JP2022136770A - 空調システム、空調装置、及び、空調制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】部屋の温度を維持しつつ、空気の清浄度や吹き出し風量も良好に保つことができる全館空調システムを提供する。【解決手段】本開示に係る空調システムは、熱交換器を有する熱源機と、送風装置と、送風装置と居住空間との間を接続するダクトと、ダクトから分岐し、ダクトから送られた空気を居住空間に吹き出す複数の吹き出し部と、吹き出し部に取り付けられ、居住空間に吹き出される空気の量を変化可能な複数のダンパと、居住空間に配置され、居住空間内の汚染物質を検知する複数の汚染物質センサと、いずれかの汚染物質センサがあらかじめ定められた所定の値以上の汚染物質を検知した場合に、ダンパのなかから、当該汚染物質センサが配置された居住空間のダンパの開度を大きくし、かつ、熱源機の出力を低下させる、あるいは、送風装置の送風量を低下させる第一の空気清浄モードを実行する制御装置と、を備える。【選択図】図1
Description
本開示は、空調システム、空調装置、及び、空調制御方法に関する。
近年、高断熱かつ高気密の住宅において、24時間連続で住宅内全体を自動的に空調する、いわゆる全館空調システムと呼ばれる空調システムが知られている。全館空調システムでは、1台の空調装置により調和した空気を、間仕切された各空間にダクトを介して分配する技術が開示されている。
従来の空調システムでは、全ての部屋に向けて共通の温度及び湿度に調和した空気を供給するが、各空間への調和空気の供給量は、各空間の温度と目標温度との差によって決定される。しかしながら、部屋の温度と目標温度との差に合わせて調和空気の供給量を制御すると、換気量や吹き出し風量が吹き出し口毎に成り行きとなり、換気量が不足したり使用者が不快に感じたりする虞がある。
本開示は、上記課題を解決するためになされた。その目的は、全館空調システムにおいて、部屋の温度を維持しつつ、空気の清浄度や吹き出し風量も良好に保つことができる全館空調システムを提供することにある。
本開示に係る空調システムは、熱交換器を有する熱源機と、送風装置と、送風装置と居住空間との間を接続するダクトと、ダクトから分岐し、ダクトから送られた空気を居住空間に吹き出す複数の吹き出し部と、吹き出し部に取り付けられ、居住空間に吹き出される空気の量を変化可能な複数のダンパと、居住空間に配置され、居住空間内の汚染物質を検知する複数の汚染物質センサと、いずれかの汚染物質センサがあらかじめ定められた所定の値以上の汚染物質を検知した場合に、ダンパのなかから、当該汚染物質センサが配置された居住空間のダンパの開度を大きくし、 かつ、熱源機の出力を低下させる、あるいは、送風装置の送風量を低下させる第一の空気清浄モードを実行する制御装置と、を備える。
本開示の空調システムによれば、全館空調システムが適用される住宅において、温度、風速、及び空気の清浄度が良好な環境に保たれ、使用者の快適性が向上する。
以下、本開示の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお各図面においては、共通する要素に同一の符号(1a、1b、・・・)を付けるものとする。また、以下の説明においては、共通する要素で個々を区別する必要のない場合には符号のアルファベットを省略する。
また以下に述べる実施形態は説明のためのものであり、本開示の範囲を制限するものではない。すなわち、当業者であれば本開示の空調システムの各要素または全要素をこれと均等なものに置換した形態を採用することが可能であるが、これらの形態も本開示の範囲に含まれる。つまり、本開示は、以下に説明する実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
また以下の実施形態では、空調システムが建物の一例として、一戸建て住宅に設置される場合について説明するが、他に集合住宅、オフィスビル等といった建物に空調システムが設置される場合にも、同様に本開示の空調システムを適用することができる。
実施の形態1.
図1は、本開示の実施の形態1に係る空調システム100の全体構成を示す図である。空調システム100は、一戸建て住宅、集合住宅、オフィスビル等の建物における複数の部屋を1台の空調システムによって空調する、いわゆる全館空調システムである。
図1は、本開示の実施の形態1に係る空調システム100の全体構成を示す図である。空調システム100は、一戸建て住宅、集合住宅、オフィスビル等の建物における複数の部屋を1台の空調システムによって空調する、いわゆる全館空調システムである。
図1に示すように、空調システム100は、空調装置2と、熱源装置30と、換気装置70と、調湿装置80と、を備える。また、居住空間である第一の空間1000及び第二の空間1001には、温湿度センサ4a、4b、及び4cと、汚染物質センサ11a、11b、及び11cと、端末5と、が配置されている。なお、第一の空間1000は、壁などで隔絶されることのない空間であるが、床面積が大きいため二つの温湿度センサ4a及び4bと、二つの汚染物質センサ11a及び11bが配置されている。なお、温湿度センサ4a及び4bは温度センサと、湿度センサとが一体でもよいし別体でもよい。
また空調装置2と、第一の空間1000及び第二の空間1001と、は第一のダクト7及び第二のダクト8によって接続される。第一のダクト7は空調装置2から調和空気が各空間に送られるダクトであり、第二のダクト8は各空間の空気が空調装置2に送られるダクトである。また、第一のダクト7は途中で吹き出し部9a、9b、9cに分岐しており、吹き出し部9a、9b、9cにはダンパ6a、6b、及び6cが取り付けられている。
なお、第一の空間1000及び第二の空間1001の空気が空調装置2に戻る経路については、第二のダクト8を設けなくてもよく、扉のアンダーカット等から図示しない廊下等を通って空気が空調装置2に戻るようにしてもよい。
空調装置2は、人が居住する第一の空間1000及び第二の空間1001以外の、機械室、廊下、天井裏、床下等の空間に設置される。空調装置2は各空間からの還気(RA)を第二のダクト8から吸い込んで調和した後、給気(SA)を第一のダクト7により各空間に送気する。また熱源装置30は建物の外に設置される。
熱源装置30の一部の熱交換器は、後述するように空調装置2の内部に配置される。熱源装置30は、冷媒などの熱媒体を介して、空調装置2に冷熱又は温熱を供給する。
図2は、本実施の形態における熱源装置30の構成を示す図である。本実施の形態では、熱源装置30は二つの冷媒回路31a、31bを備える。ここで二つの冷媒回路31a、31bは同一の構成を有する冷媒回路であるので、構成については冷媒回路31aについてのみ説明する。なお、このことは二つの冷媒回路31a、31bが必ず同一の冷媒回路である必要を示すものではない。
冷媒回路31aは、圧縮機32aと、四方弁33aと、第一の熱交換器34aと、膨張弁35aと、第二の熱交換器36aと、を備える。圧縮機32aと、四方弁33aと、第一の熱交換器34aと、膨張弁35aと、第二の熱交換器36aと、は配管により接続される。また熱源装置30は上記構成要素の他に、第一の熱交換器34aの傍に配置された図示しない送風装置、及び各構成要素を制御するための図示しない制御装置を備えている。
圧縮機32aは、例えばロータリー式の圧縮機である。なお圧縮機32aはピストン式やスクロール式の圧縮機でもよい。さらに圧縮機32aは定格周波数で運転されるようにしてもよいし、図示しない制御装置に搭載されたインバータによって周波数が可変に制御されるようにしてもよい。
四方弁33aは、流路を切り替える機能を持ち空調システム100が冷房運転を行うか、暖房運転を行うかによって流路を切り替える。冷房運転を行うとき、四方弁33aは圧縮機32aの吐出口と第一の熱交換34aとを接続し、また第二の熱交換器36aと圧縮機32aの吸入口とを接続する。一方暖房運転を行うとき、四方弁33aは圧縮機32aの吐出口と第二の熱交換器36aとを接続し、第一の熱交換34aと圧縮機32aの吸入口とを接続する。
第一の熱交換器34a及び第二の熱交換器36aは、例えば銅管と銅管に固着されたアルミニウムのフィンによって構成されるフィンチューブ式熱交換器である。第一の熱交換器34aは熱源装置30の内部に配置され、外気と熱媒体との間で熱交換を行う。一方、第二の熱交換器36aは空調装置2の内部に配置され、空調装置2に吸い込まれたRAと熱媒体との間で熱交換を行う。
