JPH06123444A

JPH06123444A - 空調換気機能付き除湿ユニット

Info

Publication number: JPH06123444A
Application number: JP4270462A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Onishi; 毅大西; Yasuhiro Shindo; 泰宏進藤; Takahisa Ishizuka; 貴寿石塚; Yasuo Ishikawa; 泰夫石川; Akio Sato; 明郎佐藤; Masaaki Tsushima; 正秋対馬
Original assignee: Tohoku Electric Power Co Inc; Hitachi Ltd
Current assignee: Tohoku Electric Power Co Inc; Hitachi Ltd
Priority date: 1992-10-08
Filing date: 1992-10-08
Publication date: 1994-05-06

Abstract

(57)【要約】【目的】室内の温熱環境に外乱を与えないように、温
度交換効率を１００％に保ちつつ、冷凍サイクルと組み
合せ、自動制御を行ない空気調和を容易にする。【構成】冷房時の換気運転では、室外８の空気が空調
換気エレメント１３、冷却器としての熱交換器１６を介
して室内吹出口６から室内１０に吹き出され、室内１０
からの空気は、空気換気エレメント１３、再熱器として
の熱交換器１８を介して室外吹出口３から室外８に排出
される。暖房時の換気運転では、熱交換器１６が再熱
器、熱交換器１８が冷却器として動作する。除湿運転で
は、除湿切換ダンパ３０、３１が室外吹出口３、室外吸
込口２を閉じ、室内１０からの空気が、空調換気エレメ
ント１３、冷却器としての熱交換器１８、除湿バイパス
通路３２，空調換気エレメント１３、再熱器としての熱
交換器１６を介して循環する。さらに、除湿切換ダンパ
３０，３１により、吸気，排気運転ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、住宅の高気密化、高断
熱化していく中で、室内の冷房、暖房等の空気調和によ
る空気の汚れを、システムとしての省エネを加味し、単
に換気するだけでなく、室内温熱環境に外乱を与えない
ように温度交換効率の向上を計る空調換気機能と除湿機
能とを兼ね備えた空調換気機能付き除湿ユニットに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、実開昭４８−２６７５８号公報に
記載されるように、冷凍サイクルを塔載し、かつ回転マ
トリクス形熱交換器、または直交流形熱交換器を設けて
換気機能をもたせた冷房機が提案されている。

【０００３】かかる冷房機では、直交流形熱交換器が仕
切板の近傍に設置されており、ファンケーシングの一端
を開口するダクトにより、このファンケーシング内の高
圧高温の室外空気の一部を直交流熱交換器を通過させて
室内に送り込み、これと同時に、仕切板の近傍に設けら
れた低圧低温の室内側空間の空気の一部を直交流形熱交
換器を通過させ、仕切板の近傍の空気圧の低い室外側空
間の空気を移動させて夏期冷房時の換気を行なうことが
できるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術によると、夏期冷房時のみの換気しかできない。
また、室内ファン、室外ファンが直交流形熱交換器及び
冷却器、再熱器に空気を吹き付けているため、空気の流
れに渦が発生し、ファンの圧力低下によって生ずるファ
ンモータの出力増加による消費電力の増加及び上記の渦
発生に伴なう騒音の増大化、室内の温熱環境の乱れが問
題となる。

【０００５】本発明の目的は、かかる問題を解消し、夏
期冷房時ばかりでなく、冬期暖房で換気を可能とし、し
かも、換気運転時などでの温度交換効率の向上を計り、
省エネ化，低騒音運転が実現できるようにした空調換気
機能付き除湿ユニットを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、室外吸込口から空調換気エレメントの第
１の吸込口，その第１の排出口，冷凍サイクルの第１，
第２の熱交換器，室内吹出送風機を介して室内吹出口に
至る第１の空気通路と、室内吸込口から該空調換気エレ
メントの第２の吸入口，その第２の排出口，該冷凍サイ
クルの第３，第４の熱交換器，室外吹出送風機を介して
室外吹出口に至る第２の空気通路とが形成され、該冷凍
サイクルでは、該第１，第２の熱交換器が、また該第
３，第４の熱交換器が並列に配置されて冷媒を分流し、
かつ、開状態で該第１の熱交換器に該冷媒を通過させ、
閉状態で該第１の熱交換器への該冷媒の通過を阻止する
第１の二方弁と、開状態で該第３の熱交換器に該冷媒を
通過させ、閉状態で該第３の熱交換器への該冷媒の通過
を阻止する第２の二方弁とを設ける。

【０００７】また、本発明は、さらに、前記第１，第３
の熱交換器は同一伝熱面積，同一寸法であって、前記第
２，第４の熱交換器は同一伝熱面積，同一寸法とし、か
つ、前記室内吹出送風機と前記室外吹出送風機との送風
量を同一とする。

【０００８】また、本発明は、さらに、前記空調換気エ
レメントの前記第１の吸込口と前記空調換気エレメント
の前記第２の排出口側に配置された前記第３，第４の熱
交換器の空気排出口とを連結するバイパス通路と、前記
室外吸入口と該バイパス通路の一端とのいずれか一方を
選択的に遮断する第１の切換ダンパと、前記室外吹出口
と該バイパス通路の他端とのいずれか一方を選択的に遮
断する第２の切換ダンパとを設ける。

