(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気汚染成分の発生源がある室内空間に対し、外部の大気中から取入れた空気を供給し、且つ室内の空気汚染成分を含む空気を大気中に放出する空気調和装置において、
イオン交換樹脂よりなる吸着剤を担持し、外部から取入れた空気を通過させる外気通過ゾーンと室内から排出した空気を通過させる還気通過ゾーンとに少なくとも分割され、回転により外部から取入れた空気の流路と室内から排出した空気の流路とを繰返し移動して、外部から取入れた空気と室内から排出した空気との間で全熱交換を行わせる熱交換ロータと、
前記熱交換ロータの外気通過ゾーンに外部から取入れた空気を送る第１送風機と、
前記外気通過ゾーンから空気を吸出して室内に送給する第２送風機と、
室内から排出した空気を前記還気通過ゾーンに通す第３送風機とを備え、
前記第２送風機及び／又は第３送風機が、前記熱交換ロータの外気通過ゾーンを出た空気の静圧を、還気通過ゾーンに入る室内から排出した空気の静圧より大とすると共に、室内空間における空気の静圧を外部の大気圧より大とする送風量に設定されることを
特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載の空気調和装置において、
前記第１送風機及び／又は第２送風機が、前記熱交換ロータの外気通過ゾーンを通過して室内に供給される空気の量を調整して、室内空間における空気の静圧を外部の大気圧より大きい所定圧力とするよう制御されることを
特徴とする空気調和装置。
【請求項３】
前記請求項１又は２に記載の空気調和装置において、
前記熱交換ロータの外気通過ゾーンを出た空気の静圧と、還気通過ゾーンに入ろうとする室内から排出した空気の静圧との圧力差を検出する差圧センサを備え、
前記第２送風機及び／又は第３送風機が、前記差圧センサで検出される圧力差に基づいて、送風量設定値を調整制御されることを
特徴とする空気調和装置。
【請求項４】
前記請求項３に記載の空気調和装置において、
前記熱交換ロータの還気通過ゾーンに入る空気を浄化するフィルタが配設され、
当該フィルタの下流側に、前記差圧センサで圧力差を得るための、室内から排出した空気の静圧抽出点が位置することを
特徴とする空気調和装置。
【請求項５】
前記請求項１ないし４のいずれかに記載の空気調和装置において、
前記第３送風機が、前記熱交換ロータの還気通過ゾーンより下流側に配設され、還気通過ゾーンから空気を吸出して大気中に放出するものとされ、
前記熱交換ロータの還気通過ゾーンより上流側に、室内から空気を吸出して前記還気通過ゾーンへ向わせる第４送風機が配設されることを
特徴とする空気調和装置。
【請求項６】
前記請求項１ないし５のいずれかに記載の空気調和装置において、
前記熱交換ロータが、外部から取入れた空気と室内から排出した空気との温度差が所定の基準値を下回って、外部から取入れた空気と室内から排出した空気との間での熱交換を要しない場合に、ロータ回転速度を小さくするよう調整制御されることを
特徴とする空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内の換気の際に熱交換ロータを用いて外気と室内からの還気空気との間で全熱交換を行う空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
換気の際、全熱交換ロータを用いて外気と室内からの還気空気との間で熱交換を行うと、空気調和装置によってつくられた温風や冷風の持つエネルギーの損失が少なくなり、省エネルギー効果を高めることができる。この換気が、室内で人の呼気によって発生した二酸化炭素の濃度を減らすことを主な目的とする場合、熱交換ロータによる熱交換の際に、外気と室内空気との間で多少の空気の混合が発生しても実用上十分であった。
【０００３】
しかし、室内に有害ガスや臭気ガスといった空気汚染成分の発生源がある場合、室内で発生して室内からの還気に含まれる有害ガスや臭気ガスが、外から取り入れた外気に熱交換の際に混入すると、室内への供給空気の一部として、有害ガスや臭気ガスが戻ってしまうという問題がある。
【０００４】
この改善策として、供給空気の通過する給気ダクト内の圧力を、還気空気の通過する還気ダクト内の圧力より高くして、室内還気が供給空気に混入しないようにする提案がなされており、その一例として、特許文献１に開示された技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１４５００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１に開示されたものは、室内に有害ガスの発生源があっても、換気をすることによって室内の環境が維持され、また室内還気が供給空気に混入することもなく、さらに熱交換ロータによって換気に伴うエネルギーの損失をかなり防ぐことができる。
