JP5538272B2 - 熱交換換気装置 - Google Patents

Description

この発明は、主に空調分野に利用される給気をおこなう送風機、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給気の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。

従来の熱交換換気装置においては、霧の発生している外気を取り込んだ場合に、製品内部で凝縮した水が機外流出するという問題があった。そのため、例えば、霧に含まれる水滴を除去する目的で、外気を取り込む屋外フードの内部風路を複雑に折り曲げて風路内で空気の衝突をさせて水分を除去する方式がとられてきた。

また、従来、空気の状態（湿度）をセンサにて検知して換気扇の制御を行う方法が検討されている。例えば、特許文献１では、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おこなう構成が記載されている。

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防止する内容が記載されている。

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により湿度を所定時間毎に検出し、換気扇の運転を停止する構成が記載されている。

さらにまた、特許文献４には、給気通路内に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（結露センサ）を設け、結露センサの検出結果に基づいて、霧の侵入を検知したときに給気送風機を停止もしくは間欠運転することで、製品内に霧が侵入するのを防止する方法が記載されている。

特開平０８−０１４６１１号公報 特開平０５−２８０７７４号公報 特開平０５−３１１９５６号公報 特開２００９−２９３８８０号公報

給気タイプ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周囲を濡らすなどの不具合が発生していた。特に、天井埋込タイプの場合は天井を濡らすので問題であった。上記のように、野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が、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フードの圧損が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判明した場合には、屋外フードを霧の除去可能な野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では、屋外フードの交換は困難であった。

昨今の２４時間換気のニーズの高まりと共に早朝および深夜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特に霧の侵入は大きな課題となっていた。

上記の課題を解決するための方法として、上記特許文献４に記載の、給気通路内に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（湿度センサ）を設け、湿度センサの検出結果に基づいて、霧の侵入を検知したときに給気送風機を停止もしくは間欠運転することで、製品内部に霧が侵入するのを防止する方法がとられていた。

しかし、外気の湿度にて運転・停止を判定する場合、霧の高湿度空気に限らず、昼間の降雨による湿度上昇でも換気が停止する課題が指摘されるようになってきた。

また、給気の間欠運転時に給気の運転を継続する場合には、室内が負圧になるため停止いている給気風路から室内へ外気が流入するため給気の間欠運転における外気浸入防止という効果が低下するという課題が指摘されるようになってきた。

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、外気の浸入を従来より確実に防止するとともに２４時間換気の場合でも霧や高湿度の外気の取り込みによる不具合を防止し不必要な換気の停止を抑制し２４時間換気における運転継続を可能とす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外気の湿度を検出する室外湿度センサと、湿度センサの検知湿度により外気湿度が所定のしきい値を上まわるか否かを判定し、外気湿度が所定のしきい値を上まわる場合に、給気用送風機の間欠運転を行うとともに、排気用送風機の風量を低下させる運転を行う制御部と、を有することを特徴とする。

製品の給気側風路内に湿度を測定できるセンサを設置し、給気の湿度により給気風量を低下させて間欠運転をおこない、排気は風量を低下させる運転をおこなうことで、間欠運転時に給気される風量をより少なくすることが可能となり、不必要な給気の取り込みを防止できるとともに、同時に排気の風量を低下させることにより室内の負圧状態を軽減することが可能となるため、負圧により給気経路から流入する霧および高湿度の空気の浸入することを防止することが可能となるという効果を奏する。

図１は、熱交換器を装備した熱交換換気装置を示す上蓋を開けた状態の斜視図である。 図２は、図１の開口１５側から見た横断面図である。 図３は、本実施の形態の熱交換換気装置が空調機に連結されている様子を示す模式図である。 図４は、熱交換換気装置のダンパー装置の動作と空気の流れを示す断面図的な模式図である。 図５は、普通換気時のダンパー装置の動作と空気の流れを示す断面図的な模式図である。 図６は、湿度が所定値以上になった場合の制御部の制御手順を示すフローチャートである。 図７は、霧の発生多発地域向けの設定の制御手順を示すフローチャートである。 図８は、図７に続く霧の発生多発地域向けの設定の制御手順を示すフローチャートである。 図９は、図８に続く霧の発生多発地域向けの設定の制御手順を示すフローチャートである。