【０００９】

【作用】本発明によると、室外から空気が第１の空気通
路を通して室内に送り込まれ、室内の空気が第２の空気
通路を通して室外に排出されることにより、換気が可能
となるが、かかる過程において、空調換気エレメントで
これら第１，第２の空気通路を通った空気間で熱交換が
行なわれる。また、冷凍サイクルが動作しているときに
は、第１の空気通路において、ここを通る空気と第１，
第２の熱交換器との間で熱交換が行なわれ、第２の空気
通路において、ここを通る空気と第３，第４の熱交換器
との間で熱交換が行なわれる。かかる動作状態は夏期冷
房時でも冬期暖房時でも可能であり、夏期冷房時，冬期
暖房時に応じて第１，第２の熱交換器、第３，第４の熱
交換器を再熱器，冷却器のいずれかで動作させることに
より、室内に吹き込まれる空気の温度を室内の温度と同
じとすることができ、従って、換気運転によって室内の
温熱環境が乱されることがない。また、空調換気エレメ
ントで暖かい空気から冷たい空気への熱の伝達があるか
ら、夏期冷房時での熱放出，冬期暖房時での熱回収が空
調換気エレメントでも可能となり、温度交換効率の向
上，冷凍サイクルでの省エネ化を図ることができる。

【００１０】また、本発明によると、第１の切換ダンパ
が室外吸込口を、第２の切換ダンパが室外吹出口を夫々
閉じる状態となることにより、空調換気エレメントの第
１の吸込口側と室外吹出送風機の吹出口側とがバイパス
通路で連結される空気通路が形成され、第２の空気通
路，バイパス通路，第１の空気通路を通して空気を流す
ことができて除湿運転が可能となる。また、かかる状態
でバイパス通路で送風運転（圧縮機停止）のみを行なう
場合には、室内のサーキュレート運転が可能となる。

【００１１】また、本発明によると、冷凍サイクル構成
部品で、夏期冷房時の冷却器と冬期暖房時及び除湿時の
冷却器を同一伝熱面積で同一寸法とし、夏期冷房時の再
熱器と冬期暖房時及び除湿時の再熱器を同一伝熱面積で
同一寸法とすることができるから、夏期冷房時や冬期暖
房時，除湿時のいずれでも、同じ熱交換器を冷却器，再
熱器として用いても熱バランスが取れる。また、室内吹
出送風機と室外吹出送風機との送風量を同一としている
から、夏期冷房時や冬期暖房時ばかりでなく、除湿時に
おいても、これら室内吹出送風機，室外吹出送風機を直
列に配置して使用しても熱バランスが取れる。このよう
にして、異なる動作に対して構成部の共用化が可能とな
る。

【００１２】また、本発明によると、第１，第２の切換
ダンパの状態に応じて、さらに、室外の新鮮な空気を室
内に送る吸気運転、室内の汚れた空気を室外に排出する
排気運転が可能となる。

【００１３】

【実施例】まず、図６により、本発明による空調換気機
能付き除湿ユニットの使用状態の一例について説明す
る。但し、１は本発明による空調換気機能付き除湿ユニ
ットの本体（以下、ユニット本体という）、２は室外吸
込口、３は室外吹出口、４は吸込ダクト、５は吹出ダク
ト、６は室内吹出口、７は室内吸込口、８は室外、９は
壁、１０は室内、１１は冷房機、１２は暖房機である。

【００１４】ここでの空調換気機能付き除湿ユニットは
天井埋込み形であり、図６において、ユニット本体１は
天井に埋め込まれており、これから室内１０に室内吹出
口６，室内吸込口７が夫々出されている。また、ユニッ
ト本体１から吸込ダクト４，吹出ダクト５が夫々壁９を
貫通して室外８に導出され、吸込ダクト４の先端が室外
吸込口２となり、吹出ダクト５の先端が室外吹出口３と
なっている。

【００１５】室内１０では、夏期に冷房機１１が使用さ
れて冷房がなされ、冬期に暖房機１２が使用されて暖房
がなされるが、これとともに本発明による空調換気機能
付き除湿ユニットを使用することにより、あるいはま
た、他の季節やユーザの必要に応じて、後述するよう
に、室内１０の換気や除湿などを行なうことができる。

【００１６】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明
する。図１〜図５は本発明による空調換気機能付き除湿
ユニットの一実施例の構成と異なる動作状態とを示す断
面図であって、１３は空調換気エレメント（回転マトリ
クス形熱交換器、直流形熱交換器など。ここでは、直流
形熱交換器とする）、１４はその室外側吸込口、１５は
その室内側吸込口、１６は熱交換器、１７ａ，１７ｂは
二方弁、１８は熱交換器、１９は室内吹出送風機、２０
は室内吹出送風機１９の吸込口、２１は室外吹出送風
機、２２は室外吹出送風機２１の吸込口、２３は圧縮
機、２４は圧縮機室、２５は排熱ダンパ、２６は有熱ダ
ンパ、２７ａ，２７ｂ，２７ｃは仕切板、２８は空調換
気エレメント１３の室内吹出口側、２９は空調換気エレ
メント１３の室外吹出口側、３０，３１は除湿切換ダン
パ、３２は除湿バイパス通路である。

【００１７】図１〜図５において、ユニット本体１に
は、空調換気エレメント１３が内蔵されており、この空
調換気エレメント１３の室外側吸込口１４に吸込ダクト
４が、その室外側吹出口２９に吹出ダクト５が夫々連結
されている。この室外側吹出口２９と吹出ダクト５との
間には、室外側吹出口２９側から順に熱交換器１８，室
外吹出送風機２１が設けられている。また、空調換気エ
レメント１３の室内側吸込口１５と室内側吹出口２８夫
々のスペースが仕切板２７ａ，２７ｂによって仕切られ
ている。そして、空調換気エレメント１３の室内側吹出
口２８と室内吹出口６との間のスペースには、室内側吹
出口２８側から順に熱交換器１６，室内吹出送風機１９
が設けられ、空調換気エレメント１３の室内側吸込口１
５と室内吸込口７との間のスペースには、何も設けられ
ていない。

