(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外からの空気を給気として室内に導入する給気手段(15)と、室内の空気を排気として室外に排出する排気手段(10)と、給気(S) と排気(E) の間で熱交換させつつ換気する熱交換換気および熱交換させないで換気する普通換気を切り換える風路切換手段(33)と、給気手段(15)、排気手段(10)および風路切換手段(33)の動作を制御する制御手段(15)とを含む熱交換換気機(2) と、
温度制御を行う空気調和機(5) とを備える空気調和装置において、
室外の空気の温度を検出する外気温検出手段(43)と、
室内の空気の温度を検出する室温検出手段(44)と、
室内の炭酸ガスの濃度を検出するガス濃度検出手段(36)とをさらに備え、
上記制御手段は、外気温検出手段(43)および室温検出手段(44)によりそれぞれ検出された室外の空気の温度および室内の空気の温度、並びに空気調和機(5) の設定温度(Ts)に基づいて、風路切換手段(33)を駆動して熱交換換気と普通換気とを切り換えるとともに、
熱交換換気に切り換えられたときに、ガス濃度検出手段(36)により検出された室内の炭酸ガス濃度に応じて給気手段(15)および排気手段(10)の風量を調整し、
普通換気に切り換えられたときに、ガス濃度検出手段(36)により検出された室内の炭酸ガス濃度とは無関係に排気手段(10)および給気手段(15)による換気風量を最大風量に設定することを特徴とする空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内の空気調和を行う空気調和機と、室内からの排気と室外からの給気との間で熱交換させつつ換気する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室外から室内へ導入される給気と、排気ファンによって室内から室外へ排出される排気との間で熱交換を行わせ、温度差を低減した給気を室内に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する普通換気モードとを選択できるものも提供されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば事務所ビル等では、室内にいる人の数の増減に応じて、室内空気の汚れ度合いは大きく異なる。
これに対して、換気風量は例えば壁面に設置された操作部によって、中風量に固定されている場合が多い。
このため、多人数が室内にいる場合には、室内の空気が汚れるという問題がある。また、朝早い時間帯で小人数或いは全然人がいない場合においては、過剰な換気を行うことは、省エネ上、好ましくない。
【０００４】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は快適な空気環境を維持しつつ省エネに貢献できる空気調和装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するため、本発明は、室外からの空気を給気として室内に導入する給気手段と、室内の空気を排気として室外に排出する排気手段と、給気と排気の間で熱交換させつつ換気する熱交換換気および熱交換させないで換気する普通換気を切り換える風路切換手段と、給気手段、排気手段および風路切換手段の動作を制御する制御手段とを含む熱交換換気機と、温度制御を行う空気調和機とを備える空気調和装置において、
室外の空気の温度を検出する外気温検出手段と、室内の空気の温度を検出する室温検出手段と、室内の炭酸ガスの濃度を検出するガス濃度検出手段とをさらに備え、
上記制御手段は、外気温検出手段および室温検出手段によりそれぞれ検出された室外の空気の温度および室内の空気の温度、並びに空気調和機の設定温度に基づいて、風路切換手段を駆動して熱交換換気と普通換気とを切り換えるとともに、
熱交換換気に切り換えられたときに、ガス濃度検出手段により検出された室内の炭酸ガス濃度に応じて給気手段および排気手段の風量を調整し、
普通換気に切り換えられたときに、ガス濃度検出手段により検出された室内の炭酸ガス濃度とは無関係に排気手段および給気手段による換気風量を最大風量に設定することを特徴とするものである。
【０００６】
本構成では、室外の空気を熱交換させずに室内に採り入れたほうが、空気調和機の負荷を低減できると判断したときには、普通換気を実施する一方、室外の空気を熱交換させて室内に採り入れたほうが、空気調和機の負荷を低減できると判断したときには、熱交換換気を実施する。
例えば、冷房シーズンの朝等で、室温よりも外気温が低くて、しかも、空気調和機の設定温度が室温よりも低い場合には、普通換気が実施される。そして、空気調和機の運転によって室温が外気温よりも下がった場合には、設定温度が外気温よりも高いことを条件として、熱交換換気に切り換えられる。この状態で、炭酸ガスの濃度に応じて、例えば風量を複数段階に切り換えることにより、室内空気の汚れに応じた風量で換気を実施し、室内の空気環境を快適に維持しつつ省エネを図ることができる。
【０００７】
