JP5040464B2

JP5040464B2 - 換気空調システム

Info

Publication number: JP5040464B2
Application number: JP2007164105A
Authority: JP
Inventors: 敏也石田; 晃悦内田; 三仁小池
Original assignee: Max Co Ltd
Current assignee: Max Co Ltd
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2007-06-21
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2027-06-21
Also published as: JP2009002579A

Description

本発明は、加湿及び除湿の機能を有した換気空調システムに関する。

従来から、複数の部屋への風量を制御することにより室温制御を行うダクト式の空気調和機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような空気調和機では、吹き出される空気の温度と室温等に応じて風量及び冷凍回路等を構成する圧縮機の運転を制御して、室温が設定温度になるようにしている。

特開平５−２８０７９２号公報

しかし、従来の空気調和機では、冬季に部屋を加湿するために、加湿及び設定温度に応じて加温された空気を供給できるようにした場合、暖房していない部屋では室内温度が低いので、部屋に供給された加湿空気の温度が下がり、部屋の中で加湿空気が結露するという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、室の状態に応じて除加湿が行える換気空調システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の換気空調システムは、空気を除湿して除湿空気を生成する除湿手段と空気を加湿して加湿空気を生成する加湿手段の少なくとも何れかを有し、運転モードに応じて除湿空気または加湿空気を室に供給する空調手段と、空調手段で除湿空気または加湿空気が供給される室に換気空気を供給する給気手段と、空調手段で室に供給される除湿空気または加湿空気の風量と給気手段で同室に供給される換気空気の風量を調整する給気風量調整手段とを備えた換気空調システムであって、空調手段で生成された除湿空気は、室の上部に配置され、給気風量調整手段を備えた第１の吹出口へ供給し、空調手段で生成された加湿空気は、室の下部に配置され、給気風量調整手段を備えた第２の吹出口へ給気する風路切替手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の換気空調システムでは、加湿空気または除湿空気が室に供給されると共に、室の状態に応じた風量で、同室に換気空気が供給され、室の温度及び湿度が制御される。

本発明の換気空調システムによれば、室を加湿または除湿する際に、室の状態に応じて温度及び湿度を制御することができる。これにより、室の温度が低い状態から加湿を行う場合に、結露が生じないように温度と湿度を制御しながら、加湿を行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の換気空調システムの実施の形態について説明する。

＜第１の実施の形態の換気空調システムの構成例＞
図１は、第１の実施の形態の換気空調システムの一例を示す構成図である。第１の実施の形態の換気空調システム１Ａは、除湿された空気または加湿された空気等を供給する空調手段としての換気空調装置２Ａと、換気空調装置２Ａと一体または独立した構成の給気手段としての給気装置３Ａを備える。

換気空調システム１Ａは、換気空調装置２Ａから供給される除湿空気及び加湿空気等と、給気装置３Ａから供給される換気空気（外気）が吹き出される第１の吹出口としての第１の吹出口グリル４Ａと第２の吹出口としての第２の吹出口グリル４Ｂを備える。

第１の吹出口グリル４Ａは、ダクト４０Ａによって換気空調装置２Ａと接続され、換気空調装置２Ａから供給される除湿空気及び加湿空気等が吹き出される。また、第２の吹出口グリル４Ｂは、ダクト４０Ｂによって給気装置３Ａと接続され、給気装置３Ａから供給される換気空気が吹き出される。

第１の吹出口グリル４Ａと第２の吹出口グリル４Ｂは、それぞれ給気風量調整手段としての風路開閉ダンパ４１Ａ，４１Ｂを備え、吹き出される除加湿空気と換気空気の風量が、運転モードに応じて制御される。

また、換気空調システム１Ａで室としての複数の部屋１０１に除加湿空気及び換気空気を供給する構成では、各部屋１０１に第１の吹出口グリル４Ａと第２の吹出口グリル４Ｂが備えられ、ダクト４０Ａ，４０Ｂに分岐チャンバー等が備えられて各ダクトが分岐されて、換気空調装置２Ａと複数の第１の吹出口グリル４Ａが接続されると共に、給気装置３Ａと複数の第２の吹出口グリル４Ｂが接続される。

そして、各部屋１０１に設置された第１の吹出口グリル４Ａと第２の吹出口グリル４Ｂに、それぞれ風路開閉ダンパ４１Ａ，４１Ｂが備えられることで、吹き出される除加湿空気と換気空気の風量が、部屋１０１毎に運転モードに応じて制御される。

図２は、第１の実施の形態の換気空調装置の一例を示す構成図、図３は、第１の実施の形態の換気空調装置の風路構成図、図４は、第１の実施の形態の換気空調装置の風路を構成する部材の分解斜視図である。

第１の実施の形態の換気空調装置２Ａは、空気の冷却及び加熱を行う空気調和機としてのヒートポンプ空調機２０と、ヒートポンプ空調機２０で調和される空気の温度調整及びヒートポンプ空調機２０と共に除湿手段を構成して空気の除湿等を行う熱交換素子２１を備え、外気を取り入れ、空気調和して室内に給気する空調換気機能を有する。

まず、図３を参照して、ヒートポンプ空調機２０の構成について説明する。ヒートポンプ空調機２０は、冷媒が流れる配管２２ａと、室内に給気する空気と冷媒との間で熱交換を行う第１の熱交換器２２ｂと、室外に排出する空気と冷媒との間で熱交換を行う第２の熱交換器２２ｃを備える。

