JP7174901B2 - 換気空調システム - Google Patents

Description

本発明は、住宅などに用いられる換気空調システムにおいて、フィルタを用いて高い集塵効率で空気浄化を行う技術に関するものである。

従来、この種の換気空調システムにおいて用いられる送風装置は、フィルタの収納部における周囲を遮断し、隙間流路からの漏れを抑制するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、その送風装置について図４を参照しながら説明する。

図４に示すように、収納部１０１は、フィルタ１０２の底面から複数の谷折部のうち空気吸込孔１０３よりも外側に位置する外側谷折部まで、かつ外側谷折り部のほぼ全長にわたって接触することで底面と外側谷折部との間の隙間流路を遮断する遮断手段１０４を備えている。

このように、従来から、フィルタとその収納部との隙間をなくし、フィルタの周囲から漏れ出る空気を抑制する試みがなされている。

一方、近年では、高気密高断熱住宅の普及が進み、それに伴い、第一種換気、すなわち、機械的に排気するとともに、機械的に新鮮空気を導入する方法が推奨されている。このような第一種換気を行うにあたっては、建屋全体、あるいは、複数の部屋分の換気をまとめて行う方式が効率的である。図５に示すように、特許文献２に示すような換気空調システムは、空気調和機２０１と、空気調和機２０１に接続された還気ダクト２０２、給気ダクト２０３と、還気ダクト２０２に接続された排気ファン２０４と、外気ダクト２０５を有している。

空気調和機２０１は、内部にフィルタ２０６、熱交換器２０７を備え、空気調和機２０１に吸い込まれた空気を浄化および温度調節して給気ダクト２０３に吹き出すものである。還気ダクト２０２は、空調領域となる室内の空気を還気空気として集め、一部を排気ファン２０４によって外部へ排出する。残りの還気空気は空気調和機２０１によって冷却、あるいは、加温されて給気ダクト２０３を経由して再び空調領域に供給される。外気ダクト２０５は、空気調和機２０１の吸込口側に接続される。外気ダクト２０５から導入される外気空気は、還気空気と合流して空気調和機２０１によって処理されて空調領域となる室内へ供給される。

特開２０１９－１９６８７２号公報 特開平４－２５７６５０号公報

この特許文献２に示すような従来の換気空調システムでは、外気ダクト２０５が長い場合などにおいて、所望の外気導入量が得られず、居室等の隙間から外気が侵入することがある。すなわち、フィルタ２０６を通過せずに居室内に外気が導入されるので、粉塵等が室内に流入することになる。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、外気導入量を確保するとともに、外気から流入する粉塵、室内起因の粉塵を除去して清浄な室内空間を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明に係る換気空調システムは、外気導入用ファンと排気用ファンと外気風路と排気風路を備えた換気装置と、換気装置の外気風路より吹き出す導入外気を空調対象となる複数の部屋に送り出す空調装置を備え、空調装置は、吸込口と吐出口を設けた本体と、吸込口側に設けた集塵フィルタと、集塵フィルタの下流側に設けた送風用ファンを備え、換気装置の外気風路の吐出側と空調装置の吸込口とを外気ダクトで接続し、空調装置は、温度調節機能を備えることなく、送風用ファンで送り出す風量が、外気導入用ファンで送り出す風量よりも常に大きくなるよう送風用ファンを制御することで外気ダクトを負圧化し、送風用ファンで送り出す風量と外気導入用ファンで送り出す風量との差分を還気空気として循環させ、還気空気の風量を換気装置の外気導入量よりも多くすることで、複数の部屋に必要な換気量よりも多くの空気を複数の部屋に循環させ、複数の部屋のうち、少なくとも一部の部屋からの還気空気を空調装置に吸い込んで、導入外気と混合して集塵フィルタを通過させて複数の部屋に供給するものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、外気の導入用のファンを設け、第一種換気を実現するとともに、室内への送風を行う送風ファンの風量を外気導入ファンの風量より大きくしたことにより、導入外気を確実にフィルタを通過させることになり、高い集塵効率が得られ、清浄な空間を実現するという効果を得ることができる。また、複数の部屋のうち、少なくとも一部の部屋からの還気空気を空調装置に吸い込んだ後、集塵フィルタを通過させて複数の部屋に供給するので、屋外への換気による排気量を抑制しながら室内空気の浄化を行うことができる。

