JP6922954B2 - 空調システム - Google Patents
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Description
図1に示されているように、実施形態に係る空調システム1は、空調室内機2と加湿器6とを備えている。空調システム1は、図3及び図5に示されているように、空調室内機2を制御する制御部8を備えている。空調室内機2は、部屋RMに対して設置され(図1参照)、部屋RMの中(室内)の空気調和を行う。実施形態では、空調室内機2が部屋RMの壁WLに取り付けられて設置される場合について説明する。しかし、空調室内機2のタイプは、部屋RMの壁WLに設置されるタイプに限られるものではない。空調室内機2は、例えば、天井CEまたは床FLに設置されるものであってもよい。
(2−1)全体構成
空調室内機2は、空調システム1の空気調和機10が有している。空気調和機10は、空調室内機2の他に、図1及び図2に示されている空調室外機4とリモートコントローラ15とを有している。空調室内機2と空調室外機4とは、冷媒連絡管11,12で接続されている。空調室内機2と空調室外機4と冷媒連絡管11,12とは冷媒回路13を構成している。空調室内機2と空調室外機4は、制御部8により制御される。冷媒回路13では、例えば、冷房運転、暖房運転及び除湿運転の際に、蒸気圧縮式冷凍サイクルが繰り返される。
(2−2−1)空調室内機2
図2、図3及び図5に示されているように、空調室内機2は、室内熱交換器21と、室内ファン22と、ケーシング23と、エアフィルタ24と、ドレンパン26と、水平フラップ27と、垂直フラップ(図示せず)と、放電ユニット29とを備えている。また、空調室内機2は、室内温度センサ31と、室内湿度センサ32と、ダクト用温度センサ33と、ダクト用湿度センサ34と、室内熱交換器温度センサ35とを備えている。
空調室外機4は、図3及び図5に示されているように、圧縮機41と四方弁42とアキュムレータ43と室外熱交換器44と室外膨張弁45と室外ファン46とケーシング47とを備えている。圧縮機41と四方弁42とアキュムレータ43と室外熱交換器44と室外膨張弁45と室外ファン46とは、ケーシング47の中に収納されている。ケーシング47は、室外の空気を吸い込む吸込口47a(図3参照)と、熱交換後の空気を吹き出す吹出口47b(図1及び図3参照)とを有する。吸込口47aは、ケーシング47の後側に配置されている。空調室外機4は、空調室内機2に熱エネルギーを供給する熱源ユニットとして機能する。
実施形態の加湿器6は、空調室外機4と一体化されている。加湿器6は、室外の空気から水分を取り入れる。加湿器6は、取り入れた水分を室外の空気に付与することで高湿度の空気を生成する。加湿器6は、この高湿度の空気を空調室内機2に送る。空調システム1は、加湿時に、空調室内機2において、加湿器6から送られてきた高湿度の空気と室内の空気とを混合する。空調室内機2は、高湿度の空気が混合された空気を部屋RMの中(室内)に吹き出すことで、室内を加湿する。加湿器6は、制御部8により制御される。
(2−3−1)通常モードの運転
空調システム1の通常モードの運転には、例えば、冷房運転、暖房運転、除湿運転、加湿運転、送風運転、換気運転及び空気清浄運転がある。ここでは、通常モードの運転が、洗浄モードの運転以外の運転である。通常モードの運転は、上述の冷房運転及び暖房運転などに限られるものではない。また、上述の通常モードでは、暖房運転と加湿運転が組み合わされるなど、複数の運転が組み合わされることがある。
