JP2017083097A - 換気空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】 快適に、建物の居室を換気しながら空調しうる換気空調システムを提供する。【解決手段】 建物２の居室４Ａ〜４Ｃを換気しながら空調するための換気空調システム１である。換気空調システム１は、居室４Ａ〜４Ｃに空調空気Ａｃを供給するための空気調和機８と、空気調和機８の室内機８Ａを覆うチャンバーボックス１１と、少なくとも空気調和機８を制御する制御手段Ｃｍとを含んでいる。制御手段Ｃｍは、空気調和機８の運転時、室内機８の空気吸込口８ｉが連通されたチャンバーボックス１１の第１室１１ａに外気Ａｏを供給させ、空気調和機８の停止時、供給ダクト２０が連通されたチャンバーボックス１１の第２室１１ｂに外気Ａｏを供給させる。【選択図】図１

Description

本発明は、建物の居室を快適に換気しながら空調しうる換気空調システムに関する。

近年、高気密化、高断熱化された工業化住宅の開発が進んでいる。このような住宅では、空気調和機（エアコン）の負荷を低減し、省エネルギー化を実現することができる。一方、高気密化された工業化住宅等では、通常、室内空気の汚染を防ぐために、換気設備による強制的な換気が必要とされている。

強制的な換気として、例えば、換気用のファンによって、居室内に外気が導入される換気システムが知られている（例えば、下記特許文献１乃至２参照）。しかしながら、このような換気システムでは、水蒸気を多く含んだ外気が居室空間に直接導入されてしまうため、夏期等に空調温度を少し下げたい場合などにおいて、居室内の湿度の低下が小さく、居住者の空調時の満足感が小さくなり、さらに空調の設定温度を下げてしまうという悪循環に陥るという問題があった。

特開２０１５−１２１３６６号公報 特開２０１５−０６８５８５号公報

本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、快適に、建物の居室を換気しながら空調しうる換気空調システムを提供することを主たる課題としている。

本発明は、建物の居室を換気しながら空調するための換気空調システムであって、
前記居室に空調空気を供給するための空気調和機と、前記空気調和機の室内機を覆うチャンバーボックスと、少なくとも前記空気調和機を制御する制御手段とを含み、前記チャンバーボックスの内部空間は、第１室と第２室とに区画されており、前記第１室に、前記室内機の空気吸込口と、前記空気吸込口に外気を供給する第１ダクトとが連通されており、前記第２室に、前記室内機の空気吐出口と、外気を供給する第２ダクトと、前記第２室の空気を前記居室に供給する供給ダクトとが連通されており、前記制御手段は、前記空気調和機の運転時、前記チャンバーボックスの前記第１室に、前記第１ダクトから前記外気を供給させ、前記空気調和機の停止時、前記チャンバーボックスの前記第２室に、前記第２ダクトから前記外気を供給させることを特徴とする。

本発明に係る前記換気空調システムにおいて、前記建物は、床下空間を有し、前記外気は、前記床下空間で地中の熱と熱交換された空気を含むのが望ましい。

本発明に係る前記換気空調システムにおいて、前記建物は、床下空間を有し、前記第２室の少なくとも一部が、前記床下空間内に位置するとともに、前記第１室の少なくとも一部が、前記居室内に突出しているのが望ましい。

本発明に係る前記換気空調システムにおいて、前記第１室には、前記居室内の空気を取り込むための第１開口部が設けられるのが望ましい。

本発明の換気空調システムによれば、制御手段は、空気調和機の運転時、チャンバーボックスの第１室に、第１ダクトから外気を供給させる。これにより、チャンバーボックスの第１室において、外気が室内機の空気吸込口に速やかに供給され、かつ、空調される。空調された空気は、チャンバーボックスの第２室において、室内機の空気吹出口から吹き出され、供給ダクトを介して居室へと供給される。従って、本発明の換気空調システムによれば、居室を、換気しながら空調することができる。

