JP2017032192A

JP2017032192A - 換気装置

Info

Publication number: JP2017032192A
Application number: JP2015151268A
Authority: JP
Inventors: 幸男渡邉; Yukio Watanabe; 淳新野; Atsushi Shinno
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2015-07-30
Publication date: 2017-02-09
Anticipated expiration: 2035-07-30
Also published as: JP6448496B2

Abstract

【課題】給気用送風機の停止および運転のタイミングの適切化を図り、室内環境の維持を図ることができる換気装置を得ること。【解決手段】本発明は、給気風路および排気風路が内部に形成された本体と、給気流と排気流との間で熱交換を行わせる熱交換器と、給気風路に設けられた給気用送風機と、排気風路に設けられた排気用送風機と、外気温度を検知する温度検知部と、排気用送風機の回転数を検知する回転数検知部と、第１の回転数が記憶された記憶部と、給気用送風機の運転および停止を制御する制御部と、を備える。制御部は、外気温度が予め定められた第１の設定温度以下であって、排気用送風機の回転数が第１の回転数と予め定められた第２の回転数との和以上である場合に、給気用送風機を停止させる。【選択図】図５

Description

本発明は、熱交換器を用いた換気装置に関する。

従来、給排気を同時に行う換気装置において、給気流と排気流との間で熱交換を行わせる熱交換器を備えた換気装置が知られている。給気流として室内に供給される室外空気の温度、すなわち外気温度が低い場合には、熱交換器において排気流に含まれる水分の凝縮による結露および氷結が発生する場合がある。熱交換器で発生した結露および氷結によって、排気流路の圧力損失が増大することで、換気量が不足して室内環境の悪化を招く場合がある。

特許文献１に開示された換気装置では、外気温度を検知し、検知された外気温度が予め定められた温度より低い場合に、給気用送風機を停止することで、熱交換器への外気の取り込みを停止させて、結露および氷結の解消を図る除霜運転を行っている。

特許第４６５６７７７号公報

特許文献１に開示された換気装置では、外気温度に基づいて除霜運転のタイミングを決定している。しかしながら、熱交換器で結露および氷結が発生するか否かは、外気温度に加えて室内空気の温湿度および外気の湿度の影響も受ける。したがって、外気温度に基づいて給気用送風機が停止されていても、実際には熱交換器で結露および氷結が発生していない場合がある。ここで、除霜運転において給気用送風機が停止されている間も、換気量が低下する。そのため、熱交換器に結露および氷結が発生していない場合にまで除霜運転が行われることで、換気量が不足して室内環境の悪化を招くおそれがある。

また、特許文献１に開示された換気装置では、実際に熱交換器で結露および氷結が発生していても、外気温度が予め定められた温度より高い場合には、除霜運転が行われず給気用送風機の運転が継続されてしまう。この場合、排気流路の圧力損失の増大によって換気量が不足する機関も継続されるため、室内環境の悪化を招くおそれがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、給気用送風機の停止および運転のタイミングの適切化を図り、室内環境の維持を図ることができる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、給気風路および排気風路が内部に形成された本体と、本体の内部に設けられて、給気風路を通過する給気流と排気風路を通過する排気流との間で熱交換を行わせる熱交換器と、給気風路に設けられた給気用送風機と、排気風路に設けられた排気用送風機と、外気温度を検知する温度検知部と、排気用送風機の回転数を検知する回転数検知部と、第１の回転数が記憶された記憶部と、排気用送風機の回転数および外気温度を取得し、給気用送風機の運転および停止を制御する制御部と、を備える。制御部は、外気温度が予め定められた第１の設定温度以下であって、排気用送風機の回転数が第１の回転数と予め定められた第２の回転数との和以上である場合に、給気用送風機を停止させる。

本発明にかかる換気装置によれば、給気用送風機の停止および運転のタイミングの適切化を図り、室内環境の維持を図ることができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる換気装置の概略構成を示す図実施の形態１における制御装置の機能構成を示す図実施の形態１における制御装置のハードウェア構成を示す図実施の形態１における記憶部に記憶された第１の回転数の更新手順を示すフローチャート実施の形態１にかかる換気装置の動作制御手順を示すフローチャート実施の形態１にかかる換気装置の動作制御手順の変形例１を示すフローチャート実施の形態１にかかる換気装置の動作制御手順の変形例２を示すフローチャート

