JP2010190524A - 換気装置、及び換気装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力損失の変化や配管による風量への影響を低減させ、換気設計通りの風量による換気を可能とする換気装置、及び換気装置の制御方法を得ること。
【解決手段】熱交換器２と、給気風路に設けられた送風機である給気用送風機３と、排気風路に設けられた送風機である排気用送風機４と、制御手段である制御装置５と、風量設定手段である風量設定装置７と、を有し、制御手段は、給気用送風機３及び排気用送風機４のそれぞれに対し、所定の回転数で送風機を駆動させる試運転における送風機の駆動電圧から、送風機の圧力損失のランクを設定し、風量設定手段により設定された設定風量で送風機を駆動させる通常運転において、運転状態の変化を検知することにより、ランクを変更し、駆動電圧を再設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換器を備える換気装置、及び換気装置の制御方法に関するものである。

熱交換器を備える換気装置には、室外吸込口から熱交換器を介して室内吹出口に至る給気風路と、室内吸込口から熱交換器を介して室外吹出口に至る排気風路とが形成されている。換気装置は、熱交換器を介した給排気により、室内の換気とともに熱回収をし、室内の冷暖房における熱損失を低減させる。従来、換気装置としては、給気用送風機、排気用送風機のいずれもＡＣモータを使用するもの、排気用送風機にのみＤＣブラシレスモータを使用するものが知られている。図１４は、給気用送風機、排気用送風機のいずれもＡＣモータを使用する従来の換気装置の風量−静圧特性の例を示す。図１５は、排気用送風機にのみＤＣブラシレスモータを使用する従来の換気装置の風量−静圧特性の例を示す。

給気用送風機、排気用送風機のいずれもＡＣモータを使用する換気装置の場合、給気風量及び排気風量は、例えば強運転、弱運転の二段階のみの制御とされ、いずれの風量も機外静圧に応じて決まることとなる。排気用送風機にのみＤＣブラシレスモータを使用する換気装置の場合、排気風量を定風量とする制御が可能となる。排気について設定される全ての設定風量の上限機外静圧は、モータが最大出力であるときの機外静圧となるように制御される。また、例えば特許文献１には、給気用送風機、排気用送風機のいずれもＤＣモータを使用する換気装置の技術が提案されている。

特開平７−２８０３３０号公報

機外静圧に応じて風量が決まる換気装置の場合、住宅等のダクト配管の長さによって得られる風量が異なることとなる。このため、換気装置を設置するごとにダクト配管での圧力損失を計算し、必要な風量が得られることの確認が必要となる。また、施工時の不具合等により、ダクト配管の長さや曲がりが設計とは異なるものとなった場合に、実際に得られる風量が必要な風量とは異なる場合が生じる。全ての設定風量の上限機外静圧が一定である換気装置の場合、低い設定風量であっても、空調用フィルタの目詰まり等により想定以上にまで静圧が上昇したときに、モータの駆動電圧を上げ、設定風量を確保しようとすることとなる。このため、消費電力が上がり、ファンの回転数の上昇により騒音が増大する場合があることが課題となる。静圧の上昇による騒音を低減させるために設定風量を下げる調整をしても、実際の動作点が変わらず、調整通りに風量が切り替わらない場合も生じ得る。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、圧力損失の変化や配管による風量への影響を低減させ、換気設計通りの風量による換気を可能とする換気装置、及び換気装置の制御方法を提供す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、熱交換器と、室外吸込口から前記熱交換器を介して室内吹出口へ通じる給気風路に設けられた送風機である給気用送風機と、室内吸込口から前記熱交換器を介して室外吹出口へ通じる排気風路に設けられた送風機である排気用送風機と、前記給気用送風機の駆動と、前記排気用送風機の駆動とを制御する制御手段と、前記給気用送風機の風量と、前記排気用送風機の風量とを設定するための風量設定手段と、を有し、前記制御手段は、前記給気用送風機及び前記排気用送風機のそれぞれに対し、所定の回転数で前記送風機を駆動させる試運転における前記送風機の駆動電圧から、前記送風機の圧力損失のランクを設定し、前記風量設定手段により設定された設定風量で前記送風機を駆動させる通常運転において、運転状態の変化を検知することにより、前記ランクを変更し、前記駆動電圧を再設定することを特徴とする。

本発明によれば、圧力損失の変化や配管による風量への影響を低減させ、換気設計通りの風量による換気を可能にできるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１に係る換気装置の概略平面図である。 図２は、換気装置の動作手順を説明するフローチャートである。 図３は、送風機の駆動電圧と圧力損失との関係の例を表したグラフである。 図４は、設定風量、圧力損失のランク、及び送風機の駆動電圧の関係を表すテーブルの例を示す図である。 図５は、実施の形態２に係る風量設定装置の平面図である。 図６は、換気装置の設定風量の例を示す図である。 図７は、実施の形態３に係る風量設定装置の平面図である。 図８は、実施の形態４に係る風量設定装置の平面図である。 図９は、換気装置の動作手順を説明するフローチャートである。 図１０は、換気装置の風量−静圧特性の例を示す図である。 図１１は、実施の形態５に係る換気装置の風量−静圧特性の例を示す図である。 図１２は、実施の形態６に係る換気装置の概略平面図である。 図１３は、外気温検知器による検知結果に応じて風量を制御する動作を説明するフローチャートである。 図１４は、従来の換気装置の風量−静圧特性の例を示す図である。 図１５は、従来の換気装置の風量−静圧特性の例を示す図である。

