JP7429835B2 - Heat exchange type ventilation device with humidity control function - Google Patents
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Description
本発明は、居住空間などにおいて湿度を調整しながら熱交換換気を行う調湿機能付き熱交換形換気装置に関するものである。 The present invention relates to a heat exchange type ventilation device with a humidity control function that performs heat exchange ventilation while controlling humidity in a living space or the like.
従来、冷房あるいは暖房の効果を損なわずに換気できる装置として、換気の際に給気流と排気流との間で熱交換を行う熱交換形換気装置が知られている。 BACKGROUND ART Conventionally, a heat exchange type ventilation device that exchanges heat between a supply air flow and an exhaust air flow during ventilation has been known as a device that can perform ventilation without impairing the effectiveness of cooling or heating.
近年、地球温暖化の影響および住宅の気密性が向上したことにより、冬季においては室内が低温乾燥になる一方、夏季においては室内が高温多湿になるため、居住者にとって室内の快適性が損なわれることが懸念されている。いずれの場合も室内の快適性を向上させるには、特に室内の湿度管理が重要であることから、室内の湿度を調整しながら熱交換換気を行う調湿機能(除加湿機能)付き熱交換形換気装置が求められている。このため、我々は、調湿機能のうち加湿機能を実現するために、水破砕によって加湿する液体微細化装置を適用した熱交換形換気装置の開発を進める一方、除湿機能を実現するために、冷凍サイクルと熱交換器とを組み合わせた除湿装置を適用した熱交換形換気装置の開発を進めている。水破砕によって加湿する液体微細化装置としては、例えば、特許文献1に記載の液体微細化装置が知られている。また、冷凍サイクルと熱交換器とを組み合わせた除湿装置としては、例えば、特許文献2に記載の除湿装置が知られている。
In recent years, due to the effects of global warming and improvements in the airtightness of houses, indoors become cold and dry in the winter, while indoors become hot and humid in the summer, impairing indoor comfort for residents. This is a concern. In either case, indoor humidity control is particularly important in order to improve indoor comfort, so a heat exchange type with a humidity control function (dehumidification/humidification function) that performs heat exchange ventilation while adjusting indoor humidity. Ventilation equipment is required. For this reason, in order to realize the humidification function of the humidity control function, we are proceeding with the development of a heat exchange type ventilation device that applies a liquid atomization device that humidifies by water fragmentation. We are developing a heat exchange ventilation system that uses a dehumidifier that combines a refrigeration cycle and a heat exchanger. As a liquid atomization device that humidifies by water fracturing, for example, a liquid atomization device described in Patent Document 1 is known. Further, as a dehumidifying device that combines a refrigeration cycle and a heat exchanger, for example, a dehumidifying device described in
まず、従来の液体微細化装置について図9を用いて説明する。 First, a conventional liquid atomization device will be explained using FIG. 9.
図9に示すように、従来の液体微細化装置101は、送風機により外気が通過する処理室102と、給水管からの給水を所定量貯水する貯水部103とを備える。また、貯水部103に下部を水没させ上方に向かって径が拡大するすり鉢状の回転体104と、回転体104とともに回転し、回転体104の回転による遠心力で飛散した水および空気が通過可能な円筒状の多孔体105を備える。そして、回転体104の回転による遠心力で、貯水部103から水が吸い上げられ、回転体104から外部に向けて飛散した水が多孔体105を通じて周辺部に衝突し、水が微細化されるようになっている。これにより、従来の液体微細化装置101では、導入される空気に対する加湿を行っている。
As shown in FIG. 9, a conventional
次に、従来の除湿装置について図10を参照して説明する。 Next, a conventional dehumidifying device will be described with reference to FIG. 10.
図10に示すように、従来の除湿装置200は、空気吸込口201から本体ケース202内に吸い込んだ空気(空気X、空気Y)を、除湿部203を通過させた後に、空気吹出口204から本体ケース202外に吹き出す構成となっている。除湿部203は、圧縮機205、放熱器206、膨張器207、吸熱器208の順に連結した冷凍サイクルと、吸熱器208と放熱器206との間に配置され、第一流路209を流れる空気Xと第二流路210を流れる空気Yとの間で熱交換する熱交換器211とを備える。そして、第一流路209を流れる空気Xは、吸熱器208で冷却されて結露が発生する。この結露の発生により生じた結露水は回収される。一方、第二流路210を流れる空気Yは、吸熱器208によって冷却された空気Xと熱交換して冷却されて結露が発生する。この結露の発生により生じた結露水もまた回収される。これにより、従来の除湿装置200では、導入される空気に対する除湿を行っている。
As shown in FIG. 10, the
上記した従来の液体微細化装置101の加湿機能と従来の除湿装置200の除湿機能とを組み込んだ調湿機能付き熱交換形換気装置を開発する場合、除加湿時において一定水準の調湿量(加湿量、除湿量)を実現することは可能である。しかしながら、日本での住宅環境では、一年を通しての気温差および湿度差が大きいため、居住者にとって室内の快適性を向上させるには、調湿性能のさらなる向上が強く求められている。特に、日本では居住空間での設置スペースが限られていることから、調湿機能付き熱交換形換気装置を大型化することなく、調湿性能を向上させる必要がある。
When developing a heat exchange type ventilation device with a humidity control function that incorporates the humidification function of the conventional
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、除加湿時における調湿性能を向上させること可能な調湿機能付き熱交換形換気装置を提供するものである。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a heat exchange type ventilation device with a humidity control function that can improve humidity control performance during dehumidification and humidification.
この目的を達成するために、本発明に係る調湿機能付き熱交換形換気装置は、室内の空気を室外に排出するための排気風路を流通する排気流と、室外の空気を室内へ給気するための給気風路を流通する給気流との間で熱交換する熱交換形換気装置と、給気風路から熱交換後の給気流が導入されるように構成され、導入された給気流に対して加湿を行う加湿装置と、給気風路から熱交換後の給気流が導入されるように構成され、導入された給気流に対して除湿を行う除湿装置とを備える。除湿装置は、圧縮機と放熱器と膨張器と吸熱器と四方弁とを含んで構成される冷媒サイクルと、吸熱器の下流側に配置され、第一流路を流れる空気と第二流路を流れる空気との間で熱交換する熱交換器とを含む。そして、除湿装置は、四方弁によって冷媒サイクルでの冷媒の流れを第一方向として給気流に対して除湿を行う除湿モードと、四方弁によって冷媒サイクルでの冷媒の流れを第一方向とは逆の第二方向として給気流に対して加熱を行う加熱モードとを有する。除湿装置に導入された給気流の一部分は、吸熱器、熱交換器の第一流路を流通した後に、給気風路に導出されるとともに、除湿装置に導入された給気流の他の部分は、熱交換器の第二流路を流通した後に、給気風路に導出される。除湿装置に導入された排気流は、放熱器を流通した後に、排気風路に導出される。熱交換後の給気風路に設置された風路切替部を備える。風路切替部は、熱交換後の給気流が加熱モードにおいて除湿装置を流通して加湿装置に導入されて室内に給気される状態と、熱交換後の給気流が除湿装置を流通せずに加湿装置に導入されて室内に給気される状態と、熱交換後の給気流が除湿モードにおいて除湿装置を流通して加湿装置に導入されずに室内に給気される状態と、熱交換後の給気流が除湿装置及び加湿装置を流通せずに室内に給気される状態と、を切り替え可能に構成されている。 In order to achieve this objective, the heat exchange type ventilation device with a humidity control function according to the present invention has an exhaust flow flowing through an exhaust air passage for discharging indoor air to the outdoors, and an exhaust flow that flows through an exhaust air passage for discharging indoor air to the outdoors, and an exhaust flow that supplies outdoor air to the indoor room. A heat exchange type ventilation device that exchanges heat with the supply air flowing through the supply air duct for ventilation, and a heat exchange type ventilation device that is configured so that the supply air after heat exchange is introduced from the supply air duct, and the introduced supply air and a dehumidifier configured to introduce a heat-exchanged air supply flow from a supply air path and dehumidify the introduced air supply flow. The dehumidifier includes a refrigerant cycle that includes a compressor, a heat radiator, an expander, a heat absorber, and a four-way valve, and is placed downstream of the heat absorber, and connects air flowing through a first flow path and a second flow path. It includes a heat exchanger that exchanges heat with the flowing air. The dehumidifier has two dehumidifying modes: a four-way valve that dehumidifies the supply air flow with the refrigerant flow in the refrigerant cycle in the first direction, and a four-way valve that dehumidifies the refrigerant flow in the refrigerant cycle in the opposite direction from the first direction. The second direction is a heating mode in which the supply air flow is heated. A part of the air supply flow introduced into the dehumidifier is led out to the air supply air passage after passing through the first flow path of the heat absorber and the heat exchanger, and the other part of the air supply flow introduced into the dehumidification apparatus is After flowing through the second flow path of the heat exchanger, it is led out to the supply air path. The exhaust flow introduced into the dehumidifier is led out to the exhaust air path after passing through the radiator. It includes an air path switching section installed in the air supply air path after heat exchange. The air path switching unit is configured to switch between a state in which the air supply flow after heat exchange flows through the dehumidifier in the heating mode, is introduced into the humidifier, and is supplied into the room, and a state in which the air supply flow after heat exchange flows through the dehumidifier. There are two states in which the air is introduced into the humidifier without being introduced into the humidifier and the air is supplied into the room.The other is where the air supply after heat exchange flows through the dehumidifier in dehumidification mode and is supplied into the room without being introduced into the humidifier. It is configured to be able to switch between a state in which the air supply flow after replacement is supplied into the room without passing through the dehumidifier and the humidifier.