膨張弁35aは、例えば開度を制御可能な電子膨張弁である。膨張弁35aは流入した高圧の冷媒を低圧の冷媒に減圧する。
以上説明した構成の熱源装置30の冷媒回路31a、31bは以下のように動作する。空調装置2が冷房運転を行う場合には、冷媒回路31a、31bはともに冷房運転で動作し、図2の実線矢印に示す方向に熱媒体が流れる。この時、第二の熱交換器36a、36bには、例えば15℃程度の低圧の熱媒体が流れる。
一方、空調装置2が暖房運転を行う場合には、冷媒回路31a、31bはともに暖房運転で動作し、図2の点線矢印に示す方向に熱媒体が流れる。この時、第二の熱交換器36a、36bには、例えば45℃程度の高圧の熱媒体が流れる。
また、空調装置2が除湿運転を行う場合には、冷媒回路31aは冷房運転で動作し、第二の熱交換器36aにはRAの露点温度よりも低温である7℃程度の熱媒体が流れる。この場合、空調装置2においては、RAが熱交換器36aを通過するときに、空気中の水分が熱交換器36aの表面に結露して除湿される。
なお、冷媒回路31bについては室内の温度と湿度との関係に応じて、冷媒回路31aと同様に冷房運転で動作させてもよく、また、除湿する間に空間1000、1001が冷えすぎないように動作を停止させてもよい。あるいは、冷媒回路31bを暖房動作させ、再熱除湿させるようにしてもよい。このように、冷媒回路31bについては、顕熱及び潜熱の空調負荷に応じて動作を切り替えることができる。
なお図2の熱源装置30では、2系統の冷媒回路を備える場合について説明したが、熱源装置30は1系統の冷媒回路だけであってもよい。1系統の冷媒回路を備える場合では、空調装置2の第二の熱交換器36a、36bを直列に接続し、それら2つの熱交換器の間に別の膨張弁を配置して、再熱除湿が可能な構成としてもよい。
また図2では、直膨式の熱源装置30が示されているが、熱源装置30は間接式であってもよい。その場合、熱源装置30は空調装置2の内部に配置された水空気熱交換器と、水配管を介して接続される。この場合、熱源装置30は空調装置2内の熱交換器から戻ってきた冷温水を温調して空調装置2に供給する、いわゆるチラーと呼ばれる装置となる。なお空調装置2の運転モードと、熱源装置30が供給する冷温水の温度との関係は、上述した直膨式と同様のため、説明を省略する。
また、熱源装置30に流れる熱媒体は例えばR32(ジフルオロメタン)などのHFC(Hydro Fluoro Carbons)冷媒やR290(プロパン)などの自然冷媒である。なお、本実施の形態においては熱媒体の種類は限定されない。
図3は空調装置2と、換気装置70と、調湿装置80と、の構造を示す図である。換気装置70と、調湿装置80とは、空調装置2の外部に配置されてもよいし、空調装置2の内部に配置されていてもよい。なお換気装置70と、調湿装置80とが空調装置2の内部に配置される場合は、空調装置2、換気装置70、及び調湿装置80のそれぞれの風路が隔壁などにより隔絶されていることが望ましい。また換気装置70と、調湿装置80とが空調装置2の外部に配置される場合は、空調装置2とそれぞれダクト等で接続される必要がある。
図3に示すように、空調装置2の内部は送風装置20と、制御装置22とが備えられ、外面にはRAを吸い込む吸込口23と、SAを供給する供給口24が設けられている。加えて、空調装置2の内部には第二の熱交換器36a、36bが配置されている。
送風装置20は、空間1000及び空間1001から戻ってきたRAを吸込口23から吸い込み、第二の熱交換器36a、36bに流す。第二の熱交換器36a、36bには、熱源装置30から供給された熱媒体が流れており、RAと、上記熱媒体との間で熱交換が行われる。つまり、空調装置2は熱源装置30と冷媒配管を介して接続される直膨式の室内機、あるいは、熱源装置30と水配管を介して接続される間接式の室内機(ファンコイルユニット)である。
第二の熱交換器36a、36bにより調和されたSAは供給口24から供給される。供給口24には第一のダクト7が接続されており、SAは第一のダクト7と吹き出し部9a、9b、9cを通って第一の空間1000と第二の空間1001に供給される。
制御装置22は、空調システム100全体を制御する。制御装置22は、例えば、CPU(Central Processing Unit)と、通信インタフェースと、ROM(Read Only Memory)と、RAM(Random Access Memory)と、二次記憶装置と、を備え、これらは、バスを介して相互に接続される。通信インタフェースは、無線通信又は有線通信するためのNIC(Network Interface Card controller)を介して、制御装置22は、温湿度センサ4a、4b、4c、端末5、ダンパ6a、6b、6c、汚染物質センサ11a、11b、11c、図示しない熱源装置30の制御装置、換気装置70、及び調湿装置80と信号の送受信が可能である。
図4は制御装置22の機能を示す図である。図4に示すように制御装置22は、室内環境取得部200と、操作取得部201と、運転モード決定部202と、制御指令部203と、記憶部204とを備える。これら各部の機能は、後述する記憶手段204に記憶される空調制御プログラムに沿って、CPUにより実行される。
室内環境取得部200は、温湿度センサ4a、4b、4c及び汚染物質センサ11a、11b、11cから送られてくる、空間1000及び空間1001の温度、湿度、及び汚染物質の検知結果を受信する。さらに室内環境取得部200は、取得した各空間の検知結果を後述する記憶部204の室内環境データテーブルに格納する。
操作取得部201は、使用者の端末5の操作データを受信する。操作データは例えば、目標温度の値、風量の設定値などである。操作取得部201は、取得した操作データを後述する記憶部204の操作データテーブルに格納する。なお、操作取得部201は端末5からの信号だけを受信するのではなく、使用者が保有するスマホなど外部端末からの信号も受信可能である。
運転モード決定部202は、各空間の温度、湿度、汚染物質の量、及び端末5の操作データの関係に基づいて、空調システム100の運転モードを決定する。空調システム100は、例えば、冷房、暖房、除湿、加湿、送風のなかから、何れかの運転モードに切り替えて動作可能である。
制御指令部203は、空調システム100が運転モード決定部202の決定した運転モードで動作するよう、空調システム100の各構成要素に指令を出す。例えば、空調システム100が冷房で動作する場合には、制御指令部203は熱源装置30の冷媒回路31a、31bが冷房運転をするよう熱源装置30の制御装置に指令を出す。
記憶部204は、空調システム100の制御を実行する制御プログラムと、取得される検知結果を記憶する。例えば、記憶部204は室内環境データテーブルを備え、空間1000と、空間1001とを識別する情報と、それぞれの空間の温度、湿度、及び汚染物質の値を対応付けて記憶する。また記憶部204は操作データテーブルを備え、空間1000と、空間1001とを識別する情報と、それぞれの空間における端末5の操作内容とを対応付けて記憶する。
換気装置70は全熱交換器71を備え、RAと外気(OA)とを熱交換しつつ換気を行う。具体的には換気装置70は、図示しない送風装置によってRAの少なくとも一部を吸い込み、全熱交換器71を通した後に屋外に排出する。同時に換気装置70は、図示しない他の送風装置によって、排出されるRAと同量のOAを吸い込み、全熱交換器71を通した後空調装置2に送り込む。ここでRAと、OAとは、全熱交換器71を介して熱交換を行う。これによりRAからOAへ熱回収が行われる。なお換気装置70の図示しない送風装置は、制御装置22からの指令に従って制御される。
調湿装置80は調湿材81を備え、空調装置2内の空気を調湿する。調湿材81は、例えばデシカントロータ等であり、外気OAに含まれる水分を吸着し、その水分を空調装置2に供給して、空調装置2内のRAを調湿する。なお調湿装置80は、制御装置22からの指令に従って調湿を制御される。また調湿装置80は、給水による加湿方式であってもよい。
温湿度センサ4a、4b、4cは、空間1000及び空間1001に設置され、各空間の温度及び湿度を検知する。温湿度センサ4a、4b、4cは、検知した温度及び湿度のデータを制御装置22へ送信する。なお温湿度センサ4a、4b、4cは、制御装置22からの要求に応答して、即座に検知結果を送信してもよいし、一定時間ごとに検知結果を送信するようにしてもよい。
