JP6765144B1

JP6765144B1 - 換気空調構造

Info

Publication number: JP6765144B1
Application number: JP2019132713A
Authority: JP
Inventors: 尊宣村上
Original assignee: 株式会社エコファクトリー
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2019-07-18
Publication date: 2020-10-07
Anticipated expiration: 2039-07-18
Also published as: JPWO2021009999A1; KR20210010424A; TW202104805A; WO2021009934A1; JP2021018011A; JP7088517B2; KR102424865B1; US20220128245A1; TWI755637B; WO2021009999A1

Abstract

【課題】新築又は既存の何れの建物に対しても設置とメンテナンスが容易で、連動する外気調和機を使用して空気調和機の消費電力量の抑制と、空気調和機から送風される調和空気の流れを利用し部屋内での調和外気の循環とが可能な換気空調構造を提供する。【解決手段】換気空調構造Ｒ１は、第３壁部１４近傍に給気口１２１が、第４壁部１５近傍に排気口１２２が形成され、建物外壁となる第１壁部１３を含む、床部１０〜第４壁部１５を有する部屋１、部屋１内に配設され、室内機の送風口の少なくとも一つが第２壁部１３方向に送風可能な空気調和機２、部屋１外に配設され、冷媒配管２２から分岐された分岐管２２１を介して空気調和機２の冷媒回路に組み込まれた熱交換器３１とこれを格納するケーシング３２を有する外気調和機３、給気口１２１に設けたエアフィルター装置部４及び排気口１２２に設けた排気装置５を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、換気空調構造、および、換気空調方法に関する。詳しくは、新築または既存のいずれの建物に対しても設置とメンテナンスが容易であり、部屋内の空調運転中の空気調和機と連動する外気調和機を使用して、空気調和機の消費電力量を抑制することができると共に、空気調和機から送風される加熱または冷却された空気（以下「調和空気」という）の流れを利用して、外気調和機により加熱または冷却された温調した外気（以下「調和外気」という）を部屋内に循環させることができる換気空調構造、および、換気空調方法に関する。

近年、高気密構造の建築物の普及に関連するとみられるシックハウス症候群の患者が多く確認されている。この対策として、平成１５年７月１日施行の改正建築基準法によって、原則として全ての建築物に機械換気設備の設置が義務付けられることになった。

機械換気設備としては、室内に外気を導入するにあたり、導入経路の途中に、導入される外気と室内空気の温度差を小さくするための外気調和機を設けた設備があり、例えば、下記の特許文献１に示されているような空調設備が提案されている。この空調設備について図１２に示している。

図１２に示す空調設備９は、室外に設置されて外気ＯＡを処理する外気調和機９１と、当該外気調和機９１を介して室内Ｒへ供給された空気ＲＡを回収する還気取り入れ口９２の近傍に設置された顕熱交換器９３を有するものである。ここで、顕熱交換器９３は、回収した空気ＲＡと熱交換し、熱交換後の空気ＳＡを給気口から室内Ｒへ給気するものである。そして、外気調和機９１は、冷却コイル９１１、加熱コイル９１２、加湿器９１３および送風機９１４を含むものであり、導入した外気ＯＡを温調および加湿して室内Ｒ側に送るものである。

特許第４２９４７８４号公報

ところで、空調設備９において、外気調和機９１は、機体が邪魔にならないように天井裏（天井側の室外）に設置されている（特許文献１の段落〔００１９〕、図２参照）。また、調和された外気を室内Ｒに導入出させるための循環経路９４ａ、９４ｂの形成あるいは設置も必要である。

このため、既設の建物に対し、後から空調設備９のような大掛かりな装置を設置することは難しく、更に、新設または既設のいずれの建物に設置する場合であっても、設置後のメンテナンス等が行いにくい。

更に、外気調和機９１は、送風機９１４を備え、また、熱媒体を循環させるための機構が必要であることから、外気調和機９１を稼動させるための電力を要する。また、通常は室内にも空気調和機が設置されており、このような場合、外気調和機９１と空気調和機の２台が稼動することになり、換気と空調のために必要となる電力が必然的に多くなる。

本発明は、以上の点を鑑みて創案されたものであり、新築または既存のいずれの建物に対しても設置とメンテナンスが容易であり、部屋内の空調運転中の空気調和機と連動する外気調和機を使用して、空気調和機の消費電力量を抑制することができると共に、空気調和機から送風される調和空気の流れを利用して、調和外気を部屋内に循環させることができる換気空調構造、および、換気空調方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の換気空調構造は、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。

ここで、部屋構造体は、床部、天井部および壁部を有し、壁部の少なくとも１面が建物の外壁を構成する外壁部であることにより、上下方向および上下間の四方が閉じられ、少なくとも１つの壁面が屋外に面した内部空間を有する構造物となる。

部屋構造体は、その外壁部に、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換気口が形成されていることにより、一方の換気口を給気口にすると、他方の換気口が排気口になって、屋外との間で給排気を行うことができる。そして、第１換気口と第２換気口は、外壁部において互いに離れた配置となっているため、給気側から進入した直後の新鮮な外気が、排気側から即座には排出されにくいようになっている。

空気調和機は、部屋構造体内に配設された室内機と、室内機と室外機とを接続する冷媒配管を有することにより、冷媒配管内を介して室内機と室外機を循環する冷媒と、部屋構造体内の空気とによる熱交換が行われ、冷風または暖風である調和空気を部屋構造体内に供給することができる。

そして、室内機は、外壁部に対向する壁部方向に送風可能であることにより、給気側となる換気口から進入した新鮮な外気を、室内機から吹き出す調和空気の流れに乗せて、外壁部に対向する壁部に当てることができる。次に、この壁部に当たった外気と調和空気が混合した空気は、外壁部に対向する壁部の上下左右方向に拡散して部屋構造体内を循環する。この結果、部屋構造体内の各所における二酸化炭素や、人体に対する影響が懸念される揮発性有機化合物等の化学物質等の濃度（以下「ＣＯ_２等濃度」）の偏りを抑制することができる。

なお、室内機（複数台の場合は少なくとも１台）は、外壁部の給気側となる換気口の近傍あるいは天井部に配置されることが好ましく、この配置であれば、給気側となる換気口から進入した新鮮な外気が調和空気の流れに乗りやすくなると共に、外気調和機により加熱または冷却された調和外気の熱が多く失われる前に、室内機に取り込むことができる。また、例えば、室内機に送風口が複数ある場合は、その少なくとも一つが外壁部に対向する壁部方向に送風可能であればよい。

