JP2008309381A - 熱交換換気装置 - Google Patents

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Hidefumi Noda
英文 野田
Koji Toda
宏二 戸田
Hiroto Komiyama
浩人 小宮山
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Abstract

【課題】室内の湿度を下げることができ、かつ、室内の温度が下がり過ぎることのない熱交換換気装置を得ること。
【解決手段】給気送風機により室外側吸込口から室外空気を吸込み、熱交換器の給気通路を通して室内側吹出口から室内に給気する給気路と、排気送風機により室内側吸込口から室内空気を吸込み、前記熱交換器の排気通路を通して室外側吹出口から室外に排気する排気路と、を備える熱交換換気装置において、前記室外側吸込口に設置され室外空気の温度及び湿度を検出し温度及び湿度信号を夫々出力する室外温度センサー19c及び室外湿度センサー19dと、前記室内側吸込口に設置され室内空気の温度及び湿度を検出し温度及び湿度信号を夫々出力する室内温度センサー20a及び室内湿度センサー20bと、前記室外、室内温度センサー及び室外、室内湿度センサーの出力信号に基づいて前記給気送風機及び排気送風機の送風量を制御する制御装置と、を備える。
【選択図】 図4

Description

本発明は、熱交換器を介して同時給排気による熱交換を行なう熱交換換気装置に関するものである。
従来、吸込口と吹出口とを室内側と室外側のそれぞれに一組づつ設けた箱体と、この箱体内に上記吸込口と上記吹出口との間で交差するように設けられた上記室内側から上記室外側に至る給気通路および排気通路と、これらの給気通路と排気通路に設けられた給気流および排気流を形成する送風機と、上記交差部に設けられ上記給気流と上記排気流との間で熱交換する熱交換器と、上記排気通路または上記給気通路と並設され上記熱交換器を迂回するバイパス通路と、このバイパス通路を開閉するバイパスダンパと、上記排気通路または給気通路の側壁に設けられた風路切換えダンパとを備え、上記バイパスダンパと上記風路切換えダンパにより上記送風機の吸込みおよび吹出し方向を切換えるようにした熱交換器付換気装置がある(例えば、特許文献1参照)。
また、住宅等の建物の各居室に設けられ屋内外に連通する給気口と、建物の屋外に面して設けられ屋内の空気を排気する換気扇とを備える換気装置において、空気の温度、及び湿度を検知するための温度センサーと湿度センサーとがそれぞれに建物の屋外と屋内に設けられ、屋内の絶対湿度の演算結果に基づいて上記換気扇の風量を制御する制御回路が設けられている換気装置がある(例えば、特許文献2参照)。
特開平01−318841号公報 特開平09−026172号公報
しかしながら、特許文献1に記載された従来の技術によれば、室内の湿度が上昇したときに、絶対湿度が低い室外の空気の給気風量を増加させて室内の湿度を下げることができない。そのため、窓ガラスが結露する、という問題があった。
また、特許文献2に記載された従来の技術によれば、温度センサーと湿度センサーとをそれぞれ建物の屋外と屋内に設置しなければならない。そのため、設置作業が煩雑であり、しかも、室内の温度が下がり過ぎてしまう、という問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、室内の湿度を下げることができ、かつ、室内の温度が下がり過ぎることのない熱交換換気装置を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ケーシングに格納され、給気送風機により室外側吸込口から室外空気を吸込み、熱交換器の給気通路を通して室内側吹出口から室内に給気する給気路と、排気送風機により室内側吸込口から室内空気を吸込み、前記熱交換器の排気通路を通して室外側吹出口から室外に排気する排気路と、を備える熱交換換気装置において、前記室外側吸込口に設置され室外空気の温度及び湿度を検出し温度及び湿度信号を夫々出力する室外温度センサー及び室外湿度センサーと、前記室内側吸込口に設置され室内空気の温度及び湿度を検出し温度及び湿度信号を夫々出力する室内温度センサー及び室内湿度センサーと、前記室外、室内温度センサー及び室外、室内湿度センサーの出力信号に基づいて前記給気送風機及び排気送風機の送風量を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。
