JP2016169913A

JP2016169913A - 熱交換換気装置

Info

Publication number: JP2016169913A
Application number: JP2015050535A
Authority: JP
Inventors: 正史芦野; Masashi Ashino; 文夫齋藤; Fumio Saito
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2016-09-23

Abstract

【課題】ヒータの電力消費量を削減させる熱交換換気装置を提供する。【解決手段】制御装置１１は、ヒータ１６が動作してから基準時間経過後の第一の加熱空気の温度と、ヒータ１６の動作前の室外空気の温度との差分から、ヒータ１６により加熱された室外空気の温度上昇分を求め、温度上昇分を求めた後にヒータ１６によって加熱された第二の加熱空気の温度と、温度上昇分との差分から、ヒータ１６によって加熱される前の室外空気の推定温度を求め、推定温度に基づいてヒータ１６を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、給気と排気を同時に行い、熱交換器を通じて給排気流間で連続的な熱交換を行う熱交換換気装置に関する。

給気と排気を同時に行い、熱交換器を通じて給排気流間で連続的な熱交換を行う熱交換換気装置には、冬期に空気中に含まれる水蒸気により熱交換器が結露、着霜、氷結するのを防止するため給気流を昇温させるためのヒータを備えたものがある。

上記の熱交換換気装置において、ヒータと熱交換器との間に設けられた温度検出器が一定の温度以下の温度を検出すると、制御装置は給気口と熱交換器との間に設けられたヒータを動作させ、吸い込み空気を加熱するようにする。従って、一旦ヒータが動作すると温度検出器は、ヒータより下流側に設けられているため、直接外気温度を検出することができなくなり、制御装置は、外気温度が変化してもヒータの動作を継続させる必要があるか否かを判定することができない。つまり、熱交換換気装置本体が停止するまでヒータは動作し続けることとなる。例えば、一日の内で外気温度が低い早朝に熱交換換気装置の運転を開始した場合にヒータが作動したときは、外気温度が上昇した昼頃になってもヒータが動作を継続することとなり、電力を無駄に消費することになる。

そこで、熱交換換気装置にヒータの運転タイマを設けたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。当該熱交換換気装置は、外気温度が一定の温度以下となった場合にヒータを動作させ、その後、運転タイマがヒータの運転時間を計測し、所定時間経過後に制御装置がヒータの運転を停止させるものである。

特許第４３９１１２５号公報

特許文献１に記載の熱交換換気装置においては、給気風路に配置した温度検出器がヒータの下流側に配置されているため、ヒータを動作させると温度検出器は、ヒータにより加熱された空気の温度を検出してしまい、加熱前の外気の温度を検出できない。そのため、ヒータの動作開始後に外気の温度が上昇し、熱交換器に結露、着霜又は氷結が生じる可能性がなくなっても、運転タイマが所定時間を計測するまで、制御装置は、ヒータを停止させることができず、電力を無駄に消費させてしまうという問題点があった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、ヒータの電力消費量を削減させる熱交換換気装置を得ることを目的とする。

本発明に係る熱交換換気装置は、室外から室内へ向かう室外空気を通す給気風路と、前記室内から前記室外へ向かう室内空気を通す排気風路と、が形成された熱交換換気装置であって、前記給気風路及び前記排気風路に設けられ、前記室外空気と前記室内空気との間で熱交換を行う熱交換器と、前記熱交換器より上流側の前記給気風路に設置され、前記室外空気を加熱する加熱手段と、前記熱交換器と前記加熱手段との間の前記給気風路に設置され、前記加熱手段を通過した室外空気の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段からの温度情報に基づいて前記加熱手段を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記加熱手段が動作してから基準時間経過後の第一の加熱空気の温度と、前記加熱手段の動作前の室外空気の温度との差分から、前記加熱手段により加熱された室外空気の温度上昇分を求め、前記温度上昇分を求めた後に前記加熱手段によって加熱された第二の加熱空気の温度と、前記温度上昇分との差分から、前記加熱手段によって加熱される前の室外空気の推定温度を求め、前記推定温度に基づいて前記加熱手段を制御するものである。

本発明によれば、制御装置が加熱手段によって加熱される前の室外空気の推定温度を求め、当該推定温度に基づいて加熱手段を制御することで、加熱手段の電力消費量を削減させることができる。

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図である。本発明の実施の形態１に係る熱交換換気装置の制御装置のブロック図である。本発明の実施の形態１に係る熱交換換気装置のタイミングチャートである。本発明の実施の形態１に係る熱交換換気装置のヒータ制御のフローチャートである。本発明の実施の形態３に係る熱交換換気装置のヒータ制御のフローチャートである。

