JP6166667B2 - 換気装置および空気調和機 - Google Patents
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Description
図1は、実施形態による空気調和機(1)の構成例を示している。この空気調和機(1)は、室内の空気調和と室内の換気を行うものであり、所謂、ビル用マルチ式の空気調和機を構成している。具体的には、空気調和機(1)は、室外に設置された室外機(2)と、室内に設置された複数の室内機(3)および換気装置(10)と、操作者によって操作されるコントローラ(4)とを備えている。空気調和機(1)では、室外機(2)に二つの冷媒管(ガス側連絡管(5a)および液側連絡管(5b))が接続され、その二つの冷媒管(5a,5b)に複数の室内機(3)および換気装置(10)が並列に接続されている。これにより、冷媒を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路(5)が構成されている。
室外機(2)には、圧縮機(2a)と室外熱交換器(2b)と室外膨張弁(2c)と四方切換弁(2d)と室外ファン(2e)と室外制御部(2f)とが設けられている。四方切換弁(2d)は、圧縮機(2a)の吐出側に接続された第1ポートと、圧縮機(2a)の吸入側に接続された第2ポートと、室外熱交換器(2b)のガス側に接続された第3ポートと、ガス側連絡管(5a)に接続された第4ポートとを有している。また、四方切換弁(2d)は、第1ポートと第4ポートとを連通させて第2ポートと第3ポートとを連通させる第1状態(図1の実線で示した状態)と、第1ポートと第3ポートとを連通させて第2ポートと第4ポートとを連通させる第2状態(図1の破線で示した状態)とに切換可能に構成されている。室外熱交換器(2b)の液側は、室外膨張弁(2c)を介して液側連絡管(5b)に接続されている。室外制御部(2f)は、コントローラ(4)との間で通信可能に構成され、圧縮機(2a)と四方切換弁(2d)と室外ファン(2e)とを制御する。
各室内機(3)には、室内熱交換器(3a)と室内膨張弁(3b)と室内ファン(3c)と室内制御部(3d)とが設けられている。室内熱交換器(3a)は、その液側が室内膨張弁(3b)を介して液側連絡管(5b)に接続され、そのガス側がガス側連絡管(5a)に接続されている。室内制御部(3d)は、コントローラ(4)との間で通信可能に構成され、室内膨張弁(3b)と室内ファン(3c)とを制御する。
換気装置(10)には、給気ファン(13)と排気ファン(14)と全熱交換器(15)と熱交換器(51a)と制御弁(51b)と加湿器(52)と給水器(55)と換気制御部(60)とが設けられている。熱交換器(51a)は、その液側が制御弁(51b)を介して液側連絡管(5b)に接続され、そのガス側がガス側連絡管(5a)に接続されている。換気制御部(60)は、コントローラ(4)との間で通信可能に構成され、給気ファン(13)と排気ファン(14)と制御弁(51b)と給水器(55)とを制御する。なお、換気装置(10)の構成については、後で詳しく説明する。
コントローラ(4)は、室外制御部(2f)と室内制御部(3d)と換気制御部(60)との間で通信可能に構成され、操作者による操作(例えば、運転モードの選択や設定温度の入力など)に応答して室内の空気調和および室内の換気のための制御信号を送受信する。
上記のように、空気調和機(1)では、圧縮機(2a)と室外熱交換器(2b)と室外膨張弁(2c)と四方切換弁(2d)と室内熱交換器(3a)と室内膨張弁(3b)と熱交換器(51a)と制御弁(51b)とが接続されて冷媒回路(5)が構成されている。そして、空気調和機(1)では、暖房運転と冷房運転とが行われる。なお、この例では、全室内機(3)が同一の空気調和運転(暖房運転または冷房運転)を行う。すなわち、空気調和機(1)は、全室内機(3)が暖房運転または冷房運転を行う冷暖切換機を構成している。また、空気調和機(1)では、換気装置(10)において換気運転が行われる。
