JP2020051721A - Residential air conditioning device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は住宅用空気調和装置に関するものである。 The present invention relates to a residential air conditioner.
一般的に住宅では、各部屋にエアーコンディショナー(エアコン)を設置して空調している。このエアコンはセパレートタイプが主流で、分離した室内機と室外機を冷媒配管で接続する構造になっている。 Generally, in a house, an air conditioner (air conditioner) is installed in each room for air conditioning. This type of air conditioner is mainly of a separate type, and has a structure in which a separated indoor unit and an outdoor unit are connected by a refrigerant pipe.
そのため、部屋毎にエアコンが複数必要で、設置スペースを取り、冷媒配管の施工にも手間がかかる問題があった。また、室外機は、エクセルギー(ある系が周囲と平衡状態に達するまでに取り出すことのできる最大エネルギー)が低い外気を熱源としているためエネルギー消費効率が悪く、騒音発生の問題がある。 Therefore, there is a problem that a plurality of air conditioners are required for each room, installation space is required, and labor is required for installation of a refrigerant pipe. In addition, the outdoor unit uses outside air having a low exergy (maximum energy that can be extracted until a certain system reaches an equilibrium state with the surroundings) as a heat source, and thus has a low energy consumption efficiency and has a problem of generating noise.
本発明は上記課題を解決するため、給気用熱交換器と熱源用熱交換器と圧縮機とを有する空気熱源のヒートポンプをケーシング内に設けた一体形の空調機と、前記空調機を設置する床下収納部と、前記空調機の前記給気用熱交換器で熱交換した空調用空気を居住空間に送る給気ダクトと、前記空調機の前記熱源用熱交換器で熱交換する熱源用空気として利用するように前記居住空間の空気を前記床下収納部に送る還気ダクトと、を備えたことを最も主要な特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides an integrated air conditioner in which a heat pump of an air heat source having a heat exchanger for air supply, a heat exchanger for heat source, and a compressor is provided in a casing, and the air conditioner is installed. An underfloor storage unit, an air supply duct for sending air-conditioned air exchanged in the air supply heat exchanger of the air conditioner to a living space, and a heat source for heat exchange in the heat source heat exchanger of the air conditioner. And a return air duct that sends air from the living space to the underfloor storage unit so as to use the air as air.
請求項1の発明によれば、一体形の空調機から各部屋へ給気ダクトを用いて空調用空気を送る方式なので、部屋毎のエアコン設置と冷媒配管の施工が不要となる。床下のデッドスペースに空調機を収納するので、生活スペースが無駄に制限されない。床下収納なので空調機の騒音漏れを防ぐことができ、近隣に迷惑がかからない。エクセルギーの高い居住空間の空気を熱源として利用するので、デフロスト運転の軽減と空調能力の高効率化を図れる。
請求項2の発明によれば、床下収納部は、住宅基礎と部屋の床を利用しているので施工が簡単でコストダウンできる。蓋部を開閉して空調機を容易に保守点検でき便利である。
According to the first aspect of the present invention, since air-conditioning air is sent from an integrated air conditioner to each room using an air supply duct, installation of an air conditioner in each room and installation of a refrigerant pipe are not required. Since the air conditioner is stored in the dead space under the floor, the living space is not wastefully limited. Because it is stored under the floor, it can prevent the noise of the air conditioner from leaking and does not disturb the neighborhood. Since the air in the living space with high exergy is used as a heat source, the defrost operation can be reduced and the air conditioning capacity can be made more efficient.
According to the second aspect of the present invention, since the underfloor storage unit uses the house foundation and the floor of the room, the construction is simple and the cost can be reduced. The air conditioner can be easily maintained and inspected by opening and closing the lid, which is convenient.
請求項3の発明によれば、熱源用熱交換器で熱交換した空気を排気路を介して屋外に排気することで床下の換気を行える。しかも、別個に換気装置を設置せずに済みコストダウンできる。
請求項4の発明によれば、空調機を使って居住空間の外気冷房ができ、外気と還気を混合した空気を空調用空気として空調機の給気用熱交換器で熱交換して居住空間の空調ができる。外気を屋外から外気路、空調機及び給気ダクトを介して居住空間に送り、居住空間の空気を還気ダクト、空調機及び排気路を介して屋外に排気することで居住空間と床下の換気を同時に行える。しかも、別個に換気装置を設置せずに済みコストダウンできる。
According to the third aspect of the invention, the air exchanged by the heat source heat exchanger is exhausted to the outside via the exhaust path, whereby ventilation under the floor can be performed. In addition, the cost can be reduced without installing a separate ventilation device.
