JP6333110B2

JP6333110B2 - 換気装置

Info

Publication number: JP6333110B2
Application number: JP2014164555A
Authority: JP
Inventors: 亮一澤村
Original assignee: Lixil Corp
Current assignee: Lixil Corp
Priority date: 2014-08-12
Filing date: 2014-08-12
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2034-08-12
Also published as: JP2016040503A

Description

本発明は、換気装置に関する。詳しくは、熱交換器を備えた換気装置に関する。

従来、屋内環境を改善するための換気装置として、熱交換器を備えた換気装置が知られている。通常、屋内環境は屋外環境よりも良いため、この換気装置により給気と排気との間で熱交換が行われることで、屋内環境が改善される。

ところで、屋内環境が屋外環境よりも悪い場合には、上記換気装置により給気と排気との間で熱交換が行われると、屋内環境が悪化する。そこで、例えば、夏期の夜間等に屋内よりも低温の外気を導入して屋内を冷房する外気冷房運転を、屋外温度と屋内温度の温度差に応じて規制する換気装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５５１７７２９号公報

しかしながら、特許文献１の換気装置では、屋外温度と屋内温度の温度差が所定値よりも大きい場合には、給気経路及び排気経路の少なくとも一方を熱交換器を介さないバイパス経路に切り替え、上記温度差が所定値より小さい場合には、給気送風機及び排気送風機を停止する。そのため、給気及び排気が熱交換器内を流通しない状態を招く結果、熱交換器内にカビが発生する等の不具合が生じていた。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱交換器を保護しつつ屋内環境を改善できる換気装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は、屋外側に配置される屋外側給気口（例えば、後述の屋外側給気口２１）と屋内側に配置される屋内側給気口（例えば、後述の屋内側給気口２２）とを結ぶ給気経路（例えば、後述の給気経路２０）と、前記給気経路に配置され且つ外気を屋内側に送る給気送風機（例えば、後述の給気送風機２）と、屋内側に配置される屋内側排気口（例えば、後述の屋内側排気口３１）と屋外側に配置される屋外側排気口（例えば、後述の屋外側排気口３２）とを結ぶ排気経路（例えば、後述の排気経路３０）と、前記排気経路に配置され且つ屋内側の空気を屋外側に送る排気送風機（例えば、後述の排気送風機３）と、前記給気経路及び前記排気経路に配置され且つ前記給気経路を流通する給気と前記排気経路を流通する排気との間で熱交換させる熱交換器（例えば、後述の熱交換器５）と、前記給気送風機の回転数及び前記排気送風機の回転数を制御する制御手段（例えば、後述の制御部７）と、を備える換気装置（例えば、後述の換気装置１）を提供する。
本発明の換気装置において、前記制御手段は、前記給気送風機の回転数を通常の回転数とするとともに、前記排気送風機の回転数を通常の回転数とする通常運転モード（例えば、後述の通常運転モード部７１）と、前記給気送風機の回転数を前記通常運転モード時と比べて微小にするとともに、前記排気送風機の回転数を通常の回転数とする排気運転モード（例えば、後述の排気運転モード部７２）と、前記給気送風機の回転数を通常の回転数とするとともに、前記排気送風機の回転数を前記通常運転モード時と比べて微小にする給気運転モード（例えば、後述の給気運転モード部７３）と、屋外温度及び屋内温度に応じて、前記各運転モードを切り替える切替手段（例えば、後述の切替部７８）と、を有する。

前記切替手段は、屋内温度が１４℃以下で且つ屋外温度が屋内温度よりも高いときには、前記給気運転モードに切り替えることが好ましい。

前記切替手段は、屋内温度が２６℃以上で且つ屋外温度が屋内温度よりも低いときには、前記排気運転モードに切り替えることが好ましい。

前記切替手段は、前記排気送風機の回転数を前記通常運転モード時と比べて大きくする強排気運転モード（例えば、後述の強排気運転モード部７４）をさらに有することが好ましい。

前記換気装置は、屋外に配置された屋外温度センサ（例えば、後述の屋外温度センサ７０１）と、屋内に配置された屋内温度センサ（例えば、後述の屋内温度センサ７０３）と、をさらに備え、前記切替手段は、前記屋外温度センサ及び前記屋内温度センサにより検出された屋外温度及び屋内温度に応じて、前記各運転モードを切り替えることが好ましい。

