JP2020122598A - 熱交換形換気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換部における結露の発生を低減可能な熱交換形換気装置を提供する。【解決手段】熱交換形換気装置１は、窓枠３と、採光部４と、熱交換部５と、制御部２５とを備える。採光部４は、窓枠３の内側に設けられ、室内側に位置する室内側採光部１４と室外側に位置する室外側採光部１５とを有する。熱交換部５は、室内側採光部１４と室外側採光部１５とに挟まれる位置において採光部４と並設され、伝熱板１６と、排気風路１７と、給気風路１８とを有する。また、排気風路１７は、排気流出口９と連通する風路を導出口１９と連通する風路に切り替える風路切替部２０が形成される。そして、制御部２５は、排気風路１７内に結露が発生すると判定された場合に、給気送風機１３による室外空気７の送風を停止し、風路切替部２０により排気風路１７を導出口１９と連通する風路に切り替えるように制御する。【選択図】図５

Description

本発明は、熱交換形換気装置に関し、特に窓に設置されて室内を換気する窓用の熱交換形換気装置に関するものである。

近年、地球温暖化に伴って住宅の空調負荷を削減する要求が高まっており、優れた省エネルギー性と施工性を併せ持つ熱交換形換気装置が求められている。こうした熱交換形換気装置として、例えば、窓に設置して室内の換気を行う窓用の熱交換形換気装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、従来の窓用の熱交換形換気装置１０１について、図７、図８を参照しながら説明する。図７は、従来の熱交換形換気装置１０１の設置例を示す概略斜視図である。図８は、従来の熱交換形換気装置１０１の構成を示す概略斜視図である。

図７に示すように、従来の熱交換形換気装置１０１は窓枠１０２に埋設されている。また、図８に示すように、従来の熱交換形換気装置１０１は、室内空気を取り込む排気流入口１０３と室内空気を吹き出す排気流出口１０４とを連通する排気風路内に熱交換素子１０５と排気送風機１０６とを備えている。また、熱交換形換気装置１０１は、室外空気を取り込む給気流入口１０７と室外空気を吹き出す給気流出口１０８とを連通する給気風路内に熱交換素子１０５と給気送風機１０９とを備えている。排気送風機１０６と給気送風機１０９とを運転することにより、熱交換素子１０５の内部で、排気流（室内空気）と給気流（室外空気）とが熱交換されるようになっている。

特表２０１３−５２５７３３号公報

しかしながら、従来の熱交換形換気装置１０１は、窓枠１０２の内部に、排気流と給気流とを熱交換する熱交換素子１０５が存在するので、熱交換に必要な面積が窓枠部分に制限される。このため、特に冬季の場合、従来の熱交換形換気装置１０１では、十分な熱交換ができずに、室内への吹き出し温度が低下し、快適性が損なわれるという課題があった。そこで、こうした課題に対応するため、我々は、窓枠の内側に配置される採光部に光透過性のある熱交換部を並設させて配置する熱交換形換気装置の検討を行っている。

一般的に、従来の熱交換形換気装置１０１を含む熱交換形換気装置では、冬季など外気の温度が低い場合に、熱交換素子の内部の排気風路のうち、給気流入口に近い部分で温度が低下し、熱交換素子の排気風路内に結露が生じることがある。このため、採光部に熱交換素子を並設させて配置する熱交換形換気装置では、熱交換部の排気風路内に結露が生じることによって、窓としての視認性が低下するという新たな課題が生じることが懸念される。

そこで本発明は、上記課題を解決するものであり、熱交換部における結露の発生を低減可能な熱交換形換気装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明に係る熱交換形換気装置は、窓枠と、採光部と、熱交換部と、制御部とを備える。採光部は、窓枠で囲まれた位置に設けられ、室内側に位置する室内側採光部と室外側に位置する室外側採光部とを有する。熱交換部は、室内側採光部と室外側採光部とに挟まれる位置において採光部と並設され、室内側より取り込んで室外側へ排気される室内空気と、室外側より取り込んで室内側へ給気される室外空気との間で熱交換を行う。制御部は、動作を制御する。窓枠は、排気流入口と、排気流出口と、給気流入口と、給気流出口と、排気送風機と、給気送風機と、導出口とを有する。排気流入口は、室内側に設けられ、室内空気を取り込む。排気流出口は、室外側に設けられ、室内空気を吹き出す。給気流入口は、室外側に設けられ、室外空気を取り込む。給気流出口は、室内側に設けられ、室外空気を吹き出す。排気送風機は、排気流入口から排気流出口へと室内空気を送風する。給気送風機は、給気流入口から給気流出口へと室外空気を送風する。導出口は、熱交換部を通過後の室内空気を室内に導出可能とする。熱交換部は、伝熱板と、排気風路と、給気風路とを有する。伝熱板は、室内側採光部と室外側採光部との間に設けられた光透過性のあるものである。排気風路は、室内側採光部と伝熱板との間に設けられ、排気流入口と排気流出口とを連通する。給気風路は、伝熱板と室外側採光部との間に設けられ、給気流入口と給気流出口とを連通する。伝熱板は、排気風路を流通する室内空気と、給気風路を流通する前記室外空気との間で熱交換を行う。排気風路は、排気流出口と連通する風路を導出口と連通する風路に切り替える風路切替部を有する。制御部は、排気風路内に結露が発生すると判定された場合に、給気送風機による室外空気の送風を停止し、風路切替部により排気風路を導出口と連通する風路に切り替えるように制御する。