以下、本発明の熱交換換気装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、図面の形態は一例であり、本発明を限定するものではない。また、各図において同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。さらに、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

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図である。図１に示されるように、熱交換換気装置１は、筐体１２の中に熱交換器２、排気用送風機３、給気用送風機４、給気風路５、排気風路６、温度センサ１３を備えている。また、熱交換換気装置１は、筐体１２の外部に制御装置１１、室内側吐出口（ＳＡ）８、室内側吸込口（ＲＡ）９を備え、さらに給気ダクト１４を介して室外側吸込口（ＯＡ）７を備え、排気ダクト１５を介して室外側吐出口（ＥＡ）１０を備えている。給気ダクト１４の内部にはヒータ１６が設けられている。なお、温度センサ１３は本発明における「温度検出手段」に相当する。また、ヒータ１６は本発明における「加熱手段」に相当する。

給気ダクト１４の一端は、室外側の室外側吸込口７に接続され、給気ダクト１４の他端は、筐体１２の給気風路５の入口側に接続されている。また、室内側吐出口８は、筐体１２の給気風路５の出口側（室内側）に設けられている。

給気用送風機４は、給気風路５上に設けられ、図１の破線矢印の給気流２５で示すように、室外の空気を室外側吸込口７から取り入れ、給気ダクト１４及び熱交換器２を経由して、室内側吐出口８から吐出させる。なお、給気用送風機４は、電動機と、電動機の駆動により回転する羽根部材とを、渦巻状に形成された給気用ファンケーシングで囲んで構成されている。

排気ダクト１５の一端は、室外側の室外側吐出口１０に接続され、排気ダクト１５の他端は、筐体１２の排気風路６の出口側に接続されている。また、室内側吸込口９は、筐体１２の排気風路６の入口側（室内側）に設けられている。

排気用送風機３は、排気風路６上に設けられ、図１の点線矢印の排気流２６で示すように、室内の空気を室内側吸込口９から取り入れ、熱交換器２及び排気ダクト１５を経由して、室外側吐出口１０から吐出させる。なお、排気用送風機３は、電動機と、電動機の駆動により回転する羽根部材とを、渦巻状に形成された排気用ファンケーシングで囲んで構成されている。

なお、給気風路５及び排気風路６は、熱交換換気装置１内において、給気流２５と排気流２６との混合が無いように互いに独立して構成されている。

熱交換器２は、上記の給気風路５及び排気風路６の途中であって筐体１２の中央部に設置されている。熱交換器２は、四角柱状に形成されており、平板紙上に接着された波板紙（コルゲートシート）による多層構造をなす給気通路と、平板紙上に接着された波板紙（コルゲートシート）による多層構造をなす排気通路とを、給気通路の方向と排気通路の方向が直交するように多数積層したものであって、給気通路を通過する給気と排気通路を通過する排気との間で熱交換を行わせる。

制御装置１１は、例えばマイコンにより構成され、温度センサ１３から給気風路５内の室外空気の温度を検出すると共に、給気用送風機４、排気用送風機３及びヒータ１６を制御する。なお、制御装置１１は、排気用送風機３及び給気用送風機４を各々独立して駆動制御する。

ヒータ１６は、給気ダクト１４の内部、つまり熱交換器２より上流側の風路に設けられ、室外空気に含まれる水蒸気により熱交換器２が結露、着霜、氷結するのを防止するために一定の電力で室外空気を加熱する。

図２は、本発明の実施の形態１に係る熱交換換気装置の制御装置のブロック図である。図２に示されるように、制御装置１１は、電源回路３２、マイクロコンピュータ３３、給気用送風機駆動回路３４、排気用送風機駆動回路３５、ヒータ駆動回路３６、温度センサ検知回路３７、リモコン通信回路３８及び機能設定回路４１により構成されている。

商用電源３１は、電源回路３２に接続され、マイクロコンピュータ３３及び各回路を駆動するための電源を生成し供給する。給気流２５の温度を測定するための温度センサ１３からの信号は、温度センサ検知回路３７を経由してマイクロコンピュータ３３へ入力される。熱交換換気装置１には、運転状態、送風機の動作風量などの情報の表示、運転操作又は停止操作、送風機の動作ノッチを設定するためのリモートコントローラ（以下、リモコン４０と称す）を接続することができる。リモコン４０は、リモコン通信回路３８を経由して、マイクロコンピュータ３３に接続されている。また、機能設定回路４１は熱交換換気装置１の動作を設定するためのものであり、マイクロコンピュータ３３に接続されている。

マイクロコンピュータ３３は、温度センサ検知回路３７、リモコン通信回路３８及び機能設定回路４１から信号を受けて、給気用送風機駆動回路３４、排気用送風機駆動回路３５及びヒータ駆動回路３６へ駆動指令の出力を行う。

