JP6765144B1 - 換気空調構造 - Google Patents
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Abstract
Description
図1〜図5を参照する。換気空調構造R1は、部屋1と、空気調和機2と、外気調和機3と、エアフィルター装置4と、排気装置5とを備える。各部については以下詳述する。
部屋1は、床部10と、天井部11と、第1壁部12と、第2壁部13と、第3壁部14と、第4壁部15とを有する。本実施形態において、部屋1は教室であり、第3壁部14の近傍に教壇141が設置されている。
空気調和機2は、室内機21と、室内機21と冷媒配管22を介して接続された室外機23とを有する、いわゆるパッケージエアコンである。室内機21は、部屋1内の第1壁部12近傍に配設され、第2壁部13方向に送風口211を向けて配置されている。冷媒配管22は、室内機21と室外機23の間で分岐されて、外気調和機3の熱交換器31で流通する冷媒を供給可能としている。なお、本実施形態において、室内機21が天井吊型のパッケージエアコンであるが、これに限定するものではなく、例えば、天井カセット型、壁掛型、床置型等であってもよく、また、いわゆるルームエアコンであってもよい。
外気調和機3は、第1壁部12の部屋1外側に配設され、熱交換器31と、熱交換器31を格納するケーシング32とを有する。外気調和機3は、図3〜図4に示すように、第1壁部12の給気口121に、導出口322を合わせるようにして第1壁部12の外面に設置されている。外気調和機3の各部については、図1〜図4(特に図3)を参照して、以下詳述する。
熱交換器31は、冷媒配管22から分岐された分岐管221(図2参照)を介して空気調和機2の冷媒回路に組み込まれ、ケーシング32内に導入された外気との間で熱交換可能なものである。
ケーシング32は、主に金属材により形成されており、第1壁部12の外面に沿って設置した際に、機体の背面側となる基体323と、機体の前面側となる周壁体320からなり、基体323に対し周壁体320を着脱可能な構造である。この着脱構造は、基体323に形成されたネジ等挿通孔(図示省略)と、周壁体320のフランジ部326に形成されたネジ等挿通孔332(後述)とを各々連通させてボルト(図示省略)を嵌挿し締結して行うものである。なお、他の公知の着脱構造(例えば凹凸による係止構造)を採用することもできる。以下、ケーシング32の各部について詳述する。
基体323は、基板部330、熱交換器保持構造部340、および水受け部350を有している(図3、図4参照)。
周壁体320は、略方形の箱状であり、基体323との取着状態において基板部330と対向する位置に設けられる正面壁部324と、正面壁部324の外縁部分から背部方向へ向かって延設された三方(上方と左右方向)の側面が一体となった構造の側面壁部325と、側面壁部325から略直角に曲がり外方に延出した所定幅のフランジ部326と、正面壁部324と側面壁部325の内面に設けられた断熱構造部327とを有する。
取付枠体328は、矩形の板状であり、中央に開口部329が形成されている。取付枠体328は、前述した欄間窓125の窓枠に嵌め入れて使用するものであり、開口部329と導出口322の位置を合わせて、外気調和機3を取り付ける(図10参照)。
エアフィルター装置4は、給気口121を通気可能に覆うものであり、部屋1内側において第1壁部12に沿って設けられている。なお、本実施形態では、エアフィルター装置4は、フィルターシートを有するガラリである。
排気装置5は、排気口122に配設され、本実施形態では、いわゆる換気扇である。換気空調構造R1における換気は、自然給気手段である外気調和機3と、強制排気手段である排気装置5とにより、第3種換気(排気は機械換気、給気に自然換気を用いる)方式となっている。
図1〜図5を参照して、換気空調構造R1の作用効果について説明する。
部屋1は、第1壁部に給気口121および排気口122が形成されていることにより、屋外との間で給排気を行うことができる。このとき、給気口121と排気口122は、第1壁部12において互いに離れた配置となっているため、給気口121から進入した直後の新鮮な外気が、排気口から即座には排出されにくいようになっている。
換気空調方法について説明する。換気空調方法は、第1工程と第2工程を有する。
換気空調構造R1の能力がどのように発揮されるか、暖房運転を行った場合のA教室とB教室との比較試験を行った。A教室とB教室は、同じ学校の隣接する教室であり、広さと形状において略同じ構造である。また、A教室とB教室には、同機種の空気調和機2が同じ数(室内機が2台、室外機が1台である空気調和機1機)かつ同じレイアウトで配設されている。
