WO2015173908A1

WO2015173908A1 - 空気調和機及び空気調和システム

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Publication number: WO2015173908A1
Application number: PCT/JP2014/062831
Authority: WO
Inventors: 勇人堀江; 守濱田; 正樹豊島
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2014-05-14
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2015-11-19
Also published as: GB2541326B; US10345000B2; JP6230701B2; JPWO2015173908A1; GB2541326A; US20170051941A1; GB201619975D0

Abstract

　空気調和機は、室外空気と室内空気との熱交換を行い、熱交換された室外空気を、外調吹出空気として外調吹出口から室内に吹き出す全熱交換器を有する外気処理機と、室内空気と冷媒との熱交換を行い、熱交換された室内空気を、室内吹出空気として室内吹出口から吹き出す室内熱交換器を有する室内機と、外調吹出口と室内吹出口とを接続し、外調吹出空気と室内吹出空気とが合流する合流部と、合流部に設けられ、合流部を開閉する開閉部と、外調吹出空気の外調吹出温度を検出する外調吹出温度検出部と、室内吹出空気の室内吹出温度を検出する室内吹出温度検出部と、外調吹出温度検出部において検出された外調吹出温度と室内吹出温度検出部において検出された室内吹出温度とに基づいて、開閉部の動作を制御する制御部と、を備える。

Description

空気調和機及び空気調和システム

　本発明は、外気処理機を備える空気調和機及び空気調和システムに関する。

　従来より、空気調和機の室内機及び室外機に接続された外気処理熱交換器（直膨コイル）を備える外気処理機が知られている。この外気処理機においては、外気処理熱交換器を通過して室内に吹き出す吹出空気が、室内機及び室外機によって冷却されている。このため、吹出空気の温度が低下し易く、室内の居住者の快適性を顕著に損なう虞がある。

　この問題を解決するため、外気処理機から室内に吹き出す吹出空気をレヒート（再加熱）して、暖められた吹出空気を吹き出す外気処理機が提案されている。なお、このレヒートは、例えば電熱ヒータ又は加熱コイル（凝縮器の一部）を用いて実施される。また、特許文献１には、室内に吹き出す吹出空気の流量を調節するシャッタ、及び吹出空気の向きを案内する偏向部を備え、空気調和用ダクトに接続された吹出口装置が開示されている。この特許文献１は、シャッタ及び偏向部を調整することにより、吹出口毎に吹出空気の流量を調節し、空気調和の効率性を高めようとするものである。

特開平１１－５１４５６号公報（請求項１、第３頁～第４頁）

　しかしながら、レヒート機能を備える外気処理機は、電熱ヒータ又は加熱コイル等を使用するため、消費電力が増加する。また、このレヒートを実現するために、バルブ又は膨張弁等が必要となり、製造コストも増加する。更に、特許文献１に開示された吹出口装置も、シャッタ及び偏向部等の部品が必要となり、部品点数が増加し、製造コストが増加してしまう。

　本発明は、上記のような課題を背景としてなされたもので、コストの上昇を抑えつつ居住者の快適性を向上させる空気調和機及び空気調和システムを提供するものである。

　本発明に係る空気調和機は、室外空気と室内空気との熱交換を行い、熱交換された室外空気を、外調吹出空気として外調吹出口から室内に吹き出す全熱交換器を有する外気処理機と、室内空気と冷媒との熱交換を行い、熱交換された室内空気を、室内吹出空気として室内吹出口から吹き出す室内熱交換器を有する室内機と、外調吹出口と室内吹出口とを接続し、外調吹出空気と室内吹出空気とが合流する合流部と、合流部に設けられ、合流部を開閉する開閉部と、外調吹出空気の外調吹出温度を検出する外調吹出温度検出部と、室内吹出空気の室内吹出温度を検出する室内吹出温度検出部と、外調吹出温度検出部において検出された外調吹出温度と室内吹出温度検出部において検出された室内吹出温度とに基づいて、開閉部の動作を制御する制御部と、を備える。

　本発明によれば、制御部が、外調吹出温度と室内吹出温度とに基づいて、開閉部の動作を制御し、この開閉部によって合流部が開かれ、この合流部から室内吹出空気が外調吹出空気に導入される。これにより、コストの上昇を抑えつつ居住者の快適性を向上させることができる。

実施の形態１に係る空気調和機２を示す模式図である。実施の形態１に係る空気調和機２の冷媒回路６を示す模式図である。実施の形態１に係る外気処理機１を示す模式図である。実施の形態１における先端吹出口１６及び混合空気の軌道を示すグラフである。実施の形態１における制御部６０を示すブロック図である。実施の形態１に係る空気調和機２の動作を示すフローチャートである。実施の形態２における先端吹出口１１６を示す模式図である。実施の形態２における先端吹出口１１６を示す模式図である。実施の形態３に係る空気調和機２０２を示す模式図である。実施の形態４に係る外気処理機３００を示す模式図である。実施の形態５に係る空気調和機４０２を示す模式図である。実施の形態５における制御部４６０を示すブロック図である。実施の形態５に係る空気調和機４０２の動作を示すフローチャートである。

　以下、本発明に係る空気調和機の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る空気調和機２を示す模式図である。この図１に基づいて、空気調和機２について説明する。空気調和機２は、外気処理機１と、２台の室内機３と、１台の室外機４とが配管５によって接続されており、更にミキシングチャンバ１５を備えている。このうち、外気処理機１及び２台の室内機３は、建物７の天井裏９に設置されており、室外機４は、建物７の屋上１０に設置されている。

