JP7332928B2 - 換気装置 - Google Patents

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Description

本開示は、換気装置に関する。
従来、熱交換器と、対象空間の内部と外部とを熱交換器を経由して連通させる給気風路及び排気風路と、給気風路を介して対象空間外の空気を前記対象空間内に給気する給気ファンと、排気風路を介して対象空間内の空気を対象空間外へ排気する排気ファンと、を備え、第1種換気を行うことができる換気装置が知られている(特許文献1参照)。特許文献1記載の前記換気装置は、熱交換器として全熱交換器を用いており、給気風路及び排気風路を流れる各空気間で、全熱交換器によって熱交換(熱回収)を行う。
特開2020-186822号公報
従来の前記換気装置では、全熱交換器を用いて熱回収するため、給気風路、排気風路及び全熱交換器を1箇所にまとめて屋内に配置する必要がある。このため、前記換気装置では、給気ファン、排気ファン及び全熱交換器を1つのケーシング内に収容している。このような換気装置を屋内に設置した場合、給気ファン及び排気ファンのファン騒音により、換気装置を設置していない場合に比べて屋内の騒音が大きくなる。
本開示は、屋内の騒音を抑制することが可能な換気装置を提供することを目的とする。
(1)本開示の換気装置は、圧縮機と、第1熱交換器と、第2熱交換器と、が冷媒配管によって接続され、内部を冷媒が流れる冷媒回路と、前記第1熱交換器を通して屋外の空気を屋内に給気する給気ファンと、前記第2熱交換器を通して前記屋内の空気を前記屋外に排気する排気ファンと、前記排気ファンを収容する排気側ケーシングと、を備え、前記排気ファン及び前記排気側ケーシングが屋外に配置されている。
排気ファンを屋外に設置することにより、屋内の騒音を抑制することができる。排気ファンを排気側ケーシングに収容することで、排気ファンの騒音が屋内へ伝わりにくくなる。
(2)本開示の換気装置は、前記第2熱交換器は、前記排気側ケーシングに収容されていると好ましい。
この場合、排気ファン及び第2熱交換器をユニット化することにより、排気ファン及び第2熱交換器回りの施工が容易になる。
(3)本開示の換気装置は、給気側ケーシングを有し、前記第1熱交換器及び前記給気ファンを前記給気側ケーシングに収容した給気ユニットを複数備え、複数の前記給気ユニットが、前記屋外の空気を前記屋内へ個別に給気すると好ましい。
この場合、屋内が複数の部屋に分かれている場合に、給気ユニットで各部屋へ個別に給気することが可能となる。
(4)本開示の換気装置は、前記排気ファンが、前記屋内に配置され当該屋内の空気を吸い込む複数の吸込み口を通じて、前記屋内の空気を前記屋外に排気すると好ましい。
この場合、排気ファンの台数を減らすことができる。
本開示の換気装置の概略的な構成図。 本開示の第1実施形態に係る換気装置の概略的な斜視模式図。 本開示の第1実施形態に係る換気装置の概略的な構成図。 本開示の換気装置の制御ブロック図。 本開示の第1実施形態に係る換気装置の概略的な配置を示す模式図。 本開示の第2実施形態に係る換気装置の概略的な配置を示す模式図。 本開示の第3実施形態に係る換気装置の概略的な配置を示す模式図。 本開示の第4実施形態に係る換気装置の概略的な配置を示す模式図。 本開示の第5実施形態に係る換気装置の概略的な配置を示す模式図。
(換気装置の概要)
図1は、本開示の換気装置の概略的な構成図である。なお、以下の説明では、第1実施形態に係る換気装置10(図2、図3及び図5参照)を第1換気装置11と称し、第2実施形態に係る換気装置10(図6参照)を第2換気装置12と称し、第3実施形態に係る換気装置10(図7参照)を第3換気装置13と称し、第4実施形態に係る換気装置10(図8参照)を第4換気装置14と称し、第5実施形態に係る換気装置10(図9参照)を第5換気装置15と称する。以下の説明において、単に「換気装置10」と記載する場合は、第1~第5の各換気装置11~15で共通する構成について説明している。
図1に示す換気装置10は、本開示の換気装置の一実施形態であり、ビルや工場等の建物に設置されて対象空間の換気を実現する。換気装置10は、給気ユニット20と、排気ユニット30と、圧縮機ユニット40と、冷媒回路50とを備えている。
