JP5050687B2

JP5050687B2 - 換気空調装置

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Publication number: JP5050687B2
Application number: JP2007169596A
Authority: JP
Inventors: 晃悦内田; 三仁小池; 敏也石田
Original assignee: Max Co Ltd
Current assignee: Max Co Ltd
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2027-06-27
Also published as: JP2009008317A

Description

本発明は、除加湿機能と冷暖房機能を有した換気空調装置に関する。

従来から、室内機と室外機との間で冷媒を循環させ、冷房時は、室内機側の熱交換器を蒸発器として機能させることで、冷媒の吸熱作用で空気を冷却すると共に、暖房時は、室内機側の熱交換器を凝縮器として機能させることで、冷媒の放熱作用で空気を加熱するヒートポンプ型の空調装置が提案されている。

また、ヒートポンプ型の空調器と熱交換素子とを組み合わせて、室内に給気する外気の温度調整を行えるようにした空調装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第２６３１６７４号公報

しかし、従来の空調装置では、室外機側の熱交換器への送風は、外気を利用しており、夏季と冬季での温度差が大きく、夏季の外気高温時及び冬季の外気低温時には、冷暖房の効率が低下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、冷暖房の効率を向上させた換気空調装置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、本発明の換気空調装置は、冷媒の吸熱作用で空気を冷却及び除湿すると共に、冷媒の放熱作用で空気を加熱する第１の熱交換器及び冷媒の液化及び気化を行う第２の熱交換器を有した空気調和機と、吸込口から外気を吸い込み、空気調和機の第１の熱交換器を通して給気口から給気する送風ファン部と、室内から吸い込んだ空気を、空気調和機の第２の熱交換器を通して室外に排気する排気ファン部と、互いが仕切られた第１の熱交換風路と第２の熱交換風路を有し、第１の熱交換風路を通る空気と第２の熱交換風路を通る空気との間で熱交換が行われる熱交換素子と、吸込口と熱交換素子の第１の熱交換風路の吸込側を連通させ、第１の熱交換風路の吹出側を、空気調和機の第１の熱交換器を通して第２の熱交換風路の吸込側に連通させ、第２の熱交換風路の吹出側を給気口と連通させた熱交換給気風路とを備えることを特徴とする。

本発明の換気空調装置では、夏季は空気調和機の第１の熱交換器を蒸発器として機能させると共に、第２の熱交換器は凝縮器として機能させ、第１の熱交換器を通す外気を冷媒の吸熱作用で冷却して給気する。

また、空気調和されて温度が下げられた室内からの空気を空気調和機の第２の熱交換器を通して排気することで、給排気による換気を行いながら、第２の熱交換器が冷やされ、第２の熱交換器における冷媒の放熱効率を向上させている。

冬季は空気調和機の第１の熱交換器を凝縮器として機能させると共に、第２の熱交換器は蒸発器として機能させ、第１の熱交換器を通す外気を冷媒の放熱作用で加熱して給気する。

また、空気調和されて温度が上げられた室内からの空気を空気調和機の第２の熱交換器を通して排気することで、給排気による換気を行いながら、第２の熱交換器が暖められ、第２の熱交換器における冷媒の吸熱効率を向上させている。

本発明の換気空調装置によれば、冷媒の液化及び気化を行う空気調和機の第２の熱交換器に、室内からの空気を送風することで、冷暖房の効率を向上させることができる。

また、外気に比べて温度変化の少ない空気調和された室内の空気が第２の熱交換器に送風されることで、温度変化に伴う効率の低下を抑えることができる。

以下、図面を参照して本発明の換気空調装置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装置の構成例＞
図１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２は、第１の実施の形態の換気空調装置における風路及びヒートポンプ空調機の構成図、図３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１Ａ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２Ａと、ヒートポンプ空調機２Ａで調和される空気の温度調整及びヒートポンプ空調機２Ａで調和された空気の除湿等を行う熱交換素子３Ａ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２等を参照して、ヒートポンプ空調機２Ａの構成について説明する。

ヒートポンプ空調機２Ａは、冷媒が流れる配管２０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２１と、室外に排出する室内の空気と冷媒との間で熱交換を行う第２の熱交換器２２を備える。

また、ヒートポンプ空調機２Ａは、配管２０を流れる冷媒を圧縮する圧縮機２３と、配管２０を流れる冷媒を減圧する膨張弁２４と、冷媒の流れる方向を切り替える四方弁２５を備える。

更に、ヒートポンプ空調機２Ａは、第２の熱交換器２２に空気を送る排気ファン部２６を備える。

ヒートポンプ空調機２Ａは、第２の熱交換器２２と圧縮機２３と膨張弁２４と四方弁２５と排気ファン部２６が図１に示す筐体２７に収納され、筐体２７の内部に設けられる第２の熱交換器２２と筐体２７の外部に設けられる第１の熱交換器２１が配管２０で接続される。