【００１８】なお、吸込ダクト４には、室外吸込口２を
開閉する除湿切換ダンパ３０が、また、吹出ダクト５に
は、室外吹出口３を開閉する除湿切換ダンパ３１が夫々
設けられており、これら除湿切換ダンパ３０，３１が夫
々室外吸込口２，室外吹出口３を閉じているときには、
仕切板２７ｃによって形成される除湿バイパス通路３２
を介して空調換気エレメント１３の室外側吸込口１４と
室外側吹出口２９とが連結される。

【００１９】次に、この実施例の動作を説明するが、ま
ず、図１により、この実施例の構成と夏期冷房時での動
作とについて説明する。この場合には、他の空気調和
機、例えば図６の冷房機１１で冷房運転が行なわれてい
る。このような状態で室内１０の空気が汚れた場合、あ
るいは換気を必要とする場合、ユニット本体１は空調換
気運転を行なう。この運転では、除湿切換ダンパ３０が
図示するように室外吸込口２を開とし、除湿切換ダンパ
３１が図示するように室外吹出口３を開として、室内吹
出送風機１９と室外吹出送風機２１とが作動する。これ
により、室外８の新鮮な暖かい空気が室内吹出送風機１
９によって室外吸込口２から吸い込まれ、吸込ダクト
４，空調換気エレメント１３の室外側吸込口１４，空調
換気エレメント１３，熱交換器１６，室内吹出送風機１
９の吸込口２０及び室内吹出送風機１９を通って室内吹
出口６から室内１０に送り込まれる。

【００２０】一方、室内１０の汚れた冷たい空気は室外
吹出送風機２１によって室内吸込口７から吸い込まれ、
空調換気エレメント１３の室内側吸込口１５，空調換気
エレメント１３，熱交換器１８，室外吹出送風機２１の
吸込口２２，室外吹出送風機２１及び吹出ダクト５を通
って室外吹出口３から室外８に排出される。

【００２１】以上の過程において、室外８の新鮮な暖か
い空気と室内１０の汚れた冷たい空気とが空調換気エレ
メント１３で直交流し、これにより、両者間で熱交換が
行なわれる。

【００２２】なお、空調換気エレメント１３では、室外
８からの吸込み空気と室内１０からの吸込み空気とが決
して交わらない構造になっている。

【００２３】かかる換気運転において、空調換気エレメ
ント１３と冷凍サイクルの熱交換器とでの最大温度交換
効率が例えば約５０％に達すると、図７に示す冷凍サイ
クルが次のように作動する。但し、同図において、３３
は吐出圧力調整弁、３４は四方弁、３５ａ，３５ｂは逆
止弁、３６ａ，３６ｂはドライヤ、３７ａは冷房・除湿
用キャビラリー、３７ｂは暖房・除湿用キャビラリー、
３８は除霜運転切換二方弁、３９はサクションタンクで
あり、図１に対応する部分には同一符号をつけている。

【００２４】即ち、図７に示す冷凍サイクルでは、吐出
圧力調整弁３３は開状態、四方弁３４も開状態（ノルマ
ルオープン）にあって、さらに、二方弁１７ａは開状態
になっており、これら四方弁３４，二方弁１７ａ間に伝
熱面積が大きい熱交換器１８ａと伝熱面積が小さい熱交
換器１８ｂとが配置されていることになる。また、この
とき、二方弁１７ｂは閉状態になっており、二方弁１７
ｂ，四方弁３４間に伝熱面積が大きい熱交換器１６ａと
伝熱面積が小さい熱交換器１６ｂが設けられているが、
二方弁１７ｂは閉状態にあるため、これら間に伝熱面積
が小さい方の熱交換器１６ｂが配置されていることにな
る。

【００２５】そこで、圧縮機２３の吐出口から吐出され
た高圧高温の冷媒は、吐出圧力調整弁３３，四方弁３４
を通り、２つの熱交換器１８ａ，１８ｂを分流した後、
二方弁１７ａ，逆止弁３５ａを通リ、ドライヤー３６
ａ，冷房・除湿用キャピラリー３７ａで減圧されて低圧
低温の冷媒となり、冷却器１６ｂ，四方弁３４，サクシ
ョンタンク３９を通って圧縮機２３の吸込口から圧縮機
２３に戻る。

【００２６】かかる冷凍サイクルが構成されるが、熱交
換器１８ａ，１８ｂは図１における空調換気エレメント
室内側吹出口２９の近くに配置された熱交換器１８であ
って、これらは高圧高温の冷媒が通って再熱器として作
用する。また、熱交換器１６ａ，１６ｂは図１における
空調換気エレメント室外側吹出口２８の近くに配置され
た熱交換器１６であって、そのうちの熱交換器１６ｂが
低圧低温の冷媒が通って冷却器として作用する。

【００２７】このようにして、室外８からの空気は冷却
器としての熱交換器１６でさらに冷やされて室内１０に
送り込まれ、室内１０からの空気は再熱器としての熱交
換器１８でさらに暖められて室外８に排出され、温度交
換効率が約１００％位になるように自動制御が行なわれ
て、室内１０の温熱環境に外乱を与えない夏期冷房時の
空調換気運転が行なわれる。

