JP5237782B2 - 熱交換型換気装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換素子を介して同時給排気による熱交換を行なう熱交換型換気装置に関するものである。

従来、冷媒を循環する配管に、圧縮機と室外熱交換器とを有する室外ユニット及び膨張弁と室内熱交換器とを有する室内ユニットを接続して冷凍サイクルを形成してなり、前記室内ユニットは、前記室内熱交換器を通して室内に空気を吹き出す送風ファンと、前記室内熱交換器の空気の下流側に配置され加湿暖房運転時に給水される加湿用エレメントと、室内ユニット制御手段とを備えた空気調和機において、前記室内ユニット制御手段は、前記加湿暖房運転の停止後、前記送風ファンを設定時間運転するものが有る（例えば、特許文献１参照）。

また、室外機に冷房運転時放熱作用をさせる熱交換器と、それを促進するためのファンと、それを駆動するためのファンモータを搭載した能力可変型空気調和機において、室外配管温を検出する室外側配管温度検出手段と、デファレンシャルをもたない設定配管温度の記憶手段と、それらを比較する比較手段と、室外機ファンモータ運転を一定時間ＯＮ又は一定時間ＯＦＦさせる室外ファンモータ回転数可変手段を具備した空気調和機の年間冷房制御装置がある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−３０３７４４号公報 特開平０６−２５７８３２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の技術によれば、本体機器の運転に連動させて送風ファンのＯＮ／ＯＦＦを行なうのみであり、停止指令後の送風ファンの動作時間は設定された一定時間である。そのため、加湿エレメントが乾燥していても送風ファンが動作し続ける無駄な運転や、加湿エレメントが乾いていなくても停止し乾燥不足に陥る可能性がある、という問題があった。

また、上記特許文献２に記載された従来の技術によれば、室外配管温度のみを検出し、ファンのＯＮ／ＯＦＦ時間は一定時間である。そのため、発熱源の温度が下がっていても冷却し続ける無駄な運転や、発熱源の冷却不足のままファンが停止してしまう可能性がある、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、過不足のない給、排気ファンの運転を行なうことができる熱交換型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、給気ファンにより室外側給気口から室外空気を吸込み、熱交換素子の給気通路を通して室内側給気口から室内に給気する熱交換給気風路と、排気ファンにより室内側排気口から室内空気を吸込み、前記熱交換素子の排気通路を通して室外側排気口から室外に排気する熱交換排気風路と、風路切換ダンパの切換により、前記給気ファンにより前記室外側給気口から室外空気を吸込み、前記熱交換素子の給気通路を通さないで前記室内側給気口から室内に給気するバイパス給気風路と、前記室内に給気される空気を加熱又は加湿する外部機器と、前記室外側給気口に設置されたＯＡ温度センサと、前記室内側排気口に設置されたＲＡ温度センサと、前記ＯＡ温度センサの出力信号、ＲＡ温度センサの出力信号及び前記熱交換素子の熱交換効率に基づいて計算された前記室内側給気口の給気温度に基づいて、前記給、排気ファンの停止を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、過不足のない給、排気ファンの運転を行なうことができる熱交換型換気装置が得られる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる熱交換型換気装置の実施の形態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．
＜熱交換型換気装置の構造と制御＞
図１は、本発明の熱交換型換気装置及び外部機器の実施の形態１を示す模式図であり、図２は、実施の形態１の熱交換型換気装置、給排気ファン及び外部機器の始動／停止タイムチャートである。

図１に示すように、実施の形態１の熱交換型換気装置（ロスナイとも呼ぶ）９１は、給気ファン１２により室外側給気口３から室外空気を吸込み、熱交換素子１の給気通路を通して室内側給気口１４から室内に給気する熱交換給気風路２１ａと、排気ファン５により室内側排気口１５から室内空気を吸込み、熱交換素子１の排気通路を通して室外側排気口４から室外に排気する熱交換排気風路２２と、風路切換ダンパ６の切換により、給気ファン１２により室外側給気口３から室外空気を吸込み、熱交換素子１の給気通路を通さないで室内側給気口１４から室内に給気するバイパス給気風路２１ｂと、を備えている。これらの風路は、ケーシング３１内に形成されている。