また、ヒートポンプ空調機２Ａは、筐体２７に空気の吸込口２８と排気口２９が形成され、排気ファン部２６が駆動されると、吸込口２８から吸い込まれた空気が第２の熱交換器２２を通り、排気口２９から排気される。

次に、熱交換素子３Ａの構成について説明する。熱交換素子３Ａは熱交換手段の一例で、空気が通る第１の熱交換風路３０ａと、第１の熱交換風路３０ａと仕切られて空気が通る第２の熱交換風路３０ｂを備え、第１の熱交換風路３０ａを通る空気と第２の熱交換風路３０ｂ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１Ａにおける風路の構成について説明する。換気空調装置１Ａは、外気吸込口５１から取り入れた外気ＯＡを、熱交換素子３Ａを通して給気吹出口５２から給気ＳＡとして吹き出させる熱交換給気風路５Ａを備える。また、換気空調装置１Ａは、外気吸込口５１から取り入れた外気ＯＡを、熱交換素子３Ａをバイパスさせる非熱交換給気風路５Ｂを備える。

熱交換給気風路５Ａと非熱交換給気風路５Ｂは、熱交換素子３Ａが収納される収納箱部５３ａ，５３ｂと、収納箱部５３ａ，５３ｂが収納される筐体５４ａ，５４ｂと、ヒートポンプ空調機２Ａの第１の熱交換器２１が収納される筐体５５ａ，５５ｂ等により構成される。

外気吸込口５１は、熱交換素子３Ａが収納される上下一対の収納箱部５３ａ，５３ｂにおいて、上側の収納箱部５３ａの正面を開口して形成され、第１の吸込口５１ａと第２の吸込口５１ｂが並列される。

収納箱部５３ａ，５３ｂ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５１ａと連通する中央部分に熱交換素子３Ａが収納される。収納箱部５３ａ，５３ｂに収納される熱交換素子３Ａは、図２等に示す第１の熱交換風路３０ａと第２の熱交換風路３０ｂによって、熱交換給気風路５Ａの一部を構成する。そして、収納箱部５３ａ，５３ｂは、熱交換素子３Ａの両側に、第２の吸込口５１ｂと連通する非熱交換給気風路５Ｂが形成される。

また、収納箱部５３ａ，５３ｂは、熱交換素子３Ａが収納されると、熱交換素子３Ａの第２の熱交換風路３０ｂの吹出側と連通する開口部５３ｃが、収納箱部５３ａの上面に形成される。更に、熱交換素子３Ａの第１の熱交換風路３０ａの吹出側と連通する開口部、及び第２の熱交換風路３０ｂの吸込側と連通する開口部と、非熱交換給気風路５Ｂと連通する開口部が、それぞれ図示しないが収納箱部５３ｂの下面に形成される。

収納箱部５３ａ，５３ｂが収納される筐体５４ａ，５４ｂは、筐体５４ａの正面の一部が開口して外気吸込口５１が露出されると共に、下面が開口して収納箱部５３ｂ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５３ａの開口部５３ｃと連通する吹出部５４ｃが、筐体５４ａの上面に取り付けられる筐体５４ｂに形成される。

第１の熱交換器２１が収納される筐体５５ａ，５５ｂは、収納箱部５３ａ，５３ｂに収納されて熱交換素子３Ａが取り付けられた筐体５４ａ，５４ｂが、筐体５５ａの上部に取り付けられる。

また、筐体５５ａ，５５ｂは、収納箱部５３ａ，５３ｂに収納された熱交換素子３Ａの第１の熱交換風路３０ａの吹出側及び収納箱部５３ａ，５３ｂにより構成される非熱交換給気風路５Ｂと連通する開口部５５ｃが、第１の熱交換器２１で仕切られた一方の空間と連通して、筐体５５ａの上面に形成される。

更に、筐体５５ａ，５５ｂは、収納箱部５３ａ，５３ｂに収納された熱交換素子３Ａの第２の熱交換風路３０ｂの吸込側と連通する開口部５５ｄが、第１の熱交換器２１で仕切られた他方の空間と連通して、筐体５５ａの上面に形成される。

これにより、熱交換給気風路５Ａは、外気吸込口５１の第１の吸込口５１ａと熱交換素子３Ａの第１の熱交換風路３０ａの吸込側を連通させる。また、第１の熱交換風路３０ａの吹出側を、ヒートポンプ空調機２Ａの第１の熱交換器２１を通して第２の熱交換風路３０ｂの吸込側に連通させる。更に、第２の熱交換風路３０ｂの吹出側を給気吹出口５２と連通させる。