【０００７】
このように特許文献１に開示されたものは、多大な利点があるものの、供給空気の通過する給気ダクト内の圧力を、還気空気の通過する還気ダクト内の圧力より高く維持するために、ダクトの圧力損失を適切なものとする必要がある。特に、こうした機器を既設の空気調和装置に追加的に設置する場合、既設の設備のダクトの圧力損失を適切なものにしようとすると、全ての既設のダクトを入れ替える必要が生じる場合もあるなど、現実に既設の空気調和装置に追加しての設置は困難になるといった問題がある。
【０００８】
本発明は前記課題を解消するためになされたもので、既設の空気調和装置に追加しての設置も可能であり、換気における熱交換を、確実に還気空気を供給空気に混入させることなく実行できる空気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、換気を行う際に熱交換ロータによる全熱交換を併用する場合、外気と室内空気との間で空気の混入を少なくするため、熱交換ロータの前後の静圧のバランスを取ることを最も主要な特徴とする。
【００１０】
すなわち、ハニカム体にイオン交換樹脂よりなる吸着剤を担持した熱交換ロータを、外気を通過させる外気通過ゾーンと室内還気を通過させる還気通過ゾーンとに分割し、外気通過ゾーンに空気を送る第１送風機と、外気通過ゾーンから空気を吸い出す第２送風機と、還気通過ゾーンに空気を通す第３送風機とを少なくとも設けて、これらの送風機によって外気を熱交換ロータを介して室内に供給し、室内の空気を大気放出するようにすると共に、各送風機によって外気の静圧より室内供給空気の静圧を高く、室内からの還気空気の静圧を室内供給空気の静圧よりも低く、大気放出空気の静圧を還気空気の静圧よりも低くすることによって、換気に伴う室内からの還気と外気との混合を極力少なくする、という目的を実現する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の空気調和装置は静圧バランスが取れるため、換気の際の熱交換において室内還気と室内への供給空気との混合がなく、室内で有害なガス等の空気汚染成分が発生していた場合であっても、室内に居る人に悪影響がないという利点がある。
【００１２】
ここで、室内で発生した有害ガスを大気へ放出する事の問題点であるが、例えばハロゲン系有機化合物は紫外線で容易に分解するため、大気放出後で速やかに無害化する。また、有害成分は大気放出によって短時間で数百分の一に希釈されるなど、環境基準を満たす状態を維持できるので、大気放出の問題はない。有害ガスが直接大気放出するのに適していない場合は、直接大気放出せず、有害ガスの処理装置を介して無害化した上で大気放出するとよい。
また、室内に居る人は室内空気を直接吸うことになるものの、室内の換気は維持されており、空気汚染成分は短時間で希釈されることとなり、室内で濃度の高いガスを吸うことはない。
【００１３】
さらに、送風機の送風量を適切に設定して、室内空間における空気の静圧を外部の大気圧より大としていることで、室内には熱交換ロータを通過した供給空気以外に外部から空気が流入することはなく、室内環境を、全熱交換を伴う換気を行いながらの空気調和で適切に管理された状態に維持でき、空気汚染成分の発生源がある状況下で、意図しない室内環境の変動で空気汚染成分の安定的排出が損われるような事態を確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る空気調和装置の空気の流れを示した説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る空気調和装置の他例の空気の流れを示した説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る空気調和装置の空気の流れを示した説明図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る空気調和装置の空気の流れを示した説明図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る空気調和装置の空気の流れを示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（本発明の第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について、図１に沿って説明する。
