JP2003148780A - 熱交換器ユニット - Google Patents
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Abstract
結を適切に抑制することができる熱交換器ユニット5を
提供する。 【解決手段】 熱交換器ユニット5は、室内空間SIと
外部空間SOとの間で熱交換換気を行うもので、熱交換
エレメント11と、熱交換エレメント11を経由する給
気経路と、熱交換エレメント11を経由する排気経路
と、温度センサ51と、制御部とを備える。温度センサ
51は、外気温度を検出する。制御部は、第1凍結抑制
制御および第2凍結抑制制御を行う。第1凍結抑制制御
は、外気温度が第1レベルを下回った場合に、熱交換エ
レメント11の凍結を抑制する。第2凍結抑制制御は、
外気温度が第2レベル(第1レベルよりも低いレベル)
を下回った場合に、第1凍結抑制制御よりも大きい抑制
度合いで熱交換エレメント11の凍結を抑制する。
Description
ト、特に、室内空間と外部空間との間に配され熱交換換
気を行う寒冷地向けの熱交換器ユニットに関する。
内の換気を行う方法として、室内に供給される給気(外
気)と室内から排出される空調空気(還気,排気)との
間で熱交換を行い、冷暖房を行う空気調和機の運転負荷
の低減を図る方法が用いられている。
熱交換器ユニットが存在する。熱交換器ユニットは、エ
アコン等の空気調和機と連動して、あるいは単独で運転
されるものであり、ビルや種々の施設の換気を行うため
に設置されている。この熱交換器ユニットは、図1に示
すように、換気を行う室内空間SIの天井裏などに設置
される。図1に示す熱交換器ユニット5は、ケーシング
10内の熱交換エレメント11により室内空間SIから
の還気RAと外気OAとの間で熱交換をさせて、還気R
Aを外部空間SOに放出し(排気EA)、熱交換後の外
気OAを給気SAとして室内空間SI内に送出する。例
えば、夏場に室内空間SIが空気調和機20によって2
6℃に冷房されている場合、熱交換器ユニットは、26
℃の還気RAと32℃の外気OAとの熱交換を熱交換エ
レメント11によって行い、給気ファン12を作動させ
て27.4℃の給気SAを室内空間SIに入れるととも
に、排気ファン13を作動させて30.6℃の排気EA
を大気中(外部空間SO)に放出する。これにより、空
気調和機20の運転負荷が小さくなり、エネルギー消費
が抑えられる。
時行わせているわけではなく、室内空間SI内が外部空
間SOの気温(以下、外気温度という。)よりも高いと
きに冷房を行っている場合など熱交換させないほうが省
エネルギーとなる場合には、熱交換させることなく外気
を取り込む普通換気を行うことができる。図1では省略
しているが、熱交換器ユニット5は、熱交換換気ではな
く普通換気を行うときに使用するバイパス経路を備えて
いる。熱交換エレメント11を通る経路とバイパス経路
とは、図示しないダンパーによって切り換えられる。
気をさせるのか普通換気をさせるのかを判断するための
2つの温度センサ51,52が装備されている。図2に
示すように、温度センサ51は、熱交換エレメント11
を通る前の還気RAの温度、すなわち室内温度を検出す
ることができる場所に配置されている。また、温度セン
サ52は、熱交換エレメント11を通る前の外気OAの
温度、すなわち外気温度を検出することができる場所に
配置されている。
ユニットは、その仕様が、例えば外気温度−10℃〜+
40℃の範囲と決められている。そして、このような熱
交換器ユニットを外気温度が−10℃を下回る環境にお
いて使う場合には、熱交換エレメントで凝縮水が凍結す
ることがある。また、ユニット内で結露が発生すること
もある。
えるため、従来の熱交換器ユニットでは、外気温度が所
定レベル(例えば−10℃)を下回ったときに、間欠的
に給気ファンを止めて排気だけの運転とする間欠運転制
御を行っている。この排気だけの運転時には、室内から
外部へと排出される還気のみが熱交換エレメントに流
れ、−10℃を下回る冷たい外気は熱交換エレメントを
殆ど通らなくなる。外気温度が−10℃を下回るときに
も室内温度は比較的高く保たれているため、排気だけの
運転時には熱交換エレメントに還気による熱が蓄えら
れ、それまでに熱交換エレメントが外気によって凍結し
かけていた状態が緩和される。
−10℃を下回った後に、さらに外気温度が下がって−
15℃や−20℃といった温度を下回ることも想定され
る。このような環境に対して、従来のように所定レベル
を下回ったときに一定の間欠運転制御を行うだけでは、
熱交換エレメントの凍結を完全に抑制できない場合も出
てくる。
エレメントの凍結を適切に抑制することができる熱交換
器ユニットを提供することにある。
ユニットは、室内空間と外部空間との間に配され、熱交
換換気を行うことができる熱交換器ユニットである。こ
の熱交換器ユニットは、熱交換エレメントと、熱交換エ
レメントを経由する給気経路と、熱交換エレメントを経