非熱交換給気風路５Ｂは、熱交換素子３Ａの第１の熱交換風路３０ａをバイパスして、外気吸込口５１の第２の吸込口５１ｂをヒートポンプ空調機２Ａの第１の熱交換器２１より上流の熱交換給気風路５Ａと連通させる。

換気空調装置１Ａは、熱交換給気風路５Ａ及び非熱交換給気風路５Ｂで、外気吸込口５１から外気ＯＡを吸い込んで、給気吹出口５２から吹き出させる送風ファン部５６を備える。

また、換気空調装置１Ａは、吸い込んだ外気ＯＡの熱交換給気風路５Ａと非熱交換給気風路５Ｂへの分配比率を調整する風路開閉ダンパ５７を備える。

風路開閉ダンパ５７は風路開閉手段の一例で、本例では、熱交換給気風路５Ａと連通した第１の吸込口５１ａと、非熱交換給気風路５Ｂと連通した第２の吸込口５１ｂの双方に備えられる。

図４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５７は、第１の吸込口５１ａを開閉する第１のダンパ５７ａの両側に、第２の吸込口５１ｂを開閉する第２のダンパ５７ｂを有し、第１のダンパ５７ａと第２のダンパ５７ｂが、９０°位相を異ならせて同じ軸部５７ｃに備えられる。

第１のダンパ５７ａと第２のダンパ５７ｂ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５７ｃ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５７ｃの回転動作で第１のダンパ５７ａと第２のダンパ５７ｂが作動して、第１の吸込口５１ａと第２の吸込口５１ｂの開閉が切り替えられる。

すなわち、第１のダンパ５７ａで第１の吸込口５１ａを全開とすると、第２のダンパ５７ｂは位相が９０°ずれているので、第２の吸込口５１ｂは全閉となる。一方、第２のダンパ５７ｂで第２の吸込口５１ｂを全開とすると、第１のダンパ５７ａで第１の吸込口５１ａは全閉となる。

また、第１の吸込口５１ａを全開としている状態から、第１のダンパ５７ａを徐々に閉じていくと、第２のダンパ５７ｂは、第２の吸込口５１ｂ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５１ｂを全開としている状態から、第２のダンパ５７ｂを徐々に閉じていくと、第１のダンパ５７ａは、第１の吸込口５１ａ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５７は、第１のダンパ５７ａの動作で、図１等に示す熱交換給気風路５Ａ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５７ｂが第１のダンパ５７ａと連動することで、非熱交換給気風路５Ｂ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５７は、第１のダンパ５７ａと第２のダンパ５７ｂの開度によって、外気ＯＡの全てを熱交換素子３Ａの第１の熱交換風路３０ａを通して、第２の熱交換風路３０ｂ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５Ｂを通して、熱交換素子３Ａ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３Ａの第１の熱交換風路３０ａを通し、残部を非熱交換給気風路５Ｂ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１Ａにおける除加湿の構成について説明する。

換気空調装置１Ａは、熱交換素子３Ａ及びヒートポンプ空調機２Ａの第１の熱交換器２１の下方に水回収手段としてドレンパン６０を備える。本例では、熱交換素子３Ａを上側として、熱交換素子３Ａと第１の熱交換器２１が上下に配置されており、第１の熱交換器２１の下方にドレンパン６０を設けている。これにより、熱交換素子３Ａ及び第１の熱交換器２１で発生した結露水等が、ドレンパン６０に滴下されて回収される。

また、換気空調装置１Ａは、ヒートポンプ空調機２Ａの第１の熱交換器２１より下流の熱交換給気風路５Ａに加湿手段としての散水装置６１を備える。

熱交換給気風路５Ａと非熱交換給気風路５Ｂは、ヒートポンプ空調機２Ａの第１の熱交換器２１より上流で合流しており、本例では、第１の熱交換器２１と、熱交換素子３Ａの第２の熱交換風路３０ｂの吸込側との間の風路に、霧状のミストを噴霧するノズルを備えている。

これにより、熱交換素子３Ａの第１の熱交換風路３０ａからヒートポンプ空調機２Ａの第１の熱交換器２１を通る空気、及び第１の熱交換風路３０ａをバイパスして非熱交換給気風路５Ｂから第１の熱交換器２１を通る空気の双方を加湿可能である。

次に、換気空調装置１Ａの設置例について説明する。換気空調装置１Ａは、図１に示すように、建物２００において居室等の部屋２０１とは仕切られた空調機設置室２０２に設置される。

換気空調装置１Ａは、給気吹出口５２に接続されたダクト７０が、空調機設置室２０２から建物２００の天井裏２０３を通されて、部屋２０１の天井２０１ａに設置された給気グリル７１と接続される。

また、部屋２０１の天井２０１ａに設置された吸込グリル７２は、空調機設置室２０２に設置された排気グリル７３とダクト７４で接続され、換気空調装置１Ａは、ヒートポンプ空調機２Ａの第２の熱交換器２２を通す空気が吸い込まれる吸込口２８が、空調機設置室２０２を介して吸込グリル７２と接続される。