給気用送風機駆動回路３４はマイクロコンピュータ３３から駆動指令の出力を受け、給気用送風機４を駆動させる。排気用送風機駆動回路３５は、マイクロコンピュータ３３から駆動指令の出力を受け、排気用送風機３を駆動させる。ヒータ駆動回路３６は、マイクロコンピュータ３３からの駆動指令の出力を受け、ヒータ１６を動作させる。

図３は、本発明の実施の形態１に係る熱交換換気装置のタイミングチャートである。図３に示されるように、横軸は時間とし、縦軸は上から順に、「外気温度と温度センサ１３で検出した温度」、「ヒータ１６の動作」、「給気用送風機４の動作」、「排気用送風機３の動作」、「リモコン４０による設定値」を示している。

時間ｔ０では、リモコン４０の設定値として停止が設定されており、給気用送風機４、排気用送風機３及びヒータ１６は停止している。「外気温度と温度センサ１３で検出した温度」のタイムチャートで示されるように、熱交換換気装置１が長時間停止している場合、筐体１２が設置されている天井裏などの周囲の空気の温度の影響により、実線で示した温度センサ検出値は、点線で示した外気温度からずれた値となっている。

時間ｔ１において、リモコン４０の設定値として運転が設定され、制御装置１１は、給気用送風機４及び排気用送風機３を運転させる。ここで、給気用送風機４が運転し、室外の空気が給気風路５内へ流れ込むことで、温度センサ１３で検出した温度センサ検出値が時間ｔ１以降、外気温度に徐々に近づいてくる。

ヒータ１６の運転は、給気用送風機４が運転し、温度センサ１３で外気温度が検出できるまで待機時間ｔｗ（例えば５分）だけ待機する。その間、温度センサ検出値がヒータを動作させるための閾値Ｗ_ｏｎ以下となっていても、ヒータ１６は停止のままとする。

待機時間ｔｗが経過したら（時間ｔ２）、制御装置１１は、「待機時間ｔｗ経過後の温度センサ検出値」と「ヒータを動作させるための閾値Ｗ_ｏｎ」を比較する。このとき、「ヒータを動作させるための閾値Ｗ_ｏｎ」は、熱交換器２に結露、着霜又は氷結などが発生する温度とし、例えば０℃に設定する。比較の結果、「待機時間ｔｗ経過後の温度センサ検出値≦閾値Ｗ_ｏｎ」であれば、制御装置１１は、ヒータ１６を動作させ、「待機時間ｔｗ経過後の温度センサ検出値＞閾値Ｗ_ｏｎ」であれば、ヒータ１６の停止の状態を維持させる。この比較は、給気用送風機４の運転開始から待機時間ｔｗが経過した後において、給気用送風機４が運転していれば常に行われる。図３の待機時間ｔｗの経過後の時間ｔ２において、「待機時間ｔｗ経過後の温度センサ検出値≦閾値Ｗ_ｏｎ」となっているため、制御装置１１は、ヒータ１６の動作を開始させている。

制御装置１１がヒータ１６を動作させると、ヒータ１６よりも下流に配置された温度センサ１３の検出値は、ヒータ１６が発する熱の影響を受けて上昇する。図３の「外気温度と温度センサ１３で検出した温度」のタイムチャートにおいて、グレーでハッチングした範囲が、ヒータ１６が発する熱の影響による上昇温度である。

ヒータ１６を動作させる直前の温度センサ検出値をＴ_ｏｆｆとする。また、ヒータ１６を動作させてからヒータ１６の温度が安定し、かつ温度センサ１３へのヒータ１６が発する熱の影響が安定するまでの待機時間ｔｈ（例えば１０分）経過後の時間ｔ３での温度センサ検出値をＴ_ｏｎとする。そして、制御装置１１は、ヒータ１６の停止状態から運転状態における温度上昇分として、Ｔ_ｏｎからＴ_ｏｆｆを引いた温度差ΔＴを算出する（ΔＴ＝Ｔ_ｏｎ−Ｔ_ｏｆｆ）。なお、待機時間ｔｈ経過後の温度センサの検出値Ｔ_ｏｎは本発明における「基準時間後の第一の加熱空気の温度」に相当する。また、温度差ΔＴは本発明における「室外空気の温度上昇分」に相当する。

温度差ΔＴには、「待機時間ｔｈの間に変動した外気温度」と「ヒータ１６が発する熱の影響による温度センサ１３の検出値の上昇温度」とが含まれている。ここで、「ヒータ１６が発する熱の影響による温度センサ１３の検出値の上昇温度」に比べて、「待機時間ｔｈの間に変動した外気温度」は小さいため、温度差ΔＴは、ほぼ「ヒータ１６が発する熱の影響による温度センサ１３の検出値の上昇温度」と見なすことができる。