由する排気経路と、温度センサと、制御部とを備えてい
る。温度センサは、外部空間の気温である外気温度を検
出する。制御部は、第1凍結抑制制御および第2凍結抑
制制御を行う。第1凍結抑制制御は、外気温度が第1レ
ベルを下回った場合に、熱交換エレメントの凍結を抑制
する制御である。第2凍結抑制制御は、外気温度が第2
レベル(第1レベルよりも低いレベル)を下回った場合
に、熱交換エレメントの凍結を抑制する制御である。こ
の第2凍結抑制制御による熱交換エレメントの凍結の抑
制度合いは、第1凍結抑制制御による抑制度合いよりも
大きい。
室内空間への給気を行うことができ、排気経路によって
室内空間から外部空間への排気を行うことができる。そ
して、給気経路および排気経路が共に熱交換エレメント
を経由するため、熱交換エレメントにおいて給気と排気
との間で熱交換が為される。そして、ここでは、温度セ
ンサによって検出される外気温度を制御部に監視させて
おき、従来と同様に外気温度が所定のレベル(第1レベ
ル)を下回ったときに熱交換エレメントの凍結を抑制す
る第1凍結抑制制御を行わせるとともに、外気温度が第
1レベルより低い第2レベルを下回ったときには、より
抑制度合いが大きい第2凍結抑制制御を行わせている。
したがって、寒冷地であって第1レベルを下回った後に
第1凍結抑制制御だけでは熱交換エレメントの凍結抑制
の効果が不充分となるほどの温度(第2レベル)まで外
気温度が下がってしまっても、外気温度が第2レベルを
下回ったときには第2凍結抑制制御が実行されて熱交換
エレメントの凍結の抑制度合いが強化される。
ったときの第1凍結抑制制御に加えて外気温度が第2レ
ベルを下回ったときに行う第2凍結抑制制御を新設した
ため、この熱交換器ユニットでは、寒冷地においても熱
交換エレメントの凍結を適切に抑制することができるよ
うになる。請求項2に係る熱交換器ユニットは、請求項
1に記載の熱交換器ユニットであって、給気経路に組み
込まれる給気ファンと、排気経路に組み込まれる排気フ
ァンとをさらに備えている。そして、制御部は、第1凍
結抑制制御および第2凍結抑制制御において、給気ファ
ンの間欠運転を行う。第2凍結抑制制御における間欠運
転は、第1凍結抑制制御における間欠運転よりも給気フ
ァンを止める時間の割合が大きい。
結抑制制御において給気ファンを所定の時間の割合で一
時停止させる給気ファンの間欠運転を行う。給気ファン
が止まっている間は、給気が止まり排気ファンによる排
気だけが為されるため、室内空間の暖かい還気だけが熱
交換エレメントを通り冷たい外気は熱交換エレメントを
通らなくなる。したがって、給気ファンが止まっている
ときに熱交換エレメントが熱を蓄え、両ファンにより給
気および排気が行われているときに外気により冷却され
る熱交換エレメントの凍結を抑える。
を外気温度が下回ったときに行う第2凍結抑制制御にお
ける間欠運転では、第1凍結抑制制御における間欠運転
よりも給気ファンを止める時間の割合が大きくなる。こ
のため、外気温度が第2レベルを下回り熱交換エレメン
トの凍結の恐れが大きくなっても、外気により熱交換エ
レメントが冷却される時間(給気ファンが作動している
時間)がより短くなるため、熱交換エレメントの凍結が
抑制されるようになる。
項2に記載の熱交換器ユニットであって、制御部は、第
2凍結抑制制御において排気ファンの間欠運転をさらに
行う。ここでは、第2凍結抑制制御において、給気ファ
ンの間欠運転に加えて排気ファンの間欠運転を行わせて
いる。すなわち、第2凍結抑制制御では、給気ファンお
よび排気ファンの両方を一時的に止める時間帯が存在す
るようになる。このような時間帯では、給気および排気
の両方が止まり換気動作が為されなくなるため、室内空
間の温度が上昇する。このように給排気を止めて室内空
間の温度を上昇させることにより、その後の排気によっ
て熱交換エレメントの凍結が抑えられるようになる。
場合には、外部空間の外気が隙間から室内空間に入って
室内温度の上昇を妨げるため、給排気両方を止めるとき
のような高い凍結抑制効果は得られない。このように、
ここでは、第2凍結抑制制御において、熱交換エレメン
トの凍結抑制に対して強い効果を有する給排気両方の一
時停止の状態を発生させることができるため、熱交換エ
レメントの凍結の抑制が効果的に為されるようになる。
項1に記載の熱交換器ユニットであって、給気経路に組
み込まれる給気ファンと、排気経路に組み込まれる排気
ファンとをさらに備えている。そして、制御部は、第1
凍結抑制制御において給気ファンの間欠運転を行い、第
2凍結抑制制御において給気ファンおよび排気ファンの
間欠運転を行う。
回ったときに給気ファンだけの間欠運転を行わせ(第1
凍結抑制制御)、さらに外気温度が第2レベルを下回っ
たときに給気ファンおよび排気ファンの両方を間欠運転
させている(第2凍結抑制制御)。第2凍結抑制制御に
おいては、給気および排気の両方が止まる時間帯が生じ
るため、室内空間の温度が上昇し、その後に排気を行わ
せたときに熱交換エレメントに比較的暖かい還気が通っ