更に、換気空調装置１Ａは、屋外とつながる外気吸込ダクト７５が外気吸込口５１に取り付けられると共に、屋外とつながる排気ダクト７６Ａが排気口２９に取り付けられる。

なお、図１では、換気空調装置１Ａから一室に給気を行う構成であるが、ダクト７０に分岐チャンバー等を備え、複数の部屋へ給気が行えるようにしても良い。

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

（１）除湿モードの動作例
除湿モードでは、風路開閉ダンパ５７の動作で第１のダンパ５７ａを開けて、熱交換給気風路５Ａと連通する第１の取入口５１ａを全開にすると共に、非熱交換給気風路５Ｂと連通する第２の取入口５１ｂを、第２のダンパ５７ｂによって全閉にして、外気ＯＡの全量を熱交換素子３Ａの第１の熱交換風路３０ａに供給する。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２Ａは、四方弁２５によって図２に実線で示す矢印で冷媒が循環される冷凍サイクルを構成して圧縮機２３を作動させることで、第１の熱交換器２１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２２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５６を作動させると、第１の取入口５１ａ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５Ａへ供給される。

熱交換給気風路５Ａでは、熱交換素子３Ａの第１の熱交換風路３０ａを外気ＯＡが通り、第１の熱交換風路３０ａを通った外気ＯＡがヒートポンプ空調機２Ａの第１の熱交換器２１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２１を通った外気ＯＡが、熱交換素子３Ａに戻り第２の熱交換風路３０ｂを通る。

外気ＯＡは、熱交換素子３Ａを通ることで、ヒートポンプ空調機２Ａ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２Ａで冷却される空気は、熱交換素子３Ａ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３Ａの第１の熱交換風路３０ａを通る外気ＯＡと、第２の熱交換風路３０ｂ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３０ａ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３０ａ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２１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２１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２Ａ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３Ａ及びヒートポンプ空調機２Ａを通って中温低湿となった外気ＯＡは、給気吹出口５２からダクト７０を通り、給気グリル７１から給気ＳＡとして部屋２０１に給気される。

なお、熱交換素子３Ａ及び第１の熱交換器２１で発生した結露水はドレンパン６０で回収され、室外へ排水される。

ここで、ヒートポンプ空調機２Ａは、除湿モードでは、第２の熱交換器２２が冷凍サイクルの凝縮器として機能し、配管２０を循環される冷媒が、排気ファン部２６を作動させることによって第２の熱交換器２２を通る空気に放熱して冷却される。

そして、排気ファン部２６を作動させると、ヒートポンプ空調機２Ａの吸込口２８から空調機設置室２０２内の空気が吸い込まれることで、吸込グリル７２から部屋２０１の空気が還気ＲＡとして吸い込まれ、還気ＲＡはダクト７４を通って排気グリル７３から空調機設置室２０２に吹き出される。

これにより、部屋２０１から吸い込まれた還気ＲＡが、凝縮器として機能している第２の熱交換器２２を通って、排気口２９から排気ダクト７６Ａを通り排気ＥＡとして屋外へ排気される。

表１は、夏季と冬季での室外と室内の温度の一例を示す。

夏季では、空気調和された室内の温度は室外の温度より低く、ヒートポンプ空調機２Ａの第２の熱交換器２２に還気ＲＡを通す方が、外気を通す場合より温度の低い空気が通される。

除湿モードでは、外気ＯＡが通る風路を、熱交換素子３Ａの第１の熱交換風路３０ａを通る風路に切り替えることで、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、熱交換素子３Ａとヒートポンプ空調機２Ａの作用で除湿を行って、ドレンパン６０で結露水を回収することで、給気グリル７１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。

更に、ヒートポンプ空調機２Ａの第２の熱交換器２２に吸い込まれる空気の流れによって、室内からの還気ＲＡを第２の熱交換器２２を通して排気することで、給排気による室内の換気が可能になる。

また、夏季では空気調和されて温度が下げられている室内からの還気ＲＡを、凝縮器として機能しているヒートポンプ空調機２Ａの第２の熱交換器２２を通すことで、第２の熱交換器２２に外気を通す場合と比較して、第２の熱交換器２２が冷やされるため、冷媒の冷却効率を向上させることが可能で、冷房効率が向上する。

更に、高気密高断熱の住宅では、室温が安定しているため、還気ＲＡをヒートポンプ空調機２Ａの第２の熱交換器２２に通すことで、第２の熱交換器２２を通る空気の温度変動が少なく抑えられ、ヒートポンプ空調機２Ａにおける負荷の変動を抑えることができる。