以下に、本発明に係る換気装置、及びその制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る換気装置の概略平面図である。換気装置は、本体１に収納された熱交換器２、給気用送風機３、排気用送風機４を有する。室外吸込口１ａ、室内吹出口１ｂ、室内吸込口１ｃ、室外吹出口１ｄは、本体１に設けられている。室外吸込口１ａは、室外の外気を本体１に取り込むために設けられている。室内吹出口１ｂは、室外吸込口１ａから本体１へ取り込んだ空気を室内へ供給するために設けられている。室内吸込口１ｃは、室内の空気を本体１に取り込むために設けられている。室外吹出口１ｄは、室内吸込口１ｃから本体１へ取り込んだ空気を室外へ排出するために設けられている。

熱交換器２は、風路を形成するための波状板と、熱を伝播させる平板とを交互に多数積層させ、角柱状に形成されている。波状板は、平板を介して積層された波状板同士について、波形状の向きが互いに９０度異なるように配置されている。給気用送風機３は、室外吸込口１ａから熱交換器２を介して室内吹出口１ｂへ通じる給気風路に設けられた送風機であって、ＤＣブラシレスモータを備える。給気用送風機３の送風により、給気風路には、室外から室内へ空気が流動する給気流Ａが生じる。排気用送風機４は、室内吸込口１ｃから熱交換器２を介して室外吹出口１ｄへ通じる排気風路に設けられた送風機であって、ＤＣブラシレスモータを備える。排気用送風機４の送風より、排気風路には、室内から室外へ空気が流動する排気流Ｂが生じる。ＤＣブラシレスモータを用いることで、給気用送風機３と排気用送風機４とは、定風量で駆動させる制御が可能である。

制御装置５は、給気用送風機３の駆動と、排気用送風機４の駆動とを制御する制御手段として機能する。記憶部６は、制御装置５を構成するマイクロコンピュータのＲＯＭ等であって、換気装置の制御のためのプログラム等を記憶する。風量設定装置７は、給気用送風機３の風量と、排気用送風機４の風量とを設定するための風量設定手段として機能する。

運転スイッチの手動操作等により換気装置へ運転要求をすると、制御装置５は、給気用送風機３の運転と排気用送風機４の運転とを同時に開始させる。換気装置は、給気用送風機３による給気流Ａにより室外の外気を室内へ供給し、排気用送風機４による排気流Ｂにより室内の空気を室外へ排出する。換気装置は、熱交換器２を介した給排気により、室内の換気とともに熱回収をし、室内の冷暖房における熱損失を低減させる。

図２は、換気装置の動作手順を説明するフローチャートである。ここで説明する動作手順のプログラムは、記憶部６に記憶されている。運転スイッチの手動操作等により換気装置への運転要求（ステップＳ１）がなされると、制御装置５は、試運転プログラムによる制御を開始させる。制御装置５は、給気用送風機３及び排気用送風機４のいずれも所定の回転数Ｎｔでモータが駆動するように、給気用送風機３の駆動電圧と排気用送風機４の駆動電圧とを調整する（ステップＳ２）。回転数Ｎｔは、適宜設定可能であって、例えば、１５００ｒｐｍとする。

ステップＳ３では、給気用送風機３における回転数、排気用送風機４における回転数のいずれもが所定の回転数Ｎｔに収束しているか否かを判定する。所定の回転数Ｎｔに収束しているか否かは、回転数が所定の範囲内、例えば、Ｎｔ±１０ｒｐｍの範囲内か否かにより判定する。給気用送風機３における回転数、排気用送風機４における回転数の少なくとも一方が所定の回転数Ｎｔに収束していないと判定した場合（ステップＳ３、Ｎｏ）、ステップＳ２に戻り、駆動電圧を調整する。

給気用送風機３における回転数、排気用送風機４における回転数がいずれも所定の回転数Ｎｔに収束していると判定した場合（ステップＳ３、Ｙｅｓ）、そのときの給気用送風機３の駆動電圧Ｖｔｓ、排気用送風機４の駆動電圧Ｖｔｅを記憶部６へ記憶させる（ステップＳ４）。次に、ステップＳ５において、給気用送風機３の圧力損失のランクＲｓ、排気用送風機４の圧力損失のランクＲｅをそれぞれ決定する。

図３は、送風機の駆動電圧Ｖｔと圧力損失との関係の例を表したグラフである。所定の回転数Ｎｔでは、圧力損失が大きいほど、必要となる駆動電圧Ｖｔが高くなる。送風機の駆動電圧Ｖｔと圧力損失との関係を表す式は、記憶部６に記憶されている。圧力損失のランクＲは、換気装置の設置場所におけるダクト配管等による圧力損失の大小をランク付けしたものとする。ランクＲは、所定の回転数Ｎｔにおける送風機の駆動電圧Ｖｔと、圧力損失との関係に基づいて設定される。制御装置５は、送風機の駆動電圧Ｖｔと圧力損失との関係を表す式を用いて、試運転における給気用送風機３の駆動電圧Ｖｔｓから、給気用送風機３のランクＲｓを決定する。また、制御装置５は、送風機の駆動電圧Ｖｔと圧力損失との関係を表す式を用いて、試運転における排気用送風機４の駆動電圧Ｖｔｅから、排気用送風機４のランクＲｅを決定する。換気装置の試運転は、ここまでの手順により終了する。