以下に、本発明の実施の形態にかかる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にかかる換気装置の概略構成を示す図である。換気装置１０は、筐体である本体１と、給気流を発生させる給気用送風機３と、排気流を発生させる排気用送風機４と、給気流と排気流との間で熱交換を行わせる熱交換器２と、外気温度を検知する温度検知部５と、排気用送風機４の回転数を検知する回転数検知部８と、給気用送風機３および排気用送風機４の運転および停止を制御する制御装置６と、を備える。

本体１には、室外吸込口１ａ、室内吹出口１ｂ、室内吸込口１ｃ、および室外吹出口１ｄが形成される。室外吸込口１ａは、図示を省略するダクトを介して室外に連通される。室内吹出口１ｂは、図示を省略するダクトを介して室内に連通される。室内吸込口１ｃは、図示を省略するダクトを介して室内に連通される。室外吹出口１ｄは、図示を省略するダクトを介して室外に連通される。

本体１の内部には、室外吸込口１ａと室内吹出口１ｂとを結ぶ給気風路が形成される。給気風路は、図１において矢印Ａで示される風路である。本体１の内部には、室内吸込口１ｃと室外吹出口１ｄを結ぶ排気風路が形成される。排気風路は、図１において矢印Ｂで示される風路である。

給気用送風機３は、給気風路に設けられる。給気用送風機３は、電動機３ａによって図示を省略した羽根車を回転させることで、室外吸込口１ａから室内吹出口１ｂに向かう給気流を発生させる。排気用送風機４は、排気風路に設けられる。排気用送風機４は、電動機４ａによって図示を省略した羽根車を回転させることで、室内吸込口１ｃから室外吹出口１ｄに向かう排気流を発生させる。

熱交換器２は、給気風路と排気風路との交差部に設けられる。熱交換器２には、給気流を通過させる通路と排気流を通過させる通路が形成され、給気流と排気流との間で熱交換を行わせる。熱交換器２は、例えば、伝熱性を有する複数の平板を積層して形成される。多数の平板の間には、平板同士の間に隙間を形成して給気流または排気流が通過する通路とする波形板が挟まれる。平板を挟んで隣接する波形板同士の波形形成方向を９０°変えることで、平板の一面側に給気流を通過させ、他面側に排気流を通過させ、平板を通して給気流と排気流との間で熱交換させる構成とすることができる。

換気装置１０では、使用者による運転操作を受け付けた際に、給気用送風機３および排気用送風機４が運転されることで、給気風路を介して室外の空気が室内に給気され、排気風路を介して室内の空気が室外に排気される、いわゆる第１種換気が行われる。第１種換気では、給気流によって新鮮な空気を室内に取り入れるとともに、排気流によって室内の汚れた空気を排出する。

また、第１種換気が行われている間、熱交換器２において、給気流と排気流との間で熱交換が行われることで、熱損失の抑えた換気が実現される。なお、以下の説明において、給気用送風機３および排気用送風機４が運転されて第１種換気が行われている運転状態を、通常運転と呼ぶ。通常運転中に使用者による停止操作を受け付けた場合には、給気用送風機３および排気用送風機４が停止される。

温度検知部５は、給気風路における熱交換器２よりも上流側に設けられる。温度検知部５は、熱交換器２を通過する前の給気流の温度を検知することで、外気温度を検知する。検知された外気温度は、制御装置６に送られる。回転数検知部８は、排気用送風機４の電動機４ａの回転数を検知する。検知された回転数情報は、制御装置６に送られる。なお、以下の説明において、排気用送風機４の電動機４ａの回転数を、単に排気用送風機４の回転数と呼ぶ。

給気風路における熱交換器２の上流には、フィルター７が設けられる。フィルター７は、給気流に含まれる埃および虫を捕集する。

図２は、実施の形態１における制御装置６の機能構成を示す図である。制御装置６は、制御部６ａと、記憶部６ｂとを備える。制御部６ａは、温度検知部５から送られてきた温度情報および回転数検知部８から送られてきた回転数情報に基づいて、換気装置１０の動作を制御する。なお、制御部６ａによる動作制御手順は、後に詳説する。記憶部６ｂには、第１の回転数および第２の回転数が記憶される。記憶部６ｂに記憶された第１の回転数は、制御部６ａによって適宜更新される。更新のタイミングについては、後に詳説する。また、記憶部６ｂには、予め定められた第１の設定温度が記憶されている。

