JP2011231973A - 熱交換換気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省エネルギー性の向上と過剰換気の抑制を図ることのできる外気冷房運転を可能とする熱交換換気装置を得ること。
【解決手段】給気風路１３と、排気風路１４とが内部に形成される筐体１ａと、筐体の内部に収容された熱交換装置２と、給気風路および排気風路の少なくとも一方を、熱交換装置を介さないバイパス風路に切り換える風路切換装置７と、給気側送風装置３と、排気側送風装置４と、予め設定された情報を記憶する記憶部と、制御部と、を備え、制御部は、室内温度が、第１の温度情報が示す温度よりも高く、かつ、外気温度から室内温度を差し引いた温度差が、第２の温度情報が示す温度差よりも大きい場合に、バイパス風路に切り換えさせるとともに、給気側送風装置を運転させて外気冷房運転を実行させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換換気装置に関する。

従来、夏期の夜間などに、室内よりも温度の低い外気を室内に導入して、室内を冷房する外気冷房運転が行われる場合がある。例えば、温度読取装置によって検出した室内温度と外気温度を比較し、室内温度のほうが高い場合に、換気装置を駆動させて外気冷房運転を行う換気装置が、特許文献１に開示されている。

特開平０８−３０３８２５号公報

しかしながら、室内温度が外気温度より高い場合であっても、室内温度と外気温度の差が少ない場合、例えば室内温度が２６℃で外気温度が２５℃の場合、冷房効果はほとんど期待できないにも関わらず、換気装置が駆動されることになる。また、送風装置の発熱の影響などにより、外気冷房運転によって室内温度が外気温度より低くなることは想定されにくいため、室内温度のほうが高い場合に実行される外気冷房運転はなかなか終了に至らない。そのため、換気装置の過剰運転により、エネルギーの無駄が生じたり、過剰換気により換気効率の低下を招いたりしてしまうといった問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、省エネルギー性の向上と過剰換気の抑制を図ることのできる外気冷房運転を可能とする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、屋外側給気口と室内側給気口とを結ぶ給気風路と、室内側排気口と屋外側排気口とを結ぶ排気風路とが内部に形成される筐体と、筐体の内部に収容され、給気風路を通過する空気と排気風路を通過する空気との間で熱交換させる熱交換装置と、給気風路および排気風路の少なくとも一方を、熱交換装置を介さないバイパス風路に切り換える風路切換装置と、給気風路に設けられた給気側送風装置と、排気風路に設けられた排気側送風装置と、予め設定された情報を記憶する記憶部と、風路切換装置、給気側送風装置および排気側送風装置を制御する制御部と、を備え、制御部は、室内温度読取装置に検出された室内温度が、記憶部に記憶された第１の温度情報が示す温度よりも高く、かつ、外気温度読取装置に検出された外気温度から室内温度を差し引いた温度差が、記憶部に記憶された第２の温度情報が示す温度差よりも大きい場合に、バイパス風路に切り換えさせるとともに、給気側送風装置を運転させて外気冷房運転を実行させることを特徴とする。

本発明によれば、外気温度から室内温度を差し引いた温度差が、第２の温度情報が示す温度差よりも大きい場合に、外気冷房運転が行われるので、省エネルギー性の向上と過剰換気の抑制を図ることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る熱交換換気装置の概略構成を示す図であって、熱交換換気を行う状態を示す図である。 図２は、図１に示す熱交換換気装置が普通換気を行う状態を示す図である。 図３は、部屋の天井裏に設置された熱交換換気装置を示す図である。 図４は、駆動制御装置の概略構成を示すブロック図である。 図５は、メモリに情報を設定する場合の設定処理を示すフローチャートである。 図６は、外気冷房運転について制御部が行う制御内容を示すフローチャートである。 図７は、本発明の実施の形態２に係る熱交換換気装置が部屋の天井裏に設置された状態を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態に係る熱交換換気装置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、本発明の実施の形態１に係る熱交換換気装置の概略構成を示す図であって、熱交換換気を行う状態を示す図である。図２は、図１に示す熱交換換気装置が普通換気を行う状態を示す図である。図３は、部屋の天井裏に設置された熱交換換気装置を示す図である。熱交換換気装置１は、筐体１ａ、熱交換装置２、給気側送風装置３、排気側送風装置４、外気温度読取装置５、室内温度読取装置６、風路切換装置７、駆動制御装置２３を備える。

