JP2016065692A - 熱交換形換気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換素子の凍結を抑制しつつ、給排換気を継続することができる熱交換形換気装置を提供することを目的とする。【解決手段】排気送風経路において熱交換素子の排気入口側に湿度検出手段を設け、給気送風経路において熱交換素子の給気入口側に温度検出手段を設け、制御部は、温度検出手段で検出された温度と湿度検出手段で検出された湿度が所定の値のときに、結露・凍結が発生しない風量となるように給気モータ・排気用モータの回転数を減少させることにより、熱交換素子の凍結を防止しながら、給気と排気の同時運転を継続することができる熱交換形換気装置を得られる。【選択図】図１

Description

本発明は、外気と室内空気を熱交換する熱交換形換気装置に関するものである。

従来、この種の換気装置としては、建物内に設置され外気を外気給気口から導入し、内蔵する熱交換素子を経て室内に供給する換気装置が知られている。（例えば、特許文献１参照）。

以下、その換気空調装置について図４を参照しながら説明する。

図４に示すように、換気装置本体１０１は、建物内の屋根裏空間または天井裏空間に設置される。新鮮外気は、外気給気口１０２から導入され、内蔵する熱交換素子１０３を通過して室内給気口１０４を経て室内に供給される。一方、室内の汚れた空気は、室内排気口１０５から導入され、熱交換素子１０３を通過し、室外排気口１０６を経て室外に排気される。外気給気口１０２から導入される新鮮外気と室内排気口１０５から導入される室内の汚れた空気は、熱交換素子１０３を経て電動機１０７に同一軸１０８にて連結された給気用ファン１０９と排気用ファン１１０により移送される構成としている。

特開平１１−３２５５３５号公報

このような従来の熱交換形換気装置においては、冬期の外気温低温時に熱交換素子結露が発生するという課題を有していた。熱交換素子凍結の発生を防止するために、間欠運転を行うこともあるが、常時給排換気を継続することができないという課題も有していた。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、熱交換素子の凍結を抑制しつつ、給排換気を継続することができる熱交換形換気装置を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明は、給気用モータを備えた給気用ファンと、排気用モータを備えた排気用ファンと、前記給気用ファンにより屋外から室内に送風される給気送風経路と、前記排気用ファンにより室内から室外に送風される排気送風経路と、前記給気送風経路と前記排気送風経路とが交差する位置に、室内の空気と屋外の空気を換気する際に熱交換するための熱交換素子とを備えた熱交換形換気装置において、前記給気送風経路において熱交換素子の給気入口側に温度検出手段を設け、前記排気送風経路において熱交換素子の排気入口側に湿度検出手段を設け、制御部により前記給気用モータと前記排気用モータの運転および回転数を制御し、前記制御部は、前記温度検出手段で検出された温度が第１所定温度を下回った場合において、前記湿度検出手段で検出された湿度が第１所定湿度範囲であるときは予め定義された第１Ａ₁給気風量と第１Ａ₁排気風量になるように、前記湿度検出手段で検出された湿度が第２所定湿度範囲であるときは予め定義された第１Ａ₂給気風量と第１Ａ₂排気風量になるように、前記給気用モータと前記排気用モータの回転数を減少させるものであって、前記第１所定湿度範囲の最高値＜前記第２所定湿度範囲の最低値、第１Ａ₁給気風量＞第１Ａ₂給気風量、第１Ａ₁排気風量＞第１Ａ₂排気風量であり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、給気用モータを備えた給気用ファンと、排気用モータを備えた排気用ファンと、前記給気用ファンにより屋外から室内に送風される給気送風経路と、前記排気用ファンにより室内から室外に送風される排気送風経路と、前記給気送風経路と前記排気送風経路とが交差する位置に、室内の空気と屋外の空気を換気する際に熱交換するための熱交換素子とを備えた熱交換形換気装置において、前記給気送風経路において熱交換素子の給気入口側に温度検出手段を設け、前記排気送風経路において熱交換素子の排気入口側に湿度検出手段を設け、制御部により前記給気用モータと前記排気用モータの運転および回転数を制御し、前記制御部は、前記温度検出手段で検出された温度が第１所定温度を下回った場合において、前記湿度検出手段で検出された湿度が第１所定湿度範囲であるときは予め定義された第１Ａ₁給気風量と第１Ａ₁排気風量になるように、前記湿度検出手段で検出された湿度が第２所定湿度範囲であるときは予め定義された第１Ａ₂給気風量と第１Ａ₂排気風量になるように、前記給気用モータと前記排気用モータの回転数を減少させることにより、交換効率を高め、熱交換素子排気側の温度を高め、湿度を低めることで、熱交換素子排気側出口部に発生する結露・凍結を防止しながら、給気と排気の熱交換運転を継続することができる、という効果を得ることができる。

