(57)【要約】【課題】空気調和機１００全体の製造コストを削減しながらも、従来の省エネルギー効果を担保する。【解決手段】排気流路Ｌ１を流れる空気と吸気流路Ｌ２を流れる空気との間で熱交換を行う熱交換器２０と、熱交換器２０が熱交換を行いながら外気を室内に供給する熱交換状態と、熱交換器２０が熱交換をせずに外気を室内に供給する非熱交換状態とを切り替える制御部５０とを具備し、吸気流路Ｌ２において、熱交換器２０よりも室内側に設けられ、当該吸気流路Ｌ２に流れる空気の温度を測定する温度センサ３０又は湿度を測定する湿度センサ４０をさらに具備するようにした。【選択図】図１
2015114066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内から室外に空気が流れる排気流路及び室外から室内に空気が流れる吸気流路を有する換気装置であって、
前記排気流路を流れる空気と前記吸気流路を流れる空気との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換器が熱交換を行いながら外気を室内に供給する熱交換状態と、前記熱交換器が熱交換をせずに外気を室内に供給する非熱交換状態とを切り替える制御部とを具備し、
前記吸気流路において、前記熱交換器よりも室内側に設けられ、当該吸気流路に流れる空気の温度を測定する温度センサ又は湿度を測定する湿度センサをさらに具備することを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記制御部が、温度センサ又は湿度センサにより得られる測定値を、熱交換状態と非熱交換状態とで比較して各状態に切り替えることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
【請求項３】
前記吸気流路において、前記熱交換器よりも室内側に、前記温度センサ及び前記湿度センサの両方が設けられ、
前記制御部が、快適性指標であるＰＭＶ又はＳＥＴ*を算出し、前記ＰＭＶ又は前記ＳＥＴ*を、熱交換状態と非熱交換状態とで比較して各状態に切り替えることを特徴とする請求項１又は２記載の空気調和機。
【請求項４】
前記吸気流路が、当該吸気流路に導入された外気が流れる外気導入流路と、前記外気導入流路から分岐して外気を熱交換する熱交換流路及び外気を熱交換しない非熱交換流路と、前記熱交換流路及び前記非熱交換流路が合流して形成され、外気を室内に供給する外気供給流路とを有し、
前記外気導入流路に、前記吸気流路を前記熱交換流路と前記非熱交換流路とに切り替えるダンパが設けられ、
前記制御部が、前記ダンパを制御することにより、前記熱交換状態と前記非熱交換状態とに切り替えるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか一項に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外気を室内に供給するとともに、室内の空気を室外に排気する空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の空気調和機としては、特許文献１に示すように、熱交換器を有し、当該熱交換器により熱交換を行いながら外気を室内に供給する熱交換状態と、熱交換をせずに外気を室内に供給する非熱交換状態とを切り替え可能に構成されたものが知られている。
【０００３】
具体的にこの空気調和機は、室内の空気の温度及び湿度を測定する室内側温度センサ及び室内側湿度センサと、外気の温度及び湿度を測定する室外側温度センサ及び室外側湿度センサと、各センサにより得られる測定値に基づいて空気調和機の運転状態を制御する制御部とを有するものである。
【０００４】
より詳細には、前記制御部は、各センサにより得られる測定値を用いて室内の空気のエンタルピ及び外気のエンタルピを求め、これらを比較して熱交換状態及び非熱交換状態を切り替えるように構成されている。例えば冷房時において、この制御部は、室内の空気のエンタルピが外気のエンタルピよりも小さい場合は、熱交換状態に切り替え、室内の空気のエンタルピが外気のエンタルピよりも大きい場合は、非熱交換状態に切り替える。
【０００５】
上述した構成によれば、制御部がエンタルピを比較することにより熱交換状態と非熱交換状態とを切り替えているので、空気調和機を負荷が小さい状態で運転させることができ、省エネルギー効果を得ることができる。
【０００６】
