(57)【要約】【課題】  冷房モードにおいて騒音や振動を少なくすると共に、電力の消費も少なく、室内換気時にも熱損失を減らせる空気調和システムを提供する。【解決手段】  本発明による空気調和システムは、圧縮式空気調和器Ａと、蒸発式冷却装置Ｂと、室外空気の湿度を測定する湿度センサーＣと、圧縮式空気調和器、蒸発式冷却装置、及び湿度センサーに電気的に連結され、冷房モード時に湿度センサーから伝達された室外空気の湿度にしたがって圧縮式空気調和器と蒸発式冷却装置とを選択的に稼働させる制御部Ｄとを有している。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に圧縮機と、冷媒を外部と熱交換させる室外熱交換機と、冷媒を室内と熱交換させる室内熱交換機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を運転モードにしたがって選択的に前記室外熱交換機又は前記室内熱交換機に案内する流路調節装置と、前記室外熱交換機と前記室内熱交換機との間に備えられて冷媒を膨張させる膨張装置とを有する暖房機能を備えた第１冷却装置と、
外部空気を強制的に吸入して室内に吐き出す送風機と、前記送風機の吐き出し側に備えられて通過する外気に水分を供給する加湿装置とを有する第２冷却装置と、
室外空気の湿度を測定する湿度センサーと、
前記第１冷却装置、前記第２冷却装置、及び前記湿度センサーに電気的に連結され、冷房モード時に前記湿度センサーから伝達された室外湿度の数値にしたがって前記第１冷却装置と前記第２冷却装置とを選択的に稼働させる制御部とを具備する空気調和システム。
【請求項２】
前記送風機は、軸流ファンからなることを特徴とする請求項１記載の空気調和システム。
【請求項３】
前記加湿装置は、水分を含有して通風可能な材質のクーリングパッドからなる請求項１記載の空気調和システム。
【請求項４】
前記クーリングパッドは、空気が通過可能な孔が多数形成されていることを特徴とする請求項３記載の空気調和システム。
【請求項５】
前記第２冷却装置は、前記加湿装置の一方側に備えられて外部の空気に含有された異物を除去するフィルターをさらに有する請求項２記載の空気調和システム。
【請求項６】
前記第２冷却装置は、前記加湿装置の一方側に備えられて外部の空気に含有された異物を除去するフィルターをさらに有する請求項３記載の空気調和システム。
【請求項７】
前記フィルターは、前記送風機と前記クーリングパッドとの間に備えられる請求項６記載の空気調和システム。
【請求項８】
前記第２冷却装置は、水を貯蔵可能なタンクをさらに有する請求項２記載の空気調和システム。
【請求項９】
前記第２冷却装置は、前記タンクに貯蔵された冷却媒体を汲みあげるポンプと、
ポンピングした冷却媒体をクーリングパッドに噴射させる噴射機をさらに有する請求項８記載の空気調和システム。
【請求項１０】
前記タンクは、クーリングパッドの下部を包むように設けられることを特徴とする請求項８記載の空気調和システム。
【請求項１１】
前記第２冷却装置は、前記タンクに貯蔵された水をポンピングするポンプと、
ポンピングした水をクーリングパッドに噴射させる噴射機をさらに有する請求項１０記載の空気調和システム。
【請求項１２】
内部に圧縮機と、冷媒を外部と熱交換させる室外熱交換機と、冷媒を室内と熱交換させる室内熱交換機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を運転モードにしたがって選択的に前記室外熱交換機又は前記室内熱交換機に案内する流路調節装置と、前記室外熱交換機と前記室内熱交換機との間に備えられて冷媒を膨張させる膨張装置とを有する暖房機能を備えた第１冷却装置と、
外部空気を強制的に吸入して、室内に吐き出す送風機と、前記送風機の吐き出し側に備えられ、水分を含有して通風可能なクーリングパッドと、水を貯蔵可能なタンクと、前記タンクに貯蔵された水をポンピングするポンプと、ポンピングした水を前記クーリングパッドに噴射させる噴射機と、前記クーリングパッドの出口側に備えられて外部空気に含有された異物を除去するフィルターとを有する第２冷却装置と、
