JP2024039514A - 換気システム - Google Patents

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将 牧角
Susumu Makikado
裕記 藤岡
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Abstract

【課題】 省エネルギーの排気の後に除湿給気を行い、省エネルギーの除湿ができる換気システムを提案する。【解決手段】 換気システム101は、吸着ローターと、ヒーターと、給気ファンと、排気ファンと、制御部を備える。ヒーターは、吸着ローターに導入される空気を加熱する。制御部は、ヒーター、給気ファン、および、排気ファンを制御する。制御部は、再生運転と、第1除湿運転と、を行う。再生運転は、ヒーターを駆動した状態で、給気ファンを駆動して室外ODから吸い込んだ空気を吸着ローターに通して吸着ローターを乾燥させる運転である。第1除湿運転は、排気ファンを駆動して室内空気を室外ODへ排出する排気の後に、ヒーターを駆動しない状態で給気ファンを駆動して室外ODから吸い込んだ空気を吸着ローターに通して室内IDに送風する除湿給気を行う運転である。【選択図】図15

Description

換気システムに関する。
乾燥した室外空気を室内に供給して室内を除湿する除湿給気が行われる場合がある。また、室内空気を排出して室内を除湿する排気が行われる場合がある。
特許文献1(特開2022-60872号公報)は、吸収材に水分を捕集されて乾燥した室外空気を室内機に供給して、除湿給気を行う空気調和機を開示している。
特許文献1の空気調和機が除湿給気を行っても、消費するエネルギーに比べて、室内の除湿が不十分な場合がある。
本開示は、省エネルギーの排気の後に除湿給気を行い、省エネルギーの除湿ができる換気システムを提案する。
第1観点の換気システムは、吸着ローターと、ヒーターと、給気ファンと、排気ファンと、制御部を備える。ヒーターは、吸着ローターに導入される空気を加熱する。制御部は、ヒーター、給気ファン、および、排気ファンを制御する。制御部は、再生運転と、第1除湿運転と、を行う。再生運転は、ヒーターを駆動した状態で、給気ファンを駆動して室外から吸い込んだ空気を吸着ローターに通して吸着ローターを乾燥させる運転である。第1除湿運転は、排気ファンを駆動して室内空気を室外へ排出する排気の後に、ヒーターを駆動しない状態で給気ファンを駆動して室外から吸い込んだ空気を吸着ローターに通して室内に送風する除湿給気を行う運転である。
本換気システムは、排気と除湿給気による第1除湿運転を行う場合、省エネルギーの排気を先に行って除湿負荷を軽減してから、除湿給気を行う。従って、本換気システムは、省エネルギーの除湿ができる。
第2観点の換気システムは、第1観点の換気システムであって、制御部が、目標湿度と室内湿度の差が第1値以上の場合、第1除湿運転を行う。
本換気システムは、除湿負荷が大きい場合を特定できる。従って、本換気システムは、省エネルギーの除湿を特に必要とする場合を特定でき、当場合に対応して省エネルギーの第1除湿運転を行うことができる。
第3観点の換気システムは、第1観点又は第2観点の換気システムであって、制御部が、目標湿度と室内湿度の差が第1値未満の場合、第2除湿運転を行う。第2除湿運転は、排気による運転である。
従って、本換気システムは、除湿負荷が小さい場合を特定でき、当場合に対応して第1除湿運転よりも省エネルギーの第2除湿運転にて除湿を行うことができる。
第4観点の換気システムは、第1観点から第3観点の何れかの観点の換気システムであって、制御部が、第1除湿運転を開始した後に、目標湿度と室内湿度の差が第2値未満となる場合、排気による第3除湿運転に切り換える。
本換気システムは、第1除湿運転が開始された後に、除湿負荷が小さくなる場合を特定でき、当場合に対応して第1除湿運転よりも省エネルギーの第3除湿運転に切り換えることができる。
第5観点の換気システムは、第1観点から第4観点の何れかの観点の換気システムであって、制御部が、再生運転を行いながら、排気を行う。
従って、本換気システムは、再生運転により吸着ローターを再生させながら、排気により除湿を行うことができる。
第6観点の換気システムは、第1観点から第5観点の何れかの観点の換気システムであって、室内ユニットと、室外ユニットと、給排気ホースをさらに備える。室外ユニットは、吸着ローター、ヒーターが収容される。給排気ホースは、室内ユニットと室外ユニットとの経路を形成する。排気時の空気と除湿給気時の空気は、給排気ホースを共通の経路とする。制御部は、第1除湿運転を行う場合、排気が終了した後に、除湿給気を行う。
本換気システムは、排気時の空気と除湿給気時の空気が、給排気ホースを共通の経路とする。従って、本換気システムは、複数のホースを備える必要がなく、構造を簡素化できる。
第7観点の換気システムは、第1観点から第6観点の何れかの観点の換気システムであって、給気ファンと、排気ファンが、共通の送風ファンである。
従って、本換気システムは、複数のファンを備える必要がなく、構造を簡素化できる。
換気システム101を示す概略構成図である。 ユニット本体50の内部構造を示す斜視図である。 ユニット本体50の構成要素の一部を取り外した状態の斜視図である。 ユニット本体50の構成要素の一部を取り外した状態の上面図である。 ユニット本体50の分解斜視図である。 ユニット本体50の一部の構成要素の分解斜視図である。 ユニット本体50の概略断面図である。 室内ユニット110と室外ユニット120の制御ブロック図である。 加湿給気時及び除湿給気時のシャッタ74aの動作を示す概略構成図である。 排気時のユニット本体50の内部構造を示す斜視図である。 排気時のユニット本体50の分解斜視図である。 排気時のユニット本体50の一部の構成要素の分解斜視図である。 排気時のユニット本体50の概略断面図である。 排気時のシャッタ74aの動作を示す概略構成図である。 除湿の流れを示すフローチャートである。 再生運転時のシャッタ74aの動作を示す概略構成図である。 再生運転と排気が同時に行われる場合のユニット本体50の概略断面図である。
<第1実施形態>
(1)全体構成
