JP-7855268-B2 - ダクト式空調換気システム

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Inventors

廣石和朗
松原充則

Assignees

株式会社ＦＨアライアンス

Dates

Publication Date: 20260508
Application Date: 20250110

Claims (7)

高気密高断熱な建物内の部屋及び断熱空間に吹出口を設け、前記建物内に設けられた空調ユニットと前記吹出口を空調ダクトで繋ぎ、前記断熱空間に前記空調ダクトを通し、前記空調ユニットで空調空気を作り、前記空調ユニットから前記吹出口に前記空調空気が流れ、前記吹出口が設けられた前記部屋及び前記断熱空間から前記空調ユニットに戻ってくる風路を循環路とし、前記空調ユニット内に、吸込部、空調部、バイパス部、混合部及び送風部を設け、前記空調部は、送風機と熱交換器からなり、前記循環路を通って、前記送風部により、前記吸込部から吸い込まれた空気が、前記空調部と前記バイパス部をそれぞれ通過し、前記空調部を通過した空気と前記バイパス部を通過した空気とは前記混合部にて混合されて、前記空調空気が作られ、前記送風部の風量は、前記空調部の運転中は常時ゼロではなく、前記空調部の吹出風量より多く、前記送風部により、前記空調部を通過した前記空気の温度と前記吸込部から吸い込まれた前記空気の温度との温度差より小さい温度差の前記空調空気を前記空調ダクト内に送風することにより、前記循環路を通って、前記部屋及び前記断熱空間を空調することを特徴とするダクト式空調換気システム。
前記送風部はシロッコファンとＤＣモーターからなり、前記空調空気は、前記空調ダクトの周囲の空気の温度に対し、冷房時は５Ｋ以内、暖房時は１０Ｋ以内であることを特徴とする請求項 1 に記載のダクト式空調換気システム。
室外から前記循環路又は前記空調ユニットに室外空気を導入する室外空気導入路を設け、前記室外空気導入路に導入ファンとフィルタを設けて、導入する前記室外空気を清浄し、前記循環路、前記吹出口を設けない前記部屋又は前記吹出口を設けない前記断熱空間の少なくともいずれか一つから室外へ前記建物内の空気を排出する室内空気排出路を設け、前記室内空気排出路に排気ファンを設けて、前記建物内の前記空気を室外に排出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のダクト式空調換気システム。
前記空調部は再熱除湿機能を有するものとすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空調換気システム。
前記循環路又は前記空調ユニットに、ＨＥＰＡフィルタ式又は、電気集塵式の空気清浄機を設けることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空調換気システム。
前記空調ダクトの内側の前記空調空気が流れる表面に、ポリプロピレンフィルム、軟質塩化ビニルフィルム又はＰＥＴフィルムの少なくともいずれか一つを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のダクト式空調換気システム。
前記空調ユニットにフィルタ部を設け、前記吸込部から吸い込まれた前記空気が、前記フィルタ部により清浄されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のダクト式空調換気システム。

