JPH0554013B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は空調工事の簡素化、設備費の低減、個
別制御の簡易化、空調の快適性を追及したダクト
式空調方式に関するものである。

（従来技術） 従来、ビルや店舗の空調は相当進んでいるもの
の家庭の空調はこれからという現状である。従来
の家庭用空調方式としては、各部屋ごとに冷房お
よび暖房器具を備え付ける方法とか、セントラル
冷暖房と呼ばれている方式では、暖房専用熱源機
で加熱して得た温水を配管により各部屋に導き各
部屋に設けた放熱器で放熱して暖房し（たとえば
実開昭58−18574号）、冷房については戸外に設け
た冷房用室外機から冷媒配管を介して冷媒を各部
屋に設けた蒸発器に導きそこで蒸発させて部屋の
空気を冷却する方式が採用されている。

このようなセントラル冷暖房方式においては、
各部屋ごとに冷暖房のための放熱器や蒸発器のよ
うな室内機を備え付けなければならないし、その
上暖房専用熱源機および冷房用室外機かた各室内
機へ温水循環用および冷媒循環用の各２本の導管
を配設し、さらに冷房運転時各部屋の室内機から
生ずる空気の凝縮水を排出するための配管を付設
しなければならず、設備と配管の両面で問題があ
り、設備費高騰の原因になつていた。

特に部屋数の多い戸建住宅にセントラル空調方
式を導入する場合には、温水循環用、冷媒循環用
および排水管の配管工事が大変であり、その上排
水管はやや傾斜させて付設しなければならず、工
事が非常に厄介で手間と時間がかかつていた。さ
らに家具や書画用として有効な壁面を室外機によ
り占有されてしまつていた。

一方、換気については、各部屋の換気をするた
めに、各部屋にそれぞれ換気口を設置する必要が
あつた。

一方、欧米で現在実施されている家庭用のダク
ト空調方式は、吹出口は各部屋に設置されている
が、吸込口は階段室等に１〜２個所設けられてい
るだけで、しかも閉止ダンパがないため省エネル
ギーの観点から要求される個別制御を実施するの
が難しいという問題があつた。

（発明の目的および構成） 本発明は上記の点にかんがみてなされたもの
で、空調工事を簡素化でき、個別制御が可能で快
適性を追求したダクト式空調方式を提供すること
を目的とし、この目的を達成するために、２本の
ダクトを用い、冷房モードにおいては一方のダク
トに冷風を送風して各部屋に吹出させ他方のダク
トから部屋の空気を吸込み、暖房モードにおいて
は他方のダクトに温風を送風して各部屋に吹出さ
せ一方のダクトから部屋の空気を吸込むようにす
るとともにこのダクトを利用して全部屋の換気を
行えるよう構成したものである。

（実施例） 以下本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明によるダクト式空調方式を２階
建戸建住宅に付設した状態を示しており、この例
は、１階の大部屋R₁と、２階の洋室R₂と、和室
R₃の３部屋を空調するものである。１は戸外に
据付けられたヒートポンプで、エンジンまた電動
モータにより駆動される圧縮機１ａを内蔵してい
る。２はヒートポンプ１に出入する冷媒用配管、
３はヒートポンプ１に出入する温水配管で、たと
えばガスエンジンで圧縮機１ａを駆動する場合
は、冷媒用配管２は圧縮機１ａに接続され、温水
配管３はガスエンジンの排熱を利用した温水器に
接続されている。

４は熱交換ユニツトで、内部に冷媒と空気との
間で熱交換する冷媒空気熱交換器４ａと、温水ヒ
ータ４ｂと、風路切換ダンパ４ｃとがハウジング
内に内蔵されており、ヒートポンプ１からの冷媒
用配管２は冷媒空気熱交換器４ａに接続され、温
水配管３は温水ヒータ４ｂに接続されている。５
は１階から２階への立上がりと、１階天井裏およ
び２階天井裏に配設された二層ダクトで、第２図
からわかるように、２本のダクト５ａ，５ｂで構
成されており、各部屋ごとに各ダクトに連通した
開口が設けられている。６は送風ユニツトで第３
図からわかるように、冷風、温風の送風をする送
風フアン６ａと、風路切換ダンパ６ｂおよび６ｃ
とがハウジング内に内蔵されている。１階の大部
屋₁には開口P₁、部屋R₂には開口P₂、部屋RR₃に
は開口P₃がそれぞれ設けられている。