第1実施形態に係る換気システム101について説明する。図1は、換気システム101を示す概略構成図である。換気システム101は、冷媒と空気との熱交換と、空気の供給及び排出により、室内IDの空気調和を行う。空気調和の例としては、冷房、冷凍、暖房、加湿、除湿、空気清浄、送風、換気などが挙げられる。本実施形態において、換気システム101が行う空気調和は、冷房、暖房、加湿、除湿、換気である。
換気システム101は、室内ユニット110と、室外ユニット120を備える。室内ユニット110と室外ユニット120は、電気的に接続する。
(1-1)室内ユニット
室内ユニット110は、室内IDに設置される。室内ユニット110は、室内吸込口IP1、室内吹出口IP2、室内熱交換器(図示省略)、室内ファン(図示省略)を備える。
室内吸込口IP1は、室内IDの空気を室内ユニット110内に吸い込むための開口である。室内吹出口IP2は、室内ユニット110内の空気を室内IDに吹き出すための開口である。
室内熱交換器は、冷媒と空気との熱交換を行う。室内熱交換器は、後述する室外熱交換器などと冷凍サイクルを構成する。室内熱交換器は、蒸発器又は凝縮器として動作する。
室内ファンは、回転駆動して吸引力を生成する。室内ファンの吸引力により、室内IDの空気は、室内吸込口IP1から吸い込まれ、室内吹出口IP2から吹き出される。
(1-2)室外ユニット
室外ユニット120は、室外ODに設置される。室外ユニット120は、熱交換ユニット121と、換気ユニット130を備える。
(1-2-1)熱交換ユニット
熱交換ユニット121は、冷媒と空気との熱交換を行う室外熱交換器(図示省略)を備える。室外熱交換器は、室内熱交換器などと冷凍サイクルを構成する。室外熱交換器は、蒸発器又は凝縮器として動作する。
(1-2-2)換気ユニット
換気ユニット130は、室外ODの空気を室内IDに供給し、室内IDの空気を室外ODに排出して、室内IDの空気調和を行う。換気ユニット130は、ユニット本体50と、給排気ホース56を備える。
ユニット本体50の詳細構成については後述する。給排気ホース56は、室内ユニット110と室外ユニット120との経路を形成する。
(2)詳細構成
ユニット本体50の詳細構成について説明する。図2は、ユニット本体50の内部構造を示す斜視図である。図3は、ユニット本体50の構成要素の一部を取り外した状態の斜視図である。図4は、ユニット本体50の構成要素の一部を取り外した状態の上面図である。図5は、ユニット本体50の分解斜視図である。図6は、ユニット本体50の一部の構成要素の分解斜視図である。図7は、ユニット本体50の概略断面図である。
ユニット本体50は、ケーシング52と、加湿装置57と、ファンユニット65と、ダンパユニット74と、補充ファン84と、制御装置90などを備える。
(2-1)ケーシング
ケーシング52は、加湿装置57と、ファンユニット65と、ダンパユニット74と、制御装置90などを収容する筐体である。なお、ケーシング52は、制御装置90を収容しなくてもよい。
ケーシング52は、ケーシング52の底板部52gにシール部52jを備える。シール部52jは、後述する下側空間S2と後述する下側空間S4の間で室外空気Aoutの往来を遮断する。
ケーシング52には、吸込口52a、吸込口52b、第1別口52c、吹出口52d、排気口52e、第2別口52fなどの開口が設けられる。
(2-1-1)開口
吸込口52a及び吸込口52bは、室外ODからユニット本体50に室外空気Aoutを吸い込むための開口である。
吹出口52dは、ユニット本体50から給排気ホース56に空気を吹き出すための開口である。また、吹出口52dは、給排気ホース56からユニット本体50に空気を吸い込むための開口である。吹出口52dには、給排気ホース56が接続される。
排気口52eは、ユニット本体50から室外ODに空気を排出するための開口である。
第1別口52cは、室外ODからユニット本体50に室外空気Aoutを吸い込むための開口である。第2別口52fは、ユニット本体50から室外ODに空気を排出するための開口である。
(2-2)加湿装置
加湿装置57は、空気に水分を吸着させて加湿を行う。加湿装置57は、ローター58、ホルダ60、モーター64、第1ヒーター76A、第2ヒーター76B、トレイ82などを備える。ローター58は、吸着ローターの一例である。第1ヒーター76A及び第2ヒーター76Bは、ヒーターの一例である。
ローター58と、第1ヒーター76A、第2ヒーター76Bは、ユニット本体50に収容される。ユニット本体50は、換気ユニット130に含まれる。換気ユニット130は、室外ユニット120に含まれる。従って、ローター58と、第1ヒーター76A、第2ヒーター76Bは、室外ユニット120に収容されるともいえる。
(2-2-1)ローター、ホルダ、モーター
ケーシング52内の中央に、ローター58が設けられる。なお、ローター58に加えて、プレフィルターと、集塵フィルターと、消臭フィルターの少なくとも何れかが設けられてもよい。
ローター58は、鉛直方向(Z軸方向)に空気が通過可能であり、鉛直方向に延在する回転中心線C1を中心にして回転する円盤状の部材である。ローター58は、加湿エレメント(図示省略)により構成される。加湿エレメントの例としては、不織布、織布、高分子収着材などが挙げられる。加湿エレメントは、水分を吸着した状態で空気を通過させることができる。
ローター58は、円筒状のホルダ60によって保持される。ローター58は、加湿用のモーター64によって回転される。モーター64は、ホルダ60の外歯に係合するギヤ62を備える。ローター58は、ユニット本体50の運転中、所定の回転速度で回転し続ける。
(2-2-2)ヒーター
第1ヒーター76Aと第2ヒーター76Bは、後述する加湿給気時、再生運転時において、ローター58に導入される室外空気Aoutを加熱する。なお、第1ヒーター76Aと第2ヒーター76Bは、ローター58を直接加熱してもよい。第1ヒーター76Aと第2ヒーター76Bは、後述する除湿給気時においては、駆動しない。
第1ヒーター76Aは、吸込口52aから始まる流路R1に対して設けられる。第2ヒーター76Bは、吸込口52bから始まる流路R2に対して設けられる。
第1ヒーター76A及び第2ヒーター76Bは、ローター58近傍に配置される。第1ヒーター76A及び第2ヒーター76Bは、流路R1、流路R2におけるローター58に対して上流側に、配置される。第1ヒーター76A及び第2ヒーター76Bは、隔壁板78に設けられる。