　外気処理機１は、外気導入部４１を介して、室外ダクト１１によって室外と接続されており、合流部１３及び室内ダクト１２により室内８と接続されている。そして、外気処理機１は、外調吹出空気ＳＡが吹き出される外調吹出口４４を備え、この外調吹出口４４が、合流部１３における外調吹出ダクト１３ｂによってミキシングチャンバ１５に接続されている。なお、ミキシングチャンバ１５には、チャンバ吹出口１６が設けられており、このチャンバ吹出口１６によって、ミキシングチャンバ１５と室内８とが接続されている。即ち、外調吹出口４４から吹き出された外調吹出空気ＳＡは、外調吹出ダクト１３ｂを通って、ミキシングチャンバ１５に至り、その後、ミキシングチャンバ１５におけるチャンバ吹出口１６から室内８に吹き出される。また、外気処理機１は、室内ダクト１２から取り込まれた室内空気ＲＡを、外気処理機１における内気導入部４２から導入する。なお、室内ダクト１２と外調吹出ダクト１３ｂとは一体的に設けられているが、別体として設けてもよい。また、外気処理機１は、複数台設置されていてもよい。更に、室内機３も、１台のみ設置されていてもよく、複数台設置されていてもよい。

　図２は、実施の形態１に係る空気調和機２の冷媒回路６を示す模式図である。図２に示すように、室外機４は、冷媒を圧縮する圧縮機２１、冷媒の流通方向を切り換える四方弁２２及び室外空気と冷媒との熱交換を行う室外熱交換器２３を備えている。また、この室外熱交換器２３の近傍には、室外送風機２４が設置され、この室外送風機２４によって、室外熱交換器２３に室外空気が供給される。

　なお、圧縮機２１の吸入側には、周波数調整部２１ａが設けられており、この周波数調整部２１ａは、例えばインバータ回路によって構成されており、圧縮機２１の運転周波数を調整するものである。これにより、圧縮機２１から吐出する冷媒の吐出温度が調整されて、冷媒の蒸発温度を、室内負荷に応じて調整することができる。また、圧縮機２１の吸入側には、蒸発温度検出部２１ｂが設けられており、この蒸発温度検出部２１ｂは、室内熱交換器２６又は室外熱交換器２３から流出した冷媒の温度を蒸発温度として検出するものである。

　室内機３は、冷媒を膨張する膨張部２５及び室内空気と冷媒との熱交換を行う室内熱交換器２６を備えている。また、この室内熱交換器２６は、室内空気と冷媒との熱交換を行い、熱交換された室内空気を、室内吹出空気ＳＲとして室内吹出口２９から吹き出す機能も備えている。この室内熱交換器２６の近傍に、室内送風機２７が設置され、この室内送風機２７によって、室内熱交換器２６に室内空気が供給される。なお、室内熱交換器２６には、吸込温度検出部２６ａが設けられており、この吸込温度検出部２６ａは、室内送風機２７によって供給される室内空気の温度を検出するものである。

　外気処理機１には、冷媒を膨張する外気処理膨張部３６及び流入空気ＳＡｉｎと冷媒との熱交換を行う外気処理熱交換器３５が設置されている。この外気処理機１の近傍には、吹出送風機３８が設置されている。空気調和機２における冷媒回路６において、外気処理機１における外気処理膨張部３６及び外気処理熱交換器３５は、膨張部２５及び室内熱交換器２６に対し並列に接続されている。このように、空気調和機２における冷媒回路６は、外気処理機１における外気処理膨張部３６及び外気処理熱交換器３５、圧縮機２１、四方弁２２、室外熱交換器２３、膨張部２５及び室内熱交換器２６が配管５により接続されている。

　空気調和機２の冷媒回路６において、冷房運転の際、圧縮機２１、四方弁２２、室外熱交換器２３の順に冷媒が流通する。その後、冷媒が室内機３と外気処理機１とに分岐し、室内機３においては、膨張部２５、室内熱交換器２６の順に流通し、外気処理機１においては、外気処理膨張部３６、外気処理熱交換器３５の順に流通する。そして、冷媒が合流し、四方弁２２に流通し、圧縮機２１に吸入される。

　次に、冷媒回路６における動作について説明する。先ず、冷房運転について説明する。圧縮機２１は、冷媒を吸入し、この冷媒を圧縮して高温高圧のガスの状態で吐出する。この吐出された冷媒は、四方弁２２を通過した後、室外熱交換器２３に流入し、室外熱交換器２３は、室外空気との熱交換により、冷媒を凝縮する。この凝縮された冷媒は、二方向に分岐して、一方は、室内機３に流入し、他方は、外気処理機１に流入する。室内機３に流入した冷媒は、先ず、室内機３における膨張部２５に流入し、膨張部２５は、凝縮された冷媒を減圧する。そして、減圧された冷媒は、室内熱交換器２６に流入し、室内熱交換器２６は、室内送風機２７から供給される室内空気との熱交換により、冷媒を蒸発する。これにより、室内８が冷房される。

　また、外気処理機１に流入した冷媒は、先ず、外気処理機１における外気処理膨張部３６に流入し、外気処理膨張部３６は、凝縮された冷媒を減圧する。そして、減圧された冷媒は、外気処理熱交換器３５に流入し、外気処理熱交換器３５は、外気処理機１に流通する流入空気ＳＡｉｎとの熱交換により、冷媒を蒸発する。これにより、流入空気ＳＡｉｎが冷却され、外調吹出空気ＳＡとして室内８に吹き出される。そして、室内熱交換器２６において蒸発された冷媒と、外気処理熱交換器３５において蒸発された冷媒とが合流し、合流した冷媒は、四方弁２２を通って、圧縮機２１に吸入される。