本発明の実施の形態１の熱交換形換気装置を示す概要図 同制御部のブロック図 本発明の実施の形態２の制御部のブロック図 従来の熱交換形換気装置を示す上面構成図

本発明に係る熱交換形換気装置は、給気用モータを備えた給気用ファンと、排気用モータを備えた排気用ファンと、前記給気用ファンにより屋外から室内に送風される給気送風経路と、前記排気用ファンにより室内から室外に送風される排気送風経路と、前記給気送風経路と前記排気送風経路とが交差する位置に、室内の空気と屋外の空気を換気する際に熱交換するための熱交換素子とを備えた熱交換形換気装置において、前記給気送風経路において熱交換素子の給気入口側に温度検出手段を設け、前記排気送風経路において熱交換素子の排気入口側に湿度検出手段を設け、制御部により前記給気用モータと前記排気用モータの運転および回転数を制御し、前記制御部は、前記温度検出手段で検出された温度が第１所定温度を下回った場合において、前記湿度検出手段で検出された湿度が第１所定湿度範囲であるときは予め定義された第１Ａ₁給気風量と第１Ａ₁排気風量になるように、前記湿度検出手段で検出された湿度が第２所定湿度範囲であるときは予め定義された第１Ａ₂給気風量と第１Ａ₂排気風量になるように、前記給気用モータと前記排気用モータの回転数を減少させ、前記第１所定湿度範囲の最高値＜前記第２所定湿度範囲の最低値、第１Ａ₁給気風量＞第１Ａ₂給気風量、第１Ａ₁排気風量＞第１Ａ₂排気風量である構成を有する。

これにより、交換効率を高め、熱交換素子排気側の温度を高め、湿度を低めることで、熱交換素子排気側出口部に発生する結露・凍結を防止しながら、給気と排気の熱交換運転を継続することができる、という効果を奏する。

また、前記制御部は、前記温度検出手段で検出された温度が第１所定温度を下回ったことを検出したことにより前記給気用モータと前記排気用モータの回転数を減少させた後、前記温度検出手段で検出された温度が第ｎ（ｎは２以上の整数とする）所定温度を下回ったことを検知した場合は、前記給気用モータの回転を停止させ、前記排気用モータの回転を停止せずに排気運転のみで換気運転を継続し、前記第ｎ所定温度＜前記第１所定温度であるものである。これにより、熱交換運転を継続した場合に熱交換素子に凍結が発生する外気温度（第ｎ所定温度）以下では、給気用モータを停止させ排気のみの運転に切り替わることで、熱交換素子の凍結を発生させることなく換気運転を継続することができる、という効果を奏する。

また、前記温度検出手段は、ｎは３以上の整数とし、前記温度検出手段で検出された温度が第１所定温度を下回ったことを検知した後であって、前記温度検出手段で検出された温度が第ｎ所定温度を下回ったことを検知する前に、前記温度検出手段で検出された温度が第ｋ（ｋ＝２、３、・・・、ｎ−１の任意の整数とする）所定温度を下回ったことを検知した場合において、前記湿度検出手段で検出された湿度が前記第１所定湿度範囲であるときは予め定義された第ｋＡ₁給気風量と第ｋＡ₁排気風量になるように、前記湿度検出手段で検出された湿度が前記第２所定湿度範囲であるときは予め定義された第ｋＡ₂給気風量と第ｋＡ₂排気風量になるように、前記給気用モータと前記排気用モータの回転数を維持または減少させ、前記第ｎ所定温度＜前記第ｋ所定温度＜前記第１所定温度、前記第ｋＡ₁給気風量≦前記第１Ａ₁給気風量、前記第ｋＡ₁排気風量≦前記第１Ａ₁排気風量、第ｋＡ₁給気風量＞第ｋＡ₂給気風量、第ｋＡ₁排気風量＞第ｋＡ₂排気風量であるものである。これにより、排気のみの運転に移行する外気温度（第ｎ所定温度）に低下していくまでの外気温度と、室内湿度に応じ、熱交換素子排気側への結露・凍結が発生しない適切な風量へ細かく制御するため、より熱交換素子の凍結結露・発生直前まで給気運転と排気運転の熱交換気運転の各温湿度条件における最大風量を維持することができる、という効果を奏する。

また、ｎ＝３であり、前記制御部は、前記温度検出手段で検出された温度が第１所定温度を下回ったことを検知した後であって、前記温度検出手段で検出された温度が第３所定温度を下回ったことを検知する前に、前記温度検出手段で検出された温度が第２所定温度を下回ったことを検知した場合において、前記湿度検出手段で検出された湿度が前記第１所定湿度範囲であるときは予め定義された第２Ａ₁給気風量と第２Ａ₁排気風量になるように、前記湿度検出手段で検出された湿度が前記第２所定湿度範囲であるときは予め定義された第２Ａ₂給気風量と第２Ａ₂排気風量になるように、前記給気用モータと前記排気用モータの回転数を維持または減少させ、前記第３所定温度＜前記第２所定温度＜前記第１所定温度、前記第２Ａ₁給気風量≦前記第１Ａ₁給気風量、前記第２Ａ₁排気風量≦前記第１Ａ₁排気風量、第２Ａ₁給気風量＞第２Ａ₂給気風量、第２Ａ₁排気風量＞第２Ａ₂排気風量であるものである。

また前記制御部は、前記温度検出手段で検出された温度が第１所定温度を下回った場合において、前記湿度検出手段で検出された湿度が第３所定湿度範囲であるときは予め定義された第１Ａ₃給気風量と第１Ａ₃排気風量になるように、前記給気用モータと前記排気用モータの回転数を減少させ、前記第２所定湿度範囲の最高値＜前記第３所定湿度範囲の最低値、第１Ａ₁給気風量＞第１Ａ₂給気風量＞第１Ａ₃給気風量、第１Ａ₁排気風量＞第１Ａ₂排気風量＞第１Ａ₃排気風量であるものである。