本発明の実施の形態１の換気空調システムの概略図 本発明の実施の形態１の変形例としての換気空調システムの概略図 本発明の実施の形態２の換気空調システムの概略図 従来の換気装置におけるフィルタ取付図 従来の換気空調システムの概略図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１に示すように、本実施の形態の換気空調システム１は、１つの戸建て住宅、あるいは、マンション等集合住宅における１つの住宅に対する換気および空調を行う全館空調システムの一部として用いられる。そして、本実施の形態の換気空調システム１は、空調装置としての空気調和機２と換気装置としての熱交換気装置３とを備えている。なお、全館空調システムは、１つの住宅内に複数のシステムを有していてもよい。

空気調和機２は、吸込口と吐出口（図示せず）を備えた本体２ａの内部に集塵フィルタ２ｂと送風用ファン２ｃを有している。空気調和機２の吸込口は、廊下１１に設けられた吸気口１１ａと還気ダクト１２で接続されている。なお、空気調和機２を廊下１１の天井など壁面に設置し、吸気口１１ａと本体２ａの吸込口とを還気ダクト１２を介さず直結させてもよい。空気調和機２の本体２ａ内では、集塵フィルタ２ｂは、送風用ファン２ｃの上流側に配置されている。

空気調和機２の吐出口には、給気ダクト１５が接続されている。給気ダクト１５は途中の分岐を経て空調対象領域となる居室１３（リビング１３ａ、個室１３ｂ）に接続されている。

熱交換気装置３は、内部に外気導入用ファンを備えた外気風路と排気用ファンを備えた排気風路と、外気風路を通過する外気と排気風路を通過する排気との間で熱交換を行う熱交換素子を有している。外気風路は、吸込み側は、屋外吸込口と接続され、吐出側は外気ダクト１６と接続されている。外気ダクト１６の他端側は、空気調和機２の吸込口に接続されている。空気調和機２は、室内からの還気空気ＲＡと屋外からの外気ＯＡとを集塵フィルタ２ｂに通過させて清浄化した空気（ＳＡ）を居室１３に供給する。なお、図示しないが熱交換気装置３の外気風路では、熱交換素子の下流側に外気導入ファンが設けられている。

熱交換気装置３の排気風路は、吸込み側は居室における排気口１７ａと排気ダクト１７で接続し、他端側は、屋外への排出口とダクトで接続されている。本実施の形態では、排気口１７ａはトイレなどのサニタリ１４に設けられている。サニタリ１４から汚染された空気を熱交換気装置３の排気用ファンによって屋外へ排出することによって、居室１３内の空気はサニタリ１４側に流れる。一方で、外気ダクト１６を経由して外気ＯＡが居室１３内に供給され、居室１３内の換気が行われる。なお、熱交換気装置３の排気風路内では、熱交換素子の下流側に排気ファンが設けられている。

空気調和機２は、本体２ａに備えた吸込口に外気ダクト１６と還気ダクト１２を接続している。本体２ａの吸込口は、外気ダクト１６用と還気ダクト１２用それぞれ設け、空気調和機２内で合流してもよい。あるいは、本体２ａには、吸込口を１つだけ設け、吸込口に至る前に外気ダクト１６と還気ダクト１２が合流していてもよい。

以上の構成による換気空調システム１の動作について説明する。

空気調和機２の送風用ファン２ｃを運転すると、本体２ａの吸込口から、還気ダクト１２から還気空気ＲＡおよび外気ダクト１６から外気ＯＡが吸い込まれる。本体２ａ内で、外気ＯＡおよび還気空気ＲＡは集塵フィルタ２ｂで粉塵などが除去される。清浄化された空気は、給気ダクト１５を通って居室１３に供給される。還気ダクト１２への吸気口１１ａは、廊下１１に設けられているが、この廊下１１の吸気口１１ａから還気空気ＲＡとして空気を吸い込むと、居室１３の汚染された空気は廊下１１側に流れ出る。一方、居室１３には、給気ダクト１５から清浄空気が供給されて居室１３内は清浄に維持されることになる。

熱交換気装置３では、外気導入ファンの運転によって、屋外の新鮮な外気が吸い込まれ、熱交換気装置３内の外気風路、および外気ダクト１６を経由して空気調和機２へと送られる。一方、熱交換気装置３の排気ファンの運転によって、サニタリ１４から排気空気ＥＡが吸い込まれ、排気ダクト１７、熱交換気装置３内の排気風路を経由して屋外へと排出される。この時、外気ＯＡと排気空気ＥＡは熱交換素子によって熱交換が行われる。すなわち、居室１３内が冷房時（夏期）には、外気ＯＡは熱交換気装置３内で冷やされ、排気空気ＥＡは熱交換気装置３内で温められる。逆に、居室１３内が暖房時（冬期）には、外気ＯＡは熱交換気装置３内で温められ、排気空気ＥＡは熱交換気装置３内で冷やされる。

