JP2004317080A - Ventilation exhaust heat collection device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ventilation exhaust heat collection device, set in a comparatively small space. <P>SOLUTION: This ventilation exhaust heat collection device includes a ventilation heat exchanger 6 integrally provided to closely adhere to an exhaust port of a ventilating fan 5 for discharging the interior air to the outdoor to absorb heat from the ventilation exhaust circulating through a ventilation pipe 4 and heat a refrigerant circulating through a refrigerant pipe 8; and a heat pump unit 9 connected to the refrigerant pipe 8 separately from the ventilation heat exchanger 6 to collect heat from the heated refrigerant. The hot water heated by a heat pump heat exchanger 31 provided in the heat pump unit 9 is circulated through a hot water pipe 12 by a circulating pump 33 and hot air is delivered from a convector 10. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屋内から排出される換気排気中に含まれる熱を回収する換気排熱回収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、冷媒配管と接続されて該冷媒配管中を循環する冷媒により換気排熱を吸熱する換気熱交換器と、該換気熱交換器に換気排気を送出するための換気扇と、該冷媒を圧縮して熱を回収するヒートポンプ部と、該ヒートポンプにより回収された熱によって温水配管中を流通する湯水を加熱するヒートポンプ熱交換器とを一つの筐体内に備えた排熱回収装置が知られている（特許文献１）。
【０００３】
そして、かかる排熱回収装置を用いることにより、通常は無駄に捨てられている換気排熱を有効に活用して、給湯、温水暖房等を行うことができる。
【０００４】
しかし、従来の排熱回収装置を家屋に設置するためには、比較的大きな設置スペースを確保すると共に、各部屋に設けられた排気グリルからの換気排気を排熱回収装置の筐体内に備えられた前記排気熱交換器まで導く換気ダクトを設ける必要がある。そのため、一般的なサイズの日本の家屋では、排熱回収装置の設置スペースを確保することが難しく、また、換気ダクトを通過する際の換気排気の圧力損失により、前記換気交換器における換気排熱の回収効率が低くなるという不都合があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１４７７９１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記不都合を解消し、比較的小さなスペースを利用して設置することができると共に換気排熱の回収効率を高めた換気排熱回収装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、屋内の空気を屋外に排出する換気扇と、該換気扇による換気通路中に冷媒配管と接続して設けられて換気排熱により該冷媒配管を循環する冷媒を加熱する換気熱交換器と、前記換気扇及び前記換気熱交換器と別体に前記冷媒配管と接続して設けられて該換気熱交換器により加熱された冷媒から熱を回収するヒートポンプユニットとを備えたことを特徴とする。
【０００８】
かかる本発明によれば、前記換気扇及び前記換気熱交換器と前記ヒートポンプユニットが別体に設けられている。そのため、前記換気熱交換器単体を小型化することができ、前記換気熱交換器を前記換気扇と共に、小屋裏や床下、天井懐等の換気通路に設置することができる。そして、これにより換気排気の圧力損失を抑制して前記換気熱交換器における換気排熱の回収効率を高めることができる。また、前記換気扇及び前記換気交換器を別体とすることにより、前記ヒートポンプユニットを小型化して小さなスペースに設置することができる。
【０００９】
また、前記換気熱交換器を、前記換気扇の吸気口又は排気口の付近に前記換気扇と一体に設けたことを特徴とする。
【００１０】
かかる本発明によれば、前記換気扇による換気排気を効率良く前記換気熱交換器に当てて換気排熱を回収することができると共に、前記換気扇と前記換気熱交換器間に設ける換気ダクトが短縮されて設置位置の調整等を行う作業が不要となるため、設置作業を容易にすることができる。
【００１１】
また、前記換気扇による前記屋内における所定時間あたりの総換気量を、所定量に保つ計画換気を行う計画換気制御手段を備え、該計画換気制御手段は、該計画換気において、前記ヒートポンプユニットを作動させると共に前記換気扇を所定換気量で作動させて、前記ヒートポンプユニットにより前記冷媒から熱を回収する採熱運転と、前記ヒートポンプユニットに設けられて前記冷媒を圧縮する圧縮機を停止させると共に前記換気扇を前記所定換気量よりも少ない換気量で作動させて、換気排気により前記換気熱交換器に付着した霜を除去する除霜運転とを選択的に実行することを特徴とする。
【００１２】
かかる本発明によれば、前記計画換気制御手段は、前記除霜運転において、前記換気扇を前記採熱運転における前記所定換気量よりも少ない換気量で作動させることによって、少ない換気排熱で前記換気熱交換器の除霜を行い、換気排熱が無駄になることを抑制することができる。
【００１３】
また、前記計画換気制御手段は、前記所定時間を制御サイクルとして各制御サイクルにおける前記採熱運転と前記除霜運転の実行時間の配分を決定し、各制御サイクルにおいて、前記除霜運転による前記換気扇の換気量を、前記所定量を前記所定時間で平均化した平均換気量よりも少なく設定すると共に、前記採熱運転による前記換気扇の換気量を、前記除霜運転による換気量の該平均換気量に対する減少分を相殺するように、前記平均換気量よりも多く設定することを特徴とする。
【００１４】
かかる本発明によれば、前記計画換気制御手段は、各制御サイクルにおいて、前記除霜運転による前記換気扇の換気量の前記平均換気量に対する減少分を相殺するように、前記採熱運転による前記換気扇の換気量を前記平気換気量よりも多く設定することによって、前記所定時間あたりの換気量を前記所定量に容易に保つことができる。
【００１５】
また、前記ヒートポンプユニットは、温水を熱源とする放熱器と接続された温水配管中に温水を循環させる循環ポンプと、該温水配管及び前記冷媒配管が接続され、前記採熱運転において該温水配管中の温水を冷媒から回収した熱により加熱するヒートポンプ熱交換器とを有し、前記計画換気制御手段は、前記採熱運転の実行時は前記循環ポンプを所定流量で作動させ、前記除霜運転の実行に伴って前記ヒートポンプユニットの前記圧縮機を停止した時又は該停止した時から前記温水配管中に滞留した温水の温度が所定レベル低下する時間を想定して決定した所定時間が経過した時に、前記循環ポンプを停止するか又は前記循環ポンプの循環量を前記所定流量よりも減少させることを特徴とする。
【００１６】
かかる本発明によれば、前記ヒートポンプユニットの停止により前記温水配管中の温水の温度が低下した状態で、前記所定流量を超える流量での温水の循環が継続されて前記放熱器から冷気が放出されることを抑制することができると共に、前記循環ポンプの消費電力を低減することができる。
【００１７】
また、前記ヒートポンプユニットは、温水を熱源とする放熱器と接続された温水配管中に温水を循環させる循環ポンプと、該温水配管及び前記冷媒配管が接続され、前記採熱運転において該温水配管中の温水を冷媒から回収した熱により加熱するヒートポンプ熱交換器と、該ヒートポンプ熱交換器から出湯される温水の温度を検出する出湯温度検出手段とを有し、前記計画換気制御手段は、前記採熱運転の実行時は前記循環ポンプを所定流量で作動させ、前記除霜運転の実行時に前記出湯温度検出手段の検出温度が所定温度以下となったときは、前記循環ポンプを停止するか又は前記循環ポンプの循環流量を前記所定流量よりも減少させることを特徴とする。
【００１８】
かかる本発明によれば、前記計画換気制御手段は、前記除霜運転の実行により前記ヒートポンプ熱交換器による温水の加熱が停止して、前記ヒートポンプ熱交換器からの出湯温度が前記所定温度以下まで低下したときに、前記循環ポンプを停止するか又は前記循環ポンプの循環流量を前記所定流量より減少させることによって、前記所定流量での温水の循環が継続されて前記放熱器から冷気が放出されることを抑制することができると共に、前記循環ポンプの消費電力を低減することができる。
【００１９】
また、前記ヒートポンプユニットは、前記換気熱交換器と前記冷媒配管を介して接続されて冷媒が循環する冷媒循環回路を構成し、前記冷媒配管を循環する冷媒を圧縮する圧縮機及び前記冷媒配管を循環する冷媒を膨張する膨張弁と、該圧縮機と該膨張弁との間の前記冷媒配管に設けられて冷媒からの熱の回収又は冷媒への吸熱を行うヒートポンプ熱交換器と、前記冷媒配管中の冷媒の循環方向を、前記圧縮機から前記ヒートポンプ熱交換器に冷媒が送出される換気熱交換器吸熱方向と、前記圧縮機から前記換気熱交換器に冷媒が送出される換気熱交換器放熱方向とに切換える冷媒循環方向切換手段とを有し、前記換気扇による前記屋内における所定時間あたりの総換気量を、所定量以上に保つ計画換気を行う計画換気制御手段を備えて、該計画換気制御手段は、前記冷媒循環方向切換手段により冷媒の循環方向を前記換気熱交換器吸熱方向に設定して前記換気扇を所定換気量で作動させることによって、前記膨張弁で膨張されて前記換気熱交換器に供給された冷媒により前記換気熱交換器において換気排熱を吸熱すると共に、前記圧縮機で圧縮されて前記ヒートポンプ熱交換器に供給された冷媒から前記ヒートポンプ熱交換器において熱を回収する採熱運転と、前記冷媒循環方向切換手段により前記圧縮機から送出される冷媒の循環方向を前記換気熱交換器放熱方向に設定して前記換気扇を停止し、前記膨張弁により膨張された冷媒により前記ヒートポンプ熱交換器において吸熱すると共に、前記圧縮機で圧縮された冷媒から前記換気熱交換器において放熱して前記換気熱交換機に付着した霜を除去する除霜運転とを選択的に実行することを特徴とする。