次に、制御装置５は、通常運転プログラムによる制御を開始させる。制御装置５は、風量設定装置７で設定された設定風量に対する、ランクＲごとの駆動電圧のデータを参照することにより、給気用送風機３の駆動電圧Ｖｓと、排気用送風機４の駆動電圧Ｖｅとを設定する（ステップＳ６）。

図４は、設定風量、圧力損失のランクＲ、及び送風機の駆動電圧の関係を表すテーブルの例を示す。かかるテーブルは、記憶部６に記憶されている。風量設定装置７で設定可能である設定風量は、例えば、８０、１２０、１６０、２００（ｍ^３／ｈ）であるとする。また、圧力損失のランクＲは、１５段階（１〜１５）で設定され、「１」が最低レベル、「１５」が最高レベルであるものとする。例えば、風量設定装置７で設定されている設定風量が「１６０（ｍ^３／ｈ）」、ランクＲが３である場合、制御装置５は、テーブルを参照し、送風機の駆動電圧を「Ｖ_{１６０−３}」と設定する。制御装置５は、給気用送風機３について設定されている設定風量と、ステップＳ５において決定されたランクＲｓとから、駆動電圧Ｖｓを設定する。また、制御装置５は、排気用送風機４について設定されている設定風量と、ステップＳ５において決定されたランクＲｅとから、駆動電圧Ｖｅを設定する。

制御装置５は、ステップＳ６で設定された駆動電圧Ｖｓで給気用送風機３を駆動させ、駆動電圧Ｖｅで排気用送風機４を駆動させることにより、換気装置を通常運転させる。試運転により給気系統及び排気系統のそれぞれについて圧力損失を把握することにより、制御装置５は、通常運転において給気、排気のいずれも確実に設定風量となるように駆動電圧Ｖｓ、Ｖｅを設定することができる。ステップＳ７において、制御装置５は、通常運転開始時における給気用送風機３の回転数Ｎｓ及び電流値Ｉｓ、排気用送風機４の回転数Ｎｅ及び電流値Ｉｅを初期値として記憶部６に記憶させる。

制御装置５は、換気装置を通常運転させる間、給気用送風機３の回転数Ｎｓ及び電流値Ｉｓ、排気用送風機４の回転数Ｎｅ及び電流値Ｉｅを常時検出する。ステップＳ８では、制御装置５は、給気用送風機３についてＩｓ／Ｎｓ^２を算出し、記憶部６に記憶された初期値を用いて算出した場合を基準とする変化量Δ（Ｉｓ／Ｎｓ^２）が所定の範囲、例えば、初期値を用いて算出した場合に対して１０％未満であるか否かを判定する。

変化量Δ（Ｉｓ／Ｎｓ^２）が１０％以上であると判定した場合（ステップＳ８、Ｎｏ）、制御装置５は、給気用送風機３について、圧力損失のランクＲｓに１を加算する（ステップＳ９）。制御装置５は、ステップＳ６に戻ってテーブルを参照することにより、変更後のランクＲｓに基づいて給気用送風機３の駆動電圧Ｖｓを再設定する。

変化量Δ（Ｉｓ／Ｎｓ^２）が１０％未満であると判定した場合（ステップＳ８、Ｙｅｓ）、制御装置５は、排気用送風機４についてＩｅ／Ｎｅ^２を算出し、記憶部６に記憶された初期値を用いて算出した場合を基準とする変化量Δ（Ｉｅ／Ｎｅ^２）が所定の範囲、例えば、初期値を用いて算出した場合に対して１０％未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。

変化量Δ（Ｉｅ／Ｎｅ^２）が１０％以上であると判定した場合（ステップＳ１０、Ｎｏ）、制御装置５は、排気用送風機４について、圧力損失のランクＲｅに１を加算する（ステップＳ１１）。制御装置５は、ステップＳ６に戻ってテーブルを参照することにより、変更後のランクＲｅに基づいて排気用送風機４の駆動電圧Ｖｅを再設定する。なお、ステップＳ９及びステップＳ１１において、ランクＲｓ、Ｒｅに１を加算するとは、圧力損失が増大したとして、ランクＲｓ、Ｒｅを一段階高める変更をすることであるとする。

変化量Δ（Ｉｅ／Ｎｅ^２）が１０％未満であると判定した場合（ステップＳ１０、Ｙｅｓ）、運転スイッチの手動操作等による運転停止の要求がなされない（ステップＳ１２、Ｎｏ）限り、ステップＳ８からの動作を繰り返す。換気装置は、運転停止の要求があった場合（ステップＳ１２、Ｙｅｓ）、動作を終了させる。なお、ステップＳ８及びステップＳ１０の順序は任意であって、同時に行うこととしても良い。

