JP3980215B2

JP3980215B2 - 熱交換換気装置

Info

Publication number: JP3980215B2
Application number: JP11590499A
Authority: JP
Inventors: 一雄戸谷
Original assignee: 松下エコシステムズ株式会社
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 1999-04-23
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2019-04-23
Also published as: JP2000304326A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給気と排気の間で熱交換させつつ換気する熱交換換気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の熱交換換気装置は、特開平１０−１４１７３０号公報に記載されたものが知られている。
【０００３】
以下、その熱交換換気装置について図６を参照しながら説明する。
【０００４】
熱交換換気装置Ａは、給気Ｓと排気Ｅを顕熱交換器３で交差させ、給気Ｓと排気Ｅとの間で水分交換を回避した状態で熱交換をさせつつ換気する顕熱交換換気モードと、排気Ｅに熱交換器３を迂回させて上記の熱交換を回避させつつ換気する普通換気モードとを、択一的に切替えるようにしている。
【０００５】
ハウジング１内には、顕熱交換器３で互いに交差する給気経路５および第１の排気経路６が形成されており、それぞれ給気フアン７および排気フアン８が配置されている。また、ハウジング１内には、第１の排気経路６の側路として顕熱交換器３を迂回するバイパス風路Ｂが設けられており、このバイパス風路Ｂを含む第２の排気経路９が設けられている。そして第１の排気経路６と迂回する第２の排気経路９をダンパ１０によって切替える。また、給気経路５において顕熱交換器３よりも上流側に除湿コイル１７を配置している。冷房モード（夏）である場合の排気はバイパス風路Ｂの普通換気モードで、給気は除湿コイル１７の作動で外気を冷却する。暖房モード（冬）である場合の給気は除湿コイル１７を停止させ、排気はダンパ１０により顕熱交換換気モードとして外気を排気の熱で暖めて給気とし室内へ取入れる。一方、送風モード（中間期）である場合、梅雨時には顕熱交換換気モードとして、除湿コイル１７を作動させて室外の高湿度の空気を除湿した後、顕熱交換気３で再熱し、給気として室内へ取入れる。春または秋のいずれかであるときは除湿コイル１７を停止すると共に、普通換気モードとして室外の空気を熱交換させずにそのまま給気として室内に取入れるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の熱交換換気装置では、炊事など生活発湿からの発生湿気量が多い朝・夕食時には、常時換気量以上の換気風量を確保する必要があり、除湿機の能力も最大換気量を考慮した大型のものになるという課題があり、設置空間および設置費用を減少することが要求されている。また、大型の除湿機が通常換気時や外気温度の適切な中間期には不用で利用効率が低いという課題があり、他の除湿方法の検討が要求されている。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、除湿機能を換気装置の他の部分で代替えすることができ、また、中間期と多湿時の除湿機能の切替えを簡便にすることができる熱交換換気装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱交換換気装置は上記目的を達成するために、各々送風機を有する排気経路と給気経路を交差する顕熱交換素子の前記排気経路の下流側を分岐し、給気経路の下流側へ連通する第２の給気経路を設け、冬期除湿時に外気からの給気量は変えずに排気流を増やしその排気の増量分を第２の給気経路に分流する排気調節部を設けた構成とする。
【０００９】
