JP2021004708A - 除湿機能付き熱交換形換気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】除湿に伴って生じる温度上昇が抑制された給気流を送風可能な除湿機能付き熱交換形換気装置を提供する。【解決手段】除湿機能付き熱交換形換気装置５０は、排気風路４を流通する排気流２と給気風路５を流通する給気流３との間で熱交換する熱交換形換気装置１０と、給気流３を除湿する除湿装置３０を備える。除湿装置３０は、圧縮機３１と放熱器３２と膨張器３３と吸熱器３４を含む冷凍サイクルと、内部を流れる空気間で熱交換する熱交換器３５と、除湿処理で結露した水（結露水）を放熱器３２に導入する水導入部３８とを含む。除湿された給気流３は、水導入部３８から導入された水（結露水）によって冷却された放熱器３２の第二領域３２ｂを流通して給気風路５に導出される一方、除湿装置３０に導入された排気流２は、水導入部３８から導入された水によって第二領域３２ｂを介して冷却された第一領域３２ａを流通して排気風路４に導出される。【選択図】図３

Description

本発明は、居住空間などに用いられる除湿機能付き熱交換形換気装置に関するものである。

従来、冷房あるいは暖房の効果を損なわずに換気できる装置として、換気の際に給気流と排気流との間で熱交換を行う熱交換形換気装置が知られている。

近年、地球温暖化の影響および住宅の気密性が向上したことにより、特に夏季において、室内の排熱および排湿が不足し、室内が高温多湿になるため、居住者にとって室内の快適性が損なわれることが懸念されている。夏季において室内の快適性を向上させるには、特に室内の湿度低下が重要であることから、室内の湿度を調整しながら熱交換換気を行う除湿機能付き熱交換形換気装置が求められている。このため、我々は、除湿機能付き熱交換形換気装置として、冷凍サイクルと熱交換器とを組み合わせた除湿装置を適用した熱交換形換気装置の開発を進めている。冷凍サイクルと熱交換器とを組み合わせた除湿装置としては、例えば、特許文献１に記載の除湿装置が知られている。

従来の除湿装置について図５を参照して説明する。

図５に示すように、従来の除湿装置１００は、空気吸込口１０１から本体ケース１０２内に吸い込んだ空気（空気Ｘ、空気Ｙ）を、除湿部１０３を通過させた後に、空気吹出口１０４から本体ケース１０２外に吹き出す構成となっている。除湿部１０３は、圧縮機１０５、放熱器１０６、膨張器１０７、吸熱器１０８の順に連結した冷凍サイクルと、吸熱器１０８と放熱器１０６との間に配置され、第一流路１０９を流れる空気Ｘと第二流路１１０を流れる空気Ｙとの間で熱交換する熱交換器１１１と、を備えている。

そして、第一流路１０９を流れる空気Ｘは、吸熱器１０８で冷却されて結露が発生する。この結露の発生により生じた結露水は回収される。一方、第二流路１１０を流れる空気Ｙは、吸熱器１０８によって冷却された空気Ｘと熱交換して冷却されて結露が発生する。この結露の発生により生じた結露水もまた回収される。これにより、従来の除湿装置１００では、高い除湿性能を確保している。

国際公開第２０１６／０３１１３９号

しかしながら、従来の除湿装置１００は、冷凍サイクルの放熱器１０６を冷却するために、除湿した空気を放熱器１０６に通過させる構成となっている。放熱器１０６では、吸熱器１０８によって吸熱されるエネルギーに加えて、圧縮機１０５によって冷凍サイクル内の冷媒を循環させるためのエネルギーが排熱されるため、放熱器１０６を通過した除湿後の空気の温度は、除湿前の空気の温度以上に上昇することになる。この結果、従来の除湿装置１００の除湿機構を熱交換形換気装置の給気風路に配置して除湿した場合には、除湿後の空気（温度上昇した空気）がそのまま給気流として室内に吹き出され、室内の快適性が損なわれるという課題が生じる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、除湿に伴って生じる温度上昇が抑制された給気流を送風可能な除湿機能付き熱交換形換気装置を提供するものである。

この目的を達成するために、本発明に係る除湿機能付き熱交換形換気装置は、室内の空気を室外に排出するための排気風路を流通する排気流と、室外の空気を室内へ給気するための給気風路を流通する給気流との間で熱交換する熱交換形換気装置と、給気流に対して除湿する除湿装置とを備える。除湿装置は、圧縮機と放熱器と膨張器と吸熱器とを含んで構成される冷凍サイクルと、吸熱器と放熱器との間に配置され、第一流路を流れる空気と第二流路を流れる空気との間で熱交換する熱交換器と、少なくとも吸熱器において結露した水を放熱器に導入する水導入部とを含む。除湿装置は、給気風路から熱交換後の給気流が導入されるとともに、排気風路から排気流が導入されるように構成される。除湿装置に導入された給気流の一部分は、吸熱器、熱交換器の第一流路の順に流通して給気風路に導出され、除湿装置に導入された給気流の他の部分は、熱交換器の第二流路を流通して給気風路に導出される。放熱器は、水導入部から導入される水によって冷却される。除湿装置に導入された排気流は、水導入部から導入された水によって冷却された放熱器を流通して排気風路に導出される。