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．
図１は、熱交換器を装備した熱交換換気装置を示す上蓋を開けた状態の斜視図である。図２は、図１の開口１５側から見た横断面図である。熱交換換気装置５０は、外殻を形成する本体箱体１を有し、本体箱体１の対向する側面の一方に室内側吸込口４と室内側吹出口６とを有し、他方に室外側吸込口５と室外側吹出口７とを有している。上記室内側吸込口４、室外側吸込口５と室外側吹出口７、室内側吹出口６との間に設けた熱交換器１２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（給気風路）９（室外側吸込口５、室内側吹出口６を含む）および排気通路（排気風路）８（室内側吸込口４、室外側吹出口７）とを備えている。湿度センサ２を図のように給気通路９の内部に設置し、湿度センサ２により給気Ｄの空気条件モニタをおこなっている。

そして、本体箱体１に設けられた給気通路９と排気通路８に、それぞれ給気流又は排気流を形成する羽根２１及び電動機２６からそれぞれ構成される給気用送風機１０、排気用送風機１１に対して、給気通路９と排気通路８に設けられた羽根ケーシング３１と、本体の他の側面に設けた開口１５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１２とを備えている。開口１５はメンテナンスカバー２８で開閉可能で閉じられている。

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５０において、熱交換器１２を利用した空調換気については、それぞれの給気用送風機１０、排気用送風機１１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４から矢印Ａのように吸い込まれ、熱交換器１２および排気通路８を矢印Ｂのように通り、排気用送風機１１により室外側吹出口７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５から矢印Ｄのように吸い込まれ、熱交換器１２および給気通路９を矢印Ｅのように通り、給気用送風機１０により室内側吹出口６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１２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、湿度センサ２を図２のように給気通路９内部に設置し、この湿度センサ２により給気Ｄの湿度を測定している。また、排気通路８内部に、温度センサ３を設置し、室内空気の温度を測定している。上記各装置を駆動させるために制御部３０が備えられている。制御部３０には、熱交換換気装置５０の操作をするリモコン４０が接続されている。制御部３０は、リモコン４０と通信を行っている。制御部３０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４０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１０、排気用送風機１１を動作させる。

図３は、本実施の形態の熱交換換気装置５０が空調機６０に連結されている様子を示す模式図である。図３に示すように、熱交換換気装置５０と空調機６０とは、伝送線３５により相互に通信可能に接続されており、熱交換換気装置５０は、空調機６０と情報を送受信しながら連動運転可能となっている。

図４は、熱交換換気装置のダンパー装置の動作と空気の流れを示す断面図的な模式図である。図５は、普通換気時のダンパー装置の動作と空気の流れを示す断面図的な模式図である。本実施の形態の熱交換換気装置は、普通換気と熱交換換気を選択できる換気扇である。普通換気と熱交換換気との切り換えは、図４および図５に示すように、排気通路８の隔壁に形成されたダンパー装置１８の開閉にて行う。熱交換換気を行う場合は、ダンパー装置１８を図４のように開いて熱交換器１２に排気Ａを通し熱交換を行い、普通換気の場合は、ダンパー装置１８を図５のように閉じて熱交換器１２に排気Ａを通さず熱交換器１２を迂回させ排気用の送風機１１にて室外へ排気する。

図６は、湿度が所定値以上になった場合の制御部の制御手順を示すフローチャートを示す図である。給気Ｄの中に雨水および霧が含まれる場合、湿度センサ２により検知される。外気温度が０℃以上で霧の発生が想定される条件（０℃以下では霧の発生はない）において例えば外気湿度の８０％ＲＨの湿度を検知した場合は、制御部は、例えば図６のフローチャートに沿った制御を行う。

すなわち、図６において、外気温度が０℃以上であり（ステップＳ１のＹＥＳ）、外気湿度が８０％ＲＨであるとき（ステップＳ２のＹＥＳ）、間欠運転の動作に入り、まず、給気用送風機１０を停止して且つ排気用送風機１１を最低風量運転（微風運転）とする運転を５５分行う（ステップＳ３）。次に給気用送風機１０を最低風量運転（微風運転）とし排気用送風機１１を最低風量運転とするセンシング運転を５分間行う（ステップＳ４）。そして、ステップＳ１〜Ｓ４を繰り返す。

この間欠運転の動作のなかで、５分間のセンシング運転にて取り込んだ外気の湿度を測定し、８０％ＲＨ以上でないとき（ステップＳ２のＮＯ）には、間欠運転を終了して通常運転に復帰する。