（２）冷房モードの動作例
冷房モードでは、風路開閉ダンパ５７の動作で第２のダンパ５７ｂを開けて、非熱交換給気風路５Ｂと連通する第２の取入口５１ｂを全開にすると共に、熱交換給気風路５Ａと連通する第１の取入口５１ａを、第１のダンパ５７ａによって全閉にして、外気ＯＡの全量を熱交換素子３Ａの第１の熱交換風路３０ａをバイパスさせる。

また、ヒートポンプ空調機２Ａは、上述した除湿モードと同様に四方弁２５により冷凍サイクルを構成して圧縮機２３を作動させることで、第１の熱交換器２１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２２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５６を作動させると、第２の取入口５１ｂ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５Ｂへ供給される。非熱交換給気風路５Ｂでは、熱交換素子３Ａの第１の熱交換風路３０ａをバイパスして、外気ＯＡがヒートポンプ空調機２Ａの第１の熱交換器２１へ供給される。

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２１を通ることで冷却された外気ＯＡが、熱交換素子３Ａの第２の熱交換風路３０ｂを通り、給気吹出口５２からダクト７０を通り、給気グリル７１から給気ＳＡとして部屋２０１に給気される。

なお、第１の熱交換器２１で発生した結露水はドレンパン６０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３Ａの第１の熱交換風路３０ａをバイパスさせる非熱交換給気風路５Ｂ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２Ａ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２Ａ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２Ａ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、除湿モードと同様に、夏季では空気調和されて温度が下げられている室内からの還気ＲＡを、冷凍サイクルの凝縮器として機能しているヒートポンプ空調機２Ａの第２の熱交換器２２を通すことで、第２の熱交換器２２に外気を通す場合と比較して、第２の熱交換器２２が冷やされるため、冷媒の冷却効率を向上させることが可能で、冷房効率が向上する。更に、給排気による室内の換気を行うことができる。

（３）加湿暖房モードの動作例
加湿暖房モードでは、上述した冷房モードと同様に、風路開閉ダンパ５７の動作で第２のダンパ５７ｂを開けて、非熱交換給気風路５Ｂと連通する第２の取入口５１ｂを全開にすると共に、熱交換給気風路５Ａと連通する第１の取入口５１ａを、第１のダンパ５７ａによって全閉にして、外気ＯＡの全量を熱交換素子３Ａの第１の熱交換風路３０ａをバイパスさせる。

また、ヒートポンプ空調機２Ａは、四方弁２５によって図２に破線で示す矢印で冷媒が循環されるヒートポンプを構成して圧縮機２３を作動させることで、第１の熱交換器２１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２２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２Ａの第１の熱交換器２１より下流の熱交換給気風路５Ａに、散水装置６１によって散水を行う。

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２１を通ることで加熱された外気ＯＡが、散水装置６１による散水で加湿され、熱交換素子３Ａの第２の熱交換風路３０ｂを通り、給気吹出口５２からダクト７０を通り、給気グリル７１から給気ＳＡとして部屋２０１に給気される。

なお、散水装置６１によって散水された水の余剰分はドレンパン６０で回収され、室外へ排水される。

ここで、ヒートポンプ空調機２Ａは、加湿暖房モードでは、第２の熱交換器２２がヒートポンプの蒸発器として機能し、配管２０を循環される冷媒が、排気ファン部２６を作動させることによって第２の熱交換器２２を通る空気から吸熱する。

これにより、部屋２０１から吸い込まれた還気ＲＡが、蒸発器として機能している第２の熱交換器２２を通って、排気口２９から排気ダクト７６Ａを通り排気ＥＡとして屋外へ排気される。

表１に示すように、冬季では、空気調和された室内の温度は室外の温度より高く、ヒートポンプ空調機２Ａの第２の熱交換器２２に還気ＲＡを通す方が、外気を通す場合より温度の高い空気が通される。

加湿暖房モードでは、外気ＯＡが通る風路を、熱交換素子３Ａの第１の熱交換風路３０ａをバイパスさせる非熱交換給気風路５Ｂ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２Ａ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２Ａ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２Ａの運転能力と、散水装置６１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。

更に、ヒートポンプ空調機２Ａ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。

また、冬季では空気調和されて温度が上げられている室内からの還気ＲＡを、蒸発器として機能しているヒートポンプ空調機２Ａの第２の熱交換器２２を通すことで、第２の熱交換器２２に外気を通す場合と比較して、第２の熱交換器２２が暖められるため、冷媒の吸熱効率を向上させることが可能で、暖房効率が向上する。更に、給排気による室内の換気を行うことができる。

（４）暖房モードの動作例
暖房モードでは、上述した加湿暖房モードと同様に、風路開閉ダンパ５７の動作で第２のダンパ５７ｂを開けて、非熱交換給気風路５Ｂと連通する第２の取入口５１ｂを全開にすると共に、熱交換給気風路５Ａと連通する第１の取入口５１ａを、第１のダンパ５７ａによって全閉にして、外気ＯＡの全量を熱交換素子３Ａの第１の熱交換風路３０ａをバイパスさせる。