熱交換ロータ１は、外気を通過させる外気通過ゾーン２と室内還気を通過させる還気通過ゾーン３とに分割されている。この熱交換ロータ１は、ギヤドモータ４によって、ベルト５を介して回転するよう構成されている。また熱交換ロータ１は、アルミシートをコルゲート加工し、コルゲート加工されたシートを巻き上げてハニカム状に仕上げられている。さらに、熱交換ロータ１には、湿気吸着剤としてイオン交換樹脂を粉砕した粉末が、接着剤によって担持されている。
【００１６】
ここで湿気吸着剤としてイオン交換樹脂を用いる理由であるが、イオン交換樹脂は水以外の物質をほとんど吸着せず、湿気の吸着・放出に伴う空気汚染成分の移行を極めて小さい量に抑えられるためである。
【００１７】
なお、熱交換ロータ１の空隙に汚染空気が入ったまま還気通過ゾーン３から外気通過ゾーン２に移行して、汚染空気が漏れる点への対策としては、熱交換ロータ１が還気通過ゾーン３から外気通過ゾーン２に移行する境界部分に沿ってパージセクタ（この手段は公知のものであるため、図示を省略する）を設け、パージ用の空気を供給してロータの空隙に入っている汚染空気をパージして除去する手法を採用している。
【００１８】
第１送風機６は、熱交換ロータ１の外気通過ゾーン２の上流側に設けられ、外部の大気中の空気、すなわち外気（ＯＡ）を吸い込んで、熱交換ロータ１の外気通過ゾーン２に空気を送るものである。第２送風機７は、熱交換ロータ１の外気通過ゾーン２と部屋１０との間に設けられ、外気通過ゾーン２から空気を吸出し、部屋１０に空気を送るものである。
【００１９】
これら第１送風機６と第２送風機７のいずれか一方、もしくは両方が、熱交換ロータ１の外気通過ゾーン２を通過して室内に供給される空気の量を調整して、部屋１０の室内空間における空気の静圧を外部の大気圧より大きい所定圧力とするよう制御される。
【００２０】
第２送風機７の上流側には冷却コイル１１、加熱コイル１２、及び加湿器１３が設けられており、外気通過ゾーン２を通過して部屋１０に供給空気（ＳＡ）として送られる空気が、部屋１０に送られる前に、冷却コイル１１、加熱コイル１２、及び加湿器１３を通過する。なお、部屋１０には、別途冷暖房装置が設けられていてもかまわない。
【００２１】
第３送風機９は、部屋１０と熱交換ロータ１の還気通過ゾーン３との間に設けられ、部屋１０からの還気（ＲＡ）を吸い出して、熱交換ロータ１の還気通過ゾーン３に送り、この還気通過ゾーン３を通過させ、通過した空気を排気（ＥＡ）として大気放出するものである。
【００２２】
次に、本発明の第１の実施形態に係る空気調和装置の動作について説明する。先ず３つの送風機６、７、９を起動し、さらにギヤドモータ４を起動して、熱交換ロータ１を回転させる。
【００２３】
第１送風機６は外気（ＯＡ）を吸い込んで、熱交換ロータ１の外気通過ゾーン２に空気を送る。第２送風機７は外気通過ゾーン２から空気を吸出し、部屋１０に空気を送る。この空気は部屋１０に送られる前に、冷却コイル１１、加熱コイル１２、及び加湿器１３を通過する。そして部屋１０に供給空気（ＳＡ）として送られる。
【００２４】
部屋１０からの還気（ＲＡ）は第３送風機９によって部屋１０から吸い出され、熱交換ロータ１の還気通過ゾーン３に送られる。そして還気通過ゾーン３を通過した空気は、排気（ＥＡ）として大気放出される。
【００２５】
これによって、部屋１０の空気は外気通過ゾーン２を通過した供給空気（ＳＡ）と入れ替わると共に、部屋１０内における空気の静圧を外部の大気圧より大きくされて、部屋１０の空気は好ましい状態に保たれる。この部屋１０に例えば、印刷機（図示せず）が設置されているとすると、印刷機から前記空気汚染成分としての、インクの溶剤蒸気が発生する。この場合、印刷機を還気ＲＡの吸い込み口付近に設置すると、発生した溶剤蒸気は部屋１０に拡散することなく、外に排出される。
【００２６】
また外気の空気条件によっては、冷却コイル１１に冷水を循環したり、加熱コイル１２に温水や蒸気を供給することによって、室内の温度調節を行うとともに、供給空気（ＳＡ）の通過するダクトに結露などが生じないようにする事ができる。さらに、室内の空気が乾燥し過ぎると、例えば印刷機などで取扱う紙の特性が変ったり、静電気の発生により紙の取扱いに問題が生じたりすることもあるので、必要に応じて、加湿器１３に蒸気を供給し、供給空気（ＳＡ）の加湿も行う。
【００２７】
部屋１０に設置した印刷機から溶剤蒸気が発生していても、外気通過ゾーン２の圧力が還気通過ゾーン３の圧力よりも十分に高くなっていることに加え、熱交換ロータ１には、その溶剤蒸気は吸着されず、よって部屋１０に供給される供給空気（ＳＡ）に、溶剤蒸気が混入することはない。