第1ヒーター76A、第2ヒーター76B、流路R1及び流路R2が通過するローター58の上面58aの部分は、ヒーターカバー80によって覆われる。従って、第1ヒーター76A及び第2ヒーター76Bによって加熱される室外空気Aoutは、ローター58を通過することができる。
第1ヒーター76A及び第2ヒーター76Bは、同一の加熱能力を備えるヒーターであってもよいし、異なる加熱能力を備えるヒーターであってもよい。
複数のヒーターを使用することにより、1つの加熱手段を用いる場合に比べて、室外空気Aoutの水分量(ローター58から奪う水分量)を細かく調節することができる。従って、室内IDの加湿量をきめ細やかに制御することができる。
(2-2-3)トレイ
トレイ82は、第1ヒーター76A及び第2ヒーター76B近傍の隔壁板78の部分に設けられる。トレイ82は、室外空気Aoutから分離した塵などを受け止めて回収する。
(2-3)ファンユニット
ファンユニット65は、後述するファン羽根車66の回転駆動により吸引力SFを生成する。ファンユニット65は、ファン羽根車66、隔壁板68、ファンハウジング70、ファン電動機72などを備える。
ファンユニット65は、送風ファンの一例である。ファンユニット65は、後述する給気、排気時に用いられる。言い換えると、ファンユニット65は、給気ファンと排気ファンを兼ねる共通の送風ファンである。なお、ユニット本体50は、給気ファンと、排気ファンを別々に備えてもよい。
(2-3-1)ファン羽根車
ファン羽根車66は、後述するファン電動機72により回転駆動され、吸引力SFを生成する。本実施形態においては、ファンユニット65が動作する場合、運転の種類に関わらず、ファン羽根車66の回転方向は同じである。従って、ファンユニット65が動作する場合、運転の種類に関わらず、ファン羽根車66により生成される吸引力SFの方向も同じである。
ファン羽根車66は、ローター58に対してユニット本体50の長手方向(Y軸方向)の一方側に配置される。ファン羽根車66の例としては、シロッコファンなどが挙げられる。ファン羽根車66は、ローター58に対して長手方向の一方側の空間を上下に二分割する隔壁板68に設けられた円筒状部68a内に収容される。
(2-3-2)隔壁板
隔壁板68により、ローター58の上面58aの一部分が接する上側空間S1と、ローター58の下面58bの一部分が接する下側空間S2が形成される。隔壁板68の円筒状部68aには、吹出口52dに接続する開口68bと、排気口52eと接続する開口68cとが形成される。また、隔壁板68には、円筒状部68a内のファン羽根車66に空気を取り込むための貫通穴68dが形成される。
隔壁板68の開口68bの近傍には、通気口SXが設けられる。通気口SXは、後述するダンパユニット74により、閉鎖と開放ができるように構成される。通気口SXが開放される場合、開口68bと吹出口52dと下側空間S2は連通される。
隔壁板68とケーシング52の底板部52gの間には、可動式の切換機構SMが設けられる。切換機構SMは、排気時において、排気と再生運転が同時に行われる場合を除き、下側空間S2とローター58の間の空気の経路を遮断する。切換機構SMは、加湿給気、除湿給気、再生運転時においては、下側空間S2とローター58の間の空気の経路を開放するように構成される。
(2-3-3)ファンハウジング
隔壁板68の円筒状部68aには、ファン羽根車66を覆うファンハウジング70が取り付けられる。
(2-3-4)ファン電動機
ファンハウジング70に、ファン羽根車66を回転させるファン電動機72が設けられる。
(2-4)ダンパユニット
ダンパユニット74は、空気の経路を切り換える。ダンパユニット74は、旋回可能なシャッタ74aを備える。
(2-4-1)シャッタ
シャッタ74aは、旋回して隔壁板68の開口68bと円筒状部68aの内側(ファン羽根車66の近傍)の経路を開放、閉鎖できる。開口68bは吹出口52dと接続する。従って、シャッタ74aは、旋回して吹出口52dと円筒状部68aの内側の経路を開放、閉鎖できる。
シャッタ74aは、旋回して隔壁板68の開口68cを開放、閉鎖できる。開口68cは排気口52eと接続する。従って、シャッタ74aは、旋回して排気口52eを開放、閉鎖できる。
(2-5)補充ファン
補充ファン84は、後述する補充運転を行うためのファンである。補充ファン84は、回転駆動して吸引力SFを生成する。補充ファン84は、後述する流路R3に室外空気Aoutの流れを発生させる。補充ファン84は、ローター58に対してユニット本体50の長手方向(Y軸方向)の他方側に配置される。補充ファン84の例としては、シロッコファンなどが挙げられる。
(2-5-1)モーター、円筒状部
補充ファン84は、ケーシング52の底板部52gの外側面に取り付けられるモーター86によって回転される。補充ファン84は、底板部52gの内側面に設けられた円筒状部52h内に収容される。円筒状部52hの内部空間は、第2別口52fに連通する。
(2-5-2)隔壁板、シール部材
円筒状部52h上には、補充ファン84を覆う隔壁板78が取り付けられる。隔壁板78は、ローター58に対して長手方向(Y軸方向)の一方側の空間を上下に二分割する。
隔壁板78には、室外空気Aoutを補充ファン84内に取り込むための貫通穴78aが設けられる。隔壁板78には、上面58aを覆うことなくローター58を回転可能に収容するローター収容部78bが設けられる。隔壁板78は、シール部78cを備える。シール部78cは、ローター58の上方の上側空間S1と上側空間S3の間で室外空気Aoutの往来を遮断する。
隔壁板78と天板54との間をシールするシール部材88は、隔壁板78と天板54の間に設けられる。シール部材88により、流路R1、流路R2を流れる室外空気Aoutと流路R3を流れる室外空気Aoutは、異なる位置でローター58を通過でき、互いに混合されない。
(2-6)制御装置
制御装置90は、加湿給気、排気、除湿給気、通常除湿運転、第1除湿運転、第2除湿運転、第3除湿運転、再生運転、補充運転などを行う。各運転などの詳細については後述する。制御装置90は、加湿装置57と、ファンユニット65と、ダンパユニット74と、補充ファン84などを制御する。言い換えると、制御装置90は、第1ヒーター76A及び第2ヒーター76Bを制御するといえる。制御装置90は、制御部の一例である。