これにより、排気のみの運転に移行する外気温度（第ｎ所定温度）に低下していくまでの外気温度と、室内湿度に応じ、熱交換素子排気側への結露・凍結が発生しない適切な風量へ制御するため、より熱交換素子の凍結結露・発生直前まで給気運転と排気運転の熱交換気運転の風量を維持することができる、という効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態の熱交換形換気装置について、図１を用いて内部の構成と給気送風経路、排気送風経路について説明する。図１に示すように、熱交換形換気装置１は、箱形の本体の側面に外気吸込口２、室内空気排気口３、そして、この側面に対向した側面に外気給気口４、室内空気吸込口５を設けている。そして、熱交換形換気装置１の内部または外部には、給気用ファン９の給気用モータと排気用ファン１０の排気用モータの回転数を制御する制御部１１が設けられている。

また、熱交換形換気装置１は、新鮮な屋外の空気（給気空気）を側面の外気吸込口２から吸込み、熱交換形換気装置１の内部の熱交換素子６を通って外気給気口４から室内に供給される給気送風経路７を備えている。一方、汚染された室内の空気（排気空気）は室内空気吸込口５から吸い込まれ、熱交換素子６を通って室内空気排気口３から室外に排気される排気送風経路８を備えている。このとき、熱交換素子６は、排気される空気の熱量を給気される空気に供給する、または、給気される空気の熱量を排気される空気の熱量に供給する、熱回収の機能を有している。

外気吸込口２から導入される新鮮な屋外空気（給気空気）と、室内空気吸込口５から導入される汚染された室内の空気（排気空気）は、給気用ファン９と排気用ファン１０の運転によりそれぞれ給気送風経路７と排気送風経路８を流れる。熱交換素子６は、給気送風経路７と排気送風経路８とが交差する位置に配設される。熱交換素子６の室外空気吸込側および室内空気吸込側にはそれぞれ空気清浄フィルター１２が配設される。

また、給気送風経路７において熱交換素子６の給気入口側に温度検出手段１３を配設し、排気送風経路８において熱交換素子６の排気入口側に湿度検出手段１４を配設する。

また、外気吸込口２、室内空気排気口３、外気給気口４、室内空気吸込口には、それぞれダクト（図示せず）が接続できる形状となっている。外気吸込口２と室内空気排気口３に接続したダクトは建物外壁面まで引き回して建物外の屋外空気と連通する。外気給気口４と室内空気吸込口５に接続したダクトは居室の天井面または壁面と連通されて室内空気と連通する。

制御部１１は給気用ファン９の給気用モータと排気用ファン１０の排気用モータの回転数を制御し給気風量と排気風量を一定に保ちながら制御するものである。

ここで、本実施の形態における特徴的な部分、すなわち、制御部１１の動作について説明する。

熱交換形換気装置１を起動すると、制御部１１は、給気用ファン９と排気用ファン１０の出力する送風量が同等になるように、給気用モータと排気用モータの回転数を制御する（熱交換気運転）。

しかし、熱交換気運転中に外気温度が低下していくと、熱交換素子６の排気送風経路８側から結露が生じる。これは排気送風経路８を流れる室内空気（排気空気）が熱交換素子６内で外気（給気空気）と熱交換することで露点以下に温度低下する、すなわち、熱交換後の温度の飽和水蒸気量以上の水分を保持しているためである。この結露により発生した水分は、熱交換後の排気温度が０℃を下回るようになると、凍結し、熱交換素子６の目詰まりを引き起こし、換気機能を低下させる。

さらに、そのまま運転を継続すると凍結はさらに進行し多量の氷結にいたる。その凍った結露水は、外気温度が上昇すると解けだして、熱交換形換気装置１からあふれ出すことになる。あふれ出した水は、設置場所に悪影響を及ぼすことや、水漏れによる絶縁不良など不安全発生に繋がる。

このような事象を避けるために、制御部１１は、熱交換素子６の給気入口側に設けられた温度検出手段１３により検出された温度Ｔ、および、熱交換素子６の排気入口側に設けられた湿度検出手段１４により検出された湿度Ｈを監視して、所定の設定値に合わせて、給気風量と排気風量を減少させる、すなわち、給気用ファン９の給気用モータの回転数と、排気用ファン１０の排気用モータの回転数を減少させる。

より具体的に説明する。

温度検出手段１３により検出された外気温度Ｔが、第１所定温度Ｔ₁（例えば５℃）以上の場合には、給気風量と排気風量は所定風量Ａ（例えばそれぞれ２００ｍ³／ｈ）で運転する。

この運転状態を継続し、次第に外気温度が低下する場合を考える。外気温度が低下していくと、温度検出手段１３が、設定された第１所定温度Ｔ₁を下回ることを検出する。

温度検出手段１３により検出した温度Ｔが第１所定温度Ｔ₁より小さく、第２所定温度Ｔ₂（例えば０℃）以上の場合（Ｔ₂≦Ｔ＜Ｔ₁の場合）は、湿度検出手段１４により室内湿度Ｈを確認する。

