JP5197167B2 - 熱交換換気装置 - Google Patents

Description

この発明は、建物の外部と室内とを室外吸込口と室内吹出口を通じて繋げる給気通路と、同建物の室内と外部とを室内吸込口と室外吹出口を通じて繋げる排気通路と、給気通路に室外吸込口から室内吹出口へ向う給気流を形成する給気送風機と、排気通路に室内吸込口から室外吹出口へ向う排気流を形成する排気送風機と、給気通路と排気通路を流れる気流間で熱交換を行なわせる熱交換器とを本体に設けた熱交換換気装置に関するものである。

従来の換気扇においては、霧の発生している外気を取り込む場合は、製品内部で凝縮した水が機外流出するという問題があり、霧に含まれる水滴を除去するために外気を取り込む屋外フード内部風路を複雑に折り曲げて風路内で空気の衝突により水分を除去する方式がとられてきた。

一方では、空気状態を湿度センサーにて検出して換気扇の運転制御を行う検討もされている。例えば、特許文献１には、室外に設けられた湿度検出器で検出された外気湿度が、制御回路に予め記憶された所定値を下回るとファンが作動して換気を行う構成が提案されている。

また、特許文献２には、室外の湿度が高い場合給気するのを止め、換気装置が停止せずに運転し続けることをしない運転方法が提案されている。

さらに、特許文献３には、室内の換気扇の近傍に配置された湿度センサーにより湿度を所定時間毎に検出し、検出値に基づいて換気扇の運転を停止する構成が提案されている。

特開平８−０１４６１１号公報 特開平５−２８０７７４号公報 特開平５−３１１９５６号公報

給気型の換気扇における霧の侵入は、製品内部で霧の凝縮により発生する水が機外へ流失し、特に天井埋込タイプの場合は天井を濡らすなどの不具合が発生していた。この対策として、従来、屋外フード部材で霧を落とすという方法で霧の除去は可能であった。しかしながら、この方法は、風路の急激な曲げによる衝突で霧を除去する仕組みであるため、屋外フードの圧損が必要以上に高くなるという問題があった。

また、製品設置後に霧の発生が多いと分かった場合には、屋外フードを交換する必要があるが、ビルの３階以上での設置の場合屋外フードの交換は事実上不可能であった。

さらに、給排同時型の換気扇の場合、室外の湿度が高く室内湿度が低くなる環境では製品内部で結露を引き起こす不具合の可能性があり、昨今の２４時間換気のニーズが高まると共に朝晩に多く発生する霧や高湿度空気が給気される可能性が高まってきており霧の侵入は大きな課題となっていた。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、例えば２４時間換気される場合でも、外気が、霧や雨といった高湿度の水分や煙或いは塵埃（黄砂など）といった異物を含んで、良好なものでないときに、これら異物の室内への侵入を抑制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。

上記課題を解決して目的を達成するために、この発明にかかる熱交換換気装置は、建物の外部と室内とを室外吸込口と室内吹出口を通じて繋げる給気通路と、同建物の室内と外部とを室内吸込口と室外吹出口を通じて繋げる排気通路と、給気通路に室外吸込口から室内吹出口へ給気流を形成する給気送風機と、排気通路に室内吸込口から室外吹出口へ排気流を形成する排気送風機と、給気通路と排気通路とを流れる気流間で熱交換を行なわせる熱交換器と、給気送風機及び排気送風機の運転を制御する制御部とを備えた熱交換換気装置において、室外吸込口から取り込む給気の状態を検出する給気状態検出器を給気通路内に設け、制御部は、給気状態検出器の検出結果に基づいて、外気が良好なものでないときに、給気送風機を停止もしくは間欠運転させることを特徴とする。

この発明によれば、給気通路内に設けられた室外吸込口から取り込む給気の状態を検出する給気状態検出器は、例えば、霧や雨といった高湿度の水分が含まれる外気が給気通路内に取り込まれた際に、この水分が給気通路で凝結して発生する結露を検出する。

