JP4659101B2

JP4659101B2 - 換気機能付き空気調和機

Info

Publication number: JP4659101B2
Application number: JP2009060576A
Authority: JP
Inventors: 英知中川; 義浩田邉; 和英月居; 康雄廣中; 光宏代田; 靖英早丸
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2023-11-05
Also published as: JP2009133618A

Description

この発明は、空気調和機の室内機に設けられた集塵装置と、室外機に設けられた換気装置とを組み合わせることにより、換気装置の小型化ができ、室外機の据付制限や外観を損なうことなく換気機能を追加した空気調和機に関するものである。

従来の換気装置付き空気調和機は、換気ファンと換気空気を搬送する換気用ダクトから構成させる換気装置を空気調和機の室外機内部に配置し、換気装置は換気用ダクトと接続され他方の開放口を空気調和機の冷媒配管と同じ配管穴を使用し、室内に設けられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−２０５５９３号公報特開２００２−３１７９６３号公報特開平０１−３００１３０号公報特開平０６−１２３４４３号公報実願平０２−００６５３６号特開２０００−２４９３６５号公報特開平０９−２０３５４１号公報特開２０００−２０５５９３号公報特開２００２−０６１９０７号公報実願昭６０−０７１４８０号特開平０８−３２７１２０号公報特開２００１−３４９６０２号公報特開平０４−０７３５３１号公報特開平１０−０７３２８２号公報特開平１１−２６４５７７号公報

従来の室外機に換気装置を具備する空気調和機は以上のように構成されているため、室外機と室内機が離れた場所に配置された場合、換気ダクトが離れた距離だけ必要になり、ダクト圧損が増加するため、換気量が低下する。

近年の建築基準法見直しにより、居住空間では０．５回／ｈ以上の換気システムをもつ建物にしなくてはならないと定めらているため、人が放出する二酸化炭素量は、建物の換気量で十分補うことができる。しかし、人がタバコを吸い能動的に発生する、粉塵・二酸化炭素・一酸化炭素等の有害物質は過渡期に発生するため十分に排気することはできない。そのため、空気調和機の換気機能としては人が能動的に発生させる有害物質量を除去することのできる換気量が必要であると考えられる。

一般的に人が能動的に発生させる有害物質としてタバコの煙が上げられる。タバコ１本あたりの有害物質発生量は一酸化炭素６．０×１０^−５［ｍ^３／本］、二酸化炭素２．２×１０^−３［ｍ^３／本］、浮遊粉塵１９．５［ｍｇ／本］であり、これらの発生した有害物質を取り除き環境基準濃度値にするために、必要換気量を計算すると、一酸化炭素６．０［ｍ^３／本］、二酸化炭素３．４［ｍ^３／本］、浮遊粉塵１３０［ｍ^３／本］となり、一時間あたり１本喫煙したと仮定した場合では、必要換気量は最も換気量が必要な浮遊粉塵の１３０［ｍ^３／ｈ］となる。

この必要換気量に対して、従来の換気装置を室外に具備した空気調和機においては、換気ダクトが長くなると著しく換気量が低下し、必要排気換気量が出せないという問題があった。

また、室外機が室内機より高い位置に設置されている場合においては、冬場換気を行うと、換気ダクト内で排出する室内空気が室外空気により冷却された換気ダクトにより露点に達し結露水が発生し、発生した結露水が空気調和機の室内機に流れだし、室内に水垂れが生じるという問題あった。

また、室外機に換気装置を設けた換気機能付きセパレータタイプの空気調和機において、室内と室外とを接続するダクトの外形を太くすると、換気風量は確保することはできるが、空気調和機の壁穴に入らないという問題があり、逆に壁穴に入るように全て細くすると換気風量が著しく低下するという問題があった。

また、換気ダクトとして、曲げたときにダクトが潰れないように蛇腹状のダクトを用いている。この場合、ある風速以上になると、換気ダクトの内壁の溝などを横切る流れにより高周波騒音が発生するという問題がった。