この発明によれば、室内の湿度を下げることができ、かつ、室内の温度が下がり過ぎることのない熱交換換気装置が得られる、という効果を奏する。
以下に、本発明にかかる熱交換換気装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、本発明にかかる熱交換換気装置の実施の形態1を示す透視斜視図であり、図2は、透視平面図であり、図3は、透視側面図であり、図4は、送風機の制御装置のブロック構成図であり、図5は、室外温度及び室内外湿度条件によって異なる送風機(ファン)の運転モードを示すテーブルである。
図1〜図3に示すように、熱交換換気装置100は、室外空気対室内空気の熱交換を行う熱交換器1が、直方体の箱形に形成された本体ケーシング2内に設置され、同時給排気により、熱交換を行いながら室内の換気を行う。
熱交換換気装置100には、給気送風機5により室外側吸込口26から室外空気を吸込み、熱交換器1の給気通路1a(図3参照)を通して室内側吹出口27から室内に給気する給気路4と、排気送風機3により室内側吸込口24から室内空気を吸込み、熱交換器1の排気通路1b(図3参照)を通して室外側吹出口25から室外に排気する排気路6と、が形成されている。
本体ケーシング2内に、熱交換器1、給気送風機5及び排気送風機3を組付け、給気路部品12と排気路部品11を装着することにより、給気路4と排気路6が形成される。
給気路4は、排気路部品11の入口部分15に対応する本体ケーシング2の開口部を室外側吸込口26とし、排気路部品11の入口部分15から熱交換器1の上側の面から熱交換器1の給気通路1aを経て給気送風機5から給気路部品12の出口部分14に至り、出口部分14の開口部に対応する本体ケーシング2の開口部を室内側吹出口27とする通風路として形成される。
一方、排気路6は、給気路部品12の入口部分15に対応する本体ケーシング2の開口部を室内側吸込口24とし、給気路部品12の入口部分15から熱交換器1の上側の面から熱交換器1の排気通路1bを経て排気送風機3から排気路部品11の出口部分14に至り、出口部分14の開口部に対応する本体ケーシング2の開口部を室外側吹出口25とする通風路として形成される。
また、バイパス給気路10は、バイパスダンパ9の開放により、給気路4の室外側吸込口26から排気路部品11の入口部分15を経て熱交換器1を迂回して給気路部品12の出口部分14から室内側吹出口27に室外空気を給気する通風路として形成されている。
また、図示はしないが、バイパス排気路を、バイパスダンパの開放により、排気路6の室内側吸込口24から給気路部品12の入口部分15を経て熱交換器1を迂回して排気路部品11の出口部分14から室外側吹出口25に室内空気を排気する通風路として形成してもよい。
給気路4の室外側吸込口26及び室内側吹出口27、排気路6の室内側吸込口24及び室外側吹出口25には、ダクト接続筒16が取付けられている。
熱交換換気装置100は、給気路4により熱交換器1を通して室外空気を室内へ給気することができ、同時に、排気路6により熱交換器1を通して室内空気を室外に排気することができ、熱交換器1で熱交換を行いながら同時給排気による熱交換換気を行うことができる。
また、ダンパによりバイパス給気路10又はバイパス排気路を開放することにより、給気送風機5又は排気送風機3により室外空気又は室内空気を熱交換器1を通さずに室内又は室内へ給気又は排気することもでき、熱交換を伴わない普通換気も行うことができる。
排気路部品11の送風機ケーシング部13と出口部分14とは排気路として連通している。出口部分14は、送風機ケーシング部13からの送風方向とこれに直交する二方向に開口しており、出口部分14の分岐部分には、図2に示すように、排気路6の室外側吹出口25の二方向の開口の排気路開口面積を調節できるようにダンパ板7が設けられている。
このダンパ板7は、図示しないダンパ軸を中心に回動することにより、排気路6の室外側吹出口25の開口している二方向のうち、一方向の開口の排気路開口面積を縮小するとともに、もう一方向の開口の排気路開口面積を拡大する。