て熱交換エレメントの凍結が効果的に抑制されるように
なる。
項2から4のいずれかに記載の熱交換器ユニットであっ
て、ケーシングをさらに備えている。このケーシング
は、外部空間側の第1給気口および第2排気口と、室内
空間側の第2給気口および第1排気口とを有している。
また、ケーシングの内部には、熱交換エレメントが収容
される。給気経路は、ケーシング内において、第1給気
口から熱交換エレメントを経て第2給気口まで延びる経
路である。排気経路は、ケーシング内において、第1排
気口から熱交換エレメントを経て第2排気口まで延びる
経路である。そして、温度センサは、給気経路の第1給
気口と熱交換エレメントとの間に配置される。
いるため、詳細には、温度センサを外部空間側の第1給
気口と熱交換エレメントとの間に設けているため、温度
センサによって外気温度を検出させることができる。請
求項6に係る熱交換器ユニットは、室内空間と外部空間
との間に配され、熱交換換気を行うことができる熱交換
器ユニットである。この熱交換器ユニットは、熱交換エ
レメントと、給気経路と、排気経路と、温度センサと、
制御部とを備えている。給気経路は、給気を行わせるた
めに設けられており、熱交換エレメントを経由してい
る。排気経路は、排気を行わせるために設けられてお
り、熱交換エレメントを経由している。温度センサは、
熱交換エレメントの排気流れの下流側の部分の温度を検
出するために設けられている。この温度センサは、熱交
換エレメントの排気下流側の部分の温度を直接的に検出
するものであってもよいし、熱交換エレメントを通り抜
けた排気の気温を検出するものであってもよい。制御部
は、温度センサによる検出温度が第1レベルを下回った
場合に、熱交換エレメントの凍結を抑制する第1凍結抑
制制御を行い、温度センサによる検出温度が第1レベル
よりも低い第2レベルを下回った場合に、第1凍結抑制
制御よりも熱交換エレメントの凍結の抑制度合いが大き
い第2凍結抑制制御を行う。
度が高いため、給気経路および排気経路の一部となる熱
交換エレメントが凍結する場合、熱交換エレメントの排
気流れの下流側の部分(気温の低い外部空間に近いほう
の部分)で凍結現象が見られる。これに対し、従来にお
いては、給気経路を通る外気温度を検出して所定レベル
と比較することにより、熱交換エレメントの凍結を抑制
する運転を行うか否かを判断させている。しかしなが
ら、熱交換エレメントが凍結するか否かは、本来は外気
温度だけから判断できるものではなく、凍結しやすい熱
交換エレメントの排気流れの下流側の部分の温度に基づ
いて判断することが望ましい。
の排気流れの下流側の部分の温度を検出するための温度
センサを配備している。したがって、従来のように外気
温度に基づいて熱交換エレメントの凍結の恐れを推定す
る手法ではなく、最初に凍結すると予想される熱交換エ
レメントの排気流れの下流側の部分の温度に基づいて熱
交換エレメントの凍結の恐れを判断することができるよ
うになる。
をより的確に判断できるようになると、必要がないとき
に凍結抑制の運転に切り換わったり凍結しているのに凍
結抑制運転(凍結抑制制御)が始まらなかったりする不
具合が少なくなり、寒冷地において熱交換エレメントの
凍結を適切に抑制することができるようになる。さら
に、ここでは、温度センサによる検出温度を制御部に監
視させておき、その検出温度が所定のレベル(第1レベ
ル)を下回ったときに熱交換エレメントの凍結を抑制す
る第1凍結抑制制御を行わせるとともに、検出温度が第
1レベルより低い第2レベルを下回ったときには、より
抑制度合いが大きい第2凍結抑制制御を行わせている。
したがって、寒冷地であって第1レベルを下回った後に
第1凍結抑制制御だけでは熱交換エレメントの凍結抑制
の効果が不充分となるほどの温度(第2レベル)まで熱
交換エレメントの排気流れの下流側の部分の温度が下が
ってしまっても、その温度が第2レベルを下回ったとき
には第2凍結抑制制御が実行されて熱交換エレメントの
凍結の抑制度合いが強化される。
第1レベルを下回ったときの第1凍結抑制制御に加えて
検出温度が第2レベルを下回ったときに行う第2凍結抑
制制御を設けているため、この熱交換器ユニットでは、
寒冷地においても熱交換エレメントの凍結を適切に抑制
することができるようになる。請求項7に係る熱交換器
ユニットは、請求項6に記載の熱交換器ユニットであっ
て、温度センサは、排気経路の熱交換エレメントの排気
流れ下流側において、排気の気温を検出する。
流側で排気の気温を検出する温度センサを設けているた
め、熱交換エレメントの排気流れの下流側の部分の温度
を高い精度で推測することができる。
形態に係る熱交換器ユニット5は、エアコン等の空気調
和機20と連動して、あるいは単独で運転されるもので
あり、ビルや種々の施設の換気を行うために設置され
る。本実施形態の熱交換器ユニット5は、図1に示すよ
うに、建物内の換気対象である室内空間SIの天井裏な
どに設置され、ダクト31によって室内空間SI及び建
物外の外部空間SOと結ばれる。この熱交換器ユニット