また、例えば、夏期において、空気調和機が冷房運転されている場合、外気は、第１ダクト及びチャンバーボックスの第１室を介して室内機の空気吸込口に直接的に供給され、その水蒸気の一部は、室内機の熱交換器との熱交換で冷却されて結露し得る。従って、本発明によれば、夏の冷房時、外気が直接居室に供給される場合に比べて、居室に供給される水蒸気量を減らすことができ、ひいては、快適な換気空調を行うことができる。

さらに、本発明の換気空調システムによれば、制御手段は、空気調和機の停止時、チャンバーボックスの第２室に、第２ダクトから外気を供給させる。これにより、外気は、供給ダクトを介して居室へと供給される。従って、本発明の換気空調システムによれば、例えば、空気調和機の運転を必要としない季節において、空調せずに居室を換気することができる。

本発明の一実施形態の換気空調システムを説明するための建物の断面図である。 図１の部分拡大図である。 図２の部分斜視図である。 制御手段の一例を示す概念図である。 空気調和機の停止時の換気を説明する部分断面図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１には、本発明の一実施形態の換気空調システム１が適用された建物２の断面図が概念的に示されている。図１に示されるように、本実施形態の建物２は、優れた断熱性能、遮光性能及び気密性能を具えた工業化住宅が示されている。建物２は、床下空間３と、床上空間４とを有している。

床下空間３は、基礎５と地面６と床７とで囲まれた非居住空間である。基礎５には、屋外２７の外気Ａｏを取り入れるための開口部５ｏが設けられている。開口部５ｏから取り入れられた外気Ａｏは、地面６を介して、１年を通じて温度変化の少ない地中の熱と熱交換される。これにより、床下空間３は、屋外２７の外気Ａｏに比べて、夏期は比較的涼しく、冬期は比較的暖かい空気Ａｕを蓄えることができる。また、基礎５には、床下空間３の空気Ａｕの温度変化を効果的に小さくするために、断熱材１７が設けられるのが望ましい。本実施形態の地面６は、例えば、土間コンクリート等で仕上げられている。

床上空間４は、床下空間３の上方に設けられた空間である。本実施形態の床上空間４は、複数の居室４Ａ〜４Ｃと、洗面室、トイレ等の非居室４Ｄとに区画されている。非居室４Ｄには、例えば、建物内部の空気Ａｉを強制的に外部に排出する排気用ファン１０が設けられている。

本実施形態の換気空調システム１は、建物２の居室４Ａ乃至４Ｃの少なくとも一つを換気しながら空調するためのものである。換気空調システム１は、空気調和機８と、チャンバーボックス１１と、制御手段Ｃｍとを含んでいる。図２は、図１に示した換気空調システム１の部分拡大図である。図３は、図２の部分斜視図である。

空気調和機８は、居室４Ａ乃至４Ｃ等に空調された空気（以下、単に「空調空気」ということがある。）Ａｃを供給するためのものである。図１に示されるように、空気調和機８は、例えば、一般的な家庭用のセパレート型エアコンであり、建物２の内部に設置された室内機８Ａと、建物２の外部に設置された室外機８Ｂとをセットとして含んでいる。

図２に示されるように、室内機８Ａは、例えば、内部の熱交換器（図示省略）に空気を取り込むための空気吸込口８ｉと、熱交換器で空調された空気（即ち、「空調空気」）Ａｃを吐出するための空気吐出口８ｏとを具えている。本実施形態では、空気調和機８は、制御手段Ｃｍ（図１に示す）によって制御される。

チャンバーボックス１１は、内部に空間が区画された例えば箱体状で構成されている。チャンバーボックス１１の内部には、空気調和機８の室内機８Ａが収容されている。これにより、室内機８Ａは、チャンバーボックス１１によって覆われる。

また、チャンバーボックス１１の内部の空間は、例えば、仕切り版１１ｃにより、上側の第１室１１ａと、下側の第２室１１ｂとに区画されている。本実施形態の仕切り版１１ｃは、第１室１１ａと第２室１１ｂとの間で、空気が互いに混合しないよう気密に配置されている。

