JPH06249461A - 熱交換換気機能付空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換給排気（換気）装置の小型化、低コス
ト化を図ることができる熱交換換気機能付空気調和機を
提供する。 【構成】 室内外機を一体化した熱交換換気機能付空気
調和機において、ヒートパイプ換気熱交換器１１および
同時給排気が可能な換気機構を備え、ヒートパイプ換気
熱交換器の通風路は、給気通風路と排気通風路に２分割
され、室内空気は前記ヒートパイプ換気熱交換器１１の
排気通風路を通過した後、室外側送風機構により室外に
排気され、室外空気はヒートパイプ換気熱交換器１１の
給気通風路を通過した後、室内送風機構により室内に給
気されるように構成されている。 【効果】 エアコン用の室内側送風機、室外側送風機に
より給気、排気し熱交換換気を行うことができ、製品の
薄型、コンパクト化、低コスト化を達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は住宅一体型（ビルトイ
ン）の空気調和機に関わり，熱交換換気機能を備えた空
気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、住宅の快適性、省エネルギ性を高
めるために、住宅の高断熱化、高気密化が進んでいる。
しかし、その反面、高気密化を進めた事による弊害がク
ローズアップされている。その弊害としては下記
（１）、（２）が主なものとして挙げられる。

【０００３】（１）自然換気量が減少するため、室内の
空気質が低下する。（空気質とは、空気の質であり空気
の清浄性を示している。例えば、空気に含まれる一酸化
炭素、二酸化炭素、粉塵、ペット、煙草の臭気等汚染物
質の割合が多い場合を、空気質が悪い。少ない場合を空
気質が良いと言う。） （２）自然換気量が減少するため、人体からの呼気、発
汗、あるいは炊事、洗濯物などにより室内の湿度が上昇
する。そのため室外に面した壁面や窓に水蒸気が結露す
るなどして、カビやダニの被害が発生する。

【０００４】これら、弊害を解決するためには換気扇を
設け、これを運転するのが最も簡便であるが、室内外の
温度差の大きい冬季は暖房負荷が増大し、また室内温度
分布が不均一になるなど、高断熱化、高気密化を行った
効果が半減するので望ましい方法とは言えない。

【０００５】そこで従来は、ヒートポンプエアコン、ガ
スファンヒータ等の冷暖房機器の他に、省エネルギ性の
高い熱交換換気が可能な熱交換換気扇を設け換気を行
い、上記（１）、（２）の問題に対処していた。

【０００６】熱交換換気扇とは、室内から室外への排気
と、室外から室内への給気の間で、空気・空気熱交換器
を用い熱交換を行い、換気による冷暖房負荷を低減する
ものである。

【０００７】熱交換換気扇は２０年程前から一般に実用
化されているが、その構造の代表的な例を図８、図９
（ａ），（ｂ）に示す。

【０００８】図８はプレートフィン熱交換器５０を用い
たものである。例えば、排気ファン５２により暖かい空
気を排出する際に、その熱をプレートフィン熱交換器５
０に吸収させ、一方、給気ファン５３により供給される
冷たい空気がプレートフィン熱交換器５０を通過する際
には、プレートフィン熱交換器５０が吸収した熱を給気
に与え、暖かい給気にする。プレートフィン熱交換器５
０は給気と排気が交叉して熱交換するものである。

【０００９】図９（ａ），（ｂ）は回転式熱交換器５１
を用いたものである。回転式熱交換器５１が回転して、
排気ファン５４、給気ファン５５による排気、給気の熱
交換を行うものである。図８、図９（ａ），（ｂ）のい
ずれのタイプも熱交換換気専用の熱交換器と給排気ファ
ンが必要である。

【００１０】また、住宅の快適性、美観を向上させるた
め、空気調和機の設置スペースの問題から、住宅一体型
（ビルトイン）の空気調和機が普及し始めている。特に
ヒートポンプエアコンは、その経済性、安全性から住宅
一体型空気調和機として適しており、販売台数の伸びが
大きい。

