JP5538270B2 - 熱交換換気装置 - Google Patents

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Description

この発明は、主に空調分野に利用される給気を行う送風機、二流体間での熱交換を行う熱交換換気装置において、外気の気候条件における高湿度とりわけ霧の吸い込みにおける不具合防止に関するものである。
給気タイプの換気扇における霧の吸い込みは、製品内部で霧の凝集や凝縮により水が発生するため、長時間霧を吸い込んだ場合、水を保持できなくなり機外流失をもたらし、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することがあった。
このため、従来の換気扇においては、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上回った場合ファンを停止させ、霧の侵入を防止する技術が公開されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平08−014611号公報
しかし、昨今の24時間換気に対するニーズの高まりと共に、朝晩に多く発生する霧や高湿度空気を給気する可能性がより一層高まったことで、外気湿度にて運転・停止を判定する従来技術では、不必要に換気が停止されてしまうことが大きな課題となっていた。
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、霧や高湿度の外気を取り込む際に、換気停止となる期間を必要最小限に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。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の熱交換換気装置においては、本体箱体に、給気用送風機、排気用送風機及び熱交換器を内蔵し、給気用送風機により室外側吸込口から室外空気を吸込み、熱交換器を通して室内側吹出口から室内に給気する給気風路、及び排気用送風機により室内側吸込口から室内空気を吸込み、熱交換器を通して室外側吹出口から室外に排気する排気風路が形成された熱交換換気装置において、給気風路に配設され室外空気の湿度を検出する室外湿度センサと、室外湿度センサの検知湿度により霧の有無を判定する霧侵入判定手段と、霧侵入判定手段にて霧の発生を検知した場合に、給気用送風機の間欠運転制御を行い、間欠運転制御における運転時間の割合を調整する運転割合調整手段と、を有することを特徴とする。
間欠運転制御における運転割合を調整することが可能となるため、室外湿度条件による換気運転の制限(特に霧や高湿度の空気の取り込み時の換気停止)を極力少なくし、換気をできるだけ維持させ、室内環境を快適な状態にすることが可能となる。
図1は、実施の形態に係る熱交換換気装置の断面図であり、(a)は熱交換換気の状態を示し、(b)は普通換気の状態を示している。 図2は、実施の形態1に係る熱交換換気装置に備えられた駆動制御装置の構成図である。 図3は、実施の形態1に係る駆動制御装置の行う制御の手順を示すフローチャートである。 図4は、実施の形態1に係る間欠運転制御における運転割合補正値テーブルを示す図である。 図5は、実施の形態2に係る駆動制御装置の行う制御の手順を示すフローチャートである。 図6は、実施の形態2に係る間欠運転制御における乾燥効果率テーブルを示す図である。 図7は、実施の形態2に係る間欠運転制御における保水許容率テーブルを示す図である。 図8は、実施の形態3に係る駆動制御装置の行う制御の手順を示すフローチャートである。 図9は、実施の形態3に係る間欠運転制御における間欠周期および運転割合基準値設定テーブルを示す図である。
以下に、本発明にかかる熱交換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.
図1は、実施の形態1に係る熱交換換気装置の断面図であり、(a)は熱交換換気の状態を示し、(b)は普通換気の状態を示している。図1において、熱交換換気装置1の概略箱状の本体箱体の内部に、給気風路15と排気風路16が形成されている。給気風路15と排気風路16とは、熱交換器2にて交差するように延びている。給気用送風機3は、給気風路15内に配置され、室外側吸込口13から熱交換器2を通り室内側吐出口12へ空気を供給し(図中破線)、排気用送風機4は排気風路16内に配置され、室内側吸込口14から熱交換器2を通り室外側吐出口11へ空気を供給する(図中一点鎖線)。
風路切換装置9が、熱交換器2の排気風路16側の出口に開閉可能に設けられている。この風路切換装置9は、排気風路16を通る空気が熱交換器2を通る(熱交換換気)か、熱交換器2を通らない(普通換気)かを切り換える。熱交換換気時は、室内空気と室外空気が熱交換器2によって熱交換され冷暖房負荷が軽減される。
また、給気風路15の経路には、室外空気の湿度を検知する室外湿度センサ5と、室外空気の温度を検知する室外温度センサ6が配設されている。また、排気風路16の経路には、室内空気の湿度を検知する室内湿度センサ7と、室内空気の温度を検知する室内温度センサ8が配設されている。上記各装置を駆動させるために駆動制御装置21が備えられている。駆動制御装置21には、熱交換換気装置1の操作をするリモコン10が接続されている。