給気ユニット20は、給気側ケーシング21と、給気ファン22と、第1熱交換器23とを備えている。本実施形態の給気側ケーシング21は、断熱性を有するパネル部材で構成された立方体状の箱体であり、側面に吸込み口24及び吹出し口25が形成されている。給気ファン22及び第1熱交換器23は、給気側ケーシング21内に配置されている。給気ユニット20は、給気ファン22を駆動すると、屋外S2の空気(外気OA)を給気側ケーシング21の内部に取り込み、取り込んだ空気を第1熱交換器23内の冷媒と熱交換させた後、当該空気を吹出し口25から屋内S1に向けて給気SAとして放出することができる。
第1熱交換器23は、後で説明する冷媒回路50を構成する。第1熱交換器23は、クロスフィンチューブ式又はマイクロチャネル式の熱交換器とされ、第1熱交換器23内を流れる冷媒を屋外S2の空気(外気OA)と熱交換させるために用いられる。
給気ユニット20は、さらに、給気温度センサ26及び外気温度センサ27を備えている。給気温度センサ26は、給気側ケーシング21内の第1熱交換器23を通過した後の空気の流れ中に配置されており、給気SAの温度を検出することができる。外気温度センサ27は、給気側ケーシング21内の第1熱交換器23を通過する前の空気の流れ中に配置されており、外気OAの温度を検出することができる。
排気ユニット30は、排気側ケーシング31と、排気ファン32と、第2熱交換器33とを備えている。本実施形態の排気側ケーシング31は、断熱性を有するパネル部材で構成された立方体状の箱体であり、側面に吸込み口34及び吹出し口35が形成されている。排気ファン32及び第2熱交換器33は、排気側ケーシング31内に配置されている。排気ユニット30は、排気ファン32を駆動すると、屋内S1の空気(還気RA)を排気側ケーシング31の内部に取り込み、取り込んだ空気と第2熱交換器33内の冷媒との間で熱交換を行わせた後、当該空気を吹出し口35から屋外S2に向けて排気EAとして放出することができる。
第2熱交換器33は、後で説明する冷媒回路50を構成する。第2熱交換器33は、クロスフィンチューブ式又はマイクロチャネル式の熱交換器とされ、第2熱交換器33内を流れる冷媒を屋内S1の空気と熱交換するために用いられる。
排気ユニット30は、さらに、還気温度センサ36を備えている。還気温度センサ36は、排気側ケーシング31内の第2熱交換器33を通過する前の空気の流れ中に配置されており、還気RAの温度を検出することができる。
圧縮機ユニット40は、ケーシング41と、圧縮機42と、四路切換弁43と、膨張弁44とを備えている。
圧縮機42は、低圧のガス状冷媒を吸引し高圧のガス状冷媒を吐出する。圧縮機42は、インバータ制御によって運転回転数を調整可能なモータを備えている。圧縮機42は、モータがインバータ制御されることによって容量(能力)を変更可能な可変容量型(能力可変型)である。ただし、圧縮機42は一定容量型であってもよい。なお、本開示の換気装置10で用いる圧縮機42は、2台以上の圧縮機を並列に接続して構成されたものであってもよい。
四路切換弁43は、冷媒配管における冷媒の流れを反転させ、圧縮機42から吐出される冷媒を第1熱交換器23と第2熱交換器33との一方に切り換えて供給する。これにより、換気装置10は、外気OAを冷却する冷却運転と、外気OAを加熱する加熱運転とを切り換えて行うことができる。膨張弁44は、冷媒の流量及び圧力を調節することが可能な電動弁により構成されている。換気装置10では、膨張弁44の開度を制御して、第1熱交換器23に供給する冷媒の圧力を調節する。
冷媒回路50は、圧縮機42、四路切換弁43、膨張弁44、第1熱交換器23、第2熱交換器33、及びこれらを接続する冷媒配管51(液管51L及びガス管51G)を含んでいる。冷媒回路50は、第1熱交換器23と第2熱交換器33との間で冷媒を循環させる。