According to the invention of
請求項5の発明によれば、放射ユニットの熱放射の作用によりドラフト感や温度ムラのない快適空調を行える。
請求項6の発明によれば、制御器の操作で、空調用空気を増減させて複数の居住空間を個別に空調できる。
According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to perform comfortable air-conditioning without a sense of draft or uneven temperature by the action of the heat radiation of the radiation unit.
According to the invention of
図1から図3は、本発明の住宅用空気調和装置の一実施例を示している。この住宅用空気調和装置は、空調機1、床下収納部2、給気ダクト3、還気ダクト4、排気ダクト5、還気用ファン6、外気路7、排気路8、吹出口9、吸込口10、放射ユニット11、給気用ダンパ12及び制御器13を、備えている。図1において各ダクトは太い実線で簡略化して示す。また、各図の太い点線の矢印は空調用空気の流れを示す。
1 to 3 show one embodiment of a residential air conditioner of the present invention. This residential air conditioner includes an
空調機1は、給気用熱交換器14と熱源用熱交換器15と圧縮機16とを有する空気熱源のヒートポンプ17と、給気用ファン18と、排気用ファン19と、空気除塵用のフィルタ29と、をケーシング20内に設けた一体形で、冷房運転と暖房運転の切換えができるようになっている。給気用ファン18は、給気用熱交換器14を空気が通過するように送風して空調機1から吹出させる。排気用ファン19は、熱源用熱交換器15を空気が通過するように送風して空調機1から吹出させる。
The
ヒートポンプ17は、冷媒に対して圧縮・凝縮・膨張・蒸発の工程順を繰返し、この冷媒と熱交換する空気に対して冷媒蒸発工程で吸熱を冷媒凝縮工程で放熱を各々行うものである。ヒートポンプ17は、冷媒の蒸発工程と凝縮工程であって互いに異なる工程を担う給気用熱交換器14及び熱源用熱交換器15と、冷媒を圧縮して搬送する圧縮機16と、冷媒を膨張させる膨張弁等の減圧機構(図示省略)と、給気用熱交換器14及び熱源用熱交換器15の蒸発工程と凝縮工程を切換えるバルブ等の切換機構(図示省略)と、を少なくとも備え、これらを冷媒が循環するように配管接続して成る。
The
図示省略するが、給気用熱交換器14及び熱源用熱交換器15は、公知のプレートフィンコイルと同様に、空気が通過する多数のプレート状の伝熱板の群と、伝熱板に接続された多数の冷媒流通用伝熱管の群と、を備える。この伝熱管内を流れる冷媒と通過空気が伝熱管及び伝熱板を介して熱交換する。伝熱管は、外周が楕円形にするのが好ましいが円形でもよい。
Although not shown, the air-
床下収納部2には空調機1を設置する。床下収納部2は、住宅基礎の一部の縦壁21で囲まれた仕切部22と、仕切部22の上のキッチンその他の部屋の床部23と、床部23に設けられて床下収納部2の空調機1を保守点検するために開閉する蓋部24と、を備えている。
The
吹出口9、吸込口10及び放射ユニット11は居住空間Sに設置する。図例では、吹出口9、吸込口10及び放射ユニット11は天井部25に設置しているが、部屋の壁や床に設置してもよい。給気ダクト3は、空調機1の給気用熱交換器14で熱交換した空調用空気(給気)を居住空間Sに送るように設ける。具体的には、吹出口9及び放射ユニット11の一方又は両方と空調機1の給気出口とを空気が通るように給気ダクト3でつないで、吹出口9及び放射ユニット11の一方又は両方から寝室、リビングやキッチンなどの居住空間Sに空調用空気を送っている。
The outlet 9, the
還気ダクト4は、廊下や階段、室内などの居住空間Sの空気を床下収納部2に送るように設け、空調機1の熱源用熱交換器15で熱交換する熱源用空気として利用する。具体的には、空気が通るように吸込口10と床下収納部2を還気ダクト4でつないで、還気用ファン6にて居住空間Sの空気(還気)を床下収納部2に送っている。還気用ファン6は保守点検のために床下収納部2に設置する。還気用ファン6は空調機1の運転と連動運転させ、制御器13によって操作する。
The
外気路7は、屋外から床下収納部2に外気を取り入れるように設ける。図例では、床下収納部2を構成する住宅基礎のうち屋外と隣接する縦壁21に空気が通るように外気穴26を貫通させて、外気路7としている。図示省略するが、外気穴26に替えてダクトを設けて外気路7としてもよい。