本発明によれば、除加湿時における調湿性能を向上させること可能な調湿機能付き熱交換形換気装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a heat exchange type ventilation device with a humidity control function that can improve humidity control performance during dehumidification and humidification.
本発明に係る調湿機能付き熱交換形換気装置は、室内の空気を室外に排出するための排気風路を流通する排気流と、室外の空気を室内へ給気するための給気風路を流通する給気流との間で熱交換する熱交換形換気装置と、給気風路から熱交換後の給気流が導入されるように構成され、導入された給気流に対して加湿を行う加湿装置と、給気風路から熱交換後の給気流が導入されるように構成され、導入された給気流に対して除湿を行う除湿装置とを備える。除湿装置は、圧縮機と放熱器と膨張器と吸熱器と四方弁とを含んで構成される冷媒サイクルと、吸熱器の下流側に配置され、第一流路を流れる空気と第二流路を流れる空気との間で熱交換する熱交換器とを含む。そして、除湿装置は、四方弁によって冷媒サイクルでの冷媒の流れを第一方向として給気流に対して除湿を行う除湿モードと、四方弁によって冷媒サイクルでの冷媒の流れを第一方向とは逆の第二方向として給気流に対して加熱を行う加熱モードとを有する。除湿装置に導入された給気流の一部分は、吸熱器、熱交換器の第一流路を流通した後に、給気風路に導出されるとともに、除湿装置に導入された給気流の他の部分は、熱交換器の第二流路を流通した後に、給気風路に導出される。除湿装置に導入された排気流は、放熱器を流通した後に、排気風路に導出される。除湿装置から給気風路に導出された給気流は、除湿モードでは、加湿装置によって加湿されずに室内に給気され、加熱モードでは、加湿装置によって加湿されて室内に給気される。 The heat exchange type ventilation device with a humidity control function according to the present invention has an exhaust flow flowing through an exhaust air passage for discharging indoor air to the outdoors, and an air supply air passage for supplying outdoor air into the indoor room. A heat exchange type ventilation device that exchanges heat with the circulating supply air flow, and a humidifier that is configured so that the supply air flow after heat exchange is introduced from the supply air path and humidifies the introduced supply air flow. and a dehumidifier configured to introduce the air supply flow after heat exchange from the air supply air passage, and dehumidifying the introduced air supply flow. The dehumidifier includes a refrigerant cycle that includes a compressor, a heat radiator, an expander, a heat absorber, and a four-way valve, and is placed downstream of the heat absorber, and connects air flowing through a first flow path and a second flow path. It includes a heat exchanger that exchanges heat with the flowing air. The dehumidifier has two dehumidifying modes: a four-way valve that dehumidifies the supply air flow with the refrigerant flow in the refrigerant cycle in the first direction, and a four-way valve that dehumidifies the refrigerant flow in the refrigerant cycle in the opposite direction from the first direction. The second direction is a heating mode in which the supply air flow is heated. A part of the air supply flow introduced into the dehumidifier is led out to the air supply air passage after passing through the first flow path of the heat absorber and the heat exchanger, and the other part of the air supply flow introduced into the dehumidification apparatus is After flowing through the second flow path of the heat exchanger, it is led out to the supply air path. The exhaust flow introduced into the dehumidifier is led out to the exhaust air path after passing through the radiator. In the dehumidification mode, the air supply flow led out from the dehumidifier to the air supply air path is supplied into the room without being humidified by the humidifier, and in the heating mode, it is humidified by the humidifier and then supplied into the room.
こうした構成によれば、除湿装置の四方弁の切り替えによって加湿装置に導入される給気流を容易に加熱することが可能となり、加湿装置を流通する給気流への加湿量を増加させることができる。つまり、除加湿時における調湿性能を向上させること可能な調湿機能付き熱交換形換気装置とすることができる。 According to such a configuration, it becomes possible to easily heat the supply air flow introduced into the humidifier by switching the four-way valve of the dehumidifier, and it is possible to increase the amount of humidification of the supply air flow flowing through the humidifier. In other words, it is possible to provide a heat exchange type ventilation device with a humidity control function that can improve humidity control performance during dehumidification and humidification.
また、本発明に係る調湿機能付き熱交換形換気装置は、熱交換後の給気風路に設置された風路切替部をさらに備える。そして、風路切替部は、熱交換後の給気流が除湿装置を流通して加湿装置に導入される状態と、熱交換後の給気流が除湿装置を流通せずに加湿装置に導入される状態とを切り替え可能に構成されている。こうした構成によれば、加湿装置に導入する給気流への加熱が必要ない場合に、風路切替部によって除湿装置に給気流が流れない状態に容易に制御することができ、加湿時において、除湿装置に起因した圧力損失の上昇が抑制され、省エネルギーでの運転を実現することができる。 Moreover, the heat exchange type ventilation device with a humidity control function according to the present invention further includes an air path switching section installed in the air supply air path after heat exchange. The air path switching unit has two states: one in which the supply air flow after heat exchange is introduced into the humidifier after passing through the dehumidifier, and the other in which the supply air flow after heat exchange is introduced into the humidifier without passing through the dehumidifier. It is configured to be able to switch between the states. According to this configuration, when heating the air supply flow introduced into the humidifier is not required, the air path switching section can easily control the air supply flow to a state in which it does not flow to the dehumidifier. The increase in pressure loss caused by the device is suppressed, and energy-saving operation can be realized.
また、本発明に係る調湿機能付き熱交換形換気装置では、除湿装置は、放熱器に対して水を吹き付ける水吹付部をさらに備える。そして、除湿モードでは、除湿装置に導入された排気流は、水吹付部によって水が吹き付けられた状態の放熱器を流通した後に、排気風路に導出される。こうした構成によれば、除湿モードにおいて、除湿装置における放熱器の冷却(排熱)に必要なエネルギーを、熱交換形換気装置からの排気流の空気熱と、吹き付けられた水の気化熱とによって得ることができるため、放熱器を効果的に冷却することができる。このため、除湿装置を流通する給気流からの除湿量を増加させることができる。つまり、除加湿時における調湿性能を向上させること可能な調湿機能付き熱交換形換気装置とすることができる。 Furthermore, in the heat exchange type ventilation device with a humidity control function according to the present invention, the dehumidification device further includes a water spraying section that sprays water onto the radiator. In the dehumidification mode, the exhaust flow introduced into the dehumidification device flows through the radiator on which water is sprayed by the water spray section, and then is led out to the exhaust air path. According to this configuration, in the dehumidification mode, the energy required for cooling (exhaust heat) of the radiator in the dehumidifier is generated by the air heat of the exhaust flow from the heat exchange type ventilation device and the heat of vaporization of the blown water. Therefore, the radiator can be effectively cooled. Therefore, it is possible to increase the amount of moisture removed from the air supply flowing through the dehumidifier. In other words, it is possible to provide a heat exchange type ventilation device with a humidity control function that can improve humidity control performance during dehumidification and humidification.
以下、本発明を実施するための形態について添付図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、全図面を通して、同一の部位については同一の符号を付して説明を省略している。さらに、本発明に直接には関係しない各部の詳細については重複を避けるために、図面ごとの説明は省略している。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that the following embodiments are examples of embodying the present invention, and do not limit the technical scope of the present invention. In addition, throughout all the drawings, the same parts are given the same reference numerals and their explanations are omitted. Further, in order to avoid duplication of details of each part that is not directly related to the present invention, explanations for each drawing are omitted.
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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(前提例)
まず、図1、図2を参照して、本発明の実施の形態の前提例となる熱交換形換気装置について説明する。図1は、本発明の前提例に係る熱交換形換気装置の住宅における設置状態を示す模式図である。図2は、本発明の前提例に係る熱交換形換気装置の構成を示す模式図である。
(Prerequisite example)
First, with reference to FIGS. 1 and 2, a heat exchange type ventilation system that is a prerequisite example of an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing how a heat exchange type ventilation device according to a prerequisite example of the present invention is installed in a house. FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a heat exchange type ventilation device according to a prerequisite example of the present invention.