ここで、本実施の形態において最も特徴的な部分について説明する。

上述のとおり、外気ダクト１６および空気調和機２、すなわち、外気の通過する風路において、外気導入ファンの下流側に集塵フィルタ２ｂが配置され、集塵フィルタ２ｂの下流側に送風用ファン２ｃが配置されている。そして、空気調和機２の送風用ファン２ｃの風量は、熱交換気装置３の外気導入ファンの風量よりも大きくなるよう制御を行っている。このように最も下流側の送風用ファン２ｃによって大きな風量で引き込むと、上流側で小さな風量で送りこまれる外気ＯＡはモレ少なく集塵フィルタ２ｂを通過することになる。すなわち、集塵フィルタ２ｂの上流側で押し込む風量が下流側で引き込む風量よりも小さいので、集塵フィルタ２ｂの上流側が負圧になり、集塵フィルタ２ｂを迂回して下流側に流れ出るような、「漏れ」が起きにくくなる。従って、粉塵を含んだ外気ＯＡは、集塵フィルタ２ｂを通過し、含まれる粉塵は集塵フィルタ２ｂに効率よく捕集することができ、清浄な空気を室内に供給することができる。

また、本実施の形態の換気空調システム１は、熱交換気装置３による換気とともに、空気調和機２では、居室１３の空気を廊下１１を経由して循環して空気清浄を行っている。
空調対象となる居室１３は、複数の部屋（本実施の形態の場合、リビング１３ａ、個室１３ｂ）で構成されている。本実施の形態の換気空調システム１は、複数の居室１３を対象として、空気調和機２による空気清浄を行っているが、居室１３のうちのどこかひとつで汚染が発生したとき、速やかに汚染度合を低減することができる。

本実施の形態の換気空調システム１において、空気調和機２の処理対象の空気は、空気調和機２の上流側で、外気ダクト１６と還気ダクト１２とを合流させた後、空気調和機２に吸い込まれる。すなわち、送風用ファン２ｃと外気導入ファンの風量の差分が、還気空気ＲＡとして循環することになる。一方では、熱交換気装置３の排気ファンにより、導入される外気量に相当する空気がサニタリ１４から吸い込まれて排気空気ＥＡとして屋外に排出される。排気空気ＥＡは、サニタリ１４に隣接する空間（廊下１１、あるいは居室１３）からサニタリ１４経由で排気される空気である。

還気空気ＲＡは、図１に示すように廊下１１に設けられた吸気口１１ａから吸い込まれる。そして、居室１３（リビング１３ａ、個室１３ｂ）の空気は、還気空気ＲＡが吸い込まれることにより、廊下１１との境界に設けられたガラリ、隙間などから廊下１１側へ流れ出る。このように、空気調和機２は、居室１３のどの部屋からも還気空気ＲＡを吸い込むことになる。そして、吸い込まれた還気空気ＲＡは、外気導入ファンで吸い込まれた外気ＯＡとともに集塵フィルタ２ｂで濾過された後、給気空気ＳＡとして再び居室１３内に供給される。

居室１３内における所定の換気量を確保するため、熱交換気装置３は、所定の外気量を導入し、所定の風量で屋外へ排気する。また、居室１３内における所定の換気量を確保するため、空気調和機２は、所定の風量で送風用ファン２ｃを運転し、居室１３内の空気を還気空気ＲＡおよび給気空気ＳＡとして入れ替えるとともに、熱交換気装置３が取り入れた外気を居室１３内に送風している。

ここで、リビング１３ａの空気が汚れた場合（リビング１３ａ内部に汚染源があり、リビング１３ａで埃が発生した場合）を考える。上述のとおり、リビング１３ａからは所定の風量が廊下１１に流出し、一部は還気空気ＲＡとして空気調和機２に吸い込まれ、一部はサニタリ１４を経由して熱交換気装置３に吸い込まれて排気空気ＥＡとして排気される。一方、個室１３ｂからも同様に、所定の風量が廊下１１に流出し、一部は還気空気ＲＡとして空気調和機２に吸い込まれ、一部はサニタリ１４を経由して熱交換気装置３に吸い込まれて排気される。