ところが、上述した構成では、室内及び室外それぞれに温度センサ及び湿度センサを設ける必要があり、空気調和機全体の製造コストが高くなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２７５５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、空気調和機全体の製造コストを削減しながらも、従来の省エネルギー効果を担保することを主たる課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち本発明に係る空気調和機は、室内から室外に空気が流れる排気流路及び室外から室内に空気が流れる吸気流路を有する換気装置であって、前記排気流路を流れる空気と前記吸気流路を流れる空気との間で熱交換を行う熱交換器と、前記熱交換器が熱交換を行いながら外気を室内に供給する熱交換状態と、前記熱交換器が熱交換をせずに外気を室内に供給する非熱交換状態とを切り替える制御部とを具備し、前記吸気流路において、前記熱交換器よりも室内側に設けられ、当該吸気流路に流れる空気の温度を測定する温度センサ又は湿度を測定する湿度センサをさらに具備することを特徴とするものである。
【００１０】
このような空気調和機であれば、従来は温度センサ及び湿度センサを室内及び室外それぞれに設ける必要があったのに対して、温度センサ又は湿度センサのうち少なくともいずれか１つを吸気流路において熱交換器よりも室内側に設ければ良いので、空気調和機全体の製造コストを削減することができる。
【００１１】
空気調和機を負荷が小さい状態で運転させることができ、従来の省エネルギー効果を担保するためには、前記制御部が、温度センサ又は湿度センサにより得られる測定値を、熱交換状態と非熱交換状態とで比較して各状態に切り替えるものが好ましい。
【００１２】
前記吸気流路において、前記熱交換器よりも室内側に、前記温度センサ及び前記湿度センサの両方が設けられ、前記制御部が、快適性指標であるＰＭＶ又はＳＥＴ*を算出し、前記ＰＭＶ又は前記ＳＥＴ*を、熱交換状態と非熱交換状態とで比較して各状態に切り替えるものが好ましい。
なお、ここで言うＰＭＶ又はＳＥＴ*とは、温度や湿度のみならず、窓からの平均放射温度や着衣量等を考慮した快適性指標である。
【００１３】
これならば、制御部が、ＰＭＶ又はＳＥＴ*を比較して熱交換状態と非熱交換状態とを切り替えるので、各状態において人間が感じる冷暖房の快適性を精度良く比較することができ、空気調和機における冷暖房の快適性を向上させることができる。
また、従来は温度センサ及び湿度センサを室内及び室外それぞれに設ける必要があったのに対し、温度センサ及び湿度センサを吸気流路において熱交換器よりも室内側に設ければ良いので、空気調和機全体の製造コストを従来よりも削減することができる。
【００１４】
具体的な実施態様としては、前記吸気流路が、当該吸気流路に導入された外気が流れる外気導入流路と、前記外気導入流路から分岐して外気を熱交換する熱交換流路及び外気を熱交換しない非熱交換流路と、前記熱交換流路及び前記非熱交換流路が合流して形成され、外気を室内に供給する外気供給流路とを有し、前記外気導入流路に、前記吸気流路を前記熱交換流路と前記非熱交換流路とに切り替えるダンパが設けられ、前記制御部が、前記ダンパを制御することにより、前記熱交換状態と前記非熱交換状態とに切り替えるように構成されているものが挙げられる。
これならば、制御部がダンパを制御するので、簡易な構成で熱交換状態と非熱交換状態とに切り替えることができる。
【発明の効果】
【００１５】
このように構成した本発明によれば、空気調和機全体の製造コストを削減しながらも、従来の省エネルギー効果を担保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態における空気調和機の非熱交換状態を示す概略構成図。
【図２】同実施形態における空気調和機の熱交換状態を示す概略構成図。
【図３】同実施形態における制御部の機能を示す機能ブロック図。
【図４】同実施形態における空気調和機の動作を示すフローチャート。
【図５】同実施形態における空気調和機の効果を示すグラフ。
【図６】変形実施形態における空気調和機の概略構成図。
【図７】変形実施形態における空気調和機の動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明に係る空気調和機の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
