(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デシカントロータを用いて屋外に放出する室内の空気と該室内に取り込む外気の間で水分を移動させながら、前記室内に取り込む外気を冷やす冷却運転又は該室内に取り込む外気を暖める加温運転を行うデシカント換気装置と、室内機及び室外機を接続する循環回路に冷媒を循環させて該室内の冷暖房を行う冷暖房装置とを有する空調設備において、
前記デシカント換気装置及び前記冷暖房装置が信号接続された制御手段を設け、該制御手段は、該デシカント換気装置による加温運転と該冷暖房装置による冷房運転を同時に行うこと及び該デシカント換気装置による冷却運転と該冷暖房装置による暖房運転を同時に行うことを回避して、前記室内に対し非効率な温度調整を避け、
前記デシカント換気装置は、前記冷暖房装置が前記デシカント換気装置の加温運転に優先して冷房運転を行う際、及び前記冷暖房装置が前記デシカント換気装置の冷却運転に優先して暖房運転を行う際に、前記室内に取り込む外気に温度変化を与えない換気運転を行い、
前記制御手段は、優先して行われていた前記冷暖房装置の冷房運転が、停止したこと、あるいは、暖房運転に切り替えられたことを検知した際に、加温運転を停止していた前記デシカント換気装置に加温運転を開始させ、優先して行われていた前記冷暖房装置の暖房運転が、停止したこと、あるいは、冷房運転に切り替えられたことを検知した際、冷却運転を停止していた前記デシカント換気装置に冷却運転を開始させることを特徴とする空調設備。
【請求項２】
請求項１記載の空調設備において、前記制御手段は、前記冷暖房装置に、前記デシカント換気装置の加温運転に優先して冷房運転を行わせ、前記デシカント換気装置の冷却運転に優先して暖房運転を行わせることを特徴とする空調設備。
【請求項３】
請求項１記載の空調設備において、前記制御手段は、予め定められた設定に従って、前記デシカント換気装置の加温運転及び前記冷暖房装置の冷房運転のうち優先する運転と、前記デシカント換気装置の冷却運転及び前記冷暖房装置の暖房運転のうち優先する運転を決定することを特徴とする空調設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、換気と共に室内の温度及び湿度の調整をする空調設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、家庭や職場の多くでは、冷媒が循環する循環回路を介して室内機と室外機を接続した冷暖房装置を用いて冷暖房が行われている。冷暖房装置は、冷房運転時、循環回路を介して室内の空気の熱を外気に放出して室内の温度を下げ、暖房運転時には循環回路を介して外気の熱を室内に取り込み室内の温度を上げる。
また、室内の換気については、湿度調整機能を備えたデシカント換気装置を用いることができ、冷暖房装置及びデシカント換気装置を設置して室内の温度調整及び換気を行う具体例が、特許文献１、２に記載されている。
【０００３】
また、近年、デシカント換気装置には、湿度調整に加えて温度調整が可能なものもあり、その具体例が特許文献３に記載されている。
特許文献３のデシカント換気装置（換気装置）は、給気路に熱交換器を設け、デシカント素子によって給気路を室内に向かって流れる外気と排気路を室外に向かって流れる室内空気の間で水分の移動を行う。
給気路を流れる外気は、冷房除湿運転時には、蒸発器として機能する熱交換器によって冷却された後にデシカント素子を通過して減湿され室内に流入し、暖房保湿運転時には、凝縮器として機能する熱交換器によって暖められた後にデシカント素子によって加湿され室内に流入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２６２３６０号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５５９７０号公報