また、ヒートポンプ空調機２０は、配管２２ａを流れる冷媒を圧縮する圧縮機２２ｄと、配管２２ａを流れる冷媒を減圧する膨張弁２２ｅと、冷媒の流れる方向を切り替える四方弁２２ｆを備える。

次に、熱交換素子２１の構成について説明する。熱交換素子２１は熱交換手段の一例で、空気が通る第１の熱交換風路２３ａと、第１の熱交換風路２３ａと仕切られて空気が通る第２の熱交換風路２３ｂを備え、第１の熱交換風路２３ａを通る空気と第２の熱交換風路２３ｂを通る空気との間で熱交換が行われる。

次に、換気空調装置２Ａにおける風路の構成について説明する。換気空調装置２Ａは、外気吸込口２４Ａから取り入れた外気ＯＡを、熱交換素子２１を通して給気吹出口２５Ａから給気ＳＡとして吹き出させる熱交換給気風路２６Ａを備える。また、換気空調装置２Ａは、外気吸込口２４Ａから取り入れた外気ＯＡを、熱交換素子２１をバイパスさせる非熱交換給気風路２６Ｂを備える。

熱交換給気風路２６Ａと非熱交換給気風路２６Ｂは、熱交換素子２１が収納される収納箱部５１ａ，５１ｂと、収納箱部５１ａ，５１ｂが収納される筐体５２ａ，５２ｂと、ヒートポンプ空調機２０の第１の熱交換器２２ｂが収納される筐体５３ａ，５３ｂ等により構成される。

外気吸込口２４Ａは、熱交換素子２１が収納される上下一対の収納箱部５１ａ，５１ｂにおいて、上側の収納箱部５１ａの正面を開口して形成され、第１の吸込口５４ａと第２の吸込口５４ｂが並列される。

収納箱部５１ａ，５１ｂは、所定の形状で仕切られた断熱材等で構成され、第１の吸込口５４ａと連通する中央部分に熱交換素子２１が収納される。収納箱部５１ａ，５１ｂに収納される熱交換素子２１は、図２等に示す第１の熱交換風路２３ａと第２の熱交換風路２３ｂによって、熱交換給気風路２６Ａの一部を構成する。そして、収納箱部５１ａ，５１ｂは、熱交換素子２１の両側に、第２の吸込口５４ｂと連通する非熱交換給気風路２６Ｂが形成される。

また、収納箱部５１ａ，５１ｂは、熱交換素子２１が収納されると、熱交換素子２１の第２の熱交換風路２３ｂの吹出側と連通する開口部５１ｃが、収納箱部５１ａの上面に形成される。更に、熱交換素子２１の第１の熱交換風路２３ａの吹出側と連通する開口部、及び第２の熱交換風路２３ｂの吸込側と連通する開口部と、非熱交換給気風路２６Ｂと連通する開口部が、それぞれ図示しないが収納箱部５１ｂの下面に形成される。

収納箱部５１ａ，５１ｂが収納される筐体５２ａ，５２ｂは、筐体５２ａの正面の一部が開口して外気吸込口２４Ａが露出されると共に、下面が開口して収納箱部５１ｂの下面の図示しない各開口部が露出される。また、収納箱部５１ａの開口部５１ｃと連通する吹出部５２ｃが、筐体５２ａの上面に取り付けられる筐体５２ｂに形成される。

第１の熱交換器２２ｂが収納される筐体５３ａ，５３ｂは、収納箱部５１ａ，５１ｂに収納されて熱交換素子２１が取り付けられた筐体５２ａ，５２ｂが、筐体５３ａの上部に取り付けられる。

また、筐体５３ａ，５３ｂは、収納箱部５１ａ，５１ｂに収納された熱交換素子２１の第１の熱交換風路２３ａの吹出側及び収納箱部５１ａ，５１ｂにより構成される非熱交換給気風路２６Ｂと連通する開口部５３ｃが、第１の熱交換器２２ｂで仕切られた一方の空間と連通して、筐体５３ａの上面に形成される。

更に、筐体５３ａ，５３ｂは、収納箱部５１ａ，５１ｂに収納された熱交換素子２１の第２の熱交換風路２３ｂの吸込側と連通する開口部５３ｄが、第１の熱交換器２２ｂで仕切られた他方の空間と連通して、筐体５３ａの上面に形成される。

これにより、熱交換給気風路２６Ａは、外気吸込口２４Ａの第１の吸込口５４ａと熱交換素子２１の第１の熱交換風路２３ａの吸込側を連通させる。また、第１の熱交換風路２３ａの吹出側を、ヒートポンプ空調機２０の第１の熱交換器２２ｂを通して第２の熱交換風路２３ｂの吸込側に連通させる。更に、第２の熱交換風路２３ｂの吹出側を給気吹出口２５Ａと連通させる。

非熱交換給気風路２６Ｂは、熱交換素子２１の第１の熱交換風路２３ａをバイパスして、外気吸込口２４Ａの第２の吸込口５４ｂをヒートポンプ空調機２０の第１の熱交換器２２ｂより上流の熱交換給気風路２６Ａと連通させる。