冷房運転の開始前に、制御部8には、例えば、リモートコントローラ15から冷房運転が指示されるとともに目標温度が指示される。冷房運転時には、制御部8は、四方弁42を、図3において実線で示されている状態に切り換える。冷房運転時には、四方弁42は、第1ポートP1と第2ポートP2の間で冷媒を流し、第3ポートP3と第4ポートP4の間で冷媒を流す。冷房運転時の四方弁42は、圧縮機41から吐出される高温高圧のガス冷媒を室外熱交換器44に流す。室外熱交換器44では、冷媒と、室外ファン46により供給される室外の空気との間で熱交換が行われる。室外熱交換器44で冷やされた冷媒は、室外膨張弁45で減圧されて室内熱交換器21に流れ込む。室内熱交換器21では、冷媒と室内ファン22により供給される室内の空気との間で熱交換が行われる。室内熱交換器21での熱交換により温められた冷媒は、四方弁42及びアキュムレータ43を経由して、圧縮機41に吸入される。室内熱交換器21で冷やされた室内の空気が空調室内機2から部屋RMに吹出されることで、室内の冷房が行われる。この空気調和機10では、冷房運転において、室内熱交換器21が冷媒の蒸発器として機能して部屋RMの中の室内空気を温め、室外熱交換器44が冷媒の放熱器として機能する。
暖房運転の開始前に、制御部8には、例えば、リモートコントローラ15から暖房運転が指示されるとともに目標温度が指示される。暖房運転時には、制御部8は、四方弁42を、図3において破線で示されている状態に切り換える。暖房運転時に、四方弁42は、第1ポートP1と第4ポートP4の間で冷媒を流し、第2ポートP2と第3ポートP3の間で冷媒を流す。暖房運転時の四方弁42は、圧縮機41から吐出される高温高圧のガス冷媒を室内熱交換器21に流す。室内熱交換器21では、冷媒と、室内ファン22により供給される室内の空気との間で熱交換が行われる。室内熱交換器21で冷やされた冷媒は、室外膨張弁45で減圧されて室外熱交換器44に流れ込む。室外熱交換器44では、冷媒と室外ファン46により供給される室内の空気との間で熱交換が行われる。室外熱交換器44での熱交換により温められた冷媒は、四方弁42及びアキュムレータ43を経由して、圧縮機41に吸入される。室内熱交換器21で温められた室内の空気が空調室内機2から部屋RMに吹出されることで、室内の暖房が行われる。この空気調和機10では、暖房運転においては、室内熱交換器21が冷媒の放熱器として機能して部屋RMの中の室内空気を温め、室外熱交換器44が冷媒の蒸発器として機能する。
除湿運転の開始前に、制御部8には、例えば、リモートコントローラ15から除湿運転が指示される。ここでは、除湿運転において複数のモードを選択できる場合について説明する。制御部8には、リモートコントローラ15から、第1除湿モードと第2除湿モードと第3除湿モードの中のどのモードを選択したかの情報が送信される。第1除湿モードでは、室内熱交換器21の実質的に全部を蒸発域にする第1除湿運転が行われる。第2除湿モードでは、室内熱交換器21の一部を蒸発域にする一方、室内熱交換器21の残りの部分を過熱域にする第2除湿運転が行われる。第3除湿モードでは、室内熱交換器21において電磁弁28よりも上流側の部分を凝縮域とする一方、電磁弁28よりも下流側の部分を蒸発域とする第3除湿運転が行われる。
第1除湿運転では、冷媒が冷媒回路13を循環するとき、制御部8は、電磁弁28をオフし、圧縮機41の運転周波数と室外膨張弁45の開度とを調整する。第1除湿運転では、室内熱交換器21の実質的に全部を蒸発域とする。これにより、第1除湿運転は、室内温度を変化させるための能力である顕熱能力が高くなる。
第2除湿運転では、冷媒が冷媒回路13を循環するとき、制御部8は、電磁弁28をオフし、圧縮機41の運転周波数と室外膨張弁45の開度とを調整する。第2除湿運転では、第1熱交換部21Fの一部を蒸発域にする一方、第1熱交換部21Fの残りの部分及び第2熱交換部21Rを過熱域にする。制御部8は、第2除湿運転中、蒸発域が所定容積(例えば、室内熱交換器21の全容積の2/3)以下となるように、圧縮機41および室外膨張弁45を制御する。第2除湿運転の蒸発温度は、第1除湿運転の蒸発温度よりも低くなるように行われる。このとき、室外膨張弁45の開度は、通常、第1除湿運転中の室外膨張弁45の開度よりも小さくなる。第2除湿運転は、第1除湿運転によりも顕熱能力が低くなるので、室内の熱負荷が高くも低くもないとき、室温の低下を抑制しつつ、室内の除湿を行える。