そして湿度検出手段１４により検出された湿度Ｈが第１所定湿度範囲（例えば０％以上５０％未満）であるときは予め定義された第１Ａ₁給気風量（例えば１７５ｍ³／ｈ）と第１Ａ₁排気風量（例えば１７５ｍ³／ｈ）になるように、前記湿度検出手段１４で検出された湿度Ｈが第２所定湿度範囲（例えば５０％以上１００％未満）であるときは予め定義された第１Ａ₂給気風量（例えば１５０ｍ³／ｈ）と第１Ａ₂排気風量（例えば１５０ｍ³／ｈ）になるように、制御部１１は前記給気用モータと前記排気用モータの回転数を減少させる。

このとき、前記第１所定湿度範囲の最高値＜前記第２所定湿度範囲の最低値、第１Ａ₁給気風量＞第１Ａ₂給気風量、第１Ａ₁排気風量＞第１Ａ₂排気風量である。

ここで、第１Ａ₁給気風量と第１Ａ₁排気風量とは、検出温度ＴがＴ₂≦Ｔ＜Ｔ₁であり、検出湿度Ｈが第１所定湿度範囲にあるときに、所定の室内温度（例えばＪＩＳ Ｂ ８６２８）を想定した場合に、熱交換素子に結露が発生しない風量を実験的に求め定義したものである。また、第１Ａ₂給気風量と第１Ａ₂排気風量とは、検出温度ＴがＴ₂≦Ｔ＜Ｔ₁であり、検出湿度Ｈが第２所定湿度範囲にあるときに、所定の室内温度（例えばＪＩＳ Ｂ ８６２８）を想定した場合に、熱交換素子に結露が発生しない風量を実験的に求め定義したものである。

排気送風経路８における熱交換素子６の結露は、排気送風経路８を流れる室内空気（排気空気）が、熱交換素子６内で外気（給気空気）と熱交換することで、露点以下となった場合に現れる。そしてその結露水は、その排気送風経路８を流れる室内空気（排気空気）が０℃を下回るようになった場合に凍結する。

このように、外気温度が低下していくと、排気送風経路８における熱交換素子６内にて結露・凍結が発生する。しかし、結露・凍結発生温度は、全熱交換効率は、熱交換素子６を流れる給気風量と排気風量の風速や、熱交換素子６そのものの熱交換性能、そして室内湿度に依存する。すなわち、風速が低く熱交換性能が高くなれば、熱交換後の排気温度は高くなり飽和水蒸気量も大きくなるため、より多くの水分を保持できるようになり、また室内湿度が低ければ、排気空気の保有水分量が小さくなるので結露の発生リスクは低減する。

例えば、熱交換素子６を通過する給気送風量と排気送風量の風量が極端に小さい場合、全熱交換効率は高くなる。そのため、室内湿度が高い場合であっても、室内空気（排気空気）は熱交換後に保有する水分のほとんどを外気（給気空気）に奪われる場合がある。この場合は、排気送風経路８における熱交換素子６の排気出口側の素子温度が０℃以下になっても極々少量の凍結しか現れないことになる。このように、結露が発生する外気温度を決める要素としては、風速とそれによる交換効率、室内湿度であるといえる。

また、制御部１１は、温度検出手段１３で検出された温度が第１所定温度を下回ったことを検出したことにより前記給気用モータと前記排気用モータの回転数を減少させた後、温度検出手段１３で検出された温度が第ｎ（ｎは２以上の整数とする）所定温度を下回ったことを検知した場合は、前記給気用モータの回転を停止させ、前記排気用モータの回転を停止せずに排気運転のみで換気運転を継続してもよい。ここで第ｎ所定温度＜第１所定温度である。これにより、凍結が発生する直前まで、給気運転と排気運転の熱交換気運転を継続することができるとともに、極低温領域では排気のみの運転に切り替わり換気運転を継続することができる。

また、制御部１１は、検出温度、検出湿度に応じて段階的に給気風量および排気風量を低減させて、結露発生を防止しながら給排熱交換気運転を継続してもよい。すなわち、制御部１１は、温度検出手段１３で検出された温度が第１所定温度を下回ったことを検知した後であって、温度検出手段１３で検出された温度が第ｎ所定温度（ｎは３以上の整数）を下回ったことを検知する前に、温度検出手段１３で検出された温度が第ｋ（ｋ＝２、３、・・・、ｎ−１の任意の整数とする）所定温度を下回ったことを検知した場合において、湿度検出手段１４で検出された湿度が第１所定湿度範囲であるときは予め定義された第ｋＡ₁給気風量と第ｋＡ₁排気風量になるように、湿度検出手段１４で検出された湿度が前記第２所定湿度範囲であるときは予め定義された第ｋＡ₂給気風量と第ｋＡ₂排気風量になるように、前記給気用モータと前記排気用モータの回転数を維持または減少させる。ここで第ｎ所定温度＜第ｋ所定温度＜第１所定温度、第ｋＡ₁給気風量≦第１Ａ₁給気風量、第ｋＡ₁排気風量≦第１Ａ₁排気風量、第ｋＡ₁給気風量＞第ｋＡ₂給気風量、第ｋＡ₁排気風量＞第ｋＡ₂排気風量である。

図２はｎ＝３の場合に制御部１１による上記の制御の流れを図示したもの（制御部１１のブロック図）である。以下、順に説明する。

温度検出手段１３により検出された温度Ｔが第１所定温度Ｔ₁（例えば５℃）以上の場合は、給気風量（ＳＡ風量）および排気風量（ＥＡ風量）は設定風量Ａ（例えばそれぞれ２００ｍ³／ｈ）にて運転を継続する。