図1において、家1の屋内に熱交換形換気装置10が設置されている。熱交換形換気装置10は、屋内の空気と屋外の空気とを熱交換しながら換気する装置である。
In FIG. 1, a heat exchange
図1に示す通り、排気流2は、黒色矢印のごとく、熱交換形換気装置10を介して屋外に放出される。排気流2は、屋内から屋外に排出される空気の流れである。また、給気流3は、白色矢印のごとく、熱交換形換気装置10を介して室内に取り入れられる。給気流3は、屋外から屋内に取り込まれる空気の流れである。例えば、日本の冬季を挙げると、排気流2は20~25℃であるのに対して、給気流3は氷点下に達することもある。熱交換形換気装置10は、換気を行うとともに、この換気時に、排気流2の熱を給気流3へと伝達し、不用な熱の放出を抑制している。
As shown in FIG. 1, the
熱交換形換気装置10は、図2に示す通り、本体ケース11、熱交換素子12、排気ファン13、内気口14、排気口15、給気ファン16、外気口17、給気口18、排気風路4、給気風路5を備えている。本体ケース11は、熱交換形換気装置10の外枠である。本体ケース11の外周には、内気口14、排気口15、外気口17、給気口18が形成されている。内気口14は、排気流2を熱交換形換気装置10に吸い込む吸込口である。排気口15は、排気流2を熱交換形換気装置10から屋外に吐き出す吐出口である。外気口17は、給気流3を熱交換形換気装置10に吸い込む吸込口である。給気口18は、給気流3を熱交換形換気装置10から屋内に吐き出す吐出口である。
As shown in FIG. 2, the heat exchange
本体ケース11の内部には、熱交換素子12、排気ファン13、給気ファン16が取り付けられている。また、本体ケース11の内部には、排気風路4、給気風路5が構成されている。熱交換素子12は、排気風路4を流通する排気流2と、給気風路5を流通する給気流3との間で熱交換(顕熱と潜熱)を行うための部材である。排気ファン13は、排気流2を内気口14から吸い込み、排気口15から吐出するための送風機である。給気ファン16は、給気流3を外気口17から吸い込み、給気口18から吐出するための送風機である。排気風路4は、内気口14と排気口15とを連通する風路である。給気風路5は、外気口17と給気口18とを連通する風路である。排気ファン13により吸い込まれた排気流2は、排気風路4内の熱交換素子12、排気ファン13を経由し、排気口15から屋外へと排出される。また、給気ファン16により吸い込まれた給気流3は、給気風路5内の熱交換素子12、給気ファン16を経由し、給気口18から屋内へと供給される。
Inside the
熱交換形換気装置10は、熱交換換気を行う場合には、熱交換素子12の排気ファン13および給気ファン16を動作させ、熱交換素子12において排気風路4を流通する排気流2と、給気風路5を流通する給気流3との間で熱交換を行う。これにより、熱交換形換気装置10は、換気を行う際に、室外に放出する排気流2の熱を室内に取り入れる給気流
3へと伝達し、不要な熱の放出を抑制し、室内に熱を回収する。この結果、冬季においては、換気を行う際に、屋外の温度が低い空気によって屋内の温度低下を抑制することができる。一方、夏季においては、換気を行う際に、屋外の温度が高い空気によって屋内の温度上昇を抑制することができる。
When performing heat exchange ventilation, the heat exchange
(実施の形態1)
次に、図3を参照して、本実施の形態1に係る調湿機能(除加湿機能)付き熱交換形換気装置について説明する。図3は、本発明の実施の形態1に係る調湿機能付き熱交換形換気装置の構成を示す模式図である。なお、図3以降の各模式図では、排気風路4および給気風路5を、熱交換形換気装置10内の排気流2および給気流3の流れ(黒矢印)と兼用して表記している。
(Embodiment 1)
Next, with reference to FIG. 3, a heat exchange type ventilation device with a humidity control function (dehumidification/humidification function) according to the first embodiment will be described. FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of a heat exchange type ventilation device with a humidity control function according to Embodiment 1 of the present invention. In addition, in each schematic diagram after FIG. 3, the
まず、調湿機能付き熱交換形換気装置50における気流(排気流2、給気流3)の流れについて説明する。なお、以下の説明では、熱交換後の気流(排気流2、給気流3)または風路(排気風路4、給気風路5)は、熱交換形換気装置10における熱交換素子12を通過した後の気流または風路を示し、熱交換前の気流または風路は、熱交換素子12を通過する前の気流をまたは風路を示すものとする。
First, the flow of air (
本実施の形態1に係る調湿機能付き熱交換形換気装置50は、図3に示すように、前提例に係る熱交換形換気装置10に対して、除湿機能を付与する手段としての除湿装置30と加湿機能を付与する手段として液体微細化装置60とを連結した構成を有している。なお、液体微細化装置60は、請求項の「加湿装置」に相当する。
As shown in FIG. 3, the heat exchange
そして、熱交換形換気装置10には、図3に示すように、熱交換後の排気風路4に切替ダンパ40が設置され、熱交換後の給気風路5に切替ダンパ41および切替ダンパ43が設置されている。切替ダンパ40は、排気風路4を流通する排気流2を屋外に流す状態と、排気風路4を流通する排気流2を除湿装置30に流す状態とを切り替えるためのダンパである。また、切替ダンパ41は、給気風路5を流通する給気流3を屋内側に流す状態と、給気風路5を流通する給気流3を除湿装置30に流す状態とを切り替えるためのダンパである。また、切替ダンパ43は、切替ダンパ41よりも下流側(給気風路5の屋内側)に設けられ、給気風路5を流通する給気流3を屋内に流す状態と、給気風路5を流通する給気流3を液体微細化装置60に流す状態とを切り替えるためのダンパである。なお、除湿装置30を流通した給気流3は、切替ダンパ43よりも上流側(熱交換素子12側)において給気風路5に導出されるように構成されている。ここで、切替ダンパ40、切替ダンパ41、及び切替ダンパ43は、請求項の「風路切替部」に相当する。
As shown in FIG. 3, in the heat exchange
調湿機能付き熱交換形換気装置50では、各切替ダンパ(切替ダンパ40、切替ダンパ41、切替ダンパ43)を切り替えることで、(A)熱交換後の給気流3が除湿装置30および液体微細化装置60を流通することなく屋内に給気されるA状態、(B)熱交換後の給気流3が除湿装置30を流通し、その後、液体微細化装置60を流通することなく屋内に給気されるB状態、(C)熱交換後の給気流3が除湿装置30を流通することなく、液体微細化装置60を流通して屋内に給気されるC状態、(D)熱交換後の給気流3が除湿装置30を流通し、その後、液体微細化装置60を流通して屋内に給気されるD状態、とすることが可能となっている。
In the heat exchange
A状態では、除加湿の必要がない場合に、熱交換形換気装置10によって熱交換された給気流3がそのまま屋内に給気される。
In state A, when there is no need for dehumidification, the
B状態では、除湿が必要な夏季などの場合に、熱交換後の給気流3に対して除湿が実行された後、除湿された給気流3が屋内に給気される。
In state B, in a case such as summer when dehumidification is necessary, dehumidification is performed on the
C状態では、加湿が必要な冬季などの場合に、熱交換後の給気流3に対して加湿が実行された後、加湿された給気流3が屋内に給気される。
In state C, when humidification is necessary, such as during winter, humidification is performed on the
D状態では、C状態よりも加湿量が必要となる場合に、熱交換後の給気流3が加熱され、加熱された給気流3に対して加湿が実行された後、加湿された給気流3が屋内に給気される。
In state D, when a greater amount of humidification is required than in state C, the
以上のように、調湿機能付き熱交換形換気装置50は、給気流3の流れをA状態~D状態に切り替えることによって、適切な湿度に制御された状態で給気流3が屋内に給気されるように構成されている。なお、除湿動作および加湿動作の詳細については後述するが、除湿および加湿の必要がない場合には、A状態とすることで、除湿装置30および液体微細化装置60に起因した圧力損失の上昇が抑制され、調湿機能付き熱交換形換気装置50として、年間を通じての省エネルギーでの運転を実現することができる。
As described above, the heat exchange
次に、調湿機能付き熱交換形換気装置50における除湿装置30について図3~図5を参照して説明する。図4は、調湿機能付き熱交換形換気装置において除湿モードでの除湿装置の構成を示す模式図である。図5は、調湿機能付き熱交換形換気装置において加熱モードでの除湿装置の構成を示す模式図である。