Description

本発明は、建物内をダクトで空調換気するダクト式空調換気システムに関する。建物は省エネで快適な暮らし実現のため、ますます高気密化、高断熱化が進んでいる。そのような住宅、非住宅では、建物内に、空調機から空調換気空気を、部屋や空間に送風するダクトをはりめぐらし、建物内をくまなく空調換気するダクト式空調換気システムが比較的多く採用されている。ダクト式空調換気システムでは、空調や換気した空気をダクトにより、部屋等に送風しているため、長期間の使用により、ダクト内部に、建物内外の埃、ハウスダスト、人やペットのフケ、ダニやダニの糞、死骸、VOC、カビなどのアレルゲンなどが堆積する。特に、ダクト内部は、「５～４０℃前後の温度」、「６０％以上の高い湿度による付着した水分」、「付着した埃、汚れ等の栄養分」、というカビの繁殖条件が揃っており、ダクトの内外の温度差により、ダクト内の堆積した埃等やダクトの不織布、断熱材等に結露し、そこでカビやダニが繁殖しやすい。そして、そこを空調空気が通過することにより、空調空気に埃やカビ、細菌、異臭などがのって、それを吸った人が、呼吸器系の疾患や皮膚トラブルなどアレルギーを発症するなどして、健康を害したり、臭い等により不快になるリスクがある。さらに、ダクトの断熱性が悪く、ダクトが断熱空間を通っていない場合、ダクトの外周にも結露して、ダクトの下の木材等を濡らして、カビが生えたり、生活空間から見えるシミになったり、腐って強度的な被害を被ったり、結露が電線につたって、漏電するなどのリスクが発生する。ダクト内部の断熱材のグラスウールは、その表面張力や毛細管現象により水分が繊維の隙間に入り込んでしまうと、乾いたとしても、繊維同士がくっついてしまい、断熱機能に必要な大量の空気を溜め込むことができなくなり、断熱機能が低下するため、一度ダクト内部に結露すると、ますます、結露しやすくなり、空調の効きが悪くなり、消費電力が増大する。結露については、例えば、冷房運転で、空調機の圧縮機が運転しているサーモＯＮ時の冷たい吹き出し空気がダクト内を通過するため、ダクト内周表面が冷やされ、それが例えば１０℃となっている状態で、サーモＯＦＦして、圧縮機が停止し、室内空気を吸い込むことにより、室内空気温度で、蒸発器に結露した凝縮水を含んで高湿度となった吹き出し空気が、ダクト内を通過すると、その空気の温湿度が２５℃、８０%（露点温度２１℃）の場合、ダクト内周表面に結露する。また、ダクトが住宅内の断熱空間を通らず、ダクトの断熱性能が低い場合、夏季、その空間の温湿度は外気温に近く、例えば外気温３５℃、空間温度３０℃、相対湿度５０％（露点温度１８．４℃）で、冷房運転により、冷たい吹出空気がダクト内を通過し、ダクト外周表面温度が露点温度以下になると、ダクト外周表面に結露する。また、冬季、その空間の温度は外気温に近く、例えば外気温０℃、空間温度２℃となっている状態で、暖房運転で、圧縮機が運転しているサーモＯＮ時の暖かい吹き出し空気（温湿度５０℃１１%（露点温度１２℃））が、ダクト内を通過し、ダクト内周表面温度が露点温度以下になると、ダクト内周表面に結露する。さらに、サーモＯＦＦして、圧縮機が停止し、室内空気を吸い込むことにより、室内空気温湿度が、ダクト内を通過すると、その空気の温湿度が２０℃６０%（露点温度１２℃）で、ダクト内周表面温度が露点温度以下になると、ダクト内周表面に結露する。冬季、過乾燥防止のため、加湿器で室内を加湿している場合は、さらに結露しやすくなる。そのため、ダクトを定期的に交換したり、内部を清掃する必要があるが、通常、交換スペース、メンテスペースが狭く、ダクト周囲の壁をはがすなどが必要だが、どこをダクトが通っているかの確認さえも困難である。また、清掃するにもダクト形状、構造により、十分清掃できず、例えば、内部表面に不織布等があると、不織布等に埃やダニ、カビ等が付着して、専用の清掃用機械でも除去できず、不織布等が破損するリスクもある。従って、ダクトの清掃や交換はできたとしても、時間、コストが大幅にかかる。さらに、交換スペースを確保するようにダクトを建物内にはいまわすと、居住スペースが大幅に減少してしまう。従来、各室内への空気搬送式空調は、気密性を付加したチャンバー構造の天井裏と、この天井裏と室内を連通する複数の室内側吐出口と、前記天井裏に連通する天井裏吹出口と室内側吸込口を有した箱状の本体と、この本体内に前記室内側吸込口より吸い込み天井吹出口より吹き出すように設けた送風機および前記送風機により形成される通風路に設けられる冷房用熱交換器と暖房用熱交換器とを備え、前記冷房用熱交換器と前記暖房用熱交換器を前記通風路を２分するように各風路面をほぼ同一平面上に並設した構成とし、再熱するための暖房用熱交換器に直接室内空気を吸い込み、少ない風量を流すことによって、潜熱能力を増やし、顕熱能力を減らした乾燥冷気および冷温風を天井裏へ吹き出すため、天井裏に梁がある場合や天井裏自体が狭い場合でも結露せずに確実に各室内へ空気搬送による空調ができる空気調和装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、給気ダクトを介して部屋に空調空気を送る全館空調システムにおいて、給気ダクトを介して部屋に送られる空気の温度を調整するための温度調整部と、前記給気ダクトに流入する前記空気の湿度を計測する湿度検知部と、前記温度調整部をオフにするための信号を検知したときに、前記湿度検知部が計測した湿度が所定値よりも大きい場合、前記温度調整部をオンのまま継続し、前記湿度検知部が計測した湿度が前記所定値よりも小さい場合、前記温度調整部をオフにする制御部とを備えることにより、冬季での暖房運転時に、給気ダクトの内部面において結露が発生することを抑制できるものが知られている（例えば、特許文献２参照）。