【００２０】
かかる本発明によれば、前記計画換気制御手段は、前記除霜運転において前記冷媒循環方向切換手段により前記圧縮機から送出される冷媒の循環方向を前記換気熱交換器放熱方向に設定して前記圧縮機と膨張弁とを作動させる。これにより、圧縮により昇温された冷媒が前記換気熱交換器に送出されて、前記換気熱交換に付着した霜を冷媒からの放熱により速やかに除去することができる。そして、前記除霜運転を実行するときに前記換気扇を停止することによって、換気排熱が無駄に排出されることを防止することができる。
【００２１】
また、前記計画換気制御手段は、前記所定時間を制御サイクルとして各制御サイクルにおける前記採熱運転と前記除霜運転の実行時間の配分を決定し、各制御サイクルにおいて、前記除霜運転による前記換気扇の停止により生じる前記所定量を前記所定時間で平均化した平均換気量に対する減少分を相殺するように、前記採熱運転における前記換気扇の換気量を該平均換気量よりも多く設定することを特徴とする。
【００２２】
かかる本発明によれば、前記計画換気制御手段は、各制御サイクルにおいて、前記採熱運転による前記換気扇の換気量の前記平均換気量に対する増加分を相殺するように、前記除霜運転における前記換気扇の停止時間を設定することによって、前記所定時間あたりの換気量を前記所定量に容易に保つことができる。
【００２３】
また、前記ヒートポンプユニットは、温水を熱源とする放熱器と接続された温水配管中に温水を循環させる循環ポンプを有し、前記ヒートポンプ熱交換器は該温水配管と接続されて、前記採熱運転において、該温水配管中を流通する温水を冷媒から回収した熱により加熱し、前記計画換気制御手段は、前記採熱運転の実行時は前記循環ポンプを所定流量で作動させ、前記除霜運転の実行に伴って前記冷媒循環方向切換手段により前記圧縮機から送出される冷媒の循環方向を前記熱交換器放熱方向に設定した時、又は該設定した時から前記温水配管中に滞留した温水の温度が所定レベル低下する時間を想定して決定した所定時間が経過した時に、前記循環ポンプを停止するか又は前記循環ポンプの循環量を前記所定流量よりも減少させることを特徴とする。
【００２４】
かかる本発明によれば、前記除霜運転により冷媒の循環方向が前記換気熱交換器放熱状態とされ、ヒートポンプユニットの前記熱回収器から熱が回収されなくなって前記温水配管中の温水の温度が低下した状態で、前記所定流量での温水の循環が継続されて前記放熱器から冷気が放出されることを防止することができると共に、前記循環ポンプの消費電力を低減することができる。
【００２５】
また、前記ヒートポンプユニットは、温水を熱源とする放熱器と接続された温水配管中に温水を循環させる循環ポンプと、前記ヒートポンプ熱交換器から出湯される温水の温度を検出する出湯温度検出手段とを有し、前記ヒートポンプ熱交換器は該温水配管と接続されて、前記採熱運転において、該温水配管中の温水を冷媒から回収した熱により加熱し、前記計画換気制御手段は、前記採熱運転の実行時は前記循環ポンプを所定流量で作動させ、前記除霜運転の実行時に前記出湯温度検出手段の検出温度が所定温度以下となったときは、前記循環ポンプを停止するか又は前記循環ポンプを前記所定流量よりも少ない流量で作動させることを特徴とする。
【００２６】
かかる本発明によれば、前記計画換気制御手段は、前記除霜運転の実行により前記ヒートポンプ熱交換器による温水の加熱が停止して、前記ヒートポンプ熱交換器からの出湯温度が前記所定温度以下まで低下したときに、前記循環ポンプを停止するか又は前記循環ポンプを前記所定流量よりも少ない流量で作動させることによって、前記所定流量での温水の循環が継続されて前記放熱器から冷気が放出されることを防止することができると共に、前記循環ポンプの消費電力を低減することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図１〜図３を参照して説明する。図１は本発明の換気排熱回収装置の設置図、図２は第１の実施の形態における換気排熱回収装置の構成図、図３は第２の実施の形態における換気排熱回収装置の構成図である。
【００２８】
先ず、図１及び図２を参照して、第１の実施の形態について説明する。図１を参照して、家屋１の部屋Ａ，Ｂ，Ｃの壁面には、外気を取り込むための給気口２ａ，２ｂ，２ｃがそれぞれ設けられている。また、部屋Ｂの床面と部屋Ｃの天井には、室内の空気を排出するための排気グリル３ｂ，３ｃがそれぞれ設けられており、排気グリル３ｂ，３ｃは、１，２階間の小屋裏のスペースＳに設けられた換気配管４（本発明の換気通路に相当する）に連通している。
【００２９】
そして、換気配管４の途中に設けられて吸気口１３が換気配管４と接続された換気扇５の作動により、屋内の空気が換気グリル３ｂ，３ｃを介して換気配管４に吸入され、換気扇５の排気口１４と近接させて換気扇５と一体に設けられた換気熱交換器６を介して、換気口７から屋外に排出される。
【００３０】
なお、部屋Ａと部屋Ｂの間には通気口や隙間２ａｂが設けられており、部屋Ａの空気はこの通気口や隙間２ａｂを通って換気される。
【００３１】
このように、換気熱交換器６を換気扇５と一体に換気配管４中に設置することにより、換気熱交換器６を換気扇５と分離して他の場所にヒートポンプユニット９と一体に設けた場合のように、換気配管４の径路を換気熱交換器６まで延設する必要がなくなるため、換気配管４の径路の簡略化と換気排気の圧力損失抵抗の低減という効果を得ることができる。また、換気熱交換器６とヒートポンプユニット９を別体に分離して設置することにより、ヒートポンプユニット９を小型化することができるため、比較的小さなスペースにヒートポンプユニット９を設置することができる。
【００３２】
また、換気熱交換器６は冷媒配管８を介してヒートポンプユニット９と接続されている。そして、冷媒配管８中の冷媒は換気熱交換器６において換気排熱から熱を吸収して加熱され、ヒートポンプユニット９において冷媒から熱が回収される。
【００３３】
また、ヒートポンプユニット９には、部屋Ａに設置された温水式のコンベクター１０ａ、部屋Ｂに設置された温水式のコンベクター１０ｂ、部屋Ｃに設置された温水式のコンベクター１０ｃ、及び部屋Ｃに設置された温水式の床暖房機１１が、温水配管１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを介してそれぞれ接続されている。なお、温水配管１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、温水を循環させるために一対の往き管と戻り管とにより構成されている。
【００３４】
次に、図２を参照して、換気扇５、換気熱交換器６、ヒートポンプユニット９の作動について説明する。換気扇５とヒートポンプユニット９は、マイクロコンピュータ等により構成された電子ユニットであるコントローラ２０により制御される。
【００３５】
ヒートポンプユニット９は、換気熱交換器６（周囲から吸熱する蒸発器として作用する）により加熱された冷媒配管８中の冷媒を圧縮して昇温する圧縮機３０、冷媒配管８及び温水配管１２（１２ａ〜１２ｄ）と接続されて冷媒配管８中を循環する冷媒からの放熱により温水配管１２中を循環する温水を加熱するヒートポンプ熱交換器３１（周囲に放熱する凝縮器として作用する）、冷媒配管８中の冷媒を膨張させる膨張弁３２、及び温水配管１２中に温水を循環させるための循環ポンプ３３を備えている。
【００３６】
また、温水配管１２には、温水配管１２中の圧力変動を吸収するための膨張タンク３４が備えられ、ヒートポンプ熱交換器３１と接続された温水配管１２の出口側には、ヒートポンプ熱交換器３１からの出湯温度を検出する出湯温度センサ３５（本発明の出湯温度検出手段に相当する）が備えられている。
【００３７】
そして、コントローラ２０から出力される制御信号により、換気扇５、圧縮機３０、膨張弁３２、及び循環ポンプ３３の作動が制御され、また、出湯温度センサ３５からの温度検出信号がコントローラ２０に入力される。さらに、コントローラ２０とコンベクター１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ）及び床暖房器１１とは通信可能に接続されており、コントローラ２０は、各コンベクター１０及び床暖房機１１との通信により、各コンベクター１０と床暖房機１１の作動状態を把握する。
【００３８】
また、コントローラ２０に備えられた計画換気制御手段２１は、換気扇５により屋内から屋外に排出される１時間あたりの総換気量が、予め定められた所定量以上となるように換気扇５の作動を制御する計画換気を行う。
【００３９】
ここで、コンベクター１０と床暖房機１１のうちの少なくとのいずれか１台が作動中であるときは、ヒートポンプユニット９を作動（圧縮機３０と膨張弁３２を作動）させて、換気熱交換器６で冷媒を加熱すると共にヒートポンプ熱交換器３１で冷媒からの放熱により温水を加熱する採熱運転を実行する必要がある。また、循環ポンプ３３を所定流量で作動させて、ヒートポンプ熱交換器３１で加熱された温水を温水配管１２内に循環させてコンベクター１０及び床暖房機１１から放熱する必要がある。
【００４０】
そして、採熱運転を実行するときは、換気扇５の回転数を高くして換気量を増大させた方が室内からの換気排熱が多くなって、換気熱交換器６における冷媒に対する加熱量を増大させることができる。
【００４１】
また、ヒートポンプユニット９を作動させると、換気排気から吸熱する換気熱交換器６の温度が低下して換気熱交換器６に霜が付着する場合がある。そこで、計画換気制御手段２１は、ヒートポンプユニット９の圧縮機３０の作動を停止した状態で換気扇５を作動させて、換気排熱によって換気熱交換器６に付着した霜を除去する除霜運転を定期的に実行する。
【００４２】
そして、除霜運転においては、換気熱交換器６に付着した霜を除去するために必要な換気量で換気扇５を作動させれば十分であり、それ以上の換気量で換気扇５を作動させると、室内から吸入された換気排熱が無駄に排出されてしまう。