外気調和機は、外壁部の屋外側に配設されていることにより、天井裏や床下に設置する場合と比較して、新築または既存のいずれの建物に対しても設置が容易であり、また、設置後の機体が天井や床下等の屋内に掩蔽されない態様であるため、メンテナンスが容易である。なお、外気調和機の導出口と連通した換気口（例えば第１換気口）は、室内に対する給気口となり、他方の換気口（例えば第２換気口）が排気口となる。

排気側となる換気口は、部屋構造体内の空気を排出し、部屋構造体内のＣＯ_２等濃度を下げることができる。なお、排気側となる換気口は、強制排気式であることが好ましいが、例えば、外気調和機がファン等を有する強制給気式の場合等は、いわゆるガラリ（鎧戸、ルーバー）等の自然換気式であってもよい。

そして、外気調和機は、外壁部の屋外側に配設されていることにより、外気が給気側となる換気口を通過するまでの間に、熱交換器が外気を加熱または冷却し、外気の温度と部屋内の空気の温度の差を少なくする（すなわち「外気調和を行う」）ことができる。なお、外気調和機は、外気の取り込みに際して給気ファンを使用しない（部屋構造体内の負圧化による）自然換気の場合と、給気ファン等を使用した強制換気の場合のいずれの方式によるものであってもよい。

外気調和機は、冷媒配管から分岐された分岐管を介して空気調和機の冷媒回路に設けた熱交換器を有することにより、空気調和機の運転と連動する（外気調和機自体は電力を使用しない）構造となっている。これにより、機体の運転のための電力と固有の冷媒を要することなく稼動して外気調和を行うことができ、省エネルギーに寄与することができる。

このような外気調和が行われることにより、部屋構造体内に進入する調和外気と部屋構造体内の空気との間で極端な温度差が無くなり、空気調和機の目的温度との温度差も小さくすることができる。この結果、空気調和機においては、設定した目的温度に達する迄の多く電力を消費する稼動時間（以下「空気調和機の立ち上がり時間」という）が短縮されて運転負荷が低減し、外気調和機との協働によって、更に省エネルギーに寄与することができる。

外気調和機は、ケーシングに熱交換器を格納していることにより、屋外環境における熱交換器の曝露を防止すると共に、熱交換器を外力による変形や汚れの付着から保護することができる。つまり、主要部である熱交換器が保護されて耐候性や耐久性が向上しているため、製品寿命の延長化を図ることができる。

ケーシングは、外気調和機の機体の内外を区画することができる。これにより、外気の流路が形成されると共に、熱交換器により加熱等された調和外気が機外の空気と混じらないように、あるいは、調和外気が機外へ拡散しないようにすることができる。

ケーシングに形成された第１開口部は、作動時において外気の導入口となって、外気を導入することができると共に、下方向に開口していることから、風雨等がケーシング内へ進入しにくいようにすることができる。また、ケーシングの外壁部方向となる背部に形成された第２開口部は、作動時において、熱交換器で熱交換された外気（調和外気）の導出口となって、調和外気を機外に導出することができる。このとき、第２開口部が第１換気口または第２換気口のいずれかと連通しているので、連通した第１換気口または第２換気口のいずれかを介して、調和外気を拡散させずに部屋構造体内に到達させることができる。

また、外気調和機が、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、熱交換器の各々の冷媒流路が別系統であり、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場合は、部屋構造体内に供給する外気の処理可能量を効率良く増やすことができる。

なお、「通気方向において互いに略非重複となる配置」とは、熱交換器が通気方向において互いに重ならない配置を意味し、例えば、２つの熱交換器の一部が僅かに重複する配置のほか、２つの熱交換器が通気方向とは略直角な方向に並設されて完全に重複しない配置（完全な非重複配置）も含む意味で使用している。

例えば、部屋構造体内が閉めきられて滞在する人数が多い場合、当然に部屋構造体内のＣＯ_２等濃度が高くなり、更に部屋構造体が広い場合は、換気のために外気を多く取り入れる必要がある。このとき、外気調和機の熱交換器が、前述した構成で複数並設されたものであれば、給気口の開口面積を広く取る構造にすることができ、より多くの外気を調和し取り込むことができる。

更に、熱交換器の各々の冷媒流路が別系統であり、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構造であるため、例えば、冷媒流路が一系統であって通気方向における表面積が同一である単一の熱交換器と比較して、熱交換器内の流路内の抵抗が軽減されることから、空気調和装置の圧縮機に加わる負荷が軽減される。加えて、熱交換器内の冷媒流路が短いことから冷媒の流速を早めることができ、伝熱効果を高めることができる。

また、外気調和機が設置された第１換気口または第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、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場合は、フィルターシートによって調和外気に含まれる塵や虫が部屋構造体内に進入することを抑制することができる。なお、フィルターシートの密度や構造により、例えば花粉やＰＭ２．５等の進入も防ぐことができる。

そして、フィルターシートは、交換可能であることにより、目詰まりが起きないように都度取り替えることができる。更にまた、フィルターシート保持体からフィルターシートを外して交換するだけで済むため、特別な作業を伴わずにユーザーでも容易に行うことができ、運用コストを抑制することができる。なお、フィルターシートは、変形や撓みを抑制する枠部材を有する構造（フィルター部材）であってもよい。

フィルターシート保持体は、枠体とフィルターシートの保持部とを含むことにより、保持部によりフィルターシートの縁部を着脱可能に係止し、枠体に沿ってフィルターシートを展張して保持することができる。なお、フィルターシート保持体は、枠体中央の開口部分に、フィルターシートを支えるための網体あるいは棒材を配置してもよく、この場合、薄く柔軟なフィルターシートであっても、風圧による撓みや変形を抑制することができる。

支持枠体は、枠内に入れられたフィルターシート保持体を支持することができる。これにより、フィルターシートが所定位置からずれて、フィルターシートで濾過していない空気が通気することがないように、フィルターシート保持体を支持することができる。また、支持枠体は、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ていることにより、フィルターシートの交換作業を簡単に行うことができる。

ところで、例えば、支持枠体がフィルターシート保持体を下方から出し入れ可能で、エアフィルター装置が外壁部の室内側に沿って鉛直かつ天井部近傍に配設されているような場合、支持枠体からフィルターシート保持体を出し入れするときに手を滑らせたり、ロックが甘かったりしたときに、フィルターシート保持体が下方にいる作業者等に落下して当たるおそれがある。しかしながら、前述のエアフィルター装置によれば、フィルターシート保持体が支持枠体の側方から出し入れ可能な構造であることにより、自然落下や脱落が起きにくくなり、落下事故の発生可能性を低減させ、安全性の向上を図っている。