図３は、実施の形態１における制御装置６のハードウェア構成を示す図である。制御装置６は、例えばＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１１とメモリ１２が搭載されたマイクロコンピュータ１３によって実現される。マイクロコンピュータ１３では、プログラムを実行することでＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１１が制御部６ａとして機能する。また、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）等のメモリ１２が記憶部６ｂとして機能する。ＣＰＵ１１が実行するプログラムは、記憶部６ｂに記憶されていてもよいし、他の記憶媒体に記憶されていてもよい。

換気装置１０では、外気の温度が低い場合に、排気のみが行われる、いわゆる第３種換気が行われる。すなわち、熱交換器２に発生した結露および氷結を解消するために、給気用送風機３を停止させて排気のみを行って、第３種換気による除霜運転が行われる。

次に、除霜運転に関する制御装置６による制御手順を説明する。図４は、実施の形態１における記憶部６ｂに記憶された第１の回転数の更新手順を示すフローチャートである。制御部６ａは、温度検知部５によって検知された外気温度が、記憶部６ｂに記憶された第１の設定温度である場合には（ステップＳ１，Ｙｅｓ）、その時点で回転数検知部８が検知した排気用送風機４の回転数を取得する（ステップＳ２）。次に、制御部６ａは、取得した回転数で、記憶部６ｂに記憶された第１の回転数を更新する（ステップＳ３）。温度検知部５によって検知された外気温度が、記憶部６ｂに記憶された第１の設定温度でない場合には（ステップＳ１，Ｎｏ）、制御部６ａはステップＳ１の判断を繰り返す。第１の回転数は、熱交換器２で結露および氷結が発生していない状態での通常運転時の排気用送風機４の回転数として記憶されるものである。記憶部６ｂに記憶された第１の回転数が、このような手順で制御部６ａによって更新されることで、記憶部６ｂに記憶された第１の回転数は、直近で外気温度が第１の設定温度となったときの排気用送風機４の回転数を示すこととなる。換気装置１０の出荷時には、設計データから算出される第１の回転数が記憶部６ｂに記憶されていてもよい。

図５は、実施の形態１にかかる換気装置の動作制御手順を示すフローチャートである。まず、制御部６ａは、使用者による運転操作を受け付けると、給気用送風機３および排気用送風機４を運転させる通常運転を開始させる（ステップＳ１１）。なお、使用者による運転操作は、例えばリモートコントローラ９によって行われる（図１も参照）。

次に、制御部６ａは、温度検知部５に検知された外気温度を読み込み（ステップＳ１２）、外気温度が第１の設定温度以下である場合に（ステップＳ１３，Ｙｅｓ）、現在の排気用送風機４の回転数Ｎが、第１の回転数Ｎ１と第２の回転数Ｎａとの和以上であれば（ステップＳ１４，Ｙｅｓ）、給気用送風機３をＴａ分間停止させ、Ｔａ分経過後に運転を再開させる（ステップＳ１５）。

外気温度が第１の設定温度よりも高ければ（ステップＳ１３，Ｎｏ）、ステップＳ１２に戻る。また、現在の排気用送風機４の回転数Ｎが、第１の回転数Ｎ１と第２の回転数Ｎａとの和より小さい場合には（ステップＳ１４，Ｎｏ）、ステップＳ１２に戻る。第１の設定温度は、外気温度が第１の設定温度以下である場合に熱交換器２において結露および氷結が発生しやすい温度に設定される。第１の設定温度は例えば０℃である。ステップＳ１５において、給気用送風機３が停止されることで、熱交換器２への外気の流入がなくなるため、熱交換器２で発生している結露および氷結が解消される。給気用送風機３を停止させるＴａ分は、結露および氷結の解消に必要な時間であり、例えば１０分である。

ここで、排気用送風機４の回転数に基づいて、給気用送風機３を停止させる効果について説明する。まず、低温の外気が給気流として熱交換器２に流入することで、熱交換器２を通過する排気流が冷却される。排気流が冷却されることで排気流に含まれる水分が凝縮されると結露が発生し、さらに結露が冷却された場合には氷結が発生する。