本発明によれば、熱交換部における結露の発生を低減可能な熱交換形換気装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係る熱交換形換気装置の設置例を示す概略正面図である。 図２は、同熱交換形換気装置の室内側から見た概略斜視図である。 図３は、同熱交換形換気装置の室外側から見た概略斜視図である。 図４は、同熱交換形換気装置の概略断面図である。 図５は、同熱交換形換気装置の概略断面図である。 図６は、同熱交換形換気装置における制御部の構成を示すブロック図である。 図７は、従来の熱交換形換気装置の設置例を示す概略斜視図である。 図８は、従来の熱交換形換気装置の構成を示す概略斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態について添付図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。よって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、並びに、ステップ（工程）およびステップの順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。従って、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。

まず、図１〜図５を参照して、本発明の一実施の形態に係る熱交換形換気装置１について説明する。

図１は、熱交換形換気装置１の設置例を示す概略正面図である。図２は、家屋に設置された熱交換形換気装置１を室内側から見た概略斜視図である。図３は、家屋に設置された熱交換形換気装置１を室外側から見た概略斜視図である。図４および図５は、熱交換形換気装置１の概略断面図である。なお、図４は、熱交換部５の排気風路１７に設けられた風路切替部２０が閉鎖された状態を示し、図５は、その風路切替部２０が開放された状態を示す。

ここで、図１は、家屋に設置された熱交換形換気装置１を室内側から見た状態である。以下の説明では、室内側から熱交換形換気装置１を正面視した状態にて、左右方向（左側、右側）を規定して説明する。

熱交換形換気装置１は、図１に示すように、例えば家屋の壁面２に窓として設置される。熱交換形換気装置１は、矩形枠状の窓枠３と、窓枠３で囲まれた位置に設けられ、室外の光を室内へ取り入れるための採光部４と、窓枠３で囲まれた位置に採光部４と並設された光透過性のある熱交換部５と、を有している。

熱交換形換気装置１は、採光部４および熱交換部５を介して、室外から光を室内へ取り入れる。また、熱交換形換気装置１は、動作することによって、家屋の室内の空気（以下、室内空気６）と室外の空気（以下、室外空気７）との間で熱交換部５により熱交換しつつ換気を行う。

窓枠３は、図１に示すように、上側にある上辺部３ａと、上辺部３ａと対となる下側にある下辺部３ｂと、左側にある左辺部３ｃと、左辺部３ｃと対となる右側にある右辺部３ｄとで構成されている。窓枠３は、上辺部３ａの左端で左辺部３ｃの上端と連結し、上辺部３ａの右端で右辺部３ｄの上端と連結する。また、窓枠３は、下辺部３ｂの左端で左辺部３ｃの下端と連結し、下辺部３ｂの右端で右辺部３ｄの下端と連結する。

窓枠３の材質は、一般的に金属または樹脂が用いられる。金属としては、軽量なアルミなどを用いることが好ましく、樹脂としては、剛性の高い塩化ビニルあるいはポリカーボネートなどを用いることが好ましい。また、室外からの熱の侵入あるいは室外への熱の流出を防ぐために、窓枠３の材質として、金属よりも熱伝導性の低い樹脂を用いることがより好ましい。

窓枠３は、中空部材で構成され、室内空気６を室内から取り込んで室外へ吹き出したり、室外空気７を室外から取り込んで室内へ吹き出したりするように構成されている。具体的には、窓枠３の上辺部３ａの室内側には、図２に示すように、室内空気６を取り込むための排気流入口８と、室外空気７を吹き出すための給気流出口１１とが形成されている。一方、窓枠３の下辺部３ｂの室外側には、図３に示すように、室内空気６を吹き出すための排気流出口９と、室外空気７を取り込むための給気流入口１０とが形成されている。

給気流出口１１は、図２に示すように、給気流出口１１から吹き出される室外空気７が採光部４（後述する室内側採光部１４）の室内側表面に沿って窓枠３の下辺部３ｂ側に流れるように、その吹き出し方向が調整されている。

特に冬季においては、室内と室外との温度差と室内の湿度とに基づいて、採光部４の室内側（室内側採光部１４の室内側）に結露が発生しやすくなる。給気流出口１１からの室外空気７の吹き出し方向を上記のように調整することで、給気流出口１１から吹き出される室外空気７が、採光部４の室内側（室内側採光部１４の室内側）の室内空気６と採光部４（室内側採光部１４）の室内側表面との間に流れ込み、室内空気６が採光部４（室内側採光部１４）の室内側表面に達することが低減される。この結果、採光部４の室内側（室内側採光部１４の室内側）における結露の発生を抑えたり、発生した結露を素早く除去したりすることができる。

