JPH09145128A - 全館空調制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 住宅の外壁内部の結露を確実に防止できる全
館空調制御システムを提供する。 【解決手段】 室内空間と外壁７の内部の空気層１５を
つなぐ空気通路にダンパ９を設け、外壁内部の空気層が
内部結露が起こる条件となった場合にダンパを開き、室
内の空調された空気を外壁内部空気層に流し、外壁内部
空気層の飽和水蒸気圧を強制的に大きくすることによ
り、外壁内部の結露を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、全館空調制御シス
テムに関し、特に住宅の外壁内部の結露を防止するよう
にした全館空調制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１２は、従来の全館空調制御システム
の一例であり、本例は建物の外壁内部の結露を防止する
手段の構成を示す。

【０００３】このシステムは、外壁１０７の内部を構成
する高気密・高断熱パネル１０１の両側面に沿って外側
通気層１０２と内側通気層１０３とを形成している。そ
して、外側通気層１０２には下部取入口１０６から常に
外気を取り入れ、自然対流によって外側通気層１０２内
の湿気を屋根裏１０４へ排出することにより、内側通気
層１０３には室内１０５の空調された空気を常に流し、
内側通気層１０３内の飽和水蒸気圧を高くすることによ
り外壁１０７の内部結露を防止している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
外壁内部の結露防止手段は、外側通気層１０２の湿気を
自然対流だけでは完全に除去できず、環境条件によって
は外壁１０７の内部に結露が発生する場合があった。

【０００５】そこで、本発明の目的は、外壁内部の結露
を確実に防止できる全館空調制御システムを提供するこ
とである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、住宅室内の空調を行う室外
ユニットおよび室内ユニットと、室内の換気を行う熱交
換換気ユニットと、各被空調部の空気を循環させる通気
ファンを備えると共に、住宅の外壁内に空気層を備えた
全館空調システムにおいて、室内の水蒸気圧を検知する
室内水蒸気圧検知手段と、室外の水蒸気圧を検知する室
外水蒸気圧検知手段と、前記外壁内空気層を形成する両
側の材料の温度をそれぞれ検知する温度検知手段とを備
え、前記室内水蒸気圧検知手段が検知した室内の水蒸気
圧と、前記室外水蒸気圧検知手段が検知した室外の水蒸
気圧と、既知の外壁材料の特性値に基づき算出した外壁
内部の水蒸気圧と、前記温度検知手段が検知した外壁内
の空気層両側の材料の温度に基づき算出した飽和水蒸気
圧とを比較し、前記外壁内部の水蒸気圧が前記飽和水蒸
気圧に略等しい場合に、前記室内と外壁内空気層をつな
ぐ空気通路に設けられたダンパを開き、前記外壁内空気
層に空気を流すようにしたことを特徴とする。

【０００７】また、請求項２記載の発明は、前記ダンパ
を開いて外壁内空気層に空気を流し、前記外壁内空気層
の水蒸気圧が飽和水蒸気圧未満になるようにしたことを
特徴とする。

【０００８】また、請求項３記載の発明は、前記外壁内
空気層の水蒸気圧が前記飽和水蒸気圧に略等しくなった
場合に、前記ダンパを所定時間開くようにしたことを特
徴とする。

【０００９】また、請求項４記載の発明は、前記外壁内
空気層の水蒸気圧の大小に拘らず、前記外壁内空気層に
一定風量の空気を流すようにしたことを特徴とする。

【００１０】また、請求項５記載の発明は、前記外壁内
空気層の温湿度を検知し、該外壁内空気層の水蒸気圧と
飽和水蒸気圧とを算出し、前記外壁内空気層の水蒸気圧
が飽和蒸気圧より大きくならないようにダンパを制御す
ることを特徴とする。

【００１１】また、請求項６記載の発明は、前記ダンパ
の代わりに、結露防止用ファンを備えたことを特徴とす
る。

【００１２】請求項１乃至請求項６記載の各発明によれ
ば、室内水蒸気圧検知手段と室外水蒸気圧検知手段と両
側材料の温度検知手段がそれぞれ検知した室内の水蒸気
圧と室外の水蒸気圧と、外壁材料の特性値により求めた
外壁内部の水蒸気圧と、外壁内の空気層両側の材料の温
度に基づいて算出した飽和水蒸気圧とを比較し、外壁内
部の水蒸気圧が前記飽和水蒸気圧に略等しい場合（内部
結露が起こる条件となった場合）にダンパを開き、また
は、結露防止用ファンを回転させ、室内の空調された空
気を外壁内部空気層に流し、外壁内部空気層の飽和水蒸
気圧を強制的に大きくすることにより、外壁内部の結露
を常に防止する。