各開口は第４図に示すように２つの開口から成
り、例示した開口P₂は、一方のダクト５ａに連
通した開口P_2Uと他方のダクト５ｂに連通した開
口P_2Lとから成り、開口P_2Uは下向きに開口し、開
口P_2Lは水平向きに開口している。これらの開口
P_2UおよびP_2Lの通路７および８にはダンパ９が設
けられており、各ダンパ９は第８図に詳細に示す
ように手動つまみ１０を回転させることにより、
同軸に取り付けられたウオームギア１１が回転
し、さらにウオームギア１１と噛合する歯車１２
が回転する。その結果歯車１２と同軸に取り付け
られたダンパ９が回動し、開口P_2UおよびP_2Lが全
開から全閉までの間で任意の開度に調整される。
なお、１３は開口P_2Uの前面に設けられた風向板
である。第８図ではダンパ９の全開時の状態を実
線、全閉時の状態を破線で示す。全閉時にはダン
パ９がストツパ１４に当接して締め切りが完全に
行われる。

ダンパ９は手動で開閉するほかに、自動車用等
に量産されている小型アクチユエータ等を利用す
ることにより自動開閉することも可能である。さ
らに、ダンパーはサーモスタツトと連動させ、部
屋の温度変化に応じて自動的に開閉することも可
能である。

第１０図は開口P_2UおよびP_2Lを第８図に示した
ような位置関係で取り付け、暖房をした場合の部
屋の各部における温度の変化する状態を示す。図
中実線Ａは吹出温風の温度、短い破線Ｂは吸込風
の温度、二点鎖線Ｃは天井面近傍の平均温度、一
点鎖線Ｄは部屋中央の平均温度、長い破線Ｅは底
面近傍の平均温度を示す。この図からわかるよう
に、部屋の温度は16〜20分後にほぼどこも均一に
なる。

また、第１１図は部屋の天井と壁に対する開口
P_2UおよびP_2Lの取り付け位置の様々な例と冷風
（実線矢印）と温風（破線矢印）の吹出し、吹込
み方向を示す。

次に第１２図および第１３図を参照して本発明
のダクト式空調方式による冷暖房動作を説明す
る。

第１２図および第１３図からわかるように、熱
交換ユニツト４の内部には冷媒を蒸発または凝縮
させて空気を冷却または加熱する冷媒空気熱交換
器４ａと、温水ヒータ４ｂと、風路切換ダンパ４
ｃとが設けられており、二層ダクト５の途中に設
置された送風ユニツト６の内部には、冷風、温風
を送風する送風フアン６ａと、風路切換ダンパ６
ｂおよび６ｃとが設けられている。

冷房モードにおいては、風路切換ダンパ４ｃ，
６ｂおよび６ｃが第１２図のように切り換えら
れ、冷媒空気熱交換器４ａにはヒートポンプ１か
ら冷媒用配管２を介して低温低圧の冷媒が供給さ
れる。この冷媒が冷媒空気熱交換器４ａで蒸発す
る際空気を冷却し、冷風を生成する。この冷風は
送風フアン６ａにより実線矢印の方向に手前ダク
ト５ａに送風される。手前ダクト５ａには各部屋
R₁〜R₃の開口が連通しているので、各部屋の開
口（たとえば部屋R₂においては開口P_2L）から第
４図および第５図に破線矢印で示すように冷風が
吹出す。冷風は開口の向きに従い水平方向に吹き
出し、部屋の冷房が有効に行われる。一方、各部
屋のもう一方の開口（たとえば部屋R₂において
は開口P_2U）からは部屋内の空気が吸引され、奥
ダクト５ｂを介して熱交換ユニツト４にもどり、
ここで冷媒空気熱交換器４ａによりふたたび冷却
されて送風フアン６ａにより手前ダクト５ａに送
り出される。他の部屋R₁，R₃についても全く同
じであるので説明を省略する。