また、ヒートポンプ空調機２Ａは、上述した加湿暖房モードと同様に四方弁２５によりヒートポンプを構成して圧縮機２３を作動させることで、第１の熱交換器２１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２２は蒸発器として機能し、冷媒を気化させている。

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２１を通ることで加熱された外気ＯＡが、熱交換素子３Ａの第２の熱交換風路３０ｂを通り、給気吹出口５２からダクト７０を通り、給気グリル７１から給気ＳＡとして部屋２０１に給気される。

暖房モードでは、外気ＯＡが通る風路を、熱交換素子３Ａの第１の熱交換風路３０ａをバイパスさせる非熱交換給気風路５Ｂ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２Ａ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２Ａ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２Ａ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、加湿暖房モードと同様に、冬季では空気調和されて温度が上げられている室内からの還気ＲＡを、ヒートポンプの蒸発器として機能しているヒートポンプ空調機２Ａの第２の熱交換器２２を通すことで、第２の熱交換器２２に外気を通す場合と比較して、第２の熱交換器２２が暖められるため、冷媒の吸熱効率を向上させることが可能で、暖房効率が向上する。更に、給排気による室内の換気を行うことができる。

＜第２の実施の形態の換気空調装置の構成例＞
図５は、第２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２の実施の形態の換気空調装置１Ｂは、第１の実施の形態の換気空調装置１Ａと同様に、ヒートポンプ空調機２Ａと熱交換素子３Ａを備える。

また、換気空調装置１Ｂは、外気吸込口５１の図３に示す第１の吸込口５１ａから取り入れた外気ＯＡを、熱交換素子３Ａ及びヒートポンプ空調機２Ａの第１の熱交換器２１を通して給気吹出口５２から給気ＳＡとして吹き出させる熱交換給気風路５Ａを備える。

更に、換気空調装置１Ｂは、外気吸込口５１の図３に示す第２の吸込口５１ｂから取り入れた外気ＯＡを、熱交換素子３Ａをバイパスさせて第１の熱交換器２１を通す非熱交換給気風路５Ｂを備える。

換気空調装置１Ｂは、建物２００の空調機設置室２０２に設置され、給気吹出口５２に接続されたダクト７０が、空調機設置室２０２から建物２００の天井裏２０３を通されて、部屋２０１の天井２０１ａに設置された給気グリル７１と接続される。

また、部屋２０１の天井２０１ａに吸込グリル７２が設置され、吸込グリル７２は、空調機設置室２０２に設置された排気グリル７３とダクト７４で接続されて、換気空調装置１Ｂは、ヒートポンプ空調機２Ａの第２の熱交換器２２を通す空気が吸い込まれる吸込口２８が、空調機設置室２０２を介して吸込グリル７２と接続される。

更に、換気空調装置１Ｂは、屋外とつながる外気吸込ダクト７５が外気吸込口５１に取り付けられると共に、屋外とつながる排気ダクト７６Ｂがヒートポンプ空調機２Ａの排気口２９に取り付けられる。

そして、換気空調装置１Ｂは、排気ダクト７６Ｂから分岐して、建物２００の床下２０４とつながる送風ダクト７７と、送風ダクト７７への送風の有無を切り替える風路切替部材としての風路切替ダンパ７８を備える。

＜第２の実施の形態の換気空調装置の動作例＞
次に、各図を参照して、第２の実施の形態の換気空調装置１Ｂの動作について説明する。

（１）除湿モードの動作例
除湿モードでは、図４に示す風路開閉ダンパ５７の動作で外気吸込口５１を開閉して、外気ＯＡの全量を熱交換素子３Ａの第１の熱交換風路３０ａに供給する。

また、ヒートポンプ空調機２Ａは、図２に示す四方弁２５によって冷凍サイクルを構成して圧縮機２３を作動させることで、第１の熱交換器２１を蒸発器として機能させると共に、第２の熱交換器２２を凝縮器として機能させる。

更に、排気ダクト７６Ｂの風路切替ダンパ７８を、図５に実線で示す位置として、送風ダクト７７への風路を開く。

以上の状態で、送風ファン部５６を作動させると、外気吸込口５１から吸い込まれた外気ＯＡの全量が熱交換給気風路５Ａに供給され、熱交換素子３Ａの第１の熱交換風路３０ａ及び第２の熱交換風路３０ｂと、冷凍サイクルの蒸発器として機能させたヒートポンプ空調機２Ａの第１の熱交換器２１を通って冷却される。