このように、空気調和機２の運転によってリビング１３ａから還気空気ＲＡとして汚れた空気が排出され、空気調和機２で浄化された後、清浄化された空気がリビング１３ａに給気されるので、リビング１３ａ内の空気がきれいになる。また、還気空気ＲＡは、熱交換気装置３の外気導入量よりも多い。すなわち、空気調和機２は、居室１３に必要な換気量よりも多くの空気を循環して清浄化を行っている。そのため、換気による空気の入れ替えよりも速く、清浄化された空気による空気の入れ替えが行われ、リビング１３ａ内の空気がきれいになる。

以上、室内の汚れとして、集塵フィルタ２ｂで浄化可能な埃の場合で説明したが、集塵フィルタ２ｂでは浄化できないＣＯ_２濃度の低減についても効果がある。

ここで、リビング１３ａに人が集まり、内部のＣＯ_２濃度が高くなった場合で説明する。空気調和機２に吸い込まれる還気空気ＲＡは、リビング１３ａ、個室１３ｂから廊下１１を経由して集まったものである。すなわち、リビング１３ａからの高いＣＯ_２濃度の空気と、個室１３ｂからの低いＣＯ_２濃度の空気が合流し、空気調和機２に吸い込まれる時
点で、ＣＯ_２濃度は低くなっている。また、空気調和機２には、居室１３からの還気空気ＲＡと熱交換気装置３からの外気ＯＡが合流するので、さらにＣＯ_２濃度が低くなる。

このように、高いＣＯ_２濃度の空気と低いＣＯ_２濃度の空気を混合して居室１３に供給するので、高いＣＯ_２濃度の部屋では、ＣＯ_２濃度が低減することになる。

また、ＣＯ_２濃度以外にも、集塵フィルタ２ｂでは除去しにくい臭気の低減についても効果がある。

なお、集塵フィルタ２ｂに加え、脱臭フィルタを用いることにより、臭気の低減について、より大きな効果がある。

また、集塵フィルタ２ｂとしては、集塵効率の高いＨＥＰＡフィルタを用いるとよい。

また、空気調和機２には、熱交換器を含む温度調節機能を備えてもよい。この場合、空気調和機２は、給気空気を所望の温度に調整して居室１３に供給し、居室１３内の冷房または暖房を行うことができる。また、空気調和機２には、さらに、加湿機能、あるいは、除菌機能を備えていてもよい。

（変形例）
また、図２に示すように、空気調和機２に温度調節機能を備えない場合であっても、居室１３のどこかに温度調節機能を備えた空気調和装置２１を備えてもよい。図２では、リビング１３ａに空気調和装置２１を備えている。空気調和装置２１としては、ルームエアコンなどが用いられる。この場合、リビング１３ａと空気調和機２とをブースターファン２２とダクト２３で直接接続する。このような構成によれば、温度調整された空気と、還気空気ＲＡとが合流し、温度調整されて給気空気ＳＡになる。そのため、温度調節機能のない個室１３ｂにおいても温度調節された空気が供給されることになる。

（実施の形態２）
以下、図３を用いて、本発明第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態と同じ構成の部分については、同一番号を付し、詳細な説明を省略する。

第１の実施の形態と異なる点は、図３に示すように、リビング１３ａに室内の汚染度を検出する検出器としての汚れセンサ３１を設け、リビング１３ａに供給される給気空気の吹出口に給気風量調節器としてのダンパー３２を設けた点である。また、空気調和機２が有する制御部（図示せず）は、汚れセンサ３１の出力を入力し、ダンパー３２および送風用ファン２ｃの制御を行っている。

以上の構成により、制御部の動作について説明する。

汚れセンサ３１が所定のレベル以上の汚れを検知すると、制御部は、ダンパー３２の開度を「開方向」へ動かす。ダンパー３２へ指示する開度は、汚れセンサ３１の検出値に応じて開度を変えてもよいし、予め決められた所定の開度を指示してもよい。そして、制御部は、ダンパー３２の開度に応じた風量を送るように送風用ファン２ｃの制御を行う。

このような制御を行った場合の作用について説明する。リビング１３ａに備えた汚れセンサ３１が室内空気の汚れを検出すると、ダンパー３２の開度が大きくなり、リビング１３ａへの給気量が多くなる。また、送風用ファン２ｃの運転風量も大きくなる。リビング１３ａへの給気風量が大きくなるので、リビング１３ａからの還気空気ＲＡの量も大きくなる。すなわち、リビング１３ａからは大量の汚れた空気（還気空気）が排出され、大量
の清浄な空気（給気空気）が供給される。このように、リビング１３ａでは汚れた空気を排出し、きれいな空気が供給されて入れ替わることにより、室内空気の上かが速やかに行われる。