Next, the
除湿装置30は、熱交換形換気装置10での熱交換後の給気流3の除湿または加熱を行うためのユニットである。除湿装置30は、図3に示すように、圧縮機31と四方弁31aと放熱器32と膨張器33と吸熱器34とを含んで構成される冷媒サイクルと、熱交換器35とを備えている。そして、本実施の形態の冷媒サイクルは、圧縮機31(+四方弁31a)と放熱器32と膨張器33と吸熱器34とをこの順序で環状に連結して構成される。冷媒サイクルには、例えば、冷媒として代替フロン(HFC134a)が利用される。また、冷凍サイクルを構成する各機器の連結には、銅管がよく用いられ、溶接方式で連結される。
The
四方弁31aは、冷媒サイクル内を流れる冷媒の流れる向きを切り替えるための機器(可逆弁)である。具体的には、四方弁31aは、圧縮機31と放熱器32と膨張器33と吸熱器34とをこの順序で冷媒が流通する第一方向(図4参照)と、圧縮機31と吸熱器34と膨張器33と放熱器32とをこの順序で冷媒が流通する第二方向(図5参照)とを切り替える。第一方向と第二方向とは、冷媒の流れが逆方向となる。
The four-
冷媒サイクルは、四方弁31aによって第一方向に冷媒が流通して給気流3に対して除湿を行う除湿モードの状態(図5参照)と、四方弁31aによって第二方向に冷媒が流通して給気流3に対して加熱を行う加熱モードの状態(図6参照)とを有する。なお、放熱器32と吸熱器34は、除湿モードでの機能に対応する呼称であるが、以下では、加熱モードでもそのままの呼称を用いて説明する。
The refrigerant cycle is divided into a dehumidification mode state (see FIG. 5) in which the refrigerant flows in a first direction by the four-
<除湿モード>
除湿モードでは、図4に示すように、四方弁31aによって圧縮機31と放熱器32と膨張器33と吸熱器34とをこの順序(第一方向)で冷媒が流通する。
<Dehumidification mode>
In the dehumidification mode, as shown in FIG. 4, the refrigerant flows through the
圧縮機31は、冷媒サイクルにおける低温・低圧の冷媒ガス(作動媒体ガス)を圧縮し、圧力を高めて高温化する機器である。本実施の形態では、圧縮機31は、冷媒ガスの温度を45℃程度にまで高温化している。
The
放熱器32は、圧縮機31によって高温・高圧となった冷媒ガスと空気(排気流2)と
の間で熱交換することによって、熱を外部(冷媒サイクル外)に放出させる機器である。このとき、冷媒ガスは、高圧下で凝縮されて液化する。放熱器32では、導入される冷媒ガスの温度(45℃程度)が空気の温度より高いため、熱交換すると、空気は昇温され、冷媒ガスは冷却される。なお、放熱器32は、凝縮器ともいう。
The
膨張器33は、放熱器32によって液化した高圧の冷媒を減圧して元の低温・低圧の液体とする機器である。なお、膨張器33は、膨張弁ともいう。
The
吸熱器34は、膨張器33を流通した冷媒が空気から熱を奪って蒸発し、液状の冷媒を低温・低圧の冷媒ガスとする機器である。吸熱器34では、導入される冷媒の温度が空気の温度より低いため、熱交換すると、空気が冷却され、冷媒が昇温される。なお、吸熱器34は、蒸発器ともいう。
The
<加熱モード>
加熱モードでは、図5に示すように、四方弁31aによって圧縮機31と吸熱器34と膨張器33と放熱器32とをこの順序(第二方向)で冷媒が流通する。
<Heating mode>
In the heating mode, as shown in FIG. 5, the refrigerant flows through the
圧縮機31は、除湿モードと同じく、冷媒サイクルにおける低温・低圧の冷媒ガス(作動媒体ガス)を圧縮し、圧力を高めて高温化する。
As in the dehumidification mode, the
吸熱器34は、除湿モードでの放熱器32と同じ機能を果たす機器となる。具体的には、吸熱器34は、圧縮機31によって高温・高圧となった冷媒ガスと空気(後述する第一給気流3a)との間で熱交換することによって、熱を外部(冷媒サイクル外)に放出させる。このとき、冷媒ガスは、高圧下で凝縮されて液化する。吸熱器34では、導入される冷媒ガスの温度(45℃程度)が空気の温度より高いため、熱交換すると、空気は昇温され、冷媒ガスは冷却される。
The
膨張器33は、吸熱器34によって液化した高圧の冷媒を減圧して元の低温・低圧の液体とする。
The
放熱器32は、除湿モードでの吸熱器34と同じ機能を果たす機器となる。具体的には、放熱器32は、膨張器33を流通した冷媒が空気から熱を奪って蒸発し、液状の冷媒を低温・低圧の冷媒ガスとする。放熱器32では、導入される冷媒の温度が空気の温度より低いため、熱交換すると、空気が冷却され、冷媒が昇温される。
The
また、熱交換器35は、顕熱型の熱交換素子を備えた熱交換器である。熱交換器35は、従来の除湿装置200における熱交換器211(図9参照)と同様、吸熱器34の下流側(吸熱器34と放熱器32との間)の空間に配置されている。熱交換器35の内部には、所定の方向に空気が流れる第一流路36と、この第一流路36と略直交する方向に空気が流れる第二流路37と、を備える。第一流路36は、吸熱器34から導入される空気を、放熱器32を流通させることなく、給気風路5に導出する流路である。第二流路37は、熱交換形換気装置10から導入された空気を、放熱器32を流通させることなく、給気風路5に導出する流路である。そして、熱交換器35は、第一流路36を流れる空気と第二流路37を流れる空気との間で顕熱のみ交換する。
Further, the
引き続き、除湿装置30における気流(排気流2、給気流3)の流れについて説明する。
Subsequently, the flow of airflow (
除湿装置30には、図3に示すように、内部に導入される熱交換後の給気流3を、2つの気流(第一給気流3a、第二給気流3b)に分割する分岐ダンパ42が設置されている
。第一給気流3aは、吸熱器34に導入され、第一流路36を流通する気流であり、第二給気流3bは、熱交換器35に導入され、第二流路37を流通する気流である。分岐ダンパ42は、第一給気流3aの風量と第二給気流3bの風量の比率を可変に構成されている。つまり、分岐ダンパ42は、ダンパの角度(熱交換後の給気流3の分岐割合)を調整することによって、第二給気流3bに対する第一給気流3aの割合を容易に増減させることが可能となっている。ここで、第一給気流3aは、請求項の「除湿装置に導入された給気流の一部分」に相当し、第二給気流3bは、請求項の「除湿装置に導入された給気流の他の部分」に相当する。
As shown in FIG. 3, the
除湿装置30では、分割された給気流3のうち第一給気流3aは、吸熱器34、熱交換器35の第一流路36、放熱器32の順(第一方向)に流通した後に、熱交換形換気装置10における熱交換後の給気風路5に導出される。一方、第二給気流3bは、熱交換器35の第二流路37、放熱器32の順(第二方向)に流通した後に、熱交換後の給気風路5に導出される。本実施の形態では、除湿装置30は、熱交換器35を流通した第一給気流3aと熱交換器35を流通した第二給気流3bとを合流させた後に、熱交換後の給気風路5に導出するように構成されている。これにより、室内に送風される給気流3としての温度調整がなされる。室内に送風される給気流3の温度調整方法については後述する。
In the
一方、除湿装置30に導入された排気流2は、放熱器32を流通した後に、熱交換形換気装置10における熱交換後の排気風路4に導出される。つまり、本実施の形態では、除湿装置30は、熱交換形換気装置10から導入される排気流2によって放熱器32が冷却されるように構成されている。
On the other hand, the
次に、除湿装置30の除湿動作(除湿モード)および加熱動作(加熱モード)について説明する。
Next, the dehumidifying operation (dehumidifying mode) and heating operation (heating mode) of the
<除湿モード>
まず、調湿機能付き熱交換形換気装置50を運転することによって、気流に流れがB状態となるように各切替ダンパを切り替える。そして、排気ファン13と給気ファン16が駆動し、熱交換形換気装置10の内部には、排気風路4を流通する排気流2と、給気風路5を流通する給気流3とが生じる。
<Dehumidification mode>
First, by operating the heat exchange
例えば、夏季において、排気流2は、エアコンなどによって快適な温度湿度に空調された屋内の空気であり、給気流3は、高温多湿の屋外の空気である。
For example, in summer, the
排気流2と給気流3とは、熱交換形換気装置10の内部で顕熱と潜熱が交換される。この際、高温多湿の給気流3から排気流2に水分が移動するため、給気流3の水分が除去される。つまり、熱交換形換気装置10の内部での全熱交換によって、給気流3に対する除湿(第一除湿)がなされる。
Sensible heat and latent heat are exchanged between the
次に、熱交換後の給気流3は、除湿装置30に導入されて除湿される。具体的には、除湿装置30に導入された給気流3のうち第一給気流3aは、吸熱器34によって冷却される。これにより、第一給気流3aの温度が露点温度以下となり、第一給気流3aが結露するので、第一給気流3aの水分が除去される。つまり、吸熱器34を流通することによって、第一給気流3aに対する除湿(第二除湿)がなされる。
The