【特許文献３】特開２００２−８１６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２では、冷暖房装置とデシカント換気装置はそれぞれ独立しており、デシカント換気装置が冷暖房機能を備えている場合、冷暖房装置もしくはデシカント換気装置の一方で冷房を行い、他方で暖房を行うことがあり得、結果として、室内の温度調整のために消費される電力量が増加するという問題がある。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、冷暖房装置及びデシカント換気装置によって、非効率な温度調整が行われるのを回避する空調設備の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的に沿う本発明に係る空調設備は、デシカントロータを用いて屋外に放出する室内の空気と該室内に取り込む外気の間で水分を移動させながら、前記室内に取り込む外気を冷やす冷却運転又は該室内に取り込む外気を暖める加温運転を行うデシカント換気装置と、室内機及び室外機を接続する循環回路に冷媒を循環させて該室内の冷暖房を行う冷暖房装置とを有する空調設備において、前記デシカント換気装置及び前記冷暖房装置が信号接続された制御手段を設け、該制御手段は、該デシカント換気装置による加温運転と該冷暖房装置による冷房運転を同時に行うこと及び該デシカント換気装置による冷却運転と該冷暖房装置による暖房運転を同時に行うことを回避して、前記室内に対し非効率な温度調整を避け、前記デシカント換気装置は、前記冷暖房装置が前記デシカント換気装置の加温運転に優先して冷房運転を行う際、及び前記冷暖房装置が前記デシカント換気装置の冷却運転に優先して暖房運転を行う際に、前記室内に取り込む外気に温度変化を与えない換気運転を行い、前記制御手段は、優先して行われていた前記冷暖房装置の冷房運転が、停止したこと、あるいは、暖房運転に切り替えられたことを検知した際に、加温運転を停止していた前記デシカント換気装置に加温運転を開始させ、優先して行われていた前記冷暖房装置の暖房運転が、停止したこと、あるいは、冷房運転に切り替えられたことを検知した際、冷却運転を停止していた前記デシカント換気装置に冷却運転を開始させる。
【０００７】
本発明に係る空調設備において、前記制御手段は、前記冷暖房装置に、前記デシカント換気装置の加温運転に優先して冷房運転を行わせ、前記デシカント換気装置の冷却運転に優先して暖房運転を行わせることができる。
【０００８】
本発明に係る空調設備において、前記制御手段は、予め定められた設定に従って、前記デシカント換気装置の加温運転及び前記冷暖房装置の冷房運転のうち優先する運転と、前記デシカント換気装置の冷却運転及び前記冷暖房装置の暖房運転のうち優先する運転を決定することができる。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る空調設備は、制御手段が、デシカント換気装置による加温運転と冷暖房装置による冷房運転を同時に行うこと及びデシカント換気装置による冷却運転と冷暖房装置による暖房運転を同時に行うことを回避するので、デシカント換気装置及び冷暖房装置が、室内の温度調整について相反する運転を行うことを避け、温度調整のために消費される電力量を抑制可能である。
【００１３】
本発明に係る空調設備において、制御手段が、冷暖房装置に、デシカント換気装置の加温運転に優先して冷房運転を行わせ、デシカント換気装置の冷却運転に優先して暖房運転を行わせる場合、デシカント換気装置及び冷暖房装置の一方が室内の温度を上昇させる運転を行い、他方が室内の温度を下げる運転を行う状況を確実に回避することができる。
また、デシカント換気装置は、一般的に冷暖房装置に比べて室内の温度調整能力が劣るので、冷暖房装置の運転を優先することにより、室内の温度調整を効率的に行うことが可能である。
【００１４】
本発明に係る空調設備において、制御手段が、予め定められた設定に従って、デシカント換気装置の運転及び冷暖房装置の運転のうち優先する運転を決定する場合、ユーザーは、空調設備の使用状況に応じて優先する運転を容易に変更することができる。
【００１５】