なお、汚れセンサ３１は、粉塵など浮遊粒子を検出する粉塵センサ、臭気物質を検出するガスセンサ、ＣＯ_２濃度を検出するＣＯ_２センサなど、空気質を検出するデバイスを用いることができる。

また、ダンパー３２は、リビング１３ａへの供給ダクト（給気ダクト１５）の経路内であれば、吹出口に設けなくてもよい。

本実施の形態では、複数の居室１３のうち、１つだけに汚れセンサ３１、ダンパー３２を設けたが、他の部屋にも同様の構成を設けてもよい。

本発明に係る換気空調システムは、レスポンス良く室内空気の清浄化を可能とするものであるので、全館空調に用いられる空調システムのひとつとして用いられる。

１ 換気空調システム
２ 空気調和機
２ａ 本体
２ｂ 集塵フィルタ
２ｃ 送風用ファン
３ 熱交換気装置
１１ 廊下
１１ａ 吸気口
１２ 還気ダクト
１３ 居室
１３ａ リビング
１３ｂ 個室
１４ サニタリ
１５ 給気ダクト
１６ 外気ダクト
１７ 排気ダクト
１７ａ 排気口
２１ 空気調和装置
２２ ブースターファン
２３ ダクト
３１ センサ
３２ ダンパー
ＥＡ 排気空気
ＯＡ 外気
ＲＡ 還気空気
ＳＡ 給気空気
１０１ 収納部
１０２ フィルタ
１０３ 空気吸込孔
１０４ 遮断手段
２０１ 空気調和機
２０２ 還気ダクト
２０３ 給気ダクト
２０４ 排気ファン
２０５ 外気ダクト
２０６ フィルタ
２０７ 熱交換器

Claims (7)

1. 外気導入用ファンと排気用ファンと外気風路と排気風路を備えた換気装置と、
   前記換気装置の前記外気風路より吹き出す導入外気を空調対象となる複数の部屋に送り出す空調装置を備え、
   前記空調装置は、吸込口と吐出口を設けた本体と、前記吸込口側に設けた集塵フィルタと、前記集塵フィルタの下流側に設けた送風用ファンを備え、
   前記換気装置の前記外気風路の吐出側と前記空調装置の前記吸込口とを外気ダクトで接続し、
   前記空調装置は、
   温度調節機能を備えることなく、
   前記送風用ファンで送り出す風量が、前記外気導入用ファンで送り出す風量よりも常に大きくなるよう前記送風用ファンを制御することで前記外気ダクトを負圧化し、
   前記送風用ファンで送り出す風量と前記外気導入用ファンで送り出す風量との差分を還気空気として循環させ、
   前記還気空気の風量を前記換気装置の外気導入量よりも多くすることで、複数の前記部屋に必要な換気量よりも多くの空気を複数の前記部屋に循環させ、
   複数の前記部屋のうち、少なくとも一部の前記部屋からの前記還気空気を前記空調装置に吸い込んで、前記導入外気と混合して前記集塵フィルタを通過させて複数の前記部屋に供給する、換気空調システム。
2. 前記一部の部屋の空気の汚染度を検出する検出器と、
   前記一部の部屋からの還気空気の風量を制御する風量制御器と、
   前記検出器の出力を入力し、前記風量制御器を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記検出器の出力に応じて、前記一部の部屋からの還気空気の風量を制御するよう前記風量制御器に指示し、
   複数の前記部屋のうち、少なくとも前記一部の部屋からの還気空気を前記空調装置に吸い込んで、前記導入外気と混合して前記集塵フィルタを通過させて複数の前記部屋に供給する請求項１記載の換気空調システム。
3. 前記外気導入用ファン、前記排気用ファンは、複数の前記部屋全体に対する所定の換気量
   で運転する請求項２記載の換気空調システム。
4. 前記検出器として、ＣＯ２センサを用いた請求項２または３に記載の換気空調システム。
5. 前記検出器として、埃等を検出する粉塵センサを用いた請求項２または３に記載の換気空調システム。
6. 前記検出器として、臭気物質の濃度を検出するガスセンサを用いた請求項２または３に記載の換気空調システム。
7. 前記集塵フィルタとして、ＨＥＰＡフィルタを用いた請求項１または２に記載の換気空調システム。
   

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