暖房運転では、四方切換弁(2d)が第1状態に設定され、液冷媒を所定の圧力まで減圧するように室外膨張弁(2c)の開度が調節され、各室内機(3)において室内膨張弁(3b)の開度が所定の開度に調節され、圧縮機(2a)と室外ファン(2e)と室内ファン(3c)とが駆動する。これにより、冷媒回路(5)では、各室内機(3)において室内熱交換器(3a)が凝縮器となり室外熱交換器(2b)が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。このようにして室内の暖房が行われる。
冷房運転では、四方切換弁(2d)が第2状態に設定され、室外膨張弁(2c)の開度が全開に設定され、各室内機(3)において室内膨張弁(3b)の開度が所定の開度に調節され、圧縮機(2a)と室外ファン(2e)と室内ファン(3c)とが駆動する。これにより、冷媒回路(5)では、室外熱交換器(2b)が凝縮器となり各室内機(3)において室内熱交換器(3a)が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。このようにして室内の冷房が行われる。
次に、図2を参照して、換気装置(10)の構成について説明する。図2に示すように、換気装置(10)は、給気通路(11)および排気通路(12)が形成されたケーシング(20)と、給気ファン(13)と、排気ファン(14)と、全熱交換器(15)と、室内湿度センサ(42)と、加湿ユニット(50)と、給水器(55)と、給水センサ(56)と、換気制御部(60)とを備えている。
ケーシング(20)は、直方体型の箱状に形成され、給気ファン(13)と排気ファン(14)と全熱交換器(15)とが収容されている。また、ケーシング(20)には、外気吸込口(21)と給気口(22)と内気吸込口(23)と排気口(24)とが形成されている。外気吸込口(21)と排気口(24)は、ケーシング(20)の室外側に形成され、給気口(22)と内気吸込口(23)は、ケーシング(20)の室内側に形成されている。
給気ファン(13)は、給気通路(11)において室外から室内へ空気を搬送する。この例では、給気ファン(13)は、給気通路(11)において全熱交換器(15)よりも室内側(すなわち、全熱交換器(15)の下流側)に設けられている。
全熱交換器(15)は、給気通路(11)を流れる空気と排気通路(12)を流れる空気とを全熱交換させる。すなわち、全熱交換器(15)では、給気通路(11)の空気と排気通路(12)の空気との間で全熱(顕熱および潜熱)が交換される。
室内湿度センサ(42)は、室内空気(RA)の相対湿度(Rr)を検知する。この例では、室内湿度センサ(42)は、排気通路(12)において全熱交換器(15)よりも室内側(すなわち、全熱交換器(15)の上流側)に設置され、設定場所における空気の相対湿度を室内空気(RA)の相対湿度(Rr)として検知する。
加湿ユニット(50)は、給気通路(11)において全熱交換器(15)よりも室内側(すなわち、全熱交換器(15)の下流側)に設けられ、加熱器(51)と加湿器(52)とを有している。加熱器(51)は、給気通路(11)において全熱交換器(15)の下流側に設けられ、全熱交換器(15)を通過した空気を加熱可能に構成されている。加湿器(52)は、給気通路(11)において加熱器(51)の下流側に設けられ、加熱器(51)を通過した空気に水分を放出可能に構成されている。このような構成により、給気通路(11)では、全熱交換器(15)を通過した空気は、加熱器(51)と加湿器(52)とを順に通過した後に供給空気(SA)として室内に供給される。
この例では、図4に示すように、加熱器(51)は、熱交換器(51a)と制御弁(51b)とによって構成されている。熱交換器(51a)は、冷媒と全熱交換器(15)を通過した空気とを熱交換させる。例えば、熱交換器(51a)は、フィン・アンド・チューブ式の熱交換器によって構成されていてもよい。制御弁(51b)は、熱交換器(51a)を流れる冷媒の流量を調節可能に構成されている。例えば、制御弁(51b)は、開度を調節可能な電動弁によって構成されていてもよいし、開閉を切換可能な電磁弁(すなわち、開度を全開と全閉の二段階に調節可能な電磁弁)によって構成されていてもよい。