外気温度が下がってきて、温度検出手段１３の温度Ｔが第１所定温度Ｔ₁（例えば５℃）を下回った場合、湿度検出手段１４が室内湿度Ｈを検出する。

室内湿度ＨがＨ＜Ｈ₁（例えばＨ＜５０％）のとき、給気風量・排気風量は第１Ａ₁給気風量・第１Ａ₁排気風量（例えばそれぞれ１７５ｍ³／ｈ）となるよう給気モータと排気モータの回転数を減少させる。室内湿度ＨがＨ₁≦Ｈ＜Ｈ₂（例えば５０％≦Ｈ＜１００％）のとき、給気風量・排気風量は第１Ａ₂給気風量・第１Ａ₂排気風量（例えばそれぞれ１５０ｍ³／ｈ）となるよう給気モータと排気モータの回転数を減少させる。

室内湿度が高い分、排気空気に含まれる水分が多くなるため、結露・凍結の発生リスクが高まる。このため、結露・凍結の発生リスクを低減するために、風速をおとし交換効率を上げることで、排気空気の温度を高め、排気空気の湿度を下げる。排気空気の温度が高まれば、露点温度が高まり保持できる水分量が増加する。また排気空気の湿度が下がれば、排気空気の保持できる水分量に対して余裕ができる。

これらの作用により排気空気の結露・凍結の発生リスクを低減することができる。

なお、温度検出手段１３の温度Ｔが第１所定温度Ｔ₁を下回り、運転風量が第１Ａ₁給気風量・第１Ａ₁排気風量、第１Ａ₂給気風量・第１Ａ₂排気風量の何れかになって運転を継続した後に、検出温度Ｔが所定の値Ｔ₁＋αを超える値となったときは、給気風量と排気風量を初期設定風量であるＡ（例えばそれぞれ２００ｍ³／ｈ）にそれぞれ戻す。ここで、αは、ヒステリシスを持たせるための所定の値（例えば３）である。

さらに外気温度が低下していく場合も、同様の制御を行う。温度検出手段１３の温度Ｔが第２所定温度Ｔ₂（例えば０℃）を下回った場合に、湿度検出手段１４が室内湿度Ｈを検出する。

室内湿度ＨがＨ＜Ｈ₁（例えばＨ＜５０％）のとき、給気風量・排気風量は第２Ａ₁給気風量・第２Ａ₁排気風量（例えばそれぞれ１５０ｍ³／ｈ）となるよう給気モータと排気モータの回転数を維持または減少させる。室内湿度ＨがＨ₁≦Ｈ＜Ｈ₂（例えば５０％≦Ｈ＜１００％）のとき、給気風量・排気風量は第２Ａ₂給気風量・第２Ａ₂排気風量（例えばそれぞれ１２５ｍ³／ｈ）となるよう給気モータと排気モータの回転数を維持または減少させる。

なお、温度検出手段１３の温度Ｔが第２所定温度Ｔ₂を下回り、運転風量が第２Ａ₁給気風量・第２Ａ₁排気風量、第２Ａ₂給気風量・第２Ａ₂排気風量の何れかになって運転を継続した後に、検出温度Ｔが所定の値Ｔ₂＋αを超える値となったときは、給気風量と排気風量を１ステップ前の風量である第１Ａ₁給気風量・第１Ａ₁排気風量（例えばそれぞれ１７５ｍ³／ｈ）または第１Ａ₂給気風量・第１Ａ₂排気風量（例えばそれぞれ１５０ｍ³／ｈ）にそれぞれ戻す。

さらに外気温度が低下していき、温度検出手段１３の温度Ｔが第３所定温度Ｔ₃（例えば−５℃）を下回った場合に、湿度検出手段１４が室内湿度Ｈを検出する。

室内湿度ＨがＨ＜Ｈ₁（例えばＨ＜５０％）のとき、排気風量は第３Ａ₁排気風量（例えば１２５ｍ³／ｈ）となるよう排気モータの回転数を維持または減少させる。室内湿度ＨがＨ₁≦Ｈ＜Ｈ₂（例えば５０％≦Ｈ＜１００％）のとき、排気風量は第３Ａ₂排気風量（例えば１００ｍ³／ｈ）となるよう排気モータの回転数を維持または減少させる。これらのとき、排気のみの運転とし、給気モータを停止させる。

第３所定温度Ｔ₃を下回る温度まで温度検出手段１３の温度Ｔが低下すれば、わずかな風量であっても、排気温度が０℃以下になるため凍結のリスクが非常に高くなる。このような低温域では従来は換気運転を停止してしまうが、制御部１１により給気ファンのみを停止して排気のみの運転とすることで、外気導入を防ぎ熱交換素子６の凍結を防止しながら、換気運転を継続することができる。

また、排気のみ運転とすることで温度検出手段１３が外気温度を検出できなくなるため、定期的に（図２ではｔ時間後）に給気ファンも動作させ熱交換気運転に戻すことで、外気温度に適切な運転状態へと制御する。