換気空調装置２Ａは、熱交換給気風路２６Ａ及び非熱交換給気風路２６Ｂで、外気吸込口２４Ａから外気ＯＡを吸い込んで、給気吹出口２５Ａから吹き出させる送風手段としての送風ファン部２７を備える。

また、換気空調装置２Ａは、吸い込んだ外気ＯＡの熱交換給気風路２６Ａと非熱交換給気風路２６Ｂへの分配比率を調整する風路開閉ダンパ２８を備える。

更に、換気空調装置２Ａは、給気装置３Ａが組み込まれた構成で、給気装置３Ａは、外気吸込口２４Ｂから外気ＯＡを吸い込んで、給気吹出口２５Ｂから吹き出させる送風手段としての送風ファン部３０を備える。

換気空調装置２Ａは、空気が通るガラリ等を有して外気吸込口２４Ａと外気吸込口２４Ｂを覆う化粧パネル３１を備え、吸い込まれる空気を清浄するフィルタが、化粧パネル３１に着脱可能に取り付けられている。

風路開閉ダンパ２８は風路開閉手段の一例で、本例では、熱交換給気風路２６Ａと連通した第１の吸込口５４ａと、非熱交換給気風路２６Ｂと連通した第２の吸込口５４ｂの双方に備えられる。

図５は、風路開閉ダンパの構成例を示す斜視図である。風路開閉ダンパ２８は、第１の吸込口５４ａを開閉する第１のダンパ５５ａの両側に、第２の吸込口５４ｂを開閉する第２のダンパ５５ｂを有し、第１のダンパ５５ａと第２のダンパ５５ｂが、９０°位相を異ならせて同じ軸部５５ｃに備えられる。

第１のダンパ５５ａと第２のダンパ５５ｂは、それぞれ複数の板状の部材で構成され、各ダンパの軸部５５ｃに取り付けられた図示しないギアまたはリンク等によって、複数のダンパが連動する。

これにより、軸部５５ｃの回転動作で第１のダンパ５５ａと第２のダンパ５５ｂが作動して、第１の吸込口５４ａと第２の吸込口５４ｂの開閉が切り替えられる。

すなわち、第１のダンパ５５ａで第１の吸込口５４ａを全開とすると、第２のダンパ５５ｂは位相が９０°ずれているので、第２の吸込口５４ｂは全閉となる。一方、第２のダンパ５５ｂで第２の吸込口５４ｂを全開とすると、第１のダンパ５５ａで第１の吸込口５４ａは全閉となる。

また、第１の吸込口５４ａを全開としている状態から、第１のダンパ５５ａを徐々に閉じていくと、第２のダンパ５５ｂは、第２の吸込口５４ｂを全閉としている状態から徐々に開く。一方、第２の吸込口５４ｂを全開としている状態から、第２のダンパ５５ｂを徐々に閉じていくと、第１のダンパ５５ａは、第１の吸込口５４ａを全閉としている状態から徐々に開く。

従って、風路開閉ダンパ２８は、第１のダンパ５５ａの動作で、図３等に示す熱交換給気風路２６Ａを通る空気の風量を１００％から０％に調整できると共に、第２のダンパ５５ｂが第１のダンパ５５ａと連動することで、非熱交換給気風路２６Ｂを通る空気の風量を０％から１００％に調整できる。

よって、風路開閉ダンパ２８は、第１のダンパ５５ａと第２のダンパ５５ｂの開度によって、外気ＯＡの全てを熱交換素子２１の第１の熱交換風路２３ａを通して、第２の熱交換風路２３ｂを通る空気との間で熱交換させる風路構成と、外気ＯＡの全てを非熱交換給気風路２６Ｂを通して、熱交換素子２１で熱交換を行わない風路構成とが選択可能となる。また、外気ＯＡの所定量を熱交換素子２１の第１の熱交換風路２３ａを通し、残部を非熱交換給気風路２６Ｂを通して、外気ＯＡの所定量を熱交換させる風路構成が選択可能となる。

そして、１つのモータで、２つの吸込口を開閉して風路を切り替えることができるので、低コストで風路を切り替える構成を実現できる。

次に、各図を参照して換気空調装置２Ａにおける除加湿の構成について説明する。換気空調装置２Ａは、熱交換素子２１及びヒートポンプ空調機２０の第１の熱交換器２２ｂの下方に水回収手段としてドレンパン２９Ａを備える。本例では、熱交換素子２１を上側として、熱交換素子２１と第１の熱交換器２２ｂが上下に配置されており、第１の熱交換器２２ｂの下方にドレンパン２９Ａを設けている。これにより、熱交換素子２１及び第１の熱交換器２２ｂで発生された結露水が、ドレンパン２９Ａに滴下されて回収される。

また、換気空調装置２Ａは、非熱交換給気風路２６Ｂの合流箇所より下流の熱交換給気風路２６Ａに加湿手段としての散水装置２９Ｂを備える。非熱交換給気風路２６Ｂは、ヒートポンプ空調機２０の第１の熱交換器２２ｂより上流で熱交換給気風路２６Ａと合流しており、本例では、熱交換素子２１の第２の熱交換風路２３ｂの吸込側と、第１の熱交換器２２ｂとの間の風路に、霧状のミストを噴霧するノズルを備える。