【００２８】
加えて、第１送風機６と第２送風機７のいずれか一方、もしくは両方の送風量を適切に制御して、部屋１０内における空気の静圧を外部の大気圧より大に維持しており、部屋１０内には供給空気（ＳＡ）以外に外部から空気が流入することはなく、部屋１０内の環境を適切且つ安全に管理された状態に維持でき、室内環境の変動で空気汚染成分の安定的排出が損われるようなこともない。
【００２９】
この他、外部から取入れた空気である外気（ＯＡ）と、室内から排出した空気である還気（ＲＡ）との温度差が、所定の基準値を下回って、外気（ＯＡ）と還気（ＲＡ）との間での熱交換を要しない場合には、熱交換ロータ１のロータ回転速度を小さくする調整制御を行うようにすることもできる。例えば部屋１０に印刷機等の機械装置が設置されている状況で、上記の外気（ＯＡ）と還気（ＲＡ）との温度差が小さい場合、装置の発熱で昇温した還気（ＲＡ）の熱が熱交換されると、部屋１０に供給される供給空気（ＳＡ）の温度上昇により、部屋１０内の温度のさらなる上昇を招く危険があるものの、熱交換ロータ１のロータ回転速度を小さくすることで、熱交換能力を落し、供給空気（ＳＡ）の温度の上昇を抑えられる。さらに、熱交換ロータ１の回転を維持していることで、熱交換ロータ１の詰りが生じにくく、熱交換ロータ１の圧力損失が増えるのを抑制でき、圧力損失の変化で、熱交換ロータ１の外気通過ゾーン２を出た供給空気（ＳＡ）の静圧を、還気通過ゾーン３に入る室内から排出した還気（ＲＡ）の静圧より大とする状態や、部屋１０内の空気の静圧を外部の大気圧より大とする状態が、それぞれ維持されなくなるような事態を招くこともない。
【００３０】
なお、この第１の実施形態に係る空気調和装置では、三つの送風機６、７、９を用いているが、この他、図２に示すように、熱交換ロータ１の還気通過ゾーン３より下流側に、この還気通過ゾーン３から空気を吸出して大気中に放出する第４送風機８を追加で配設する構成とすることもできる。例えば、既設の空気調和及び換気の設備に、熱交換ロータを用いる全熱交換ユニットを追加して本発明の空気調和装置とする際に、第３送風機９が既設の設備である場合、第３送風機９の能力は熱交換ロータ等の存在を当初から考慮したものではないため、第３送風機９のみでは、新たに追加された、部屋１０から熱交換ロータ１を経て外部に通じる管路や、熱交換ロータ１の圧力損失に対応できず、空気をロータに通しにくくなることもあり得るが、第４送風機８を熱交換ロータ１より下流側に設けることで、空気を適切に熱交換ロータ１の還気通過ゾーン３に通して、熱交換を行える状態を確保できる。
【００３１】
（本発明の第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について、図３に沿って説明する。
本実施形態に係る空気調和装置は、上記の第１の実施形態のものと比較して、熱交換ロータ１の外気通過ゾーン２に入る空気と、還気通過３ゾーンに入る空気をそれぞれ浄化するフィルタ１４、１５が配設され、また、熱交換ロータ１の外気通過ゾーン２を出た空気の静圧と、還気通過ゾーン３に入ろうとする室内から排出した空気の静圧との圧力差を検出する差圧センサ１６が、熱交換ロータ１の外気通過ゾーン２の下流側と還気通過ゾーン３の上流側との間に、追加して設けられる構成を有する。他の構成は共通であるので、重複した説明を避ける。
【００３２】
フィルタ１４は、熱交換ロータ１の外気通過ゾーン２の上流側に配設されて、外気通過ゾーン２に入る空気を浄化するものである。また、他方のフィルタ１５は、熱交換ロータ１の還気通過ゾーン３の上流側に配設されて、還気通過ゾーン３に入る空気を浄化するものである。
【００３３】
差圧センサ１６は、フィルタ１４より下流側となる、熱交換ロータ１の外気通過ゾーン２の下流側所定箇所に、外気通過ゾーン２を出て部屋１０内へ送られる供給空気（ＳＡ）の静圧抽出点を位置させると共に、他方のフィルタ１５の下流側となる、このフィルタ１５と熱交換ロータ１の還気通過ゾーン３との間の所定箇所に、室内から吸出された還気（ＲＡ）の静圧抽出点を位置させて、差圧センサとして圧力差を得る仕組みである。
そして、この差圧センサ１６で検出される圧力差に基づいて、第２送風機７と第３送風機９のいずれか一方、もしくは両方の送風量の設定値が調整制御されることとなる。
【００３４】
このように、各フィルタ１４、１５より下流側で静圧を取得して差圧を検出する差圧センサ１６に基づいて、送風量を制御することで、フィルタの目詰り等による通過抵抗増大によって、熱交換ロータ１の外気通過ゾーン２を出た供給空気（ＳＡ）の静圧を、還気通過ゾーン３に入る室内から排出した還気（ＲＡ）の静圧より大とする状態や、部屋１０内の空気の静圧を外部の大気圧より大とする状態が、それぞれ変化してしまうのを防ぐことができ、仮にフィルタの通過抵抗が増えたとしても、適切に送風量を調整して、部屋１０に供給される供給空気（ＳＡ）に還気（ＲＡ）から溶剤蒸気が混入したり、部屋１０内の環境が変動したりするような事態に至らず、安全を確保できる。