また、換気装置に接続された換気ダクトにおいて、ダクト内部に結露水が発生し、ダクト内部に侵入した室内のホコリ等の有機物を餌としてカビや菌類が繁殖しダクトの詰まり、臭いが発生する問題があった。

この発明は、上記のよう問題点を解決するためになされたもので、第１の目的は、室内機に集塵装置を具備させることで、人が能動的に発生する有害物質で最も換気量が必要な浮遊粉塵はこの集塵装置で取り除き、集塵装置で取り除くことのできない、一酸化炭素、二酸化炭素を取り除くのに必要な換気量６［ｍ^３／ｈ］と僅かな換気能力で、人が能動的に発生する有害物質を取り除くことができる換気機能付き空気調和機を得ることである。

また、第２の目的は、空気調和機の室外機外郭に設けられた換気装置の吹出口を、遮音効果が良い室外機内部側に向けたことで換気送風機からの騒音を遮音することができ、低騒音の換気装置付き空気調和機を得ることである。

また、第３の目的は、空気調和機の室外機側面板金を押し出し、室外機下方に換気空気を吹出すようなダクト形状になるように成型したことにより、室外機周辺で火災が起きた場合でもその火が室外機内部に入り込まないようにし、室外機内部の燃焼を防ぐ換気装置付き空気調和機を得ることである。

また、第４の目的は、室内側に設けたれら吸込口に格子を設けることにより、吸込口から虫が換気ダクト内に入るのを防ぐ換気装置付き空気調和機を得ることである。

また、第５の目的は、換気送風装置とそれを制御する制御基板を一つの箱体の中に収めたことにより、室外機外郭だけでなく、空気調和機の室内機、室外機以外の場所でも取り付け可能にした換気機能付き空気調和機を得ることである。

また、第６の目的は、換気送風機の回転速度を制御できるようにしたことで、生活の場面場面にあった換気量を設定することができる換気機能付き空気調和機を得ることである。

また、第７の目的は、室内機と室外機に空気の熱を交換する熱交換器と、熱交換器に空気を送る送風機とその風路と、室外機には冷媒を圧縮させる圧縮機と、換気装置とを設けた換気機能付きセパレータタイプの空気調和機において、室内と室外とを接続するダクト途中に水と空気を分離する部材を設けることによって、室外機が室内機より高い位置に設置されている場合において、冬場換気を行うと、換気ダクト内で排出する室内空気が室外空気により冷却された換気ダクトにより露点に達し結露水が発生し、発生した結露水が空気調和機の室内機に流れだし、室内に水垂れが生じることを防ぐことができる換気機能付き空気調和機を得ることである。

また、第８の目的は、室外機と室内機とを接続する換気ダクトを異なる２種類の径で構成することにより、換気風量の低下を抑制し、室内側を細くすることによって、冷媒配管、信号線に加え換気ダクトを追加しても壁穴に入り易くなり、据付性の悪化を防ぐことこのできる換気機能付き空気調和機を得ることである。

また、第９の目的は、換気装置に接続された換気ダクトにおいて少なくとも１ｍは内側をフラットにすることによって、内側が凹凸である風速以上になると、換気ダクトの内壁の溝を横切る流れにより高周波騒音が発生することのない換気機能付き空気調和機を得ることである。

また、第１０の目的は、換気装置に接続された換気ダクトにおいて、抗菌または防カビ効果の少なくともいずれかを持たせることにより、ダクト内部に結露水が発生し、ダクト内部に侵入した室内のホコリ等の有機物を餌としてカビや菌類が繁殖しダクトの詰まり、臭いが発生する問題を抑制する換気機能付き空気調和機を得ることである。

この発明に係る換気機能付き空気調和機は、空気と熱交換を行う室内機用熱交換器を設け、室内の空気を送風機により室内機用熱交換器に送り室内に調和空気を吹き出す室内機と、外気と熱交換を行う室外機用熱交換器室と冷媒を圧縮する圧縮機とを有する室外機と、この室外機に設けられ、室内の有害物質を室外に排気する換気装置と、を備え、換気装置は、室内と室外とを接続する換気ダクトを有し、換気ダクトの室内機側のダクト径を室外機側ダクト径より細くしたものである。