室外空気の湿度を測定する湿度センサーと、
前記第１冷却装置、前記第２冷却装置、及び前記湿度センサーに電気的に連結され、冷房モード時に前記湿度センサーから伝達された室外空気の湿度にしたがって前記第１冷却装置と前記第２冷却装置とを選択的に稼働する制御部とを具備する空気調和システム。
【請求項１３】
前記フィルターは、前記送風機と、前記クーリングパッドとの間に備えられる請求項１２記載の空気調和システム。
【請求項１４】
前記タンクは、前記クーリングパッドの下部を包むように設けられることを特徴とする請求項１２記載の空気調和システム。
【請求項１５】
空気調和器システムの電源が入ると、湿度センサーで外部空気の湿度を測定する段階と、
前記外部空気の湿度と、予め設定された所定の湿度とを比較する段階と、
前記外部空気の湿度が予め設定された前記所定の湿度以上である場合には、圧縮機を使用して冷媒を循環させて室内を冷却する第１冷却装置を稼働させ、前記外部空気の湿度が前記所定の湿度未満である場合には、相対湿度の低い前記外部空気を吸入し、加湿及び冷却して相対湿度を高めて室内に供給する方式で室内を冷却する第２冷却装置を稼働する段階とを有する空気調和システムの運転制御方法。
【請求項１６】
前記第１冷却装置を先に稼働させる場合において、予め設定された第１冷却装置の所定の稼働時間を経過すると、室内を換気するために前記第２冷却装置を所定時間の間稼働させる段階をさらに有する請求項１５記載の空気調和システムの運転制御方法。
【請求項１７】
前記第２冷却装置を予め設定された所定時間の間稼働させた後、室内温度が予め設定された所定の温度以上であれば前記第１冷却装置を再稼働させ、前記室内温度が予め設定された前記所定の温度未満であれば前記冷却システムの稼働を停止させる段階をさらに有する請求項１６記載の空気調和システムの運転制御方法。
【請求項１８】
前記第２冷却装置を先に稼働させる場合において、
前記第２冷却装置を予め設定された所定時間の間稼働させた後、室内温度が予め設定された所定の温度以上であれば前記第１冷却装置を稼働させ、前記室内温度が予め設定された前記所定の温度未満であれば前記冷却システムの稼働を停止させる段階をさらに有する請求項１５記載の空気調和システムの運転制御方法。
【請求項１９】
前記第２冷却装置を先に稼働させる場合において、
前記第２冷却装置を予め設定された所定時間の間稼働させた後、室内温度が予め設定された所定の温度以上であれば前記第１冷却装置を稼働させ、前記室内温度が予め設定された前記所定の温度未満であれば前記冷却システムの稼働を停止させる段階をさらに有する請求項１７記載の空気調和システムの運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気調和システム及びその運転制御方法に関し、特に冷房モード時に外部の空気の湿度にしたがって圧縮式空気調和器又は蒸発式冷却装置を選択的に稼働する空気調和システム及びその運転制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却システムは住居空間、食堂、図書館、又は事務室等のような室内空間を冷房する空気調和器の一種で、一般的に圧縮機、室外熱交換機（凝縮機）、膨張装置、及び室内熱交換機（蒸発器）を有して構成され、冷媒の流動によって室内を冷房する。
【０００３】
ここで、前記圧縮機は低温及び低圧の冷媒を吸入して、高温及び高圧の冷媒として圧縮して吐き出す。そして、前記圧縮機で吐き出された冷媒は前記室外熱交換機に流入して、放熱過程を経て流出する。
前記凝縮機から流出した冷媒は前記膨張装置に流入して、冷媒が蒸発しやすい状態で膨張し、その膨張した冷媒は前記室内熱交換機で吸熱過程を経て室内を冷房した後、再び前記圧縮機に吸入される。
【０００４】