また、熱交換型換気装置９１は、外部機器１０としての、室内に給気される空気を加熱する熱源又は室内に給気される空気を加湿する加湿器と、室外側給気口３に設置されたＯＡ温度センサ２と、室内側排気口１５に設置されたＲＡ温度センサ１６と、ＯＡ温度センサ２及びＲＡ温度センサ１６の出力信号に基づいて、給、排気ファン１２、５又は外部機器１０の始動及び／又は停止を制御する制御装置７と、を備えている。外部機器１０は、室内側給気口１４に接続された給気ダクト３２内に収容され、制御装置７は、ケーシング３１の側部に取付けられている。

制御装置７は、外部機器制御手段１１を有している。制御装置７には、外部機器制御手段１１が出力するＯＮ／ＯＦＦ信号を、熱源、加湿器等の外部機器１０へ伝送する信号線９と、熱交換型換気装置９１を遠隔操作する操作装置としてのリモートコントローラ８が接続されている。熱交換型換気装置９１の停止操作後に、外部機器１０へ送風する目的は、外部機器１０が熱源の場合はその冷却であり、加湿器の場合はその乾燥である。

図２に示すように、外部機器１０が熱源の場合は、熱交換型換気装置９１の始動時、給、排気ファン１２、５の動作後、所定時間“a”経過後に、外部機器制御手段１１から熱源（外部機器１０）ＯＮの信号を出力して熱源温度の異常上昇を防止する。熱交換型換気装置９１の停止時は、外部機器制御手段１１から熱源ＯＦＦの信号を出力後、所定時間“ｂ”経過後に、給、排気ファン１２、５を遅延停止するようにして熱源の冷却を行う。

外部機器１０が加湿器の場合は、熱交換型換気装置９１の始動時、給、排気ファン１２、５の動作後、所定時間“a”経過後に、外部機器制御手段１１から加湿器（外部機器１０）ＯＮの信号を出力して加湿器の誤注水を防止する。熱交換型換気装置９１の停止時は、外部機器制御手段１１から加湿器ＯＦＦの信号を出力後、所定時間“ｂ”経過後に、給、排気ファン１２、５を遅延停止するようにして加湿器の乾燥を行う。所定時間“a”及び“b”は、リモートコントローラ８により、使用者が変更可能としてもよい。

実施の形態２．
＜外部機器(熱源)の冷却＞
図３は、熱交換型換気装置の実施の形態２の動作を示すフローチャートである。実施の形態２においては、熱交換型換気装置の機器の構成は、図１に示す実施の形態１の熱交換型換気装置９１と同じである。

外部機器１０として熱源を接続した場合において、ＯＡ温度センサ２及びＲＡ温度センサ１６の出力信号（温度検出値）に基づく、熱交換型換気装置（ロスナイ）９１の停止操作直後の制御装置７による給、排気ファン１２、５の制御方法を、図３を参照して説明する。

ステップＳ１で、リモートコントローラ８により、熱交換型換気装置９１の停止操作がされると、ステップＳ２に進み、検出温度等から外部機器（熱源）１０の冷却が必要かどうかを判別し、ＹＥＳであればステップＳ３に進む。ＮＯであればステップＳ７に進んで直ちに給、排気ファン１２、５を停止させる。

ステップＳ３では、式（１）を用いて室内側給気口１４の温度（以下、ＳＡ温度という）を算出する（ＯＡ温度センサ２及びＲＡ温度センサ１６の検出温度からＳＡ温度を算出するようにして、ＳＡ温度センサの設置を不要とし、コスト低減を図っている。）。
熱交換換気時のＳＡ温度＝ｎ（ＯＡ温度＋ＲＡ温度）＋ＯＡ温度 …式（１）
ｎ：熱交換素子１の熱交換効率（％）

