JP6496216B2 - 換気空調システム及び換気空調方法 - Google Patents

Description

本発明は、建物の居室を快適に換気しながら空調しうる換気空調システム及び換気空調方法に関する。

近年、高気密化、高断熱化された工業化住宅の開発が進んでいる。このような住宅では、空気調和機（エアコン）の負荷を低減し、省エネルギー化を実現することができる。一方、高気密化された工業化住宅等では、通常、室内空気の汚染を防ぐために、換気設備による強制的な換気が必要とされている。

強制的な換気として、例えば、換気用のファンによって、居室内に外気が導入される方法が知られている（例えば、下記特許文献１乃至２参照）。しかしながら、このような換気方法では、水蒸気を多く含んだ外気が居室空間に直接導入されてしまうため、夏期等に空調温度を少し下げたい場合などにおいて、居室内の湿度の低下が小さく、居住者の空調時の満足感が小さくなり、更に空調の設定温度を下げてしまうという悪循環に陥るという問題があった。

特開２０１５−１２１３６６号公報 特開２０１５−０６８５８５号公報

本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、快適に、建物の居室を換気しながら空調しうる換気空調システム及び換気空調方法を提供することを主たる課題としている。

本願の第１発明は、建物の居室を換気しながら空調するための換気空調システムであって、前記居室に空調空気を供給するための空気調和機と、前記空気調和機の室内機の空気吸込口に、前記居室内の空気と外気とを供給する供給手段とを有し、前記供給手段は、前記外気を、前記空気吸込口に直接供給することを特徴とする。

第１発明の他の態様では、前記供給手段は、前記室内機を覆うチャンバーボックスと、一端側が外気に連通するとともに、他端側が前記チャンバーボックスに連通している第１ダクトとを含んでも良い。

第１発明の他の態様では、前記チャンバーボックスの内部空間は、第１室と第２室とに区画されており、前記室内機の前記空気吸込口は、前記第１室に連通しており、前記室内機の空気吐出口は、前記第２室に連通しており、前記第１室には、前記居室内の空気を取り込むための第１開口部と、前記第１ダクトの前記他端側が接続される第２開口部とが設けられており、前記第２室には、前記居室内に、前記空調空気を吐出するための排気口が設けられても良い。

第１発明の他の態様では、前記建物は、床下空間を有し、前記チャンバーボックスの前記第２室の少なくとも一部が、前記床下空間内に位置するとともに、前記第１室の少なくとも一部が、前記居室内に突出しても良い。

第１発明の他の態様では、前記第２室の前記排気口が、前記床下空間に設けられており、前記排気口には前記居室に前記空気調和機で空調された空気を供給するための第２ダクトが接続されても良い。

本願の第２発明は、居室を換気しながら空調するための換気空調方法であって、前記居室内に空調空気を供給するための空気調和機の室内機の空気吸込口に、前記居室内の空気と外気とを供給して前記空気調和機を運転する工程を含むとともに、前記外気を、前記空気吸込口へ直接供給することを特徴とする。

本発明の一態様は、建物の居室を換気しながら空調するための換気空調システムであって、前記居室に空調空気を供給するための空気調和機と、前記空気調和機の室内機の空気吸込口に、前記居室内の空気ととともに外気を供給する供給手段とを有し、前記供給手段は、前記外気を、前記空気吸込口に直接供給することを特徴とする。

また、本発明の他の態様は、居室を換気しながら空調するための換気空調方法であって、前記居室内に空調空気を供給するための空気調和機の室内機の空気吸込口に、前記居室内の空気と外気とを供給して前記空気調和機を運転する工程を含むとともに、前記外気を、前記空気吸込口へ直接供給することを特徴とする。

このようなシステム及び方法によれば、換気用の外気は、空気調和機の室内機の空気吸込口に直接供給され、そこで大部分が空調処理された後、居室内に供給される。例えば、夏期において、空気調和機が冷房運転されている場合、室内機の空気吸込口に直接供給された外気中の水蒸気の一部は、室内機の熱交換器との熱交換で冷却されて結露する。従って、本発明によれば、換気時、外気が直接居室に供給される場合に比べて、居室に供給される水蒸気量を減らすことができ、ひいては、快適な換気空調を行うことができる。