給気路部品12の送風機ケーシング部13と出口部分14とは排気路として連通している。出口部分14は、送風機ケーシング部13からの送風方向とこれに直交する二方向に開口しており、出口部分14の分岐部分には、図2に示すように、給気路4の室内側吹出口27の二方向の開口の排気路開口面積を調節できるようにダンパ板8が設けられている。
このダンパ板7は、図示しないダンパ軸を中心に回動することにより、排気路6の室外側吹出口25の開口している二方向のうち、一方向の開口の排気路開口面積を縮小するとともに、もう一方向の開口の排気路開口面積を拡大する。
熱交換換気装置100には、室外側吹出口25に温度センサー19a及び湿度センサー19b、室外側吸込口26に室外温度センサー19c及び室外湿度センサー19d、室内側吸込口24に室内温度センサー20a及び室内湿度センサー20b、室内側吹出口27に室内吹出し温度センサー20c及び室内吹出し湿度センサー20d、を夫々設置する。
これらのセンサーにより、室外空気と室内空気の温度及び相対湿度を検出し、検出結果に基づいて、室外空気と室内空気の絶対湿度を計算することにより、室外空気の絶対湿度と室内空気の絶対湿度を把握することができる。それ故、例えば、室外空気の絶対湿度が室内空気の絶対湿度より低いときは、換気風量を大きくする等の熱交換換気装置100の運転制御が可能となる。また、室内吹出し空気の絶対湿度が室内空気の絶対湿度より低いときに、換気風量を大きくする等の熱交換換気装置100の運転制御を行ってもよい。
図4に示すように、送風機の制御装置200においては、温度センサー19c(又は20c)、20aと、湿度センサー19d(又は20d)、20bにより、室外空気(又は室内吹出し空気)と室内空気の温度及び相対湿度を検出し、温度及び相対湿度信号を夫々演算手段34に出力する。演算手段34は、出力された温度及び相対湿度信号に基づいて、飽和水蒸気曲線により、室外空気(又は室内吹出し空気)と室内空気の絶対湿度を演算する。
演算手段34は、室外空気(又は室内吹出し空気)と室内空気の絶対湿度の演算結果を風量設定手段35に出力し、風量設定手段35は、出力された室外空気(又は室内吹出し空気)と室内空気の絶対湿度の大小により、図5に示す送風機(ファン)の運転モード設定テーブルに基づいて、送風機3、5の風量を設定し、モータ駆動装置31に指令し、送風機3、5のモータ22、23を制御して送風機3、5の送風量を制御する。演算手段34及び風量設定手段35が、送風機の制御装置200を構成している。室内吹出し空気の温度及び相対湿度を用いて送風量を制御するほうが、室外空気の温度及び相対湿度を用いて送風量を制御するよりも、より正確な制御を行なうことができる。
図5に示すように、冬期厳寒期、冬期通常期、春秋中間期、夏期の夫々における室外空気の温度又は室内吹出し空気の温度(室内供給温度;以下SA温度という。)を冬期厳寒期は5℃未満、冬期通常期は5℃以上10℃未満、春秋中間期は10℃以上18℃未満、夏期は18℃以上とする。
冬期厳寒期においては、SA温度が5℃未満であり、居住者が寒さを感じるので給気を止めるか、あるいは、送風能力の20%以下の微弱風量に設定する。冬期通常期で、SAの絶対湿度が室内空気RAの絶対湿度より低いときは、除湿を目的として、送風能力の40%〜60%程度の風量で、熱交換換気又は熱交換しないバイパス換気を行う。
ただし、冬期通常期において、SA絶対湿度が室内空気RAの絶対湿度より高いときは、積極的な換気を行わずに、前記の送風能力の20%以下の微弱風量に切り替え、必要最低換気量を確保しつつ、なるべく室内の湿度を上昇させないようにする。
また、春秋中間期においては、室内空気RA絶対湿度がSA絶対湿度より高いときは、送風能力の60%〜100%の強風量で積極的に室内の湿度を低減させる。反対に、室内空気RA絶対湿度がSA絶対湿度より低いときは、前記の送風能力の20%以下の微弱風量に切り替え、なるべく室内の湿度を上昇させないようにする。
夏期においては、エアコンにより室内空気RAの絶対湿度が低減されるのに対して、SA絶対湿度は高くなる傾向があるので、前記の送風能力の20%以下の微弱風量に切り替え、必要最低換気風量を確保しつつ、なるべく室内の絶対湿度を上昇させないようにする。
実施の形態2.