【００２８】なお、圧縮機２３で発生した熱は、圧縮機
室２４内に設けられている排熱ダンパ２５が開いている
ことより、室外吹出送風機２１によってその吸込口２２
に吸い取られ、空調換気エレメント１３からの汚れた室
内１０の空気に吸収されて室外８に排出される。このた
め、圧縮機２３の入力が少なくて省エネを計ることがで
きる。

【００２９】次に、図２，図８により、この実施例の冬
期暖房時での空調換気運転について説明する。但し、図
８においては、図７に対応する部分には同一符号をつけ
ている。

【００３０】図２において、この場合には、例えば他の
空気調和機、図６の暖房機１２で暖房運転が行なわれて
おり、室内１０の空気が汚れた場合、あるいは換気を必
要とする場合、空調換気運転は次のように行なわれる。

【００３１】即ち、除湿切換ダンパ３０，３１は図１と
同じ状態にある。室内吹出送風機１９、室外吹出送風機
２１が作動すると、室外８の新鮮な冷たい空気が室内吹
出送風機１９によって室外吸込口２から吸い込まれ、吸
込ダクト４、空調換気エレメント１３の室外側吸込口１
４、空調換気エレメント１３、再熱器としての熱交換器
１６、室内吹出送風機１９の吸込口２０、室内吹出送風
機１９、室内吹出口６を通って室内１０に送り込まれ
る。一方、室内１０の汚れた暖かい空気は室外吹出送風
機２１によって室内吸込口７から吸い込まれ、空調換気
エレメント１３の室内側吸込口１５、空調換気エレメン
ト１３、冷却器としての熱交換器１８、室外吹出送風機
２１の吸込口２２、室外吹出送風機２１、吹出ダクト
５、室外吹出口３を通って室外８に排出される。

【００３２】以上の過程において、室外８の新鮮な冷た
い空気と室内１０の汚れた暖かい空気が空調換気エレメ
ント１３の直交流により、両者間で熱交換が行なわれ
る。

【００３３】かかる換気運転において、空調換気エレメ
ント１３と冷凍サイクルの熱交換器とでの最大温度交換
効率が例えば約６０％に達すると、図８に示す冷凍サイ
クルが作動し、次のようにして、熱交換器１６は再熱器
として、熱交換器１８は冷却器として夫々動作する。

【００３４】図８において、冷凍サイクルは、四方弁３
４の切換えによるヒートポンプ式であり、この四方弁３
４により、吐出圧力調整弁３３が熱交換器１６に、熱交
換器１８がサクションタンク３９に夫々連結される。

【００３５】圧縮機２３の吐出口から吐出される高圧高
温の冷媒は吐出圧力調整弁３３に送られるが、吐出圧力
調整弁３３は、まず、閉状態にあり、四方弁３４の動作
圧力まで上昇すると、吐出圧力調整弁３３が開状態とな
る。これは、圧縮機２３がインバーター圧縮機であって
その回転数が低下した場合や、小形圧縮機などであって
冷媒循環量が少ない場合、容易に四方弁３４が切り換わ
るようにするためである。

【００３６】このとき、二方弁１７ｂは開状態になって
おり、このため、高圧高温の冷媒は吐出圧力調整弁３
３，四方弁３４を通って２つの熱交換器１６ａ，１６ｂ
に送られる。これにより、これら熱交換器１６ａ，１６
ｂは再熱器として動作する。従って、図２での熱交換器
１６は再熱器として動作する。これら熱交換器１６ａ，
１６ｂからの高圧高温の冷媒は、逆止弁３５ｂを通り、
ドライヤー３６ｂ、暖房・除湿用のキャピラリー３７ｂ
で減圧されて低圧低温の冷媒となる。このとき、二方弁
１７ａは閉状態にあり、このため、低圧低温の冷媒は伝
熱面積が小さい方の熱交換器１８ｂを通り、四方弁３
４，サクションタンク３９から圧縮機２３に戻る。これ
により、熱交換器１８ｂが冷却器として動作する。従っ
て、図２における熱交換器１８は冷却器として動作する
ことになる。

【００３７】そこで、図２においては、室外８からの空
気は再熱器としての熱交換器１６でさらに暖められて室
内１０に送り込まれ、室内１０からの空気は冷却器とし
ての熱交換器１８でさらに冷やされて室外８に排出さ
れ、温度交換効率が約１００％位になるように自動制御
が行なわれて、室内１０の温熱環境に外乱を与えない冬
期暖房時の空調換気運転が行なわれる。

【００３８】なお、圧縮機室２４内では、有熱ダンパ２
６が開いて排熱ダンパ２５が閉じ、これにより、圧縮機
２３で発生した熱は、室内吹出送風機１９によってその
吸込口２０に吸い込まれ、空調エレメント１３からの新
鮮な室外８からの空気に吸い取られて室内１０に送り込
まれる。このため、室内１０の温度交換効率がさらに向
上するとともに、圧縮機２３の入力が少なくて省エネを
計ることができる。

【００３９】また、夏期冷房時及び冬期暖房時に、室外
吸込口２にフィルタあるいは空気清浄装置（いずれも図
示せず）を挿入することにより、室外８の空気をさらに
新鮮にして室内１０に送り込むこともできるし、室外吹
出口３に同様のフィルタあるいは空気清浄装置を挿入す
ることにより、室内１０の汚れた空気を清浄し、新鮮な
空気に戻して室外８に排出することもできる。また、室
外吸込口２と室外吹出口３とにフィルタあるいは空気清
浄装置を挿入することにより、新鮮な空気の取込み、排
出ができる。