時間ｔ３以降、制御装置１１は、「待機時間ｔｈ経過以降の温度センサ検出値Ｔ_Ｓ」、「ヒータ１６を停止させるための閾値Ｗ_ｏｆｆ」及び「温度差ΔＴ」からヒータ１６を停止させるための条件を満たすかを判断する。このとき、「ヒータ１６を停止させるための閾値Ｗ_ｏｆｆ」は、熱交換器２が結露、着霜又は氷結しない外気温度とし、また、ヒータ１６のチャタリングを防止するため、閾値Ｗ_ｏｎよりも高い温度とし、例えば１２℃に設定する。

「待機時間ｔｈ経過以降の温度センサ検出値Ｔ_Ｓ」と「温度差ΔＴ」との差分により求めた「ヒータ１６によって加熱される前の室外空気の推定温度Ｔ_Ｐ」を求める。そして、「ヒータ１６によって加熱される前の室外空気の推定温度Ｔ_Ｐ」が「ヒータ１６を停止させるための閾値Ｗ_ｏｆｆ」以上の場合、つまり「Ｔ_Ｓ−ΔＴ＝Ｔ_Ｐ≧Ｗ_ｏｆｆ」の場合、制御装置１１はヒータ１６を停止させる。一方で、「Ｔ_Ｓ−ΔＴ＝Ｔ_Ｐ＜Ｗ_ｏｆｆ」の場合、制御装置１１は、ヒータ１６の運転を継続させる。この比較は、ヒータ１６の動作開始から待機時間ｔｈ経過後、給気用送風機４が運転していれば常に行う。なお、待機時間ｔｈ経過以降の温度センサ検出値Ｔ_Ｓは本発明における「第二の加熱空気の温度」に相当する。また、室外空気の推定温度Ｔ_Ｐは本発明における「室外空気の推定温度」に相当する。また、閾値Ｗ_ｏｆｆは本発明における「基準温度」に相当する。

図３の「外気温度と温度センサ１３で検出した温度」のタイムチャートにおいて、時間ｔ４において、「Ｔ_Ｓ−ΔＴ＝Ｔ_Ｐ≧Ｗ_ｏｆｆ」、つまりＴ_Ｓの温度が（Ｗ_ｏｆｆ＋ΔＴ）の温度以上となったため、制御装置１１は、ヒータ１６を停止させている。制御装置１１は、ヒータ１６を停止させた後は、ヒータ１６の余熱が冷めるまでの冷却期間として禁止時間ｔｄ（例えば３分）だけ待機し、その後、再びヒータ１６を動作させるか否かの判断を行う。図３の「外気温度と温度センサ１３で検出した温度」のタイムチャートにおいて、時間ｔ５において、禁止時間ｔｄ経過以降の温度センサ検出値がＷ_ｏｎ以下となったので、制御装置１１は、再びヒータ１６の動作を開始させている。

図４は、本発明の実施の形態１に係る熱交換換気装置のヒータ制御のフローチャートである。以下、図１を参照しながら図４の各ステップに基づいて熱交換換気装置１の制御装置１１の制御動作について説明する。

（ステップＳ１）
制御装置１１は、初期値として、給気用送風機４の運転時間をカウントするための「送風機運転タイマ」を０に設定すると共に、ヒータ１６の運転時間をカウントするための「ヒータ運転タイマ」を０に設定する。また、制御装置１１は、温度差ΔＴの算出処理の完了又は未完了を管理するための「温度差判定フラグ」を未完了に設定する。さらに、制御装置１１は、ヒータ１６が運転状態から停止状態になった後のヒータ１６の余熱が冷めるまでヒータ１６を停止状態にするための「ヒータ出力禁止タイマ」を冷却期間である時間ｔｄとして設定する。また、制御装置１１は、ヒータ１６の出力をＯＦＦにする。その後、（ステップＳ２）へ移行する。

（ステップＳ２）
制御装置１１は、制御装置１１のマイクロコンピュータ３３が持つアナログデジタル変換機能などにより、温度センサ検知回路３７からの信号を数値データにして取り込む。その後、（ステップＳ３）へ移行する。
（ステップＳ３）
制御装置１１は、給気用送風機４が運転しているか否かを判定する。給気用送風機４が運転している場合は、（ステップＳ４）へ移行し、給気用送風機４が停止している場合は（ステップＳ５）へ移行する。なお、給気用送風機４及び排気用送風機３は、リモコン４０での運転操作及び停止操作、もしくは、温度センサ１３の異常判定処理による停止処理などにより運転制御及び停止制御が行われる。