図6は、本発明にかかる熱交換換気装置の実施の形態2を示す斜視図であり、図7は、実施の形態2の熱交換換気装置の透視平面図である。
図6及び図7に示すように、実施の形態2の熱交換換気装置300は、室外空気対室内空気の熱交換を行う熱交換器43、43が、直方体の箱形に形成された本体ケーシング38内の略中央部に略ハ字形に平行して設置され、同時給排気により、熱交換を行いながら室内の換気を行う。
熱交換換気装置300には、本体ケーシング38内の左方に設置された給気送風機44により、本体ケーシング38の右方に設けられた室外側吸込口39から室外空気を吸込み、給気フィルタ42、42及び熱交換器43、43の給気通路を通して、本体ケーシング38の上に取外し可能に設置された小形の室内側ケーシング45に設けられた室内側吹出口37から室内に給気する給気路(図7に破線で示す;給気路の仕切壁は図示していない。)と、本体ケーシング38内の右方に設置された排気送風機41により、室内側ケーシング45に設けられた室内側吸込口40から室内空気を吸込み、熱交換器43、43の排気通路を通して本体ケーシング38の右方に設けられた室外側吹出口36から室外に排気する排気路(図7に実線で示す;排気路の仕切壁は図示していない。)と、が形成されている。
上記のように、室内側ケーシング45には、室内側吹出口37及び室内側吸込口40が設けられ、室内側ケーシング45内には、室内側の給排気路が形成されている。また、図示しないが、本体ケーシング38内に、実施の形態1の熱交換換気装置100のような、バイパス給気路又はバイパス排気路を設けてもよい。
実施の形態2の熱交換換気装置300は、図7に破線で示す給気路により熱交換器43、43を通して室外空気を室内へ給気することができ、同時に、図7に実線で示す排気路により熱交換器43、43を通して室内空気を室外に排気することができ、熱交換器43、43で熱交換を行いながら同時給排気による熱交換換気を行うことができる。
また、ダンパによりバイパス給気路又はバイパス排気路を開放することにより、給気送風機44又は排気送風機41により室外空気又は室内空気を熱交換器43、43を通さずに室内又は室内へ給気又は排気することもでき、熱交換を伴わない普通換気も行うことができる。
熱交換換気装置300には、室外側吸込口39に室外温度センサー19c及び室外湿度センサー19d、室内側吸込口40に室内温度センサー20a及び室内湿度センサー20b、が夫々設置されている。
これらのセンサーにより、室外空気と室内空気の温度及び相対湿度を検出し、検出結果に基づいて、飽和水蒸気曲線から、室外空気と室内空気の絶対湿度を計算することにより、室外空気の絶対湿度と室内空気の絶対湿度を把握することができる。それ故、例えば、室外空気の絶対湿度が室内空気の絶対湿度より低いときは、換気風量を大きくする等の熱交換換気装置300の運転制御が可能である。
実施の形態2の熱交換換気装置300の送風機の制御装置及び制御方法は、図4及び図5に示すものと同等であるので、説明を省略する。
実施の形態2の熱交換換気装置300は、小形の室内側ケーシング45を、本体ケーシング38から取外すことができるようになっていて、熱交換換気装置300を、住宅の屋根裏に設置するときに、両者を分割し、小さな点検口から搬入することができる。
以上のように、本発明にかかる熱交換換気装置は、湿度の高い地域の建物に設置する熱交換換気装置として有用である。
本発明にかかる熱交換換気装置の実施の形態1を示す透視斜視図である。 実施の形態1の熱交換換気装置の透視平面図である。 実施の形態1の熱交換換気装置の透視側面図である。 送風機の制御装置のブロック構成図である。 室外温度及び室内外湿度条件によって異なる送風機(ファン)の運転モードを示すテーブルである。 本発明にかかる熱交換換気装置の実施の形態2を示す斜視図である。 実施の形態2の熱交換換気装置の透視平面図である。
符号の説明
1 熱交換器
1a 給気通路
1b 排気通路
2,38 本体ケーシング(ケーシング)