上記構成の換気装置10において、給気ユニット20によって外気OAを冷却して給気する場合、四路切換弁43が図1において実線で示す状態に保持される。圧縮機42から吐出された高温高圧のガス状冷媒は、四路切換弁43を経て、排気ユニット30の第2熱交換器33に流入する。このとき第2熱交換器33は凝縮器として機能し、排気ファン32の作動により還気RAと熱交換して凝縮・液化する。液化した冷媒は、膨張弁44で減圧されて第1熱交換器23に流入する。このとき第1熱交換器23は蒸発器として機能し、第1熱交換器23において、冷媒は外気OAと熱交換して蒸発する。冷媒の蒸発によって冷却された外気OAは、給気ファン22によって給気SAとして屋内S1に供給される。第1熱交換器23で蒸発した冷媒は、冷媒配管51(ガス管51G)を通って圧縮機ユニット40に戻り、四路切換弁43を経て圧縮機42に吸い込まれる。
上記構成の換気装置10において、給気ユニット20によって外気OAを加熱して給気する場合、四路切換弁43が図1において破線で示す状態に保持される。圧縮機42から吐出された高温高圧のガス状冷媒は、四路切換弁43を通過して給気ユニット20の第1熱交換器23に流入する。このとき第1熱交換器23は凝縮器として機能し、第1熱交換器23において、冷媒は外気OAと熱交換して凝縮・液化する。冷媒の凝縮によって加熱された外気OAは、給気ファン22によって屋内S1に給気される。第1熱交換器23において液化した冷媒は、冷媒配管51(液管51L)を通って圧縮機ユニット40に至り、膨張弁44で所定の低圧に減圧され、さらに第2熱交換器33に流入する。このとき第2熱交換器33は蒸発器として機能し、第2熱交換器33において、冷媒は還気RAと熱交換して蒸発する。第2熱交換器33で蒸発・気化した冷媒は、四路切換弁43を経て圧縮機42に吸い込まれる。
図3は、換気装置の制御ブロック図である。換気装置10は、図3に示す制御部16を有する。制御部16は、換気装置10の動作を制御する装置であり、例えば、CPU等のプロセッサ、RAM、ROM等のメモリを備えたマイクロコンピュータにより構成される。制御部16は、LSI、ASIC、FPGA等を用いてハードウェアとして実現されるものであってもよい。制御部16は、メモリにインストールされたプログラムをプロセッサが実行することによって、所定の機能を発揮する。
制御部16は、給気ファン22、排気ファン32、圧縮機42、四路切換弁43、及び膨張弁44と接続されている。制御部16は、給気温度センサ26、外気温度センサ27、及び還気温度センサ36が接続されている。制御部16は、各温度センサの検出値に基づいて、給気ファン22、排気ファン32、圧縮機42、四路切換弁43、及び膨張弁44等の動作を制御する。なお、制御部16には、ユーザが換気装置10の運転・停止、及び設定変更等を行うリモコン(図示省略)がさらに接続されていてもよい。
(第1換気装置について)
図2、図3、及び図5に示すように、第1換気装置11は、給気ユニット20、排気ユニット30、及び圧縮機ユニット40を一体に構成している。図5に示すように、第1換気装置11は、屋外S2に配置することができる。本実施形態では、給気ユニット20の吹出し口25、及び排気ユニット30の吸込み口34を建物Bの外壁面に直付けして配置している。なお、この場合において、吹出し口25及び吸込み口34にダクトを接続して、屋内S1に対して給気SAを放出する位置、及び屋内S1から還気RAを吸い込む位置を調整してもよい。
図5に示すように、第1換気装置11は屋外S2に配置される。この場合、給気側ケーシング21及び給気ファン22と、排気側ケーシング31及び排気ファン32とは、屋外S2に配置される。第1換気装置11は、排気ファン及び給気ファンが屋内に配置される従来の換気装置に比べて、給気ファン22及び排気ファン32と屋内S1との距離を大きくすることができる。このため、第1換気装置11では、従来の換気装置に比べて、給気ファン22及び排気ファン32で発生した騒音が屋内S1へ伝達される間の距離減衰量を大きくすることができる。これにより、第1換気装置11では、屋内S1の騒音を抑制することが可能となる。
(第2換気装置について)
図6に示すように、第2換気装置12は、排気側ケーシング31が、第1ケーシング31A及び第2ケーシング31Bにより構成されており、排気ユニット30が、第1ケーシング31Aに排気ファン32を収容したファンユニット30A、及び第2ケーシング31Bに第2熱交換器33を収容したコイルユニット30Bに分割されている点で、第1換気装置11と異なっている。第2換気装置12は、給気ユニット20、ファンユニット30A、及び圧縮機ユニット40を一体に構成し、コイルユニット30Bを別体としている。第2換気装置12では、ファンユニット30A及びコイルユニット30Bがダクト30Cで接続されており、室内S1から吸い込んだ還気RAがコイルユニット30B、ダクト30C及びファンユニット30Aを通って屋外S2に排気される。