なお、図1において温湿度センサ4a、4bは空間1000に、温湿度センサ4cは空間1001に配置されているが、各空間に配置される温湿度センサの数は特に制限されず、必要な数を配置することができる。さらに、各空間には温湿度センサ4a、4b、4cの代わりに温度センサを設置し、空調装置2における吸込口23の近傍に湿度センサを配置するようにしてもよい。この場合でも、温度センサが検知した各空間の温度と、RAの湿度との関係から、各空間の湿度を推定することは可能である。
端末5は、例えば空間1000の入口付近の壁に設置され、ユーザから空調システム100に係る操作を受け付ける。端末5は、例えば、ユーザの操作により室内の目標温度が変更されると、変更された目標温度の値が含まれた操作データを制御装置22へ送信する。なお、端末5は一つに限らず各空間に同じものを配置してもよい。
また端末5は上記形態に限らず、同様の機能を有するものであればよい。例えば、使用者が保有するスマートフォンに空調システム100の制御アプリをインストールしたものであってもよい。
汚染物質センサ11a、11b、11cは各空間に設置され、各空間のCO2濃度や粉塵濃度など汚染物質を検知する。汚染物質センサ11a、11b、11cは、検知結果を制御装置22へ送信する。なお汚染物質センサ11a、11b、11cは、制御装置22からの要求に応答して、即座に検知結果を送信してもよいし、一定時間ごとに検知結果を送信するようにしてもよい。
なお、図1において汚染物質センサ11a、11bは空間1000に、汚染物質センサ11cは空間1001に配置されているが、各空間に配置される汚染物質センサの数は特に制限されず、必要な数を配置することができる。
ダンパ6a、6b、6cは吹き出し部9a、9b、9cに配置される。ダンパ6a、6b、6cの開度は多段階で調節可能となっており、制御装置22からの指令に従って開度を変更する。これにより、第一のダクト7から供給される空気SAの各空間への供給量を適宜変更することができる。
なお、図1においてダンパ6a、6bは空間1000に、ダンパ6cは空間1001に配置されているが、各空間に配置されるダンパの数は特に制限されず、必要な数を配置することができる。
以上、空調システム100について構成を説明したが、上記の空調システム100の構成は一例であり、空調システム100の各要素または全要素は、これと均等なものに置換することもできる。また必要に応じて要素を追加することもできる。例えば、換気装置70の外気OAを吸い込む部分、RAの吸込口23、あるいは、吹き出し部9a、9b、9cには、空気に含まれる塵埃を除去するためのフィルター、あるいは電気式空気清浄装置を取り付けてもよい。
続いて空調システム100について、その動作を説明する。図5は空調システム100が設置された一戸建ての間取りと、空調システム100の各構成要素の配置と、を端末5に表示した図である。以下の空調システム100の動作の説明では、図5に示される一戸建てにおいて空調システム100が動作する場合について説明する。
図5に示す一戸建てでは、居住空間として、一階にリビング、ダイニング、キッチン、和室等の、二階に寝室、個室1、個室2等の空間がある。一階及び二階の天井には第一のダクト7が設置され、各空間には吹き出し部9dから9nが配置されている。なお、吹き出し部9の数や配置は一例であり、図5に示す限りではない。また、図5には図示しないが各空間には、吹き出し部9dから9nに対応する、温湿度センサ4dから4nと、汚染物質センサ11dから11nと、が配置され、吹き出し部9dから9nにはダンパ6dから6nが取り付けられている。
また、図5に示すように建物に設置された段階で、空調システム100には各吸込口9dから9nが配置された空間同士の関係が入力されている。例えば、リビング、ダイニング、及びキッチンは互いに連通しており、壁や扉などで隔てられていない、洗面場とリビングとは壁及び扉によって隔てられている、などの関係が入力されている。空調システム100に入力された各空間の関係は、記憶部204に記憶される。なお以下では、リビング、ダイニング、キッチンを連通する一つの空間として表現する場合には(以下LDK、Living Dining Kitchen)と表記する。
空調システム100が動作する場合、各空間に対して独自に空調のオンオフ、目標温度、送風量等を設定することができる。ユーザは端末5を操作して上記項目を設定することができる。
使用者が端末5の空調を行いたい空間をタップすると、当該空間の空調を行うための設定画面が表示される。例えば、使用者が端末5のダイニングあるいは吹出口9bをタップすると、ダイニングの設定画面が表示される。なお、全空間の空調設定を一括で行える表示を併せて示すようにしてもよい。
図6はダイニングの設定画面の一例を示す図である。図6はダイニングの設定内容として、運転もしくは停止、運転モードの選択、現在の室温と目標温度、風速、換気の有り無し、などの項目が表示されている。なお空調システム100は運転モードとして、冷暖房、加湿と除湿、及び送風運転、が実行可能である。
なお、図6に示す設定の項目は一例であり、必要に応じて項目を追加あるいは削除することができる。例えば、予約タイマーや、フィルター清掃などの項目を追加してもよい。使用者が希望の設定を行った後、設定完了の表示をタップすると、端末5から設定内容が操作取得部201に送信され、記憶部204に記憶される。
以上のように使用者から設定が行われた後、空調システム100は動作を開始する。以下では、まず冷房と暖房、除湿と加湿、送風について説明した後、本実施の形態の特徴的な運転モードである空気清浄モードについて説明する。
なお以下では、空調システム100を適用する建物を高気密の一戸建てと想定し、換気装置70は常に動作しているとして説明する。すなわち換気装置70では、換気装置70の図示しない送風手段が作動し、RAの少なくとも一部を室外に排出し、排出されたRAと同量の外気OAが吸い込まれる。この時、全熱交換器71においては、RAと外気OAとの間で熱交換が行われ、RAが持つ熱量が外気OAに与えられる。熱交換後、外気OAは空調装置2に吸い込まれる。空調装置2に吸い込まれた外気OAは、排出されなかったRAと合流して送風装置20によって供給口24から供給される。なお、換気は空調装置100の設定次第で停止することも可能である。
まず冷房運転について説明する。端末5で使用者が冷房を選択すると、端末5は操作取得部201に設定内容の信号を送信する。操作取得部201は記憶部204に設定内容を記憶させるとともに、運転モード決定部202に使用者が選択した内容を送信する。
使用者が冷房を選択した場合、運転モード決定部202は空調システム100が冷房運転を行うよう、空調システム100の各要素に指令を出す。例えば、運転モード決定部202は熱源装置30に指令を送り、冷媒回路31a及び31bを冷房運転で動作させる。また、運転モード決定部202は空調装置2の送風装置20にも指令を送り送風を行わせる。
この時、冷媒回路31a及び31bの第二の熱交換器36a、36bの温度、送風装置20の送風量、及びダンパ6dからダンパ6nの開度は、使用者が設定した制御内容、温湿度センサ4dから4nの検知結果、及び記憶部204に記憶された制御用プログラムによって決定される。なお、空調負荷が小さい場合には冷媒回路31a及び31bのどちらかだけを動作させるようにしてもよい。これにより、各空間における空調システム100の能力及び吹き出し風量が決まり、空調システム100は空間を冷房する。
図7は空調システム100が冷房運転を行う場合の、各空間における冷房能力、吹き出し風量、換気量の一覧を示す図である。図7のa列、b列、及びc列は図5に表示された間取りの名称、畳数、及び対応する吹き出し部9の番号を示している。また、d列、e列、及びf列は各空間における冷房能力、吹き出し風量、及び換気量を示している。すなわち、図7では6.5畳のリビングに、吹き出し部9dから2.2[m3/min]の空気が吹き出し、結果0.65[kW]の冷房と、16[m3/h]の換気が行われる。ここで換気量はいずれの空間でも、急速な汚染物質が生じていない場合の換気量としている。なお、図7に示す値はすべて一例であり、空調システム100の動作を限定するものではない。
なお暖房運転については、冷媒回路31a及び31bが暖房運転で動作する以外は冷房運転の場合と同様であるので、説明を省略する。
続いて除湿運転について説明する。除湿運転では、運転モード決定部202は熱源装置30に指令を送り、冷媒回路31aを冷房運転で動作させる。また、運転モード決定部202は空調装置2の送風装置20にも指令を送り送風を行わせる。