＜第１の実施の形態の換気空調システムの動作例＞
次に、各図を参照して、第１の実施の形態の換気空調システム１Ａの動作について説明する。

（１）加湿暖房モードの動作例
換気空調システム１Ａは、加湿暖房モードでは、換気空調装置２Ａの風路開閉ダンパ２８の動作で第２のダンパ５５ｂを開けて、非熱交換給気風路２６Ｂと連通するが外気吸込口２４Ａの第２の吸込口５４ｂを全開にすると共に、熱交換給気風路２６Ａと連通する第１の吸込口５４ａを、第２のダンパ５５ｂと連動する第１のダンパ５５ａによって全閉にして、外気ＯＡの全量を熱交換素子２１の第１の熱交換風路２３ａをバイパスさせる。なお、以下の説明で外気ＯＡの全量とは、略全量を含む実質的な全量を意味している。

また、ヒートポンプ空調機２０は、四方弁２２ｆによりヒートポンプを構成して圧縮機２２ｄを作動させることで、第１の熱交換器２２ｂを凝縮器として機能させ、凝縮器による冷媒の放熱作用で外気ＯＡの加熱を行う。このとき、第２の熱交換器２２ｃは蒸発器として機能し、冷媒を気化させている。

更に、ヒートポンプ空調機２０の第１の熱交換器２２ｂより下流の熱交換給気風路２６Ａに、散水装置２９Ｂによって散水を行う。

以上の状態で、送風ファン部２７を作動させると、外気吸込口２４Ａの第２の吸込口５４ｂから外気ＯＡが吸い込まれ、外気ＯＡの全量が非熱交換給気風路２６Ｂへ供給される。非熱交換給気風路２６Ｂでは、熱交換素子２１の第１の熱交換風路２３ａをバイパスして、外気ＯＡがヒートポンプ空調機２０の第１の熱交換器２２ｂへ供給される。

そして、ヒートポンプの凝縮器として機能している第１の熱交換器２２ｂを通ることで加熱された外気ＯＡが、散水装置２９Ｂによる散水で加湿され、熱交換素子２１の第２の熱交換風路２３ｂを通り、給気吹出口２５Ａからダクト４０Ａを通り、第１の吹出口グリル４Ａから給気ＳＡとして室内に供給される。

なお、散水装置２９Ｂによって散水された水の余剰分はドレンパン２９Ａで回収され、室外へ排水される。

加湿暖房モードでは、外気ＯＡが通る風路を、熱交換素子２１の第１の熱交換風路２３ａをバイパスさせる非熱交換給気風路２６Ｂに切り替えることで、冬季で温度が低い外気ＯＡと、ヒートポンプ空調機２０で加熱された空気との間で熱交換が行われない。

これにより、ヒートポンプ空調機２０で加熱された外気ＯＡの温度低下を防ぎ、低温低湿の外気ＯＡを、ヒートポンプ空調機２０の運転能力と、散水装置２９Ｂの給水量に応じて中温高湿の空気として給気して、室内の加湿暖房を行うことができ、別の加湿装置を設置することなく、室内の過乾燥を防ぐことができる。また、給気による室内の換気を行うことができる。

更に、ヒートポンプ空調機２０で加熱された外気ＯＡの温度低下を防ぐことで、給気される空気が飽和状態になることを防ぎ、加湿のために散水した水が結露して排水される無駄を低減することができる。

さて、換気空調装置２Ａで加湿された空気を複数の部屋１０１に供給する場合、暖房していない部屋１０１では室内温度が低いため、部屋の中で加湿空気が結露してしまう。

以下の表１に、温度と相対湿度及び絶対湿度の関係を示す。

例えば、室温が１０℃の部屋に、２０℃、６０％ＲＨ（相対湿度）の空気を供給する場合で考えると、表１に示すように、２０℃、６０％ＲＨの空気は、８．７４ｇ/kgの絶対湿度である。一方、１０℃の飽和空気は、７．６３ｇ/kgの絶対湿度であり、差の１．１１ｇ/kgの水分が結露する。

そこで、換気空調システム１Ａは、加湿暖房モードでは、各部屋１０１の室温等に応じて給気装置３Ａの送風ファン部３０を作動させると共に、第１の吹出口グリル４Ａの風路開閉ダンパ４１Ａと、第２の吹出口グリル４Ｂの風路開閉ダンパ４１Ｂの開度が制御され、室温の低い所定の部屋１０１の第２の吹出口グリル４Ｂから、換気空気（外気）が供給される。

これにより、換気空調装置２Ａの動作で第１の吹出口グリル４Ａから吹き出される加湿空気の温度と室温との差により結露が生じないように、温度の低い部屋１０１では換気空気の供給で絶対湿度が下げられる。

そして、温風の供給によって温度を上昇させてから、風路開閉ダンパ４１Ａ，４１Ｂの開度が調整されて、例えば換気空気の供給を停止して、加湿空気による加湿暖房が行われる。

従って、加湿暖房モードでは、各部屋１０１の温度等の状態に応じて、加湿空気の供給と、加湿空気及び換気空気の双方の供給が切り替えられ、結露を生じさせることなく、加湿暖房を行うことができる。