本実施形態のチャンバーボックス１１は、建物２の内部に設置されている。好ましい態様では、チャンバーボックス１１は、第２室１１ｂの少なくとも一部が、床下空間３内に位置するとともに、第１室１１ａの少なくとも一部が、居室４Ａ内に突出している。このようなチャンバーボックス１１は、床下空間３の一部を、室内機８Ａの設置場所として活用することで、居室４Ａをより広く利用することができる。

第１室１１ａには、室内機８Ａの空気吸込口８ｉと、空気吸込口８ｉに外気Ａｏを供給する第１ダクト１２とが連通されている。さらに、本実施形態の第１室１１ａには、居室４Ａ内の空気Ａｉを取り込むための第１開口部１４が設けられている。第１開口部１４は、チャンバーボックス１１の居室４Ａ内に突出する第１の面にガラリ状に設けられている。

第２室１１ｂには、室内機８Ａの空気吐出口８ｏと、外気Ａｏを供給する第２ダクト３２と、第２室１１ｂの空気を居室４Ａ乃至４Ｃ等に供給する供給ダクト２０とが連通されている。また、第２室１１ｂは、空気吐出口８ｏから空調空気Ａｃが供給されるため、外部と断熱可能な断熱材１３で覆われるのが望ましい。

本実施形態の第１ダクト１２は、例えば、両端が開口した筒状に形成されている。第１ダクト１２の一端１２ａ側は、床下空間３に連通している。第１ダクト１２の他端１２ｂ側は、チャンバーボックス１１の第１室１１ａの第２開口部１５に連通している。本実施形態の第２開口部１５は、上記第１の面とは反対側（背面側）の第２の面に設けられている。第２開口部１５と第１ダクト１２との間には、隙間を埋めるためのシーリング材（図示省略）が配置されるのが望ましい。また、本実施形態の第２開口部１５は、通気可能なカバー１５ｂ（図３に示す）で覆われている。

本実施形態の第１ダクト１２は、床下空間３に設けられた第１ファン１６に接続されている。第１ファン１６は、制御手段Ｃｍによって制御される。第１ダクト１２は、第１ファン１６の運転により、床下空間３で地中の熱と熱交換された空気Ａｕ（外気Ａｏ）を、室内機８Ａの空気吸込口８ｉに供給することができる。図３に示されるように、本実施形態では、複数本の第１ダクト１２が設けられている。このため、第１ダクト１２は、室内機８Ａの空気吸込口８ｉに、多くの床下空間３の空気Ａｕを供給することができる。各第１ダクト１２の外面には、例えば、結露を防ぐための断熱材（図示省略）が配置されるのが望ましい。

図２に示されるように、本実施形態の第１ダクト１２には、第１ダンパー２５が設けられている。第１ダンパー２５は、第１ダクト１２を開閉するためのものである。第１ダンパー２５の開閉は、制御手段Ｃｍ（図１に示す）によって制御される。このような第１ダンパー２５により、室内機８Ａの空気吸込口８ｉへの外気Ａｏ（本実施形態では、床下空間３の空気Ａｕ）の供給及び供給停止が切り替えらえる。

第２ダクト３２は、第１ダクト１２と同様に、例えば、両端が開口した筒状に形成されている。第２ダクト３２の一端３２ａ側は、第１ダクト１２に連通している。第２ダクト３２の他端３２ｂ側は、チャンバーボックス１１の第２室１１ｂの第３開口部１８に連通している。第３開口部１８は、チャンバーボックス１１の下面側に設けられている。このような第２ダクト３２は、第１ファン１６の運転により、床下空間３で地中の熱と熱交換された空気Ａｕを、第２室１１ｂに供給することができる。また、第２ダクト３２の外面には、結露を防ぐための断熱材（図示省略）が配置されているのが望ましい。