本実施の形態１では、熱交換換気装置１は、部屋１５の天井裏１６に設置された空気調和装置１７と、通信線１９によって接続されている。運転または停止などの情報が、通信線１９を介して各装置１，１７間で送受信される。熱交換換気装置１にはリモコン８が、空気調和装置１７にはリモコン１８がそれぞれ通信線１９によって接続されている。また、空気調和装置１７には室外機２２が通信線１９によって接続されている。

筐体１ａには、外気を取り込む屋外側給気口１１と、外気を室内に給気する室内側給気口１０とが形成される。筐体１ａの内部には、屋外側給気口１１と室内側給気口１０とを結ぶ給気風路１３が形成される。筐体１ａには、室内空気を取り込む室内側排気口１２と、室内空気を屋外に排気する屋外側排気口９とが形成される。筐体１ａの内部には、室内側排気口１２と屋外側排気口９とを結ぶ排気風路１４が形成される。また、室内側給気口１０および室内側排気口１２は、ダクトを介して部屋１５の室内空間に連通される。屋外側給気口１１および屋外側排気口９は、ダクトを介して屋外に連通される。

熱交換装置２は、筐体１ａの内部に収容され、給気風路１３と排気風路１４の交差する部分に配置される。熱交換装置２には、給気風路１３と連通する給気通路２ａと、排気風路と連通する排気通路２ｂが、それぞれ独立して形成される。熱交換装置２は、給気風路１３および給気通路２ａを通過する外気と、排気風路１４および排気通路２ｂを通過する室内空気との間で熱交換をさせる。

給気側送風装置３は、給気風路１３に設けられる。給気側送風装置３は、運転時に屋外側給気口１１から室内側排気口１２に向かって空気を流動させる。排気側送風装置４は、排気風路１４に設けられる。排気側送風装置４は、運転時に室内側排気口１２から屋外側排気口９に向かって空気を流動させる。また、給気側送風装置３と排気側送風装置４は、風量ノッチを設定することができ、２ノッチであれば強と弱とする。

外気温度読取装置５は、給気風路１３内に設けられる。外気温度読取装置５は、熱交換装置２よりも上流側に配置されて、外気温度を検出する。室内温度読取装置６は、排気風路１４内に設けられる。室内温度読取装置６は、熱交換装置２よりも上流側に配置されて、室内温度を検出する。温度読取装置５，６に検出された温度の情報は、駆動制御装置２３に送信される。なお、温度読取装置５，６は、給気風路１３内や排気風路１４内に設けられる場合に限られない。温度読取装置５，６は、外気温度や室内温度を検出できる位置に設けられればよく、例えば屋外や室内に設けられてもよい。

風路切換装置７は、排気風路１４内の熱交換装置２よりも上流側に設けられる。風路切換装置７は、熱交換換気装置１による換気において、外気と室内空気との熱交換が行われる熱交換換気と、外気と室内空気との熱交換が行われない普通換気とを選択的に切換える。より具体的には、熱交換換気装置１に熱交換換気を行わせる場合、熱交換装置２の排気通路２ｂを塞ぐ位置（閉塞位置）に風路切換装置７が移動する。なお、バイパス風路２７を使用した換気運転を外気冷房運転と称す。

風路切換装置７が熱交換装置２の排気通路２ｂを塞ぐと、図２に示すように、室内側排気口１２と屋外側排気口９とが、熱交換装置２を介さないバイパス風路２７によって連通される。このように、普通換気では、室内空気が熱交換装置２を通らずに屋外に排気されるので、熱交換が行われずに外気が室内に供給されるようになる。