【００４３】
そこで、計画換気制御手段２１は、例えば計画換気における１時間（本発明の所定時間に相当する）あたりの総換気量が１５０ｍ３／ｈｏｕｒ（本発明の所定量に相当する）に設定されているときには、以下の表１に示したように、１時間を制御サイクルとして採熱運転と除霜運転の実行時間の配分を決定する。
【００４４】
そして、計画換気制御手段２１は、表１に示したように、採熱運転における換気量（３．０ｍ３／ｍｉｎ，本発明の所定換気量に相当する）よりも除霜運転における換気量（１．０ｍ３／ｍｉｎ）を少なく設定することによって、該総換気量（１５０ｍ３／ｈｏｕｒ）を確保した上で、採熱運転における換気排熱の吸熱効率を向上させると共に除霜運転における換気排熱の無駄な排出を抑制している。
【００４５】
【表１】

Figure 2004317080
ここで、１５０ｍ３／ｈｏｕｒを１時間で平均化した平均換気量は２．５ｍ３／ｍｉｎとなる。そこで、除霜運転における換気量を１．０ｍ３／ｍｉｎに設定したときの平均換気量（２．５ｍ３／ｍｉｎ）に対する減少分は−１．５ｍ３／ｍｉｎとなり、除霜運転を１５分間実行したときの換気量の減少分は−２２．５ｍ３となる。
【００４６】
そこで、この場合、計画換気制御手段２１は、この減少分（−２２．５ｍ３）を相殺するように、除霜運転における換気量を以下の式（１）により算出して設定することにより、総換気量（１５０ｍ３／ｈｏｕｒ）を容易に確保することができる。
【００４７】
Figure 2004317080
また、除霜運転の実行時には、ヒートポンプユニット９の作動が停止するため、ヒートポンプ熱交換器３１における温水の加熱も停止する。そのため、計画換気制御手段２１は、出湯温度センサ３５の検出温度を監視し、出湯温度センサ３５の検出温度が所定温度以下となったときには、循環ポンプ３３を停止するか又は循環ポンプ３３の循環量を減少させる。そして、これにより、低温の温水が温水配管１２内を循環してコンベクター１０及び床暖房機１１から冷気が放出されることを抑制している。
【００４８】
なお、出湯温度センサ３５を設けない場合には、計画換気制御手段２１は、除霜運転の開始と同時に循環ポンプ３３を停止するか又は循環ポンプ３３の循環量を減少させればよい。また、ヒートポンプユニット９の作動を停止してからしばらくの間は、温水配管１２内の温水の余熱により、循環ポンプ３３の作動を継続させてもコンベクター１０及び床暖房機１１から冷気が放出されることはないと考えられる。そのため、ヒートポンプユニット９の作動を停止した時から、温水配管１２内の温水の温度が所定レベル低下する時間を想定して予め定めた所定時間（例えば２分間）が経過した時に、循環ポンプ３３を停止するか又は循環ポンプ３３の循環量を減少させればよい。
【００４９】
次に、図３（ａ），図３（ｂ）を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態における換気排熱回収装置の構成は、冷媒配管８における冷媒の循環方向を切換える４方弁４０が設けられている点が前記第１の実施の形態と相違する。なお、前記第１の実施の形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５０】
第２の実施の形態において、４方弁４０はコントローラ２０（図２参照）から出力される制御信号によりその作動が制御され、コントローラ２０に備えられた計画換気制御手段２１（図２参照）は、採熱運転時のおける冷媒の循環方向と、除霜運転時における冷媒の循環方向とを４方弁４０によって切換える。
【００５１】
即ち、計画換気制御手段２１は、採熱運転時は、図３（ａ）に示したように、前記第１の実施の形態と同様に圧縮機３０からヒートポンプ熱交換器３１に対して冷媒が送出される「換気熱交換器吸熱方向」に４方弁４０を設定する。この場合、上述したように換気熱交換器６が蒸発器として作用すると共にヒートポンプ熱交換器３１が凝縮器として作用して、換気熱交換器６による換気排熱の回収とヒートポンプ熱交換器３１による放熱とが行われる。
【００５２】
一方、除霜運転時には、計画換気制御手段２１は、図３（ｂ）に示したように、圧縮機３０から換気熱交換器６に対して冷媒が送出される「換気熱交換器放熱方向」に４方弁４０を設定し、換気扇５を停止する。この場合、ヒートポンプ熱交換器６が蒸発器として作用すると共に換気熱交換器６が凝縮器として作用して、ヒートポンプ熱交換器３１による周囲からの吸熱と換気熱交換器６による放熱とが行われる。そして、これにより、冷媒配管８を介して換気熱交換器６に高温の冷媒が送出され、換気熱交換器６に付着した霜を除去して換気熱交換器６における吸熱効率を回復させることができる。
【００５３】
そして、計画換気手段２１は、例えば計画換気における１時間（本発明の所定時間に相当する）あたりの総換気量が１５０ｍ３／ｈｏ ｕｒ（本発明の所定量に相当する）に設定されているときに、以下の表２に示したように、１時間を制御サイクルとして採熱運転と除霜運転の実行時間の配分を決定する。
【００５４】
【表２】
Figure 2004317080
ここで、除霜運転における平均換気量（１５０ｍ３／６０ｍｉｎ＝２．５ｍ３／ｍｉｎ）に対する換気量の減少分は−２．５ｍ３／ｍｉｎとなり、除霜運転を１０分間実行したときの換気量の減少分は−２５ｍ３（＝２．５ｍ３／ｍｉｎ×１０ｍｉｎ）となる。そこで、この場合、計画換気制御手段２１は、この減少分（−２５ｍ３）を相殺するように、採熱運転における換気量を以下の式（２）により算出して設定することにより、総換気量（１５０ｍ３／ｈｏｕｒ）を容易に確保することができる。
【００５５】
Figure 2004317080
そして、このように採熱運転における換気扇５の換気量を平均換気量よりも多く設定することにより、換気熱交換器６における換気排熱の吸熱効率を高めることができる。また、除霜運転において換気扇５を停止することにより、換気排熱が無駄に屋外に排出されることを防止することができる。
【００５６】
なお、前記第１の実施の形態と同様に、計画換気制御手段２１は、除霜運転の実行中は出湯温度センサ３５の検出温度を監視し、出湯温度センサ３５の検出温度が所定温度以下となったときには、循環ポンプ３３を停止するか又は循環ポンプ３３の循環量を減少させる。そして、これにより蒸発器として作用するヒートポンプ熱交換器３１において冷却された低温の温水が温水配管１２内を循環してコンベクター１０及び床暖房機１１から冷気が放出されることを抑制している。
【００５７】
また、出湯温度センサ３５を設けない場合には、計画換気制御手段２１は、除霜運転の開始と同時に循環ポンプ３３を停止すればよく、或いは、４方弁４０により「換気熱交換器放熱方向」に切換えられた時から、温水配管１２内の温水の温度が所定レベル低下する時間を想定して予め定めた所定時間（例えば２分間）が経過した時に、循環ポンプ３３を停止するか又は循環ポンプ３３の循環量を減少させるようにしてもよい。
【００５８】
なお、前記第１の実施の形態及び第２の実施の形態においては、ヒートポンプ熱交換器３１によりコンベクター１０及び床暖房機１１と接続された温水配管１２を循環する温水を加熱する例を示したが、ヒートポンプ熱交換器３１により水道管から供給される水を加熱する給湯器等、ヒートポンプユニット９により換気排熱から回収された熱を利用するシステムであれば本発明の適用が可能である。
【００５９】
また、前記第１の実施の形態及び前記第２の実施の形態においては、換気熱交換器６を換気扇５の排気口１４と近接させて換気扇５と一体に設けたが、換気熱交換器６を換気扇５の吸気口１３と近接させて換気扇５と一体に設ける場合、或いは、換気熱交換器６を換気扇５による換気通路中に換気扇５と別体に設ける場合にも、本発明の効果を得ることができる。
【００６０】
また、前記第１の実施の形態及び前記第２の実施の形態においては、換気排熱装置のみについて記載しているが、換気排熱装置を他の暖房機の補助熱源として用いることにより、該暖房機の暖房開始時の立ち上がり遅延の減少や暖房能力の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の換気排熱回収装置の設置図。
【図２】第１の実施の形態における換気排熱回収装置の構成図。
【図３】第２の実施の形態における換気排熱回収装置の構成図。
【符号の説明】
１…家屋、２…給気口、３…排気グリル、４…換気配管、５…換気扇、６…換気熱交換器、７…換気口、８…冷媒配管、９…ヒートポンプユニット、１０…コンベクター、１１…床暖房機、１２…温水配管、２０…コントローラ、２１…計画換気制御手段、３０…圧縮機、３１…ヒートポンプ熱交換器、３２…膨張弁、３３…循環ポンプ、３５…出湯温度センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a ventilation / exhaust heat recovery device that recovers heat contained in ventilation / exhaust discharged from indoors.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a ventilation heat exchanger that is connected to a refrigerant pipe and absorbs ventilation exhaust heat by a refrigerant circulating in the refrigerant pipe, a ventilation fan for sending ventilation exhaust to the ventilation heat exchanger, and compressing the refrigerant 2. Description of the Related Art An exhaust heat recovery apparatus is known which includes a heat pump section that recovers heat by heating and a heat pump heat exchanger that heats hot and cold water flowing through a hot water pipe with heat recovered by the heat pump in a single housing. (Patent Document 1).