また、ダクト空調システムにおいて、空調されるべき居室の外部空間に開口した空気吸い込み口を有する吸い込みチャンバと、該吸い込みチャンバを介して吸い込まれた空気を冷却または加熱するための熱交換器を有する室内機と、該室内機によって冷却または加熱された空気を前記居室の吹き出し口まで運ぶための送風ダクトとからなり、前記熱交換器の下流側に配置され、冷房時に該熱交換器によって冷却された除湿空気を加熱する再熱コイルを含み、それによって前記送風ダクトのダクト部材に断熱材が被覆されないか、または薄い断熱材が被覆されるものが知られている（例えば、特許文献３参照）。また、住宅で換気及び冷暖房を行うための送風用ダクト及び送風システムにおいて、ダクトの内面に木炭粉を含む塗装被膜を形成し、このダクトで空気の取り入れ口や吹出口と送風装置とを連結して、住宅の送風システムを構成し、木炭粉によるダクト内のカビや悪臭の発生を押え、また空気に含まれる臭いを除去できるようにして快適な住宅環境が得られるようにしたものが知られている（例えば、特許文献４参照）。特開平１１-２３７０７９号公報特許６７１２７６３号公報実開平７-１８１２９号公報特開２００１-２４８８８６号公報本発明の実施の形態１におけるダクト式空調換気システムの構成図同システムの空調ユニットの縦断面図同システムの空調部の縦断面図同システムの空調ダクト等の断面図同システムの制御ブロック図本発明の実施の形態２における同システムの吸音断熱ダクト施工図同システムの吸音断熱ダクトの断面図（実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１におけるダクト式空調換気システム１の構成図である。図示するように、ダクト式空調換気システム１は、高気密高断熱住宅である建物２に設置され、建物２内にダクトをはりめぐらし、建物２内の部屋や空間をくまなく空調換気している。本実施の形態では、部屋は、居室が対象であり、空間とは、非居室が対象となり、居室とは居住、執務、作業、集会、娯楽その他これらに類する目的のために継続的に使用する室を言い、非居室はそうではない室を言うが、居室として判断が難しい用途の室は、利用実態に応じて判断すればよい。建物２は、外皮を断熱材（図示せず）及び気密シート（図示せず）で隙間なく覆われており、屋根３は屋根断熱仕様、基礎４は基礎断熱仕様、窓はトリプルガラスの樹脂サッシなどの断熱サッシ５、ドアは断熱ドア（図示せず）であり、屋根裏空間（断熱空間）６、床下空間（断熱空間）７含めて、建物２内全体の部屋や空間が断熱空間となっている。断熱の方法は、大きく分けて外断熱と内断熱があり、それぞれのメリット／デメリットに応じて採用すればよいが、建物２の外皮に断熱性の欠損がなく、少なくともＺＥＨ基準の断熱性能をクリアする建物２を対象とする。気密性能については、気密シートの仕様にもよるが、気密シートの継ぎ目に気密テープなどを貼るなどして、気密層の連続性を保ち、少なくともＣ値１．０をクリアする建物２を対象とする。本ダクト式空調換気システム１では、壁と断熱材で覆われ、気密処理が施された、気密性断熱性の高い空調ユニット１０は、玄関ホール１１の階段の踊り場１２に設けられている。また、空調ユニット１０には、メンテナンスのために、開閉により、階段の踊り場１２から内部に出入り可能で、閉めた時に気密性の高い密閉ドア（図示せず）が設けられている。本実施の形態では、空調ユニット１０は、階段の踊り場１２に設けられているが、屋根裏空間６、床下空間７、階段下（図示せず）、機械室（図示せず）等の非居室に、設けてもよい。空調空気を生成する空調ユニット１０内には、複数の送風部１３、室外に設置された空調室外機１４と冷媒配管及び電気配線１５で接続された空調部１６が設けられている。空調部１６は、熱交換器（図示せず）と送風機（図示せず）を有し、送風部１３は、ファン（図示せず）とモーター（図示せず）を有している。建物２内の部屋Ａ２０と部屋Ｂ２１、玄関ホール１１の床又は天井には、各々吹出口２２、２３、２４が取り付けられ、屋根裏空間６と床下空間７には、各々吹出口２５、２６が設けられ、吹出口は、空調空気を吹き出す給気グリルで、風向を変更可能である。本実施の形態では、居室として、部屋Ａ２０、部屋Ｂ２１に吹出口を設けているが、ＬＤＫ、寝室、子供部屋、仕事部屋、洗面所、トイレ、浴室、台所等に設けてもよく、非居室として、玄関ホール１１、屋根裏空間６、床下空間７に吹出口を設けているが、階段の踊り場１２、階段下、機械室、廊下、納戸、クローゼット、下駄箱等に吹出口を設けてもよい。複数の送風部１３と、吹出口２２、２３、２４、２５、２６とは、空調ダクト３０、３１、３２、３３、３４で、それぞれ１対１対１で接続されている。図１では、簡略化して記載していないが、吹出口を設けている部屋、空間は他にもあり、それに合わせて、送風部１３を設け、空調ダクトで繋ぎ、建物２全体をくまなく空調換気している。空調ダクト３０、３１、３２、３３、３４は、断熱性、耐湿性が高く、可撓性のある内径１５０ｍｍのダクトで、空調ダクトの一方を送風部１３のアダプタ（図示せず）に接続し、空調ユニット１０の裏側に建物２内を縦断する断熱空間である縦シャフト３５内を通す。縦シャフト３５は、図１に示すように、建物２の外皮から遠く、周囲を部屋や空間に囲まれているので、室外空気や日射に影響されず、部屋や空間の温度と同等になりやすい。そして、空調ダクト３０、３２、３４は、下方に降ろし、建物２の一番下の断熱空間である床下空間７を通して、吹出口２２、２４、２６に、空調ダクトのもう一方を接続し、空調ダクト３１、３３は、上方に上げ、建物２の一番上の断熱空間である屋根裏空間６を通して、吹出口２３、２５に、空調ダクトのもう一方を接続している。一般的に、ダクト内径については