【００４０】次に、図３により、この実施例の梅雨、秋
雨、冬期時などでの除湿または除湿を必要とするときの
除湿運転について説明する。

【００４１】図３において、除湿運転では、室内吹出送
風機１９と室外吹出送風機２１とが作動すると同時に、
除湿切換ダンパ３０が室外吸込口２を閉じ、除湿切換ダ
ンパ３１も室外吹出口３を閉じて、吸込ダクト４と吹出
ダクト５とが除湿バイパス通路３２で連結される。これ
により、室内１０からの湿った空気は室外吹出送風機２
１によって室内吸込口７から吸い込まれ、空調換気エレ
メント１３の室内側吸込口１５、空調換気エレメント１
３、熱交換器１８、室外吹出送風機２１の吸込口２２、
室外吹出送風機２１、除湿バイパス通路３２、吸込ダク
ト４、空調換気エレメント１３の室外側吸込口１４、空
調換気エレメント１３、熱交換器１６、室内吹出送風機
１９の吸込口２０、室内吹出送風機１９及び室内吹出口
６を通って室内１０に吹き出される。

【００４２】かかる空気の流れが繰り返され、室内吸込
口７から吸い込まれた空気は、空調換気エレメント１３
と熱交換器１８，１６を通ることによって除湿され、室
内吹出口６から室内１０に送られる。

【００４３】このとき、冷凍サイクルは作動しておら
ず、空調換気エレメント１３と熱交換器１８，１６によ
る最大除湿能力に達すると、冷凍サイクルが作動する。
このときの冷凍サイクルは図８に示した冬期暖房運転の
場合と同様であり、熱交換器１８ｂが冷却器として動作
し、循環して流れる空気をさらに除湿する。これによ
り、室内１０の空気の除湿がさらに促進される。従っ
て、梅雨時や秋雨時、早朝の窓ガラスの結露、カビなど
を防止することができる。

【００４４】また、圧縮機室２４内の排熱ダンパ２５が
開いており、これにより、圧縮機２３で発生する熱は、
室外吹出送風機２１により、その吸込口２２に吸い込ま
れて空調換気エレメント１３からの除湿された空気に吸
い取られ、室内１０に放出される。さらに、再熱器とし
ての熱交換器１８と圧縮機２３とで発生した熱により、
圧縮機室２４内の空気の温度が室内１０の温度よりも高
くなると、自動制御により、吹出ダクト５の除湿切換ダ
ンパ３１が開となり、室内１０からの高温の空気が室外
８に排出されるようになる。これにより、室内１０の温
熱環境が乱されない除湿運転が行なわれる。

【００４５】また、冷凍サイクルによる除湿運転時に、
圧縮機２３を運転停止、または最初から運転停止をすれ
ば、サーキュレータ運転により、室内１０の冷房機１１
或いは暖房機１２（図６）による室内の温度分布を良く
する効果がある。

【００４６】なお、以上説明した夏期冷房時の空調換気
運転と、冬期暖房時の空調換気運転及び除湿運転時とで
の冷凍サイクル構成部品において、夏期冷房時の冷却器
としての熱交換器１６と冬期暖房及び除湿時の冷却器と
しての熱交換器１８とは同一伝熱面積で同一寸法であ
り、また、夏期冷房時の再熱器としての熱交換器１８と
冬期暖房時及び除湿時の再熱器としての熱交換器１６も
同一伝熱面積で同一寸法である。これは二方弁１７ａ，
１７ｂの切換によって可能としており、これによって熱
バランスが取れ、熱交換器の共用化が図れるものであ
る。しかも、室内吹出送風機１９と室外吹出送風機２１
との送風量も同一にしており、特に除湿時においても、
仕切板２７ｃで構成される除湿バイパス通路３２によっ
て室外吹出送風機２１から室内吹出送風機１９への通路
が形成されるが、室内吹出送風機１９と室外吹出送風機
２１とが同一送風量となるから、送風に支障をきたすこ
とがないし、上記の熱バランスが取れ、送風機１９，２
１の部品の共用化を図ることができる。

【００４７】次に、図４により、この実施例の吸気運転
について説明する。図４において、吸気運転では、室内
吹出送風機１９が作動するとともに、除湿切換ダンパ３
０が室外吸込口２を開き、除湿切換ダンパ３１が室外吸
込口３を閉じる。これにより、室外８の新鮮な空気が室
内吹出送風機１９によって室外吸込口２から吸い込ま
れ、吸込ダクト４、空調換気エレメント１３の室外側吸
込口１４、空調換気エレメント１３、熱交換器１６、室
内吹出送風機１９の吸込口２０、室内吹出送風機１９及
び室内吹出口６を通って室内１０に送り込まれ、吸気が
行なわれる。

【００４８】ここで、夏期冷房時に吸気運転を行なう場
合には、図７に示した構成の冷凍サイクルが動作して、
熱交換器１６は冷却器として動作し、冬期暖房時に吸気
運転を行なう場合には、図８に示した構成の冷凍サイク
ルが動作して、熱交換器１６は再熱器として動作する。
特に、夏期の吸気運転では、この実施例は、ウィンドフ
ァンとしての機能を発揮する。

【００４９】次に、図５により、この実施例の排気運転
について説明する。図５において、排気運転では、室外
吹出送風機２１が作動するとともに、除湿切換ダンパ３
０が室外吸込口２を閉じ、除湿切換ダンパ３１が室外吹
出口３を開く。これにより、室内１０の汚れた空気は室
外吹出送風機２１によって室内吸込口７から吸い込ま
れ、空調換気エレメント１３の室内側吸込口１５、空調
換気エレメント１３、熱交換器１８、室外吹出送風機２
１の吸込口２２、室外吹出送風機２１及び吹出ダクト５
を通って室外吹出口３から室外８に排出され、排気が行
なわれる。

