に設けられたことを特徴とする空気調和装置。 - 請求項１乃至４の何れか１項に記載の空気調和装置(1) において、
上記連通開口(27)の下流側の給気風路(F1)に配置され、光の照射を受けて空気中の汚染物質を浄化する光触媒を担持した光触媒担持体(33)をさらに備えたことを特徴とする空気調和装置。
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