[0003]
And by using such an exhaust heat recovery apparatus, hot water supply, hot water heating, and the like can be performed by effectively using ventilation exhaust heat that is normally wasted.
[0004]
However, in order to install a conventional exhaust heat recovery apparatus in a house, a relatively large installation space is secured, and ventilation exhaust from an exhaust grill provided in each room is provided in a housing of the exhaust heat recovery apparatus. In addition, it is necessary to provide a ventilation duct leading to the exhaust heat exchanger. Therefore, it is difficult to secure the installation space for the exhaust heat recovery device in a Japanese house of a general size, and the pressure loss of the ventilation exhaust when passing through the ventilation duct causes the ventilation heat exhaust in the ventilation exchanger. However, there is a disadvantage that the recovery efficiency of the waste is low.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-147791 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a ventilation / exhaust heat recovery apparatus which can solve the above-mentioned inconveniences, can be installed using a relatively small space, and has an improved recovery efficiency of ventilation / exhaust heat.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in order to achieve the above object, and has a ventilation fan for discharging indoor air to the outside, and a refrigerant pipe provided in a ventilation passage formed by the ventilation fan and connected to a refrigerant pipe, so that the refrigerant pipe can be ventilated and discharged by heat. A ventilating heat exchanger for heating the refrigerant circulating through the ventilating fan, and the ventilating fan and the ventilating heat exchanger are provided separately from the refrigerant pipe to recover heat from the refrigerant heated by the ventilating heat exchanger. And a heat pump unit.
[0008]
According to the present invention, the ventilation fan, the ventilation heat exchanger, and the heat pump unit are provided separately. Therefore, it is possible to reduce the size of the ventilation heat exchanger alone, and to install the ventilation heat exchanger together with the ventilation fan in a ventilation path such as the back of a cabin, a floor, a ceiling, or the like. Thus, the pressure loss of the ventilated exhaust gas can be suppressed, and the efficiency of collecting the ventilated exhaust heat in the ventilating heat exchanger can be increased. Further, by separately providing the ventilation fan and the ventilation exchanger, the heat pump unit can be reduced in size and installed in a small space.
[0009]
Further, the ventilation heat exchanger is provided integrally with the ventilation fan near an intake port or an exhaust port of the ventilation fan.
[0010]
According to the present invention, the ventilation exhaust can be efficiently applied to the ventilation heat exchanger to collect ventilation exhaust heat, and the ventilation duct provided between the ventilation fan and the ventilation heat exchanger is shortened. Since the work of adjusting the installation position and the like becomes unnecessary, the installation work can be facilitated.
[0011]
In addition, the ventilation fan includes a planned ventilation control unit that performs a planned ventilation that keeps a total amount of ventilation in the room per predetermined time at a predetermined amount, and the planned ventilation control unit operates the heat pump unit in the planned ventilation. Along with operating the ventilation fan at a predetermined ventilation volume, a heat sampling operation for recovering heat from the refrigerant by the heat pump unit, and stopping a compressor provided in the heat pump unit to compress the refrigerant and the ventilation fan The air conditioner is operated with a ventilation volume smaller than a predetermined ventilation volume, and selectively executes a defrosting operation for removing frost attached to the ventilation heat exchanger by ventilation exhaust.
[0012]
According to the present invention, in the defrosting operation, the planned ventilation control means operates the ventilation fan with a ventilation amount smaller than the predetermined ventilation amount in the heat collection operation, thereby reducing the ventilation with a small amount of exhaust heat. It is possible to perform defrosting of the heat exchanger and suppress wasteful exhaust heat.
[0013]
Further, the planned ventilation control means determines the distribution of the execution time of the heating operation and the defrosting operation in each control cycle with the predetermined time as a control cycle, and in each control cycle, the ventilation fan by the defrosting operation. The ventilation volume is set to be smaller than the average ventilation volume obtained by averaging the predetermined volume for the predetermined time, and the ventilation volume of the ventilation fan by the heat collection operation is set to the average ventilation volume of the ventilation volume by the defrosting operation. Is set to be larger than the average ventilation so as to offset the decrease with respect to.
[0014]
According to the present invention, in each control cycle, the planned ventilation control unit controls the ventilation fan by the heat collection operation so as to offset a decrease in the ventilation amount of the ventilation fan by the defrosting operation with respect to the average ventilation amount. By setting the ventilation volume of the air to be larger than the normal air ventilation volume, the ventilation volume per the predetermined time can be easily maintained at the predetermined volume.
[0015]
In addition, the heat pump unit includes a circulation pump that circulates hot water in a hot water pipe connected to a radiator that uses hot water as a heat source, and the hot water pipe and the refrigerant pipe are connected to each other. A heat pump heat exchanger that heats the hot water by heat recovered from the refrigerant, the planned ventilation control means operates the circulation pump at a predetermined flow rate when the heat collection operation is performed, and performs the defrosting operation. When the compressor of the heat pump unit is stopped with the execution or when a predetermined time determined assuming a time at which the temperature of the hot water staying in the hot water pipe has dropped by a predetermined level has elapsed since the stop, The circulating pump is stopped or the circulating amount of the circulating pump is reduced below the predetermined flow rate.
[0016]
According to the present invention, in a state where the temperature of the hot water in the hot water pipe is reduced due to the stoppage of the heat pump unit, the circulation of the hot water at a flow rate exceeding the predetermined flow rate is continued, and the cool air is released from the radiator. And the power consumption of the circulation pump can be reduced.
[0017]
In addition, the heat pump unit includes a circulation pump that circulates hot water in a hot water pipe connected to a radiator that uses hot water as a heat source, and the hot water pipe and the refrigerant pipe are connected to each other. A heat pump heat exchanger that heats the hot water with the heat recovered from the refrigerant; and a tap water temperature detection unit that detects the temperature of the hot water discharged from the heat pump heat exchanger. When the thermal operation is performed, the circulating pump is operated at a predetermined flow rate, and when the detected temperature of the tapping water temperature detecting unit becomes equal to or lower than a predetermined temperature during the execution of the defrosting operation, the circulating pump is stopped or the circulating pump is stopped. It is characterized in that the circulation flow rate of the circulation pump is reduced below the predetermined flow rate.
[0018]
According to the present invention, the planned ventilation control means stops the heating of the hot water by the heat pump heat exchanger by performing the defrosting operation, and the hot water temperature from the heat pump heat exchanger reaches the predetermined temperature or lower. When the temperature decreases, the circulation pump is stopped or the circulation flow rate of the circulation pump is decreased from the predetermined flow rate, so that the circulation of the hot water at the predetermined flow rate is continued and the cool air is discharged from the radiator. Can be suppressed, and the power consumption of the circulation pump can be reduced.