加えて、除湿装置30に導入された給気流3のうち残りの第二給気流3bは、熱交換器35の第二流路37に流入し、第一流路36内の吸熱器34で冷却された第一給気流3aと熱交換される。これにより、第二流路37内の第二給気流3bが冷却されて結露するので、第二給気流3bの水分が除去される。つまり、熱交換器35で顕熱交換することによ
って、第二給気流3bに対する除湿(第三除湿)がなされる。
In addition, the remaining second
つまり、調湿機能付き熱交換形換気装置50は、熱交換形換気装置10と吸熱器34と熱交換器35との各機器による除湿(第一除湿~第三除湿)によって、屋外の高温多湿の給気流3から水分を除去し、その際、必要な除湿量を確保している。
In other words, the heat exchange
さらに、調湿機能付き熱交換形換気装置50における除湿装置30は、熱交換形換気装置10の排気風路4から排気流2を導入し、導入された排気流2が放熱器32を流通する構成となっている。放熱器32では、導入された排気流2によって、吸熱器34において吸熱されるエネルギーと、圧縮機31において冷媒サイクル内の冷媒を循環させるためのエネルギーとに相当する熱量が排熱され、放熱器32から熱を奪った排気流2は排気風路4に導出されてそのまま屋外に排出される。つまり、放熱器32は、導入された排気流2によって冷却される。そして、この結果として、放熱器32を流通することに伴う給気流3(第一給気流3a、第二給気流3b)の温度上昇が抑制される。
Further, the
<加熱モード>
まず、調湿機能付き熱交換形換気装置50を運転することによって、気流に流れがD状態となるように各切替ダンパを切り替える。そして、排気ファン13と給気ファン16が駆動し、熱交換形換気装置10の内部には、排気風路4を流通する排気流2と、給気風路5を流通する給気流3とが生じる。
<Heating mode>
First, by operating the heat exchange
例えば、冬季において、排気流2は、エアコンなどによって快適な温度湿度に空調された屋内の空気であり、給気流3は、低温乾燥の屋外の空気である。
For example, in winter, the
排気流2と給気流3とは、熱交換形換気装置10の内部で顕熱と潜熱が交換される。この際、排気流2から低温乾燥の給気流3に水分が移動するものの、給気流3は十分に加湿されない。
Sensible heat and latent heat are exchanged between the
次に、熱交換後の給気流3は、除湿装置30に導入されて加熱される。具体的には、除湿装置30に導入された給気流3のうち第一給気流3aは、吸熱器34によって加熱される。また、除湿装置30に導入された給気流3のうち残りの第二給気流3bは、熱交換器35の第二流路37に流入し、第一流路36内の吸熱器34で加熱された第一給気流3aと熱交換される。その後、放熱器32を流通することで、熱交換器35から導出した給気流3(第一給気流3a、第二給気流3b)の温度は低下するものの、除湿装置30に導入される前の給気流3の温度よりも、給気流3の温度が上昇して給気風路5に導出される。
The
放熱器32では、導入された排気流2によって、吸熱器34において放熱されるエネルギーと、圧縮機31において冷媒サイクル内の冷媒を循環させるためのエネルギーとに相当する熱量が吸熱され、放熱器32に熱を付与した排気流2は排気風路4に導出されてそのまま屋外に排出される。
In the
次に、除湿装置30での給気流3の温度調整方法について説明する。
Next, a method for adjusting the temperature of the
調湿機能付き熱交換形換気装置50には、図3に示すように、分岐ダンパ42の分岐割合の制御に関連して、熱交換前の排気流2の空気温度を検出する第一温度センサ45と、除湿装置30の吸熱器34を流通して合流した後の給気流3(第一給気流3aと第二給気流3bの混合気流)の空気温度を検出する第二温度センサ46と、分岐ダンパ42を制御する制御部(図示せず)とを有する。
As shown in FIG. 3, the heat exchange
制御部は、第一温度センサ45によって検出した温度に基づいて、分岐ダンパ42の分
岐割合を調整させ、第二温度センサ46によって検出される温度が所定の温度範囲となるように分岐ダンパ42を制御する。具体的には、制御部は、第一温度センサ45での温度と比べて、第二温度センサ46での温度が高い場合には、第二給気流3bの風量に対する第一給気流3aの風量を増加させ、除湿後の給気流3の温度を下降させる。一方、制御部は、第一温度センサ45での温度と比べて、第二温度センサ46での温度が低い場合には、第二給気流3bの風量に対する第一給気流3aの風量を減少させ、給気流3の温度を上昇させる。これにより、調湿機能付き熱交換形換気装置50では、第一温度センサ45(屋内から吸い込んだ熱交換前の排気流2)と同等の温度となる給気流3を給気することが可能となる。
The control unit adjusts the branching ratio of the branching
次に、調湿機能付き熱交換形換気装置50における液体微細化装置60について図6を参照して説明する。図6は、調湿機能付き熱交換形換気装置における液体微細化装置の構成を示す模式図である。
Next, the
液体微細化装置60は、水を微細化し、吸い込んだ空気にその微細化した水を含ませて吹き出す加湿装置である。
The
液体微細化装置60は、図6に示すように、吸込口62と、吹出口63と、内筒64と、外筒68と、水受け部71とを備えている。
As shown in FIG. 6, the
吸込口62は、液体微細化装置60の内部に空気を吸い込むための開口であり、液体微細化装置60の側面に設けられている。また、吸込口62は、ダクトが接続可能な形状(例えば、円筒形状)であり、切替ダンパ43を介して熱交換後の給気風路5と接続されている(図3参照)。
The
吹出口63は、液体微細化装置60の内部を通過した空気を吹き出すための開口であり、液体微細化装置60の上面に設けられている。また、吹出口63は、内筒64と外筒68とによって仕切られる領域(内筒64と外筒68との間の領域)に形成されている。そして、吹出口63は、液体微細化装置60の上面部における内筒64の周囲に設けられる。さらに、吹出口63は、吸込口62よりも上方に位置するように設けられている。また、吹出口63は、筒状のダクトが接続可能な形状であり、熱交換後の給気風路5と接続されている(図3参照)。
The
そして、吸込口62から吸い込まれた空気は、後述する液体微細化手段77によって、加湿された空気となって吹出口63から吹き出される。
The air sucked in from the
内筒64は、液体微細化装置60の内部の中央付近に配置される。また、内筒64は、略鉛直方向下方に向けて開口した通風口67を有し、中空円筒形状に形成されている。
The
外筒68は、円筒形状に形成され、内筒64を内包するように配置されている。また、外筒68の側壁68aには、後述する貯水部70に水を供給するための給水口72が設けられている。そして、給水口72は、第一通水路44aを介して給排水管39と接続されている。なお、給水口72は、貯水部70の上面(貯水部70に貯水され得る最大水位の面:水面80)よりも鉛直方向上方の位置に設けられている。
The
水受け部71は、液体微細化装置60の底部全面に亘って設けられている。水受け部71は、例えば、装置に異常が生じて水漏れが発生した際に、装置から漏れた水を一時的に溜めることができる。
The
次に、液体微細化装置60の内部構造について説明する。
Next, the internal structure of the
液体微細化装置60は、図6に示すように、その内部に、吸込連通風路65と、内筒風路66と、外筒風路69と、貯水部70と、液体微細化手段77と、水受け部71とを有する。
As shown in FIG. 6, the
吸込連通風路65は、吸込口62と内筒64(内筒風路66)とを連通するダクト形状の風路であり、吸込口62から吸い込まれた空気は、吸込連通風路65を介して内筒64の内部に至る構成となっている。
The suction
内筒風路66は、内筒64の内側に設けられた風路であり、内筒64の下端に設けられた開口(通風口67)を介して、内筒64の外側に設けられた外筒風路69(図6の破線矢符で示す風路)と連通している。内筒風路66には、風路内に液体微細化手段77が配置されている。
The inner
外筒風路69は、内筒64と外筒68との間に形成された風路であり、吹出口63と連通している。
The outer
貯水部70は、液体微細化装置60の下部(内筒64の下部)に設けられ、水を貯留する。貯水部70は、略すり鉢形状に形成されて、貯水部70の側壁は、外筒68の下端と接続されて一体化している。そして、貯水部70は、外筒68の側壁68aに設けられた給水口72から水が供給され、貯水部70の底面に設けられた排水口73から水が排出される構造となっている。ここで、排水口73は、給水口72と同様、別の第一通水路44aを介して給排水管39と接続されている。なお、排水口73は、貯水部70底面の最も低い位置に設けられていることが好ましい。
The
液体微細化手段77は、液体微細化装置60の主要部であり、水の微細化を行うところである。具体的には、液体微細化手段77は、揚水管(吸上管)74と、回転板75と、モータ76とを有する。また、液体微細化手段77は、内筒64の内側すなわち内筒64に覆われる位置に設けられている。
The liquid atomization means 77 is a main part of the
揚水管74は、回転により貯水部70から水を吸い上げる。また、揚水管74は中空の円錐台形状に形成され、直径の小さい側の先端が貯水部70に貯水された水の水面80以下になるように設けられている。
The
回転板75は、中央が開口したドーナツ状の円板形状に形成され、揚水管74の直径の大きい側、言い換えれば揚水管74の上部の周囲に配置されている。揚水管74の直径の大きい側には、その側面に複数の開口(図示せず)が設けられており、吸い上げた水が開口を通過して回転板75に供給されるようになっている。そして、回転板75は、揚水管74により吸い上げられた水を回転面方向に放出する。