熱交換器２に結露または氷結が発生すると、それらが熱交換器２の通路を塞ぎ、圧力損失が増す。圧力損失が増すことで、排気風量が低下する。このとき、排気用送風機４の一次側である熱交換器２の圧力損失が高くなると、排気用送風機４の羽根車周辺では、圧力が低下して空気の密度が低くなり、羽根車への負荷が少なくなる。そのため、羽根車の回転数、すなわち排気用送風機４の回転数が上昇する。これは、排気用送風機４の回転数が上昇した場合には、熱交換器２において結露および氷結が発生している蓋然性が高いと換言できる。

そこで、本実施の形態１では、ステップＳ１４において排気用送風機４の回転数の上昇を検知した場合に、制御部６ａは、結露および氷結が発生したと判断して、給気用送風機３を停止させて除霜運転を行っている。排気用送風機４の回転数が上昇している場合には、実際に熱交換器２で結露および氷結が発生している蓋然性が高いため、熱交換器２で結露および氷結が発生していない場合にまで給気用送風機３を停止させずに済む。外気温度の低下に基づいてのみ給気用送風機３を停止させる場合には、実際には熱交換器２で結露および氷結が発生していない場合に給気用送風機３を停止させてしまう場合があるが、本実施の形態１では、より適切なタイミングでの給気用送風機３の停止を図り、室内環境の維持を図ることができる。

なお、本実施の形態では、排気用送風機４の回転数に加えて、外気温度も含めて結露および氷結を検知しているので、検知精度の向上を図ることができる。なお、第２の回転数は、熱交換器２で結露および氷結が発生したと判断できる排気用送風機４の回転数の上昇量であり、例えば５０ｒｐｍである。なお、第１の設定温度をある程度高めに設定することで、外気温度が高いにも関わらず結露および氷結が発生した場合にも、除霜運転を行うことが可能となる。これは、外気温度と室内温湿度条件により、外気温度が低くても熱交換器２に結露および氷結が発生しない場合、および外気温度が高くても、外気温度と室内温湿度条件により熱交換器２に結露および氷結が発生する場合のように、外気温度のみに基づいて制御を行った場合には適切な時期に除霜運転を行うことが難しい場合にも、本実施の形態では適切な時期に除霜運転を行って、室内環境の維持を図ることができると換言できる。

図６は、実施の形態１にかかる換気装置の動作制御手順の変形例１を示すフローチャートである。変形例１にかかる動作制御手順では、図５に示したステップＳ１５に代えて、ステップＳ１６〜ステップＳ１８を行う。

すなわち、制御部６ａは、現在の排気用送風機４の回転数Ｎが、第１の回転数Ｎ１と第２の回転数Ｎａとの和以上であれば（ステップＳ１４，Ｙｅｓ）、給気用送風機３を停止させる（ステップＳ１６）。そして、現在の排気用送風機４の回転数Ｎが、第１の回転数Ｎ１と予め定められた第３の回転数Ｎｂとの差より大きい回転数、または第１の回転数Ｎ１と第３の回転数Ｎｂとの和より小さい回転数である場合に（ステップＳ１７，Ｙｅｓ）、給気用送風機３の運転を再開させる（ステップＳ１８）。現在の排気用送風機４の回転数Ｎが、ステップＳ１７に示す条件を満たさない場合（ステップＳ１７，Ｎｏ）には、ステップＳ１６に戻る。変形例１にかかる動作制御手順を行うためには、例えば記憶部６ｂ（図２も参照）に第３の回転数Ｎｂを記憶させておけばよい。第３の回転数Ｎｂは、第２の回転数Ｎａよりも小さい値であり、例えば１０ｒｐｍである。

変形例１にかかる動作制御手順では、現在の排気用送風機４の回転数ＮがステップＳ１７に示す条件まで低下した場合に、給気用送風機３の運転を再開させている。排気用送風機４の回転数Ｎが低下した場合には、熱交換器２での圧力損失が低下したと判断することができる。すなわち、熱交換器２での結露および氷結が解消した蓋然性が高い。

したがって、変形例１にかかる動作制御手順では、結露および氷結が解消する前に給気用送風機３の運転が再開されることを防ぐことができる。これにより、結露および氷結が解消しないまま除霜運転から通常運転に復帰してしまうことを防ぐことができる。

図７は、実施の形態１にかかる換気装置の動作制御手順の変形例２を示すフローチャートである。変形例２にかかる動作制御手順では、変形例１として図６に示したステップＳ１７とステップＳ１８との間にステップＳ１９とステップＳ２０が加えられる。