本発明によれば、除湿に伴って生じる温度上昇が抑制された給気流を送風可能な除湿機能付き熱交換形換気装置を提供することができる。

図１は、本発明の前提例に係る熱交換形換気装置の住宅における設置状態を示す模式図である。 図２は、本発明の前提例に係る熱交換形換気装置の構成を示す模式図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係る除湿機能付き熱交換形換気装置の構成を示す模式図である。 図４は、本発明の実施の形態２に係る除湿機能付き熱交換形換気装置の構成を示す模式図である。 図５は、従来の除湿装置の構成を示す概略断面図である。

本発明に係る除湿機能付き熱交換形換気装置は、室内の空気を室外に排出するための排気風路を流通する排気流と、室外の空気を室内へ給気するための給気風路を流通する給気流との間で熱交換する熱交換形換気装置と、給気流に対して除湿する除湿装置とを備える。除湿装置は、圧縮機と放熱器と膨張器と吸熱器とを含んで構成される冷凍サイクルと、吸熱器と放熱器との間に配置され、第一流路を流れる空気と第二流路を流れる空気との間で熱交換する熱交換器と、少なくとも吸熱器において結露した水を放熱器に導入する水導入部とを含む。除湿装置は、給気風路から熱交換後の給気流が導入されるとともに、排気風路から排気流が導入されるように構成される。除湿装置に導入された給気流の一部分は、吸熱器、熱交換器の第一流路の順に流通して給気風路に導出され、除湿装置に導入された給気流の他の部分は、熱交換器の第二流路を流通して給気風路に導出される。放熱器は、水導入部から導入される水によって冷却される。除湿装置に導入された排気流は、水導入部から導入された水によって冷却された放熱器を流通して排気風路に導出される。

こうした構成によれば、除湿装置における放熱器の冷却（排熱）に必要なエネルギーを、水導入部から放熱器に導入される水の顕熱または気化熱と、熱交換形換気装置からの排気流（除湿を必要する夏季において、給気流よりも温度が低い排気流)の空気熱とによって得ることができるため、放熱器を効果的に冷却することができ、除湿後の空気（給気流）の温度上昇を抑制することができる。この結果、冷凍サイクルと熱交換器とを組み合わせた除湿装置を適用した場合でも、除湿に伴って生じる温度上昇が抑制された給気流を送風することができる。つまり、除湿に伴って生じる温度上昇が抑制された給気流を送風可能な除湿機能付き熱交換形換気装置とすることができる。

また、本発明の除湿機能付き熱交換形換気装置では、放熱器は、排気風路内に配置されて排気流が流通する第一領域と、第一領域と連結され、給気風路内に配置されて給気流が流通する第二領域とを有する。そして、除湿装置において除湿された給気流は、水導入部から導入された水によって冷却された放熱器の第二領域を流通して給気風路に導出され、除湿装置に導入された排気流は、水導入部から導入された水によって第二領域を介して冷却された第一領域を流通して排気風路に導出される。

こうした構成によれば、水導入部から導入された水が、除湿後の空気（給気流）が流通する放熱器の第二領域を直接冷却するので、給気流の温度上昇を確実に抑制することができる。

また、本発明の除湿機能付き熱交換形換気装置では、放熱器は、排気風路内に配置されて排気流が流通する。そして、除湿装置から給気風路に導出される給気流は、放熱器を流通することなく給気風路に導出され、除湿装置に導入された排気流は、水導入部から導入された水によって冷却された放熱器を流通して排気風路に導出される。

こうした構成によれば、除湿後の空気（給気流）が放熱器を流通することなく室内に吹き出されるので、除湿に伴って生じる温度上昇を確実に抑制することができる。

また、本発明の除湿機能付き熱交換形換気装置では、水導入部は、吸熱器において結露した水と、熱交換部において結露した水とを集水して放熱器に導入するように構成されている。

こうした構成によれば、放熱器に導入する水の量をさらに増加させることができるので、放熱器を安定して冷却することが可能となる。

また、本発明の除湿機能付き熱交換形換気装置では、除湿装置から室内に供給される給気流の温度は、給気流の一部分の風量と給気流の他の部分の風量の比率を制御することによって調節される。

こうした構成によれば、吸熱器によって冷却された気流（第一流路を流通した給気流の一部分）によって、第二流路を流通した給気流の他の部分の温度をさらに低下させることができるので、室内に供給される給気流の温度が所望の温度となるように容易に調整することができる。

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、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、全図面を通して、同一の部位については同一の符号を付して説明を省略している。さらに、本発明に直接には関係しない各部の詳細については重複を避けるために、図面ごとの説明は省略している。

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。

（前提例）
まず、図１、図２を参照して、本発明の実施の形態の前提例となる熱交換形換気装置について説明する。図１は、本発明の前提例に係る熱交換形換気装置の住宅における設置状態を示す模式図である。図２は、本発明の前提例に係る熱交換形換気装置の構成を示す模式図である。