一方、熱交換換気装置１に熱交換換気を行わせる場合、熱交換装置２の排気通路２ｂを塞がない位置（開放位置）に風路切換装置７が移動する。これにより、図１に示すように、室内側排気口１２と屋外側排気口９とが、熱交換装置２を介して連通されるので、熱交換された外気が室内に供給されるようになる。

駆動制御装置２３は、熱交換換気装置１内の各装置を制御するためのものである。図４は、駆動制御装置２３の概略構成を示すブロック図である。駆動制御装置２３は、通信線１９を介して取得する情報などに基づいて、熱交換換気装置１内の各装置を制御する。駆動制御装置２３は、スイッチ２４、メモリ（記憶部）２５、制御部２６を有する。

スイッチ２４は、メモリ２５に記憶される情報を設定するためのものである。スイッチ２４としては、例えばディップスイッチが挙げられる。なお、メモリ２５に記憶される情報の設定は、リモコン８などからも行うことができる。

メモリ２５は、熱交換換気装置１の制御に必要となる様々な情報を記憶するためのものである。図５は、メモリ２５に情報を設定する場合の設定処理を示すフローチャートである。情報の設定処理においては、まず熱交換換気装置１に外気冷房運転の実行を許可するかまたは拒否するかを設定する（ステップＳ１）。なお、外気冷房運転については後に詳説する。

次に、開始時刻（第１の時刻情報）Ｔｓの設定と（ステップＳ２）、終了時刻（第２の時刻情報）Ｔｅの設定を行う（ステップＳ３）。開始時刻Ｔｓは、外気冷房運転を開始する時刻を示す情報であり、終了時刻Ｔｅは、外気冷房運転を終了する時刻を示す情報である。ここで、本実施の形態１では、開始時刻Ｔｓは直接時刻情報として設定されず、遅延時間（第１の時間情報）Ｔｄを設定することで定まる情報となっている。すなわち、開始時刻Ｔｓは、空気調和装置１７が冷房運転を終了してから遅延時間Ｔｄを経過した時刻として定められ、ステップＳ２では遅延時間Ｔｄが設定されることとなる。例えば、遅延時間Ｔｄ＝３時間と設定した場合、冷房運転がＰＭ１１時に終了したとすると、開始時刻Ｔｓはその３時間後であるＡＭ２時となり、その時刻に外気冷房運転が開始される。終了時刻Ｔｅは、例えばＡＭ７時程度に設定される。

さらに、室内温度の目標温度（第１の温度情報）Ｔ_１と（ステップＳ４）、温度差（第２の温度情報）Ｔ_２を設定する（ステップＳ５）。目標温度Ｔ_１は、外気冷房運転において普通換気を行うか否かを定める第１の基準となる情報である。室内温度が目標温度Ｔ_１以上の場合のみ外気冷房運転を行うので、部屋１５の室内を冷やしすぎてしまうのを防ぐことができる。例えば、目標温度Ｔ_１＝２２℃程度とする。温度差Ｔ_２は、外気冷房運転において普通換気を行うか否かを定める第２の基準となる情報である。室内温度と外気温度の温度差（室内温度−外気温度）が温度差Ｔ_２よりも大きいとき、外気冷房運転において普通換気を行う。例えば温度差Ｔ_２＝３℃程度である。また、過剰換気抑制のため温度差Ｔ_２を０℃以下に設定することは禁止される。

次に、外気冷房運転風量Ａｎを設定する（ステップＳ６）。外気冷房運転風量Ａｎは、外気冷房運転時の熱交換換気装置１の換気風量ノッチを示す。素早く室内を冷却したい場合には最大風量ノッチに設定し、消費電力を最小に抑制したい場合には最小風量ノッチに設定する。例えば、最大風量ノッチを強、最小風量ノッチを弱とする。以上の手順で、外気冷房運転に関する情報の設定が完了する。なお、外気冷房運転風量Ａｎは最大風量ノッチと最小風量ノッチの２ノッチとしたが、送風装置の能力により多ノッチとしてもよい。例えば、強設定、弱設定、微弱設定の３ノッチから選択的に設定できるように構成してもよい。また、特強設定、強設定、弱設定、微弱設定の４ノッチから選択できるように構成してもよい。