上記制御手段は、普通換気に切り換えられたときに、排気手段および給気手段による換気風量を最大風量に設定するので好ましい。外気をそのまま採り入れる（すなわち普通換気する）ことが、空調負荷の軽減に寄与できると判断した場合には、炭酸ガス濃度とは無関係に最大風量で換気する。普通換気に切り換えられる前の炭酸ガス濃度が仮に高めであったとしても、最大風量で換気すれば、炭酸ガス濃度を確実に低くすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態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。図１を参照して、この空気調和装置Ａ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。
【０００９】
室１内の空気は、天井６に設けたパネル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を介して排気手段としての排気ファン１０からダクト１１を経て、ベントキャップ１２から室外に排出される。
一方、室外からの外気は、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を介して給気手段としての給気ファン１５からダクト１６を経て、さらに天井６に設けたパネル１７に形成された給気口１７ａから室１内に給気される。
【００１０】
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１８を備えている。循環ファン１９によってパネル２０の吸込口２１から熱交換器１８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１８で加熱または冷却された後に、パネル２０に形成した吹出口２２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４１により検出される。
【００１１】
室１内の適所には、室内機３の電装箱２３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２４が設置されている。
室内機２の電装箱２４と熱交換換気機２の電装箱２５との間はモニタ回線２６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２６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２３と室外機４の電装箱２７とは回線２８を介して接続されており、室外機４の動作を制御するための信号や、室外機４に設けられて外気温を検出するサーミスタ等の外気温センサ４２の出力に対応した信号の授受が行われる。
【００１２】
２９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るようになっている。
次いで、図２を参照して、熱交換換気機２は、給気Ｓと排気Ｅを熱交換器９で交差させ、給気Ｓと排気Ｅとの間で熱交換させる熱交換換気と、排気Ｅに熱交換器３を迂回させて上記の熱交換を回避する普通換気とを択一的に切り換えるようにしている。
【００１３】
熱交換換気装置２のハウジング２ａ内には、熱交換器９で互いに交差する給気経路３０および第１の排気経路３１が形成されており、これら給気経路３０および第１の排気経路３１には、給気ファン１５および排気ファン１０がそれぞれ配置されている。１５ａおよび１０ａは、給気ファン１５および排気ファン１０をそれぞれ駆動するファンモータである。また、ハウジング２ａ内には、第１の排気経路３１の側路として熱交換器９を迂回するバイパス経路Ｂが設けられており、このバイパス経路Ｂを含む第２の排気経路３２が設けられている。
【００１４】
３３は上記バイパス経路Ｂを開閉することにより、第１および第２の排気経路３１，３２に択一的に切り換える風路切換手段としてのダンパであり、このダンパ３３の位置設定によって、上記の熱交換換気と普通換気とが切り換えられる。３４はダンパ３３を駆動するモータである。３５はダンパ３３が第１又第２のどちらの排気経路３１，３２に切り換えているかを判別するために、ダンパ３３の位置を検出するダンパ位置検出センサである。また、給気経路３０および第１の排気経路３１のそれぞれには、室外空気および室内空気の温度をそれぞれ検出するサーミスタ等の外気温センサ４３および室温センサ４４が配置されている。
【００１５】
一方、ハウジング２ａ内の所定部に配置された電装箱２５内に、熱交換換気機２の動作を制御する、マイクロコンピュータ等からなる制御部３６が内装されている。図３に示すブロック図を参照して、制御部３６には、外気温センサ４３、室温センサ４４、リモコンユニット２９、室内機３［実際には電装箱２３内の制御部（図示せず）］、ダンパ位置検出センサ３５および炭酸ガスセンサ３６がそれぞれ接続されており、外気温センサ４３および室温センサ４４からの温度検出信号、リモコンユニット２９からの操作信号、室内機３からの温調モード信号（例えば冷房モード、暖房モード、送風モード）、ダンパ位置検出センサ３５からのダンパ位置検出信号、および炭酸ガスセンサ３６からの炭酸ガス濃度検出信号がそれぞれ入力されるようになっている。
【００１６】
炭酸ガスセンサは図４に示すように、室１内の所定位置に配置されており、室１内の炭酸ガス濃度を検出する。