制御装置90は、ユニット本体50内に設けられる。制御装置90が配置されたユニット本体50の図は省略する。図8は、室内ユニット110と室外ユニット120の制御ブロック図である。制御装置90は、加湿装置57と、ファンユニット65と、ダンパユニット74と、補充ファン84と電気的に接続する。熱交換ユニット121とユニット本体50は電気的に接続する。室内ユニット110と室外ユニット120は電気的に接続する。
制御装置90は、コンピュータにより実現されるものである。制御装置90は、制御演算装置と記憶装置とを備える(いずれも図示省略)。制御演算装置には、CPU又はGPUといったプロセッサを使用できる。制御演算装置は、記憶装置に記憶されているプログラムを読み出し、このプログラムに従って所定の画像処理や演算処理を行う。さらに、制御演算装置は、プログラムに従って、演算結果を記憶装置に書き込んだり、記憶装置に記憶されている情報を読み出したりすることができる。記憶装置は、データベースとして用いることができる。制御装置90により実現される具体的な機能については後述する。
なお、ここで説明する制御装置90の構成は一例に過ぎず、以下で説明する制御装置90の機能は、ソフトウェアで実現されても、ハードウェアで実現されても、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせで実現されてもよい。
(3)動作
換気システム101の動作について説明する。換気システム101は、冷房、暖房、加湿、換気、除湿、再生、補充などを行う。
(3-1)冷房
冷房は、冷媒運転により室内空気から熱を奪う動作である。室内熱交換器を蒸発器、室外熱交換器を凝縮器とする冷媒回路により、冷媒が室内空気から熱を奪う運転を、冷房運転と称する。
(3-2)暖房
暖房は、暖房運転により室内空気に熱を供給する動作である。室内熱交換器を凝縮器、室外熱交換器を蒸発器とする冷媒回路により、冷媒が室内空気に熱を供給する運転を、暖房運転と称する。
(3-3)加湿
加湿は、加湿給気により室内IDの湿度を上げる動作である。加湿給気は、第1ヒーター76A及び第2ヒーター76Bに導入される空気を加熱し、ファンユニット65を駆動して室外ODから吸い込んだ空気をローター58に通して室内IDに送風することを称する。
室内湿度が目標湿度より低い場合がある。目標湿度の例としては、換気システム101のユーザーと、換気システム101の管理者と、換気システム101のメーカーの少なくとも何れかにより予め設定された湿度である。なお、目標湿度は、AIなどによる情報処理に基づいてリアルタイムで算出される湿度などであってもよい。室内湿度が目標湿度より低い場合、室内湿度を上げるために、加湿が行われる。
(3-3-1)加湿給気
加湿給気の流れについて詳細に説明する。ファン電動機72がファン羽根車66を回転させると、ケーシング52の吸込口52a、吸込口52bを介して、室外空気Aoutがケーシング52内に吸い込まれる。吸込口52aと吸込口52bの間には、ファンハウジング70とファン電動機72が存在する。従って、ローター58を通過し、室外ODと室内ユニット110を接続し、室外空気Aoutが流れる流路が実質的に2つ存在する。2つの流路R1、流路R2は、ローター58の通過後に互いに合流する合流路を含み、合流路にファン羽根車66が設けられている。
吸込口52a、吸込口52bで吸い込まれた室外空気Aoutは、隔壁板68の上方の上側空間S1に流入し、第1ヒーター76A及び第2ヒーター76Bに向かって流れる。第1ヒーター76A及び第2ヒーター76Bは、ヒーターカバー80によって覆われている。従って、流路R1、流路R2を流れる室外空気Aoutは、第1ヒーター76A及び第2ヒーター76Bに進入するために、側壁部80aの外側面に沿って降下する。室外空気Aoutは、隙間に進入して上方向に移動する。室外空気Aoutは、第1ヒーター76A及び第2ヒーター76Bを貫通して移動する。
加湿給気時において、第1ヒーター76Aと第2ヒーター76Bの少なくとも何れかが駆動する。従って、第1ヒーター76A又は第2ヒーター76Bを通過する室外空気Aoutが加熱される。
室外空気Aoutは、上面58aに向かって降下する。2つの流路R1、流路R2は、室外空気Aoutが通過するラビリンスを含んでいる。流路R1、流路R2は、室外空気Aoutが通過するラビリンスを含むことにより、室外空気Aoutに含まれる塵や砂などが給排気ホース56、室内ユニット110、及び室内IDに届くことを抑制できる。室外空気Aoutがラビリンスを移動するときに塵や砂などが重力によって室外空気Aoutから分離される。室外空気Aoutは、上面58aから下面58bに向かってローター58を通過する。
室外空気Aoutは、第1ヒーター76A又は第2ヒーター76Bにより加熱されている。室外空気Aoutは、ローター58の水分を奪う。従って、室外空気Aoutは、ローター58に通じて加湿される。
ローター58を通過した室外空気Aoutは、隔壁板68の下方の下側空間S2内を移動し、隔壁板68の貫通穴68dを通過してファン羽根車66に取り込まれる。
ファン羽根車66に取り込まれた室外空気Aoutは、開口68b、開口68cにおいてシャッタ74aによって閉鎖されていない方の開口を通過する。図9は、加湿給気時及び除湿給気時のシャッタ74aの動作を示す概略構成図である。室外空気Aoutは、開口68b、吹出口52dを通過し、給排気ホース56を経路として、室内ユニット110に到達する。室内ユニット110に到達した室外空気Aoutは、室内吹出口IP2を介して、室内IDに送風される。なお、室内ユニット110に到達した室外空気Aoutは、給気フィルタ(図示省略)と、室内吹出口IP2を介して、室内IDに送風されてもよい。
加湿給気により、加湿された室外空気Aoutは、室内IDに供給される。従って、室内IDの湿度は挙げる。言い換えると、室内IDは加湿される。
(3-4)換気
換気は、排気と除湿給気の少なくとも何れかにより、室内IDの空気を入れ換える動作である。なお、換気は、排気と加湿給気の少なくとも何れかにより、室内IDの空気を入れ換える動作であってもよい。
(3-4―1)排気