The
図2の空調機1(図1の右側の空調機1)は、給気用熱交換器14で熱交換する空調用空気として床下収納部2の外気を利用するように構成している。空調機1の給気用ファン18と排気用ファン19にて送風することにより、空調機1の給気入口と排気入口から空気を吸い込み、還気ダクト4と床下収納部2を介して居住空間Sの還気が空調機1に取り入れられつつ、屋外から床下収納部2を介して外気が空調機1に取り入れられる。この外気と還気が、給気用熱交換器14と熱源用熱交換器15にて熱交換される。
The
図3の空調機1(図1の左側の空調機1)は、給気用熱交換器14で熱交換する空調用空気として居住空間Sの還気を利用するように構成している。図例では、還気ダクト4を分岐させて、そのうちの一方を空調機1とつないで給気用熱交換器14に還気が通過するようにし、他方から還気が床下収納部2に出るように構成している。
The
排気路8は、空調機1の熱源用熱交換器15で熱交換した空気(排気)を床下収納部2から床下27を介して屋外に出すように設ける。図例では、住宅基礎のうち屋外と隣接する縦壁21と、床下27を仕切っている住宅基礎の縦壁21と、床下収納部2を構成する住宅基礎の縦壁21と、にそれぞれ排気穴28を貫通させて空気が通るようにつなぐと共に、空調機1の排気出口と床下収納部2の排気穴28を空気が通るように排気ダクト5でつないで、排気路8としている。空調機1の排気用ファン19で送風することにより、空調機1の排気入口から空気を吸い込み、屋外から床下収納部2に外気が取り入れられる。
The
給気用ダンパ12は、給気ダクト3に設けて空調用空気の通風量を調整する。制御器13は、図示省略のマイコンや操作スイッチを備えており、給気用ダンパ12を個々に稼働させて通風量を増減させたり、空調機1と還気用ファン6を運転させたりする。制御器13は、部屋毎又は一部屋にまとめて設ける。
The
放射ユニット11は、給気ダクト3を介して空調用空気が流れる第1チャンバ部30と、第1チャンバ部30から入った空調用空気を居住空間Sに出しつつ空調用空気の熱を放射する第2チャンバ部31と、第1チャンバ部30から第2チャンバ部31に出る空調用空気の風速及び分布を調節する気流調節部32と、を備えている。放射ユニット11は、第2チャンバ部31の底面を居住空間Sに向けた状態で設置する。
The radiating
気流調節部32は、空調用空気を第2チャンバ部31に出す第1貫孔33の群を備え、第2チャンバ部31は、空調用空気を居住空間Sに出す第2貫孔34の群を備えている。第1チャンバ部30は、第2チャンバ部31に接して第2チャンバ部31に空調用空気を出す平板形状の第1通気部36を、備えている。この第1通気部36に第1貫孔33の群を形成する。この気流調節部32によって空調用空気の風速及び分布を調節して、第2チャンバ部31の空調用空気の風量分布を均等化する。第1チャンバ部30の空調用空気が通過する断面積は、風上側から風下側に向かって狭めることで、空間全体に空調用空気を行き渡らせる。
The
第2チャンバ部31は、居住空間Sに接して居住空間Sに空調用空気を出す平板形状の第2通気部37と、蓄熱部38と、第2通気部37及び蓄熱部38を取付ける鍔付の枠体39と、を備えている。この第2通気部37に第2貫孔34の群を形成する。第2貫孔34の群の開口面積は第1貫孔33の群の開口面積よりも大きく設定する。これにより、2段階で静圧を高めながら徐々に風速を落として、第1チャンバ部30と第2チャンバ部31の空間全体に空調用空気を行き渡らせることができる。そのため、被空調空間Sへの空調用空気の放出と放射を均等化でき、ドラフト感や温度ムラのない快適空調を行える。第1貫孔33と第2貫孔34の形状は、真円、楕円、長穴、細溝など各種の形状に変更するも自由である。
The
蓄熱部38は、空調用空気が通る隙間をあけて配置されると共に空調用空気の熱を蓄めて放射するプレート35の群にて構成する。プレート35と第2通気部37は、熱伝達及び熱放射率が高いアルミ等を用いる。このプレート35の群を空調用空気が分流拡散しながら整流状に通過して第2通気部37の第2貫孔34から居住空間Sへ出る。空調用空気の熱はプレート35の群と第2通気部37に熱伝達し、第2貫孔34の群を通してプレート35の群から、及び、第2通気部か37から、居住空間Sへ放射される。
The
1 空調機
2 床下収納部
3 給気ダクト
4 還気ダクト
7 外気路
8 排気路
11 放射ユニット
12 給気用ダンパ
13 制御器
14 給気用熱交換器
15 熱源用熱交換器
16 圧縮機
17 ヒートポンプ
20 ケーシング
21 縦壁
22 仕切部
23 床部
24 蓋部
27 床下
S 居住空間