　次に、暖房運転について説明する。圧縮機２１は、冷媒を吸入し、この冷媒を圧縮して高温高圧のガスの状態で吐出する。この吐出された冷媒は四方弁２２を通過した後、二方向に分岐して、一方は、室内機３に流入し、他方は、外気処理機１に流入する。室内機３に流入した冷媒は、先ず、室内機３における室内熱交換器２６に流入し、室内熱交換器２６は、室内送風機２７から供給される室内空気との熱交換により、冷媒を凝縮する。これにより、室内８が暖房される。その後、凝縮された冷媒は、膨張部２５に流入し、膨張部２５は、凝縮された冷媒を減圧する。また、外気処理機１に流入した冷媒は、先ず、外気処理機１における外気処理熱交換器３５に流入し、外気処理熱交換器３５は、外気処理機１に流通する流入空気ＳＡｉｎとの熱交換により、冷媒を凝縮する。これにより、流入空気ＳＡｉｎが加熱され、外調吹出空気ＳＡとして室内８に吹き出される。外気処理熱交換器３５において凝縮された冷媒は、外気処理膨張部３６に流入し、外気処理膨張部３６は、凝縮された冷媒を膨張する。

　そして、膨張部２５において減圧された冷媒と、外気処理膨張部３６において減圧された冷媒とが、合流する。この合流した冷媒は、室外熱交換器２３に流入し、室外熱交換器２３は、室外空気との熱交換により、冷媒を蒸発する。そして、蒸発された冷媒は、四方弁２２を通って、圧縮機２１に吸入される。

　次に、外気処理機１について詳細に説明する。図３は、実施の形態１に係る外気処理機１を示す模式図である。外気処理機１は、外気を室内８に取り込む際に外気負荷を処理する機能を備えた換気装置であり、外気処理膨張部３６のほかに、図３に示すように、装置本体３１と、全熱交換器３２（上流熱交換器）と、排気送風機３７と、外気処理熱交換器３５（下流熱交換器）と、吹出送風機３８とを備えている。

　装置本体３１は、外気導入部４１と、内気導入部４２と、排気口４３と、外調吹出口４４とを備えている。外気導入部４１は、室外空気ＯＡを導入する開口であり、外気導入部４１から導入された室外空気ＯＡが、室外空気ＯＡが流通する外気路４１ａを通って、全熱交換器３２に流入する。また、内気導入部４２は、室内空気ＲＡを導入する開口であり、内気導入部４２から導入された室内空気ＲＡが、室内空気ＲＡが流通する内気路４２ａを通って、全熱交換器３２に流入する。そして、これらの外気導入部４１と内気導入部４２とは、互いに向かい合っている。

　また、排気口４３は、排気空気ＥＡを排気する開口であり、全熱交換器３２において熱交換された室内空気ＲＡが、排気空気ＥＡとして排気空気ＥＡが流通する排気路４３ａを通って、排気口４３から排気される。更に、外調吹出口４４は、外調吹出空気ＳＡを吹き出す開口であり、全熱交換器３２において熱交換された室外空気ＯＡが、流入空気ＳＡｉｎとなって流入空気ＳＡｉｎが流通する流入路４５を通り、更に、外気処理熱交換器３５を通過して、外調吹出空気ＳＡが流通する外調吹出路４４ａを通り、外調吹出口４４から吹き出す。そして、これらの排気口４３と外調吹出口４４とも、互いに向かい合っている。また、室内空気ＲＡが流通する内気路４２ａと外調吹出空気ＳＡが流通する外調吹出路４４ａとは、隣り合っている。

　全熱交換器３２は、装置本体３１に設けられ、室外空気ＯＡと室内空気ＲＡとの熱交換を行うものである。全熱交換器３２において熱交換された室内空気ＲＡは、排気送風機３７によって、排気空気ＥＡとして、室外に排気される。また、全熱交換器３２において熱交換された室外空気ＯＡは、外気処理熱交換器３５に流入空気ＳＡｉｎとして流入する。外気処理熱交換器３５は、この流入空気ＳＡｉｎと、冷媒回路６における冷媒との熱交換を行うものであり、熱交換された流入空気ＳＡｉｎは、吹出送風機３８によって、外調吹出空気ＳＡとして、室内８に吹き出される。このように、全熱交換器３２は、装置本体３１に設けられ、室外空気ＯＡと室内空気ＲＡとの熱交換を行い、熱交換された室外空気ＯＡを、外調吹出空気ＳＡとして外調吹出口４４から室内８に吹き出すものである。

　外気処理機１には、内気温度検出部５２と、外調吹出温度検出部５３と、外気温度検出部５１とが設けられている。内気温度検出部５２は、室内空気ＲＡの内気温度Ｔｒａを検出するものであり、例えば内気路４２ａにおいて、室内空気ＲＡを導入する内気導入部４２に設けられている。また、外調吹出温度検出部５３は、前述の如く、外調吹出空気ＳＡの外調吹出温度Ｔｓａを検出するものであり、例えば外調吹出路４４ａにおいて、外調吹出空気ＳＡを吹き出す外調吹出口４４に設けられている。更に、外気温度検出部５１は、室外空気ＯＡの温度を検出するものであり、例えば外気路４１ａにおいて、室外空気ＯＡを導入する外気導入部４１に設けられている。

　次に、合流部１３について詳細に説明する。図１に示すように、外気処理機１と室内機３とは合流部１３によって接続されている。合流部１３は、外調吹出口４４と室内吹出口２９とを接続し、外調吹出空気ＳＡと室内吹出空気ＳＲとが合流するものであり、室内吹出ダクト１３ａと、外調吹出ダクト１３ｂと、ミキシングチャンバ１５とを備えている。

