JP2011007354A

JP2011007354A - 換気装置

Info

Publication number: JP2011007354A
Application number: JP2009148545A
Authority: JP
Inventors: Nobuki Matsui; 伸樹松井
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2009-06-23
Filing date: 2009-06-23
Publication date: 2011-01-13

Abstract

【課題】室内（30）の空気を室外（40）に排出する排気ファン（14）と、排気ファン（24）の作動を制御するコントローラ（20）とを備えた換気装置（1）において、排気ファン（24）の空調負荷が必要以上に増加するのを防止して、省エネ性の向上を図る。
【解決手段】室内温度センサ（15）と、室外温度センサ（10）と、室内の気密性能値を入力するための入力ユニット（21）とを備えるとともに、コントローラ（20）により、該各センサ（10,15）及び入力ユニット（21）からの情報を読み込んで、読み込んだ情報を基に、室内及び室外の温度差ΔＴを算出して、該算出した温度差ΔＴと読み込んだ気密性能値とを基に自然換気然換気風量を算出し、この算出した自然換気風量と排気ファン（14）の換気風量との合計値が必要換気風量になるように、排気ファン（14）の作動を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、室外空気を室内に導入するとともに室内空気を室外に排出することで室内換気を行う換気手段と、該換気手段の作動を制御することで該室内の換気制御を行う制御手段と、を備えた換気装置に関する技術分野に属する。

従来より、室内空間の環境を快適に保つための換気装置として、室内空間の空気を排気ファンにより強制的に室外へ排出することで室内の換気を行うようにしたものが知られている。この種の換気装置では、省エネ性の向上を図るために、現在までに様々な技術が提案されている。例えば、特許文献１に示す換気装置では、室内にＣＯ_２センサを設置してその検出濃度が高いほど排気ファンによる換気風量を増加させるようにしている。これにより、室内の二酸化炭素濃度が低い状況下において、排気ファンの換気風量が必要以上に増加するのを抑制し、省エネ性の向上を図っている。

特開２００８−８９２４８号公報

ところで、上記換気装置（1）が設置された室内（30）において、室内（30）と室外（40）とを仕切る壁や窓に隙間が存在している場合には、換気手段(14）による強制的な換気とは別に、この隙間を介した自然換気が行われる。この自然換気による換気風量は、室内（30）と室外（40）との温度差や、室内（30）の気密性等によっても変化する。

しかしながら、上記特許文献１に示す換気装置（1）では、上述の自然換気風量を考慮せずに換気手段（14）による換気風量を設定するようにしているので、自然換気風量が比較的多くなる状況下では、換気手段（14）の換気風量が過多となってその空調負荷が必要以上に増加するという問題がある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、室内（30）の空気を室外（40）に排出して換気を行う換気手段（14）と、該換気手段（14）の作動を制御することで室内（30）の換気制御を行う制御手段（20）とを備えた換気装置（1）において、換気手段（14）の換気風量が過多となってその空調負荷が増加するのを防止し、延いては、省エネ性の向上を図ろうとすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、室内（30）及び室外（40）の温度差と室内（30）の気密性に関連する値とを基に、室内（30）の自然換気風量を算出して、該算出した自然換気風量と、換気手段（14）による換気風量との合計値が必要換気風量になるように、該換気手段（14）の作動を制御するようにした。

第１の発明は、室外空気を室内（30）に導入するとともに室内空気を室外（40）に排出することで室内換気を行う換気手段（14）と、換気手段（14）と、該換気手段（14）の作動を制御することで該室内（30）の換気制御を行う制御手段（20）と、を備えた換気装置を対象とする。

そして、上記室内（30）の温度を検出する室内温度検出手段（15）と、上記室外（40）の温度を検出する室外温度検出手段（10）と、上記室内温度検出手段（15）及び室外温度検出手段（10）の検出温度を基に、上記室内（30）及び室外（40）の温度差を算出して、該算出した温度差と上記室内（30）の気密性に関連する値とを基に、該室内（30）の自然換気風量を算出する自然換気風量算出手段（20）と、をさらに備え、上記制御手段（20）は、上記自然換気風量算出手段（20）により算出された自然換気風量と、上記換気手段（14）による換気風量との合計値が上記必要換気風量になるように、該換気手段（14）の作動を制御するよう構成されているものとする。

