JPH10325586A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 在室者にとって快適かつ健康な室内環境を実
現する。 【解決手段】室内の温度及び湿度を検出する温度センサ
(Th)及び湿度センサ(Hu)を備えている。そして、室内空
気の温度及び湿度が一定範囲となるように空調運転を制
御する。このとき、湿度制御範囲を定めるに際し、その
制御下限値を口腔内粘膜の乾燥度に基づいて設定された
絶対湿度により定め、又その制御上限値を室内空気質の
劣化度に基づいて設定された相対湿度により定める。こ
れにより、在室者への風邪の感染等を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和装置に関
し、特に、湿度制御対策に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空気調和装置には、特開平９
−５３８５２号公報に開示されているように、圧縮機と
四路切換弁と室外熱交換器と膨張機構と室内熱交換器と
が接続された冷媒回路を備えると共に、加湿器を備えた
ものがある。

【０００３】そして、上記室内熱交換器の熱交換能力を
制御して室内温度を制御する一方、除湿運転を行うと共
に、加湿器を制御して室内湿度を制御し、在室者の快適
性の向上を図るようようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た空気調和装置において、室内湿度を考慮して快適性の
向上を図るようにしているものの、室内湿度の制御範囲
の上限値及び下限値を単に相対湿度値により設定されて
いるに過ぎなかった。

【０００５】したがって、在室者の快適性のみを基準に
室内湿度の制御範囲の上限値及び下限値を設定している
ので、在室者の健康を考慮した制御範囲に室内湿度が維
持されているとは限られないという問題があった。

【０００６】また、特に、近年、健康維持が叫ばれてい
る状況の下では、室内の空気状態が、単に快適性の範囲
内に維持されているのみならず、在室者の健康を維持し
得る範囲内に制御することが望まれている。

【０００７】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、室内湿度の制御範囲を設定する際に、その下限
値を室内空気の相対湿度の値ではなく、室内空気の絶対
湿度の値を用いることにより、快適であるだけでなく健
康にも配慮された室内環境を実現することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、口腔内粘膜の乾燥度と室内空気質の劣化
度に基づき湿度制御の限界値を設定するようにしたもの
である。

【０００９】具体的に、請求項１に係る発明が講じた手
段は、先ず、室内空気と熱交換する室内熱交換器(22)を
有する冷媒回路(1) と、室内を加湿及び除湿する湿度調
節手段(30)と、室内温度を検出する温度検出手段(Th)
と、室内湿度を検出する湿度検出手段(Hu)と、上記温度
検出手段(Th)及び湿度検出手段(Hu)の検出温度及び検出
湿度に基づいて所定の室内温度及び室内湿度になるよう
に室内熱交換器(22)の熱交換能力及び湿度調節手段(30)
の加除湿能力を制御する制御手段(40)とを備えている空
気調和装置を対象としている。そして、上記制御手段(4
0)は、制御下限値が口腔内粘膜の乾燥度に基づいて設定
された絶対湿度と、制御上限値が室内空気質の劣化度に
基づいて設定された相対湿度とによって湿度制御範囲が
定められている。

【００１０】これらの特定事項により、先ず、室内熱交
換器(22)を有する冷媒回路(1) と湿度調節手段(30)によ
り、室内空気の温度及び湿度により表される室内環境が
所定状態に維持される。具体的に、温度検出手段(Th)及
び湿度検出手段(Hu)からの検出信号に基づいて制御手段
(40)は、上記冷媒回路(1) の能力制御及び湿度調節手段
(30)の加除湿能力制御を行う。その際、上記制御手段(4
0)は、湿度制御範囲の制御下限値が口腔内粘膜の乾燥度
に基づいて設定された絶対湿度により定められ、制御上
限値が室内空気質の劣化度に基づいて設定された相対湿
度によって定められるているので、上記室内環境が在室
者の健康に配慮した状態に維持される。

【００１１】また、請求項２に係る発明が講じた手段
は、上記請求項１の発明において、湿度調節手段(30)
は、加湿手段(32)と除湿手段(22)により構成されたもの
である。