【００１３】また、請求項７記載の発明は、前記外壁内
空気層に所定量の空気を流し、該外壁内空気層に流した
空気の熱損失分だけ室内機の暖房能力を上げることを特
徴とする。

【００１４】請求項７記載の発明によれば、例えば冬季
において室内の暖房能力が不足し、放熱ロスが増大し室
内の快適性が損なわれる場合がある。かかる場合には、
室外機の周波数を上げてエアコンの暖房能力を大きくし
て室温を維持すると共に、空気層に室内の空調された空
気を常に一定量流すことにより、内部結露の防止を実現
する。

【００１５】また、請求項８記載の発明は、除湿器を設
けたことを特徴とする。

【００１６】請求項８記載の発明によれば、例えば請求
項１記載の発明でも環境条件によっては外壁の構成部材
の表面に結露が生じるおそれがある。そこで、室内の空
気を除湿器を用いて除湿し、外壁を構成する空気層へ流
す空気の湿度を下げることにより内部結露を防ぐ。

【００１７】また、請求項９記載の発明は、前記熱交換
換気ユニットの排気を前記外壁内空気層に流すことを特
徴とする。

【００１８】請求項９記載の発明によれば、例えば請求
項１記載の発明でも環境条件によっては外壁の構成部材
の表面に結露が生じるおそれがある。そこで、室内から
熱交換換気ユニットを通って室外の空気と熱交換され外
に捨てられる空気を外壁の空気層に流し、外壁の各層の
飽和水蒸気圧を水蒸気圧より常に高くすることにより内
部結露を防止する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施形態例
に基づいて説明する。なお、既に説明した部分には同一
符号を付し、重複記載を省略する。

【００２０】（１）第１実施形態例例 図１は、第１実施形態例の全館空調制御システムの構成
図である。

【００２１】図１に示すように、空調手段である室外ユ
ニット１と室内ユニット２とを密閉空間で結ぶ冷媒配管
３等により共用スペース６の空調を行い、各部屋２１の
天井部分に取り付けられた通気ファン５によって、共用
スペース６の空調された空気を吸い込んで各部屋２１の
空調を行うと共に、天井裏２２等のスペースを介して室
内ユニット２に空気Ｕ1 をリターンすることにより全館
空調を行う。また、熱交換換気ユニット４によって、室
内ユニット２にリターンされる空気の一部Ｕ2を外から
入ってくる空気と熱交換させ、外に排出することにより
室内６，２１の換気を行う。

【００２２】図２は、図１に示した建物の外壁７の内部
構造の拡大断面図である。室内側から室外側に向かって
壁紙１１，石膏ボード１２，防湿フィルム（ポリエチレ
ンシート）１３，断熱材（ロックウール）１４，空気層
１５，合板１６，モルタル１７，防水塗料１８（以下に
おいて、壁紙１１〜防水塗料１８を総称して「各層」と
記すことがある）で構成されており、それぞれの材質の
熱伝導率，湿気伝導率は図３に示す表のように既知であ
る。

【００２３】図２において、室内側の空気温度１０℃・
相対湿度９３％、室外側の空気温度０℃・相対湿度９５
％の場合に、外壁７の内部Ｗ₁ （図１参照）に結露が発
生する条件を求める。

【００２４】図４は建物の外壁７の内部の温度分布であ
る。横軸に建物の外壁７の内部構造から分かる前記各層
の材質の熱抵抗の比をとり、縦軸に温度をとり、室内温
度と室外温度を直線で結んだもので、断熱材（ロックウ
ール）１４における室内側の温度９．５℃、空気層１５
における室内側の温度は約５．２℃、合板１６における
温度は０．２℃である。

【００２５】図５は横軸に建物の外壁７の内部構造から
分かる前記各層の材質の湿度伝導抵抗（透湿抵抗）の比
をとり、縦軸に水蒸気圧力をとり、室内の水蒸気圧と室
外の水蒸気圧を直線で結んだものを「実線」で表し、図
３に符号Ｐで示すように、断熱材（ロックウール）１４
における水蒸気圧は６５７Ｐａ、空気層１５における水
蒸気圧は６５６Ｐａ、合板１６における水蒸気圧は６４
９Ｐａである。