上記のようなサイクルによって、外部の温度が室内の温度に比べて高い場合にも室内空間は前記外部の温度より低い状態を維持することができ、また、室内に備えられた様々な機械、又は電算装備などによって熱が発生する場合にも室内の温度が上昇することを防ぐことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記圧縮機による冷却装置には次のような問題点がある。
【０００６】
まず、前記冷却装置に使用される冷媒を圧縮するときに激しい騒音や振動が発生し、前記圧縮機の駆動により発生する騒音や振動は前記冷却装置で発生する騒音や振動の主要部分を占めるだけでなく、ユーザーに不快感を与える。
【０００７】
そして、前記圧縮機による冷却装置は、電力の消費が多く、特に前記圧縮機による電力の消費が最も多くて、省エネルギーという観点に反する。
【０００８】
また、前記圧縮機による冷却装置は、室内空気を外部と遮断した状態で稼働するので、一定の時間稼働した後には室内空気が乾燥かつ濁り、換気を要する。しかしながら、前記換気を行う間に熱損失の問題が発生する。
【０００９】
上記問題点に鑑みて、冷却システムの稼働時に騒音や振動が少ないと同時に、電力の消費が少なく、室内空気の換気時にも熱損失を減らせる冷却システムの開発が持続的に要求されている。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、冷房モードにおいて発生する騒音や振動が少ないと同時に、電力の消費の少ない空気調和システムを提供することにある。
本発明の他の目的として、冷房モードにおいて室内換気時にも熱損失を減らせる空気調和システムを提供する。
本発明のまた他の目的として、冷房モードにおいて外部空気の湿度にしたがって電力の消費が少なく、熱損失を最小化して効率的に運転できる空気調和システムの運転制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明による空気調和システムは、圧縮式空気調和器と、蒸発式冷却装置と、室外空気の湿度を測定する湿度センサーと、前記圧縮式空気調和器、前記蒸発式冷却装置、及び前記湿度センサーに電気的に連結され、冷房モード時に前記湿度センサーから伝達された室外空気の湿度にしたがって前記圧縮式空気調和器と前記蒸発式冷却装置とを選択的に稼働させる制御部とを有している。
【００１２】
ここで、前記圧縮式空気調和器は、冷媒を高温及び高圧の状態で圧縮して吐き出す圧縮機と、冷媒を外部と熱交換させる室外熱交換機と、冷媒を室内と熱交換させる室内熱交換機と、圧縮された冷媒を冷房又は運転モードにしたがって選択的に前記室外熱交換機又は前記室内熱交換機に案内する流路調節装置と、前記室外熱交換機と前記室内熱交換機との間に備えられて冷媒を膨張させる膨張装置とを有している。
【００１３】
一方、前記蒸発式冷却装置は、外部空気を強制に吸入して室内に吐き出す送風機と、前記送風機の吐き出し側に備えられて通過する外気に水分を供給する加湿装置とを有している。
【００１４】
前記加湿装置は、水分を含有して通風可能な材質のクーリングパッドを有し、より詳細には空気が通過可能な孔が多数形成されることを特徴とする。
【００１５】
前記送風機は、ファンで構成され、特に軸流ファン又は遠心ファンとすることができる。
【００１６】
一方、蒸発式冷却装置は、水を貯蔵可能なタンクと、前記タンクに貯蔵された冷却媒体を汲みあげるポンプと、ポンピングした冷却媒体をクーリングパッドに噴射させる噴射機とをさらに有している。
【００１７】
また、前記蒸発式冷却装置は、前記加湿装置の一方に備えられて外部の空気に含有された異物を除去するフィルターをさらに有している。
より詳細には、前記フィルターは、前記送風機と前記クーリングパッドとの間に備えられ、外部の空気に含有された異物を除去することができ、前記クーリングパッドの出口側に備えられて外部の空気に含有された異物を除去することもできる。
【００１８】
