JPH10332220A

JPH10332220A - 床暖房装置付き空気調和機

Info

Publication number: JPH10332220A
Application number: JP9140567A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Miyagawa; 川誠一宮
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1997-05-29
Filing date: 1997-05-29
Publication date: 1998-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】室内の温度と湿度とのバランスのとれた冷房
運転を効率良く行うこと。【解決手段】室内に設置された室内温度検知手段５２
及び室内湿度検知手段５３からの検知情報に基づきエア
コン５１の冷房運転及び床暖房パネル４２の加温運転を
制御する制御手段５４を備えることを特徴とする床暖房
装置付き空気調和機とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、床暖房装置付き空気調
和機に関するものであり、特に、空間内の湿度を加味し
て快適な温度及び湿度に保つ床暖房装置付き空気調和機
に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】室内の温度を低下させる冷房機能を備え
た空気調和機は、従来から種々のものが提案されてい
る。例えばガス等を燃料としてエンジンを駆動させてコ
ンプレッサを動作させるＧＨＰ、電気モータ等の動力に
よりコンプレッサを動作させるＥＨＰ等がある。このよ
うな空気調和機は、一般的に使用者が目標温度を設定
し、その目標温度に近づくように制御されるものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の空気調和機は、
前述したように設定された目標温度に基づいて制御され
るものである。ところで、室内空間を冷房する場合、室
内空間温度の低下とともに、室内空間湿度も低下してし
まう。このため、室内空間が目標温度となったときに
は、体感的に温度が非常に低いように感じることがあ
る。また、このことを考慮して冷房運転中の設定温度を
比較的高い温度に設定した場合、冷房空気が十分に乾燥
しておらず、快適性を得られない場合が生じる。

【０００４】また、このような問題を解決するために特
開平７−３１８１８７号公報に記載されているような、
乾燥器を用いて室内を除湿するものもあるが、専用の乾
燥器を別個に設置しなければならず、コスト的に不利で
あり、またエネルギー効率も悪い。

【０００５】故に、本発明は、上記実情に鑑みてなされ
たものであり、室内を冷房する空気調和機において、室
内の温度と湿度とのバランスのとれた冷房運転を効率良
く行うことを技術的課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために、請求項１において講じた発明は、エンジンの
運転により駆動するコンプレッサにより冷媒回路内の冷
媒を循環させ該冷媒回路の途中に介設された凝縮器内で
生じる冷媒凝縮作用及び蒸発器内で生じる冷媒蒸発作用
により室内の空調を行う空気調和機と、前記エンジンの
廃熱を利用して室内の床暖房を行う床暖房装置とを備え
た床暖房装置付き空気調和機において、室内に設置され
た室内温度検知手段及び室内湿度検知手段からの検知情
報に基づき前記空気調和機の冷房運転及び前記床暖房装
置の加温運転を制御する制御手段を備えることを特徴と
する床暖房装置付き空気調和機としたことである。

【０００７】通常の空気調和機のみで冷房運転を行った
場合、室内の温度が低下すると、飽和水蒸気圧も減少す
るので、この差分の水蒸気が結露して液体となる。この
ため空気中の水蒸気分も減少し、室内温度の低下ととも
に湿度も低下する。従って、温度のみを見て室内の冷房
を行うと、体感的に室内を冷却しすぎてしまう。つま
り、従来の空気調和機は、冷房運転の際に、温度と湿度
の両者を別個に制御することはできない。

【０００８】一方、本発明によれば、室内に設置された
室内温度検知手段及び室内湿度検知手段からの検知情報
に基づいて、空気調和器の冷房運転と床暖房装置の加温
運転を制御するものである。空気調和機の冷房運転は従
来と同様に温度及び湿度を低下させるが、床暖房装置の
加温運転は、温度のみを制御し、室内の絶対湿度は変化
しないものである。従って、空気調和器の運転により温
度が低下するとともに湿度も低下して体感温度が快適温
度以下になったとしても、床暖房装置の運転により加温
され、室内空間の温度及び湿度を快適値に保つことがで
きるものである。

【０００９】この場合において、床暖房装置の加温運転
が室内の温度のみを制御し、湿度を変化させない理由は
以下のようである。即ち、空気調和機の冷房運転により
結露した水分は、通常ドレンにより室外に排出されるの
で、床暖房装置を運転して室内を加温しても、室内には
蒸発する水分がなく、室内空間の湿度を高めることはな
いのである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態を
図面に基づいて説明する。