このように排気のみ運転にせねばいけない第ｎ所定温度Ｔ_n（例えばｎ＝３）までを任意に定義し、また各々所定温度Ｔ_k（例えばｋ＝２）における室内湿度（Ｈ＜Ｈ₁，Ｈ₁≦Ｈ＜Ｈ₂）ごとに、設定風量（第ｋＡ₁給気風量，第ｋＡ₁排気風量，第ｋＡ₂給気風量，第ｋＡ₂排気風量）を定義することで、室内湿度および室外温度の条件で結露・凍結しない風量を維持しながら、熱交換気運転を行うことが出来る。

なお図２において、ｎ＝３というのは温度または湿度を検出するステップが３つだけであるという意味ではなく、少なくとも３ステップあるということである。ステップを任意に定義して、より細かに風量を制御することでより適切な換気運転が可能である。

なお、本実施例において、第３所定温度＜第２所定温度＜第１所定温度、第３Ａ₁給気風量≦第２Ａ₁給気風量≦第１Ａ₁給気風量、第３Ａ₁排気風量≦第２Ａ₁排気風量≦第１Ａ₁排気風量、第２Ａ₁給気風量＞第２Ａ₂給気風量、第２Ａ₁排気風量＞第２Ａ₂排気風量、第３Ａ₁排気風量＞第３Ａ₂排気風量を満たしている。

（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態の熱交換形換気装置に関する制御部１１による制御の流れを図示したもの（制御部１１のブロック図）である。

なお、図３と図２との主な違いは、図２では所定湿度範囲が第１所定湿度範囲（Ｈ＜Ｈ₁）と第２所定湿度範囲（Ｈ₁≦Ｈ＜Ｈ₂）の２つであったのに対し、図３では所定湿度範囲が第１所定湿度範囲（Ｈ＜Ｈ₁）と第２所定湿度範囲（Ｈ₁≦Ｈ＜Ｈ₂）と第３所定湿度範囲（Ｈ₂≦Ｈ＜Ｈ₃）の３つある点である。なお、第２所定湿度範囲の最高値＜第３所定湿度範囲の最低値となっている。

以下、順に説明する。

温度検出手段１３により検出された温度Ｔが第１所定温度Ｔ₁（例えば５℃）以上の場合は、給気風量（ＳＡ風量）および排気風量（ＥＡ風量）は設定風量Ａ（例えばそれぞれ２００ｍ³／ｈ）にて運転を継続する。

外気温度が下がってきて、温度検出手段１３の温度Ｔが第１所定温度Ｔ₁（例えば５℃）を下回った場合、湿度検出手段１４が室内湿度Ｈを検出する。

室内湿度ＨがＨ＜Ｈ₁（例えばＨ＜３０％）のとき、給気風量・排気風量は第１Ａ₁給気風量・第１Ａ₁排気風量（例えばそれぞれ１７５ｍ³／ｈ）となるよう給気モータと排気モータの回転数を減少させる。室内湿度ＨがＨ₁≦Ｈ＜Ｈ₂（例えば３０％≦Ｈ＜５０％）のとき、給気風量・排気風量は第１Ａ₂給気風量・第１Ａ₂排気風量（例えばそれぞれ１５０ｍ³／ｈ）となるよう給気モータと排気モータの回転数を減少させる。室内湿度ＨがＨ₂≦Ｈ＜Ｈ₃（例えば５０％≦Ｈ＜１００％）のときは、給気風量・排気風量は第１Ａ₃給気風量・第１Ａ₃排気風量（例えばそれぞれ１２５ｍ³／ｈ）となるように給気モータと排気モータの回転数を減少させる。

室内湿度が高い分、排気空気に含まれる水分が多くなるため、結露・凍結の発生リスクが高まる。このため、結露・凍結の発生リスクを低減するために、風速をおとし交換効率を上げることで、排気空気の温度を高め、排気空気の湿度を下げる。排気空気の温度が高まれば、露点温度が高まり保持できる水分量が増加する。また排気空気の湿度が下がれば、排気空気の保持できる水分量に対して余裕ができる。

これらの作用により排気空気の結露・凍結の発生リスクを低減することができる。

なお、第３所定湿度範囲（Ｈ₂≦Ｈ＜Ｈ₃）が追加されたことにより、結露・凍結が発生しにくい状態でさらに効果的に熱交換気運転を継続できる。

なお、温度検出手段１３の温度Ｔが第１所定温度Ｔ₁を下回り、運転風量が第１Ａ₁給気風量・第１Ａ₁排気風量、第１Ａ₂給気風量・第１Ａ₂排気風量、第１Ａ₃給気風量・第１Ａ₃排気風量の何れかになって運転を継続した後に、検出温度Ｔが所定の値Ｔ₁＋αを超える値となったときは、給気風量と排気風量を初期設定風量であるＡ（例えばそれぞれ２００ｍ³／ｈ）にそれぞれ戻す。ここで、αは、ヒステリシスを持たせるための所定の値（例えば３）である。

さらに外気温度が低下していく場合も、同様の制御を行う。温度検出手段１３の温度Ｔが第２所定温度Ｔ₂（例えば０℃）を下回った場合に、湿度検出手段１４が室内湿度Ｈを検出する。