図2は、図1に示す熱交換換気装置1に装備された駆動制御装置21の構成図である。駆動制御装置21は、リモコン10と通信を行っている。また、室外湿度センサ5、室外温度センサ6、室内湿度センサ7、室内温度センサ8にて室内外の湿度および温度を測定している。駆動制御装置21は、内部に図示しないCPUや不揮発性メモリを内蔵しており、リモコン10からの信号入力に応じて予め定める記憶された制御プログラムに基づいて給気用送風機3、排気用送風機4、および風路切換装置9を動作させる。
次に、駆動制御装置21による制御方法を図3のフローチャートを参照して説明する。なお、図3のフローチャートは実際には、上記制御プログラムとして記述されたものであり、所定のステップを構成する部分のプログラムとそれを実行するCPUは、所定の機能を実行する手段を構成する。
図3において、熱交換換気装置1の運転が開始されると、まず、ステップS1で室外湿度センサ5、室外温度センサ6、室内湿度センサ7および室内温度センサ8の信号入力によって室外湿度、室外温度、室内湿度および室内温度が検出される。
次に、ステップS2で室外湿度(外気湿度)が予め設定された高湿度閾値(例えば95%)以上であるかどうか判定し、もし閾値以上であれば霧有りと判定し(ステップS2でYES)、熱交換器2の保水限界を超えた霧吸い込みを防止するための間欠運転制御に入る。ステップS2とこれを実行するCPUは、室外湿度センサ5の検知湿度により霧の有無を判定する霧侵入判定手段を構成している。一方、これに続くステップS3からステップS7までと、これらステップを実行するCPUは、間欠運転制御における運転時間の割合を調整する運転割合調整手段を構成している。
間欠運転制御では、まずステップS3で、図4に示す室外温度と室内温度との温度差、および室外湿度と室内湿度の湿度差により予め設定された運転割合補正値テーブルに基づき、運転割合補正値(X)を決定する。
例えば、室内湿度50%、室外湿度95%、室内温度18℃、室外温度10℃の場合、(室外湿度−室内湿度)の値が45%、(室内温度−室外温度)の値が8℃となるので、運転割合補正値(X)は4%になる。
次に、ステップS4aで前記運転割合補正値(X)、および運転割合基準値(B)に基づき、間欠運転制御における運転する時間の割合すなわち運転割合(Ron)と停止する時間の割合すなわち停止割合(Roff)を以下の式により決定する。
運転割合(Ron) (%)= 運転割合基準値(B)+ 運転割合補正値(X)
停止割合(Roff)(%)= 100 − 運転割合(Ron)
例えば、運転割合基準値(B)は10%、運転割合補正値(X)は前記例の4%であったとすると、
運転割合(Ron)は(10%+4%)で14%、
停止割合(Roff)は(100%−14%)で86%となる。
次に、ステップS5で前記運転割合(Ron)、停止割合(Roff)、および間欠周期(C)に基づき、間欠運転制御における運転時間(Ton)および停止時間(Toff)を以下の式により決定する。
運転時間(Ton) (分)= 間欠周期(C)× 運転割合(Ron)
停止時間(Toff)(分)= 間欠周期(C)× 停止割合(Roff)
例えば、間欠周期(C)は100分、運転割合(Ron)は前記例の14%、停止割合(Roff)は前記例86%であったとすると、運転時間(Ton)は(100分×14%)で14分、停止時間(Toff)は(100分×86%)で86分となる。また、停止時間(Toff)は上記の式で算出したが、間欠周期(C)から運転時間(Ton)を減じて得ることもできる。
なお、運転時間(Ton)および停止時間(Toff)を算出する際、分単位以下の端数が計算結果として出ることがあるが、このような場合は端数部分を切り捨てる、または切り上げるようにしても良い。例えば、間欠周期(C)が90分、運転割合(Ron)が前記例の14%であったとすると、運転時間(Ton)は(90分×14%)で12.6分となる。端数を切り捨てる場合、運転時間(Ton)は12分、停止時間(Toff)は(90分−12分)で78分となる。一方端数を切り上げる場合、運転時間(Ton)は13分、停止時間(Toff)は(90分−13分)で77分となる。
なお、運転割合基準値(B)は、霧を連続で吸い込んだ際に前記熱交換器2における保水限界へ達するまでの時間に直接効いてくる値である。すなわち、運転割合基準値(B)の値を大きくすると、1間欠周期内に霧を吸い込む時間が長くなり、保水限界に達するまでの時間が短くなるという関係がある。
そのため、運転割合基準値(B)を決めるに際しては、まず熱交換器2の保水限界に達するまでの時間を設定し、それに応じて運転割合基準値(B)を決定すればよい。例えば、霧が連続48時間発生した場合でも水の機外流出等の不具合を起こさないようにするには、間欠周期(C)を1時間と設定した場合、保水限界に達するまでの時間が48時間以上になるよう運転割合基準値(B)の値を調整する。また、本値は予め実機評価により求められるものである。
また、運転割合基準値(B)および運転割合補正値(X)の決定テーブルは実機評価を行った際の室外温度に左右される値であるため、図4に示した運転割合補正値(X)の決定テーブルを室外温度によって複数用意し、前記ステップS3においては、室外温度に応じて参照するテーブルを変更するようにしてもよい。
また、空気中に含有される水分量は温度が低い程少なくなる性質を利用して、複数のテーブルを用意するのではなく、室外温度に応じてテーブルデータに更なる補正を加えるようにしても良い。具体的には図4で示したテーブルデータが室外温度25℃の環境で決定されたと仮定すると、室外温度が20℃の場合はテーブルデータ全体を+1嵩上げする、室外温度が15℃の場合は+2嵩上げする、室外温度が30℃の場合は−1嵩下げする等の補正を行う。