本発明によれば、冬期においては、排気は冷たい給気との熱交換時に含有する湿気が結露することで除去されるから、排気量を必要換気量より多くして乾燥した排気の一部を給気経路の下流へ戻すことにより顕熱交換素子が除湿機の機能を果たすことができる。
【００１０】
また、他の手段は、給気経路に給気温湿度検出手段と、排気経路に排気温湿度検出手段と、給気温湿度検出手段および排気温湿度検出手段が検出した温湿度を入力信号として冬期除湿が必要な時期と結露による除湿が可能な室内外温度差を算出判定する判定手段と、この判定手段に基づき排気風量および循環風量を制御する制御手段を備えた構成とする。
【００１１】
そして本発明によれば、冬期、中間期または多湿時の適切な運転状態に切替えることができる熱交換換気装置が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、各々送風機を有する排気経路と給気経路を交差する顕熱交換素子の排気経路の下流側を分岐し、給気経路の下流側へ連通する第２の給気経路を設け、冬期除湿時に外気からの給気量は変えずに排気流を増やしその排気の増量分を第２の給気経路に分流する排気調節部と、排気調節部の制御手段を設けたものであり、炊事時間帯のように室内の湿度が上がり、このため通常換気量以上に換気風量増となる時に冬期の場合は、排気風量を給気風量よりも多くし、顕熱交換素子で排気の湿気が低温の給気によって冷却され、結露水となって除去され乾燥した排気の一部を給気に加えることができる。
【００１３】
また、給気経路に分流する場合は、排気風量を給気風量より大とする送風機制御手段を備えたものであり、排気経路と第２の給気経路に分流する排気と給気の調節が的確にできる。
【００１４】
また、顕熱交換素子は排気経路が給気経路より長い長方形の直交型としたものであり、排気流の通路が長くなり排気の熱交換を十分にすることができる。
【００１５】
また、給気温湿度検出手段および排気温湿度検出手段と、これらが検出した温湿度を入力信号として冬期除湿が必要な時期と結露による除湿が可能な室内外温湿度差を算出判定する判定手段と、前記判定手段に基づき排気風量および循環風量を制御する制御手段を備えたものであり、冬期除湿が必要な時期と結露による除湿が可能な室内外温湿度差と除湿が必要でない室内外温湿度差を判断して風量制御をすることができる。
【００１６】
また、制御手段は湿度設定付き電源スイッチを設け、給気風量と給気温湿度および排気風量と排気温湿度の検出信号と湿度設定値を比較判定し、循環空気を所定の湿度にすることができる。
【００１７】
また、給気経路に外気処理フイルタを設けたものであり、外気を清浄にした給気として室内へ導入することができる。
【００１８】
以下，本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
【実施例】
図１ないし図５に示すように熱交換換気装置の概略構成は、室内からの排気流Ｅ１と室外からの給気流Ｓ１を、顕熱交換をする熱交換器５を介して交差し，熱交換後の室外へ排出する排気流Ｅ２の一部をリターンＲとして、同じく熱交換済みで室内へ向かう給気流Ｓ２と共に室内へ戻すものであり、以下、その詳細を説明する。
【００２０】
熱交換換気装置は、連通する室内側の排気経路１および室外側の排気経路２と、連通する室外側の給気経路３および室内側の給気経路４は熱交換器５を介して交差している。排気経路２および給気経路４には排気送風機６および給気送風機７が配置されている。熱交換器５は内部に金属あるいは合成樹脂等の薄膜を介して排気流Ｅ１と給気流Ｓ１を交差させ、水分交換はせずに熱交換を行う顕熱交換素子を用いたものであり、排気流Ｅ１の流路を給気流Ｓ１の流路よりも長くして排気経路１側が下方になるように傾斜して設置され、その近傍に凹面のドレンパン８とドレン排出管８Ａを設けている。排気経路２には排気調節部９を設け、排気送風機６を介在して熱交換器５と連通し、排気ダンパ１０と循環ダンパ１１を設けて室外へ連通する排気経路２Ａと、給気経路４に設けた給気送風機７の下流で室内へ連通する給気経路４Ａへ合流する循環経路１２を形成している。