本発明に係る空調設備は、デシカント換気装置が、冷暖房装置がデシカントの加温運転に優先して冷房運転を行う際、及び冷暖房装置がデシカントの冷却運転に優先して暖房運転を行う際に、室内に取り込む外気に温度変化を与えない換気運転を行うので、デシカント換気装置の冷却運転や加温運転を停止しているときにも、室内空気の入れ替えを行うことが可能である。
【００１６】
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る空調設備のブロック図である。
【図２】同空調設備に用いられる冷暖房装置の説明図である。
【図３】同空調設備に用いられるデシカント換気装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１〜図３に示すように、本発明の一実施の形態に係る空調設備１０は、デシカントロータ１１を用いて屋外に放出する室内の空気と室内に取り込む外気の間で水分を移動させながら、室内に取り込む外気を冷やす冷却運転又は室内に取り込む外気を暖める加温運転を行うデシカント換気装置１２と、室内機１３及び室外機１４を接続する循環回路１５に冷媒を循環させて室内の冷暖房を行う冷暖房装置１６とを有している。以下、詳細に説明する。
【００１９】
デシカント換気装置１２と冷暖房装置１６は、図１に示すように、制御手段１７を介して信号接続されている。制御手段１７は、デシカント換気装置１２の運転モード及び冷暖房装置１６の運転モードの検知が可能で、デシカント換気装置１２及び冷暖房装置１６に運転を停止あるいは起動させるための指令信号を送信することができる。
なお、制御手段１７は、プログラムを搭載したマイクロコンピュータとデシカント換気装置１２及び冷暖房装置１６にそれぞれ対応する通信ポートを備えている。
【００２０】
冷暖房装置１６は、図２に示すように、室外機１４に設けられた圧縮機１８と、室外熱交換器１９と、膨張弁２０と、室内機１３に設けられた室内熱交換器２１を冷媒が循環する循環回路１５によって接続している。
室内機１３は、室内熱交換器２１に加えて、室内の空気を室内機１３の筐体内に取り込むクロスフローファン２２を備えている。クロスフローファン２２によって、室内機１３の筐体内に取り込まれた空気は、室内熱交換器２１を通過し熱交換が行なわれた後に、室内機１３の筐体から室内に放出される。
なお、本実施の形態では冷媒にフロンＲ４１０Ａを用いているが、他の冷媒を用いることも可能である。
【００２１】
室外機１４は屋外に設置されており、室外熱交換器１９によって、循環回路１５を循環する冷媒と外気の間で熱交換を行う。
室外熱交換器１９、圧縮機１８及び膨張弁２０は室外機１４の筐体内に配置されており、圧縮機１８、室外熱交換器１９、膨張弁２０及び室内熱交換器２１によってヒートポンプサイクルが構成されている。
制御手段１７はインバータを内蔵し、圧縮機１８の運転周波数（回転数）は、このインバータの出力値に応じて変化し、圧縮機１８から吐出される冷媒の圧力を調整する。
【００２２】
膨張弁２０を通過する冷媒の流量は、膨張弁２０の開度調整によって変えられる。膨張弁２０は、開度調整によって、圧縮機１８の単位消費電力に対する冷暖房能力、即ち、ＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）が高水準に保たれるように、冷媒の流量を調整している。
また、循環回路１５には、循環回路１５を循環する冷媒の流れる方向を切り替える四方弁２３が取り付けられている。
【００２３】
冷房運転の際、四方弁２３は、室外熱交換器１９から出た冷媒が膨張弁２０及び室内熱交換器２１を順に通過した後に圧縮機１８を通って室外熱交換器１９に戻る状態になる。
四方弁２３をこのような状態にすることによって、圧縮機１８により高圧にされたガス状の冷媒は、室外熱交換器１９を通過中に凝縮して外気に凝縮熱を放出し、膨張弁２０によって減圧される。膨張弁２０によって減圧された冷媒は室内熱交換器２１を通過する際に蒸発して室内機１３の筐体に取込まれた室内の空気の温度を下げる。従って、室内機１３の筐体から室内に放出される空気は室内温度より低くなり、室内を冷房することができる。