一方、上述した本発明による空気調和システムの運転制御方法としては、冷房モードにおいて、前記空気調和器システムの電源が入ると、湿度センサーで外部空気の湿度を測定する段階と、前記外部空気の湿度と予め設定された所定の湿度とを比較する段階と、前記外部空気の湿度が、前記予め設定された所定の湿度以上である場合には、圧縮機を使用して冷媒を循環させて室内を冷却させる圧縮式空気調和器を稼働させ、所定の湿度未満である場合には、前記相対湿度の低い外部空気を吸入して相対湿度を高めて室内に供給する方式で室内を冷却させる蒸発式冷却装置を稼働させる段階とを有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
以上のような構成を有する本発明によれば次のような効果が得られる。
第一に、冷房モード時に外気の湿度にしたがって第１冷却装置と第２冷却装置とを交互に使用するので、第１冷却装置のみを使用するときより振動や騒音が減少する。
第二に、冷房モード時に外気の湿度にしたがって第１冷却装置と第２冷却装置とを交互に使用するので、第１冷却装置のみを使用するときより電力の消費が減少する。圧縮機の駆動時には電力の消費が多いからである。
第三に、冷房モード時に第１冷却装置を所定の時間稼働させた後には第２冷却装置を稼働させて換気を行う一方、室内温度も維持可能であるので、熱損失が減少する。第１冷却装置のみを使用する場合には室内換気を行う間に熱損失が多いからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明に関する理解を助けるために、空気調和器の機能を説明する。
空気調和器は、特定の領域の空気を使用目的に合うように空気の温度、湿度、空気の流動、及び空気清浄度などを調節する機能などを果たす。例えば、住居空間や事務所、食堂等のような室内空間を冷房又は暖房する機能を有する。
一方、冷却装置は室内の全室を冷房するものであり、空気調和器の一種である。
【００２１】
前記空気調和器は、一般に圧縮機、室外熱交換機、膨張装置、及び室内熱交換機を有して構成され、流動する冷媒の状態変化による熱交換によって室内を冷房又は暖房する。
【００２２】
但し、前記圧縮機による空気調和器は、上述したような問題点があり、本発明は前記圧縮式空気調和器に後述する蒸発式冷却装置をさらに有してなる空気調和システムによる。
【００２３】
本発明による空気調和システムの構成を図１に概略的に示し、図２には本発明の一実施形態に関わる構成を示す。
図１を参照すると、前記空気調和システムは、圧縮式空気調和器Ａと、蒸発式冷却装置Ｂと、室外空気の湿度を測定する湿度センサーＣと、前記圧縮式空気調和器Ａ、蒸発式冷却装置Ｂ、及び湿度センサーＣに電気的に連結されて冷房モードの運転時に前記湿度センサーから伝達された室外空気の湿度にしたがって前記圧縮式空気調和器と前記蒸発式冷却装置とを選択的に稼働させる制御部Ｄとを有している。
【００２４】
まず、前記圧縮式空気調和器Ａは、冷媒を高温及び高圧の状態で圧縮して吐き出す圧縮機１と、冷媒を外部と熱交換させる室外熱交換器２と、冷媒を室内と熱交換させる室内熱交換機４と、圧縮された冷媒を冷房又は暖房の運転モードにしたがって選択的に前記室外熱交換機又は前記室内熱交換機に案内する流路調節装置５と、前記室外熱交換機と前記室内熱交機との間に備えられ、冷媒を膨張させる膨張装置３とを有している。ここで、前記流路調節装置５は四方バルブにより構成される。
【００２５】
前記圧縮式空気調和器は冷房又は暖房モードで運転される。
前記圧縮式空気調和器Ａによる暖房行程として、前記圧縮機１により高温及び高圧で圧縮されて吐き出された冷媒は前記流路調節装置５を経て前記室内熱交換器２に流入し、室内空気と熱交換、つまり、室内空気に熱を放出した後、前記膨張装置３を通過しながら低温低圧で膨張し、前記膨張装置で膨張した冷媒は前記室外熱交換機４に流入して、室外空気と熱交換、つまり、室外空気の熱を吸収する。
【００２６】
そして、前記圧縮式空気調和器Ａによる冷房行程としては、前記圧縮機１により高温及び高圧で圧縮されて吐き出された冷媒は前記流路調節装置５を経て前記室外熱交換機２に流入し、室外空気と熱交換、つまり、室外空気に熱を放出した後、前記膨張装置３を通過しながら低温低圧で膨張し、前記膨張装置で膨張した冷媒は前記室内熱交換機４に流入して、室内空気と熱交換、つまり、室内空気の熱を吸収する。