このように、エアフィルター装置は、室内側に配設されたことにより、部屋構造体内からエアフィルターのメンテナンスを行うことができ、利便性が向上した構造となっている。

また、外気調和機が設置された第１換気口または第２換気口のいずれかに隣接する壁部の近傍に教壇が設置されている場合は、部屋構造体を教室として利用することができる。なお、前述の教壇の設置で、排気側となる換気口に換気扇等の強制排気装置が配設されている場合は、ファンの風切り音等が生じる排気側となる換気口が、教壇から遠位となり、授業において教壇を使用する者（教師等）の声を聞き取りやすくすることができる。

また、外気調和機の設置側である第１換気口または第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場合は、部屋構造体の換気方式を、第１種換気（排気側も強制排気方式）または第２種換気（排気側は自然排気方式）で行うことができる。更に、強制給気装置が屋内側に配設されていることにより、強制給気装置の掃除等のメンテナンス作業を部屋構造体内側で行うことができるので、利便性が良い。なお、「強制給気装置」とは、例えば、給気ファン等が挙げられるが、これに限定するものではなく、給気ファンをしないような送風装置等であってもよい。

また、外気調和機が非設置である第１換気口または第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場合は、部屋構造体の換気方式を、第１種換気（給気側も強制給気方式）または第２種換気（給気側は自然給気方式）で行うことができる。更に、強制排気装置が屋内側に配設されていることにより、強制排気装置の掃除等のメンテナンス作業を部屋構造体内側で行うことができるので、利便性が良い。

上記の目的を達成するために、本発明の換気空調構造は、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。

そして、室内機は、外壁部に対向する壁部方向に送風可能であることにより、給気側となる換気口から進入した新鮮な外気を、室内機から吹き出す調和空気の流れに乗せて、外壁部に対向する壁部に当てることができる。次に、この壁部に当たった外気と調和空気が混合した空気は、外壁部に対向する壁部の上下左右方向に拡散して部屋構造体内を循環する。この結果、部屋構造体内の各所におけるＣＯ_２等濃度の偏りを抑制することができる。

外気調和機は、外壁部の屋外側に配設されていることにより、天井裏や床下に設置する場合と比較して、新築または既存のいずれの建物に対しても設置が容易であり、また、設置後の機体が天井や床下等の屋内に掩蔽されない態様であるため、メンテナンスが容易である。

そして、外気調和機は、外壁部の屋外側に配設されていることにより、外気が給気側となる換気口を通過するまでの間に、熱交換器が外気調和を行うことができる。また、外気調和機は、冷媒配管から分岐された分岐管を介して空気調和機の冷媒回路に設けた熱交換器を有することにより、空気調和機の運転と連動する構造となっている。これにより、機体の運転のための電力と固有の冷媒を要することなく稼動して外気調和を行うことができ、省エネルギーに寄与することができる。

このような外気調和が行われることにより、部屋構造体内に進入する調和外気と部屋構造体内の空気との間で極端な温度差が無くなり、空気調和機の目的温度との温度差も小さくすることができる。この結果、空気調和機においては、空気調和機の立ち上がり時間が短縮されて運転負荷が低減し、外気調和機との協働によって、更に省エネルギーに寄与することができる。

更に、外気調和機は、ケーシングに熱交換器を格納していることにより、屋外環境における熱交換器の曝露を防止すると共に、熱交換器を外力による変形や汚れの付着から保護することができる。つまり、主要部である熱交換器が保護されて耐候性や耐久性が向上しているため、製品寿命の延長化を図ることができる。また、ケーシングは、外気調和機の機体の内外を区画することで外気の流路を形成し、熱交換器により加熱等された調和外気が機外の空気と混じらないように、あるいは、調和外気が機外へ拡散しないようにすることができる。

上記の目的を達成するために、本発明の換気空調方法は、上下方向および上下間の四方が閉じられた部屋に室内機が設置された空気調和機の冷媒回路に接続されて冷媒が供給される熱交換器を用いて、前記部屋の屋外に接する外壁部の屋外側に設置された外気調和機のケーシングに導入した外気を加熱または冷却する第１工程と、前記外壁部の隣接する一方の壁部近傍に形成された前記ケーシングと連通した第１換気口を介して前記部屋に加熱または冷却した前記外気を導入し、かつ、前記室内機で前記外壁部に対向する壁部方向に送風を行い、前記部屋の空気と導入された前記外気とを対流させて混合すると共に、前記外壁部の隣接する他方の壁部近傍に形成された第２換気口から排気する第２工程とを備える。

ここで、第１工程においては、外気が、外気調和機のケーシングに入り、熱交換器で加熱または冷却されて調和外気となる。このとき、熱交換器は、空気調和機の冷媒回路を介して冷媒の供給を受け、外気の熱交換を行う。

第２工程においては、第１工程において生成された調和外気が、第１換気口を介して部屋内に入る。このとき、調和外気は、ケーシングと連通した第１換気口を介し、調和外気が拡散せずに部屋内に到達する。室内に到達した調和外気が、室内機により行う外壁部に対向する壁部方向への送風と共に対流し、部屋内の空気と混合する。

更に、この混合された空気が、室内機から吹き出す調和空気の流れに乗って、外壁部に対向する壁部に当たり、この壁部の上下左右方向に拡散して部屋内を更に対流し、部屋内の各所におけるＣＯ_２等濃度の偏りを抑制する。

そして、部屋内を循環した空気は、排気側となる第２換気口を介して屋外に出て（排気）、部屋内のＣＯ_２等濃度が下がる。なお、給気側である第１換気口から進入した直後の新鮮な外気は、離れた位置にある排気側である第２換気口から即座には排出されにくい。

本発明によれば、新築または既存のいずれの建物に対しても設置とメンテナンスが容易であり、部屋内の空調運転中の空気調和機と連動する外気調和機を使用して、空気調和機の消費電力量を抑制することができると共に、空気調和機から送風される調和空気の流れを利用して、調和外気を部屋内に循環させることができる換気空調構造、および、換気空調方法を提供することができる。