冷房をする必要のない部屋があるときはその部
屋のダンパ９（第８図参照）を閉じておけば、そ
の部屋の冷風の吹出しは行われず、無駄なエンル
ギーは消費されないこととなる。

なお、冷房モードにおいては、ヒートポンプ１
から温水ヒータ４ｂに温水が供給されないように
供給弁を閉じておくことはもちろんである。

次に、暖房モードにおいては、風路切換ダンパ
４ｃ，６ｂおよび６ｃが第１３図のように切り換
えられる。ヒートポンプ１の圧縮機１ａにより圧
縮された高温高圧の冷媒ガスは冷媒用配管２を介
して凝縮器として作用する冷媒空気熱交換器４ａ
に供給され、そこで冷媒ガスは液化されるが、そ
の際空気を加熱して温風を生成する。この温風は
温水ヒータ４ｂによりさらに加熱されて、実線矢
印の方向に奥ダクト５ｂに送風される。奥ダクト
５ｂには各部屋R₁〜R₃の開口が連通しているの
で、各部屋の開口（たとえば部屋R₂においては
開口P_2U）から第４図および第５図に実線矢印で
示すように温風が吹き出す。温風は開口の向きに
従い下向きに吹き出し部屋の暖房が有効に行われ
る。

一方、各部屋のもう一方の開口（たとえば部屋
R₂においては開口P_2L）からは部屋内の空気が吸
引され、手前ダクト５ａを介して熱交換ユニツト
４にもどり、ここで冷媒空気熱交換器４ａにより
再び加熱されて送風フアン６ａにより奥ダクト５
ｂに送り出される。他の部屋R₁，R₃についても
全く同じであるので説明を省略する。

暖房をする必要のない部屋はダンパ９を閉じれ
ばよいし、暖房の程度を弱くしたい場合はダンパ
９の位置を加減すればよい。

本発明においては、暖房モードで用いる温水ヒ
ータは必須のものではないし、電気ヒータに代え
てもい。

また上記実施例は冷暖房を行う空調方式につい
て説明したが、本発明は冷房のみまたは暖房のみ
の空調の場合でも期待する同様の効果が得られ
る。従つて、熱交換ユニツトに循環させる熱媒体
としては例示した冷媒のほかに温水も含まれる。

さらに、各部屋の開口は２本のダクトに連通し
た開口どうしを実施例のように左右に並べて配置
するのが実用的であるが、これに限らず冷風吹出
し用の開口を壁面の上部に、温風吹出し用の開口
を壁面の下部に離して設けてもよい。

また、温水ヒータは熱交換ユニツトの内部に設
けても外部に設けてもよいし、熱交換ユニツトは
屋内に設けても屋外に設けてもよい。

また、各開口のダンパの開閉は手動でも電動で
もよく、風路切換ダンパは冷房モード、暖房モー
ドの選択操作に連動して切り換えるようにしても
よい。

次に、第１図の１階および第６図を参照して換
気動作を説明する。

換気運転モードにおいては、ヒートポンプ１は
作動せず、送風フアン６ａのみを作動させること
になる。この場合、換気用ダンパ１５ｃは第６図
からわかるように全開となつており、風路切換ダ
ンパ４ｃ，６ｂおよび６ｃは冷房モード、暖房モ
ードのどちらにあつても差し支えない。

