JP2014157004A - 熱交換換気空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】高気密高断熱住宅の空調システムで、カビの発生や雑菌の繁殖を効果的に抑止し、浴室やトイレを含む全室の冷暖房、換気、除湿等を最小限のエネルギーで行なう。
【解決手段】顕熱交換器３と空調ボックス１と該空調ボックス１の内部に備えられたエアコン室内機２と消音ボックス４と全室に配管された排気ダクト５と給気ダクト６とから構成される高気密高断熱住宅の全室の換気空調を行うための空調システムであって、該空調ボックス１は、箱状に形成されるとともに、表面に通気孔を備えたインナーボックスとアウターボックスとからなり、該インナーボックスと該アウターボックスとの間に断熱遮音調湿層を備え、該インナーボックスの内側に炭粒子層を備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、高気密高断熱住宅の空調システムに関するもので、特に顕熱交換器と空調ボックスに備えた家庭用エアコンを用いて住宅内全室の冷暖房、換気、除湿等を最小限のエネルギーで行なうとともにカビの発生や雑菌の繁殖を効果的に抑止することができる空調システムに関するものである。

昨今、高気密高断熱住宅が人気を博している。高気密高断熱住宅は、住宅の気密性と断熱性を高めるとともに計画換気を行うことによって、住宅内全室の温度差をなくして温度を一定に保ち、汚れた空気の排出と新鮮な空気の導入を常時行うことにより、省エネルギー、ヒートショック防止（心臓病や脳卒中のリスク低減）、結露防止、カビ・ダニ防止、花粉・塵埃進入防止、防音といった効果を得ることができる住む人に優しい健康住宅である。

ところで、高気密高断熱住宅は、高気密性、高断熱性、冷暖房、計画換気の４つの要素が極めて重要であり、このうちの一つが欠けたりバランスが悪かったりすると所望の性能を得ることができない。特に冷暖房、計画換気においては、エアコンによって設定温度にされた室温が、計画換気による内気の排出と外気の導入によって上昇あるいは下降するために、エアコンは、常に設定温度を維持しようとフルパワーで運転することになり、省エネルギーといった観点から望ましいものではない。そこで、計画換気の換気装置には全熱交換器を用いて、室温と導入した外気の温度差をなくして室温を一定に維持する空調システムが採用されている。さらに、全熱交換器に加えて最低限、すなわち１台の省電力な家庭用エアコンで、全室に温度調整された空気を供給するようにした低コストの空調システムが提案されている。

例えば、特開平８−２８５３２４号公報（特許文献１）の空調システムは、要約の目的に記載されるように、高気密高断熱住宅に設備される空調システムであって、きわめて低コストで提供することができ、常にムラのない適温、適湿の空調エアを部屋に送給することができ、かつその空調エアの送給部であるハンドリングボックスに、結露や錆に起因するカビ、ホコリ、雑菌等の発生を防止するとともに構成部材が腐食しないようにするものである。

詳細な構成としては、当該公報の段落番号０００９の課題を解決するための手段に記載されるように、外気と、部屋からの排気との間で熱交換を行なう全熱交換器と、該全熱交換器の出口と前記部屋とを連通するハンドリングボックスと、このハンドリングボックス内に設けられる、市販の空調機とを備え、前記空調機からの空調エアを前記ハンドリングボックスに貯留した後、前記部屋に送給するようにした空調システムであって、前記ハンドリングボックスは、密閉状に形成される木製のボックス本体と、このボックス本体の外周を気密に囲繞する断熱外板により形成されており、前記ボックス本体内は、互いに連通される空調チャンバと消音チャンバとに仕切られており、前記空調チャンバは、前記空調機が収容されて、その入口が前記全熱交換器に連通され、また前記消音チャンバの出口は前記部屋に連通されることを特徴としているものである。また、段落番号００１０には、請求項１記載のものにおいて、前記木製のボックス本体は、複数枚の木製の板材を接合して形成される、天板、側板および底板を、箱状に組付けて構成される、との記載がある。さらに、段落番号００１１には、前記請求項１記載のものにおいて、前記空調機は、壁掛け用のパッケージ空調機である、との記載がある。

以上説明した特許文献１の空調システムにおいては、当該公報の段落番号００１２の作用に記載されるように、部屋からの排気と熱交換後の外気は、ハンドリングボックス内で空調機により適温、適湿にコントロールされて、該ハンドリングボックス内に一旦貯留されるとともに消音されて、空調すべき部屋にむらなく送給され、またハンドリングボックス内は木製であることにより、結露や錆を生起することなく、カビ、ホコリの発生を未然に防止し、また腐食することもない。