本発明の換気空調構造（第１実施形態）を示す平面視説明図である。図１に示す第２壁部の方向から見た第１壁部を示した説明図である。図１に示す外気調和機について、外形および配管を実線で、内部構造を破線で表しており、（ａ）は機体の正面視説明図、（ｂ）は機体の右側面視説明図である。図３に示す外気調和機の熱交換器の保持構造を側方から示す分解説明図である。図１に示す換気空調構造の作用を示す説明図である。一般的な部屋（換気空調構造の設置前）における二酸化炭素の濃度変化の比較試験の結果を示すグラフである。換気空調構造を設置した部屋と、換気空調構造を非設置の部屋との二酸化炭素の濃度変化の比較試験の結果を示すグラフである。換気空調構造を設置した部屋と、換気空調構造を非設置の部屋との温度変化の比較試験の結果を示すグラフである。換気空調構造を設置した部屋と、換気空調構造を非設置の部屋との消費電力量の比較試験の結果を示すグラフである。本発明の他の換気空調構造（第２実施形態）であり、第２壁部の方向から見た第１壁部を示した説明図である。図１０に示す換気空調構造における給気ファン部の分解説明図（１）である。図１０に示す換気空調構造における給気ファン部の分解説明図（２）である。図１０に示す換気空調構造の変形例（変形例２）であり、第２壁部の方向から見た第１壁部を示した説明図である。特許文献１に記載の空調設備である。

図１〜図１２を参照して、本発明の実施の形態を更に詳細に説明する。なお、以下の説明は、〔第１実施形態〕、〔変形例１〕、〔第２実施形態〕、〔変形例２〕の順序により行う。また、図面各図における符号は、煩雑さを軽減し理解を容易にする範囲内で付しており、同一符号が付される複数の同等物についてはその一部にのみ符号を付す場合がある。

なお、以下の説明において、前述の「部屋構造体」については単に「部屋」と称する。また、前述の「壁部」について、前述の「外壁部」は「第１壁部」と、前述の「外壁部に対向する壁部」は「第２壁部」と称し、第１壁部と第２壁部の間に位置する他の壁部については、それぞれ、「第３壁部」、「第４壁部」と称する。更に、前述の「第１換気口」は「給気口」と、前述の「第２換気口」は「排気口」と称する。更にまた、前述の「第１開口部」は「導入口」と、前述の「第２開口部」は「導出口」と称する。

〔第１実施形態〕
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）
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。

天井部１１は、床部１０の上方に配置されている。なお、本実施形態において部屋１は教室であることから、床部１０から天井部１１までの間は、建築基準法施行令第２１条第２項に基づく高さ（少なくとも３メートル）に設けられている。

第１壁部１２は、天井部１１と床部１０の間で建物の外壁を構成する。なお、本実施形態において部屋１が教室であることから、一般的な学校の構造では、採光等の点から運動場等の外に面した壁の形成が義務づけられており、第１壁部１２が当該壁に該当する。

第１壁部１２は、中央に柱（符号省略）を有し、柱を挟んで両側には、床部１０から天井部１１に至る高さのガラス窓（符号省略）が配設されている。このガラス窓は、約２メートル程度の高さである鴨居状の上部水平材を挟んで、下方に設けられた通常の引き違い窓１２４の部分と、上方に設けられた欄間窓（高窓）１２５の部分を有する（図２参照）。

本実施形態において、部屋１は、第１壁部１２の外にベランダ１２３を有する構造で、ベランダ１２３に後述する室外機２３を設置している。しかしながら、当該態様に限定するものではなく、例えば、室外機２３は第１壁部１２の外面に設けた架台等を介して取り付ける態様であってもよい。

また、第１壁部１２には、給気口１２１と排気口１２２が設けられている。本実施形態において、給気口１２１は、第３壁部１４に最も近い欄間窓（即ち、第３壁部近傍の領域）を取り外し、その空隙に設けたものであり、排気口１２２は、第４壁部１５に最も近い欄間窓（即ち、第４壁部近傍の領域）を取り外し、その空隙に設けたものである。しかしながら、前述の態様に限定するものではなく、例えば、壁面に形成された穴を以て給気口あるいは排気口とする態様等の各種建築構造であってもよい。

第２壁部１３は、床部１０と天井部１１を間に挟んで、第１壁部１２の対向方向に配置されている。なお、本実施形態において部屋１が教室であることから、一般的な学校の構造では外壁に対向する壁は、廊下１３０と教室とを区画し、廊下１３０への出入口１３１が形成されており、第２壁部１３が当該壁に該当する。

第３壁部１４は、第１壁部１２と第２壁部１３の間のいずれか一方側の側端間を閉じるように配置された壁である。本実施形態において第３壁部１４は、前述の通り、第３壁部１４に沿って教壇１４１が設けられ、黒板等の表示装置１４２が設けられている。

第４壁部１５は、床部１０と天井部１１を間に挟んで、第３壁部１４の対向方向に配置され、第１壁部１２と第２壁部１３の間の他方側の側端間を閉じるように設けられた壁である。

本実施形態において、教室である部屋１は前述の構造であるが、これに限定するものではなく、例えば、部屋が建物の端部（いわゆる角部屋）にある場合、第４壁部も窓を有する外壁となり得る。更に、廊下への出入口が第４壁部に設けられる場合もありうる。

（空気調和機２）
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）
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＞
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。

本実施形態では、２つの熱交換器３１が、通気方向において互いに重複しない配置で左右方向に並べて設けられている（図３（ａ）参照）。各熱交換器３１は、冷媒流路が別系統であり、分岐管２２１を更に分岐する再分岐管２２２ａ、２２２ｂを以て系統毎に冷媒が供給される。

各熱交換器３１は、直線部分と折り返し部分が交互に連続する蛇行形状である伝熱管（図示省略）と、伝熱管の径方向に交差した複数のフィン（図示省略）からなる、いわゆるフィンチューブ式である。各熱交換器３１は、伝熱管の直線部分各段の軸方向と、設置された外気調和機３の鉛直方向とが直交するように設けられており、これによって冷媒に含まれる潤滑油成分が折り返し部分に溜まることを抑制している。

各熱交換器３１は、伝熱管と接続した第１出入管３１１と第２出入管３１３を有し、第１出入管３１１の先端には第１ジョイント部３１２が、第２出入管３１３の先端には第２ジョイント部３１４が、それぞれ設けられている。第１ジョイント部３１２と第２ジョイント部３１４は、空気調和機２に繋がる冷媒配管（再分岐管２２２ａ、２２２ｂ）との接続および接続解除が可能なものである。

前述の通り、熱交換器３１が左右方向に２つ配置してあるため、一方の熱交換器３１の第１出入管３１１と第１ジョイント部３１２は、ケーシング３２の一方の側面（図３（ａ）で右側）に配置され、接続される再分岐管２２２ａの取り回しがしやすいようしてある。同様に、他方の熱交換器３１の第２出入管３１３と第２ジョイント部３１４は、ケーシング３２の他方の側面（図３（ａ）で左側）に配置され、接続される再分岐管２２２ｂの取り回しがしやすいようしてある。