【００１２】これらの特定事項により、加湿手段(32)及
び除湿手段(22)がそれぞれ別個に室内の加湿又は除湿を
行うことになる。

【００１３】また、請求項３に係る発明が講じた手段
は、上記請求項２の発明において、加湿手段(32)は、冷
媒回路(1) に設けられて該冷媒回路(1) の高温冷媒が流
れる熱交換部(34)を備えた構成としている。

【００１４】この特定事項により、圧縮機(12)から吐出
した高温の冷媒が熱交換部(34)を流れ、室内を加湿す
る。

【００１５】

【発明の効果】したがって、請求項１記載の発明によれ
ば、湿度制御の下限値を口腔内粘膜の乾燥度に基づく絶
対湿度で、湿度制御の上限値を室内空気質の劣化度に基
づく相対湿度で設定するようにしたために、従来のよう
に室内湿度が低湿度状態になることを防止することがで
きると共に、従来のように室内湿度が高湿度状態になる
ことを防止することができる。

【００１６】この結果、室内の空気状態を在室者の健康
を維持し得る範囲に制御することができるので、快適で
なおかつ健康に適した室内環境を実現することができ
る。

【００１７】つまり、風邪の感染を防止することができ
ると共に、室内のカビの発生を防止することができる。

【００１８】また、請求項２記載の発明によれば、加湿
手段(32)除湿手段(22)とを備えるように構成したため
に、室内の加湿及び除湿を正確に行うことができるの
で、所定の室内環境を確実に実現することができる。

【００１９】また、請求項３記載の発明によれば、加湿
手段(32)は冷媒回路(1) を流れる高温の冷媒によって加
熱されることとなる。この結果、加湿手段(32)の加熱に
余分なエネルギーを必要とせず、省エネルギー化を図る
ことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２１】図１に示すように、(1) は空気調和装置の
冷媒回路であって室内温度と室内湿度とを制御するよう
に構成されている。該冷媒回路(1) は容量可変の圧縮機
(12)と四路切換弁(13)と室外熱交換器(11)と室外電動膨
張弁(EV-1)と再熱用熱交換器(21)と室内電動膨張弁(EV-
2)と室内熱交換器(22)とが順に冷媒配管(1a)によって接
続されてなる主冷媒回路(2) を備えている。

【００２２】そして、上記圧縮機(12)と四路切換弁(13)
と室外熱交換器(11)と室外電動膨張弁(EV-1)とによって
室外ユニット(10)が構成される一方、上記再熱用熱交換
器(21)と室内電動膨張弁(EV-2)と室内熱交換器(22)とに
よって室内ユニット(20)が構成されている。

【００２３】上記四路切換弁(13)は、冷房運転時及び除
湿運転時には図１の実線で示すよう切り替わり、暖房運
転時に図１の破線で示すように切り替わり、上記主冷媒
回路(2) は、冷媒流通方向が可逆になるように構成され
ている。

【００２４】上記室外熱交換器(11)は、冷房運転時及び
除湿運転時には凝縮器に、暖房運転時には蒸発器にな
り、室外電動膨張弁(EV-1)は、暖房運転時に冷媒を減圧
する。

【００２５】また、上記室外熱交換器(11)は室外ファン
(14)を備え、該室外ファン(14)は、ファンモータ(15)が
連結されている。

【００２６】上記再熱用熱交換器(21)は、除湿運転時に
は凝縮器として機能し、室内電動膨張弁(EV-2)は、冷房
運転時及び除湿運転時に冷媒を減圧し、室内熱交換器(2
2)は、冷房運転時及び除湿運転時には蒸発器に、暖房運
転時には凝縮器になる。

【００２７】上記再熱用熱交換器(21)と室内熱交換器(2
2)は並列に設置されて１つの室内ファン(23)が設けら
れ、該室内ファン(23)は、ファンモータ(24)が連結され
ている。

【００２８】そして、除湿運転時に、室内熱交換器(22)
が蒸発器となって吸込空気を冷却して除湿すると同時
に、再熱用熱交換器(21)が凝縮器となって室内熱交換器
(22)で冷却された吸込空気を所定温度に加温し、上記室
内熱交換器(22)が除湿手段を構成している。