【００５０】図９は図２に示した冬期暖房時の冷凍サイ
クル運転中及び図３に示した除湿時の冷凍サイクル運転
中に冷却器１８ｂに霜が付着したときの除霜運転での冷
凍サイクルを示すものであって、３８は除霜運転切換二
方弁であり、図７，図８に対応する部分には同一符号を
つけている。

【００５１】図９において、冷凍サイクル運転時に吸込
み空気温度が低いとき、冷却器としての熱交換器１８ｂ
に霜が付着するが、これを除くのが、ここで説明する除
霜運転である。図８に示した冷凍サイクルが動作中に熱
交換器１８ｂに霜が付着すると、除霜運転切換二方弁３
８が開状態となり、除霜運転が次のように開始する。即
ち、圧縮機２３から吐出される高圧高温の冷媒は、吐出
圧力調整弁３３，四方弁３４，再熱器としての熱交換器
１６，逆止弁３５ｂを通り、除霜運転切換二方弁３８か
ら冷却器として動作していた熱交換器１８ｂに流れ、四
方弁３４及びサクションタンク３９を通って圧縮機２３
に戻る。このように冷媒の流れが繰り返されるが、この
とき、冷却器であったために霜が付着していた熱交換器
１８ｂが再熱器として動作することになり、これによっ
てこの霜が蒸発して除かれる。霜が除かれてしまうと、
再び図８に示した冷凍サイクルが動作する状態に切り替
わる。

【００５２】なお、かかる除霜運転時では、除湿切換ダ
ンパ３０，３１によって室外吸込口２、室外吹出口３が
夫々閉じ、これにより、これからの外気などの侵入が防
止される。

【００５３】図１０は夏期冷房試験の温度交換効率ηｔ
〔％〕及びエンタルピ交換効率ηｉ〔％〕の実験例を示
す図であり、横軸に室内空気吸込み温度Ｔ₁〔℃〕、縦
軸に温度交換効率ηｔ〔％〕及びエンタルピ交換効率η
ｉ〔％〕をとり、室内湿度を７０％ＲＨ、室外温度を３
２℃、室外湿度を６１〜７０％ＲＨに設定し、室内空気
吸込み温度を１７．５〜２７℃、室内湿度を５０％ＲＨ
としている。

【００５４】かかる夏期冷房試験では、空調換気エレメ
ント１３と冷凍サイクルの熱交換器１６，１８のみの温
度交換効率ηｔは５５〜６０％、エンタルピ交換効率η
ｉは３５〜５５％であり、冷凍サイクル運転時の温度交
換効率ηｔは７３〜９０％、エンタルピ交換効率ηｉは
７０〜８５％であって、室外温度を３２℃一定として室
温が高くなるにつれて温度交換効率ηｔ及びエンタルピ
交換効率ηｉは大きくなる傾向になっている。いま、室
内設定温度２７℃に設定した冷房機は、換気運転時のロ
スが約１０％、このときの室内空気吹出し温度は２７．
５℃であり、室内の温熱環境を乱さないで換気運転がで
きる。また、エンタルピ交換効率ηｉが８０％で経済的
効果も大きい。

【００５５】図１１は冬期暖房試験の温度交換効率ηｔ
〔％〕及びエンタルピ交換効率ηｉ〔％〕の実験例を示
す図であり、横軸に室内空気吸込み温度Ｔ₁〔℃〕、縦
軸に温度交換効率ηｔ〔％〕及びエンタルピ交換効率η
ｉ〔％〕をとり、室外温度を５℃、室外湿度を７５〜７
９％ＲＨに設定し、室内空気吸込み温度を１５．５〜２
６℃、室内湿度を５０％ＲＨとしている。

【００５６】かかる冬期暖房試験では、空調換気エレメ
ント１３と冷凍サイクルの熱交換器１６，１８のみの温
度交換効率ηｔは６８〜８５％、エンタルピ交換効率η
ｉは４５〜７９％であった。

【００５７】このように温度交換効率ηｔ〔％〕，エン
タルピ交換効率ηｉ〔％〕が大きくなる理由は、室内１
０と室外８との温度差が大きいため、空調換気エレメン
ト１３の前後にある冷凍サイクルの熱交換機１６，１８
中に密封されている停止状態の冷媒に熱が伝達され、室
内空気吹出し温度Ｔ₄ が高くなっているからである。

【００５８】冷凍サイクル運転時の温度交換効率ηｔは
１１８〜１５０％、エンタルピ交換効率ηｉは９６〜１
２４％になっており、室外温度が５℃一定で室温が高く
なるにつれ、温度交換効率ηｔ及びエンタルピ交換効率
ηｉは小さくなる傾向になっている。従って、温度交換
効率ηｔが１００％になるように自動換気運転を行なえ
ば、室内の温熱環境を乱さないで換気運転ができ、しか
も、エンタルピ交換効率ηｉも高いので、経済的効果も
大である。

【００５９】なお、図１０、図１１に示される温度交換
効率ηｔ、エンタルピ交換効率ηｉは次の数１，数２に
より求めた。

【００６０】

【数１】

【００６１】ηｔ；温度交換効率〔％〕Ｔ₁ ；室内空気吸込み温度〔℃〕Ｔ₃ ；室外空気吸込み温度〔℃〕Ｔ₄ ；室内空気吹出し温度〔℃〕

【００６２】

【数１】

【００６３】ηｉ；エンタルピ交換効率〔％〕ｉ₁ ；室内空気吸込みエンタルピ〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕ｉ₃ ；室外空気吸込みエンタルピ〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕ｉ₄ ；室内空気吹出しエンタルピ〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこ
の実施例のみに限定されるものでない。例えば、ユニッ
ト本体１は、天井埋込形に限らず、天井取付形、壁取付
形、壁埋込形としてもよい。