（ステップＳ４）
制御装置１１は、「送風機運転タイマ」のカウントを行う。その後、（ステップＳ６）へ移行する。
（ステップＳ５）
制御装置１１は、「送風機運転タイマ」を０に設定する。その後、（ステップＳ６）へ移行する。

（ステップＳ６）
制御装置１１は、「送風機運転タイマ」が、給気用送風機４が運転してから温度センサ１３で外気温度が検出されるまでの待機時間ｔｗを経過しているかを判定する。「送風機運転タイマ」が待機時間ｔｗを経過している場合は（ステップＳ７）へ移行し、それ以外の場合は（ステップＳ１０）へ移行する。
（ステップＳ７）
制御装置１１は、「温度センサ検出値」が熱交換器２に結露、着霜又は氷結などが発生する温度Ｗ_ｏｎ以下であるかを判定する。「温度センサ検出値」がＷ_ｏｎ以下である場合は、（ステップＳ８）へ移行し、それ以外の場合は（ステップＳ１０）へ移行する。

（ステップＳ８）
制御装置１１は、「ヒータ出力禁止タイマ」が、ヒータ１６を運転から停止に切り替えてからヒータ１６の余熱が冷めるまでの禁止時間ｔｄを経過しているか否かを判定する。「ヒータ出力禁止タイマ」が禁止時間ｔｄを経過している場合は（ステップＳ９）へ移行し、それ以外の場合は（ステップＳ１０）へ移行する。
（ステップＳ９）
制御装置１１は、ヒータ１６の運転を開始させる（ヒータ出力をＯＮにする）。その後、（ステップＳ１０）へ移行する。

（ステップＳ１０）
制御装置１１は、ヒータ出力がＯＮであるかを判定する。ヒータ出力がＯＮの場合は（ステップＳ１１）へ移行し、それ以外の場合は（ステップＳ１２）へ移行する。
（ステップＳ１１）
制御装置１１は、ヒータ１６が運転してからの経過時間をカウントするための「ヒータ運転タイマ」のカウントを行い、ヒータ１６運転時の温度センサ検出値であるＴ_ｏｎに温度センサ検出値を設定する。その後、（ステップＳ１３）へ移行する。

（ステップＳ１２）
制御装置１１は、ヒータ１６が運転してからの経過時間をカウントするための「ヒータ運転タイマ」を０に設定すると共に、ヒータ１６の停止時の温度センサ検出値であるＴ_ｏｆｆに温度センサ検出値を設定する。また、制御装置１１は、温度差ΔＴの算出処理の完了及び未完了を管理するための「温度差判定フラグ」を未完了に設定する。さらに、制御装置１１は、ヒータ１６が運転状態から停止状態になった後のヒータ１６の余熱が冷めるまでヒータ１６を停止状態にするための「ヒータ出力禁止タイマ」のカウントを行う。その後、（ステップＳ１３）へ移行する。

（ステップＳ１３）
制御装置１１は、「ヒータ運転タイマ」が、ヒータ１６を運転させてからヒータ１６の温度が安定し、かつヒータ１６が発する熱による温度センサ１３への影響が安定するまでの待機時間ｔｈを経過したかを判定する。「ヒータ運転タイマ」が待機時間ｔｈを経過している場合は（ステップＳ１４）へ移行し、それ以外の場合は（ステップＳ２）へ移行する。

（ステップＳ１４）
制御装置１１は、「温度差判定フラグ」が未完了であるかを判定する。「温度差判定フラグ」が未完了である場合は（ステップＳ１５）へ移行し、それ以外の場合は（ステップＳ１６）へ移行する。
（ステップＳ１５）
制御装置１１は、温度差ΔＴの演算（ΔＴ＝Ｔ_ｏｎ−Ｔ_ｏｆｆ）を行い、「温度差判定フラグ」を完了にする。その後、（ステップＳ１６）へ移行する。

（ステップＳ１６）
制御装置１１は、室外空気の推定温度Ｔ_Ｐが、熱交換器２が結露、着霜又は氷結しない温度Ｗ_ｏｆｆに達しているかを判定する。「室外空気の推定温度Ｔ_Ｐ」は、「待機時間ｔｈ経過以降の温度センサ検出値Ｔ_Ｓ」と「温度差ΔＴ」との差分により求める（Ｔ_Ｐ＝Ｔ_Ｓ−ΔＴ）。室外空気の推定温度Ｔ_Ｐが、Ｗ_ｏｆｆ以上（つまり、温度センサ検出値Ｔ_Ｓ≧Ｗ_ｏｆｆ＋ΔＴ）の場合は（ステップＳ１７）へ移行し、それ以外の場合は（ステップＳ２）へ移行する。なお、（ステップＳ１６）において、制御装置１１は、「ヒータ運転タイマ」が、ヒータ１６を運転させてからヒータ１６の温度が安定し、かつヒータ１６が発する熱による温度センサ１３への影響が安定するまでの待機時間ｔｈを経過したかを判定する必要がある。しかし、既に（ステップＳ１３）で当該判定を行っているので、本（ステップＳ１６）において当該判定を行うことを省略することとする。