[0019]
Further, the heat pump unit constitutes a refrigerant circulation circuit that is connected to the ventilation heat exchanger via the refrigerant pipe and circulates the refrigerant, and includes a compressor that compresses the refrigerant circulating through the refrigerant pipe and the refrigerant pipe. An expansion valve for expanding a circulating refrigerant; a heat pump heat exchanger provided in the refrigerant pipe between the compressor and the expansion valve for recovering heat from the refrigerant or absorbing heat to the refrigerant; and the refrigerant pipe The direction of circulation of the refrigerant inside, the direction of heat absorption of the ventilation heat exchanger where the refrigerant is sent from the compressor to the heat pump heat exchanger, and the direction of the ventilation heat exchanger where the refrigerant is sent from the compressor to the ventilation heat exchanger A refrigerant circulation direction switching means for switching to a heat radiation direction, and a planned ventilation control means for performing planned ventilation for maintaining a total ventilation volume per predetermined time in the room by the ventilation fan per predetermined time or more, The image ventilation control means sets the circulation direction of the refrigerant to the ventilation heat exchanger heat absorption direction by the refrigerant circulation direction switching means and operates the ventilation fan at a predetermined ventilation volume, whereby the ventilation is expanded by the expansion valve and the ventilation is performed. The refrigerant supplied to the heat exchanger absorbs ventilation exhaust heat in the ventilation heat exchanger, and recovers heat in the heat pump heat exchanger from the refrigerant compressed by the compressor and supplied to the heat pump heat exchanger. And the refrigerant circulation direction switching means sets the circulation direction of the refrigerant sent from the compressor to the ventilation heat exchanger radiation direction, stops the ventilation fan, and expands the refrigerant expanded by the expansion valve. Absorbs heat in the heat pump heat exchanger and releases heat in the ventilation heat exchanger from the refrigerant compressed by the compressor. And executes the defrosting operation for removing the adhered frost selectively.
[0020]
According to the present invention, the planned ventilation control means sets the circulation direction of the refrigerant sent from the compressor by the refrigerant circulation direction switching means in the defrosting operation to the ventilation heat exchanger radiation direction. Activate the compressor and the expansion valve. Thereby, the refrigerant whose temperature has been raised by compression is sent to the ventilation heat exchanger, and frost attached to the ventilation heat exchange can be quickly removed by heat radiation from the refrigerant. Then, by stopping the ventilation fan when the defrosting operation is performed, it is possible to prevent ventilation exhaust heat from being wastefully exhausted.
[0021]
Further, the planned ventilation control means determines the distribution of the execution time of the heating operation and the defrosting operation in each control cycle with the predetermined time as a control cycle, and in each control cycle, the ventilation fan by the defrosting operation. The ventilation amount of the ventilation fan in the heat collection operation is set to be larger than the average ventilation amount so as to offset a decrease in an average ventilation amount obtained by averaging the predetermined amount caused by the stoppage of the ventilation in the predetermined time period. And
[0022]
According to the present invention, the planned ventilation control means controls the ventilation fan in the defrosting operation so as to offset an increase in the ventilation amount of the ventilation fan due to the heat collection operation with respect to the average ventilation amount in each control cycle. By setting the stop time, the ventilation amount per the predetermined time can be easily maintained at the predetermined amount.
[0023]
Further, the heat pump unit has a circulation pump for circulating hot water in a hot water pipe connected to a radiator that uses hot water as a heat source, and the heat pump heat exchanger is connected to the hot water pipe to perform the heat collection operation. In, the hot water flowing through the hot water pipe is heated by heat recovered from the refrigerant, the planned ventilation control means operates the circulation pump at a predetermined flow rate when the heat collection operation is performed, and performs the defrosting operation. When the circulation direction of the refrigerant sent from the compressor by the refrigerant circulation direction switching means is set in the heat exchanger radiation direction, or the temperature of the hot water staying in the hot water pipe from the set time. When a predetermined time determined assuming a time at which a predetermined level is reduced has elapsed, the circulating pump is stopped or the circulating amount of the circulating pump is reduced from the predetermined flow rate. And butterflies.
[0024]
According to the present invention, the circulation direction of the refrigerant is set to the ventilation heat exchanger radiating state by the defrosting operation, the heat is not recovered from the heat recovery unit of the heat pump unit, and the temperature of the hot water in the hot water pipe is reduced. In the lowered state, the circulation of the hot water at the predetermined flow rate can be continued to prevent the cooler from being discharged from the radiator, and the power consumption of the circulation pump can be reduced.
[0025]
Further, the heat pump unit includes a circulation pump that circulates hot water in a hot water pipe connected to a radiator that uses hot water as a heat source, and a tap water temperature detection unit that detects a temperature of hot water that is discharged from the heat pump heat exchanger. The heat pump heat exchanger is connected to the hot water pipe, and in the heat collecting operation, heats the hot water in the hot water pipe with heat recovered from a refrigerant, and the planned ventilation control means When the operation is performed, the circulating pump is operated at a predetermined flow rate, and when the detected temperature of the tapping temperature detecting means becomes equal to or lower than the predetermined temperature during the execution of the defrosting operation, the circulating pump is stopped or the circulating pump is stopped. The pump is operated at a flow rate smaller than the predetermined flow rate.
[0026]
According to the present invention, the planned ventilation control means stops the heating of the hot water by the heat pump heat exchanger by performing the defrosting operation, and the hot water temperature from the heat pump heat exchanger reaches the predetermined temperature or lower. When the temperature decreases, the circulation pump is stopped or the circulation pump is operated at a flow rate smaller than the predetermined flow rate, whereby the circulation of the hot water at the predetermined flow rate is continued and the cool air is released from the radiator. Can be prevented, and the power consumption of the circulation pump can be reduced.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is an installation diagram of a ventilation and exhaust heat recovery device of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a ventilation and exhaust heat recovery device in a first embodiment, and FIG. 3 is a diagram of a ventilation and exhaust heat recovery device in a second embodiment. It is a block diagram.
[0028]
First, a first embodiment will be described with reference to FIGS. Referring to FIG. 1, air supply ports 2a, 2b, and 2c for taking in outside air are provided on the wall surfaces of rooms A, B, and C of house 1, respectively. Exhaust grills 3b and 3c for exhausting indoor air are provided on the floor of the room B and the ceiling of the room C, respectively. Is connected to a ventilation pipe 4 (corresponding to a ventilation passage of the present invention) provided in the space S.
[0029]
By the operation of the ventilation fan 5 provided in the middle of the ventilation pipe 4 and having the intake port 13 connected to the ventilation pipe 4, indoor air is sucked into the ventilation pipe 4 via the ventilation grills 3b and 3c, and the ventilation fan 5 The air is exhausted outside from the ventilation port 7 through the ventilation heat exchanger 6 provided integrally with the ventilation fan 5 in close proximity to the exhaust port 14.
[0030]
A vent and a gap 2ab are provided between the room A and the room B, and the air in the room A is ventilated through the vent and the gap 2ab.
[0031]
Thus, by installing the ventilation heat exchanger 6 integrally with the ventilation fan 5 in the ventilation pipe 4, the ventilation heat exchanger 6 is separated from the ventilation fan 5 and provided integrally with the heat pump unit 9 in another place. As described above, since it is not necessary to extend the path of the ventilation pipe 4 to the ventilation heat exchanger 6, the effect of simplifying the path of the ventilation pipe 4 and reducing the pressure loss resistance of the ventilation exhaust can be obtained. Further, since the heat pump unit 9 can be downsized by separately installing the ventilation heat exchanger 6 and the heat pump unit 9, the heat pump unit 9 can be installed in a relatively small space.
[0032]
The ventilation heat exchanger 6 is connected to a heat pump unit 9 via a refrigerant pipe 8. Then, the refrigerant in the refrigerant pipe 8 absorbs heat from ventilation exhaust heat in the ventilation heat exchanger 6 and is heated, and the heat pump unit 9 recovers heat from the refrigerant.
[0033]
The heat pump unit 9 includes a hot water convector 10a installed in the room A, a hot water convector 10b installed in the room B, a hot water convector 10c installed in the room C, and a room C. Are connected via hot water pipes 12a, 12b, 12c, and 12d, respectively. The hot water pipes 12a, 12b, 12c, and 12d each include a pair of outgoing pipes and return pipes for circulating hot water.
[0034]
Next, the operation of the ventilation fan 5, the ventilation heat exchanger 6, and the heat pump unit 9 will be described with reference to FIG. The ventilation fan 5 and the heat pump unit 9 are controlled by a controller 20 which is an electronic unit configured by a microcomputer or the like.
[0035]
The heat pump unit 9 compresses the refrigerant in the refrigerant pipe 8 heated by the ventilation heat exchanger 6 (acting as an evaporator that absorbs heat from the surroundings), raises the temperature of the refrigerant, the refrigerant pipe 8 and the hot water pipe 12 ( 12a to 12d), a heat pump heat exchanger 31 (acting as a condenser for radiating heat to the surroundings) for heating hot water circulating in the hot water pipe 12 by heat radiation from the refrigerant circulating in the refrigerant pipe 8 connected to the refrigerant pipe 8; 8 is provided with an expansion valve 32 for expanding the refrigerant in the cooling water 8 and a circulation pump 33 for circulating hot water in the hot water pipe 12.