各熱交換器３１は、後述する導出口３２２の各々を覆う大きさに設けられている。そして、熱交換器３１は、各々が、後述する熱交換器保持構造部３４０および区画部３１５によって、導出口３２２と所定の間隔を空け、かつ、機体の正面からみて導出口３２２を覆う態様で保持されている。

熱交換器３１と後述するベース部３３０の間には、区画部３１５が設けられている。区画部３１５は、方形の四方枠であり、断面視Ｃ型のチャンネル材の開口部分を枠内方向へ向けた態様で形成され、略気密な構造になっている。また、区画部３１５は、枠の内側の開口部分の内形（口縁部分）が熱交換器３１の外形と略同じに設定されており、この開口部分を塞ぐようにして熱交換器３１が着脱可能に取り付けられている。そして、区画部３１５は、枠内の領域に導出口３２２が位置するように取り付けられて枠の内外を区画しており、基板部３３０と取り付けた熱交換器３１との間に、所定広さの空間を形成している（図３参照）。

区画部３１５は、取着時において後述する水受け部３５０の方向となる部分に、水抜き孔３１７が形成されており（図３（ａ）参照）、熱交換器３１から区画部３１５内へ滴下した結露水を、水受け部３５０へ排出できるようにしてある。また、区画部３１５は、取着時に左右となる面の側にネジ孔（図示省略）が形成され、このネジ孔に掛止用ネジ３１６が螺着されている。

このネジ孔および掛止用ネジ３１６は、後述する熱交換器保持構造部３４０の掛止用切欠３４１と対応する位置および数が設けられており、掛止用ネジ３１６を掛止用切欠３４１に掛止することで、熱交換器保持構造部３４０に区画部３１５（および取り付けられた熱交換器３１）を着脱可能に取り付けることができる（図４参照）。

本実施形態においては、区画部３１５と熱交換器保持構造部３４０は別体であるが、これに限定するものではなく、例えば、区画部と熱交換器保持構造部とが一体化した構造であってもよい。その場合、熱交換器保持部として、導出口の周壁内側の口縁に沿って隔壁状に形成され、導出口と熱交換器が重なるように保持する構造となることがありうる。そして、この熱交換器保持部によれば、隔壁部分によって、熱交換器から導出口に至る領域を区画し、調和外気が導出口以外の方向へ拡散しないようにすることができ、導出口と熱交換器が重なるように保持することにより、熱交換器を通過した調和外気が最短距離で導出口に到達する態様となる。

＜ケーシング３２＞
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＞
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）。

基板部３３０は、第１壁部１２の外面に沿う形状で、後述する取付枠体３２８の外形よりもやや小さな矩形板状である。基板部３３０は、略中央に矩形の２つの開口部が仕切りを挟んで左右方向に並んで形成されており、各開口部が導出口３２２となる。各導出口３２２を合わせた外形の大きさは、第１壁部１２の給気口１２１の外形と略同じである。また、基板部３３０は、板厚方向に貫通し、第１壁部１２への設置に使用するボルト、ネジ、釘、ピンまたはアンカーボルト等の固定部材（以下「ネジ等」という）を挿通可能なネジ等挿通孔３３２が複数形成されている。

熱交換器保持構造部３４０は、導出口３２２毎に設けられており、熱交換器３１のフィンの長手方向と導入口３２１から導出口３２２に向かう方向とが略一致する態様で、熱交換器３１を保持する構造である。換言すると、熱交換器保持構造部３４０は、機体の設置状態において、熱交換器３１のフィンの長手方向が機体の垂直方向と略一致する態様で熱交換器３１を保持することとなる。

熱交換器保持構造部３４０は、各々が導出口３２２の左右両側方の外縁に沿って設けられた一対の板体であり、各々が基板部３３０から周壁体３２０の方向（図３（ａ）において正面方向）に立ち上がった形状である（図４参照）。

また、熱交換器保持構造部３４０は、長手方向に所定の間隔で掛止用切欠３４１が設けられている。各掛止用切欠３４１は、板体の先端（換言すると機体の正面側）から機体下方となる側に向けて下る鈎状の形状である（図４参照）。

熱交換器保持構造部３４０は、前述した区画部３１５の掛止用ネジ３１６の首部分を、掛止用切欠３４１に引っ掛けることで、区画部３１５（と、それに取り付けられた熱交換器３１を）係止することができる。この係止態様によれば、熱交換器保持構造部３４０が、熱交換器３１を含む区画部３１５を保持することで、正面壁部３２４、基板部３３０および側板部３２６の各内面と、熱交換器３１との間に、所定間隔を空けることができる。

水受け部３５０は、熱交換器３１と導入口３２１の間となる箇所に配設されており、水受け支持部３５１、ドレンパン３５２、排水経路３５３を有する構造である。

水受け支持部３５１は、基板部３３０から機体正面側へ立ち上がっており、ドレンパン３５２の長手方向の長さよりも僅かに長い距離を空けて、機体左右方向に対向して設けられている。水受け支持部３５１は、各々が対向する方向と上方向が開口した有底の受け形状（底面と三方の側面を有する形状）であり、ドレンパン３５２を着脱可能に支持できると共に、取着時においてドレンパン３５２が外れにくい形状になっている。

ドレンパン３５２は、底面と底面から立ち上がった四方の側面を有し、取着時において上方（換言すると、熱交換器３１に向く側）が開口する開口部を有する有底箱形である。ドレンパン３５２は、開口部が熱交換器３１下方の端面よりもやや広く設けられ、ドレンパン３５２の側面は底方向に向かうにつれて幅が徐々に窄まった形状である。なお、本実施形態において、ドレンパン３５２の横方向の長さは、各熱交換器３１の横方向の幅を合計した長さよりも長く形成され、各熱交換器３１から滴下する結露水を漏らさないように受けるようにしてある。また、ドレンパン３５２は、その外面にシート状の断熱材（図示省略）が貼設されている。

排水経路３５３は、一端側がドレンパン３５２の内底面中央に形成された水抜き孔３５４と連通し、他端側が機外に導出された管体であり、ドレンパン３５２内へ滴下した結露水等の内部の溜まり水を機外に排水することができる。なお、排水経路３５３は、その先部の態様を限定するものではなく、例えば、エアコンのドレン配管と接続する、雨水や雑排水系統と接続する、あるいは、単に屋外に開放する態様であってもよい。

＜周壁体３２０＞
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。

周壁体３２０は、側面壁部３２５が形成されていない部分（つまり開口した下部分）が導入口３２１となる。導入口３２１は、開口部分を覆う網状あるいは格子状で、鳥や小動物等の進入を防止するフィルター部材（図示省略）が取り付けられる。そして、周壁体３２０は、正面壁部３２４と対向する部分（つまり開口した背部）に、導出口３２２等が形成された基体３２３を取り付ける。