また、この例では、図4に示すように、加湿器(52)は、貯水槽(52a)と吸水部材(52b)とドレンパン(52c)とによって構成されている。貯水槽(52a)は、給水器(55)から供給された水を貯留する。吸水部材(52b)は、吸水性を有する材料(例えば、紙)で構成され、毛細管現象を利用して貯水槽(52a)に貯留された水を吸い上げて空気中に水分を放出する。ドレンパン(52c)は、熱交換器(51a)および吸水部材(52b)の下方に設けられ、熱交換器(51a)で発生した凝縮水を貯留する。
給水器(55)は、加湿器(52)に水を供給可能に構成されている。この例では、給水器(55)は、給水管(55a)と給水弁(55b)とによって構成されている。給水管(55a)は、給水源(例えば、水道管など、図示を省略)から加湿器(52)へ水を導入する。給水弁(55b)は、給水管(55a)を流れる水の流量を調節可能に構成されている。例えば、給水弁(55b)は、開度を調節可能な電動弁によって構成されていてもよいし、開閉を切換可能な電磁弁(すなわち、開度を全開と全閉の二段階に調節可能な電磁弁)によって構成されていてもよい。
給水センサ(56)は、加湿器(52)の給水過剰(飽和)を検知する。この例では、図4に示すように、給水センサ(56)は、貯水槽(52a)の貯水量が予め定められた上限水量に到達したことを検知する。例えば、給水センサ(56)は、貯水槽(52a)の水位が上限水位に到達したことを検知するフロートスイッチによって構成されていてもよい。すなわち、貯水槽(52a)の貯水量が上限水量に到達している状態(または、貯水槽(52a)の水位が上限水位に到達している状態)を、「加湿器(52)の給水過剰(飽和)」とみなしてもよい。
換気制御部(60)は、給気ファン(13)および排気ファン(14)を制御して換気装置(10)による換気運転(室内の換気)を制御する。また、換気制御部(60)は、室内湿度センサ(42)の検知値と給水センサ(56)の検知結果とに基づいて、加湿ユニット(50)の加熱器(51)および給水器(55)を制御する。この例では、換気制御部(60)は、制御弁(51b)の開度を調節することにより加熱器(51)の駆動/停止を制御し、給水弁(55b)の開度を調節することにより給水器(55)の駆動/停止を制御する。
次に、図5を参照して、換気装置(10)の換気運転における加湿ユニット(50)の制御について説明する。換気装置(10)の換気運転(この例では、暖房運転とともに行われる換気運転)では、給気ファン(13)と排気ファン(14)とが駆動する。そして、加湿ユニット(50)は、次のように制御される。
換気運転の開始において、室内湿度センサ(42)によって検知された室内空気(RA)の相対湿度(Rr)が過剰加湿閾値(Rth1)以下であり、且つ、給水センサ(56)によって加湿器(52)の給水過剰が検知されていない場合、換気制御部(60)は、加熱器(51)および給水器(55)を駆動状態に設定する。具体的には、制御弁(51b)の開度が所定の開度に調節され、給水弁(55b)の開度が所定の開度に調節される。これにより、加湿ユニット(50)は、加湿運転状態(S1)となる。
換気運転の開始において、室内湿度センサ(42)によって検知された室内空気(RA)の相対湿度(Rr)が過剰加湿閾値(Rth1)を上回っている場合、換気制御部(60)は、加熱器(51)および給水器(55)を停止状態に設定する。具体的には、制御弁(51b)の開度が全閉に設定され、給水弁(55b)の開度が全閉に設定される。これにより、加湿ユニット(50)は、加湿停止状態(S2)となる。
換気運転の開始において、室内湿度センサ(42)によって検知された室内空気(RA)の相対湿度(Rr)が過剰加湿閾値(Rth1)以下であり、且つ、給水センサ(56)によって加湿器(52)の給水過剰が検知されている場合、換気制御部(60)は、加熱器(51)を駆動状態に設定するとともに給水器(55)を停止状態に設定する。具体的には、制御弁(51b)の開度が所定の開度に調節され、給水弁(55b)の開度が全閉に設定される。これにより、加湿ユニット(50)は、給水制限状態(S3)となる。