【００２７】
但し、以下で前記圧縮式空気調和器は、冷房又は暖房モードのうち、特に冷房モードで運転される場合のみを特定して説明する。したがって、以下前記圧縮式空気調和器Ａを第１冷却装置とし、前記蒸発式冷却装置Ｂを第２冷却装置とする。
【００２８】
前記第２冷却装置は外部の空気を強制に吸入して、室内側に吐き出す送風機１１、そして、前記送風機の吐き出し側に備えられ、通過する外気に水分を供給する加湿装置１２を有している。
前記第２冷却装置による冷却行程は、湿度の低い室外空気を前記送風機１１によって強制的に吸入して室内側に吐き出すと、前記送風機１１の室内側に設けられた加湿装置１２内を前記室外空気が通過しながら加湿及び冷却される。前記のように温度を低下させた湿空気が室内に供給され、室内を冷却する。
【００２９】
以下では本発明による実施形態を図２及び図３及び図４に基づいて説明する。
【００３０】
本実施形態による本発明の基本的な構成は上述した通りであるので、同一の説明は省略し、以下では本実施形態による特徴的な構成、結合関係、そして、本システムの動作、及び運転制御方法について説明する。
【００３１】
図２に示すように、第１冷却装置Ａの基本的な構成や動作は上述した通りであるので、その説明を省略する。
一方、第２冷却装置Ｂにおいて、図１の加湿装置１２は、水分を含有し、通風可能な材質であるクーリングパッド１２０からなる。
さらに詳細には、前記クーリングパッドは吸収性を有し、空気の通過可能な孔が多数形成されることもある。
そして、前記送風機１１はファンからなり、特に軸流ファン１１０又は遠心ファンとすることができる。即ち、前記ファンの回転によって室外空気を室内に圧送する。
【００３２】
また、前記第２冷却装置Ｂは、水を貯蔵可能なタンク１３０をさらに有している。前記水貯蔵タンクはクーリングパッドの上部、側面、又は下部等のように何処でも設置可能である。
但し、前記タンクがクーリングパッドより低い所に設けられる場合には、前記タンクに貯蔵された水をポンピングするポンプ１４０と、ポンピングした水をクーリングパッドに噴射させる噴射機１５０とをさらに設けることが好ましい。
【００３３】
この場合には、前記噴射機は前記クーリングパッド１２０を基準として空気吸入側に設けられることが好ましい。これは、前記軸流ファン１１０から吐き出された空気が前記クーリングパッド１２０の方向に流動するので、噴射された水分がクーリングパッド１２０に吸収される効率を高めるためである。
勿論、前記ポンプや前記噴射機を設置せず、前記クーリングパッド１２０を着脱する方式とすることもできる。即ち、前記第２冷却装置Ｂの稼働によってクーリングパッド１２０の水分が足りない状態になれば、ユーザーが前記クーリングパッドを取り出し、水分を供給した後に再び取り付けて使用するようにすることもできる。
【００３４】
そして、前記タンク１３０は前記クーリングパッド１２０の下部を包むようにして、前記クーリングパッドが水に沈むように設置されると、前記クーリングパッドが自ら水分を吸収することで、前記ポンプ１４０と前記噴射機１５０とを備えずとも一定の水準まで水分が補充される。
【００３５】
そして、前記第２冷却装置は前記クーリングパッドの一方に備えられ、外部の空気に含有された異物を除去するフィルター１６０をさらに有している。
より詳細には、前記フィルター１６０は前記軸流ファン１１０とクーリングパッド１２０との間に備えられ、外部の空気と共に流入する異物を除去することができ、前記クーリングパッドの出口側に備えられ、外部の空気と共に流入する異物を除去するようにすることもできる。
【００３６】
前記第１冷却装置Ａと前記第２冷却装置Ｂは前記制御部Ｄに電気的に連結されており、前記制御部Ｄは前記湿度センサーで測定された外部の空気の湿度にしたがって前記第１冷却装置Ａ又は第２冷却装置Ｂを選択的に稼働させる。
【００３７】
次に、前記第２冷却装置Ｂによる冷却行程を説明する。