再び図３を参照して、制御部３６には、給気ファン１５および排気ファン１０をそれぞれ駆動するための給気ファン駆動回路３７および排気ファン駆動回路３８、並びにダンパ駆動用のモータ３４を駆動するためのダンパ駆動回路３９が接続されており、制御部３６から各駆動回路３７，３８，３９へ制御信号が出力されるようになっている。
【００１７】
各ファン駆動回路３７，３８は、各ファン１５，１０の風量を、最大風量ＨＨ、大風量Ｈ、中風量Ｍおよび小風量Ｓの複数段階に切り換えるためのタップ（図示せず）を有している。
次いで、図５に示すフローチャートに基づいて制御の流れについて説明する。電源が投入されると、室内機３からの信号に基づいて、冷房モードか否かが判断される（ステップＳ１）。
【００１８】
まず、冷房中について説明する。室温よりも外気温および設定温度Ｔｓが低い場合には、普通換気にて冷たい外気をそのまま採り入れることが、冷房効率を向上させることにつながるので、最大風量ＨＨにて換気を実施する（ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ８。図６でのエリア１に相当）。また、室温＜外気温＜Ｔｓである場合にも、同様に最大風量ＨＨでの普通換気を実施する（ステップＳ２，Ｓ４，Ｓ８。図６でのエリア２に相当）。
【００１９】
一方、Ｔｓ＞室温＞外気温である場合には、給気される外気を排気で温めて室内に採り入れる熱交換換気を実施する（ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ９。図６でのエリア３に相当）。また、室温および設定温度Ｔｓよりも外気温が高い場合についても、同様に熱交換換気を実施する（ステップＳ２，Ｓ４，Ｓ９。図６でのエリア４に相当）。
他方、冷房中でない場合、すなわち、暖房中や或いは温調モードでない場合について説明する。室温よりも外気温および設定温度Ｔｓが高い場合には、普通換気にて暖かい外気をそのまま採り入れることが、暖房効率を向上させることにつながるので、最大風量ＨＨにて換気を実施する（ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ８。図７でのエリア１に相当）。また、室温＞外気温＞Ｔｓである場合にも、同様に最大風量ＨＨでの普通換気を実施する（ステップＳ５，Ｓ７，Ｓ８。図７でのエリア２に相当）。
【００２０】
一方、外気温＞室温＞Ｔｓである場合には、給気される外気を排気で冷やして室内に採り入れる熱交換換気を実施する（ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ９。図７でのエリア３に相当）。また、室温および設定温度Ｔｓよりも外気温が低い場合についても、同様に熱交換換気を実施する（ステップＳ５，Ｓ７，Ｓ９。図７でのエリア４に相当）。
そして、上記の熱交換換気の実施に際して、ステップＳ１０にて炭酸ガスの濃度のレベルを判定し、炭酸ガス濃度のレベルに応じて、給気ファン１５および排気ファン１０を最大風量ＨＨ、大風量Ｈ、中風量Ｍおよび低風量Ｌで運転し、炭酸ガス濃度が非常に低い場合はファン１０，１５の運転を停止して、換気を止める。
【００２１】
本実施の形態では、空気調和機５の負荷の軽減を勘案して原則的には熱交換換気を実施し、その実施に際して、炭酸ガス濃度に応じて必要最小限の風量に設定し、省エネを図る。ただし、普通換気のほうが空気調和機５の負荷の軽減になるか否かの判定を常に行っており、そう判断した場合には、普通換気に切り換えるととにも換気風量を最大風量ＨＨに設定する。このようにして、空気調和機５の負荷を大幅に軽減することができる。
【００２２】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態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。
【図２】熱交換換気機の内部構成を示す模式的平面図である。
【図３】空気調和装置の電気的概略構成を示すブロック図である。
【図４】空気調和装置およびガスセンサのレイアウトを示す室の模式的平面図である。
【図５】熱交換換気機の制御動作を示すフローチャートである。
【図６】冷房時において、室温、外気温および設定温度と、換気モードとの関係を示す図である。
【図７】暖房時において、室温、外気温および設定温度と、換気モードとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１    室
２    熱交換換気機
５    空気調和機
１０  排気ファン（排気手段）
１５  給気ファン（給気手段）
３３  ダンパ（風路切換手段）
３６  ガスセンサ（ガス濃度検出手段）
４３  外気温センサ（外気温検出手段）
４４  室温センサ（室温検出手段）
Ｔｓ  設定温度
Ｅ    排気
Ｓ    給気
【図１】
0003551124.tif 000002
【図２】
0003551124.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003551124.tif 000005
【図５】
0003551124.tif 000006
【図６】
0003551124.tif 000007
【図７】
0003551124.tif 000008