（２）暖房モードの動作例
換気空調システム１Ａは、暖房モードでは、換気空調装置２Ａの風路開閉ダンパ２８の動作で第２のダンパ５５ｂを開けて、非熱交換給気風路２６Ｂと連通するが外気吸込口２４Ａの第２の吸込口５４ｂを全開にすると共に、熱交換給気風路２６Ａと連通する第１の吸込口５４ａを、第２のダンパ５５ｂと連動する第１のダンパ５５ａによって全閉にして、外気ＯＡの全量を熱交換素子２１の第１の熱交換風路２３ａをバイパスさせる。

また、ヒートポンプ空調機２０は、ヒートポンプを構成して第１の熱交換器２２ｂを凝縮器として機能させ、凝縮器による冷媒の放熱作用で外気ＯＡの加熱を行う。

そして、ヒートポンプの凝縮器として機能している第１の熱交換器２２ｂを通ることで加熱された外気ＯＡが、熱交換素子２１の第２の熱交換風路２３ｂを通り、給気吹出口２５Ａからダクト４０Ａを通り、第１の吹出口グリル４Ａから給気ＳＡとして室内に供給される。

暖房モードでは、外気ＯＡが通る風路を、熱交換素子２１の第１の熱交換風路２３ａをバイパスさせる非熱交換給気風路２６Ｂに切り替えることで、冬季で温度が低い外気ＯＡと、ヒートポンプ空調機２０で加熱された空気との間で熱交換が行われない。

これにより、ヒートポンプ空調機２０で加熱された外気ＯＡの温度低下を防ぎ、低温の外気ＯＡを、ヒートポンプ空調機２０の運転能力に応じて中温の空気として給気して、室内の暖房を行うことができる。また、給気による室内の換気を行うことができる。

（３）除湿モード及び衣類乾燥モードの動作例
換気空調システム１Ａは、除湿モード及び衣類乾燥モードでは、換気空調装置２Ａの風路開閉ダンパ２８の動作で第１のダンパ５５ａを開けて、熱交換給気風路２６Ａと連通する外気吸込口２４Ａの第１の吸込口５４ａを全開にすると共に、非熱交換給気風路２６Ｂと連通する第２の吸込口５４ｂを、第１のダンパ５５ａと連動する第２のダンパ５５ｂによって全閉にして、外気ＯＡの全量を熱交換素子２１の第１の熱交換風路２３ａに供給する。

また、ヒートポンプ空調機２０は、四方弁２２ｆにより冷凍サイクルを構成して圧縮機２２ｄを作動させることで、第１の熱交換器２２ｂを蒸発器として機能させ、蒸発器による冷媒の吸熱作用で外気ＯＡの冷却を行う。このとき、第２の熱交換器２２ｃは凝縮器として機能し、冷媒を冷却して液化させている。

以上の状態で、送風ファン部２７を作動させると、外気吸込口２４Ａの第１の吸込口５４ａから外気ＯＡが吸い込まれ、外気ＯＡの全量が熱交換給気風路２６Ａへ供給される。

熱交換給気風路２６Ａでは、熱交換素子２１の第１の熱交換風路２３ａを外気ＯＡが通り、第１の熱交換風路２３ａを通った外気ＯＡがヒートポンプ空調機２０の第１の熱交換器２２ｂを通る。そして、冷凍サイクルの蒸発器として機能している第１の熱交換器２２ｂを通った外気ＯＡが、熱交換素子２１に戻り第２の熱交換風路２３ｂを通る。

外気ＯＡは、熱交換素子２１を通ることで、ヒートポンプ空調機２０で冷却された空気との間で熱交換されて、温度が下げられる。

また、ヒートポンプ空調機２０で冷却される空気は、熱交換素子２１で熱交換されて温度が下げられた外気ＯＡである。このとき、熱交換素子２１の第１の熱交換風路２３ａを通る外気ＯＡと、第２の熱交換風路２３ｂを通る冷却された外気ＯＡとの温度差に応じて、第１の熱交換風路２３ａを通る外気ＯＡが温度低下によって飽和状態となり、第１の熱交換風路２３ａを通る外気ＯＡ中の水分が結露して除湿が行われる。

更に、外気ＯＡは、冷凍サイクルの蒸発器として機能している第１の熱交換器２２ｂを通ることで水分が結露して除湿される。このとき、外気ＯＡは第１の熱交換器２２ｂへの導入前に温度が下げられていることから相対湿度が上昇しており、ヒートポンプ空調機２０による冷却能力を上げることなく、すなわち、消費電力を増加させることなく除湿量を増加させて、夏季では高温中湿の外気ＯＡを、必要以上の温度低下を抑えた中温低湿の空気とする。

そして、熱交換素子２１及びヒートポンプ空調機２０を通って中温低湿となった外気ＯＡは、給気吹出口２５Ａからダクト４０Ａを通り、第１の吹出口グリル４Ａから給気ＳＡとして室内に供給される。

なお、熱交換素子２１及び第１の熱交換器２２ｂで発生した結露水はドレンパン２９Ａで回収され、室外へ排水される。

除湿モード及び衣類乾燥モードでは、外気ＯＡが通る風路を、熱交換素子２１の第１の熱交換風路２３ａを通る風路に切り替えることで、給気による室内の換気を行いながら、室内を冷やし過ぎることなく、室内の除湿が可能となり、室内の相対湿度を低下させて、夏季等に涼しさを得られるようにすることができる。また、室内の湿度を下げることで、衣類の乾燥を促進させることができる。