この時冷媒回路31aの第二の熱交換器36aの温度は、温湿度センサ4dから4nの検知結果を基に、少なくともRAの露点温度よりも低温になるよう制御される。これにより、RAが第二の熱交換器36aを通過するときに、空気中の水分が熱交換器36aの表面に結露して除湿される。
さらにこのとき、より多くの除湿を行うために冷媒回路31bを冷房運転で動作させてもよい。あるいは、除湿時に空間が冷えすぎないように動作を停止させてもよく、冷媒回路31bを暖房動作させ、再熱除湿させるようにしてもよい。このように、冷媒回路31bについては、顕熱及び潜熱の空調負荷や、除湿の設定に応じて動作を切り替えることができる。
続いて加湿運転では、運転モード決定部202は送風装置20及び調湿装置80に指令を発する。調湿装置80は調湿材81に蓄えられた水分を放出し、RAの湿度を高める。例えば、調湿材81がデシカントロータであれば、水分が蓄えられた部分に対し図示しない送風手段で送風を行うことで、空気の湿度を上昇させ、湿度の高い空気を空調装置2に供給することでRAの湿度を高める。
なお、デシカントロータの風上側にはヒーターなどの加熱装置を配置してもよい。調湿装置80が加湿を行うとき、加熱装置を作動させることによって温度の高い空気がデシカントロータに流れる。これにより、加熱装置がない場合と比べてデシカントロータの水分の放出量が大きくなるので、RAを短時間で加湿できるようになる。
また調湿装置80は給水による加湿方式であってもよく、その場合は水を加熱あるいは水に超音波を照射するなどして水蒸気を発生させ、加湿を行う。
なお、加湿運転時における加湿量は、調湿装置80の図示しない送風手段の送風量や、水の加熱量で決定されるが、これらの値は温湿度センサ4dから4nの検知結果及び記憶手段204に記憶された制御プログラムを基に決定される。
加えて、上記加湿運転は暖房運転と同時に行うこともできる。具体的には、第二の熱交換器36a、36bにより加熱された空気に調湿装置80から水蒸気を加えることで、暖房運転と加湿運転を同時に行うことができる。
続いて、送風運転について説明する。送風運転では、運転モード決定部202は送風装置20に指令を発し送風を行わせる。この時、送風装置20の送風量は使用者が選択した条件及び記憶手段204に記憶された制御プログラムを基に決定される。
続いて、本実施の形態の特徴的な運転モードである空気清浄モードについて説明する。空気清浄モードは、いずれかの空間の空気が汚染されているときに実行される。すなわち空気清浄モードは、汚染物質センサ11dから11nのなかでいずれかが検知した汚染物質の量が、あらかじめ定められた所定の値を超えた場合に実行される。なお、空気清浄モードはユーザが端末5を操作して実行されるようにしてもよい。
さらに、本実施の形態における空気清浄モードでは空調システム100の動作は数種類あり、それぞれ発揮される効果が異なる。よって、以下では各動作について附番を行い、空気清浄モード1、空気清浄モード2、・・・として説明を行う。また以下では、特別に個々を区別する必要のない場合には構成要素の符号のアルファベットを省略する。
また各空気清浄モードは冷房、暖房、除湿、加湿、及び送風運転と同時に行うことが可能である。以下では冷房運転と空気清浄モードを同時に行うとして説明を行う。また図7は空気清浄モードを実行する前の、通常の冷房運転実行時における各空間の冷房能力、吹き出し風量、及び換気量を示す図である。以下では、上記通常の冷房運転時から、各空気清浄モードを実行した場合の冷房能力、吹き出し風量、換気量の変化を中心に説明する。なお、図7を含め以下の図に示される数値は一例であり、空調システム100の動作を限定するものではない。
空気清浄モード1.
図5に示すダイニングにて所定の値以上の汚染物質が検知されたとして説明を行う。空気清浄モード1ではまず、ダイニングのダンパ6eの開度を大きくする。図8はこの時の各空間における冷房能力、吹き出し風量、及び換気量を示す図である。図7と比較すると、図8では吹き出し部9eからの吹き出し風量が増大し、それに比例してダイニングの冷房能力及び換気量も増大する。一方、ダイニング以外の空間においては、冷房能力、吹き出し風量、及び換気量は成り行きで低下する。
図5に示すダイニングにて所定の値以上の汚染物質が検知されたとして説明を行う。空気清浄モード1ではまず、ダイニングのダンパ6eの開度を大きくする。図8はこの時の各空間における冷房能力、吹き出し風量、及び換気量を示す図である。図7と比較すると、図8では吹き出し部9eからの吹き出し風量が増大し、それに比例してダイニングの冷房能力及び換気量も増大する。一方、ダイニング以外の空間においては、冷房能力、吹き出し風量、及び換気量は成り行きで低下する。
なおこのとき、ダイニングのダンパ6eの開度をどの程度大きくするかは任意に決定できる。例えば、あらかじめ定められた所定の開度まで大きくしてもよいし、汚染物質センサ11eの検知結果に応じて開度を決定するようにしてもよい。また、ダイニング以外の空間の換気量や冷房能力が、あらかじめ定められた下限値を下回らないよう、ダイニングのダンパ6eの開度の調整をおこなってもよい。
図8に示す状態では、図7と比較してダイニングの換気量が24[m3/h]に増大している。これにより、ダイニングに新鮮な空気が多く供給され、汚染物質が除去される。しかしながら図8に示す状態では、ダイニングの冷房能力は0.98[kW]と、図7の場合のダイニングの冷房能力より増大している。加えて、LDKの冷房能力の合計は、図7で1.78[kW]あり、図8では2.04[kW]と増大している。したがって、図8に示す状態ではLDKは冷やしすぎの状態になる。
上記LDKの冷やしすぎの状態を解消するために、空気清浄モード1ではリビングのダンパ6d及びキッチンのダンパ6fの開度を小さくする。図9はこの時の各空間における冷房能力、吹き出し風量、及び換気量を示す図である。図8と比較すると、リビング及びキッチンの吹き出し風量が低下することにより、冷房能力及び換気量も低下する。また、LDK以外の空間では冷房能力、吹き出し風量、及び換気量は成り行きで増大している。なお、LDK以外の空間の冷房能力、吹き出し風量、及び換気量は通常の冷房運転時の値と同一である。
図9に示す状態では、ダイニングの冷房能力は0.98[kW]のままであるが、LDKの冷房能力の合計は1.78[kW]と、図7のLDKの冷房能力と同一になっている。ここで、リビング及びキッチンはダイニングと連通している。したがって、ダイニングの冷房能力が連通するリビング及びキッチンに分け与えられるため、図8の状態で発生していたLDKの冷やしすぎが解消される。したがって、図9に示す状態では、図8に示す状態で成り行き状態であったLDKの冷房能力の合計が適切に制御され、快適性が維持される。
なお、リビングのダンパ6d及びキッチンのダンパ6fの開度を小さくするタイミングは任意に設定してよい。例えば、ダイニングのダンパ6eの開度を大きくすると同時にダンパ6d及びダンパ6fの開度を小さくしてもよい。あるいは、ダンパ6eの開度を大きくしてから所定の時間が経過した後に、ダンパ6d及びダンパ6fの開度を小さくしてもよい。さらに、ダンパ6eの開度を大きくした後、リビングの温湿度センサ4d、ダイニングの温湿度センサ4e、あるいはキッチンの温湿度センサ4fの検知温度が所定の値以上変化した(例えば2℃)場合に、ダンパ6d及びダンパ6fの開度を小さくしてもよい。
なお、図8の状態から図9の状態に変化させるには、リビングのダンパ6d及びキッチンのダンパ6fの開度が小さくされたとき、ダイニングのダンパ6eの開度もわずかに小さくする必要がある。これは冷房能力と吹き出し風量の合計が一定であるために、リビングのダンパ6d及びキッチンのダンパ6fの開度を小さくしたとき、リビングとキッチンの冷房能力と吹き出し風量の減少分が、他の空間に還元されるためである。しかしながら、ダイニングのダンパ6eの開度を変化させなかったとしても、LDKの冷房能力の合計は1.80[kW]と大きな影響はなく、上記冷やしすぎの解消は十分達成される。
また、図9に示す状態では汚染物質が検知されているダイニングへの吹き出し風量が大きいため、短時間でのダイニングの換気が行われる。加えて、空調装置2への外気OAの取り入れ量が変化しないため、図7に示す通常の冷房運転時と比較して空調システム1の消費エネルギーが増大しない。さらに、LDK以外の空間の冷房能力は通常の冷房運転時と同じであるため、全空間にわたって温度も維持される。
空気清浄モード2.