加湿ユニット(50)が加湿運転状態(S1)である場合において、室内湿度センサ(42)によって検知された室内空気(RA)の相対湿度(Rr)が過剰加湿閾値(Rth1)を上回ると、換気制御部(60)は、加湿器(52)および給水器(55)を停止させる。すなわち、加湿ユニット(50)は、加湿運転状態(S1)から加湿停止状態(S2)へ遷移する。これにより、加湿ユニット(50)における空気の加湿を抑制して室内空気(RA)の相対湿度(Rr)の上昇を抑制することができる。
加湿ユニット(50)が加湿停止状態(S2)である場合において、室内湿度センサ(42)によって検知された室内空気(RA)の相対湿度(Rr)が加湿不足閾値(Rth2)を下回ると、換気制御部(60)は、加湿器(52)および給水器(55)を駆動させる。すなわち、加湿ユニット(50)は、加湿停止状態(S2)から加湿運転状態(S1)へ遷移する。これにより、加湿ユニット(50)における空気の加湿を促進させて室内空気(RA)の加湿を素速く行うことができる。
加湿ユニット(50)が加湿運転状態(S1)である場合において、室内湿度センサ(42)によって検知された室内空気(RA)の相対湿度(Rr)が過剰加湿閾値(Rth1)以下であるときに、給水センサ(56)によって加湿器(52)の給水過剰が検知されると、換気制御部(60)は、加熱器(51)の駆動を継続させたまま給水器(55)を停止させる。すなわち、加湿ユニット(50)は、加湿運転状態(S1)から給水制限状態(S3)へ遷移する。これにより、加湿器(52)への給水を停止して加湿器(52)の給水過剰(飽和)の進行を防止することができる。また、給水制限状態(S3)を継続させることにより、加湿器(52)の給水過剰(飽和)を解除することができる。
加湿ユニット(50)が給水制限状態(S3)である場合において、室内湿度センサ(42)によって検知された室内空気(RA)の相対湿度(Rr)が過剰加湿閾値(Rth1)以下であるときに、加湿器(52)の給水過剰が解除されると、換気制御部(60)は、加熱器(51)の駆動を継続させたまま給水器(55)を駆動させる。すなわち、加湿ユニット(50)は、給水制限状態(S3)から加湿運転状態(S1)へ遷移する。これにより、加湿器(52)への給水が行われて加湿ユニット(50)における空気の加湿を促進させることができる。
加湿ユニット(50)が給水制限状態(S3)である場合において、室内湿度センサ(42)によって検知された室内空気(RA)の相対湿度(Rr)が過剰加湿閾値(Rth1)を上回ると、換気制御部(60)は、給水器(55)の停止を継続したまま加熱器(51)を停止させる。すなわち、加湿ユニット(50)は、給水制限状態(S3)から加湿停止状態(S2)へ遷移する。これにより、室内空気(RA)の加湿を停止して室内空気(RA)の相対湿度(Rr)の上昇を抑制することができる。
この実施形態による換気装置(10)では、換気制御部(60)は、室内空気(RA)の相対湿度(Rr)が過剰加湿閾値(Rth1)を上回る場合に、加熱器(51)および給水器(55)を停止させるように構成されている。これにより、室内空気(RA)の相対湿度(Rr)が過剰加湿閾値(Rth1)を上回る場合に、加湿ユニット(50)における空気の加湿を抑制することができるので、室内空気(RA)の過剰な加湿を防止することができる。したがって、室内や全熱交換器(15)における結露の発生を抑制することができる。
以上の説明では、空気調和機(1)が全室内機(3)が暖房運転または冷房運転を行う冷暖切換機を構成している場合を例に挙げたが、空気調和機(1)は、全室内機(3)が暖房運転のみを行う暖房専用機を構成していてもよいし、各室内機(3)が暖房運転または冷房運転を個別に行う冷暖フリー機を構成していてもよい。
2 室外機
3 室内機
4 コントローラ