側面壁部３２５は、上面となる箇所に、基板部３３０から正面壁部３２４に向かう間の領域に曲げ部分を有し、正面壁部３２４方向へ下り傾斜する二面から成っている。これにより、側面壁部３２５の上面に埃が堆積にくく、機体正面方向からの強風による正面壁部３２４に加わる荷重を受け流しやすい。

正面壁部３２４と側面壁部３２５は、その外面が撥水可能な素材または形状で形成されるか、あるいは、撥水塗料でコートされた加工が施されている。断熱構造部３２７は、断熱層を間に挟んで接着面と熱反射面を有するシート状の断熱部材を、正面壁部３２４と側面壁部３２５の内面に貼付した構造である。

なお、断熱構造部は、前述の態様に限定するものではなく、例えば、正面壁部と側面壁部が、断熱性と熱反射性を有する素材または形状で形成されるか、あるいは、断熱性と熱反射性を有する加工が施されているものであってもよい。そして、断熱構造部は、機体の外面となる外面板、機体の内面となる内面板、および内面板と外面板の間に配設された断熱材からなる（または断熱材を使用せず、板間を極低圧にする）構造であってもよい。

＜取付枠体３２８＞
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）
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）
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。

（作用）
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。

空気調和機２は、その運転開始により、部屋１内の空気と冷媒配管２２内を循環する冷媒による熱交換が行われ、調和空気を部屋１内に供給する。

このとき、空気調和機２の室内機２１の送風口２１１が第２壁部１３方向に向けられているため、給気口１２１から進入した新鮮な外気が、室内機２１から吹き出す調和空気の流れに乗って、まず第２壁部１３に当たり、次に、第２壁部１３に当たった外気と調和空気が混合した空気が、第２壁部１３の上下左右方向に拡散して部屋１内を循環し、外気と部屋１内の空気を混合することができる（図５参照）。この結果、部屋内の各所におけるＣＯ_２等濃度の偏りを抑制することができる。

そして、室内機２１が、給気口１２１の近く、かつ、天井部に配置されており、給気口１２１から進入した新鮮な外気が、冷房運転時には水平層流で、暖房運転時には上昇流となる調和空気の流れに乗りやすい。更に、外気調和機３による調和外気の熱が多く失われる前に、室内機２１に取り込むことができる。

外気調和機３は、第１壁部１２の屋外側に配設されていることにより、天井裏や床下に設置するものと比較して、新築または既存のいずれの建物に対しても設置が容易であり、また、設置後の機体が天井や床下等の屋内に掩蔽されない態様であるため、メンテナンスが容易である。

外気調和機３は、外気が給気口１２１を通過するまでの間に、熱交換器３１によって、外気調和を行うことができる。また、本実施形態では、外気調和機３は並設された２つの熱交換器３１を有するため、教室のような広い空間であっても、充分な量の外気調和と、調和外気の給気を行うことができる。

外気調和機３による外気調和が行われることで、進入する調和外気と部屋内の空気との間で極端な温度差が無くなり、空気調和機２の目的温度との温度差も小さくすることができる。この結果、空気調和機２においては、設定した目的温度に達する迄の立ち上がり時間が短縮され、空気調和機２の運転負荷を低減することができる。加えて、外気調和機３においては、空気調和機２の冷媒回路に組み込まれていることにより、空気調和機２の運転と連動する（外気調和機３自体は電力を使用しない）構造となっているので、機体の運転のための電力と固有の冷媒が不要である。つまり、前述の空気調和機と外気調和機とが協働することにより、省エネルギーに寄与することができる。

外気調和機３は、ケーシング３２を有することにより、屋外環境における熱交換器３１の曝露を防止すると共に、熱交換器３１を外力による変形や汚れの付着から保護することができる。つまり、耐候性や耐久性が向上しているため、製品寿命の延長化を図ることができる。また、熱交換器３１がフィンチューブ式であることにより、熱交換効率が良く、通過する外気を効率良く加熱または冷却することができる。また、フィンチューブ式の熱交換器３１は、小型軽量であるため、外気調和機３の機体全体を小型軽量化することができる。この結果、設置した第１壁面１２に加わる負荷を少なくすることができる。

周壁体３２０は、機体の内外を区画して外気の流路を形成すると共に、熱交換器３１により加熱等された調和外気が機外の空気と混じらないように、あるいは、調和外気が機外へ拡散しないようにすることができる。また、断熱構造部３２７は、ケーシング３２内に進入した外気および調和外気が、機外の環境に起因する熱の影響を受けることを抑制あるいは低減することができる。例えば、外気調和機３の周壁体３２０の外表面が、夏期に当たる直射日光で高温になるか、あるいは、冬期に当たる風雪等で低温になるとしても、これらの熱が機内（例えば、周壁体３２０の内表面）に直接伝わることが抑制あるいは低減される。

導入口３２１は、外気を導入することができると共に、風雨等がケーシング３２内へ進入しにくいようにすることができる。また、導出口３２２は、調和外気を拡散させずに給気口に到達させ、部屋内に導出することができる。更にまた、熱交換器保持部３４０は、熱交換器３１を通過した調和外気が導出口１２２以外の方向へ拡散しないようにし、かつ、最短距離で導出口に到達するようになっている。

エアフィルター装置４は、調和外気に含まれる塵や、虫が部屋内に進入することを防ぐことができる。排気装置５は、部屋１内の空気を排出することができ、部屋内のＣＯ_２等濃度を下げることができる。

ところで、近年の気象状況によれば、従来の盛夏または厳冬の時期以外にも空気調和機を使用する機会が増えており、空気調和機を使用の際には当然窓は閉めることになる。更に、ＰＭ２．５や黄砂、花粉が飛来する時期には、外気温が適温で空気調和機を使用しない状況であっても、窓を閉めることもある。

近年、新設あるいは改築された部屋の多くは高気密構造であることから、空気調和機の使用により換気が行われない状態が長く続くと、ＣＯ_２濃度が上昇する。特に、部屋が教室の場合、多くの児童あるいは生徒が長い時間在室することから、特にＣＯ_２濃度の上昇が顕著である（後述する図６のグラフを参照）。ＣＯ_２濃度が高くなると、軽度の場合でも眠気や集中力の低下を招くため、学習の場である教室は、常に適切なＣＯ_２濃度であることが望ましい。

これに対し、換気空調構造Ｒ１によれば、部屋、特に教室として、前述の通り、快適な空間を提供することができる。また、施工時においては、新築または既存のいずれの建物に対しても設置が容易であり、運用に際しては消費電力量を抑制することもできるため、施設管理者の経済的負担も軽減することができる。更に、換気空調構造Ｒ１は、運用時の消費電力量の抑制によって省エネルギーに寄与するものであり、環境負荷低減技術として社会貢献に寄与するものとなっている。

