JP7208562B1 - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
Description
空気調和装置(1)は、対象空間の空気の温度および湿度を調節する。本例の対象空間は、室内空間(I)である。図1に示すように、空気調和装置(1)は、空調室外機(10)と空調室内機(30)とを有する。空調室外機(10)は室外に設置され、空調室内機(30)は室内に設置される。空気調和装置(1)は、1つの空調室内機(30)と1つの空調室外機(10)とを有するペア式である。空気調和装置(1)は、調湿要素である調湿ユニット(20)を有する。空気調和装置(1)は、空気を加湿および除湿する機能を有する。空気調和装置(1)は、室内空間(I)を換気する機能をさらに有する。
(2-1)空調室外機
図2および図4に示すように、空調室外機(10)は、室外ケーシング(11)と、圧縮機(12)と、室外ファン(13)と、室外熱交換器(14)と、膨張弁(15)と、四方切換弁(16)とを有する。
調湿ユニット(20)は、室外に設置される。本例の調湿ユニット(20)は、空調室外機(10)と一体化される。調湿ユニット(20)は、湿度を調節した空気を空調室内機(30)に送る。調湿ユニット(20)は、室外ケーシング(11)と、調湿ロータ(22)と、第1ファン(26)と、ヒータ(25)と、第1切換ダンパ(24)を有する。室外ケーシング(21)は、空調室外機(10)と調湿ユニット(20)とに共用される。
図1~図3に示すように、空調室内機(30)は、室内に設置される。空調室内機(30)は、室内空間(I)を形成する部屋の壁(WL)に設置される、壁掛け式である。空調室内機(30)は、室内ケーシング(31)と、室内ファン(32)と、エアフィルタ(33)と、室内熱交換器(34)と、ドレンパン(35)と、風向調節部(36)とを有する。
リモートコントローラ(40)は、室内においてユーザが操作可能な位置に配置される。リモートコントローラ(40)は、表示部(41)と入力部(42)とを有する。表示部(41)は、所定の情報を表示する。表示部(41)は、例えば液晶モニタによって構成される。所定の情報は、空気調和装置(1)の運転状態や設定温度などを示す情報である。入力部(42)は、ユーザからの各種設定を行う入力操作を受け付ける。入力部(42)は、例えば物理的な複数のスイッチで構成される。ユーザは、リモートコントローラ(40)の入力部(42)を操作することで、空気調和装置(1)の運転モード、目標温度、目標湿度などを設定できる。
図2および図4に示すように、空気調和装置(1)は、複数のセンサを有する。複数のセンサは、冷媒用のセンサと、空気用のセンサとを含む。冷媒用のセンサは、高圧冷媒の温度や圧力を検出するセンサ、低圧冷媒の温度や圧力を検出するセンサを含む(図示省略)。
図2および図4に示すように、空気調和装置(1)は、制御部(C)を有する。制御部(C)は、冷媒回路(R)の動作を制御する。制御部(C)は、空調室外機(10)、調湿ユニット(20)、および空調室内機(30)の動作を制御する。制御部(C)は、室外制御部(OC)と、室内制御部(IC)と、リモートコントローラ(40)とを含む。室外制御部(OC)は空調室外機(10)に設けられる。室内制御部(IC)は空調室内機(30)に設けられる。室内制御部(IC)および室外制御部(OC)のそれぞれは、MCU(Micro Control Unit,マイクロコントローラユニット)、電気回路、電子回路を含む。MCUは、CPU(Central Processing Unit,中央演算処理装置)、メモリ、通信インターフェースを含む。メモリには、CPUが実行するための各種のプログラムが記憶されている。
空気調和装置(1)が実行する運転モードは、冷房運転、暖房運転、給気運転、除湿運転、加湿運転、冷房除湿運転、および暖房加湿運転を含む。制御部(C)は、リモートコントローラ(40)からの指示信号に基づいて、これらの運転を実行させる。
冷房運転は、蒸発器とした室内熱交換器(34)により室内の空気を冷却する運転である。調湿ユニット(20)は停止する。冷房運転では、制御部(C)が、圧縮機(12)、室外ファン(13)、および室内ファン(32)を運転させる。制御部(C)は、四方切換弁(16)を第1状態に設定する。制御部(C)は、膨張弁(15)の開度を適宜調節する。冷房運転では、圧縮した冷媒が室外熱交換器(14)で放熱し、室内熱交換器(34)で蒸発する第1冷凍サイクルが行われる。
暖房運転は、放熱器とした室内熱交換器(34)により室内の空気を加熱する運転である。調湿ユニット(20)は停止する。暖房運転では、制御部(C)が、圧縮機(12)、室外ファン(13)、および室内ファン(32)を運転させる。制御部(C)は、四方切換弁(16)を第2状態に設定する。制御部(C)は、膨張弁(15)の開度を適宜調節する。暖房運転では、圧縮機(12)で圧縮した冷媒が室内熱交換器(34)で放熱し、室外熱交換器(14)で蒸発する第2冷凍サイクルが行われる。