第１の発明では、自然換気風量算出手段（20）によって、室内（30）及び室外（40）の温度差が算出されて、該算出された温度差と室内（30）の気密性に関連する値（気密性能値）とを基に自然換気風量が算出される。そして、制御手段（20）によって、上記自然換気風量算出手段（20）が算出した自然換気風量と、換気手段（14）による換気風量との合計値が必要換気風量になるように、換気手段（14）の作動制御が行われる。

このように、自然換気風量を考慮に入れて、換気手段（14）による換気風量を制御するようにしたことで、換気手段（14）の換気風量が必要以上（必要換気風量を確保するために必要な最低限の風量以上）に増加するのを防止することができる。

第２の発明は、第１の発明において、上記室外（40）の風速を検出するための風速検出手段をさらに備え、上記自然換気風量算出手段（20）は、上記算出した室内（30）及び室外（40）の温度差と、上記室内（30）の気密性に関連する値と、上記風速検出手段により検出された室外（40）の風速とを基に、該室内（30）の自然換気風量を算出するように構成されているものとする。

第２の発明では、自然換気風量算出手段（20）により、室内（30）及び室外（40）の温度差と、室内（30）の気密性能値とに加えて、室外（40）の風速も考慮して自然換気風量を算出することができる。したがって、例えば、台風の日等、自然換気風量が多い日には、換気手段（14）による換気風量を低減して省エネ性をより一層向上させることができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、上記室内（30）の気密性に関連する値をユーザが入力して設定するための入力設定手段（21）をさらに備えているものとする。

第３の発明では、気密性能値をユーザが入力設定手段（21）により入力して設定することができる。これにより、換気装置（1）を設置する建物に応じてユーザが気密性能値を設定することができる。したがって、換気装置（1）が設置される建物（室内（30））の気密性の違いによらず、自然換気風量を精度良く推定することができる。

第４の発明は、第１乃至第３のいずれか一つの発明において、上記室内温度検出手段（15）は、エアコンの室内機（25）用の温度センサからなり、上記室外温度検出手段（10）は、エアコンの室外機（26）用の温度センサからなるものとする。

第４の発明では、エアコンの室内機（25）用の温度センサを室内温度検出手段（15）として利用することができ、また、エアコンの室外機（26）用の温度センサを室外温度検出手段（10）として利用することができる。

以上説明したように、本発明の換気装置（1）によると、室内（30）の温度と室外（40）の温度と室内（30）の気密性に関連する値と基に、室内（30）の自然換気風量を算出して、該算出した自然換気風量と、上記換気手段（14）による換気風量との合計値が必要換気風量になるように、該換気手段（14）の作動を制御するようにしたことで、換気手段（14）の換気風量が必要以上に増加するのを防止して、省エネ性の向上を図ることができる。

第２の発明では、台風の日等の自然換気風量が多い日には、換気手段（14）による強制換気風量を低減して、省エネ性の向上を図ることができる。

第３の発明では、室内（30）の気密性能値をユーザが入力して設定することができるので、自然換気風量の算出精度をより一層向上させることができる。

第４の発明では、既設のエアコン部品を利用して室内（30）及び室外（40）の温度検出を行うことができ、これにより、装置全体の低コスト化を図ることができる。

本発明の実施形態に係る換気装置を示す概略構成図である。換気装置の制御系の構成を示すブロック図である。室内及び室外の温度差を変化させたときの、自然換気風量及び強制換気風量の変化を説明するためのグラフである。他の実施形態を示す図１相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る換気装置（1）を示し、この換気装置（1）は、いわゆる全熱交換型の換気装置（1）である。

換気装置（1）は、給気通路（2）及び排気通路（3）が形成されたケーシング（4）を備えている。ケーシング（4）には、給気通路（2）を流通する供給空気と排気通路（3）を流通する排出空気とを熱交換させる熱交換器（5）が設けられている。ケーシング（4）では、給気通路（2）と排気通路（3）が熱交換器（5）で交差するように形成されている。