　室内機３は、室内吹出口２９を介して、室内吹出ダクト１３ａによって、ミキシングチャンバ１５に接続されている。また、この室内吹出ダクト１３ａには、室内吹出ダクト１３ａを開閉する開閉部１４が設けられている。即ち、ミキシングチャンバ１５は、合流部１３における開閉部１４の下流側に設けられている。なお、ミキシングチャンバ１５は、複数台設置されてもよい。

　そして、ミキシングチャンバ１５と、外気処理機１の外調吹出口４４とは、外調吹出ダクト１３ｂによって接続されている。この構成により、ミキシングチャンバ１５は、外気処理機１の外調吹出口４４から吹き出される外調吹出空気ＳＡと、室内機３の室内吹出口２９から吹き出される室内吹出空気ＳＲとを混合する。その後、混合された外調吹出空気ＳＡ及び室内吹出空気ＳＲは、チャンバ吹出口１６から吹き出される。以上説明したように、開閉部１４は、合流部１３に設けられ、合流部１３を開閉するものである。そして、この開閉部１４は、例えばダンパによって構成されており、その開度が調節されることによって、合流部１３に流通する室内吹出空気ＳＲの流通量が調整され、室内吹出空気ＳＲと外調吹出空気ＳＡとの混合比率が調整される。

　次に、ミキシングチャンバ１５に設けられ、室内吹出空気ＳＲと外調吹出空気ＳＡとが混合された混合空気が吹き出されるチャンバ吹出口１６について、詳細に説明する。図４は、実施の形態１におけるチャンバ吹出口１６及び混合空気の軌道を示すグラフである。本実施の形態１では、チャンバ吹出口１６の形状は、混合空気が放射状噴流となるふく流型である。図４に示すように、チャンバ吹出口１６は、室内８に向けて徐々に幅が広がっている。そして、ふく流型のチャンバ吹出口１６においては、最先端における吹出角θが、θ＜４５°の範囲において、最小到達距離、即ち最大風速が０．５ｍ／ｓを維持することができる最大距離が、居住域にまで届かないようになっている。

　ここで、チャンバ吹出口１６の最先端における有効幅をＨ_０（ｍ）、チャンバ吹出口１６の半径をＲ_０（ｍ）、チャンバ吹出口１６における混合空気の風速をＶ_０（ｍ／ｓ）、任意の位置における混合空気の最大風速をＶｒ（ｍ／ｓ）、チャンバ吹出口１６の中心軸から任意の位置までの水平距離をＲ（ｍ）、吹出口定数をＫ、アルキメデス数をＡｒ、重力加速度をｇ（ｍ／ｓ^２）、気体の体積膨張率をβ（℃^－１）、混合空気の温度と室内８の温度との差をδｔ_０（℃）とすると、チャンバ吹出口１６の下端から任意の位置までの垂直距離、即ち到達距離Ｙは、下記式（１）、式（２）、式（３）から算出される。

　なお、吹出口定数Ｋは、等温吹出しのときは、約４（Ｋ）とし、非等温吹出しのときは、０．８３（Ｋ）とする。そして、例えば矩形状の室内８の一辺の長さをＬ、室内８の高さ方向における半分よりも上部における高さをｈとすると、Ｌ＜ｈを満たすように、吹出角θ又は風速Ｖ_０が最適化される。なお、Ｖ_０の下限値は例えば２．５ｍ／ｓであるが、適宜変更することができる。また、チャンバ吹出口１６の個数を変更して、吹出角θ又は風速Ｖ_０を最適化してもよい。

　更に、空気調和機２は、図１に示すように、室内吹出温度検出部２８と制御部６０とを備えている。室内吹出温度検出部２８は、室内吹出空気ＳＲの室内吹出温度Ｔｓｒを検出するものであり、例えば室内機３に設けられている。そして、制御部６０は、外調吹出温度検出部５３において検出された外調吹出温度Ｔｓａと室内吹出温度検出部２８において検出された室内吹出温度Ｔｓｒとに基づいて、開閉部１４の動作を制御するものである。図５は、実施の形態１における制御部６０を示すブロック図である。図５に示すように、制御部６０は、第１の判定手段６１と、第２の判定手段６２と、開度制御手段６３とを備えている。

　第１の判定手段６１は、室内吹出温度検出部２８において検出された室内吹出温度Ｔｓｒが、外調吹出温度検出部５３において検出された外調吹出温度Ｔｓａよりも高いか否かを判定するものである。また、第２の判定手段６２は、第１の判定手段６１において、室内吹出温度Ｔｓｒが外調吹出温度Ｔｓａよりも高いことが判定された場合、外調吹出温度検出部５３において検出された外調吹出温度Ｔｓａが、予め決められた閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈよりも低いか否かを判定するものである。

　なお、この閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈは、設定吹出温度又は設定室温と、現在の室内８の実際室温との差分が大きくなるに従って、より低く設定されるものである。この場合、例えば、制御部６０は、設定吹出温度又は設定室温と実際室温との差分と、閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈとの関係が記憶されたテーブルを備えており、これに基づいて第２の判定手段６２における判定が行われる。また、閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈは、時間が経過するごとに、高く設定されるようにすることもできる。

　開度制御手段６３は、第１の判定手段６１の判定結果及び第２の判定手段６２の判定結果に基づいて、開閉部１４の開度を制御するものである。より具体的には、開度制御手段６３は、第２の判定手段６２において、外調吹出温度Ｔｓａが閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈよりも低いことが判定された場合、合流部１３を開くように開閉部１４を制御するものである。