この発明によれば、給気状態検出器は、外気が、霧や雨といった高湿度の水分や煙或いは塵埃（黄砂など）といった異物を含んでいることを検出し、これらが検出されたとき、制御部は、給気送風機を停止もしくは間欠運転させるので、外気が霧や雨といった高湿度の水分や煙或いは塵埃（黄砂など）といった異物を含んで、良好なものでないときに、これら異物の室内への侵入を抑制することができる。これにより、従来のような圧力損失の高い屋外フードを用いる必要がないので風量低下をおこすことがない。また、給気状態検出器を装置内に設置し制御部の動作プログラムを変更するだけで、実現することが可能であるため、後施工により追加することも容易である。

また、湿度設定値を変更することで供給される湿度を任意で変更できるので高湿度な給気による結露等の不具合も解消可能となる。

給気状態検出器をとおして、温湿度センサーを用いることで、霧の発生しない低温時（０℃以下）においては温度により排気量を給気量より多くもしくは給気のみを停止もしくは間欠運転することで装置内結露を防止したり、熱交換器の結氷時にはデフロスト運転を可能としたりする。

実施の形態１．
図１は本発明にかかる熱交換換気装置の実施の形態を示す斜視図である。熱交換換気装置は、熱交換器１１２を内蔵している。そして、熱交換換気装置は、対向する側面の一方に室内側の吸込口１０４と吹出口１０６とを有し、他方に室外側の吸込口１０５と吹出口１０７とを有する箱体１０１内に、上記吸込口１０４、１０５と吹出口１０６、１０７との間に設けた熱交換器１１２において互いに交差し熱交換するよう設けられた給気通路１０９および排気通路１０８とを備えている。

そして、箱体１０１に着脱可能に取り付けられた給気通路１０９と排気通路１０８に、それぞれ給気流又は排気流を形成する羽根１２１及び電動機１２６からそれぞれ構成される排気送風機１１０及び給気送風機１１１に対して、給気通路１０９と排気通路１０８に設けられた羽根ケーシング２１１と、本体の他の側面に設けた開口１１５から挿脱可能に設けられ、上記給気流と排気流との間で熱交換する熱交換器１１２とを備えている。

次に、その動作について説明する。上記のように構成された熱交換換気装置において、熱交換器１１２を利用した空調換気については、それぞれの排気送風機１１０及び給気送風機１１１を運転することにより、室内空気は、ダクトを介して室内側吸込口１０４から矢印Ａのように吸い込まれ、熱交換器１１２および排気通路１０８を矢印Ｂのように通り、排気送風機１１０により室外側吹出口１０７から矢印Ｃのように吹き出される。

また、ダクトを介して室外側吸込口１０５から矢印Ｄのように吸い込まれ、熱交換器１１２および給気通路１０９を矢印Ｅにように通り、給気送風機１１１により室内側吹出口１０６から矢印Ｆのように吹き出され、ダクトを介して室内に給気される。このとき、熱交換器１１２では排気流と給気流との間で熱交換が行われ、排気熱を回収して冷暖房負荷を軽減するものである。なお、排気送風機１１０及び給気送風機１１１の運転は、図示しない制御部によりコントロールされる。

図２はこの発明にかかる実施の形態２の熱交換換気装置を示す、図１の熱交換換気装置を開口１１５側から見た様子の概略の側面模式図である。本実施の形態においては、給気の状態を検出する給気状態検出器として結露センサー１Ａを図２のように給気通路１０９内部に設置する。この結露センサー１Ａにより給気Ｄの状態がモニターされている。

給気Ｄの中に雨水および霧が含まれる場合、給気通路１０９に結露が発生する。本実施の形態の給気状態検出器つまり結露センサー１Ａは、この結露を検出する。そして、制御部は、結露センサー１Ａの検出結果により、外気の湿度が所定値以上に高いと判断したときに、外気が良好なものでないとして、給気送風機１１１を停止もしくは間欠運転させる。すなわち、本実施の形態では、給気Ｄが雨水および霧を含むものである場合、外気が良好なものでないと判断して、給気送風機１１１を停止もしくは間欠運転させる。以下に間欠運転をする場合の動作を説明する。

給気Ｄの中に雨水および霧が含まれる場合、結露センサー１Ａにより検知される。結露が検知された場合、図示しない制御部は、まず、給気送風機１１１を６０分停止させて、次いで給気送風機１１１を運転させながら結露センサー１Ａでセンシングするセンシング運転を５分間行う。そして、この５分間のセンシング中に再度結露を検知したらさらに給気送風機１１１を６０分停止させ、この停止とセンシング運転とを交互に行う間欠運転を続ける。そして、５分間のセンシング運転中に結露が無いことを検知できた場合は、間欠運転を止めて通常の連続運転に復帰する。

