JPH0317447A - ヒートポンプ冷暖房換気システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はヒートポンプにより全外気冷暖房を行い、か
つ熱取出し側ユニットで換気をも行うヒートポンプ冷暖
房換気システムに関するものである． （従来の技ｆｒ） 近年、ヒートポンプによる冷暖房システムでは、室内外
ユニットを建物内の天井部等に配設し室内側の有効スペ
ースを増加させ，室内における美観を改善するものや、
さらには、冷暖房機能と合せて換気機能をも持った冷暖
房換気システムが実用化されてきている． 第６図は、従来のヒートポンプ冷暖房換気システムの一
実施例の構成図である。図において、１は建物内の被冷
暖房空間（以下室内という．）、２は天井壁３にて仕切
られた天井内、４は建物外壁を示す．図のように、ヒー
トボンブの熱取出し側ユニット（いわゆる室内ユニット
）５と熱源側ユニット（いわゆる室外ユニット）６は建
物内に配設されている。

ヒートポンプの冷媒回路は公知の回路であり説明を略す
。熱取出し側ユニット５には、換気機能を持つため、吸
気送風ａ７，排気送風機８が備えられ、全熱交換器９を
介して吸排気の熱交換を行い室内の排気熱を回収する。

１０は冷媒熱交換器であり吸気を冷却、または加熱する
。このような構成において、屋外空気は＃｝取出し側ユ
ニット５のダクト１ｌから、送風機７により吸引されダ
クト１２を通り吹出口１３から室内に供給される。

室内空気は吸込口１４からダクトｌ５を通り、嬶気送風
機８により吸引され、ダクト！６を通って屋外に排気さ
れる。

従って、冷暖房運転時とも、常に屋外の新鮮な空気が、
全熱交換器９を通って、室内排気熱を回収しながら、室
内ｌに供給される。

一方、熱源側ユニット６においては、熱源側冷媒熱交換
器１７，送風機１８等により構成され、ダクト１９によ
り、熱！！側ユニット６内に屋外空気を吸引し、ダクト
２ｏにより再び屋外に排気する構成としている。

このようなシステムにおいては、両ユニットの吸排気が
、ダクト接続であるため、大きな機外静圧が要求される
ことから、送風機はシロッコファン等の高静圧送Ｊｉ［
を用いることが多〈、さらに、熱取出し側ユニット５で
は、吸気用送風機７かヒートボンブ運転時の室内送風機
を兼用している。

冷暖房運転停止時の換気運転は、圧縮機を停止させ、熱
取出し側ユニット５の送風機７．８を運転する。

このような構成のため、常に新鮮な屋外側空気により、
室内側を冷暖房し、室内側の排気熱を回収しながら、排
気を行えると同時に、冷暖房停止中に室内側空気の換気
をも行えるものである。

〔発明が解決しようとする課！！！〕

しかしながら、従来の全外気冷暖房換気システムでは、
冷暖房時共に、屋外の空気を，直接熱取出し側ユニット
５の熱交換器１０で加熱または冷却して、室内１に供給
し、室内１の空気を、全熱交換器９を通して熱回収した
のちの排気熱は、そのまま屋外に放出しているので、室
内空気を再利用する循環式の通常のヒートポンプ冷暖房
機に比べて熱負荷が大きくならざるを得ない。

さらに、このシステムでは、室内の有効スペースを損な
わないよう要求されるので、設置場所が制約され、スペ
ースの小さい天井内に配設することが多く、従って、ダ
クトを通すスペースを制限ざれ、ダクト寸法を小さくせ
ざるを得なくなる． これを満足するためには、送風機の機外静圧を大きくす
るか、補助送風機を配設することにより、必要な風量を
確保せざるを得ないのが実情である。この場合、ランニ
ングコストが当然増大するのみならず、補助送風機の配
設にともない、工事が困難になり、ダクト工事が増加し
，全体の工事費も嵩むという難点があった。