　更に、開度制御手段６３は、閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈから外調吹出温度Ｔｓａを減算した差分に基づいて、合流部１３に流通する室内吹出空気ＳＲの流通量を調整するように開閉部１４の開度を制御する機能を有する。例えば、開閉部１４は、この差分に比例して、開度が開かれるように構成することができる。この場合、閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈが一定であるとすると、差分が大きいほど、外調吹出温度Ｔｓａは低い。このとき、開閉部１４の開度が大きく開けられて、室内吹出空気ＳＲの流通量が増え、外調吹出空気ＳＡがより暖められる。

　また、開度制御手段６３は、第１の判定手段６１において、室内吹出温度Ｔｓｒが外調吹出温度Ｔｓａ以下であることが判定された場合、合流部１３を閉じるように開閉部１４を制御する機能を有する。これに加え、開度制御手段６３は、第２の判定手段６２において、外調吹出温度Ｔｓａが閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈ以上であることが判定された場合、合流部１３を閉じるように開閉部１４を制御する機能を有する。

　次に、本実施の形態１に係る外気処理機１の動作について説明する。図６は、実施の形態１に係る空気調和機２の動作を示すフローチャートである。図６に示すように、制御が開始された後、先ず、室内吹出温度検出部２８によって室内吹出温度Ｔｓｒが検出される（ステップＳ１）。そして、外調吹出温度検出部５３によって外調吹出温度Ｔｓａが検出される（ステップＳ２）。

　その後、第１の判定手段６１によって、室内吹出温度検出部２８において検出された室内吹出温度Ｔｓｒが、外調吹出温度検出部５３において検出された外調吹出温度Ｔｓａよりも高いか否かが判定される（ステップＳ３）。第１の判定手段６１によって、室内吹出温度Ｔｓｒが外調吹出温度Ｔｓａ以下であることが判定された場合（ステップＳ３のＮｏ）、開度制御手段６３によって、合流部１３を閉じるように開閉部１４が制御される（ステップＳ４）。その後、制御が終了する。

　一方、ステップＳ３において、第１の判定手段６１によって、室内吹出温度Ｔｓｒが外調吹出温度Ｔｓａよりも高いことが判定された場合（ステップＳ３のＹｅｓ）、第２の判定手段６２によって、外調吹出温度検出部５３において検出された外調吹出温度Ｔｓａが、予め決められた閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈよりも低いか否かが判定される（ステップＳ５）。この閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈは、前述の如く、設定吹出温度又は設定室温と、現在の室内８の実際室温との差分が大きくなるに従って、より低く設定されるものである。なお、閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈは、時間が経過するごとに、高く設定されるようにすることもできる。

　第２の判定手段６２によって、外調吹出温度Ｔｓａが閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈ以上であることが判定された場合（ステップＳ５のＮｏ）、開度制御手段６３によって、合流部１３を閉じるように開閉部１４が制御される（ステップＳ６）。その後、制御が終了する。

　これに対し、ステップＳ５において、第２の判定手段６２によって、外調吹出温度Ｔｓａが閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈよりも低いことが判定された場合（ステップＳ５のＹｅｓ）、開度制御手段６３によって、合流部１３を開くように開閉部１４が制御される（ステップＳ７）。なお、開閉部１４の開度は、閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈから外調吹出温度Ｔｓａを減算した差分に基づいて制御される。その後、制御が終了する。

　以上説明したように、本実施の形態１に係る空気調和機２は、制御部６０が、外調吹出温度Ｔｓａと室内吹出温度Ｔｓｒとに基づいて、開閉部１４の動作を制御し、この開閉部１４によって合流部１３が開かれ、この合流部１３から室内吹出空気ＳＲが外調吹出空気ＳＡに導入される。これにより、コストの上昇を抑えつつ居住者の快適性を向上させることができる。

　また、冷房運転時に、外気処理機１から室内８に吹き出す外調吹出空気ＳＡが低温になった場合でも、この外調吹出空気ＳＡが、暖かい室内吹出空気ＳＲと混合されて暖められる。従って、室内８に吹き出す外調吹出空気ＳＡが暖かくなり、居住者の快適性を向上させることができる。更に、本実施の形態１は、これを実現するために、レヒート機能を付加する必要がないため、空気調和機２のコストの上昇を抑えることができる。

　また、開度制御手段６３が、第１の判定手段６１において、室内吹出温度Ｔｓｒが外調吹出温度Ｔｓａ以下であることが判定された場合、合流部１３を閉じるように開閉部１４を制御する。室内吹出温度Ｔｓｒが外調吹出温度Ｔｓａ以下である場合、外調吹出空気ＳＡに室内吹出空気ＳＲが混合されても、冷却されてしまう。本実施の形態１は、開度制御手段６３が、合流部１３を閉じるように開閉部１４を制御するため、外調吹出空気ＳＡが冷やされることを防止することができる。

　更に、開度制御手段６３が、第２の判定手段６２において、外調吹出温度Ｔｓａが閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈ以上であることが判定された場合、合流部１３を閉じるように開閉部１４を制御する。室内吹出温度Ｔｓｒが外調吹出温度Ｔｓａより高くても、外調吹出温度Ｔｓａが閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈ以上であれば、外調吹出空気ＳＡを暖める必要はない。本実施の形態１は、開度制御手段６３が、合流部１３を閉じるように開閉部１４を制御するため、外調吹出空気ＳＡが過剰に冷やされることを防止することができる。

