(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体（２）の内部に、熱交換器（３）で互いに交差する給気風路（４）及び排気風路（５）を備える空気調和装置において、
熱交換器（３）よりも送風方向下流の給気風路（４ｂ）に配置される加湿器（８）と、  熱交換器（３）よりも送風方向上流の排気風路（５ａ）を、熱交換器（３）と加湿器（８）との間の給気風路（４ｃ）に連通させるバイパス開口（１０）と、
バイパス開口（１０）を開閉する開閉手段（１１）と、
室内の湿度を検出する手段（１５）と、
室内の二酸化炭素の濃度を検出する手段（１９）と、
検出される湿度及び検出される二酸化炭素濃度に応じて開閉手段（１１）の駆動を制御する制御手段（１７）とをさらに備え、
上記制御手段（１７）は、バイパス開口（１０）が開放されているときに、検出される湿度が設定湿度よりも所定量（Ａ）以上低くなり且つ検出される二酸化炭素濃度が所定値以上になると、バイパス開口（１０）を閉じさせることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
請求項１において、上記バイパス開口（１１）を通して排気風路（５）から給気風路（４）へバイパスされる風量を調整するバイパス風量調整手段（１１）をさらに備えることを特徴とする空気調和装置。
【請求項３】
請求項２において、上記開閉手段（１１）はバイパス風量調整手段（１１）を含むことを特徴とする空気調和装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一つにおいて、上記バイパス開口（１１）を通過する空気を清浄化する手段（２３）を備え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】
本発明は加湿器および熱交換器を含む空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より、室内からの空気と室外からの空気を全熱交換器で互いに熱交換させつつ換気する空気調和装置がある。ところで、冬場の空気は乾燥するので、その対策として、空気調和装置の給気風路に加湿器を組み込む場合がある。
この種の空気調和装置において、加湿器に温かい空気を通すための加熱用のヒータを内蔵していないタイプでは、加湿量は、全熱交換器で全熱交換した空気の条件により決定されてしまう。このため、加湿量が不足する場合があった。
【０００３】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は簡単な構造にて加湿量を増大させることのできる空気調和装置を提供することである。
【０００４】
【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、請求項１記載の発明は、装置本体の内部に、熱交換器で互いに交差する給気風路及び排気風路を備える空気調和装置において、熱交換器よりも送風方向下流の給気風路に配置される加湿器と、熱交換器よりも送風方向上流の排気風路を、熱交換器と加湿器との間の給気風路に連通させるバイパス開口と、バイパス開口を開閉する開閉手段と、室内の湿度を検出する手段と、室内の二酸化炭素の濃度を検出する手段と、検出される湿度及び検出される二酸化炭素濃度に応じて開閉手段の駆動を制御する制御手段とをさらに備え、上記制御手段は、バイパス開口が開放されているときに、検出される湿度が設定湿度よりも所定量以上低くなり且つ検出される二酸化炭素濃度が所定値以上になると、バイパス開口を閉じさせることを特徴とするものである。
【０００５】
本発明では、熱交換器を通過する前の排気経路の相対的に温かい空気を、熱交換器と加湿器の間の給気経路にバイパスさせて加湿器に流すことにより、加湿器の加湿量を増大させることができる。
また、室内の二酸化炭素の濃度を検出する手段をさらに備え、上記制御手段は、検出される湿度及び検出される二酸化炭素濃度に応じて開閉手段の駆動を制御するので、下記の利点がある。
【０００６】
すなわち、加湿量を増大させるという観点からは、排気経路の空気を給気経路にバイパスさせて室内に還流させることが好ましい場合がある一方、換気量を増大させるという観点からはバイパスさせないほうが好ましい。本発明では、室内の湿度および二酸化炭素濃度を監視し両者に基づいた制御を実施することにより、加湿量と換気量の調和を図ることができる。