制御装置５は、通常運転における給気用送風機３の回転数Ｎｓ及び電流値Ｉｓの少なくとも一方の変化、排気用送風機４の回転数Ｎｅ及び電流値Ｉｅの少なくとも一方の変化により、換気装置の運転状態の変化を検知する。換気装置の運転状態の変化を検知した場合に駆動電圧を再設定することにより、給気、排気のいずれについても、圧力損失の変化や配管による風量を低減させることが可能となる。運転状態を表すパラメータとしてＩｓ／Ｎｓ^２、Ｉｅ／Ｎｅ^２を用いることで、例えば、フィルタの目詰まり等による圧力損失の増大に対して電流値の増大、回転数の減少があった場合に、運転状態の変化として検知することが可能となる。また、圧力損失のランクＲを一段階上げて駆動電圧を再設定することで、圧力損失が増大するような経時変化に対応して換気装置を適切に制御できる。これにより、換気装置は、換気設計通りの風量を確保することが可能となる。

本実施の形態に係る換気装置を用いることにより、住宅等の建築段階における換気設計が非常に容易となり、実際にダクトを配管する際に設計時から若干の変更が必要となった場合でも、必要な換気量を確実に確保することが可能となる。換気装置は、給気風量と排気風量とを均衡させることにより、住宅内外の圧力差を低減させ、住宅の隙間から流入する空気、流出する空気を最小限に抑えることができる。隙間から流入する空気を低減させることにより、フィルタを通らずに室内へ侵入する粉塵や花粉等を低減させることが可能となる。隙間から流出する空気を低減させることにより、室内と室外との間で熱交換を経ずに流出する空気を減らすことも可能となる。換気装置は、給気、排気のいずれも必要な風量に設定できることにより、換気量を多めに設定する必要を無くし、換気に要するエネルギーを低減させることが可能となる。さらに、室内の冷暖房の効率への影響も抑制することが可能となる。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る風量設定装置７の平面図である。本実施の形態は、風量設定ダイヤル８と弱運転設定スイッチ９とが風量設定装置７に設けられたことを特徴とする。換気装置の平面構成及び動作は、実施の形態１と同様である。

換気装置は、例えば２４時間換気のための弱運転と、急速換気のための強運転とに切り替え可能であるとする。風量設定ダイヤル８は、弱運転、強運転において、「１」から「６」までの六段階で風量を設定するための第１の風量設定手段として機能する。弱運転設定スイッチ９は、弱運転の風量を「弱１」、「弱２」の二段階に切り替えるための第２の風量設定手段として機能する。弱運転の「弱１」における風量は、例えば、強運転の設定風量に対して８０％の風量とする。弱運転の「弱２」における風量は、例えば、強運転の設定風量に対して６０％の風量とする。

図６は、換気装置の設定風量の例を示す。強運転の風量は、風量設定ダイヤル８によって設定される。弱運転の風量は、風量設定ダイヤル８による設定と、弱運転設定スイッチ９による設定との組み合わせにより設定される。例えば、図５に示すように、風量設定ダイヤル８を「３」に合わせ、かつ弱運転設定スイッチ９を「弱１」とする場合、強運転の設定風量は１４０ｍ^３／ｈ、弱運転の設定風量は１１２ｍ^３／ｈとなる。

第１の風量設定手段と第２の風量設定手段とにより風量を設定可能とすることにより、使用者のニーズに応じた風量の設定が可能となる。本実施の形態のように、弱運転の場合に風量設定ダイヤル８と弱運転設定スイッチ９とにより風量を設定可能とすることにより、例えば、外出時や就寝中、季節に応じて設定風量を選択することが可能となる。

本実施の形態により、換気装置のさまざまな利用法が可能となる。例えば、就寝中は人体から発生する二酸化炭素の量は少なくなることから、就寝中は弱運転での換気とする場合がある。夏期に対して冬期は室内外の温度差によって生じる自然換気量が多くなることから、夏期は「弱１」、冬期は「弱２」とすることで、冬期における暖房の負荷の低減や、室内の乾燥の抑制にも効果がある。

また、住宅の不在時に弱運転での換気とする場合、住宅の建築当初はＶＯＣの発生量が多いことが予想されるため、新築から２〜３年は「弱１」、それ以降はＶＯＣの発生量が低減することから「弱２」とすることで、不在時の換気に必要なエネルギーを低減させることが可能となる。住宅において必要な換気量を確保することで、住宅の寿命を長く保つことも可能となる。なお、換気装置は、二つ以上の風量設定手段の組み合わせにより風量を設定可能であれば良く、弱運転の風量を二段階に切り替える場合に限られない。

実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係る風量設定装置７の平面図である。本実施の形態は、給気用、排気用のそれぞれについて風量設定ダイヤルと弱運転設定スイッチとが設けられたことを特徴とする。換気装置の平面構成及び動作は、実施の形態１と同様である。

給気用風量設定ダイヤル８ａ、給気用弱運転設定スイッチ９ａは、給気用送風機３の風量を設定するための給気風量設定手段である。排気用風量設定ダイヤル８ｂ、排気用弱運転設定スイッチ９ｂは、排気用送風機４の風量を設定するための排気風量設定手段である。給気用風量設定ダイヤル８ａ、排気用風量設定ダイヤル８ｂは、弱運転、強運転において、「１」から「６」までの六段階で風量を設定するための第１の風量設定手段として機能する。給気用弱運転設定スイッチ９ａ、排気用弱運転設定スイッチ９ｂは、弱運転の風量を「弱１」、「弱２」の二段階に切り替えるための第２の風量設定手段として機能する。