図6を参照する。図6は、A教室とB教室に換気構造を設置する前である2019年1月9日に行った事前評価の結果である。同日は、A教室とB教室共に、通常授業が行われ、25名の生徒と教員により教室を使用した。また、A教室とB教室は、共に、原則として授業中は窓等を閉め切り、空気調和機を運転させた。また、A教室とB教室共に、CO2モニターを第4壁部中央に配置し、5分毎に計測を行った。
A教室は、前述の換気空調構造R1で構成されている。一方、B教室は、排気口にはA教室と同じ排気装置(換気扇)を備えているが、給気口にはガラリのみが配設されて外気調和機3を備えていない、単なる換気構造である。
図6と図7を比較すると、換気空調構造または換気装置を設置した後の方が、二酸化炭素濃度の最大値が低下している。これは、排気装置の「強」運転により部屋内が負圧になり、給気口から導入された新鮮な外気によって二酸化炭素濃度の最大値が大幅に低下したものと推察される。つまり、排気装置を設置し運転することが、部屋内の二酸化炭素濃度の低減に有効であることが明らかとなった。
図8を参照する。図8は、換気空調構造または換気装置の設置後である2019年2月3日に行った計測の結果である。同日は休日であり、A教室とB教室共に、生徒と教員が不在の教室を使用した。また、A教室とB教室は、共に、窓等を閉め切り、空気調和機2を使用した。また、排気装置は、A教室とB教室共に「強」で使用した。
図8に示すグラフによれば、A教室は、第2壁部13近傍および第4壁部15近傍の各々で計測された温度は、ほぼ同じ数値で推移しており、第3壁部14近傍で計測された温度がやや低い(第2壁部13近傍および第4壁部15近傍よりも約0.5度低い)結果となった。第3壁部14近傍の温度が低い理由としては、室温より低い外気が進入する給気口121に近いことが原因であると推察される。
図9を参照する。図9は、換気構造の設置後である2019年2月3日に行った計測の結果である。同日は休日であり、A教室とB教室共に、生徒と教員が不在の教室を使用した。また、A教室とB教室は、共に、窓等を閉め切り、空気調和機を使用した。また、排気装置は、A教室とB教室共に「強」で使用した。計測時間は9:20〜12:10である。なお、A教室は、空気調和機の目標温度を22度に設定し、B教室は、空気調和機の目標温度を24度に設定した。これにより、床部からの高さが1.1メートルの地点におけるPMV(Predicted Mean Vote「予想平均温冷感申告」値および室温がほぼ同じになった。
上記設定温度において、ピーク電力はA教室の方が高かったものの、アベレージではA教室が1.96kW、B教室が2.30kWとなった。
すなわち、A教室とB教室を比較した場合、換気空調構造R1であるA教室の方が、空気調和機2の消費電力量を抑制することができると共に、空気調和機2から送風される調和空気の流れを利用し調和外気を部屋内に循環させることで、教室内の温度を均質にし、二酸化炭素濃度を低減させる換気を行う効果に優れている。
第1実施形態において、排気装置5は換気扇であるが、ガラリ等の自然排気手段であってもよい。図示は省略するが、換気空調構造(変形例1)は、給気口に外気調和機(自然換気手段である前述の外気調和機3を使用)が配設され、排気口にガラリ(自然換気手段)である排気装置が配設された、自然換気方式となっている。変形例1の換気空調構造によれば、稼動するファン等が存在しないため、換気に関する消費電力が発生せず、また、ファンのメンテナンスを要しない構造にすることができる。また、静粛性も高い。
図10、図11Aを参照する。図10に示す換気空調構造R2は、換気空調構造R1の他の実施形態(第2実施形態)である。なお、換気空調構造R2は、後述する箇所以外は換気空調構造R1と同様であるため、相違点についてのみ説明し、共通部分には同じ符号を付してその構造の説明を省略し、共通する作用効果の説明についても省略する。
第2実施形態において、排気装置5は換気扇であるが、ガラリ等の自然排気手段であってもよい。図12に示す換気空調構造R3(変形例2)は、給気口に給気ファン部43(強制換気手段)が配設され、排気口122にガラリ(自然換気手段)である排気装置5aが配設された、第2種換気方式(給気は機械換気、排気に自然換気を用いる)となっている。なお、換気空調構造R3についても、給気ファン部43のみならず、エアフィルター装置4aを配設してもよい。
第2実施形態において、熱交換器31はケーシング32に格納されて構成されているが、必ずしもケーシング32に格納される必要は無い。例えば、図11Bで示すように、熱交換器31を格納する熱交換器ユニット33を設け、この熱交換器ユニット33をケーシング32に取り付けても良い。
1 部屋
10 床部
11 天井部
12 第1壁部
121 給気口
122 排気口
123 ベランダ
124 引き違い窓
125 欄間窓
13 第2壁部
130 廊下
131 出入口
14 第3壁部
141 教壇
142 表示装置
15 第4壁部
2 空気調和機
21 室内機
211 送風口
22 冷媒配管
221 分岐管
222a、222b 再分岐管
23 室外機