5は、熱交換換気運転において、熱交換エレメント11
により室内空間SIからの還気RAと外気EAとの間で
熱交換をさせ、還気RAを外部空間SOに放出し(排気
OA)、熱交換後の外気EAを給気SAとして室内空間
SI内に送出する。また、このような熱交換換気運転の
他、熱交換器ユニット5はバイパス経路を用いた通常の
普通換気運転を行うこともできる。
すように、主として、給気経路および排気経路を含むケ
ーシング10と、ケーシング10の内部中央に収容され
ている熱交換エレメント11と、給気ファン12と、排
気ファン13と、制御部(図示せず)とから構成されて
いる。
を収容する略直方体の箱であり、外部空間SO側の第1
給気口10aおよび第2排気口10dと、室内空間SI
側の第2給気口10bおよび第1排気口10cとを有し
ている。給気経路は、第1給気口10aから熱交換エレ
メント11を経て第2給気口10bまで延びる経路であ
る。排気経路は、第1排気口10cから熱交換エレメン
ト11を経て第2排気口10dまで延びる経路である。
換器であり、互いに直交する流路が交互に積層される構
造を有している。このうち一方の向きの流路がケーシン
グ10内の給気経路に組み込まれ、他方の向きの流路が
ケーシング10内の排気経路に組み込まれる。給気ファ
ン12は、給気経路の下流端に配置されており、第1給
気口10aから外気OAがケーシング10内に流入する
ように運転される。また、排気ファン13は、排気経路
の下流に配置されており、第1排気口10cから換気対
象である室内空間SI内の空気(還気)RAがケーシン
グ10内に流入するように運転される。
ユニット5は、熱交換換気ではなく普通換気を行うとき
に使用するバイパス経路を備えている。熱交換エレメン
ト11を通る経路とバイパス経路とは、図示しないダン
パーによって切り換えられる。さらに、熱交換器ユニッ
ト5には、熱交換換気をさせるのか普通換気をさせるの
かを判断するための2つの温度センサ51,52が装備
されている。図2に示すように、温度センサ51は、熱
交換エレメント11を通る前の外気OAの温度、すなわ
ち外気温度を検出することができる場所に配置されてい
る。具体的には、温度センサ51は、ケーシング10内
の給気経路の第1給気口10aと熱交換エレメント11
との間に配置されている。また、温度センサ52は、熱
交換エレメント11を通る前の還気RAの温度、すなわ
ち室内温度を検出することができる場所に配置されてい
る。具体的には、温度センサ52は、ケーシング10内
の排気経路の第1排気口10cと熱交換エレメント11
との間に配置されている。
の検知結果は、後述するように凍結抑制制御を実行する
際の条件として用いられる。 <制御>熱交換器ユニット5の制御部は、温度センサ5
1,52の検出結果などを基に、給気ファン12および
排気ファン13の作動を制御する。
御部は、温度センサ51,52により検出された室内温
度と外気温度とに基づいて、通常換気制御を行う。連動
するエアコン等の空気調和機20がある場合には、その
運転状況も加味して通常換気制御が行われる。この通常
換気制御では、熱交換器ユニット5の熱交換換気運転、
あるいは普通換気運転が切り換えられる。
2及び排気ファン13を作動させて熱交換器ユニット5
の運転を始めると、室内空間SI内の還気RAがケーシ
ング10内に吸引され、熱交換エレメント11を通って
排気EAとなり、ケーシング10内から外部空間SOへ
と放出される。また、外部空間の外気OAがケーシング
10内に取り込まれ、熱交換エレメント11を通って給
気SAとなり、熱交換器ユニット5から室内空間SIへ
と送出される。
の暖房、外部空間SOの温度が室内空間SIよりも低い
ときの冷房、外部空間SOの温度が室内空間SIよりも
高いときの暖房といった各状況によって動作が異なる
が、以下にその動作の一例を示す。冬場に室内空間SI
が空気調和機20によって20℃に暖房されている場
合、熱交換器ユニット5は、20℃の還気RAと0℃の
外気OAとの熱交換を行い、給気ファン12を作動させ
て15℃の給気SAを室内空間SIに入れるとともに、
排気ファン13を作動させて5℃の排気EAを大気中
(外部空間SO)に放出する。これにより、空気調和機
20の暖房運転負荷が小さくなり、エネルギー消費が抑
えられる。
温度センサ51,52の検出結果から上記の熱交換換気
ではなく普通換気を行ったほうが省エネルギーになると
判断した場合に、図示しないダンパーを切り換えバイパ
ス経路を用いた普通換気運転を行わせる。この普通換気
運転では、還気RAとの熱交換が為されない外気OAが
室内空間SIに取り入れられる。
御部は、外気温度が−10℃を下回ったときに、熱交換
エレメント11が凍結することを抑えるため、外気温度
に応じて2つの異なる凍結抑制制御を行う。この2つの
凍結抑制制御は、第1凍結抑制制御および第2凍結抑制
制御である。
を下回った場合に、熱交換エレメントの凍結を抑制する
制御である。第1凍結抑制制御では、排気ファン13を