このとき、排気用送風機１１は、換気を継続のため最低風量運転にて排気を継続させるものである。これは、排気による室内負圧により給気運転を停止している給気通路９から意図しない外気が流入することを防止するためであり、給気用送風機１０の間欠運転中は、排気用送風機１１の風量も最低まで落として排気運転を継続する。この排気風量設定の変更は必要換気量を確保できる設定まで低下させることが望ましく、建築基準法に規定される換気回数として、０．３もしくは０．５回／ｈ以上とすることが望ましい。

上記間欠運転をおこなう際のセンシング運転および停止時間（間欠時間）は任意に設定できるものとし、使用者のニーズに応じて変更可能である。センシング運転は１〜３０分、停止時間は３０〜９０分が適当である。

湿度センサ２により例えば８０％ＲＨ以上の湿度を検知して間欠運転に入るさい、本実施の形態のように普通換気と熱交換換気を選択できる換気扇である場合は、熱交換換気に切り替える。このように熱交換換気に切り替えることにより室内の比較的乾燥した空気により熱交換器１２を乾燥させることができる。

なお、本実施の形態においては、湿度の測定に湿度センサ２を用いているが、なお、湿度センサ２に替えて温湿度センサを用いてもよい。

外気湿度を検出し通常運転及び間欠運転の切り換えをする場合、例えば昼間の降雨による湿度上昇などでも換気が停止してしまう課題に対応するために、図３に示すように空調機６０と連動運転可能となっている場合には、空調機６０により空調された室外より比較的乾燥した室内空気が熱交換器１２を通過するため、熱交換器１２の乾燥をおこなうことが可能となるため上記湿度センサによる給気の停止もしくは間欠運転や給気風量を低下させる運転をおこなう機能を停止させてもよい。つまり、空調機６０が運転している場合は居室に人が在室している場合が多いと判断されることから、不必要に換気を停止したり間欠運転や風量の低下させる運転をしない。これにより、換気能力の低下や２４時間換気運転の停止を防止することができる。

また、図３に示すように熱交換換気装置５０に設置されているリモコン４０や、熱交換換気装置５０に内蔵され排気通路８に設置される温度センサ３にて室内の温度を計測し、例えば夏期の場合は１２〜２４℃、冬期の場合は２４〜３２℃であれば空調機６０の運転中と判断し、給気を停止もしくは間欠運転や給気風量を低下させる運転機能を停止させてもよい。

さらに霧が多発する地域、例えば気象庁の気象統計データより霧の多く発生する地域として北海道の稚内、北見枝幸、釧路、雄武、紋別、網走、寿都、江差、苫小牧、室蘭、浦河、帯広、根室、青森県の八戸、岩手県の宮古、宮城県の石巻、福島県の小名浜、栃木県の奥日光、千葉県の銚子、館山、静岡県の石朗崎、御前崎、長野県の軽井沢、高知県の室戸岬、長崎県の平戸、雲仙岳、熊本県の阿蘇山などの地域や、山間部、湖、海岸など霧・もや・高湿度な空気の発生のおそれがある地域などあらかじめ高い頻度での霧・もや・高湿度な空気の発生が予見される地域、場所に熱交換換気装置５０を設置させる場合においては、熱交換換気装置５０に設けられた機能設定切換スイッチや熱交換換気装置５０に設置されたリモコン４０を使用して霧の多発地域用の設定に変更する。

霧の発生多発地域向けの設定では、図７から図９に示すフローチャートに沿って制御する。すなわち、図７において、外気が０℃以上であり（ステップＳ１１のＹＥＳ）、外気湿度が８０％ＲＨであるとき（ステップＳ１２のＹＥＳ）、外気湿度が８０％ＲＨであるとき、まず第１段階制御を行う。この第１段階制御においては、給気用送風機１０を停止して排気用送風機１１を最低風量運転（微風運転）とする運転を１７５分行う（ステップＳ１３）。次に給気用送風機１０を最低風量運転（微風運転）とし排気用送風機１１を最低風量運転として継続するセンシング運転を５分間行う（ステップＳ１４）。そして、ループしながらステップＳ１３，Ｓ１４を繰り返す。

この間欠運転の動作のなかで、５分間のセンシング運転にて取り込んだ外気の湿度を検出し、７０％ＲＨ以下のとき（ステップＳ１５のＹＥＳ）には、間欠運転を終了して通常運転に復帰する。一方、７０％ＲＨ以下でなく（ステップＳ１５のＮＯ）、間欠運転の開始からを６時間以上経過した場合には（ステップＳ１６のＮＯ）、図８に示すフローチャートに移行して、第２段階制御を行う。この第２段階制御においては、まず、給気用送風機１０を停止して排気用送風機１１を停止する運転を３５５分行う（ステップＳ１７）。次いで給気用送風機１０と排気用送風機１１をともに最低風量運転とするセンシング運転を５分間行う（ステップＳ１８）。そして、ループしながらステップＳ１７，Ｓ１８を繰り返す。