図１において、家１の屋内に熱交換形換気装置１０が設置されている。熱交換形換気装置１０は、屋内の空気と屋外の空気とを熱交換しながら換気する装置である。

図１に示す通り、排気流２は、黒色矢印のごとく、熱交換形換気装置１０を介して屋外に放出される。排気流２は、屋内から屋外に排出される空気の流れである。また、給気流３は、白色矢印のごとく、熱交換形換気装置１０を介して室内に取り入れられる。給気流３は、屋外から屋内に取り込まれる空気の流れである。例えば、日本の冬季を挙げると、排気流２は２０〜２５℃であるのに対して、給気流３は氷点下に達することもある。熱交換形換気装置１０は、換気を行うとともに、この換気時に、排気流２の熱を給気流３へと伝達し、不用な熱の放出を抑制している。

熱交換形換気装置１０は、図２に示す通り、本体ケース１１、熱交換素子１２、排気ファン１３、内気口１４、排気口１５、給気ファン１６、外気口１７、給気口１８、排気風路４、給気風路５を備えている。本体ケース１１は、熱交換形換気装置１０の外枠である。本体ケース１１の外周には、内気口１４、排気口１５、外気口１７、給気口１８が形成されている。内気口１４は、排気流２を熱交換形換気装置１０に吸い込む吸込口である。排気口１５は、排気流２を熱交換形換気装置１０から屋外に吐き出す吐出口である。外気口１７は、給気流３を熱交換形換気装置１０に吸い込む吸込口である。給気口１８は、給気流３を熱交換形換気装置１０から屋内に吐き出す吐出口である。

本体ケース１１の内部には、熱交換素子１２、排気ファン１３、給気ファン１６が取り付けられている。また、本体ケース１１の内部には、排気風路４、給気風路５が構成されている。熱交換素子１２は、排気風路４を流通する排気流２と、給気風路５を流通する給気流３との間で熱交換（顕熱と潜熱）を行うための部材である。排気ファン１３は、排気口１５の近傍に設置され、排気流２を内気口１４から吸い込み、排気口１５から吐出するための送風機である。給気ファン１６は、給気口１８の近傍に設置され、給気流３を外気口１７から吸い込み、給気口１８から吐出するための送風機である。排気風路４は、内気口１４と排気口１５とを連通する風路である。給気風路５は、外気口１７と給気口１８とを連通する風路である。排気ファン１３により吸い込まれた排気流２は、排気風路４内の熱交換素子１２、排気ファン１３を経由し、排気口１５から屋外へと排出される。また、給気ファン１６により吸い込まれた給気流３は、給気風路５内の熱交換素子１２、給気ファン１６を経由し、給気口１８から屋内へと供給される。

熱交換形換気装置１０は、熱交換換気を行う場合には、熱交換素子１２の排気ファン１３および給気ファン１６を動作させ、熱交換素子１２において排気風路４を流通する排気流２と、給気風路５を流通する給気流３との間で熱交換を行う。これにより、熱交換形換気装置１０は、換気を行う際に、室外に放出する排気流２の熱を室内に取り入れる給気流３へと伝達し、不要な熱の放出を抑制し、室内に熱を回収する。この結果、冬季においては、換気を行う際に、屋外の温度が低い空気によって屋内の温度低下を抑制することができる。一方、夏季においては、換気を行う際に、屋外の温度が高い空気によって屋内の温度上昇を抑制することができる。

（実施の形態１）
次に、図３を参照して、本実施の形態１に係る除湿機能付き熱交換形換気装置について説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係る除湿機能付き熱交換形換気装置の構成を示す模式図である。なお、図３以降の各模式図では、排気風路４および給気風路５を、熱交換形換気装置１０内の排気流２および給気流３の流れ（黒矢印）と兼用して表記している。

本実施の形態１に係る除湿機能付き熱交換形換気装置５０は、図３に示すように、前提例に係る熱交換形換気装置１０に対して、除湿機能を付与する手段としての除湿装置３０を連結した構成を有している。

除湿装置３０は、熱交換形換気装置１０での熱交換後の給気流３の除湿を行うためのユニットである。除湿装置３０は、圧縮機３１と放熱器３２と膨張器３３と吸熱器３４とを含んで構成される冷凍サイクルと、熱交換器３５と、水導入部３８と、を備えている。そして、本実施の形態の冷凍サイクルは、圧縮機３１と放熱器３２と膨張器３３と吸熱器３４とをこの順序で環状に連結して構成されている。冷凍サイクルには、例えば、冷媒として代替フロン（ＨＦＣ１３４ａ）が利用される。また、冷凍サイクルを構成する各機器の連結には、銅管がよく用いられ、溶接方式で連結される。

圧縮機３１は、冷凍サイクルにおける低温・低圧の冷媒ガス（作動媒体ガス）を圧縮し、圧力を高めて高温化する機器である。本実施の形態では、圧縮機３１は、冷媒ガスの温度を４５℃程度にまで高温化している。