上記間欠運転を行う際のセンシング運転および停止の時間（間欠時間）は、使用者のニーズに応じて任意に設定できるものであるが、センシング運転時間としては、１〜３０分、停止時間としては、３０〜９０分が適当である。

このような運転方法を行うことにより、霧が多く発生する地区において、霧を給気して装置内部での凝縮により結露水となった水が機外に流失するといった不具合をなくすことができる。また施工上の不具合や、悪天候などの気候条件により雨水が装置に浸入する場合においても同様に雨水の侵入を防止する効果が得られる。なお、天井埋込タイプの場合においては、結露水の機外流失は天井等を汚す不具合となることから改善効果は大きいものとなる。

実施の形態２．
図３はこの発明にかかる実施の形態２の熱交換換気装置の概略の側面模式図である。図３は図２と同様に熱交換換気装置を開口１１５側から見た様子を示している。本実施の形態においては、図３に示すように、熱交換器１１２の前面（給気側面）に設置されるエアフィルター２の下部に、エアフィルター２に接近させて給気状態検出器である結露センサー１Ｂを配設している。

エアフィルター２は、外気の塵埃を除去して熱交換器１１２を保護するために設置されるが、霧、雨水が混ざった給気Ｄはエアフィルター２で凝縮されて凝縮水となる。給気通路１０９内部の空間に結露センサーを設置する場合、風の流れのある場所に設置する必要があり位置がずれると結露を検知できない場合がある。本実施の形態のように、エアフィルター２に接近させて結露センサー１Ｂを位置させれば確実に凝縮水を捕らえて結露を検知することが可能となる。なお、結露センサー１Ｂはエアフィルター２の下部で、エアフィルター２に接触させるように設けてもよい。

図４は本実施の形態の他の例を示す熱交換器１１２の周辺部位の拡大図である。この例においては、まず、エアフィルター２を保持するフィルター枠の下部に、エアフィルター２により凝縮された水が捕獲される貯液部４Ａを設け、この貯液部４Ａに結露センサー１Ｃを配設する。貯液部４Ａはエアフィルター２を挟み込む枠レール４のうち下側の枠レール４に形成する。このような構成とすることにより、さらに、確実に凝縮水を捕らえて結露を検知することが可能となる。

実施の形態３．
図５はこの発明にかかる実施の形態３の熱交換換気装置の概略の側面模式図である。図５は図２と同様に熱交換換気装置を開口１１５側から見た様子を示している。本実施の形態においては、図５に示すように、給気の状態を検出する給気状態検出器として煙感知器３を給気通路１０９内部に設置する。煙感知器３により給気Ｄの状態がモニターされている。

給気Ｄに煙が含まれる場合、煙感知器３より検知される。煙を検知した場合は給気送風機１１１を６０分停止させた後、給気送風機１１１を運転させながら煙感知器３でセンシングするセンシング運転を５分間行う。この５分間のセンシング中に再度煙を検知したらさらに給気送風機１１１を６０分停止させ、この停止とセンシング運転とを交互に行う間欠運転を続ける。そして、５分間のセンシング運転中に煙が無いことを検知できた場合は、間欠運転を止めて通常の連続運転に復帰する。

本実施の形態のように、煙感知器３を給気通路１０９内部に設置することで、火災等で発生する煙の室内への侵入を抑制することができる。また、周囲環境の変化により空気中に塵埃（黄砂など）が含まれる場合があるが、給気状態検出器として給気Ｄに含まれる塵埃を検出するセンサーを設ければ、給気Ｄに含まれる塵埃を検出して、これら空気中の塵埃の室内への侵入を抑制することもできる。

なお、煙感知器には、光電式（スポット型・分離型）とイオン化式とがある。光電式スポット型は、遮光板を挟んで光源と受光素子が取り付けられており、煙が入ると光が乱反射して受光量が増加するので、この受光量が増加を検出する。また、光電式分離型は、独立した光源と受光部の間を常に光が通るようにされており、間に煙が入り光を遮ることによる受光量の減少を検知する。