この間欠運転の動作のなかで、５分間のセンシング運転にて取り込んだ外気の湿度を検出し、７０％ＲＨ以下のとき（ステップＳ１９のＹＥＳ）には、間欠運転を終了して通常運転に復帰する。一方、７０％ＲＨ以下でなく（ステップＳ１９のＮＯ）、間欠運転の開始からを３０時間以上経過した場合には（ステップＳ２０のＮＯ）、図９に示すフローチャートに移行して、第３段階制御を行う。この第３段階制御においては、まず給気用送風機１０を最低風量運転とし排気用送風機１１を最低風量運転とする運転を４７５分間行う（ステップＳ２１）。次いで給気用送風機１０と排気用送風機１１をともに最低風量運転とするセンシング運転を５分間行う（ステップＳ２２）。そして、ループしながらステップＳ２１，Ｓ２２を繰り返す。そして、この間欠運転の動作のなかで、５分間のセンシング運転にて取り込んだ外気の湿度を検出し、７０％ＲＨ以下のとき（ステップＳ２３のＹＥＳ）には、間欠運転を終了して通常運転に復帰する。

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 本体箱体
２ 湿度センサ
３ 温度センサ
４ 室内側吸込口
５ 室外側吸込口
６ 室内側吹出口
７ 室外側吹出口
８ 排気通路（排気風路）
９ 給気通路（給気風路）
１０ 給気用送風機
１１ 排気用送風機
１２ 熱交換器
１５ 開口
１８ ダンパー装置
２１ 羽根
２６ 電動機
２８ メンテナンスカバー
３０ 制御部
３１ 羽根ケーシング
３５ 伝送線
４０ リモコン
５０ 熱交換換気装置
６０ 空調機

Claims (8)

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外気の湿度を検出する湿度センサと、
   前記湿度センサの検知湿度により外気湿度が所定のしきい値を上まわるか否かを判定し、外気湿度が所定のしきい値を上まわる場合に、前記給気用送風機の間欠運転を行うとともに、前記排気用送風機の風量を低下させる運転を行う制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記給気用送風機の間欠運転を行うとともに前記排気用送風機の風量を低下させる運転が所定時間以上継続する場合は、給気の間欠運転の停止時間を長くし、排気も同様に間欠運転を行う
   ことを特徴とする熱交換換気装置。
2. 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、
   前記制御部は、前記間欠運転時には、熱交換換気とする
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換換気装置。
3. 前記制御部は、連動する空調機が運転中は、給気風量を低下させて間欠運転を行う制御を停止する
   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。
4. 前記制御部は、連動する空調機が暖房、冷房及び除湿のいずれかの運転中は、給気風量を低下させて間欠運転を行う制御を停止する
   ことを特徴とする請求項３に記載の熱交換換気装置。
5. 前記空調機の運転中を室内温度にて判断する
   ことを特徴とする請求項３または４に記載の熱交換換気装置。
6. 前記室内温度を、熱交換換気装置のリモコンに設けられたセンサで測定するかあるいは排気空気を測定する
   ことを特徴とする請求項５に記載の熱交換換気装置。
7. 地域の設定を切り換える切り換えスイッチが設けられている
   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. 前記排気用送風機を常時微風運転とし前記給気用送風機を第１の時間停止させる運転と一時的に前記給気用送風機を微風運転してセンシング用の微量な外気を取り込むセンシング運転とを繰り返す第１段階制御と、
   前記排気用送風機と前記給気用送風機を前記第１の時間より長い第２の時間停止させる運転と一時的に前記給気用送風機と前記排気用送風機を微風運転してセンシング用の微量な外気を取り込むセンシング運転とを繰り返す第２段階制御と、
   前記排気用送風機と前記給気用送風機を前記第２の時間より長い第３の時間微風運転させる運転と前記給気用送風機と前記排気用送風機を微風運転してセンシング用の微量な外気を取り込むセンシング運転とを繰り返す第３段階制御と、を行い、
   前記センシング運転に前記湿度センサの検知湿度により外気湿度が所定のしきい値を上まわるか否かを判定し、前記外気湿度が所定のしきい値以下となる場合に、通常運転に復帰する
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換換気装置。

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