本発明の一実施形態の換気空調システムを説明するための建物の断面図である。 本実施形態のチャンバーユニットの拡大断面図である。 （Ａ）は従来例の換気空調方法の概略図、（Ｂ）は、本実施形態の換気空調方法の概略図である。 実施例及び従来例の実験結果を示すグラフである。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１には、本発明の一実施形態の換気空調システム１が適用された建物２の断面図が概念的に示されている。図１に示されるように、本実施形態の建物２は、優れた断熱性能、遮光性能及び気密性能を具えた工業化住宅が示されている。
であるのが望ましい。

建物２は、床下空間３と、床上空間４とを具えている。床下空間３は、基礎５と地面６と床７とで囲まれた非居住空間である。床上空間４は、床下空間３の上方に設けられた空間であり、本実施形態では、複数の居室４Ａ〜４Ｃと、洗面室、トイレ等の非居室４Ｄとに区画されている。非居室４Ｄには、例えば、建物内部の空気を強制的に外部に排出する排気用ファン１０が設けられている。

本実施形態の換気空調システム１は、建物２の居室４Ａ乃至４Ｃの少なくとも一つを換気しながら空調するためのものであって、空気調和機８と、供給手段９とを含んでいる。図２には、図１に示されている本実施形態の換気空調システム１の部分拡大図が示されている。

図１及び図２に示されるように、空気調和機８は、例えば、一般的な家庭用のセパレート型エアコンであり、建物２の内部に設置された室内機８Ａと、建物２の外部に設置された室外機８Ｂとをセットとして含んでいる。

室内機８Ａは、例えば、内部の熱交換器（図示せず）に空気を取り込むための空気吸込口８ｉと、熱交換器で空調された空気を吐出するための空気吐出口８ｏとを具えている。本実施形態において、空気調和機８は、例えば、供給手段９の構成要素の一つであるチャンバーボックス１１に収納されている。

供給手段９は、空気調和機８の空気吸込口８ｉに、居室内の空気と外気とを供給するとともに、外気を、空気吸込口８ｉに直接供給することを特徴としている。ここで、外気が空気吸込口８ｉに「直接供給」されるとは、外気がダクト等を経由して、室内機８Ａの空気吸込口８ｉへ実質的に直接供給されることを意味し、居室４Ａ乃至４Ｃの空間へ間接的に供給されるものは除外される。

このような機能を実現するために、本実施形態の供給手段９は、例えば、チャンバーボックス１１と、第１ダクト１２とを含んでいる。

チャンバーボックス１１は、内部に空間が区画された例えば箱体状で構成されている。チャンバーボックス１１の内部には、空気調和機８が収容されている。また、チャンバーボックス１１の内部の空間は、例えば、仕切り版１１ｃにより、上側の第１室１１ａと、下側の第２室１１ｂとに区画されている。

本実施形態では、空気調和機８の空気吸込口８ｉが第１室１１ａに、空気調和機８の空気吐出口８ｏが第２室１１ｂに、それぞれ連通するように、空気調和機８が収容されている。仕切り版１１ｃは、第１室１１ａと第２室１１ｂとの間で、空気が互いに混合しないよう気密に配置されている。空調空気が供給される第２室１１ｂは、例えば、断熱材１３で覆われ、外部と断熱されていることが望ましい。

本実施形態のチャンバーボックス１１は、建物２の内部に設置されている。好ましい態様では、チャンバーボックス１１は、第２室１１ｂの少なくとも一部が、床下空間３内に位置するとともに、第１室１１ａの少なくとも一部が、居室４Ａ内に突出している。このようなチャンバーボックス１１は、床下空間３の一部を、室内機８Ａの設置場所として活用することで、居室４Ａをより広く利用することを可能とする。

チャンバーボックス１１の第１室１１ａには、第１開口部１４と、第２開口部１５とが設けられている。

第１開口部１４は、居室４Ａ内の空気を第１室１１ａ取り込むためのもので、本実施形態では、チャンバーボックス１１の居室内に突出する第１の面にガラリ状に設けられている。一方、第２開口部１５には、上記第１の面とは反対側（背面側）の第２の面に設けられており、そこには、第１ダクト１２が接続されている。

図１に示されるように、第１ダクト１２は、一端１２ａ側が外気に連通するとともに、他端１２ｂ側がチャンバーボックス１１の第１室１１ａの第２開口部１５に連通している。本実施形態の第１ダクト１２は、床下空間３をのびるとともに、基礎に設けられたら外気取り込み用のファン１６に接続されている。好ましい態様では、第１ダクト１２には、外気から花粉や微粒子物質を除去して清浄化するためのフィルター１７が経路途中に設けられる。