また、これに加えて、隣室との境に開口部がある場合は
、室内１より冷却または加熱された空気や臭気を持った
空気が隣室に流出するのを防止するために、扉や、間仕
切りを設けるか、あるいは、隣室に脱臭換気用の排気ダ
クトを設ける必要があり、コスト高になるばかりでなく
、脱臭換気運転における脱臭効果の不足を補うために、
排気送風機の機外静圧を高くし、これによって送風機駆
動モータの容量が太き〈なる等の問題点があった。

この発明は，以上のような従来例の問題点を解消するた
めになされたもので、室内からの排気が保有する排気熱
を有効に活用し、熱源側ユニットの吸気として再利用す
ることにより、冷暖房効率を高め、スペースファクタを
良くするとともに、室内で発生した臭気や冷却または加
熱された空気の隣室への流出を防止できる効率的な冷暖
房換気システムを得ることを目的としている。

（課題を解決するための手段〕 このため、この発明に係るヒートポンプ冷暖房換気シス
テムは、熱源側ユニットと、熱取出し側ユニットで構成
され、熱取出し側ユニット内には全熱交換器が内設され
、かつそれぞれのユニットへ供給する空気は、ダクトに
より接続されて、ヒートポンプにより全外気冷暖房を行
い、冷暖房時および、冷暖房停止時いずれの場合も、熱
取出し側ユニット内に設けた排気用送風機によって全熱
交換換気を行うヒートポンプ冷暖房換気システムにおい
て、熱取出し側ユニットのユニット出口側排気ダクトを
、熱源側ユニットのユニット吸気側ダクトに接続すると
ともに、熱取出し側ユニットの排気送風機と吸気送風機
の風量を制御する手段を設け、熱取出し側ユニットの排
気側入口と金熱交換器の間に臭気検知手段を備えること
により、前記目的を達成しようとするものである。

〔作用〕

以上のような構成とした、この発明に係るヒートボンプ
冷暖房換気システムは、熱取出し側ユニットより排気さ
れる室内からの排気の全量か、その一部が、連通ダクト
により熱源側ユニットの吸気ダクトを経て、熱源側ユニ
ットに供給されるとともに、熱取出し側ユニットの排気
送風機による排気量を吸気送風機の吸気量より大きぐな
るよう制御する手段によって制御し、また臭気検出手段
が臭気を検知すると，その検知信号の出力によって、熱
取出し側ユニットの排気送風機の排気風量を前記制御手
段によって制御し、脱臭換気運転を効率よく行う。

（実施例） 以下に，この実施例を図に基づいて説明する． （構成） 第１図は、この発明の一実施例であるヒートボンブ冷暖
房換気システムの構成図である．なお、従来例と同一ま
たは相当部分は、同一符号で表わす。

第１図において、２１は熱取出し側ユニット５の出口側
排気ダクト１６の途中に設けられた分岐ダクト、２２は
熱源側ユニット６の吸気ダクトｌ９の途中に設けられた
分岐ダクト、２３は前記両分岐ダクト２１．２２を接続
する連通ダクトである。これにより熱取出し側ユニット
５からの排気は、ダクトｌ６から連通ダクト２３を経て
、熱源側ユニット６の吸気ダクト１９に至り、熱源側ユ
ニット６に吸気するよう構成されている。

（動作） このような構成において、ヒートボンブによる冷暖房運
転では、熱取出し側ユニット５の送風機７及び、熱源側
ユニット６の送風機１８が運転され、室内１を冷房また
は、暖房する。さらに、熱取出し側ユニット５の送風機
８が運転されることにより、室内空気を前記送風機８よ
って吸引し、排気する換気機能をもつことになる。

ここで、ダクト風路の構成上から、熱取出し側ユニット
５の排気ダクトｌ６は、送風機８の加圧側となるため圧
力は大気圧より高くなり、熱源側ユニット６の吸気ダク
トｌ９は、送風＠１８の吸込み側となるため、圧力は大
気圧よりも低くなる。