（ステップＳ１７）
制御装置１１は、ヒータ１６の運転を停止（ヒータ１６の出力をＯＦＦ）させると共に、ヒータ１６の余熱を冷ますために「ヒータ出力禁止タイマ」を０に設定する。

以上のことから、ヒータ１６が運転して、給気流２５がヒータ１６の発する熱により影響を受けていても、制御装置１１はヒータ１６を通過した給気流２５の温度を外気の推定温度Ｔ_Ｐとして検出することができる。これにより、外気温度が上昇し、推定温度Ｔ_Ｐが、熱交換器２が結露、着霜又は氷結しない温度環境となった時に、ヒータ１６の運転を停止することができる。よって、ヒータ１６による電力消費量を削減できる熱交換換気装置１を得ることができる。

実施の形態２．
本実施の形態２における熱交換換気装置１の基本的な構成は実施の形態１における熱交換換気装置１と同様であるため、以下、実施の形態１との相違点を中心に本実施の形態２を説明する。実施の形態１と本実施の形態２との相違点は、待機時間ｔｗ、待機時間ｔｈ及び冷却期間である禁止時間ｔｄを変更できる点である。

図１に示される熱交換換気装置１は、機能設定回路４１のスイッチ設定によって、待機時間ｔｗ、待機時間ｔｈ及び冷却期間である禁止時間ｔｄの少なくとも１つを変更できるようにされている。例えば、大容量のヒータ１６が必要な極寒冷地域では、ヒータ容量が大きいため、ヒータ１６の運転を開始してからヒータ１６の温度が安定するまで時間が長くなる。そこで、機能設定回路４１のスイッチ設定によって、温度差ΔＴを算出するまでの待機時間ｔｈを、ヒータ容量に合わせて、任意の値（例えば１０分から３０分）に変更できるようにする。

以上のことから、熱交換換気装置１を設置する地域に応じて、ヒータ１６を選定したい場合に、ヒータ容量に応じてそれぞれの時間を設定できるようになり、より使い勝手の良い熱交換換気装置１を得ることができる。

実施の形態３．
本実施の形態３における熱交換換気装置１の基本的な構成は実施の形態１における熱交換換気装置１と同様であるため、以下、実施の形態１との相違点を中心に本実施の形態３を説明する。実施の形態１と本実施の形態２との相違点は、温度差ΔＴ（ΔＴ＝Ｔ_ｏｎ−Ｔ_ｏｆｆ）を任意の値に予め設定して制御装置１１を制御する点である。

上記の実施の形態１で述べたように、温度差ΔＴには、「待機時間ｔｈの間に変動した外気温度」と「ヒータ１６が発する熱の影響による温度センサ１３の検出値の上昇温度」とが含まれている。ここで、室外側吸込口７が直射日光の当たる南側の壁面に設置され、日光が当たることによる外気温度の変動の影響で、「待機時間ｔｈの間に変動した外気温度」が大きくなり無視できない場合がある。又は、室外側吸込口７の近くに排熱のための換気口又は、空調機の室外機などが設置されており、換気口又は室外機の影響で、「待機時間ｔｈの間に変動した外気温度」が大きくなり無視できない場合がある。

そこで、予め外気温度の変動が生じない環境で、「ヒータ１６が発する熱の影響による温度センサ１３の検出値の上昇温度」を測定し、機能設定回路４１から温度差ΔＴを任意の値（温度差ΔＴの固定値）として制御装置１１に設定することで、熱交換換気装置１を設置する周囲の環境の影響を排除することができる。なお、「ヒータ１６が発する熱の影響による温度センサ１３の検出値の上昇温度」は本発明における「加熱手段の動作後の室外空気の温度と、加熱手段の動作前の室外空気の温度との差分」に相当する。

図５は、本発明の実施の形態３に係る熱交換換気装置のヒータ制御のフローチャートである。以下、図１を参照しながら図５の各ステップに基づいて熱交換換気装置１の制御装置１１の制御動作について説明する。

（ステップＳ１０１）
制御装置１１は、初期値として、給気用送風機４の運転時間をカウントするための「送風機運転タイマ」を０に設定すると共に、ヒータ１６の運転時間をカウントするための「ヒータ運転タイマ」を０に設定する。また、制御装置１１は、ヒータ１６が運転状態から停止状態になった後のヒータ１６の余熱が冷めるまでヒータ１６を停止状態にするための「ヒータ出力禁止タイマ」を冷却期間である時間ｔｄとして設定し、ヒータ１６の出力をＯＦＦにする。その後、（ステップＳ１０２）へ移行する。