【００２４】
一方、暖房運転の際、四方弁２３は、室外熱交換器１９から出た冷媒が圧縮機１８及び室内熱交換器２１を順に通過した後に膨張弁２０を通って室外熱交換器１９に戻る状態になる。これにより、膨張弁２０により減圧された液状の冷媒は、室外熱交換器１９に送られ外気の熱を吸熱して蒸発し、圧縮機１８により高圧にされた後に、室内熱交換器２１で凝縮して室内の空気を暖める。
【００２５】
また、室外機１４には、室外熱交換器１９における冷媒と外気の熱交換を促進するプロペラファン２４が設けられている。
室外機１４と室内機１３は、循環回路１５を介して連結されており、室外機１４の筐体には、循環回路１５に設けられた開閉弁２５が２つ取り付けられている。開閉弁２５は通常開いた状態であり、メンテナンス時に閉じられる。
【００２６】
冷暖房装置１６と制御手段１７を介して信号接続されたデシカント換気装置１２は、図３に示すように、ケーシング２６内に、室内に外気を取り込む給気路２７と室内の空気を排出する排気路２８が形成されている。
デシカント換気装置１２は、給気路２７と排気路２８の相対湿度が高い側から低い側に水分を移動させるデシカントロータ１１と、給気路２７を流れる外気と排気路２８を流れる室内の空気との間で熱交換を行う顕熱交換ロータ３０を備えている。
また、給気路２７には２つの熱交換器３１、３２と屋外の外気を室内に送るファン３３が設けられ、排気路２８にも２つの熱交換器３４、３５と室内の空気を屋外に送り出すファン３６が設けられている。
【００２７】
デシカントロータ１１は円盤状であり、給気路２７及び排気路２８を遮るように配置され、表面が吸湿材によって覆われている。デシカントロータ１１は、周知の電動モータから与えられる動力によってゆっくり回転し、給気路２７を流れる空気（外気）と排気路２８を流れる空気において相対湿度が高い方の空気から水分を吸収して、相対湿度が低い方の空気にその吸収した水分を放出する。
なお、デシカントロータ１１の表面に付着された吸湿材には、ゼオライトやシリカゲルを用いることができる。また、吸湿材は、加熱されることによって吸湿材に吸着した水分を放出することで繰り返し使用可能（即ち水分を吸着可能）となる。
【００２８】
顕熱交換ロータ３０も、円盤状であり、給気路２７を屋外から室内に向かって進行する空気（外気）の流れに沿ってデシカントロータ１１の下流側に配置され、給気路２７及び排気路２８を遮るように設置されている。
顕熱交換ロータ３０は、周知の電動モータを動力源にしてゆっくり回転し、給気路２７を流れる空気と排気路２８を流れる空気において温度が高い側から吸熱し、温度が低い側に放熱する。
【００２９】
熱交換器３１、３２、３４、３５は、熱伝導性に優れた金属（本実施の形態では銅）によって形成された冷媒が流れる導管を有し、その導管はアルミニウムによって覆われている。熱交換器３１（熱交換器３２、３４、３５についても同じ）は、表面に、表面面積を大きくするフィンが形成されており、熱交換器３１を通過する空気と導管を流れる冷媒との間で行なわれる熱交換の効率化を図っている。
【００３０】
給気路２７を室内に進む空気の流れに沿って、熱交換器３１はデシカントロータ１１の上流側に配置され、熱交換器３２は顕熱交換ロータ３０の下流側に配置されている。
また、熱交換器３４は、顕熱交換ロータ３０とデシカントロータ１１の間に設けられ、熱交換器３５は、排気路２８を室内から屋外に進む空気の流れに沿って、デシカントロータ１１の下流側に配置されている。
【００３１】
熱交換器３１、３５は、冷媒が充填された図示しない循環回路によって接続され、循環回路に冷媒を循環させることによって、一方が凝縮器として機能し、他方が蒸発器として機能する。循環回路には、冷媒を循環させる圧縮機と循環回路を循環する冷媒の流れる方向を反転させる周知の四方弁が設けられ、熱交換器３１、３５のいずれが凝縮器として機能するかは、循環回路を循環する冷媒の流れる方向によって決定される。
熱交換器３２、３４も、熱交換器３１、３５の関係と同じ関係を有しており、一方が凝縮器として機能し、他方が蒸発器として機能する。
【００３２】