放熱器３２は、圧縮機３１によって高温・高圧となった冷媒ガスと空気（排気流２）との間で熱交換することによって、熱を外部（冷凍サイクル外）に放出させる機器である。このとき、冷媒ガスは、高圧下で凝縮されて液化する。放熱器３２では、導入される冷媒ガスの温度（４５℃程度）が空気の温度より高いため、熱交換すると、空気は昇温され、冷媒ガスは冷却される。なお、放熱器３２は、凝縮器ともいう。

また、放熱器３２は、後述する水導入部３８の下方にまで延伸して配置されている。そして、放熱器３２は、排気風路４内に配置されて排気流２が流通する第一領域３２ａと、給気風路５内に配置されて給気流３が流通する第二領域３２ｂとに区分される。第一領域３２ａと第二領域３２ｂとは、それぞれの領域に流れる空気（排気流２、給気流３）が混合しないように区画されているが、熱的には連結して構成されている。つまり、第一領域３２ａが冷却されれば第二領域３２ｂも連動して冷却される一方、第二領域３２ｂが冷却されれば第一領域３２ａも連動して冷却される。

膨張器３３は、放熱器３２によって液化した高圧の冷媒を減圧して元の低温・低圧の液体とする機器である。なお、膨張器３３は、膨張弁ともいう。

吸熱器３４は、膨張器３３を流通した冷媒が空気から熱を奪って蒸発し、液状の冷媒を低温・低圧の冷媒ガスとする機器である。吸熱器３４では、導入される冷媒の温度が空気の温度より低いため、熱交換すると、空気が冷却され、冷媒が昇温される。なお、吸熱器３４は、蒸発器ともいう。

熱交換器３５は、顕熱型の熱交換素子を備えた熱交換器である。熱交換器３５は、従来の除湿装置１００における熱交換器１１１（図５参照）と同様、吸熱器３４と放熱器３２との間の空間に配置されている。熱交換器３５の内部には、所定の方向に空気が流れる第一流路３６と、この第一流路３６と略直交する方向に空気が流れる第二流路３７と、を備える。第一流路３６は、吸熱器３４から導入される空気を、放熱器３２に導出する流路である。第二流路３７は、熱交換形換気装置１０から導入された空気を、放熱器３２に導出する流路である。そして、熱交換器３５は、第一流路３６を流れる空気と第二流路３７を流れる空気との間で顕熱のみ交換する。

水導入部３８は、除湿処理において結露の発生により生じた水（結露水）を漏斗状の集水部で集め、放熱器３２に導入するための機器である。具体的には、水導入部３８は、吸熱器３４および熱交換器３５の下方に設けられ、吸熱器３４において結露した水（結露水３４ａ）と熱交換器３５において結露した水(結露水３５ａ)とを集水し、放熱器３２に導入する。放熱器３２への水の導入は、例えば、水導入部３８からの自然落下により行われる。放熱器３２に導入された水（結露水３４ａ、結露水３５ａ）は、放熱器３２を構成する放熱パイプ等の表面に付着し、放熱器３２の熱によって温度上昇または気化する。ここで、温度上昇した水は、放熱器３２の下方に流れ落ち、住宅施設の排水設備に接続された排水管３９から排水される。一方、気化した水は、放熱器３２を流通する給気流３によって給気風路５に導出されて室内に放出される。なお、気化する水はごく一部であるが、気化した水によって給気風路５に導出する給気流３の湿度が上昇する。このため、本実施の形態では、給気風路５に導出する給気流３の湿度を、気化する水によって上昇する湿度量を反映させて制御している。

次に、熱交換形換気装置１０と除湿装置３０との間での気流（排気流２、給気流３）の流れについて図３を参照して説明する。なお、以下の説明では、熱交換後の気流（排気流２、給気流３）または風路（排気風路４、給気風路５）は、熱交換形換気装置１０における熱交換素子１２を通過した後の気流または風路を示し、熱交換前の気流または風路は、熱交換素子１２を通過する前の気流をまたは風路を示すものとする。

図３に示すように、熱交換形換気装置１０には、熱交換後の排気風路４に切替ダンパ４０が設置され、熱交換後の給気風路５に切替ダンパ４１が設置されている。切替ダンパ４０は、排気風路４を流通する排気流２を屋外に流す状態と、排気風路４を流通する排気流２を除湿装置３０に流す状態とを切り替えるためのダンパである。また、切替ダンパ４１は、給気風路５を流通する給気流３を屋内に流す状態と、給気風路５を流通する給気流３を除湿装置３０に流す状態とを切り替えるためのダンパである。

除湿機能付き熱交換形換気装置５０では、各切替ダンパによって除湿装置３０に気流が流れる状態とすることで、熱交換後の給気流３に対して除湿が実行される。除湿の詳細については後述する。なお、除湿の必要がない冬季などの場合には、各切替ダンパによって除湿装置３０に気流が流れない状態とすることで、除湿装置３０に起因した圧力損失の上昇が抑制され、除湿機能付き熱交換形換気装置５０として、年間を通じての省エネルギーでの運転を実現することができる。

