JP7174888B2 - 空調換気装置 - Google Patents

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Description

特許法第30条第2項適用 平成30年7月18日のOMソーラー株式会社によるウェブサイト<https://omsolar.jp/omx/omx/>における公開
特許法第30条第2項適用 平成30年9月22日の日経BP社が発行する日経ホームビルダー2018年10月号の第58~63頁における公開
特許法第30条第2項適用 平成30年7月11日の朝日新聞社が発行する朝日新聞2018(平成30)年7月11日付朝刊第32面における公開
特許法第30条第2項適用 平成30年6月14日の日本経済新聞社が発行する日本経済新聞2018(平成30)年6月14日付朝刊第37面における公開
特許法第30条第2項適用 平成30年5月21日の株式会社長府製作所による本社工場(山口県下関市長府扇町2番1号)からの出荷
特許法第30条第2項適用 平成30年8月8日の橋本和洋による新丸ビルコンファレンススクエア 901(東京都千代田区丸の内1-5-1)にて行われた株式会社長府製作所2018年12月期第2四半期決算説明会における公開
特許法第30条第2項適用 平成30年8月23日の株式会社長府製作所によるウェブサイト<https://www.irmovie.jp/nir/?conts=chofu_ir>及び<https://www.irmovie.jp/nir/chofu_ir/pdf/chofu_201808.pdf>における公開
本発明は、屋内の温度調整及び換気を行う空調換気装置に関する。
日本では、建築基準法によって、家屋全体の空気を2時間で入れ替える24時間換気が義務付けられており、24時間換気を行う装置の具体例が特許文献1に記載されている。
また、室内機に相当するユニットを屋根裏等に設け、そのユニットから吹き出される空気をダクト経由で複数の室内に送り暖房又は冷房を行う空調設備が建物に設置されている。この種の空調設備の具体例が例えば特許文献2に記載されている。ダクトから室内に吹き出される風量は、例えば、室内温度と暖房の設定温度の温度差が小さければ少なくなり、室内温度と暖房の設定温度の温度差が大きければ多くなる。
特開2016-20780号公報 特開平10-197039号公報
しかしながら、24時間換気と複数の室内を空調する空調設備を別個に設ける場合、必要となる部品点数が多くなるという課題や、設置のために大きなスペースを確保する必要があるという課題があった。これらの課題を解決するために、24時間換気の装置と空調設備とを合体させたシステムを設計することが考えられるが、この場合、24時間換気で求められる換気量を確保しつつ、空調を行うことが求められる。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、24時間換気で求められる換気量を確保しつつ、複数の室内の空調が可能な空調換気装置を提供することを目的とする。
前記目的に沿う本発明に係る空調換気装置は、室内の空気を屋外の空気と入れ替えつつ、温度調整した空気を室内に供給する空調換気装置であって、仕切られた空間A及び空間Bが内側に存在する筺体、該空間Aに外気を取り込む外気取込み部、室内の空気を前記空間Bに取り込む第1の内気取込み部、前記外気取込み部から前記空間Aに取り込まれて内部を通過する外気と前記第1の内気取込み部から前記空間Bに取り込まれた室内の空気を熱交換する第1の熱交換器、屋外へ排出される該第1の熱交換器で熱交換された前記空間Bの空気をそれぞれ該筺体外に送り出す複数の排出部、室内の空気を前記空間Aに取り込む第2の内気取込み部、前記空間Aに取り込まれ前記第1の熱交換器で熱交換された外気及び前記第2の内気取込み部から前記空間Aに取り込まれ前記第1の熱交換器による熱交換がなされない室内の空気を有する該空間Aの空気を温度調整する、室外機に接続された第2の熱交換器、及び、室内に供給する前記第2の熱交換器で温度調整された前記空間Aの空気を該筺体外に吹き出す吹出部が設けられたハンドリングユニットと、前記外気取込み部及び前記第1の内気取込み部から前記筺体内に入る空気量と前記排出部及び前記吹出部から前記筺体外に出る空気量を計測する流出入量検出手段と、前記第2の内気取込み部を通って前記空間A内に流入する室内の空気量を調整する流入量調節手段と、前記流出入量検出手段の計測値を基に前記流入量調節手段の動作を制御して、換気量を所定の量にする制御手段とを備え、少なくとも1つの該排出部を、集熱器の近傍に設けられた集熱近傍空間を経由して屋外に排出される空気が通過する。