【００２６】また、図５の「破線」は、図４で求めた前
記各層の温度から飽和水蒸気圧を計算したもので、図３
に符号Ｑで示すように、断熱材１４における飽和水蒸気
圧は１１８８Ｐａ、空気層１５における飽和水蒸気圧は
８８７Ｐａ、合板１６における飽和水蒸気圧は６２３Ｐ
ａである。

【００２７】外壁７の内部の結露は前記各層における水
蒸気圧Ｐが、該各層における飽和水蒸気圧Ｐｆより大き
い場合（Ｐ≧Ｐｆ）に発生する。従って、この場合（図
３の符号Ｐ，Ｑ参照）、飽和水蒸気圧６２３Ｐａに対し
水蒸気圧６４９Ｐａとなる合板１５の部分で外壁７の内
部に結露を生じる。

【００２８】そこで、図６のフローチャートに示すよう
に、全館空調制御システムの運転中に、断熱材１４の表
面と合板１６の表面の温湿度を検知手段８（例えば、温
度センサと湿度センサ、図１参照）によって検知して水
蒸気圧Ｐを算出し、水蒸気圧Ｐがそれぞれ断熱材１４お
よび合板１６における飽和水蒸気圧Ｐｆ以上（Ｐ≧Ｐ
ｆ）となった時またはその直前に、建物の屋根の部分に
取り付けられたダンパ９（図１参照）を開いて、室内２
１の空調された空気を外壁７内の空気層１５（図２参
照）に流し、前記各層の温度を上昇させることにより飽
和水蒸気圧Ｐｆを高くし、内部の結露を防止する。な
お、水蒸気圧Ｐ＜飽和水蒸気圧Ｐｆの場合はダンパ９を
閉じる。

【００２９】例えば、空気層１５に温度２０℃・相対湿
度３０％の室内空気を流した場合、室内空気によって合
板１６の表面温度は上昇する。合板１６の表面温度が５
℃となった場合の飽和水蒸気圧力は８６７Ｐａ（１気
圧、５℃における飽和水蒸気圧であり、湿り空気線図
（ＮＣ線図）からの読取値。東京大学・内田研究室１９
６２）で水蒸気圧力６４９Ｐａより大きくなり、内部結
露を防止することができる。

【００３０】このようにして、前記各層における水蒸気
圧力が飽和水蒸気圧力より常に低くなるようにダンパ９
を開き、室内２１の空気を流すことにより内部結露を防
止する。前記各層における水蒸気圧が飽和水蒸気圧と等
しいか或いはそれより高くなったときも、ダンパ９を開
いて室内の空調された空気を外壁７内の空気層１５に流
すことは勿論のことである。

【００３１】（２）第２実施形態例例 図７は第２実施形態例を示すフローチャートである。

【００３２】前記第１実施形態例における温湿度条件
（室内温度１０℃・室内湿度９３％ＲＨ：ＲＨは相対湿
度を表す。室外温度０℃・室外湿度９５％ＲＨ。図５の
注記参照）では、合板１６部分に内部結露が生じる。そ
こで、結露条件になる直前にダンパ９を開けて室内空気
を空気層１５に流し、飽和水蒸気圧を高くすることによ
り内部結露を防止する。

【００３３】第２実施形態例では、この空気層１５に室
内空気を流す時間およびダンパ開度を例えば、室内空気
温湿度が２０℃，３０％ＲＨであれば流す時間：５分，
ダンパ開度：５０％（全開を１００％、全閉を０％とす
る）とし、室内空気温湿度が２３℃，３０％ＲＨであれ
ば流す時間：３分，ダンパ開度：６０％など、室内空気
の温湿度条件によって前記各層の飽和水蒸気圧が水蒸気
圧より僅かに高いところから或る一定の高い値になるの
に要する時間および空気流量を設定して内部結露を防止
する。

【００３４】前記各層における水蒸気圧が飽和水蒸気圧
と等しいか或いはそれより高くなったときも、ダンパ９
を開いて室内の空調された空気を外壁７内の空気層１５
に流すことは勿論である。

【００３５】（３）第３実施形態例 図１に示した全館空調制御システムの構成図、および図
２の建物の外壁７の内部構造を用いて第３実施形態例を
説明する。

【００３６】前記第１実施形態例の項で説明したよう
に、室内外の温湿度条件によって内部結露が発生する。
この内部結露を防止するために、冬季（１２〜３月）等
の内部結露が発生しやすい時期にはダンパ９を常に開
き、空気層１５内に室内の空調された空気を常に一定量
流すことにより、断熱材１４，空気層１５，合板１６等
の各層の温度を上昇させ、該各層の飽和水蒸気圧を水蒸
気圧より高くすることにより、内部結露を防止する。