REFERENCE SIGNS LIST 1
請求項3の発明によれば、空調機から送風された空気を床下を介して前記屋外に排気することで床下の換気を行える。しかも、別個に換気装置を設置せずに済みコストダウンできる。
請求項4の発明によれば、空調機を使って居住空間の外気冷房ができ、外気と還気を混合した空気を空調用空気として空調機の給気用熱交換器で熱交換して居住空間の空調ができる。空調機によって、外気を屋外から居住空間に送り、居住空間の空気を屋外に排気することで居住空間と床下の換気を同時に行える。しかも、別個に換気装置を設置せずに済みコストダウンできる。
According to the third aspect of the invention, the air blown from the air conditioner is exhausted to the outside through the underfloor to ventilate under the floor. In addition, the cost can be reduced without installing a separate ventilation device.
According to the invention of
請求項5の発明によれば、放射ユニットの第2貫孔群の開口面積を第1貫孔群の開口面積よりも大きくすることで、2段階で静圧を高めながら徐々に風速を落として、第1チャンバ部と第2チャンバ部の空間全体に空調用空気を行き渡らせることができる。そのため、居住空間への空調用空気の放出と放射を均等化でき、ドラフト感や温度ムラのない快適空調を行える。
請求項6の発明によれば、制御器の操作で、空調用空気を増減させて複数の居住空間を個別に空調できる。
According to the fifth aspect of the invention, the opening area of the second through-hole group of the radiation unit is made larger than the opening area of the first through-hole group, so that the wind speed is gradually reduced while increasing the static pressure in two stages. The air-conditioning air can be distributed throughout the space between the first and second chambers. Therefore, the release and emission of air-conditioning air to the living space can be equalized, and comfortable air-conditioning without a sense of draft or temperature unevenness can be performed.
According to the invention of
図1から図8は、本発明の住宅用空気調和装置の一実施例を示している。この住宅用空気調和装置は、空調機1、床下収納部2、給気ダクト3、還気ダクト4、排気ダクト5、還気用ファン6、外気路7、排気路8、吹出口9、吸込口10、放射ユニット11、給気用ダンパ12及び制御器13を、備えている。図1において各ダクトは太い実線で簡略化して示す。また、各図の太い点線の矢印は空調用空気の流れを示す。
1 to 8 show one embodiment of a residential air conditioner of the present invention. This residential air conditioner includes an
第2チャンバ部31は、居住空間Sに接して居住空間Sに空調用空気を出す平板形状の第2通気部37と、蓄熱部38と、第2通気部37及び蓄熱部38を取付ける鍔付の枠体39と、を備えている。この第2通気部37に第2貫孔34の群を形成する。第2貫孔34の群の開口面積は第1貫孔33の群の開口面積よりも大きく設定する。これにより、2段階で静圧を高めながら徐々に風速を落として、第1チャンバ部30と第2チャンバ部31の空間全体に空調用空気を行き渡らせることができる。そのため、居住空間Sへの空調用空気の放出と放射を均等化でき、ドラフト感や温度ムラのない快適空調を行える。第1貫孔33と第2貫孔34の形状は、真円、楕円、長穴、細溝など各種の形状に変更するも自由である。
The
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