室内湿度ＨがＨ＜Ｈ₁（例えばＨ＜３０％）のとき、給気風量・排気風量は第２Ａ₁給気風量・第２Ａ₁排気風量（例えばそれぞれ１５０ｍ³／ｈ）となるよう給気モータと排気モータの回転数を維持または減少させる。室内湿度ＨがＨ₁≦Ｈ＜Ｈ₂（例えば３０％≦Ｈ＜５０％）のとき、給気風量・排気風量は第２Ａ₂給気風量・第２Ａ₂排気風量（例えばそれぞれ１２５ｍ³／ｈ）となるよう給気モータと排気モータの回転数を維持または減少させる。室内湿度ＨがＨ₂≦Ｈ＜Ｈ₃（例えば５０％≦Ｈ＜１００％）のときは、給気風量・排気風量は第２Ａ₃給気風量・第２Ａ₃排気風量（例えばそれぞれ１００ｍ³／ｈ）となるように給気モータと排気モータの回転数を維持または減少させる。

なお、温度検出手段１３の温度Ｔが第２所定温度Ｔ₂を下回り、運転風量が第２Ａ₁給気風量・第２Ａ₁排気風量、第２Ａ₂給気風量・第２Ａ₂排気風量、第２Ａ₃給気風量・第２Ａ₃排気風量の何れかになって運転を継続した後に、検出温度Ｔが所定の値Ｔ₂＋αを超える値となったときは、給気風量と排気風量を１ステップ前の風量である第１Ａ₁給気風量・第１Ａ₁排気風量（例えばそれぞれ１７５ｍ³／ｈ）または第１Ａ₂給気風量・第１Ａ₂排気風量（例えばそれぞれ１５０ｍ³／ｈ）または第１Ａ₃給気風量・第１Ａ₃排気風量（例えばそれぞれ１２５ｍ³／ｈ）にそれぞれ戻す。

さらに外気温度が低下していき、温度検出手段１３の温度Ｔが第３所定温度Ｔ₃（例えば−５℃）を下回った場合に、湿度検出手段１４が室内湿度Ｈを検出する。

室内湿度ＨがＨ＜Ｈ₁（例えばＨ＜３０％）のとき、排気風量は第３Ａ₁排気風量（例えば１２５ｍ³／ｈ）となるよう排気モータの回転数を維持または減少させる。室内湿度ＨがＨ₁≦Ｈ＜Ｈ₂（例えば３０％≦Ｈ＜５０％）のとき、排気風量は第３Ａ₂排気風量（例えば１００ｍ³／ｈ）となるよう排気モータの回転数を維持または減少させる。室内湿度ＨがＨ₂≦Ｈ＜Ｈ₃（例えば５０％≦Ｈ＜１００％）のときは、排気風量は第３Ａ₃排気風量（例えば７５ｍ³／ｈ）となるように排気モータの回転数を維持または減少させる。これらのとき、排気のみの運転とし、給気モータを停止させる。

第３所定温度Ｔ₃を下回る温度まで温度検出手段１３の温度Ｔが低下すれば、わずかな風量であっても、排気温度が０℃以下になるため凍結のリスクが非常に高くなる。このような低温域では従来は換気運転を停止してしまうが、制御部１１により給気ファンのみを停止して排気のみの運転とすることで、外気導入を防ぎ熱交換素子の凍結を防止しながら、換気運転を継続することができる。

また、排気のみ運転とすることで温度検出手段１３が外気温度を検出できなくなるため、定期的に（図３ではｔ時間後）に給気ファンも動作させ熱交換気運転に戻すことで、外気温度に適切な運転状態へと制御する。

このように排気のみ運転にせねばいけない第ｎ所定温度Ｔ_n（例えばｎ＝３）までを任意に定義し、また各々所定温度Ｔ_k（例えばｋ＝２）における室内湿度（Ｈ＜Ｈ₁，Ｈ₁≦Ｈ＜Ｈ₂，Ｈ₂≦Ｈ＜Ｈ₃）ごとに、設定風量（第ｋＡ₁給気風量，第ｋＡ₁排気風量，第ｋＡ₂給気風量，第ｋＡ₂排気風量，第ｋＡ₃給気風量，第ｋＡ₃排気風量）を定義することで、室内湿度および室外温度の条件で結露・凍結しない風量を維持しながら、熱交換気運転を行うことが出来る。

なお図３において、ｎ＝３というのは温度または湿度を検出するステップが３つだけであるという意味ではなく、少なくとも３ステップあるということである。ステップを任意に定義してより細かに風量を制御することでより適切な換気運転が可能である。

なお、本実施例において、第３所定温度＜第２所定温度＜第１所定温度、第３Ａ₁給気風量≦第２Ａ₁給気風量≦第１Ａ₁給気風量、第３Ａ₁排気風量≦第２Ａ₁排気風量≦第１Ａ₁排気風量、第１Ａ₁給気風量＞第１Ａ₂給気風量＞第１Ａ₃給気風量、第１Ａ₁排気風量＞第１Ａ₂排気風量＞第１Ａ₃排気風量、第２Ａ₁給気風量＞第２Ａ₂給気風量＞第２Ａ₃給気風量、第２Ａ₁排気風量＞第２Ａ₂排気風量＞第２Ａ₃排気風量、第３Ａ₁排気風量＞第３Ａ₂排気風量＞第３Ａ₃排気風量を満たしている。

熱交換形換気装置は、外気と室内空気の熱交換を目的とするダクト式の換気装置、ダクト式の空気調和装置などの用途として有効である。

１ 熱交換形換気装置
２ 外気吸込口
３ 室内空気排気口
４ 外気給気口
５ 室内空気吸込口
６ 熱交換素子
７ 給気送風経路
８ 排気送風経路
９ 給気用ファン
１０ 排気用ファン
１１ 制御部
１２ 空気清浄フィルター
１３ 温度検出手段
１４ 湿度検出手段