また、熱交換素子３Ａ及びヒートポンプ空調機２Ａの第１の熱交換器２１を通る外気ＯＡ中の水分を結露させて、除湿が行われる。

そして、熱交換素子３Ａ及びヒートポンプ空調機２Ａの第１の熱交換器２１を通って中温低湿となった外気ＯＡは、給気吹出口５２からダクト７０を通り、給気グリル７１から給気ＳＡとして部屋２０１に給気される。

ここで、ヒートポンプ空調機２Ａで排気ファン部２６を作動させると、吸込グリル７２から部屋２０１の空気が還気ＲＡとして吸い込まれる。室内からの還気ＲＡは、ダクト７４及び空調機設置室２０２を通り、ヒートポンプ空調機２Ａの吸込口２８に吸い込まれ、第２の熱交換器２２を通って排気口２９から排気される。

これにより、ヒートポンプ空調機２Ａは、除湿モードでは、冷凍サイクルの凝縮器として機能させた第２の熱交換器２２に、温度が下げられた室内からの還気ＲＡが通されることで、第２の熱交換器２２が冷やされ、冷房効率を向上させている。

これに対して、ヒートポンプ空調機２Ａの第２の熱交換器２２を通されて温度が上がった空気（還気ＲＡ）は、排気ダクト７６Ｂの風路切替ダンパ７８で送風ダクト７７への風路が開かれることで、排気口２９から送風ダクト７７を通り、床下２０４に吹き出される。

これにより、ヒートポンプ空調機２Ａの第２の熱交換器２２を通った高温空気が、建物２００の床下２０４を送風され、夏季で高湿の環境下において、床下２０４を乾燥させて湿った状況を解消でき、建物の性能維持を図ることができる。

（２）冷房モードの動作例
冷房モードでは、図４に示す風路開閉ダンパ５７の動作で外気吸込口５１を開閉して、外気ＯＡの全量を非熱交換給気風路５Ｂに供給し、熱交換素子３Ａの第１の熱交換風路３０ａをバイパスさせる。

また、ヒートポンプ空調機２Ａは、上述した除湿モードと同様に冷凍サイクルを構成して、第１の熱交換器２１を蒸発器として機能させると共に、第２の熱交換器２２を凝縮器として機能させる。

以上の状態で、送風ファン部５６を作動させると、外気吸込口５１から吸い込まれた外気ＯＡの全量が非熱交換給気風路５Ｂに供給され、熱交換素子３Ａの第１の熱交換風路３０ａをバイパスして、冷凍サイクルの蒸発器として機能させたヒートポンプ空調機２Ａの第１の熱交換器２１を通って冷却される。

そして、ヒートポンプ空調機２Ａの第１の熱交換器２１を通って冷却された外気ＯＡは、給気吹出口５２からダクト７０を通り、給気グリル７１から給気ＳＡとして部屋２０１に給気される。

ここで、冷房モードでも、ヒートポンプ空調機２Ａは、冷凍サイクルの凝縮器として機能させた第２の熱交換器２２に、温度が下げられた室内からの還気ＲＡが通されることで、第２の熱交換器２２が冷やされ、冷房効率を向上させている。

また、ヒートポンプ空調機２Ａの第２の熱交換器２２を通されて温度が上がった空気（還気ＲＡ）は、排気ダクト７６Ｂの風路切替ダンパ７８で送風ダクト７７への風路が開かれることで、排気口２９から送風ダクト７７を通り、床下２０４に吹き出される。

（３）加湿暖房モードの動作例
加湿暖房モードでは、上述した冷房モードと同様に、図４に示す風路開閉ダンパ５７の動作で外気吸込口５１を開閉して、外気ＯＡの全量を非熱交換給気風路５Ｂに供給し、熱交換素子３Ａの第１の熱交換風路３０ａをバイパスさせる。

また、ヒートポンプ空調機２Ａは、図２に示す四方弁２５によってヒートポンプを構成して圧縮機２３を作動させることで、第１の熱交換器２１を凝縮器として機能させると共に、第２の熱交換器２２を蒸発器として機能させる。

また、排気ダクト７６Ｂの風路切替ダンパ７８を、図５に一点鎖線で示す位置として、送風ダクト７７への風路を閉じる。

以上の状態で、送風ファン部５６を作動させると、外気吸込口５１から吸い込まれた外気ＯＡの全量が非熱交換給気風路５Ｂに供給され、熱交換素子３Ａの第１の熱交換風路３０ａをバイパスして、ヒートポンプの凝縮器として機能させたヒートポンプ空調機２Ａの第１の熱交換器２１を通って加熱されると共に、散水装置６１による散水で加湿される。

そして、ヒートポンプ空調機２Ａの第１の熱交換器２１を通って加熱され、散水装置６１で加湿された外気ＯＡは、給気吹出口５２からダクト７０を通り、給気グリル７１から給気ＳＡとして部屋２０１に給気される。