（ステップＳ１０２）
制御装置１１は、制御装置１１のマイクロコンピュータ３３が持つアナログデジタル変換機能などにより、温度センサ検知回路３７からの信号を数値データにして取り込む。また、制御装置１１は、機能設定回路４１の設定値において温度差ΔＴの固定値を設定すると共に、機能設定回路４１の設定値を判定する判定処理を行う。その後、（ステップＳ１０３）へ移行する。なお、温度差ΔＴの固定値は本発明における「温度差の固定値」に相当する。
（ステップＳ１０３）
制御装置１１は、給気用送風機４が運転しているか否かを判定する。給気用送風機４が運転している場合は、（ステップＳ１０４）へ移行し、それ以外の場合は（ステップＳ１０５）へ移行する。なお、給気用送風機４及び排気用送風機３は、リモコン４０での運転操作及び停止操作、もしくは、温度センサ１３の異常判定処理による停止処理などにより運転制御及び停止制御が行われる。

（ステップＳ１０４）
制御装置１１は、「送風機運転タイマ」のカウントを行う。その後、（ステップＳ１０６）へ移行する。
（ステップＳ１０５）
制御装置１１は、「送風機運転タイマ」を０に設定する。その後、（ステップＳ１０６）へ移行する。

（ステップＳ１０６）
制御装置１１は、「送風機運転タイマ」が、給気用送風機４が運転してから温度センサ１３で外気温度が検出されるまでの待機時間ｔｗを経過しているかを判定する。「送風機運転タイマ」が待機時間ｔｗを経過している場合は（ステップＳ１０７）へ移行し、それ以外の場合は（ステップＳ１１０）へ移行する。
（ステップＳ１０７）
制御装置１１は、「温度センサ検出値」が熱交換器２に結露、着霜又は氷結などが発生する温度Ｗ_ｏｎ以下であるかを判定する。「温度センサ検出値」がＷ_ｏｎ以下である場合は、（ステップＳ１０８）へ移行し、それ以外の場合は（ステップＳ１１０）へ移行する。

（ステップＳ１０８）
制御装置１１は、「ヒータ出力禁止タイマ」が、ヒータ１６を運転から停止に切り替えてからヒータ１６の余熱が冷めるまでの冷却期間ｔｄを経過しているかを判定する。「ヒータ出力禁止タイマ」が冷却期間ｔｄを経過している場合は（ステップＳ１０９）へ移行し、それ以外の場合は（ステップＳ１１０）へ移行する。
（ステップＳ１０９）
制御装置１１は、ヒータ１６の運転を開始させる（ヒータ出力をＯＮにする）。その後、（ステップＳ１１０）へ移行する。

（ステップＳ１１０）
制御装置１１は、ヒータ出力がＯＮであるかを判定する。ヒータ出力がＯＮの場合は（ステップＳ１１１）へ移行し、それ以外の場合は（ステップＳ１１２）へ移行する。
（ステップＳ１１１）
制御装置１１は、ヒータ１６が運転してからの経過時間をカウントするための「ヒータ運転タイマ」のカウントを行う。その後、（ステップＳ１１３）へ移行する。

（ステップＳ１１２）
制御装置１１は、ヒータ１６が運転してからの経過時間をカウントするための「ヒータ運転タイマ」を０に設定する。また、制御装置１１は、ヒータ１６が運転状態から停止状態になった後のヒータ１６の余熱が冷めるまでヒータ１６を停止状態にするための「ヒータ出力禁止タイマ」のカウントを行う。その後、（ステップＳ１１３）へ移行する。

（ステップＳ１１３）
制御装置１１は、「ヒータ運転タイマ」が、ヒータ１６を運転させてからヒータ１６の温度が安定し、かつヒータ１６が発する熱による温度センサ１３への影響が安定するまでの待機時間ｔｈを経過したかを判定する。「ヒータ運転タイマ」が待機時間ｔｈを経過している場合は（ステップＳ１１６）へ移行し、それ以外の場合は（ステップＳ１０２）へ移行する。

（ステップＳ１１６）
制御装置１１は、室外空気の推定温度Ｔ_Ｐが、熱交換器２が結露、着霜又は氷結しない温度Ｗ_ｏｆｆに達しているかを判定する。「室外空気の推定温度Ｔ_Ｐ」は、「待機時間ｔｈ経過以降の温度センサ検出値Ｔ_Ｓ」と「温度差ΔＴ」との差分により求める（Ｔ_Ｐ＝Ｔ_Ｓ−ΔＴ）。室外空気の推定温度Ｔ_Ｐが、Ｗ_ｏｆｆ以上（つまり、温度センサ検出値Ｔ_Ｓ≧Ｗ_ｏｆｆ＋ΔＴ）の場合は（ステップＳ１１７）へ移行し、それ以外の場合は（ステップＳ１０２）へ移行する。