従って、室内１から送風機８により吸引された空気は、
分岐ダクト２ｌで分岐され、連通ダクト２３を通り、分
岐ダクト２２に至り、熱源側吸気ダクトｌ９を経て熱源
側ユニット６内に入る風路を構成する。

このような構成において、例えば暖房時、室内１の空気
温度は通常、２２℃程度に維持されており、屋外の空気
温度が０℃の場合を例にすると、全熱交換器９の熱交換
効率は、通常８０％程度であるため、室内１から排気さ
れる空気は、ダクト！６内で約１７℃となっている。

ところで、前記した従来のヒートボンブ冷暖房換気シス
テムでは、この１７℃の排気を、そのまま屋外に放出し
ていた。しかしながら、この実施例に係るヒートボンブ
冷暖房換気システムでは、室内１より排出される高温空
気を、分岐ダクト２１．２２と連通ダクト２３によって
熱源側ユニット６の吸気ダクト１９に供給するために、
熱源側ユニット６の熱交換器１７を通過する空気温度が
、外気温度より高くなり、従って、熱源側ユニット６の
熱効率が上昇する。この場合、ダクトの流路抵抗を小さ
くすればするほど、熱源側ユニット６の熱効率は高くな
る。例えば、分岐ダクト２１を熱取出し側ユニット５の
近傍に設け、分岐ダクト２２を熱渥側ユニット６の近く
に設けて、連通ダクト２３の長さが短かくなるように配
設すると共に、この間のダクト寸法を、できるだけ大き
くして空気の流路抵抗を少くすれば、室内１よりの高温
の排気空気の大半を、熱源側ユニット６の吸気として供
給することができ、従って、熱源側ユニット６のヒート
ボンブの暖房効率が向上し、これによる暖房能力は、１
０〜３０％程度上昇する。冷房時も、これと全く同じで
、室内１より排気される低温空気が、熱源側ユニット６
に供給されるので、ヒートポンプの冷房能力が増大し、
同一負荷における圧縮機の消費電力を低減できる。

通常、冷暖房運転におけるサーモＯＦＦ中や、冷暖房を
必要としない時は、圧縮機の停止と同時に、熱源側ユニ
ット６の送風機１８も停止しているが、換気のみを行う
場合は、熱取出し側ユニット５の送風機７，８を運転す
る．この場合には、従来例と同様にダクト１１を通り、
室内１に新鮮な空気が供給されると共に、換気空気は、
分岐ダクト２１を通り、排気ダクト１６よりそのまま屋
外に排気される風路と、連通ダクト２３を通り、ダクト
１９及び２０を通り、屋外に排気される風路が構成され
る。

第２図は、この発明のヒートボンブ冷暖房換気システム
に係る第２の実施例である。

この実施例では、熱取出し側ユニット５の排気ダクト１
６を、熱源側ユニット６の吸気ダクト１９の分岐ダクト
２２に直接接続し、熱取出し側ユニット５からの排気の
全量を熱源側ユニット６の吸気として供給する構成とし
たものである。この場合、換気運転時は、室内１からの
排気は、熱取出し側ユニット５の出口側排気ダクトｌ６
から、分岐ダクト２２に至り、熱源側ユニット６を経由
して熱源側ユニット６の排気ダクト１９より、屋外に排
気される。

従って、熱取出し側ユニット５の排気ダクト１６を、建
物外壁まで配設する必要がなくなり、ダクト長さを短か
くできるとともに、建物外壁に排気孔を設ける必要もな
く、工期短縮及び工事費の低餞と建物外壁の美観の向上
を図ることができる。

第３図は、さらにこの発明に係る第３の実施例であり、
第２図で説明したダクト構成において、熱取出し側ユニ
ット５内の室内空気の排気用送風機８を省略したもので
あり、冷暖房時及び換気時共に、ダクト内の空気の流れ
は，第２図で説明した流れと同様である。すなわち、冷
暖房時は、両ユニット内の送風機７．１８が運転される
ことは当然であるが、換気時においても、熱源側ユニッ
ト６の送風機１８を運転し、前記送風機１８により室内
空気を吸引し屋外に排気するものである。