本実施形態の第２ダクト３２には、第２ダンパー２６が設けられている。第２ダンパー２６は、第２ダクト３２を開閉するためのものである。第２ダンパー２６の開閉は、制御手段Ｃｍ（図１に示す）によって制御される。このような第２ダンパー２６により、第２室１１ｂへの外気Ａｏ（本実施形態では、床下空間３の空気Ａｕ）の供給及び停止が切り替えらえる。

供給ダクト２０は、第１ダクト１２及び第２ダクト３２と同様に、例えば、両端が開口した筒状に形成されている。供給ダクト２０の一端側は、チャンバーボックス１１の第２室１１ｂの排気口１９に連通する。供給ダクト２０の他端側は、図１に示されるように、各居室４Ａ〜４Ｃ及び非居室４Ｄにそれぞれ設けられた空気吹出口２２Ａ〜２２Ｄに接続されている。

本実施形態の供給ダクト２０は、１階の居室４Ａ及び非居室４Ｄの空気吹出口２２Ａ、２２Ｄに接続される１階側ダクト２０Ａと、２階の居室４Ｂ、４Ｃの空気吹出口２２Ｂ、２２Ｃに接続される２階側ダクト２０Ｂとに分岐されているが、このような態様に限定されるものではない。

本実施形態では、供給ダクト２０の経路途中に、清浄化フィルター２３と、第２ファン２４とが設けられている。第２ファン２４は、制御手段Ｃｍによって制御される。供給ダクト２０は、第２ファン２４の運転により、第２室１１ｂに供給された空調空気Ａｃ、又は外気（本実施形態では、床下空間３の空気Ａｕ）を、図１に示した各居室４Ａ〜４Ｃ及び非居室４Ｄに供給することができる。また、供給ダクト２０の外面には、結露を防ぐための断熱材（図示省略）が配置されているのが望ましい。

図４は、制御手段Ｃｍの一例を示す概念図である。制御手段Ｃｍは、ＣＰＵ（中央演算装置）からなる演算部３３と、制御手順が予め記憶されている記憶部３４と、記憶部３４から制御手順を読み込む作業用メモリ３５とを含んで構成されている。

演算部３３には、空気調和機８が接続されている。これにより、制御手段Ｃｍは、例えば、空気調和機８に信号を伝達して、空気調和機８の温度設定や風量等の運転を制御することができる。また、演算部３３には、第１ダクト１２の第１ファン１６、及び、供給ダクト２０の第２ファン２４が接続されている。これにより、制御手段Ｃｍは、各第１ファン１６及び第２ファン２４に信号を伝達して、各第１ファン１６及び第２ファン２４の運転をそれぞれ制御することができる。

さらに、演算部３３には、第１ダクト１２の第１ダンパー２５、及び、第２ダクト３２の第２ダンパー２６が接続されている。これにより、制御手段Ｃｍは、第１ダンパー２５及び第２ダンパー２６に信号を伝達して、第１ダンパー２５及び第２ダンパー２６の開閉をそれぞれ制御することができる。

制御手段Ｃｍは、図２に示されるように、空気調和機８の運転時、チャンバーボックス１１の第１室１１ａに、第１ダクト１２から外気Ａｏ（本実施形態では、床下空間３の空気Ａｕ）を供給させている。第１室１１ａへの外気Ａｏの供給は、制御手段Ｃｍが、第１ダンパー２５及び第２ダンパー２６のうち、第１ダンパー２５のみを開かせ、かつ、第１ファン１６を運転させることによって行われる。これにより、チャンバーボックス１１の第１室１１ａにおいて、外気Ａｏが室内機８Ａの空気吸込口８ｉに速やかに供給され、かつ、外気Ａｏが空調される。また、本実施形態では、空気調和機８の運転により、居室４Ａの空気Ａｉが、第１開口部１４から第１室１１ａへと供給される。居室４Ａの空気Ａｉは、外気Ａｏとともに、居室４Ａの空気Ａｉも空気吸込口８ｉに速やかに供給されて空調される。