3 外気調和機
31 熱交換器
311 第1出入管
312 第1ジョイント部
313 第2出入管
314 第2ジョイント部
315 区画部
316 掛止用ネジ
317 水抜き孔
32 ケーシング
320 周壁体
321 導入口
322 導出口
323 基体
324 正面壁部
325 側面壁部
326 フランジ部
327 断熱構造部
328 取付枠体
329 開口部
330 基板部
332 ネジ等挿通孔
333 挿通孔
340 熱交換器保持構造部
341 掛止用切欠
350 水受け部
351 水受け支持部
352 ドレンパン
353 排水経路
354 水抜き孔
33 熱交換器ユニット
4、4a エアフィルター装置
40 エアフィルター部
401 フィルターシート
41 フィルターシート保持体
411 フレーム部
412 フィルターシート当接部
413 シート係止片
414 開口部
42 支持枠
421 開口部
422a、422b 挿入口
43 給気ファン部
431 ファン本体
432 ファン本体取付枠
5、5a 排気装置
9 空調設備
OA 外気
91 外気調和機
911 冷却コイル
912 加熱コイル
913 加湿器
914 送風機
92 還気取り入れ口
93 顕熱交換器
94a、94b 循環経路
RA 室内へ供給された空気
SA 熱交換後の空気
R 部屋内
Claims (6)
- 建物内の部屋を構成し、床部と、天井部と、前記床部と前記天井部の間の四方に配設されて部屋の内外を区画する壁部とを有し、該壁部の少なくとも1面が屋外に接する外壁部であり、該外壁部には、隣接する一方の壁部近傍に第1換気口が形成されると共に、隣接する他方の壁部近傍に第2換気口が形成された部屋構造体と、
該部屋構造体内に配設され、前記外壁部に対向する壁部方向に送風可能な室内機と、該室内機と室外機とを接続する冷媒配管とを有する空気調和機と、
前記外壁部の屋外側に配設され、前記冷媒配管から分岐された分岐管を介して前記空気調和機の冷媒回路に設けた熱交換器と、該熱交換器を格納すると共に、下方向に開口した第1開口部と、前記外壁部方向となる背部に開口した第2開口部とが形成され、該第2開口部が前記第1換気口または前記第2換気口のいずれかと連通したケーシングとを有する外気調和機と備える換気空調構造において、
前記外気調和機は、前記熱交換器が通気方向において互いに略非重複となる配置かつ同じ向きで複数並設されており、同熱交換器の各々の冷媒流路が別系統であり、前記分岐管を更に分岐する再分岐管を以て系統毎に冷媒が供給されるものである
換気空調構造。 - 前記外気調和機が設置された前記第1換気口または前記第2換気口のいずれかの室内側に、フィルターシートと、中央領域が開口した枠体と、該枠体の周辺に設けられて前記フィルターシートの縁部を係止して着脱可能に保持する保持部とを含むフィルターシート保持体と、該フィルターシート保持体を側方から出し入れ可能に構成され、入れられた同フィルターシート保持体を支持可能な支持枠体とを有するエアフィルター装置が配設されている
請求項1に記載の換気空調構造。 - 前記外気調和機が設置された前記第1換気口または前記第2換気口のいずれかに隣接する前記壁部の近傍に教壇が設置されている
請求項1または請求項2に記載の換気空調構造。 - 前記外気調和機の設置側である前記第1換気口または前記第2換気口のいずれかの屋内側に、強制給気装置が配設されている
請求項1、請求項2または請求項3に記載の換気空調構造。 - 前記外気調和機の非設置側である前記第1換気口または前記第2換気口のいずれかの屋内側に、強制排気装置が配設されている
請求項1、請求項2、請求項3または請求項4に記載の換気空調構造。 - 建物内の部屋を構成し、床部と、天井部と、前記床部と前記天井部の間の四方に配設されて部屋の内外を区画する壁部とを有し、該壁部の少なくとも1面が屋外に接する外壁部であり、該外壁部には、隣接する一方の壁部近傍に第1換気口が形成されると共に、隣接する他方の壁部近傍に第2換気口が形成された部屋構造体内に配設され、前記外壁部に対向する壁部方向に送風可能な室内機と、該室内機と室外機とを接続する冷媒配管とを有する空気調和機と、
前記外壁部の屋外側に配設され、前記冷媒配管から分岐された分岐管を介して前記空気調和機の冷媒回路に設けた熱交換器と、該熱交換器を格納すると共に、下方向に開口した第1開口部と、前記外壁部方向となる背部に開口した第2開口部とが形成され、該第2開口部が前記第1換気口または前記第2換気口のいずれかと連通したケーシングとを有する外気調和機と備える換気空調構造において、
前記外気調和機は、前記熱交換器が通気方向において互いに略非重複となる配置かつ同じ向きで複数並設されており、同熱交換器の各々の冷媒流路が別系統であり、前記分岐管を更に分岐する再分岐管を以て系統毎に冷媒が供給されるものである
換気空調構造。
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