常時作動させ給気ファン12の作動を60分のうち最初
の15分だけ休止させる運転(以下、この運転を第1運
転という。)を繰り返す。第2凍結抑制制御は、外気温
度が−15℃を下回った場合に、第1凍結抑制制御より
も強力に熱交換エレメントの凍結を抑制する制御であ
る。第2凍結抑制制御では、給気ファン12および排気
ファン13の間欠運転を行う。具体的に説明すると、第
2凍結抑制制御では、給気ファン12および排気ファン
13を60分休止させた後に5分だけ作動を再開させる
運転(以下、この運転を第2運転という。)を繰り返
す。
御を用いたときに運転状態がどのように変移するかにつ
いて説明する。通常の換気運転(外気温度が低いため、
ここでは熱交換換気運転)中は、温度センサ51によっ
て常時外気温度を監視しておき、その外気温度が−10
℃以下となったときに第1凍結抑制制御が実行される。
これにより、給気ファン12だけの間欠運転が始まる
(第1運転)。
いる15分間も含め外気温度が常時監視される。この第
1運転では、給気ファン12が休止している間は冷たい
外気OAが熱交換エレメント11を通らなくなるため、
熱交換エレメント11の冷却が緩和される。しかし、外
気温度が低すぎると、第1運転によっては熱交換エレメ
ント11の凍結の抑制が達成できないことが想定され
る。そこで、ここでは、外気温度が−15℃以下になっ
たときに、制御部が、第1凍結抑制制御の実行を止め、
代わりに第2凍結抑制制御を実行させる。この第1凍結
抑制制御から第2凍結抑制制御への移行は、第1運転の
途中であっても強制的に行われる。
ファン13が、ともに60分の休止と5分の作動とを繰
り返す。これにより、60分間続けて換気動作が止まる
ようになるため、この間に室内温度が上昇する。このた
め、排気ファン13の運転再開時に暖かい室内の還気R
Aが熱交換エレメント11を通り、熱交換エレメント1
1の凍結が抑制されるようになる。なお、第2運転にお
いては、5分間の給気ファン12および排気ファン13
の運転中に、温度センサ51による外気温度の監視が為
される。
果、外気温度が上昇し、監視を行っている5分間の間−
13℃以上の外気温度が続く場合には、その5分間の給
気ファン12および排気ファン13の運転の後に、第2
凍結抑制制御から第1凍結抑制制御へと移行する。ま
た、第1運転では、外気温度の監視が常時為されている
が、そのうち給気ファン12が作動している45分の間
における外気温度の継続的状態によって通常の換気運転
に戻すか否かを判断する。具体的には、第1凍結抑制制
御では、45分の給気ファン12の作動中において、外
気温度が5分以上−8℃よりも大きくなっている状態が
続いたときに、即座に第1運転から通常の換気運転へと
移行させる。
熱交換器ユニット5では、温度センサ51によって検出
される外気温度を制御部に監視させておき、従来と同様
に外気温度が所定のレベル(−10℃)を下回ったとき
に熱交換エレメント11の凍結を抑制する第1凍結抑制
制御を行わせるとともに、外気温度が−15℃を下回っ
たときには、より抑制度合いが大きい第2凍結抑制制御
を行わせている。
ファン12だけを一時的に休止させる第1運転を行わ
せ、第2凍結抑制制御では、給気ファン12および排気
ファン13の両方を一時的に休止させる第2運転を行わ
せている。後者の第2運転では、給気および排気の両方
が止まる時間帯(60分)が生じるため、室内空間SI
の温度が上昇し、その後に排気を行わせたときに熱交換
エレメント11に比較的暖かい還気RAが通って熱交換
エレメント11の凍結が効果的に抑制されるようにな
る。
抑制制御が為されるため、−10℃を下回った後に第1
運転を繰り返すだけでは熱交換エレメント11の凍結抑
制の効果が不充分となるほどの温度(−15℃)まで外
気温度が下がった場合でも、第2凍結抑制制御により第
2運転が為されて、熱交換エレメント11の凍結の抑制
度合いが強化される。このため、熱交換器ユニット5で
は、寒冷地においても熱交換エレメント11の凍結が適
切に抑制される。
第1凍結抑制制御による第1運転と第2凍結抑制制御に
よる第2運転とで熱交換エレメント11の凍結抑制の度
合いに大きな差異をつけるために、給気ファン12だけ
を一時休止させる第1運転に対して第2運転では給気フ
ァン12および排気ファン13の両方を一時休止させて
いる。
室内空間SIを温める空気調和機20の能力などによっ
ては、上記のような強力な第2運転が必要とならないケ
ースも想定される。そのような場合には、以下のように
第1凍結抑制制御および第2凍結抑制制御を設定するこ
とも可能である。第2実施形態では、第1凍結抑制制御
および第2凍結抑制制御において給気ファン12だけを
所定の時間の割合で一時停止させる運転を行う。すなわ
ち、排気ファン13は、第1凍結抑制制御においても、
第2凍結抑制制御においても、常時作動させておく。そ
して、第2凍結抑制制御による運転では、第1凍結抑制
制御による運転よりも給気ファン12を休止させる時間
の割合が大きくなるようにする。例えば、第1凍結抑制