特開平８−２８５３２４号公報

ところで、特許文献１の空調システムにあっては、空調エアの送給部であるハンドリングボックスを、密閉状に形成した木製ボックス本体の外周を気密に囲繞する断熱外板によって形成することで、結露や錆を生起することなく、カビ、ホコリの発生を未然に防止することができるものであるが、空調システムを構成する要素の一つである全熱交換器は、その構造上カビの発生や雑菌が繁殖するといった課題がある。また、ハンドリングボックスは完全な密閉状態であり調湿性能が考慮されていない。さらに、空調エアから化学物質を除去したり脱臭したりという点も考慮されていない。

ここでまず、全熱交換器について説明する。全熱交換器は、換気の際、排気する内気から熱と湿気を、給気する外気に戻すことが特徴である。換気による熱のロスが少なくなるので省エネルギーという観点で大いに有効である。全熱交換器の構造は、プリーツ状の紙を排気側と吸気側とで重ね合わせて構成されているので、排気と吸気が全熱交換器の中で混ざることなく、熱と湿気が排気と吸気の仕切りを透過して熱と湿気が交換される。一般的に全熱交換器は、７０％の熱を交換することができ、例えば、外気温が０℃、内気温（室内温）が２０℃の場合は、外気が１４℃になって吸気される。

しかしながら、全熱交換器にはその構造上いくつかの課題を有している。まずは、全熱交換器の内部構造は、前記したとおり湿気も戻すためにプリーツ状の紙が用いられているために、カビの発生や雑菌が繁殖し室内への供給エアにカビや雑菌が放出されること、次に、湿気と一緒に匂いも戻すために、匂いの発生するトイレや大量の水蒸気が発生する浴室は、局所換気にしなくてはならないこと、といった課題があった。

以上説明したように、特許文献１の空調システムにあっては、空調エアの送給部であるハンドリングボックスの内部にカビ、ホコリが発生しないように構成しているのにもかかわらず、全熱交換器で発生したカビや繁殖した雑菌が、外気の導入に伴ってハンドリングボックスに送給され、ハンドリングボックス内や空調機（エアコン）にカビや雑菌が付着するとともに、各部屋に送給されてカビや雑菌による健康被害を引き起こしたり、室内にカビが発生したりする可能性があるという課題や、高気密高断熱住宅の浴室やトイレを含めた全室の空調ができないという課題があった。

そこで本発明は、前記した問題を解消し、高気密高断熱住宅の空調システムで、顕熱交換器と空調ボックスに備えた家庭用エアコンを用いて、カビの発生や雑菌の繁殖を効果的に抑制し、浴室やトイレを含む全室の冷暖房、換気、除湿等を最小限のエネルギーで行なうとともに、良質な空調エアを給気する健康住宅に相応しい熱交換換気空調システムを提供することを目的とする。

かかる課題を解決するために本発明の請求項１によれば、顕熱交換器と空調ボックスと該空調ボックスの内部に備えられたエアコン室内機と消音ボックスと全室に配管された排気ダクトと給気ダクトとから構成される高気密高断熱住宅の全室の換気空調を行うための空調システムであって、該空調ボックスは、箱状に形成されるとともに、表面に通気孔を備えたインナーボックスとアウターボックスとからなり、該インナーボックスと該アウターボックスとの間に断熱遮音調湿層を備え、該インナーボックスの内側に炭粒子層を備えたことで解決される。

かかる課題を解決するために本発明の請求項２によれば、該インナーボックスの内側に石膏ボードを備え、さらに該石膏ボードの内側に炭粒子層を備えて構成したことで解決される。

本発明の請求項１によれば、顕熱交換器と空調ボックスと該空調ボックスの内部に備えられたエアコン室内機と消音ボックスと全室に配管された排気ダクトと給気ダクトとから構成される高気密高断熱住宅の全室の換気空調を行うための空調システムであって、該空調ボックスは、箱状に形成されるとともに、表面に通気孔を備えたインナーボックスとアウターボックスとからなり、該インナーボックスと該アウターボックスとの間に断熱遮音調湿層を備え、該インナーボックスの内側に炭粒子層を備えたので、熱交換換気空調システム内でのカビの発生や雑菌の繁殖を効果的に抑えることを可能とした。また、空調ボックス内部の調湿などの環境を最良に整えるとともに、シックハウス症候群の原因となるホルムアルデヒドなどの有害な化学物質の除去や脱臭を行い、良質な空調エアを全部屋に給気することを可能とした。さらに、高気密高断熱住宅の浴室やトイレを含む全室の冷暖房、換気、除湿等の空調を最小限のエネルギーで運転させることを可能とし、健康住宅に相応しい熱交換換気空調システムを実現した。