また、上記制御手段は、バイパス開口が開放されているときに、検出される湿度が設定湿度よりも所定量以上低くなり且つ検出される二酸化炭素濃度が所定値以上になると、バイパス開口を閉じさせるので、下記の利点がある。すなわち、加湿量を増大させるために排気経路の空気を給気経路にバイパスさせて室内に還流させている場合にも、室内の二酸化炭素濃度が上がって室内の空気が汚れてきた場合には、バイパス開口を閉じ、換気のほうを優先する。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１において、上記バイパス開口を通して排気風路から給気風路へバイパスされる風量を調整するバイパス風量調整手段をさらに備えることを特徴とするものである。本発明では、例えば換気の必要性を満足できるバイパス風量に調整しながら、加湿量の増大を図ることができる。すなわち、換気という主たる機能を犠牲にする割合を最小限にしつつ、加湿量を確保することができる。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項２において、上記開閉手段はバイパス風量調整手段を含むことを特徴とするものである。この場合、開閉手段自身が風量を調整するので、構造を簡素化できて好ましい。
請求項４記載の発明は、請求項１から３の何れかにおいて、上記バイパス開口を通過する空気を清浄化する手段を備えることを特徴とするものである。排気すべき空気の一部を室内に還流させる場合に、その空気を清浄化できて好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
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は本発明の一実施形態に係る空気調和装置の概略構成を示す模式的平面図である。図１を参照して、空気調和装置１は熱交換換気装置からなり、ハウジング２内に、熱交換器３で相交差する給気風路４と排気風路５とを設けている。給気風路４は、室外の空気を給気Ｓとして室内に導入するものであり、排気風路５は室内の空気を排気Ｅとして室外に排出するものである。給気風路４には給気の流れを生成する給気送風機６が配置され、排気風路５には排気の流れを生成する排気送風機７が配置されている。
【００１０】
給気風路４は、熱交換器３を境に送風方向に関しての給気上流部４ａと給気下流部４ｂに分けられ、給気下流部４ｂに給気送風機６および加湿器８が送風方向に関してこの順で配置されている。同様に、排気風路５は、熱交換器３を境に送風方向に関しての排気上流部５ａと排気下流部５ｂに分けられ、排気下流部５ｂに排気送風機７が配置されている。
給気下流部４ｂと排気上流部５ａとは仕切り板９により区画されており、この仕切り板９には、給気下流部４ｂ内の加湿器８の上流となる部分４ｃ（すなわち、給気風路４の熱交換器３と加湿器８との間の部分４ｃ）と、排気上流部５ａとを連通するバイパス開口１０が形成されている。また、排気上流部５ａには、バイパス開口１０を開閉する開閉部材１１が配置されている。開閉部材１１は、例えば仕切り板９に沿う軸線１２の回りに回動する板からなり、モータ１３により駆動される。モータ１３により駆動される開閉部材としてのダンパ１１は、図１に示すように、仕切り板９に沿ってバイパス開口１０を閉じる閉じ位置と、図６に示すように、排気上流部５ａに流れ込む室内空気の一部をバイパス開口１０を通過するバイパス流Ｂとして流すための開放位置とに変位するようにしてある。
１４はダンパ１１の位置を検出する変位センサである。
【００１１】
排気上流部５ａには、室内の空気の湿度を検出する湿度センサ１５と、室内の空気に含まれる二酸化炭素の濃度を検出する二酸化炭素濃度センサ１９が配置されている。また、ハウジング２の表面には電装品箱１６が設けられ、この電装品箱１６内には本空気調和装置１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１７が内装されている。
また、２０はリモコンであり、リモコン２０には、操作部２１を介して操作される湿度調節器２２が収容されている。
【００１２】
図２のブロック図を参照して、上記制御部１７には、変位センサ１４、湿度１５、二酸化炭素濃度センサ１９及び湿度調節器２２が接続され、これらのセンサ１４，１５，１９の検出信号が制御部１７に与えられるとともに、湿度調節器２２から、設定湿度に係わる信号が制御部１７に与えられる。また、制御部１７には、ダンパ１１用のモータ１３を駆動するためのドライバ１８が接続され、制御部１７からドライバ１８に制御信号が与えられる。
【００１３】
図３〜図５のフローチャートを参照して、制御の流れについて説明する。まず、図３を参照して、運転が開始されると、各データがイニシャライズされる（ステップＳ１）。次いで、開閉部材としてのダンパ１１を閉じ位置とする（ステップＳ２）。そして、運転開始からの経過時間Ｔが所定時間Ｔａに達するまで（この所定時間Ｔａは任意に設定が可能な時間であり、例えば１時間に設定される）は、ステップＳ２〜ステップＳ１３までの制御が実施される。