ステップＳ３の次に、ステップＳ４に進み、上記のＳＡ温度値を用いて、給、排気ファン１２、５の停止遅延時間“ｂ”を算出し、その値“ｂ”をセットする。停止遅延時間“ｂ”の算出式は、例えば、式（２）を用いる。
停止遅延時間ｂ＝１８０秒＋（ＳＡ温度[℃]×６秒） ・・・式（２）
定数α 定数β

式（２）では、ＳＡ温度が０℃のとき、停止遅延時間“ｂ”が１８０秒になるが、定数“α”及び“β”は、給、排気ファン１２、５の風量や、熱源（ヒータ）１０の消費電力を基に決定するとよい。さらに、熱源１０の冷え方が早い場合は、停止遅延時間“ｂ”を短くし、ダクト形状等により風が熱源１０に当たりにくい場合には、停止遅延時間“ｂ”を長くするとよい。

ステップＳ４の次に、ステップＳ５に進み、セットされた停止遅延時間“ｂ”を経過したか否かを判断する。ＹＥＳであれば、ステップＳ７に進み、給、排気ファン１２、５をＯＦＦ（停止）する。ＮＯであれば、ステップＳ６に進み、給、排気ファン１２、５をＯＮのままとし、ステップＳ５に戻る。

以上説明したように、実施の形態２では、制御装置７は、ＯＡ温度センサ２及びＲＡ温度センサ１６の出力信号に基づいて計算された室内側給気口１４の給気温度（ＳＡ温度）に基づいて、熱交換型換気装置９１の停止操作に対して、給、排気ファン１２、５の停止遅延時間を調整するので、給、排気ファン１２、５の無駄な運転や熱源１０の冷却不足が解消される。

実施の形態３．
＜外部機器(加湿機)の乾燥＞
図４は、熱交換型換気装置の実施の形態３の動作を示すフローチャートである。実施の形態３においては、熱交換型換気装置の機器の構成は、図１に示す実施の形態１の熱交換型換気装置９１と同じである。

外部機器１０として加湿器を接続した場合において、ＯＡ温度センサ２及びＲＡ温度センサ１６の出力信号（温度検出値）に基づく、熱交換型換気装置９１の停止操作直後の給、排気ファン１２、５の制御方法を、図４を参照して説明する。

ステップＳ８で、リモートコントローラ８により、熱交換型換気装置９１の停止操作がされると、ステップＳ９に進み、検出湿度等から加湿器１０の乾燥が必要かどうかを判別し、ＹＥＳであればステップＳ１０に進む。ＮＯであればステップＳ１４に進んで直ちに給、排気ファン１２、５を停止させる。

ステップＳ１０では、上記の式（１）を用いてＳＡ温度を算出する。ステップＳ１０の次に、ステップＳ１１に進み、上記のＳＡ温度値を用いて、給、排気ファン１２、５の停止遅延時間“ｂ”を算出し、その値“ｂ”をセットする。停止遅延時間“ｂ”の算出式は、例えば、式（３）を用いる。
停止遅延時間ｂ＝１２０分＋（ＳＡ温度[℃]×１．５分） ・・・式（３）
定数γ 定数ε

式（３）では、ＳＡ温度が０℃のとき、停止遅延時間“ｂ”が１２０分になるように設計しているが、定数“γ”及び“ε”は、給、排気ファン１２、５の風量や、加湿器１０の含水量を基に決定するとよい。さらに、加湿器１０の乾燥が早い場合は、停止遅延時間“ｂ”を短くし、ダクト形状等により風が加湿器１０に当たりにくい場合には、停止遅延時間“ｂ”を長くするとよい。

ステップＳ１１の次に、ステップＳ１２に進み、セットされた停止遅延時間“ｂ”を経過したか否かを判断する。ＹＥＳであれば、ステップＳ１４に進み、給、排気ファン１２、５をＯＦＦする。ＮＯであれば、ステップＳ１３に進み、給、排気ファン１２、５をＯＮのままとし、ステップＳ１２に戻る。