また、換気空調構造Ｒ１によれば、各部屋に設置してあるエアコンを熱源にすることができ、このことは、部屋単位で熱源を確保できることを意味し、部屋単位での換気空調が可能であることを意味する。そのため、未使用の部屋の換気空調を行わない等、きめ細やかな運用が可能となり、省エネルギー化に寄与すると共に、ランニングコストの削減にも寄与するものとなっている。

〔換気空調方法〕
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。

第１工程では、前述の熱交換器３１を用いて、外気調和機３のケーシング３２に導入した外気を加熱または冷却する。

第２工程では、前述の外気調和機３で外気調和した調和外気を、導出口３２２と連通した給気口１２１を介して部屋１に導入し、かつ、室内機２１で第２壁部１３方向に送風を行い、部屋１の空気と導入された調和外気とを対流させて混合すると共に、排気口１２２から排気を行う。

第１工程においては、外気は、外気調和機３の導入口３２１から入る。次に、ケーシング３２内の熱交換器３１で加熱または冷却されて調和外気となる。このとき、外気調和機３の熱交換器３１は、空気調和機２の冷媒回路を介して冷媒の供給を受けて外気の熱交換を行う。

第２工程においては、調和外気が、外気調和機３の導出口３２２を介して室内に入る。このとき、調和外気は、給気口１２１と連通した導出口３２２を介して拡散せずに部屋１内に到達する。そして、室内に到達した調和外気が、室内機２１により行う第２壁部１３方向への送風と共に対流し、部屋１内の空気と混合する。

更に、この混合された空気が、室内機２１から吹き出す調和空気の流れに乗って、第２壁部１３に当たり、第２壁部１３の上下左右方向に拡散して部屋１内を対流（室内を循環）し、部屋１内の各所におけるＣＯ_２等濃度の偏りを抑制する。そして、部屋１内を循環した空気は、排気口１２２を介して屋外に出て（排気）、部屋１内のＣＯ_２等濃度が下がる。なお、給気口１２１から進入した直後の新鮮な外気は、離れた位置にある排気口１２２から即座には排出されにくい。

〔試験〕
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。

（試験１（１）．本発明の施工前における二酸化炭素の濃度変化の比較試験）
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、ＣＯ_２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。

この結果、二酸化炭素濃度は、Ａ教室において最大で約２３００ＰＰＭを記録し、Ｂ教室において最大で約２５００ＰＰＭを記録した。なお、日中における急激な二酸化炭素濃度の減少は、休憩時間や教員の指示による換気に伴うものであり、夕方における急激な二酸化炭素濃度の減少は生徒の下校に伴うものである。

（試験１（２）．本発明の施工後における二酸化炭素の濃度変化の比較試験）
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７を参照する。図７は、Ａ教室を換気空調構造Ｒ１とし、Ｂ教室を換気構造とする工事の施工後である２０１９年１月３１日に行った計測の結果である。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、授業中は窓等を閉め切り、空気調和機を使用すると共に、排気装置を「強」で使用した。この結果、二酸化炭素濃度は、Ａ教室とＢ教室は共に最大で約１３００ＰＰＭを記録するにとどまった。

（試験１（１）および（２）の結果に対する考察）
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。

（試験２．温度変化の比較試験）
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に示すグラフには、Ａ教室とＢ教室における温度変化が示され、Ａ教室における第２壁部１３近傍（図８に示す丸ａ）、Ａ教室における第４壁部１５近傍（図８に示す丸ｂ）およびＡ教室における第３壁部１４近傍（図８に示す丸ｃ）の各々で計測された温度変化と、Ｂ教室における第２壁部近傍（図８に示す丸ｄ）、Ｂ教室における第４壁部近傍（図８に示す丸ｅ）およびＢ教室における第３壁部近傍（図８に示す丸ｆ）の各々で計測された温度変化と、が示されている。

なお、各部における温度計測は、また、Ａ教室とＢ教室におけるにおける計測は、第２壁部１３は中央部、第３壁部１４は給気口１２１近傍、第４壁部１５は排気口１２２近傍において、それぞれ床部から１．１メートルの高さ（着席時における学生の頭部ないし胸部にかかる高さ）に温度測定器を配置し、５分毎に計測を行った。

（試験２の結果に対する考察）
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。

しかしながら、Ａ教室における第２壁部１３近傍および第４壁部１５近傍で計測された温度と、第３壁部１４近傍で計測された温度との差は、約１度程度であって、Ａ教室内において大きな温度差は無いものと言える。

Ｂ教室は、第２壁部近傍および第４壁部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いるものの、第３壁部近傍で計測された温度がかなり低い（第２壁部近傍および第４壁部近傍よりも約１．３度低い）結果となった。Ａ教室の場合と同様、Ｂ教室における第３壁部近傍の温度が低い理由は、室温より低い外気が進入する給気口に近いことが原因であると推察される。

更に、Ｂ教室における第３壁部近傍の計測温度は、室内の計測温度の中で最も低く、Ｂ教室における第３壁部近傍の計測温度は、Ａ教室における第３壁部１４近傍の計測温度よりも、約１度低い。そして、実験開始（６：００）から所定時間経過（９：４０）までの間、Ａ教室における各部の平均温度は、Ａ教室における各部の平均温度よりも高い。

つまり、外気調和機３を備えるＡ教室は、空気調和機２の立ち上がりが早く、また、Ａ教室における各部の平均温度に差が少ない環境となっている。この環境によれば、室内に居る者（以下「在室者」という）の席によって寒暖差が大きいことに起因する不快感が軽減され、多くの在室者の快適感向上に寄与することができる。

（試験３．消費電力量の比較試験）
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（ＰｒｅｄｉｃｔｅｄＭｅａｎＶｏｔｅ「予想平均温冷感申告」値および室温がほぼ同じになった。

（試験３の結果に対する考察）
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。

この結果から、Ａ教室においては、外気調和機３に冷媒を循環させる分、立ち上がり時の空気調和機２の消費電力が高くなるが、外気調和機３による調和外気の室内への進入により室温が維持され（換言すると、室温が目標温度から急激に低下しにくく）、結果として、アベレージの消費電力量がＢ教室よりも抑制されたものと推察される。

一方、Ｂ教室においては、外気調和機３が存在しないことから、室温との温度差が大きい外気が室内に継続的に進入し、外気により室温の低下が著しい。このため、目標温度到達のために空気調和機２が頻繁に稼働し、結果として、アベレージの消費電力量がＡ教室よりも増加されるものと推察される。