また、熱交換素子２１とヒートポンプ空調機２０の作用で除湿を行って、ドレンパン２９Ａで結露水を回収することで、第１の吹出口グリル４Ａでの結露の発生を防ぐことができる。そして、除湿量を増やしても空気の再加熱の必要がないので、ヒータ等が不要であり、装置構成の複雑化を防ぐことができる。

（４）冷房モードの動作例
換気空調システム１Ａは、冷房モードでは、換気空調装置２Ａの風路開閉ダンパ２８の動作で第２のダンパ５５ｂを開けて、非熱交換給気風路２６Ｂと連通するが外気吸込口２４Ａの第２の吸込口５４ｂを全開にすると共に、熱交換給気風路２６Ａと連通する第１の吸込口５４ａを、第２のダンパ５５ｂと連動する第１のダンパ５５ａによって全閉にして、外気ＯＡの全量を熱交換素子２１の第１の熱交換風路２３ａをバイパスさせる。

また、ヒートポンプ空調機２０は、冷凍サイクルを構成して第１の熱交換器２２ｂを蒸発器として機能させ、蒸発器による冷媒の吸熱作用で外気ＯＡの冷却を行う。

そして、冷凍サイクルの蒸発器として機能している第１の熱交換器２２ｂを通ることで冷却された外気ＯＡが、熱交換素子２１の第２の熱交換風路２３ｂを通り、給気吹出口２５Ａからダクト４０Ａを通り、第１の吹出口グリル４Ａから給気ＳＡとして室内に供給される。

なお、第１の熱交換器２２ｂで発生した結露水はドレンパン２９Ａで回収され、室外へ排水される。

冷房モードでは、外気ＯＡが通る風路を、熱交換素子２１の第１の熱交換風路２３ａをバイパスさせる非熱交換給気風路２６Ｂに切り替えることで、夏季で温度が高い外気ＯＡと、ヒートポンプ空調機２０で冷却された空気との間で熱交換が行われない。

これにより、ヒートポンプ空調機２０で冷却された外気ＯＡの温度上昇を防ぎ、高温の外気ＯＡを、ヒートポンプ空調機２０の運転能力に応じて中温あるいは低温の空気として給気し、室内の冷房を行うことができる。また、給気による室内の換気を行うことができる。

＜第１の実施の形態の換気空調システムの変形例＞
本実施の形態では、給気装置３Ａを換気空調装置２Ａに組み込む構成として、２本のダクトで除加湿空気と換気空気を供給したが、２重管を使用しても良い。また、給気装置３Ａは換気空調装置２Ａとは別体で、建物の壁に取り付けられるパイプ型換気装置等と称される給気装置を利用しても良く、パイプ型換気装置で除加湿空気を換気空気と混合させて、室内に供給できるようにしても良い。

更に、換気空気として冷暖房された空気を利用する構成としても良い。

＜第２の実施の形態の換気空調システムの構成例＞
さて、除湿モードや加湿暖房モードを備えて、除湿された空気や加湿された空気の供給が可能な換気空調装置を備えたシステムで、１つの吹出口から除湿された空気及び加湿された空気を吹き出す構成では、夏季に除湿空気を室内に供給すると、除湿空気は部屋の下方に降下する。一方、冬季に加湿空気を室内に供給すると、加湿空気は部屋の上方に上昇する。これにより、室内で湿度の異なる空気の分布が見られる。

以下の表２に、温湿度と密度の関係を示す。

表２に示すように、水と空気の分子量は水の方が軽く、乾燥空気の方が重いため、水分を含んだ空気の重量差によって分布が発生することになる。

このように、室内の上下で湿度に差があることで、人が立ったり座ったりしたときの快適性に差が生じる。

また、例えば除湿空気も加湿空気も同じ２０℃で給気しても、夏季は室内の温度が高く除湿空気は下降し、冬季は室内の温度が低く加湿空気は上昇するために、室内で湿度の異なる空気の分布が発生することになる。このように、密度差だけでなく温度状況によっても分布が生じる。

図６は、第２の実施の形態の換気空調システムの一例を示す構成図である。第２の実施の形態の換気空調システム１Ｂは、換気空調装置２Ａと、換気空調装置２Ａから供給される除湿空気及び加湿空気が吹き出される第１の吹出口グリル４Ａ及び第２の吹出口グリル４Ｂと、換気空調装置２Ａと各吹出口グリルを接続するダクト４２を備える。

第１の吹出口グリル４Ａは、部屋１０１の天井近くの壁または天井に設置され、第２の吹出口グリル４Ｂは、部屋１０１の床近くの壁または床に設置される。

また、換気空調システム１Ｂは、運転モードに応じて空気を吹き出す吹出口グリルを切り替えて、除湿空気は第１の吹出口グリル４Ａから吹き出させ、加湿空気は第２の吹出口グリル４Ｂから吹き出させる風路切替手段としての風路切替ダンパ４３を備える。

すなわち、換気空調システム１Ｂは、除湿モードでは、風路切替ダンパ４３によって第１の吹出口グリル４Ａに風路が切り替えられ、換気空調装置２Ａから吹き出された除湿空気は、部屋１０１の上方で第１の吹出口グリル４Ａから供給される。除湿空気は重いため、部屋１０１内を降下して行き、室内が略均一の湿度になる。

