JPH0749873B2 - 一体型集中空調ユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、建物の各室の空気調和を集中的に行う一体型
集中空調ユニットに係り、住宅等の空調装置として利用
できる。

〔背景技術〕

従来より、住宅等の建物の冷暖房には、屋外機と室内機
との間に冷媒を循環させるヒートポンプ式のエアコン装
置が多用されている。

このようなエアコン装置においては、各室毎に屋外機と
室内機とを一対づつ配置することが一般的であるが、近
年では多数の室内機で一個の室外機を共用する集中式エ
アコンも利用されている。

この集中式エアコンでは、各室の空調制御や操作を一括
して行うことができるほか、室外機の運転効率を高めて
運転コストを低減できるなどの利点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前述のような集中式の空調装置では、一個の室
外機から建物の各室に設置された室内機まで冷媒用の配
管を通す必要がある。この配管には、高圧の冷媒を通す
ために強度が要求され、かつ漏れがないように綿密な作
業が必要となるうえ、送り側と戻り側の二本が必要であ
るなど、施工にあたっての煩雑さが避けられなかった。

また、前述のような集中式の空調装置では、各室毎に室
内機を設置するスペースを確保する必要があるうえ、個
々に取付けおよび配管の接続を行う必要があった。

さらに、従来の集中式エアコンは基本的に冷媒を介して
熱交換を行うものであり、冷暖房の他の機能、例えば換
気等に関しては別途行う必要があった。

本発明の目的は、換気および冷暖房を含む集中式の空調
を行うことができるとともに、施工を簡単にできる一体
型集中空調ユニットを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、建物の各室に通じる枝状に分岐したダクトを
介して各室の空調を行う一体型集中空調ユニットであっ
て、両端を建物の一部およびダクトの基端部に接続され
る空気循環路と、この空気循環路内に建物内の空気を吸
入しかつ吸入された空気をダクトを通して各室に送出す
る送風モジュールと、空気循環路内の空気を外気との間
で換気しかつ熱源機で必要温度に調節して各室に送出さ
れる空気を予め所定状態に調和させる空調モジュールと
を設けて構成されたものである。

ここで、前記空調モジュールとしては、ヒートポンプ式
などの熱源機を用いた冷暖房／除湿モジュールや、開度
調節可能な弁等を備えて空気循環路内の空気と外気とを
一部交換する換気モジュールが利用できるほか、空気循
環路を通過する空気の濾過、塵埃等の静電吸着、殺菌、
酸素や炭酸ガス等の成分調整および香りの付加などを行
う空気清浄モジュール等が利用できる。

これらの空調モジュールは、予め空気循環路と一体に構
成してもよく、あるいは所定の規格サイズのシャシに収
められて空気循環路に対し適宜着脱されるカセット式の
ものとしてもよい。

また、一体型集中空調ユニットは建物内の適宜な位置に
設置すればよいが、建物の外壁面に沿って外部に配置
し、内部の空気循環路を略Ｕ字状に形成して吸入側およ
び送出側を同じ側の略同じ位置とし、それぞれ対向する
建物の外壁面を貫通させて建物内に導入させる構成とし
てもよい。

〔作用〕

このような本発明においては、建物内の空気を空気循環
路に吸入し、各空調モジュールにより空気循環路を通過
する際に外気との間で換気および温度調節を行い、予め
所定状態に調和させた空気ダクトを通して建物の各室に
送出することにより、建物内の各室の換気および冷暖房
を含む空調が集中的に行われる。また、各室には調和空
気を送出するため、各室に至るダクトの構造を簡略化で
き、従来のような高圧の冷媒等を循環させる配管の設置
に比べて施工が大幅に簡略化され、これにより前記目的
が達成される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、建物である住宅10は、一階および二階
にそれぞれ建物を横断する廊下11およびその両側に配列
された複数の居室12を備えている。一階の天井13と二階
の床板14との間には一階天井裏空間20が設けられてお
り、この空間20には枝状に分岐するダクトシステム30が
配置されている。本実施例の住宅10は、このダクトシス
テム30によって各居室12に予め完成された空気を供給し
て空調を集中的に行うものであり、この完成された空気
を生成するために本発明に基づく空調ユニット40が採用
されている。