再びダイニングで汚染物質が検知されたとして説明を行う。空気清浄モード2では空気清浄モード1と同様、ダイニングのダンパ6eの開度を大きくする。この時の各空間における冷房能力、吹き出し風量、及び換気量は、図8に示す状態と同じである。
再びダイニングで汚染物質が検知されたとして説明を行う。空気清浄モード2では空気清浄モード1と同様、ダイニングのダンパ6eの開度を大きくする。この時の各空間における冷房能力、吹き出し風量、及び換気量は、図8に示す状態と同じである。
空気清浄モード2では、図8に示す状態において熱源装置30の第二の熱交換器36の温度を上昇させる。すなわち、空調装置2でのRAの冷却を弱くする。図10は上記状態での、各空間における冷房能力、吹き出し風量、及び換気量を示す図である。図10では、各空間へ吹き出されるSAの温度が高くなるため、図8に示す場合と比較して冷房能力が小さくなる。ここでは各空間のダンパ6の開度を変更していないため、各空間の冷房能力はほぼ均等に小さくなる。
図10に示す状態では、LDKの冷房能力の合計は1.78[kW]と、図7のそれと同一になっている。したがって、図10に示す状態では空気清浄モード1と同様、図8の状態で発生していたLDKの冷やしすぎが解消される。
また空気清浄モード1の場合と比較して、図10に示す状態ではダイニングの冷房能力が0.85[kW]と小さいため、ダイニングの冷やしすぎが発生する虞が小さくなる。加えて、空気清浄モード2では第二の熱交換器36の温度が高く熱源装置30の負荷が小さいため、消費エネルギーが小さくなる。
空気清浄モード3.
再びダイニングで汚染物質が検知されたとして説明を行う。空気清浄モード3では空気清浄モード1、2と同様、ダイニングのダンパ6eの開度を大きくする。この時の各空間における冷房能力、吹き出し風量、及び換気量は、図8に示す状態と同じである。
再びダイニングで汚染物質が検知されたとして説明を行う。空気清浄モード3では空気清浄モード1、2と同様、ダイニングのダンパ6eの開度を大きくする。この時の各空間における冷房能力、吹き出し風量、及び換気量は、図8に示す状態と同じである。
空気清浄モード3では、空調装置2の送風装置20の送風量を小さくする。図11は上記状態での、各空間における冷房能力、吹き出し風量、及び換気量を示す図である。図11では、各吹き出し部9から吹き出される風量が小さくなるため、図8に示す場合と比較して冷房能力が小さくなる。なおここでは各ダンパ6の開度を変更していないため、各空間の吹き出し風量はほぼ均等に小さくなる。
なお、図11においては換気装置70のOAの取り入れ量が変化していないため、吹き出し風量が低下しても換気量は低下しない。このため、各空間の換気量は図8と同じ状態に維持されている。さらに、図11に示す状態では、LDKの冷房能力の合計は1.78[kW]と、図7のLDKの冷房能力と同一になっている。したがって、図11に示す状態では空気清浄モード1と同様、図8の状態で発生していたLDKの冷やしすぎが解消される。
また空気清浄モード2と同様、図11に示す状態ではダイニングの冷房能力が0.85[kW]と小さいため、ダイニングの冷やしすぎが発生する虞がより小さくなる。加えて、図11に示す状態ではダイニングの吹き出し風量が2.9[m3/min]で、空気清浄モード1、2と比較して小さいので、風が人に当たって不快感を生じさせる虞が小さくなる。
なお空気清浄モード2、3では、第二の熱交換器36の温度を高くする、あるいは送風装置20の送風量を小さくして、LDKの冷房能力の合計を1.78[kW]に保っている。しかしながら、上記LDKの冷房能力の合計ではなく、ダイニングの冷房能力が0.65[kW]になるように動作を行ってもよい。この場合、ダイニングの冷やしすぎが発生する可能性がより低くなるが、時間が経過するとともにLDKの温度が上昇する虞がある。
また図8から図11に示す空気清浄モード1、2、3では、換気装置70のOAの取り入れ量、すなわち換気量の合計を144[m3/h]に保っていた。しかしながら、空気清浄モード1、2、3では換気装置70のOAの取り入れ量を増加させ、換気量を増大させることも可能である。
図12は図9の状態から、換気装置70のOAの取り入れ量を増加させた場合の各空間の冷房能力、吹き出し風量、及び換気量を示す図である。図12では換気量が増大する一方、送風装置20の送風量及び各空間のダンパ6の開度が変化していないため、吹き出し風量は変化しない。加えて、各空間に吹き出す空気の温度も変化しないため、冷房能力も変化しない。
図12に示す状態では、図9と比較してダイニングの換気量がさらに増大しているため、より短時間でのダイニングの換気が行われる。しかしながら、温度の高いOAを、第二の熱交換器36で吹き出し温度まで冷却する必要が生じるため、熱源機30の負荷が大きくエネルギー消費が大きくなる。
なお、図12は空気清浄モード1でOAの取り入れ量を増大させた場合を示しているが、空気清浄モード2、3でも同様の動作を行うことも可能である。この場合、換気量の増加と消費エネルギーの増大も同様に生じる。
以上、空気清浄モード1、2、3について説明したが、各空気清浄モードは任意の基準が満たされたときに停止するようにしてよい。例えば、空気清浄モードを実行してからあらかじめ定められた所定の時間(例えば5分)が経過した後、自動的に空気清浄モードを停止するようにしてよい。あるいは、汚染物質センサ11が検知する汚染物質の量が所定の値(例えば100[μg/m3])以下になった場合に停止するようにしてもよい。また、温湿度センサ4の検知結果から、通常の運転が行われている場合と比較して、室内の温度が所定の値(例えば2[℃])以上乖離した場合に停止するようにしてもよい。
以上説明したように、本実施の形態における空調システム100は、空間で汚染物質が検知された場合に空気清浄モードを実行する。空気清浄モードは以下のような効果を奏する。まず、汚染物質が検知された空間の換気量を増大させ、汚染物質を速やかに除去する。
また、空調システム100の能力が通常運転時と同等になるようダンパ6、熱源装置30、あるいは送風装置20を制御することで、空気清浄モードを行っている場合でも室内の温度を維持することができる。
さらに、空気清浄モード1ではいずれの空間においても温度が変化せず快適性が維持される、空気清浄モード2では消費エネルギーが小さい、空気清浄モード3では人に風が当たって不快感を生じさせる虞が小さいなどの効果があり、使用者の要望に応じてモードを使い分けることができる。
以上、空調システム100について構成と動作を説明したが、上記の空調システム100の構成と動作は一例であり、空調システム100の構成と動作はこれと均等なものに置換することも、必要に応じて追加することもできる。
例えば空調システム100は、空気清浄モードにおいて、汚染物質が発生した空間、あるいは、当該空間に連通する空間も含めた空間の温度を維持するように動作している。しかしながら、空調システム100は、上記空間以外の空間の温度を維持するように動作してもよい。