（ステップＳ１１７）
制御装置１１は、ヒータ１６の運転を停止させると共に、ヒータ１６の余熱を冷ますために「ヒータ出力禁止タイマ」を０に設定する。

以上のことから、予め外気温度の変動が生じない環境で、「ヒータ１６が発する熱の影響による温度センサ１３の検出値の上昇温度」を温度差ΔＴの固定値を定めるために測定し、機能設定回路４１から温度差ΔＴの固定値を制御装置１１に設定する。これにより、ヒータ１６が運転して、給気流２５がヒータ１６の発する熱により影響を受けていても、制御装置１１はヒータ１６を通過した給気流２５の温度と、温度差ΔＴの固定値とから外気の推定温度Ｔ_Ｐを求めることができる。よって、外気温度が上昇し、推定温度Ｔ_Ｐが、熱交換器２が結露、着霜又は氷結しない温度環境となった時に、ヒータ１６の運転を停止することができ、ヒータ１６による電力消費量を削減できる熱交換換気装置１を得ることができる。

また、予め外気温度の変動が生じない環境で、「ヒータ１６が発する熱の影響による温度センサ１３の検出値の上昇温度」を測定することで、周囲の環境の影響を受けずに温度差ΔＴの固定値を制御装置１１に設定することができる。これにより、さらに使い勝手の良い熱交換換気装置１を得ることができる。

１熱交換換気装置、２熱交換器、３排気用送風機、４給気用送風機、５給気風路、６排気風路、７室外側吸込口、８室内側吐出口、９室内側吸込口、１０室外側吐出口、１１制御装置、１２筐体、１３温度センサ、１４給気ダクト、１５排気ダクト、１６ヒータ、２５給気流、２６排気流、３１商用電源、３２電源回路、３３マイクロコンピュータ、３４給気用送風機駆動回路、３５排気用送風機駆動回路、３６ヒータ駆動回路、３７温度センサ検知回路、３８リモコン通信回路、４０リモコン、４１機能設定回路。

Claims

室外から室内へ向かう室外空気を通す給気風路と、前記室内から前記室外へ向かう室内空気を通す排気風路と、が形成された熱交換換気装置であって、
前記給気風路及び前記排気風路に設けられ、前記室外空気と前記室内空気との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換器より上流側の前記給気風路に設置され、前記室外空気を加熱する加熱手段と、
前記熱交換器と前記加熱手段との間の前記給気風路に設置され、前記加熱手段を通過した室外空気の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段からの温度情報に基づいて前記加熱手段を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記加熱手段が動作してから基準時間経過後の第一の加熱空気の温度と、前記加熱手段の動作前の室外空気の温度との差分から、前記加熱手段により加熱された室外空気の温度上昇分を求め、
前記温度上昇分を求めた後に前記加熱手段によって加熱された第二の加熱空気の温度と、前記温度上昇分との差分から、前記加熱手段によって加熱される前の室外空気の推定温度を求め、
前記推定温度に基づいて前記加熱手段を制御する
熱交換換気装置。
室外から室内へ向かう室外空気を通す給気風路と、前記室内から前記室外へ向かう室内空気を通す排気風路と、が形成された熱交換換気装置であって、
前記給気風路及び前記排気風路に設けられ、前記室外空気と前記室内空気との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換器より上流側の前記給気風路に設置され、前記室外空気を加熱する加熱手段と、
前記熱交換器と前記加熱手段との間の前記給気風路に設置され、前記加熱手段を通過した室外空気の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段からの温度情報に基づいて前記加熱手段を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記加熱手段の動作後の室外空気の温度と、前記加熱手段の動作前の室外空気の温度との差分として、温度差の固定値を設定し、
前記加熱手段によって加熱された加熱空気の温度と、前記温度差の固定値との差分から、前記加熱手段によって加熱される前の室外空気の推定温度を求め、
前記推定温度に基づいて前記加熱手段を制御する
熱交換換気装置。
前記温度差の固定値は、設定変更が可能である
請求項２に記載の熱交換換気装置。
前記基準時間は、設定変更が可能である
請求項１に記載の熱交換換気装置。
前記制御装置は、
前記推定温度が基準温度以上の場合、前記加熱手段の動作を停止させ、
前記推定温度が基準温度未満の場合、前記加熱手段の動作を継続させる
請求項１〜４の何れか一項に記載の熱交換換気装置。