　なお、閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈは、設定吹出温度又は設定室温と、現在の室内８の実際室温との差分が大きくなるに従って、より低く設定されるものである。このため、例えば、夏期のような室内８の室温が高い場合、閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈが低く設定され、従って、第２の判定手段６２において、外調吹出温度Ｔｓａが閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈ以上であることが判定され易い。よって、開度制御手段６３によって、合流部１３を閉じるように開閉部１４が制御され易く、外調吹出空気ＳＡは暖められない。これにより、外調吹出空気ＳＡは冷たいままであり、下記のような室内８の室温が高い場合には、室内８を直ちに冷却することができる。これにより、起動時の負荷を低減することもできるため、省エネルギに資する。

　更にまた、ステップＳ７において、開度制御手段６３が、第２の判定手段６２において、外調吹出温度Ｔｓａが閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈよりも低いことが判定された場合、合流部１３を開くように開閉部１４を制御する。室内吹出温度Ｔｓｒが外調吹出温度Ｔｓａより高く、且つ、外調吹出温度Ｔｓａが閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈよりも低い場合、外調吹出空気ＳＡを暖める必要がある。本実施の形態１は、開度制御手段６３が、合流部１３を開くように開閉部１４を制御するため、外調吹出空気ＳＡに室内吹出空気ＳＲが混合されて、加熱される。従って、室内８に吹き出す外調吹出空気ＳＡが暖かくなり、居住者の快適性を向上させることができる。

　なお、本実施の形態１は、前述の如く、周波数調整部２１ａによって、冷媒の蒸発温度を、室内負荷に応じて調整することができる。例えば、室内負荷が低負荷である場合、冷媒の蒸発温度を上昇させることによって、室内機３の室内吹出口２９から吹き出される室内吹出空気ＳＲの室内吹出温度Ｔｓｒを上昇させることができる。この場合、ステップＳ３における判定が達成され易い。また、チャンバ吹出口１６がふく流型であり、その構造が、室内即ち居住域を考慮した上で最適化されているため、快適性を担保することができる。

実施の形態２．
　次に、実施の形態２に係る空気調和機１０２について説明する。図７、図８は、実施の形態２におけるチャンバ吹出口１１６を示す模式図である。本実施の形態２は、実施の形態１のチャンバ吹出口１６に対応するチャンバ吹出口１１６の形状がふく流型ではなく、軸流型である点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態２では、実施の形態１と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

　本実施の形態２は、チャンバ吹出口１１６の形状が、混合空気が軸対称噴流となる軸流型である。図７、図８に示すように、空気調和機１０２が設置される建物７の例えば矩形状の室内８における一方の辺の長さをＬ、他方の辺の長さをＷ、一方の辺に平行に並べられたチャンバ吹出口１１６の個数をｎｌ、他方の辺に平行に並べられたチャンバ吹出口１１６の個数をｎｗ、室内８の高さ方向における高さＨの半分よりも上部における高さをｈとする。この場合、チャンバ吹出口１１６の個数は、ｎｌにｎｗを乗算したｎｌ×ｎｗ＝ｎ（個）である。また、冷房負荷をＱｃ（ｋｃａｌ／ｓ）、混合空気の温度と室内８の温度との差をδｔ_０（℃）とする。

　そして、室内８の上部において混合空気の気流が重なり、この重なった気流の風速がチャンバ吹出口１１６の中心軸上の風速よりも大きくならず、冷房時に室内８の上部における気流の風速が０．５（ｍ／ｓ）以下になるように、チャンバ吹出口１１６の個数ｎ及びチャンバ吹出口１１６の直径Ｄｏｃのうち、少なくとも一つが、下記式（４）、式（５）、式（６）から算出される。

　このように、本実施の形態２は、チャンバ吹出口１１６の形状が軸流型となっているものであるが、実施の形態１と同様の効果を奏する。なお、チャンバ吹出口１１６の形状は、外調吹出温度Ｔｓａ又は室内吹出温度Ｔｓｒ等に基づいて、実施の形態１のようなふく流型又は軸流型に可変するように構成してもよい。

実施の形態３．
　次に、実施の形態３に係る空気調和機２０２について説明する。図９は、実施の形態３に係る空気調和機２０２を示す模式図である。本実施の形態３は、外気処理機２００が、建物７の屋上１０に設置されている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態３では、実施の形態１と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

　本実施の形態３では、図９に示すように、外気処理機２００が、建物７の屋上１０に設置されている。そして、合流部１３及び室内ダクト１２によって、室内８と接続されており、これにより、室内空気ＲＡの導入及び外調吹出空気ＳＡの吹き出しが行われる。また、外気処理機２００は、室外ダクト１１を介さずに、室外と直接接続されている。この本実施の形態３に係る空気調和機２０２は、実施の形態１と同様の効果を奏する。

実施の形態４．
　次に、実施の形態４に係る空気調和機３０２について説明する。図１０は、実施の形態３に係る外気処理機３００を示す模式図である。本実施の形態４は、外気処理機３００の装置本体３１において、内気導入部４２が設置された位置が、実施の形態１と相違する。本実施の形態４では、実施の形態１と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

　本実施の形態４では、図１０に示すように、内気導入部４２が、外気処理機３００の装置本体３１における上部に設けられている。このように、内気導入部４２が設置される位置は、適宜変更することができる。また、図１０においては、室外空気ＯＡの流れる方向と室内空気ＲＡの流れる方向とが垂直になるように、内気導入部４２が設けられている。このように設置された内気導入部４２は、実施の形態３における外気処理機２００のように、建物７の屋上１０に設置された場合に、室内８と接続され易くなるため、特に有効である。