空気調和機８によって空調された空気Ａｃは、チャンバーボックス１１の第２室１１ｂにおいて、室内機８Ａの空気吐出口８ｏから吹き出される。第２室１１ｂ内に吹き出された空調空気Ａｃは、制御手段Ｃｍが第２ファン２４を運転させることにより、供給ダクト２０を介して各居室４Ａ〜４Ｃ及び非居室４Ｄ（図１に示す）へと供給される。

このように、本実施形態の換気空調システムによれば、外気Ａｏ（本実施形態では、床下空間３の空気Ａｕ）を空調した空気Ａｃが、各居室４Ａ〜４Ｃ及び非居室４Ｄ（図１に示す）に供給されるため、各居室４Ａ〜４Ｃ及び非居室４Ｄを、換気しながら空調することができる。

例えば、夏期において、空気調和機８が冷房運転されている場合、外気Ａｏ（本実施形態では、床下空間３の空気Ａｕ）は、第１ダクト１２及びチャンバーボックス１１の第１室１１ａを介して、室内機８Ａの空気吸込口８ｉに直接的に供給される。外気Ａｏの水蒸気の一部は、室内機８Ａの熱交換器との熱交換で冷却されて結露し、水となって建物２の外部に排出される。従って、本実施形態の換気空調システムは、夏の冷房時、外気Ａｏが各居室４Ａ〜４Ｃ及び非居室４Ｄ（図１に示す）に直接供給される場合に比べて、各居室４Ａ〜４Ｃ及び非居室４Ｄに供給される水蒸気量を減らすことができ、ひいては、快適な換気空調を行うことができる。

また、本実施形態の換気空調システムによれば、居室４Ａの空気Ａｉを空調した空気Ａｃが、各居室４Ａ〜４Ｃ等に供給される。このため、本実施形態の換気空調システムは、各居室４Ａ〜４Ｃの空気を循環させて空調することができるため、空気調和機８の負荷を小さくすることができる。

本実施形態において、第１室１１ａの室内機８Ａの空気吸込口８ｉに供給される外気Ａｏは、床下空間３で地中の熱と熱交換された空気Ａｕである。上述したように、床下空間３の空気Ａｕは、屋外２７の外気Ａｏの温度に比べて、夏期は比較的涼しい。従って、本実施形態では、屋外２７の外気Ａｏが第１室１１ａに直接供給される場合に比べて、空気調和機８の負荷を小さくすることができる。

図５は、空気調和機８の停止時の換気を説明する部分断面図である。制御手段Ｃｍ（図４に示す）は、空気調和機８の停止時、チャンバーボックス１１の第２室１１ｂに、第２ダクト３２から外気Ａｏ（本実施形態では、床下空間３の空気Ａｕ）を供給させる。第２室１１ｂへの外気Ａｏの供給は、制御手段Ｃｍが、第１ダンパー２５及び第２ダンパー２６のうち、第２ダンパー２６のみを開かせ、かつ、第１ファン１６を運転させることによって行われる。さらに、制御手段Ｃｍは、第２ファン２４を運転させている。これにより、外気Ａｏは、供給ダクト２０を介して各居室４Ａ〜４Ｃ及び非居室４Ｄ（図１に示す）へと供給される。従って、本発明の換気空調システムによれば、例えば、空気調和機８の運転を必要としない季節において、空調せずに居室４Ａ〜４Ｃ及び非居室４Ｄを換気することができる。

本実施形態で第２室１１ｂに供給される外気Ａｏは、床下空間３で地中の熱と熱交換された空気Ａｕを含んでいる。床下空間３の空気Ａｕは、屋外２７の外気Ａｏに比べて、１年を通じて温度変化が少ない。従って、本実施形態では、屋外２７の外気Ａｏが第２室１１ｂに直接供給される場合に比べて、居室４Ａ〜４Ｃ及び非居室４Ｄ（図１に示す）を快適に換気することができる。