本実施の形態も、図６に示す設定風量を例として説明する。例えば、図７に示すように、給気用風量設定ダイヤル８ａを「５」に合わせ、かつ給気用弱運転設定スイッチ９ａを「弱２」とする場合、給気用送風機３について、強運転の設定風量は１８０ｍ^３／ｈ、弱運転の設定風量は１０８ｍ^３／ｈとなる。また、排気用風量設定ダイヤル８ｂを「３」に合わせ、かつ排気用弱運転設定スイッチ９ｂを「弱１」とする場合、排気用送風機４について、強運転の設定風量は１４０ｍ^３／ｈ、弱運転の設定風量は１１２ｍ^３／ｈとなる。

換気装置は、給気風量設定手段及び排気風量設定手段を用いることにより、給気風量と排気風量とを個別に設定することが可能となる。給気風量と排気風量とを個別に設定可能とすることにより、例えば、トイレ等に他の排気扇を設置した場合に、住宅全体の給気風量と排気風量とのバランスを調整可能とし、計画的な換気を実現できる。例えば、３０ｍ^３／ｈで運転する他の排気扇を設ける場合に、換気装置は、給気風量２００ｍ^３／ｈに対して排気風量を１７０ｍ^３／ｈとする。また、３０ｍ^３／ｈで運転する他の排気扇が、例えば一階のトイレと二階のトイレとにそれぞれ設置されている場合、換気装置は、給気風量２００ｍ^３／ｈに対して排気風量を１４０ｍ^３／ｈとする。

住宅全体の給気風量と排気風量とが良好なバランスとなることで、住宅の隙間から流入する空気を低減可能となる。これにより、熱交換を経ずに流入する空気や、フィルタを経ずに流入する花粉や塵埃を低減させることができる。さらに、住宅内の負圧を低減させることにより、窓やドアが開けにくくなるような現象も防止することができる。なお、換気装置は、給気風量設定手段及び排気風量設定手段により給気風量と排気風量とを個別に設定可能であれば良く、少なくとも給気側風量設定ダイヤル８ａと排気側風量設定ダイヤル８ｂを備えるものであれば良い。

実施の形態４．
図８は、本発明の実施の形態４に係る風量設定装置７の平面図である。本実施の形態は、定風量制御解除スイッチを有することを特徴とする。換気装置の平面構成は、実施の形態１と同様である。給気用定風量制御解除スイッチ１０ａは、給気用送風機３を定風量で駆動させる制御を解除する定風量制御解除手段である。排気用定風量制御解除スイッチ１０ｂは、排気用送風機４を定風量で駆動させる制御を解除する定風量制御解除手段である。給気用定風量制御解除スイッチ１０ａ、排気用定風量制御解除スイッチ１０ｂは、送風機を定風量とする制御を指定する「定風量」と、送風機を定風量とする制御の解除を指定する「定風量解除」との切り替えのためのスイッチである。

図９は、換気装置の動作手順を説明するフローチャートである。換気装置への運転要求（ステップＳ１）がなされると、制御装置５は、給気用定風量制御解除スイッチ１０ａ、排気用定風量制御解除スイッチ１０ｂがいずれも「定風量解除」であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。給気用定風量制御解除スイッチ１０ａ、排気用定風量制御解除スイッチ１０ｂがいずれも「定風量解除」である場合（ステップＳ２０、Ｙｅｓ）、風量設定装置７で設定された設定風量に対して、給気用送風機３の駆動電圧Ｖｓと、排気用送風機４の駆動電圧Ｖｅとを設定し（ステップＳ２８）、通常運転プログラムによる制御を開始させる。

ここで設定される駆動電圧Ｖｓ、Ｖｅは、予め定められている値であって、例えば、換気装置が設置される最も一般的な配管において設定風量での運転が可能であると想定される電圧とする。換気装置は、運転停止の要求がなされない（ステップＳ２９、Ｎｏ）限り、ステップＳ２８で設定された駆動電圧Ｖｓ、Ｖｅでの通常運転を続け、運転停止の要求があった場合（ステップＳ２９、Ｎｏ）、動作を終了させる。

給気用定風量制御解除スイッチ１０ａ及び排気用定風量制御解除スイッチ１０ｂの少なくとも一方が「定風量解除」でなく「定風量」とされている場合（ステップＳ２０、Ｎｏ）、制御装置５は、実施の形態１と同様に、給気用送風機３及び排気用送風機４のいずれも所定の回転数Ｎｔでモータが駆動するように、給気用送風機３の駆動電圧と排気用送風機４の駆動電圧とを調整する（ステップＳ２）。

ステップＳ３では、給気用送風機３における回転数、排気用送風機４における回転数のいずれもが所定の回転数Ｎｔに収束しているか、例えば、Ｎｔ±１０ｒｐｍの範囲内か否かを判定する。給気用送風機３における回転数、排気用送風機４における回転数の少なくとも一方が所定の回転数Ｎｔに収束していないと判定した場合（ステップＳ３、Ｎｏ）、ステップＳ２に戻り、駆動電圧を調整する。