例えば図5において、吹き出し部9hが位置する洗面場の汚染物質センサ11hが汚染物質を検知した場合を考える。このとき空調システム100は、洗面所のダクト6hの換気量を上昇させるとともに、LDKの温度を維持するように動作してもよい。例えば、リビングのダンパ6d、ダイニングのダンパ6e、及びキッチンのダンパ6fの開度を変更することによって、LDKの温度を維持させる。
なおこのような動作を行うには、空調状態を維持する空間は使用者があらかじめ設定する必要がある。具体的には、任意の空間指定手段、例えば図5のように端末5に間取りが表示された状態において、使用者が所定の時間(例えば5秒間)連続で空間をタップし続けた場合に、当該空間を空調状態が維持される空間に設定するようにしてもよい。
さらに空気清浄モードが実行されているとき、各空間に配置されている温湿度センサ4、あるいは、汚染物質センサ11の検知結果に応じて、ダンパ6の開度、熱源機30の第二の熱交換器36の温度、あるいは送風装置20の送風量を変更するようにしてもよい。
例えば、ダイニングで汚染物質が発生し冷房運転中に空気清浄モードを実行した場合に、リビングの空気温度が通常運転時から変化せず、ダイニングの空気温度が低下し、キッチンの空気温度が上昇した場合を考える。この場合、ダイニングのダンパ6eの開度を大きくし、キッチンのダンパ6fの開度を小さくする。これによりキッチンの冷房能力が増大し、ダイニングの冷房能力が低下する。その結果、上記のようなダイニング及びキッチンの温度変化を抑制することができる。なおこのとき、合わせて熱源機30の第二の熱交換器36の温度、あるいは送風装置20の送風量を変更してもよい。
上記のような動作を行う場合、さらに空調システム100及び101に学習機能を搭載してもよい。この場合、学習システムはLDKの室温変化を小さくできるダンパ6、熱源機30、及び送風装置20の制御状態を学習する。これにより、再び空気清浄モードが実行された際に、LDKの温度変化を抑制できる可能性が高くなる。
さらに、空気清浄モード1から3のなかでどれを実行するかは、使用者の好みに応じて選択できるようにしてよい。例えば、空調システム100を初めて起動する場合に、使用者の意思を確認する質問手段、すなわち、図13に示すような質問チャートを端末5に表示する。使用者がチャートに従って回答を行うと、空気清浄モード1から5のなかでどれが実行されるかが決定される。例えば、使用者がQ101で”省エネをしたい”と回答した場合、空気清浄モード2が実行されるようになる。なおこの決定は空気清浄モード2以外が実行されないことを意味するのではなく、例えば空気清浄モード2が実行されている途中に、人がいる空間の温度があらかじめ設定された温度(例えば2[℃])以上変化した場合、空気清浄モード1に切り替えるようにしてもよい。
また、本実施の形態における空調システム100は汚染物質センサ11を備え、汚染物質センサ11が汚染物質を検知した場合に空気清浄モードを実行するが、汚染物質センサ11は例えば赤外線センサ等の人検知手段に置き換えることもできる。これは空間内に汚染物質が発生する場合、それは人の活動によると考えられるからである。
より具体的には、赤外線センサは各空間に配置され、いずれかの空間に人が存在するかを検知する。空調システム100は空間に人が存在する場合、空間に汚染物質が発生していると見做していずれかの空気清浄モードを実行する。空調システム100をこのように動作させることで、汚染物質が発生する可能性の高い人周囲の空気を素早く清浄化できる。
実施の形態2.
図14及び図15を参照しながら、本開示の実施の形態2について説明する。本実施の形態の空調システム101の構成及び動作は、実施の形態1の空調システム100と概ね同一であるが、構成要素や動作が一部異なる。以下、本実施の形態に係る空調システム101について、実施の形態1との相違点を中心に説明する。説明を省略した部分については実施の形態1と同一である。
図14及び図15を参照しながら、本開示の実施の形態2について説明する。本実施の形態の空調システム101の構成及び動作は、実施の形態1の空調システム100と概ね同一であるが、構成要素や動作が一部異なる。以下、本実施の形態に係る空調システム101について、実施の形態1との相違点を中心に説明する。説明を省略した部分については実施の形態1と同一である。
図14は本実施の形態の空調システム101の構成を示す図である。実施の形態2に示す空調システム101は、室内にいる人を検知する人検知手段、例えば赤外線センサ10a、10b、10cを有する。なお赤外線センサ10a、10b、10cを有する以外の構成は、実施形態1と同一である。以下では特別に区別する必要がない限り、構成要素のアルファベットの附番は省略する。
赤外線センサ10は各空間に存在する人を検知する。赤外線センサ10は例えば素子が並べられたアレイセンサと、当該センサを駆動させる駆動機構とから構成される。赤外線センサ10は各空間の天井に取り付けられ、駆動機構によりアレイセンサを駆動し室内を走査することで、室内の熱分布を表す熱画像を取得する。赤外線センサ10は、取得した熱画像を制御手段22の室内環境取得部200に送信する。
なお人検知手段としては、赤外線センサ10以外に人の存在を検知する機能を有する任意の手段を用いることが可能である。例えば赤外線センサ10の代わりに、可視光カメラを使用してもよい。この場合可視光カメラはあらかじめ定められた時間間隔(例えば60秒)で室内を撮影する。あるいは、照明のON、OFFを検知する装置を用いて、照明がONになっている空間に人がいると見做すようにしてもよい。あるいは、ビーコン技術を用いてスマホの位置を検知する装置を用いて、スマホの位置を人の位置と見做すようにしてもよい。
さらに赤外線センサ10は空間指定手段としても用いることができる。後述する空気清浄モード4及び5では、空調状態を維持する空間は汚染物質が検出された空間、あるいは、当該空間と当該空間と連通する空間全体である。しかしながら、空調状態を維持する空間は、赤外線センサ10により人が存在すると判定された空間であってもよい。
室内環境取得部200は、赤外線センサ10から送信された熱画像を処理し、空間に人が存在するかを判定する。具体的には、熱画像中に人の体温(約36℃)に近い領域が塊で存在する場合、空間に人が存在すると判定する。
なお、人が存在する空間が別の空間に連通している場合、上記別の空間に取り付けられた赤外線センサ10が取得する熱画像に人の体温に近い領域が発生する可能性がある。図5に示す例でいえば、リビングにいる人がダイニングの赤外線センサ10が取得した熱画像に映り込む可能性がある。このような場合、空調システム101が人の存在する空間を誤認する虞がある。このため、例えば熱画像中の人の体温に近い領域が、あらかじめ定められた所定の大きさ以上の場合に当該空間に人が存在すると判定するようにしてもよい。
以上の構成を有する空調システム101は、実施の形態1の空気清浄モード1から3に加えて、以下の空気清浄モード4及び5を実行することが可能である。なお本実施の形態では、図5に示す各空間に赤外線センサ10dから10nが取り付けられている。
空気清浄モード4.