【００２９】上記室外ユニット(10)には第１バイパス路
(51)が設けられ、室内ユニット(20)には第２バイパス路
(52)及び第３バイパス路(53)が設けられている。

【００３０】該第１バイパス路(51)は、一端が室外熱交
換器(11)と室外電動膨張弁(EV-1)との間に、他端が室外
電動膨張弁(EV-1)と再熱用熱交換器(21)の間にそれぞれ
接続されて構成されている。更に、該第１バイパス路(5
1)には一方向弁(CV-1)が設けられ、冷房運転時及び除湿
運転時に室外熱交換器(11)で凝縮した液冷媒が室外電動
膨張弁(EV-1)をバイパスして室内ユニット(20)に流れる
よう構成されている。

【００３１】該第２バイパス路(52)は、一端が室外電動
膨張弁(EV-1)と再熱用熱交換器(21)との間に、他端が再
熱用熱交換器(21)と室内電動膨張弁(EV-2)との間にそれ
ぞれ接続されている。更に、該第２バイパス路(52)に
は、閉鎖弁(SV-1)が設けられ、冷房運転時に室外熱交換
器(11)で凝縮した液冷媒が再熱用熱交換器(21)をバイパ
スするよう構成されている。

【００３２】該第３バイパス路(53)は、一端が室外電動
膨張弁(EV-1)と再熱用熱交換器(21)との間に、他端が室
内電動膨張弁(EV-2)と室内熱交換器(22)との間にそれぞ
れ接続されている。更に、該第３バイパス路(53)には、
一方向弁(CV-2)と閉鎖弁(SV-2)とが設けられ、暖房運転
時に室内熱交換器(22)で凝縮した液冷媒が室内電動膨張
弁(EV-2)と再熱用熱交換器(21)とをバイパスして室外ユ
ニット(10)に流れるよう構成されている。

【００３３】上記室内ユニット(20)には、加湿回路(54)
が設けられている。該加湿回路(54)は、その両端が室内
熱交換器(22)と四路切換弁(13)との間に接続され、その
一端は電動三方弁(EV-3)を介して主冷媒回路(2) に接続
されている。上記加湿回路(54)は、その回路中に加湿器
(32)の加熱部(34)を備え、加湿運転時に圧縮機(12)から
吐出した高温の冷媒が加熱部(34)を流れるよう構成され
ている。

【００３４】上記加湿器(32)は、ケーシング(32a) に加
湿用水(33)が充填され、該加熱用水(33)を熱交換部(34)
で加熱することにより、水蒸気が室内に放出されて該室
内を加湿するように構成されている。

【００３５】また、上記室内ユニットには温度センサ(T
h)と湿度センサ(Hu)とが設けられている。

【００３６】本発明の特徴として、上記再熱用熱交換器
(21)、室内熱交換器(22)及び加湿器(32)はコントローラ
(40)でその能力が制御されている。

【００３７】該コントローラ(40)は、圧縮機(12)の容
量、室外電動膨張弁(EV-1)、室内電動膨張弁(EV-2)及び
加湿器(32)などを制御して室内温度及び室内湿度を制御
する制御手段を構成している。特に、該コントローラ(4
0)は、湿度制御手段の下限値を口腔内粘膜の乾燥度に基
づく絶対湿度で設定し、上限値を室内空気質の劣化度に
基づく相対湿度で設定している。具体的に、下限値は0.
0084kg/kg'に、上限値は55%RHに設定している。

【００３８】そこで、本発明の空気調和機における温度
及び湿度の制御範囲の具体的理由について説明する。

【００３９】該制御範囲は、図５に示すような空気線図
上で表すことができる。該空気線図において、横軸は空
気温度、縦軸は絶対湿度であり、また細線にて示す線は
相対湿度の等湿度線を表している。

【００４０】従来から、在室者の快適性を考慮した範囲
（以下、快適範囲という。）に温度及び湿度を制御する
という試みはなされてきた。この快適範囲は、図５にお
いて、これ以上湿度が上昇すればカビの成長を招いてし
まうというASHRAE(アシュレー)によるカビの成長限界湿
度線(L1)と、これ以上湿度が低下すれば皮膚の乾燥を招
いてしまうというASHRAE(アシュレー)による皮膚の乾燥
限界湿度線(L2)と、新有効温度一定の線(L3),(L4)によ
って囲まれる領域によって表される。この新有効温度と
は、人間の生理的な温度調節作用をモデル化し、体表面
からの放熱量の等しい熱環境を同一の寒暑感覚を与える
と仮定して計算によって求めた熱環境指標であり、ASHR
AE(アシュレー)により採用され、広く用いられているも
のである。