また、運転割合基準値(B)および運転割合補正値(X)の決定テーブルは実機評価を行った際の風量にも左右される値であるため、図4に示した運転割合補正値(X)の決定テーブルを風量によって複数用意し、前記ステップS3においては、風量に応じて参照するテーブルを変更するようにしてもよい。
また、風量が小さい程換気量が少なくなる、つまり保水量が少なくなる性質を利用して複数のテーブルを用意するのではなく、風量に応じてテーブルデータに更なる補正を加えるようにしても良い。具体的には製品の風量ノッチが「強」、「中」、「弱」の3段階で切換可能で「中」ノッチは「強」ノッチの半分の換気量、「弱」ノッチは「強」ノッチの3分の1の換気量である場合、図4で示したテーブルデータが風量「強」の環境で得られたと仮定すると、風量が「中」の場合はテーブルデータを×2倍し、風量が「弱」の場合は×3倍する等の補正を行う。
また、図4に示した運転割合補正値(X)の決定テーブルにおける各テーブル値は予め実機評価により求めることが望ましいが全ての評価には時間を要するため、一部は実際に実機評価より求めた値から近似値を算出するようにしてもよい。
次に、ステップS6で間欠運転制御における前記運転時間(Ton)、および停止時間(Toff)に基づき、給気用送風機3および排気用送風機4を動作させる。給気用送風機3は、間欠運転制御されるので、まず停止時間(Toff)の間停止となり、停止時間(Toff)経過後に運転時間(Ton)の運転となる。一方、排気用送風機4は、連続運転となるので、間欠周期(C)の間運転となる。なお、風路切換装置9は、排気熱による熱交換器2の乾燥を促進するため、間欠運転制御時には必ず熱交換換気となるよう排気風路16を切り換えることが望ましい。
次に、ステップS7で間欠運転制御経過時間と間欠周期(C)の比較から間欠運転制御完了判定を行う。間欠運転制御経過時間が間欠周期(C)未満の場合(ステップS7でNO)は、間欠運転制御未完了と判定し引き続きステップS6を実施し、間欠運転制御経過時間が間欠周期(C)以上の場合(ステップS7でYES)は、間欠運転制御完了と判定し間欠運転制御を終了し、ステップS1に戻ると同時に間欠運転制御経過時間をクリアする。
さて、ステップS2で外気湿度が予め設定された高湿度閾値(例えば95%)未満であった場合は、霧の発生は無いと判定し(ステップS2でNO)、ステップS8にて給気用送風機3、排気用送風機4、および風路切換装置9の制御を行う(以下、霧が発生していない状態での運転を乾燥運転と称す)。
前記駆動制御装置21は、乾燥運転時に給気用送風機3および排気用送風機4を連続運転とし、また風路切換装置9を熱交換換気装置1における温度交換効率を考慮して風路を自動で切り換える制御とするか、ユーザーのリモコン指示に従い風路を切り換える等して排気風路16を切り換え、ステップS1に戻る。
なお、上記実施の形態では、ステップS3において図4に示す室外温度と室内温度との温度差、および室外湿度と室内湿度の湿度差により予め設定された運転割合補正値テーブルに基づき、運転割合補正値(X)を決定する例を示したが、前記室外温度センサ6および室内温度センサ8を備えていない構成とした場合は、図4における(室内温度−室外温度)を0℃として、運転割合補正値(X)を決定してもよい。これにより、室外温度センサ6または室内温度センサ8を搭載しない構成も可能となるため、装置コストが削減される。
また、上記実施の形態では、ステップS3において図4に示す室外温度と室内温度との温度差、および室外湿度と室内湿度の湿度差により予め設定された運転割合補正値テーブルに基づき、運転割合補正値(X)を決定する例を示したが、前記室外温度センサ6および室内湿度センサ7を備えていない構成とした場合は、室内湿度を標準的な値として50%とみなし、図4における(室外湿度−室内湿度)を(41〜60%)とし、さらに図4におけるテーブルデータを決定した際の環境が室外温度25℃であれば、室外温度を25℃とみなして、運転割合補正値(X)を決定してもよい。これにより、室外温度センサ6および室内湿度センサ7を搭載しない構成も可能となるため、装置コストが削減される。
さらに、上記実施の形態では、ステップS3において図4に示す室外温度と室内温度との温度差、および室外湿度と室内湿度の湿度差により予め設定された運転割合補正値テーブルに基づき、運転割合補正値(X)を決定する例を示したが、前記室内湿度センサ7および室内温度センサ8を備えていない構成とした場合は、室内湿度を標準的な値として50%とみなし、図4における(室外湿度−室内湿度)を(41〜60%)とし、さらに図4におけるテーブルデータを決定した際の環境が室内温度20℃であれば、室内温度を20℃とみなして、運転割合補正値(X)を決定してもよい。これにより、室内湿度センサ7および室内温度センサ8を搭載しない構成も可能となるため、装置コストが削減される。
さらにまた、上記実施の形態では、ステップS3において図4に示す室外温度と室内温度との温度差、および室外湿度と室内湿度の湿度差により予め設定された運転割合補正値テーブルに基づき、運転割合補正値(X)を決定する例を示したが、前記室内温度センサ8を備えていない構成とした場合は、図4におけるテーブルデータを決定した際の環境が室内温度20℃であれば、室内温度を20℃とみなして、運転割合補正値(X)を決定してもよい。これにより、室内温度センサ8を搭載しない構成も可能となるため、装置コストが削減される。
また、上記実施の形態では、ステップS3において図4に示す室外温度と室内温度との温度差、および室外湿度と室内湿度の湿度差により予め設定された運転割合補正値テーブルに基づき、運転割合補正値(X)を決定する例を示したが、前記室内湿度センサ7を備えていない構成とした場合は、室内湿度を標準的な値として50%とみなし、図4における(室外湿度−室内湿度)を(41〜60%)として、運転割合補正値(X)を決定してもよい。これにより、室内湿度センサ7を搭載しない構成も可能となるため、装置コストが削減される。