まず、室外の乾空気を前記軸流ファン１１０によって強制的に吸入して室内側に吐き出し、その吐き出された空気は前記フィルター１６０を通過しながら異物が除去される。
前記フィルター１６０を通過した空気は前記クーリングパッド１２０を通過しながら加湿及び冷却され、冷却された空気が室内に供給されて室内を冷却する。
【００３８】
一方、前記タンク１３０に貯蔵された水を前記ポンプ１４０がポンピングし、これを前記噴射機１５０が噴射すると、噴射された水分は室内側に流動する乾空気に直接に加湿作用を与えるだけでなく、加湿及び冷却行程の間に消耗される水分をクーリングパッド１２０に補充する。
【００３９】
以下では、上述した空気調和システムの構成、及び添付の図面を参照にして上記のように構成された空気調和システムの冷房モードを最適の状態で運転制御する方法、つまり、騒音や振動を減少させて省エネルギー化する一方で、室内空気を適切に換気しえる運転制御方法を図３及び図４に基づいて説明する。
【００４０】
まず、前記空気調和システムの電源が入ると、前記湿度センサーで外部の空気の湿度を測定（Ｓ１０）する。
そして、前記外部空気の湿度と前記制御部に予め設定された所定の湿度とを比較する段階（Ｓ２０）、つまり、前記外気の湿度が予め設定された所定の湿度以上であるかどうかを判断する段階へ進む。
【００４１】
上記段階を経た後、前記外部空気の湿度が前記予め設定された所定の湿度以上である場合には、圧縮機を用いて冷媒を循環させ、室内を冷却する第１冷却装置を稼働する。
逆に、前記外部空気の湿度が前記予め設定された所定の湿度未満である場合には、前記相対湿度の低い外部空気を吸入して、相対湿度を高めて室内に供給する方式で室内を冷却する第２冷却装置を稼働する段階Ｓ３０を有している。
【００４２】
そして、前記第１冷却装置を先に稼働させる場合（Ｓ３１）には、室内が密閉された状態で第１冷却装置が続けて稼働するので、所定の稼働時間が過ぎると、室内空気が乾燥し、かつ濁る。したがって、前記運転制御方法は既設定された第１冷却装置の所定の稼働時間が過ぎると、室内の換気のために前記第２冷却装置を所定の時間の間稼働させる段階Ｓ４０をさらに有していることが好ましい。
【００４３】
このような換気周期は外気の相対湿度、冷房温度、及びユーザーが身体的に快適だと感じる平均湿度などを考慮して決定することが好ましい。
また、前記運転制御方法は、前記第２冷却装置を、室内換気のために設定された所定の時間の間稼働させた後、室内温度が予め設定された所定の温度以上であれば、前記第１冷却装置を再稼働させ、前記室内温度が予め設定された所定の温度未満であれば前記冷却システムの稼働を停止させる段階Ｓ５０をさらに有している。
【００４４】
一方、前記第２冷却装置を先に稼働する場合Ｓ３２において、前記運転制御方法は、前記第２冷却装置を予め設定された所定の時間の間稼働させた後、室内温度が予め設定された所定の温度以上であれば前記第１冷却装置を稼働させ、室内温度が予め設定された所定の温度未満であれば前記第２冷却装置の稼働を停止させる段階Ｓ６０をさらに有している。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による空気調和システムを示す概略図である。
【図２】本発明による空気調和システムを示す構成図である。
【図３】本発明による空気調和システムにおいて冷房モードの運転方法を示すフローチャートの一部である。
【図４】図３のフローチャートの残り一部である。
【符号の説明】
【００４６】
Ａ…圧縮式空気調和器
Ｂ…蒸発式空気調和器
Ｃ…湿度センサー
Ｄ…制御部
１…圧縮機
２…室外熱交換機
３…膨張装置
４…室内熱交換機
５…流路調節装置
１１…送風機
１２…加湿装置
１２０…クーリングパッド
１３０…タンク
１４０…ポンプ
【図１】
2004309113.tif 000003
【図２】
2004309113.tif 000004
【図３】
2004309113.tif 000005
【図４】
2004309113.tif 000006