このように、メモリ２５には、外気冷房運転の許可・拒否を示す情報や、開始時刻Ｔｓ・終了時刻Ｔｅといった時刻情報や、遅延時間Ｔｄといった時間情報や、目標温度Ｔ_１や温度差Ｔ_２といった温度情報や、外気冷房運転風量Ａｎといった出力情報が予め記憶される。

制御部２６は、メモリ２５に記憶された情報や、温度読取装置５，６から送信される室内温度および外気温度の情報や、空気調和装置１７から送信される運転・停止を示す情報に基づいて、熱交換換気装置１に外気冷房運転を行わせる。制御部２６による制御について、フローチャートを用いて説明する。図６は、外気冷房運転について制御部２６が行う制御内容を示すフローチャートである。

まず、メモリ２５において、外気冷房運転の実行が許可される設定となっているか否かの判別を行い、外気冷房運転の実行が拒否される設定となっている場合には（ステップＳ７，Ｎｏ）、外気冷房運転を行わせない。外気冷房運転の実行が許可される設定となっている場合には（ステップＳ７，Ｙｅｓ）、熱交換換気装置１と通信線１９にて接続されている空気調和装置１７が冷房運転しているか否かを判別する（ステップＳ８）。この判別は、季節を判定するためであり、空気調和装置が冷房運転をしていた場合は夏期であると判定する。ここで、夏期であると判定されない場合には（ステップＳ８，Ｎｏ）、外気冷房運転を行わない。

制御部２６によって夏期であると判定された場合であっても（ステップＳ８，Ｙｅｓ）、冷房運転が停止されない場合には（ステップＳ９，Ｎｏ）、外気冷房運転を行ってしまうと空気調和装置１７による冷房効率を低下させてしまうので、外気冷房運転は行わない。

一方、制御部２６によって夏期であると判定された場合であって（ステップＳ８，Ｙｅｓ）、冷房運転が停止された場合には（ステップＳ９，Ｙｅｓ）、メモリ２５内にその時刻を停止時刻Ｔｆとして記憶させる。次に、停止時刻Ｔｆに遅延時間Ｔｄを加算した時刻を、開始時刻Ｔｓとして設定する（ステップＳ１０）。例えば、停止時刻ＴｆがＰＭ１１時であり、遅延時間Ｔｄが３時間である場合、開始時刻ＴｓはＡＭ２時に設定される。次に、現在の時刻が開始時刻Ｔｓに達したかを判別する（ステップＳ１１）。

開始時刻Ｔｓとなったときには（ステップＳ１１，Ｙｅｓ）、室内温度読取装置６と外気温度読取装置５にて室内温度と外気温度を測定するために、予め設定された外気冷房運転風量Ａｎで一定時間（例えば５分間）だけ給気側送風装置３と排気側送風装置４を駆動させる。温度読取装置５，６による温度読取時は、風路切換装置７を開放位置に位置させて、熱交換換気にて運転させる（ステップＳ１２）。以下、温度を読取る換気運転のことをセンシング運転と称す。

その後、メモリ２５に予め設定されている終了時刻Ｔｅを過ぎているか否かを判別し、終了時刻Ｔｅを過ぎていなければ（ステップＳ１３，Ｎｏ）、室内温度読取装置６と外気温度読取装置５にて測定された室内温度と外気温度による条件判定を行う（ステップＳ１４）。ここでの条件判定は、室内温度読取装置６で読取った室内温度が予め設定された目標温度Ｔ_１以上であるか、および室内温度読取装置６で読取った室内温度が外気温度読取装置５で読取った外気温度より高く、その差が予め設定された温度差Ｔ_２より大きいか否かを判定するものである。両条件を満たした場合には（ステップＳ１４，Ｙｅｓ）、次ステップへ移行する。