3,41 排気送風機
4 給気路
5,44 給気送風機
6 排気路
7 ダンパ板
8 ダンパ板
9 バイパスダンパ
10 バイパス給気路
11 排気路部品
12 給気路部品
13 送風機ケーシング部
14 出口部分
15 入口部分
16 ダクト接続筒
19a,19c,20a,20c 温度センサー
19b,19d,20b,20d 湿度センサー
22,23 モータ
24,40 室内側吸込口
25,36 室外側吹出口
26,39 室外側吸込口
27,37 室内側吹出口
31 モータ駆動装置
34 演算手段
35 風量設定手段
42 給気フィルタ
43 熱交換器
45 室内側ケーシング
100,300 熱交換換気装置
200 制御装置

Claims (19)

  1. ケーシングに格納され、
    給気送風機により室外側吸込口から室外空気を吸込み、熱交換器の給気通路を通して室内側吹出口から室内に給気する給気路と、
    排気送風機により室内側吸込口から室内空気を吸込み、前記熱交換器の排気通路を通して室外側吹出口から室外に排気する排気路と、
    を備える熱交換換気装置において、
    前記室外側吸込口に設置され室外空気の温度及び湿度を検出し温度及び湿度信号を夫々出力する室外温度センサー及び室外湿度センサーと、
    前記室内側吸込口に設置され室内空気の温度及び湿度を検出し温度及び湿度信号を夫々出力する室内温度センサー及び室内湿度センサーと、
    前記室外、室内温度センサー及び室外、室内湿度センサーの出力信号に基づいて前記給気送風機及び排気送風機の送風量を制御する制御装置と、
    を備えることを特徴とする熱交換換気装置。
  2. 前記給気路又は排気路を前記熱交換器を通さないバイパス給気路又はバイパス排気路に切換えるダンパをさらに備え、
    前記制御装置は、前記温度センサー及び湿度センサーの出力信号に基づいて前記ダンパの切換えを制御することを特徴とする請求項1に記載の熱交換換気装置。
  3. 前記制御装置は、前記室外温度センサーの検出温度が5℃未満のとき、前記給気送風機の送風量を送風能力の0〜20%に設定することを特徴とする請求項1に記載の熱交換換気装置。
  4. 前記制御装置は、前記室外温度センサーの検出温度が5℃以上10℃未満で、前記室外温度センサー及び室外湿度センサーの出力信号に基づいて演算された室外絶対湿度が、前記室内温度センサー及び室内湿度センサーの出力信号に基づいて演算された室内絶対湿度より低いときは、前記給気送風機及び排気送風機の送風量を送風能力の40〜60%に設定することを特徴とする請求項1に記載の熱交換換気装置。
  5. 前記制御装置は、前記室外温度センサーの検出温度が5℃以上10℃未満で、前記室外絶対湿度が前記室内絶対湿度より低いときは、前記ダンパを切換えて前記給気路又は排気路を前記熱交換器を通さない前記バイパス給気路又はバイパス排気路に切換え、前記給気送風機及び排気送風機の送風量を送風能力の40〜60%に設定することを特徴とする請求項2に記載の熱交換換気装置。
  6. 前記制御装置は、前記室外温度センサーの検出温度が5℃以上10℃未満で、前記室外絶対湿度が前記室内絶対湿度より高いときは、前記給気送風機及び排気送風機の送風量を送風能力の0〜20%に設定することを特徴とする請求項1に記載の熱交換換気装置。
  7. 前記制御装置は、前記室外温度センサーの検出温度が10℃以上18℃未満で、前記室外絶対湿度が前記室内絶対湿度より低いときは、前記給気送風機及び排気送風機の送風量を送風能力の60〜100%に設定することを特徴とする請求項1に記載の熱交換換気装置。
  8. 前記制御装置は、前記室外温度センサーの検出温度が10℃以上18℃未満で、前記室外絶対湿度が前記室内絶対湿度より高いときは、前記給気送風機及び排気送風機の送風量を送風能力の0〜20%に設定することを特徴とする請求項1に記載の熱交換換気装置。