[0036]
Further, the hot water pipe 12 is provided with an expansion tank 34 for absorbing pressure fluctuations in the hot water pipe 12, and an outlet side of the hot water pipe 12 connected to the heat pump heat exchanger 31 is provided with a heat pump heat exchanger 31. There is provided a tapping temperature sensor 35 (corresponding to tapping temperature detecting means of the present invention) for detecting a tapping temperature from the tap.
[0037]
The operation of the ventilation fan 5, the compressor 30, the expansion valve 32, and the circulation pump 33 is controlled by the control signal output from the controller 20, and the temperature detection signal from the tapping temperature sensor 35 is input to the controller 20. You. Furthermore, the controller 20 is communicably connected to the convectors 10 (10a, 10b, 10c) and the floor heater 11, and the controller 20 communicates with each of the convectors 10 and the floor heater 11 to communicate with each other. The operation state of the vector 10 and the floor heater 11 is grasped.
[0038]
Further, the planned ventilation control means 21 provided in the controller 20 operates the ventilation fan 5 so that the total ventilation volume per hour discharged from indoors to outdoors by the ventilation fan 5 becomes equal to or more than a predetermined amount. Provide controlled ventilation.
[0039]
Here, when at least one of the convector 10 and the floor heater 11 is in operation, the heat pump unit 9 is activated (the compressor 30 and the expansion valve 32 are activated), and the ventilation heat is released. It is necessary to execute a heat collection operation in which the refrigerant is heated by the exchanger 6 and the hot water is heated by heat radiation from the refrigerant in the heat pump heat exchanger 31. In addition, it is necessary to operate the circulation pump 33 at a predetermined flow rate and circulate the hot water heated by the heat pump heat exchanger 31 into the hot water pipe 12 to radiate heat from the convector 10 and the floor heater 11.
[0040]
When performing the heat collection operation, increasing the number of rotations of the ventilation fan 5 to increase the ventilation increases the amount of exhaust heat exhausted from the room and reduces the amount of heating of the ventilation heat exchanger 6 with respect to the refrigerant. Can be increased.
[0041]
Further, when the heat pump unit 9 is operated, the temperature of the ventilation heat exchanger 6 that absorbs heat from the ventilation exhaust decreases, and frost may adhere to the ventilation heat exchanger 6. Therefore, the planned ventilation control means 21 operates the ventilation fan 5 in a state where the operation of the compressor 30 of the heat pump unit 9 is stopped, and performs a defrosting operation for removing frost attached to the ventilation heat exchanger 6 by ventilation exhaust heat. Run regularly.
[0042]
In the defrosting operation, it is sufficient to operate the ventilation fan 5 at a ventilation amount necessary to remove frost attached to the ventilation heat exchanger 6, and if the ventilation fan 5 is operated at a larger ventilation amount. In addition, ventilation exhaust heat sucked from the room is wasted.
[0043]
Therefore, the planned ventilation control means 21 determines that the total ventilation volume per hour (corresponding to the predetermined time of the present invention) in the planned ventilation is 150 m. 3 When set to / hour (corresponding to the predetermined amount of the present invention), the distribution of the execution time of the heat collection operation and the defrosting operation is determined with one hour as a control cycle, as shown in Table 1 below. .
[0044]
Then, as shown in Table 1, the planned ventilation control unit 21 outputs the ventilation amount (3.0 m 3 / Min, which corresponds to the predetermined ventilation rate of the present invention) in the defrosting operation (1.0 m 3 / Min), the total ventilation (150 m 3 / Hour), the efficiency of absorbing heat of ventilation and exhaust heat in the heat collecting operation is improved, and the wasteful discharge of ventilation and exhaust heat in the defrosting operation is suppressed.
[0045]
[Table 1]
Figure 2004317080
Here, 150m 3 / Hour averaged over 1 hour, average ventilation is 2.5m 3 / Min. Therefore, the ventilation volume in the defrosting operation is set to 1.0 m 3 / Min when set to an average ventilation volume (2.5m 3 / Min) is -1.5 m 3 / Min, and the amount of reduction in ventilation when performing the defrosting operation for 15 minutes is -22.5 m 3 It becomes.
[0046]
Therefore, in this case, the planned ventilation control means 21 determines that 3 ) Is calculated and set by the following equation (1) so as to cancel the total ventilation (150 m). 3 / Hour) can be easily secured.
[0047]
Figure 2004317080
In addition, when the defrosting operation is performed, the operation of the heat pump unit 9 is stopped, so that the heating of the hot water in the heat pump heat exchanger 31 is also stopped. Therefore, the planned ventilation control means 21 monitors the detected temperature of the tapping temperature sensor 35, and when the detected temperature of the tapping temperature sensor 35 becomes equal to or lower than the predetermined temperature, stops the circulation pump 33 or sets the amount of circulation of the circulation pump 33. Decrease. Thus, the low-temperature hot water is prevented from circulating in the hot water pipe 12 and the cool air is released from the convector 10 and the floor heater 11.
[0048]
When the hot water temperature sensor 35 is not provided, the planned ventilation control means 21 may stop the circulation pump 33 simultaneously with the start of the defrosting operation or reduce the circulation amount of the circulation pump 33. Also, for a while after the operation of the heat pump unit 9 is stopped, cold air is released from the convector 10 and the floor heater 11 due to the residual heat of the hot water in the hot water pipe 12 even when the operation of the circulation pump 33 is continued. It is not considered to be. Therefore, when the operation of the heat pump unit 9 is stopped and the predetermined time (for example, 2 minutes) elapses assuming the time when the temperature of the hot water in the hot water pipe 12 decreases by a predetermined level, the circulation pump 33 is turned off. The operation may be stopped or the circulation amount of the circulation pump 33 may be reduced.
[0049]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b). The configuration of the ventilation and exhaust heat recovery device according to the second embodiment is different from that of the first embodiment in that a four-way valve 40 that switches the direction of circulation of the refrigerant in the refrigerant pipe 8 is provided. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0050]
In the second embodiment, the operation of the four-way valve 40 is controlled by a control signal output from the controller 20 (see FIG. 2), and the planned ventilation control means 21 provided in the controller 20 (see FIG. 2) The four-way valve 40 switches the refrigerant circulation direction during the heat collection operation and the refrigerant circulation direction during the defrost operation.
[0051]
That is, as shown in FIG. 3A, the planned ventilation control means 21 supplies the refrigerant from the compressor 30 to the heat pump heat exchanger 31 in the same manner as in the first embodiment, as shown in FIG. The four-way valve 40 is set in the "ventilation heat exchanger endothermic direction" to be sent. In this case, as described above, the ventilation heat exchanger 6 acts as an evaporator and the heat pump heat exchanger 31 acts as a condenser, and the ventilation heat exchanger 6 recovers the exhaust heat and the heat pump heat exchanger 31. Heat dissipation is performed.
[0052]
On the other hand, at the time of the defrosting operation, the planned ventilation control means 21 transmits the refrigerant from the compressor 30 to the ventilation heat exchanger 6 as shown in FIG. Is set to the four-way valve 40, and the ventilation fan 5 is stopped. In this case, the heat pump heat exchanger 6 acts as an evaporator and the ventilation heat exchanger 6 acts as a condenser, so that heat absorption from the surroundings by the heat pump heat exchanger 31 and heat radiation by the ventilation heat exchanger 6 are performed. . Thereby, the high-temperature refrigerant is sent out to the ventilation heat exchanger 6 through the refrigerant pipe 8, and the frost adhering to the ventilation heat exchanger 6 is removed to recover the heat absorption efficiency in the ventilation heat exchanger 6. it can.
[0053]
The planned ventilation means 21 has a total ventilation volume of 150 m per hour (corresponding to the predetermined time of the present invention) in the planned ventilation, for example. 3 / Hour (corresponding to a predetermined amount of the present invention), the distribution of the execution time of the heat collection operation and the defrosting operation is set to one hour as a control cycle, as shown in Table 2 below. decide.
[0054]
[Table 2]
Figure 2004317080
Here, the average ventilation volume (150 m 3 /60min=2.5m 3 / Min) is -2.5m 3 / Min, and the amount of reduction in ventilation when performing the defrosting operation for 10 minutes is -25 m 3 (= 2.5m 3 / Min × 10min). Therefore, in this case, the planned ventilation control means 21 determines that the amount of decrease (−25 m 3 ) Is calculated and set by the following equation (2) so as to offset the total ventilation (150 m). 3 / Hour) can be easily secured.
[0055]
Figure 2004317080
By setting the ventilation volume of the ventilation fan 5 in the heat collection operation to be larger than the average ventilation volume, the heat absorption efficiency of the ventilated heat exchanger 6 in the ventilation heat exchanger 6 can be increased. In addition, by stopping the ventilation fan 5 in the defrosting operation, it is possible to prevent the ventilation exhaust heat from being wastefully discharged outside.
