JPH09287768A - 空調換気方法及び空調換気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 風の吹き込みによる換気量の異常な変動をな
くし、室内に過剰な対流が生じたり冷暖房に要するエネ
ルギー負荷が増大するのを防止でき、且つ構造簡単で経
済的な空調換気装置を提供する。 【解決手段】 室内給気側の外気取り入れ口２１と熱交
換機３の間の流路２６内にダンパ８を有し、ダンパ８は
コイルばね１０によって開く方へ付勢されていて、室内
給気側の外気取り入れ口２１から流入する外気の流速が
一定値以下では開の位置にあり、外気の流速が一定値を
超えると、ダンパ８に作用する動圧が増大するのでダン
パ８は閉の方向へ回動して流路２６の開口面積が縮小さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は住宅用途及び業務用
途向けに好適に実施される空調換気方法及び空調換気装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】住宅用及び業務用に用いられる空調装置
には、外気を取り入れる構造のものがある。これは室内
の温度を調節するとともに、新鮮な外気を取り入れるこ
とによって換気も行うもので、通常、空調換気装置と称
せられるものである。

【０００３】このような空調換気装置においては、例え
ば冬季、強い風の吹き込みにより外気の取り入れ量が多
過ぎると、室内を暖房しているにもかかわらず過剰の冷
気が空調機を通過することとなり、快適な室内温度を維
持するために空調換気装置の暖房負荷を大きくしなけれ
ばならない。同様に、夏期においても強い風の吹き込み
で外気の取り入れ量が多くなり過ぎると、空調換気装置
の冷房負荷を大きくしなければならない。いずれの場合
においても外気の過剰な取り入れはエネルギーの浪費に
つながる。このため、外気の条件、特に風速に影響され
ることなく、安定した量の外気を取り込むことが必要に
なってくる。

【０００４】そこで、発明者らは先に、空調換気装置の
室内給気側の外気取り入れ口、室内側空気吹き出し口、
あるいは空調換気装置の室内機と室外機の間のダクト内
等の風速を風速センサで検出し、検出された風速に基づ
いてダンパの開度を自動的に調節し、あるいは給気ファ
ンの回転数を制御することによって、給気量を制御する
空調換気装置を出願した。（特願平７−２７５６７０
号）

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
願平７−２７５６７０号出願の空調換気装置には、風速
センサ、比較演算部、制御部などを必要とするので、構
造が複雑で且つ高価なものとなる。

【０００６】本発明は上記のような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであって、風の強い外気条件でも外
気の取り入れ量の変動が少なく、しかも構造が簡単で安
価な空調換気方法及び空調換気装置を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の本発明は、室内空気と外気を取り
入れて室内温度の調節と換気を行う空調換気方法であっ
て、室内給気側の外気取り入れ口と熱交換機の間にダン
パを設け、室内給気側の外気取り入れ口から流入する外
気の流速が一定値以下ではダンパを開の位置に保ち、外
気の流速が一定値を超えると動圧の増加によりダンパを
閉の方向へ作動させることを特徴とする。

【０００８】請求項２記載の本発明は、室内空気と外気
を取り入れて室内温度の調節と換気を行う空調換気装置
であって、室内給気側の外気取り入れ口と熱交換機の間
の流路内にダンパを有し、該ダンパは開く方へ付勢され
ていて、室内給気側の外気取り入れ口から流入する外気
の流速が一定値以下では開の位置にあり、外気の流速が
一定値を超えるとダンパは閉の方向へ作動し、流路の開
口面積が縮小されることを特徴とする。

【０００９】請求項３記載の本発明は、室内空気と外気
を取り入れて室内温度の調節と換気を行う空調換気方法
であって、室内給気側の外気取り入れ口と熱交換機の間
に空気抵抗の異なる二つの流路、及び両流路の奥部に一
方の流路を開けると他方の流路を閉じるようになされた
ダンパを設け、空気抵抗の小さい側の流路へ流入する外
気の流速が一定値以下ではダンパは空気抵抗の小さい側
の流路を開の位置に保ち、空気抵抗の小さい側の流路へ
流入する外気の流速が一定値を超えると動圧の増加によ
りダンパを空気抵抗の小さい方の流路の開口面積を縮小
する方へ作動させることを特徴とする。