【００３７】（４）第４実施形態例 図８は第４実施形態例を示すフローチャートである。

【００３８】前記第１実施形態例で説明した温湿度検知
箇所の代わりに、空気層１５の温湿度と断熱材１４の表
面温度および合板１６の表面温度とを検知し、空気層１
５の水蒸気圧力と断熱材１４の飽和水蒸気圧力と合板１
６の飽和水蒸気圧力とを算出し、空気層１５の水蒸気圧
力が、断熱材１４の飽和水蒸気圧力または合板１６の飽
和水蒸気圧力より高くなる直前に、ダンパ９を開き、前
記第１〜３実施形態例で説明したような結露防止制御を
行うことにより、内部結露を防止する。

【００３９】前記各層における水蒸気圧が飽和水蒸気圧
と等しいか或いはそれより高くなったときも、ダンパ９
を開いて室内の空調された空気を外壁７内の空気層１５
に流すことは勿論である。

【００４０】（５）第５実施形態例 図９は、第５実施形態例の全館空調制御システムの構成
図である。

【００４１】図１に示す全館空調制御システムの構成に
おいて、ダンパ９の代わりに結露防止用のファン１０が
建物の屋根の内側部分に設置してある。そして、前記第
１〜４実施形態例で説明したような内部結露が発生する
条件となるかまたはその直前に、図１のダンパ９の代わ
りに結露防止用ファン１０を制御することにより、内部
結露を防止する。

【００４２】（６）第６実施形態例 第６実施形態例を説明する。

【００４３】前記第３実施形態例の項で説明したよう
に、結露を防止するために空気層１５に室内の空調され
た空気を常に一定量流した場合、冬季において室内の暖
房能力は不足する。例えば、常に１５０ｍ³ ／ｈの空気
を空気層１５に流し、室温が２３℃、外気温が５℃であ
った場合、室内側からみた放熱ロスは約８８０Ｗとな
り、室内の快適性が損なわれる場合がある。

【００４４】そこで、この放熱ロス分を補うために室外
機１の周波数を上げてエアコンの暖房能力を大きくし、
室温を維持すると共に、空気層１５に室内の空調された
空気を常に一定量流すことにより、内部結露の防止を実
現する。

【００４５】（７）第７実施形態例 図１０は、第７実施形態例の全館空調システムの構成図
で、前記第１実施形態例の全館空調制御システム（図１
参照）に除湿器７１を加えたものである。

【００４６】前記第１実施形態例で述べたように室内外
の環境条件（室内側：１０℃，９３％ＲＨ、室外側：０
℃，９５％ＲＨ）において、空気層１５に室内の空調さ
れた２０℃，３０％ＲＨの空気を流すと、内部結露を防
止することができるが、例えば、同じ環境条件において
空気層１５に室内の空調された２０℃，６０％ＲＨの空
気を流した時、合板１６の表面温度が５℃になった場合
の飽和水蒸気圧は８６７Ｐａであり、空気層１５内を流
れる２０℃，６０％ＲＨの空気の水蒸気圧は１４００Ｐ
ａとなるため、合板１６の表面に結露が生じる。

【００４７】合板１６表面に結露を生じさせないために
は、例えば合板１６の表面温度が５℃、室内の空調され
た空気の温度が２０℃の場合、室内の空調された空気の
相対湿度は３７％以下である必要がある。そこで、室内
の空気を除湿器７１を用いて除湿し、空気層１５へ流す
空気の湿度を下げることにより、前記第１〜６実施形態
例で述べた内部結露防止制御を行い、内部結露を防ぐ。

【００４８】（８）第８実施形態例 図１１は、第８実施形態例の全館空調制御システムの構
成図である。

【００４９】前記第１実施形態例と同様のケースにおい
て、外壁内部が結露条件直前および結露条件以上となっ
た場合に、室内から熱交換換気ユニット４を通って室外
の空気と熱交換され外に捨てられる空気（排気：Ｏｕｔ
ｌｅｔ Ａｉｒ：ＯＡ）を空気層１５に、前記第１〜７
実施形態例に述べた制御方法により流し、前記各層の飽
和水蒸気圧を水蒸気圧より常に高くすることにより内部
結露を防止する。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように各請求項記載の発明
によれば、室内空間と外壁内部の空気層をつなぐ空気通
路にダンパを設け、外壁内部空気層が内部結露が起こる
条件となった場合にダンパを開き、室内の空調された空
気を外壁内部空気層に流すようにしているので、外壁内
部の空気層の飽和水蒸気圧を強制的に大きくすることに
より、外壁内部の結露を常に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態例の構成図である。