図6に示すように、第2換気装置12は、コイルユニット30B以外の部分が屋外S2に配置され、コイルユニット30Bが屋内S1に配置される。この場合、給気ユニット20及びファンユニット30A(第1ケーシング31A及び排気ファン32)が、屋外S2に配置される。このため、第2換気装置12では、従来の換気装置に比べて、給気府lン22及び排気ファン32で発生した騒音が屋内S1へ伝達される間の距離減衰量を大きくすることができる。これにより、第2換気装置12では、屋内S1の騒音を抑制することが可能となる。第2換気装置12では、コイルユニット30Bをファンユニット30Aと別体にすることにより、屋外S2と換気対象空間とが離れている場合であっても、排気ファン32による騒音を抑制しつつ、第2熱交換器33を換気対象空間の傍に配置することによって熱回収ロスを抑制できる。なお、本実施形態の第2換気装置12では、排気ユニット30をファンユニット30A及びコイルユニット30Bに分けているが、給気ユニット20についても、給気ファン22及び第1熱交換器23を別体のユニットに分けてもよい。この場合、第1熱交換器23を含むユニットだけを屋内S1に配置すると好ましい。
(第3換気装置について)
図7に示すように、第3換気装置13は、給気ユニット20と、排気ユニット30及び圧縮機ユニット40とが、分離されている点で、第1換気装置11と異なっている。第3換気装置13は、排気ユニット30及び圧縮機ユニット40を一体に構成し、給気ユニット20を別体としている。
図7に示すように、第3換気装置13は、給気ユニット20以外の部分が屋外S2に配置され、給気ユニット20が屋内S1に配置される。この場合、排気側ケーシング31及び排気ファン32が、屋外S2に配置される。このため、第3換気装置13では、従来の換気装置に比べて、排気ファン32で発生した騒音が屋内S1へ伝達される間の距離減衰量を大きくすることができる。これにより、第3換気装置13では、屋内S1の騒音を抑制することが可能となる。第3換気装置13では、給気ユニット20が別体となっているため、給気ユニット20の配置の自由度が向上している。なお、図7に示す実施形態では、建物Bの外壁部分に給気ユニット20を配置しているが、吸込み口24にダクトを接続すれば、外壁部分から離れた換気対象空間の傍に給気ユニット20を配置することも可能となる。
(第4換気装置について)
図8に示すように、第4換気装置14は、複数の給気ユニット20を備えている点で、第3換気装置13と異なっている。なお、本実施形態の第4換気装置14では、3台の給気ユニット20を備えているが、第4換気装置14における給気ユニット20の台数はこれに限定されず、2台以上とすることができる。
図8に示すように、第4換気装置14は、複数の給気ユニット20以外の部分が屋外S2に配置され、複数の給気ユニット20が屋内S1に配置される。この場合、排気側ケーシング31及び排気ファン32が、屋外S2に配置される。このため、第4換気装置14では、従来の換気装置に比べて、排気ファン32で発生した騒音が屋内S1へ伝達される間の距離減衰量を大きくすることができる。これにより、第4換気装置14では、屋内S1の騒音を抑制することが可能となる。
第4換気装置14では、複数の給気ユニット20によって屋内S1に給気SAを供給すると共に、1台の排気ユニット30によって、複数の給気ユニット20による給気SAの総風量にバランスする還気RAを屋外S2に排気EAとして放出している。第4換気装置14では、給気ユニット20の台数に比べて排気ユニット30の台数を少なくしている。これにより、第4換気装置14は、設置が容易となる。なお、本実施形態では、1台の排気ユニット30を備えた第4換気装置14を例示しているが、第4換気装置14における排気ユニット30の台数はこれに限定されず、2台以上に分割してもよい。第4換気装置14では、屋外S2に排気ファン32を配置することにより、複数台の給気ユニット20の総給気量に対応する還気量を処理する大型のファンを排気ファン32として用いた場合であっても、屋内S1の騒音を抑制することができる。第2熱交換器33も同様に、屋外S2に配置することにより、複数台の給気ユニット20の総給気量に対応する還気量分の熱量を処理する大型の熱交換器を用いることができる。なお、第2熱交換器33は、第2換気装置12と同様に、屋内S1に設けても良い。また、第2熱交換器33を屋内S1に設ける場合は、複数の熱交換器を並列に設けてもよい。