また、図３に示すように、除湿装置３０には、内部に導入される熱交換後の給気流３を、２つの気流（第一給気流３ａ、第二給気流３ｂ）に分割する分岐ダンパ４２が設置されている。第一給気流３ａは、吸熱器３４に導入され、第一流路３６を流通する気流であり、第二給気流３ｂは、熱交換器３５に導入され、第二流路３７を流通する気流である。分岐ダンパ４２は、第一給気流３ａの風量と第二給気流３ｂの風量の比率を可変に構成されている。つまり、分岐ダンパ４２は、ダンパの角度（熱交換後の給気流３の分岐割合）を調整することによって、第二給気流３ｂに対する第一給気流３ａの割合を容易に増減させることが可能となっている。ここで、第一給気流３ａは、請求項の「除湿装置に導入された給気流の一部分」に相当し、第二給気流３ｂは、請求項の「除湿装置に導入された給気流の他の部分」に相当する。

除湿装置３０では、分割された給気流３のうち第一給気流３ａは、吸熱器３４、熱交換器３５の第一流路３６、放熱器３２の順に流通した後に、熱交換形換気装置１０における熱交換後の給気風路５に導出される。一方、第二給気流３ｂは、熱交換器３５の第二流路３７、放熱器３２の順に流通した後に、熱交換後の給気風路５に導出される。本実施の形態では、除湿装置３０は、熱交換器３５を流通した第一給気流３ａと熱交換器３５を流通した第二給気流３ｂとを合流させた後に、熱交換後の給気風路５に導出するように構成されている。これにより、室内に送風される給気流３としての温度調整がなされる。室内に送風される給気流３の温度調整方法については後述する。

一方、除湿装置３０に導入された排気流２は、放熱器３２を流通した後に、熱交換形換気装置１０における熱交換後の排気風路４に導出される。つまり、本実施の形態では、除湿装置３０は、熱交換形換気装置１０から導入される排気流２によって放熱器３２が冷却されるように構成されている。

次に、本実施の形態１に係る除湿機能付き熱交換形換気装置５０の除湿の動作について説明する。

まず、除湿機能付き熱交換形換気装置５０を運転することによって、排気ファン１３と給気ファン１６が駆動し、熱交換形換気装置１０の内部には、排気風路４を流通する排気流２と、給気風路５を流通する給気流３とが生じる。

例えば、夏季において、排気流２は、エアコンなどによって快適な温度湿度に空調された屋内の空気であり、給気流３は、高温多湿の屋外の空気である。

排気流２と給気流３とは、熱交換形換気装置１０の内部で顕熱と潜熱が交換される。この際、高温多湿の給気流３から排気流２に水分が移動するため、給気流３の水分が除去される。つまり、熱交換形換気装置１０の内部での全熱交換によって、給気流３に対する除湿（第一除湿）がなされる。

次に、熱交換後の給気流３は、除湿装置３０に導入されて除湿される。具体的には、除湿装置３０に導入された給気流３のうち第一給気流３ａは、吸熱器３４によって冷却される。これにより、第一給気流３ａの温度が露点温度以下となり、第一給気流３ａが結露するので、第一給気流３ａの水分が除去される。つまり、吸熱器３４を流通することによって、第一給気流３ａに対する除湿（第二除湿）がなされる。

加えて、除湿装置３０に導入された給気流３のうち残りの第二給気流３ｂは、熱交換器３５の第二流路３７に流入し、第一流路３６内の吸熱器３４で冷却された第一給気流３ａと熱交換される。これにより、第二流路３７内の第二給気流３ｂが冷却されて結露するので、第二給気流３ｂの水分が除去される。つまり、熱交換器３５で顕熱交換することによって、第二給気流３ｂに対する除湿（第三除湿）がなされる。

つまり、除湿機能付き熱交換形換気装置５０は、熱交換形換気装置１０と吸熱器３４と熱交換器３５との各機器による除湿（第一除湿〜第三除湿）によって、屋外の高温多湿の給気流３から水分を除去し、その際、必要な除湿量を確保している。

次に、除湿機能付き熱交換形換気装置５０の除湿動作時における除湿装置３０の放熱器３２の冷却について説明する。

除湿装置３０は、水導入部３８が第二除湿において結露した水（結露水３４ａ）と、第三除湿において結露した水（結露水３５ａ）とを集水して放熱器３２（放熱器３２の第二領域３２ｂ）に導入する構成となっている。また、除湿装置３０は、熱交換形換気装置１０の排気風路４から排気流２を導入し、導入された排気流２が放熱器３２（放熱器３２の第一領域３２ａ）を流通する構成となっている。つまり、本実施の形態では、除湿装置３０は、水導入部３８から放熱器３２に導入される水の顕熱または気化熱と、熱交換形換気装置１０からの排気流２（除湿を必要する夏季において、給気流３よりも温度が低い排気流)の空気熱とによって放熱器３２が冷却されるように構成されている。なお、放熱器３２から熱を奪った排気流２は、排気風路４に導出されてそのまま屋外に排出される。