排気ダンパ１０および循環ダンパ１１は傘状の開閉弁１０Ａ、１１Ａをダンパ駆動部１３によって動作することで開閉され、排気経路１からの熱交換後の排気流Ｅ２の全てを排気経路２Ａへ流す通常換気モードと、排気流Ｅ２の一部を循環経路１２へ分流して給気経路４Ａの熱交換後の給気流Ｓ２へ混入する還流モードに切り替え調節する。ダンパ駆動部１３は内部（図示せず）に設けた駆動電動機の回転をラックピニオン等によって、同一軸心上に相対して固定された開閉弁１０Ａ、１１Ａを軸方向に往復動させて排気ダンパ１０と循環ダンパ１１の開口度合を反比例するように調節するものである。排気経路１および給気経路３に排気温湿度検出器１４および給気温湿度検出器１５が、そして排気経路２Ａおよび給気経路４Ａには排気風量検出器１６および給気風量検出器１７が設置され、別途設けられるマイクロコンピュータを有する制御部１８に接続されている。制御部１８には湿度設定付き電源スイッチ１８Ａと運転モード判定手段１９および運転制御手段２０が設けられる。また、送風機用として排気送風機駆動手段２１、給気送風機駆動手段２２が、ダンパ駆動部１３にはダンパ開閉駆動手段２３が設置され制御部１８に接続される。また、給気経路３の上流側に外気処理フイルタ２４が設置されている。
【００２１】
上記構成において、熱交換換気装置は、強、中、弱等複数の風量切替付きの電源スイッチ（図示せず）をオンすることで、排気送風機６および給気送風機７が駆動され、排気経路１から室内空気が排気流Ｅ１として熱交換器５を通って排気経路２の排気送風機６に吸込まれて排気調節部９へ押し出される。このとき開閉弁１１Ａは循環ダンパ１１に接して閉鎖し、開閉弁１０Ａは排気ダンパ１０から離れて全開しているので排気流Ｅ１は排気経路２Ａを通って屋外へ排出される。同時に外気は給気流Ｓ１として給気経路３から熱交換器５を通って給気経路４の給気送風機７に吸込まれ給気経路４Ａから室内へ吐出される。熱交換器５内で排気流Ｅ１と給気流Ｓ１は熱のみを伝える薄膜を隔てて交差し、相互に温度差を埋めるように熱交換することで室内の空気調和機の負荷を軽減している。そして給気流Ｓ１は外気処理フイルタ２４によって塵埃を捕集されるので、熱交換器５の細かくセパレートされている流路の目詰りや熱伝導の阻害を緩和するものであり、濾材に活性炭等を併用すると臭気や有害ガスも除去できる。
【００２２】
中間期においては、上記したように運転され、在室する人数の多少や喫煙の有無、炊事・食事時かどうか等によって、感覚的に換気風量の切替えを行うものであるが、冬期になると、制御部１８に入力されてくる給気温湿度検出器１５からの給気経路３での給気流Ｓ１の温湿度検出信号と、排気温湿度検出器１４からの排気経路１での排気流Ｅ１の温湿度検出信号を運転モード判定手段１９が、室外空気と室内空気の温度差が大きくなって、寒冷な給気流Ｓ１と温暖多湿である排気流Ｅ１が熱交換器５で顕熱交換するとき、排気流Ｅ１中の水分が結露する状態であることを判定し、排気流Ｅ１の温湿度検出信号が所定より高湿度であると判定したときは、運転制御手段２０に排気流Ｅ１の流量だけを必要排気量より多くすることを制御信号として入力する。運転制御手段２０は排気送風機駆動手段２１へ排気送風機６の駆動回転数増加を，そして、ダンパ駆動部１３へは閉鎖している循環ダンパ１１を所定量すなわち必要排気流に等しい給気流Ｓ１より多くした排気流Ｅ１の流量見合の開口を信号入力する。温暖高湿度の排気流Ｅ１は熱交換器５の長い流路で、寒冷な冬期の外気である給気流Ｓ１によって十分に冷却され、含有する水分は飽和し結露除去され乾燥した排気流Ｅ２となって、必要排気量は排気ダンパ１０を通り排気経路２Ａから屋外へ排出され、残りの乾燥した排気流Ｅ２は循環ダンパ１１から循環経路１２へ流入し、給気経路４Ａで熱交換により温まった給気流Ｓ２と合流して室内へ給気されることになる。このとき熱交換器５内の結露除去された水は傾斜した流路を伝ってドレンパン８へ流れ出てドレン排出管８Ａから排出される。
【００２３】