【００４１】これに対し、本発明者は、上述した快適範
囲は、在室者の快適性のみを考慮し、健康面には何ら考
慮していない点に着目し、在室者の快適性だけでなく健
康にも配慮した範囲（以下、健康範囲という。）に温度
及び湿度を制御しようとするものである。この健康範囲
は、図５において斜線を付した領域、すなわち、これ以
上湿度が上昇すればカビの成長を招いてしまうという菅
原らによるカビの成長限界湿度線(L5)と、これ以上湿度
が低下すれば口腔内粘膜の乾燥が生じてしまうというWi
nslow(ウィンスロウ) らによる口腔粘膜の乾燥限界湿度
線(L6)と、新有効温度一定の線(L4)によって囲まれる領
域によって表されるものである。

【００４２】このとき、上述の健康範囲は従来の快適範
囲に比べて狭く、従来のように湿度制御範囲を相対湿度
により設定する方法では、健康範囲に制御することが困
難であるため、本発明では、湿度制御範囲の上限は相対
湿度により設定し、その下限は絶対湿度により設定する
という手段を用い、健康範囲に室内環境を制御するもの
である。ここで、絶対湿度の値は、温度センサ(Th)及び
湿度センサ(Hu)からの検出温度及び検出湿度の値より演
算して求めるものである。

【００４３】ただし、本実施例では、健康範囲における
湿度の上限値を菅原らによるカビの成長限界湿度線(L5)
によって設定したが、ASHRAE(アシュレー)によるカビの
成長限界湿度線(L1)によって設定してもよい。

【００４４】次に、上述した空気調和装置の運転動作に
ついて説明する。

【００４５】まず、暖房運転及び加湿運転について説明
する。

【００４６】この運転モードでは、図２に示すように、
四路切換弁(13)が実線側に切り替えられ、閉鎖弁(SV-1)
及び室内電動膨張弁(EV-2)は閉鎖される一方、室外電動
膨張弁(EV-1)及び電動三方弁(EV-3)は所定開度に調節さ
れる。

【００４７】この状態において、冷媒回路(1) では、圧
縮機(12)から吐出した冷媒は、図２に矢印で示すよう
に、室内熱交換器(22)へと流れるが、該冷媒の一部は加
湿回路(54)へ流れ加湿器(32)の熱交換部(34)で加湿用水
(33)と熱交換する。このとき、電動三方弁(EV-3)の開度
を調節し加湿回路(54)へ流れる冷媒流量を調節すること
により該加湿器(32)の加湿能力を調節する。その後、こ
の冷媒は、室内熱交換器(22)で室内空気と熱交換して凝
縮し、第３バイパス路(53)を流れて室外電動膨張弁(EV-
1)で減圧した後、室外熱交換器(11)で外気と熱交換して
蒸発し、圧縮機(12)に吸入される。

【００４８】次に、冷房運転について説明する。

【００４９】この運転モードでは、図３に示すように、
四路切換弁(13)が実線側に切り替えられ、室外電動膨張
弁(EV-1)は閉鎖され、閉鎖弁(SV-1)は解放される一方、
室内電動膨張弁(EV-2)は所定開度に調節される。また、
電動三方弁(EV-3)は冷媒が加湿回路(54)へ流れないよう
調節される。

【００５０】この状態において、冷媒回路(1) では、圧
縮機(12)から吐出した冷媒は、図３に矢印で示すよう
に、室外熱交換器(11)で外気と熱交換して凝縮する。そ
の後、この冷媒は、第１バイパス路(51)及び第２バイパ
ス路(52)を流れて室内電動膨張弁(EV-2)で減圧した後、
室内熱交換器(22)で室内空気と熱交換して蒸発し、圧縮
機(12)に吸入される。