ファン１６を運転した場合、外気は、強制的に、第１ダクト１２を介して、チャンバーボックス１１の第１室１１ａへと直接供給される。本実施形態では、外気は、室内機８Ａの空気吸込口８ｉの直上に供給される。また、これと同時に空気調和機８を運転した場合、居室４Ａの空気も第１開口部１４から第１室１１ａへと供給される。従って、ファン１６及び空気調和機８の双方を運転した場合、チャンバーボックス１１の第１室１１ａには、居室４Ａの空気と外気とが供給されるとともに、外気は、室内機８Ａの空気吸込口８ｉに直接供給され得る。そして、室内機８Ａの空気吸込口８ｉに供給された空気は、室内機８Ａの熱交換器と熱交換した後、空気吐出口８ｏから吐出されて、第２室１１ｂへ供給される。

本実施形態において、チャンバーボックス１１の第２室１１ｂには、居室４Ａ、４Ｂ、４Ｃ等に、それぞれ空調空気を吐出するための排気口１９が設けられている。排気口１９には、第２ダクト２０が接続されている。第２ダクト２０の他端は、各居室４Ａ〜４Ｃ及び非居室４Ｄにそれぞれ設けられた空気吹出口２２Ａ〜２２Ｄに接続されている。本実施形態では、第２ダクト２０の経路途中に、清浄化フィルター２３と、ファン２４とが設けられている。また、本実施形態では、第２ダクト２０が、１階の居室４Ａ等へ空調空気を供給するための１階側ダクト２０Ａと、２階の居室４Ｂ及び４Ｃへ空調空気を供給するための２階側ダクト２０Ｂとに分岐されているが、このような態様に限定されるものではない。

従って、チャンバーボックス１１の第２室１１ｂに供給された空調空気は、第２ダクト２０、清浄化フィルター２３、ファン２４を経て、各居室４Ａ〜４Ｃや非居室４Ｄへと供給される。

以上のように構成された本実施形態の換気空調システム１によれば、換気用の外気は、空気調和機８の室内機８Ａの空気吸込口８ｉに直接供給され、室内機８Ａの熱交換器で空調処理された後、居室４Ａ乃至４Ｃへと供給される。このため、例えば、夏期、空気調和機８を冷房運転している場合、空気調和機８の空気吸込口８ｉに直接供給された外気中の水蒸気の一部は、空気調和機８の熱交換器との熱交換で冷却されて結露し、水となって建物２の外部に排出される。従って、本実施形態によれば、外気がそのまま居室に供給される換気に比べ、居室に供給される水蒸気量を減らすことができる。従って、本実施形態のシステム１では、居室の湿度を低減し、快適な換気空調を行うことができる。

次に、図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図４を用いて、本実施形態の換気空調方法の具体的な効果の一例を説明するための実験結果が説明される。図３（Ａ）は、従来の換気空調方法（従来例）の概念を示し、図３（Ｂ）は、本実施形態の換気空調方法（実施例）の概念を示している。

図３（Ａ）の従来例では、居室４Ａ内に、室内を空調するための空気調和機８の室内機８Ａと、居室４Ａ内に外気を導入するための換気ファン４０とが設けられている。これらは、距離を隔てて配置されている。従って、換気ファン４０から居室４Ａに供給された外気は、居室内の空間を経由して、間接的に室内機８Ａの空気吸込口８ｉから吸い込まれる。

一方、図３（Ｂ）の実施例では、居室４Ａ内に、室内を空調するための空気調和機８の室内機８Ａと、居室４Ａ内に外気を導入するための換気ファン４０と、一端が換気ファン４０にかつ他端が室内機８Ａの空気吸込口８ｉに直接接続されたダクト５０とが設けられている。従って、図３（Ｂ）のものでは、外気は、室内機８Ａの空気吸込口８ｉに直接供給され得る。

実験は、滋賀県東近江市にある住宅の居室を利用し、２０１５年８月５日〜８月１８日の期間に行われた。実験では、上記期間の各日において、午後１１時から午前７時までの就寝時間帯に、空気調和機８を設定温度２７℃で連続運転させた。そして、上記期間の就寝時間帯の室温及び湿度等が測定されたものである。なお、図３（Ａ）及び（Ｂ）の換気ファンの風量はいずれも１５ｍ³／ｈである。