さらに、上記実施の形態では、ステップS3において図4に示す室外温度と室内温度との温度差、および室外湿度と室内湿度の湿度差により予め設定された運転割合補正値テーブルに基づき、運転割合補正値(X)を決定する例を示したが、前記室外温度センサ6を備えていない構成とした場合は、図4におけるテーブルデータを決定した際の環境が室外温度25℃であれば、室外温度を25℃とみなして、運転割合補正値(X)を決定してもよい。これにより、室外温度センサ6を搭載しない構成も可能となるため、装置コストが削減される。
さらにまた、上記実施の形態では、室外温度センサ6または室内湿度センサ7または室内温度センサ8の少なくとも1つを搭載しない構成について示したが、全てのセンサを搭載した方がより精密に運転割合の調整が可能となるのは言うまでもない。
以上のように、上記実施の形態によれば、霧侵入判定手段(ステップS2)にて霧の発生を検知した場合には、給気用送風機3の間欠運転制御を行い、間欠運転制御における運転割合を、室外湿度センサ5および室内湿度センサ7の検知湿度、あるいは室外温度センサ6および室内温度センサ8の検知温度に基づき決定することで、間欠運転制御における運転割合を調整することが可能となるため、室外湿度条件による換気運転の制限(特に霧や高湿度の空気の取り込み時の換気停止)を極力少なくし、換気をできるだけ維持させ、室内環境を快適な状態にすることが可能となる。
また、上記実施の形態によれば、ステップS6において、間欠運転制御中の排気用送風機4は間欠周期(C)の間連続運転とする例を説明したが、給気用送風機3の停止時間(Toff)中は、排気用送風機4も停止とするようにしてもよい。これにより、排気用送風機4のみ運転した際に、室内が室外に対して負圧となる結果生じる自然給気による霧の吸い込みを抑制することが可能となる。
さらに、上記実施の形態によれば、ステップS6において、排気用送風機4、および給気用送風機3の風量ノッチについて特別な処理は行っていなかったが、例えば風量ノッチが「強」「中」「弱」の3段階ある場合に、ユーザーの要求風量が「強ノッチ」であっても制御ノッチを「中」「弱」に落とすことで霧の吸い込みを抑制することが可能となる。
さらにまた、上記実施の形態によれば、ステップS8における乾燥運転時の風路切換装置9の動作について、熱交換換気装置1における温度交換効率を考慮して風路を自動で切り換える制御とするか、ユーザーのリモコン指示に従い風路を切り換える等して排気風路16を切り換える例を説明したが、一度霧を検知した後の乾燥運転においては、比較的乾燥した室内空気による熱交換器2の乾燥を促進するために、一定期間必ず熱交換換気となるよう排気風路16を切り換えてもよい。これにより、長時間の霧の吸い込みによる水の機外流出のリスクを低減することが可能となる。
また、上記実施の形態によれば、ステップS8における乾燥運転時の前記排気用送風機4、および前記給気用送風機3の風量ノッチについて特別な処理は行っていなかったが、一度霧を検知した後の乾燥運転においては、比較的乾燥した室内空気による熱交換器2の乾燥を促進するために、例えば風量ノッチが「強」「中」「弱」の3段階ある場合には、ユーザーの要求風量が「弱ノッチ」であっても制御ノッチを「中」「強」へ上げることで積極的に熱交換器2を乾燥させるよう制御してもよい。これにより長時間の霧の吸い込みによる水の機外流出のリスクを低減することが可能となる。
実施の形態2.
以下、本発明の実施例2について詳細に説明する。本実施の形態は実施の形態1の熱交換換気装置1と装置構成は同一となるが、駆動制御装置21が行う制御方法が異なる。
まず、基準保水量(A)、蓄積保水量(N)、最大保水量(M)、および保水許容率(P)を定義する。基準保水量(A)は、熱交換器2が全く保水していない状態で、前記間欠周期(C)での間欠運転制御により熱交換器2が保水する量を示し、最大保水量(M)は、基準保水量(A)を単位として、熱交換器2の保水限界量を表したものであり、予め評価により求めておく。蓄積保水量(N)は、基準保水量(A)を単位として、ある時点で熱交換器2が保水している量を示し、保水許容率(P)は、ある時点で熱交換器2が保水可能な量を前記最大保水量(M)に対する割合で表したもので、以下の式により求められる。
保水許容率(P)={最大保水量(M)−蓄積保水量(N)}/最大保水量(M)
以下、本実施の形態の制御方法を図5のフローチャートを参照して説明する。なお、図5のフローチャートは実際には、制御プログラムとして記述されたものであり、所定のステップを構成する部分のプログラムとそれを実行するCPUは、所定の機能を実行する手段を構成する。
図5において、熱交換換気装置1の運転が開始されると、まず、ステップS1で室外湿度センサ5、室外温度センサ6、室内湿度センサ7および室内温度センサ8の信号入力に応じて室外湿度、室外温度、室内湿度および室内温度が検出される。
次に、ステップS2で外気湿度が予め設定された高湿度閾値(例えば95%)以上であるかどうか判定し、もし閾値以上であれば霧有りと判定し(ステップS2でYES)、熱交換器2の保水限界を超えた霧吸い込みを防止するための間欠運転制御に入る。
間欠運転制御ではまずステップS3で、図4に示す予め設定された室外温度と室内温度との温度差、および室外湿度と室内湿度の湿度差による運転割合補正値テーブルに基づき、運転割合補正値(X)を決定する。