本発明に係る空調換気装置は、筺体内に外気を取り込む外気取込み部、それぞれ室内の空気を筺体内に取り込む第1、第2の内気取込み部、屋外へ排出される空気が筺体外に送り出される排出部、及び、室内に供給する温度調整された空気を筺体外に吹き出す吹出部が設けられたハンドリングユニットと、外気取込み部及び第1の内気取込み部から筺体内に入る空気量と排出部及び吹出部から筺体外に出る空気量を計測する流出入量検出手段と、第2の内気取込み部を通って筺体内に流入する室内の空気量を調整する流入量調節手段と、流出入量検出手段の計測値を基に流入量調節手段の動作を制御する制御手段とを備えるので、換気量及び複数の室内の空調のために各室内に供給すべき空気量を調整することができ、24時間換気で求められる換気量を確保しつつ、複数の室内の空調が可能である。
本発明の一実施の形態に係る空調換気装置の説明図である。 ハンドリングユニットの説明図である。 制御手段の接続を示すブロック図である。 日中の時間帯の冷房運転の説明図である。 夜間時間帯の冷房運転及び日中の時間帯の暖房運転の説明図である。
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図1、図2に示すように、本発明の一実施の形態に係る空調換気装置10は、室内Rの空気を屋外の空気と入れ替えつつ、温度調整した空気を室内Rに供給する装置であって、外気及び室内の空気を筺体12内に取り込み、屋外へ排出される空気を筺体12外に送り出し、室内Rに供給される空気を温度調整して筺体12外に吹き出すハンドリングユニット11を備えている。以下、詳細に説明する。
空調換気装置10が設置される建屋Sは、図1、図2に示すように、屋根裏空間にハンドリングユニット11が設置されており、屋根にPVTパネル(集熱器の一例)Pが固定されている。PVTパネルPは太陽光発電及び太陽熱の集熱を行う板状物であり、主に太陽熱を集熱する際に温度が上昇する。建屋Sには、PVTパネルPの近傍(本実施の形態ではPVTパネルPが固定されている屋根の下側)に屋外に連通したパネル近傍空間(集熱近傍空間の一例)Qが設けられている。パネル近傍空間Q内の空気は、PVTパネルPの発熱により温められて温度上昇する。
ハンドリングユニット11は、筺体12と、それぞれ筺体12内に取り付けられた熱交換器13、ファン14、15、16、17、18及びダンパ19、20、21(ダンパ19は流入量調節手段の一例)を備えている。
そして、ハンドリングユニット11には、室内Rの空気を筺体12内に取り込む内気取込み部23(第2の内気取込み部)、パネル近傍空間Q経由で外気を筺体12内に取り込む外気取込み部24、室内Rに送られる空気を筺体12外に吐き出す吹出部25、26、27が設けられている。
図2に示すように、熱交換器13を基準にして、内気取込み部23及び外気取込み部24は筺体12の一側に位置し、吹出部25、26、27は筺体12の他側に位置している。熱交換器13は、図1に示すように、室外機27aに接続されており、熱交換器13を通過する空気と熱交換器13内を流れる冷媒とを熱交換して、熱交換器13を通過する空気の温度を調整する(上げる又は下げる)。ファン14、15、16は吹出部25、26、27の近傍にそれぞれ設けられている。
ファン14、15、16のいずれか1つ又は複数が作動することによって、内気取込み部23や外気取込み部24から筺体12内に空気が取り込まれ、筺体12内に取り込まれた当該空気は、熱交換器13を通過して温度調整がなされる。温度調整がなされた空気は、図1、図2に示すように、ファン14の作動時に吹出部25からダクト29を介して室内Rに送られ、ファン15の作動時に吹出部26からダクト30を介して室内Rに送られ、ファン16の作動時に吹出部27からダクト31を介して室内Rに送られる。
なお、図1においては、ダクト29の記載を省略している。また、吹出部25、26、27の近傍にはそれぞれ、図2に示すように、ファン14が停止時に吹出部25から筺体12内への空気の流入を防止する逆止弁32、ファン15が停止時に吹出部26から筺体12内への空気の流入を防止する逆止弁33、ファン16が停止時に吹出部27から筺体12内への空気の流入を防止する逆止弁34が設けられている。
本実施の形態では、吹出部25、26、27がそれぞれ、筺体12に形成された開口に装着されたダクト29の吸込口、筺体12に形成された開口に固定されたダクト30の吸込口、及び、筺体12に形成された開口に固定されたダクト31の吸込口からなっている。そして、内気取込み部23は、図1、図2に示すように、筺体12に形成された開口に装着されて、室内Rからの空気が流れるダクト35の吹出口からなり、外気取込み部24は、筺体12に形成された開口に装着されて、パネル近傍空間Qからの外気が流れるダクト36の吹出口からなっている。