給気通路（2）は、室外側の外気吸込口（6）において室外（40）に開口し、室内側の給気口（7）において室内（30）に開口している。給気口（7）には、給気グリル（8）が接続されている。給気通路（2）には、ＤＣファンにより構成された給気ファン（9）が設けられている。給気ファン（9）は、室外空気を室内（30）に導入するためのものであって、熱交換器（5）よりも室内側に配置されている。給気通路（2）における熱交換器（5）よりも上流側には、室外温度センサ（10）が配設されている。室外温度センサ（10）は、給気通路（2）の熱交換器（5）よりも上流側を流れる給気の温度を室外(40)の温度として検出する。

排気通路（3）は、室内側の内気吸込口（11）において室内（30）に開口し、室外側の排気口（12）において室外（40）に開口している。排気通路（3）の内気吸込口（11）には排気グリル（13）が接続されている。排気通路（3）には、ＤＣファンにより構成された排気ファン（14）が設けられている。排気ファン（14）は、室内空気を室外（40）に排出するためのものであって、熱交換器（5）よりも室外側に配置されている。

排気通路（3）における熱交換機（5）よりも上流側には、室内温度センサ（15）が配設されている。室内温度センサ（15）は、排気通路（3）の熱交換器（5）よりも上流側を流れる排気の温度を室内（30）の温度として検出する。

上記給気ファン（9）及び排気ファン（14）はそれぞれ、専用のインバータ（16,17）（図２参照）を介して、後述のコントローラ（20）により作動制御される。

給気ファン（9）及び排気ファン（14）が作動すると、室外（40）の空気が、外気吸込口（6）から給気通路（2）内へと流入して、熱交換器（5）を通過した後に給気グリル（8）を介して室内（30）へと取り込まれる一方、室内（30）の空気が排気グリル（13）を介して内気吸込口（11）から排気通路（3）内へと流入して、熱交換器（5）を通過した後に排気口（12）から室外（40）へと排出される。熱交換器（5）では、給気用流路（15a）を流れる供給空気と排気用流路（15b）を流れる排出空気との間で、熱及び水分の授受が行われる。

こうして、給気ファン（9）及び排気ファン（14）が作動することで、汚染物質（二酸化炭素、一酸化炭素、粉塵等）の濃度が高くなった室内空気を室外（40）へと排出するとともに、室外（40）の新気を室内（30）に取り込んで室内換気を行うことができる。

ところで、上記換気装置（1）を備えた室内（30）では、室内（30）と室外（40）とを仕切る壁や窓に隙間が存在していることに起因して、換気装置（1）（給気ファン（9）及び排気ファン（14））による強制的な換気の他に、この隙間を介した自然換気が行われる。本実施形態では、後述するように、コントローラ（20）により、この自然換気風量を推定（算出）して、この推定した自然換気風量を基に、換気装置（1）による換気風量（以下、強制換気風量という）を設定するようにしている。

コントローラ（20）は、図２に示すように、上記室外温度センサ（10）及び室内温度センサ（15）、並びに、入力ユニット（21）に信号の授受可能に接続されている。

入力ユニット（21）は、ユーザが室内（30）の気密性能値(気密性に関連する値）を入力可能になっていて、ユーザが入力した情報をコントローラ（20）へと出力する。本実施形態では、この気密性能値としてＣ値（＝隙間の面積／延べ床面積）を入力するようになっている。したがって、ユーザは、室内（30）と室外（40）とを仕切る壁や窓等の隙間の面積を予め測定して、測定した値を延べ床面積で除した値をＣ値として、上記入力ユニット（21）から入力すればよい。尚、気密性能値としては、Ｃ値に限らず例えばＡＣＨ値（室内外の圧力差５０Ｐａとしたときの１時間当たりの漏気回数（回／ｈ））を採用するようにしてもよい。