第3除湿運転では、冷媒が冷媒回路13を循環するとき、制御部8は、電磁弁28をオンし、圧縮機41の運転周波数と室外膨張弁45の開度とを調整する。第3除湿運転では、電磁弁28をオンすることで、第1除湿運転及び第2除湿運転に比べて弁開度が小さくなる。第3除湿運転では、第1熱交換部21Fを凝縮域にする一方、第2熱交換部21Rを蒸発域にする。制御部8は、第3除湿運転の蒸発温度が第2除湿運転の蒸発温度よりも低くなるように行われる。このとき、室外膨張弁45の開度は、第2除湿運転中における室外膨張弁45の最大開度よりも大きい開度に固定される。第3除湿運転は、第2除湿運転よりも顕熱能力が低くなるので、室内の熱負荷が低いとき、室温の低下を抑制しつつ、室内の除湿を行える。
図6には、第1除湿運転、第2除湿運転および第3除湿運転の運転条件の例が示されている。制御部8は、第3除湿運転時における室外ファン46の回転数の制御範囲が、第2除湿運転時における室外ファン46の回転数の制御範囲よりも広くなるように、室外ファン46を制御する。第3除湿運転時における室外ファン46の回転数の上限値は、第2除湿運転時における室外ファン46の回転数の上限値よりも高い。これにより、第2除湿運転時における冷媒の蒸発温度よりも、第3除湿運転時における冷媒の蒸発温度を下げることができる。したがって、第3除湿運転で室内を除湿するとき、除湿効率を上げることができる。第2除湿運転時における室外ファン46の回転数の上限値は例えば840rpmに設定される。第3除湿運転時における室外ファン46の回転数の上限値は例えば970rpmに設定される。
加湿運転の開始前に、制御部8には、例えば、リモートコントローラ15から加湿運転が指示されるとともに目標湿度が指示される。加湿運転時には、制御部8が、圧縮機41を停止させ、冷媒回路13における冷凍サイクルを停止させる。ただし、加湿暖房運転では、冷媒回路13における冷凍サイクルも加湿運転と同時に実施される。
送風運転の開始前に、制御部8には、例えば、リモートコントローラ15から送風運転が指示される。送風運転時には、制御部8が、圧縮機41を停止させ、冷媒回路13における冷凍サイクルを停止させる。送風運転では、リモートコントローラ15から目標風量が指示される場合と、空調室内機2に目標風量を自動で選択させる場合がある。制御部8は、目標風量になるように、室内ファン22のモータ22mを制御する。例えば、通常モードでは、制御部8は、最も回転数の小さいLLタップから、Lタップ、Mタップ、Hタップの順に回転数を大きくすることができるように構成されている。
換気運転の開始前に、制御部8には、例えば、リモートコントローラ15から換気運転が指示される。換気運転時には、制御部8が、圧縮機41を停止させ、冷媒回路13における冷凍サイクルを停止させる。また、換気運転時には、加湿運転も停止される。加湿運転を停止するため、吸着ファン65及び吸着ロータ61の回転が停止される。換気運転では、制御部8は、吸排気ファン64を駆動するようにモータ64mを制御する。また、換気運転では、制御部8は、切換ダンパ63を制御することにより、給気状態と排気状態とを切り換える。給気状態においては、室外の空気が、加湿用空気取入口69cから取り入れられ、吸排気ホース68及び空調室内機2を通して部屋RMに吹出される。排気状態においては、室内の空気が、部屋RMから空調室内機2及び吸排気ホース68を通して加湿用空気取入口69cから排気される。