また、この発明に係る換気機能付き空気調和機は、空気と熱交換を行う室内機用熱交換器を設け、室内の空気を送風機により室内機用熱交換器に送り室内に調和空気を吹き出す室内機と、外気と熱交換を行う室外機用熱交換器室と冷媒を圧縮する圧縮機とを有する室外機と、室内機に設けられ、室内の有害物質を室外に排気する換気装置と、を備え、換気装置は、室内機側から室外に延びて有害物質を排気する換気ダクトを有し、換気ダクトの室内機側のダクト径を室外側ダクト径より細くしたものである。

また、この発明に係る換気機能付き空気調和機は、室内の有害物質を室外に排気する換気装置の換気ダクトを異なる２種類の径で構成することにより、換気風量の低下を抑制し、室内機側のダクト径を細くすることによって、冷媒配管、信号線に加え換気ダクトを追加しても壁穴に入り易くなり、据付性の悪化を防ぐことができる。

実施の形態１を示す図で、換気機能付き空気調和機の構成図である。実施の形態１を示す図で、換気装置を取り付けた空気調和機の正面図である。実施の形態１を示す図で、換気装置を取り付けた空気調和機の側面図である。実施の形態１を示す図で、換気装置を取り付けた空気調和機の断面図である。実施の形態１を示す図で、室内機の吸込み口の斜視図である。実施の形態１を示す図で、制御基板を換気装置内に具備した場合の換気装置の断面図である。実施の形態１を示す図で、換気装置の吹出口を室外機内部に吹出した場合と、外側に吹出した場合の騒音測定結果を示す図である。実施の形態１を示す図で、換気装置を取り付けた空気調和機の室外機周辺で燃焼している場合の炎の流れを示す図である。実施の形態２を示す図で、ダクト内部の結露水排出する構成を示す断面図である。実施の形態２を示す図で、ダクト内部の結露水排出する構成を示す断面図である。実施の形態３を示す図で、換気ダクトの断面図である。実施の形態３を示す図で、換気ダクトの内壁が凹凸の場合とフラットの場合の騒音測定結果を示す図である。

実施の形態１．
図１〜８は実施の形態１を示す図で、図１は換気機能付き空気調和機の構成図、図２は換気装置を取り付けた空気調和機の正面図、図３は換気装置を取り付けた空気調和機の側面図、図４は換気装置を取り付けた空気調和機の断面図、図５は室内機の吸込み口の斜視図、図６は制御基板を換気装置内に具備した場合の換気装置の断面図、図７は換気装置の吹出口を室外機内部に吹出した場合と、外側に吹出した場合の騒音測定結果、図８は換気装置を取り付けた空気調和機の室外機周辺で燃焼している場合の炎の流れを示す。

図において、換気装置１は空気調和機の室外機２０の側面に、冷媒配管２１のカバー２２の横幅寸法（室外機２０の左右方向）の幅とほぼ同一になるようになるように設けられている（図２参照）。

また、換気装置１は集塵装置３１を設けた室内機３０と換気ダクト２により接続され、換気ダクト２は室外側換気ダクト２ａと室内側換気ダクト２ｂとで径の大きさが異なるように構成されている。室外側換気ダクト２ａの径は、室内側換気ダクト２ｂの径より大きい（図１参照）。

また、図４に示すように、換気装置１は内部に換気送風機３を設け、室外側換気ダクト２ａが接続される下方に向いた吸込口４と、室外機２０内部に吹出すように吹出口５とを設けている。

図１に示すように、室内機３０には、熱交換器上流に集塵装置３１、室内側換気ダクト２ｂを取り付け、室内の空気を吸込む室内機側の吸込口３２が設けられ、図５に示すように室内機側の吸込口３２の上流に格子３３が設けられている。

次に動作について説明する。
このように構成された換気装置１においては、室内の浮遊粉塵は室内機３０に設けた集塵装置３１で取り除き、集塵装置３１で取り除くことのできない、二酸化炭素や、一酸化炭素を除去するために、換気装置１内部に換気送風機３、そして室外機２０と室内機３０を接続する換気ダクト２を設け、換気送風機３を駆動させることにより、室内機側の吸込口３２より室内の有害物質を吸込み、室外機２０側面に板金を凹形状に成型し下向きに風が流れるように形成された吹出口５より室外機２０内部に吹出し、室内の有害物質の除去を行う。