5 冷媒回路
10 換気装置
11 給気通路
12 排気通路
13 給気ファン
14 排気ファン
15 全熱交換器
20 ケーシング
42 室内湿度センサ
50 加湿ユニット
51 加熱器
51a 熱交換器
51b 制御弁
52 加湿器
52a 貯水槽
52b 吸水部材
52c ドレンパン
55 給水器
56 給水センサ
60 換気制御部(制御部)
Claims (4)
- 室外空気(OA)を室内へ供給するための給気通路(11)と、
室内空気(RA)を室外へ排出するための排気通路(12)と、
上記給気通路(11)を流れる空気と上記排気通路(12)を流れる空気とを全熱交換させる全熱交換器(15)と、
上記給気通路(11)において上記全熱交換器(15)の下流側に設けられ、該全熱交換器(15)を通過した空気を加熱可能な加熱器(51)と、該加熱器(51)を通過した空気に水分を放出可能な加湿器(52)とを有する加湿ユニット(50)と、
上記加湿器(52)に水を供給可能な給水器(55)と、
上記室内空気(RA)の相対湿度(Rr)を検知する室内湿度センサ(42)と、
上記加湿器(52)の給水過剰を検知する給水センサ(56)と、
上記加熱器(52)および上記給水器(55)の状態を、該加熱器(51)および該給水器(55)が駆動状態に設定される加湿運転状態(S1)と、該加熱器(51)および該給水器(55)が停止状態に設定される加湿停止状態(S2)と、該加熱器(51)が駆動状態に設定されるとともに該給水器(55)が停止状態に設定される給水制限状態(S3)とに切り換えるように構成された制御部(60)とを備え、
上記制御部(60)は、
上記加湿運転状態(S1)において上記室内湿度センサ(42)によって検知された室内空気(RA)の相対湿度(Rr)が予め定められた過剰加湿閾値(Rth1)を上回ると、該加湿運転状態(S1)から上記加湿停止状態(S2)へ切り換え、
上記加湿運転状態(S1)において上記室内湿度センサ(42)によって検知された室内空気(RA)の相対湿度(Rr)が上記過剰加湿閾値(Rth1)以下であるときに上記給水センサ(56)によって上記加湿器(52)の給水過剰が検知されると、該加湿運転状態(S1)から上記給水制限状態(S3)へ切り換え、
上記給水制限状態(S3)において上記室内湿度センサ(42)によって検知された室内空気(RA)の相対湿度(Rr)が上記過剰加湿閾値(Rth1)以下であるときに上記加湿器(52)の給水過剰が解除されるという第1条件および該室内湿度センサ(42)によって検知された室内空気(RA)の相対湿度(Rr)が該過剰加湿閾値(Rth1)を上回るという第2条件のどちらかが成立するまで、該給水制限状態(S3)を継続させる
ことを特徴とする換気装置。 - 請求項1において、
上記加湿器(52)は、上記給水器(55)から供給された水を貯留する貯水槽(52a)と、該貯水槽(52a)に貯留された水を吸い上げて上記加熱器(51)を通過した空気に水分を放出する吸水部材(52b)とを有し、
上記給水センサ(56)は、上記貯水槽(52a)の貯水量が予め定められた上限水量に到達したことを検知する
ことを特徴とする換気装置。 - 請求項1または2において、
上記加熱器(51)は、冷媒と上記全熱交換器(15)を通過した空気とを熱交換させる熱交換器(51a)と、該熱交換器(51a)を流れる冷媒の流量を調節可能な制御弁(51b)とを有し、
上記制御部(60)は、上記制御弁(51b)の開度を全閉にすることにより上記加熱器(51)を停止させる
ことを特徴とする換気装置。 - 請求項3に記載の換気装置(10)と、
圧縮機(2a)と室外熱交換器(2b)とを有する室外機(2)と、
室内熱交換器(3a)を有する室内機(3)とを備え、
上記圧縮機(2a)と上記室外熱交換器(2b)と上記室内熱交換器(3a)と上記熱交換器(51a)と上記制御弁(51b)とが接続されて冷媒回路(5)が構成されている
ことを特徴とする空気調和機。
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