図示していないが、排気流入口８には排気フィルタが取り付けられ、室内空気６に含まれる塵埃が排気フィルタにより取り除かれる。また、給気流入口１０には給気フィルタが取り付けられ、室外空気７に含まれる塵埃が給気フィルタにより取り除かれる。これにより、熱交換部５が室内空気６または室外空気７に含まれる塵埃により目詰まりを起こして圧力損失が増加し、排気風量または給気風量が減少することを抑制できる。

なお、排気フィルタは、排気流入口８の近傍、具体的には、排気流入口８から熱交換部５に至るまでの風路の途中に取り付けられていればよい。また、給気フィルタは、給気流入口１０の近傍、具体的には、給気流入口１０から熱交換部５に至るまでの風路の途中に取り付けられていればよい。

窓枠３の下辺部３ｂの室内側には、図２に示すように、導出口１９が形成されている。導出口１９は、排気流入口８から取り込み、熱交換部５を通過後の室内空気６を室内に導入可能にしている。熱交換形換気装置１は、熱交換部５の後述する排気風路１７（図４および図５参照）内に結露が検出された場合に、熱交換部５を通過した室内空気６を、排気流出口９から室外へ吹き出すのではなく導出口１９から室内へ導出可能としている。その技術的意義については後述する。

窓枠３の上辺部３ａの内部には、図４および図５に示すように、排気流入口８から排気流出口９へと室内空気６を送風するための排気送風機１２が設置されている。一方、窓枠３の下辺部３ｂの内部には、給気流入口１０から給気流出口１１へと室外空気７を送風するための給気送風機１３が設置されている。ここで、排気送風機１２および給気送風機１３に用いる送風機としては、例えば、クロスフローファンあるいは小型のブロアファンが挙げられる。

また、窓枠３の上辺部３ａの内部には、図４および図５に示すように、排気流入口８から取り込まれた直後の室内空気６の温度と湿度を感知する温湿度センサ２３が設置されている。一方、窓枠３の下辺部３ｂの内部には、給気流入口１０から取り込まれた直後の室外空気７の温度を感知する温度センサ２４が取り付けられている。なお、温湿度センサ２３および温度センサ２４は、後述する制御部２５に対して取得したそれぞれの情報を出力する。

採光部４および熱交換部５は、図１〜図５に示すように、上辺部３ａ、下辺部３ｂ、左辺部３ｃ、右辺部３ｄの窓枠３に固定されて、窓枠３で囲まれた位置に配置されている。採光部４は、光を透過する材質で構成されており、一般的に硝子材料、強化プラスチック等の材料で構成されている。詳細は後述するが、熱交換部５もまた光透過性のある材料で構成されている。

採光部４と熱交換部５とは、図４に示すように、並設して配置されている。具体的には、採光部４は、室内側に位置する室内側採光部１４と、室外側に位置する室外側採光部１５とを有している。そして、熱交換部５は、室内側採光部１４と室外側採光部１５とに挟まれる位置において、採光部４と並設されている。つまり、採光部４と熱交換部５とが並設する構成とは、室内側から室外側に向かって、室内側採光部１４、熱交換部５、室外側採光部１５の順に各部材が積み重なって配置された状態を示す。

室内側採光部１４は、第１中空層１４ａを介して対向する一対の第１採光板１４ｂで構成されている。ここで、第１中空層１４ａは、一対の第１採光板１４ｂの間に第１スペーサ部材１４ｃを挟み込むことで形成されている。また、第１中空層１４ａには乾燥した空気あるいはアルゴン等の低熱伝導性ガスが封入され、第１中空層１４ａは断熱層として機能する。

一方、室外側採光部１５は、第２中空層１５ａを介して対向する一対の第２採光板１５ｂで構成されている。ここで、第２中空層１５ａは、一対の第２採光板１５ｂの間に第２スペーサ部材１５ｃを挟み込むことで形成されている。また、第２中空層１５ａには乾燥した空気あるいはアルゴン等の低熱伝導性ガスが封入され、第２中空層１５ａは断熱層として機能する。なお、本実施の形態では、室内側採光部１４と室外側採光部１５とは同一材料、同一構造としている。

熱交換部５は、室内側より取り込んで室外側へ排気される室内空気６と、室外側より取り込んで室内側へ給気される室外空気７との間で熱交換を行うものである。熱交換部５は、光透過性のある伝熱板１６と、排気風路１７と、給気風路１８とを有して構成される。なお、熱交換部５における熱交換可能な面積（熱交面積）は、図１〜図５に示すように、採光部４の採光面積と同程度またはそれ以上としている。

伝熱板１６は、室内側採光部１４と室外側採光部１５との間に設けられ、排気風路１７を流通する室内空気６と、給気風路１８を流通する室外空気７との間で熱交換を行う。伝熱板１６の材質は、光透過性を有し、且つ、熱交換するために熱のみを伝える素材、例えば、ポリプロピレン、ポリカーボネートといった樹脂あるいは従来の窓に設置されるガラス材などが用いられる。あるいは、伝熱板１６の材質として、光透過性を有し、且つ、熱と湿度とをともに伝える素材、例えば、ポリウレタンといった樹脂を用いてもよい。