また、換気空調システム１Ｂは、加湿暖房モードでは、風路切替ダンパ４３によって第２の吹出口グリル４Ｂに風路を切り替えられ、換気空調装置２Ａから吹き出された加湿空気は、部屋１０１の下方で第２の吹出口グリル４Ｂから供給される。加湿空気は軽いため、部屋１０１内を上昇して行き、室内が略均一の湿度になる。

なお、室内の空気は、図示しない排気ファン等により各部屋１０１毎、またはドアのガラリやアンダーカット部等の開口部を通って所定の箇所に集められて排出される。

ここで、部屋１０１の天井側に排気口を備えると、床側から供給される加湿空気は室内を上昇するので、天井側から排気することで室内を略均一の湿度にできるが、天井側から供給される除湿空気は、室内を下降することなく天井側から排気されてしまい、室内の上下で湿度に差が生じる可能性がある。

同様に、部屋１０１の床側に排気口を備えると、天井側から供給される除湿空気は室内を下降するので、床側から排気することで室内を略均一の湿度にできるが、床側から供給される加湿空気は、室内を上昇することなく床側から排気されてしまい、室内の上下で湿度に差が生じる可能性がある。

そこで、図６（ｂ）では、排気口として第１の吸込口グリル６Ａを、部屋１０１の床近くの壁または床に備えると共に、第２の吸込口グリル６Ｂを、部屋１０１の天井近くの壁または天井に備える。

また、運転モードに応じて空気を吸い込む吸込口グリルを切り替えて、除湿空気は第１の吸込口グリル６Ａから吸い込み、加湿空気は第２の吸込口グリル６Ｂから吸い込む風路切替手段としての風路切替ダンパ６１を備える。

更に、図示しない排気ファンを備えた排気装置６２と、排気装置６２と各吸込口グリルを接続するダクト６３を備える。

除湿モードでは、風路切替ダンパ４３によって第１の吹出口グリル４Ａに風路が切り替えられると共に、風路切替ダンパ６１によって第１の吸込口グリル６Ａに風路が切り替えられ、換気空調装置２Ａから吹き出された除湿空気は、部屋１０１の上方で第１の吹出口グリル４Ａから供給される。除湿空気は重いため、部屋１０１内を降下して行き、排気装置６２によって、部屋１０１の下方で第１の吸込口グリル６Ａから吸い込まれる、これにより、除湿モードでは、室内の上方から対角の下方に向けての空気の流れを生じさせることができるので、室内が一層均一の湿度になる。

加湿モードでは、風路切替ダンパ４３によって第２の吹出口グリル４Ｂに風路が切り替えられると共に、風路切替ダンパ６１によって第２の吸込口グリル６Ｂに風路が切り替えられ、換気空調装置２Ａから吹き出された加湿空気は、部屋１０１の下方で第２の吹出口グリル４Ｂから供給される。加湿空気は軽いため、部屋１０１内を上昇して行き、排気装置６２によって、部屋１０１の上方で第２の吸込口グリル６Ｂから吸い込まれる、これにより、加湿モードでは、室内の下方から対角の上方に向けての空気の流れを生じさせることができるので、室内が一層均一の湿度になる。

このように、空気の吸込口も部屋の上方と下方に備えて、除湿モードと加湿モードで切り替えることで、室内の空気の淀みを解消可能となる。

なお、図６（ｂ）では、各吸込口グリルに排気ファンとダンパを備え、室内の空気を吸い込む吸込口では排気ファンを駆動すると共にダンパを開け、空気を吸い込まない吸込口では排気ファンを停止させると共にダンパを閉じて、空気を吸い込む吸込口を切り替えられるようにしても良い。

図７は、第２の実施の形態の換気空調システムの他の例を示す構成図である。第２の実施の形態の他の例の換気空調システム１Ｃは、換気空調装置２Ａから供給される除湿空気及び加湿空気等と、換気空気（外気）が吹き出される第１の吹出口グリル４Ａ及び第２の吹出口グリル４Ｂと、換気空調装置２Ａと第１の吹出口グリル４Ａを接続するダクト４４Ａと、換気空調装置２Ａと第２の吹出口ダクト４Ｂを接続するダクト４４Ｂを備える。

換気空調装置２Ａは、運転モードに応じて空気を吹き出す吹出口グリルを切り替えて、除湿モードでは、除湿空気をダクト４４Ａに吹き出すと共に換気空気をダクト４４Ｂに吹き出し、加湿暖房モードでは、加湿空気をダクト４４Ｂに吹き出すと共に換気空気をダクト４４Ａに吹き出す風路切替手段を備えている。

また、第１の吹出口グリル４Ａと第２の吹出口グリル４Ｂは、それぞれ風路開閉ダンパ４１Ａ，４１Ｂを備え、吹き出される除加湿空気と換気空気の風量が、運転モードに応じて制御される。

更に、換気空調システム１Ｃで複数の部屋１０１に除加湿空気及び換気空気を供給する構成では、各部屋１０１に第１の吹出口グリル４Ａと第２の吹出口グリル４Ｂが備えられ、ダクト４４Ａ，４４Ｂに分岐チャンバー等が備えられて各ダクトが分岐されて、換気空調装置２Ａと複数の第１の吹出口グリル４Ａ及び複数の第２の吹出口グリル４Ｂが接続される。