実施形態の空調システム1は、放電ユニット29を用いて空気清浄運転を行う。ここで、空気清浄運転とは、空気中の有害成分及び/または臭気成分を抑制する運転である。空気清浄運転は、例えば、ストリーマ放電の分解力で有害成分及び/または臭気成分を抑える運転である。
洗浄モードの運転を図7のフローチャートに沿って説明する。洗浄モードが開始される場合には、制御部8が洗浄モードの運転を開始するように指示される場合(手動開始の場合)と、制御部8が洗浄モードの運転の開始を自動的に判断する場合(自動開始の場合)がある。実施形態の空調システム1は、手動開始の場合と自動開始の場合の両方に対応する。しかし、空調システム1を、手動開始の場合と自動開始の場合のうちのいずれか一方に対応するように構成することもできる。
空調システム1は、制御部8が、ステップST2において、自動的に、洗浄モードへ移行するか否かの判断を行う。洗浄モードの移行条件を判断するための制御部8の処理について、図9に沿って説明する。
(3−1)変形例1A
上記実施形態では、室内熱交換器21が補助熱交換部を有していない空調システム1を例に挙げて説明している。しかし、1実施形態の空調システム1は、室内熱交換器21として、補助熱交換部を有する熱交換器を用いることができる。補助熱交換部は、例えば、第1熱交換部21Fの上下方向の中間よりも上の位置の前面側に取り付けられる。
上記実施形態では、洗浄モードの洗浄動作として、通常モードの第1除湿運転と同じ冷凍サイクルが冷媒回路13で実施される場合について説明している。しかし、洗浄モードの洗浄動作として、室内熱交換器21の表面で結露を生じさせる洗浄動作は、第1除湿運転と同じ冷凍サイクルの実施には限られない。
上記実施形態では、洗浄モードの終了時乾燥動作(ステップST12)には、空気調和機10の送風・暖房運転による室内熱交換器21の乾燥が含まれてもよい。
上記実施形態では、所定時間tt1が経過しても絶対湿度が所定値AH1に達しない場合に、制御部8は、加湿器6に加湿を終了させるとともに、洗浄動作ができないことを報知する(ステップST11)。しかし、空調システムは、絶対湿度が所定値AH1に達しない場合に、上記実施形態とは異なる処理を行うように構成されてもよい。
上記実施形態において、洗浄モードの加湿動作として、第1加湿動作または第2加湿動作を選択的に実行する場合について説明している。しかし、加湿モードの加湿動作は、第1加湿動作または第2加湿動作に限られない。例えば、洗浄モードの加湿動作として、次のような第3加湿運転を選択できるように空調システム1を構成してもよい。
上記実施形態では、通常モードの運転中に室内ファン22が駆動されている時間を駆動時間としてカウントしている。しかし、駆動時間のカウントの方法は、このような方法には限られない。例えば、簡易な駆動時間のカウント方法として、通常モードの運転の時間をカウントするようにしてもよい。例えば、ある暖房運転の運転時間がtt4、その暖房運転の中での室内ファン22の駆動時間がtt5(ただし、tt5<tt4)とした場合、暖房運転の運転時間tt4を室内ファン22の駆動時間として用いてもよい。
上記変形例1Fでは、室内ファン22の簡便なカウント方法として、通常モードの運転の運転時間を駆動時間として用いる場合について説明した。それ以外にも、例えば、空調室内機2がエアフィルタ24の掃除機構を有している場合、エアフィルタ24の掃除機構の清掃回数を、室内ファン22の駆動時間とみなしてもよい。例えば、掃除機構の1回の清掃を、室内ファン22の駆動時間の10時間と見なすなどである。制御部8は、例えば、ステップST23では清掃機構の清掃回数をカウントし、ステップST26では清掃機構の積算清掃回数を算出する。制御部8は、ステップST27では、清掃機構が所定回数(例えば20回)清掃すれば、洗浄モードに移行すると判断する。また、ステップST29では、制御部8は、清掃機構の清掃回数をリセットする。