The
モータ76は、揚水管74および回転板75を回転させる。
The
水受け部71は、貯水部70の鉛直方向下方において、液体微細化装置60の底部全面に亘って設けられている。
The
次に、液体微細化装置60の動作について図6を用いて説明する。
Next, the operation of the
初めに、液体微細化装置60の加湿動作を簡単に説明する。まず、図示しない給水設備と接続された給排水管39より水が給水口72から貯水部70に供給され、貯水部70に水が貯水される。そして、吸込口62から液体微細化装置60の内部に吸い込まれた空気
(熱交換後の給気流3または除湿装置30で加熱された給気流3)は、吸込連通風路65、内筒風路66、液体微細化手段77、外筒風路69の順に通過し、吹出口63から外部(例えば、室内)に向けて吹き出される。このとき、液体微細化手段77によって発生した水滴と、内筒風路66を通過する空気とが接触し、水滴が気化することにより空気を加湿することができる。また、貯水部70に貯水された水は、所定時間が経過したのち排水口73から装置外に排出される。
First, the humidifying operation of the
次に、液体微細化装置60の加湿動作、即ち液体微細化装置60が空気の加湿をどのように行うかをより詳細に説明する。
Next, the humidifying operation of the
吸込口62から吸込連通風路65を通過して内筒風路66の内筒に取り込まれた空気は、液体微細化手段77を通過する。揚水管74および回転板75がモータ76の動作により回転すると、回転により貯水部70に貯水された水が揚水管74の内壁面を伝って上昇する。上昇した水は、回転板75の表面を伝って引き伸ばされ、回転板75の外周端から回転面方向に向かって微細な水滴として放出される。放出された水滴は内筒64の内壁面に衝突して破砕され、さらに微細な水滴となる。この回転板75から放出された水滴と、内筒64の内壁面に衝突し破砕された水滴とが内筒64を通過する空気と接触し、水滴が気化して空気の加湿が行われる。なお、発生した水滴の一部は気化しないが、液体微細化手段77を内筒64で覆われるように配置しているので、気化しなかった水滴は内筒64の内側表面に付着して貯水部70に落下する。
Air that passes through the suction
そして、水滴を含んだ空気(加湿された空気)は、内筒64の下端に設けられた通風口67から、下方に設けられた貯水部70に向けて吹き出される。そして、内筒64と外筒68との間に形成された外筒風路69に向かって流れる。ここで、外筒風路69内を通過する空気は鉛直方向上方に向かって送風されるため、内筒風路66内を下方に流れる空気と送風方向が対向する向きに変わることとなる。
The air containing water droplets (humidified air) is blown out from the
このとき、通風口67から空気とともに吹き出された水滴はその慣性により空気の流れに追従できず、貯水部70の水面80もしくは外筒68の内側壁面に付着する。水滴の重量が大きいほどこの作用が大きく、すなわち、気化しにくい直径の大きな水滴ほど作用が大きいため、これにより大粒の水滴を流れる空気から分離することができる。
At this time, the water droplets blown out along with the air from the
そして、内筒風路66から通風口67を介して外筒風路69に流入した空気は、外筒風路69を通って上向きに流れる。そして、吹出口63から外部に吹き出される。このとき、水滴の一部は重力により貯水部70へ落下する、もしくは、内筒64の外壁あるいは外筒68の内壁に付着する。そして、内筒64の外壁や外筒68の内壁に付着した水滴は、内筒64の外側壁面や外筒68の内側壁面を伝って貯水部70へ落下する。
The air flowing into the outer
以上述べたようにして、液体微細化装置60は、液体微細化手段77によって空気(導入される給気流3)を加湿することができる。つまり、液体微細化装置60は、給気流3の流れがC状態では、熱交換後の給気流3に対して加湿を行う一方、給気流3の流れがD状態では、除湿装置30で加熱された給気流3に対して加湿を行う。
As described above, the
以上、本実施の形態1に係る調湿機能付き熱交換形換気装置50によれば、以下の効果を享受することができる。
As described above, according to the heat exchange
(1)除湿装置30から給気風路5に導出される給気流3は、除湿モードでは、液体微細化装置60をバイパスして室内に給気され、加熱モードでは、液体微細化装置60を流通して室内に給気されるように構成した。このように構成したことで、除湿装置30の四方弁31aの切り替えによって液体微細化装置60に導入される給気流3を容易に加熱す
ることが可能となり、液体微細化装置60を流通する給気流3への加湿量を増加させることができる。つまり、除加湿時における調湿性能を向上させること可能な調湿機能付き熱交換形換気装置50とすることができる。
(1) In the dehumidification mode, the
なお、ここでの除湿装置30から給気風路5に導出される給気流3は、除湿モードでは、液体微細化装置60により加湿せずに室内に給気され、加熱モードでは、液体微細化装置60によって加湿されて室内に給気されるとも言える。
In addition, in the dehumidification mode, the
(2)調湿機能付き熱交換形換気装置50では、熱交換後の給気風路5に各切替ダンパ(切替ダンパ40、切替ダンパ41、切替ダンパ43)を設け、熱交換後の給気流3が除湿装置30を流通して液体微細化装置60に導入される状態(D状態)と、熱交換後の給気流3が除湿装置30を流通せずに液体微細化装置60に導入される状態(C状態)とを切り替え可能に構成した。このように構成したことで、調湿機能付き熱交換形換気装置50は、液体微細化装置60に導入する給気流3への加熱が必要ない場合に、各切替ダンパによって除湿装置30に給気流3が流れない状態へと容易に制御することができ、加湿時において、除湿装置30に起因した圧力損失の上昇が抑制され、省エネルギーでの運転を実現することができる。
(2) In the heat exchange
(3)従来の除湿装置200は、冷凍サイクルの放熱器206を冷却するために、除湿した空気を放熱器206に通過させる構成となっている。放熱器206では、吸熱器208によって吸熱されるエネルギーに加えて、圧縮機205によって冷凍サイクル内の冷媒を循環させるためのエネルギーが排熱されるため、放熱器206を通過した除湿後の空気の温度は、除湿前の空気の温度以上に上昇することになる。この結果、従来の除湿装置200の除湿機構を熱交換形換気装置の給気風路に配置して除湿した場合には、除湿後の空気(温度上昇した空気)がそのまま給気流として室内に吹き出され、室内の快適性が損なわれるという課題が生じる。
(3) The
これに対して、調湿機能付き熱交換形換気装置50では、除湿モードにおいて、除湿装置30に導入される排気流2を、放熱器32を流通した後に、排気風路4に導出される構成とした。このように構成したことで、調湿機能付き熱交換形換気装置50は、除湿装置30における放熱器32の冷却(排熱)に必要なエネルギーを、熱交換形換気装置10からの排気流2(除湿を必要する夏季において、給気流3よりも温度が低い排気流2)によって得ることができるため、除湿後の空気(給気流3)の温度上昇を抑制することができる。従来の除湿装置200の構成を熱交換形換気装置に適用した場合でも、除湿に伴って生じる温度上昇が抑制された給気流を送風することができる。つまり、除湿に伴って生じる温度上昇が抑制された給気流を送風可能な調湿機能付き熱交換形換気装置50とすることができる。
On the other hand, in the heat exchange
(4)調湿機能付き熱交換形換気装置50では、四方弁31aを用いて除湿装置30の冷媒サイクルにおいて冷媒の流れる方向を切り替え、放熱器32と吸熱器34の機能を反転させるようにした。このように構成したことで、除湿装置30は、装置内に導入される空気を除湿することが可能な除湿モードと、装置内に導入される空気を加熱することが可能な加熱モードとに切り替えることが可能となる。つまり、除湿装置30によって給気流3の加熱が可能となり、液体微細化装置60の内部にヒータ等の加熱手段を追加設置する必要がなくなるので、液体微細化装置60に導入する給気流3への加熱を低コストで実現することができる。
(4) In the heat exchange
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2に係る調湿機能付き熱交換形換気装置50aは、除湿装置30aにおける放熱器32に対して水を吹き付ける水吹付部38が構成されている点、及び除湿
装置30aにおける熱交換器35を流通した給気流3が吸熱器34を流通することなく、給気風路に導出される点で実施の形態1と異なる。これ以外の調湿機能付き熱交換形換気装置50aの構成は、実施の形態1に係る調湿機能付き熱交換形換気装置50と同様である。以下、実施の形態1で説明済みの内容は再度の説明を適宜省略し、実施の形態1と異なる点を主に説明する。
(Embodiment 2)
The heat exchange
本発明の実施の形態2に係る調湿機能付き熱交換形換気装置50aについて図7を参照して説明する。図7は、本発明の実施の形態2に係る調湿機能付き熱交換形換気装置の構成を示す模式図である。
A heat exchange
図7に示すように、調湿機能付き熱交換形換気装置50aにおける除湿装置30aには、放熱器32に対して水を吹き付ける水吹付部38と、水吹付部38に対して水を供給するとともに、放熱器32に吹き付けた際に生じる余剰水を排水するための給排水管39とが設けられている。