【００１１】ビル用など大型でもかまわないものについ
ては、熱交換換気扇とヒートポンプエアコンを融合した
商品の例も実際にある。しかし、戸建て住宅、集合住宅
のような場合には、コンパクトであること、特に薄型化
が要求される。

【００１２】従来、室内外一体型空気調和機として図１
０に示すような断面を有する装置が提供されている。該
装置は、圧縮機３１、四方弁３２、室内熱交換器３３、
膨張弁３４、室外熱交換器３５、冷媒管３６、室内側送
風機３７、室外側送風機３８、室内側結露水受皿３９、
室外側結露水受皿４０、排気側ダンパ４１、給気側ダン
パ４２で構成されている。

【００１３】暖房の場合、冷媒の流れは実線の矢印のよ
うになり、室内熱交換器３３は、凝縮器として作用し、
室外熱交換器３５は蒸発器として作用する。室内空気
は、室内熱交換器３３を通り、室内側送風機３７に吸い
込まれ、この時、室内空気は、室内熱交換器３３の内部
を流れる高温高圧の冷媒と熱交換し昇温されて室内に吹
き出され暖房が行われる。また、室外空気は室外熱交換
器３５を通過し、室外側送風機３８に吸い込まれ、この
時、室外空気は、室外熱交換器３５の内部を流れる低温
低圧の冷媒に熱を与えた後、室外に流出される。

【００１４】一方、冷房の場合、冷媒の流れは破線矢印
に示すごとく流れ、室内熱交換器３３は、蒸発器として
作用し、室外熱交換器３５は凝縮器として作用する。室
内空気は、室内熱交換器３３を通り、室内側送風機３７
に吸い込まれ、この時、室内空気は室内熱交換器３３の
内部を流れる低温低圧の冷媒と熱交換し冷却されて室内
に吹き出され冷房が行われる。また、室外空気は、室外
熱交換器３５を通過し、室外側送風機３８に吸い込ま
れ、この時、室外空気は、室外熱交換器３５の内部を流
れる高温高圧の冷媒と熱交換して昇温した後、室外に流
出される。

【００１５】次に、図１０の該装置において給排気（換
気）を行う場合の動作状態を図１１に示す。この場合、
圧縮機３１は作動しておらず、冷媒は流れていない。図
１１に示すように、排気側ダンパ４１、給気側ダンパ４
２を移動し、排気開口部４３、給気開口部４４を開いた
状態にする。この時、室外空気は室内側送風機３７によ
り吸い込まれて室内に給気として流入される。一方、室
内の汚れた空気は室外側送風機３８により吸い込まれ、
室外に排気として流出される。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】戸建て住宅、集合住宅
の場合のように、コンパクトであること、特に薄型化が
要求されるものについては、上記のごとく通常の換気機
能が付加された商品はあるが、熱交換換気扇を組み込む
と大型になり、出窓ユニットや壁、窓下に組み込むこと
が不可能になるため、現在のところ、それぞれ単独商品
として用いられるのみである。

【００１７】従って、本発明の目的とするところは、熱
交換換気機能と、住宅一体型ヒートポンプエアコンとを
コンパクトに、しかも構成要素を最小限に止め廉価に融
合した、快適性、省エネルギ性の高い熱交換換気機能付
空気調和機を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明が採用する主たる手段は、圧縮機、四方弁、
室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器と、これらを連結
し、熱を伝達するための熱媒を流通する管路で冷凍サイ
クルを構成するとともに、室内空気を室内熱交換器へ送
り冷暖房するための室内側送風機構、室外空気を室外熱
交換器へ送り冷暖房に必要な集熱あるいは排熱をするた
めの室外側送風機構を具備する室内外機を一体化した熱
交換換気機能付空気調和機において、ヒートパイプ換気
熱交換器および同時給排気が可能な換気機構を備え、ヒ
ートパイプ換気熱交換器の通風路は、給気通風路と排気
通風路に２分割され、室内空気は前記ヒートパイプ換気
熱交換器の排気通風路を通過した後、室外側送風機構に
より室外に排気され、室外空気はヒートパイプ換気熱交
換器の給気通風路を通過した後、室内に給気されるよう
に構成される。