以上のように、集塵装置３１を空気調和機の室内機３０に設け、換気装置１を室外機２０に具備させることで、人が能動的に発生する有害物質で最も換気量が必要な浮遊粉塵は集塵装置３１で取り除く。換気装置１により、集塵装置３１で取り除くことのできない、一酸化炭素、二酸化炭素を取り除くのに必要な換気量６［ｍ^３／ｈ］と僅かな換気能力で、人が能動的に発生する有害物質を取り除くことができる。

また、換気装置１を室外機２０外郭に配置することにとって、空気調和機の本来の目的である室内空気を低エネルギーで冷やす、暖めるという性能を犠牲にせずに、室内の有害物質を室外に排出することができる。

また、室外機２０外郭に設けられた換気装置１の吹出口５を、遮音効果が良い室外機２０内部に向けたことで換気送風機３からの騒音を遮音することができ、低騒音の換気装置１を得ることができる。

また、室外機２０側面板金を凹形状に成型し、室外機２０下方に換気空気の吹出口５を形成するダクト形状６になるようにしたことにより、図８の下向き吹出し口の場合の図に示すように、室外機２０周辺で火災が起きても、その炎９は室外機２０に沿って上方に向かうため、室外機２０内部には侵入しない。室外機２０内部の燃焼を防ぐことができる。

図８の上向き吹出し口の場合は、炎９ａが室外機２０上部に換気空気の吹出口５ａを形成するダクト形状６ａから室外機２０内部に入りこむ恐れがある。

また、室内側に設けたれら室内機側の吸込口３２に格子３３を設けることにより、室内機側の吸込口３２から虫が換気ダクト２内に入るのを防ぐことができ、換気ダクト２の詰まりや入り込んだ虫が死骸から発生する臭いの発生を防ぐことが出きる。

また、室外機２０に換気装置１を設け、室内の換気・加湿・除湿を行う場合に必要になってくる換気ダクト２を異なる２種類の径で構成し、室外側を太くすることにより換気風量の低下を抑制し、室内側を細くすることによって、冷媒配管、信号線に加え換気ダクトを追加しても壁穴に入り易くなり、据付性の悪化を防ぐことこのできる。

また、図６に示すように、換気送風機３とそれを制御する制御基板７を一つの箱体の中に収めたことにより、室外機２０外郭だけでなく、空気調和機の室内機３０、室外機２０以外の場所でも取り付け場所を限定しない換気機能付き空気調和機を得ることができる。

また、換気送風機３の回転速度を制御できるようにしたことで、生活の場面場面にあった換気量を設定することができる。

上述の実施の形態によれば、人が能動的に発生させる有害物質のタバコの煙で最も換気量が必要な浮遊粉塵は、室内機に備えられた集塵装置３１で取り除き、集塵装置３１で取り除くことのできない、一酸化炭素、二酸化炭素を取り除くのに必要な換気量６［ｍ^３／ｈ］と僅かな換気能力を、室外機２０に設けられた換気装置１により排出することができることで、空気調和機の主たる目的である、室内空気を低エネルギーで冷やす、暖めるという機能を損なわず、換気機能を追加することのみならず、集塵装置３１と組み合わせることで、僅かな換気量で人が快適に生活できる十分な室内環境を整えることができる効果を有する。

また、換気装置１を室外機２０の外郭に配置したことによって、空気調和機の本来の目的である室内空気を低エネルギーで冷やす、暖めるという性能を犠牲にせずに、室内の有害物質を室外に排出する効果を有する。

実施の形態２．
上記実施の形態１は、空気調和機の室内機３０に集塵装置３１を設け、室外機２０に換気装置１を設けた場合の基本構成を示したものであるが、次に室内空気を排出し、外気が排出する室内空気の露点以下の場合に生じるダクト内部の結露水を排出する場合の排出機構について説明する。