＜第２の実施の形態の換気空調システムの動作例＞
次に、各図を参照して、第２の実施の形態の換気空調システム１Ｃの動作について説明する。

換気空調システム１Ｃは、除湿モードでは、図７（ａ）に示すように、除湿空気はダクト４４Ａに吹き出されると共に、換気空気はダクト４４Ｂに吹き出されて、換気空調装置２Ａから吹き出された除湿空気は、部屋１０１の上方で第１の吹出口グリル４Ａから供給され、換気空気は部屋１０１の下方で第２の吹出口グリル４Ｂから供給される。除湿空気は重いため、部屋１０１内を降下して行き、室内が略均一の湿度になる。

また、除湿空気と換気空気の風量が、各部屋１０１の第１の吹出口グリル４Ａの風路開閉ダンパ４１Ａと、第２の吹出口グリル４Ｂの風路開閉ダンパ４１Ｂで制御されて、部屋１０１毎に温湿度の制御が行われる。

換気空調システム１Ｃは、加湿暖房モードでは、図７（ｂ）に示すように、加湿空気はダクト４４Ｂに吹き出されると共に、換気空気はダクト４４Ａに吹き出されて、換気空調装置２Ａから吹き出された加湿空気は、部屋１０１の下方で第２の吹出口グリル４Ｂから供給され、換気空気は部屋１０１の上方で第１の吹出口グリル４Ａから供給される。加湿空気は軽いため、部屋１０１内を上昇して行き、室内が略均一の湿度になる。

また、各部屋１０１の室温等に応じて、第１の吹出口グリル４Ａの風路開閉ダンパ４１Ａと、第２の吹出口グリル４Ｂの風路開閉ダンパ４１Ｂの開度が制御され、室温の低い所定の部屋１０１の第１の吹出口グリル４Ａから、換気空気（外気）が供給される。

これにより、換気空調装置２Ａの動作で第２の吹出口グリル４Ｂから吹き出される加湿空気の温度と室温との差により結露が生じないように、温度の低い部屋１０１では換気空気の供給で絶対湿度が下げられる。

なお、除湿モード及び加湿暖房モードでは、室内の空気は、図示しない排気ファン等により各部屋１０１毎、またはドアのガラリやアンダーカット部等の開口部を通って所定の箇所に集められて排出される。

ここで、図７で説明した換気空調装置１Ｃでも、図６（ｂ）に示すように、部屋１０１の天井側と床側に排気口としての吸込口グリルを備え、除湿モードと加湿暖房モードで空気を吸い込む吸込口の切り替え及び各吸込口での空気の吸込量を調整しても良い。

本発明は、外気を取り入れて室内の除加湿と冷暖房を行う換気空調装置に適用される。

第１の実施の形態の換気空調システムの一例を示す構成図である。第１の実施の形態の換気空調装置の一例を示す構成図である。第１の実施の形態の換気空調装置の風路構成図である。第１の実施の形態の換気空調装置の風路を構成する部材の分解斜視図である。風路開閉ダンパの構成例を示す斜視図である。第２の実施の形態の換気空調システムの一例を示す構成図である。第２の実施の形態の換気空調システムの他の例を示す構成図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ・・・換気空調システム、２Ａ・・・換気空調装置、２０・・・ヒートポンプ空調機、２１・・・熱交換素子、２４Ａ，２４Ｂ・・・外気吸込口、２５Ａ，２５Ｂ・・・外気吹出口、２６Ａ・・・熱交換給気風路、２６Ｂ・・・非熱交換給気風路、２７・・・送風ファン部、２９Ａ・・・ドレンパン、２９Ｂ・・・散水装置、３Ａ・・・給気装置、３０・・・送風ファン部、４Ａ・・・第１の吹出口グリル、４Ｂ・・・第２の吹出口グリル、４１Ａ，４１Ｂ・・・風路開閉ダンパ

Claims

空気を除湿して除湿空気を生成する除湿手段と空気を加湿して加湿空気を生成する加湿手段の少なくとも何れかを有し、運転モードに応じて除湿空気または加湿空気を室に供給する空調手段と、
前記空調手段で除湿空気または加湿空気が供給される前記室に換気空気を供給する給気手段と、
前記空調手段で前記室に供給される除湿空気または加湿空気の風量と前記給気手段で同室に供給される換気空気の風量を調整する給気風量調整手段とを備えた換気空調システムであって、
前記空調手段で生成された除湿空気は、
前記室の上部に配置され、前記給気風量調整手段を備えた前記第１の吹出口へ供給し、
前記空調手段で生成された加湿空気は、
前記室の下部に配置され、前記給気風量調整手段を備えた前記第２の吹出口へ給気する風路切替手段を備えた
ことを特徴とする換気空調システム。
前記風路切替手段は、
前記空調手段から前記第１の吹出口に除湿空気を供給すると、前記給気手段から前記第２の吹出口に換気空気を給気し、
前記空調手段から前記第２の吹出口に加湿空気を供給すると、前記給気手段から前記第１の吹出口に換気空気を給気する
ことを特徴とする請求項１に記載の換気空調システム。
前記空調手段及び前記給気手段で、複数の室に除湿空気または加湿空気と換気空気が供給され、
前記室の湿度環境と、前記空調手段の運転モードに応じて、
前記給気風量調整手段によって室毎に除湿空気または加湿空気の風量と換気空気の風量を調整する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の換気空調システム。