As shown in FIG. 7, the
そして、除湿装置30aでは、冷媒サイクルを構成する放熱器32は全体が排気風路4内に配置され、それ以外の各機器(圧縮機31、膨張器33、吸熱器34、熱交換器35)は排気風路4外に配置される。
In the
水吹付部38は、水ノズルを有し、排気風路4内において水ノズルから放熱器32に対して水を霧状に噴霧する。噴霧された水は、放熱器32を構成する放熱パイプ等の表面に付着し、放熱器32の熱によって気化する。そして、気化した水は、放熱器32を流通する排気流2によって排気風路4に導出されてそのまま屋外に排出される。
The
給排水管39は、一方の端部が電磁弁等の開閉手段を介して水吹付部38と接続されるとともに、他方の端部が住宅施設の給水設備および排水設備に接続される。そして、給排水管39は、水吹付部38に対して水を供給するとともに、放熱器32に吹き付けた際に生じる余剰水を排水する。
The water supply and
また、給排水管39には、液体微細化装置60に対して外部から水を導入する第一状態と、除湿装置30aに対して外部から水を導入する第二状態とに切り替えるための水路切替部44が設けられている。
The water supply and
水路切替部44は、給気流の流れがB状態において液体微細化装置60と給排水管39(第一通水路44a)を介して連通し、給気流の流れがC状態あるいはD状態において除湿装置30aと給排水管39(第二通水路44b)を介して連通するように構成されている。つまり、水路切替部44は、熱交換後の給気流3に対して加湿処理を行う場合(C状態、D状態)と、熱交換後の給気流3に対して除湿処理(B状態)を行う場合とで給排水管39での水の流れを切り替える。
The
次に、除湿装置30aにおける気流(排気流2、給気流3)の流れについて説明する。
Next, the flow of airflow (
除湿装置30aにおける熱交換器35は、除湿モードにおいて、第一流路36から導出された第一給気流3aが放熱器32を流通することなく、給気風路5に導出されるとともに、第二流路37から導入された第二給気流3bが放熱器32を流通することなく、給気風路5に導出されように構成されている。
In the dehumidification mode, the
一方、除湿装置30aに導入された排気流2は、除湿装置30と同様、放熱器32を流通した後に、熱交換形換気装置10における熱交換後の排気風路4に導出される。具体的は、除湿装置30aに導入された排気流2は、水吹付部38によって水が吹き付けられた
状態の放熱器32を流通した後に、熱交換形換気装置10における熱交換後の排気風路4に導出されてそのまま屋外に排出される。つまり、本実施の形態では、除湿装置30aは、熱交換形換気装置10から導入される排気流2の空気熱と、吹き付けられた水の気化熱とによって放熱器32が冷却されるように構成されている。
On the other hand, the
以上、本実施の形態2に係る調湿機能付き熱交換形換気装置50aによれば、以下の効果を享受することができる。
As described above, according to the heat exchange
(5)調湿機能付き熱交換形換気装置50aでは、除湿装置30aに導入された排気流2は、水吹付部38によって水が吹き付けられた状態の放熱器32を流通した後に、排気風路4に導出される構成とした。このように構成したことで、除湿モードにおいて、除湿装置30aにおける放熱器32の冷却(排熱)に必要なエネルギーを、熱交換形換気装置10からの排気流2の空気熱と、吹き付けられた水の気化熱とによって得ることができるため、放熱器32を効果的に冷却することができる。このため、除湿装置30aを流通する給気流3からの除湿量を増加させることができる。つまり、除加湿時における調湿性能を向上させること可能な調湿機能付き熱交換形換気装置50aとすることができる。
(5) In the heat exchange
(6)調湿機能付き熱交換形換気装置50aは、除湿装置30aにおける放熱器32の冷却(排熱)に必要なエネルギーを、熱交換形換気装置10からの排気流2の空気熱と、水吹付部38によって吹き付けられた水の気化熱とによって得ることができるため、放熱器32を効果的に冷却することができ、除湿後の空気(給気流3)を放熱器32に対して流通させることなく室内に吹き出すことができる。つまり、従来の除湿装置200の構成を熱交換形換気装置に適用した場合でも、除湿に伴って生じる温度上昇が抑制された給気流を送風することができる。
(6) The heat exchange
(7)調湿機能付き熱交換形換気装置50aでは、加湿のために液体微細化装置60に導入される外部からの水を、水路切替部44によって容易に除湿装置30aに導入するように切り替えることができる。つまり、除湿装置30aに対して水を供給する場合には、外部からの水の供給を液体微細化装置60と共通化することができるので、除湿装置30aにおける水吹付部38による放熱器32への水の吹き付け処理を低コストで実現することができる。
(7) In the heat exchange
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3に係る調湿機能付き熱交換形換気装置50bは、熱交換形換気装置10aによる熱交換後の給気流3が、除湿装置30、液体微細化装置60の順に流通して室内に給気されるように構成されている点で実施の形態1と異なる。これ以外の調湿機能付き熱交換形換気装置50bの構成は、実施の形態1に係る調湿機能付き熱交換形換気装置50と同様である。以下、実施の形態1で説明済みの内容は再度の説明を適宜省略し、実施の形態1と異なる点を主に説明する。
(Embodiment 3)
In the heat exchange
本発明の実施の形態3に係る調湿機能付き熱交換形換気装置50bについて図8を参照して説明する。図8は、本発明の実施の形態3に係る調湿機能付き熱交換形換気装置の構成を示す模式図である。
A heat exchange
図8に示すように、調湿機能付き熱交換形換気装置50bでは、熱交換形換気装置10aによる熱交換後の給気流3は、除湿装置30を流通するとともに、除湿装置30を流通した給気流3は、液体微細化装置60を流通する。その後、液体微細化装置60を流通した給気流3は、室内に給気される。そして、調湿機能付き熱交換形換気装置50bでは、除湿装置30の動作および液体微細化装置60の動作を制御することで、A状態~D状態に対応する各状態(E状態~H状態)にすることが可能となっている。以下に各状態につ
いて説明する。
As shown in FIG. 8, in the heat exchange
E状態は、熱交換後の給気流3が、除加湿(除湿装置30による除湿、液体微細化装置60による加湿)がなされることなく除湿装置30および液体微細化装置60を流通して、屋内に給気される状態であり、A状態に相当する。
In state E, the
F状態は、熱交換後の給気流3が、除湿装置30による除湿モードでの除湿がなされ、その後、液体微細化装置60による加湿がなされることなく液体微細化装置60を流通して、屋内に給気される状態であり、B状態に相当する。
In the F state, the
G状態は、熱交換後の給気流3が、除湿装置30による除湿および加熱がなされることなく除湿装置30を流通し、液体微細化装置60による加湿がなされて、屋内に給気される状態であり、C状態に相当する。
The G state is a state in which the
H状態は、熱交換後の給気流3が、除湿装置30による加熱モードでの加熱がなされ、その後、液体微細化装置60による加湿がなされて、屋内に給気される状態であり、D状態に相当する。
In the H state, the
以上のように、調湿機能付き熱交換形換気装置50bは、給気流3の流れをE状態~H状態に切り替えることによって、適切な湿度に制御された状態で給気流3が屋内に給気されるように構成されている。
As described above, the heat exchange
以上、本実施の形態3に係る調湿機能付き熱交換形換気装置50bによれば、以下の効果を享受することができる。
As mentioned above, according to the heat exchange
(8)除湿装置30から給気風路5に導出される給気流3は、除湿モードでは、液体微細化装置60によって加湿されずに室内に給気され、加熱モードでは、液体微細化装置60によって加湿されて室内に給気される。このため、上記(1)と同様の効果を享受することができる。
(8) In the dehumidification mode, the
(9)調湿機能付き熱交換形換気装置50bでは、熱交換後の給気風路5に、各装置への切替ダンパ(切替ダンパ41、切替ダンパ43)を設けることなく、各状態(E状態~G状態)への切り替え可能に構成した。このように構成したことで、各切替ダンパに起因した不具合の発生リスクが低減されるとともに、部材の削減による装置の低コスト化が可能となる。
(9) In the heat exchange
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記実施の形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。 Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. This can be easily inferred. For example, the numerical values listed in the above embodiment are merely examples, and it is of course possible to employ other numerical values.