給気運転は、室外空気を室内に供給する運転である。給気運転では、図2の実線の矢印で示すように、室外空気がホース(2)を通じて空調室内機(30)へ送られる。給気運転では、制御部(C)がヒータ(25)、調湿ロータ(22)、および第2ファン(23)を停止させ、第1ファン(26)を運転させる。制御部(C)は、第1切換ダンパ(24)を第1状態に設定する。給気運転において、第1ファン(26)によって搬送される室外空気は、ホース(2)を通じて空調室内機(30)に送られ、空調室内機(30)の室内吹出口(31b)から室内空間(I)へ供給される。なお、冷房運転または暖房運転と同時に給気運転を行ってもよい。
除湿運転では、調湿ユニット(20)により除湿した空気を室内に供給する運転である。本実施形態では、除湿した空気が間欠的に室内に供給される。調湿ユニット(20)は、第1動作と第2動作と再生後運転とを行う。第1動作は、空気中の水分を調湿ロータ(22)に吸着させるとともに、調湿ロータ(22)で除湿した空気を室内へ供給する動作である。第2動作は、調湿ロータ(22)を再生するとともに、再生に利用された空気を室外へ排出する動作である。再生後運転の説明は後述する。
加湿運転では、調湿ユニット(20)により加湿した空気を室内に供給する運転である。本実施形態では、加湿した空気が間欠的に室内に供給される。調湿ユニット(20)は、第3動作と第4動作とを交互に繰り返し行う。第3動作は、空気中の水分を調湿ロータ(22)に吸着させるとともに、調湿ロータ(22)を通過した空気を室外へ排出する動作である。第4動作は、調湿ロータ(22)を再生するとともに、調湿ロータ(22)から水分が付与された空気を室内へ供給する動作である。
除湿冷房運転は、上述した冷房運転と除湿運転とが同時に行われる。具体的には、調湿ユニット(20)によって空気が除湿されるとともに、蒸発器として機能する室内熱交換器(34)によって空気が冷却される。
加湿暖房運転は、上述した暖房運転と加湿運転とが同時に行われる。具体的には、調湿ユニット(20)によって空気が加湿されるとともに、放熱器として機能する室内熱交換器(34)によって空気が加熱される。
除湿換気運転では、制御部(C)により図5に示すステップS10~ステップS30の処理が実行される。除湿換気運転は、室内空間(I)の換気と除湿を行う処理である。
以上のように、空気調和装置(1)は、空気中の水分を吸着する調湿ロータ(22)を有する調湿ユニット(20)と、調湿ロータ(22)により室外空気に含まれる水分を吸着することで生成される処理空気を室内空間(I)に送る送風部(26)とを備える。室外空気は、調湿ロータ(22)に蓄積された熱により温められることで処理空気となる。処理空気の温度は、室内空気の温度(処理空気が供給される直前の室内空間(I)に存在する空気の温度)よりも高い。これにより、ステップS10において除湿運転の第1動作を行う際に、室内空間(I)の湿度を下げるために冷房運転により室内空間(I)の空気を冷やしたとき、室内空間(I)の温度(室温)が下がりすぎたとしても、ステップS30において、再生後運転を行うことで調湿ロータ(22)の余熱により温めらた処理空気を生成し、温度が下がりすぎた室内空間(I)の空気に対して、当該処理空気を供給することができる。これによると、室内空間(I)に対して、室内空気もしくは室外空気よりも高い温度を有する処理空気を供給できるので、室内空間(I)の気温が下がりすぎることを抑制できる。その結果、除湿換気運転を効果的に行うことができる。
(A)空気調和装置(1)は、ロータ(22)の温度を測定する測定部を備えていてもよい。この場合、図5に示すように、第2動作(ステップS20参照)の終了後、ステップS30において、制御部(C)は、測定部により測定されるロータ(22)の温度が所定温度よりも高い場合、第1ファン(26)により処理空気を上記室内空間(I)へ送る動作(再生後運転)を不実施とし、測定部により測定されるロータ(22)の温度が所定温度以下の場合、第1ファン(26)により処理空気を上記室内空間(I)へ送る動作(再生後運転)を実施してもよい。所定温度は、室内環境と室内環境目標値を用いて定められ、室外空気の温度よりも高い。測定部は、例えば、温度センサを含む。測定部は、ロータ(22)の温度を直接に測定してもよいが、ロータ(22)の近接した位置にある部材(例えば、ロータ(22)を支持する部材)の温度、または、ロータ(22)の周辺の気温をロータ(22)の温度とみなして測定してもよい。これにより、ステップS30において、再生後運転により室内空間(I)へ供給される処理空気が高温になりすぎることを抑制できる。
図6に示す変形例の空気調和装置(1)は、調湿ユニット(20)により加湿した空気を連続的に室内へ供給する。加えて、空気調和装置(1)は、調湿ユニット(20)により除湿した空気を間欠的に室内へ供給する。以下では、上述した実施形態と異なる点について説明する。なお、図6では、便宜上、空調室内機(30)および空調室外機(10)の図示を省略している。