排気は、ファンユニット65を駆動して室内空気を室外ODへ排出することを称する。なお、給気ファンと排気ファンが別々に設けられる場合、排気は、排気ファンを駆動して室内空気を室外ODへ排出することを称する。
図10は、排気時のユニット本体50の内部構造を示す斜視図である。図11は、排気時のユニット本体50の分解斜視図である。図12は、排気時のユニット本体50の一部の構成要素の分解斜視図である。図13は、排気時のユニット本体50の概略断面図である。排気時に生成される流路を流路R4と称する。
室内空気は、室内吸込口IP1を介して、室内ユニット110内に吸い込まれる。吸い込まれた室内空気は、給排気ホース56を経路として、吹出口52dに到達する。室内空気は、回転駆動するファン羽根車66の吸引力SFにより、吹出口52d、開口68bを介して、ユニット本体50内に流れる。ユニット本体50内に流れた室内空気は、隔壁板68の上に到達する。
図14は、排気時のシャッタ74aの動作を示す概略構成図である。シャッタ74aにより、吹出口52dから円筒状部68aの内側に直接流れる経路は、遮断されている。排気時において、通気口SXは開放されている。従って、隔壁板68の上に到達した室内空気は、通気口SXを介して、下側空間S2に流れる。
下側空間S2に流れた室内空気は、吸引力SFにより、貫通穴68dを介して円筒状部68aの内側に到達する。排気時において、シャッタ74aは、開口68c、排気口52eを開放している。従って、円筒状部68aの内側に到達した室内空気は、開口68c、排気口52eを介して室外ODに排出される。
排気により、室内IDの空気は、室外ODに排出される。室内IDの空気が排出されると、室内IDの圧力は低くなり、室外ODの大気圧より低くなる。室内IDと室外ODに圧力差が生じるため、室内IDに存在し得る換気口や隙間から室外ODの空気が供給される。従って、排気により室内IDの空気は入れ換えられる。
(3-4-2)除湿給気
除湿給気は、第1ヒーター76A及び第2ヒーター76Bを駆動しない状態でファンユニット65を駆動して室外ODから吸い込んだ空気をローター58に通して室内IDに送風することを称する。なお、給気ファンと排気ファンが別々に設けられる場合、除湿給気は、第1ヒーター76A及び第2ヒーター76Bを駆動しない状態で給気ファンを駆動して室外ODから吸い込んだ空気をローター58に通して室内IDに送風することを称する。
ファン電動機72がファン羽根車66を回転させると、ケーシング52の吸込口52a、吸込口52bを介して、室外空気Aoutがケーシング52内に吸い込まれる。吸込口52aと吸込口52bの間には、ファンハウジング70とファン電動機72が存在する。従って、ローター58を通過し、室外ODと室内ユニット110を接続し、室外空気Aoutが流れる流路が実質的に2つ存在する。2つの流路R1、流路R2は、ローター58の通過後に互いに合流する合流路を含み、合流路にファン羽根車66が設けられている。
吸込口52a、吸込口52bで吸い込まれた室外空気Aoutは、隔壁板68の上方の上側空間S1に流入し、第1ヒーター76A及び第2ヒーター76Bに向かって流れる。第1ヒーター76A及び第2ヒーター76Bは、ヒーターカバー80によって覆われている。従って、流路R1、流路R2を流れる室外空気Aoutは、第1ヒーター76A及び第2ヒーター76Bに進入するために、側壁部80aの外側面に沿って降下する。室外空気Aoutは、隙間に進入して上方向に移動する。室外空気Aoutは、第1ヒーター76A及び第2ヒーター76Bを貫通して移動する。
除湿給気時において、第1ヒーター76A及び第2ヒーター76Bは駆動しない。言い換えると、第1ヒーター76A及び第2ヒーター76Bは、導入される空気を加熱しない。
室外空気Aoutは、上面58aに向かって降下する。2つの流路R1、流路R2は、室外空気Aoutが通過するラビリンスを含んでいる。流路R1、流路R2は、室外空気Aoutが通過するラビリンスを含むことにより、室外空気Aoutに含まれる塵や砂などが給排気ホース56、室内ユニット110、及び室内IDに届くことを抑制できる。室外空気Aoutがラビリンスを移動するときに塵や砂などが重力によって室外空気Aoutから分離される。室外空気Aoutは、上面58aから下面58bに向かってローター58を通過する。
室外空気Aoutは、第1ヒーター76A及び第2ヒーター76Bにより加熱されていない。室外空気Aoutは、ローター58に水分を奪われる。従って、室外空気Aoutは、ローター58に通じて除湿される。
ローター58を通過した室外空気Aoutは、隔壁板68の下方の下側空間S2内を移動し、隔壁板68の貫通穴68dを通過してファン羽根車66に取り込まれる。
ファン羽根車66に取り込まれた室外空気Aoutは、開口68b、開口68cにおいてシャッタ74aによって閉鎖されていない方の開口を通過する。図9は、加湿給気時及び除湿給気時のシャッタ74aの動作を示す概略構成図である。室外空気Aoutは、開口68b、吹出口52dを通過し、給排気ホース56を経路として、室内ユニット110に到達する。室内ユニット110に到達した室外空気Aoutは、室内吹出口IP2を介して、室内IDに送風される。なお、室内ユニット110に到達した室外空気Aoutは、給気フィルタ(図示省略)と、室内吹出口IP2を介して、室内IDに送風されてもよい。なお、室内ユニット110に到達した室外空気Aoutは、室内熱交換器により冷却又は加熱された後、室内吹出口IP2を介して、室内IDに送風されてもよい。
除湿給気により、室外空気Aoutは、室内IDに供給される。室内IDに空気が供給されると、室内IDの圧力は高くなり、室外ODの大気圧より高くなる。室内IDと室外ODに圧力差が生じるため、室内IDに存在し得る換気口や隙間から室外ODに空気が排出される。従って、除湿給気により室内IDの空気は入れ換えられる。
(3-5)除湿
除湿は、室内IDの湿度を下げる動作である。除湿は、通常除湿運転と、第1除湿運転と、第2除湿運転と、第3除湿運転の少なくとも何れかにより行われる。
(3-5-1)各運転の説明
通常除湿運転と、第1除湿運転と、第2除湿運転と、第3除湿運転について詳細に説明する。
(3-5-1-1)通常除湿運転