制御による運転では15分間の給気ファン12の休止に
対して45分間の給気ファン12の作動が割り当てられ
るのに対し、第2凍結抑制制御による運転では50分間
の給気ファン12の休止に対して10分間の給気ファン
12の作動が割り当てられるようにする。
外気温度を検出する温度センサ51の検出温度だけに基
づいて第1凍結抑制制御や第2凍結抑制制御の開始およ
び解除を判断させているが、室内温度を検出する温度セ
ンサ52の検出温度の条件を加味してその判断を行わせ
てもよい。この場合には、熱交換エレメント11の凍結
の恐れをより的確に推定できるようになり、第1凍結抑
制制御や第2凍結抑制制御の開始および解除のタイミン
グをより適切なものにすることが可能になる。
施形態に係る熱交換器ユニット6は、エアコン等の空気
調和機と連動して、あるいは単独で運転されるものであ
り、ビルや種々の施設の換気を行うために設置される。
この熱交換器ユニット6は、熱交換換気運転において、
熱交換エレメント11により室内空間SIからの還気R
Aと外気EAとの間で熱交換をさせ、還気RAを外部空
間SOに放出し(排気OA)、熱交換後の外気EAを給
気SAとして室内空間SI内に送出する。また、このよ
うな熱交換換気運転の他、熱交換器ユニット6はバイパ
ス経路を用いた通常の普通換気運転を行うこともでき
る。
すように、主として、給気経路および排気経路を含むケ
ーシング10と、ケーシング10の内部中央に収容され
ている熱交換エレメント11と、給気ファン12と、排
気ファン13と、制御部(図示せず)とから構成されて
いる。
および給気ファン12の構成は、第1実施形態と同様で
ある。また、図4では省略しているが、熱交換器ユニッ
ト6は、熱交換換気ではなく普通換気を行うときに使用
するバイパス経路を備えている。熱交換エレメント11
を通る経路とバイパス経路とは、図示しないダンパーに
よって切り換えられる。
換気をさせるのか普通換気をさせるのかを判断するため
の2つの温度センサ51,52と、後述する凍結抑制制
御を行うか否かを判断するための温度センサ53とが装
備されている。温度センサ51および温度センサ52の
配置は、第1実施形態と同様である。そして、温度セン
サ53は、図4に示すように、熱交換エレメント11の
排気流れの下流側の部分11aの温度を検出するために
設けられており、排気EAの気温(以下、排気温度とい
う。)を検出する。具体的には、温度センサ53は、ケ
ーシング10内の排気経路の熱交換エレメント11と第
2排気口10dとの間に配置される。
温度センサ51,52,53の検出結果などを基に、給
気ファン12および排気ファン13の作動を制御する。 〔通常換気制御〕熱交換器ユニット6の制御部は、第1
実施形態における熱交換器ユニット5の制御部と同様
に、通常換気制御を行う。
御部は、温度センサ53により検出された排気温度が0
℃を下回ったときに、熱交換エレメント11が凍結する
ことを抑えるため、排気温度に応じて2つの異なる凍結
抑制制御を行う。この2つの凍結抑制制御は、第1凍結
抑制制御および第2凍結抑制制御である。
回った場合に、熱交換エレメントの凍結を抑制する制御
である。第1凍結抑制制御では、排気ファン13を常時
作動させ給気ファン12の作動を60分のうち最初の1
5分だけ休止させる運転(以下、この運転を第1運転と
いう。)を繰り返す。第2凍結抑制制御は、排気温度が
−3℃を下回った場合に、第1凍結抑制制御よりも強力
に熱交換エレメントの凍結を抑制する制御である。第2
凍結抑制制御では、給気ファン12および排気ファン1
3の間欠運転を行う。具体的に説明すると、第2凍結抑
制制御では、給気ファン12および排気ファン13を6
0分休止させた後に5分だけ作動を再開させる運転(以
下、この運転を第2運転という。)を繰り返す。
運転状態がどのように変移するかについて説明する。通
常の換気運転(外気温度が低いため、ここでは熱交換換
気運転)中は、温度センサ53によって常時排気温度を
監視しておき、その排気温度が0℃以下となったときに
第1凍結抑制制御が実行される。これにより、給気ファ
ン12だけの間欠運転が始まる(第1運転)。
いる15分間も含め排気温度が常時監視される。この第
1運転では、給気ファン12が休止している間は冷たい
外気OAが熱交換エレメント11を通らなくなるため、
熱交換エレメント11の冷却が緩和される。しかし、排
気温度がさらに低くなると、第1運転によっては熱交換
エレメント11の凍結の抑制が達成できないことが想定
される。そこで、ここでは、排気温度が−3℃以下にな
ったときに、制御部が、第1凍結抑制制御の実行を止
め、代わりに第2凍結抑制制御を実行させる。この第1
凍結抑制制御から第2凍結抑制制御への移行は、第1運
転の途中であっても強制的に行われる。
ファン13が、ともに60分の休止と5分の作動とを繰
り返す。これにより、60分間続けて換気動作が止まる
ようになるため、この間に室内温度が上昇する。このた
め、排気ファン13の運転再開時に暖かい室内の還気R