ダクトシステム30は、一階天井裏空間20のうち廊下11に
対応する区画21に長手方向に配置されたメインダクト31
を備え、このメインダクト31には多数のサブダクト32が
接続されている。各サブダクト32は、居室12に対応する
区画22を通して所定位置まで延長され、一階の天井13ま
たは二階の床板14に設置された吹出口33を介して各居室
12の内部に連通されている。また、メインダクト31の基
端部は、住宅10の外壁15に開口された吹込口34に連通さ
れている。このため、ダクトシステム30の吹込口34に圧
送供給された空気は、メインダクト31からサブダクト32
に分配され、各吹出口33から各居室12に送り込まれる
（図中白矢印）ように構成されている。

一方、メインダクト31が配置された区画21は、吸込口23
により一階および二階の廊下11にそれぞれ連通されてい
るとともに、廊下11と居室12との間はドア16上部のスリ
ット17を介して連通されている。また、区画21は、吹込
口34に隣接して外壁15に開口された吸出口24を介して外
部に連通されており、吸出口24から負圧吸引することに
より、居室12内の空気はスリット17を通して廊下11に抜
け、吸込口23から区画21、吸出口24へと移動する（図中
黒矢印）ように構成されている。

このようなダクトシステム30を有する住宅10の外部に
は、外壁15を吸出口24および吹込口34の高さまで覆うケ
ース40Aが配置されており、その表面には外気に通じる
スリット40Bが形成されている。また、ケース40Aの内部
には本発明に係る空調ユニット40が設置されている。

第２図および第３図にも示すように、空調ユニット40
は、それぞれカセット式の箱型シャシ51〜55に収められ
た複数の空調モジュールを縦方向に積層したものであ
り、下から順に冷暖房用の一次側モジュール41、二次側
モジュール42、換気モジュール43、補助モジュール44、
送風モジュール45が連結されている。

最上段の送風モジュール45は、シャシ55の両側部分にそ
れぞれ逆Ｊ字状のパイプ61,62を備え、各パイプ61,62の
内部には送風ファン45A,45Bが設置されているととも
に、先端の吸入口61Aおよび送出口62Aは外壁15に対向さ
れて吸出口24および吹込口34に接続可能である。

これらのパイプ61,62の下端はシャシ55の下面に開口さ
れている。また、換気モジュール43および補助モジュー
ル44には、シャシ53,54の両側部分の上下面を貫通する
直線状のパイプ63,64が配置されている。さらに、二次
側モジュール42にはＵ字状のパイプ65が配置され、この
パイプ65は両端をシャシ52の上面側に開口されている。

ここで、パイプ61〜65のうち、吸入側のパイプ61,63,65
および送出側のパイプ65,64,62は、それぞれ同じ軸線上
に配置されており、各シャシ52〜55を積層した際に互い
に気密接続され、一本に連結されるように構成されてい
る。これらのパイプ61〜65により、略Ｕ字状にターンし
て各ケース52〜55を一巡する空気循環路60が構成され、
住宅10内の空気は送風ファン45Aにより吸入口61Aから強
制的に吸入され、空気循環路60内を一巡した空気は送風
ファン45Bにより送出口62Aからメインダクト31に強制的
に送出される。

このような空気循環路60には、それぞれ所定の空調を行
う一次側および二次側モジュール41,42、換気モジュー
ル43、補助モジュール44が関与されている。

一次側モジュール41は、いわゆるヒートポンプ式エアコ
ンの屋外機に相当する２台の一次側熱交換機41Aを備
え、シャシ51の吸気口51Aから排気口51Bに通過する外気
との間で熱交換を行い、所定温度に調整した冷媒を配管
41Bを介して二次側モジュール42に供給する。二次側モ
ジュール42は、Ｕ字状のパイプ65内に二次側熱交換機42
Aを備え、一次側モジュール41からの冷媒によりパイプ6
5内を通過する空気の温度を調節する。従って、これら
の一次側モジュール41および二次側モジュール42によ
り、空気循環路60を通過する空気に対して通常のエアコ
ンと同様な冷暖房および除湿が可能である。

換気モジュール43は、吸入側のパイプ63とシャシ53の外
部とを連通する排気パイプ43Aおよび吸気パイプ43Bを備
えており、パイプ63の内部には、パイプ43A,43Bの中間
に開度調整可能なシャッタ43Cが配置されている。この
ため、空気循環路60に吸入された空気は、シャッタ43C
の開度に応じて排気パイプ43Aから一部が排出され、吸
気パイプ43Bから新気を導入され、これにより換気が行
われる。また、排気パイプ43Aおよび吸気パイプ43Bの中
間部には熱交換器43Dが設けられ、空気循環路60からの
排気の熱を外部から導入される吸気に回収可能である。