本発明の請求項２によれば、該インナーボックスの内側に石膏ボードを備え、さらに該石膏ボードの内側に炭粒子層を備えて構成したので、空調ボックス内部の調湿、結露の防止、カビの発生や雑菌の繁殖の抑止効果をより高め良質な空調エアを得ることを可能とした。

本発明の熱交換換気空調システムの全体図である。 本発明の熱交換換気空調システムの空調エアの流れを示す図である。 空調ボックスの説明図である。 図３におけるＡ部拡大図である。 アウターボックスとインナーボックスの開孔態様を示す図である。 第２の実施例を示す図３におけるＡ部拡大図である。

発明を実施させるための形態

本発明の熱交換換気空調システムの第１の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、熱交換換気空調システムの全体図である。本発明の熱交換換気空調システムは、高気密高断熱住宅の浴室やトイレを含めた全室の換気空調を行うためのシステムであって、空調ボックス（１）、該空調ボックス（１）の内部に備えられたエアコン室内機（２）、顕熱交換器（３）、消音ボックス（４）と、全室に配管された排気ダクト（５）と給気ダクト（６）とから構成される。なお、エアコン室内機（２）は、屋外に設置されたエアコン室外機と電源、冷媒管、ドレンホースによって接続されているものとして図示や説明は省略する。

顕熱交換器（３）は、換気の際、排気する空気から熱だけを給気に戻し湿気は戻さない特性を有する。他方、全熱交換器は、湿気も戻すことができる特性を有するが、内部構造が紙素材で構成されているため、カビの発生や雑菌が繁殖したり、匂いも戻したりしてしまう。そのため匂いの発生するトイレや、大量の水蒸気が発生する浴室に用いることができない。その点、顕熱交換器（３）の内部構造は、紙ではなく樹脂など湿気を通さない素材で構成されているので湿気や匂いを戻す特性はない。そのため、カビの発生や雑菌の繁殖がなく、匂いを戻すこともない。従って、室内への給気エアにカビや雑菌を混入させることなく、匂いの発生するトイレや、大量の水蒸気が発生する浴室も含めた全室の計画換気ができるといった利点を有する。

また、顕熱交換器（３）は、７０％の熱を交換することができるので、例えば、外気温が０℃、内気温（室内温）が２０℃の場合であれば、顕熱交換器（３）から空調ボックス（１）に０℃の外気が１４℃に熱交換されて送り込まれ、エアコン室内機（２）はエアを１４℃から２０℃に上げる運転をする。もし顕熱交換器（３）を用いないとすれば、０℃の外気がそのまま空調ボックス（１）に送り込まれ、エアコン室内機（２）はエアを０℃から２０℃に上げるためにフルパワーで運転し、多くの電力を消費することになる。その両者を比較すれば顕熱交換器（３）を用いて１４℃のエアを２０℃にする運転状態の方が遙かに少ない電力で効率よく運転をすることができ、省エネルギーに大いに寄与する。

図２は、本発明の熱交換換気空調システムの空調エアの流れを示す図である。高気密高断熱住宅の浴室やトイレを含む全室に配管された排気ダクト（５）から排気される室内エアは、顕熱交換器（３）を通過して屋外に排気される。同時に屋外から吸気するエアは、排気された室内エアの温度と顕熱交換器（３）内で熱交換され、ダクトで接続された空調ボックス（１）に送り込まれる。空調ボックス（１）の内部には、低消費電力である家庭用の小型のエアコン室内機（２）が備えられ、顕熱交換器（３）から送り込まれた空調エアを、エアコン室内機（２）で最適な温湿度に空調する。なお、エアの給排気のための送風は、顕熱交換器（３）の内部に備えられたファンによって行われる。（図示せず）

そして、空調ボックス（１）内部のエアコン室内機（２）によって最適な温湿度に調整された空調エアは、ダクトで接続された消音ボックス（４）に送り込まれ、顕熱交換器（３）内のファンや空調ボックス（１）内のエアコン室内機（２）などで発生した騒音を減衰させ、給気ダクト（６）を通じて全室に静かで最適な温湿度の空調エアを給気する。全室に給気された空調エアは、室内を循環し、再び排気ダクト（５）から排気されるとともに、新たな外気の給気が繰り返され、高気密高断熱住宅の熱交換換気空調システムとして最小限のエネルギーで２４時間常時稼働し、全室の温度を一定に保つことができる。なお、消音ボックス（４）は、空調システムで一般的に用いられるダクトに接続する消音ボックスを用い、特にその消音構造を限定するものではない。