[0056]
Note that, similarly to the first embodiment, the planned ventilation control means 21 monitors the detected temperature of the tapping temperature sensor 35 during the execution of the defrosting operation, and determines that the detected temperature of the tapping temperature sensor 35 is equal to or lower than the predetermined temperature. When this happens, the circulation pump 33 is stopped or the circulation amount of the circulation pump 33 is reduced. Thus, the low-temperature hot water cooled in the heat pump heat exchanger 31 acting as an evaporator is prevented from circulating in the hot water pipe 12 and releasing cool air from the convector 10 and the floor heater 11. .
[0057]
When the hot water temperature sensor 35 is not provided, the planned ventilation control means 21 may stop the circulation pump 33 at the same time as the start of the defrosting operation, or may use the four-way valve 40 to set the "radiation direction of the ventilation heat exchanger". When the predetermined time (for example, 2 minutes) elapses assuming the time when the temperature of the hot water in the hot water pipe 12 decreases by a predetermined level from the time when the switching is performed, the circulation pump 33 is stopped or the circulation is stopped. The circulation amount of the pump 33 may be reduced.
[0058]
In the first and second embodiments, an example is shown in which the heat pump heat exchanger 31 heats hot water circulating in the hot water pipe 12 connected to the convector 10 and the floor heater 11. However, the present invention can be applied to any system that uses heat recovered from ventilation exhaust heat by the heat pump unit 9, such as a water heater that heats water supplied from a water pipe by the heat pump heat exchanger 31. .
[0059]
In the first embodiment and the second embodiment, the ventilation heat exchanger 6 is provided integrally with the ventilation fan 5 so as to be close to the exhaust port 14 of the ventilation fan 5. Is provided integrally with the ventilation fan 5 in close proximity to the intake port 13 of the ventilation fan 5, or when the ventilation heat exchanger 6 is provided separately from the ventilation fan 5 in a ventilation passage by the ventilation fan 5, the effect of the present invention is also obtained. Obtainable.
[0060]
Further, in the first embodiment and the second embodiment, only the ventilation heat removal device is described, but by using the ventilation heat removal device as an auxiliary heat source of another heater, It is possible to reduce the delay in rising at the start of heating of the heater and to improve the heating capacity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an installation diagram of a ventilation and exhaust heat recovery device of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a ventilation and exhaust heat recovery device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a configuration diagram of a ventilation and exhaust heat recovery device according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... House, 2 ... Air supply opening, 3 ... Exhaust grill, 4 ... Ventilation piping, 5 ... Ventilation fan, 6 ... Ventilation heat exchanger, 7 ... Ventilation opening, 8 ... Refrigerant piping, 9 ... Heat pump unit, 10 ... Convector , 11 ... floor heater, 12 ... hot water piping, 20 ... controller, 21 ... planned ventilation control means, 30 ... compressor, 31 ... heat pump heat exchanger, 32 ... expansion valve, 33 ... circulation pump, 35 ... hot water temperature sensor

Claims (10)

屋内の空気を屋外に排出する換気扇と、該換気扇による換気通路中に冷媒配管と接続して設けられて換気排熱により該冷媒配管を循環する冷媒を加熱する換気熱交換器と、
前記換気扇及び前記換気熱交換器と別体に前記冷媒配管と接続して設けられて、該換気熱交換器により加熱された冷媒から熱を回収するヒートポンプユニットとを備えたことを特徴とする換気排熱回収装置。A ventilation fan that discharges indoor air to the outside, and a ventilation heat exchanger that is provided in connection with a refrigerant pipe in a ventilation path by the ventilation fan and heats a refrigerant circulating through the refrigerant pipe by ventilation exhaust heat,
A ventilating fan and a heat pump unit provided separately from the ventilating heat exchanger and connected to the refrigerant pipe to recover heat from the refrigerant heated by the ventilating heat exchanger. Waste heat recovery device. 前記換気熱交換器を、前記換気扇の吸気口又は排気口の付近に前記換気扇と一体に設けたことを特徴とする請求項１記載の換気排熱回収装置。The ventilation exhaust heat recovery device according to claim 1, wherein the ventilation heat exchanger is provided integrally with the ventilation fan near an intake port or an exhaust port of the ventilation fan. 前記換気扇による前記屋内における所定時間あたりの総換気量を、所定量に保つ計画換気を行う計画換気制御手段を備え、
該計画換気制御手段は、該計画換気において、前記ヒートポンプユニットを作動させると共に前記換気扇を所定換気量で作動させて、前記ヒートポンプユニットにより前記冷媒から熱を回収する採熱運転と、前記ヒートポンプユニットに設けられて前記冷媒を圧縮する圧縮機を停止させると共に前記換気扇を前記所定換気量よりも少ない換気量で作動させて、換気排気により前記換気熱交換器に付着した霜を除去する除霜運転とを選択的に実行することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の換気排熱回収装置。The planned ventilation control means for performing planned ventilation to maintain the total ventilation volume per predetermined time in the room by the ventilation fan per predetermined time,
The planned ventilation control means, in the planned ventilation, operates the heat pump unit and operates the ventilation fan at a predetermined ventilation rate to recover heat from the refrigerant by the heat pump unit. A defrosting operation for stopping a compressor provided to compress the refrigerant and operating the ventilation fan at a ventilation rate smaller than the predetermined ventilation rate to remove frost attached to the ventilation heat exchanger by ventilation exhaust. 3. The ventilation / exhaust heat recovery apparatus according to claim 1, wherein the step (b) is selectively executed. 前記計画換気制御手段は、前記所定時間を制御サイクルとして各制御サイクルにおける前記採熱運転と前記除霜運転の実行時間の配分を決定し、
各制御サイクルにおいて、前記除霜運転による前記換気扇の換気量を、前記所定量を前記所定時間で平均化した平均換気量よりも少なく設定すると共に、前記採熱運転による前記換気扇の換気量を、前記除霜運転による換気量の該平均換気量に対する減少分を相殺するように、前記平均換気量よりも多く設定することを特徴とする請求項３記載の換気排熱回収装置。The planned ventilation control means determines the distribution of the execution time of the heat collection operation and the defrosting operation in each control cycle with the predetermined time as a control cycle,
In each control cycle, the ventilation amount of the ventilation fan by the defrosting operation is set to be smaller than the average ventilation amount obtained by averaging the predetermined amount in the predetermined time, and the ventilation amount of the ventilation fan by the heat collection operation is The ventilation / exhaust heat recovery device according to claim 3, wherein the ventilation / exhaust heat recovery device is set to be larger than the average ventilation volume so as to offset a decrease in the ventilation volume due to the defrosting operation with respect to the average ventilation volume. 前記ヒートポンプユニットは、温水を熱源とする放熱器と接続された温水配管中に温水を循環させる循環ポンプと、該温水配管及び前記冷媒配管が接続され、前記採熱運転において該温水配管中の温水を冷媒から回収した熱により加熱するヒートポンプ熱交換器とを有し、
前記計画換気制御手段は、前記採熱運転の実行時は前記循環ポンプを所定流量で作動させ、前記除霜運転の実行に伴って前記ヒートポンプユニットの前記圧縮機を停止した時又は該停止した時から前記温水配管中に滞留した温水の温度が所定レベル低下する時間を想定して決定した所定時間が経過した時に、前記循環ポンプを停止するか又は前記循環ポンプの循環量を前記所定流量よりも減少させることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の換気排熱回収装置。The heat pump unit has a circulation pump that circulates hot water in a hot water pipe connected to a radiator that uses hot water as a heat source, and the hot water pipe and the refrigerant pipe are connected, and the hot water in the hot water pipe in the heat collection operation. Having a heat pump heat exchanger for heating by heat recovered from the refrigerant,
The planned ventilation control means operates the circulating pump at a predetermined flow rate during execution of the heat collection operation, and stops or stops the compressor of the heat pump unit along with execution of the defrosting operation. When a predetermined time determined assuming a time at which the temperature of the hot water staying in the hot water pipe decreases by a predetermined level has elapsed, the circulation pump is stopped or the circulation amount of the circulation pump is set to be smaller than the predetermined flow rate. The ventilation and exhaust heat recovery device according to claim 3 or 4, wherein the heat is reduced. 前記ヒートポンプユニットは、温水を熱源とする放熱器と接続された温水配管中に温水を循環させる循環ポンプと、該温水配管及び前記冷媒配管が接続され、前記採熱運転において該温水配管中の温水を冷媒から回収した熱により加熱するヒートポンプ熱交換器と、該ヒートポンプ熱交換器から出湯される温水の温度を検出する出湯温度検出手段とを有し、
前記計画換気制御手段は、前記採熱運転の実行時は前記循環ポンプを所定流量で作動させ、前記除霜運転の実行時に前記出湯温度検出手段の検出温度が所定温度以下となったときは、前記循環ポンプを停止するか又は前記循環ポンプの循環流量を前記所定流量よりも減少させることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の換気排熱回収装置。The heat pump unit has a circulation pump that circulates hot water in a hot water pipe connected to a radiator that uses hot water as a heat source, and the hot water pipe and the refrigerant pipe are connected, and the hot water in the hot water pipe in the heat collection operation. A heat pump heat exchanger that heats the hot water recovered from the refrigerant, and a tapping temperature detection unit that detects the temperature of hot water that is discharged from the heat pump heat exchanger.