給気用送風機３における回転数、排気用送風機４における回転数がいずれも所定の回転数Ｎｔに収束していると判定した場合（ステップＳ３、Ｙｅｓ）、そのときの給気用送風機３の駆動電圧Ｖｔｓ、排気用送風機４の駆動電圧Ｖｔｅを記憶部６へ記憶させる（ステップＳ４）。次に、ステップＳ５において、給気用送風機３の圧力損失のランクＲｓ、排気用送風機４の圧力損失のランクＲｅをそれぞれ決定する。

ステップＳ５の後、制御装置５は、通常運転プログラムによる制御を開始させる。制御装置５は、給気用定風量制御解除スイッチ１０ａ、排気用定風量制御解除スイッチ１０ｂがいずれも「定風量」であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。給気用定風量制御解除スイッチ１０ａ、排気用定風量制御解除スイッチ１０ｂがいずれも「定風量」である場合（ステップＳ２１、Ｙｅｓ）、換気装置は、実施の形態１で説明したステップＳ６からステップＳ１２（図２参照）と同様の手順により通常運転動作をする。

給気用定風量制御解除スイッチ１０ａ及び排気用定風量制御解除スイッチ１０ｂのうちの一方が「定風量」でなく「定風量解除」とされている場合（ステップＳ２１、Ｎｏ）、制御装置５は、給気用送風機３及び排気用送風機４のうち、「定風量解除」とされている送風機の駆動電圧Ｖ（＝Ｖｓ又はＶｅ）を設定する（ステップＳ２２）。ここで設定される駆動電圧Ｖは、予め定められている値であって、換気装置が設置される最も一般的な配管において設定風量での運転が可能であると想定される電圧とする。

ステップＳ２３において、制御装置５は、給気用送風機３及び排気用送風機４のうち、「定風量」とされている送風機の駆動電圧Ｖ（＝Ｖｓ又はＶｅ）を設定する。制御装置５は、風量設定装置７で設定された設定風量に対する、ランクＲ（＝Ｒｓ又はＲｅ）ごとの駆動電圧Ｖのデータを参照することにより、駆動電圧を設定する。ステップＳ２４において、制御装置５は、「定風量」とされている送風機について、通常運転開始時における回転数Ｎ（＝Ｎｓ又はＮｅ）及び電流値Ｉ（＝Ｉｓ又はＩｅ）を初期値として記憶部６に記憶させる。

ステップＳ２５では、制御装置５は、「定風量」とされている送風機についてＩ／Ｎ^２を算出し、記憶部６に記憶された初期値を用いて算出した場合を基準とする変化量Δ（Ｉ／Ｎ^２）が所定の範囲、例えば、初期値を用いて算出した場合に対して１０％未満であるか否かを判定する。

変化量Δ（Ｉ／Ｎ^２）が１０％以上であると判定した場合（ステップＳ２５、Ｎｏ）、制御装置５は、「定風量」とされている送風機について、圧力損失のランクＲに１を加算する（ステップＳ２６）。制御装置５は、ステップＳ２３に戻ってテーブルを参照することにより、変更後のランクＲに基づいて送風機の駆動電圧Ｖを再設定する。

変化量Δ（Ｉ／Ｎ^２）が１０％未満であると判定した場合（ステップＳ２５、Ｙｅｓ）、運転停止の要求がなされない（ステップＳ２７、Ｎｏ）限り、ステップＳ２５からの動作を繰り返す。換気装置は、運転停止の要求があった場合（ステップＳ２７、Ｙｅｓ）、動作を終了させる。

図１０は、換気装置の風量−静圧特性の例を示す。例えば、ダクト径の大きいダクト配管を使用することにより圧力損失を低く抑えた場合、換気装置は、定風量制御としたとき、ポイントα１で動作する。また、換気装置は、定風量制御を解除したとき、ポイントα１より風量が大きいポイントβ１で動作する。

換気装置は、定風量制御と定風量制御解除とを選択可能とすることで、給気風量、排気風量をそれぞれ任意に設定することができる。ダクト径の大きいダクト配管を使用することにより圧力損失を低く抑えた場合、定風量制御の解除により、定風量制御における最大風量以上の風量を得ることが可能となる。例えば、最大風量が定風量制御で２００ｍ^３／ｈである場合に、定風量制御の解除により２４０ｍ^３／ｈの風量を確保することが可能となる。これにより、換気装置は、例えば、大きな住宅にも対応することが可能となる。また、フィルタの目詰まり等により圧力損失が高くなった場合、定風量制御を解除可能とすることにより、定風量を保つための消費電力増加や騒音増大を回避することもできる。

なお、換気装置は、給気用送風機３及び排気用送風機４の少なくとも一方について定風量制御解除手段を設けるものであれば良い。風量設定装置７は、少なくとも風量設定ダイヤルと定風量制御解除スイッチを有するものであれば良く、適宜変形しても良い。

実施の形態５．
図１１は、本発明の実施の形態５に係る換気装置の風量−静圧特性の例を示す。本実施の形態に係る換気装置は、給気用送風機３及び排気用送風機４について、上限機外静圧以下となるように駆動を制御することを特徴とする。換気装置の平面構成及び動作は、実施の形態１と同様である。

換気装置は、最大圧力損失までは確実に運転可能とされている。上限機外静圧は、風量設定装置７で選択可能な設定風量ごとに、風量が少ないほど低くなるように設定されている。なお、本実施の形態では、換気装置は、強運転、弱運転における二つの設定風量について上限機外静圧を設定するものとして説明する。上限機外静圧は、いずれの設定風量に対して設定しても良く、全ての設定風量に対して設定しても良い。