例えば、室内湿度50%、室外湿度95%、室内温度18℃、室外温度10℃の場合、(室外湿度−室内湿度)の値が45%、(室内温度−室外温度)の値が8℃となるので、運転割合補正値(X)は4%になる。
次に、ステップS4bで前記運転割合補正値(X)、運転割合基準値(B)、および保水許容率(P)に基づき、間欠運転制御における運転割合(Ron)および停止割合(Roff)を以下の式により決定する。
運転割合(Ron) (%)={運転割合基準値(B)+運転割合補正値(X)}
× 保水許容率(P)
停止割合(Roff)(%)= 100 − 運転割合(Ron)
例えば、運転割合基準値(B)は10%、保水許容率(P)は0.5(50%)、運転割合補正値(X)は前記例の4%であったとすると、運転割合(Ron)は(10%+4%)×0.5で7%、停止割合(Roff)は(100%−7%)で93%となる。
ここで、保水許容率(P)の乗算は、霧の発生が継続した場合に保水限界を超える霧の吸い込みを防止するために行われる。すなわち、保水許容率(P)の減少、言い換えると蓄積保水量(N)の増加に応じて運転割合を小さくすることで、霧の吸い込み量を減少させることが可能となる。前記例においては、保水許容率(P)が0.5(50%)のため、全く保水していない場合、つまり保水許容率(P)が1.0(100%)の時と比べ、霧の吸い込み量は50%程度に抑制される。
また、蓄積保水量(N)が保水限界近くとなり、例えば保水許容率(P)が0.01(残り1%)となった場合には、上記例における運転割合(Ron)は(10%+4%)×0.01で0.14%まで下がるため、実質停止となり霧の吸い込みを防止することが可能となる。
次に、ステップS5で前記運転割合(Ron)、停止割合(Roff)、および間欠周期(C)に基づき、間欠運転制御における運転時間(Ton)および停止時間(Toff)を以下の式により決定する。
運転時間(Ton) (分)= 間欠周期(C)× 運転割合(Ron)
停止時間(Toff)(分)= 間欠周期(C)× 停止割合(Roff)
例えば、間欠周期(C)は100分、運転割合(Ron)は前記例の7%、停止割合(Roff)は前記例93%であったとすると、運転時間(Ton)は(100分×7%)で7分、停止時間(Toff)は(100分×93%)で93分となる。
次に、ステップS6で間欠運転制御における前記運転時間(Ton)、および停止時間(Toff)に基づき、給気用送風機3および排気用送風機4を動作させる。給気用送風機3は間欠運転制御とするので、まず停止時間(Toff)の間停止となり、停止時間(Toff)経過後に運転時間(Ton)の間運転とする。一方、排気用送風機4は連続運転とするので、間欠周期(C)の間運転となる。また、風路切換装置9は排気熱による熱交換器2の乾燥を促進するため、間欠運転制御時には必ず熱交換換気となるよう排気風路16を切り換える。
次に、ステップS7で間欠運転制御経過時間と間欠周期(C)の比較から間欠運転制御完了判定を行う。間欠運転制御経過時間が間欠周期(C)未満の場合(ステップS7でNO)は、間欠運転制御未完了と判定し引き続きステップS6を実施し、間欠運転制御経過時間が間欠周期(C)以上の場合(ステップS7でYES)は、間欠運転制御完了と判定し間欠運転制御を終了し、間欠運転制御時の蓄積保水量更新ステップ(ステップS9)に進むと同時に間欠運転制御経過時間をクリアする。
次に、ステップS9では蓄積保水量(N)の更新を行う。間欠運転制御時の蓄積保水量(N)は霧の吸い込みのため加算されることになり、加算前の蓄積保水量(N)、保水許容率(P)に基づき、以下の式により決定し蓄積保水量(N)の更新後、ステップS1に戻る。
蓄積保水量(N)= 蓄積保水量(N)+{1×保水許容率(P)}
なお、ステップS9とこれを実行するCPUは、熱交換器2の蓄積保水量を推定する蓄積保水量推定手段を構成している。
なお、製品出荷時の保水量は0であるため、蓄積保水量(N)の初期値は0となる。また、電源OFF等により当該装置が停止する場合は、蓄積保水量(N)を図示しない記憶装置に記憶させ、電源ON時に記憶装置から読み出すようにすることが望ましい。
さて、ステップS2で外気湿度が予め設定された高湿度閾値(例えば95%)未満であった場合は、霧の発生は無いと判定し(ステップS2でNO)、ステップS8にて乾燥運転を行う。(以下、霧が発生していない状態での運転を乾燥運転と称す)。
駆動制御装置21は、乾燥運転時に給気用送風機3および排気用送風機4を連続運転とし、また風路切換装置9を熱交換換気装置1における温度交換効率を考慮して風路を自動で切り換える制御とするか、ユーザーのリモコン指示に従い風路を切り換える等して排気風路16を切り換える。
次に、ステップS10で乾燥運転経過時間と乾燥周期(D)の比較から蓄積保水量(N)の更新タイミングか否かを判定する。乾燥運転経過時間が乾燥周期(D)未満の場合(ステップS10でNO)は、蓄積保水量(N)の更新タイミングではないと判定しステップS1に戻り、乾燥運転経過時間が乾燥周期(D)以上の場合(ステップS10でYES)は、蓄積保水量(N)の更新タイミングと判定し、乾燥効果率決定ステップ(ステップS11)に進むと同時に乾燥運転経過時間をクリアする。ここで乾燥周期(D)は、室内外の温度を乾燥基準温度(例えば、15℃)、および乾燥基準湿度(例えば、50%)の条件で、給気用送風機3および排気用送風機4で連続運転を行った場合に、蓄積保水量が基準保水量(A)分だけ減少するのに必要な時間であり、予め評価により求めておく。