【００１１】図１において、本例における床暖房装置付
き空気調和機は、冷媒により暖房運転及び冷房運転を行
うための冷媒循環路１と、クーラント液が送給されるク
ーラント液循環路２と、床暖房のための放熱回路３とを
具備している。

【００１２】まず、冷媒循環路１について説明する。冷
媒循環路１では、燃料の燃焼で駆動するエンジン４、エ
ンジン４の駆動力がベルト７ｃで伝達されて駆動するコ
ンプレッサ７が設けられている。コンプレッサ７の駆動
に伴い、コンプレッサ７内の冷媒が圧縮される。冷媒循
環路１は通路１ａ〜１ｋをもつ。エンジン４の駆動に伴
い圧縮される冷媒により、暖房運転及び冷房運転を選択
的に切換可能な室内熱交換器６が設けられている。

【００１３】室内熱交換器６で冷房運転が行われる場合
には、コンプレッサ７で圧縮され高温高圧とされた冷媒
は、通路１ａ、冷媒に含まれているオイルを分離するた
めのオイルセパレータ８、通路１ｂ、四方弁９、通路１
ｉ、第４伝熱部１２、通路１ｈ、室外熱交換器１３、通
路１ｇ、切替弁装置１４の弁１４ｃ、過冷却装置１５、
膨張弁１６を通り、膨張弁１６で膨張して低温低圧の気
液２相の冷媒となる。さらに低温低圧の冷媒は、切替弁
装置１４の弁１４ｅ、通路１ｄ、キャピラリチューブ１
８、逆止弁１９、室内熱交換器６を通り、ここで冷媒蒸
発作用により室内冷房を行う。さらに冷媒は、通路１
ｃ、四方弁９に至り、更に、通路１ｊ、アキュムレータ
１０、通路１ｋを経て、コンプレッサ７の低圧側の吸込
ポート７ｂに戻る。この様にして冷房運転時には冷媒は
冷媒循環路１を循環する。

【００１４】室内空調機６で暖房運転が行われる場合に
は、冷媒循環路１内の冷媒は冷房時とは逆の経路を辿
り、室内熱交換器６で冷媒凝縮作用により暖房を発生す
るものである。

【００１５】クーラント液循環路２は、エンジン冷却部
５から吐出されたクーラント液の熱を利用するために、
クーラント液をエンジン冷却部５から矢印Ａ１〜Ａ５方
向に沿って循環させるためのものである。クーラント液
循環路２には、クーラント液循環駆動源としてのクーラ
ント液用ポンプ２２と、クーラント液が送給される第１
伝熱部２３とが設けられている。第１伝熱部２３と並列
に第１迂回路２４が設けられている。第１伝熱部２３の
上流には第１温調弁２５が設けられている。第１温調弁
２５は、周知のワックス弁等で構成された三方弁であ
り、クーラント液の温度に応じて開閉する感温式であ
る。即ち、クーラント液が低温領域のときには、第１温
調弁２５の開閉作用により熱交換機能をもつ第１伝熱部
２３にはクーラント液は流れず、熱交換機能がない第１
迂回路２４にクーラント液が流れることとなる。クーラ
ント液が高温領域のときには、第１温調弁２５の開閉作
用により第１迂回路２４にクーラント液が流れず、熱交
換機能をもつ第１伝熱部２３にクーラント液が流れる。
また、クーラント液が中間温度領域のときには、第１伝
熱部２３と第１迂回路２４との双方にクーラント液が分
配されて流れるものである。

【００１６】また図１から理解できるように第１伝熱部
２３の下流側には、クーラント液が流れる第３伝熱部２
７が直列的に設けられている。第３伝熱部２７と並列に
第２迂回路２８が設けられている。第３伝熱部２７の上
流には第２温調弁２９が設けられている。第２温調弁２
９は第１温調弁２５と同種のものであり、クーラント液
が低温領域のときには第２温調弁２９の開閉作用によ
り、熱交換機能をもつ第３伝熱部２７にはクーラント液
が流れず、熱交換機能がない第２迂回路２８にクーラン
ト液が流れる。クーラント液が高温領域のときには、第
２温調弁２９の開閉作用により、第２迂回路２８にクー
ラント液が流れず、熱交換機能をもつ第３伝熱部２７に
クーラント液が流れる。中間温度領域のときには、第３
伝熱部２７と第２迂回路２８との双方にクーラント液が
分配されて流れる。