(第5換気装置について)
図9に示すように、第5換気装置15は、排気ユニット30に接続される還気ダクト37と、還気ダクト37に設けられた複数の吸込み口38を備えている点で、第4換気装置14と異なっている。第5換気装置15は、屋内S1内が複数の部屋R1~R3に区画されている建物Bに適用することができる。
第5換気装置15では、各部屋R1~R3に1台の給気ユニット20及び1か所の吸込み口38が配置される。なお、本実施形態では、1つの部屋に配置する給気ユニット20の台数と吸込み口38の台数とを同数としているが、各部屋R1~R3で給気ユニット20の給気量と吸込み口38から吸い込まれる還気量とがバランスしていればよく、給気ユニット20及び吸込み口38の台数は同数でなくてもよい。
第5換気装置15では、建物Bの外壁に設けた外気取入口28から取り入れた外気OAを給気ダクト29によって各給気ユニット20に分配する。第5換気装置15では、各部屋R1~R3にそれぞれ第1熱交換器23を配置すると共に、各給気ユニット20に膨張弁40を設けている。このため、第5換気装置15では、各部屋R1~R3の給気ユニット20が、給気温度を個別に調整することができる。第5換気装置では、給気ファン22によって各部屋R1~R3へ個別に給気SAを供給すると共に、排気ファン32によって、その給気SAの量とバランスする量の還気RAを吸込み口38から吸い込む。第5換気装置では、排気ファン32によって各部屋R1~R3の吸込み口38から吸い込んだ還気RAを還気ダクト37で集合させると共に、屋外S2に排気EAとして放出する。なお、各部屋R1~R3に設けられた吸込み口38は、図示しない風量調整機構を備えており、吸込み口38の吸気量(各部屋R1~R3の還気RAの風量)を個別に調整することができる。前記風量調整機構は、吸込み口38とは別に設けてもよく、この場合の風量調整機構は、ダンパ、風量調整機能を有するファンユニット等であってもよい。
図9に示すように、第5換気装置15は、複数の給気ユニット20以外の部分が屋外S2に配置され、複数の給気ユニット20が屋内S1に配置される。この場合、排気側ケーシング31及び排気ファン32が、屋外S2に配置される。このため、第5換気装置15では、従来の換気装置に比べて、排気ファン32で発生した騒音が屋内S1へ伝達される間の距離減衰量を大きくすることができる。これにより、第5換気装置15では、屋内S1の騒音を抑制することが可能となる。
第5換気装置15では、給気SAについては、個別に給気温度を調整するために、部屋R1~R3ごとに第1熱交換器23を設けているが、排気EAについては、排気温度を調整する必要がない(言い換えれば、成り行きでよい)ため、部屋R1~R3ごとに系統を分けて第2熱交換器33を設ける必要がない。このため、第5換気装置15では、各部屋R1~R3の還気RAを集合させて、1台の排気ユニット30によって処理している。第5換気装置15では、排気ユニット30の台数を減らすことによって、屋外S2における排気ユニット30の設置スペースの確保が容易になるとともに、設置に要する工数も低減することができる。第5換気装置15では、屋外S2に排気ファン32を配置することにより、複数台の給気ユニット20の総給気量に対応する還気量を処理する大型のファンを排気ファン32として用いた場合であっても、各部屋R1~R3の騒音を抑制することができる。第2熱交換器33も同様に、屋外S2に配置することにより、複数台の給気ユニット20の総給気量に対応する還気量分の熱量を処理する大型の熱交換器を用いることができる。なお、第2熱交換器33は、第2換気装置12と同様に、屋内S1に設けても良い。また、第2熱交換器33を屋内S1に設ける場合は、各部屋R1~R3の吸込み口38と一体又は別に熱交換器を複数設けても良い。