【００１４】
ダンパ１１の全閉が確認され（ステップＳ４）、全閉である場合には、検出湿度が設定湿度よりも所定量Ａ以上低く（設定湿度−Ａ≧検出湿度）且つ二酸化炭素の検出濃度が所定値Ｂ未満（Ｂ≧ＣＯ2 濃度）であることを条件として、ダンパ１１の開度を大としてバイパス開口１０を開放する（ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８）。すなわち、運転開始からあまり時間がたっておらず、しかもダンパ１１が閉じていて、検出湿度が設定湿度と比較して相当低い場合には、ダンパ１１の開度を大として、バイパス風量を多くすることにより、設定湿度にできるだけ早く近づけることができるようにしてある。その後、ステップＳ３に戻る。なお、所定量Ａ，Ｂは空気調和装置の設置条件等に応じて任意に設定すれば良い。
【００１５】
開度大に対応するダンパ１１の開放位置は、予め定められており、例えば、排気上流部５ａに流れ込んだ風量のうち、３割が実際に室外に排出され、７割が図６において二点鎖線で示すバイパス流Ｂとして給気風路４へバイパスされるようにする。すなわち、３割分だけ換気量が確保されることになる。
一方、検出湿度が設定湿度よりも所定量Ａ以上低い（設定湿度−Ａ≧検出湿度）ものの、二酸化炭素の検出濃度が所定値Ｂを超える（Ｂ＜ＣＯ2 濃度）場合には、ダンパ１１を閉じて（ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ９）、換気を優先させる。その後、ステップＳ３に戻る。
【００１６】
他方、設定湿度が、（設定湿度−Ａ）＜検出湿度≦設定湿度、を満たす範囲内にあるときは、ダンパ１１の開度を小としてバイパス開口１０を開放する。その後、ステップＳ３に戻る。開度小のときは、例えば排気上流部５ａに流れ込んだ風量のうち、７割が実際に室外に排出され、３割が図６において二点鎖線で示すバイパス流Ｂとして給気風路４へバイパスされるようにする。すなわち、７割分だけ換気量が確保されることになる。
【００１７】
また、ステップＳ５において、検出湿度が設定湿度よりも高い場合（設定湿度≦検出湿度）には、ダンパ１１の全閉状態を継続しつつ、検出湿度の監視を続ける。
一方、ステップＳ４において、ダンパ１１の開放が判断されると、Ｐ１に移行し、図４に示す制御が実施される。すなわち、図４を参照して、検出湿度が、設定湿度から所定量Ａを減じた値以上（設定湿度−Ａ≦検出湿度）であって且つ二酸化炭素の検出濃度が所定値Ｂ以下（Ｂ≧ＣＯ2 濃度）である場合には、ダンパ１１の開度を小としてバイパス開口１０を開放する（ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３）。その後、ステップＳ３に戻る。
【００１８】
また、検出湿度が、設定湿度から所定量Ａを減じた値以上である（設定湿度−Ａ≦検出湿度）ものの、二酸化炭素の検出濃度が所定値Ｂを超える（Ｂ＜ＣＯ2 濃度）場合には、ダンパ１１を閉じて（ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１４）、換気を優先させる。その後、ステップＳ３に戻る。
また、ステップＳ１１において、検出湿度が、設定湿度から所定量Ａを減じた値未満である（設定湿度−Ａ＞検出湿度）場合には、そのまま、ステップＳ３に戻る。
【００１９】
他方、図３のステップＳ３において運転開始から所定時間の経過が確認されると、Ｐ２に移行し、図５に示す制御が実施される。すなわち、図５を参照して、検出湿度が、設定湿度から所定量Ａを減じた値以下（設定湿度−Ａ≧検出湿度）となり、且つ二酸化炭素の検出濃度が所定値Ｂ以下（Ｂ≧ＣＯ2 濃度）である場合には、ダンパ１１の開度を小としてバイパス開口１０を開放する（ステップＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７）。検出湿度が、設定湿度から所定量Ａを減じた値以下（設定湿度−Ａ≧検出湿度）ではあるものの、二酸化炭素の検出濃度が所定値Ｂを超える（Ｂ＜ＣＯ2 濃度）場合には、ダンパ１１を閉じて（ステップＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１８）、換気を優先させる。また、検出湿度が、設定湿度から所定量Ａを減じた値を超える（設定湿度−Ａ＜検出湿度）場合にも、ダンパ１１を閉じて（ステップＳ１５，Ｓ１９）、換気を優先させる。
【００２０】
本実施の形態では、冬場で外気温が低く、従って給気風路４を流れる空気の温度が低い場合にも、熱交換器３を通過する前の室内の温かい空気の一部を加湿器８に流すことにより、加湿器８の加湿量を向上させることができる。