（まとめ）
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。

〔変形例１〕
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。

〔第２実施形態〕
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。

換気空調構造Ｒ２は、給気口１２１の屋内側に、エアフィルター部４０と給気ファン部４３と組み合わせたエアフィルター装置４ａを有している（図１０、図１１Ａ参照）。つまり、換気空調構造Ｒ２における換気は、強制給気手段である給気ファン部４３と、強制排気手段である排気装置５とにより、第１種換気（給気排気共に機械換気を用いる）方式となっている。

エアフィルター部４０は、基板部３３０と後述するファン本体取付枠３６２の間に配置されており、フィルターシート４０１と、フィルターシート保持体４１と、支持枠４２により構成される。

フィルターシート保持体４１は、周縁に配置された矩形枠状のフレーム部４１１と、フレーム部４１１の内側に設けられてフレーム部４１１よりも厚さが薄いフィルターシート当接部４１２と、フィルターシート当接部４１２の各角部近傍に設けられ、一端側に設けられた取付軸（符号省略）を中心に回動可能なバネ状のシート係止片４１３（合計４つ）を有し、フィルターシート当接部４１２の中央に矩形の開口部４１４が形成された構造である。

なお、開口部４１４には、開口部分を覆う網体が張設してある（図示省略）。この網体によれば、調和外気の風量が多いときに、フィルターシート４０１が室内側に撓んで脱落しにくいように支持することができる。また、網体に代えて、十字形状や格子形状のフレーム体であってもよい。

支持枠４２は、中央部から上部かけて矩形の開口部４２１が形成された矩形枠状であり、開口部４２１の周囲にフィルターシート保持体４１が収まる内部空間が形成されている。支持枠４２は、この内部空間の側方から連通する挿入口４２２ａ、４２２ｂが形成され、挿入口４２２ａ、４２２ｂは、いずれからもフィルターシート保持体４１を出し入れ可能な大きさとなっている。

なお、フィルターシート保持体４１の開口部４１４と、支持枠４２の開口部４２１は、ほぼ同じ大きさであり、支持枠４２にフィルターシート保持体４１を収めた状態で、丁度重なるようになっている。

給気ファン部４３は、ファン本体４３１と、正面側および背面側が開口し、周囲がフランジ状である矩形枠状で、中央の開口部にファン本体４３１を取り付け可能なファン本体取付枠４３２により構成される。

換気空調構造Ｒ２によれば、部屋１内の換気方式を、第１種換気で行うことができるので、安定した換気を確保することができる。

給気ファン部４３は、ファンの掃除等のメンテナンス作業を部屋１内で行うことができるので、利便性が良い。同様に、エアフィルター部４０も、フィルターシート４０１の交換等の作業を部屋１内で行うことができるので、メンテナンス性が更に向上し、利便性が良い。

フィルターシート４０１は、通過する調和外気に含まれる塵等の進入を止めることができる。また、フィルターシート４０１は、交換可能であることにより、目詰まりが起きないように都度取り替えることができる。更にまた、フィルターシート４０１は、フィルターシート保持体４１からの着脱が容易で、特別な作業と伴わずにユーザーでも容易に行うことができ、運用コストを抑制することができる。

フィルターシート保持体４１は、フィルターシート４０１の縁部を係止して展開状態にして保持することができると共に、着脱可能に保持することができる。

支持枠体４２は、入れられたフィルターシート保持体４１を支持することができる。これにより、フィルターシート４０１が所定位置からずれて、フィルターシート４０１で濾過していない空気が通気することがないように、フィルターシート保持体４１を支持することができる。また、支持枠体４２は、フィルターシート保持体４１を側方から出し入れ可能であることにより、フィルターシート４０１の交換作業を簡単かつ安全に行うことができる。

〔変形例２〕
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。

換気空調構造Ｒ３によれば、排気装置５ａに稼動するファン等が存在しないため、排気に関する消費電力が発生せず、また、部屋１が気密性を有する構造であれば、室内を外気よりも高い圧力に保つことができ、クリーンルームや病室等に適した構造にすることができる。

〔変形例３〕
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。

なお、変形例３（熱交換器ユニット３３の構成）は、熱交換器３１がケーシング３２に格納されている場合と比較すると、省スペース化の実現といった点で劣るものの、汎用のケーシング３３をそのまま使用でき、格納のための各種加工を施す必要がない。また、ケーシング３２に防火ダンパー構造を設けた構造など、ケーシング３２に格納スペースが確保できない場合であっても対応が可能となる。

また、変形例３を採用する場合には、取付部の気密性を確保し、漏気抑止や雨水の漏水を抑止すべく、熱交換器ユニット３３の表裏面（ケーシング３２側、及び、取付枠体３２８側）にブチルテープ（但し、気密性を確保することができれば、ブチルテープに限定されるものではない。）を貼付することが好ましい。

更に、変形例３（即ち、図１１Ｂのように、熱交換器３１を熱交換器ユニット３３に格納する構成）については、第１実施形態のような、給気に自然換気を用いる方式に採用しても良い。

実施形態１〜２および変形例１〜３における外気調和機３は、ケーシング３２に防火ダンパーを設けた構造であってもよい。ケーシング３２に防火ダンパーを設けた構造である場合は、火災時に給気口が閉鎖され、火災の拡大を抑制することができる。

実施形態１〜２および変形例１〜３における排気装置５、給気ファン部４３は、ＣＯ_２センサーを設け、自動運転される構造であってもよい。ＣＯ_２センサーにより部屋内のＣＯ_２濃度を検出し、一定の濃度に達した時は運転を開始し、一定の濃度を下回った時は運転を停止するようにすることで、部屋内のＣＯ_２濃度を管理することができ、また、不要な場合の運転を行わないことで、省エネルギーに寄与し、静粛性を高めることができる。

実施形態１〜２および変形例１〜３において、外気調和機３の各熱交換器３１は、冷媒流路が別系統（並列）であるが、これに限定するものではなく、例えば、室外機の運転負荷が増大するものの、冷媒流路が同系統（直列）であってもよい。

本明細書および特許請求の範囲で使用している用語と表現は、あくまでも説明上のものであって、なんら限定的なものではなく、本明細書および特許請求の範囲に記述された特徴およびその一部と等価の用語や表現を除外する意図はない。また、本発明の技術思想の範囲内で、種々の変形態様が可能であるということは言うまでもない。また、第一、第二等の言葉は、等級や重要度を意味するものではなく、一つの要素を他の要素から区別するために使用したものである。

Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３換気空調構造
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

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。