この場合、第１図，第２図の実施例に比べて、熱取出し
側ユニット５の排気送風機８を省略したことにより、排
気風圧が減少するので、熱源側ユニット６の送風機１８
に、機外静圧が高く、必要な風量を確保できる送風機を
用いればよい。

この結果、熱取出し側ユニット５の送風機を１台にする
ことができるため、前記効果に加えて、熱取出し側ユニ
ット５の小形，軽量化に伴う原価低減ができる。

第４図はこの発明に係る第４の実施例であり、第５図は
この実施例における熱取出し側ユニット５の吸気送風機
７と排気送風機８の運転モードと風鼠モートをボす表で
ある。

第４図において、２ｌは隣室、２２は通路、２３は隣室
との隔壁、２４は、熱取出し側ユニット５の排気側人口
と全熱交換器９の間に設けられた臭気検知手段である臭
気センサであり、２５は熱取出し側ユニット５の吸気送
風機７と排気送風機８の風量を制御する手段である制御
器である。

次に、この実施例における動作を説明する。

この実施例では、ヒートポンプによる冷暖房ならびに換
気運転における空気の流れについては第１の実施例と全
く同様であるので、詳細の説明は省略する。

ここで熱取出し側ユニット５の吸気送風機７と排気送風
機８は第５図に示す運転モードに従って制御器２５によ
り制御される。即ち，換気運転時は排気送風機８の風量
モードは強、吸気送風機７の風量モードは中となるため
排気量〉吸気量となり、室内ｌの気圧は隣室２１の気圧
（大気圧）より低くなるため上記室内１の臭気が隣室２
ｌへ流出することがなくなり、建物内の空気の流れは矢
印Ａの方向となる。

また、冷暖房運転時は冷暖房負荷が高い運転開始時等に
は冷暖房能力の確保のため吸気送風機７の風量モードは
強となり排気量と吸気量は等しくなるが実運転における
時間的割合としては少いため問題とはならない。

また、吸気送風機７の風量モードが中になった場合は排
気送風機８の風量モードは強になり、吸気送風機７の風
量モートが弱になった場合は排気送風機８の風量モート
は中となる。すなわち、排気量〉吸気量となるため換気
時と同様に室内１の気圧は隣室２ｌの気圧（大気圧〉よ
り低くなるため、上記室内ｌの臭気や、冷却または加熱
された空気が隣室２１へ流出することがなくなり、建物
内の空気の流れは矢印Ａの方向となる。

そして、此の間臭気センサ２４が臭気センサ２４の周囲
を流れる排気の臭気を検知すると、この検知信号により
制御器２５は排気送風機８の風量モードを強にして脱臭
換気を行う。臭気がなくなれば排気送風機８の風量モー
ドを通常の運転モードに戻して全熱交換器９における吸
排気熱交換効率を極端に落すこな〈、脱臭の不足や過剰
な排気運転のない効率的な脱臭換気を含めた冷暖房換気
システムの運転を行うことができる。

この結果、臭気を持った空気や、冷却または加熱された
空気が室内１から隣室２！に流出することを防止できる
ので、システムの成績係数が向上するとともに、臭気汚
染のない快適空調空間を実現することができる。これに
よって、従来のように通路２２に臭気ならびに冷却また
は加熱された室内空気の流出を防止するための扉や間仕
切りを設けたり、隣室２ｌに図示していない脱臭換気用
の排気ダクトを設ける必要がなくなり、工丁ｔが大幅に
節減できる。