上記間欠運転を行う際のセンシング運転および停止の時間（間欠時間）は、使用者のニーズに応じて任意に設定できるものであるが、センシング運転時間としては、１〜３０分、停止時間としては、３０〜９０分が適当である。

実施の形態４．
図６はこの発明にかかる実施の形態４の熱交換換気装置の概略の側面模式図である。図６は図２と同様に熱交換換気装置を開口１１５側から見た様子を示している。本実施の形態においては、図６に示すように、給気の状態を検出する給気状態検出器として温湿度センサー７を給気通路１０９内部に設置する。この温湿度センサー７により給気Ｄの空気状態がモニターされている。

図７は温湿度センサー７のケース５の正面図である。図８は温湿度センサー７の前面ケース５Ｂを外した状態を示す図である。図９は温湿度センサー７を給気通路１０９に取り付けた様子を示す正面図である。図１０は位置合わせ穴１２の位置を説明するための温湿度センサー７を上から見た様子を示す図である。

図７に示すように、温湿度センサー７は、スリット５ａが形成されたケース５を有している。図８に示すように、ケース５は概略箱状のケース本体５Ａとケース本体５Ａの開口部を覆う蓋体５Ｂとから構成されており、温湿度センサー７はケース本体５Ａに収納されたセンサー本体１ａを含んで構成されている。温湿度センサー７は、このようにしてケース５に収納されて給気通路１０９内に設置されている。

温湿度センサー７は、ケース５のスリット５ａ形成面が、風の流れに対向しないように（風の流れに直交しないように）給気通路１０９内に設置される。このようにスリット５ａを風の流れに対向しないように給気通路１０９内に設置することで、温湿度センサー７に、直接に霧、雨水が当たらないようにすることができる。また、スリット５ａを風の流れに対向しないようにすることで、塵埃による温湿度センサー７の汚れも同時に防止することができ、汚れを原因とする温湿度センサー７の経年劣化を防止することができる。なお、理想的には、ケース５は、スリット５ａ形成面が風の流れに対してケース５の背面となるように設置されるのが望ましい。

図９および図１０に示すように、温湿度センサー７は取り付け部材８に支持されて設置されている。取り付け部材８の基部には、温湿度センサー７の方向を誤って取り付けることを防止する位置合わせ穴１２が形成されている。温湿度センサー７は、固定用貫通穴１１に挿入された締結用ネジ９にて締結されることにより給気通路１０９に設置される。給気通路１０９内の所定の設置場所に、予め位置決め用突起１０と固定用雌ネジ穴１３を設けておき、位置合わせ穴１２に位置決め用突起１０を係合させ、固定用貫通穴１１を固定用雌ネジ穴１３に位置合わせして締結用ネジ９にて固定する。このとき、位置合わせ穴１２は、張り出すケース５の直下に形成されており、温湿度センサー７の上方から近づけるネジ締め用ドライバーは、ケース５に干渉して位置合わせ穴１２に差し向けることができないようにされている。このような位置に位置合わせ穴１２を設けることにより、誤って位置合わせ穴１２に締結用ネジ９を締結してしまうことがなくなるので、温湿度センサー７の方向を誤って取り付けることを防止することができる。

本実施の形態においては、外気（給気）が０℃以上の場合に、以下のような間欠運転をする。すなわち、外気が０℃以上の場合に、給気Ｄの湿度８５％以上を検知したら給気送風機１１１を６０分停止させ、その後、５分間センシング運転をさせる。そして、５分間のセンシング中に湿度８５％以上を再度検知したら、さらに給気送風機１１１を６０分停止させる間欠運転を続ける。一方、５分間のセンシングに運転中に湿度８５％未満を検知した場合は、通常の連続運転に復帰する。

このような運転方法を行う場合の間欠運転を行う際のセンシング運転および停止の時間（間欠時間）は、上記実施の形態と同様に、センシング運転時間としては、１〜３０分、停止時間としては、３０〜９０分が適当である。

一方、外気（給気）が０℃未満の場合は、霧の発生が雪へと変化する。そこで、本実施の形態においては、給気Ｄの温度が−１０℃未満に下がった場合は、以下のような間欠運転をする。すなわち、給気Ｄの温度が−１０℃未満を検知したら給気送風機１１１を６０分停止させた後、５分間センシング運転をする。この５分間のセンシング中に温度が−１０℃未満を再度検知したらさらに給気送風機１１１を６０分停止させる間欠運転を続ける。５分間のセンシングに運転中に温度が−１０℃以上を検知した場合は、通常の連続運転に復帰する。