実施の形態５．
　次に、実施の形態５に係る空気調和機４０２について説明する。図１１は、実施の形態５に係る空気調和機４０２を示す模式図である。本実施の形態５は、人検出部４５４を備えている点で、実施の形態１と相違し、また、制御部４６０の構成が実施の形態１と相違する。本実施の形態５では、実施の形態１と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

　図１１に示すように、空気調和機４０２は、人の有無を検出する人検出部４５４を備えている。図１２は、実施の形態５における制御部４６０を示すブロック図である。図１２に示すように、制御部４６０は、実施の形態１と同様に、第１の判定手段６１、第２の判定手段６２、開度制御手段６３を備えており、それらに加え、人判定手段４６１と、人対応閉路手段４６３と、人対応開路手段４６２とを備えている。

　人判定手段４６１は、人検出部４５４において検出された人の有無を判定するものである。また、人対応閉路手段４６３は、人判定手段４６１において人がいないことが判定された場合、合流部１３を閉じるように開閉部１４を制御するものである。更に、人対応開路手段４６２は、人判定手段４６１において人がいることが判定された場合、合流部１３を開くように開閉部１４を制御するものである。

　次に、本実施の形態５に係る空気調和機４０２の動作について説明する。図１３は、実施の形態５に係る空気調和機４０２の動作を示すフローチャートである。図１３に示すように、制御が開始された後、先ず、室内吹出温度検出部２８によって室内吹出温度Ｔｓｒが検出される（ステップＳ１）。そして、外調吹出温度検出部５３によって外調吹出温度Ｔｓａが検出される（ステップＳ２）。

　一方、ステップＳ３において、第１の判定手段６１によって、室内吹出温度Ｔｓｒが外調吹出温度Ｔｓａよりも高いことが判定された場合（ステップＳ３のＹｅｓ）、第２の判定手段６２によって、外調吹出温度検出部５３において検出された外調吹出温度Ｔｓａが、予め決められた閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈよりも低いか否かが判定される（ステップＳ５）。この閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈは、前述の如く、室内８の室温が高くなるに従って、より低く設定されるものである。なお、閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈは、時間が経過するごとに、高く設定されるようにすることもできる。第２の判定手段６２によって、外調吹出温度Ｔｓａが閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈ以上であることが判定された場合（ステップＳ５のＮｏ）、開度制御手段６３によって、合流部１３を閉じるように開閉部１４が制御される（ステップＳ６）。その後、制御が終了する。

　これに対し、ステップＳ５において、第２の判定手段６２によって、外調吹出温度Ｔｓａが閾値吹出温度Ｔｓａ＿ｔｈよりも低いことが判定された場合（ステップＳ５のＹｅｓ）、人検出部４５４によって人の有無が検出される（ステップＳ１１）。そして、人判定手段４６１によって、人検出部４５４において検出された人の有無が判定される（ステップＳ１２）。人判定手段４６１によって、人がいないことが判定された場合（ステップＳ１２のＮｏ）、人対応閉路手段４６３によって、合流部１３を閉じるように開閉部１４が制御される（ステップＳ１３）。その後、制御が終了する。

　これに対し、ステップＳ１２において、人判定手段４６１によって、人がいることが判定された場合（ステップＳ１２のＹｅｓ）、人対応開路手段４６２によって、合流部１３を開くように開閉部１４が制御される（ステップＳ１４）。その後、制御が終了する。

　このように、本実施の形態５に係る空気調和機４０２は、ステップＳ１３において、人対応閉路手段４６３が、人判定手段４６１において人がいないことが判定された場合、合流部１３を閉じるように開閉部１４を制御する。人がいない領域においては、外調吹出空気ＳＡを暖める必要がない。本実施の形態５は、人対応閉路手段４６３が、合流部１３を閉じるように開閉部１４を制御するため、外調吹出空気ＳＡが無駄に冷やされることを防止することができる。

　また、ステップＳ１４において、人対応開路手段４６２が、人判定手段４６１において人がいることが判定された場合、合流部１３を開くように開閉部１４を制御する。これにより、人がいる領域においては、室内吹出空気ＳＲと混合されて暖められた外調吹出空気ＳＡが吹き出される。従って、居住者の快適性を向上させることができる。

　なお、実施の形態２～４の構成と実施の形態５の構成とを組み合わせた空気調和機とすることも可能である。また、制御部を、空気調和機と別に設け、空気調和機と制御部とを備える空気調和システムとして構成することもできる。

　１　外気処理機、２　空気調和機、３　室内機、４　室外機、５　配管、６　冷媒回路、７　建物、８　室内、９　天井裏、１０　屋上、１１　室外ダクト、１２　室内ダクト、１３　合流部、１３ａ　室内吹出ダクト、１３ｂ　外調吹出ダクト、１４　開閉部、１５　ミキシングチャンバ、１６　チャンバ吹出口、２１　圧縮機、２１ａ　周波数調整部、２１ｂ　蒸発温度検出部、２２　四方弁、２３　室外熱交換器、２４　室外送風機、２５　膨張部、２６　室内熱交換器、２６ａ　吸込温度検出部、２７　室内送風機、２８　室内吹出温度検出部、２９　室内吹出口、３１　装置本体、３２　全熱交換器、３５　外気処理熱交換器、３６　外気処理膨張部、３７　排気送風機、３８　吹出送風機、４１　外気導入部、４１ａ　外気路、４２　内気導入部、４２ａ　内気路、４３　排気口、４３ａ　排気路、４４　外調吹出口、４４ａ　外調吹出路、４５　流入路、５１　外気温度検出部、５２　内気温度検出部、５３　外調吹出温度検出部、６０　制御部、６１　第１の判定手段、６２　第２の判定手段、６３　開度制御手段、１０２　空気調和機、１１６　先端吹出口、２００　外気処理機、２０２　空気調和機、３００　外気処理機、３０２　空気調和機、４００　外気処理機、４０２　空気調和機、４５４　人検出部、４６０　制御部、４６１　人判定手段、４６２　人対応開路手段、４６３　人対応閉路手段。