静圧が上限機外静圧に達した場合に、制御装置５は、上限機外静圧以下となるように給気用送風機３、排気用送風機４の駆動を制御し、風量を低下させる。上限機外静圧を設定することにより、必要以上に定風量を維持しようとすることで生じる不具合、例えば、消費電力の急増や、騒音の増大を回避できる。異常圧力損失となった場合、定風量を確保するには送風機の駆動電圧を増加させ、回転数を高くすることとなる。上限機外静圧を設定することにより、想定外の高い回転数での駆動による羽根の破損や、モータの寿命の短縮を防止することが可能となる。

従来、圧力損失が異常に高くなった場合に、騒音の増大等により使用者が強運転から弱運転へ切り替えた場合に、実際の動作点が変わらず、風量が切り替わらない場合があり得る。本実施の形態では、例えば、強運転時にポイントα２で動作していた場合、使用者が強運転から弱運転へ切り替えると、動作点はポイントβ２へ変化する。このように、異常圧力損失の場合であっても風量を確実に切り替え可能とすることで、騒音の増大を低減させる。使用者は、騒音の大きさの変化により、風量が切り替わったことを確認できる。なお、上限機外静圧が設定されるのは給気用送風機３、排気用送風機４の少なくとも一方であれば良く、制御装置５は、上限機外静圧が設定された送風機について、上限機外静圧となるように駆動を制御する。

実施の形態６．
図１２は、本発明の実施の形態６に係る換気装置の概略平面図である。本実施の形態に係る換気装置は、外気温検知器１１による検知結果に応じて、給気用送風機３の風量と排気用送風機４の風量とを制御することを特徴とする。外気温検知器１１は、給気風路を経て取り込まれる外気の温度を検知する外気温検知手段である。外気温検知器１１は、例えば、給気風路のうち室外吸込口１ａに近い位置に配置されている。

図１３は、外気温検知器１１による検知結果に応じて風量を制御する動作を説明するフローチャートである。制御装置５は、通常運転プログラムによる制御において、外気温検知器１１で検知された外気温を読み込む（ステップＳ３０）。ステップＳ３１において、制御装置５は、読み込んだ外気温が予め設定された設定温度より低いか否かを判断する。設定温度は、任意に設定可能であって、例えば、マイナス５℃とする。

外気温が設定温度より低い場合（ステップＳ３１、Ｙｅｓ）、制御装置５は、風量設定装置７における設定風量が上限風量より多いか否かを判断する（ステップＳ３２）。上限風量は、任意に設定可能であって、例えば、１００ｍ^３／ｈとする。設定風量が上限風量より多い場合（ステップＳ３２、Ｙｅｓ）、制御装置５は、給気用送風機３の風量、排気用送風機４の風量がいずれも上限風量で一定となるように、給気用送風機３及び排気用送風機４を制御する（ステップＳ３３）。これにより、外気温に応じて風量を制御する動作を終了する。外気温が設定温度以上である場合（ステップＳ３１、Ｎｏ）、設定風量が上限風量以下である場合（ステップＳ３２、Ｎｏ）、ステップＳ３０からの動作を繰り返す。

例えば、寒冷地の冬期において外気温が想定外にまで低下した場合や、本体１が高温多湿の環境に設置されている場合に、室外吸込口１ａから取り入れた外気によって本体１の内部が冷却され、本体１の外表面が結露することがある。このため、本体１から水分が滴下することで、住宅のうち本体１が設置されている天井等へ悪い影響を及ぼす場合があり得る。本実施の形態では、外気温に応じて上限風量を制限することにより、想定外の気候においても本体１の結露を低減させ、住宅への悪影響を抑制させることができる。また、外気温に応じて給気風量を制御可能とすることで、室外から室内への送風による室内の温度変化を緩和させることができる。

夏期に対して冬期は室内外の温度差によって生じる自然換気量が多くなることから、風量を少なくしても必要な換気量が確保可能となる。設定温度を例えば０℃と設定し、上限風量を弱運転相当とすることで、強運転と弱運転とをそのつど切り替えなくても、強運転相当、及び弱運転相当で風量を自動で切り替えるような機能にも適用可能である。

実施の形態７．
実施の形態７に係る換気装置は、外気温検知器１１による検知結果に応じて、給気用送風機３の風量を制御することを特徴とする。換気装置の平面構成は、実施の形態６と同様である。換気装置の動作も、給気用送風機３及び排気用送風機４のうち、給気用送風機３のみについて風量を上限風量以下に抑制する他は、実施の形態６と同様である。ここでは、図１３を用いて換気装置の動作を説明する。

ステップＳ３０及びステップＳ３１の動作は、実施の形態６の場合と同様である。外気温が設定温度より低い場合（ステップＳ３１、Ｙｅｓ）、制御装置５は、給気用送風機３の設定風量が上限風量より多いか否かを判断する（ステップＳ３２）。上限風量は、任意に設定可能であって、例えば、１００ｍ^３／ｈとする。給気用送風機３の設定風量が上限風量より多い場合（ステップＳ３２、Ｙｅｓ）、制御装置５は、給気用送風機３の風量が上限風量で一定となるように、給気用送風機３を制御する。これにより、外気温に応じて風量を制御する動作を終了する。外気温が設定温度以上である場合（ステップＳ３１、Ｎｏ）、給気用送風機３の設定風量が上限風量以下である場合（ステップＳ３２、Ｎｏ）、ステップＳ３０からの動作を繰り返す。