【００１９】

【作用】本発明によれば、室内送風機構および室外送風
機構の２台のファンにより冷暖房および熱交換換気が可
能である。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の空気調和機のー実施例を図１
乃至図７とともに説明する。

【００２１】図１、図２、図３に本発明のー実施例に関
わる空気調和機の構成図を示す。図１は正面図、図２に
図１のＡ−Ａ′断面図を、図２に図１のＢ−Ｂ′断面図
を示す。

【００２２】図１、図２、図３に示すように、本発明の
空気調和機は圧縮機１、四方弁２、室内熱交換器３、膨
張弁４、室外熱交換器５、冷媒管６、室内側送風機７、
室外側送風機８、室内側結露水受皿９、室外側結露水受
皿１０およびヒートパイプ換気熱交換器１１（１１ａ、
１１ｂ…図６参照）、換気熱交換器露受皿１２で構成さ
れ、図１及び図６に示す仕切板１３によりヒートパイプ
換気熱交換器１１の通風路が左右の２分割にされるとと
もに、左側（図１のＡ−Ａ′断面即ち図２）には排気側
ダンパ１４、排気遮蔽板１５、排気取入口１６が具備さ
れ、右側（図１のＢ−Ｂ′断面即ち図３）には給気側ダ
ンパ１７が具備されている。

【００２３】暖房の場合、冷媒の流れは実線の矢印のよ
うになり、室内熱交換器３は、凝縮器として作用し、室
外熱交換器５は蒸発器として作用する。室内空気は、室
内熱交換器３を通り、室内側送風機７に吸い込まれ、こ
の時、室内空気は、室内熱交換器３の内部を流れる高温
高圧の冷媒と熱交換し昇温されて室内に吹き出され暖房
が行われる。また、室外空気は室外熱交換器５を通過
し、室外側送風機８に吸い込まれ、この時、室外空気
は、室外熱交換器５の内部を流れる低温低圧の冷媒に熱
を与えた後、室外に流出される。

【００２４】一方、冷房の場合、冷媒の流れは破線矢印
に示すごとく流れ、室内熱交換器３は、蒸発器として作
用し、室外熱交換器５は凝縮器として作用する。室内空
気は、室内熱交換器３を通り、室内側送風機７に吸い込
まれ、この時、室内空気は室内熱交換器３の内部を流れ
る低温低圧の冷媒と熱交換し冷却されて室内に吹き出さ
れ冷房が行われる。また、室外空気は、室外熱交換器５
を通過し、室外側送風機８に吸い込まれ、この時、室外
空気は、室外熱交換器５の内部を流れる高温高圧の冷媒
と熱交換して昇温した後、室外に流出される。

【００２５】次に、該装置において給排気（換気）を行
う場合の動作状態を図４、図５に沿って説明する。図４
には図１のＡ−Ａ′断面で排気の動作状態を、図５には
図１のＢ−Ｂ′断面で給気の動作状態を示している。排
気側ダンパ１４、給気側ダンパ１７を移動し、排気開口
部１８、給気開口部１９を開いた状態にする。この時、
図５にて室外空気はヒートパイプ換気熱交換器１１の右
部分１１ｂを通過した後、室内側送風機７に吸い込ま
れ、室内に給気として流入される。一方、図４にて室内
の汚れた空気はヒートパイプ換気熱交換器１１の左部分
１１ａを通過した後、室外側送風機８に吸い込まれ、室
外に排気として流出される。