通常除湿運転は、室内熱交換器により室内空気の温度を変化させて、室内空気の水分を奪う運転である。通常除湿運転の例としては、冷房除湿運転と、再熱除湿運転などが挙げられる。冷房除湿運転は、弱冷房除湿運転とも称される。
冷房除湿運転は、室内熱交換器により室内空気を冷却させて、室内空気の水分を奪う運転である。まず、室内空室は、室内吸込口IP1を介して、室内ユニット110内に吸い込まれる。室内ユニット110内に吸い込まれた室内空気は、蒸発器である室内熱交換器により熱を奪われ、冷却される。室内空気が冷却されるため、結露が発生する。言い換えると、室内空気は水分を奪われる。水分を奪われた室内空気は、室内吹出口IP2を介して、室内IDに吹き出される。従って、室内IDは除湿される。
再熱除湿運転は、室内熱交換器により室内空気を冷却させて、室内空気の水分を奪った後、室内空気を加熱する運転である。まず、室内空室は、室内吸込口IP1を介して、室内ユニット110内に吸い込まれる。室内ユニット110内に吸い込まれた室内空気は、室内熱交換器により熱を奪われ、冷却される。室内空気が冷却されるため、結露が発生する。言い換えると、室内空気は水分を奪われる。水分を奪われた室内空気は、加熱される。加熱された室内空気は、室内吹出口IP2を介して、室内IDに吹き出される。従って、室内IDは除湿される。
(3-5-1-2)第1除湿運転
第1除湿運転は、目標湿度と室内湿度の差が第1値以上の場合、排気の後、除湿給気を行う運転である。第1値は、換気システム101のユーザーと、換気システム101の管理者と、換気システム101のメーカーの少なくとも何れかにより予め設定された値である。なお、第1値は、AIなどによる情報処理に基づいてリアルタイムで算出される値などであってもよい。
排気により、室内空気は、室外ODに排出される。室内空気が排出されると、室内IDの圧力は低くなり、室外ODの圧力より低くなる。室内IDと室外ODに圧力差が生じるため、室内IDに存在し得る換気口や隙間から室外ODの空気が供給される。除湿が室内IDの湿度が高い場合に行われるため、供給される室外ODの空気の湿度は、室内IDの湿度より低い。従って、排気により室内IDの湿度は低くなる。
除湿給気により、除湿された室外空気Aoutは、室内IDに供給される。従って、室内IDの湿度は下がる。言い換えると、室内IDは除湿される。
制御装置90は、排気が終了した後に、除湿給気を行う。従って、換気システム102は、共通の給排気ホース56による排気と除湿給気を行うことができる。
(3-5-1-3)第2除湿運転
第2除湿運転は、目標湿度と室内湿度の差が第1値未満の場合、排気による運転である。
(3-5-1-4)第3除湿運転
第3除湿運転は、第1除湿運転を開始した後に、目標湿度と室内湿度の差が第2値未満となる場合、排気による運転である。第2値は、換気システム101のユーザーと、換気システム101の管理者と、換気システム101のメーカーの少なくとも何れかにより予め設定された値である。なお、第2値は、AIなどによる情報処理に基づいてリアルタイムで算出される値などであってもよい。
(3-5-2)除湿の流れ
図15は、除湿の流れを示すフローチャートである。除湿が開始されると、制御装置90は、通常除湿運転を行う(ステップS1)。
その後、制御装置90は、所定条件を満たすか否かを判定する(ステップS2)。所定条件の例としては、換気システム101のユーザーと、換気システム101の管理者の少なくとも何れかによる換気の入力などが挙げられる。なお、所定条件は、AIなどによる情報処理に基づいた換気の入力などであってもよい。
所定条件を満たさないと判定された場合(ステップS2:NO)、制御装置90は、終了条件を満たすか否かを判定する(ステップS3)。終了条件の例としては、換気システム101のユーザーと、換気システム101の管理者の少なくとも何れかによる終了の入力などが挙げられる。また、終了条件の例としては、換気システム101のユーザーと、換気システム101の管理者と、換気システム101のメーカーの少なくとも何れかにより予め設定された運転時間、湿度、室内湿度と目標湿度の差なども挙げられる。なお、終了条件は、AIなどによる情報処理に基づいた運転時間、湿度、室内湿度と目標湿度の差などであってもよい。
終了条件を満たさないと判定された場合(ステップS3:NO)、制御装置90は、通常除湿運転を行い続ける(ステップS1)。他方、終了条件を満たすと判定された場合(ステップS3:YES)、制御装置90は、通常除湿運転を終了させる。
ステップS2において所定条件を満たすと判定された場合(ステップS2:YES)、制御装置90は、室内湿度と目標湿度の差が第1値以上であるか否かを判定する(ステップS4)。
室内湿度と目標湿度の差が第1値未満であると判定された場合(ステップS4:NO)、制御装置90は、通常除湿運転に加えて第2除湿運転も行う(ステップS5)。なお、室内湿度と目標湿度の差が第1値未満であると判定された場合(ステップS4:NO)、制御装置90は、通常除湿運転に代えて第2除湿運転を行ってもよい。
ステップS5の後、制御装置90は、終了条件を満たすか否かを判定する(ステップS6)。終了条件を満たさないと判定された場合(ステップS6:NO)、制御装置90は、通常除湿運転と第2除湿運転を行い続ける(ステップS5)。他方、終了条件を満たすと判定された場合(ステップS6:YES)、制御装置90は、通常除湿運転と第2除湿運転を終了させる。
ステップS4において室内湿度と目標湿度の差が第1値以上であると判定された場合(ステップS4:YES)、制御装置90は、通常除湿運転に加えて第1除湿運転も行う(ステップS7)。なお、室内湿度と目標湿度の差が第1値以上であると判定された場合(ステップS4:YES)、制御装置90は、通常除湿運転に代えて第1除湿運転を行ってもよい。
ステップS7の後、制御装置90は、室内湿度と目標湿度の差が第2値未満であるか否かを判定する(ステップS8)。室内湿度と目標湿度の差が第2値以上であると判定された場合(ステップS8:NO)、制御装置90は、終了条件を満たすか否かを判定する(ステップS9)。
終了条件を満たさないと判定された場合(ステップS9:NO)、制御装置90は、通常除湿運転と第1除湿運転を行い続ける(ステップS7)。他方、終了条件を満たすと判定された場合(ステップS9:YES)、制御装置90は、通常除湿運転と第1除湿運転を終了させる。