補助モジュール44は、送出側のパイプ64内に挿入された
カセット式の補助装置44A,44B,44Cを備えている。これ
らの装置としては、例えば濾過フィルタおよび静電吸着
式の除塵装置、紫外線殺菌装置、脱臭ないし香りを付加
する装置等が採用されており、それぞれ空気循環路60か
ら送出される空気の清浄化が可能である。

ところで、これらの各モジュール41〜45の制御は、シャ
シ55内に配置された制御装置46（第２図参照）によって
一括して行われる。すなわち、制御装置46は送風ファン
45A,45Bを駆動するモータ、シャッタ43Cの開度を調整す
るモータ、一次側および二次側の熱交換機41A,42A等に
接続されており、住宅10における空調負荷の変動に対し
て、図示しないワイヤレスリモコン等により室内のダン
パー開閉度を変えることに伴う吹出側の圧力変化に応じ
て送風量を変える変風量方式に基づいて制御を行うもの
であり、送風量の調整には送風ファン45A,45Bの回転数
制御が採用されている。

なお、各居室12に配置された吹出口33にはそれぞれスリ
ットが設けられ、このスリットの開口面積を調整するこ
とにより各居室12への調和空気の吹き出し量を加減でき
るように構成されている。従って、空調ユニット40にお
ける調和空気の設定温度等に対し、吹出口33のスリット
の調節によって各居室12毎の温度等の微調節を独立して
行うことが可能である。

このように構成された本実施例においては、制御装置46
の指令に基づいて送風ファン45A,45Bが所定回転数で運
転され、住宅10内の空気が空気循環路60内に負圧吸入さ
れるとともに、空気循環路60内の空気はメインダクト31
およびサブダクト32に送出される。

空気循環路60内に吸入された空気は、換気モジュール43
において外気と適宜割合で混合されて換気されるととも
に、二次側モジュール42において所定温度に調整され
る。さらに、補助モジュール44において清浄化され、こ
れらの各モジュール42〜44を一巡する間に所望の状態に
調和される。

このようにして予め調和された空気は、メインダクト31
およびサブダクト32を介して各居室12内に供給され（図
中白矢印）、各居室12にあった未調和の空気は順次スリ
ット17から廊下11に抜け、吸出口24から空気循環路60内
に循環される（図中黒矢印）。従って、運転の経過に伴
って各居室12内は調和空気で満たされ、これにより各居
室12内は前述した所望の空調状態に維持される。

このような本実施例によれば、次に示すような効果があ
る。

すなわち、空調ユニット40により予め調和された空気を
生成し、この調和空気をダクトシステム30を通して供給
することにより、住宅10の各居室12の空調を集中的に行
うことができる。

また、空調ユニット40においては、内部に配置された各
モジュール41〜45により送風、冷暖房、除湿、換気およ
び空気清浄化といった機能を一体化することができる。

このため、各機能が住宅10の各部に分散されていた従来
の形式に比べ、設置性を大幅に向上することができる。

特に、冷暖房および除湿を行う一次側および二次側モジ
ュール41,42を一体化させることにより、各々の間に必
要な冷媒循環用の配管を短くできるとともに、各モジュ
ール41,42に予め組み込んでおくことにより現場での配
管施工等を省略できる。

また、空調ユニット40は住宅10の外部に床置き設置する
ため、天井裏等に各モジュール41〜45の設置スペースを
確保する必要がなく、かつこれらの重量に対応するため
の補強等が必要ないため、住宅10の構造を簡略化でき
る。

特に、住宅10の天井裏等にはメインダクト31、サブダク
ト32および吹出口33等を設置するだけでよく、これらは
空調ユニット40からの調和空気の供給に十分な気密性を
確保できればよいため、構造が簡単かつ軽量にでき、冷
媒の配管等に比べて施工を大幅に簡単にできる。

さらに、本実施例では各モジュール41〜45が一体化され
ているとともに、これらは住宅10の外部に設置され、ケ
ース40Aで囲っただけであるので、点検や保守を極めて
容易に行うことができ、メンテナンス性を大幅に向上す
ることができる。