以上説明したように、実施の形態３では、ＯＡ温度センサ２及びＲＡ温度センサ１６の出力信号（温度検出値）に基づいて計算された給気温度（ＳＡ温度）により、熱交換型換気装置９１の停止操作に対して、給、排気ファン１２、５の停止遅延時間を調整するので、給、排気ファン１２、５の無駄な運転や加湿器１０の乾燥不足が解消される。

実施の形態４．
＜バイパス換気＞
図５は、熱交換型換気装置の実施の形態４の動作を示すフローチャートである。実施の形態４においては、熱交換型換気装置の機器の構成は、図１に示す実施の形態１の熱交換型換気装置９１と同じである。外部機器１０として熱源を接続した場合において、実施の形態２にバイパス換気機能を追加したときの制御方法を、図５を参照して説明する。

外部機器１０が熱源の場合、ステップＳ１５で、リモートコントローラ８により、熱交換型換気装置９１の停止操作がされると、ステップＳ１６に進み、検出温度等から熱源１０の冷却が必要かどうかを判別し、ＹＥＳであればステップＳ１７に進む。ＮＯであればステップＳ２４に進んで直ちに給、排気ファン１２、５を停止させる。ステップＳ１７では、上記の式（１）を用いてＳＡ温度を算出する。ステップＳ１７の次に、ステップＳ１８で、ＯＡ温度が上記の式（１）で算出したＳＡ温度よりも高いか否かを判別する。ＹＥＳであればステップＳ２１に進み、上記の式（２）を用いて、給、排気ファン１２、５の停止遅延時間“ｂ”を算出する。ＮＯであればステップＳ１９に進み、風路切換ダンパ６を開いて、給気風路２１を熱交換素子１を通さないバイパス換気（バイパス給気風路２１ｂ）に変更する。

バイパス換気により、熱交換素子１による風量損失が無くなり、冷えた外気を熱交換せずに熱源１０に当てるので、熱源１０を効率よく冷却することができ、ファン運転時間を短くすることができ、省エネルギーとなる。バイパス換気時のＳＡ温度は、式（４）で表される。
バイパス換気時のＳＡ温度＝ＯＡ温度 …式（４）
ステップＳ２０で、ステップＳ１７で式（１）を用いて算出したＳＡ温度を、式（４）を用いて算出したＳＡ温度に変更してステップＳ２１に進む。ステップＳ２２〜ステップＳ２４の制御は、図４に示すステップＳ１２〜Ｓ１４の制御と同じである。

外部機器１０が加湿器の場合は、ＯＡ温度＞ＳＡ温度のときにバイパス換気を行い、熱交換素子１による風量損失の無い暖かい外気を、熱交換せずに加湿器１０に当て、効率よく加湿器１０を乾燥する。バイパス換気時（給気風路２１ｂ）のＳＡ温度は、式（４）で表される。

実施の形態５．
＜熱交換換気運転時の外部機器(熱源)のＯＮ／ＯＦＦ制御＞
図６は、熱交換型換気装置の実施の形態５の動作を示すフローチャートである。実施の形態５においては、熱交換型換気装置の機器の構成は、図１に示す実施の形態１の熱交換型換気装置９１と同じである。外部機器１０として熱源を接続した場合の制御方法を、図６を参照して説明する。

ステップＳ２５で、リモートコントローラ８により、熱交換型換気装置９１の始動操作がされると、ステップＳ２６に進み、ＯＡ温度及びＲＡ温度を検知する。次に、ステップＳ２７に進み、始動から所定時間（図２の“ａ”）経過しているか否かを判断する。ＹＥＳであれば、ステップＳ２８に進み、上記の式（１）によりＳＡ温度を算出する。ＮＯであればステップＳ２６に戻り、ステップＳ２６及びステップＳ２７を繰り返す。

ステップＳ２８の次に、ステップＳ２９に進み、ＳＡ温度が閾値以下であるか否かを判断する。ＹＥＳであればステップＳ３１に進み、熱源をＯＮし、ＮＯであればステップＳ３０に進み、熱源はＯＦＦのままステップＳ２６に戻る。