Claims (5)

1. 給気用モータを備えた給気用ファンと、
   排気用モータを備えた排気用ファンと、
   前記給気用ファンにより屋外から室内に送風される給気送風経路と、
   前記排気用ファンにより室内から室外に送風される排気送風経路と、
   前記給気送風経路と前記排気送風経路とが交差する位置に、室内の空気と屋外の空気を換気する際に熱交換するための熱交換素子とを備えた熱交換形換気装置において、
   前記給気送風経路において前記熱交換素子の給気入口側に温度検出手段を設け、
   前記排気送風経路において前記熱交換素子の排気入口側に湿度検出手段を設け、
   制御部により前記給気用モータと前記排気用モータの運転および回転数を制御し、
   前記制御部は、前記温度検出手段で検出された温度が第１所定温度を下回った場合において、前記湿度検出手段で検出された湿度が第１所定湿度範囲であるときは予め定義された第１Ａ₁給気風量と第１Ａ₁排気風量になるように、前記湿度検出手段で検出された湿度が第２所定湿度範囲であるときは予め定義された第１Ａ₂給気風量と第１Ａ₂排気風量になるように、前記給気用モータと前記排気用モータの回転数を減少させ、
   前記第１所定湿度範囲の最高値＜前記第２所定湿度範囲の最低値、第１Ａ₁給気風量＞第１Ａ₂給気風量、第１Ａ₁排気風量＞第１Ａ₂排気風量であることを特徴とする熱交換形換気装置。
2. 前記制御部は、前記温度検出手段で検出された温度が第１所定温度を下回ったことを検出したことにより前記給気用モータと前記排気用モータの回転数を減少させた後、前記温度検出手段で検出された温度が第ｎ（ｎは２以上の整数とする）所定温度を下回ったことを検知した場合は、前記給気用モータの回転を停止させ、前記排気用モータの回転を停止せずに排気運転のみで換気運転を継続し、
   前記第ｎ所定温度＜前記第１所定温度であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換形換気装置。
3. ｎは３以上の整数とし、
   前記制御部は、前記温度検出手段で検出された温度が第１所定温度を下回ったことを検知した後であって、前記温度検出手段で検出された温度が第ｎ所定温度を下回ったことを検知する前に、前記温度検出手段で検出された温度が第ｋ（ｋ＝２、３、・・・、ｎ−１の任意の整数とする）所定温度を下回ったことを検知した場合において、前記湿度検出手段で検出された湿度が前記第１所定湿度範囲であるときは予め定義された第ｋＡ₁給気風量と第ｋＡ₁排気風量になるように、前記湿度検出手段で検出された湿度が前記第２所定湿度範囲であるときは予め定義された第ｋＡ₂給気風量と第ｋＡ₂排気風量になるように、前記給気用モータと前記排気用モータの回転数を維持または減少させ、
   前記第ｎ所定温度＜前記第ｋ所定温度＜前記第１所定温度、前記第ｋＡ₁給気風量≦前記第１Ａ₁給気風量、前記第ｋＡ₁排気風量≦前記第１Ａ₁排気風量、第ｋＡ₁給気風量＞第ｋＡ₂給気風量、第ｋＡ₁排気風量＞第ｋＡ₂排気風量であることを特徴とする請求項２に記載の熱交換形換気装置。
4. ｎ＝３であり、
   前記制御部は、前記温度検出手段で検出された温度が第１所定温度を下回ったことを検知した後であって、前記温度検出手段で検出された温度が第３所定温度を下回ったことを検知する前に、前記温度検出手段で検出された温度が第２所定温度を下回ったことを検知した場合において、前記湿度検出手段で検出された湿度が前記第１所定湿度範囲であるときは予め定義された第２Ａ₁給気風量と第２Ａ₁排気風量になるように、前記湿度検出手段で検出された湿度が前記第２所定湿度範囲であるときは予め定義された第２Ａ₂給気風量と第２Ａ₂排気風量になるように、前記給気用モータと前記排気用モータの回転数を維持または減少させ、
   前記第３所定温度＜前記第２所定温度＜前記第１所定温度、前記第２Ａ₁給気風量≦前記第１Ａ₁給気風量、前記第２Ａ₁排気風量≦前記第１Ａ₁排気風量、第２Ａ₁給気風量＞第２Ａ₂給気風量、第２Ａ₁排気風量＞第２Ａ₂排気風量であることを特徴とする請求項３に記載の熱交換形換気装置。
5. 前記制御部は、前記温度検出手段で検出された温度が第１所定温度を下回った場合において、前記湿度検出手段で検出された湿度が第３所定湿度範囲であるときは予め定義された第１Ａ₃給気風量と第１Ａ₃排気風量になるように、前記給気用モータと前記排気用モータの回転数を減少させ、
   前記第２所定湿度範囲の最高値＜前記第３所定湿度範囲の最低値、第１Ａ₁給気風量＞第１Ａ₂給気風量＞第１Ａ₃給気風量、第１Ａ₁排気風量＞第１Ａ₂排気風量＞第１Ａ₃排気風量であることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換形換気装置。

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