伝熱板１６の排気風路１７側の表面の全面には、通電することで（電流が流れることで）発熱する透光性導電層２２が形成されている。透光性導電層２２は、例えば、酸化スズ、酸化インジウム等の透明導電性酸化物からなる薄膜の他、可視光吸収が少ない銀等を使用したＬｏｗ−Ｅ（Ｌｏｗ Ｅｍｉｓｓｉｖｅ）コーティングを用いることができる。

透光性導電層２２は、電源（例えば、排気送風機１２および給気送風機１３を駆動するための外部電源）から電力を供給するための一対の給電端子（図示せず）が形成されている。透光性導電層２２は、一対の給電端子に通電することで発熱する。なお、透光性導電層２２への通電の制御方法については後述する。

排気風路１７は、室内側採光部１４と伝熱板１６との間に設けられ、排気流入口８と排気流出口９とを連通している風路である。排気風路１７は、排気風路１７を流通する室内空気６が窓枠３の上辺部３ａから窓枠３の下辺部３ｂに向かって流れるように構成されている。

一方、給気風路１８は、伝熱板１６と室外側採光部１５との間に設けられ、給気流入口１０と給気流出口１１とを連通している風路である。給気風路１８は、給気風路１８を流通する室外空気７が窓枠３の下辺部３ｂから窓枠３の上辺部３ａに向かって流れるように構成されている。つまり、排気風路１７を流通する室内空気６の空気流れ方向と給気風路１８を流通する室外空気７の空気流れ方向とは互いに対向している。

ここで、本実施の形態では、室内側採光部１４と伝熱板１６との間に隙間が生じるように室内側採光部１４と伝熱板１６とをスペーサ部材（図示せず）を介して窓枠３に固定することで、排気風路１７が形成される。また、室外側採光部１５と伝熱板１６との間に隙間が生じるように室外側採光部１５と伝熱板１６とをスペーサ部材（図示せず）を介して窓枠３に固定することで、給気風路１８が形成される。つまり、本実施の形態に係る熱交換部５は、窓枠３に室内側採光部１４と室外側採光部１５と伝熱板１６とを取り付けることで形成される。

なお、全体が光透過性のある材質で作られ、伝熱板と排気風路と給気風路とが形成された熱交換素子を、室内側採光部１４と室外側採光部１５とに挟まれた位置に採光部４と並設されるように窓枠３に固定することで、熱交換形換気装置１が形成されてもよい。この場合、この熱交換素子が熱交換部５として機能する。

排気風路１７には、排気流出口９と連通する風路を導出口１９と連通する風路に切り替えるダンパーとして構成される風路切替部２０が形成されている。

図４は、風路切替部２０が閉鎖された状態を示している。風路切替部２０が閉鎖された状態では、排気風路１７が排気流出口９と連通され、熱交換部５による熱交換後の室内空気６は排気流出口９から吹き出される。

一方、図５は、風路切替部２０が開放された状態を示している。風路切替部２０が開放された状態では、排気風路１７が導出口１９と連通され、熱交換部５を通過後の室内空気６が導出口１９から室内に導出される。なお、図示していないが、風路切替部２０が開放された状態となることに連動して、排気流出口９と連通する風路は別のダンパーによって閉鎖された状態に切り替えられる。

次に、熱交換形換気装置１における熱交換換気について、図４を参照して説明する。

熱交換形換気装置１は、熱交換換気を行う場合に、排気送風機１２および給気送風機１３を駆動する。

熱交換形換気装置１は、窓枠３の上辺部３ａ内に設けた排気送風機１２を駆動することで、室内側の上辺部３ａに設けた排気流入口８から室内空気６を吸い込み、排気送風機１２を経由して、熱交換部５の排気風路１７を流通する。排気風路１７を流通した室内空気６は、窓枠３の室外側の下辺部３ｂに設けた排気流出口９から室外へと排出される。

一方、熱交換形換気装置１は、窓枠３の下辺部３ｂ内に設けた給気送風機１３を駆動することで、室外側の下辺部３ｂに設けた給気流入口１０から室外空気７を吸い込み、給気送風機１３を経由して、熱交換部５の給気風路１８を流通する。給気風路１８を流通した室外空気７は、室内側の上辺部３ａに設けた給気流出口１１から室内へと取り込まれる。

そして、熱交換部５は、排気風路１７を流通する室内空気６（排気流）と、給気風路１８を流通する室外空気７（給気流）との間で伝熱板１６を介して熱交換を行う。これにより、熱交換部５は、冬季において換気を行う際には、室外に放出する室内空気６の熱を室内に取り入れる室外空気７へと伝達し、不要な熱の放出を抑制して室内に熱を回収している。また、熱交換部５は、夏季において換気を行う際には、室内に取り入れる室外空気７の熱を室外に放出する室内空気６へと伝達し、室外の熱が室内へ放出されるのを抑制している。

次に、排気風路１７内での結露の発生の可能性の有無に基づいて、排気風路１７に形成した風路切替部２０のダンパーの開閉および給気送風機１３の駆動を制御する方法について、図４〜図６を参照して説明する。また、ここでは、排気風路１７内での結露の発生の可能性の有無に基づいて、排気風路１７側の伝熱板１６の表面側に形成した透光性導電層２２への通電を制御する方法についても併せて説明する。図６は、熱交換形換気装置１における制御部２５の構成を示すブロック図である。