再び図5のダイニングにて所定の値以上の汚染物質が検知されたとして説明を行う。空気清浄モード4ではまず、汚染物質が検知された空間、すなわちダイニングに人が存在するかが判定される。具体的には、赤外線センサ10eによりダイニングの熱画像を取得し、室内環境取得部200は取得された熱画像中に人の体温に近い領域が存在するかを判定する。ダイニングに人が存在すると判定された場合、ダイニングに連通する空間、すなわちリビングのダンパ6d及びキッチンのダンパ6fの開度を大きくする。なお、ダイニングに人が存在しないと判定された場合は、空気清浄モード1、2、及び3のいずれかを実行する。
再び図5のダイニングにて所定の値以上の汚染物質が検知されたとして説明を行う。空気清浄モード4ではまず、汚染物質が検知された空間、すなわちダイニングに人が存在するかが判定される。具体的には、赤外線センサ10eによりダイニングの熱画像を取得し、室内環境取得部200は取得された熱画像中に人の体温に近い領域が存在するかを判定する。ダイニングに人が存在すると判定された場合、ダイニングに連通する空間、すなわちリビングのダンパ6d及びキッチンのダンパ6fの開度を大きくする。なお、ダイニングに人が存在しないと判定された場合は、空気清浄モード1、2、及び3のいずれかを実行する。
図15はこの時の各空間における冷房能力、吹き出し風量、及び換気量を示す図である。図7と比較すると、図15ではリビング及びキッチンの吹き出し風量が増大し、それに合わせて冷房能力と換気量も増大する。一方、LDK以外の空間においては、冷房能力、吹き出し風量、及び換気量は成り行きで減少する。
なお、図15の状態になるにはダイニングのダンパ6eの開度も僅かに大きくする必要がある。しかしながら、ダンパ6eの開度を変更しない場合でも吹き出し風量の変化は約0.06[m3/min]と小さい。したがって、リビングのダンパ6d及びキッチンのダンパ6fの開度を大きくしたとき、ダイニングのダンパ6eの開度は変更しなくともよい。
図15に示す状態では、図7と比較してLDKの換気量の合計が49[m3/h]に増大している。これにより、連通するリビング及びキッチンを通じて、ダイニングに新鮮な空気が多く供給され、汚染物質が除去される。
なおこのとき、リビングのダンパ6d及びキッチンのダンパ6eの開度をどの程度大きくするかは任意に決定できる。例えば、あらかじめ定められた所定の開度まで大きくしてもよいし、汚染物質センサ11d及び11eの検知結果に応じて開度を決定するようにしてもよい。
さらに、リビングのダンパ6d及びキッチンのダンパ6eの開度の変更はともに独立して行うことができる。具体的には、リビングのダンパ6dの開度を大きく開き、キッチンのダンパ6eの開度を少し開くようにしてもよい。あるいは、リビングのダンパ6d及びキッチンのダンパ6eの中から片方だけの開度を変更するようにしてもよい。
図15に示す状態ではLDKの冷房能力の合計は2.01[kW]と、図7におけるLDKの冷房能力より増大している。したがって、図15に示す状態ではLDKは冷やしすぎの状態になる虞がある。
上記LDKの冷やしすぎの状態を解消するために、空気清浄モード4では熱源装置30の第二の熱交換器36の温度を上昇させる。図16は上記動作を行ったときの、各空間における冷房能力、吹き出し風量、及び換気量を示す図である。図16では、各吹き出し部9から吹き出される空気の温度が高くなるため、図15に示す場合と比較して冷房能力が小さくなる。ここでは各ダンパ6の開度を変更していないため、各空間の冷房能力はほぼ均等に小さくなる。
図16に示す状態ではLDKの冷房能力の合計は1.78[kW]と、図7でのLDKの冷房能力と同一になっている。したがって図16に示す状態では、LDKの冷やしすぎが解消される。
加えて、図16の状態では人が存在するダイニングにおいて、吹き出し風量が通常運転時と変化しないため、ダイニングに存在する人に強い風が当たって快適性を損なう虞が少ない。加えて、汚染物質が発生しているダイニングだけでなく、LDK全体で換気量を増大させているので、汚染物質がLDKに拡散したとしても除去することが可能である。
空気清浄モード5.
再び図5のダイニングにて所定の値以上の汚染物質が検知されたとして説明を行う。空気清浄モード5ではまず、空気清浄モード4と同様にダイニングに人が存在するかが判定される。なお、判定方法は空気清浄モード4と同様である。
再び図5のダイニングにて所定の値以上の汚染物質が検知されたとして説明を行う。空気清浄モード5ではまず、空気清浄モード4と同様にダイニングに人が存在するかが判定される。なお、判定方法は空気清浄モード4と同様である。
また、ダイニングに人が存在すると判定された場合、リビングのダンパ6d及びキッチンのダンパ6fの開度を大きくする点も同様である。したがって、各空間の冷房能力、吹き出し風量、及び換気量は図15に示す状態となる。なお、ダイニングに人が存在しないと判定された場合は、空気清浄モード1、2、3のいずれかを実行する。
図15におけるLDKの冷やしすぎを解消するために、空気清浄モード5では送風装置20の送風量を小さくする。図17は上記動作を行ったときの、各空間における冷房能力、吹き出し風量、及び換気量を示す図である。図17では、各吹き出し部9からの吹き出し風量が小さくなり、それに伴って冷房能力も小さくなる。ここでは各ダンパ6の開度を変更していないため、各空間の吹き出し風量はほぼ均等に小さくなる。またこのとき、換気装置70のOAの取り入れ量は変化していないので換気量は変化しない。
図17に示す状態ではLDKの冷房能力の合計は1.78[kW]と、図7のLDKの冷房能力と同一になっている。したがって、図17に示す状態ではLDKの冷やしすぎが解消される。
加えて、図17の状態では人が存在するダイニングにおいて、吹き出し風量が通常運転時より小さくなっている。したがって、例えば人が吹き出し部9の近くに来たとしても風が当たって不快感を生じさせる虞が少なくなる。
以上、空気清浄モード4、5について説明したが、各空気清浄モードは任意の基準が満たされたときに停止するようにしてよい。例えば、空気清浄モードを実行してからあらかじめ定められた所定の時間(例えば5分)が経過した後、自動的に空気清浄モードを停止するようにしてよい。あるいは、汚染物質センサ11が検知する汚染物質の量が所定の値(例えば100[μg/m3])以下になった場合に停止するようにしてもよい。また、温湿度センサ4の検知結果から、通常の運転が行われている場合と比較して、室内の温度が所定の値(例えば2[℃])以上乖離した場合に停止するようにしてもよい。
以上説明したように、本実施の形態における空調システム101は、空間で汚染物質が検知された場合に空気清浄モード4、5を実行する。空気清浄モード4、5は以下のような効果を奏する。まず汚染物質が検知された空間と連通する空間の換気量を増大させ、空間の汚染物質を速やかに除去する。
また汚染物質が発生した空間と、当該空間と連通する空間との合計の冷房能力は、空気清浄モード4、5が実行される前後で変化しない。したがって、空気清浄モードを行っている場合でも室内の快適性を維持することができる。
さらに空気清浄モード4は消費エネルギーが小さい、空気清浄モード5では人に風が当たって不快感を生じる虞が小さいなどの効果があり、使用者の要望に応じてモードを使い分けることができる。
なお、本開示では空気清浄モード実行時の各空間の冷房能力、吹き出し風量、及び換気量を図7から図17で示したが、各図に示される値は任意に決定できるダンパ6の開度、熱源機30の第二の熱交換器36の温度、送風装置20の送風量等によって決定される一例である。すなわち、これらの値はシステム設計時や、使用時の状況等に応じて決定されるものであり、空調システム100及び101の動作を限定するものではない。
また、本開示は広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能である。
実施形態1、2では制御装置22によって、空調システム100及び101が制御させるが、制御装置22が有する機能と同等の機能を有する空調システム100及び101とは別体の制御装置によって、制御が実行されるようにしてもよい。
例えば、制御装置22の機能の全部又は一部を専用のハードウェアで実現できるようにしてもよい。専用のハードウェアとは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又は、これらの組み合わせ等である。
さらに制御プログラムを、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disc)、光磁気ディスク(Magneto-Optical Disc)、USB(Universal Serial Bus)メモリ、メモリカード、HDD等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布することも可能である。