ここで、加湿暖房モードでは、ヒートポンプ空調機２Ａは、ヒートポンプの蒸発器として機能させた第２の熱交換器２２に、温度が上げられた室内からの還気ＲＡが通されることで、第２の熱交換器２２が暖められ、暖房効率を向上させている。

また、ヒートポンプ空調機２Ａの第２の熱交換器２２を通された空気（還気ＲＡ）は、排気ダクト７６Ｂの風路切替ダンパ７８で送風ダクト７７への風路が閉じられることで、排気口２９から排気ダクト７６Ｂを通り、屋外に排気され、床下２０４には供給されない。

（４）暖房モードの動作例
暖房モードでは、上述した加湿暖房モードと同様に、図４に示す風路開閉ダンパ５７の動作で外気吸込口５１を開閉して、外気ＯＡの全量を非熱交換給気風路５Ｂに供給し、熱交換素子３Ａの第１の熱交換風路３０ａをバイパスさせる。

また、ヒートポンプ空調機２Ａは、上述した加湿暖房モードと同様にヒートポンプを構成して、第１の熱交換器２１を凝縮器として機能させると共に、第２の熱交換器２２を蒸発器として機能させる。

更に、排気ダクト７６Ｂの風路切替ダンパ７８を、図５に一点鎖線で示す位置として、送風ダクト７７への風路を閉じる。

以上の状態で、送風ファン部５６を作動させると、外気吸込口５１から吸い込まれた外気ＯＡの全量が非熱交換給気風路５Ｂに供給され、熱交換素子３Ａの第１の熱交換風路３０ａをバイパスして、ヒートポンプの凝縮器として機能させたヒートポンプ空調機２Ａの第１の熱交換器２１を通って加熱される。

そして、ヒートポンプ空調機２Ａの第１の熱交換器２１を通って加熱された外気ＯＡは、給気吹出口５２からダクト７０を通り、給気グリル７１から給気ＳＡとして部屋２０１に給気される。

ここで、暖房モードでも、ヒートポンプ空調機２Ａは、ヒートポンプの蒸発器として機能させた第２の熱交換器２２に、温度が上げられた室内からの還気ＲＡが通されることで、第２の熱交換器２２が暖められ、暖房効率を向上させている。

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における風路及びヒートポンプ空調機の構成図である。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装置の一例を示す構成図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ・・・換気空調装置、２Ａ・・・ヒートポンプ空調機、２１・・・第１の熱交換器、２２・・・第２の熱交換器、２６・・・排気ファン部、２８・・・吸込口、２９・・・排気口、３Ａ・・・熱交換素子、３０ａ・・・第１の熱交換風路、３０ｂ・・・第２の熱交換風路、５Ａ・・・熱交換給気風路、５Ｂ・・・非熱交換給気風路、５１・・・外気吸込口、５２・・・給気吹出口、５６・・・送風ファン部、５７・・・風路開閉ダンパ、７０・・・ダクト、７１・・・給気グリル、７２・・・吸込グリル、７３・・・排気グリル、７４・・・ダクト、７５・・・外気吸込ダクト、７６Ａ，７６Ｂ・・・排気ダクト、７７・・・送風ダクト、７８・・・風路切替ダンパ

Claims

冷媒の吸熱作用で空気を冷却及び除湿すると共に、冷媒の放熱作用で空気を加熱する第１の熱交換器及び冷媒の液化及び気化を行う第２の熱交換器を有した空気調和機と、
吸込口から外気を吸い込み、前記空気調和機の前記第１の熱交換器を通して給気口から給気する送風ファン部と、
室内から吸い込んだ空気を、前記空気調和機の前記第２の熱交換器を通して室外に排気する排気ファン部と、
互いが仕切られた第１の熱交換風路と第２の熱交換風路を有し、前記第１の熱交換風路を通る空気と前記第２の熱交換風路を通る空気との間で熱交換が行われる熱交換素子と、
前記吸込口と前記熱交換素子の前記第１の熱交換風路の吸込側を連通させ、前記第１の熱交換風路の吹出側を、前記空気調和機の前記第１の熱交換器を通して前記第２の熱交換風路の吸込側に連通させ、前記第２の熱交換風路の吹出側を前記給気口と連通させた熱交換給気風路と
を備えることを特徴とする換気空調装置。
前記排気ファン部で室内から吸い込まれ、前記空気調和機の前記第２の熱交換器を通して室外に排気される空気が通る排気ダクトと、前記排気ダクトから分岐して、建物の床下に空気を送る送風ダクトと、前記送風ダクトへの送風の有無を切り替える風路切替部材を備え、
前記空気調和機が冷房運転時に前記床下に空気を送り、暖房運転時には屋外に排気するように前記風路切替部材を切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載の換気空調装置。