【００６４】また、例えば、室内、室外のＣＯ、Ｃ
Ｏ₂、Ｏ₂、タバコの煙、台所等で発生する煙、またはそ
の他の煙、臭気をセンサー等で感知して空調換気運転を
行なうようにすることができる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
空調換気エレメントと冷凍サイクルを搭載して１つのユ
ニット本体内に収納され、各ダンパにより、夏期冷房
時、冬期冷房時に空調エレメントと冷凍サイクルの熱交
換器とでの最大温度交換率５０〜６０％に達すると冷凍
サイクルが作動し、冷却器及び再熱器で温度交換効率が
約１００％に常に保つように自動制御を行なうので、室
内の温度環境に外乱を与えない空調換気運転ができる。

【００６６】また、除湿機能についても、空調換気エレ
メントと冷凍サイクルの熱交換器とでの最大除湿能力に
達すると、冷凍サイクルが作動し、冷却器でさらに除湿
されて室内の除湿を促進するとともに、圧縮機及び再熱
器で発生した熱が室温より高温になると、自動制御によ
り高温な空気が室外に排出されるので、室内の温熱環境
を乱さないで除湿運転を行なうことができる。さらに、
サーキュレート運転、吸気運転、排気運転もダンパを切
換えるのみでできるし、冷凍サイクル作動時の空調換気
運転、除湿運転において、圧縮機から発生する熱を、排
熱ダンパ、有熱ダンパで室外に排出、室内に取り込むこ
とにより、有効に利用するため、圧縮機の入力の低減及
び省エネを計ることができる。

【００６７】また、吐出圧力調整弁により、インバータ
ー圧縮機の回転数の低下時及び小形圧縮機の小容積に対
応して、四方弁を容易に切り換えることができる。

【００６８】さらに、冷凍サイクルの構成部品では、２
つの二方弁の切換えにより、夏期冷房時の冷却器と冬期
暖房時及び除湿時の冷却器は同一伝熱面積で同一寸法
に、また、夏期冷房時の再熱器と冬期暖房時及び除湿時
の再熱器も同一伝熱面積で同一寸法になるようにしてい
るから、冷却器，再熱器としての熱交換器の共用化を図
ることができるし、室内吹出送風機と室外吹出送風機と
の送風量を同一にして、送風機部品の共用化を図ること
もできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による空調換気機能付き除湿ユニットの
一実施例の構成とその夏期冷房時の空調換気運転動作を
示す図である。