給気口P_K2より導入された新鮮な空気Ａは、換
気用ダクト５ｄを通り、各部屋の室内空気といつ
しよになり熱交換ユニツト４に導びかれた後、送
風フアン６ａにより各部屋に新鮮な空気を供給す
る。このとき同時に、室内の汚れた空気Ｂは、換
気用ダクト５ｃを通つて排気口P_k1より排出され
る。

次に第１図の２階および第７図を参照して冷暖
房運転をしながらの換気動作を説明する。

冷暖房動作については第１２図および第１３図
で説明した内容と同様であるが、ここでは、暖房
運転時の換気運転モードについて説明する。

換気運転モード時は、換気用ダンパ１５ｂは第
７図からわかるように全開となつており、給気口
P_k2より導入された温度の低い新鮮な空気Ａは全
熱交換器１５に導びかれ、全熱交換器１５内に設
けられた熱交換素子１５ａにより、排気口P_k1に
向う空気と熱交換され、温度を上げられて、各部
屋の室内空気といつしよになり、熱交換ユニツト
４に導かれた後、送風フアン６ａにより、各部屋
に新鮮な空気を取り入れた温風を供給する。

同時に、室内の汚れた空気は全熱交換器１５に
導びかれ、熱交換素子１５ａにより、前述した給
気口P_k2からの新鮮な空気Ａと熱交換され、温度
を下げられて排気口P_k1よりＢとして排出される。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明においては、２本
のダクトを用い、冷房モードにおいては一方のダ
クトに冷風を送風して各部屋に吹出させ他方のダ
クトから部屋の空気を吹込み、暖房モードにおい
ては他方のダクトに温風を送風して各部屋に吹出
させ一方のダクトから部屋の空気を吸込むように
したので、天井裏に２本のダクトを付設し、各部
屋にはそのダクトに連通した開口を設けるだけで
冷暖房ができる。従つて、部屋数の多い戸建住宅
の場合に空調設備の付設作業が非常に簡単になり
コストの低減に貢献する。さらに従来のように室
内機を部屋ごとに設ける必要がなく、１つの熱交
換ユニツトと各分枝ダクトごとに送風ユニツトお
よび各部屋ごとに開口を設けるだけでよいので、
設備コストの低減になる。同時に、換気運転も簡
単にでき、全熱交換器を組み合わせた換気運転で
は省エネ冷暖房が可能となる。また、ダクトは従
来利用されていなかつた天井裏に設置できるの
で、従来方式において各室内機が占有していた壁
面を本発明においては家具や書画用とし有効に利
用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるダクト式空調放式を２階
建の戸建住宅に付設した状態を示す立面図、第２
図は第１図のＡ−A′断面図、第３図は第１図の
Ｂ−B′断面図、第４図は第１図のＣ−C′断面図、
第５図は第１図のＤ−D′断面図、第６図は第１
図のＥ−E′断面図、第７図は第１図のＦ−F′断面
図、第８図および第９図は各部屋に設ける開口の
一実施例の平面断面図および側面図、第１０図は
本発明空調方式により暖房をした場合の部屋の温
度変化を示す図、第１１図は部屋における開口の
取付位置の様々な例を示す図、第１２図は本発明
によるダクト式空調方式の冷房モードにおける動
作を示す図、第１３図は同空調方式の暖房モード
における動作を示す図である。 １……ヒートポンプ、１ａ……圧縮機、２……
冷媒用配管、３……温水配管、４……熱交換ユニ
ツト、４ａ……冷媒空気熱交換器、４ｂ……温水
ヒータ、４ｃ，６ｂ，６ｃ……風路切換ダンパ、
５……２層ダクト、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ……
ダクト、６……送風ユニツト、６ａ……送風フア
ン、７，８……通路、９……ダンパ、１０……手
動開閉ツマミ、１１……ウオームギア、１２……
歯車、１３……風向板、１４……ストツパー、１
５……全熱交換器、１５ａ……熱交換素子、１５
ｂ，１５ｃ……換気用ダンパ、R₁〜R₃……部屋、
P₁，P₂，P₃……開口、P_k1……排気口、P_k2……