上記実施形態では、加湿器6が空調室外機4と一体化されている場合について説明している。しかし、室外に配置される加湿器6が空調室外機4と一体化されていなくてもよく、別体であってもよい。室外に配置される加湿器6と空調室外機4とが別体の場合としては、例えば、空調室外機4が室外の地面に置かれ、加湿器6が外壁に取り付けられている場合がある。
上記実施形態では、吸排気ホース68が空調室内機2を介して部屋RMの中の空間に間接的に連通している場合を示している。しかし、吸排気ホース68は、空調室内機2を介さず、直接部屋RMの中の空間と連通するように設置されてもよい。
上記実施形態では、洗浄モードの運転の加湿動作の前に、乾燥のための動作を行わない場合を示している。しかし、図10に示されているように、空調システム1は、洗浄モードの運転の加湿動作の前に、第1乾燥動作よりも短い第2乾燥動作を行うように構成されてもよい。第1乾燥動作に要する時間が第2乾燥動作に要する時間よりも短い((時刻t12−時刻t10)>(時刻t21−t10))。そのために、制御部8は、洗浄モードでは、第1乾燥動作よりも運転時間が短い第2乾燥動作によって水分が付与された空気を送り始める前に吸排気ホース68を乾燥させるように、加湿器6を制御する。
上記実施形態では、ステップST4で、絶対湿度が所定値AH以上と判断された場合には、加湿動作を行わずに、洗浄動作(ステップST9)を開始する場合について説明した。しかし、図11に示されているように、絶対湿度が所定値AH以上と判断された後に、室内の温度が所定温度T1以上か否かを判断するように構成してもよい。制御部8は、絶対湿度が所定値AH以上と判断された場合(ステップST4のYes)、次に、室内の温度が所定温度T1以上か否かを判断する(ステップST13)。言い換えると、制御部8は、室内の温度に基づいて、第1加湿動作を行うか否かを選択する。制御部8は、室内温度センサ31で検知された温度が所定温度T1以上であれば(ステップST13のYes)、洗浄動作を開始する(ステップST9)。逆に、制御部8は、室内温度センサ31で検知された温度が所定温度T1未満であれば(ステップST13のNo)、第1加湿動作を選択する。室内の温度が低すぎると結露水を多く発生させることができないが、ステップST13の判断を追加することにより、室内の温度が低すぎて結露水を多く発生させることができない状況を回避することができる。
(4−1)
上記実施形態及び変形例1Jの空調システム1の加湿器6は、吸排気ホース68を有している。そのため、制御部8は、通常モードでは、水分を付与した空気を、吸排気ホース68を通して送らせ始める前に、吸排気ホース68を乾燥させる第1乾燥動作を加湿器6に行わせる。それに対し、実施形態の制御部8は、洗浄モードにおいて、水分を付与した空気を、吸排気ホース68を通して送らせ始める前に、吸排気ホース68を乾燥させる動作を加湿器6に行わせない。また、変形例1Jの制御部8は、洗浄モードにおいて、水分を付与した空気を、吸排気ホース68を通して送らせ始める前に、吸排気ホース68を乾燥させる第2乾燥動作を加湿器6に行わせる。この第2乾燥動作の動作期間は、第1乾燥動作の動作期間よりも短い。
実施形態及び変形例1Jの空調システム1の制御部8は、洗浄モードでは、室内熱交換器21の洗浄動作を行った後に、吸排気ホース68を乾燥させる第3乾燥動作である終了時乾燥動作を行うように加湿器6を制御している。洗浄動作後に終了時乾燥動作(第3乾燥動作)で吸排気ホース68を乾燥させることにより、洗浄動作後の吸排気ホース68の状態を良好に保つことができる。
実施形態及び変形例1Jの空調システム1の加湿器6は、ヒータ62を有している。制御部8は、第3乾燥動作である終了時乾燥動作では、空気に水分を付与する機能を停止してヒータ62で加熱された空気を吸排気ホース68の中を通すように加湿器6を制御している。このように、加湿器6のヒータ62により吸排気ホース68の中を乾燥させることができるので、洗浄モードの終了時に吸排気ホース68を乾燥させるための機器の増設を抑制することができる。