更に、他の実施例として、室内からの排気風量を吸気風
量より太き〈するために、熱取出し側ユニット５の排気
ダクト１５．１６の断而積を吸気ダクト１１．１２の断
面積より大きくするとか、排気ダクト１５の長さを吸気
ダクト１１の長さより短くして、排気ダクト１５．１６
の圧力損失を、吸気ダクト１１．１２の圧力損失よりも
少くする構成や、熱取出し側ユニット５の排気送風機８
の容量を吸気送ｆｉＪｌ７の容量より大きくするなどの
方法により、室内ｌからの排気風量を吸気風量より大き
くして、脱臭換気を含めた冷暖房換気システムの効率的
な運転を行うことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、熱取出し側ユ
ニットの出口側排気ダクトを熱源側ユニットの吸気ダク
トに接続するように構成したので、熱源側ユニットの熱
交換器への吸込空気温度を冷房時は室外の空気温度より
低くすることができ、暖房時は逆に高くすることができ
、ヒートポンプの冷暖房能力が向上するので、圧縮機の
消費電力を低減できる。

また、従来例と同様の冷暖房能力にする場合は、熱源側
ユニットの送風機の機外静圧を小さくできるので送風機
の小形化，低容量化が可能となる。

さらに、システムの設置場所の制約で、熱源側ユニット
の吸排気ダクトを長〈せざるを得ない場合に、従来は、
上記吸気または排気ダクト途中に、補助送風機を配設し
ていたものが、この発明では、その必要性がなくなるの
で、工期の短縮と、工事費の低楓を計ることかできる。

また、熱取出し側ユニットの排気送風機の排気風量を吸
気送風機の吸気風量より太き〈なるよう制御しているの
で、冷暖房ならびに排気運転の各モードにおいて、効率
的に臭気を排出できるのみならず室内空気の隣室への流
出を防止でき、ヒートポンプ冷暖房換気システムの成績
係数を向上することができる。さらに、臭気検知手段の
検知信号によって排気風量を制御することにより、臭気
汚染のない快適空調空間を実現し、脱臭の不足や、過剰
換気運転を防止して、効率的な脱臭換気ならびに冷暖房
換気システムの運転を行うことかできる。

従って、臭気汚染空気の隣室への流出を防止するために
従来設けられる扉や、間仕切りの取付けあるいは、隣室
への脱臭換気用排気ダクトの取付が必要なくなるので、
これに要する工事費も節減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるヒートボンブ冷暖房
換気システムの構成図、第２図はこの発明の第２の実施
例によるヒートポンブ冷暖房換気システムの構成図、第
３図は同様に第３の実施例によるヒートポンプ冷暖房換
気システムの構成図、第４図は第４の実施例によるヒー
トポンプ冷暖房換気システムの構成図、第５図は上記の
システムの各運転モードにおける室内の吸気と排気の風
量モートを示す表であり、第６図は従来例によるヒート
ポンプ冷暖房換気システムの構成図である。 １１は熱取出し側ユニット吸気ダクト、１６は熱取出し
側ユニット排気ダクト、ｌ９は熱源側ユニット吸気ダク
ト、２０は熱源側ユニット排気ダクト、２１．２２は分
岐ダクト、２３は連通ダクト、２４は臭気センサ、２５
は制Ｉｌ器である。 なお、図中、同一または相当部分は同一符号で表わす。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱源側ユニットと、熱取出し側ユニットで構成さ
   れ、熱取出し側ユニット内には全熱交換器が内設され、
   かつそれぞれのユニットへ供給する空気は、ダクトによ
   り接続されて、ヒートポンプにより全外気冷暖房を行い
   、冷暖房時および、冷暖房停止時いずれの場合も、熱取
   出し側ユニット内に設けた排気用送風機によって全熱交
   換換気を行うヒートポンプ冷暖房換気システムにおいて
   、熱取出し側ユニットのユニット出口側排気ダクトを、
   熱源側ユニットのユニット吸気側ダクトに接続したこと
   を特徴とするヒートポンプ冷暖房換気システム。
2. （２）前記熱取出し側ユニットの排気送風機と吸気送風
   機の風量を制御する手段を設け、前記熱取出し側ユニッ
   トの排気側入口と前記全熱交換器の間に臭気検知手段を
   備えたことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ冷
   暖房換気システム。