次に、ステップS11では乾燥運転時の乾燥効果率(E)を決定する。乾燥運転時は、霧の吸い込みがなく給気、および排気による熱交換器2の乾燥効果が支配的となる。乾燥効果率(E)は、給気による乾燥効果率(以下単に給気乾燥効果率と称す)、および排気による乾燥効果率(以下単に排気乾燥効果率と称す)の平均値として表す。ここで、前記給気乾燥効果率および排気乾燥効果率は、図6に示す室内外温度と室外温度(乾燥基準温度(例えば、15℃))の温度差、および室内外湿度と乾燥基準湿度(例えば50%)の湿度差により予め設定された乾燥効果率テーブルに基づき決定する。
例えば、室外湿度75%、室外温度8℃、室内湿度35%、室内温度18℃、乾燥基準湿度50%、乾燥基準温度15℃、(室外湿度−乾燥基準湿度)の値が25%、(室外温度−乾燥基準温度)の値が−7℃となるので、給気乾燥効果率は60%、また(室内湿度−乾燥基準湿度)の値が−15%、(室内温度−乾燥基準温度)の値が3℃となるので、排気乾燥効果率は120%となる。さらに、乾燥効果率(E)は前記給気乾燥効果率および排気乾燥効果率の平均値となるので90%となる。
また、乾燥効果率(E)は実機評価を行った際の風量にも左右される値であるため、図6に示した乾燥効果率(E)の決定テーブルを風量によって複数用意し、前記ステップS11においては、風量に応じて参照するテーブルを変更するようにしてもよい。また、風量が大きい程乾燥の効果が大きくなる性質を利用して、複数のテーブルを用意するのではなく、風量に応じてテーブルデータに更なる補正を加えるようにしても良い。具体的には製品の風量ノッチが「強」、「中」、「弱」の3段階で切換可能で「中」ノッチは「弱」ノッチの2倍の換気量、「強」ノッチは「弱」ノッチの3倍の換気量であるとした場合、図6で示したテーブルデータが風量「弱」の環境で得られたデータであると仮定すると、風量が「中」の場合はテーブルデータを2倍し、風量が「強」の場合は3倍する等の補正を行う。
ここで、図6に示したテーブル値は予め実機評価により求めることが望ましいが全ての評価には時間を要するため、一部は実際に実機評価より求めた値から近似値を算出するようにしてもよい。
次に、ステップS12では蓄積保水量(N)の更新を行う。乾燥運転時の蓄積保水量(N)は減算されることになり、減算前の蓄積保水量(N)、乾燥効果率(E)に基づき、以下の式により決定し、蓄積保水量(N)の更新後、ステップS1に戻る。
蓄積保水量(N)= 蓄積保水量(N)−{1 × 乾燥効果率(E)}
なお、ステップS11およびステップS12とこれらを実行するCPUは、熱交換器2の蓄積保水量を推定する蓄積保水量推定手段を構成している。
以上のように、本実施の形態によれば、熱交換器2の蓄積保水量を推定する蓄積保水量推定手段(ステップS9、S11、S12)を備え、間欠運転制御における運転割合を蓄積保水量に基づき決定することで、霧の発生が継続した場合でも蓄積保水量の増加に応じて、霧の吸い込み量を抑制することができ、さらに蓄積保水量が保水限界近くになった場合には、給気用送風機を実質停止とすることが可能となるため、霧の発生が長時間継続した場合でも、霧吸い込みによる水の機外流出を防止することが可能となる。
なお、上記実施の形態では、前記保水許容率(P)は1%単位以下の精度で計算させていたが、四捨五入することにより1%単位あるいは10%単位となるように値を丸めてもよい。これにより、各種計算処理の処理負荷を低減させることができる。
また、上記実施の形態では、ステップS4bにおける運転割合の算出について、前記保水許容率(P)を乗算することで、保水許容率(P)の減少(言い換えると蓄積保水量(N)の増加)に応じて運転割合を小さくし、霧の吸い込み量を抑制する例を説明したが、図7に示す通り、前記保水許容率(P)が50〜100%までは、保水許容率(P)を100%と読み替えるようにしてもよい。これにより、比較的短い間に発生する霧に対しては、前記運転割合を抑制せず換気を極力維持することが可能となる。一方、想定より長い間発生する霧、もしくは蓄積保水量(N)が多い(言い換えると乾燥運転が十分でない)状況で、再び霧が発生した場合には、保水許容率(P)を乗算することで霧の吸い込み量を抑制することが可能となる。
さらに、上記実施の形態では、ステップS6において、間欠運転制御中の前記排気用送風機4は間欠周期(C)の間連続運転とする例を説明したが、給気用送風機3の停止時間(Toff)中は、排気用送風機4も停止とするようにしてもよい。これにより、排気用送風機4のみ運転した際に、室内が室外に対して負圧となる結果生じる自然給気による霧の吸い込みを抑制することが可能となる。特に蓄積保水量(N)が保水限界、すなわち保水許容率(P)が0%となった場合には、自然給気を防止するために給気用送風機3の停止時間(Toff)中は、排気用送風機4も停止する方が望ましい。さらに、安全率も考慮して保水限界近く(例えば保水許容率(P)が10%未満)となった場合も同様に自然給気を防止する目的で給気用送風機3の停止時間(Toff)中は、排気用送風機4も停止する方が望ましい。
さらにまた、上記実施の形態では、ステップS8における乾燥運転時の風路切換装置9の動作について、熱交換換気装置1における温度交換効率を考慮して風路を自動で切り換える制御とするか、ユーザーのリモコン指示に従い風路を切り換える等して排気風路16を切り換える例を説明したが、保水許容率(P)が所定値(例えば50%)以下となった場合は、排気熱による熱交換器2の乾燥を促進するために必ず熱交換換気となるよう排気風路16を切り換えてもよい。これにより、保水許容率(P)の値から霧発生時の間欠運転制御において、運転割合が低下することを事前に予測し、霧の発生していない期間においても前もって熱交換器2の乾燥を促進することが可能となる。
実施の形態3.