例えば、目標温度Ｔ_１が２２℃、温度差Ｔ_２が３℃であり、センシング運転にて室内温度が３０℃、外気温度が２３℃であった場合、室内温度３０℃は目標温度Ｔ_１の２２℃より高く、室内温度３０℃と外気温度２３℃の差は温度差Ｔ_２の３℃よりも大きいため両条件を満たすこととなる。この場合、予め設定された外気冷房運転風量Ａｎで給気側送風装置３と排気側送風装置４を駆動させるとともに、風路切換装置７を閉塞位置に移動させて、外気冷房運転を実行させる（ステップＳ１５）。

ステップＳ１４で、室内温度が目標温度Ｔ_１より低い場合、または室内温度と外気温度の差が温度差Ｔ_２より小さい場合は、給気側送風装置３と排気側送風装置４を停止させて一定時間（例えば５５分）経過後に（ステップＳ１６）、再度ステップＳ１２における５分間のセンシング運転を実施し、室内温度と外気温度の比較を行う。これは、一定時間経過する間に外気温度が低下し、外気冷房運転条件を満たすようになった場合を想定した判定である。また、ステップＳ１２において、終了時刻Ｔｅとなった場合には（ステップＳ１３，Ｙｅｓ）給気側送風装置３と排気側送風装置４を停止させて外気冷房運転を終了させる（ステップＳ１７）。

以上説明したように、本実施の形態１では、室内温度と外気温度の差が温度差Ｔ_２以下である場合、すなわち室内温度と外気温度の差が少ない場合、外気冷房運転が停止されるので（ステップＳ１６も参照）、エネルギーの無駄を抑え、換気効率の向上を図ることのできる外気冷房運転とすることができる。なお、ステップＳ１６において、部屋の換気不十分による息苦しさなどが生じる場合を考慮し、給気側送風装置３や排気側送風装置４を完全に停止させずに、出力を低下させてもよい。例えば、２ノッチであれば最小風量ノッチ弱にし、３ノッチであれば最小風量ノッチ微弱にするように構成してもよい。

また、目標温度Ｔ_１や温度差Ｔ_２を任意に設定することで、地域性や設置環境に広く対応した外気冷房運転を実行させることができるので、利便性の向上を図ることができる。また、開始時間Ｔｓが遅延時間Ｔｄによって定まるので、部屋１５を使用する使用者の、日々の生活パターンの変化に合わせて外気冷房運転を実行させることができる。

なお、ステップＳ８にて、季節の判定は通信線１９にて接続された空気調和装置１７の冷房運転にて判断していたが、熱交換換気装置１に備えられている外気温度読取装置５が、一定時間（例えば２４時間）以内に所定の温度以上を計測したら夏期と判定してもよい。例えば、２８℃以上を計測したら夏期と判定してもよい。

また、外気温度読取装置５の近傍に外気湿度読取装置（図示せず）を設置し、計測した外気湿度が所定の値以上であった場合に夏期と判定してもよい。例えば、５０％以上を計測したら夏期と判定してもよい。このように外気温度あるいは外気湿度により判定した場合、空気調和装置１７と通信線１９にて接続されていなくても、熱交換換気装置１自身で得られる情報で夏期の判定を行うことができる。

ステップＳ９における開始時刻Ｔｓは、ＡＭ９時からＰＭ１０時に設定された場合は、制御部２６が夜間ではないと判定し、開始時刻Ｔｓを無効と判定するように構成してもよい。また、外気冷房運転中にリモコン８で操作された場合は、直ちに外気冷房運転を終了させ、リモコン８からの操作内容に応じた運転を行わせるように構成してもよい。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係る熱交換換気装置が部屋の天井裏１６に設置された状態を示す図である。

図７に示すように、本実施の形態２では、別室２０に設置されている集中管理用リモコン２１が通信線１９を介して熱交換換気装置１に接続されている。ここでの別室２０とは、例えばビルの守衛室や管理者の部屋が挙げられる。集中管理用リモコン２１は、部屋１５とは異なる部屋に設置されたすべての空気調和装置と熱交換換気装置を操作したり設定したりすることが可能なリモコンのことを示す。集中管理用リモコン２１を操作するのはビルの守衛人や管理者としてもよく、集中管理用リモコン２１から熱交換換気装置１の運転や、本発明における設定を行ってもよい。