このように冬期に通常換気を行っている時、排気流の湿度が異常に高くなると除湿のために排気流を増やすが、外気からの給気量は変えずに熱交換器５の長い排気流路で水分を結露除去し乾燥した排気量の増加分を室内へ戻すことで、除湿をしながら乾燥した大風量の給気を排湿が必要な時に供給することで、特に寒冷地の高気密高断熱住宅では、空気調和機等の暖房設備の負荷を増やすことなく換気しつつ快適な湿度環境を維持するものである。
【００２４】
また、制御部１８の湿度設定付き電源スイッチ１８Ａで循環空気の湿度を設定することにより、排気ダンパ１０と循環ダンパ１１の開口度合の組合せを多様に調節でき、寒冷地にあっては冬期の夜間や、昼間でも人が不在の場合のように低湿度下で換気をすると過乾燥となり住宅の躯体を痛める原因ともなるが、状況に応じた適切な湿度設定をすることで住宅躯体や人に適した除湿換気をすることで外壁部のガラス窓等の結露水による家屋の腐食や建具の凍結を減少することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上の実施例から明らかなように本発明によれば、排気経路と給気経路を交差する顕熱交換素子の排気経路の下流側を分岐し、給気経路の下流側へ連通して冬期除湿時に外気からの給気量は変えずに排気流を増やしその排気の増量分を給気経路に分流する風量調節部を設けたことにより、冬期の外気低温時には温暖多湿な室内からの排気を必要換気量より増量して、顕熱交換時に低温外気である給気で結露除湿し乾燥した排気の増量分を室内へ戻すことにより、冷媒回路の除湿コイルを使用しない省エネルギー・省資源で環境良化に貢献するという効果のある熱交換換気装置を提供できる。
【００２６】
また、排気による除湿換気時は、排気流は潜熱の大きい室内空気であるから熱交換効率が上がり、給気温度が高くなり循環気流との混合でも外気が低温のときでも極端に冷たい給気がされないから快適性が維持できるという効果のある熱交換換気装置を提供できる。
【００２７】
また、湿度設定付き電源スイッチを制御手段に設けることで、給気の過乾燥が防止でき住宅駆体の損傷や人体の不快感を与えることが無いという効果のある熱交換換気装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の熱交換換気装置概要構成を示す側断面図
【図２】同制御構成を示すブロック図
【図３】同排気調節部の通常換気状態を示す側断面図
【図４】同排気調節部の除湿換気状態を示す側断面図
【図５】同給排気温度と運転モードの相関図
【図６】従来の熱交換換気装置の概略構成を示す模式図
【符号の説明】
１、２排気経路
３、４給気経路
５熱交換器
６排気送風機
７給気送風機
９排気調節部
１０排気ダンパ
１１循環ダンパ
１２循環経路
１３ダンパ駆動部
１４排気温湿度検出器
１５給気温湿度検出器
１６排気風量検出器
１７給気風量検出器
１８制御部
１８Ａ湿度設定付き電源スイッチ
１９運転モード判定手段
２０運転制御手段
２１排気送風機制御手段
２２給気送風機制御手段
２３ダンパ開閉駆動手段

Claims

各々送風機を有する排気経路と給気経路を交差する顕熱交換素子の前記排気経路の下流側を分岐し、前記給気経路の下流側へ連通する第２の給気経路を設け、冬期除湿時に外気からの給気量は変えずに排気流を増やしその排気の増量分を前記第２の給気経路に分流する排気調節部と、前記排気調節部の制御手段を設けた熱交換換気装置。
給気経路に分流する場合は、排気風量を給気風量より大とする送風機制御手段を備えた請求項１記載の熱交換換気装置。
顕熱交換素子は排気経路が給気経路より長い長方形の直交型とした請求項１または２記載の熱交換換気装置。
給気経路に給気温湿度検出手段と、排気経路に排気温湿度検出手段と、前記給気温湿度検出手段および前記排気温湿度検出手段が検出した温湿度を入力信号として冬期除湿が必要な時期と結露による除湿が可能な室内外温度差を算出判定する判定手段と、前記判定手段に基づき排気風量および循環風量を制御する制御手段を備えた請求項１または２記載の熱交換換気装置。
制御手段は湿度設定付き電源スイッチを設け、給気風量と給気温湿度および排気風量と排気温湿度の検出信号と湿度設定値を比較判定し、循環空気を所定の湿度にする請求項４記載の熱交換換気装置。
給気経路に外気処理フイルタを設けた請求項１記載の熱交換換気装置。