前記換気装置は、屋外に配置された屋外湿度センサ（例えば、後述の屋外湿度センサ７０２）と、屋内に配置された屋内湿度センサ（例えば、後述の屋内湿度センサ７０４）と、をさらに備え、前記切替手段は、前記屋外温度センサ、前記屋内温度センサ、前記屋外湿度センサ及び前記屋内湿度センサにより検出された屋外温湿度及び屋内温湿度に応じて、前記各運転モードを切り替えることが好ましい。

本発明によれば、熱交換器を保護しつつ屋内環境を改善できる換気装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係る換気装置の使用状態を示す図である。上記実施形態に係る換気装置の斜視図である。上記実施形態に係る換気装置が備える制御部の機能ブロック図である。上記実施形態に係る換気装置の運転モードの切り替えの一例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る換気装置１の使用状態を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る換気装置１は、室内の壁面の上部等に取り付けられ、建物の屋外と屋内の間で空気を給排気して換気を行うダクトレス式の換気装置である。
換気装置１のハウジング１０には、屋外からの外気を屋内に送り込む屋内側給気口２２と、屋内の内気を屋外に送り出す屋内側排気口３１が設けられている。

図２は、換気装置１の斜視図である。図２に示すように、換気装置１は、ハウジング１０と、給気経路２０と、給気送風機２と、排気経路３０と、排気送風機３と、熱交換器５と、バイパス経路９と、を備える。
また、換気装置１は、給気フィルタ４１と、排気フィルタ４２と、静電圧印加装置６と、給気フィルタ移動装置８と、ダンパ１００と、制御部（図示せず）と、を備える。

ハウジング１０は、略直方体状に形成されている。ハウジング１０の背面は平坦に形成され、室内の壁面等に当接する。ハウジング１０は、背面の一端側において、屋外から屋内に通じる配管１１と接続される。ハウジング１０は、後述する各経路及び部材をその内部に収容する。

給気経路２０は、屋外側に配置される屋外側給気口２１と、屋内側に配置される屋内側給気口２２と、を結ぶ。屋外側給気口２１は、配管１１に配置され、屋内側給気口２２は、ハウジング１０の正面側の上端部に配置される。

排気経路３０は、屋内側に配置される屋内側排気口３１と、屋外側に配置される屋外側排気口３２と、を結ぶ。屋内側排気口３１は、ハウジング１０の正面側の下端部に配置され、屋外側排気口３２は、配管１１に配置される。

ここで、屋外側給気口２１及び屋外側排気口３２は、配管１１の内部が上下に仕切られることで形成されている。即ち、円管の配管１１の断面視における下側の半円部分により屋外側給気口２１が構成され、上側の半円部分により屋外側排気口３２が構成される。

給気送風機２は、給気経路２０の終端側に配置されて、屋外から外気を屋内側に送る。給気送風機２は、給気経路２０の熱交換器５よりも下流側に配置される。給気送風機２は、モータ２ａと、モータ２ａに接続され且つ熱交換器５に対向して配置される多翼羽根車２ｂと、を備える遠心送風機である。

排気送風機３は、排気経路３０の終端側に配置されて、屋内から内気を屋外側に送る。排気送風機３は、排気経路３０の熱交換器５よりも下流側に配置される。排気送風機３は、モータ３ａと、モータ３ａに接続され且つ熱交換器５に対向して配置される多翼羽根車３ｂと、を備える遠心送風機である。

熱交換器５は、給気経路２０及び排気経路３０に配置される。熱交換器５は、給気経路２０を流通する給気と排気経路３０を流通する排気との間で熱交換を行う。熱交換器５は、全熱（顕熱及び潜熱）を交換することが可能な長方形の全熱交換シートが、当該全熱交換シートの短手方向に延びる複数のリブ（図示せず）を介在させて積層されることで、直方体状に形成される。この全熱交換シートは、例えば紙からなる。熱交換器５の内部において、給気経路２０及び排気経路３０は、全熱交換シートを介して、全熱交換シートの積層方向に交互に独立して形成される。

また、熱交換器５は、長手方向の一端側の上部に形成される給気流入口５１と、他端側の側面に形成される給気流出口５２と、他端側の下部に形成される排気流入口５３と、一端側の側面に形成される排気流出口５４と、を有する。熱交換器５内における給気流入口５１と給気流出口５２とを結ぶ流路は、給気経路２０の一部を構成する。同様に、熱交換器５内における排気流入口５３と排気流出口５４とを結ぶ流路は、排気経路３０の一部を構成する。これにより、給気経路２０における給気の流れと排気経路３０における排気の流れとは、対向流となる。