【００５１】最後に、除湿運転について説明する。

【００５２】この運転モードでは、図４に示すように、
四路切換弁(13)が実線側に切り替えられ、室外電動膨張
弁(EV-1)及び閉鎖弁(SV-1)は閉鎖される一方、室内電動
膨張弁(EV-2)は所定開度に調節される。また、電動三方
弁(EV-3)は冷媒が加湿回路(54)へ流れないよう調節され
る。

【００５３】この状態において、冷媒回路(1) では、圧
縮機(12)から吐出した冷媒は、図４に矢印で示すよう
に、室外熱交換器(11)で外気と熱交換して凝縮し、第１
バイパス路(51)を流れ、再熱用熱交換器(21)で室内空気
と熱交換する。その後、この冷媒は、室内電動膨張弁(E
V-2)で減圧し、室内熱交換器(22)で室内空気と熱交換し
て蒸発し、圧縮機(12)に吸入される。

【００５４】ただし、上述の実施形態では、第２バイパ
ス路(52)に閉鎖弁(SV-1)を設け開閉制御を行うように構
成したが、該閉鎖弁(SV-1)に換えて電動弁を設け、その
開度を段階的に制御し再熱用熱交換器(21)へ流れる冷媒
の流量を制御することにより、再熱用熱交換器(21)の熱
交換能力を制御するように構成してもよい。

【００５５】以上のように、湿度制御の下限値を口腔内
粘膜の乾燥度に基づく絶対湿度で、湿度制御の上限値を
室内空気質の劣化度に基づく相対湿度で設定するように
したために、従来のように室内湿度が低湿度状態になる
ことを防止することができると共に、従来のように室内
湿度が高湿度状態になることを防止することができる。

【００５６】この結果、室内の空気状態を在室者の健康
を維持し得る範囲に制御することができるので、快適で
なおかつ健康に適した室内環境を実現することができ
る。

【００５７】つまり、風邪の感染を防止することができ
ると共に、室内のカビの発生を防止することができる。

【００５８】尚、本実施形態の加湿器(32)は、冷媒回路
(1) の冷媒を利用して加湿するようにしたが、請求項１
又は２記載の発明では、超音波加湿器などを設けてもよ
く、また、除湿手段は、冷媒回路(1) とは別個の除湿器
であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気調和装置の冷媒回路を示す冷媒回
路図である。

【図２】暖房運転時及び加湿運転時の冷媒の流れを示す
冷媒回路図である。

【図３】冷房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図であ
る。

【図４】除湿運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図であ
る。

【図５】室内温度及び室内湿度の制御範囲を示す空気線
図である。

【符号の説明】

(1) 冷媒回路 (22) 室内熱交換器 (30) 湿度調節手段 (31) 除湿手段 (32) 加湿器(加湿手段) (33) 加湿用水 (34) 熱交換部 (40) コントローラ(制御手段) (Th) 温度センサ(温度検出手段) (Hu) 湿度センサ(湿度検出手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室内空気と熱交換する室内熱交換器(22)
   を有する冷媒回路(1) と、 室内を加湿及び除湿する湿度調節手段(30)と、 室内温度を検出する温度検出手段(Th)と、 室内湿度を検出する湿度検出手段(Hu)と、 上記温度検出手段(Th)及び湿度検出手段(Hu)の検出温度
   及び検出湿度に基づいて所定の室内温度及び室内湿度に
   なるように室内熱交換器(22)の熱交換能力及び湿度調節
   手段(30)の加除湿能力を制御する制御手段(40)とを備え
   ている空気調和装置において、 上記制御手段(40)は、制御下限値が口腔内粘膜の乾燥度
   に基づいて設定された絶対湿度と、制御上限値が室内空
   気質の劣化度に基づいて設定された相対湿度とによって
   湿度制御範囲が定められていることを特徴とする空気調
   和装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の空気調和装置において、 湿度調節手段(30)は、加湿手段(32)と除湿手段(22)によ
   り構成されていることを特徴とする空気調和装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の空気調和装置において、 加湿手段(32)は、冷媒回路(1) に設けられて該冷媒回路
   (1) の高温冷媒が流れる熱交換部(34)を備えていること
   を特徴とする空気調和装置。