そして、上記のように空調システム100及び101とは別体の制御装置によって制御を実行する構成を採用する場合では、配布した制御プログラムを特定の又は汎用のコンピュータにインストールすることによって、当該コンピュータを制御装置22として機能させることも可能である。また、制御プログラムをインターネット上のサーバが有するディスク装置に格納しておき、当該サーバから制御用の装置に制御プログラムがダウンロードされるようにしてもよい。
また、上述した実施形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。つまり、本開示の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。
本開示の空調システムは、全館空調システムが適用される建物において特に適している。
2 空調装置、 4 温湿度センサ、 5 端末、 6a~6n ダンパ、
9a~9n 吹き出し部、 10a~10n 赤外線センサ、
11a~11n 汚染物質センサ、 20 送風装置、 22 制御装置、
23 吸込口、 24 供給口、 30 熱源装置、31a、b 冷媒回路、
32a、b 圧縮機、 33a、b 四方弁、34a、b 第一の熱交換器、
35a、b 膨張弁、 36a、b 第二の熱交換器、 70 換気装置、
71 全熱交換器、 80 調湿装置、 81 調湿材、
100、101 空調システム、200 室内環境度取得部、
201 操作取得部、 202 運転モード決定部、 203 制御指令部、
204 記憶部
9a~9n 吹き出し部、 10a~10n 赤外線センサ、
11a~11n 汚染物質センサ、 20 送風装置、 22 制御装置、
23 吸込口、 24 供給口、 30 熱源装置、31a、b 冷媒回路、
32a、b 圧縮機、 33a、b 四方弁、34a、b 第一の熱交換器、
35a、b 膨張弁、 36a、b 第二の熱交換器、 70 換気装置、
71 全熱交換器、 80 調湿装置、 81 調湿材、
100、101 空調システム、200 室内環境度取得部、
201 操作取得部、 202 運転モード決定部、 203 制御指令部、
204 記憶部
Claims (12)
- 熱交換器を有する熱源機と、
送風装置と、
前記送風装置と居住空間との間を接続するダクトと、
前記ダクトから分岐し、前記ダクトから送られた空気を前記居住空間に吹き出す複数の吹き出し部と、
前記吹き出し部に取り付けられ、前記居住空間に吹き出される空気の量を変化可能な複数のダンパと、
前記居住空間に配置され、前記居住空間内の汚染物質を検知する複数の汚染物質センサと、
いずれかの前記汚染物質センサがあらかじめ定められた所定の値以上の汚染物質を検知した場合に、前記ダンパのなかから、当該汚染物質センサが配置された居住空間のダンパの開度を大きくし、
かつ、
前記熱源機の出力を低下させる、あるいは、前記送風装置の送風量を低下させる第一の空気清浄モードを実行する制御装置と、
を備えることを特徴とする空調システム。 - 前記居住空間に配置され、前記居住空間の温度を検知する複数の温度センサを備える
ことを特徴とする請求項1に記載の空調システム。 - 前記ダクトから吹き出される空気を調湿する調湿装置と、
前記居住空間の湿度を検知する湿度センサと、を備える
ことを特徴とする請求項1からまたは2に記載の空調システム。 - 前記制御手段は、前記第一の空気清浄モードが実行されている際、いずれかの前記居住空間の温度が、あらかじめ定められた所定の温度以上変化したと前記温度センサが検知した場合に、前記第一の空気清浄モードを終了する
ことを特徴とする請求項2または3に記載の空調システム。 - 前記制御手段は、前記第一の空気清浄モードが実行されている際、すべての前記汚染物質センサが検知した値が、あらかじめ定められた所定の値以下になった場合に、前記第一の空気清浄モードを終了する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の空調システム。 - 使用者の意思を確認する質問手段を備え、
前記制御装置は、前記第一の空気清浄モードを実行する場合に、前記質問手段により確認された使用者の意思に従って、前記熱源機、あるいは、前記送風装置のどちらを優先して制御するかを決定する
ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の空調システム。 - 熱交換器を有する熱源機と、
送風装置と、
前記送風装置と居住空間との間を接続するダクトと、
前記ダクトから分岐し、前記ダクトから送られた空気を前記居住空間に吹き出す複数の吹き出し部と、
前記吹き出し部に取り付けられ、前記居住空間に吹き出される空気の量を変化可能な複数のダンパと、
前記居住空間に配置され、前記居住空間内の汚染物質を検知する複数の汚染物質センサと、
前記吹き出し部が配置された前記居住空間同士の関係を記憶する記憶手段と、
いずれかの前記汚染物質センサがあらかじめ定められた所定の値以上の汚染物質を検知した場合に、前記ダンパのなかから、当該汚染物質センサが配置された居住空間のダンパの開度を大きくし、
かつ、
前記熱源機の出力を低下させる、前記送風装置の送風量を低下させる、あるいは、前記記憶手段に記憶された前記居住空間同士の関係を参照し、前記開度を大きくしたダンパが配置される居住空間と連通する居住空間に配置される別のダンパの開度を小さくする第一の空気清浄モードを実行する制御装置と、
を備えることを特徴とする空調システム。 - 使用者の意思を確認する質問手段を備え、
前記制御装置は、前記第一の空気清浄モードを実行する場合に、前記質問手段により確認された使用者の意思に従って、前記熱源機、前記送風装置、あるいは前記ダンパのいずれを優先して制御するかを決定する
ことを特徴とする請求項7に記載の空調システム。 - 前記居住空間内に存在する人を検知する人検知手段を備え、
前記制御装置は、いずれかの前記汚染物質センサがあらかじめ定められた所定の値以上の汚染物質を検知し、
かつ、
前記人検知手段が、当該汚染物質センサが配置された居住空間に人が存在すると検知した場合、
前記記憶手段に記憶された前記居住空間同士の関係を参照し、当該汚染物質センサが配置された居住空間と連通する居住空間に配置される別のダンパの開度を大きくし、
かつ、
前記熱源機の出力を低下させる、あるいは、前記送風装置の送風量を低下させる第二の空気清浄モードを実行する
ことを特徴とする請求項7または8に記載の空調システム。 - 前記居住空間のなかから、いずれかの居住空間を指定する空間指定手段を備え、
前記制御装置は、前記空間指定手段により指定された居住空間以外の居住空間に配置された前記汚染物質センサが、あらかじめ定められた所定の値以上の汚染物質を検知した場合に、前記ダンパのなかから、当該汚染物質センサが配置された居住空間に配置されたダンパの開度を大きくし、
かつ、
前記熱源機の出力を上昇させる、前記送風装置の送風量を増大させる、あるいは、前記空間指定手段により指定された居住空間に配置されたダンパの開度を大きくする第三の空気清浄モードを実行する、
ことを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の空調システム。 - 室外から外気を取り入れる換気装置を備え、
前記制御装置は、前記第一の空気清浄モード、前記第二の空気清浄モード、あるいは前記第三の空気清浄モードが実行されている際、前記換気装置が取り入れる外気の量を増加させる
ことを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の空調システム。 - 熱交換器を有する熱源機と、
送風装置と、
前記送風装置と居住空間との間を接続するダクトと、
前記ダクトから分岐し、前記ダクトから送られた空気を前記居住空間に吹き出す複数の吹き出し部と、
前記吹き出し部に取り付けられ、前記居住空間に吹き出される空気の量を変化可能な複数のダンパと、
前記居住空間に配置され、前記居住空間内の人を検知する複数の人検知手段と、
いずれかの前記人検知手段が人を検知した場合に、前記ダンパのなかから、当該人検知手段が配置された居住空間のダンパの開度を大きくし、
かつ、
前記熱源機の出力を低下させる、あるいは、前記送風装置の送風量を低下させる第一の空気清浄モードを実行する制御装置と、
を備えることを特徴とする空調システム。
Priority Applications (1)
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JP2021036546A JP2022136770A (ja) | 2021-03-08 | 2021-03-08 | 空調システム、空調装置、及び、空調制御方法 |
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