以下に、デシカント換気装置１２の動作について説明する。
室内の除湿を行う際、熱交換器３１、３２は蒸発器として機能し、熱交換器３４、３５は凝縮器として機能する。
ファン３３の作動によって屋外から給気路２７に取り込まれた外気は、熱交換器３１によって冷却され、デシカントロータ１１を通過する際に除湿された後に、顕熱交換ロータ３０及び熱交換器３２を順に通過して更に冷却され、室内に流入する。
従って、室内の除湿を行う際には、給気路２７を介して冷却された空気が室内に供給され、デシカント換気装置１２は除湿に加えて冷却運転を行うことになる。
【００３３】
そして、ファン３６の作動によって室内から排気路２８に吸込まれた室内の空気は、顕熱交換ロータ３０及び熱交換器３４を順に通過して昇温した後に、デシカントロータ１１及び熱交換器３５を通過して屋外に排出される。
デシカントロータ１１は、回転して、給気路２７で水分を吸収した部分が、排気路２８に移動する。そして、そのデシカントローラ１１の水分を吸収した部分は、排気路２８において、顕熱交換ロータ３０及び熱交換器３４によって暖められた空気が当てられ水分を放出する。従って、デシカントロータ１１は、排気路２８を通過した部分が順次、水分を吸収可能な乾燥状態になる。
【００３４】
一方、室内の保湿を行う際、熱交換器３１、３２は凝縮器として機能し、熱交換器３４、３５は蒸発器として機能する。
ファン３３の作動によって屋外から給気路２７に取り込まれた外気は、熱交換器３１によって暖められ、デシカントロータ１１を通過する際に水分を与えられた後に、顕熱交換ロータ３０及び熱交換器３２を順に通過して昇温し室内に流入する。
従って、室内の保湿を行う際には、給気路２７を介して暖められた空気が室内に供給され、デシカント換気装置１２は保湿に加えて加温運転も行うことになる。
【００３５】
そして、ファン３６の作動によって室内から排気路２８に吸込まれた室内の空気は、顕熱交換ロータ３０及び熱交換器３４を順に通過して温度が低下した後に、デシカントロータ１１及び熱交換器３５を通過して屋外に排出される。
デシカントロータ１１は、回転して、排気路２８で水分を吸収した部分が、給気路２７に移動し、その水分を吸収した部分は、給気路２７において熱交換器３１で暖められ、給気路２７に水分を放出する。給気路２７に放出された水分は給気路２７を屋外から室内に流れる外気と共に室内に流入し、室内の湿度を保つことができる。
【００３６】
ここで、デシカント換気装置１２及び冷暖房装置１６は、図１に示すように、それぞれ運転モード切り替えの操作がなされるコントローラ３７、３８を備えており、ユーザーは、デシカント換気装置１２のコントローラ３７を操作してデシカント換気装置１２の運転モードを切り替えることができ、冷暖房装置１６のコントローラ３８を操作して冷暖房装置１６の運転モードを切り替えることができる。
従って、デシカント換気装置１２及び冷暖房装置１６に対して、一方が室内の温度を上げ、他方が室内の温度を下げるという、室内の温度調整に関し相反する運転を行わせる操作をなすことができる。
【００３７】
そのため、仮に、デシカント換気装置１２及び冷暖房装置１６が、各コントローラ３７、３８になされた操作に従ってそれぞれ運転を行うと、デシカント換気装置１２及び冷暖房装置１６が室温の調整について相反する運転を行い、結果として、室温調整に消費される電力量が増加する。
そこで、制御手段１７は、デシカント換気装置１２による加温運転と冷暖房装置１６による冷房運転を同時に行うこと及びデシカント換気装置１２による冷却運転と冷暖房装置１６による暖房運転を同時に行うことを回避する制御を行う。
【００３８】
制御手段１７は、デシカント換気装置１２及び冷暖房装置１６がそれぞれ現在行っている運転モードを検知できるのに加え、ユーザーがデシカント換気装置１２のコントローラ３７に行った入力操作及びユーザーが冷暖房装置１６のコントローラ３８に行った入力操作を検出可能である。
【００３９】