【００１０】請求項４記載の本発明は、室内空気と外気
を取り入れて室内温度の調節と換気を行う空調換気装置
であって、室内給気側の外気取り入れ口と熱交換機の間
に空気抵抗の異なる二つの流路が設けられ、両流路の奥
部に一方の流路側が開く方向へ作動すると他方の流路側
が閉じる方へ作動するダンパが設けられ、該ダンパは空
気抵抗の小さい側の流路が開となる方へ付勢されてい
て、空気抵抗の小さい側の外気の流速が一定値を超える
と空気抵抗の小さい方の流路側が閉じる方へ作動し、同
流路の開口面積が縮小されることを特徴とする。

【００１１】

【作用】請求項１記載の本発明によれば、室内給気側の
外気取り入れ口（以下、単に外気取り入れ口と称する）
から流入する外気の流速が一定値以下では、外気取り入
れ口と熱交換機の間の流路の開口面積が最大のままで、
外気は通常に取り入れられる。室外の風が強くなる等の
理由で、外気取り入れ口から流入する外気の流速が一定
値以上に大きくなると、ダンパにかかる動圧が増加し、
ダンパは押され閉の方向へ作動し、外気取り入れ口と熱
交換機の間の流路の開口面積が縮小されて、外気の取り
入れ量が減少する。また、ダンパに作用する流入外気の
動圧の変化を利用して操作するので、操作が簡単であ
り、構造が簡単になる。

【００１２】また、請求項２記載の本発明は、ダンパは
開く方へ付勢されていて、外気取り入れ口から流入する
外気の流速が小さい場合は開の位置にあり、外気の流速
が増加するとダンパにかかる動圧が増大してダンパが自
動的に閉じる方向へ作動し、外気取り入れ口と熱交換機
の間の流路の開口面積が自動的に縮小されるので、構造
が簡単であり、調節のための付加的な駆動々力を必要と
しない。

【００１３】請求項３記載の本発明によれば、外気取り
入れ口から流入する外気の流速が一定値以下では、空気
抵抗の小さい側の外気取り入れ口と熱交換機の間の流路
の開口面積は最大のままで、外気が通常に取り入れられ
る。室外の風が強くなる等の理由で、外気の流速が一定
値以上に大きくなると、空気抵抗の小さい側の流路はダ
ンパにかかる動圧の増加が大きいために、ダンパは空気
抵抗の小さい方の流路が閉じる方向へ作動し、外気取り
入れ口と熱交換機の間の流路の開口面積が縮小され、同
時に空気抵抗の大きい方の流路の開口面積が拡大され
る。その結果、全体として外気の取り入れ量が減少す
る。また、ダンパに作用する流入外気の動圧の変化を利
用して操作するので、操作が簡単であり、構造が簡単に
なる。

【００１４】また、請求項４記載の本発明は、空気抵抗
の小さい側のダンパは室内側へ向けて付勢されていて、
外気の流速が一定値以下では開の位置にある。外気の流
速が増加すると空気抵抗の小さい側のダンパにかかる動
圧が増大して、ダンパは自動的に閉じる方向へ作動し、
外気取り入れ口と熱交換機の間の流路の開口面積が自動
的に縮小されるとともに、空気抵抗の大きい側の流路の
開口面積が自動的に拡大されるので、構造が簡単であ
り、調節のための付加的な駆動々力を必要としない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。図１は請求項２記載の本発明空
調換気装置の構成と使用形態を示す説明図、図２は図１
におけるダンパ付近の拡大説明図である。室内側と室外
側を隔てる壁１に空調換気装置２が埋め込まれている。
空調換気装置２はヒートポンプ式で、室内側に給気を行
う流路２６にある室内給気側熱交換器３、室外側に排気
を行う流路２７にある室外排気側熱交換器４が設けられ
ている。さらに、室内側に給気を行う流路２６には給気
ファン５、室内側に給気を行う流路２７には排気ファン
６が設置されている。室内側に給気を行う流路２６と室
外側に給気を行う流路２７は仕切壁７で完全に遮断され
ている。

【００１６】室内側に給気される空気は、外気取り入れ
口２１と、室内空気取り入れ口２２両方から取り入れら
れ、室内給気側熱交換器３を通過後、室内側吹き出し口
２３から室内へ給気される。室内に給気される空気が室
外と室内から取り入れられる理由は、空調の際、外気を
取り入れることによって換気の効果を、室内の空調され
た空気を取り入れることによって空調換気装置のエネル
ギー負荷を減らす効果があるためであり、このような構
成のものは通常に実施されている。また、室外側に排気
される空気は、室外側の空気取り入れ口２４より取り入
れられ、室外排気側熱交換器４を通過後、室外側吹き出
し口２５より室外へ排出される。