Claims

　室外空気と室内空気との熱交換を行い、熱交換された前記室外空気を、外調吹出空気として外調吹出口から室内に吹き出す全熱交換器を有する外気処理機と、
　室内空気と冷媒との熱交換を行い、熱交換された前記室内空気を、室内吹出空気として室内吹出口から吹き出す室内熱交換器を有する室内機と、
　前記外調吹出口と前記室内吹出口とを接続し、前記外調吹出空気と前記室内吹出空気とが合流する合流部と、
　前記合流部に設けられ、前記合流部を開閉する開閉部と、
　前記外調吹出空気の外調吹出温度を検出する外調吹出温度検出部と、
　前記室内吹出空気の室内吹出温度を検出する室内吹出温度検出部と、
　前記外調吹出温度検出部において検出された前記外調吹出温度と前記室内吹出温度検出部において検出された前記室内吹出温度とに基づいて、前記開閉部の動作を制御する制御部と、を備える
　空気調和機。
　前記制御部は、
　前記室内吹出温度検出部において検出された前記室内吹出温度が、前記外調吹出温度検出部において検出された前記外調吹出温度よりも高いか否かを判定する第１の判定手段と、
　前記第１の判定手段において、前記室内吹出温度が前記外調吹出温度よりも高いことが判定された場合、前記外調吹出温度が、予め決められた閾値吹出温度よりも低いか否かを判定する第２の判定手段と、
　前記第１の判定手段の判定結果及び前記第２の判定手段の判定結果に基づいて、前記開閉部の開度を制御する開度制御手段と、を備える
　請求項１記載の空気調和機。
　前記開度制御手段は、
　前記第２の判定手段において、前記外調吹出温度が前記閾値吹出温度よりも低いことが判定された場合、前記合流部を開くように前記開閉部を制御する機能を備える
　請求項２記載の空気調和機。
　前記開度制御手段は、
　前記第１の判定手段において、前記室内吹出温度が前記外調吹出温度以下であることが判定された場合、前記合流部を閉じるように前記開閉部を制御する機能を備える
　請求項２又は３記載の空気調和機。
　前記開度制御手段は、
　前記第２の判定手段において、前記外調吹出温度が前記閾値吹出温度以上であることが判定された場合、前記合流部を閉じるように前記開閉部を制御する機能を備える
　請求項２～４のいずれか１項に記載の空気調和機。
　前記開度制御手段は、
　前記閾値吹出温度から前記外調吹出温度を減算した差分に基づいて、前記合流部に流通する前記室内吹出空気の流通量を調整するように前記開閉部の開度を制御する機能を備える
　請求項２～５のいずれか１項に記載の空気調和機。
　前記閾値吹出温度は、
　設定吹出温度又は設定室温と室内の実際室温との差分が大きくなるに従って、より低く設定されるものである
　請求項２～６のいずれか１項に記載の空気調和機。
　人の有無を検出する人検出部を更に備え、
　前記制御部は、
　前記人検出部において検出された人の有無を判定する人判定手段と、
　前記人判定手段において人がいないことが判定された場合、前記合流部を閉じるように前記開閉部を制御する人対応閉路手段と、
　前記人判定手段において人がいることが判定された場合、前記合流部を開くように前記開閉部を制御する人対応開路手段と、を更に備える
　請求項１～７のいずれか１項に記載の空気調和機。
　前記合流部における前記開閉部の下流側に設けられ、前記外調吹出空気と前記室内吹出空気とを混合するミキシングチャンバを更に備える
　請求項１～８のいずれか１項に記載の空気調和機。
　前記外気処理機は、
　前記全熱交換器において前記室外空気が熱交換されて流入する流入空気と冷媒との熱交換を行う外気処理熱交換器と、
　前記冷媒を膨張する外気処理膨張部と、を備える
　請求項１～９のいずれか１項に記載の空気調和機。
　前記外気処理機、圧縮機、室外熱交換器、膨張部及び前記室内熱交換器が配管により接続された冷媒回路を更に備える
　請求項１～１０のいずれか１項に記載の空気調和機。
　空気調和機と、
　前記空気調和機の動作を制御する制御部と、を備え、
　前記空気調和機は、
　室外空気と室内空気との熱交換を行い、熱交換された前記室外空気を、外調吹出空気として外調吹出口から室内に吹き出す全熱交換器を有する外気処理機と、
　室内空気と冷媒との熱交換を行い、熱交換された前記室内空気を、室内吹出空気として室内吹出口から吹き出す室内熱交換器を有する室内機と、
　前記外調吹出口と前記室内吹出口とを接続し、前記外調吹出空気と前記室内吹出空気とが合流する合流部と、
　前記合流部に設けられ、前記合流部を開閉する開閉部と、
　前記外調吹出空気の外調吹出温度を検出する外調吹出温度検出部と、
　前記室内吹出空気の室内吹出温度を検出する室内吹出温度検出部と、を備え、
　前記制御部は、
　前記外調吹出温度検出部において検出された前記外調吹出温度と前記室内吹出温度検出部において検出された前記室内吹出温度とに基づいて、前記開閉部の動作を制御するものである
　空気調和システム。