The planned ventilation control means operates the circulation pump at a predetermined flow rate during the execution of the heat collection operation, and when the detection temperature of the hot water temperature detection means becomes equal to or lower than a predetermined temperature during the execution of the defrosting operation, The ventilation exhaust heat recovery device according to claim 3 or 4, wherein the circulation pump is stopped or the circulation flow rate of the circulation pump is reduced below the predetermined flow rate. 前記ヒートポンプユニットは、前記換気熱交換器と前記冷媒配管を介して接続されて冷媒が循環する冷媒循環回路を構成し、前記冷媒配管を循環する冷媒を圧縮する圧縮機及び前記冷媒配管を循環する冷媒を膨張する膨張弁と、該圧縮機と該膨張弁との間の前記冷媒配管に設けられて冷媒からの熱の回収又は冷媒への吸熱を行うヒートポンプ熱交換器と、前記冷媒配管中の冷媒の循環方向を、前記圧縮機から前記ヒートポンプ熱交換器に冷媒が送出される換気熱交換器吸熱方向と、前記圧縮機から前記換気熱交換器に冷媒が送出される換気熱交換器放熱方向とに切換える冷媒循環方向切換手段とを有し、
前記換気扇による前記屋内における所定時間あたりの総換気量を、所定量以上に保つ計画換気を行う計画換気制御手段を備えて、
該計画換気制御手段は、前記冷媒循環方向切換手段により冷媒の循環方向を前記換気熱交換器吸熱方向に設定して前記換気扇を所定換気量で作動させることによって、前記膨張弁で膨張されて前記換気熱交換器に供給された冷媒により前記換気熱交換器において換気排熱を吸熱すると共に、前記圧縮機で圧縮されて前記ヒートポンプ熱交換器に供給された冷媒から前記ヒートポンプ熱交換器において熱を回収する採熱運転と、
前記冷媒循環方向切換手段により前記圧縮機から送出される冷媒の循環方向を前記換気熱交換器放熱方向に設定して前記換気扇を停止し、前記膨張弁により膨張された冷媒により前記ヒートポンプ熱交換器において吸熱すると共に、前記圧縮機で圧縮された冷媒から前記換気熱交換器において放熱して前記換気熱交換機に付着した霜を除去する除霜運転とを選択的に実行することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の換気排熱回収装置。The heat pump unit is connected to the ventilating heat exchanger via the refrigerant pipe to form a refrigerant circulation circuit that circulates refrigerant, and circulates a compressor that compresses refrigerant circulating through the refrigerant pipe and the refrigerant pipe. An expansion valve for expanding the refrigerant, a heat pump heat exchanger provided in the refrigerant pipe between the compressor and the expansion valve to recover heat from the refrigerant or absorb heat to the refrigerant, and The direction of circulation of the refrigerant is defined as the direction of heat absorption of the ventilation heat exchanger where the refrigerant is sent from the compressor to the heat pump heat exchanger, and the direction of radiation of the ventilation heat exchanger where the refrigerant is sent from the compressor to the ventilation heat exchanger. And a refrigerant circulation direction switching means for switching between
The planned ventilation control means for performing planned ventilation to maintain the total ventilation volume per predetermined time in the room by the ventilation fan per predetermined time or more,
The planned ventilation control means is expanded by the expansion valve by setting the circulation direction of the refrigerant to the ventilation heat exchanger heat absorption direction by the refrigerant circulation direction switching means and operating the ventilation fan at a predetermined ventilation volume. The refrigerant supplied to the ventilation heat exchanger absorbs ventilation exhaust heat in the ventilation heat exchanger and heats the refrigerant in the heat pump heat exchanger from the refrigerant compressed by the compressor and supplied to the heat pump heat exchanger. Heat recovery operation to recover,
The refrigerant circulation direction switching means sets the circulation direction of the refrigerant sent from the compressor to the ventilation heat exchanger radiation direction, stops the ventilation fan, and uses the refrigerant expanded by the expansion valve to heat the heat pump heat exchanger. And selectively performing a defrosting operation of removing heat from the refrigerant compressed by the compressor in the ventilation heat exchanger to remove frost attached to the ventilation heat exchanger. The ventilation and exhaust heat recovery device according to claim 1 or 2. 前記計画換気制御手段は、前記所定時間を制御サイクルとして各制御サイクルにおける前記採熱運転と前記除霜運転の実行時間の配分を決定し、
各制御サイクルにおいて、前記除霜運転による前記換気扇の停止により生じる前記所定量を前記所定時間で平均化した平均換気量に対する減少分を相殺するように、前記採熱運転における前記換気扇の換気量を該平均換気量よりも多く設定することを特徴とする請求項７記載の換気排熱回収装置。The planned ventilation control means determines the distribution of the execution time of the heat collection operation and the defrosting operation in each control cycle with the predetermined time as a control cycle,
In each control cycle, the ventilation amount of the ventilation fan in the heat collection operation, so as to offset the decrease in the average ventilation amount averaged the predetermined amount caused by the stop of the ventilation fan by the defrosting operation in the predetermined time. The ventilation and exhaust heat recovery device according to claim 7, wherein the ventilation and exhaust heat recovery device is set to be larger than the average ventilation volume. 前記ヒートポンプユニットは、温水を熱源とする放熱器と接続された温水配管中に温水を循環させる循環ポンプを有し、
前記ヒートポンプ熱交換器は該温水配管と接続されて、前記採熱運転において、該温水配管中を流通する温水を冷媒から回収した熱により加熱し、
前記計画換気制御手段は、前記採熱運転の実行時は前記循環ポンプを所定流量で作動させ、前記除霜運転の実行に伴って前記冷媒循環方向切換手段により前記圧縮機から送出される冷媒の循環方向を前記熱交換器放熱方向に設定した時、又は該設定した時から前記温水配管中に滞留した温水の温度が所定レベル低下する時間を想定して決定した所定時間が経過した時に、前記循環ポンプを停止するか又は前記循環ポンプの循環量を前記所定流量よりも減少させることを特徴とする請求項７又は請求項８記載の換気排熱回収装置。The heat pump unit has a circulation pump that circulates hot water in a hot water pipe connected to a radiator that uses hot water as a heat source,
The heat pump heat exchanger is connected to the hot water pipe, and in the heat collecting operation, heats hot water flowing through the hot water pipe by heat recovered from a refrigerant,
The planned ventilation control means operates the circulating pump at a predetermined flow rate during the execution of the heat collection operation, and the refrigerant circulation direction switching means performs the refrigerant circulation direction switching with the execution of the defrosting operation. When the circulation direction is set to the heat exchanger heat radiation direction, or when a predetermined time determined assuming a time at which the temperature of the hot water staying in the hot water pipe decreases by a predetermined level from the set time elapses, The ventilation / exhaust heat recovery apparatus according to claim 7 or 8, wherein the circulation pump is stopped or the circulation amount of the circulation pump is reduced below the predetermined flow rate. 前記ヒートポンプユニットは、温水を熱源とする放熱器と接続された温水配管中に温水を循環させる循環ポンプと、前記ヒートポンプ熱交換器から出湯される温水の温度を検出する出湯温度検出手段とを有し、
前記ヒートポンプ熱交換器は該温水配管と接続されて、前記採熱運転において、該温水配管中の温水を冷媒から回収した熱により加熱し、
前記計画換気制御手段は、前記採熱運転の実行時は前記循環ポンプを所定流量で作動させ、前記除霜運転の実行時に前記出湯温度検出手段の検出温度が所定温度以下となったときは、前記循環ポンプを停止するか又は前記循環ポンプを前記所定流量よりも少ない流量で作動させることを特徴とする請求項７又は請求項８記載の換気排熱回収装置。The heat pump unit has a circulation pump that circulates hot water in a hot water pipe connected to a radiator that uses hot water as a heat source, and a tap water temperature detection unit that detects a temperature of hot water that is discharged from the heat pump heat exchanger. And
The heat pump heat exchanger is connected to the hot water pipe, and in the heat collecting operation, heats the hot water in the hot water pipe by heat recovered from the refrigerant,
The planned ventilation control means operates the circulation pump at a predetermined flow rate during the execution of the heat collection operation, and when the detection temperature of the hot water temperature detection means becomes equal to or lower than a predetermined temperature during the execution of the defrosting operation, 9. The ventilation and exhaust heat recovery device according to claim 7, wherein the circulation pump is stopped or the circulation pump is operated at a flow rate smaller than the predetermined flow rate.
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