本実施形態に係る空気調和機１００は、図１に示すように、内部に熱交換器２０を備え、室内から室外に空気が流れる排気流路Ｌ１及び室外から室内に空気が流れる吸気流路Ｌ２が形成されたケーシング１０と、ケーシング１０内に設けられた温度センサ３０及び湿度センサ４０と、温度センサ３０及び湿度センサ４０により得られる測定値に基づいて空気調和機１００の運転状態を制御する制御部５０とを具備するものである。
【００１９】
熱交換器２０は、排気流路Ｌ１に流れる空気（以下、室内空気とも言う。）と吸気流路Ｌ２に流れる空気（以下、外気とも言う。）との間で熱交換を行うものであり、本実施形態の熱交換器２０は、例えば熱交換エレメントを用いて、室内空気と外気とが混ざり合うことなく熱交換するように構成さている。
【００２０】
ケーシング１０は、室外と室内との間に介在して配置されるものであって、外気が導入される外気導入ポート１１と、外気を室内に供給する外気供給ポート１２と、室内空気が導入される室内空気導入ポート１３と、室内空気を室外に排出する室内空気排出ポート１４とが形成されている。
【００２１】
ケーシング１０内に形成された排気流路Ｌ１は、室内空気導入ポート１３と室内空気排出ポート１４とを連通するものであり、本実施形態では、室内空気が熱交換器２０を通って室外に排出されるように、当該排気流路Ｌ１上に熱交換器２０が配置されるように形成されている。
なお、この排気流路Ｌ１には、室内空気を室内空気導入ポート１３から室内空気排出ポート１４に流すための排気ファン７１が設けられており、本実施形態では、当該排気流路Ｌ１における熱交換器２０よりも室外側に前記排気ファン７１が設けられている。
【００２２】
ケーシング１０内に形成された吸気流路Ｌ２は、外気導入ポート１１と外気供給ポート１２とを連通するものである。
具体的にこの吸気流路Ｌ２は、外気導入ポート１１に接続されて当該外気導入ポート１１から導入された外気が流れる外気導入流路Ｌ２１と、外気導入流路Ｌ２１から分岐して外気を熱交換する熱交換流路Ｌ２２及び外気を熱交換しない非熱交換流路Ｌ２３と、熱交換流路Ｌ２２及び非熱交換流路Ｌ２３が合流して形成され、外気供給ポート１２に接続されて当該外気供給ポート１２から外気を室内に供給する外気供給流路Ｌ２４とを有している。
【００２３】
より詳細には、この吸気流路Ｌ２は、外気が熱交換流路Ｌ２２に流れた場合に、当該外気が熱交換器２０を通って室内に供給されるように、非熱交換流路Ｌ２３上には熱交換器２０が配置されることなく、熱交換流路Ｌ２２上に熱交換器２０が配置するように形成されている。
【００２４】
また、本実施形態では、吸気流路Ｌ２を熱交換流路Ｌ２２と非熱交換流路Ｌ２３とに切り替える流路切替部たるダンパ６０が、熱交換流路Ｌ２２及び非熱交換流路Ｌ２３と外気導入流路Ｌ２１との接続部に設けられている。
【００２５】
なお、上述の吸気流路Ｌ２には、外気を外気導入ポート１１から外気供給ポート１２に流すための吸気ファン７２が設けられており、本実施形態では、当該吸気流路Ｌ２における熱交換器２０よりも室内側である前記外気供給流路Ｌ２４に前記吸気ファン７２が設けられている。
【００２６】
温度センサ３０及び湿度センサ４０は、吸気流路Ｌ２において、熱交換器２０よりも室内側に設けられており、当該吸気流路Ｌ２に流れる外気の温度及び湿度を測定するものである。
より詳細には、温度センサ３０及び湿度センサ４０は、熱交換器２０により熱交換されて室内に供給される外気の温度及び湿度と、熱交換されずに室内に供給される外気の温度及び湿度とを測定するものであり、本実施形態では、温度センサ３０及び湿度センサ４０の両方が熱交換流路Ｌ２２及び非熱交換流路Ｌ２３と外気供給流路Ｌ２４との接続部に設けられている。
【００２７】
そして、本実施形態の空気調和機１００は、図１に示すように、前記温度センサ３０及び前記湿度センサ４０により得られる測定温度及び測定湿度に基づいて、空気調和機１００の運転状態を熱交換器２０が熱交換を行いながら外気を室内に供給する熱交換状態と、熱交換器２０が熱交換をせずに外気を室内に供給する非熱交換状態とに切り替える制御部５０が設けられている。
【００２８】
より詳細には、制御部５０は、前記ダンパ６０を制御して吸気流路Ｌ２を熱交換流路Ｌ２２と非熱交換流路Ｌ２３とに切り替えることにより、空気調和機１００の運転状態を熱交換状態と非熱交換状態とに切り替えるように構成されている。つまり、この制御部５０は、非熱交換状態では、図１に示すように、外気が非熱交換流路Ｌ２３を流れるようにダンパ６０を切り替え、熱交換状態では、図２に示すように、外気が熱交換流路Ｌ２２を流れるようにダンパ６０を切り替える。