制御部２５は、排気風路１７内での結露の発生の可能性の有無に基づいて、熱交換形換気装置１における風路切替部２０のダンパーの開閉および給気送風機１３の駆動を制御し、また、透光性導電層２２への通電を制御する。具体的には、制御部２５は、図６に示すように、入力部２５ａと、記憶部２５ｂと、判定部２５ｃと、出力部２５ｄと、を備える。なお、図４、図５では図示していないが、制御部２５は、窓枠３の内部（例えば、上辺部３ａの内部）に設置されている。

入力部２５ａは、温湿度センサ２３からの室内空気６の温度と湿度に関する第１情報を受け付ける。また、入力部２５ａは、温度センサ２４からの室外空気７の温度に関する第２情報を受け付ける。入力部２５ａは、受け付けた第１情報および第２情報を判定部２５ｃに出力する。

記憶部２５ｂは、熱交換部５に関する第３情報を記憶する。第３情報は、排気風路１７の長さ、給気風路１８の長さ、排気流と給気流との間での熱交換効率、ユーザによって設定された風量、等に関する情報である。記憶部２５ｂは、入力部２５ａを介して記憶した第３情報を判定部２５ｃに出力する。

判定部２５ｃは、入力部２５ａからの第１情報と第２情報とを受け付けるとともに、記憶部２５ｂからの第３情報を受け付ける。判定部２５ｃは、受け付けた第１〜第３情報を用いて、室内空気６の露点を算出するとともに、排気風路１７内での室内空気６の温度分布（熱交換によって低下していく温度）を推定する。

そして、判定部２５ｃは、室内空気６の露点と排気風路１７内での室内空気６の温度分布とから、排気風路１７内での結露の発生の可能性の有無を判定する。判定部２５ｃは、結露の発生の可能性に関する判定情報を出力部２５ｄに出力する。

出力部２５ｄは、判定部２５ｃからの判定情報を受け付ける。出力部２５ｄは、受け付けた判定情報に基づいて、風路切替部２０のダンパーの開閉および給気送風機１３の駆動を制御する信号を出力し、また、透光性導電層２２に対する電力の供給を制御する信号を出力する。

以上のようにして、制御部２５は、判定部２５ｃの判定情報から排気風路１７内での結露の発生の可能性がない場合に、給気送風機１３を駆動して室外空気７を送風し、風路切替部２０のダンパーを閉鎖して排気風路１７が排気流出口９と連通するように制御する。これにより、熱交換部５は、図４に示す排気風路構成（室内空気６の流れ）となる。よって、熱交換形換気装置１では、排気流入口８より取り込まれた室内空気６と給気流入口１０より取り込まれた室外空気７との間で、熱交換部５にて熱交換を行いながら、給排気が行われる。

一方、制御部２５は、判定部２５ｃの判定情報から排気風路１７内での結露の発生の可能性がある場合に、給気送風機１３による室外空気７の送風を停止し、風路切替部２０のダンパーを開放して排気風路１７を導出口１９と連通する風路に切り替えるように制御する。これにより、熱交換部５は、図５に示す排気風路構成となる。よって、熱交換形換気装置１は、排気流入口８より取り込まれた室内空気６をそのまま導出口１９から室内に導出する。なお、制御部２５による制御は、排気風路１７内での結露の発生前に実行されるが、排気風路１７内での結露の発生後に実行されるようにしてもよい。

この場合、給気風路１８における室外空気７の流通が生じないため、熱交換部５において、排気風路１７を流通する室内空気６と室外空気７との間で熱交換が生じない。これにより、排気流入口８にて取り込まれた室内空気６は、その取り込まれたときの温度、即ち、室内の温度をほぼ保ったまま、排気風路１７を流通する。よって、熱交換形換気装置１は、排気風路１７内での結露の発生の可能性がある場合に、その室内空気６によって排気風路１７内での結露の発生を抑制することができる。また、排気風路１７内に結露が発生している場合には、排気風路１７を流通する室内空気６によって、排気風路１７内の結露水を気化して除去することができる。

また、この場合、熱交換形換気装置１は、排気流入口８から取り込んだ室内空気６を、排気流出口９から室外へ吹き出すのではなく導出口１９から室内へ導出する。これにより、熱交換形換気装置１は、室内空気６を室外へ吹き出すことで室内が負圧になり、隙間等から室外空気７が室内へ取り込まれることを抑制できるので、室内の温度低下を抑制できる。また、気化した結露水を含む室内空気６が導出口１９から室内へ導出されるので、室内の湿度低下を抑制することができる。

また、制御部２５は、判定部２５ｃの判定情報から排気風路１７内での結露の発生の可能性がない場合には、透光性導電層２２への電力供給が行われないように制御する。一方、制御部２５は、判定部２５ｃの判定情報から排気風路１７内での結露の発生の可能性がある場合には、透光性導電層２２へ電力を供給するように制御する。