Aが熱交換エレメント11を通り、熱交換エレメント1
1の凍結が抑制されるようになる。なお、第2運転にお
いては、5分間の給気ファン12および排気ファン13
の運転中に、温度センサ53による排気温度の監視が為
される。
果、排気温度が上昇し、監視を行っている5分間の間0
℃以上の排気温度が続く場合には、その5分間の給気フ
ァン12および排気ファン13の運転の後に、第2凍結
抑制制御から第1凍結抑制制御へと移行する。また、第
1運転では、排気温度の監視が常時為されているが、そ
のうち給気ファン12が作動している45分の間におけ
る排気温度の継続的状態によって通常の換気運転に戻す
か否かを判断する。具体的には、第1凍結抑制制御で
は、45分の給気ファン12の作動中において、排気温
度が5分以上+2℃よりも大きくなっている状態が続い
たときに、即座に第1運転から通常の換気運転へと移行
させる。
湿度が高いため、給気経路および排気経路の一部となる
熱交換エレメント11が凍結する場合、図4に示すエレ
メント排気下流部11aで凍結現象が見られる。これに
対し、従来においては、給気経路を通る外気温度を検出
して所定レベルと比較することにより、熱交換エレメン
ト11の凍結を抑制する運転を行うか否かを判断させて
いる。しかしながら、熱交換エレメント11が凍結する
か否かは、本来は外気温度だけから判断できるものでは
なく、凍結しやすい熱交換エレメント11のエレメント
排気下流部11aの温度に基づいて判断することが望ま
しい。
ト6では、温度センサ53を新設して、熱交換エレメン
ト11のエレメント排気下流部11aの温度を、エレメ
ント排気下流部11aを通り抜けた排気EAの温度(排
気温度)を検出することによって間接的に検出してい
る。これにより、熱交換エレメント11の凍結の恐れを
的確に判断できるようになるため、必要がないときに凍
結抑制制御が実行されて運転が切り換わったり凍結して
いるのに凍結抑制制御が実行されなかったりする不具合
が少なくなり、寒冷地において熱交換エレメント11の
凍結を適切に抑制することができるようになる。
は、温度センサ53によって検出される排気温度を制御
部に監視させておき、排気温度が所定のレベル(0℃)
を下回ったときに熱交換エレメント11の凍結を抑制す
る第1凍結抑制制御を行わせるとともに、排気温度が−
3℃を下回ったときには、より抑制度合いが大きい第2
凍結抑制制御を行わせている。
ファン12だけを一時的に休止させる第1運転を行わ
せ、第2凍結抑制制御では、給気ファン12および排気
ファン13の両方を一時的に休止させる第2運転を行わ
せている。後者の第2運転では、給気および排気の両方
が止まる時間帯(60分)が生じるため、室内空間SI
の温度が上昇し、その後に排気を行わせたときに熱交換
エレメント11に比較的暖かい還気RAが通って熱交換
エレメント11の凍結が効果的に抑制されるようにな
る。
抑制制御が為されるため、0℃を下回った後に第1運転
を繰り返すだけでは熱交換エレメント11の凍結抑制の
効果が不充分となるほどの温度(−3℃)まで排気温度
が下がった場合でも、第2凍結抑制制御により第2運転
が為されて、熱交換エレメント11の凍結の抑制度合い
が強化される。このため、熱交換器ユニット6では、寒
冷地においても熱交換エレメント11の凍結が適切に抑
制される。
ト11を通り抜けた排気の気温を検出する上記の温度セ
ンサ53の代わりに、熱交換エレメント11の排気下流
側の部分11aの温度を直接的に検出する温度センサを
用いることも可能である。
外気温度が第1レベルを下回ったときの第1凍結抑制制
御に加えて外気温度が第2レベルを下回ったときに行う
第2凍結抑制制御を新設したため、寒冷地においても熱
交換エレメントの凍結を適切に抑制することができるよ
うになる。
1レベルよりも低い第2レベルを外気温度が下回ったと
きに行う第2凍結抑制制御における間欠運転で、第1凍
結抑制制御における間欠運転よりも給気ファンを止める
時間の割合が大きくなる。このため、外気温度が第2レ
ベルを下回り熱交換エレメントの凍結の恐れが大きくな
っても、外気により熱交換エレメントが冷却される時間
(給気ファンが作動している時間)がより短くなるた
め、熱交換エレメントの凍結が抑制されるようになる。
2凍結抑制制御において、熱交換エレメントの凍結抑制
に対して強い効果を有する給排気両方の一時停止の状態
を発生させることができるため、熱交換エレメントの凍
結の抑制が効果的に為されるようになる。請求項4に係
る熱交換器ユニットでは、第2凍結抑制制御において、
給気および排気の両方が止まる時間帯が生じるため、室
内空間の温度が上昇し、その後に排気を行わせたときに
熱交換エレメントに比較的暖かい還気が通って熱交換エ
レメントの凍結が効果的に抑制されるようになる。
度センサを外部空間側の第1給気口と熱交換エレメント
との間に設けているため、温度センサによって外気温度
を検出させることができる。請求項6に係る熱交換器ユ
ニットでは、熱交換エレメントの排気流れの下流側の部