バイパス経路９は、排気経路３０の排気フィルタ４２よりも上流側に位置するバイパス入口９１と、排気経路３０の熱交換器５よりも下流側に位置するバイパス出口９２と、を結ぶ。バイパス経路９は、排気フィルタ４２表面に堆積した塵埃を除去する際に、排気を熱交換器５に流通させることなくバイパスする。バイパス入口９１は、排気フィルタ４２の周縁に位置し、排気フィルタ４２の面方向に向かって開口する。バイパス出口９２は、排気流出口５４と多翼羽根車３ｂとの間に位置し、多翼羽根車３ｂの軸と直交する方向に向かって開口する。

ダンパ１００には、ダンパ１００を駆動するアクチュエータとしてのモータ６２が設けられている。ダンパ１００は、後述する制御部からの制御信号に応動するモータ６２によって、熱交換器５を介した流路を通しての排気と、熱交換器５を介さないバイパス経路９を通しての排気と、を切り替える。

給気フィルタ４１は、給気経路２０の熱交換器５よりも上流側の屋外側給気口２１近傍に配置される。給気フィルタ４１は、給気に含まれる塵埃を捕集する。給気フィルタ４１は、環状であり、半円状に分割される。分割された一方の半円側にのみ網部４１０が設けられ、所謂フィルタお掃除モード以外の後述の運転モード時においては、この網部４１０は屋外側給気口２１に対応した位置に配置される。これにより、給気フィルタ４１は、この網部４１０によって屋外からの外気に含まれる塵埃の通過を防止する。

また、給気フィルタ４１は、その外周に被動ギア４３が設けられ、給気フィルタ移動装置８の駆動ギア８２とギア結合している。給気フィルタ４１は、後述する制御部からの制御信号に応動する給気フィルタ移動装置８によって、所謂フィルタお掃除モードが実行される都度、回転駆動される。このとき、網部４１０が屋外側排気口３２に対応した位置に配置されることで、捕集された塵埃が排気とともに除去される。

排気フィルタ４２は、排気経路３０の熱交換器５よりも上流側の屋内側排気口３１近傍に配置される。排気フィルタ４２は、排気に含まれる塵埃を捕集する。排気フィルタ４２は、環状であり、モータ６１によって回転可能に構成される。排気フィルタ４２は、後述する制御部からの制御信号に応動するモータ６１によって、所謂フィルタお掃除モードが実行される都度、回転駆動される。このとき、排気フィルタ４２の表面近傍に配置された図示しないヘラやブラシによって、排気フィルタ４２の表面に堆積した塵埃が除去される。除去された塵埃は、上述のバイパス経路を介して、屋外に排出される。

図３は、本実施形態に係る換気装置１が備える制御部７の機能ブロック図である。制御部７は、後述する各種センサ等からの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定のレベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路と、中央演算処理ユニットＣＰＵと、を備える。また、制御部７は、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路と、給気送風機２や排気送風機３に制御信号を出力する出力回路と、を備える。

以上のハードウェア構成からなる制御部７は、屋外温度及び屋内温度に応じて、各運転モードを切り替える運転モード切替制御を実行するとともに、各運転モードを実行する。図３に示すように、制御部７は、運転モード切替制御を実行するためのモジュールとして、通常運転モード部７１と、排気運転モード部７２と、給気運転モード部７３と、強排気運転モード部７４と、第１切替運転モード部７５と、第２切替運転モード部７６と、給気制限運転モード部７７と、切替部７８と、を備える。
また、この制御部７には、屋外温度センサ７０１、屋外湿度センサ７０２、屋内温度センサ７０３及び屋内湿度センサ７０４から出力された各検出信号が送信される。制御部７は、これらの検出信号に基づいて、運転モード切替制御を実行する。

以下、制御部７の各モジュールの機能について、図４を参照しながら説明する。
図４は、本実施形態に係る換気装置１の運転モードの切り替えの一例を示す図である。図４中、横軸は屋外温度を表しており、縦軸は屋内温度を表している。即ち、図４では、屋外温度及び屋内温度に応じた運転モードの切り替えの一例を示している。また、図４中の直線Ｘは、屋外温度と屋内温度が等しい状態を表している。