図４は、実験の結果を示すグラフであり、縦軸は居室の温度、相対湿度及び絶対湿度の各平均値であり、横軸には、従来例及び比較例の項目が設定されている。また、参考のために、上記実験の期間の外気の温度、相対湿度及び絶対湿度の情報が併せて表示されている。図４から明らかなように、居室の温度については、実施例及び従来例において大きな差はなかった。一方、相対湿度については、実施例は、比較例よりも約１５%RHの低下が見られた。以上のように、本実施形態の換気空調方法では、居室内の湿度を効果的に低下させながら、換気と空調とを行うことが確認できた。

また、本実施形態のシステム１によれば、多くの場合、空気調和機８の冷房運転時、空気吸込口８ｉに、居室内を循環しているリターン空気よりも高温である外気が供給される。このような状況では、一般的な空気調和機８は、設定温度と室温との差がより大きくなったと判断し、より高い冷房効果及び／又は除湿効果が発揮されるような強運転に切り替わるようプログラムされている。従って、本実施形態のシステム及び方法によれば、例えば、空気調和機８を強運転モードで稼働させ、より積極的に外気の水蒸気量を除去させることも可能になる。

なお、本実施形態の換気空調システム１では、空気調和機８が運転を停止している状態でも建物２の換気が可能なように構成されている。図２に示されるように、第１ダクト１２の経路途中には、例えば、ダンパー３０が設けられている。ダンパー３０は、内部の切替具（図示省略）を切り替えることにより、外気を第１ダクト１２から分岐して第３ダクト３２へと供給することができる。第３ダクト３２は、本実施形態では、チャンバーボックス１１の第２室１１ｂに接続されている。従って、空気調和機８の運転が停止されている場合、ダンパー３０によって、外気の供給が、第３ダクト３２側へと切り替えられる。これにより、外気は、チャンバーボックス１１の第２室１１ｂを経由して、第２ダクト２０、清浄化フィルター２３，ファン２４を経てから各居室４Ａ乃至４Ｃ等へ供給され得る。

また、上記実施形態では、一つの熱源（空気調和機８）で、一つの建物２の複数の居室４Ａ乃至４Ｃを換気空調する集中空調方式の態様を示したが、本発明は、このような具体的な実施形態に限定されるものではなく、各居室毎に空気調和機８が配置されても良い。この場合、図３（Ｂ）に示したように、空気調和機８の空気吸込口８ｉには、ダクトを介して、外気が直接供給される。

以上本発明の一実施形態が詳細に説明されたが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施され得る。

１ 換気空調システム
２ 建物
３ 床下空間
４ 床上空間
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 居室
８ 空気調和機
８Ａ 室内機
８Ｂ 室外機
８ｉ 空気吸込口
８ｏ 空気吐出口
９ 供給手段
１１ チャンバーボックス
１１ａ 第１室
１１ｂ 第２室
１２ 第１ダクト
１４ 第１開口部
１５ 第２開口部
１６ ファン
１９ 排気口
２０ 第２ダクト
３２ 第３ダクト

Claims (3)

1. 建物の居室を換気しながら空調するための換気空調システムであって、
   前記居室に空調空気を供給するための空気調和機と、
   前記空気調和機の室内機の空気吸込口に、前記居室内の空気と外気とを供給する供給手段とを有し、
   前記供給手段は、前記室内機を覆うチャンバーボックスと、一端側が外気に連通するとともに、他端側が前記チャンバーボックスに連通している第１ダクトとを含んで、前記外気を、前記空気吸込口に直接供給し、
   前記チャンバーボックスの内部空間は、第１室と第２室とに区画されており、
   前記室内機の前記空気吸込口は、前記第１室に連通しており、
   前記室内機の空気吐出口は、前記第２室に連通しており、
   前記第１室には、前記居室内の空気を取り込むための第１開口部と、前記第１ダクトの前記他端側が接続される第２開口部とが設けられており、
   前記第２室には、前記居室内に、前記空調空気を吐出するための排気口が設けられていることを特徴とする換気空調システム。
2. 前記建物は、床下空間を有し、
   前記チャンバーボックスの前記第２室の少なくとも一部が、前記床下空間内に位置するとともに、前記第１室の少なくとも一部が、前記居室内に突出している請求項１記載の換気空調システム。
3. 前記第２室の前記排気口が、前記床下空間に設けられており、前記排気口には前記居室に前記空気調和機で空調された空気を供給するための第２ダクトが接続されている請求項１又は２に記載の建物の換気空調システム。