一方、除湿装置３０は、除湿された給気流３が放熱器３２（放熱器３２の第二領域３２ｂ）を流通する構成となっている。つまり、除湿された給気流３もまた放熱器３２を冷却している。しかしながら、本実施の形態では、放熱器３２が、水導入部３８から導入される水と、熱交換形換気装置１０からの排気流２とによって冷却されているので、従来のように給気流３のみを流通させて冷却する場合に比べて、除湿装置３０から給気風路５に導出される給気流３の温度上昇を抑制することができる。

次に、本実施の形態１に係る除湿機能付き熱交換形換気装置５０における給気流３の温度調整方法について説明する。

除湿機能付き熱交換形換気装置５０には、図３に示すように、分岐ダンパ４２の分岐割合の制御に関連して、熱交換前の排気流２の空気温度を検出する第一温度センサ４５と、除湿装置３０の熱交換器３５を流通して合流した後の給気流３（第一給気流３ａと第二給気流３ｂの混合気流）の空気温度を検出する第二温度センサ４６と、分岐ダンパ４２を制御する制御部（図示せず）と、を有する。

制御部は、第一温度センサ４５によって検出した温度に基づいて、分岐ダンパ４２の分岐割合を調整させ、第二温度センサ４６によって検出される温度が所定の温度範囲となるように分岐ダンパ４２を制御する。具体的には、制御部は、第一温度センサ４５での温度と比べて、第二温度センサ４６での温度が高い場合には、第二給気流３ｂの風量に対する第一給気流３ａの風量を増加させ、除湿後の給気流３の温度を下降させる。一方、制御部は、第一温度センサ４５での温度と比べて、第二温度センサ４６での温度が低い場合には、第二給気流３ｂの風量に対する第一給気流３ａの風量を減少させ、給気流３の温度を上昇させる。これにより、除湿機能付き熱交換形換気装置５０では、第一温度センサ４５（屋内から吸い込んだ熱交換前の排気流２）と同等の温度となる給気流３を給気することが可能となる。

以上、本実施の形態１に係る除湿機能付き熱交換形換気装置５０によれば、以下の効果を享受することができる。

（１）除湿装置３０は、除湿処理において結露した水（結露水３４ａ、結露水３５ａ）を放熱器３２に導入する水導入部３８を備え、水導入部３８から導入される水と、除湿装置３０に導入される排気流２とによって放熱器３２を冷却する構成とした。これにより、除湿装置３０における放熱器３２の冷却（排熱）に必要なエネルギーを、水導入部３８から放熱器３２に導入される水（結露水３４ａ、結露水３５ａ）の顕熱または気化熱と、熱交換形換気装置１０からの排気流２（除湿を必要する夏季において、給気流３よりも温度が低い排気流)の空気熱とによって得ることができるため、放熱器３２を効果的に冷却することができ、除湿後に放熱器３２を流通する給気流３の温度上昇を抑制することができる。この結果、冷凍サイクルと熱交換器３５とを組み合わせた除湿装置３０を適用した場合でも、除湿に伴って生じる温度上昇が抑制された給気流３を送風することができる。つまり、除湿に伴って生じる温度上昇が抑制された給気流３を送風可能な除湿機能付き熱交換形換気装置５０とすることができる。

（２）除湿装置３０では、除湿装置３０において除湿された給気流３は、水導入部３８から導入された水（結露水３４ａ、結露水３５ａ）によって冷却された放熱器３２の第二領域３２ｂを流通して給気風路５に導出される一方、除湿装置３０に導入された排気流２は、水導入部３８から導入された水によって第二領域３２ｂを介して冷却された第一領域３２ａを流通して排気風路４に導出される構成とした。これにより、水導入部３８から導入された水が、除湿後の給気流３が流通する放熱器３２の第二領域３２ｂを直接冷却するので、給気流３の温度上昇を確実に抑制することができる。

（３）除湿装置３０では、水導入部３８は、吸熱器３４において結露した水（結露水３４ａ）と、熱交換器３５において結露した水（結露水３５ａ）とを集水して放熱器３２に導入するように構成した。これにより、放熱器３２に導入する水の量をさらに増加させることができるので、放熱器３２を安定して冷却することが可能となる。

（４）除湿装置３０では、除湿装置３０から室内に供給される給気流３の温度は、第一給気流３ａの風量と第二給気流３ｂの風量の比率を制御することによって調節する構成とした。これにより、吸熱器３４によって冷却された気流（第一流路３６を流通した第一給気流３ａ）によって、第二流路３７を流通した第二給気流３ｂの温度をさらに低下させることができるので、室内に供給される給気流３の温度が所望の温度となるように容易に調整することができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る除湿機能付き熱交換形換気装置５０ａは、除湿装置３０ａにおける放熱器３２全体が排気風路４内に配置されて排気流２が流通するように構成されている一方、除湿された給気流３が放熱器３２を流通しないように構成されている点で実施の形態１と異なる。これ以外の除湿機能付き熱交換形換気装置５０ａの構成は、実施の形態１に係る除湿機能付き熱交換形換気装置５０と同様である。以下、実施の形態１で説明済みの内容は再度の説明を適宜省略し、実施の形態１と異なる点を主に説明する。

本発明の実施の形態２に係る除湿機能付き熱交換形換気装置５０ａについて、図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施の形態２に係る除湿機能付き熱交換形換気装置の構成を示す模式図である。