【００２９】
具体的にこの制御部５０は、物理的には、ＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ等を備えたものであり、機能的には、図３に示すように、温度データ取得部５１、湿度データ取得部５２、快適性指標算出部５３及び切替部５４としての機能を有するものである。
【００３０】
温度データ取得部５１は、温度センサ３０からの信号を受信して、当該温度センサ３０により測定された吸気流路Ｌ２を流れる空気の測定温度を取得するものである。
【００３１】
湿度データ取得部５２は、湿度センサ４０からの信号を受信して、当該湿度センサ４０により測定された吸気流路Ｌ２を流れる空気の測定湿度を取得するものである。
【００３２】
快適性指標算出部５３は、温度データ取得部５１及び湿度データ取得部５２により得られる測定温度及び測定湿度に基づき、吸気流路Ｌ２を流れる空気の快適性指標を算出するものであり、本実施形態では、測定温度、測定湿度、平均放射温度、風速、着衣量及び活動量を用いて、快適性指標であるＰＭＶ又はＳＥＴ*を算出するように構成されている。
【００３３】
切替部５４は、快適性指標算出部５３により算出されたＰＭＶ又はＳＥＴ*に基づいて、空気調和機１００の運転状態を熱交換状態と非熱交換状態とに切り替えるものであり、本実施形態では、前記ダンパ６０に切替信号を送信して当該ダンパ６０を切り替えることにより吸気流路Ｌ２を熱交換流路Ｌ２２と非熱交換流路Ｌ２３とに切り替えるように構成されている。
具体的にこの切替部５４は、吸気流路Ｌ２を熱交換流路Ｌ２２に切り替えた状態（熱交換状態）において、快適性指標算出部５３により算出されたＰＭＶ又はＳＥＴ*と、吸気流路Ｌ２を非熱交換流路Ｌ２３に切り替えた状態（非熱交換状態）において、快適性指標算出部５３により算出されたＰＭＶ又はＳＥＴ*とを比較することにより、空気調和機１００の運転状態を熱交換状態と非熱交換状態とを切り替えるように構成されている。
【００３４】
次に、上述した制御部５０の動作について、図４のフローチャートを参照して説明する。
なお、ここでは、空気調和機１００が冷房運転している状態において、制御部５０が、快適性指標であるＰＭＶを用いて熱交換状態と非熱交換状態とに切り替える場合について説明する。
【００３５】
まず、空気調和機１００の運転が開始されると、制御部５０は、吸気流路Ｌ２を非熱交換流路Ｌ２３に切り替えて、空気調和機１００の運転状態を非熱交換状態にする（Ｓ１）。
【００３６】
次に、例えば図示しないタイマの測定時間を用いて、非熱交換状態で所定時間ｔ１経過するのを待ち（Ｓ２）、所定時間ｔ１経過した後に、温度センサ３０及び湿度センサ４０により得られる測定温度及び測定湿度に基づいて、非熱交換状態で吸気流路Ｌ２を流れる空気の快適性指標ＰＭＶＨＥＸｌｅｓｓを算出する（Ｓ３）。
【００３７】
続いて、制御部５０は、吸気流路Ｌ２を熱交換流路Ｌ２２に切り替えて、空気調和機１００の運転状態を熱交換状態にする（Ｓ４）。
【００３８】
そして、前記タイマの測定時間を用いて、熱交換状態で所定時間ｔ２経過するのを待ち（Ｓ５）、所定時間ｔ２経過した後に、温度センサ３０及び湿度センサ４０により得られる測定温度及び測定湿度に基づいて、熱交換状態で吸気流路Ｌ２を流れる空気の快適性指標ＰＭＶＨＥＸを算出する（Ｓ６）。
【００３９】
ここで、ＰＭＶＨＥＸとＰＭＶＨＥＸｌｅｓｓとを比較して（Ｓ７）、ＰＭＶＨＥＸがＰＭＶＨＥＸｌｅｓｓよりも小さい場合は、空気調和機１００の運転状態を熱交換状態にし（Ｓ８）、ＰＭＶＨＥＸがＰＭＶＨＥＸｌｅｓｓよりも大きい場合は、空気調和機１００の運転状態を非熱交換状態にする（Ｓ９）。
【００４０】
さらに、本実施形態の制御部５０は、Ｓ８又はＳ９において、空気調和機１００の運転状態を切り替えたあと、前記タイマの測定時間を用いて、所定時間ｔ３経過するのを待ち（Ｓ１０）、所定時間ｔ３経過した後に、再びＳ１に戻るように設定されている。
【００４１】
続いて、図５を参照して、実験データについて説明する。
【００４２】
図５から分かるように、快適性指標ＰＭＶを比較して空気調和機１００の運転状態を切り替える場合（今回）の方が、従来に比べて、空気調和機１００の消費電力を低減することができることが分かる。