以下、本発明の実施の形態3について詳細に説明する。本実施の形態は実施の形態1の熱交換換気装置1と装置構成は同一となるが、駆動制御装置21が行う制御方法が異なる。駆動制御装置21による制御方法を図8のフローチャートを参照して説明するが、実施の形態1と同一の制御ステップについては説明を省略する。
まず、霧検知時間(Tk)について説明する。霧検知時間(Tk)は霧が連続発生している時間を意味し、カウントは間欠運転制御時に行い(ステップS14)、乾燥運転時にはカウント停止され、さらに乾燥運転時間が乾燥完了時間(Td)に達した場合(ステップS15でYES)に0クリアされる(ステップS16)。ここで、乾燥完了時間(Td)とは保水限界に達した熱交換器2を乾燥させるのに要する時間であり予め実機評価により求められるものである。また、乾燥完了時間(Td)は室内外湿度、室内外温度、風量ノッチにより左右される値であるため、各状態に応じて値を設定しても良い。
次に、間欠運転制御において間欠周期(C)、運転割合基準値(B)を設定するステップS13について説明する。実施の形態1においては間欠周期(C)および運転割合基準値(B)を固定値としていたが、本実施の形態においては前記霧検知時間(Tk)に応じて値を変更させる例を示すが、間欠周期(C)を固定として運転時間を調整するようにしても同様の効果が得られるのは言うまでもない。
例えば、図9に示すように、霧検知時間が3時間の場合、間欠周期(C)を50分、運転割合基準値(B)を20%とする。このとき、ステップS3にて決定される運転割合補正値が0であった場合、ステップS5にて算出される運転時間(Ton)は10分、停止時間(Toff)は40分となる。
以上のように、間欠制御における間欠周期(C)および、運転割合基準値(B)を霧検知時間(Tk)に応じて設定することで、比較的短い間に発生する霧に対しては、前記運転割合を抑制せず換気を極力維持することが可能となる。一方、稀に発生する「長時間の霧」に対しては、霧検知時間の増加に従い停止時間を段階的に長くすることで、霧吸い込みによる水の機外流出を防止することが可能となる。
なお、上記実施の形態では、ステップS15にて霧検知時間(Tk)クリアの可否を判定し、ステップS16で0クリアするようにしていたが、ステップS16では0クリアではなく段階的に霧検知時間(Tk)を小さくするような処理にしてもよい。例えば乾燥運転時間が1時間になった時点(ステップS15でYES)で、霧検知時間(Tk)を1時間減少させる等である。これにより間欠運転制御から乾燥運転に一旦入った後、前記熱交換器2が完全に乾燥しきる前でも、霧検知時間(Tk)を適宜減少させているので、間欠運転制御に戻った場合でも、前記ステップS13における間欠周期(C)及び運転割合基準値(B)の設定において、比較的運転割合が高くなる値が設定される。
また、上記の実施の形態では、室外温度センサ6または室内湿度センサ7または室内温度センサ8の有無について言及していないが、実施の形態1に示した通り、少なくとも1つを搭載しない構成としても同様の効果が得られ、また全てのセンサを搭載した方がより精密に運転割合の調整が可能となるのは言うまでもない。
以上のように、本発明にかかる熱交換換気装置は、湿度の高い地域の建物に設置する熱交換換気装置として有用である。
1 熱交換換気装置
2 熱交換器
3 給気用送風機
4 排気用送風機
5 室外湿度センサ
6 室外温度センサ
7 室内湿度センサ
8 室内温度センサ
9 風路切換装置
10 リモコン
11 室外側吐出口
12 室内側吐出口
13 室外側吸込口
14 室内側吸込口
15 給気風路
16 排気風路
21 駆動制御装置

Claims (11)

  1. 本体箱体に、給気用送風機、排気用送風機及び熱交換器を内蔵し、前記給気用送風機により室外側吸込口から室外空気を吸込み、前記熱交換器を通して室内側吹出口から室内に給気する給気風路、及び前記排気用送風機により室内側吸込口から室内空気を吸込み、前記熱交換器を通して室外側吹出口から室外に排気する排気風路が形成された熱交換換気装置において、
    前記給気風路に配設され室外空気の湿度を検出する室外湿度センサと、
    前記排気風路に配設され室内空気の湿度を検知する室内湿度センサと、
    前記室外湿度センサの検知湿度により霧の有無を判定する霧侵入判定手段と、
    前記霧侵入判定手段にて霧の発生を検知した場合に、前記給気用送風機の間欠運転制御を行い、前記間欠運転制御における運転時間の割合を調整する運転割合調整手段と、を有し、
    前記運転割合調整手段は、前記運転割合を前記室内湿度センサの検知湿度に基づき決定し、
    室内湿度が低いほど、運転割合を大きくする
    ことを特徴とする熱交換換気装置。
  2. 本体箱体に、給気用送風機、排気用送風機及び熱交換器を内蔵し、前記給気用送風機により室外側吸込口から室外空気を吸込み、前記熱交換器を通して室内側吹出口から室内に給気する給気風路、及び前記排気用送風機により室内側吸込口から室内空気を吸込み、前記熱交換器を通して室外側吹出口から室外に排気する排気風路が形成された熱交換換気装置において、
    前記給気風路に配設され室外空気の湿度を検出する室外湿度センサと、
    前記排気風路に配設され室内空気の温度を検知する室内温度センサと、
    前記室外湿度センサの検知湿度により霧の有無を判定する霧侵入判定手段と、
    前記霧侵入判定手段にて霧の発生を検知した場合に、前記給気用送風機の間欠運転制御を行い、前記間欠運転制御における運転時間の割合を調整する運転割合調整手段と、を有し、