図３は、空調ボックス（１）の説明図、図４は、図３におけるＡ部拡大図である。図３及び図４に示されるように、空調ボックス（１）は、箱状に形成されるとともに、表面に多数の通気孔（１ａ−Ａ）（１ｂ−Ａ）を備えたインナーボックス（１ａ）とアウターボックス（１ｂ）とからなり、インナーボックス（１ａ）の内部には、低消費電力で運転可能な家庭用の小型のエアコン室内機（２）が備えられる。また、インナーボックス（１ａ）と、アウターボックス（１ｂ）との間に形成された空間には、断熱遮音調湿層（１ｃ）が備えられる。さらに、インナーボックス（１ａ）の内側には、炭粒子層（１ｅ）を備えて空調ボックス（１）が構成される。

図５は、インナーボックス（１ａ）とアウターボックス（１ｂ）に開孔された通気孔（１ａ−Ａ）（１ｂ−Ａ）の開孔態様を示す図である。図３及び図４に示されるように、インナーボックス（１ａ）とアウターボックス（１ｂ）は、通気孔（１ａ−Ａ）（１ｂ−Ａ）を多数開孔した板材によって箱状に形成されている。図５（Ａ）は、円形の通気孔（１ａ−Ａ）を開孔して配列したもの、図５（Ｂ）は、四角形の通気孔（１ａ−Ａ）を開孔して格子状に配列したものである。本発明においては、特に通気孔（１ａ−Ａ）（１ｂ−Ａ）の形状を限定するものではなく、板材に通気のための孔が多数開孔されていればよく、例えば、縦板と横板とを重ね合わせてスノコ状に形成して通気孔を備えるようにしてもよい。

インナーボックス（１ａ）を構成する板材は、杉、ヒバ、桧、松などの天然木無垢材が好適である。これらの木材には、殺菌力を持つフィトンチッドが含まれるとともに、木材自体の調湿効果と合わせて、空調ボックス（１）内部の結露やカビの発生、雑菌の繁殖を確実に抑止する効果がある。なお、アウターボックス（１ｂ）を構成する板材の材質は、インナーボックス（１ａ）と同一でもよいし、別な材質でもよい。特に材質を限定するものではなく、多数の通気孔が開孔していれば、木板、金属板、金属網板、樹脂板、樹脂網板などを用いてもよい。

断熱遮音調湿層（１ｃ）は、断熱、遮音、調湿効果に優れるセルロースファイバーが好適に用いられる。セルロースファイバーは、木質繊維を使用して製造された綿状、粉末状の断熱材で、様々な太さの木質繊維が絡み合うことで空気層が形成されるとともに、繊維自体の中にも空気胞が存在していることから、より一層の断熱や遮音効果を得ることができる。さらに、木質繊維特有の吸放湿性を有するので、調湿効果も得ることができる。

また、断熱遮音調湿層（１ｃ）は、綿状、粉末状のセルロースファイバーを、インナーボックス（１ａ）とアウターボックス（１ｂ）との間に形成された空間に充填して備えるが、インナーボックス（１ａ）の通気孔（１ａ−Ａ）から空調ボックス（１）の内部に飛び出したり、アウターボックス（１ｂ）の通気孔（１ｂ−Ａ）から外方に飛び出したりしないように、図４に示されるように、インナーボックス（１ａ）の外側と、アウターボックス（１ｂ）の内側に、シート層（１ｄ）を備えた。シート層（１ｄ）の材質は、通気性があり、綿状、粉末状のセルロースファイバーが飛び出さなければよいので、目の細かいメッシュ生地や透湿防水シートなどを用いる。なお、インナーボックス（１ａ）と、アウターボックス（１ｂ）との間に形成された空間の厚みは、概ね１０ｃｍ程度で設定され、これに相応して断熱遮音調湿層（１ｃ）の厚みも１０ｃｍ程度となる。

炭粒子層（１ｅ）は、インナーボックス（１ａ）の内側に備えられ、木炭や活性炭などの炭物質を粒子状にしたものを吹き付けたものである。炭は多孔質の物質であり、その微細な穴に多くの物質を吸着させる性質があることから、シックハウス症候群の原因となるホルムアルデヒドなどの有害な化学物質の除去や脱臭、調湿の効果を得ることができる。