【００１７】外気取り入れ口２１の上端部付近には、支
持軸９に回動自由に固定されたダンパ８が設置されてい
て、ダンパ８はその長さが外気取り入れ口２１の高さよ
り短く、ダンパ８が鉛直に垂れた状態において下部に開
口部２１１が開くようにされている。外気取り入れ口２
１のダンパ８の奥にはストッパ１１が設けられ、ダンパ
８が室内側へ傾斜した場合、このストッパ１１に当接す
る構造とされている。

【００１８】またダンパ８は支持軸９に外嵌されたコイ
ルばね１０によって外向きに付勢されていて、外気取り
入れ口２１から流入する外気が無風状態から一定の流速
以下では、図１に示すような鉛直位置の全開状態にあ
り、ストッパ１１から離隔していて、外気はダンパ８の
下の開口部２１１から室内給気側熱交換器３へ取り入れ
られるようになっている。

【００１９】次に、図１に示すような空調換気装置２の
ヒートポンプ方式による室内暖房時の空調換気、及び室
内冷房時の空調換気の基本的な動作について説明する。
室内暖房時の空調換気を行う場合には、室内側熱交換器
３が凝縮器、室外排気側熱交換器４が蒸発器となるよう
に冷媒を循環させる。この場合、室外に排気される空気
中の顕熱は室外排気側熱交換器４から冷媒中に移行して
室内排気側熱交換器３に運ばれ、室内給気は室内給気側
熱交換器３によって暖められ、暖房と換気がなされる。

【００２０】また、室内冷房時の空調換気の場合には、
室内給気側熱交換器３が蒸発器、室外排気側熱交換器４
が凝縮器となるように冷媒の循環方向を変える。この場
合、室内給気中の顕熱は同様にして冷媒を介して室外排
気に移行する。従って、室内給気は室内給気側熱交換器
３を通過することによって冷却され、冷房と換気が行わ
れる。

【００２１】次に図１及び２に示す空調換気装置２にお
いて、外気取り入れ口２１から流入する外気の流速が異
なる場合の作動について説明する。室外がほとんど無風
状態で、外気取り入れ口２１から流入する外気の流速が
一定値以下の場合には、ダンパ８にかかる動圧が小さい
ために、コイルばね１０の付勢力よるモーメントは動圧
によってダンパ８を内側へ押して回動させようとするモ
ーメントに打ち勝って、ダンパ８は開の状態のままであ
り、外気はダンパ８の下の開口部２１１から室内給気側
熱交換器３へ通常に取り入れられる。

【００２２】強風で外気の流速が増加して外気取り入れ
口２１からの吹き込みが強くなり、流入する外気の流速
が大きくなるに従って、ダンパ８にかかる動圧が増大す
る。そして、外気の流速が一定値より大きくなると、風
力によりダンパ８を内側へ回動させようとするモーメン
トがコイルばね１０の付勢力によるモーメントに打ち勝
って、ダンパ８は内側へ押され、ストッパ１１に接近す
る。そして風力によるモーメントとコイルばね１０の付
勢力よるモーメントが釣り合った位置８ｘで自動的に停
止する。この状態では流路２６の開口面積は縮小され、
外気の流入は減少する。

【００２３】外気の流速が更に増すと、ダンパ８は位置
８ｙのようにストッパ１１に当接して流路２６はほぼ全
閉され、外気の流入はほとんどなくなる。これによって
過剰な外気の流入は防止される。

【００２４】図３は請求項２記載の本発明空調換気装置
の他の実施の形態を示すダンパ部分の拡大説明図であ
る。空調換気装置２ａにおいては、外気取り入れ口２１
よりやや内側に入った流路２６内にダンパ８ａが設置さ
れており、ダンパ８ａは板ばね１２によって付勢されて
いて、外気の流速が一定値以下の通常の場合には外向き
に傾斜しいている。また、ストッパ１１ａは鉛直位置に
設けられている。なお、ダンパ８ａの作用については前
記図１及び２に示すものと同様であるから省略する。

【００２５】図４は請求項４記載の本発明空調換気装置
の構成と使用形態を示す拡大説明図、図５は図４におけ
る外気取り入れ口付近の拡大説明図である。空調換気装
置２ｂには二つの外気取り入れ口２１ａ、２１ｂが設け
られ、外気取り入れ口２１ａからは流路２８、外気取り
入れ口２１ｂからは流路２９が内部へ向かって設けら
れ、流路２８と２９は仕切壁７ａによって仕切られてい
る。