分の温度を検出するための温度センサを配備しており、
最初に凍結すると予想される熱交換エレメントの排気流
れの下流側の部分の温度に基づいて熱交換エレメントの
凍結の恐れを判断することができるようになる。このた
め、熱交換エレメントの凍結の恐れをより的確に判断で
きるようになり、必要がないときに凍結抑制の運転に切
り換わったり凍結しているのに凍結抑制運転(凍結抑制
制御)が始まらなかったりする不具合が少なくなって、
寒冷地において熱交換エレメントの凍結を適切に抑制す
ることができるようになる。さらに、温度センサによる
検出温度が第1レベルを下回ったときの第1凍結抑制制
御に加えて検出温度が第2レベルを下回ったときに行う
第2凍結抑制制御を設けているため、この熱交換器ユニ
ットでは、寒冷地においても熱交換エレメントの凍結を
適切に抑制することができるようになる。
交換エレメントの排気流れ下流側で排気の気温を検出す
る温度センサを設けているため、熱交換エレメントの排
気流れの下流側の部分の温度を高い精度で推測すること
ができる。
を示す図。
図。
Claims (7)
- 【請求項1】室内空間(SI)と外部空間(SO)との
間に配され、熱交換換気を行うことができる熱交換器ユ
ニット(5)であって、 熱交換エレメント(11)と、 前記熱交換エレメント(11)を経由する給気経路と、 前記熱交換エレメント(11)を経由する排気経路と、 前記外部空間(SO)の気温である外気温度を検出する
温度センサ(51)と、 前記外気温度が第1レベルを下回った場合に、前記熱交
換エレメント(11)の凍結を抑制する第1凍結抑制制
御を行い、前記外気温度が前記第1レベルよりも低い第
2レベルを下回った場合に、前記第1凍結抑制制御より
も前記熱交換エレメント(11)の凍結の抑制度合いが
大きい第2凍結抑制制御を行う制御部と、を備えた熱交
換器ユニット(5)。 - 【請求項2】前記給気経路に組み込まれる給気ファン
(12)と、 前記排気経路に組み込まれる排気ファン(13)と、を
さらに備え、 前記制御部は、前記第1凍結抑制制御において前記給気
ファン(12)の間欠運転を行い、前記第2凍結抑制制
御において前記第1凍結抑制制御における間欠運転より
も前記給気ファン(12)を止める時間の割合が大きい
間欠運転を行う、請求項1に記載の熱交換器ユニット
(5)。 - 【請求項3】前記制御部は、前記第2凍結抑制制御にお
いて前記排気ファン(13)の間欠運転をさらに行う、
請求項2に記載の熱交換器ユニット(5)。 - 【請求項4】前記給気経路に組み込まれる給気ファン
(12)と、 前記排気経路に組み込まれる排気ファン(13)と、を
さらに備え、 前記制御部は、前記第1凍結抑制制御において前記給気
ファン(12)の間欠運転を行い、前記第2凍結抑制制
御において前記給気ファン(12)および前記排気ファ
ン(13)の間欠運転を行う、請求項1に記載の熱交換
器ユニット(5)。 - 【請求項5】前記熱交換エレメント(11)を収容し、
外部空間(SO)側の第1給気口(10a)および第2
排気口(10d)と室内空間(SI)側の第2給気口
(10b)および第1排気口(10c)とを有するケー
シング(10)をさらに備え、 前記給気経路は、前記ケーシング(10)内において、
前記第1給気口(10a)から前記熱交換エレメント
(11)を経て前記第2給気口(10b)まで延びる経
路であり、 前記排気経路は、前記ケーシング(10)内において、
前記第1排気口(10c)から前記熱交換エレメント
(11)を経て前記第2排気口(10d)まで延びる経
路であり、 前記温度センサ(51)は、前記給気経路の前記第1給
気口(10a)と前記熱交換エレメント(11)との間
に配置される、請求項2から4のいずれかに記載の熱交
換器ユニット(5)。 - 【請求項6】室内空間(SI)と外部空間(SO)との
間に配され、熱交換換気を行うことができる熱交換器ユ
ニット(6)であって、 熱交換エレメント(11)と、 前記熱交換エレメント(11)を経由する給気を行わせ
るための給気経路と、 前記熱交換エレメント(11)を経由する排気を行わせ
るための排気経路と、 前記熱交換エレメント(11)の排気流れの下流側の部
分(11a)の温度を検出するための温度センサ(5
3)と、 前記温度センサ(53)による検出温度が第1レベルを
下回った場合に、前記熱交換エレメント(11)の凍結
を抑制する第1凍結抑制制御を行い、前記温度センサ
(53)による検出温度が前記第1レベルよりも低い第
2レベルを下回った場合に、前記第1凍結抑制制御より
も前記熱交換エレメント(11)の凍結の抑制度合いが
大きい第2凍結抑制制御を行う制御部と、を備えた熱交
換器ユニット(6)。 - 【請求項7】前記温度センサ(53)は、前記排気経路
の前記熱交換エレメント(11)の排気流れ下流側にお
いて、排気の気温を検出する、請求項6に記載の熱交換
器ユニット(6)。
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