【００２６】ヒートパイプ換気熱交換器１１の動作状態
を図６及び図７により説明する。

【００２７】暖房時は室内から放出される暖かい空気に
よってヒートパイプ換気熱交換器１１の左部分１１ａが
加熱され、その部分のヒートパイプ２０内部に封入され
た冷媒２１が蒸発する。一方、ヒートパイプ換気熱交換
器１１の右部分１１ｂには室外からの冷たい空気が通過
しており、ヒートパイプ２０の左部分内部で蒸発した冷
媒２１はヒートパイプ換気熱交換器１１の右部分１１ｂ
を通過する冷たい空気に熱を与えて凝縮する。そして凝
縮した冷媒はヒートパイプ２０内部のウイック（毛細管
現象により液体が移動するように、ヒートパイプ内面に
設けた襞）を通って左部分（ヒートパイプ換気熱交換器
の左部分１１ａ側）へ移動して再び蒸発するサイクルを
繰り返す。

【００２８】以上のように、室外から流入する冷たい空
気は、室内からの暖かい排気から受熱し、昇温されて室
内へ給気として送風される。また、冷房の場合は、暖房
時と逆に、室外から流入する熱い空気は、室外へ排気さ
れる冷たい空気へ熱を放出し、冷却されて室内へ給気と
して送風される。

【００２９】以上に示すように、本装置によれば、エア
コン用の室内側送風機、室外側送風機により給気、排気
を行い熱交換換気を行うことができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、上記に示したように、ヒート
パイプ換気熱交換器および給・排気機構を設けることに
より、エアコン用の室内側送風機、室外側送風機を用い
て熱交換給気・排気を行うことができ、製品の薄型化、
コンパクト化、生産コストの低減化を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気調和機のー実施例を示す正面説明
図である。

【図２】本発明に係る図１のＡ−Ａ′断面図であり、通
常のエアコン運転状況を説明する図である。

【図３】本発明に係る図１のＢ−Ｂ′断面図であり、通
常のエアコン運転状況を説明する図である。

【図４】図２において、熱交換排気運転状態を説明する
図である。

【図５】図３において、熱交換給気運転状態を説明する
図である。

【図６】本発明に係る空気調和機に使用するヒートパイ
プ換気熱交換器を説明するための斜視図である。

【図７】ヒートパイプを説明するための断面図である。

【図８】従来の静止型のプレートフィン熱交換器を用い
た熱交換換気扇を示す説明図である。

【図９】（ａ），（ｂ）は従来の回転式熱交換器を用い
た熱交換換気扇を示す説明図である。

【図１０】従来の給排気（換気）機能付の室内外一体型
空気調和機の構成を説明するための側断面図である。

【図１１】図１０において、給排気（換気）動作状態を
説明する図である。

【符号の説明】

１，３１ 圧縮機 ２，３２ 四方弁 ３，３３ 室内熱交換器 ４，３４ 膨張弁 ５，３５ 室外熱交換器 ６，３６ 冷媒管 ７，３７ 室内側送風機 ８，３８ 室外側送風機 １１ ヒートパイプ換気熱交換器 １３ 仕切板 １４，４１ 排気側ダンパ １７，４２ 給気側ダンパ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、四方弁、室内熱交換器、膨張
   弁、室外熱交換器と、これらを連結し、熱を伝達するた
   めの熱媒を流通する管路で冷凍サイクルを構成するとと
   もに、室内空気を室内熱交換器へ送り冷暖房するための
   室内側送風機構、室外空気を室外熱交換器へ送り冷暖房
   に必要な集熱あるいは排熱をするための室外側送風機構
   を具備する室内外機を一体化した熱交換換気機能付空気
   調和機において、 ヒートパイプ換気熱交換器および同時給排気が可能な換
   気機構を備え、ヒートパイプ換気熱交換器の通風路は、
   給気通風路と排気通風路に２分割され、室内空気は前記
   ヒートパイプ換気熱交換器の排気通風路を通過した後、
   室外側送風機構により室外に排気され、室外空気はヒー
   トパイプ換気熱交換器の給気通風路を通過した後、室内
   に給気されるように構成されたことを特徴とする熱交換
   換気機能付空気調和機。