実施形態及び変形例1Jの加湿器6は、外気の水分を吸着する吸着部材である吸着ロータ61を有している。この加湿器6は、吸排気ホース68で室内に送る空気に、吸着ロータ61で外気から吸着した水分を付与する。吸着ロータ61のような吸着部材が無い場合には、例えば利用者が洗浄モードで用いる水を補給する水分供給作業を行うことが必要になる。それに対し、空調システム1は、洗浄モードにおいて、吸着ロータ61により外気から水分を得ることで水分供給作業を省くことができ、室内熱交換器21の洗浄時の手間を省くことができる。
実施形態及び変形例1Jの制御部8は、洗浄モードで、室内の絶対湿度が所定値AH1に達するように加湿器6を制御する(ステップST6,ST7)。その加湿器6による加湿動作の後、制御部8は、室内熱交換器21の表面(特に伝熱フィン21aの表面)で結露を生じさせることで表面を洗浄する洗浄動作を空調室内機2に行わせる。例えば、洗浄モードの前に、部屋RMの中が気象条件などによって乾燥して、部屋RMの空気中に室内熱交換器21の十分な洗浄を行うのに、水分量が不足している場合がある。しかし、このような場合でも、洗浄モードでの第1加湿動作及び/または第2加湿動作(ステップST6,ST7)により、不足している部屋RMの空気の水分を補うことができる。上記実施形態及び変形例1Jの空調システム1は、洗浄モードの第1加湿動作及び/または第2加湿動作で、部屋RMの絶対湿度を所定値AH1(室内の湿度を所定湿度にする例)まで上げて十分な結露水で洗浄動作を行うことができる。
2 空調室内機
6 加湿器
8 制御部
21 室内熱交換器
62 ヒータ
68 吸排気ホース
Claims (5)
- 室内熱交換器(21)を有し、前記室内熱交換器に室内空気を通して室内空気の熱交換を行う空調室内機(2)と、
室内に連通しているホース(68)を有し、水分を付与した空気を前記ホースで送る加湿を行う加湿器(6)と、
通常モードでは室内の空気調和を行うように、洗浄モードでは室内空気を加湿した後で前記室内熱交換器を洗浄する洗浄動作を行うように、前記空調室内機と前記加湿器とを制御する制御部(8)と
を備え、
前記制御部は、
前記通常モードでは、水分が付与された空気を送り始める前に前記ホースを乾燥させる第1乾燥動作を行うように前記加湿器を制御し、
前記洗浄モードでは、前記ホースを乾燥させる運転を行わずに水分が付与された空気を送り始めるように或いは、前記第1乾燥動作よりも運転時間が短い第2乾燥動作によって水分が付与された空気を送り始める前に前記ホースを乾燥させるように、前記加湿器を制御する、空調システム(1)。 - 前記制御部は、前記洗浄モードでは、前記室内熱交換器の洗浄動作を行った後に、前記ホースを乾燥させる第3乾燥動作を行うように前記加湿器を制御する、
請求項1に記載の空調システム(1)。 - 前記加湿器は、ヒータ(62)を有し、
前記制御部は、前記第3乾燥動作では、空気に水分を付与する機能を停止して前記ヒータで加熱された空気を前記ホースの中を通すように前記加湿器を制御する、
請求項2に記載の空調システム(1)。 - 前記加湿器は、外気の水分を吸着する吸着部材を有し、前記ホースで室内に送る空気に、前記吸着部材で外気から吸着した水分を付与する、
請求項1から3のいずれか一項に記載の空調システム(1)。 - 前記制御部は、前記洗浄モードで、加湿を行うように前記加湿器を制御した後に、前記室内熱交換器の表面で結露水を生じさせて前記表面を結露水で洗浄する洗浄動作を行うように前記空調室内機を制御する、
請求項1から4のいずれか一項に記載の空調システム(1)。
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