先ず、通常運転モード部７１は、給気送風機２の回転数を通常の回転数とするとともに、排気送風機３の回転数を通常の回転数とする通常運転モードを実行する。この通常運転モードは、図４に示すように屋内環境が屋外環境よりも良いときに通常よく実行される運転モードである。この通常運転モードでは、給気と排気が積極的に行われ、両者間で積極的に熱交換が行われる結果、屋内環境が改善される。
ここで、通常の回転数とは、換気装置１が設置される屋内の広さ等に応じて予め設定される。

排気運転モード部７２は、給気送風機２の回転数を通常運転モード時と比べて微小にするとともに、排気送風機３の回転数を通常の回転数とする排気運転モードを実行する。この排気運転モードは、屋内温度が２６℃以上で且つ屋外温度が屋内温度よりも低いときに実行される。例えば図４に示すように、屋外温度が約１８℃〜２２℃で屋内温度が約２６℃以上のときに実行される。この排気運転モードでは、微弱な給気が行われるとともに排気が積極的に行われる結果、排気（排熱）が優先されて屋内環境が改善される。同時に、給気を停止しないため、熱交換器５内におけるカビの発生が抑制される。

給気運転モード部７３は、給気送風機２の回転数を通常の回転数とするとともに、排気送風機３の回転数を通常運転モード時と比べて微小にする給気運転モードを実行する。この給気運転モードは、屋内温度が１４℃以下で且つ屋外温度が屋内温度よりも高いときに実行される。例えば図４に示すように、屋外温度が約２０℃〜２７℃で屋内温度が１４℃以下のときに実行される。この給気運転モードでは、微弱な排気が行われるとともに給気が積極的に行われる結果、給気（給熱）が優先されて屋内環境が改善される。同時に、排気を停止しないため、熱交換器５内におけるカビの発生が抑制される。

強排気運転モード部７４は、排気送風機３の回転数を通常運転モード時と比べて大きくする強排気運転モードを実行する。例えば図４に示すように、この強排気運転モードは、屋外温度が約２８℃〜３２℃で屋内温度が屋外温度よりも高いときに実行される。例えばこの強排気運転モードでは、微弱な給気が行われるとともに、強力な排気が行われる結果、排気（排熱）が促進されて屋内環境が改善される。同時に、給気を停止しないため、熱交換器５内におけるカビの発生が抑制される。

第１切替運転モード部７５は、上述の給気運転モードと排気運転モードとを交互に切り替える第１切替運転モードを実行する。例えば図４に示すように、この第１切替運転モードは、屋外温度が約２３℃〜２７℃で屋内温度が約２７℃以上のときに実行される。この第１切替運転モードでは、熱交換しない状態で換気が積極的に行われて屋内環境が改善される。同時に、給気や排気を停止しないため、熱交換器５内におけるカビの発生が抑制される。

第２切替運転モード部７６は、上述の給気運転モードと排気運転モードとを交互に切り替える第２切替運転モードを実行する。例えば図４に示すように、この第２切替運転モードは、屋外温度が約１８℃〜２４℃で屋内温度が約１５℃〜２５℃のとき、即ち屋外温度と屋内温度の差がほとんど無く、給気と排気の熱交換が不要なときに実行される。この第２切替運転モードでは、給気運転モードと排気運転モードが交互に実行されることで、不要な給排気が抑制されて電力コストが削減される。同時に、給気や排気を停止しないため、熱交換器５内におけるカビの発生が抑制される。

給気制限運転モード部７７は、上述の給気運転モードと同様に、給気送風機２の回転数を通常の回転数とするとともに、排気送風機３の回転数を通常運転モード時と比べて微小にする給気制限運転モードを実行する。例えば図４に示すように、この給気制限運転モードは、屋外温度が−１６℃以下のときに実行される。この給気制限運転モードでは、屋外温度が低すぎて機器が故障するのを防止する観点から給気を行うべきでないときに、給気のみが制限されることで、屋内環境が維持される。同時に、給気や排気を停止しないため、熱交換器５内におけるカビの発生が抑制される。

切替部７８は、上述の各運転モードを切り替える運転モード切替制御を実行する。具体的には、屋外温度センサ７０１、屋外湿度センサ７０２、屋内温度センサ７０３及び屋内湿度センサ７０４により検出された屋外温度及び屋内温度に応じて、各運転モードを切り替える。

本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、上述の通常運転モードと、排気運転モードと、給気運転モードと、強排気運転モードと、第１切替運転モードと、第２切替運転モードと、給気制限運転モードと、を、屋外温度及び屋内温度に応じて切り替える構成とした。これにより、屋外温度及び屋内温度に応じて、最も効果的な換気方式を実行できるため、屋内環境を改善できる。また、給気や排気を停止することがなく、熱交換器５内に常に給気及び排気が流通するため、熱交換器５内におけるカビの発生を抑制できる。