このような運転方法を行う場合においても、間欠運転を行う際のセンシング運転および停止の時間（間欠時間）は、上記間欠運転と同じように、センシング運転時間としては、１〜３０分、停止時間としては、３０〜９０分が適当である。

このような運転方法を行うことにより、外気が０℃以上の場合や、０℃未満となって霧が雪へと変化する場合においても、霧を給気して装置内部での凝縮により結露水となった水が機外に流失する不具合をなくすことできる。天井埋込タイプの場合においては、結露水の機外流失は天井等を汚す不具合となることから改善効果は大きいものとなる。

なお、上記実施の形態の給気を停止させる上記間欠運転に替えて、排気および排気の風量を多くする、例えば排気は強ノッチ、給気は弱ノッチ運転を行うことにより、給気停止による換気量不足、室内負圧状態の改善が可能となる。

本発明にかかる熱交換換気装置の実施の形態を示す斜視図である。 本発明にかかる熱交換換気装置の実施の形態１を示す図１の熱交換換気装置を開口側から見た様子の概略の側面模式図である。 この発明にかかる実施の形態２の熱交換換気装置の概略の側面模式図である。 熱交換器の周辺部位の拡大図である。 この発明にかかる実施の形態３の熱交換換気装置の概略の側面模式図である。 この発明にかかる実施の形態４の熱交換換気装置の概略の側面模式図である。 この発明にかかる実施の形態４の温湿度センサーのケースの正面図である。 温湿度センサーの前面ケースを外した状態を示す図である。 温湿度センサーを給気通路に取り付けた様子を示す正面図である。 温湿度センサーを上から見た様子を示す図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 結露センサー（給気状態検出器）
２ エアフィルター
３ 煙感知器（給気状態検出器）
４ 枠レール
４Ａ 貯液部
５ ケース
５ａ スリット
７ 温湿度センサー（給気状態検出器）
８ 取り付け部材
９ 締結用ネジ
１０ 位置決め用突起
１１ 固定用貫通穴
１２ 位置合わせ穴
１３ 固定用雌ネジ穴
１０１ 箱体
１０４ 室内側吸込口
１０５ 室外側吸込口
１０６ 室内側吹出口
１０７ 室外側吹出口
１０８ 排気通路
１０９ 給気通路
１１０ 排気送風機
１１１ 給気送風機
１１２ 熱交換器
１１５ 開口
１２１ 羽根
１２６ 電動機
２１１ 羽根ケーシング

Claims (4)

1. 建物の外部と室内とを室外吸込口と室内吹出口を通じて繋げる給気通路と、
   同建物の室内と外部とを室内吸込口と室外吹出口を通じて繋げる排気通路と、
   前記給気通路に前記室外吸込口から前記室内吹出口へ給気流を形成する給気送風機と、 前記排気通路に前記室内吸込口から前記室外吹出口へ排気流を形成する排気送風機と、 前記給気通路と前記排気通路とを流れる気流間で熱交換を行なわせる熱交換器と、
   前記給気送風機及び前記排気送風機の運転を制御する制御部とを備えた熱交換換気装置において、
   前記給気通路内に発生する結露を検出する給気状態検出器を前記給気通路内に設け、
   前記制御部は、前記給気状態検出器の検出結果に基づいて、外気の湿度が所定値以上に高いと判断したときに、前記給気送風機を停止もしくは間欠運転させる
   ことを特徴とする熱交換換気装置。
2. 前記給気状態検出器は、熱交換器表面に設置されたエアフィルターに接触或いは接近して設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換換気装置。
3. 前記エアフィルターによって捕獲された水分を貯留する貯液部を設け、
   前記給気状態検出器は、前記貯液部内に配設され、前記貯液部に捕獲された水を検知することで前記給気通路内に結露が発生したことを検知する
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換換気装置。
4. 前記給気状態検出器は、スリットが形成されたケースに収納されて、風の流れに対してスリット形成面が背面となるように前記給気通路内に設置されるとともに、前記ケースには方向を誤って取り付けることを防止する位置合わせ穴が形成されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換換気装置。

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