本実施の形態も、実施の形態６と同様に、想定外の気候においても本体１の結露を低減させ、住宅へ及ぼす影響を抑制させることができる。また、排気用送風機４については定風量での運転を可能とすることにより、室内の空気を確実に排出させることができる。外気温が低温である場合、熱交換器２に生じた結露水が凍結し、排気風量が低下することがあり得る。外気温に関わらず排気用送風機４を定風量制御とすることで、熱交換器２で凍結した水分を早期に解凍させ、ドレン水として室外へ排出させることが可能となる。さらに、外気温に応じて給気風量を上限風量以下とすることにより、給気流Ａによる排気流Ｂの冷却を低減させ、熱交換器２における結露水の凍結や、排気風量の低下を抑制させることができる。

以上のように、本発明に係る換気装置、換気装置の制御方法は、室外から室内への給気流と、室内から室外への排気流の間で熱交換をしながら室内を換気するものとして有用である。

１ 本体
２ 熱交換器
３ 給気用送風機
４ 排気用送風機
５ 制御装置
７ 風量設定装置
１１ 外気温検知器

Claims (12)

1. 熱交換器と、
   室外吸込口から前記熱交換器を介して室内吹出口へ通じる給気風路に設けられた送風機である給気用送風機と、
   室内吸込口から前記熱交換器を介して室外吹出口へ通じる排気風路に設けられた送風機である排気用送風機と、
   前記給気用送風機の駆動と、前記排気用送風機の駆動とを制御する制御手段と、
   前記給気用送風機の風量と、前記排気用送風機の風量とを設定するための風量設定手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記給気用送風機及び前記排気用送風機のそれぞれに対し、
   所定の回転数で前記送風機を駆動させる試運転における前記送風機の駆動電圧から、前記送風機の圧力損失のランクを設定し、
   前記風量設定手段により設定された設定風量で前記送風機を駆動させる通常運転において、運転状態の変化を検知することにより、前記ランクを変更し、前記駆動電圧を再設定することを特徴とする換気装置。
2. 前記制御手段は、前記所定の回転数における前記駆動電圧と前記圧力損失との関係に基づいて、前記ランクを設定することを特徴とする請求項１に記載の換気装置。
3. 前記制御手段は、前記設定風量に対する前記ランクごとの前記駆動電圧のデータを参照することにより、前記駆動電圧を再設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の換気装置。
4. 前記制御手段は、前記通常運転における前記送風機の回転数と、前記送風機の電流値との少なくとも一方の変化により、前記運転状態の変化を検知することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の換気装置。
5. 前記給気用送風機及び前記排気用送風機のいずれも、ＤＣブラシレスモータを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の換気装置。
6. 前記風量設定手段は、第１の風量設定手段と第２の風量設定手段とを備え、前記第１の風量設定手段による設定と、前記第２の風量設定手段による設定との組み合わせにより風量が設定可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の換気装置。
7. 前記風量設定手段は、前記給気用送風機の風量を設定するための給気風量設定手段と、前記排気用送風機の風量を設定するための排気風量設定手段と、を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の換気装置。
8. 前記風量設定手段は、前記給気用送風機及び前記排気用送風機の少なくとも一方について、前記送風機を定風量で駆動させる制御を解除する定風量制御解除手段を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の換気装置。
9. 前記給気用送風機及び前記排気用送風機の少なくとも一方について、前記設定風量ごとに上限機外静圧が設定され、
   前記制御手段は、前記上限機外静圧が設定された前記送風機について、前記上限機外静圧以下となるように駆動を制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の換気装置。
10. 前記給気風路を経て取り込まれる外気の温度を検知する外気温検知手段を有し、
    前記制御手段は、前記外気温検知手段により検知された温度が所定の設定温度より低い場合に、前記給気用送風機及び前記排気用送風機について、風量を所定の上限風量以下に抑制することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の換気装置。
11. 前記給気風路を経て取り込まれる外気の温度を検知する外気温検知手段を有し、
    前記制御手段は、前記外気温検知手段により検知された温度が所定の設定温度より低い場合に、前記給気用送風機及び前記排気用送風機のうち、前記給気用送風機について、風量を所定の上限風量以下に抑制することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の換気装置。
12. 室外吸込口から熱交換器を介して室内吹出口へ通じる給気風路に設けられた送風機である給気用送風機の駆動と、
    室内吸込口から前記熱交換器を介して室外吹出口へ通じる排気風路に設けられた送風機である排気用送風機の駆動と、を制御し、
    前記給気用送風機及び前記排気用送風機のそれぞれに対し、
    所定の回転数で前記送風機を駆動させる試運転における前記送風機の駆動電圧から、前記送風機の圧力損失のランクを設定する工程と、
    設定風量で前記送風機を駆動させる通常運転において、前記送風機の運転状態の変化を検知する工程と、
    前記運転状態の変化を検知することにより、前記ランクを変更し、前記駆動電圧を再設定する工程と、
    を含むことを特徴とする換気装置の制御方法。

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