[実施形態の作用効果]
(1)本開示の換気装置10は、圧縮機42と、第1熱交換器23と、第2熱交換器33と、が冷媒配管51によって接続され、内部を冷媒が流れる冷媒回路50と、第1熱交換器23を通して屋外S2の空気を屋内S1に給気する給気ファン22と、第2熱交換器33を通して屋内S1の空気を屋外S2に排気する排気ファン32と、排気ファン32を収容する排気側ケーシング31と、を備え、排気ファン32及び排気側ケーシング31が屋外S2に配置されている。
このような構成の換気装置10では、排気ファン32を屋外S2に設置することにより、屋内S1の騒音を抑制することができる。このような構成の換気装置10では、屋外S2に配置した排気ファン32を排気側ケーシング31に収容することで、排気ファン32の騒音を屋内S1へより伝わりにくくすることができる。
(2)本開示の換気装置10は、第2熱交換器33が、排気側ケーシング31に収容されている。
このような構成の換気装置10では、排気ファン32及び第2熱交換器33を排気側ケーシング31に収容してユニット化することにより、施工現場における排気ファン32及び第2熱交換器33回りのダクト及び冷媒配管の施工が容易になる。
(3)本開示の第5換気装置15は、給気側ケーシング21を有し、第1熱交換器23及び給気ファン22を給気側ケーシング21に収容した給気ユニット20を複数備え、複数の給気ユニット20が、屋外S2の空気を屋内S1へ個別に給気する。
このような構成の第5換気装置15では、屋内S1が複数の部屋R1~R3に分かれている場合に、給気ユニット20で各部屋R1~R3へ個別に給気SAを供給することが可能となる。
(4)本開示の第5換気装置15は、排気ファン32が、屋内S1に配置され当該屋内S1の空気を吸い込む複数の吸込み口38を通じて、屋内S1の空気を屋外S2に排気する。
このような構成の第5換気装置15では、排気ファン32の台数を減らすことができる。
なお、本開示は、以上の例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
10 :換気装置
11 :第1換気装置
12 :第2換気装置
13 :第3換気装置
14 :第4換気装置
15 :第5換気装置
20 :給気ユニット
21 :給気側ケーシング
22 :給気ファン
23 :第1熱交換器
30 :排気ユニット
31 :排気側ケーシング
32 :排気ファン
33 :第2熱交換器
38 :吸込み口
42 :圧縮機
50 :冷媒回路
51 :冷媒配管
S1 :屋内
S2 :屋外

Claims (3)

  1. 圧縮機(42)と、第1熱交換器(23)と、第2熱交換器(33)と、が冷媒配管(51)によって接続され、内部を冷媒が流れる冷媒回路(50)と、
    前記第1熱交換器(23)を通して屋外(S2)の空気を屋内(S1)に給気する給気ファン(22)と、
    前記第2熱交換器(33)を通して前記屋内(S1)の空気を前記屋外(S2)に排気する排気ファン(32)と、
    前記排気ファン(32)を収容する排気側ケーシング(31)と、
    前記給気ファン(22)を収容する給気側ケーシング(21)と、
    を備え、
    前記排気側ケーシング(31)が前記給気側ケーシング(21)から分離され、
    前記排気ファン(32)及び前記排気側ケーシング(31)が屋外に配置され
    前記第1熱交換器(23)及び前記給気ファン(22)を前記給気側ケーシング(21)に収容した給気ユニット(20)を複数備え、
    複数の前記給気ユニット(20)が、前記屋外(S2)の空気を前記屋内(S1)へ個別に給気する、換気装置(10)。
  2. 前記第2熱交換器(33)は、前記排気側ケーシング(31)に収容されている、請求項1に記載の換気装置(10)。
  3. 前記排気ファン(32)は、
    前記屋内(S1)に配置され当該屋内(S1)の空気を吸い込む複数の吸込み口(38)を通じて、前記屋内(S1)の空気を前記屋外(S2)に排気する、請求項1又は請求項2に記載の換気装置(10)。
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