以上のようにして、制御部２５は、透光性導電層２２への通電の制御を行っている。これにより、透光性導電層２２への通電は、排気風路１７内に結露が発生する可能性がある場合（あるいは、結露が発生している場合）に限定して実行される。そして、透光性導電層２２への通電が行われると、透光性導電層２２が発熱するので、排気風路１７内での結露の発生を抑制でき、または、排気風路１７内で発生している結露水をすばやく除去できる。

なお、制御部２５は、判定部２５ｃの判定情報に基づき判断される排気風路１７内での結露発生の可能性の度合い（あるいは、結露の発生量）に基づいて、透光性導電層２２へ供給する電力量を変化させてもよい。即ち、制御部２５は、排気風路１７内での結露発生の可能性が高いほど、あるいは、結露の発生量が多いほど、透光性導電層２２へ供給する電力量を大きくしてもよい。これにより、排気風路１７内での結露の発生を抑制、または、排気風路１７内で発生している結露をすばやく除去するために必要なエネルギーのみを使用できるので、省エネルギー化を図ることができる。

また、制御部２５は、判定部２５ｃの判定情報に基づき判断される排気風路１７内での結露発生の可能性の度合い（あるいは、結露の発生量）に基づいて、排気風路１７に形成した風路切替部２０のダンパーの開放および給気送風機１３の駆動の停止と、透光性導電層２２への通電とのいずれか一方を行ったり、その両方を行ったりするようにしてもよい。なお、制御部２５は、排気風路１７に形成した風路切替部２０のダンパーの開放および給気送風機１３の駆動の停止、あるいは、透光性導電層２２への通電を行った場合には、所定時間の経過後に、初期の状態に戻す制御を行う。そして、制御部２５は、排気風路１７内での結露の発生の可能性の有無の判定を行う制御を繰り返す。

以上、本実施の形態１に係る熱交換形換気装置１によれば、以下の効果を享受することができる。

（１）熱交換形換気装置１は、室内側採光部１４と室外側採光部１５とに挟まれる位置において採光部４と並設された熱交換部５を備える。これにより、従来の窓枠に熱交換素子を設けた場合と比べ、熱交換が行われる面積を大型化することが可能となり、熱交換効率を向上させることができる。よって、熱交換形換気装置１は、室内を快適な温度に保つことができ、快適性を向上させることができる。また、採光部４に熱交換部５を並設することで、従来窓枠に埋設されていた熱交換素子が不要となり、窓枠の小型化が可能となる。この結果、窓枠を小型化しつつ、快適性を向上可能な熱交換形換気装置１を提供できる。

（２）熱交換形換気装置１は、室内側採光部１４と熱交換部５の伝熱板１６との間に排気風路１７が形成され、室外側採光部１５と伝熱板１６との間に給気風路１８が形成されている。これにより、室内空気６または室外空気７が流れる風路の断面積を大きくでき、圧力損失を小さく抑えることができる。よって、熱交換形換気装置１は、排気送風機１２および給気送風機１３の駆動を小さく抑えることができ、省エネルギー運転と送風機（排気送風機１２および給気送風機１３）の静音化を実現できる。

（３）熱交換形換気装置１は、採光部４に並設された熱交換部５を備えるので、太陽光（日光）の輻射熱によって熱交換部５の伝熱板１６の表面温度が上昇し、給気風路１８を流通する室外空気７の温度を上昇させることができる。この結果、排気風路１７内の伝熱板１６の表面での結露の発生が抑制され、視認性の低下が抑制された熱交換形換気装置１とすることができる。

（４）熱交換形換気装置１は、採光部４に並設された熱交換部５を備えるので、冬季など室外空気７の温度が低い場合、室外空気７が給気風路１８を流通する際に太陽光（日光）の輻射熱によって加熱される。これにより、室外空気７を室内に導入した際に生じる室内温度の低下を抑制することができる。この結果、熱交換形換気装置１は、室外空気７の導入に伴う室内温度の低下を補うための室内暖房の負荷を軽減することができる。

（５）熱交換形換気装置１は、熱交換部５を通過後の室内空気６を室内に導出可能な導出口１９が窓枠３に形成され、排気流出口９と連通する風路を導出口１９と連通する風路に切り替える風路切替部２０が排気風路１７に形成されている。そして、制御部２５の制御によって、排気風路１７内で結露の発生の可能性がある場合には、給気送風機１３による室外空気７の送風が停止され、風路切替部２０によって排気風路１７が導出口１９と連通する風路に切り替えられる。これにより、排気流入口８にて取り込まれた室内空気６は、室外空気７との熱交換が行われないまま、排気風路１７を流通するので、排気風路１７内に発生する結露を抑制できる。また、排気風路１７内に結露が発生している場合には、排気風路１７を流通する室内空気６によって、排気風路１７内の結露水を気化して除去できる。また、排気流入口８から取り込んだ室内空気６が導出口１９から室内へ導出されるので、室内の温度低下および湿度低下を抑制できる。

（６）熱交換形換気装置１には、伝熱板１６に通電することで発熱する透光性導電層２２が設けられている。このため、伝熱板１６に形成された透光性導電層２２が発熱することによって、伝熱板１６の表面が加熱され、排気風路１７内での結露の発生を抑制することができる。また、排気風路１７内の伝熱板１６の表面に結露が発生した場合であっても、伝熱板１６の表面から結露水を除去することができる。