    前記運転割合調整手段は、前記運転割合を前記室内温度センサの検知温度に基づき決定し、
    室内温度が高いほど、運転割合を大きくする
    ことを特徴とする熱交換換気装置。
  3. 本体箱体に、給気用送風機、排気用送風機及び熱交換器を内蔵し、前記給気用送風機により室外側吸込口から室外空気を吸込み、前記熱交換器を通して室内側吹出口から室内に給気する給気風路、及び前記排気用送風機により室内側吸込口から室内空気を吸込み、前記熱交換器を通して室外側吹出口から室外に排気する排気風路が形成された熱交換換気装置において、
    前記給気風路に配設され室外空気の湿度を検出する室外湿度センサと、
    前記室外湿度センサの検知湿度により霧の有無を判定する霧侵入判定手段と、
    前記霧侵入判定手段にて霧の発生を検知した場合に、前記給気用送風機の間欠運転制御を行い、前記間欠運転制御における運転時間の割合を調整する運転割合調整手段と、
    前記熱交換器の蓄積保水量を推定する蓄積保水量推定手段と、を有し、
    前記運転割合調整手段は、前記運転割合を前記蓄積保水量に基づき決定し、蓄積保水量が多いほど、運転割合を小さくする
    ことを特徴とする熱交換換気装置。
  4. 前記蓄積保水量推定手段は、前記霧侵入判定手段にて霧の発生を検知した場合に蓄積保水量を増加させ、霧の発生を検知していない場合に蓄積保水量を減少させる
    ことを特徴とする請求項3に記載の熱交換換気装置。
  5. 本体箱体に、給気用送風機、排気用送風機及び熱交換器を内蔵し、前記給気用送風機により室外側吸込口から室外空気を吸込み、前記熱交換器を通して室内側吹出口から室内に給気する給気風路、及び前記排気用送風機により室内側吸込口から室内空気を吸込み、前記熱交換器を通して室外側吹出口から室外に排気する排気風路が形成された熱交換換気装置において、
    前記給気風路に配設され室外空気の湿度を検出する室外湿度センサと、
    前記室外湿度センサの検知湿度により霧の有無を判定する霧侵入判定手段と、
    前記霧侵入判定手段にて霧の発生を検知した場合に、前記給気用送風機の間欠運転制御を行い、前記間欠運転制御における運転時間の割合を調整する運転割合調整手段と、を有し、
    前記給気用送風機または前記排気用送風機の風量を切り換え可能な場合に、
    前記霧侵入判定手段にて霧の発生を検知し、間欠運転制御を行った後、前記霧侵入判定手段にて霧の発生を検知しなくなったときに、
    少なくとも一方の送風機の風量を一定期間だけ霧の発生検知前よりも大きくする
    ことを特徴とする熱交換換気装置。
  6. 本体箱体に、給気用送風機、排気用送風機及び熱交換器を内蔵し、前記給気用送風機により室外側吸込口から室外空気を吸込み、前記熱交換器を通して室内側吹出口から室内に給気する給気風路、及び前記排気用送風機により室内側吸込口から室内空気を吸込み、前記熱交換器を通して室外側吹出口から室外に排気する排気風路が形成された熱交換換気装置において、
    前記給気風路に配設され室外空気の湿度を検出する室外湿度センサと、
    前記室外湿度センサの検知湿度により霧の有無を判定する霧侵入判定手段と、
    前記霧侵入判定手段にて霧の発生を検知した場合に、前記給気用送風機の間欠運転制御を行い、前記間欠運転制御における運転時間の割合を調整する運転割合調整手段と、
    熱交換換気と普通換気を切り換える風路切換装置と、を有し、
    前記霧侵入判定手段にて霧の発生を検知し、間欠運転制御を行った後、前記霧侵入判定手段にて霧の発生を検知しなくなったときに、一定期間だけ熱交換換気とする
    ことを特徴とする熱交換換気装置。
  7. 前記運転割合調整手段は、前記運転割合を間欠運転制御の継続時間に基づき決定し、間欠運転制御の継続時間が長いほど、運転割合を小さくする
    ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の熱交換換気装置。
  8. 室外空気の給気風路内に、室外空気の温度を検知する室外温度センサを設置し、
    前記運転割合調整手段は、前記運転割合を前記室外温度センサの検知温度に基づき決定し、室外温度が高いほど、運転割合を小さくする
    ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の熱交換換気装置。
  9. 前記運転割合調整手段は、前記間欠運転制御時に、前記給気用送風機が停止の間、前記排気用送風機も停止させる
    ことを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の熱交換換気装置。
  10. 前記給気用送風機または前記排気用送風機の風量を切り換え可能な場合に、
    前記運転割合調整手段は、霧発生による間欠運転制御時に、少なくとも一方の送風機の風量を霧の発生前よりも小さくする
    ことを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の熱交換換気装置。
  11. 熱交換換気と普通換気を切り換える風路切換装置を有し、
    前記運転割合調整手段は、前記間欠運転制御時には、熱交換換気とする
    ことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の熱交換換気装置。
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