ダンパ19、20は、内気取込み部23及び外気取込み部24にそれぞれ設けられ、図3に示すように、ファン14、15、16、17、18に接続された、マイクロコンピュータ等からなる制御手段22に接続されている。制御手段22は、信号発信によって、ファン14、15、16、17、18及びダンパ19、20の動作を制御する。
ダンパ19は制御手段22から発信される信号により作動して内気取込み部23を開いた状態(筺体12内に室内Rの空気を取り込める状態)又は閉じた状態(筺体12内に室内Rの空気を実質的に取り込めない状態)にする。よって、ダンパ19は内気取込み部23を通って筺体12内に流入する室内Rの空気量を実質的にゼロにするか否かを調整(当該空気量を調整)する。
ダンパ20は制御手段22から発信される信号により作動して外気取込み部24を開いた状態(筺体12内にパネル近傍空間Qを通過した外気を取り込める状態)又は閉じた状態(筺体12内にパネル近傍空間Qを通過した外気を実質的に取り込めない状態)にする。
本実施の形態において、ダンパ19、20は開度調整ができないダンパであるが、ダンパ19、20の代わりに開度調整が可能なダンパを採用することもできる。
また、ハンドリングユニット11には、図1、図2に示すように、室内Rの空気をダクト37経由で筺体12内に取り込む内気取込み部38(第1の内気取込み部)と、内気取込み部38から筺体12内に取り込まれた空気が通過する全熱交換器39と、全熱交換器39を通過して屋外へ排出される空気がそれぞれ筺体12外に送り出される排出部40、41が設けられている。本実施の形態において、内気取込み部38はダクト37の吹出口からなり、排出部40、41は、筺体12に連結されたダクト42、43の吸込口からそれぞれなっている。
ファン17、18は排出部41の近傍及び排出部40の近傍にそれぞれ設けられている。
ファン17又はファン18の作動により、内気取込み部38から室内Rの空気が筺体12内に取り込まれ、当該空気が全熱交換器39を通過する。全熱交換器39を通過した空気は、ファン18が作動時、排出部40から筺体12外に排出されダクト42経由で屋外に送り出され、ファン17が作動時、排出部41を通過して筺体12外に排出されダクト43、36及びパネル近傍空間Qを経由して屋外に送り出される。
ダクト42には、ファン18が停止時に排出部40を通って筺体12内にダクト42内の空気(外気を含む)が流入するのを防止する逆止弁44が設けられ、ダクト43には、ファン17が停止時に排出部41を通って筺体12内にダクト43内の空気(外気を含む)が流入するのを防止する逆止弁45が設けられている。
また、ハンドリングユニット11には、外気をダクト46経由で筺体12内に取り込む外気取込み部47が設けられている。本実施の形態では、外気取込み部47がダクト46の吹出口からなり、ダクト46にはフィルタ48が装着されている。
外気取込み部47の近傍に設けられたダンパ21は、制御手段22から発信される信号によって外気取込み部47を開いた状態(筺体12内に外気を取り込める状態)又は閉じた状態(筺体12内に外気を実質的に取り込めない状態)にする。
外気取込み部47から筺体12内に取り込まれた外気は、全熱交換器39を通過し、熱交換器13を通過して、吹出部25、26、27を通って室内Rに送られる。当該外気は、全熱交換器39を通過の際に、内気取込み部38から取り込まれ全熱交換器39を通過する室内Rの空気と熱交換されて、当該室内Rの空気から熱を取得して昇温する(又は当該室内Rの空気に熱を与えて温度が低下する)。
また、ダクト36内には、図2に示すように、温度及び相対湿度を計測する温湿度センサ49及び気圧を計測する圧力センサ50が設けられ、筺体12内には熱交換器13の空気の出側に、温度及び相対湿度を計測する温湿度センサ51及び気圧を計測する圧力センサ52が設けられている。そして、ダクト35内には、温度及び相対湿度を計測する温湿度センサ53が設けられ、筺体12内の内気取込み部38と全熱交換器39の間、及び、筺体12内の外気取込み部47と全熱交換器39の間には、気圧を計測する圧力センサ54、55がそれぞれ設けられている。
温湿度センサ49、51、53及び圧力センサ50、52、54、55は、図3に示すように、制御手段22に接続されており、制御手段22は温湿度センサ49、51、53及び圧力センサ50、52、54、55の各計測値を検知することができる。
筺体12内には、図2に示すように、仕切られた2つの空間(以下、第1空間及び第2空間とする)が存在する。