【図２】図１で示した実施例の冬期暖房時の空調換気運
転動作を示す図である。

【図３】図１で示した実施例の除湿運転動作を示す図で
ある。

【図４】図１で示した実施例の吸気運転動作を示す図で
ある。

【図５】図１で示した実施例の排気運転動作を示す図で
ある。

【図６】本発明による空調換気機能付き除湿ユニットの
設置状態の一例を示す図である。

【図７】図１に示した実施例の空調換気動作時での冷凍
サイクルを示す図である。

【図８】図２または図３に示した実施例の空調換気動作
時での冷凍サイクルを示す図である。

【図９】図３または図４に示した実施例の運転状態での
除霜運転動作を示す図である。

【図１０】本発明のよる空調換気機能付き除湿ユニット
の夏期冷房試験の温度交換効率、エンタルピ交換効率の
実験値を示す図である。

【図１１】本発明のよる空調換気機能付き除湿ユニット
の冬期暖房試験の温度交換効率、エンタルピ交換効率の
実験値を示す図である。

【符号の説明】

１ユニット本体２室外吸込口３室外吹出口４吸込ダクト５吹出ダクト６室内吹出口７室内吸込口８室外１０室内１１冷房機１２暖房機１３空調換気エレメント１６，１６ａ，１６ｂ熱交換器１７ａ，１７ｂ二方弁１８，１８ａ，１８ｂ熱交換器１９室内吹出送風機２１室外吹出送風機２３圧縮機２５排熱ダンパ２６有熱ダンパ３０，３１除湿切換ダンパ３２除湿バイパス回路３３吐出圧力調整弁３４四方弁３５ａ，３５ｂ逆止弁３７ａ冷房用キャピラリー３７ｂ暖房・除湿用キャピラリー３８除霜運転切換二方弁３９サクションタンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石塚貴寿栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所栃木工場内 (72)発明者石川泰夫宮城県仙台市青葉区中山七丁目２番１号東北電力株式会社応用技術研究所内 (72)発明者佐藤明郎宮城県仙台市青葉区中山七丁目２番１号東北電力株式会社応用技術研究所内 (72)発明者対馬正秋宮城県仙台市青葉区中山七丁目２番１号東北電力株式会社応用技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】室外吸込口と吸込ダクトを介して第１の
吸込口が連結された空調換気エレメントと、該空調換気
エレメントの該第１の吸込口から吸い込まれた空気を排
出する第１の排出口側に配置された冷凍サイクルの第
１，第２の熱交換器と、該第１，第２の熱交換器からの
空気を室内吹出口から吹き出させる室内吹出送風機とで
第１の空気通路が形成され、室内吸込口に第２の吸入口が連結された該空調換気エレ
メントと、該空調換気エレメントの該第２の吸入口から
吸い込まれた空気を排出する第２の排出口側に配置され
た該冷凍サイクルの第３，第４の熱交換器と、該該第
３，第４の熱交換器からの空気を吹出ダクトを介して室
外吹出口から吹き出させる室外吹出送風機とで第２の空
気通路が形成され、該冷凍サイクルでは、該第１，第２の熱交換器が並列に
配置されて冷媒を分流し、該第３，第４の熱交換器が並
列に配置されて冷媒を分流し、かつ、開状態で該第１の
熱交換器に該冷媒を通過させ、閉状態で該第１の熱交換
器への該冷媒の通過を阻止する第１の二方弁と、開状態
で該第３の熱交換器に該冷媒を通過させ、閉状態で該第
３の熱交換器への該冷媒の通過を阻止する第２の二方弁
とを設けたことを特徴とする空調換気機能付き除湿ユニ
ット。
【請求項２】請求項１において、前記第１，第３の熱交換器は同一伝熱面積，同一寸法で
あって、前記第２，第４の熱交換器は同一伝熱面積，同
一寸法であり、かつ、前記室内吹出送風機と前記室外吹出送風機との送
風量が同一であることを特徴とする空調換気機能付き除
湿ユニット。
【請求項３】請求項１または２において、前記冷凍サイクルの圧縮機と冷媒の流れ方向を切り替え
る四方弁との間に吐出圧力調整弁を設けたことを特徴と
する空調換気機能付き除湿ユニット。
【請求項４】請求項１，２または３において、夏期冷房時、前記第１の二方弁を閉状態，前記第２の二
方弁を開状態として、前記第２の熱交換器を冷却器，前
記第３，第４の熱交換器を再熱器として夫々動作させ、冬期暖房時、前記第１の二方弁を開状態，前記第２の二
方弁を閉状態として、前記第１，第２の熱交換器を再熱
器，前記第４の熱交換器を冷却器として夫々動作させ、夫々、室外からの空気を前記第１の空気通路を介して前
記室内吹出口から室内に送り込み、室内からの空気を前
記第２の空気通路を介して前記室外吹出口から室外に排
出することにより、室内の換気冷房，換気暖房を可能と
したことを特徴とする空調換気機能付き除湿ユニット。
【請求項５】請求項４において、前記冷凍サイクルの圧縮機で発生する熱を、前記夏期冷
房時では、前記室外吹出送風機によって前記室外吹出口
から室外に排出し、冬期暖房時では、前記室内吹出送風
機によって室内吹出口から室内に取り込むことを特徴と
する空調換気機能付き除湿ユニット。
【請求項６】請求項１，２，３または４において、前記空調換気エレメントの前記第１の吸込口と前記空調
換気エレメントの前記第２の排出口側に配置された前記
第３，第４の熱交換器の空気排出口とを連結するバイパ
ス通路と、前記室外吸入口と該バイパス通路の一端とのいずれか一
方を選択的に遮断する第１の切換ダンパと、前記室外吹出口と該バイパス通路の他端とのいずれか一
方を選択的に遮断する第２の切換ダンパとを設けたこと
を特徴とする空調換気機能付き除湿ユニット。
【請求項７】請求項６において、前記第１の切換ダンパで前記室外吸込口を遮断し、前記
第２の切換ダンパで前記室外吹出口を遮断することによ
り、前記室内吸込口から前記空調換気エレメント、前記
第３，第４の熱交換器、前記室外吹出送風機、前記バイ
パス通路、前記空調換気エレメント、前記第１，第２の
熱交換器、前記室内吹出送風機を経て、前記室内吹出口
に至る第３の通路が形成されることを特徴とする空調換
気機能付き除湿ユニット。
【請求項８】請求項７において、前記第２の熱交換器を冷却器として動作させ、除湿運転
を行なうことを特徴とする空調換気機能付き除湿ユニッ
ト。
【請求項９】請求項８において、前記冷凍サイクルの前記圧縮機で発生する熱は前記室外
吹出送風機によって吸い取られ、前記再熱器としての前
記第３，第４の熱交換器や前記圧縮機の温度が室内温度
よりも高くなったときには、前記第２の切換ダンパが前
記バイパス通路を遮断することにより、前記室外吹出送
風機が前記室外吹出口から空気を排出することを特徴と
する空調換気機能付き除湿ユニット。
【請求項１０】請求項７において、送風運転のみを行なう場合には、サーキュレートの機能
となり、室内の空気循環を行なうことを特徴とする空調
換気機能付き除湿ユニット。
【請求項１１】請求項６において、前記第２の切換ダンパで前記室外吹出口を遮断し、前記
第１の切換ダンパで前記バイパス通路を遮断して前記第
１の空気通路のみを形成し、前記室内吹出送風機の運転
により室外の空気を室内に送り込む吸気運転を行なうこ
とを特徴とする空調換気機能付き除湿ユニット。
【請求項１２】請求項６において、前記第１の切換ダンパで前記室外吸込口を遮断し、前記
第２の切換ダンパで前記バイパス通路を遮断して前記第
２の空気通路のみを形成し、前記室外吹出送風機の運転
により室内の空気を室外に排出する排気運転を行なうこ
とを特徴とする空調換気機能付き除湿ユニット。
【請求項１３】請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０，１１または１２において、運転停止時、前記第１の切換ダンパが前記室外吸込口
を，前記第２の切換ダンパが前記室外吹出口を夫々遮断
し、外気などの侵入を防止可能としたことを特徴とする
空調換気機能付き除湿ユニット。