給気口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱媒体と空気との熱交換により空気を冷却ま
   たは加熱して冷風また温風を発生する熱交換ユニ
   ツトと、一端が前記熱交換ユニツトに接続され且
   つ途中で送風ユニツトを介して各部屋に開口する
   第１の開口に接続された第１のダクトと、一端が
   前記熱交換ユニツトに接続され且つ途中で前記送
   風ユニツトを介して各部屋に開口する第２の開口
   に接続された第２のダクトと、前記熱交換ユニツ
   トにより発生される冷風又は温風の送風路を前記
   第１のダクトと第２のダクトとの間で切換える風
   路切換ダンパとを備え、冷房モードにおいては、
   前記送風ユニツトおよび風路切換ダンパにより冷
   風を前記第１のダクトに送風して各部屋の第１の
   開口から放出し、各部屋の第２の開口から空気を
   吸引し前記第２のダクトを介して前記熱交換ユニ
   ツトにもどし、暖房モードにおいては、前記送風
   ユニツトおよび風路切換ダンパにより温風を前記
   第２のダクトに送風して各部屋の第２の開口から
   放出し、各部屋の第１の開口から空気を吸引して
   前記第１のダクトを介して前記熱交換ユニツトに
   もどすように前記風路切換ダンパを切換えるよう
   に構成したことを特徴とするダクト式空調方式。 ２ 前記風路切換ダンパが前記熱交換ユニツト内
   に設けられている特許請求の範囲第１項に記載の
   ダクト式空調方式。 ３ 前記第１のダクトおよび第２のダクトが分枝
   ダクトを有し、該分枝ダクトごとに前記送風ユニ
   ツトが設けられている特許請求の範囲第１項また
   は第２項に記載のダクト式空調方式。 ４ 前記風路切換ダンパが前記送風ユニツト内に
   設けられている特許請求の範囲第１項から第３項
   のいずれか１項に記載のダクト式空調方式。 ５ 前記熱交換ユニツトは前記第２のダクトとの
   接続口またはその近傍で暖房モードにおける温風
   の流路中に加熱器を有する特許請求の範囲第１項
   または第２項に記載のダクト式空調方式。 ６ 前記第２のダクトは前記熱交換ユニツトの接
   続端側に加熱器を有する特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項に記載のダクト式空調方式。 ７ 前記加熱器が温水を利用した加熱器である特
   許請求の範囲第５項または第６項に記載のダクト
   式空調方式。 ８ 前記加熱器が電熱を利用した加熱器である特
   許請求の範囲第５項または第６項に記載のダクト
   式空調方式。 ９ 前記第１の開口および第２の開口が開閉可能
   である特許請求の範囲第１項から第８項のいずれ
   か１項に記載のダクト式空調方式。 １０ 前記第１の開口と第２の開口とが各部屋の
   天井面に左右に並んで設けられ且つ第１の開口と
   第２の開口の部屋への吹出し方向が異なる特許請
   求の範囲第１項から第９項のいずれか１項に記載
   のダクト空調方式。 １１ 前記加熱器の作動、非作動が前記風路切換
   ダンパの切換動作に連動して切換えられる特許請
   求の範囲第５項から第８項のいずれか１項に記載
   のダクト式空調方式。 １２ 前記第１のダクトおよび第２のダクトと外
   気とを連通するダクトと有し、換気運転を可能と
   した特許請求の範囲第１項から第１０項のいずれ
   か１項に記載のダクト方式空調方式。 １３ 前記第１のダクトおよび第２のダクトと全
   熱交換器を介して外気に連通するダクトを有し、
   冷暖房運転をしながら換気運転を可能とした特許
   請求の範囲第１項から第１０項のいずれか１項に
   記載のダクト式空調方式。 １４ 前記第１のダクトおよび第２のダクト内に
   換気用ダンパが設けられている特許請求の範囲第
   １項から第１０項のいずれか１項に記載のダクト
   式空調方式。