ステップＳ３１の次に、ステップＳ３２に進み、熱源（外部機器１０）ＯＮから所定時間“ｃ”経過しているか否かを判断し、ＹＥＳであればステップＳ２６に戻り、ＮＯであればステップＳ３１に戻る。

以上説明したように、熱源（外部機器１０）のＯＮ／ＯＦＦが、算出されたＳＡ温度（給気温度）に基づいて自動的に行われるため、快適性、省エネ性が得られる。

本発明の熱交換型換気装置及び外部機器の実施の形態１を示す模式図である。 実施の形態１の熱交換型換気装置、給排気ファン及び外部機器の始動／停止タイムチャートである。 熱交換型換気装置の実施の形態２の動作を示すフローチャートである。 熱交換型換気装置の実施の形態３の動作を示すフローチャートである。 熱交換型換気装置の実施の形態４の動作を示すフローチャートである。 熱交換型換気装置の実施の形態５の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 熱交換素子
２ ＯＡ温度センサ
３ 室外側給気口
４ 室外側排気口
５ 排気ファン
６ 風路切換ダンパ
７ 制御装置
８ リモートコントローラ
９ 信号線
１０ 外部機器（熱源、加湿器）
１１ 外部機器制御手段
１２ 給気ファン
１４ 室内側給気口
１５ 室内側排気口
１６ ＲＡ温度センサ
２１ 給気風路
２１ａ 熱交換給気風路
２１ｂ バイパス給気風路
２２ 熱交換排気風路
３１ ケーシング
３２ 給気ダクト
９１ 熱交換型換気装置（ロスナイ）

Claims (4)

1. 給気ファンにより室外側給気口から室外空気を吸込み、熱交換素子の給気通路を通して室内側給気口から室内に給気する熱交換給気風路と、
   排気ファンにより室内側排気口から室内空気を吸込み、前記熱交換素子の排気通路を通して室外側排気口から室外に排気する熱交換排気風路と、
   風路切換ダンパの切換により、前記給気ファンにより前記室外側給気口から室外空気を吸込み、前記熱交換素子の給気通路を通さないで前記室内側給気口から室内に給気するバイパス給気風路と、
   前記室内に給気される空気を加熱又は加湿する外部機器と、
   前記室外側給気口に設置されたＯＡ温度センサと、
   前記室内側排気口に設置されたＲＡ温度センサと、
   前記ＯＡ温度センサの出力信号、前記ＲＡ温度センサの出力信号及び前記熱交換素子の熱交換効率に基づいて計算された前記室内側給気口の給気温度に基づいて、前記給、排気ファンの停止を制御する制御装置と、
   を備えることを特徴とする熱交換型換気装置。
2. 前記外部機器は熱源であり、前記制御装置は、前記熱源の検出温度から該熱源の冷却が必要と判別したときは、前記計算された前記室内側給気口の給気温度に基づいて、停止操作に対して、前記給、排気ファンの停止遅延時間を調整することを特徴とする請求項１に記載の熱交換型換気装置。
3. 前記外部機器は加湿器であり、前記制御装置は、前記加湿器の検出湿度から該加湿器の乾燥が必要と判別したときは、前記計算された前記室内側給気口の給気温度に基づいて、停止操作に対して、前記給、排気ファンの停止遅延時間を調整することを特徴とする請求項１に記載の熱交換型換気装置。
4. 前記外部機器は熱源であり、前記制御装置は、前記熱源の検出温度から該熱源の冷却が必要と判別し、かつ、前記ＯＡ温度センサで検出された室外空気温度が前記計算された前記室内側給気口の給気温度よりも高いときは、該吸気温度に基づいて、停止操作に対して、前記給、排気ファンの停止遅延時間を調整し、前記ＯＡ温度センサで検出された室外空気温度が前記計算された前記室内側給気口の給気温度よりも低いときは、前記風路切換ダンパを切換え前記バイパス給気風路を開くことを特徴とする請求項１に記載の熱交換型換気装置。

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