制御手段１７は、デシカント換気装置１２が加温運転を行っている状態で、冷暖房装置１６のコントローラ３８で冷房運転を開始させる入力操作がなされたのを検出すると、デシカント換気装置１２の加温運転を停止し、冷暖房装置１６に、デシカント換気装置１２の加温運転に優先して冷房運転を行わせる。加温運転を停止したデシカント換気装置１２は、デシカントロータ１１及び顕熱交換ロータ３０を停止すると共に、図示しない圧縮機を停止して、熱交換器３１、３５を接続している循環回路の冷媒の循環及び熱交換器３２、３４を接続している循環回路の冷媒の循環を止めた状態で、ファン３３、３６のみを作動させている。従って、デシカント換気装置１２は、室内に取り込む外気に温度変化を与えない換気運転を行っている状態になる。
そして、冷暖房装置１６の冷房運転が停止したのを検知したとき、あるいは冷暖房装置１６の運転モードが冷房運転から暖房運転に切り替えられたのを検知したとき、制御手段１７は、デシカント換気装置１２に加温運転を開始させる。
【００４０】
また、制御手段１７は、デシカント換気装置１２が冷却運転を行っている状態で、冷暖房装置１６のコントローラ３８で暖房運転を開始させる入力操作がなされたのを検出すると、デシカント換気装置１２の冷却運転を停止し、冷暖房装置１６に、デシカント換気装置１２の冷却運転に優先して暖房運転を行わせる。冷却運転を停止したデシカント換気装置１２は、ファン３３、３６のみを作動させて、室内に取り込む外気に温度変化を与えない換気運転を行っている状態になる。
そして、冷暖房装置１６の暖房運転が停止したのを検知したとき、あるいは冷暖房装置１６の運転モードが暖房運転から冷房運転に切り替えられたのを検知したとき、制御手段１７は、デシカント換気装置１２の冷却運転を開始する。
【００４１】
このように、デシカント換気装置１２と冷暖房装置１６において、室内の温度調整に関して相反する運転が行われるのを回避することによって、室内に対し非効率な温度調整を避けることができ、室内の温度調整のために消費される電力量を抑制可能である。
また、デシカント換気装置１２には、冷暖房装置１６の運転を優先することにより、運転が停止された旨、あるいは運転を開始しなかった旨を、ビープ音の発音やランプの点灯あるいはコントローラ３７上での表示によって知らせる設計をなすこともできる。
【００４２】
本実施の形態においては、制御手段１７に、冷暖房装置１６の運転を常にデシカント換気装置１２の運転に優先して行うプログラムを搭載しているが、デシカント換気装置１２の運転及び冷暖房装置１６の運転のうち優先する一方の運転を設定によって変更可能にしてもよい。
この場合、制御手段１７は、予め定められた設定に従って、デシカント換気装置１２の加温運転及び冷暖房装置１６の冷房運転で優先する運転とデシカント換気装置１２の冷却運転及び冷暖房装置１６の暖房運転で優先する運転を決定し、室内の温度調整に関して、デシカント換気装置１２と冷暖房装置１６で相反する運転がなされるのを回避する。
なお、制御手段１７は、デシカント換気装置１２の筐体（ケーシング２６）内、又は室内機１３の筐体内、あるいは室外機１４の筐体内に取り付けることができる。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、デシカント換気装置が備える熱交換器の数は４つに限られず、２つであってもよく、デシカントロータの数も１つに限定されず、２つであってもよい。
また、冷暖房装置に床暖房や床冷房が可能なタイプを用いることもできる。
【符号の説明】
【００４４】
１０：空調設備、１１：デシカントロータ、１２：デシカント換気装置、１３：室内機、１４：室外機、１５：循環回路、１６：冷暖房装置、１７：制御手段、１８：圧縮機、１９：室外熱交換器、２０：膨張弁、２１：室内熱交換器、２２：クロスフローファン、２３：四方弁、２４：プロペラファン、２５：開閉弁、２６：ケーシング、２７：給気路、２８：排気路、３０：顕熱交換ロータ、３１、３２：熱交換器、３３：ファン、３４、３５：熱交換器、３６：ファン、３７、３８：コントローラ
【図１】
0005852800.tif 000002
【図２】
0005852800.tif 000003
【図３】
0005852800.tif 000004