【図２】図１における外壁の詳細断面図である。

【図３】同外壁を構成する各材質の熱伝導率，湿気伝導
率等を示す図表である。

【図４】同外壁の内部の温度分布を示すグラフである。

【図５】同外壁の各材質の水蒸気圧力と飽和水蒸気圧力
を示すグラフである。

【図６】同第１実施形態例の動作フローチャートであ
る。

【図７】同第２実施形態例の動作フローチャートであ
る。

【図８】同第３実施形態例の動作フローチャートであ
る。

【図９】同第５実施形態例の構成図である。

【図１０】同第７実施形態例の構成図である。

【図１１】同第８実施形態例の構成図である。

【図１２】従来の全館空調制御システムの構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 室外ユニット ２ 室内ユニット ３ 冷媒管 ４ 熱交換換気ユニット ５ 通気ファン ６ 共用スペース ７ 外壁 ９ ダンパ １０ 通気ファン １５ 空気層 ７１ 除湿器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 駒木根 隆 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内 (72)発明者 諏訪部 容子 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内 (72)発明者 小澤 薫 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内 (72)発明者 城本 恵一 東京都港区新橋３丁目３番９号 東芝エ −・ブイ・イー株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 住宅室内の空調を行う室外ユニットおよ
   び室内ユニットと、室内の換気を行う熱交換換気ユニッ
   トと、各被空調部の空気を循環させる通気ファンを備え
   ると共に、住宅の外壁内に空気層を備えた全館空調シス
   テムにおいて、 室内の水蒸気圧を検知する室内水蒸気圧検知手段と、 室外の水蒸気圧を検知する室外水蒸気圧検知手段と、 前記外壁内空気層を形成する両側の材料の温度をそれぞ
   れ検知する温度検知手段とを備え、 前記室内水蒸気圧検知手段が検知した室内の水蒸気圧
   と、前記室外水蒸気圧検知手段が検知した室外の水蒸気
   圧と、既知の外壁材料の特性値に基づき算出した外壁内
   部の水蒸気圧と、前記温度検知手段が検知した外壁内の
   空気層両側の材料の温度に基づき算出した飽和水蒸気圧
   とを比較し、 前記外壁内部の水蒸気圧が前記飽和水蒸気圧に略等しい
   場合に、前記室内と外壁内空気層をつなぐ空気通路に設
   けられたダンパを開き、前記外壁内空気層に空気を流す
   ようにしたことを特徴とする全館空調制御システム。
2. 【請求項２】 前記ダンパを開いて外壁内空気層に空気
   を流し、前記外壁内空気層の水蒸気圧が飽和水蒸気圧未
   満になるようにしたことを特徴とする請求項１記載の全
   館空調制御システム。
3. 【請求項３】 前記外壁内空気層の水蒸気圧が前記飽和
   水蒸気圧に略等しくなった場合に、前記ダンパを所定時
   間開くようにしたことを特徴とする請求項１記載の全館
   空調制御システム。
4. 【請求項４】 前記外壁内空気層の水蒸気圧の大小に拘
   らず、前記外壁内空気層に一定風量の空気を流すように
   したことを特徴とする請求項１記載の全館空調制御シス
   テム。
5. 【請求項５】 前記外壁内空気層の温湿度を検知し、該
   外壁内空気層の水蒸気圧と飽和水蒸気圧とを算出し、前
   記外壁内空気層の水蒸気圧が飽和蒸気圧より大きくなら
   ないようにダンパを制御することを特徴とする請求項１
   記載の全館空調制御システム。
6. 【請求項６】 前記ダンパの代わりに、結露防止用ファ
   ンを備えたことを特徴とする請求項１記載の全館空調シ
   ステム。
7. 【請求項７】 前記外壁内空気層に所定量の空気を流
   し、該外壁内空気層に流した空気の熱損失分だけ室内機
   の暖房能力を上げることを特徴とする請求項１記載の全
   館空調制御システム。
8. 【請求項８】 除湿器を設けたことを特徴とする請求項
   １記載の全館空調制御システム。
9. 【請求項９】 前記熱交換換気ユニットの排気を前記外
   壁内空気層に流すことを特徴とする請求項１記載の全館
   空調制御システム。