【００２６】流路２８は断面積が比較的大きく且つ屈折
が少なくて空気抵抗が小さく、流路２９は内部が仕切板
２９１で仕切られていて、狭い断面積の屈曲した長い延
長の流路となっているので、空気抵抗が大きい。

【００２７】流路２８と２９は奥部の室内給気側熱交換
器３の手前で合流するように構成されていて、合流点の
近傍に「く」字形に折曲したダンパ８ｂが設置されてい
る。ダンパ８ｂは水平な支持軸９ｂをはさんで流路２８
側のダンパ板８１ｂと流路２９側のダンパ板８２ｂを有
し、垂直面内で支持軸９ｂの周りに回動可能とされてい
て、ダンパ板８１ｂまたはダンパ板８２ｂの一方側を開
けると他方側が閉じるようになっている。

【００２８】また、ダンパ８ｂは板ばね１３によって図
５の時計周りの方向に付勢されていて、外気の流速が無
風状態から一定値以下では、板ばね１３の付勢力及び流
路２９側のダンパ板８２ｂに作用する外気の動圧による
モーメントの和が流路２８側のダンパ板８１ｂに作用す
る外気の動圧によるモーメントよりも大きくて、ダンパ
板８２ｂがストッパ１１ｃに当接し、ダンパ８ｂは流路
２８側が開、流路２９側が閉の位置となる（図４及び５
の状態）。

【００２９】外気の流速が一定値より大きくなると、流
路２８は空気抵抗が小さいために、ダンパ板８１ｂに作
用する動圧によるモーメントの増加がダンパ板８２ｂに
作用する動圧によるモーメントの増加よりも大きくな
り、ダンパ８ｂは板ばね１３の付勢力とダンパ板８２ｂ
に作用する動圧によるモーメントの和とダンパ板８１ｂ
に作用する動圧によるモーメントが釣り合う位置まで回
動して停止する。それによって空気抵抗の小さい流路２
８側からの外気の流入が減少し、空気抵抗の大きい流路
２９側からの外気の流入が減少して、外気の全流入量は
減少する。

【００３０】外気の流速が更に大きくなると、ダンパ板
８１ｂに作用する動圧が更に増加するために、図６に示
すように、ダンパ８ｂは更に反時計方向へ回動してダン
パ板８１ｂがストッパ１１ｂに当接して全閉状態とな
り、流路２８を通る外気の流入が遮断され、代わって流
路２９側からの外気の流入が増加するが、流路２９は空
気抵抗が大きいので外気の全流入量は最少となる。この
ようにして過剰な外気の流入は防止される。

【００３１】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、具体的な構成は上記の例にも限られるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等
も本発明に含まれる。例えば、請求項２及び４記載の本
発明の実施の形態においてはダンパの付勢手段としてコ
イルばねや板ばねを使用したが、渦巻ばね、エアシリン
ダー等を使用してもよい。また、付勢手段は圧縮状態で
使用しても引っ張り状態で使用してもよい。更に付勢力
が調節可能なものとしてもよい。

【００３２】また、請求項４記載の本発明の実施の形態
においては外気取り入れ口２１ａと２１ｂの開口の大き
さを同じ程度のものとし、流路２９は内部を１枚の平面
状の仕切板７ａのみで仕切られてＵ字状に１回屈曲した
ものであるが、流路の空気抵抗の差を大きくするために
外気取り入れ口の開口の大きさを変えたり、空気抵抗の
大きい側の流路を複数回屈曲したり、あるいは更に邪魔
板を設けるなどしてもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
記載の本発明によれば、風の影響などによって外気取り
入れ口から外気が強く吹き込んだ場合、流路の開口面積
が自動的に縮小されて換気量はほぼ一定に保たれる。従
って外気の過剰な取り入れによって室内に対流が生じた
り、それによって不快感を覚えるようなことがなく、ま
た室内温度が異常に変動したり、給気量の異常な増加に
よる冷暖房エネルギー負荷が増加することが防がれる。

【００３４】また、請求項２記載の本発明は、ダンパは
室内側へ向けて付勢されていて、外気の流速が小さい場
合は開の位置にあり、外気の流速が増加すると動圧の増
大により自動的に閉の方向へ作動して流路の開口面積が
自動的に縮小されて換気量がほぼ一定に保たれる。従っ
て構造が簡単、安価であるとともに、調節のための付加
的な駆動々力を必要とせず、運転費が安価である。