加湿量を増大させるという観点からは、排気経路５の空気を給気経路４にバイパスさせて室内に還流させることが好ましい場合がある一方、換気量を増大させるという観点からはバイパスさせないほうが好ましい。そこで、本実施の形態では、室内の湿度および二酸化炭素濃度を監視し、両者に基づいた制御を実施することにより、加湿量と換気量の調和を図るようにしている。具体的には、加湿量を増大させるために排気経路５の空気を給気経路４にバイパスさせて室内に還流させている場合にも、室内の二酸化炭素濃度が上がって室内の空気が汚れてきた場合には、ダンパ１１を閉じ、換気のほうを優先する。
【００２１】
これにより、換気の必要性を満足できるバイパス風量に調整しながら、加湿量の増大を図ることができる。すなわち、換気という主たる機能を犠牲にする割合を最小限にしつつ、加湿量を確保することができる。
また、開閉部材としてのダンパ１１がバイパス開口１０の単なる開閉だけではなく、バイパス風量を調整する部材としても機能するので、バイパス風量を調整する部材をダンパ１１とは別に構成する場合と比較して、構造を簡素化できて好ましい。
【００２２】
なお、運転開始から所定時間が経過するまでは、ダンパ１１の開度を大とする場合があるのに対して、所定時間の経過後はダンパ１１の開度を大とする場合がなく小にとどめている。これは、換気を優先させるという趣旨である。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、図７に示すように、ダンパ１１の開放位置で、ダンパ１１がバイパス開口１０の下流で排気上流部５ａを完全に閉じるようにしても良く、この場合、排気上流部５ａに流れ込む室内空気の全量がバイパス開口１０を通して加湿器８へバイパスされることになり、加湿器８の加湿量を最大限に向上できる。
【００２３】
また、図８に示すように、バイパス開口１０を通過する空気を清浄化するためのフィルタ２３を給気下流部４ｂにおいてバイパス開口１０の近傍に配置しても良い。この場合、このフィルタ２３に、光の照射を受けて脱臭機能、汚染物質分解機能、殺菌機能等を有する光触媒（例えば二酸化チタン）を担持させるとともに、フィルタ２３に光を照射するランプ２４を給気下流部４ｂに設けても良い。
排気すべき空気の一部を室内に還流させる場合に、その空気を清浄化することができて好ましい。ランプ２４はダンパ１１が開放されているときのみに点灯させれば十分である。
【００２４】
また、二酸化炭素濃度センサ１９を廃止し、検出される湿度に応じてダンパ１１を動作を制御しても良い。
その他、ダンパ１１の開度を３段階以上に調整したり、バイパス風量調整部材を開閉部材とは別に構成すること等、本発明の請求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】本発明の一実施形態の空気調和装置の概略構成を示す模式的平面図である。
【図２】ダンパ制御の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】ダンパ制御の流れを示すフローチャートである。
【図４】図３に続いて、ダンパ制御の流れを示すフローチャートである。
【図５】図３に続いて、ダンパ制御の流れを示すフローチャートである。
【図６】ダンパを開放した状態を示す空気調和装置の模式的平面図である。
【図７】本発明の別の実施形態の空気調和装置の模式的平面図であり、ハウジング内に導入した室内の空気の全量をバイパスさせる例を示している。
【図８】本発明のさらに別の実施形態の空気調和装置の模式的平面図であり、バイパス開口の近傍に光触媒を担持するフィルタを配置する例を示している。
【符号の説明】
１    空気調和装置
２    ハウジング（装置本体）
３    熱交換器
４    給気風路
５    排気風路
６    給気送風機
７    排気送風機
８    加湿器
９    仕切り板
１０  バイパス開口
１１  ダンパ（開閉部材）
１３  モータ
１４  変位センサ
１５  湿度センサ
１７  制御部
１９  二酸化炭素濃度センサ
２２  湿度調節器
２３  フィルタ
【図１】
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【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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【図８】
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