一方、空調ユニット40を構成する各モジュール41〜45に
は、互いに積層されることにより一連の空気循環路60を
構成するカセット式のシャシ51〜55を採用したため、こ
れらの積層により空調ユニット40を簡単に組み立てるこ
とができる。

また、各モジュール41〜45に必要な機械要素や配管等は
予め工場出荷時に各シャシ51〜55内に施工しておくこと
ができ、現場における作業を低減できるうえ、接続ミス
等の発生を未然に回避することができる。

さらに、換気モジュール43および補助モジュール44は、
各シャシ43,44の上下面の接続形状が同じであるため、
例えば補助モジュール44を省略したり追加積層するとい
った変更が容易にできる。このため、基本的な送風モジ
ュール45と二次側モジュール42との間に配置される空調
モジュールの選択により、空調ユニット40の構成の自由
度を高めることができ、適用される住宅10毎の多様な要
求に適切に対応することができる。

また、換気モジュール43においては、吸気パイプ43Aお
よび排気パイプ43Bをシャッタ43Cを挟んで配置したた
め、シャッタ43Cの開度に応じて空気循環路60に吸入さ
れた空気の換気を行うことができ、特にシャッタ43Cを
全閉とすることにより空気循環路60を通過する空気を完
全に外気と入れ換えることができる。このため、住宅10
の一部で臭気等が発生しても、空調ユニット40で全換気
することにより外部に排出でき、この臭気等がダクトス
シテム30を通して住宅10の全体に分散されることを未然
に防止できる。

さらに、換気モジュール43では熱交換器43Dを設けて吸
気パイプ43Aと排気パイプ43Bとの間で熱交換を行うこと
ができ、全換気した場合でも住宅10内の熱または冷熱が
無駄になることがなく、省エネルギ化することができ
る。

また、送風モジュール45は、吸入側および送出側にそれ
ぞれ送風ファン45A,45Bを設けたため、ダクトシステム3
0に送出される空気量とは別個に空気循環路60内に吸入
される空気量を設定することができ、各々の送風量を変
化させることにより空気循環路60内の圧力を外気圧に対
して加減することにより、換気モジュール43における換
気性能を積極的に調整することができる。

さらに、補助モジュール44においては、送出側のパイプ
64内に挿入されるカセット式の補助装置44A,44B,44Cを
用いたため、濾過集塵、殺菌、脱臭や香り付け等の空気
清浄化機能を自由に選択することができ、設置やメンテ
ナスが簡単であるうえ、各々の使用中の変更も簡単にで
きる。

なお、本発明の一体型集中空調ユニットは、前記実施例
の空調ユニット40に限定されるものではなく、外観や寸
法および内部に配置される各機器の具体的構成は実施に
あたって適宜変更すればよい。

例えば、換気モジュール43としては、排気パイプ43Aお
よび吸気パイプ43Bの間の熱交換器43Dを省略したもので
もよい。また、空気循環路60を構成するパイプ63に換気
用開口を設けて換気を行うようにしてもよく、排気パイ
プ43Aおよび吸気パイプ43Bを省略することができる。こ
の場合、パイプ63の側面を回動させて換気用開口の開閉
を行うとともに、この回動部分の一部でパイプ63内を遮
断してシャッター43Cの機能を兼ねさせてもよい。

また、冷暖房用の一次側および二次側モジュール41,42
は一体のシャシに収めてもよく、冷媒用の配管41Bのジ
ョイント部分を省略できるため、より構造を簡略化でき
る。しかし、前記実施例のように構成すれば、一次側お
よび二次側の熱交換器を交換することができ、住宅10の
容量等に応じた冷暖房能力の設定を自由に選択すること
ができる。

さらに、前記実施例の空調ユニット40では冷暖房、除
湿、換気および空気清浄化の各機能を実現するものとし
たが、空気清浄化の機能等は適宜省略してもよい。一
方、住宅10に要求される他の機能、例えば酸素混合や炭
酸ガス除去等の機能を追加してもよい。