なお、本実施形態では、従来に比べて、消費電力を年間で２．８％低減することができ、１日では最大３．８％低減することができる。
【００４３】
このように構成された本実施形態に係る空気調和機１００によれば、制御部５０が、ＰＭＶを比較して熱交換状態と非熱交換状態とを切り替えるので、各状態において人間が感じる冷暖房の快適性指標を精度良く比較することができ、空気調和機１００における冷暖房の快適性を向上させることができ、ひいては省エネルギー効果を向上させて消費電力を低減させることが可能になる。
【００４４】
また、冷暖房の快適性指標を精度良く比較して空気調和機１００の運転状態を切り替えるので、快適性低下によるユーザクレームの発生を低減させることができる。
【００４５】
さらに、従来は温度センサ３０及び湿度センサ４０を室内及び室外それぞれに設ける必要があったのに対し、温度センサ３０及び湿度センサ４０を外気供給流路Ｌ２４に設ければ良いので、空気調和機１００全体の製造コストを従来よりも削減することができる。
【００４６】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００４７】
例えば、前記実施形態の空気調和機は、温度センサ及び湿度センサを外気供給流路に設けていたが、図６に示すように、温度センサ３０及び湿度センサ４０を外気供給流路Ｌ２４に設け、第２の温度センサ３１及び第２の湿度センサ４１を排気流路Ｌ１に設けるようにしても良い。
【００４８】
より詳細には、制御部５０は、図７に示すように、空気調和機１００の運転が開始されると、非熱交換状態において、排気流路Ｌ１に設けられた第２の温度センサ３１及び第２の湿度センサ４１の測定値に基づいて、室内空気のＰＭＶｉを測定する（Ｓ１）。
【００４９】
次に、制御部５０は、非熱交換状態のまま、外気供給流路Ｌ２４に設けられた温度センサ３０及び湿度センサ４０の測定値に基づいて、外気のＰＭＶｏを測定する（Ｓ２）。
【００５０】
続いて、制御部５０は、ＰＭＶｉとＰＭＶｏとを比較して（Ｓ３）、ＰＭＶｉがＰＭＶｏよりも小さい場合は、熱交換状態にし（Ｓ４）、ＰＭＶｉがＰＭＶｏよりも大きい場合は、非熱交換状態にする（Ｓ５）。
【００５１】
そして、Ｓ３又はＳ４において、空気調和機１００の運転状態が切り替わったあと、例えば図示しないタイマの測定時間を用いて、所定時間ｔ４経過するのを待ち（Ｓ６）、所定時間ｔ４経過した後に、再びＳ１に戻るように設定されている。
【００５２】
このように構成することにより、制御部５０が、外気のＰＭＶ又はＳＥＴ*と室内空気のＰＭＶ又はＳＥＴ*を算出するとともに、これらを比較して空気調和機１００の運転状態を熱交換状態と非熱交換状態とに切り替えることができるので、制御部５０による制御が容易になる。
【００５３】
また、前記実施形態では、制御部がＰＭＶを用いて空気調和機の運転状態を切り替えていたが、ＳＥＴ*を用いて空気調和機の運転状態を切り替えるようにしても良い。
【００５４】
さらに、前記実施形態では、冷房運転時について説明したが、暖房運転時においても快適性指標を用いて空気調和機の運転状態を切り替えるように構成することが好ましい。
【００５５】
加えて、前記実施形態では、制御部が、ＰＭＶＨＥＸとＰＭＶＨＥＸｌｅｓｓとを比較していたが、熱交換状態においては、ＰＭＶＨＥＸとＰＭＶＨＥＸｌｅｓｓ＋０．１とを比較し、非熱交換状態においては、ＰＭＶＨＥＸとＰＭＶＨＥＸｌｅｓｓ−０．１とを比較するように構成しても良い。
【００５６】
そのうえ、前記実施形態では、温度センサ及び湿度センサが外気供給流路に設けられていたが、温度センサ及び湿度センサは、外気供給ポート又はその近傍に設けられていても良い。
【００５７】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５８】
１００・・・空気調和機
２０  ・・・熱交換器
３０  ・・・温度センサ
４０  ・・・湿度センサ
５０  ・・・制御部
６０  ・・・ダンパ
Ｌ１  ・・・排気流路
Ｌ２  ・・・吸気流路
Ｌ２１・・・外気導入流路
Ｌ２２・・・熱交換流路
Ｌ２３・・・非熱交換流路
Ｌ２４・・・外気供給流路
【図１】
2015114066.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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