すなわち、ステップＳ１７に示す条件を満たさない場合であって（ステップＳ１７，Ｎｏ）、給気用送風機３の停止からＴｃ分経過した場合には（ステップＳ１９，Ｙｅｓ）、制御部６ａはフィルター清掃サインを表示させて、フィルター７の清掃時期であることを報知させてから（ステップＳ２０）、給気用送風機３の運転を再開させる（ステップＳ１８）。なお、ステップＳ１９において給気用送風機３の停止からＴｃ分経過していない場合には（ステップＳ１９，Ｎｏ）、ステップＳ１７に戻る。

給気用送風機３の停止からＴｃ分経過しても、ステップＳ１７の条件を満たさない場合には、熱交換器２で結露および氷結が発生して圧力損失が増しているのではなく、フィルター７の目詰まりによって圧力損失が増大し、排気用送風機４の回転数が上昇している蓋然性が高い。そこで、変形例２にかかる動作制御手順では、制御部６ａは、フィルター７の清掃時期であることを報知して、使用者にフィルター７の清掃を促しつつ、給気用送風機３の運転を再開させる。フィルター７が目詰まりした場合には、除霜運転を継続しても排気用送風機４の回転数はフィルター７を清掃するまで低下しない。そのため、フィルター７の目詰まりの判別が行われない場合には、給気用送風機３の運転が再開されず、室内環境が悪化してしまう場合がある。変形例２にかかる動作制御手順では、制御部６ａは、フィルター７の目詰まりと判断した場合に、給気用送風機３の運転を再開させるので、フィルター７が目詰まりした状態での除霜運転の長期化を抑えて、室内環境の維持を図ることができる。

なお、フィルター７の清掃時期であることの報知は、例えば換気装置１０のリモートコントローラ９への表示によって行われる。この場合、リモートコントローラ９が、フィルター７の清掃時期を報知する報知部となる。なお、Ｔｃ分は除霜に必要な時間であり、例えば１５分である。このように、変形例２にかかる動作制御手順では、熱交換器２での結露および氷結と、フィルター７の目詰まりとを区別することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１本体、１ａ室外吸込口、１ｂ室内吹出口、１ｃ室内吸込口、１ｄ室外吹出口、２熱交換器、３給気用送風機、３ａ電動機、４排気用送風機、４ａ電動機、５温度検知部、６制御装置、６ａ制御部、６ｂ記憶部、７フィルター、８回転数検知部、９リモートコントローラ（報知部）、１０換気装置、１３マイクロコンピュータ。

Claims

給気風路および排気風路が内部に形成された本体と、
前記本体の内部に設けられて、前記給気風路を通過する給気流と前記排気風路を通過する排気流との間で熱交換を行わせる熱交換器と、
前記給気風路に設けられて前記給気流を発生させる給気用送風機と、
前記排気風路に設けられて前記排気流を発生させる排気用送風機と、
外気温度を検知する温度検知部と、
前記排気用送風機の回転数を検知する回転数検知部と、
第１の回転数が記憶された記憶部と、
前記排気用送風機の回転数および前記外気温度を取得し、前記給気用送風機の運転および停止を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記外気温度が予め定められた第１の設定温度以下であって、前記排気用送風機の回転数が前記第１の回転数と予め定められた第２の回転数との和以上である場合に、前記給気用送風機を停止させることを特徴とする換気装置。
前記制御部は、前記給気用送風機の停止後、一定時間経過後に前記給気用送風機を運転させることを特徴とする請求項１に記載の換気装置。
前記制御部は、前記給気用送風機の停止後、前記排気用送風機の回転数が、前記第１の回転数と予め定められた第３の回転数との差より大きく、かつ前記第１の回転数と前記第３の回転数との和より小さい回転数になった場合に、前記給気用送風機を運転させることを特徴とする請求項１に記載の換気装置。
前記給気風路に設けられたフィルターと、
前記フィルターの清掃時期を報知する報知部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記給気用送風機の停止後、一定時間経過しても前記排気用送風機の回転数が、前記第１の回転数と予め定められた第３の回転数との差より大きい回転数、かつ前記第１の回転数と前記第３の回転数との和より小さい回転数にならない場合に、前記報知部に前記フィルターの清掃時期を報知させることを特徴とする請求項３に記載の換気装置。
前記制御部は、前記温度検知部に検知された温度が、予め定められた第１の設定温度である場合には、前記記憶部に記憶された前記第１の回転数を、前記回転数検知部に検知された回転数に更新することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の換気装置。