【００３５】
（本発明の第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について、図４に沿って説明する。
本実施形態に係る空気調和装置は、上記の第１の実施形態のものと異なる点として、第３送風機９が、熱交換ロータ１の還気通過ゾーン３より下流側に配設される構成を有するものである。他の構成は共通であるので、重複した説明を避ける。なお、外気の湿度が適切で室内空気の湿度条件に問題が生じない場合、図４に示しているように、前記各実施形態で用いたような加湿器を省略する構成とすることができる。
【００３６】
次に、本発明の第３の実施形態に係る空気調和装置の動作について説明する。先ず各送風機６〜９を起動し、さらにギヤドモータ４を起動して、熱交換ロータ１を回転させながら、外気通過ゾーン２と還気通過ゾーン３に空気を送る。
【００３７】
つまり、第１送風機６によって外気（ＯＡ）が熱交換ロータ１の外気通過ゾーン２に送られ、第２送風機７が外気通過ゾーン２から空気を吸出し、これを供給空気（ＳＡ）として部屋１０に送る。そして、第３送風機９によって還気（ＲＡ）が部屋１０から吸出されて熱交換ロータ１の還気通過ゾーン３に達し、さらに第３送風機９で還気通過ゾーン３から吸出された排気（ＥＡ）が大気放出される。
【００３８】
これらの動作により、上記第１の実施形態と同様に、外気通過ゾーン２の圧力が還気通過ゾーン３の圧力よりも十分に高くなり、部屋１０の空気は外気通過ゾーン２を通過した供給空気（ＳＡ）と入れ替わると共に、部屋１０内における空気の静圧を外部の大気圧より大きくされて、部屋１０の空気は好ましい状態に保たれる。
【００３９】
（本発明の第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について、図５に沿って説明する。
本実施形態に係る空気調和装置は、上記の第３の実施形態のものと比較して、第４送風機８が部屋１０と熱交換ロータ１の還気通過ゾーン３の間に、追加して設けられている。他の構成は共通であるので、重複した説明を避ける。
【００４０】
次に、本発明の第４の実施形態に係る空気調和装置の動作について説明する。先ず４つの送風機６〜９を起動し、さらにギヤドモータ４を起動して、熱交換ロータ１を回転させながら、外気通過ゾーン２と還気通過ゾーン３に空気を送る。
【００４１】
つまり、第１送風機６によって外気ＯＡが熱交換ロータ１の外気通過ゾーン２に空気を送られ、第３送風機９によって還気ＲＡが熱交換ロータ１の還気通過ゾーン３から大気放出されるため、外気通過ゾーン２の圧力が還気通過ゾーン３の圧力よりも十分に高い。
【００４２】
しかし、前記第３の実施形態のように第４送風機８がない場合には、この圧力差が必要以上に大きくなる場合がある。つまり部屋１０から還気通過ゾーン３までの管路が長いなどの理由で、その抵抗が大きい場合に、そのような事象が発生する。これによって、外気ＯＡが直接還気通過ゾーン３に漏れ、部屋１０の換気量が所定値よりも減少する。さらに、この漏れに伴って、騒音が発生するという問題もある。
【００４３】
この第４の実施形態によると、部屋１０から熱交換ロータ１の還気通過ゾーン３までの管路の抵抗が大きい場合であっても、この間の管路の流体抵抗に関わりなく、第４送風機８が、還気通過ゾーン３の圧力が必要以上に下がることを防止することとなる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、部屋に有害ガス等の空気汚染成分の発生源がある場合に、全熱交換を伴う換気を行っても、供給空気に室内からの還気空気中の空気汚染成分が混入することのない空気調和装置を提供できる。
【符号の説明】
【００４５】
１  熱交換ロータ
２  外気通過ゾーン
３  還気通過ゾーン
４  ギヤドモータ
５  ベルト
６  第１送風機
７  第２送風機
８  第４送風機
９  第３送風機
１０  部屋
１１  冷却コイル
１２  加熱コイル
１３  加湿器
１４  フィルタ
１５  フィルタ
１６  差圧センサ
【図１】
0005535163.tif 000002
【図２】
0005535163.tif 000003
【図３】
0005535163.tif 000004
【図４】
0005535163.tif 000005
【図５】
0005535163.tif 000006