以上のように構成された空調ボックス（１）は、顕熱交換器（３）から送り込まれたエアを、エアコン室内機（２）によって最適な温湿度に空調するが、多数の通気孔（１ａ−Ａ）を開孔した天然木からなるインナーボックス（１ａ）の外側をセルロースファイバーからなる断熱遮音調湿層（１ｃ）で覆い、インナーボックス（１ａ）の内側に炭粒子層（１ｅ）を備えるように構成しているので、空調ボックス（１）内部の調湿、結露の防止、カビの発生や雑菌の繁殖の抑止効果を得ることができる。また、顕熱交換器（３）から送り込まれエアコン室内機（２）によって最適な温湿度に空調されたエアは、炭粒子層（１ｅ）に触れることによって、有害な化学物質を除去するとともに脱臭された後、消音ボックス（４）で、顕熱交換器（３）内のファンや空調ボックス（１）内のエアコン室内機（２）などで発生した騒音を減衰し、給気ダクト（６）で高気密高断熱住宅の浴室やトイレを含む全室に良質な空調エアを給気することを可能とした。さらに、浴室やトイレを含む全室の冷暖房、換気、除湿等の空調を最小限のエネルギーで運転させることを可能とし、健康住宅に相応しい熱交換換気空調システムを実現した。

本発明の第２の実施例について図面を参照して詳細に説明する。図６は、第２の実施例を示す図３におけるＡ部拡大図である。図４に示す第１の実施例の構成とほぼ同一であるが、インナーボックス（１ａ）の内側に、石膏ボード（１ｆ）を備えた上で、そのさらに内側に炭粒子層（１ｅ）を備えて構成したものである。石膏ボード（１ｆ）は、ホルムアルデヒドなど化学物質の吸収分解性能に加えて優れた調湿性能を有する。かつ、吸放湿能力が大きいため表面結露することがほとんどないので、カビの発生や雑菌の繁殖を抑制する効果を有するものである。

以上のように構成された第２の実施例における空調ボックス（１）は、顕熱交換器（３）から送り込まれたエアを、エアコン室内機（２）によって最適な温湿度に空調するが、多数の通気孔（１ａ−Ａ）を開孔した天然木からなるインナーボックス（１ａ）の外側をセルロースファイバーからなる断熱遮音調湿層（１ｃ）で覆い、さらに、インナーボックス（１ａ）の内側に石膏ボード（１ｆ）を備えた上で、炭粒子層（１ｅ）を備えるように構成したので、空調ボックス（１）内部の調湿、結露の防止、カビの発生や雑菌の繁殖の抑止効果を得ることができる。また、顕熱交換 器（３）から送り込まれエアコン室内機（２）によって最適な温湿度に空調されたエアは、炭粒子層（１ｅ）に触れることによって、有害な化学物質を除去するとともに脱臭された後、消音ボックス（４）で、顕熱交換器（３）内のファンや空調ボックス（１）内のエアコン室内機（２）などで発生した騒音を減衰し、高気密高断熱住宅の浴室やトイレを含む全室に良質な空調エアを給気することを可能とした。さらに、給気ダクト（６）で高気密高断熱住宅の浴室やトイレを含む全室の冷暖房、換気、除湿等の空調を最小限のエネルギーで運転させることを可能とし、健康住宅に相応しい熱交換換気空調システムを実現した。

なお、空調ボックス（１）のインナーボックス（１ａ）及びアウターボックス（１ｂ）には、敢えて図示しないが、エアコン室内機（２）や内部のメンテナンスのために、開閉可能な扉を設けてもよい。

１ 空調ボックス
１ａ インナーボックス
１ａ−Ａ 通気孔
１ｂ アウターボックス
１ｂ−Ａ 通気孔
１ｃ 断熱遮音調湿層
１ｄ シート層
１ｅ 炭粒子層
１ｆ 石膏ボード
２ エアコン室内機
３ 顕熱交換器
４ 消音ボックス
５ 排気ダクト
６ 給気ダクト

Claims (2)

1. 顕熱交換器と空調ボックスと該空調ボックスの内部に備えられたエアコン室内機と消音ボックスと全室に配管された排気ダクトと給気ダクトとから構成される高気密高断熱住宅の全室の換気空調を行うための空調システムであって、該空調ボックスは、箱状に形成されるとともに、表面に通気孔を備えたインナーボックスとアウターボックスとからなり、該インナーボックスと該アウターボックスとの間に断熱遮音調湿層を備え、該インナーボックスの内側に炭粒子層を備えたことを特徴とする熱交換換気空調システム。
2. 該インナーボックスの内側に石膏ボードを備え、さらに該石膏ボードの内側に炭粒子層を備えたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換換気空調システム。

Images