（７）上記（５）、（６）によって、排気風路１７内に発生する結露を抑制（あるいは、排気風路１７内に発生している結露水を除去）できるので、熱交換形換気装置１では、熱交換部５を透過する光の乱反射（結露水に起因した光の乱反射）を抑制することができる。この結果、冬季など室外空気７の温度が低い場合に、熱交換部５の内部（排気風路１７内の伝熱板１６表面）での結露に起因した視認性の低下を抑制することが可能な熱交換形換気装置１とすることができる。

（８）透光性導電層２２は、排気風路１７側の伝熱板１６の表面側に形成されている。このため、結露が発生しやすい排気風路１７内で透光性導電層２２が発熱するので、排気風路１７内での結露の発生をより効果的に除去することができる。この結果、排気風路１７内の伝熱板１６の表面での結露に起因した視認性の低下を効果的に抑制することができる。

（９）熱交換形換気装置１は、制御部２５によって透光性導電層２２への通電を制御するように構成されている。このため、排気風路１７内の伝熱板１６の表面での結露の発生に起因した視認性の低下を抑制する際、制御部２５によって透光性導電層２２への通電を効率よく行うことができ、結露の発生に関係なく透光性導電層２２への通電を行う場合に比べて省エネルギーで実現することができる。

（１０）室外側採光部１５は、第２中空層１５ａを介して対向する一対の第２採光板１５ｂで構成されている。このため、室外側採光部１５によって、室外から熱交換部５（給気風路１８を流通する室外空気７）への熱伝達を抑制することができる。すなわち、冬季の場合には、給気風路１８を流通する室外空気７（室内空気６と熱交換して温度が上昇した室外空気７）の温度が、室外側採光部１５の室外側の室外空気７によって低下することが抑えられるので、結果として排気風路１７を流通する室内空気６の温度を上昇させることができる。この結果、上記（５）、（６）と相まって、排気風路１７内の伝熱板１６の表面での結露の発生がさらに抑制され、視認性の低下がさらに抑制された熱交換形換気装置１とすることができる。

一方、夏季の場合には、給気風路１８を流通する室外空気７（室内空気６と熱交換して温度が上昇した室外空気７）の温度が、室外側採光部１５の室外側の室外空気７によってさらに上昇することが抑えられる。このため、室外空気７を室内に導入した際に生じる室内温度の上昇を抑制することができる。この結果、熱交換形換気装置１は、室外空気７の導入に伴う室内温度の上昇を補うための室内冷房の負荷を軽減することができる。

（１１）熱交換形換気装置１は、排気流入口８に排気フィルタが設置されるとともに、給気流入口１０に給気フィルタが設置されている。このため、室内空間および室外空間の塵埃などの固形物が熱交換部５へ流入するのを防止することができる。この結果、熱交換部５の内部に固形物が詰まり、固形物が通風抵抗となることで排気風量および給気風量が減少するのを防止するとともに、伝熱板１６の表面に付着する汚れを防止することができ、窓としての採光機能（または視認性）の低下を抑制することができる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、各実施の形態は、それぞれ、他の実施の形態が有する構成の一部または複数部分を、その実施の形態に追加しあるいはその実施の形態の構成の一部または複数部分と交換等することにより、その実施の形態を変形して構成するようにしてもよい。また、上記各実施の形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。

本実施の形態では、排気風路１７側の伝熱板１６の表面側に透光性導電層２２を設ける構成としたが、これに限られない。例えば、給気風路１８側の伝熱板１６の表面に透光性導電層２２を設ける構成としてもよい。こうした構成によっても、伝熱板１６が加熱されるので、排気風路１７内の伝熱板１６の表面での結露の発生を抑制することができる。また、透光性導電層２２の発熱によって給気風路１８を流通する室外空気７の温度を上昇させることができるので、排気風路１７内の伝熱板１６の表面での結露の発生をさらに抑制することができる。

本実施の形態では、採光部４として、第１中空層１４ａを有する室内側採光部１４と第２中空層１５ａを有する室外側採光部１５とからなる構成としたが、これに限られない。例えば、採光部４として、中空層を有さない室内側採光部１４（例えば、単体の第１採光板１４ｂのみ）と第２中空層１５ａを有する室外側採光部１５とからなる構成にしてもよい。

本実施の形態に対し、排気風路１７側の伝熱板１６の表面に親水性の保護層を設けてもよい。この親水性の保護層によって、排気風路１７内の伝熱板１６の表面では、伝熱板１６の表面に発生する結露水が水玉（水滴）にはならずに、伝熱板１６の表面に薄く拡がった状態となる。これにより、透光性導電層２２からの熱が結露水に伝わりやすくなり、伝熱板１６の表面から結露水をさらに効果的に除去することができる。

また、伝熱板１６の表面とともに、排気風路１７側の室内側採光部１４の表面にも親水性の保護層を設ける構成としてもよい。これにより、熱交換形換気装置１では、排気風路１７内の室内側採光部１４の表面での結露に起因した視認性の低下を抑制することができる。