また本実施形態では、屋内温度が１４℃以下で且つ屋外温度が屋内温度よりも高いときに、給気運転モードに切り替える構成とした。また、屋内温度が２６℃以上で且つ屋外温度が屋内温度よりも低いときには、排気運転モードに切り替える構成とした。これらにより、上述の効果をより確実に得ることができる。

また本実施形態では、屋外温度センサ７０１と屋内温度センサ７０３を設け、これら屋外温度センサ７０１及び屋内温度センサ７０３により検出された屋外温度及び屋内温度に応じて、各運転モードを切り替える構成とした。これにより、検出温度に応じた各運転モードへの切り替えを自動制御でき、上述の効果をより確実に得ることができる。

また本実施形態では、屋外湿度センサ７０２と屋内湿度センサ７０４を設けた。上述の一例では屋外温度と屋内温度に応じて各運転モードへの切り替えを実行したが、屋外温度センサ７０１、屋外湿度センサ７０２、屋内温度センサ７０３及び屋内湿度センサ７０４により検出された屋外温湿度及び屋内温湿度に応じて、各運転モードを切り替えることもできる。これにより、検出温湿度に応じた各運転モードへの切り替えを自動制御でき、上述の効果をより確実に得ることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。

１…換気装置
２…給気送風機
３…排気送風機
５…熱交換器
７…制御部（制御手段）
２０…給気経路
２１…屋外側給気口
２２…屋内側給気口
３０…排気経路
３１…屋内側排気口
３２…屋外側排気口
７１…通常運転モード部
７２…排気運転モード部
７３…給気運転モード部
７８…切替部（切替手段）
７０１…屋外温度センサ
７０２…屋外湿度センサ
７０３…屋内温度センサ
７０４…屋内湿度センサ

Claims

屋外側に配置される屋外側給気口と、屋内側に配置される屋内側給気口と、を結ぶ給気経路と、
前記給気経路に配置され、外気を屋内側に送る給気送風機と、
屋内側に配置される屋内側排気口と、屋外側に配置される屋外側排気口と、を結ぶ排気経路と、
前記排気経路に配置され、屋内側の空気を屋外側に送る排気送風機と、
前記給気経路及び前記排気経路に配置され、前記給気経路を流通する給気と前記排気経路を流通する排気との間で熱交換させ、全熱を交換することが可能な熱交換器と、
前記給気送風機の回転数及び前記排気送風機の回転数を制御する制御手段と、を備える換気装置であって、
前記制御手段は、
前記給気送風機の回転数を通常の回転数とするとともに、前記排気送風機の回転数を通常の回転数とする通常運転モードと、
前記給気送風機の回転数を前記通常運転モード時と比べて微小にするとともに、前記排気送風機の回転数を通常の回転数とする排気運転モードと、
前記給気送風機の回転数を通常の回転数とするとともに、前記排気送風機の回転数を前記通常運転モード時と比べて微小にする給気運転モードと、
屋外温度及び屋内温度に応じて、前記各運転モードを切り替える切替手段と、を有する換気装置。
前記切替手段は、屋内温度が１４℃以下で且つ屋外温度が屋内温度よりも高いときには、前記給気運転モードに切り替える請求項１に記載の換気装置。
前記切替手段は、屋内温度が２６℃以上で且つ屋外温度が屋内温度よりも低いときには、前記排気運転モードに切り替える請求項１又は２に記載の換気装置。
前記切替手段は、前記排気送風機の回転数を前記通常運転モード時と比べて大きくする強排気運転モードをさらに有する請求項１から３いずれかに記載の換気装置。
前記換気装置は、屋外に配置された屋外温度センサと、屋内に配置された屋内温度センサと、をさらに備え、
前記切替手段は、前記屋外温度センサ及び前記屋内温度センサにより検出された屋外温度及び屋内温度に応じて、前記各運転モードを切り替える請求項１から４いずれかに記載の換気装置。
前記換気装置は、屋外に配置された屋外湿度センサと、屋内に配置された屋内湿度センサと、をさらに備え、
前記切替手段は、前記屋外温度センサ、前記屋内温度センサ、前記屋外湿度センサ及び前記屋内湿度センサにより検出された屋外温湿度及び屋内温湿度に応じて、前記各運転モードを切り替える請求項５に記載の換気装置。