図９、１０は実施の形態２を示す図で、図９はダクト内部の結露水排出する構成を示す断面図、図１０はダクト内部の結露水排出する構成を示す断面図である。

図９において、室外側換気ダクト２ａと室内側換気ダクト２ｂとを接続する接続部材１０にダクト内壁から流れてくる結露水１３を溜める空間１１を設け、その下部に排出穴１２を設けることで、換気ダクト２内壁に発生した結露水１３を排出することができる。
水分離部は、接続部材１０に相当する。

また、図１０に示すように、換気ダクト２途中に円錐状の弁１４を設け、水が溜まると弁の下部１４ａが開き結露水１３が排出されるが、逆に換気を行い換気ダクト２内に空気が流れている場合は、円錐状の弁１４は閉じて外部からの風の流入を防ぐため、室内機側の吸込口３２からの吸込み量を減らすことなく、換気ダクト２内壁に発生した結露水１３を排出することができる。

実施の形態３．
上記実施の形態１，２では、空気調和機の室内機３０に集塵装置３１を設け、室外機２０に換気装置１を設けた場合の基本構成、および換気ダクト２内部に結露が発生した場合の排出機構を示したものであるが、次に室内機３０または室外機２０に換気・加湿等の機構を設け、室外または室内の空気を移動させるために使用する換気ダクト内壁構造について説明する。

図１１、１２は実施の形態３を示す図で、図１１は換気ダクトの断面図、図１２は換気ダクトの内壁が凹凸の場合とフラットの場合の騒音測定結果である。

図１１に示すように、換気ダクト２には、内壁が凹凸の換気ダクト２ｃと、内壁がフラットの換気ダクト２ｄがある。一般的に換気ダクト２の素材としては、安価な内壁が凹凸の換気ダクト２ｃが用いられる。

しかし、内壁が凹凸の換気ダクト２ｃでは、図１１に示すように流れる空気に渦が生じ、その結果、図１２に示す騒音測定結果のように高周波側に音が発生する。内壁がフラットの換気ダクト２ｄでは発生しない。

以上のように、安価な内壁が凹凸の換気ダクト２ｃでは高周波側に音が発生するため、音の発生のない内壁がフラットの換気ダクト２ｄを、室内機側の吸込口３２側の端部に少なくとも１ｍ加えることで、内壁が凹凸の換気ダクト２ｃで発生した音が減衰し、室内機３０の騒音を小さくできる。

実施の形態４．
換気装置に接続された換気ダクト２において、抗菌または防カビ効果の少なくともいずれかを持たせることにより、換気ダクト２内部に結露水１３が発生し、換気ダクト２内部に侵入した室内のホコリ等の有機物を餌としてカビや菌類が繁殖し換気ダクト２の詰まり、臭いが発生する問題を抑制することができる。

１換気装置、２換気ダクト、２ａ室外側換気ダクト、２ｂ室内側換気ダクト、２ｃ内壁が凹凸の換気ダクト、２ｄ内壁がフラットの換気ダクト、３換気送風機、４吸込口、５吹出口、６ダクト形状、７制御基板、９炎、１０接続部材、１１結露水を溜める空間、１２排出穴、１３結露水、１４円錐状の弁、１４ａ弁の下部、２０室外機、２１冷媒配管、２２カバー、３０室内機、３１集塵装置、３２室内機側の吸込口、３３格子。

Claims

空気と熱交換を行う室内機用熱交換器を設け、室内の空気を送風機により前記室内機用熱交換器に送り室内に調和空気を吹き出す室内機と、
外気と熱交換を行う室外機用熱交換器室と冷媒を圧縮する圧縮機とを有する室外機と、
前記室内機又は前記室外機に設けられ、室内の有害物質を室外に排気する換気装置と、を備え、
前記換気装置は、室内と室外とを接続する換気ダクトを有し、
前記換気ダクトの室内機側のダクト径を室外機側ダクト径より細くするとともに、前記換気ダクトの室内機側を所定長さに亘って外壁を凹凸に内側をフラットにしたことを特徴とする換気機能付き空気調和機。