  9. 前記制御装置は、前記室外温度センサーの検出温度が18℃以上のときは、前記給気送風機及び排気送風機の送風量を送風能力の0〜20%に設定することを特徴とする請求項1に記載の熱交換換気装置。
  10. ケーシングに格納され、
    給気送風機により室外側吸込口から室外空気を吸込み、熱交換器の給気通路を通して室内側吹出口から室内に給気する給気路と、
    排気送風機により室内側吸込口から室内空気を吸込み、前記熱交換器の排気通路を通して室外側吹出口から室外に排気する排気路と、
    を備える熱交換換気装置において、
    前記室内側吹出口に設置され室内吹出し空気の温度及び湿度を検出し温度及び湿度信号を夫々出力する室内吹出し温度センサー及び室内吹出し湿度センサーと、
    前記室内側吸込口に設置され室内空気の温度及び湿度を検出し温度及び湿度信号を夫々出力する室内温度センサー及び室内湿度センサーと、
    前記室内吹出し温度センサー、室内温度センサー、室内吹出し湿度センサー及び室内湿度センサーの出力信号に基づいて前記給気送風機及び排気送風機の送風量を制御する制御装置と、
    を備えることを特徴とする熱交換換気装置。
  11. 前記給気路又は排気路を前記熱交換器を通さないバイパス給気路又はバイパス排気路に切換えるダンパをさらに備え、
    前記制御装置は、前記温度センサー及び湿度センサーの出力信号に基づいて前記ダンパの切換えを制御することを特徴とする請求項10に記載の熱交換換気装置。
  12. 前記制御装置は、前記室内吹出し温度センサーの検出温度が5℃未満のとき、前記給気送風機の送風量を送風能力の0〜20%に設定することを特徴とする請求項10に記載の熱交換換気装置。
  13. 前記制御装置は、前記室内吹出し温度センサーの検出温度が5℃以上10℃未満で、前記室内吹出し温度センサー及び室内吹出し湿度センサーの出力信号に基づいて演算された室内吹出し空気の絶対湿度が、前記室内温度センサー及び室内湿度センサーの出力信号に基づいて演算された室内絶対湿度より低いときは、前記給気送風機及び排気送風機の送風量を送風能力の40〜60%に設定することを特徴とする請求項10に記載の熱交換換気装置。
  14. 前記制御装置は、前記室内吹出し温度センサーの検出温度が5℃以上10℃未満で、前記室内吹出し空気の絶対湿度が前記室内絶対湿度より低いときは、前記ダンパを切換えて前記給気路又は排気路を前記熱交換器を通さない前記バイパス給気路又はバイパス排気路に切換え、前記給気送風機及び排気送風機の送風量を送風能力の40〜60%に設定することを特徴とする請求項11に記載の熱交換換気装置。
  15. 前記制御装置は、前記室内吹出し温度センサーの検出温度が5℃以上10℃未満で、前記室内吹出し空気の絶対湿度が前記室内絶対湿度より高いときは、前記給気送風機及び排気送風機の送風量を送風能力の0〜20%に設定することを特徴とする請求項10に記載の熱交換換気装置。
  16. 前記制御装置は、前記室内吹出し温度センサーの検出温度が10℃以上18℃未満で、前記室内吹出し空気の絶対湿度が前記室内絶対湿度より低いときは、前記給気送風機及び排気送風機の送風量を送風能力の60〜100%に設定することを特徴とする請求項10に記載の熱交換換気装置。
  17. 前記制御装置は、前記室内吹出し温度センサーの検出温度が10℃以上18℃未満で、前記室内吹出し空気の絶対湿度が前記室内絶対湿度より高いときは、前記給気送風機及び排気送風機の送風量を送風能力の0〜20%に設定することを特徴とする請求項10に記載の熱交換換気装置。
  18. 前記制御装置は、前記室内吹出し温度センサーの検出温度が18℃以上のときは、前記給気送風機及び排気送風機の送風量を送風能力の0〜20%に設定することを特徴とする請求項10に記載の熱交換換気装置。
  19. 前記ケーシングは、設置場所への搬入時に、分割可能であることを特徴とする請求項1〜18のいずれか一つに記載の熱交換換気装置。
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