ステップS8において室内湿度と目標湿度の差が第2値未満であると判定された場合(ステップS8:YES)、制御装置90は、通常除湿運転と第1除湿運転から通常除湿運転と第3除湿運転に切り換える(ステップS10)。なお、室内湿度と目標湿度の差が第2値未満であると判定された場合(ステップS8:YES)、制御装置90は、第1除湿運転から第3除湿運転に切り換えてもよい。
ステップS10の後、制御装置90は、終了条件を満たすか否かを判定する(ステップS11)。終了条件を満たさないと判定された場合(ステップS11:NO)、制御装置90は、通常除湿運転と第3除湿運転を行い続ける(ステップS10)。他方、終了条件を満たすと判定された場合(ステップS11:YES)、制御装置90は、通常除湿運転と第3除湿運転を終了させる。
(3-6)再生
再生は、再生運転によりローター58を乾燥させる動作である。再生運転は、ヒーターを駆動した状態で、ファンユニット65を駆動して室外ODから吸い込んだ空気をローター58に通してローター58を乾燥させることを称する。
除湿給気が行われる場合、ローター58は、室外空気Aoutから水分を奪う。水分を奪い続けると、ローター58が含む水分量が多くなる。従って、ローター58を乾燥させる再生が必要となる。
再生は、除湿の途中に行われてもよい。例えば、制御装置90は、図15に示す除湿の流れの途中に、ローター58の水分量が所定量以上であるか否かを判定する。所定量以上であると判定された場合、制御装置90は、除湿給気を行わず、再生を開始する。なお、所定量以上であると判定された場合、制御装置90は、除湿給気を行ず、排気及び再生運転を開始してもよい。制御装置90が再生運転を行いながら排気を行う場合の詳細は後述する。制御装置90は、ローター58の水分量が所定量未満であるか否かを判定する。所定量未満であると判定された場合、制御装置90は、除湿給気を再開する。
(3-6-1)再生運転
再生運転の流れについて詳細に説明する。室外ODからファン羽根車66に取り込まれるまでの室外空気Aoutの流路は、加湿給気の室外空気Aoutの流路R1、流路R2と同様である。ファン羽根車66に取り込まれた室外空気Aoutは、開口68b、開口68cにおいてシャッタ74aによって閉鎖されていない方の開口を通過する。図16は、再生運転時のシャッタ74aの動作を示す概略構成図である。室外空気Aoutは、開口68c、吹出口52dを通過し、再び室外ODに排出される。
再生運転は、排気時の排気口52eと共通の排気口52eにより行われる。従って、換気システム101は、再生運転のための排気口をさらに設ける必要がなく、既存の構造を活用した再生運転が可能である。
(3-6-2)排気と再生運転
制御装置90が再生運転を行いながら排気を行う場合の流れを説明する。図17は、再生運転と排気が同時に行われる場合のユニット本体50の概略断面図である。再生運転の流路R1及び流路R2に沿って、室外空気Aoutは、室外ODから下側空間S2に流れる。排気の流路R4に沿って、室内空気は、室内IDから下側空間S2に流れる。
流路R1及び流路R2の室外空気Aoutと流路R4の室内空気は、合流点Caで合流する。合流点Caでは、ファン羽根車66による吸引力SFがファン羽根車66方向(Z軸方向)に働く。従って、流路R1及び流路R2の室外空気Aoutと流路R4の室内空気は、互いの流れを大きく干渉することなく、ファン羽根車66方向に流れる。
合流点Caで合流した室外空気Aoutと室内空気は、開口68cと排気口52eを介して、室外ODに排出される。
(3-7)補充
補充は、補充運転によりローター58に水分を補充させる動作である。第1別口52cで室外空気Aoutを吸い込んで、ローター58を通し、第2別口52fにより再び室外ODへと排出する運転を、補充運転という。
補充は、加湿の途中に行われてもよい。言い換えると、補充運転は、加湿給気の途中に行われてもよい。補充運転と加湿給気が同時に行われることにより、ローター58への水分の補充のため、継続的な加湿が可能となる。
(3-7-1)補充運転
補充運転の流れについて説明する。室外空気Aoutの流路として、流路R1、流路R2以外の流路R3が生成される。室外空気Aoutの流路R3は、流路R1、流路R2と異なり、室内ユニット110内に接続しない。流路R3は、ローター58を通過し、室外空気Aoutが室外ODから室外ODに流れる流路である。流路R3は、第1別口52cから始まり、ローター58を下面58bから上面58aに向かって通過し、第2別口52fに至る。
モーター86が補充ファン84を回転駆動させると、第1別口52cを介して、室外空気Aoutがケーシング52内に流入する。第1別口52cを介して流入した室外空気Aoutは、隔壁板78の下方の下側空間S4に流入し、ローター58の下方に向かって流れる。室外空気Aoutは、ローター58の下面58bから上面58aに向かってローター58を通過する。
ローター58を通過した室外空気Aoutは、隔壁板78の上方の上側空間S3内を移動し、貫通穴78aを通過して補充ファン84に取り込まれる。補充ファン84に取り込まれた室外空気Aoutは、第2別口52fを介して室外ODに排出される。
加熱されない室外空気Aoutは、ローター58により水分を奪われる。言い換えると、ローター58は、室外空気Aoutにより水分を補充する。
(4)特徴
(4-1)
換気システム101は、吸着ローターと、ヒーターと、給気ファンと、排気ファンと、制御部を備える。ヒーターは、吸着ローターに導入される空気を加熱する。制御部は、ヒーター、給気ファン、および、排気ファンを制御する。制御部は、再生運転と、第1除湿運転と、を行う。再生運転は、ヒーターを駆動した状態で、給気ファンを駆動して室外ODから吸い込んだ空気を吸着ローターに通して吸着ローターを乾燥させる運転である。第1除湿運転は、排気ファンを駆動して室内空気を室外ODへ排出する排気の後に、ヒーターを駆動しない状態で給気ファンを駆動して室外ODから吸い込んだ空気を吸着ローターに通して室内IDに送風する除湿給気を行う運転である。
換気システム101は、排気と除湿給気による第1除湿運転を行う場合、省エネルギーの排気を先に行って除湿負荷を軽減してから、除湿給気を行う。従って、換気システム101は、省エネルギーの除湿ができる。
(4-2)