【００１７】エンジン冷却部５にはクーラント液温度検
出手段として機能するサーモスタット３５が総武されて
いる。エンジン冷却部５から吐出されるクーラント液の
温度が所定温度以下では、クーラント液はクーラント液
循環路２にのみ循環する。しかし、エンジン冷却部５か
ら吐出されるクーラント液の温度が所定温度を越える
と、クーラント液はクーラント液循環路２の他にラジエ
ータ回路３３にも流れ、放熱機能をもつラジエータ３４
により放熱され、これによりクーラント液の過熱は防止
される。なおラジエータ回路３３、ラジエータ３４に流
れたクーラント液は、バッファ３１、通路２ｉ、ポンプ
２２、排気熱交換器３７を経て、エンジン冷却部５に戻
る。

【００１８】次に、放熱回路３について説明する。放熱
回路３は閉ループ状であり、放熱回路３では加熱媒体と
して水が循環して流れる。放熱回路３では、第１伝熱部
２３の熱を受ける第２伝熱部４０が第１伝熱部２３に接
近して設けられている。第２伝熱部４０と第１伝熱部２
３とで第１熱交換器４１を形成する。第１熱交換器４１
は２重管構造であり、高温のクーラント液が流れる高温
側の第１伝熱部２３を内側に配置し、第１伝熱部２３か
ら樹熱する第２伝熱部４０を外側に配置することが、熱
交換性確保の面では好ましい。但し、この逆の形態でも
よい。

【００１９】図１に示す様に放熱回路３には、第２伝熱
部４０につながる放熱作用をもつ放熱部としての床暖房
パネル４３が設けられ、更に加熱媒体送給駆動源として
の水ポンプ４５が設けられている。クーラント液循環路
２の第３伝熱部２７及び冷媒循環路１の第４伝熱部１２
で、第２熱交換器４６を構成する。第２熱交換器４６も
第１熱交換器４１と同様２重管構造とされている。

【００２０】図２は、室内熱交換器６を備えたエアコン
５１と床暖房パネル４３を室内に設置した概略図であ
る。図において、室内には室内空気の温度を検知する温
度センサ５２及び室内空気の湿度を検知する湿度センサ
５３が設置されている。この温度センサ５２及び湿度セ
ンサ５３は制御部５４に電気的に連結されており、温度
センサ５２により検知した温度情報及び湿度センサ５３
により検知した湿度情報は制御部５４に入力されるもの
である。制御部５４は入力された温度及び湿度情報に基
づいて室内熱交換器６及び床暖房パネル４３の運転を制
御するものである。

【００２１】上記構成の床暖房装置付き空気調和機にお
いて、図３の空気線図に基づいて、まず空気調和機を冷
房運転したときの室内空気の状態変化について説明す
る。

【００２２】まず、冷房前の室内空気の状態が、２７℃
であり、相対湿度が約８０％ＲＨであるとすると、図３
の空気線図において室内空気の状態点は点Ｐ１で表され
る。この状態を乾湿球温度で見ると、２７℃ＤＢ−２４
℃ＷＤとなる。またこのときの空気のエンタルピーｉ１
は１７．２ｋｃａｌ／ｈとなる。所定の冷房能力を変数
として入力したときの室内空気と室内熱交換器表面空気
とのエンタルピー差を７．６ｋｃａｌ／ｈとすると、室
内熱交換器表面空気のエンタルピーｉ２は９．６ｋｃａ
ｌ／ｈとなる。このエンタルピーにおける空気の温度−
湿度の状態点は、図３において点Ｐ２で表される。この
状態を乾湿球温度で見ると、１４．３℃ＤＢ−１４．３
℃ＷＤとなる。空気調和機の冷房運転では、図３に示す
状態点Ｐ１から状態点Ｐ２へと直線的に（図示矢印Ａ上
に）空気の状態を変化させようとするが、この直線間の
どの点を取っても図３に示す夏季快適温湿範囲Ｂは含ま
れないことが明らかである。例えば図２の点Ｐ３に示す
状態点（１７．４ＤＢ−１７．３ＷＤ、エンタルピーｉ
３＝１１．４ｋｃａｌ／ｈ）では、絶対湿度に対して温
度が低下し過ぎていることがわかる。このため空気調和
機のみの運転では湿度に対する温度が低下し過ぎ、体感
的に寒く感じる場合がある。

【００２３】これに対し、床暖房は、絶対湿度を変化さ
せずに温度のみを上昇させる。つまり、図３における矢
印Ｃで示す範囲で空気の状態を制御することが可能であ
る。従って、室内空気が点Ｐ３となった状態で床暖房を
開始すれば、点Ｐ４に示す夏季快適温湿度範囲に室内空
気の状態を制御することが可能になるものである。