コントローラ（20）は、各温度センサ（10,15）により検出された温度情報、並びに、入力ユニット（21）から入力された室内（30）の気密性能値の情報を読み込む。

そして、コントローラ（20）は、室内温度センサ（15）及び室外温度センサ（10）の検出温度を基に、室内温度と室外温度との温度差（ΔＴ）を算出する。コントローラ（20）は、この算出した温度差ΔＴと上記読み込んだ気密性能値とに対応する自然換気風量を、予めメモリ内に記憶しておいたマップデータから算出する。

図３は、マップデータを基に、気密性能値が２．０であるときの温度差ΔＴと自然換気風量との関係をグラフ化した例を示している。ここで、自然換気風量は、１時間当たりの換気風量を室内容積で除した値（換気回数）として表されている。このグラフによれば、温度差ΔＴが大きくなるほど、自然換気風量も増加することが分かる（図のラインＳ０参照）。尚、気密性能値が増加するほど、自然換気風量は増加し（図のラインＳ１参照））、気密性能値が減少するほど、自然換気風量も減少する（図のラインＳ２参照）。

コントローラ（20）は、予め設定された室内（30）の必要換気風量から、上記算出した自然換気風量を減算した値を、換気装置（1）による強制換気風量の目標値として設定する。

ここで、必要換気風量とは、室内（30）の汚染物質の濃度を基準濃度以下に維持するために最低限必要な換気風量である。必要換気風量は、室内（30）の在室者の人数や、部屋の用途（寝室用、調理用等の用途）に応じて設定される。本実施形態では、部屋の用途を寝室用とし且つ在室者の人数が想定される最大人数（例えば二人部屋であれば二人）であるものとして、この条件化において室内（30）の二酸化炭素濃度を基準値（例えば１０００ｐｐｍ）以下に維持するために必要な換気風量の最低値を必要換気風量（本実施形態では０．５回／ｈ）として設定している。尚、部屋の用途が例えば調理用（台所）である場合には、寝室等に比べて二酸化炭素の発生量が多くなることから必要換気量を０．５回／ｈよりも高く設定すればよい。

そうして、コントローラ（20）は、換気装置（1）による強制換気風量が上記設定した目標値になるように、排気ファン（14）及び給気ファン（9）の作動を制御する。具体的には、コントローラ（20）は、排気ファン（14）の排気風量が上記設定した強制換気風量になるように排気ファン（14）の回転数を制御する。また、コントローラ（20）は、給気ファン（9）の給気風量が排気ファン（14）の排気風量と等しくなるように、給気ファン（9）の回転数を制御する。

以上のように構成された換気装置（1）では、コントローラ（20）は、各温度センサ（10,15）からの温度情報、及び、入力ユニット（21）からの気密性能値情報を基に、室内（30）及び室外（40）の温度差ΔＴに応じた自然換気風量を算出する。そして、コントローラ（20）は、換気装置（1）による強制換気風量（＝排気ファン（14）の強制排気風量）が、上記必要換気風量から該算出した自然換気風量を差し引いた値になるように、つまり算出した自然換気風量と換気装置（1）による強制換気風量との合計値が必要換気風量になるように、排気ファン（14）及び給気ファン（9）の作動を制御する。

これにより、換気装置（1）の強制換気風量が必要以上（必要換気風量を確保するために必要な最低限の風量以上）に増加するのを防止することができ、省エネ性の向上を図ることができる。

また、上記実施形態では、気密性能値を入力するための入力ユニット（21）を設けるようにしたことで、換気装置（1）を設置する建物に応じて気密性能値を入力することができる。これにより、換気装置（1）が設置される建物（室内（30））の気密性の違いによらず、自然換気風量を精度良く推定することができる。

（他の実施形態）
本発明の構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、室内温度センサ（15）及び室外温度センサ（10）は、換気装置（1）の専用部品として設置されているが、これに限ったものではなく、例えば、図４に示すように、エアコンの室内機（25）用の温度センサ（15）及び室外機（25）用の温度センサ（10)をそれぞれ、室内温度センサ（15）及び室外温度センサ（10）として利用するようにしてもよい。これにより、部品点数を削減して、装置全体の低コスト化を図ることができる。