空気調和機８、第１ファン１６、第２ファン２４、第１ダンパー２５及び第２ダンパー２６の運転は、各居室４Ａ〜４Ｃ及び非居室４Ｄ（図１に示す）の温度や湿度等に基づいて制御されるのが望ましい。これにより、各居室４Ａ〜４Ｃ及び非居室４Ｄを、快適に換気空調を行うことができる。このような制御を行うために、演算部３３には、例えば、各居室４Ａ〜４Ｃ及び非居室４Ｄに設けられた温度センサー等（図示省略）が接続されるのが望ましい。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１及び図２に示した基本構造を有する換気空調システムが、住宅に設置された（実施例）。実施例の換気空調システムは、空気調和機と、チャンバーボックスと、制御手段とが含まれており、空気調和機の運転時、室内機の空気吸込口に外気が供給された。また、空気調和機の停止時には、チャンバーボックスの第２室に外気を供給し、各居室の換気が行われた。

また、比較のために、換気用のファンによって、屋外の外気が居室内に供給される換気システムが住宅に設置された（比較例）。比較例の換気システムでは、空気調和機の運転時において、屋外の外気が、居室内に直接導入された。

そして、実施例の換気空調システム及び比較例の換気システムが、下記期間中に運転され、居室の平均相対湿度が測定された。共通仕様は、次のとおりである。
住宅：滋賀県東近江市
測定期間：２０１５年８月５日〜８月１８日
測定時間：午後１１時から午前７時
空気調和機に設定温度：２７℃
第１ファン、第２ファンの風量：２５０〜４５０ｍ³／ｈ
実施例の外気：床下空間の空気

テストの結果、実施例の平均相対湿度は、比較例の平均相対湿度よりも約１５%RHの低下が見られた。以上のように、本実施形態の換気空調方法では、居室内の湿度を効果的に低下させながら、換気と空調とを行うことが確認できた。

しかも、実施例では、床下空間の空気が、チャンバーボックスの第１室に供給されたため、屋外の外気が居室に直接供給される比較例に比べて、空気調和機の負荷を小さくすることができた。さらに、実施例では、空気調和機の運転を必要としない時間において、空調せずに居室を換気することができた。

１ 換気空調システム
２ 建物
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 居室
８ 空気調和機
１１ チャンバーボックス
Ｃｍ 制御手段

Claims (4)

1. 建物の居室を換気しながら空調するための換気空調システムであって、
   前記居室に空調空気を供給するための空気調和機と、
   前記空気調和機の室内機を覆うチャンバーボックスと、
   少なくとも前記空気調和機を制御する制御手段とを含み、
   前記チャンバーボックスの内部空間は、第１室と第２室とに区画されており、
   前記第１室に、前記室内機の空気吸込口と、前記空気吸込口に外気を供給する第１ダクトとが連通されており、
   前記第２室に、前記室内機の空気吐出口と、外気を供給する第２ダクトと、前記第２室の空気を前記居室に供給する供給ダクトとが連通されており、
   前記制御手段は、前記空気調和機の運転時、前記チャンバーボックスの前記第１室に、前記第１ダクトから前記外気を供給させ、
   前記空気調和機の停止時、前記チャンバーボックスの前記第２室に、前記第２ダクトから前記外気を供給させることを特徴とする換気空調システム。
2. 前記建物は、床下空間を有し、
   前記外気は、前記床下空間で地中の熱と熱交換された空気を含む請求項１記載の換気空調システム。
3. 前記建物は、床下空間を有し、
   前記第２室の少なくとも一部が、前記床下空間内に位置するとともに、
   前記第１室の少なくとも一部が、前記居室内に突出している請求項１又は２記載の換気空調システム。
4. 前記第１室には、前記居室内の空気を取り込むための第１開口部が設けられる請求項１乃至３のいずれかに記載の換気空調システム。

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