熱交換器13が設けられている第1空間に対しては、内気取込み部23、外気取込み部24、47を通った空気が流入し、第1空間内の空気が吹出部25、26、27を通って第1空間外に流出する。従って、第1空間に空気が流入する流路の気圧は圧力センサ50、55によって計測され、第1空間から空気が流出する流路の気圧は圧力センサ52によって計測される。
第2空間に対しては、内気取込み部38を通った空気が流入し、第2空間内の空気が排出部40、41を通って第2空間外に流出することから、第2空間に流入する空気量及び第2空間から流出する空気量は等しい。第2空間に空気が流入する流路及び第2空間から空気が流出する流路の気圧は、圧力センサ54によって計測される。
制御手段22は、圧力センサ50、52、54、55の各計測値を基に、外気取込み部24、47及び内気取込み部38から前記筺体内に入る空気量と、排出部40、41及び吹出部25、26、27から筺体12外に出る空気量を導出する。本実施の形態では、図3に示すように、主として圧力センサ50、52、54、55によって流出入量検出手段56が構成されている。
そして、制御手段22は、圧力センサ50、52、54、55の各計測値を基にダンパ19の動作を制御して、内気取込み部23から筺体12内に取り込まれる室内Rの空気量を調整し、室内Rの温度調整をしながら、室内Rに外気を供給して室内Rの空気を屋外に排出する換気量が所定の量(2時間で室内Rの空気が全て入れ替わる量)となるようにする。
制御手段22には、図1、図3に示すように、室内Rの冷房、暖房、除湿の操作及び換気についての操作がなされる操作盤57と外気の温度を計測する温度センサ58が接続されている。
制御手段22は、温度センサ58の計測温度が所定の温度T1(例えば、25℃)以上の状態で日中の時間帯に冷房運転を行う際、図4に示すように、ファン18を停止した状態で、ダンパ20を閉じ、ダンパ19、21を開き、ファン14、15、16、17を作動させる。
これによって、外気取込み部47を介して外気を筺体12内に取り込み、内気取込み部23を介して室内Rの空気を筺体12内に取り込み、その取り込んだ空気(外気及び室内Rの空気)を熱交換器13によって温度調整した後に吹出部25、26、27を介して室内Rに供給すると共に、内気取込み部38を介して筺体12内に取り込んだ室内Rの空気を全熱交換器39、排出部41及びパネル近傍空間Qを順に通過させて屋外に排出することができる。
外気温度が所定の温度T1以上で日中の時間帯で冷房運転がなされる際には、通常、PVTパネルPの発熱によりパネル近傍空間Q内の空気が温められる。そのため、室内Rの空気をパネル近傍空間Q経由で屋外に排出することによって、パネル近傍空間Q内の空気の熱が室内Rに伝わることを抑制して、冷房運転の負担を減らすようにしている。
一方、制御手段22は、温度センサ58の計測温度が所定の温度T2(例えば、25℃)以下の状態で夜間時間帯に冷房運転を行う際や、温度センサ58の計測温度が所定の温度T3(例えば、10℃)以上の状態で日中の時間帯に暖房運転を行う際、図5に示すように、ファン17を停止した状態で、ダンパ21を閉じ、ダンパ19、20を開き、ファン14、15、16、18を作動させる。
これによって、パネル近傍空間Q及び外気取込み部24を介して外気を筺体12内に取り込み、内気取込み部23を介して室内Rの空気を筺体12内に取り込み、その取り込んだ空気(外気及び室内Rの空気)が熱交換器13を通過して吹出部25、26、27経由で室内Rに供給されると共に、内気取込み部38を介して筺体12内に取り込んだ室内Rの空気が排出部40経由で屋外へ排出される。
温度センサ58の計測温度が温度T2以下の状態で夜間時間帯に冷房運転している際には、PVTパネルPの放射冷却によりパネル近傍空間Q内で外気が冷却されて、外気取込み部24から筺体12内に流入するので、冷房運転の負担を減らすことが可能である。
そして、温度センサ58の計測温度が温度T3以上の状態で日中の時間帯に暖房運転している際には、パネル近傍空間Qを通ってPVTパネルPの発熱により温められた外気が外気取込み部24から筺体12内に流入することとなり、暖房運転の負担を減らすことができる。
温湿度センサ49が計測するダクト36内を筺体12に向かって進む空気の温度に応じて、制御手段22は、熱交換器13に接続された室外機27aを作動させて熱交換器13を通過する空気の熱交換をするか否かや、パネル近傍空間Q及び外気取込み部24を介した筺体12内への外気の取り込みを継続するか否かを決定する。
本実施の形態では、ファン17及び室外機27aの運転を停止した状態で、ダンパ19、20を閉じ、ダンパ21を開き、ファン18を回転させ、更に、ファン14、15、16の少なくとも1つを作動させることによって、室内Rの温度調整を行うことなく、換気のみを行うことができる。そして、ファン17、18を停止した状態で、ダンパ21、20を閉じ、ダンパ19を開き、ファン14、15、16の少なくとも1つ及び室外機27aを作動させることによって、換気をすることなく室内Rの温度調整のみを行うことができる。
