JPH0730929B2 - ヒートポンプ冷暖房換気システム - Google Patents

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。

〔従来の技術〕

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
トポンプ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、
吸気送風機7,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、屋外空気は熱取出し側ユニッ
ト５のダクト11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15を通り、排気送風機８により吸引さ
れ、ダクト16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１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
源側ユニット６内に屋外空気を吸引し、ダクト20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風機
を用いることが多く、さらに、熱取出し側ユニット５で
は、吸気用送風機７がヒートポンプ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、空気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題〕

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され、ダクト寸法をちいさく
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
た空気が隣接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大きく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
熱された空気の隣接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器と吸気送風
機の風量を制御する手段を設け、熱取出し側ユニットの
排気側入口と全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ポンプ
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くな
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ポンプ冷暖
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19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16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、ヒートポンプによる冷暖房運
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16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
19は、送風機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21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19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16内で約17℃となっている。

ところで、前記した従来のヒートポンプ冷暖房換気シス
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ポンプ冷
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を熱源側ユニット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のヒートポンプの暖房効
率が向上し、これによる暖房能力は、10〜30％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、この発明のヒートポンプ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16
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16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減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の運転モードと風量モードを示す表で
ある。

第４図において、21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の排気側入口と全熱交
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の実施例を全
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１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。

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
量モードが弱になった場合は排気送風機８の風量モード
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21の気圧（大気圧）より
低くなるため、上記室内１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く、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21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21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、工費が大幅に節減でき
る。

更に、他の実施例として、室内からの排気風量を吸気風
量より大きくするために、熱取出し側ユニット５の排気
ダクト15,16の断面積を吸気ダクト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の容量を吸気送風機７の
容量より大きくするなどの方法により、室内１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く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、工事費の低減を計ることができる。

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大きく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
汚染のない快適空気空間を実現し、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ができる。

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ポンプ冷暖房
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プ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
量モードを示す表であり、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、19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は分岐クト、23は
連通ダクト、24は臭気センサ、25は制御器である。 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. 【請求項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. 【請求項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。