本実施の形態1に係る調湿機能付き熱交換形換気装置50では、熱交換器35として、顕熱型の熱交換素子を用いたが、顕熱型の熱交換素子としては、熱交換素子12の第一流路36と第二流路37を構成する部材が撥水性(疎水性)を有することが好ましい。撥水性(疎水性)を有する部材としては、例えば、ポリプロピレン、ポリスチレン等の樹脂部材が用いられる。このようにすることで、熱交換素子12の内部で発生した結露水が、熱交換素子12の外部に流れ出やすくなるので、結露水に起因した熱交換器35の熱交換効率の低下を招くことなく、除湿することが可能となる。
In the heat exchange
また、本実施の形態1に係る調湿機能付き熱交換形換気装置50では、加湿時において
、加熱モードの除湿装置30に給気流3を流通させることによって、液体微細化装置60に導入される空気(熱交換後の給気流3)の温度を上昇させるようにしたが、これに限られない。例えば、冬季であって加湿の必要がない場合には、除湿装置30によって加熱された給気流3をそのまま屋内に給気するように各切替ダンパを制御してもよい。このようにすることで、室内へ温風を吹き出すことができるため、暖房(空調・床暖房)の負荷を低減することも可能となる。また、除湿装置30によって加熱された給気流3を液体微細化装置60の乾燥処理の際に通風すれば、装置の乾燥時間を短縮することが可能になることに加え、装置内でのカビの発生を抑制することも可能となる。
Further, in the heat exchange
本発明に係る調湿機能付き熱交換形換気装置は、除加湿時における調湿性能を向上させることを可能とするものであるので、屋内と屋外の熱交換を可能とする熱交換形換気装置として有用である。 The heat exchange type ventilation device with a humidity control function according to the present invention makes it possible to improve the humidity control performance during dehumidification and humidification, so it is a heat exchange type ventilation device that enables heat exchange between indoors and outdoors. It is useful as
1 家
2 排気流
3 給気流
3a 第一給気流
3b 第二給気流
4 排気風路
5 給気風路
10 熱交換形換気装置
10a 熱交換形換気装置
11 本体ケース
12 熱交換素子
13 排気ファン
14 内気口
15 排気口
16 給気ファン
17 外気口
18 給気口
30 除湿装置
30a 除湿装置
31 圧縮機
31a 四方弁
32 放熱器
33 膨張器
34 吸熱器
35 熱交換器
36 第一流路
37 第二流路
38 水吹付部
39 給排水管
40 切替ダンパ
41 切替ダンパ
42 分岐ダンパ
43 切替ダンパ
44 水路切替部
44a 第一通水路
44b 第二通水路
45 第一温度センサ
46 第二温度センサ
50 調湿機能付き熱交換形換気装置
50a 調湿機能付き熱交換形換気装置
50b 調湿機能付き熱交換形換気装置
60 液体微細化装置
62 吸込口
63 吹出口
64 内筒
65 吸込連通風路
66 内筒風路
67 通風口
68 外筒
68a 側壁
69 外筒風路
70 貯水部
71 水受け部
72 給水口
73 排水口
74 揚水管
75 回転板
76 モータ
77 液体微細化手段
80 水面
101 液体微細化装置
102 処理室
103 貯水部
104 回転体
105 多孔体
200 除湿装置
201 空気吸込口
202 本体ケース
203 除湿部
204 空気吹出口
205 圧縮機
206 放熱器
207 膨張器
208 吸熱器
209 第一流路
210 第二流路
211 熱交換器
1 House 2 Exhaust flow 3 Air supply flow 3a First air supply flow 3b Second air supply flow 4 Exhaust air path 5 Air supply air path 10 Heat exchange type ventilation device 10a Heat exchange type ventilation device 11 Main body case 12 Heat exchange element 13 Exhaust fan 14 Internal air Port 15 Exhaust port 16 Air supply fan 17 Outside air port 18 Air supply port 30 Dehumidifier 30a Dehumidifier 31 Compressor 31a Four-way valve 32 Heat radiator 33 Expander 34 Heat absorber 35 Heat exchanger 36 First flow path 37 Second flow path 38 Water spray section 39 Water supply/drainage pipe 40 Switching damper 41 Switching damper 42 Branch damper 43 Switching damper 44 Channel switching section 44a First water channel 44b Second water channel 45 First temperature sensor 46 Second temperature sensor 50 Heat exchange type with humidity control function Ventilation device 50a Heat exchange type ventilation device with humidity control function 50b Heat exchange type ventilation device with humidity control function 60 Liquid atomization device 62 Suction port 63 Air outlet 64 Inner cylinder 65 Suction communication air path 66 Inner cylinder air path 67 Ventilation port 68 Outer tube 68a Side wall 69 Outer tube air passage 70 Water storage section 71 Water receiving section 72 Water supply port 73 Drain port 74 Lifting pipe 75 Rotating plate 76 Motor 77 Liquid atomization means 80 Water surface 101 Liquid atomization device 102 Processing chamber 103 Water storage section 104 Rotation Body 105 Porous body 200 Dehumidifier 201 Air suction port 202 Main body case 203 Dehumidification section 204 Air outlet 205 Compressor 206 Heat radiator 207 Expander 208 Heat absorber 209 First channel 210 Second channel 211 Heat exchanger
Claims (2)
前記給気風路から熱交換後の前記給気流が導入されるように構成され、導入された前記給気流に対して加湿を行う加湿装置と、
前記給気風路から熱交換後の前記給気流が導入されるように構成され、導入された前記給気流に対して除湿を行う除湿装置と、を備える調湿機能付き熱交換形換気装置であって、
前記除湿装置は、圧縮機と放熱器と膨張器と吸熱器と四方弁とを含んで構成される冷媒サイクルと、前記吸熱器の下流側に配置され、第一流路を流れる空気と第二流路を流れる空気との間で熱交換する熱交換器と、を含み、
前記除湿装置は、前記四方弁によって前記冷媒サイクルでの冷媒の流れを第一方向として前記給気流に対して除湿を行う除湿モードと、前記四方弁によって前記冷媒サイクルでの冷媒の流れを前記第一方向とは逆の第二方向として前記給気流に対して加熱を行う加熱モードと、を有し、
前記除湿装置に導入された前記給気流の一部分は、前記吸熱器、前記熱交換器の前記第一流路を流通した後に、前記給気風路に導出されるとともに、前記除湿装置に導入された前記給気流の他の部分は、前記熱交換器の前記第二流路を流通した後に、前記給気風路に導出され、
前記除湿装置に導入された前記排気流は、前記放熱器を流通した後に、前記排気風路に導出され、
熱交換後の前記給気風路に設置された風路切替部を備え、
前記風路切替部は、熱交換後の前記給気流が前記加熱モードにおいて前記除湿装置を流通して前記加湿装置に導入されて前記室内に給気される状態と、熱交換後の前記給気流が前記除湿装置を流通せずに前記加湿装置に導入されて前記室内に給気される状態と、熱交換後の前記給気流が前記除湿モードにおいて前記除湿装置を流通して前記加湿装置に導入されずに前記室内に給気される状態と、熱交換後の前記給気流が前記除湿装置及び前記加湿装置を流通せずに前記室内に給気される状態と、を切り替え可能に構成されていることを特徴とする調湿機能付き熱交換形換気装置。 Heat exchange type ventilation that exchanges heat between the exhaust air flowing through the exhaust air duct for discharging indoor air to the outdoors and the supply air flowing through the air supply air duct for supplying outdoor air into the room. a device;
a humidifier configured to introduce the air supply flow after heat exchange from the air supply air path, and humidify the introduced air supply flow;
A heat exchange type ventilation device with a humidity control function, comprising: a dehumidifier configured to introduce the air supply flow after heat exchange from the air supply air path, and dehumidifying the introduced air supply flow. hand,
The dehumidification device includes a refrigerant cycle including a compressor, a heat radiator, an expander, a heat absorber, and a four-way valve, and is arranged downstream of the heat absorber, and is configured to separate air flowing through a first flow path and a second flow. a heat exchanger that exchanges heat with the air flowing through the passage,
The dehumidification device has a dehumidification mode in which the supply air flow is dehumidified with the four-way valve directing the refrigerant flow in the refrigerant cycle in the first direction, and a dehumidification mode in which the four-way valve dehumidifies the refrigerant flow in the refrigerant cycle in the first direction. a heating mode in which the supply air flow is heated in a second direction opposite to the one direction;
A portion of the supply air flow introduced into the dehumidification device flows through the first flow path of the heat absorber and the heat exchanger, and then is led out to the supply air path, and a portion of the supply air flow introduced into the dehumidification device flows through the first flow path of the heat absorber and the heat exchanger. The other part of the supply air flow is led out to the supply air passage after passing through the second flow path of the heat exchanger,
The exhaust flow introduced into the dehumidifier is led out to the exhaust air path after passing through the radiator,
comprising an air path switching unit installed in the air supply air path after heat exchange,
The air path switching unit is configured to switch between a state in which the air supply flow after heat exchange flows through the dehumidifier in the heating mode, is introduced into the humidifier, and is supplied into the room, and a state in which the air supply flow after heat exchange flows through the dehumidifier and is introduced into the humidifier. A state in which the airflow does not flow through the dehumidification device and is introduced into the humidification device and is supplied into the room; and a state in which the airflow after heat exchange flows through the dehumidification device in the dehumidification mode and is supplied to the humidification device. It is configured to be able to switch between a state in which air is supplied into the room without being introduced, and a state in which the air supply after heat exchange is supplied into the room without flowing through the dehumidifier and the humidifier. A heat exchange type ventilation device with a humidity control function.
前記除湿モードでは、前記除湿装置に導入された前記排気流は、前記水吹付部によって水が吹き付けられた状態の前記放熱器を流通した後に、前記排気風路に導出されることを特徴とする請求項1に記載の調湿機能付き熱交換形換気装置。 The dehumidification device further includes a water spraying section that sprays water onto the radiator,
In the dehumidification mode, the exhaust flow introduced into the dehumidification device is characterized by flowing through the radiator on which water is sprayed by the water spraying section, and then being led out to the exhaust air path. The heat exchange type ventilation device with a humidity control function according to claim 1.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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