また、上記実施形態では、コントローラ（20）において、室内（30）及び室外（40）の温度差ΔＴと、室内（30）の気密性能値とを考慮に入れて、自然換気風量を算出するようにしているが、これに限ったものでははく、例えば、室内外の温度差ΔＴと気密性能値とに加えてさらに室外（40）の風速を考慮に入れて自然換気風量を算出するようにしてもよい。具体的には、室外（40）に予め風速計（風速検出手段）を設置しておき、風速計により検出された風速をＷとして基準風速をＡとした場合に、コントローラ（20）により、上記マップデータを基に算出した換気風量にＷ／Ａを掛け合わせた値を自然換気風量として算出する等すればよい。

また、上記実施形態では、必要換気風量を０．５回／ｈで一定としているが、これに限ったものではく、例えば、室内（30）の二酸化炭素濃度を検出するＣＯ_２センサを設けて、このＣＯ_２センサの検出濃度が高くなるほど必要換気風量を増加させる等してもよい。

また、上記実施形態では、換気装置（1）は、給気ファン（9）と排気ファン（14）とを有するいわゆる第１種換気装置とされているが、これに限ったものではなく、例えば、給気ファン（9）のみを有する第２種換気装置であってもよいし、排気ファン（14）のみを有する第３種換気装置であってもよい。

また、上記実施形態では、換気装置（1）は全熱交換型の換気装置（1）とされているが、これに限ったものではなく、熱交換器（5）を有さない（給気と排気との間で熱交換を行わない）換気装置（1）であってもよい。

本発明は、室外空気を室内に導入するとともに室内空気を室外に排出することで室内換気を行う換気手段と、該換気手段の作動を制御することで該室内の換気制御を行う制御手段と、を備えた換気装置に有用であり、特に、室内の気密性能値（Ｃ値，ＡＣＨ値）が大きい場合に有用である。

１換気装置
９給気ファン（換気手段）
１０室外温度センサ（室外温度検出手段）
１４排気ファン（換気手段）
１５室内温度センサ（室内温度検出手段）
２０コントローラ（制御手段，自然換気風量算出手段）
２１入力ユニット（入力設定手段）
２５室内機
２６室外機
３０室内
４０室外

Claims

室外空気を室内（30）に導入するとともに室内空気を室外（40）に排出することで室内換気を行う換気手段（14）と、該換気手段（14）の作動を制御することで該室内（30）の換気制御を行う制御手段（20）と、を備えた換気装置であって、
上記室内（30）の温度を検出する室内温度検出手段（15）と、
上記室外（40）の温度を検出する室外温度検出手段（10）と、
上記室内温度検出手段（15）及び室外温度検出手段（10）の検出温度を基に、上記室内（30）及び室外（40）の温度差を算出して、該算出した温度差と上記室内（30）の気密性に関連する値とを基に、該室内（30）の自然換気風量を算出する自然換気風量算出手段（20）と、をさらに備え、
上記制御手段（20）は、上記自然換気風量算出手段（20）により算出された自然換気風量と上記換気手段（14）による換気風量との合計値が上記室内（30）の必要換気風量になるように、該換気手段（14）の作動を制御するよう構成されていることを特徴とする換気装置。
請求項１記載の換気装置において、
上記室外（40）の風速を検出するための風速検出手段をさらに備え、
上記自然換気風量算出手段（20）は、上記算出した室内（30）及び室外（40）の温度差と、上記室内（30）の気密性に関連する値と、上記風速検出手段により検出された室外（40）の風速とを基に、該室内（30）の自然換気風量を算出するように構成されていることを特徴とする換気装置。
請求項１又は２記載の換気装置において、
上記室内（30）の気密性に関連する値をユーザが入力して設定するための入力設定手段（21）をさらに備えていることを特徴とする換気装置。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の換気装置において、
上記室内温度検出手段（15）は、エアコンの室内機（25）用の温度センサからなり、
上記室外温度検出手段（10）は、エアコンの室外機（26）用の温度センサからなることを特徴とする換気装置。