外気冷房運転における設定が、駆動制御装置２３に備えられたスイッチ２４での設定と、リモコン８または集中管理用リモコン２１での設定とで違いが生じる場合、駆動制御装置２３の制御部２６はリモコン８，２１側の設定を優先にすると判断してもよい。例えば、熱交換換気装置１が施工されたときに施工業者がスイッチ２４で初期設定を実施し、その後リモコン８，２１にて使用者やビルの守衛人、また管理人にて設定を変更した場合、リモコン８，２１の設定を優先する。さらに、リモコン８での設定よりも集中管理用リモコン２１での設定を優先にすると判断してもよい。集中管理用リモコン２１を操作する守衛人や管理人のほうが、個別にリモコン８を操作する使用者よりも、外気冷房運転の設定に詳しいと考えられる場合に、このような判断が有効となる。

以上のように、本発明に係る熱交換換気装置は、外気冷房運転を行う熱交換換気装置に適している。

１ 熱交換換気装置
１ａ 筐体
２ 熱交換装置
２ａ 給気通路
２ｂ 排気通路
３ 給気側送風装置
４ 排気側送風装置
５ 外気温度読取装置
６ 室内温度読取装置
７ 風路切換装置
８ リモコン
９ 屋外側排気口
１０ 室内側給気口
１１ 屋外側給気口
１２ 室内側排気口
１３ 給気風路
１４ 排気風路
１５ 部屋
１６ 天井裏
１７ 空気調和装置
１８ 空気調和装置用リモコン
１９ 通信線
２０ 別室
２１ 集中管理用リモコン
２２ 室外機
２３ 駆動制御装置
２４ スイッチ
２５ メモリ（記憶部）
２６ 制御部
２７ バイパス風路

Claims (6)

1. 屋外側給気口と室内側給気口とを結ぶ給気風路と、室内側排気口と屋外側排気口とを結ぶ排気風路とが内部に形成される筐体と、
   前記筐体の内部に収容され、前記給気風路を通過する空気と前記排気風路を通過する空気との間で熱交換させる熱交換装置と、
   前記給気風路および前記排気風路の少なくとも一方を、前記熱交換装置を介さないバイパス風路に切り換える風路切換装置と、
   前記給気風路に設けられた給気側送風装置と、
   前記排気風路に設けられた排気側送風装置と、
   予め設定された情報を記憶する記憶部と、
   前記風路切換装置、前記給気側送風装置および前記排気側送風装置を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   室内温度読取装置に検出された室内温度が、前記記憶部に記憶された第１の温度情報が示す温度よりも高く、かつ、外気温度読取装置に検出された外気温度から前記室内温度を差し引いた温度差が、前記記憶部に記憶された第２の温度情報が示す温度差よりも大きい場合に、前記バイパス風路に切り換えさせるとともに、前記給気側送風装置を運転させて外気冷房運転を実行させることを特徴とする熱交換換気装置。
2. 前記室内温度読取装置は、前記排気風路の前記熱交換装置よりも上流側に配置され、
   前記外気温度読取装置は、前記給気風路の前記熱交換装置よりも上流側に配置され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. 前記制御部は、前記記憶部に記憶された第１の時刻情報が示す時刻よりも遅く、第２の時刻情報が示す時刻よりも早い時刻である場合に、前記外気冷房運転を実行させることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換換気装置。
4. 前記制御部は、前記熱交換換気装置と情報の送受信が可能とされた空気調和装置の運転終了時刻から前記記憶部に記憶された第１の時間情報が示す時間だけ経過した時刻を前記第１の時刻情報として前記記憶部に記憶させることを特徴とする請求項３に記載の熱交換換気装置。
5. 前記制御部は、前記熱交換換気装置と情報の送受信が可能とされた空気調和装置から冷房運転の信号を受信した場合に、前記外気冷房運転を実行可能な夏期であると判別することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の熱交換換気装置。
6. 前記記憶部に記憶される情報の少なくとも一部は、任意に設定変更可能であることを特徴とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の熱交換換気装置。

Images