除湿機能付き熱交換形換気装置５０ａにおける除湿装置３０ａでは、冷凍サイクルを構成する放熱器３２は、全体が排気風路４内に配置され、それ以外の各機器（圧縮機３１、膨張器３３、吸熱器３４、熱交換器３５）は排気風路４外に配置されている。つまり、水導入部３８は、排気風路４内に配置された放熱器３２に対して、除湿処理によって結露した水（結露水３４ａ、結露水３５ａ）を導入するように構成されている。

また、図４に示すように、除湿装置３０ａでは、分割された給気流３のうち第一給気流３ａは、吸熱器３４、熱交換器３５の第一流路３６の順に流通した後に、放熱器３２を流通することなく、熱交換形換気装置１０における熱交換後の給気風路５に導出される。一方、第二給気流３ｂは、熱交換器３５の第二流路３７を流通した後に、放熱器３２を流通することなく、熱交換後の給気風路５に導出される。そして、除湿装置３０ａは、熱交換器３５を流通した第一給気流３ａと熱交換器３５を流通した第二給気流３ｂとを合流させた後に、熱交換後の給気風路５に導出するように構成されている。

次に、除湿機能付き熱交換形換気装置５０ａの除湿動作時における除湿装置３０ａの放熱器３２の冷却について説明する。

除湿装置３０ａは、水導入部３８が第二除湿において結露した水（結露水３４ａ）と、第三除湿において結露した水（結露水３５ａ）とを集水して、排気風路４内の放熱器３２に導入する構成となっている。また、除湿装置３０ａは、熱交換形換気装置１０の排気風路４から排気流２を導入し、導入された排気流２が放熱器３２を流通する構成となっている。つまり、本実施の形態では、除湿装置３０ａは、水導入部３８から放熱器３２に導入される水の顕熱または気化熱と、熱交換形換気装置１０からの排気流２の空気熱とによって放熱器３２が冷却されるように構成されている。なお、放熱器３２から熱を奪った排気流２は、排気風路４に導出されてそのまま屋外に排出される。

一方、除湿装置３０ａでは、除湿された給気流３が放熱器３２を流通しないように構成されている。つまり、除湿された給気流３（第一給気流３ａ、第二給気流３ｂ）は、放熱器３２を流通することなく給気風路５に導出されるので、除湿処理に起因した給気流３（第一給気流３ａと第二給気流３ｂの混合気流）の温度上昇が生じることはない。

以上、本実施の形態２に係る除湿機能付き熱交換形換気装置５０ａによれば、以下の効果を享受することができる。

（５）除湿装置３０ａでは、給気風路５に導出される給気流３（除湿された給気流３）は、放熱器３２を流通することなく給気風路５に導出される一方、除湿装置３０ａに導入された排気流２は、水導入部３８から導入された水（結露水３４ａ、結露水３５ａ）によって冷却された放熱器３２を流通して排気風路４に導出される構成とした。これにより、除湿後の空気（給気流３）が放熱器３２を流通することなく室内に吹き出されるので、除湿に伴って生じる温度上昇を確実に抑制することができる。つまり、除湿に伴って生じる温度上昇が抑制された給気流３を送風可能な除湿機能付き熱交換形換気装置５０ａとすることができる。

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、上記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１、２では、熱交換器３５として、顕熱型の熱交換素子を用いたが、顕熱型の熱交換素子としては、熱交換素子の第一流路３６と第二流路３７を構成する部材が撥水性（疎水性）を有することが好ましい。撥水性（疎水性）を有する部材としては、例えば、ポリプロピレン、ポリスチレン等の樹脂部材が用いられる。このようにすることで、熱交換素子の内部で発生した結露水３５ａが、熱交換素子の外部に流れ出やすくなるので、結露水３５ａに起因した熱交換器３５の熱交換効率の低下を招くことなく、除湿することが可能となる。

また、本実施の形態１では、放熱器３２として、一つの放熱器を第一領域３２ａと第二領域３２ｂとに区画して用いたが、これに限られない。例えば、放熱器３２を、第一領域３２ａに対応する第一放熱器（排気風路側放熱器）と第二領域３２ｂに対応する第二放熱器（給気風路側放熱器）との二つの放熱器で構成し、第一放熱器と第二放熱器とを銅管などで熱的に連結するように構成してもよい。このようにすることで、除湿機能付き熱交換形換気装置５０の内部での放熱器３２の配置自由度を高めることができる。

また、本実施の形態１、２では、水導入部３８は、放熱器３２に対して結露した水（結露水３４ａ、結露水３５ａ）を導入するように構成したが、これに限られない。例えば、冷凍サイクルを構成する放熱器３２と膨張器３３とを連結する銅管に対して結露した水を導入するように構成してもよい。このようにすることで、除湿機能付き熱交換形換気装置５０の内部での放熱器３２の冷却構造を簡素化することができる。