なお、保護層としては、例えば、光触媒活性を有する粒子が分散されたシリコン酸化物層を用いてもよい。ここで、光触媒活性を有する粒子とは、光（例えば、紫外線）の照射によって親水基（水酸基）を生成する光触媒の粒子である。光触媒としては、例えば、酸化チタン、酸化タングステン等が用いられてもよい。なお、「親水性を有する」とは、少なくとも水との接触角が１０°程度以下となっている状態を示す。

本実施の形態では、排気流入口８（あるいは排気流入口８の近傍）に排気フィルタを取り付けるとともに、給気流入口１０（あるいは給気流入口１０の近傍）に給気フィルタを取り付ける構成としたが、これに限られない。例えば、室外空間には室内空間よりも花粉あるいは埃などの固形物が多く存在しているため、給気流入口１０側のみに給気フィルタを取り付ける構成としてもよい。これにより、少なくとも排気風路１７よりも固形物が詰まりやすい給気風路１８への固形物の流入（給気風路１８の給気風量の減少）を防止することができる。

本実施の形態では、排気風路１７内での結露の発生の可能性の有無に基づいて、制御部２５による制御を実行しているが、これに限られない。例えば、排気風路１７内での結露の発生の有無に基づいて、制御部２５による制御を行うようにしてもよい。つまり、制御部２５は、排気風路１７内に結露が発生していると判定された場合に、給気送風機１３による室外空気７の送風を停止し、風路切替部２０により排気風路１７を導出口１９と連通する風路に切り替えるように制御してもよい。また、透光性導電層２２へ電力を供給する制御部２５の制御についても同様である。

本発明に係る熱交換形換気装置は、室内空気と室外空気との間での熱交換を可能とする熱交換形換気装置として有用である。主に建物の窓に用いられることで効果を奏する。

１ 熱交換形換気装置
２ 家屋の壁面
３ 窓枠
３ａ 上辺部
３ｂ 下辺部
３ｃ 左辺部
３ｄ 右辺部
４ 採光部
５ 熱交換部
６ 室内空気
７ 室外空気
８ 排気流入口
９ 排気流出口
１０ 給気流入口
１１ 給気流出口
１２ 排気送風機
１３ 給気送風機
１４ 室内側採光部
１４ａ 第１中空層
１４ｂ 第１採光板
１４ｃ 第１スペーサ部材
１５ 室外側採光部
１５ａ 第２中空層
１５ｂ 第２採光板
１５ｃ 第２スペーサ部材
１６ 伝熱板
１７ 排気風路
１８ 給気風路
１９ 導出口
２０ 風路切替部
２２ 透光性導電層
２３ 温湿度センサ
２４ 温度センサ
２５ 制御部
２５ａ 入力部
２５ｂ 記憶部
２５ｃ 判定部
２５ｄ 出力部
１０１ 熱交換形換気装置
１０２ 窓枠
１０３ 排気流入口
１０４ 排気流出口
１０５ 熱交換素子
１０６ 排気送風機
１０７ 給気流入口
１０８ 給気流出口
１０９ 給気送風機

Claims (3)

1. 窓枠と、
   前記窓枠で囲まれた位置に設けられ、室内側に位置する室内側採光部と室外側に位置する室外側採光部とを有する採光部と、
   前記室内側採光部と前記室外側採光部とに挟まれる位置において前記採光部と並設され、室内側より取り込んで室外側へ排気される室内空気と、室外側より取り込んで室内側へ給気される室外空気との間で熱交換を行う熱交換部と、
   動作を制御する制御部と、を備え、
   前記窓枠は、
   前記室内側に設けられ、前記室内空気を取り込む排気流入口と、
   前記室外側に設けられ、前記室内空気を吹き出す排気流出口と、
   前記室外側に設けられ、前記室外空気を取り込む給気流入口と、
   前記室内側に設けられ、前記室外空気を吹き出す給気流出口と、
   前記排気流入口から前記排気流出口へと前記室内空気を送風する排気送風機と、
   前記給気流入口から前記給気流出口へと前記室外空気を送風する給気送風機と、
   前記熱交換部を通過後の前記室内空気を前記室内に導出可能な導出口と、を有し、
   前記熱交換部は、
   前記室内側採光部と前記室外側採光部との間に設けられた光透過性のある伝熱板と、
   前記室内側採光部と前記伝熱板との間に設けられ、前記排気流入口と前記排気流出口とを連通する排気風路と、
   前記伝熱板と前記室外側採光部との間に設けられ、前記給気流入口と前記給気流出口とを連通する給気風路と、を有し、
   前記伝熱板は、前記排気風路を流通する前記室内空気と、前記給気風路を流通する前記室外空気との間で熱交換を行い、
   前記排気風路は、前記排気流出口と連通する風路を前記導出口と連通する風路に切り替える風路切替部を有し、
   前記制御部は、
   前記排気風路内に結露が発生すると判定された場合に、前記給気送風機による前記室外空気の送風を停止し、前記風路切替部により前記排気風路を前記導出口と連通する風路に切り替えるように制御することを特徴とする熱交換形換気装置。
2. 前記排気風路側の前記伝熱板の表面に形成された、電流が流れることで発熱する透光性導電層を備え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. 前記室外側採光部は、中空層を介して対向する一対の採光板で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換形換気装置。

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