また、本実施の形態では、図1に示すように、室外機27aに、浴槽K等へ給湯される湯を貯留している貯湯タンク59が接続されており、室外機27aは室内R温度を調整するための運転に加え、貯湯タンク59内の湯を沸き上げる運転も行う。そして、室外機27aには貯湯タンク59を介して、給湯用の操作がなされる操作盤60が接続されている。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、ハンドリングユニットは屋根裏空間以外の場所に設置可能である。また、空調換気装置はPVTパネルが取り付けられていない建屋に設置することができ、例えば、PVTパネルの代わりに太陽光パネル又は集熱パネルが取り付けられた建屋に設置することができる。
そして、流入量調節手段は筺体内に設けられたダンパに限定されず、例えば、筺体に連結されたダクトの室内空気の取り込み口を水平移動して開閉する板状物や、同取込み口を回転して開閉する回転板を流入量調節手段として採用してもよい。
また、流出入量検出手段は圧力センサではなく、風速計によって構成することができる。
更に、ハンドリングユニットに設けられた排出部は複数であっても1つであってもよい。ハンドリングユニットに設けられた外気取込み部は複数であっても1つであってもよい。
10:空調換気装置、11:ハンドリングユニット、12:筺体、13:熱交換器、14、15、16、17、18:ファン、19、20、21:ダンパ、22:制御手段、23:内気取込み部、24:外気取込み部、25、26、27:吹出部、27a:室外機、29、30、31:ダクト、32、33、34:逆止弁、35、36、37:ダクト、38:内気取込み部、39:全熱交換器、40、41:排出部、42、43:ダクト、44、45:逆止弁、46:ダクト、47:外気取込み部、48:フィルタ、49:温湿度センサ、50:圧力センサ、51:温湿度センサ、52:圧力センサ、53:温湿度センサ、54、55:圧力センサ、56:流出入量検出手段、57:操作盤、58:温度センサ、59:貯湯タンク、60:操作盤、K:浴槽、P:PVTパネル、Q:パネル近傍空間、R:室内、S:建屋

Claims (3)

  1. 室内の空気を屋外の空気と入れ替えつつ、温度調整した空気を室内に供給する空調換気装置であって、
    仕切られた空間A及び空間Bが内側に存在する筺体、該空間Aに外気を取り込む外気取込み部、室内の空気を前記空間Bに取り込む第1の内気取込み部、前記外気取込み部から前記空間Aに取り込まれて内部を通過する外気と前記第1の内気取込み部から前記空間Bに取り込まれた室内の空気を熱交換する第1の熱交換器、屋外へ排出される該第1の熱交換器で熱交換された前記空間Bの空気をそれぞれ該筺体外に送り出す複数の排出部、室内の空気を前記空間Aに取り込む第2の内気取込み部、前記空間Aに取り込まれ前記第1の熱交換器で熱交換された外気及び前記第2の内気取込み部から前記空間Aに取り込まれ前記第1の熱交換器による熱交換がなされない室内の空気を有する該空間Aの空気を温度調整する、室外機に接続された第2の熱交換器、及び、室内に供給する前記第2の熱交換器で温度調整された前記空間Aの空気を該筺体外に吹き出す吹出部が設けられたハンドリングユニットと、
    前記外気取込み部及び前記第1の内気取込み部から前記筺体内に入る空気量と前記排出部及び前記吹出部から前記筺体外に出る空気量を計測する流出入量検出手段と、
    前記第2の内気取込み部を通って前記空間A内に流入する室内の空気量を調整する流入量調節手段と、
    前記流出入量検出手段の計測値を基に前記流入量調節手段の動作を制御して、換気量を所定の量にする制御手段とを備え
    少なくとも1つの該排出部を、集熱器の近傍に設けられた集熱近傍空間を経由して屋外に排出される空気が通過することを特徴とする空調換気装置。
  2. 請求項1記載の空調換気装置において、前記流入量調節手段はダンパであることを特徴とする空調換気装置。
  3. 請求項1又は2記載の空調換気装置において、前記外気取込み部は複数あって、少なくとも1つの該外気取込み部を、前記集熱近傍空間を通って該集熱器の発熱により温められた外気が通過することを特徴とする空調換気装置。
JP2018206707A 2018-11-01 2018-11-01 空調換気装置 Active JP7174888B2 (ja)

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