【００２４】実際の制御方法としては図４に示す制御フ
ローに従い制御される。即ち、まず室内空気の状態が図
２３点Ｐ１である状態から空気調和機による冷房運転を
開始する（Ｓ１０１）。次に、運転開始直後の室内空気
の温度を温度センサーにより、室内空気の湿度を湿度セ
ンサーにより検知し、検知した情報は制御部に入力され
る（ｓＳ１０２）。一方制御部では、予め図３に示す空
気線図及び夏季快適温湿度範囲が入力されており、空気
調和機の運転開始時点における室内空気の状態点Ｐ１を
空気線図上に確定する（Ｓ１０３）。次に確定された空
気状態点を起点として図３の斜線で示す快適温湿度目標
範囲を設定する（Ｓ１０４）。次に、所定時間経過した
かどうかが判断され（Ｓ１０５）、所定時間経過してい
ない場合はこのステップを繰り返す。所定時間経過する
と、再度室内空気の温度及び湿度を各センサにより検知
し、検知情報が制御部に入力される（Ｓ１０６）。そし
て、入力された検知情報から現在の室内空気の温度−湿
度状態点Ｐを確定し（Ｓ１０７）、その点が快適温湿度
目標範囲内にあるか否かを判断する（Ｓ１０８）。そし
て、現在の空気の状態点Ｐが快適温湿度目標範囲にある
場合はステップＳ１０５に戻り、これ以下を繰り返す。
現在の空気の状態点Ｐが快適温湿度目標範囲内にない場
合、次に、状態点Ｐが図３における快適温湿度目標範囲
の図示右側の領域Ｄにあるかどうかが判断される（Ｓ１
０９）。状態点が領域Ｄにある場合は、ステップＳ１０
５に戻る。一方、状態点Ｐが領域Ｄにない場合、状態点
Ｐは図示領域Ｅにあることになるので、この領域Ｅに状
態点がある場合は床暖房装置を運転する指令を出力する
（Ｓ１１０）。この指令により床暖房装置のポンプ４５
が駆動され、床暖房が開始される。その後、再びステッ
プＳ１０５に戻り、これ以下を繰り返す。

【００２５】上記制御を行うことにより、状態点Ｐ１か
ら夏季快適温湿度範囲にほぼ直線的に室内空気の状態を
近づけることができるものである。

【００２６】このように、空気調和機の冷房運転と床暖
房装置の加温運転とを、室内空間の温度及び湿度に基づ
いて制御運転してやることにより、図３における点Ｐ１
の地点から点Ｐ４の地点にまで状態を移行させることが
可能となるものである。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明における床暖房装
置付き空気調和機は、室内の温度及び湿度とのバランス
のとれた、快適な冷房運転を行うことができるものであ
る。またこのときに加温運転される床暖房装置の熱源
は、空気調和機の駆動源であるエンジンの廃熱を利用し
ているので、エネルギー的に無駄のない、効率的な運転
をすることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態例における床暖房装置付き空
気調和機の回路図である。

【図２】本発明の実施形態例における床暖房装置付き空
気調和機を室内に設置した概略図である。

【図３】室内の空気線図である。

【図４】本発明の実施形態例における床暖房装置付き空
気調和機の制御フローである。

【符号の説明】

１・・・冷媒循環路（冷媒回路）３・・・放熱回路４・・・エンジン６・・・室内熱交換器（蒸発器）７・・・コンプレッサ１３・・・室外熱交換器（凝縮器）４３・・・床暖房パネル（床暖房装置）５１・・・エアコン（空気調和機）５２・・・温度センサ（室内温度検知手段）５３・・・湿度センサ（室内湿度検知手段）５４・・・制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの運転により駆動するコンプレ
ッサにより冷媒回路内の冷媒を循環させ該冷媒回路の途
中に介設された凝縮器内で生じる冷媒凝縮作用及び蒸発
器内で生じる冷媒蒸発作用により室内の空調を行う空気
調和機と、前記エンジンの廃熱を利用して室内の床暖房
を行う床暖房装置とを備えた床暖房装置付き空気調和機
において、室内に設置された室内温度検知手段及び室内湿度検知手
段からの検知情報に基づき前記空気調和機の冷房運転及
び前記床暖房装置の加温運転を制御する制御手段を備え
ることを特徴とする床暖房装置付き空気調和機。