【００３５】請求項３記載の本発明によれば、外気取り
入れ口から流入する外気の流速が一定値以下では、空気
抵抗の小さい側の流路の開口面積は最大のままあるが、
風の影響などによって外気の流速が一定値以上に大きく
なると、空気抵抗の小さい方の流路の開口面積が縮小さ
れ、同時に空気抵抗の大きい方の流路の開口面積が拡大
されて、換気量はほぼ一定に保たれる。従って外気の過
剰な取り入れによって室内に対流が生じたり、それによ
って不快感を覚えるようなことがなく、また室内温度が
異常に変動したり、給気量の異常な増加による冷暖房エ
ネルギー負荷が増加することが防がれる。

【００３６】また、請求項４記載の本発明は、空気抵抗
の小さい側の流路が開となる方向へ付勢されていて、外
気の流速が小さい間はではダンパが開の位置にあり、空
気抵抗の小さい側の外気の流速が一定値を超えると空気
抵抗の小さい方の流路の開口面積が自動的に縮小される
とともに、空気抵抗の大きい側の流路の開口面積が自動
的に拡大されるので、換気量がほぼ一定に保たれる。従
って構造が簡単、安価であるとともに、調節のための付
加的な駆動々力を必要とせず、しかも運転費が安価であ
る。

【００３７】

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項２記載の本発明空調換気装置の構成と使
用態様を示す説明図。

【図２】図１に示す空調換気装置のダンパ付近の拡大説
明図。

【図３】請求項２記載の本発明空調換気装置の他の構成
を示す拡大説明図。

【図４】請求項４記載の本発明空調換気装置の構成と使
用態様を示す説明図。

【図５】図４に示す空調換気装置のダンパ付近の拡大説
明図。

【図６】図４に示す空調換気装置のダンパが他の位置に
ある場合を示す拡大説明図。

【符号の説明】

２，２ａ，２ｂ 空調換気装置 ２１，２１ａ，２１ｂ 外気取り入れ口 ２６，２７，２８，２９ 流路 ２９１ 仕切板 ３ 室内給気側熱交換器 ７，７ａ 仕切壁 ８，８ａ，８ｂ ダンパ ８１ｂ，８２ｂ ダンパ板 １０ コイルばね １１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ ストッパ １２，１３ 板ばね

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】室内空気と外気を取り入れて室内温度の調
   節と換気を行う空調換気方法であって、室内給気側の外
   気取り入れ口と熱交換機の間にダンパを設け、室内給気
   側の外気取り入れ口から流入する外気の流速が一定値以
   下ではダンパを開の位置に保ち、外気の流速が一定値を
   超えると動圧の増加によりダンパを閉の方向へ作動させ
   ることを特徴とする空調換気方法。
2. 【請求項２】室内空気と外気を取り入れて室内温度の調
   節と換気を行う空調換気装置であって、室内給気側の外
   気取り入れ口と熱交換機の間の流路内にダンパを有し、
   該ダンパは開く方へ付勢されていて、室内給気側の外気
   取り入れ口から流入する外気の流速が一定値以下では開
   の位置にあり、外気の流速が一定値を超えるとダンパは
   閉の方向へ作動し、流路の開口面積が縮小されることを
   特徴とする空調換気装置。
3. 【請求項３】室内空気と外気を取り入れて室内温度の調
   節と換気を行う空調換気方法であって、室内給気側の外
   気取り入れ口と熱交換機の間に空気抵抗の異なる二つの
   流路、及び両流路の奥部に一方の流路を開けると他方の
   流路を閉じるようになされたダンパを設け、空気抵抗の
   小さい側の流路へ流入する外気の流速が一定値以下では
   ダンパは空気抵抗の小さい側の流路を開の位置に保ち、
   空気抵抗の小さい側の流路へ流入する外気の流速が一定
   値を超えると動圧の増加によりダンパを空気抵抗の小さ
   い方の流路の開口面積を縮小する方へ作動させることを
   特徴とする空調換気方法。
4. 【請求項４】室内空気と外気を取り入れて室内温度の調
   節と換気を行う空調換気装置であって、室内給気側の外
   気取り入れ口と熱交換機の間に空気抵抗の異なる二つの
   流路が設けられ、両流路の奥部に一方の流路側が開く方
   向へ作動すると他方の流路側が閉じる方へ作動するダン
   パが設けられ、該ダンパは空気抵抗の小さい側の流路が
   開となる方へ付勢されていて、空気抵抗の小さい側の外
   気の流速が一定値を超えると空気抵抗の小さい方の流路
   側が閉じる方へ作動し、同流路の開口面積が縮小される
   ことを特徴とする空調換気装置。