換気システム101は、制御部が、目標湿度と室内湿度の差が第1値以上の場合、第1除湿運転を行う。
換気システム101は、除湿負荷が大きい場合を特定できる。従って、換気システム101は、省エネルギーの除湿を特に必要とする場合を特定でき、当場合に対応して省エネルギーの第1除湿運転を行うことができる。
(4-3)
換気システム101は、制御部が、目標湿度と室内湿度の差が第1値未満の場合、第2除湿運転を行う。第2除湿運転は、排気による運転である。
従って、換気システム101は、除湿負荷が小さい場合を特定でき、当場合に対応して第1除湿運転よりも省エネルギーの第2除湿運転にて除湿を行うことができる。
(4-4)
換気システム101は、制御部が、第1除湿運転を開始した後に、目標湿度と室内湿度の差が第2値未満となる場合、排気による第3除湿運転に切り換える。
従って、換気システム101は、第1除湿運転が開始された後に、除湿負荷が小さくなる場合を特定でき、当場合に対応して第1除湿運転よりも省エネルギーの第3除湿運転に切り換えることができる。
(4-5)
換気システム101は、制御部が、再生運転を行いながら、排気を行う。従って、換気システム101は、再生運転により吸着ローターを再生させながら、排気により除湿を行うことができる。
(4-6)
換気システム101は、室内ユニット110と、室外ユニット120と、給排気ホース56をさらに備える。室外ユニット120は、吸着ローター、ヒーターが収容される。給排気ホース56は、室内ユニット110と室外ユニット120との経路を形成する。排気時の空気と除湿給気時の空気は、給排気ホース56を共通の経路とする。制御部は、第1除湿運転を行う場合、排気が終了した後に、除湿給気を行う。
換気システム101は、排気時の空気と除湿給気時の空気が、給排気ホース56を共通の経路とする。従って、換気システム101は、複数のホースを備える必要がなく、構造を簡素化できる。
(4-7)
換気システム101は、給気ファンと、排気ファンが、共通の送風ファンである。従って、換気システム101は、複数のファンを備える必要がなく、構造を簡素化できる。
(5)変形例
換気システム101は、さらに空気清浄を行ってもよい。加湿装置57は、ローター58に加え、プレフィルターと、集塵フィルターと、消臭フィルターの少なくとも何れかをさらに含む。
プレフィルターは、室外空気から比較的大きな塵埃を吸着するフィルターである。プレフィルターの構造の例としては、ネット状のシートを両面から樹脂のフレームで挟まれた構造などが挙げられる。集塵フィルターは、室外空気から比較的小さな塵埃を吸着するフィルターである。消臭フィルターは、室外空気から臭気成分を吸着するフィルターである。
換気システム101は、プレフィルターと、集塵フィルターと、消臭フィルターの少なくとも何れかを備える場合、空気を清浄することができる。
また本発明の主実施形態では、ファンユニット65が動作する場合、運転の種類に関わらず、ファン羽根車66の回転方向は同じであった。本発明においてはそれに限定されず、運転の種類に応じて、ファン羽根車66の回転方向を異ならせてもよい。例えば、変形例2においては、加湿給気、除湿給気、再生のときのファン羽根車66の回転方向は、排気のときのファン羽根車66の回転方向と逆であってもよい。
運転の種類に応じて、ファン羽根車66の回転方向が異なる場合、ファン羽根車66により生成される吸引力の方向も異なる。運転の種類に応じて吸引力の方向が異なる場合、運転の種類に応じて異なる空気の経路が形成され得る。従って、運転の種類に応じて、ファン羽根車66の回転方向が異なる場合、換気ユニット150は、多様な空気の経路を形成することができる。
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
56 給排気ホース
101 換気システム
110 室内ユニット
120 室外ユニット
130 換気ユニット
Aout 室外空気
ID 室内
OD 室外
特開2022-060872号公報

Claims (7)

  1. 吸着ローターと、
    前記吸着ローターに導入される空気を加熱するヒーターと、
    給気ファンと、
    排気ファンと、
    前記ヒーター、前記給気ファン、および、前記排気ファンを制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記ヒーターを駆動した状態で、前記給気ファンを駆動して室外(OD)から吸い込んだ空気を前記吸着ローターに通して前記吸着ローターを乾燥させる再生運転と、
    前記排気ファンを駆動して室内空気を室外へ排出する排気の後に、前記ヒーターを駆動しない状態で前記給気ファンを駆動して室外から吸い込んだ空気を前記吸着ローターに通して室内(ID)に送風する除湿給気を行う第1除湿運転と、を行う、
    換気システム(101)。
  2. 前記制御部は、目標湿度と室内湿度の差が第1値以上の場合、前記第1除湿運転を行う、
    請求項1に記載の換気システム。
  3. 前記制御部は、目標湿度と室内湿度の差が第1値未満の場合、前記排気による第2除湿運転を行う、
    請求項1又は請求項2に記載の換気システム。
  4. 前記制御部は、前記第1除湿運転を開始した後に、目標湿度と室内湿度の差が第2値未満となる場合、前記排気による第3除湿運転に切り換える、
    請求項1又は請求項2に記載の換気システム。
  5. 前記制御部は、前記再生運転を行いながら、前記排気を行う、
    請求項1又は請求項2に記載の換気システム。
  6. 室内ユニット(110)と、
    前記吸着ローター、前記ヒーターが収容される室外ユニット(120)と、
    前記室内ユニットと前記室外ユニットとの経路を形成する給排気ホース(56)、
    をさらに備え、
    前記排気時の空気と前記除湿給気時の空気は、前記給排気ホースを共通の経路とし、
    前記制御部は、前記第1除湿運転を行う場合、前記排気が終了した後に、前記除湿給気を行う、
    請求項1又は請求項2に記載の換気システム。
  7. 前記給気ファンと、前記排気ファンは、共通の送風ファンである、
    請求項1又は請求項2に記載の換気システム。
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