一方、各空調機能を実現する空調モジュールをカセット
式のシャシに収めて積層することは本発明に必須ではな
く、構造的に一体の空調ユニットとしてもよい。

第４図および第５図には本発明の他の実施例が示されて
いる。

本実施例の空調ユニット70は、縦方向に延びる略Ｕ字型
の空気循環路80を備え、この空気循環路80は吸入側81お
よび送出側82がそれぞれ前記実施例と同様な住宅10の吸
出口24および吹込口34に接続されるものである。しか
し、空気循環路80は送出側82の先端部にのみ空調モジュ
ールである送風ファン83を有し、住宅10からの空気の吸
入は送風ファン83の上流側である空気循環路80内の減圧
を利用する。また、空気循環路80は本ユニット70の構造
部材を兼ねており、吸入側81および送出側82の各部には
種々の空調モジュールが配置されている。

すなわち、空気循環路80は通常のヒートポンプ式エアコ
ンの屋外機に相当する一次側モジュール71の上面に載置
固定され、そのＵ字型の底部には前記エアコンの室内機
に相当する二次側モジュール72が収容されており、これ
らにより冷暖房および除湿が行われる。

また、その上方には吸入側81および送出側82の間に熱交
換器73が配置され、外気に通じる吸気パイプ74および排
気パイプ75は、それぞれ熱交換器73を通して吸入側81の
中間部および送出側82の送風ファン83より先の部分に連
通され、これらにより換気モジュールが構成されてい
る。このため、送風ファン83の運転により上流側が減圧
されることで吸気パイプ74から外気が導入され、下流側
が加圧されることで排気パイプ75から空気循環路80内の
空気が排出され、これらにより換気が行われる。

さらに、吸入側81および送出側82の中間部分には前記実
施例と略同様なカセット方式で濾過集塵、脱臭香り付加
といった空気清浄化用の装置76,77,78が配置されてい
る。

このような本実施例によれば、住宅10内の空気を空気循
環路80内に吸入して所望の状態に調整し、送風ファン83
で住宅10の各室に圧送供給することにより、前記実施例
と略同様な空調効果が得られる。

ここで、本実施例においては、空気循環路80を構造部材
として利用するため、前記実施例のようなカセット式の
自由な組み換えはできないが、前記実施例に比べて構造
をより簡単にでき、現場施工あるいは製造コストを低減
できる。

また、送風ファン83が一個でよく、かつこの送風ファン
83によって換気状態をコントロールできるようにしたた
め、前記実施例のような換気用のシャッター43Cを省略
することができ、運転コストを低減できるとともに、構
造をより簡単にすることができる。

このように、本発明の一体型集中空調ユニットの実施態
様は適宜選択すればよく、本発明を実現する範囲内の変
形は本発明に含まれるものである。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明の一体型集中空調ユニッ
トによれば、換気および冷暖房を含む空調モジュールを
一体化し、枝状に分岐するダクトシステムにより予め調
和された空気を建物の各室に供給することにより、換気
および冷暖房を含む集中式の空調を行うことができると
ともに、施工を簡単にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す分解斜視図、第２図お
よび第３図はそれぞれ前記実施例の空調ユニットの側面
および正面から見た内部構造を示す断面図、第４図およ
び第５図はそれぞれ本発明の他の実施例の空調ユニット
の側面および正面から見た内部構造を示す断面図であ
る。 10…建物である住宅、12…居室、30…枝状に分岐したダ
クトシステム、24,34…空調ユニットが接続される吸出
口および吹込口、40…空調ユニット、41〜44…空調モジ
ュールである一次側モジュール，二次側モジュール，換
気モジュール，補助モジュール、45…送風モジュール、
46…制御装置、51〜55…カセット式に積層されるシャ
シ、60…空気循環路、70…空調ユニット、71,72…空調
モジュールである一次側モジュール，二次側モジュー
ル、73〜75…換気モジュールである熱交換器，吸気パイ
プ，排気パイプ、76〜78…補助的な空調モジュールであ
る装置、80…空気循環路、83…送風モジュールである送
風ファン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】建物の各室に通じる枝状に分岐したダクト
   を介して各室の空調を行う一体型集中空調ユニットであ
   って、両端を建物の一部およびダクトの基端部に接続さ
   れる空気循環路と、この空気循環路内に建物内の空気を
   吸入しかつ吸入された空気をダクトを通して各室に送出
   する送風モジュールと、空気循環路内の空気を外気との
   間で換気しかつ熱源機で必要温度に調節して各室に送出
   される空気を予め所定状態に調和させる空調モジュール
   とを備えたことを特徴とする一体型集中空調ユニット。