変形例の空気調和装置(1)の除湿運転では、除湿した空気が間欠的に室内に供給される。調湿ユニット(20)は、図5に示す実施形態と同様、第1動作と第2動作と再生後運転とを行う。具体的には、第1動作では、制御部(C)が、第1ファン(26)を運転させ、第2ファン(23)を停止させ、ヒータ(25)を停止させ、第1切換ダンパ(24)を第1状態とする。第1ファン(26)によって搬送される空気は、第1通路(27)を流れ、調湿ロータ(22)の調湿領域(22A)を通過する。調湿領域(22A)では、空気中の水分が吸着剤に吸着される。調湿領域(22A)で除湿された空気はホース(2)を通じて空調室内機(30)へ送られ、空調室内機(30)の室内吹出口(31b)から室内空間(I)へ供給される。
除湿冷房運転は、上述した実施形態の冷房運転とともに、上述した変形例の除湿運転とが同時に行われる。具体的には、調湿ユニット(20)によって空気が除湿されるとともに、蒸発器として機能する室内熱交換器(34)によって空気が冷却される。
変形例の空気調和装置(1)の加湿運転では、制御部(C)が第1ファン(26)および第2ファン(23)を運転させ、調湿ロータ(22)を回転駆動させ、ヒータ(25)をON状態とする。制御部(C)は、第1切換ダンパ(24)を第1状態とする。
加湿暖房運転は、上述した実施形態の暖房運転とともに、上述した変形例の加湿運転とが同時に行われる。具体的には、調湿ユニット(20)によって空気が加湿されるとともに、放熱器として機能する室内熱交換器(34)によって空気が加熱される。
I 室内空間
1 空気調和装置
20 調湿ユニット(調湿要素)
22 調湿ロータ(ロータ)
25 ヒータ
26 第1ファン(送風部)
Claims (12)
- 空気中の水分を吸着する吸着部材を有する調湿要素(20)と、
上記吸着部材により室外空気に含まれる水分を吸着することで生成される処理空気を室内空間(I)に送る送風部(26)と
を備え、
上記処理空気の温度は、室内空気の温度よりも高く、
上記吸着部材は、水分の吸着剤を担持するロータ(22)を含み、
上記ロータ(22)に蓄積された熱により上記室外空気が温められることで上記処理空気が生成され、
上記ロータ(22)の再生処理を行う際には、バッチ式で上記ロータ(22)の全周を再生し、上記再生処理後に上記ロータ(22)を非加熱の状態で上記ロータ(22)を介して上記室内空間(I)に上記処理空気を送る、空気調和装置。 - 空気中の水分を吸着する吸着部材を有する調湿要素(20)と、
上記吸着部材により室外空気に含まれる水分を吸着することで生成される処理空気を室内空間(I)に送る送風部(26)と
を備え、
上記処理空気の温度は、室内空気の温度よりも高く、
上記吸着部材は、水分の吸着剤を担持するロータ(22)を含み、
上記ロータ(22)に蓄積された熱により上記室外空気が温められることで上記処理空気が生成され、
上記ロータ(22)の温度を測定する測定部が備えられ、
上記測定部により測定される上記ロータ(22)の温度が所定温度よりも高い場合、上記送風部(26)により上記処理空気を上記室内空間(I)へ送る動作を不実施とする、空気調和装置。 - 請求項1において、
上記ロータ(22)の温度を測定する測定部を備え、
上記測定部により測定される上記ロータ(22)の温度が所定温度よりも高い場合、上記送風部(26)により上記処理空気を上記室内空間(I)へ送る動作を不実施とする、空気調和装置。 - 請求項2において、
上記ロータ(22)の再生処理を行う際には、バッチ式で上記ロータ(22)の全周を再生し、上記再生処理後に上記ロータ(22)を非加熱の状態で上記ロータ(22)を介して上記室内空間(I)に上記処理空気を送る、空気調和装置。 - 請求項1、請求項3、および請求項4のいずれか1項において、
上記再生処理時において、上記ロータ(22)を通過した空気を室外へ送る、空気調和装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項において、
上記処理空気の温度は、上記室外空気の温度よりも高い、空気調和装置。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項において、
上記ロータ(22)に熱を蓄積する処理が終了してから所定時間経過後または所定時間内に上記室内空間(I)へ上記処理空気を送る、空気調和装置。 - 請求項1から請求項7のいずれか1項において、
上記ロータ(22)の温度に応じて上記処理空気の温度が決定される、空気調和装置。 - 請求項1から請求項8のいずれか1項において、
加湿運転時と除湿運転時で上記ロータ(22)の回転速度が異なる、空気調和装置。 - 請求項9において、
上記除湿運転時の方が上記加湿運転時よりも上記ロータ(22)の回転速度が速い、空気調和装置。 - 請求項1から請求項10のいずれか1項において、
上記ロータ(22)は、所定の機能材料を吸着剤として担持する、空気調和装置。 - 請求項1から請求項11のいずれか1項において、
上記ロータ(22)に供給される空気を加熱するヒータ(25)を備え、
上記ロータ(22)は、所定の位置に配置される、空気調和装置。
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