また、本実施の形態１、２では、水導入部３８は、吸熱器３４において結露した水（結露水３４ａ）と熱交換器３５において結露した水(結露水３５ａ)とを集水し、放熱器３２に導入するように構成したが、これに限られない。例えば、水導入部３８は、吸熱器３４において結露した水（結露水３４ａ）のみを集水し、放熱器３２に導入するように構成してもよい。

また、本実施の形態１、２では、水導入部３８は、放熱器３２への水の導入を自然落下により行うようにしたが、これに限られない。例えば、漏斗状の水導入部３８の先端管部分に水ノズルを設け、水ノズルから放熱器３２に対して水を霧状に噴霧するように構成してもよい。このようにすることで、水導入部３８は、放熱器３２を構成する放熱パイプ等の表面の広範囲に水を導入できるので、より効果的に放熱器３２を冷却することができる。

本発明に係る除湿機能付き熱交換形換気装置は、冷凍サイクルと熱交換器とを組み合わせた除湿装置を用いた場合でも、除湿に伴って生じる温度上昇が抑制された給気流を送風可能とするものであるので、屋内と屋外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。

１ 家
２ 排気流
３ 給気流
３ａ 第一給気流
３ｂ 第二給気流
４ 排気風路
５ 給気風路
１０ 熱交換形換気装置
１１ 本体ケース
１２ 熱交換素子
１３ 排気ファン
１４ 内気口
１５ 排気口
１６ 給気ファン
１７ 外気口
１８ 給気口
３０ 除湿装置
３０ａ 除湿装置
３１ 圧縮機
３２ 放熱器
３２ａ 第一領域
３２ｂ 第二領域
３３ 膨張器
３４ 吸熱器
３４ａ 結露水
３５ 熱交換器
３５ａ 結露水
３６ 第一流路
３７ 第二流路
３８ 水導入部
３９ 排水管
４０ 切替ダンパ
４１ 切替ダンパ
４２ 分岐ダンパ
４５ 第一温度センサ
４６ 第二温度センサ
５０ 除湿機能付き熱交換形換気装置
５０ａ 除湿機能付き熱交換形換気装置
１００ 除湿装置
１０１ 空気吸込口
１０２ 本体ケース
１０３ 除湿部
１０４ 空気吹出口
１０５ 圧縮機
１０６ 放熱器
１０７ 膨張器
１０８ 吸熱器
１０９ 第一流路
１１０ 第二流路
１１１ 熱交換器

Claims (5)

1. 室内の空気を室外に排出するための排気風路を流通する排気流と、室外の空気を室内へ給気するための給気風路を流通する給気流との間で熱交換する熱交換形換気装置と、
   前記給気流に対して除湿する除湿装置と、
   を備える除湿機能付き熱交換形換気装置であって、
   前記除湿装置は、圧縮機と放熱器と膨張器と吸熱器とを含んで構成される冷凍サイクルと、前記吸熱器と前記放熱器との間に配置され、第一流路を流れる空気と第二流路を流れる空気との間で熱交換する熱交換器と、少なくとも前記吸熱器において結露した水を前記放熱器に導入する水導入部と、を含み、
   前記除湿装置は、前記給気風路から熱交換後の前記給気流が導入されるとともに、前記排気風路から前記排気流が導入されるように構成され、
   前記除湿装置に導入された前記給気流の一部分は、前記吸熱器、前記熱交換器の前記第一流路の順に流通して前記給気風路に導出され、
   前記除湿装置に導入された前記給気流の他の部分は、前記熱交換器の前記第二流路を流通して前記給気風路に導出され、
   前記放熱器は、前記水導入部から導入される水によって冷却され、
   前記除湿装置に導入された前記排気流は、前記水導入部から導入された水によって冷却された前記放熱器を流通して前記排気風路に導出されることを特徴とする除湿機能付き熱交換形換気装置。
2. 前記放熱器は、前記排気風路内に配置されて前記排気流が流通する第一領域と、前記第一領域と連結され、前記給気風路内に配置されて前記給気流が流通する第二領域とを有し、
   前記除湿装置において除湿された前記給気流は、前記水導入部から導入された水によって冷却された前記放熱器の前記第二領域を流通して前記給気風路に導出され、
   前記除湿装置に導入された前記排気流は、前記水導入部から導入された水によって前記第二領域を介して冷却された前記第一領域を流通して前記排気風路に導出されることを特徴とする請求項１に記載の除湿機能付き熱交換形換気装置。
3. 前記放熱器は、前記排気風路内に配置されて前記排気流が流通し、
   前記除湿装置から前記給気風路に導出される前記給気流は、前記放熱器を流通することなく前記給気風路に導出され、
   前記除湿装置に導入された前記排気流は、前記水導入部から導入された水によって冷却された前記放熱器を流通して前記排気風路に導出されることを特徴とする請求項１に記載の除湿機能付き熱交換形換気装置。
4. 前記水導入部は、前記吸熱器において結露した水と、前記熱交換器において結露した水とを集水して前記放熱器に導入するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の除湿機能付き熱交換形換気装置。
5. 前記除湿装置から室内に供給される前記給気流の温度は、前記給気流の一部分の風量と前記給気流の他の部分の風量の比率を制御することによって調節されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の除湿機能付き熱交換形換気装置。